JP2004170572A - Confocal microscopic system having image connecting function, light quantity eccentricity correcting method and computer program - Google Patents

Confocal microscopic system having image connecting function, light quantity eccentricity correcting method and computer program Download PDF

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悟 松下
Seiji Takauchi
清司 高内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a confocal microscopic system capable of yielding a synthetic image whose luminance irregularity is restrained to be little by correcting the eccentricity of the light quantity of an original image in the case of generating the synthetic image in a wide range by connecting a plurality of images acquired by shifting the measuring range of the surface of a sample. <P>SOLUTION: The confocal microscopic system 1 is equipped with a correction amount storage means 98 for storing the correction amount of the eccentricity of the light quantity caused by optical aberration calculated based on the image obtained by measuring the mirror surface sample having uniform light reflectance on every pixel position, and a light quantity eccentricity correction means 97 for performing the correction of the eccentricity of the light quantity based on the correction amount read out from the means 98 for the image of the surface of the sample obtained by ordinary measurement on every pixel position. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面の測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて広い範囲の合成画像を生成する画像つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システム、合成画像の輝度むらを低減するための光量偏心補正方法、及びその方法を実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
共焦点顕微鏡は、試料表面を光で走査し、試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、受光情報を処理して得られる超深度画像(焦点深度が非常に深い画像)等の共焦点画像を画面に表示する。対物レンズの焦点と試料との距離を光軸方向(すなわち試料の高さ方向)に変化させると、共焦点光学系を介して受光素子に入射する光の量、すなわち受光量が変化し、試料の表面にピントが合ったときに受光量が最大となる。したがって、最大受光量が得られるときの対物レンズの焦点と試料との距離から試料表面の各点の高さ情報が求められる。
【0003】
求められた試料表面の高さ分布情報は、例えば三次元表示によって表示装置の画面上に表示される。あるいは、高さ分布を輝度分布や色分布に置き換えて画面上に表示することができる。表示装置としてCRT(陰極線管)やLCD(液晶表示装置)が使用され、共焦点顕微鏡に制御用のコントローラ、表示装置、コンソール等が接続されて共焦点顕微鏡システムが構成される。
【0004】
また、対物レンズの焦点と試料との距離を光軸方向に所定ピッチで変化させながら試料表面の各点の最大受光量(ピントが合ったときの受光量)を取得し、各点の最大受光量をつなぎ合わせることにより、焦点深度の非常に深い試料表面の白黒画像を得ることができる。この画像が超深度画像である。
【0005】
また、任意の注目画素で最大受光量が得られるように対物レンズの焦点と試料との距離を固定した場合は、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り、注目画素と同じ高さの部分のみが明るい白黒画像が得られる。この画像をスライス画像ということにする。
【0006】
更に、共焦点光学系と一部の光軸を共通にする非共焦点光学系を備えた共焦点顕微鏡がある。白色光で照射された試料からの光を非共焦点光学系を介してカラー撮像素子で受光することにより、超深度画像と同じ範囲の試料表面のカラー画像を得ることができる。このカラー画像は超深度画像と異なり焦点深度の浅いものであるが、試料表面概略を観察する際に、あるいは目的の部分の共焦点画像を得るために試料の位置決めを行う際に役立つ。また、カラー画像の輝度信号を超深度画像の輝度信号で置き換えるような合成処理を行うことにより、焦点深度の深いカラー画像(これをカラー超深度画像という)を得ることができる。
【0007】
上記のような共焦点顕微鏡は、通常の光学顕微鏡と同様に視野が狭いという欠点を内包している。つまり、光学倍率が高くなるほど、一視野として観察(測定)できる試料表面の範囲(以下、測定範囲という)が狭くなる。このような欠点をカバーするために、測定範囲をずらして測定した複数(例えば3×3枚)の測定結果(例えば共焦点画像)をつなぎ合わせることにより、広い範囲(例えば9倍近くの面積)の画像ファイルを生成することが考えられる。このような複数の画像のつなぎ合わせは、ディジタルカメラで得られた画像ファイルをつなぎ合わせる処理と同様の技術を用いて実現することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
共焦点顕微鏡も光学系を有する装置であることから、光学収差の問題を内包している。この問題は、例えば得られた超深度画像の周辺部が中央部に比べて少し暗くなる現象として現れる。この現象を光量偏心ということにする。
【0009】
人間の目の特性上、画像の周辺部が中央部に比べて少し暗い状態は特に違和感が無い。また、光学系の改良によって光学収差を小さくする工夫が為され、上記の光学収差に起因する光量偏心はほとんど目立たなくなっている。
【0010】
しかしながら、前述のように、試料表面の広い範囲の画像を得るために複数の画像のつなぎ合わせ処理を行った場合に、個々の画像の周辺部の暗い部分が新たに合成された広い画像の中央部又はその付近に位置することになり、違和感が生じてしまう。
【0011】
本発明は上記のような課題に鑑み、試料表面の測定範囲をずらして取得した複数の画像をつなぎあわせて広い範囲の合成画像を生成する際に、元の画像の光量偏心を補正して輝度むらの少ない合成画像を得ることができる共焦点顕微鏡システムを提供することを目的とする。そのような光量偏心補正の方法及びその方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供することも本発明の目的である。
【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システムは、光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報を処理して得られる試料表面の画像を生成し、測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する画像つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システムであって、均一な光反射率を有する鏡面試料を測定して得られた画像に基づいて算出した光学収差に起因する光量偏心の補正量を画素位置ごとに記憶する補正量記憶手段と、通常の測定によって得られた試料表面の画像に対して補正量記憶手段から読み出した補正量に基づく光量偏心の補正を画素位置ごとに実行する光量偏心補正手段とを備えていることを特徴とする。
【0013】
また、本発明による共焦点顕微鏡システムの光量偏心補正方法は、共焦点顕微鏡システムを用いて、その光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面の画像を生成し、測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する際に、光学収差に起因する合成画像の光量偏心を低減するための補正方法であって、(a)均一な光反射率を有する鏡面試料を測定したときに得られた画像における各画素の輝度が等しくなるように、各画素の補正量を算出して記憶手段に記憶するステップと、(b)通常の測定によって得られた画像における各画素の輝度に対して、記憶手段から読み出した補正量に基づく補正を行うステップと、(c)ステップ(b)の補正を全画素について実行した後の画素を測定結果として出力又は保存するステップとを備えていることを特徴とする。
【0014】
上記のような共焦点顕微鏡システム及び光量偏心補正方法によれば、試料表面の広い範囲の画像を得るために複数の画像のつなぎ合わせ処理を行った場合に、元の複数の画像のそれぞれについて光量偏心補正によって中心部と周辺部との光量偏心が解消又は低減されるので、それらをつなぎ合わせて得られた合成画像における輝度むらが解消又は低減され、目立たなくなる。
【0015】
好ましい実施形態において、上記の方法のステップ(a)において、鏡面試料を測定したときに得られた画像にメディアンフィルタ処理を施すことによってノイズを取り除いた後に各画素の補正量の算出を行う。これにより、鏡面試料に小さなごみやキズがある場合でも、それによる誤った補正が回避される。
【0016】
また、本発明によるコンピュータプログラムは、光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報を処理して得られる試料表面の画像を生成し、測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する画像つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システムに接続されたコンピュータに実行させるプログラムであって、均一な光反射率を有する鏡面試料を測定したときに得られた画像のデータを共焦点顕微鏡システムから受信するステップと、画像における各画素の輝度が等しくなるように、各画素の補正量を算出するステップと、算出した各画素の補正量のデータを共焦点顕微鏡システムに送信するステップとを備えていることを特徴とする。
【0017】
好ましい実施形態において、コンピュータプログラムは、共焦点顕微鏡システムから受信した画像にメディアンフィルタ処理を施すことによってノイズを取り除くステップを更に備え、メディアンフィルタ処理後の画像を用いて各画素の補正量が算出される。
【0018】
上記のようなコンピュータプログラムを用いることにより、共焦点顕微鏡システムに高速処理が可能なコンピュータシステムを接続して、光量偏心補正のための補正量を算出することができる。特に、処理時間がかかるメディアンフィルタ処理を高速に実行することが可能になる。
【0019】
このようなコンピュータプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で供給され、記憶媒体からコンピュータにインストールされて実行される。
【0020】
【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。
【0021】
図1は、本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡システムの概略構成を示している。共焦点顕微鏡システム1は、共焦点光学系2及び非共焦点光学系3を有する共焦点顕微鏡と、共焦点顕微鏡のレーザ駆動回路44、第1AD変換器41、CCD駆動回路43、第2AD変換器42、対物レンズ移動機構40、マイクロコンピュータを用いた制御部46等を含むコントローラと、コントローラに接続された表示装置47及び入力装置(コンソール)48とを備えている。
【0022】
まず、共焦点顕微鏡の共焦点光学系2とその信号処理について説明する。共焦点光学系2は、試料wkに単色光(例えばレーザ光)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9、受光素子19等を含んでいる。
【0023】
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wkの表面に集光される。
【0024】
水平偏向装置14aはレゾナント(共振型)スキャナーで構成され、垂直偏向装置14bはガルバノ(電磁型)スキャナーで構成されている。両者で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wk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。対物レンズ17は、対物レンズ移動機構40によりZ方向(光軸方向)に駆動される。これにより、対物レンズ17の焦点と試料wkとの光軸方向(すなわち試料wkの高さ方向)での距離を変化させることができる。
【0025】
ただし、対物レンズ17の焦点と試料wkとの光軸方向での距離は、他の方法で変化させることもできる。例えば、対物レンズ17をZ方向に駆動する代わりに試料ステージ30をZ方向に駆動してもよい。あるいは、対物レンズ17と試料wk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の焦点をZ方向に移動させる構成も可能である。
【0026】
本実施形態の共焦点顕微鏡では、制御部46からの制御信号によって対物レンズ移動機構40を介して対物レンズ17がZ軸方向に電動で移動可能であると共に、試料ステージ30は、ステージ手動操作機構31を介して手動操作によってX方向、Y方向及びZ方向に変位可能である。また、入力装置48のキー操作(例えばアップ/ダウンキーの操作)によって制御部46及び対物レンズ移動機構40を介して対物レンズ17を上下動することも可能である。
【0027】
試料wk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9のピンホールを通過して受光素子19に入射する。受光素子19は、例えばフォトマルチプライヤチューブ(光電子増倍管)や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1AD変換器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2により、試料wkの高さ(深さ)情報を取得することができる。以下に、その原理を簡単に説明する。
【0029】
上述のように、対物レンズ17が対物レンズ移動機構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wk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wkの表面に結ばれたときに、試料wk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9のピンホールを通過する。したがって、このときに、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wkの表面からずれている状態では、結像レンズ18によって集光されたレーザ光はピンホール板9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、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wkの表面の任意の点について、対物レンズ17をZ方向(光軸方向)に駆動しながら受光素子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対物レンズ17のZ方向位置(対物レンズ17の焦点と試料wkとの光軸方向での距離)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、対物レンズ17を1ステップ(1ピッチ)移動するたびに水平偏向装置14a及び垂直偏向装置14bによって試料wkの表面を走査して受光素子19の受光量を得る。対物レンズ17をZ方向での測定範囲の下端から上端までZ方向に移動させたとき、走査範囲内の各点(画素)について、Z方向位置に応じて変化する受光量データが得られる。
【0032】
図2は、対物レンズ17のZ方向位置に応じて変化する受光量の例を示すグラフである。このような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wk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制御部46によって実行される。
【0033】
得られた表面高さの分布情報は、いくつかの方法で表示装置47のモニタ画面に表示することができる。例えば3次元表示によって試料の高さ分布(表面形状)を立体的に表示することができる。あるいは、高さデータを輝度データに変換することにより、明るさの二次元分布として表示できる。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することもできる。
【0034】
また、XY走査範囲内の各点(画素)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wkの表面画像(白黒画像)が得られる。各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、表面高さの異なる各点でピントの合った焦点深度の非常に深い超深度画像が得られる。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り、注目画素と同じ高さの部分のみが明るい画像(すなわちスライス画像)が得られる。
【0035】
つぎに、共焦点顕微鏡に備えられた非共焦点光学系3とその信号処理について説明する。非共焦点光学系3は、試料wk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ハーフミラー22、第2ハーフミラー23、カラーCCD(イメージセンサー)24等を含んでいる。また、非共焦点光学系3は共焦点光学系2の対物レンズ17を共用しており、2つの光学系1,2の光軸は部分的に一致している。
【0036】
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wkの表面に集光される。
【0037】
試料wk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CCD24に入射して結像する。カラーCCD24は、共焦点光学系2のピンホール板9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2AD変換器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wk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。
【0038】
また、共焦点光学系2で得られた超深度画像と非共焦点光学系3で得られた通常のカラー画像とを組み合わせて、すべての画素で略ピントの合った焦点深度の深いカラー超深度画像を生成し、表示することもできる。例えば、非共焦点光学系3で得られたカラー画像を構成する輝度信号を共焦点光学系2で得られた超深度画像の輝度信号で置き換える合成処理により、カラー超深度画像を生成することができる。同様に、非共焦点光学系3で得られたカラー画像を構成する輝度信号を共焦点光学系2で得られたスライス画像の輝度信号で置き換える合成処理により、カラースライス画像を生成することができる。
【0039】
上記のようなカラー画像に関する処理についても、制御部46を含むコントローラが司る。コントローラにはコンソール(操作卓)のような入力装置48やCRT(陰極線管)又はLCD(液晶表示装置)のような表示装置47が接続されている。
【0040】
ユーザは、表示装置47の画面上に表示されるガイダンスにしたがって入力装置48を用いて種々の測定用パラメータを設定することができる。例えば、対物レンズ17のZ方向移動範囲(測定範囲)や移動ピッチを設定する。あるいは、試料wkの表面の光反射率等に応じて受光素子19の受光感度(PMTゲイン)やNDフィルタによる減衰量の設定を行うことにより、画面に表示された超深度画像やスライス画像が適当な明るさ(輝度)になるように調整する。また、カラーCCD24によるカラー画像の取得のためのシャッタースピードやゲイン及びホワイトバランスの設定を行う。
【0041】
また、本実施形態の共焦点顕微鏡システム1(のコントローラ)には、パーソナルコンピュータのような外部コンピュータシステムを接続するための通信インターフェイスも備えられている。共焦点顕微鏡システム1の制御を行うための専用ソフトウェアをインストールした外部コンピュータシステムを共焦点顕微鏡システム1に接続することにより、取得された試料wkの画像情報や高さ分布情報等の加工をシームレスに行うことが可能になる。
【0042】
図3は、共焦点顕微鏡システム1のコントローラに外部コンピュータシステム50を接続したハードウェア構成例を示すブロック図である。外部コンピュータシステム50は、CRT又はLCD等の表示装置51、キーボード52、マウス(他のポインティングデバイスでもよい)53、RS232C、USB(ユニバーサルシリアルバス)、IEEE1394等の通信インターフェイス54、処理装置(CPU)55、半導体記憶媒体である主メモリ56、補助記憶装置である固定ディスク装置57及びリムーバブルディスク装置58を備えている。
【0043】
共焦点顕微鏡システム1の制御を行うための専用ソフトウェアは、CD−ROMのような記憶媒体59に記憶された状態で供給され、CD−ROMドライブ装置のようなリムーバブルディスク装置58によって記憶媒体59から読み出され、固定ディスク装置57にインストールされる。固定ディスク装置57にインストールされた専用ソフトウェアは、主メモリ56にロードされ、処理装置55によって実行される。
【0044】
このような専用ソフトウェアによって実行される処理には、共焦点顕微鏡システム1の測定条件の設定を行うための処理や測定の結果得られた画像をつなぎ合わせて合成画像を生成する画像つなぎ合わせ処理が含まれている。また、画像つなぎ合わせ処理によって得られた合成画像の輝度むらを低減するための光量偏心補正処理も含まれている。次に、画像つなぎ合わせ処理の一例として、つなぎ合わせる複数の画像と位置を手動で指定する手動つなぎ合わせモードについて説明する。
【0045】
図4は、手動つなぎ合わせモードにおいて表示装置51に表示される画面表示の例を示す図である。画面表示60の右下の領域61は、合成対象の複数枚の画像を表示する領域である。画面表示60の右上の領域62は、ポインティングデバイスを用いて複数枚の画像を1枚ずつ移動させてつなぎ合わせた合成画像を表示する領域である。画面表示60の左側の領域63は、つなぎ合わせの条件を設定するための領域である。
【0046】
図5は、図4の画面表示60におけるつなぎ合わせの条件を設定するための領域63の拡大図である。上側のブロック70では、パッチワークデータファイルの作成(すなわち合成画像ファイルの手動作成)の条件を設定する。サブブロック71では、基準データタイプ(すなわち画像の合成に使用する情報の種類)を選択する。光量データ、R、G、Bの4種類の中から選択可能である。光量データは前述の超深度画像を構成する各画素の受光量データを意味する。R、G、Bは前述の非共焦点光学系で得られたカラー画像を各画素のカラー成分である赤、緑、青をそれぞれ意味している。
【0047】
サブブロック72では、保存対象データ(すなわち合成画像の種類)を選択可能である。カラー生画、光量データ、カラーデータ、高さデータの4種類のデータについて、それぞれ保存するか否かを選択することができる。カラー生画は非共焦点光学系で得られたカラー画像を意味し、光量データは前述の超深度画像を意味し、カラーデータは前述のカラー超深度画像を意味し、高さデータは前述の表面高さの分布情報の画像を意味する。
【0048】
サブブロック73では、重ね位置自動補正を行うか(ON)否か(OFF)を選択することができる。この重ね位置自動補正は、2つの隣接画像の重なり部分が一致するように重ね位置の微調整を自動的に行う画像処理を意味する。このような画像処理は公知の技術である。
【0049】
サブブロック74では、上記のような設定条件を作成条件設定ファイルとして保存するか否かを選択することができる。「条件ファイル作成」ボタンをマウス53でクリックすると、作成条件設定ファイルが作成され保存される。以降、同一条件で合成画像の生成を行う場合は、該当する作成条件設定ファイルを読み出すことにより、簡単に条件設定を行うことができる。
【0050】
「ファイル作成」ボタン75は、後述する手順にしたがって合成画像のファイルを作成する際に最後に押下するボタンである。また、「終了」ボタン76は、パッチワークデータファイルの作成モードを終了する際に押下されるボタンである。
【0051】
下側のブロック77では、合成画像の生成に使用する複数の画像等(すなわち画面に表示される画像)の選択を行う。「フォルダ選択」ボタン78は、合成画像の生成に使用する複数の画像等が保存されているフォルダ(ディレクトリ)を指定する際に押下される。
【0052】
サブブロック79では、表示ファイル種別を選択することができる。通常測定データファイル、パッチワークデータファイル、作成条件設定ファイルの中から1つを選択することができる。通常測定データファイルは、合成画像の生成に使用する複数の画像である。パッチワークデータファイルは、生成された合成画像のファイルである。なお、目的の合成画像に至る途中段階の合成画像のファイルもパッチワークデータファイルに含まれる。作成条件設定ファイルは、上述のようにして保存された設定条件のファイルである。
【0053】
サブブロック80では、表示データタイプ(すなわち合成画像の生成に使用する複数の画像の種類)を選択可能である。カラー生画、光量データ、カラーデータ、高さデータの4種類のデータの中から1つを選択することができる。カラー生画は非共焦点光学系で得られたカラー画像を意味し、光量データは前述の超深度画像を意味し、カラーデータはカラー超深度画像を意味し、高さデータは表面高さの分布情報の画像を意味する。後述する操作によって手動で画像をつなぎ合わせる際に、最も視認性に優れた画像の種類(試料によって異なる)を選択することにより、手動によるつなぎ合わせの精度が高くなる。例えば、表面の模様パターンに現れにくい特徴的な凹凸形状を有する試料の場合は、高さデータを処理して得られた画像を用いれば、視認性が良くつなぎ合わせの精度が高くなる。
【0054】
図6は、画像の手動つなぎ合わせの手順の例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ユーザによる操作と処理装置55がプログラムにしたがって実行する処理の両方が含まれているが、以下の説明でその区別を明らかにする。
【0055】
ステップ#101において、ユーザは試料ステージをX方向及びY方向に適当なピッチで移動させながら測定を実行し、測定範囲の異なる複数の画像を取得、保存する。なお、隣接する画像の端部同士が互いに重なる部分ができるように、試料ステージの移動ピッチを定める必要がある。
【0056】
ステップ#102でユーザは手動つなぎ合わせモードを開始し、図4に示した画面表示の第3の領域63(図5参照)において、前述のようなつなぎ合わせ条件の設定を行う(ステップ#103)。続くステップ#104において、合成(つなぎ合わせ)に用いる複数の画像を図4に示した画面表示の第1の領域61に表示させる。図4の表示例では、第3の領域63で指定したフォルダに保存されているファイルのサブブロック80で指定された表示データタイプ(光量データ)の画像66〜69等が第1の領域61に表示されている。なお、サブブロック80で指定する表示データタイプは、つなぎ合わせの実行中も変更設定可能である。
【0057】
次のステップ#105において、ユーザは複数の画像を1枚ずつマウス53でドラッグして第2の領域62に移動し、つなぎ合わせる位置でドロップする。図4の表示例では、第1の領域61に表示されている3枚の画像66〜68をつなぎ合わせた合成画像64が第2の領域62に表示されている。そして、第1の領域61に表示されている第4の画像69を第2の領域62にドラッグし、画像65として合成画像64につなぎ合わせようとしている状態が表示されている。
【0058】
すべての画像を配置した後、次のステップ#106においてユーザは合成処理の実行を指示する。つまり、図5に示した「ファイル作成」ボタン75を押下する。
【0059】
合成処理の実行が指示されると、処理装置55は図5に示したサブブロック73で重ね位置自動補正がONになっているか否かをチェックし(ステップ#107)、ONになっている場合は重ね位置自動補正を実行する(ステップ#108)。最後のステップ#109で合成画像ファイルの生成、表示及び保存を実行する。図5に示したサブブロック72で選択された1又は複数の合成画像(データ)ファイルが生成され、保存される。また、第1の領域61に表示される画像の種類と同様に、サブブロック80で指定されたタイプの合成画像が第2の領域62に表示される。
【0060】
次に、上記のような画像つなぎ合わせ処理において、元の画像の光量偏心を補正して輝度むらの少ない合成画像を得るための方法及び処理について説明する。ここでいう光量偏心は、光学収差に起因して画像の周辺部が中央部に比べて暗くなる(輝度が小さくなる)現象をいう。そのような光量偏心は通常はほとんど目立たないが、複数の画像をつなぎ合わせて合成画像を生成する場合は暗い部分が合成画像の中央部又はその付近に来るために目立つ場合がある。
【0061】
そこで、本実施形態の共焦点顕微鏡システム1では、あらかじめ定めた鏡面試料(テストサンプル)を測定し、その測定結果から得られる光量偏心量に基づいて補正量を計算して記憶しておき、実際の試料の測定から得られた超深度画像等の画像における光量偏心を補正する光量偏心補正処理を実行する。
【0062】
図7は、光量偏心補正処理のうちの補正量を求めて記憶する処理のフローチャートである。まず、ステップ#201において鏡面試料を測定し、得られた画像を画面に表示する。この鏡面試料は、例えば基板に金属を蒸着して作製された鏡面を有する光量偏心補正用のテストサンプルである。ごみの付着やキズが極力生じないように作製される。したがって、この鏡面試料の測定によって得られる画像(例えば超深度画像)は、均一な白い画像になるが、光学収差に起因して画像の周辺部が中央部に比べて暗くなる。そこで、得られた画像の各画素の輝度が等しくなるように(例えば最大輝度に等しくなるように)、各画素の補正量(補正係数)を計算すればよい。
【0063】
しかし、鏡面試料の表面をごみやキズ(すなわちノイズ)が全く無い完全な状態に作製することは非常に難しい。そこで、メディアンフィルタ処理によってそのようなノイズの影響を取り除く。メディアンフィルタ処理は、注目画素を中心とする複数(奇数×奇数)個の画素の値の中から中間値を取り出して注目画素の値とするフィルタ処理である。画像を構成する各画素について順番に上記の処理を実行する。このメディアンフィルタ処理によって、急激に値が変化するノイズを取り除くことができる。メディアンフィルタ処理によるノイズ除去を効果的に行うには、メディアンフィルタのサイズ(奇数×奇数の画素数)を適切に設定する必要がある。メディアンフィルタのサイズが大きいほど処理時間が長くかかり、小さすぎるとノイズが完全に除去されない。
【0064】
そこで、ステップ#202においてユーザは、画面上でメディアンフィルタのサイズを指定する。図8にメディアンフィルタのサイズ指定の様子を示す。鏡面試料の測定によって得られた画像の中に含まれるごみやキズを囲むように、ユーザがマウス53のドラッグ操作によって矩形領域82を指定すると、処理装置55は指定された矩形領域82の大きさ(画素数)を計算してメッセージダイアログ84を表示する。
【0065】
ユーザがOKボタン85をマウス53でクリックすれば、処理装置55は次のステップ#203で上記のメディアンフィルタ処理を実行し、処理後の画像を画面に表示する。ユーザがキャンセルボタン86をクリックした場合は、矩形領域82を指定し直すことができる。
【0066】
メディアンフィルタ処理が実行され表示画像が更新されると、ユーザは画像からノイズが除去されたか否かを目視でチェックする(ステップ#204)。ノイズがまだ残っている場合は、ステップ#202に戻ってメディアンフィルタのサイズ指定からやり直す。今度は、前回より大きいサイズでそのノイズを囲むように矩形領域82を指定することになる。
【0067】
このようにしてノイズが除去されると、処理装置55は次のステップ#205で各画素の補正量(補正係数)を計算する。すべての画素の輝度が等しくなるように補正量が計算される。例えば、画像の中央部に最大輝度の画素があり、周辺部の注目画素の輝度が最大輝度の90%であるとすれば、その画素の補正係数を100/90(丸めて1.1)とする。すべての画素について補正係数を計算し、次のステップ#206で処理装置55は各画素の補正量を記憶する。記憶場所は例えばコンピュータシステム50の固定ディスク装置57でもよいが、通常は通信インターフェイス54を介して共焦点顕微鏡システム1のコントローラ側に記憶される。
【0068】
図9は、光量偏心補正処理のうちの実際の測定における補正処理のフローチャートである。一例として、超深度画像の測定における補正処理の場合を示している。この処理は、主として共焦点顕微鏡システム1のコントローラ(制御部46)が実行する。ステップ#301において、制御部46は試料を測定し、超深度画像を取得する。
【0069】
得られた超深度画像は一旦記憶され、次のステップ#302において図7に示した処理で記憶した各画素(位置)における補正量を読み出し、その補正量にしたがって各画素の輝度の補正を実行する。すべての画素について補正が終了すれば(ステップ#303のYes)、補正後の超深度画像が測定結果として保存される(ステップ#304)。なお、コンピュータシステム50が共焦点顕微鏡システム1に接続されている場合は補正後の超深度画像が測定結果としてコンピュータシステム50に送信され、表示装置51に表示される。
【0070】
図10は、本発明の実施形態に係るシステム構成の機能ブロックを示す図である。但し、このブロック図は、画像のつなぎ合わせを自動的に行う場合の構成例を示している。本発明による光量偏心補正方法は、上述のような手動による画像のつなぎ合わせに限らず、自動で画像をつなぎ合わせる場合にも適用することができる。
【0071】
図10の構成において、共焦点顕微鏡システム1にコンピュータシステム50が接続されており、コンピュータシステム50は画像つなぎ合わせ手段88、画像情報記憶手段89、光量偏心量計算手段90、最大ノイズ指定手段91、メディアンフィルタ処理手段92及び通信制御手段93を備えている。また、共焦点顕微鏡システム1(のコントローラ)は、通信制御手段94、ステージ駆動手段95、撮像・測定手段96、光量偏心補正手段97及び補正量記憶手段98を備えている。
【0072】
超深度画像等の測定において、共焦点顕微鏡システム1の撮像・測定手段96によって取得された測定結果(例えば超深度画像データ)は、通信制御手段94を介してコンピュータシステム50に送信され、画像情報記憶手段89(固定ディスク装置57に設けられた記憶領域)に記憶される。
【0073】
コンピュータシステム50の専用ソフトウェアで構成される画像つなぎ合わせ手段88は、通信制御手段93を介して共焦点顕微鏡システム1のステージ駆動手段95を操作し、所定の位置決めによって測定範囲をずらしながら超深度画像等の画像データを共焦点顕微鏡システム1から取得し、画像情報記憶手段89に記憶する。その後、画像情報記憶手段89から読み出した複数の画像データをステージ駆動手段95によるステージ30の移動量のデータにしたがってつなぎ合わせる。この際、手動つなぎ合わせ処理で述べたような2つの隣接画像の重なり部分が一致するように重ね位置の微調整が実行される。つなぎ合わせ処理で得られた合成画像は、画像情報記憶手段89に記憶される。
【0074】
必要に応じてユーザは前述のように鏡面試料を測定し、光量偏心補正の補正量の計算と記憶を実行させる。コンピュータシステム50の専用ソフトウェアで構成される光量偏心量計算手段90は、前述のような処理によって各画素(位置)の補正量を算出する。その際、最大ノイズ指定手段91によって指定(前述の矩形領域82の指定に相当する)された領域から求められたサイズのメディアンフィルタを用いてノイズを取り除く処理がメディアンフィルタ処理手段92によって実行される。
【0075】
光量偏心量計算手段90によって算出された各画素(位置)の補正量は、通信制御手段93を介して共焦点顕微鏡システム1に送信され、補正量記憶手段98に記憶される。一旦、補正量が補正量記憶手段98に記憶されると、それ以降の測定において、撮像・測定手段96が取得した測定結果(画像データ)は光量偏心補正手段97によって補正量記憶手段98から読み出された補正量にしたがって補正され、補正後の画像データがコンピュータシステム50に送信される。
【0076】
以上、本発明の実施形態を適宜変形例を含めながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。
【0077】
例えば、上記の実施形態では、外部コンピュータシステム50に共焦点顕微鏡システム1の制御を行うための専用ソフトウェアをインストールし、外部コンピュータシステム50の側で光量偏心補正のための補正量の計算やメディアンフィルタ処理を実行しているが、共焦点顕微鏡システム1の側でそのような処理を実行してもよい。
【0078】
一般に、外部コンピュータシステム50で補正量の計算やメディアンフィルタ処理を実行したほうが処理速度が速いメリットが得られる。一方、共焦点顕微鏡システム1の側でそのような処理を実行すれば、外部コンピュータシステム50との間で光量偏心補正に関するデータのやり取りを行う必要が無い。また、外部コンピュータシステム50を接続しないで、共焦点顕微鏡システム1に標準装備の表示装置47及び入力装置48を用いて測定の実行や測定結果の表示を行う場合にも本発明の光量偏心補正方法を適用することができる。
【0079】
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光源を含む単色光源はもちろんのこと、複数波長を含むものであってもよい。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。
【0080】
【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システム、光量偏心補正方法及びコンピュータプログラムによれば、試料表面の広い範囲の画像を得るために複数の画像のつなぎ合わせ処理を行った場合に、元の複数の画像のそれぞれについて光量偏心補正によって中心部と周辺部との光量偏心が解消又は低減されるので、それらをつなぎ合わせて得られた合成画像における輝度むらが目立たなくなる。
【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システムの概略構成を示す図である。
【図2】対物レンズのZ方向位置に応じて変化する受光量の例を示すグラフである。
【図3】共焦点顕微鏡システムのコントローラに外部コンピュータシステムを接続したハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図4】手動つなぎ合わせモードにおいて表示装置に表示される画面表示の例を示す図である。
【図5】図4の画面表示におけるつなぎ合わせの条件を設定するための領域の拡大図である。
【図6】画像の手動つなぎ合わせの手順の例を示すフローチャートである。
【図7】光量偏心補正処理のうちの補正量を求めて記憶する処理のフローチャートである。
【図8】メディアンフィルタのサイズ指定の様子を示す図である。
【図9】光量偏心補正処理のうちの実際の測定における補正処理のフローチャートである。
【図10】本発明の実施形態に係るシステム構成の機能ブロックを示す図である。
【符号の説明】
1 共焦点顕微鏡システム
2 共焦点光学系
19 受光素子
47,51 表示装置
59 記憶媒体
60 画面表示
97 光量偏心補正手段
98 補正量記憶手段
wk 試料
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a confocal microscope system having an image stitching mode for stitching a plurality of images generated while shifting a measurement range of a sample surface to generate a synthesized image in a wide range, and to reduce uneven brightness of a synthesized image. And a computer program for realizing the method.
[0002]
[Prior art]
A confocal microscope scans a sample surface with light, receives light from the sample surface with a light receiving element via a confocal optical system, and processes the received light information to obtain an ultra-depth image (a very deep focal depth). Image) is displayed on the screen. When the distance between the focus of the objective lens and the sample is changed in the optical axis direction (that is, the height direction of the sample), the amount of light incident on the light receiving element via the confocal optical system, that is, the amount of received light, changes When the surface is focused, the amount of received light is maximized. Therefore, height information of each point on the sample surface is obtained from the distance between the focus of the objective lens and the sample when the maximum amount of received light is obtained.
[0003]
The obtained height distribution information of the sample surface is displayed on the screen of the display device by, for example, three-dimensional display. Alternatively, the height distribution can be replaced with a luminance distribution or a color distribution and displayed on a screen. A CRT (cathode ray tube) or an LCD (liquid crystal display) is used as a display device, and a controller for control, a display device, a console, and the like are connected to the confocal microscope to form a confocal microscope system.
[0004]
Also, while changing the distance between the focus of the objective lens and the sample at a predetermined pitch in the direction of the optical axis, the maximum light receiving amount (light receiving amount at the time of focusing) at each point on the sample surface is obtained, and the maximum light receiving amount at each point is obtained. By connecting the quantities, a black and white image of the sample surface with a very deep depth of focus can be obtained. This image is a super-depth image.
[0005]
Also, if the distance between the focus of the objective lens and the sample is fixed so that the maximum amount of received light can be obtained at any given pixel of interest, the amount of received light of the pixel of the portion of the pixel of interest and the portion where the height difference is large becomes significantly smaller, A black-and-white image is obtained in which only the portion having the same height as the target pixel is bright. This image is called a slice image.
[0006]
Further, there is a confocal microscope provided with a non-confocal optical system that shares some optical axes with the confocal optical system. By receiving light from a sample irradiated with white light by a color imaging element via a non-confocal optical system, a color image of the sample surface in the same range as the ultra-depth image can be obtained. This color image has a small depth of focus unlike the super-depth image, but is useful when observing the outline of the sample surface or when positioning the sample to obtain a confocal image of a target portion. Further, by performing a synthesizing process in which the luminance signal of the color image is replaced with the luminance signal of the super-depth image, a color image having a deep focal depth (this is referred to as a color super-depth image) can be obtained.
[0007]
The confocal microscope as described above has a drawback that the field of view is narrow like a normal optical microscope. That is, the higher the optical magnification, the narrower the range of the sample surface that can be observed (measured) as one visual field (hereinafter, referred to as a measurement range). In order to cover such a defect, a plurality of (for example, 3 × 3) measurement results (for example, confocal images) measured while shifting the measurement range are joined to form a wide range (for example, an area nearly 9 times larger). May be generated. Such joining of a plurality of images can be realized using the same technique as the processing of joining image files obtained by a digital camera.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Since the confocal microscope is also a device having an optical system, it has a problem of optical aberration. This problem appears as, for example, a phenomenon that the periphery of the obtained super-depth image is slightly darker than the center. This phenomenon is referred to as light amount eccentricity.
[0009]
Due to the characteristics of human eyes, a state where the peripheral portion of the image is slightly darker than the central portion does not cause any discomfort. In addition, the optical system has been improved to reduce the optical aberration, and the eccentricity of the light amount due to the optical aberration is almost inconspicuous.
[0010]
However, as described above, when a plurality of images are stitched together to obtain an image of a wide range of the sample surface, a dark portion at a peripheral portion of each image becomes a center of a newly synthesized wide image. It is located at or near the part, which causes a sense of discomfort.
[0011]
In view of the above problems, the present invention corrects the eccentricity of the light amount of the original image and corrects the luminance when connecting a plurality of images obtained by shifting the measurement range of the sample surface to generate a composite image of a wide range. An object of the present invention is to provide a confocal microscope system capable of obtaining a synthesized image with less unevenness. It is also an object of the present invention to provide a method for such light amount eccentricity correction and a computer program for realizing the method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A confocal microscope system according to the present invention receives light from a sample surface within a measurement range determined by an optical magnification by a light receiving element via a confocal optical system, and processes an image of the sample surface obtained by processing the received light information. A confocal microscope system having an image stitching mode for stitching a plurality of images generated while shifting a measurement range to generate a single composite image, wherein a mirror-surface sample having a uniform light reflectance is obtained. Correction amount storage means for storing, for each pixel position, a correction amount of light amount eccentricity caused by optical aberration calculated based on an image obtained by measurement, and correction for an image of a sample surface obtained by normal measurement Light amount eccentricity correction means for executing correction of light amount eccentricity based on the correction amount read from the amount storage means for each pixel position.
[0013]
Further, the light amount eccentricity correction method of the confocal microscope system according to the present invention uses a confocal microscope system to generate an image of a sample surface within a measurement range determined by the optical magnification thereof, and to generate a plurality of images generated while shifting the measurement range. A correction method for reducing the eccentricity of the amount of light in a combined image caused by optical aberrations when combining images to generate one combined image, comprising the steps of: (a) using a mirror sample having a uniform light reflectance; Calculating a correction amount of each pixel and storing the same in a storage unit so that the luminance of each pixel in the image obtained when the measurement is performed is equal to that of the pixel; (C) performing a correction based on the correction amount read from the storage means for the luminance of the pixel, and (c) outputting the pixel after performing the correction in step (b) for all the pixels as a measurement result. Or characterized in that it comprises a step of storing.
[0014]
According to the confocal microscope system and the light amount eccentricity correction method as described above, when a plurality of images are joined together to obtain a wide range image of the sample surface, the light amount of each of the original plurality of images is Since the eccentricity correction eliminates or reduces the eccentricity of the light amount between the central portion and the peripheral portion, the uneven brightness in the combined image obtained by connecting the central portions and the peripheral portions is eliminated or reduced, and the eccentricity correction becomes inconspicuous.
[0015]
In a preferred embodiment, in step (a) of the above method, the image obtained when the specular sample is measured is subjected to median filtering to remove noise, and thereafter, the correction amount of each pixel is calculated. As a result, even if the mirror sample has small dust or scratches, erroneous correction due to the dust or scratch is avoided.
[0016]
Further, the computer program according to the present invention receives light from a sample surface within a measurement range determined by an optical magnification by a light receiving element via a confocal optical system, and processes an image of the sample surface obtained by processing the received light information. A program to be executed by a computer connected to a confocal microscope system having an image stitching mode for stitching a plurality of images generated while shifting a measurement range to generate one composite image. Receiving data of an image obtained when measuring a specular sample having a high light reflectance from the confocal microscope system, and calculating a correction amount of each pixel so that the luminance of each pixel in the image is equal. And transmitting the calculated correction amount data of each pixel to the confocal microscope system.
[0017]
In a preferred embodiment, the computer program further comprises a step of removing noise by performing a median filter process on the image received from the confocal microscope system, and a correction amount of each pixel is calculated using the image after the median filter process. You.
[0018]
By using a computer program as described above, a computer system capable of high-speed processing can be connected to the confocal microscope system, and the correction amount for light amount eccentricity correction can be calculated. In particular, it is possible to execute the median filter processing that requires a long processing time at high speed.
[0019]
Such a computer program is supplied in a state of being stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, and is installed in a computer from the storage medium and executed.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a confocal microscope system according to an embodiment of the present invention. The confocal microscope system 1 includes a confocal microscope having a confocal optical system 2 and a non-confocal optical system 3, a laser driving circuit 44, a first AD converter 41, a CCD driving circuit 43, and a second AD converter of the confocal microscope. 42, a controller including an objective lens moving mechanism 40, a control unit 46 using a microcomputer, etc., and a display device 47 and an input device (console) 48 connected to the controller.
[0022]
First, the confocal optical system 2 of the confocal microscope and its signal processing will be described. The confocal optical system 2 includes a light source 10 for irradiating the sample wk with monochromatic light (for example, laser light), a first collimating lens 11, a polarizing beam splitter 12, a quarter-wave plate 13, a horizontal deflection device 14a, and a vertical deflection. The device 14b includes a first relay lens 15, a second relay lens 16, an objective lens 17, an imaging lens 18, a pinhole plate 9, a light receiving element 19, and the like.
[0023]
As the light source 10, for example, a semiconductor laser that emits red laser light is used. Laser light emitted from the light source 10 driven by the laser drive circuit 44 passes through the first collimator lens 11, the optical path is bent by the polarization beam splitter 12, and passes through the 波長 wavelength plate 13. Thereafter, the light is deflected in the horizontal (horizontal) direction and the vertical (vertical) direction by the horizontal deflection device 14a and the vertical deflection device 14b, passes through the first relay lens 15 and the second relay lens 16, and is sampled by the objective lens 17. The light is focused on the surface of the sample wk placed on the stage 30.
[0024]
The horizontal deflection device 14a is constituted by a resonant (resonant type) scanner, and the vertical deflection device 14b is constituted by a galvano (electromagnetic) scanner. By deflecting the laser light in both the horizontal and vertical directions, the surface of the sample wk is scanned with the laser light. For convenience of description, the horizontal direction is referred to as an X direction, and the vertical direction is referred to as a Y direction. The objective lens 17 is driven in the Z direction (optical axis direction) by the objective lens moving mechanism 40. Thus, the distance between the focus of the objective lens 17 and the sample wk in the optical axis direction (that is, the height direction of the sample wk) can be changed.
[0025]
However, the distance in the optical axis direction between the focal point of the objective lens 17 and the sample wk can be changed by another method. For example, instead of driving the objective lens 17 in the Z direction, the sample stage 30 may be driven in the Z direction. Alternatively, a configuration in which the focal point of the objective lens 17 is moved in the Z direction by inserting a lens whose refractive index changes between the objective lens 17 and the sample wk is also possible.
[0026]
In the confocal microscope of the present embodiment, the objective lens 17 can be electrically moved in the Z-axis direction via the objective lens moving mechanism 40 by a control signal from the control unit 46, and the sample stage 30 is provided with a stage manual operation mechanism. It can be displaced in the X direction, the Y direction and the Z direction by a manual operation via 31. In addition, the objective lens 17 can be moved up and down via the control unit 46 and the objective lens moving mechanism 40 by a key operation of the input device 48 (for example, an operation of an up / down key).
[0027]
The laser light reflected by the sample wk reverses the above optical path. That is, the light passes through the objective lens 17, the second relay lens 16, and the first relay lens 15, and again passes through the quarter-wave plate 13 via the horizontal deflection device 14a and the vertical deflection device 14b. As a result, the laser light passes through the polarization beam splitter 12 and is condensed by the imaging lens 18. The condensed laser light passes through the pinhole of the pinhole plate 9 disposed at the focal position of the imaging lens 18 and enters the light receiving element 19. The light receiving element 19 is composed of, for example, a photomultiplier tube (photomultiplier tube) or a photodiode, and converts the amount of received light into an electric signal. The electric signal corresponding to the amount of received light is provided to the first AD converter 41 via an output amplifier and a gain control circuit (not shown), and is converted into a digital value.
[0028]
The height (depth) information of the sample wk can be acquired by the confocal optical system 2 configured as described above. The principle will be briefly described below.
[0029]
As described above, when the objective lens 17 is driven in the Z direction (optical axis direction) by the objective lens moving mechanism 40, the relative distance in the optical axis direction between the focal point of the objective lens 17 and the sample wk changes. When the focal point of the objective lens 17 is focused on the surface of the sample wk, the laser light reflected on the surface of the sample wk is condensed by the imaging lens 18 via the above optical path, and almost all the laser light is It passes through the pinhole of the pinhole plate 9. Therefore, at this time, the amount of light received by the light receiving element 19 is maximized. Conversely, when the focus of the objective lens 17 is shifted from the surface of the sample wk, the laser light condensed by the imaging lens 18 focuses on a position shifted from the pinhole plate 9, so that a part of the laser beam is focused. Only light can pass through the pinhole. As a result, the amount of light received by the light receiving element 19 is significantly reduced.
[0030]
Therefore, if the amount of light received by the light receiving element 19 is detected at any point on the surface of the sample wk while driving the objective lens 17 in the Z direction (optical axis direction), the objective lens 17 when the amount of received light is maximized is detected. (Distance in the optical axis direction between the focal point of the objective lens 17 and the sample wk) can be uniquely obtained as height information.
[0031]
In practice, each time the objective lens 17 is moved by one step (one pitch), the surface of the sample wk is scanned by the horizontal deflection device 14a and the vertical deflection device 14b to obtain the amount of light received by the light receiving element 19. When the objective lens 17 is moved in the Z direction from the lower end to the upper end of the measurement range in the Z direction, light reception amount data that changes according to the Z direction position is obtained for each point (pixel) in the scanning range.
[0032]
FIG. 2 is a graph illustrating an example of the amount of received light that changes according to the position of the objective lens 17 in the Z direction. Based on such received light amount data, the maximum received light amount and the Z-direction position at that time are obtained for each point (pixel). Therefore, the distribution of the surface height of the sample wk on the XY plane is obtained. This process is executed by the control unit 46 using a microcomputer.
[0033]
The obtained surface height distribution information can be displayed on the monitor screen of the display device 47 by several methods. For example, the height distribution (surface shape) of the sample can be displayed three-dimensionally by three-dimensional display. Alternatively, the height data can be converted into luminance data to be displayed as a two-dimensional distribution of brightness. By converting the height data into color difference data, the height distribution can be displayed as a color distribution.
[0034]
Further, a surface image (monochrome image) of the sample wk can be obtained from a luminance signal using the received light amount obtained for each point (pixel) in the XY scanning range as luminance data. If a luminance signal is generated using the maximum amount of received light in each pixel as luminance data, an ultra-deep image with an extremely deep focal depth focused at each point having a different surface height can be obtained. When the height (Z-direction position) at which the maximum amount of received light is obtained at an arbitrary pixel of interest is fixed, the amount of received light of a pixel having a large height difference from the pixel of interest is significantly small, and An image in which only portions having the same height are bright (ie, a slice image) is obtained.
[0035]
Next, the non-confocal optical system 3 provided in the confocal microscope and its signal processing will be described. The non-confocal optical system 3 includes a white light source 20, a second collimating lens 21, a first half mirror 22, a second half mirror 23, and a color for irradiating the sample wk with white light (illumination light for capturing a color image). It includes a CCD (image sensor) 24 and the like. In addition, the non-confocal optical system 3 shares the objective lens 17 of the confocal optical system 2, and the optical axes of the two optical systems 1 and 2 partially match.
[0036]
For example, a white lamp is used as the white light source 20, but a special light source may not be provided, and natural light or indoor light may be used. The white light emitted from the white light source 20 passes through the second collimating lens 21, the optical path is bent by the first half mirror 22, and is focused on the surface of the sample wk placed on the sample stage 30 by the objective lens 17. .
[0037]
The white light reflected by the sample wk passes through the objective lens 17, the first half mirror 22, and the second relay lens 16, is reflected by the second half mirror 23, enters the color CCD 24, and forms an image. The color CCD 24 is provided at a position conjugate with or close to the pinhole of the pinhole plate 9 of the confocal optical system 2. The color image picked up by the color CCD 24 is read out by the CCD drive circuit 43, and its analog output signal is given to the second AD converter 42 and converted into a digital value. The color image thus obtained is displayed on the monitor screen of the display device 47 as an enlarged color image for observing the sample wk.
[0038]
Further, the super-depth image obtained by the confocal optical system 2 and the normal color image obtained by the non-confocal optical system 3 are combined to obtain a deep color super-depth with a focal depth substantially in focus at all pixels. Images can also be generated and displayed. For example, it is possible to generate a color super-depth image by a synthesis process in which a luminance signal forming a color image obtained by the non-confocal optical system 3 is replaced with a luminance signal of an ultra-depth image obtained by the confocal optical system 2. it can. Similarly, a color slice image can be generated by a synthesis process in which a luminance signal forming a color image obtained by the non-confocal optical system 3 is replaced with a luminance signal of a slice image obtained by the confocal optical system 2. .
[0039]
The controller including the control unit 46 is also in charge of the processing regarding the color image as described above. An input device 48 such as a console (operation console) and a display device 47 such as a CRT (cathode ray tube) or an LCD (liquid crystal display device) are connected to the controller.
[0040]
The user can set various measurement parameters using the input device 48 according to the guidance displayed on the screen of the display device 47. For example, a moving range (measurement range) and a moving pitch of the objective lens 17 in the Z direction are set. Alternatively, by setting the light receiving sensitivity (PMT gain) of the light receiving element 19 and the amount of attenuation by the ND filter according to the light reflectance of the surface of the sample wk, etc., the super-depth image or the slice image displayed on the screen is appropriate. Adjust so that the brightness (brightness) is high. Further, the shutter speed, gain, and white balance for obtaining a color image by the color CCD 24 are set.
[0041]
The confocal microscope system 1 (controller) of the present embodiment is also provided with a communication interface for connecting an external computer system such as a personal computer. By connecting an external computer system in which dedicated software for controlling the confocal microscope system 1 is installed to the confocal microscope system 1, processing of acquired image information and height distribution information of the sample wk can be performed seamlessly. It is possible to do.
[0042]
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration in which an external computer system 50 is connected to a controller of the confocal microscope system 1. The external computer system 50 includes a display device 51 such as a CRT or LCD, a keyboard 52, a mouse (or another pointing device) 53, a communication interface 54 such as an RS232C, a USB (universal serial bus), IEEE1394, and a processing device (CPU). 55, a main memory 56 as a semiconductor storage medium, a fixed disk device 57 as an auxiliary storage device, and a removable disk device 58.
[0043]
The dedicated software for controlling the confocal microscope system 1 is supplied in a state stored in a storage medium 59 such as a CD-ROM, and is supplied from the storage medium 59 by a removable disk device 58 such as a CD-ROM drive. It is read and installed in the fixed disk device 57. The dedicated software installed in the fixed disk device 57 is loaded into the main memory 56 and executed by the processing device 55.
[0044]
The processing executed by such dedicated software includes processing for setting measurement conditions of the confocal microscope system 1 and image joining processing for joining images obtained as a result of measurement to generate a composite image. include. Further, a light amount eccentricity correction process for reducing luminance unevenness of a combined image obtained by the image joining process is also included. Next, as an example of the image joining process, a manual joining mode for manually designating a plurality of images to be joined and their positions will be described.
[0045]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a screen display displayed on the display device 51 in the manual joining mode. A lower right area 61 of the screen display 60 is an area for displaying a plurality of images to be combined. An area 62 on the upper right of the screen display 60 is an area for displaying a combined image obtained by moving a plurality of images one by one and connecting them using a pointing device. An area 63 on the left side of the screen display 60 is an area for setting a joining condition.
[0046]
FIG. 5 is an enlarged view of an area 63 for setting a joining condition in the screen display 60 of FIG. In the upper block 70, conditions for creating a patchwork data file (ie, manually creating a composite image file) are set. In the sub-block 71, a reference data type (that is, a type of information used for image synthesis) is selected. Light intensity data, R, G, and B can be selected from four types. The light quantity data means the light reception quantity data of each pixel constituting the above-described super-depth image. R, G, and B represent red, green, and blue, respectively, which are the color components of each pixel in the color image obtained by the above-described non-confocal optical system.
[0047]
In the sub-block 72, the data to be saved (that is, the type of the composite image) can be selected. It is possible to select whether or not to save each of the four types of data, that is, a color raw image, light amount data, color data, and height data. The color raw image means a color image obtained by a non-confocal optical system, the light amount data means the above-mentioned super-depth image, the color data means the above-mentioned color ultra-depth image, and the height data means the above-mentioned color super-depth image It means an image of the distribution information of the surface height.
[0048]
In the sub-block 73, it is possible to select whether to perform the automatic overlay position correction (ON) or not (OFF). The automatic overlapping position correction means image processing for automatically performing fine adjustment of the overlapping position so that the overlapping portions of two adjacent images coincide with each other. Such image processing is a known technique.
[0049]
In the sub-block 74, it is possible to select whether or not to save the above setting conditions as a creation condition setting file. When the "condition file creation" button is clicked with the mouse 53, a creation condition setting file is created and saved. Thereafter, when generating a composite image under the same condition, the condition setting can be easily performed by reading the corresponding creation condition setting file.
[0050]
The “file creation” button 75 is a button that is pressed last when creating a file of a composite image according to a procedure described later. The “end” button 76 is a button pressed when terminating the patchwork data file creation mode.
[0051]
In the lower block 77, a plurality of images and the like (that is, images displayed on the screen) to be used for generating a composite image are selected. The “select folder” button 78 is pressed when specifying a folder (directory) in which a plurality of images and the like used for generating a composite image are stored.
[0052]
In the sub-block 79, a display file type can be selected. One can be selected from a normal measurement data file, a patchwork data file, and a creation condition setting file. The normal measurement data file is a plurality of images used for generating a composite image. The patchwork data file is a file of the generated composite image. It should be noted that the file of the composite image in the middle of reaching the target composite image is also included in the patchwork data file. The creation condition setting file is a setting condition file stored as described above.
[0053]
In the sub-block 80, a display data type (that is, a type of a plurality of images used for generating a composite image) can be selected. One of four types of data, that is, a color raw image, light amount data, color data, and height data can be selected. The color raw image means a color image obtained by a non-confocal optical system, the light amount data means the above-described super-depth image, the color data means the color ultra-depth image, and the height data means the surface height. It means an image of distribution information. When the images are manually joined by an operation described later, the accuracy of the manual joining is increased by selecting the type of the image having the highest visibility (different depending on the sample). For example, in the case of a sample having a characteristic uneven shape that is unlikely to appear in a pattern pattern on the surface, using an image obtained by processing height data improves visibility and improves joining accuracy.
[0054]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a procedure for manually joining images. Although this flowchart includes both the operation by the user and the processing executed by the processing device 55 according to the program, the distinction will be clarified in the following description.
[0055]
In step # 101, the user executes the measurement while moving the sample stage at an appropriate pitch in the X direction and the Y direction, and acquires and stores a plurality of images having different measurement ranges. Note that it is necessary to determine the moving pitch of the sample stage so that the ends of adjacent images overlap each other.
[0056]
In step # 102, the user starts the manual splicing mode, and sets the splicing conditions as described above in the third area 63 (see FIG. 5) of the screen display shown in FIG. 4 (step # 103). . In the following step # 104, a plurality of images used for combining (joining) are displayed in the first area 61 of the screen display shown in FIG. In the display example of FIG. 4, images 66 to 69 of the display data type (light amount data) specified in the sub-block 80 of the file stored in the folder specified in the third area 63 are stored in the first area 61. Is displayed. The display data type specified in the sub-block 80 can be changed and set even during the execution of the joining.
[0057]
In the next step # 105, the user drags a plurality of images one by one with the mouse 53 to move to the second area 62, and drops the images at the joint positions. In the display example of FIG. 4, a composite image 64 obtained by connecting three images 66 to 68 displayed in the first area 61 is displayed in the second area 62. Then, a state is displayed in which the fourth image 69 displayed in the first area 61 is dragged to the second area 62 to join the image 65 to the composite image 64.
[0058]
After arranging all the images, in the next step # 106, the user instructs execution of the combination processing. That is, the “file creation” button 75 shown in FIG. 5 is pressed.
[0059]
When the execution of the combining process is instructed, the processing device 55 checks whether or not the automatic superposition correction is turned on in the sub-block 73 shown in FIG. 5 (step # 107). Executes the overlay position automatic correction (step # 108). In the last step # 109, generation, display and storage of a composite image file are executed. One or more synthesized image (data) files selected in the sub-block 72 shown in FIG. 5 are generated and stored. Similarly to the type of image displayed in the first area 61, a composite image of the type specified in the sub-block 80 is displayed in the second area 62.
[0060]
Next, a description will be given of a method and a process for correcting the eccentricity of the light amount of the original image to obtain a composite image with less luminance unevenness in the image joining process as described above. The light amount eccentricity here refers to a phenomenon in which the peripheral portion of an image becomes darker (luminance decreases) than the central portion due to optical aberration. Such light amount eccentricity is almost inconspicuous in general, but when a composite image is generated by connecting a plurality of images, the dark portion may be conspicuous because it is located at or near the center of the composite image.
[0061]
Therefore, in the confocal microscope system 1 of the present embodiment, a predetermined specular sample (test sample) is measured, and a correction amount is calculated and stored based on the light amount eccentricity obtained from the measurement result, and the actual correction amount is calculated. The light amount eccentricity correction processing for correcting the light amount eccentricity in the image such as the ultra-depth image obtained from the measurement of the sample is executed.
[0062]
FIG. 7 is a flowchart of a process of calculating and storing a correction amount in the light amount eccentricity correction process. First, in step # 201, the specular sample is measured, and the obtained image is displayed on the screen. This mirror sample is a test sample for correcting decentering of light amount having a mirror surface manufactured by evaporating a metal on a substrate, for example. It is manufactured so that adhesion of dust and scratches do not occur as much as possible. Therefore, an image (for example, an ultra-depth image) obtained by the measurement of the specular sample becomes a uniform white image, but the peripheral portion of the image is darker than the central portion due to the optical aberration. Therefore, the correction amount (correction coefficient) of each pixel may be calculated so that the luminance of each pixel of the obtained image is equal (for example, equal to the maximum luminance).
[0063]
However, it is very difficult to make the surface of the mirror sample in a perfect state without any dust or scratches (that is, noise). Therefore, the influence of such noise is removed by median filter processing. The median filter processing is a filter processing in which an intermediate value is extracted from the values of a plurality of (odd × odd) pixels centered on the target pixel and is set as the value of the target pixel. The above-described processing is sequentially executed for each pixel constituting the image. By this median filtering, noise whose value changes rapidly can be removed. In order to effectively remove noise by median filter processing, it is necessary to appropriately set the size of the median filter (odd number × odd number of pixels). If the size of the median filter is large, the processing time is long. If the size is too small, the noise is not completely removed.
[0064]
Therefore, in step # 202, the user specifies the size of the median filter on the screen. FIG. 8 shows how the size of the median filter is specified. When the user designates the rectangular area 82 by dragging the mouse 53 so as to surround dust and flaws included in the image obtained by the measurement of the specular sample, the processing device 55 determines the size of the designated rectangular area 82. (Number of pixels) is calculated and a message dialog box 84 is displayed.
[0065]
If the user clicks the OK button 85 with the mouse 53, the processing device 55 executes the above-described median filter processing in the next step # 203, and displays the processed image on the screen. When the user clicks the cancel button 86, the rectangular area 82 can be specified again.
[0066]
When the median filter process is executed and the display image is updated, the user visually checks whether noise has been removed from the image (step # 204). If the noise still remains, the process returns to step # 202 and the process is repeated from the designation of the size of the median filter. This time, the rectangular area 82 is designated so as to surround the noise with a size larger than the previous time.
[0067]
When the noise is removed in this way, the processing device 55 calculates the correction amount (correction coefficient) of each pixel in the next step # 205. The correction amount is calculated so that the luminance of all pixels is equal. For example, if there is a pixel having the maximum luminance in the center of the image and the luminance of the target pixel in the peripheral part is 90% of the maximum luminance, the correction coefficient of the pixel is 100/90 (rounded to 1.1). I do. The correction coefficients are calculated for all the pixels, and in the next step # 206, the processing device 55 stores the correction amount of each pixel. The storage location may be, for example, the fixed disk device 57 of the computer system 50, but is usually stored on the controller side of the confocal microscope system 1 via the communication interface 54.
[0068]
FIG. 9 is a flowchart of the correction process in the actual measurement in the light amount eccentricity correction process. As an example, a case of a correction process in measurement of an ultra-deep image is shown. This processing is mainly executed by the controller (control unit 46) of the confocal microscope system 1. In step # 301, the control unit 46 measures the sample and acquires an ultra-deep image.
[0069]
The obtained super-depth image is temporarily stored, and in the next step # 302, the correction amount for each pixel (position) stored in the processing shown in FIG. 7 is read, and the luminance of each pixel is corrected according to the correction amount. I do. When the correction is completed for all the pixels (Yes in Step # 303), the corrected super-depth image is stored as the measurement result (Step # 304). When the computer system 50 is connected to the confocal microscope system 1, the corrected super-depth image is transmitted to the computer system 50 as a measurement result and displayed on the display device 51.
[0070]
FIG. 10 is a diagram showing functional blocks of the system configuration according to the embodiment of the present invention. However, this block diagram shows a configuration example in a case where images are automatically joined. The light amount eccentricity correction method according to the present invention can be applied not only to the above-described manual joining of images but also to the case of automatically joining images.
[0071]
In the configuration of FIG. 10, a computer system 50 is connected to the confocal microscope system 1, and the computer system 50 includes an image joining unit 88, an image information storage unit 89, a light amount eccentricity calculation unit 90, a maximum noise designation unit 91, A median filter processing unit 92 and a communication control unit 93 are provided. The confocal microscope system 1 (controller) includes a communication control unit 94, a stage driving unit 95, an imaging / measuring unit 96, a light amount eccentricity correcting unit 97, and a correction amount storing unit 98.
[0072]
In measurement of an ultra-deep image or the like, a measurement result (for example, ultra-deep image data) acquired by the imaging / measuring unit 96 of the confocal microscope system 1 is transmitted to the computer system 50 via the communication control unit 94, and the image information is acquired. It is stored in the storage means 89 (a storage area provided in the fixed disk device 57).
[0073]
The image joining means 88 composed of dedicated software of the computer system 50 operates the stage driving means 95 of the confocal microscope system 1 via the communication control means 93, and shifts the measurement range by a predetermined positioning to obtain an ultra-deep image. And the like are acquired from the confocal microscope system 1 and stored in the image information storage unit 89. After that, the plurality of image data read from the image information storage unit 89 are connected according to the data of the amount of movement of the stage 30 by the stage driving unit 95. At this time, fine adjustment of the overlapping position is performed so that the overlapping portion of the two adjacent images coincides as described in the manual joining process. The composite image obtained by the joining process is stored in the image information storage unit 89.
[0074]
If necessary, the user measures the specular sample as described above, and calculates and stores the correction amount of the light amount eccentricity correction. The light amount eccentricity amount calculating means 90 constituted by dedicated software of the computer system 50 calculates the correction amount of each pixel (position) by the above-described processing. At this time, the median filter processing unit 92 performs a process of removing noise using a median filter of a size determined from the area specified by the maximum noise specification unit 91 (corresponding to the above-described rectangular area 82). .
[0075]
The correction amount of each pixel (position) calculated by the light amount eccentricity amount calculation unit 90 is transmitted to the confocal microscope system 1 via the communication control unit 93 and stored in the correction amount storage unit 98. Once the correction amount is stored in the correction amount storage means 98, the measurement result (image data) obtained by the imaging / measurement means 96 in the subsequent measurement is read from the correction amount storage means 98 by the light amount eccentricity correction means 97. The image data is corrected according to the issued correction amount, and the corrected image data is transmitted to the computer system 50.
[0076]
As described above, the embodiments of the present invention have been described including the modified examples as appropriate. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms.
[0077]
For example, in the above-described embodiment, dedicated software for controlling the confocal microscope system 1 is installed in the external computer system 50, and the external computer system 50 calculates a correction amount for the light amount eccentricity correction and performs a median filter. Although the processing is executed, such processing may be executed on the confocal microscope system 1 side.
[0078]
In general, when the correction amount is calculated and the median filter processing is executed by the external computer system 50, the advantage that the processing speed is faster can be obtained. On the other hand, if such processing is performed on the confocal microscope system 1 side, there is no need to exchange data regarding the light amount eccentricity correction with the external computer system 50. Further, even when the measurement is executed or the measurement result is displayed by using the display device 47 and the input device 48 provided as standard equipment in the confocal microscope system 1 without connecting the external computer system 50, the light amount eccentricity correction method of the present invention is also used. Can be applied.
[0079]
Although the confocal microscope of the above embodiment is a reflection type microscope, the present invention can be applied to a transmission type confocal microscope. In the case of a transmission microscope, laser light of a confocal optical system and white light of a non-confocal optical system are emitted from the back surface of the sample. The light source of the confocal optical system may include not only a monochromatic light source including a laser light source but also a light source including a plurality of wavelengths. The light source of the non-confocal optical system can be replaced by natural light or room light.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the confocal microscope system, the light amount eccentricity correction method, and the computer program of the present invention, when performing a joining process of a plurality of images to obtain an image of a wide range of the sample surface, Since the light amount eccentricity of the central portion and the peripheral portion is eliminated or reduced by the light amount eccentricity correction for each of the plurality of original images, the uneven brightness in the combined image obtained by connecting them is less noticeable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating an example of a light receiving amount that changes according to a Z-direction position of an objective lens.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration example in which an external computer system is connected to a controller of the confocal microscope system.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a screen display displayed on a display device in a manual joining mode.
FIG. 5 is an enlarged view of a region for setting a joining condition in the screen display of FIG. 4;
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a procedure for manually joining images.
FIG. 7 is a flowchart of a process of calculating and storing a correction amount in the light amount eccentricity correction process.
FIG. 8 is a diagram showing how a size of a median filter is specified.
FIG. 9 is a flowchart of a correction process in an actual measurement in the light amount eccentricity correction process.
FIG. 10 is a diagram showing functional blocks of a system configuration according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 confocal microscope system 2 confocal optical system 19 light receiving element 47, 51 display device 59 storage medium 60 screen display 97 light amount eccentricity correction means 98 correction amount storage means wk sample

Claims (6)

光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報を処理して得られる前記試料表面の画像を生成し、前記測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する画像つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システムであって、
均一な光反射率を有する鏡面試料を測定して得られた画像に基づいて算出した光学収差に起因する光量偏心の補正量を画素位置ごとに記憶する補正量記憶手段と、
通常の測定によって得られた試料表面の画像に対して前記補正量記憶手段から読み出した補正量に基づく光量偏心の補正を画素位置ごとに実行する光量偏心補正手段と
を備えていることを特徴とする共焦点顕微鏡システム。
Light from the sample surface within the measurement range determined by the optical magnification is received by the light receiving element via the confocal optical system, and an image of the sample surface obtained by processing the received light information is generated, and the measurement range is shifted. A confocal microscope system having an image stitching mode for stitching a plurality of images generated while generating a single composite image,
Correction amount storage means for storing, for each pixel position, a correction amount of light amount eccentricity caused by optical aberration calculated based on an image obtained by measuring a mirror-finished sample having uniform light reflectance,
Light amount eccentricity correction means for executing, for each pixel position, light amount eccentricity correction based on the correction amount read from the correction amount storage means for an image of the sample surface obtained by normal measurement. Confocal microscope system.
共焦点顕微鏡システムを用いて、その光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面の画像を生成し、前記測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する際に、光学収差に起因する合成画像の光量偏心を低減するための補正方法であって、
(a)均一な光反射率を有する鏡面試料を測定したときに得られた画像における各画素の輝度が等しくなるように、各画素の補正量を算出して記憶手段に記憶するステップと、
(b)通常の測定によって得られた画像における各画素の輝度に対して、前記記憶手段から読み出した補正量に基づく補正を行うステップと、
(c)前記ステップ(b)の補正を全画素について実行した後の画素を測定結果として出力又は保存するステップと
を備えていることを特徴とする共焦点顕微鏡システムの光量偏心補正方法。
When a confocal microscope system is used to generate an image of the sample surface within a measurement range determined by the optical magnification and combine a plurality of images generated while shifting the measurement range to generate one composite image A correction method for reducing the light amount eccentricity of the composite image due to the optical aberration,
(A) calculating a correction amount of each pixel and storing the same in a storage unit such that the luminance of each pixel in an image obtained when a mirror sample having uniform light reflectance is measured is equal;
(B) correcting the luminance of each pixel in the image obtained by the normal measurement based on the correction amount read from the storage unit;
(C) outputting or storing pixels as measurement results after executing the correction of step (b) for all pixels, and a light amount eccentricity correction method for a confocal microscope system.
前記ステップ(a)において、前記鏡面試料を測定したときに得られた画像にメディアンフィルタ処理を施すことによってノイズを取り除いた後に各画素の補正量の算出を行うことを特徴とする
請求項2記載の共焦点顕微鏡システムの光量偏心補正方法。
3. The method according to claim 2, wherein in the step (a), a correction amount of each pixel is calculated after removing noise by performing a median filter process on an image obtained when the specular sample is measured. Eccentricity correction method of the confocal microscope system of the above.
光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報を処理して得られる前記試料表面の画像を生成し、前記測定範囲をずらしながら生成した複数の画像をつなぎ合わせて1枚の合成画像を生成する画像つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システムに接続されたコンピュータに実行させるプログラムであって、
均一な光反射率を有する鏡面試料を測定したときに得られた画像のデータを前記共焦点顕微鏡システムから受信するステップと、
前記画像における各画素の輝度が等しくなるように、各画素の補正量を算出するステップと、
算出した各画素の補正量のデータを前記共焦点顕微鏡システムに送信するステップと
を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
Light from the sample surface within the measurement range determined by the optical magnification is received by the light receiving element via the confocal optical system, and an image of the sample surface obtained by processing the received light information is generated, and the measurement range is shifted. A program to be executed by a computer connected to a confocal microscope system having an image stitching mode for stitching a plurality of images generated while generating one composite image,
Receiving data of an image obtained when measuring a specular sample having a uniform light reflectance from the confocal microscope system;
Calculating a correction amount of each pixel so that the luminance of each pixel in the image is equal;
Transmitting the calculated data of the correction amount of each pixel to the confocal microscope system.
前記共焦点顕微鏡システムから受信した画像にメディアンフィルタ処理を施すことによってノイズを取り除くステップを更に備え、メディアンフィルタ処理後の画像を用いて各画素の補正量が算出されることを特徴とする
請求項4記載のコンピュータプログラム。
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: removing noise by performing a median filter process on the image received from the confocal microscope system, wherein a correction amount of each pixel is calculated using the image after the median filter process. 4. The computer program according to 4.
請求項4又は5記載のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。A computer-readable storage medium on which the computer program according to claim 4 is recorded.
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