JP2010107789A - 共焦点顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供する。
【解決手段】コンピュータ１２は試料５の共焦点顕微鏡画像を取得する。モニタ１３は試料５の画像を表示する。コンピュータ１２は、モニタ１３により表示される画像に対して行われる、試料５における計測対象部位の指示を取得すると、試料５の共焦点顕微鏡画像に基づいて得られる画像情報に対する計測によって当該計測対象部位を計測する処理を行う。そして、この計測の結果をモニタ１３で表示させる処理を行う。ここで、コンピュータ１２は、モニタ１３に表示されている当該計測の結果の記録の指示を取得すると、当該指示の取得時にモニタ１３に表示されていた当該計測の結果を記録する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡の技術に関し、特に、顕微鏡の操作性を向上させる技術に関する。

まず図８について説明する。図８は、従来の走査型レーザ顕微鏡の概略構成を示している。
この走査型レーザ顕微鏡では、レーザ光源１０１から出射される光（レーザ光）が、ビームスプリッタ１０２を透過した後に、二次元走査機構１０３に入射する。二次元走査機構１０３は、この光束を二次元に走査した上で対物レンズ１０７へと導く。対物レンズ１０７に入射した光束は、集束光となって試料１０８の表面上を走査する。この集束光は試料１０８の表面で反射する。

試料１０８の表面からの反射光は、対物レンズ１０７及び二次元走査機構１０３を経由してビームスプリッタ１０２に導入される。ビームスプリッタ１０２は、この反射光を今度は反射して結像レンズ１０９へと導く。結像レンズ１０９はこの反射光をピンホール１１０上に集光させる。ピンホール１１０は、対物レンズ１０７による集光位置と光学的に共役な位置に配置されているので、試料１０８の集光点以外からの反射光をカットする。光検出器１１１は、コンピュータ１１２による制御の下で、ピンホール１１０を通過した光だけを検出し、その光量に応じた大きさの検出信号を出力する。

試料１０８は試料台１１３上に載置されている。この試料台１１３が設置されているＺステージ１１４は、対物レンズ１０７の光軸方向（Ｚ方向）に駆動可能であり、その駆動はコンピュータ１１２により制御される。

前述したように、対物レンズ１０７による集光位置とピンホール１１０の位置とは光学的に共役な関係を有するように配置されている。従って、試料１０８の表面が対物レンズ１０７による集光位置にある場合には、当該表面からの反射光は、ピンホール１１０の位置で集光して通過することができる。その一方、試料１０８の表面が対物レンズ１０７による集光位置からずれた位置にある場合には、試料１０８からの反射光はピンホール１１０の位置には集光しないので、ピンホール１１０を通過できない。

ここで図９について説明する。図９は、対物レンズ１０７の集光位置と試料１０８との相対位置（Ｚ位置）と、光検出器１１１の出力信号（Ｉ）との関係をグラフ化して表現したＩ−Ｚカーブを示している。

図９で表されているように、試料１０８が対物レンズ１０７の集光位置Ｚ０にある場合には光検出器１１１の出力信号が最大となり、この集光位置Ｚ０から対物レンズ１０７の集光位置と試料１０８の相対位置が離れると光検出器１１１の出力は急激に低下する。

この特性を利用して、光検出器１１１の出力を輝度値とし、二次元走査機構１０３による試料１０８の表面上で集光点の二次元走査に同期させてコンピュータ１１２が画像化を行い、得られた画像をモニタ１１５に表示させる。この画像化により、試料１０８のある特定の高さの部分のみが画像化されるので、試料１０８を光学的にスライスした画像（共焦点画像）を、図８の走査型レーザ顕微鏡で得ることができる。

更に、ここで、Ｚステージ１１４で試料１０８をＺ方向に離散的に移動させながら、各Ｚ位置で上述のようにしてコンピュータ１１２が共焦点画像の取得を行う。そして、各共
焦点画像における同一位置の画素について光検出器１１１の出力信号が最大になるときのＺ位置を、共焦点画像の全ての画素について検出する。このようにすることにより、試料１０８表面の高さ情報（凹凸の情報）が得られる。更に、共焦点画像の各画素の輝度値を、その位置の画素において最大であったときの光検出器１１１の出力信号に対応する輝度値とする。このようにすることで、試料１０８の表面全体に亘り凹凸に関わらずピントが合っている画像（エクステンド画像）を、図８の走査型レーザ顕微鏡で得ることができる。

図８の走査型レーザ顕微鏡では、以上のようにして試料１０８の高さ情報及びエクステンド画像を取得した後に、その取得された高さ情報及びエクステンド画像に基づいて、試料１０８における所定部位の更なる計測を行う。

ここで図１０について説明する。図１０は、図８の走査型レーザ顕微鏡で所定部位の計測を行うときにコンピュータ１１２がモニタ１１５に表示させる表示画面例を示している。

図１０において、取得画像領域１２１には高さ画像若しくはエクステンド画像が表示される。なお、高さ画像は、試料１０８表面の高さ情報を、その高低に応じて輝度の濃淡や色彩のグラデーションなどで表現した二次元画像、又は、試料１０８表面の高さ情報を含む三次元像を斜視図等により平面上で表現した三次元画像である。

この表示画面を利用して行う計測の一例として、ここでは、試料１０８表面における指定した２点間の高さの計測を行う手順について説明する。
ユーザは、まず、計測メニューリスト１２２において「段差計測」を選択する。すると、コンピュータ１１２は、プロファイル指定用のプロファイルライン１２３を取得画像領域１２１上に表示させ、更に、プロファイルライン１２３で指定される範囲のラインプロファイル（輪郭）の画像をプロファイル表示部１２４に表示させる。ここで、プロファイルライン１２３の方向は、計測メニューリスト１２２のラジオボタンで指示された方向で表示される。なお、図１０の表示画面例では、プロファイルライン１２３が水平方向で表示されているので、プロファイル表示部１２４は取得画像領域１２１の下部に配置されている。

次に、ユーザは所望の２点の選択を、プロファイル表示部１２４のラインプロファイル上で、ラインカーソル１２５ａ及び１２５ｂを利用して行う。すると、コンピュータ１１２が、選択された２点間の幅（その２点をＺ方向に垂直な平面へ射影したときの射影点間の距離）、高さ（Ｚ方向の高低差）、及び長さ（２点間の直線距離）の計測を行い、その計測結果を計測データシート１２６に自動的に表示する。なお、図１０の例では、既に計測済みである第一番目及び第二番目に続く第三番目の計測結果として、計測データシート１２６の第三行目（項目名の表示行を除く）に表示された様子を示している。

この後、高さの計測を別の２点間で行う場合には、ユーザは、プロファイル表示部１２４のラインプロファイル上で、ラインカーソル１２５ａ及び１２５ｂを利用して所望の２点の選択を行う。なお、このとき、必要であれば、プロファイルライン１２３を取得画像領域１２１上で移動させてラインプロファイルを再指定した上で所望の２点の選択を行う。すると、前述した場合と同様に、コンピュータ１１２が、選択された２点間の計測を行って、その計測結果を計測データシート１２６における次の行に自動的に追加して表示する。

また、コンピュータ１１２は、計測データシート１２６の表示の更新と並行して、例えば汎用の表計算ソフトウェアで利用されている表データ形式で、その計測結果を示すデー
タを自動的に記憶装置で記憶する。

例えば特許文献１には、このような、所定部位の計測結果を表形式で表示する共焦点型光学測定装置が開示されている。
特開２００４−１０８９４７号公報（図９）

図８の走査型レーザ顕微鏡で所定部位の計測を行うと、計測部位を指定して計測する毎にその計測結果が自動的に次々と計測データシート１２６に書き込まれるため、ユーザにとって不要な計測結果まで保存されてしまうことがある。このような場合には、必要な計測結果だけを抽出するという煩わしい後作業が必要となってしまうことがあった。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供することである。

本発明の態様のひとつである共焦点顕微鏡システムは、試料の共焦点顕微鏡画像を取得する共焦点顕微鏡画像取得手段と、該試料の画像を表示する表示手段と、該表示手段により表示されている該試料の画像に対して行われる、該試料における計測対象部位の指示を取得する計測対象部位指示取得手段と、該共焦点顕微鏡画像取得手段により取得された該共焦点顕微鏡画像に基づいて得られる画像情報に対する計測によって、該計測対象部位の計測を行う計測手段と、該計測手段により求められた該計測対象部位の計測の結果を表示する計測結果表示手段と、該計測結果表示手段に表示されている該計測の結果の記録の指示を取得する記録指示取得手段と、該記録指示取得手段が該記録の指示を取得したときに、該計測結果表示手段に表示されている該計測の結果を記録する計測結果記録手段と、を有するというものである。

なお、上述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該表示手段は、該共焦点顕微鏡画像取得手段により取得された該試料の共焦点顕微鏡画像を加工して生成した該試料の画像を表示するように構成してもよい。

なお、このとき、該試料の共焦点顕微鏡画像を加工して生成した該試料の画像は、該試料の高さ画像若しくはエクステンド画像であってもよい。
また、前述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該計測対象部位指示取得手段が取得する該試料における計測対象部位の指示は、該試料における位置の指示若しくは該試料における領域の指示であってもよい。

また、前述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該表示手段で表示されている該試料の画像上の所定の位置にラインを表示するライン表示手段と、該画像において該ラインが付された該試料の部位についてのプロファイルの画像を該表示手段に表示させるプロファイル画像表示制御手段と、を更に有し、該記録指示取得手段は、該表示手段で表示されている該プロファイルの画像に対して行われる指示を、該試料における計測対象部位の指示として取得する、ように構成してもよい。

また、前述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該計測手段が求める該計測対象部位の計測の種別の指示を取得する計測種別指示取得手段を更に有し、該計測結果表示手段は、計測種別指示取得手段が取得した該種別の指示に応じて、該計測の結果の表示項目を変更
する、ように構成してもよい。

また、前述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該計測結果表示手段は、更に、該計測対象部位指示取得手段が取得した指示に係る該試料における計測対象部位についての情報を表示するように構成してもよい。

また、前述した共焦点顕微鏡システムにおいて、該計測結果記録手段は、該計測の結果を表形式で記録し、該記録指示取得手段が該記録の指示を取得する度に、該記録の指示の取得時に該該計測結果表示手段において表示されていた該計測の結果を、該表形式での該計測の結果の記録に追加して記録するように構成してもよい。

本発明によれば、以上のようにすることにより、共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供できるようになるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず図１について説明する。図１は、本発明を実施する共焦点顕微鏡システムの構成を示している。このシステムは、走査型レーザ顕微鏡を備えている共焦点型光学測定装置である。

図１において、レーザ光源１から出射される光（レーザ光）が、ビームスプリッタ２を透過した後に、二次元走査機構３に入射する。二次元走査機構３は、この光束を二次元に走査した上で対物レンズ４へと導く。対物レンズ４に入射した光束は、集束光となって試料５の表面上を走査する。この集束光は試料５の表面で反射する。なお、試料５は、試料台６上に載置されている。この試料台６が設置されているＺステージ８は、対物レンズ４の光軸方向（Ｚ方向）に駆動可能であり、その駆動はコンピュータ１２により制御される。

試料５の表面からの反射光は、対物レンズ４及び二次元走査機構３を経由してビームスプリッタ２に導入される。ビームスプリッタ２は、この反射光を今度は反射して結像レンズ９へと導く。結像レンズ９はこの反射光をピンホール１０上に集光させる。ピンホール１０は、対物レンズ４による集光位置と光学的に共役な位置に配置されているので、試料５の集光点以外からの反射光をカットする。光検出器１１は、コンピュータ１２による制御の下で、ピンホール１０を通過した光だけを検出し、その光量に応じた大きさの検出信号を出力する。

コンピュータ１２は、二次元走査機構３、Ｚステージ８、及び光検出器１１等を含む、この共焦点型光学測定装置全体を制御する。例えば、光検出器１１の出力を取得して、その出力に基づく画像をモニタ１３に表示する等の処理を行う。また、コンピュータ１２は、ユーザからの各種指示等を受け付けるための入力部（不図示）も備えている。例えば、ユーザがその入力部を操作してモニタ１３に表示された画面の内容に応じた各種の設定指示を行うと、コンピュータ１２は、システムの各部を当該設定指示に従って駆動制御する。

なお、コンピュータ１２は、ごく標準的な構成のコンピュータ、すなわち、演算処理装置と、メインメモリと、記憶装置と、インタフェース部と、を有しているコンピュータを利用することができる。ここで、演算処理装置は、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）であり、制御プログラムの実行によってコンピュータ１２全体の動作制御を司る。メインメモリは、この演算処理装置が必要に応じてワークメモリとして使用する。記憶装置は
、例えばハードディスク装置であり、各種のプログラムや制御データなどを記憶して保存しておく。インタフェース部は、図１に示した共焦点顕微鏡システムの各構成要素や不図示の入力装置などとの間で行われる各種のデータの授受を管理する。なお、このコンピュータ１２により行われる各種の処理は、当該処理をコンピュータ１２に行わせるための制御プログラムを当該記憶装置に予め格納しておき、当該演算処理装置が当該制御プログラムを読み出して実行することによって、実現される。

次に、この共焦点顕微鏡システムにより行われる、輝度及び高さの測定について説明する。
前述したように、対物レンズ４による集光位置とピンホール１０の位置とは光学的に共役な関係を有するように配置されている。従って、試料５の表面が対物レンズ４による集光位置にある場合には、当該表面からの反射光は、ピンホール１０の位置で集光して通過することができる。その一方、試料５の表面が対物レンズ４による集光位置からずれた位置にある場合には、試料５からの反射光はピンホール１０の位置には集光しないので、ピンホール１０を通過できない。

ここで図２について説明する。図２は、図１の共焦点顕微鏡システムにおける対物レンズ４の集光位置と試料５との相対位置（Ｚ）と、光検出器１１の出力信号（Ｉ）の関係をグラフ化して表現したＩ−Ｚカーブの例を示している。

図２に表されているように、試料５が対物レンズ４の集光位置Ｚ０にある場合には光検出器１１の出力は最大値Ｉｍａｘとなり、この集光位置Ｚ０から対物レンズ４の集光位置と試料５との相対位置が離れると光検出器１１の出力は急激に低下する。

輝度及び高さの測定では、この特性を利用して、光検出器１１の出力を輝度値とし、二次元走査機構３による試料５の表面上での集光点の二次元走査に同期させてコンピュータ１２が画像化を行い、得られた画像をモニタ１３に表示させる。この画像化により、試料５のある特定の高さの部分のみが画像化されるので、試料５を光学的にスライスした画像（共焦点画像）を、図１の共焦点顕微鏡システムで取得することができる。

更に、ここで、Ｚステージ８で試料５をＺ方向に離散的に移動させながら、各Ｚ位置で上述のようにしてコンピュータ１２が共焦点画像の取得を行う。そして、各共焦点画像における同一位置の画素について光検出器１１の出力信号が最大になるときのＺ位置を、共焦点画像の全ての画素について検出する。このようにすることにより、試料５表面の高さ情報（凹凸の情報）が得られる。更に、共焦点画像の各画素の輝度値を、その位置の画素において最大であったときの光検出器１１の出力信号に対応する輝度値とする。このようにすることで、試料５の表面全体に亘り凹凸に関わらずピントが合っている画像（エクステンド画像）を、図１の共焦点顕微鏡システムで得ることができる。また、コンピュータ１２は、以上のようにして得られる画像を、各種の設定指示の取得用の画面と共に、モニタ１３に表示させる。

次に、この共焦点顕微鏡システムを用いて行う輝度及び高さの測定の手順について説明する。
まず、コンピュータ１２は、所定の測定準備指示をユーザから受け取ると、Ｚステージ８を測定開始位置へ移動させる駆動制御を行うと共に、所望するＺ方向の測定範囲や試料５の表面の二次元走査範囲等を設定する処理を行う。なお、この設定内容は、必要に応じて参照（読み出し）可能なように、コンピュータ１２のメインメモリ若しくは記憶装置で保存しておく。

続いて、所定の測定開始指示をユーザから受け取ると、測定処理を開始する。すると、まず、コンピュータ１２は、設定されているＺ方向の測定範囲内を、設定されている移動
ピッチΔＺずつＺステージ８を移動させながら、そのΔＺの移動毎に、設定されている二次元走査範囲で集光点の二次元走査を二次元走査機構３に行わせる処理を行う。そして、このときの二次元走査に同期させて光検出器１１の出力信号を取得する処理を行う。また、この出力信号を輝度値として画像化を行うと、試料５の共焦点画像が生成されるので、コンピュータ１２は、必要に応じて、この共焦点画像をモニタ１３に表示させる処理を行う。

このような処理をコンピュータ１２が行うことにより、試料５の表面での二次元走査範囲内の各点（各測定点）について、Ｚ方向の測定範囲内におけるΔＺ毎間隔の各Ｚ位置における光検出器１１の出力信号が取得される。図２に示したＩ−Ｚカーブ上で黒丸は、試料５の表面での所定の測定点について取得される、光検出器１１の出力信号例を示している。

次に、コンピュータ１２は、以下の処理を、試料５の表面の各測定点について行う。
まず、各Ｚ位置で取得された光検出器１１の出力信号のうち、その出力が最大となるＺ位置とそのＺ位置の前後直近のＺ位置で得られた光検出器１１の出力信号を抽出する処理を各測定点で行う。そして、その３つのＺ位置での光検出器１１の出力信号より、近似二次曲線（変化曲線）を求める処理を行い、求められた曲線を、この測定点におけるＩ−Ｚカーブとする。

例えば、試料５の表面の所定の測定点について取得された光検出器１１の出力信号が、図２の黒丸で示した値であったとする。この場合には、光検出器１１の出力信号が最大となる点（Ｚ（ｋ），Ｉ（ｋ））と、その前後直近の点（Ｚ（ｋ−１），Ｉ（ｋ−１））及び、（Ｚ（ｋ＋１），Ｉ（ｋ＋１））との３点を通る近似二次曲線を求める処理がコンピュータ１２により行われる。

次に、コンピュータ１２は、求めた近似二次曲線において光検出器１１の出力信号が最大となるときの当該出力信号の大きさである最大光強度値と、その最大光強度値を与えるＺステージ８のＺ位置とを、当該近似二次曲線から推定する処理を行う。そして、この推定された最大光強度値とそれを与えるＺ位置とを、輝度（輝度情報）及び高さ（高さ情報）の測定結果として取得する処理を行う。

例えば、図２の例では、求められた近似二次曲線から、最大光強度Ｉｍａｘとそれを与えるＺステージ８の位置Ｚｏとを推定する処理がコンピュータ１２により行われ、推定されたＩｍａｘとＺｏとが、輝度及び高さの測定結果として取得される。

このような処理を、試料５の表面の各測定点についてコンピュータ１２が行うことにより、当該各測定点の輝度及び高さを、近似二次曲線を用いて取得することができる。従って、Ｚステージ８の移動ピッチΔＺの値を余り小さくしなくても、輝度及び高さの適切な測定結果を取得することができ、よって、処理時間を極度に長くしてしまうこともない。

以上のようにして、試料５の表面の各測定点の輝度及び高さの測定が完了すると、この輝度及び高さの測定結果を利用して行う試料５の所定部位の計測が可能になる。
次に図３について説明する。図３は、図１の共焦点顕微鏡システムで所定部位の計測を行うときにコンピュータ１２がモニタ１３に表示させる表示画面の第一の例を示している。

まず、この画面における上部には、モード切り替えボタン２１とファイル操作ボタン２２とが設けられている。
モード切り替えボタン２１は、この共焦点顕微鏡システムの動作モードの切り替え指示
の取得に利用されるＧＵＩ（Graphical User Interface）部品である。図３の画面例では、モード切り替えボタン２１として、画像取得モードを選択するための「顕微鏡」ボタン、解析モードを選択するための「計測」ボタン、及び、レポートモードを選択するための「レポート」ボタンが設けられている。ここで、画像取得モードは、試料５の輝度及び高さ情報の取得を行う動作モードであり、解析モードは、取得された画像に対して各種の処理や試料５の計測を施す動作モードである。また、レポートモードは、計測された結果をレポートとして編集および出力する動作モードである。

なお、「顕微鏡」ボタン、「計測」ボタン、及び「レポート」ボタンは、いわゆるラジオボタンであるので、この３つのボタンのうちのいずれか１つのみの選択指示が可能である。図３の画面例では、「計測」ボタンが選択指示されており、解析モードでの動作が共焦点顕微鏡システムへ指示されている状態を示している。

ファイル操作ボタン２２は、既に保存済みである画像の読み出し、新規に取得した画像の保存、共焦点顕微鏡システムに関する説明を提供するヘルプ機能の読み出し、画像の印刷等の指示の取得に利用されるＧＵＩ部品である。また、共焦点顕微鏡システムが解析モードで動作している場合には、後述の計測データシート３５についての読み出し、保存、印刷等の指示の取得に利用される。

次に、図３に示した画面の左部には、画像ウィンドウ２３、プロファイルウィンドウ２４、計測結果表示ウィンドウ２５、及びデータ確定ボタン２６が設けられている。
画像ウィンドウ２３には、試料５の各種の表示画像２３ａが表示されると共に、プロファイルライン２３ｂが表示される。プロファイルライン２３ｂは、モニタ１３に表示される表示画像２３ａに対して行われる、試料５における計測対象部位の指示（位置の指示若しくは領域の指示）の取得に利用されるマーカである。

なお、表示画像２３ａとしては、この共焦点顕微鏡システムにより取得された試料５の共焦点顕微鏡画像を加工して生成した、試料５のエクステンド画像若しくは高さ画像（高さ情報を表現している二次元若しくは三次元の画像）が表示される。これらの画像は、共焦点顕微鏡システムにより取得された試料５の共焦点顕微鏡画像に基づいて得られる画像情報である。

プロファイルウィンドウ２４には、試料５におけるプロファイルライン２３ｂで指示された線上の範囲の部位についての輝度若しくは高さを示す画像であるプロファイル（輪郭）２４ａが表示される。従って、プロファイル２４ａも、共焦点顕微鏡システムにより取得された試料５の共焦点顕微鏡画像に基づいて得られる画像情報である。

なお、コンピュータ１２は、ユーザからの所定の指示を取得すると、プロファイル２４ａとして表示させる画像の種別の切り替えを行う。
更に、プロファイルウィンドウ２４には計測指定ライン２４ｂ及び２４ｃがプロファイル２４ａ上に表示される。計測指定ライン２４ｂ及び２４ｃは、プロファイル２４ａに対して行われる、試料５における計測対象部位の指示（位置の指示若しくは領域の指示）の取得に利用されるマーカである。コンピュータ１２は、ユーザが所定の操作を行うことで移動させることができるプロファイルライン２３ｂと計測指定ライン２４ｂ及び２４ｃとを利用して行った、試料５における計測対象部位の指示を取得する。

計測結果表示ウィンドウ２５には、試料５について指示された計測対象部位に対する所定の計測の結果が表示される。
データ確定ボタン２６は、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果の記録の指示の取得に利用されるＧＵＩ部品である。

次に、図３に示した画面の右部には、計測メニュー３０、プロファイルラインツール３２、プロファイル計測ツール３３、及び計測データシート３５が設けられている。
計測メニュー３０は、モード切り替えボタン２１により解析モードが選択されている場合に表示されるものであり、試料５について指示された計測対象部位に対して行う計測の種別の指示の取得に利用されるＧＵＩ部品である。なお、図３の画面例には、計測メニューとして、「プロファイル計測」、「段差計測」、「２次元粗さ計測」、「３次元粗さ計測」、「幾何計測」、及び「体積計測」の各ボタンが設けられている。ここで、「プロファイル計測」の押下指示は、プロファイルウィンドウ２４に表示されたプロファイル２４ａに基づく計測の指示を示している。また、「段差計測」の押下指示は、画像ウィンドウ２３に表示された画像に基づく、前述した段差計測の指示を示している。「２次元粗さ計測」及び「３次元粗さ計測」の押下指示は、それぞれ、二次元的及び三次元的な方向の粗さの計測指示を示している。「幾何計測」の押下指示は、画像ウィンドウ２３に表示された画像に基づく、半径、角度、面積等の幾何学量の計測指示を示している。「体積計測」の押下指示は、画像ウィンドウ２３に表示された画像に基づく体積の測定指示を示している。もちろん、この他の計測の種別の指示の取得に利用するボタンを計測メニュー３０に設けてもよい。

プロファイルラインツール３２は、画像ウィンドウ２３に表示されている試料５の表示画像２３ａ上でのプロファイルライン２３ｂの形状・向き・指定方法などの設定指示の取得に利用するＧＵＩ部品である。プロファイルラインツール３２として提示されている各ボタンの押下指示により、プロファイルライン２３ｂを、水平方向の直線、垂直方向の直線、任意の方向の直線、円周、折れ線のいずれとするかを選択指示することができる。また、各ボタンの押下指示により、プロファイルライン２３ｂの向きの指示方法や、円周とする場合の位置及び大きさの指示方法、折れ線とするときの折点の指示方法等の指示を必要に応じて行うこともできる。

プロファイル計測ツール３３は、プロファイルウィンドウ２４に表示されているプロファイル２４ａに対して行う計測の種別の指示の取得に利用されるＧＵＩ部品である。プロファイル計測ツール３３として提示されている各ボタンの押下指示により、計測指定ライン２４ｂ及び２４ｃで指定した２点間の高さ（段差）や幅、指定の点間の領域の面積、プロファイル２４ａ上での半径、角度、線幅等の計測を選択指示することができる。

計測データシート３５は、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されていた計測結果を、表形式で記録して表示するものである。コンピュータ１２は、データ確定ボタン２６に対する押下指示を取得すると、その取得時に計測結果表示ウィンドウ２５に表示されていた計測結果を、その測定項目毎に計測データシート３５に追加して記録し表示する。

なお、計測データシート３５の表は、計測メニュー３０で選択指示される計測の種別に応じて別個に用意されている。すなわち、図３の画面例では、「プロファイル計測」、「段差計測」、「２次元粗さ計測」、「３次元粗さ計測」、「幾何計測」、及び「体積計測」の各計測の種別により、別個のシートが用意されている。ここで、同一の種別の計測が行われた場合には、その種別に対応するシートに計測結果が追加記録される。

図３に示した表示画面は上述した構成を有している。
次に、図３の表示画面におけるプロファイルウィンドウ２４を利用して、試料５の所定部位の高さを計測する手順について説明する。

まず、ユーザは、モード切り替えボタン２１に対する押下指示を行って共焦点顕微鏡システムの動作モードを画像取得モードに切り替える操作を行う。コンピュータ１２は、こ
の操作を取得すると、試料５の表面の各測定点の輝度及び高さの測定処理を、前述したようにして行う。

その後、ユーザは、モード切り替えボタン２１に対する押下指示を行って共焦点顕微鏡システムの動作モードを解析モードに切り替える操作を行う。コンピュータ１２は、この操作を取得すると、図３に示した表示画面をモニタ１３に表示させる処理を行う。なお、図３の例では、このときに、高さ情報を白黒の濃淡で二次元的に示した試料５の高さ画像が選択されて、表示画像２３ａとして画像ウィンドウ２３に表示させた場合を示している。

次に、コンピュータ１２は、計測処理を開始する。
ここで、図４について説明する。図４は、コンピュータ１２により行われる計測処理の第一の例の処理内容をフローチャートで示したものである。コンピュータ１２は、この計測処理をコンピュータ１２に行わせるための制御プログラムを自身の有する記憶装置に予め格納しておき、自身の有する演算処理装置が当該制御プログラムを読み出して実行することによって、この計測処理を実現する。

図４において、まず、Ｓ１では、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示内容を取得する処理が行われる。なお、以下の説明では、図３の画面例のように指示がされた場合、すなわち、この処理において「プロファイル計測」の指示が取得された場合を想定する。ここで、「プロファイル計測」の指示が取得されると、コンピュータ１２は、まず、表示画像２３ａ上にプロファイルライン２３ｂを表示する処理を行う。次に、コンピュータ１２は、プロファイルライン２３ｂの表示位置により指示されている、試料５における線上の範囲の部位について、高さ画像のプロファイル２４ａをプロファイルウィンドウ２４に表示する処理を行う。更に、コンピュータ１２は、プロファイルラインツール３２とプロファイル計測ツール３３とを表示する処理を行う。

次に、Ｓ２では、ユーザによるプロファイルラインツール３２での選択指示内容を取得する処理が行われる。なお、試料５の所定部位の高さの計測では、プロファイルラインツール３２において、プロファイルライン２３ｂの向きとして、水平方向、垂直方向、及び任意の方向のうちのいずれかがユーザにより選択される。

次に、Ｓ３では、ユーザによる表示画像２３ａ上でのプロファイルライン２３ｂの配置位置の指示を取得する処理が行われる。なお、この配置位置の指示は、例えば、コンピュータ１２が備えている不図示のマウス装置に対してユーザが行うドラッグ操作及びクリック操作により行われる。

次に、Ｓ４では、ユーザによるプロファイル計測ツール３３での選択指示内容を取得する処理が行われる。なお、試料５の所定部位の高さの計測では、プロファイル計測ツール３３において、高さ（段差）の計測が、プロファイル２４ａに対して行う計測の種別の指示として、ユーザにより選択される。更に、コンピュータ１２は、この選択指示が取得されると、計測結果表示ウィンドウ２５に、測定結果の表示項目として、図３に示すように、「幅」、「高さ」、「長さ」、及び「角度」といった項目を表示する処理を行う。

次に、Ｓ５では、ユーザによる、プロファイル２４ａ上での計測指定ライン２４ｂ及び２４ｃによる２点の位置の指定を取得する処理が行われる。なお、この配置位置の指示は、例えば、コンピュータ１２が備えている不図示のマウス装置に対してユーザが行うドラッグ操作及びクリック操作により行われる。更に、コンピュータ１２は、この配置位置の指示を取得すると、この２点間の「幅」、「高さ」、「長さ」、及び「角度」（水平に対する傾斜角）を計測する処理を、プロファイル２４ａに対して行う。そして、この計測結
果を、項目別に計測結果表示ウィンドウ２５に表示させる処理を行う。

次に、Ｓ６では、ユーザによる所定の操作によってデータ確定ボタン２６を押下する指示が取得されたか否かを判定する処理が行われる。ここで、当該指示を取得したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ７に処理を進める。

一方、Ｓ６において、当該指示を取得していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１へと処理を戻して上述した処理が改めて行われる。なお、処理がＳ１に戻されるときには、計測結果表示ウィンドウ２５の表示内容はこのまま維持される。そして、その後、Ｓ４において、プロファイル計測ツール３３での選択指示内容の取得結果が変化した場合には、コンピュータ１２は、計測結果表示ウィンドウ２５で表示中の測定結果の表示項目を、その変化後の選択指示内容に応じて変更して表示する処理を行う。また、その後、Ｓ５において、プロファイルウィンドウ２４上での２点の位置の指定の取得結果が変化した場合には、コンピュータ１２は、その変化に追従して、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果を更新して表示する処理を行う。

Ｓ７では、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果を、計測項目に対応させて、表形式である計測データシート３５の各欄に追加記録し、記録後の計測データシート３５を図３の表示画面上で表示させる処理が行われる。

次に、Ｓ８では、ユーザによる所定の操作によって、ファイル操作ボタン２２における「保存」のボタンを押下する指示が取得されたか否かを判定する処理が行われる。当該指示を取得したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ９に処理を進める。一方、当該指示を取得していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１へと処理を戻して上述した処理が繰り返される。

Ｓ９では、計測結果が記録されている計測データシート３５を、自身の有する記憶装置に記憶させて保存する処理が行われ、その後はこの図４の処理を終了する。なお、計測データシート３５を記憶装置に記憶させるときのデータ形式としては、汎用の表計算ソフトウェアで利用されている表データ形式、例えば、テキスト形式やＣＳＶ形式などが使用されるが、他の方式としてもよい。

以上までの処理が、図４に示した計測処理である。コンピュータ１２がこの処理を行うことにより、データ確定ボタン２６の押下指示が取得される度に、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されていた計測結果が、表形式である計測データシート３５に追加して記録される。

以上のように、図１の共焦点顕微鏡システムによれば、計測内容に応じて計測結果表示ウィンドウ２５での計測結果の表示項目が変更され、測定対象部位の変更に連動して、計測結果表示ウィンドウ２５での計測結果の表示が更新される。ここで、データ確定ボタン２６の押下指示がなされたときにのみ、計測結果表示ウィンドウ２５で表示中の計測結果が計測データシート３５に追加記録される。従って、ユーザにとって不必要な計測結果を計測データシート３５に残すことがない。よって、共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供することができ、計測作業全体での計測タクトタイムが短縮される。

なお、上述した実施形態では、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示が「プロファイル計測」であった場合についての動作、すなわち、プロファイル２４ａに対する計測を行う動作について説明した。ここで、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示が他のものであった場合についての動作についても説明しておく。

ここで図５について説明する。図５は、図１の共焦点顕微鏡システムで所定部位の計測を行うときにコンピュータ１２がモニタ１３に表示させる表示画面の第二の例を示している。この画面例では、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示内容が「幾何計測」であった場合を示している。

この場合には、図５の画面例には、図３の画面例では表示されていたプロファイルウィンドウ２４、プロファイルラインツール３２、及びプロファイル計測ツール３３が含まれていない。その代わりに、コンピュータ１２は、計測アイテムツール４１を表示する処理を行う。計測アイテムツール４１は、画像ウィンドウ２３に表示されている試料５の表示画像２３ａに対して行う計測の種別の指示の取得に利用されるＧＵＩ部品である。プロファイル計測ツール３３として提示されている各ボタンの押下指示により、画像ウィンドウ２３上での２点間の距離、線幅、角度、円の半径、面積等、様々な幾何計測を選択指示するこができる。

例えば、図５の画面例のように、ユーザが計測メニュー３０で「幾何計測」を選択し、続いて、計測アイテムツール４１で「２点間距離」を選択する指示を行うと、計測結果表示ウィンドウ２５には、計測結果の表示項目として、項目「距離」が表示される。

次に、ユーザが、例えばコンピュータ１２が備えている不図示のマウス装置に対してユーザが行うドラッグ操作及びクリック操作により、表示画像２３ａ（例えば試料５の高さ画像）上で所望の２点の位置を指定する指示を行う。すると、この指示を取得したコンピュータ１２は、この２点間の距離を計測する処理を、表示画像２３ａに対して行う。そして、この計測結果を、項目別に計測結果表示ウィンドウ２５に表示させる処理を行う。

このように、表示画像２３ａに対する計測の場合でも、その計測の種別を選択して所定の位置を表示画像２３ａ上で指定すると、計測結果が計測結果表示ウィンドウ２５に表示される。ここで、前述した場合と同様に、データ確定ボタン２６の押下指示をユーザが行うと、コンピュータ１２は、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果を、表形式である計測データシート３５の「距離」の欄に追加記録する処理を行う。更に、記録後の計測データシート３５を図５の表示画面上で表示させる処理を行う。よって、この場合でも、共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供することができる。

次に図６について説明する。図６は、図１の共焦点顕微鏡システムで所定部位の計測を行うときにコンピュータ１２がモニタ１３に表示させる表示画面の第三の例を示している。この画面例も、図５に示した第二の例と同様、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示内容が「幾何計測」であった場合を示している。但し、この図６の画面例では、計測アイテムツール４１で「面積計測」を選択する指示がユーザにより行われた場合を示している。

このとき、計測結果表示ウィンドウ２５には、計測結果の表示項目として、項目「半径」と項目「面積」とが表示される。
次に、ユーザが、例えばコンピュータ１２が備えている不図示のマウス装置に対してユーザが行うドラッグ操作及びクリック操作により、表示画像２３ａ（例えば試料５の高さ画像）上で所望の３点の位置を指定する指示を行う。すると、この指示を取得したコンピュータ１２は、この３点を円周が通る円の半径と面積とを計測する処理を、表示画像２３ａに対して行う。そして、この計測結果を、項目別に計測結果表示ウィンドウ２５に表示させる処理を行う。つまり、この場合には、コンピュータ１２は、表示画像２３ａ上で３点の位置の指定の指示を試料５における円領域の指示として取得して、試料５における円
領域の面積の計測を、表示画像２３ａにおける当該円領域の面積を計測することによって行う。

ここで図７について説明する。図７は、コンピュータ１２により行われる計測処理の第二の例の処理内容をフローチャートで示したものである。この処理は、図３の例のように指示がされた場合、すなわち、計測メニュー３０での選択指示内容が「幾何計測」であった場合に行われる処理である。

なお、コンピュータ１２は、この計測処理をコンピュータ１２に行わせるための制御プログラムを自身の有する記憶装置に予め格納しておき、自身の有する演算処理装置が当該制御プログラムを読み出して実行することによって、この計測処理を実現する。

図７において、まず、Ｓ１１では、ユーザによる計測メニュー３０での選択指示内容を取得する処理が行われる。この処理により、計測メニュー３０での選択指示内容として「幾何計測」の指示が取得されると、コンピュータ１２は、計測アイテムツール４１を表示する処理を行う。

次に、Ｓ１２では、ユーザによる計測アイテムツール４１での選択指示内容を取得する処理が行われる。この処理により、選択指示内容として「面積計測」の指示が取得されると、コンピュータ１２は、計測結果表示ウィンドウ２５に、測定結果の表示項目として、図６に示すように、項目「半径」と項目「面積」とを表示する処理を行う。

次に、Ｓ１３では、ユーザによる、表示画像２３ａ上で３点の位置の指定の指示を取得する処理が行われる。なお、この配置位置の指示は、例えば、コンピュータ１２が備えている不図示のマウス装置に対してユーザが行うドラッグ操作及びクリック操作により行われる。

次に、Ｓ１４では、この３点を円周が通る円の半径と面積とを計測する処理が、表示画像２３ａに対して行われ、更に、この計測結果を、項目別に計測結果表示ウィンドウ２５に表示させる処理が行われる。

次に、Ｓ１５では、ユーザによる所定の操作によってデータ確定ボタン２６を押下する指示が取得されたか否かを判定する処理が行われる。ここで、当該指示を取得したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ１６に処理を進める。

一方、Ｓ１５において、当該指示を取得していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１１へと処理を戻して上述した処理が改めて行われる。なお、処理がＳ１１に戻されるときには、計測結果表示ウィンドウ２５の表示内容はこのまま維持される。そして、その後、Ｓ１２において、計測アイテムツール４１での選択指示内容の取得結果が変化した場合には、コンピュータ１２は、計測結果表示ウィンドウ２５で表示中の測定結果の表示項目を、その変化後の選択指示内容に応じて変更して表示する処理を行う。また、その後、Ｓ１３において、表示画像２３ａ上で３点の位置の指定の取得結果が変化した場合には、コンピュータ１２は、その変化に追従して、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果を更新して表示する処理を行う。

Ｓ１６では、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されている計測結果を、計測項目に対応させて、表形式である計測データシート３５の各欄に追加記録し、記録後の計測データシート３５を図６の表示画面上で表示させる処理が行われる。

次に、Ｓ１７では、ユーザによる所定の操作によって、ファイル操作ボタン２２におけ
る「保存」のボタンを押下する指示が取得されたか否かを判定する処理が行われる。当該指示を取得したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ１８に処理を進める。一方、当該指示を取得していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１１へと処理を戻して上述した処理が繰り返される。

Ｓ１８では、計測結果が記録されている計測データシート３５を、自身の有する記憶装置に記憶させて保存する処理が行われ、その後はこの図７の処理を終了する。なお、計測データシート３５を記憶装置に記憶させるときのデータ形式としては、汎用の表計算ソフトウェアで利用されている表データ形式、例えば、テキスト形式やＣＳＶ形式などが使用されるが、他の方式としてもよい。

以上までの処理が、図７に示した計測処理である。コンピュータ１２がこの処理を行うことにより、図４の処理と同様に、データ確定ボタン２６の押下指示が取得されたときにのみ、計測結果表示ウィンドウ２５に表示されていた計測結果が、表形式である計測データシート３５に追加して記録される。従って、ユーザにとって不必要な計測結果を計測データシート３５に残すことがない。よって、共焦点顕微鏡システムでの所定部位の計測と計測結果の保存とに良好な操作性を提供することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。

本発明を実施する共焦点顕微鏡システムの構成を示す図である。 図１の共焦点顕微鏡システムにおけるＩ−Ｚカーブの例を示す図である。 図１の共焦点顕微鏡システムのモニタ１３に表示される表示画面の第一の例を示す図である。 計測処理の第一の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 図１の共焦点顕微鏡システムのモニタ１３に表示される表示画面の第二の例を示す図である。 図１の共焦点顕微鏡システムのモニタ１３に表示される表示画面の第三の例を示す図である。 計測処理の第二の例の処理内容をフローチャートで示した図である。 従来の走査型レーザ顕微鏡の概略構成を示す図である。 図９の走査型レーザ顕微鏡におけるＩ−Ｚカーブの例を示す図である。 図９の走査型レーザ顕微鏡のモニタ１１５に表示される表示画面例を示す図である。

符号の説明

１、１０１ レーザ光源
２、１０２ ビームスプリッタ
３、１０３ 二次元走査機構
４、１０７ 対物レンズ
５、１０８ 試料
６、１１３ 試料台
８、１１４ Ｚステージ
９、１０９ 結像レンズ
１０、１１０ ピンホール
１１、１１１ 光検出器
１２、１１２ コンピュータ
１３、１１５ モニタ
２１ モード切り替えボタン
２２ ファイル操作ボタン
２３ 画像ウィンドウ
２３ａ 表示画像
２３ｂ、１２３ プロファイルライン
２４ プロファイルウィンドウ
２４ａ プロファイル
２４ｂ、２４ｃ 計測指定ライン
２５ 計測結果表示ウィンドウ
２６ データ確定ボタン
３０ 計測メニュー
３２ プロファイルラインツール
３３ プロファイル計測ツール
３５、１２６ 計測データシート
４１ 計測アイテムツール
１２１ 取得画像領域
１２２ 計測メニューリスト
１２４ プロファイル表示部
１２５ａ、１２５ｂ ラインカーソル

Claims (8)

1. 試料の共焦点顕微鏡画像を取得する共焦点顕微鏡画像取得手段と、
   該試料の画像を表示する表示手段と、
   該表示手段により表示されている該試料の画像に対して行われる、該試料における計測対象部位の指示を取得する計測対象部位指示取得手段と、
   該共焦点顕微鏡画像取得手段により取得された該共焦点顕微鏡画像に基づいて得られる画像情報に対する計測によって、該計測対象部位の計測を行う計測手段と、
   該計測手段により求められた該計測対象部位の計測の結果を表示する計測結果表示手段と、
   該計測結果表示手段に表示されている該計測の結果の記録の指示を取得する記録指示取得手段と、
   該記録指示取得手段が該記録の指示を取得したときに、該計測結果表示手段に表示されている該計測の結果を記録する計測結果記録手段と、
   を有することを特徴とする共焦点顕微鏡システム。
2. 該表示手段は、該共焦点顕微鏡画像取得手段により取得された該試料の共焦点顕微鏡画像を加工して生成した該試料の画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡システム。
3. 該試料の共焦点顕微鏡画像を加工して生成した該試料の画像は、該試料の高さ画像若しくはエクステンド画像であることを特徴とする請求項２に記載の共焦点顕微鏡システム。
4. 該計測対象部位指示取得手段が取得する該試料における計測対象部位の指示は、該試料における位置の指示若しくは該試料における領域の指示であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡システム。
5. 該表示手段で表示されている該試料の画像上の所定の位置にラインを表示するライン表示手段と、
   該画像において該ラインが付された該試料の部位についてのプロファイルの画像を該表示手段に表示させるプロファイル画像表示制御手段と、
   を更に有し、
   該記録指示取得手段は、該表示手段で表示されている該プロファイルの画像に対して行われる指示を、該試料における計測対象部位の指示として取得する、
   ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡システム。
6. 該計測手段が求める該計測対象部位の計測の種別の指示を取得する計測種別指示取得手段を更に有し、
   該計測結果表示手段は、計測種別指示取得手段が取得した該種別の指示に応じて、該計測の結果の表示項目を変更する、
   ことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡システム。
7. 該計測結果表示手段は、更に、該計測対象部位指示取得手段が取得した指示に係る該試料における計測対象部位についての情報を表示することを特徴とする請求項６に記載の共焦点顕微鏡システム。
8. 該計測結果記録手段は、該計測の結果を表形式で記録し、該記録指示取得手段が該記録の指示を取得する度に、該記録の指示の取得時に該該計測結果表示手段において表示されていた該計測の結果を、該表形式での該計測の結果の記録に追加して記録することを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡システム。