JP4885439B2 - カラー画像取得方法及び共焦点レーザ顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、カラーの共焦点画像データを取得するカラー画像取得方法及びこの方法を用いた共焦点レーザ顕微鏡に関する。

カラー共焦点画像を生成し、表示する共焦点レーザ顕微鏡としては、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１には、試料を載せた試料ステージを１ステップづつ光軸方向（Ｚ方向）に移動し、レーザ光を試料上に走査させて試料からの光をピンホールを通して検出して各高さ情報毎の各共焦点画像を取得し、かつ同ステップづつ光軸方向（Ｚ方向）に移動させたときに白色光を試料上に照射して試料からの光（試料像）を撮像して各カラー画像を取得し、共焦点画像とカラー画像とを組み合わせることによりカラー共焦点画像を生成し、表示することが開示されている。
特開２０００−３３００２７号公報

しかしながら、特許文献１では、カラー共焦点画像を生成し、表示するために、試料を載せた試料ステージを１ステップづつ光軸方向に移動する毎に共焦点画像を取得すると共にカラー画像を取得しなければならない。このため、これら共焦点画像及びカラー画像を取得するのに時間を要し、効率的にカラー共焦点画像の生成、表示を行うことができない。

本発明は、高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを順次取得し、複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより共焦点画像データの各画素毎の最高輝度を検出し、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索したカラー画像データと共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー画像取得方法である。
本発明は、高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを順次取得し、複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより共焦点画像データの各画素毎の最高輝度を検出し、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に対物レンズを通して複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と対物レンズを通して複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、この算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索したカラー画像データと共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー画像取得方法である。
本発明は、高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを取得し、試料に対する高さ方向の全ての複数の共焦点画像データ及び複数のカラー画像データの取得を終了すると、複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、該各最高輝度を有する複各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成し、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索されたカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー画像取得方法である。
本発明は、高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを取得し、試料に対する高さ方向の全ての複数の共焦点画像データ及び複数のカラー画像データの取得を終了すると、複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、該各最高輝度を有する各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成し、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に対物レンズを通して複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と対物レンズを通して複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索されたカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー画像取得方法である。
本発明は、レーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して検出して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの試料像を観察する光学観察系と、光学観察系により観察された試料像を撮像するカラー撮像装置と、高さ方向に沿って試料と対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に、共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に、カラー撮像装置の撮像により取得されるカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出するレーザ輝度情報作成部と、レーザ輝度情報作成部で最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検出したカラー画像データと共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部とを具備したレーザ共焦点顕微鏡である。
本発明は、レーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光をピンホールを通して検出して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの試料像を観察する光学観察系と、光学顕微鏡系により観察された試料像を撮像するカラー撮像装置と、高さ方向に沿って試料と対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に、共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に、カラー撮像装置の撮像により取得されるカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、共焦点画像データの各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出するレーザ輝度情報作成部と、対物レンズを通して複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と対物レンズを通して複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を記憶する軸上色収差情報記憶部と、レーザ輝度情報作成部で最高輝度を検出した時の試料と対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に軸上色収差情報記憶部に記憶されている軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索されたカラー画像データと共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部とを具備したレーザ共焦点顕微鏡である。
本発明は、レーザ光源から出力されたレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を対物レンズからピンホールを通して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、白色光の照明光を出力する光源と、光源から出力された照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの試料像を観察する光学観察系と、光学観察系により観察された試料像を撮像するカラー撮像装置と、高さ方向に沿って試料と対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔を変化させながら第１の間隔変化する毎に共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なりかつ対物レンズの焦点深度以内に設定された第２の間隔変化する毎にカラー撮像装置から出力される画像信号を取り込んでカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、共焦点画像取得制御部により取得される共焦点画像データを複数毎保存する第１のメモリと、カラー画像取得制御部により取得されるカラー画像データを複数毎保存する第２のメモリと、第１のメモリに保存された複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成するレーザ輝度情報作成部と、第１のメモリに保存された複数の共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部と、レーザ輝度情報作成部で各最高輝度を検出した時の試料と対物レンズの高さ方向での相対位置である各高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索したカラー画像データからカラー情報を抽出して高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部とを具備したレーザ共焦点顕微鏡である。
本発明は、レーザ光源から出力されたレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの光を対物レンズからピンホールを通して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、白色光の照明光を出力する光源と、光源から出力された照明光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの試料像を観察する光学観察系と、光学観察系により観察された試料像を撮像するカラー撮像装置と、共焦点画像データを取得する共焦点光学系と、高さ方向に沿って試料と対物レンズとを相対的に所定間隔で変化させる移動機構と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔を変化させながら第１の間隔変化する毎に共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、試料と対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔と異なりかつ対物レンズの焦点深度以内に設定された第２の間隔変化する毎にカラー撮像装置から出力される画像信号を取り込んでカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、共焦点画像取得制御部により取得される共焦点画像データを複数毎保存する第１のメモリと、カラー画像取得制御部により取得されるカラー画像データを複数毎保存する第２のメモリと、第１のメモリに保存された複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成するレーザ輝度情報作成部と、第１のメモリに保存された複数の共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部と、対物レンズを通して複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と対物レンズを通して複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を記憶する軸上色収差情報記憶部と、レーザ輝度情報作成部で各最高輝度を検出した時の試料と対物レンズの高さ方向での相対位置である各高さ情報に軸上色収差情報記憶部に記憶されている軸上色収差情報を加算した各高さ情報を算出し、算出された該各高さ情報に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、検索されたカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部とを具備したレーザ共焦点顕微鏡である。

本発明は、効率的にカラー共焦点画像を取得できることにより結果的にカラー画像取得に要する時間を従来と比較して短縮できるカラー画像取得方法及び共焦点レーザ顕微鏡を提供できる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は共焦点レーザ顕微鏡の構成図である。ステージ１上には、試料２が載置される。このステージ１は、移動機構３により試料２の高さ方向（Ｚ方向）に移動する。

この共焦点レーザ顕微鏡は、共焦点光学系を有する。レーザ光源４は、レーザ光を出力する。このレーザ光源４は、例えば半導体レーザが用いられる。このレーザ光源４から出力されるレーザ光の光軸上には、２次元スキャナ５が設けられている。この２次元スキャナ５は、試料２に対してＸＹ方向にレーザ光を２次元スキャンする。この２次元スキャナ５により２次元スキャンされるレーザ光の光路上には、第１のビームスプリッタ６が設けられている。この第１のビームスプリッタ６の下方側の反射光軸上には、対物レンズ７が設けられている。２次元スキャナ５の光出射光路上には、共焦点用ピンホール８及び光検出器９が設けられている。光検出器９は、共焦点用ピンホール８を通って入射した光量に応じた信号を出力する。この光検出器９は、例えばフォトダイオード又はフォトマルチプライヤを用いる。

白色光源１０は、白色光の照明光を出力する。この白色光源１０は、例えば白色ランプが用いられる。この白色光源１０から出力される照明光の光路上には、第２のビームスプリッタ１１が設けられている。

第１と第２のビームスプリッタ６、１１は、対物レンズ７と共に同一光軸ｐ上に配置されている。第１のビームスプリッタ６は、２次元スキャナ５により２次元スキャンされたレーザ光を対物レンズ７側に偏向すると共に、このときの試料２からの光を２次元スキャナ５側に偏向し、かつ白色光源１１から出力された照明光を透過すると共にこのときの試料２からの光を透過する。

第２のビームスプリッタ１１は、白色光源１０から出力された照明光を対物レンズ７側に反射すると共にこのときの試料２からの光（試料像）を透過する。なお、第２のビームスプリッタ１１、対物レンズ７により光学観察系が構成される。

第２のビームスプリッタ１１の透過光軸ｐ上には、カラーカメラ１２が設けられている。このカラーカメラ１２は、白色光源１０から出力された照明光を試料２に照射したときの試料２からの光（試料像）を撮像し、そのカラー画像信号を出力する。このカラーカメラ１２は、例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）毎に配置された複数のＣＣＤ素子から成る。

画像処理装置１３は、光検出器９の出力信号を取り込んで共焦点画像データを取得し、カラーカメラ１２から出力されたカラー画像信号を入力してカラー画像データを取得し、このカラー画像データからカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出し、共焦点画像データに貼り付けることでカラー共焦点画像データを作成する。図２は画像処理装置１３のブロック構成図である。

共焦点画像取得制御部１４は、例えばステージ１を移動機構３により上端位置から下端位置に向って第１の所定間隔Δｈ毎に下降させたとき、これら第１の所定間隔Δｈに到達する毎に光検出器９の出力信号を取り込んで共焦点画像データを順次取得し、これら共焦点画像データを第１のメモリ１５に保存する。

この共焦点画像取得制御部１４は、カラー画像取得制御部１６によりカラーカメラ１２から出力されたカラー画像信号を取り込んでカラー画像データを取得する毎に、レーザ光源４に対してレーザ停止指令を発して試料２に対するレーザ光の照射を停止する。この試料２に対するレーザ光の照射の停止は、レーザ光源４から出力されるレーザ光の光路上にシャッタを配置し、共焦点画像取得制御部１４から発せられるレーザ停止指令によりシャッタを閉じて試料２に対するレーザ光の照射を遮光してもよい。

カラー画像取得制御部１６は、例えばステージ１を移動機構３により上端位置から下端位置に向って第２の所定間隔Δｈ×α毎に下降させたとき、カラーカメラ１２から出力されるカラー画像信号を取り込んでカラー画像データを順次取得し、これらカラー画像データを第２のメモリ１７に保存する。第２の所定間隔Δｈ×αは、対物レンズ７の焦点深度以内に設定されることが望ましい。

レーザ輝度情報作成部１８は、第１のメモリ１５に保存された複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成する。

高さマップ作成部１９は、第１のメモリ１５に保存された複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度を検出した各共焦点画像データの各高さ情報を判定し、各画素毎に各高さ情報をマッピングしてなる高さマップを作成する。

フィルタ部２０は、高さマップ作成部１９により作成された高さマップＭに対してフィルタを通してノイズを除去する。このフィルタ部２０は、例えばピークカットフィルタ又は周波数フィルタなどに高さマップＭを通すことでノイズを除去する。

画像視野合わせ部２１は、共焦点画像データとカラー画像データとにおける互いに対応する少なくとも３点を設定し、これら３点の各画像データに基づいて共焦点画像データとカラー画像データとを相互に拡大、縮小、回転又はシフトの少なくとも１処理を行って共焦点画像データとカラー画像データとの画像視野合わせを行う。

カラー共焦点画像作成部２２は、共焦点画像データの各画素毎に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより最高輝度を検出した高さ情報に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索し、このカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップＭから生成される３次元表示の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

このカラー共焦点画像作成部２２は、高さマップＭから試料２の３次元画像を作成する場合、高さマップＭに対してカラー共焦点画像データ又はレーザ輝度情報を選択して合成する。

このカラー共焦点画像作成部２２は、共焦点画像データに対するカラー画像データのサイズが小さければ、共焦点画像データにおけるカラー画像データのない領域にレーザ輝度情報を合成する。

画像処理装置１３は、共焦点画像データやカラー画像データ、カラー共焦点画像データを表示部２３に表示する。

次に、上記の如く構成された共焦点レーザ顕微鏡の動作について図３に示すカラー共焦点画像取得フローチャートに従って説明する。

画像処理装置１３は、ステップ＃１において、移動機構３に対してＺ初期位置への移動指令を発する。試料２を載置したステージ１は、移動機構３により上端位置であるＺ初期位置まで上昇する。すなわち、対物レンズ７が試料２に対して最も接近した状態にある。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃２において、レーザ光源４に対してレーザ発振指令を発する。このレーザ光源４は、レーザ光を出力する。このレーザ光は、２次元スキャナ５により２次元スキャンされ、第１のビームスプリッタ６で下方側に偏向され、対物レンズ７を通して試料２をスキャンする。

試料２からの光は、試料２に対するレーザ光の照射とは逆の光路、すなわち対物レンズ７、第１のビームスプリッタ６、２次元スキャナ５、さらに共焦点用ピンホール８を通って光検出器９に入射する。この光検出器９は、共焦点用ピンホール８を通って入射した光量に応じた信号を出力する。

共焦点画像取得制御部１４は、ステップ＃３において、光検出器９の出力信号を取り込んで共焦点画像データＤ_ｆ１を取得し、この共焦点画像データ_ｆ１を第１のメモリ１５に保存する。なお、共焦点画像取得制御部１４は、共焦点画像データ_ｆ１の保存と共に、当該共焦点画像データ_ｆ１を取得したＺ方向の高さ情報情報も共焦点画像データ_ｆ１に対応させた第１のメモリ１５に保存する。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃４において、レーザ光源４に対してレーザ停止指令を発する。これによりレーザ光源４は、レーザ光の出力を停止する。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃５において、カラー画像を取得する高さ情報であるか否かを判断する。図４に示すように共焦点画像データは、第１の所定間隔Δｈ毎に取得し、カラー画像データは、第１の所定間隔Δｈとは異なり、かつ対物レンズ７の焦点深度以内の第２の所定間隔Δｈ×α毎に取得する。なお、Ｚ初期位置では、カラー画像データを取得する。

従って、画像処理装置１３は、ステップ＃５からステップ＃７に移り、白色光源１０に対して点灯指令を発する。なお、このときレーザ光源４は、レーザ光の出力を停止している。白色光源１０から出力された照明光は、第２のビームスプリッタ１１で下方に偏向され、第１のビームスプリッタ６、対物レンズ７を通って試料２に照射される。この試料２からの光は、試料２に対する照明光の照射とは逆の光路、すなわち対物レンズ７、第１のビームスプリッタ６、第２のビームスプリッタ１１を通ってカラーカメラ１２に入射する。

このカラーカメラ１２は、入射した試料２からの光（試料像）を撮像し、そのカラー画像信号を出力する。カラー画像取得制御部１６は、カラーカメラ１２から出力されたカラー画像信号を取り込んでカラー画像データＤ_ｋ１を取得し、このカラー画像データＤ_ｋ１を第２のメモリ１７に保存する。なお、カラー画像取得制御部１６は、カラー画像データＤ_ｋ１の保存と共に、当該カラー画像データＤ_ｋ１を取得したＺ方向の高さ情報情報もカラー画像データＤ_ｋ１に対応させた第２のメモリ１７に保存する。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃８において、移動機構３に対して次のＺ位置への移動指令を発する。試料２を載置したステージ１は、移動機構３により上端位置から第１の所定間隔Δｈだけ下降する。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃９において、試料２を載置したステージ１が下端位置に到達したか否かを判断し、この判断の結果、ステージ１が未だ下端位置に到達していないと判断すると、再びステップ＃２に戻り、レーザ光源４からレーザ光を出力させ、上記同様にステップ＃３、＃４を実行して対物レンズ７と試料２とが第１の所定間隔Δｈだけ離れた２枚目の共焦点画像データＤ_ｆ２を取得し、この共焦点画像データＤ_ｆ２を高さ情報と共に第１のメモリ１５に保存する。

次に、画像処理装置１３は、再びステップ＃５において、カラー画像を取得する高さ情報であるか否かを判断する。ここで、第２の所定間隔Δｈ×αに到達していないと判断すると、画像処理装置１３は、ステップ＃６に移り、移動機構３に対して次のＺ位置への移動指令を発する。試料２を載置したステージ１は、移動機構３によりさらに第１の所定間隔Δｈだけ下降する。

次に、画像処理装置１３は、上記同様に、ステップ＃２に戻ってレーザ光源４からレーザ光を出力させ、ステップ＃３、＃４を実行して対物レンズ７と試料２とがＺ初期位置から第１の所定間隔Δｈ×２だけ離れた３枚目の共焦点画像データＤ_ｆ３を取得し、この共焦点画像データＤ_ｆ３を高さ情報と共に第１のメモリ１５に保存する。

このように画像処理装置１３は、対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αに到達するまで上記同様にステップ＃２〜＃６を実行し、対物レンズ７と試料２との間隔が第１の所定間隔Δｈだけ離れる毎に各共焦点画像データＤ_ｆ１、Ｄ_ｆ２、…を順次取得し、これら共焦点画像データＤ_ｆ１、Ｄ_ｆ２、…を各高さ情報と共に第１のメモリ１５に保存する。

そして、対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αに到達すると、画像処理装置１３は、再びステップ＃５からステップ＃７に移り、白色光源１０に対して点灯指令を発する。カラー画像取得制御部１６は、カラーカメラ１２から出力されたカラー画像信号を取り込んで対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αに到達したときの２枚目のカラー画像データＤ_ｋ２を取得し、このカラー画像データＤ_ｋ２を第２のメモリ１７に高さ情報と共に保存する。

これ以降、画像処理装置１３は、ステップ＃２〜＃９を繰り返し実行して、対物レンズ７と試料２との間隔が第１の所定間隔Δｈだけ離れる毎に共焦点画像データＤ_ｆ３〜Ｄ_ｆｎを順次取得し、かつ対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αだけ離れる毎にカラー画像データＤ_ｋ３〜Ｄ_ｋｍを順次取得する。これにより、第１のメモリ１５には、対物レンズ７と試料２との間隔が第１の所定間隔Δｈだけ離れる毎にそれぞれ取得した複数の共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎが高さ情報と共に保存される。第２のメモリ１７には、対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αだけ離れる毎にそれぞれ取得した複数のカラー画像データＤ_ｋ１〜Ｄ_ｋｍが高さ情報と共に保存される。そうして、試料２を載置したステージ１が下降して下端位置に到達すると、画像処理装置１３は、ステップ＃９からステップ＃１０に移る。

レーザ輝度情報作成部１８は、ステップ＃１０において、第１のメモリ１５に保存された複数の共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎから各画素別に各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成する。

ここで、試料２に対する観察位置をＸＹ座標上において（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）した場合、図５に示すように試料２上の１点の例えば観察位置（ｘ_６，ｙ_３）に注目すると、この観察位置（ｘ_６，ｙ_３）において対物レンズ７と試料２との間隔をＺ方向に第１の所定間隔Δｈ毎に離したときの各共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎ中の輝度Ｉの変化は、試料２の表面位置で合焦する高さ情報Ｚ_１で最高輝度（ピーク）Ｉ_{ｍａｘ（６，３）}となり、その前後の高さ情報Ｚで対称的に低下する。同様に、観察位置（ｘ_６，ｙ_３）の高さ情報Ｚ_１よりも低い高さ情報Ｚ_２の観察位置（ｘ_３，ｙ_３）においても輝度Ｉの変化は、試料２の表面位置で合焦する高さ情報Ｚｂで最高輝度（ピーク）Ｉ_{ｍａｘ（３，３）}となり、その前後の高さ情報Ｚで対称的に低下する。

なお、図５では試料２の各高さ情報Ｚ_１、Ｚ_２でそれぞれ最高輝度Ｉ_{ｍａｘ（６，３）}、Ｉ_{ｍａｘ（３，３）}を検出しているが、実際には、図６に示すように試料２と対物レンズ７との間隔が第１の所定間隔Δｈ毎に離れる例えば各高さ情報Ｚ_１０、Ｚ_１１、…、Ｚ_１５毎に各共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎを取得するので、試料２上の１点の観察位置での輝度Ｉは、離散的な各輝度Ｉ_１０、Ｉ_１１、…、Ｉ_１５となり、本来の最高輝度Ｉ_ｍａｘを含まない。光学系固有のＩ−Ｚ曲線にフィッティングさせて最高輝度Ｉ_ｍａｘ及びそのときの高さ情報Ｚを求める。これにより、高さ分解能毎に共焦点画像データを取得する場合に比べて短時間で最高輝度Ｉ_ｍａｘ及びそのときの高さ情報Ｚを求めることができる。

従って、レーザ輝度情報作成部１８により複数の共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎから各画素別に各最高輝度を検出し、これら最高輝度を各画素毎にＸＹ方向に配列してレーザ輝度情報を作成する。このレーザ輝度情報Ｄｉは、図７に示すように試料２の全ての表面に対して合焦する各画素位置（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）各最高輝度の情報からなる。

次に、高さマップ作成部１９は、ステップ＃１１において、レーザ輝度情報作成部１８により作成したレーザ輝度情報Ｄｉを受け取り、このレーザ輝度情報Ｄｉ中の各画素毎に各最高輝度を検出した各共焦点画像データの各高さ情報Ｚ（Ｚ_１、Ｚ_２、…）を判定し、これら高さ情報Ｚをマッピングしてなる図８に示す高さマップＭを作成する。例えば、この高さマップＭは、例えば画素位置（ｘ_６，ｙ_３）であれば、図５に示す観察位置（ｘ_６，ｙ_３）において最高輝度（ピーク）Ｉ_{ｍａｘ（６，３）}を検出した共焦点画像データの高さ情報Ｚ_１をマッピングする。又、例えば画素位置（ｘ_３，ｙ_３）であれば、観察位置（ｘ_３，ｙ_３）において最高輝度（ピーク）Ｉ_{ｍａｘ（３，３）}を検出した共焦点画像データの高さ情報Ｚ_２をマッピングする。

次に、フィルタ部２０は、ステップ＃１２において、高さマップ作成部１９により作成された高さマップＭに対してフィルタを通してスパイクノイズを除去する。このスパイクノイズの除去により最終的に取得するカラー共焦点画像データに局所的なカラーのボケ情報が入らないようにする。すなわち、試料２が光の反射率の低い材料から成るものであれば、各高さ情報Ｚ毎に取得された各共焦点画像データの各輝度情報に含まれるノイズ成分（スパイクノイズ）が大きくなる。フィルタ部２０は、当該ノイズ成分を除去する。

次に、カラー共焦点画像作成部２２は、ステップ＃１３において、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した高さ情報に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索し、このカラー画像データから各画素毎のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出して図８に示す高さマップＭに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

例えば、図５に示す画素位置（ｘ_６，ｙ_３）において最高輝度Ｉ_{ｍａｘ（６，３）}を検出した共焦点画像データが図４に示す共焦点画像データＤ_ｆａであれば、この共焦点画像データＤ_ｆａの高さ情報Ｚに最も近い高さ情報Ｚのカラー画像データＤ_ｋａを検索する。次に、このカラー画像データＤ_ｋａから画素位置（ｘ_６，ｙ_３）に対応する画素位置のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出する。そして、この抽出したカラー情報（ＲＧＢ情報）を高さマップＭ中の画素位置（ｘ_６，ｙ_３）に対応する画素位置に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。同様に、図５に示す画素位置（ｘ_３，ｙ_３）において最高輝度Ｉ_{ｍａｘ（３，３）}を検出した共焦点画像データが図４に示す共焦点画像データＤ_ｆｂであれば、この共焦点画像データＤ_ｆｂの高さ情報Ｚに最も近い高さ情報Ｚのカラー画像データＤ_ｋｂを検索する。次に、このカラー画像データＤ_ｋｂから画素位置（ｘ_６，ｙ_３）に対応する画素位置のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出する。そして、この抽出したカラー情報（ＲＧＢ情報）を高さマップＭ中の画素位置（ｘ_６，ｙ_３）に対応する各画素位置に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

次に、カラー共焦点画像作成部２２は、ステップ＃１４において、作成したカラー共焦点画像データを表示部２３に表示する。この表示部２３に表示される試料２のカラー共焦点画像は、試料２における各高さの各面に合焦した高さ情報Ｚのカラー情報（ＲＧＢ情報）から成るので、試料２の３次元形状をカラーで表示したものとなる。

又、カラー共焦点画像作成部２２は、高さマップＭから試料２の３次元画像を作成する場合、図７に示すレーザ輝度情報Ｄｉから各画素位置（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）毎に各最高輝度Ｉ_ｍａｘを読み取り、これら最高輝度Ｉ_ｍａｘを高さマップＭの各画素位置に貼り付けて画像データを作成し、表示部２３に表示してもよい。

図９（ａ）（ｂ）に示すように共焦点画像データとカラー画像データとの視野の大きさが異なり、例えば共焦点画像データの視野の大きさよりもカラー画像データの視野の大きさが小さい場合がある。この場合、画像視野合わせ部２１は、共焦点画像データ中とカラー画像データ中とにおける互いに対応する少なくとも３点を設定する。

なお、画像視野合わせ部２１により設定される共焦点画像データ中とカラー画像データ中とにおける互いに対応する少なくとも３点の設定とは、自動又は手動により共焦点画像データ中とカラー画像データ中とで各々共通する主要な３点を設定することであるが、設定する対象によっては３点に限られるものでない。

例えば共焦点画像データ中の３点Ｑ_１〜Ｑ_３とカラー画像データ中の３点Ｒ_１〜Ｒ_３とである。画像視野合わせ部２１は、これら３点Ｑ_１〜Ｑ_３とＲ_１〜Ｒ_３との各画像データに基づいて例えばカラー画像データを拡大、縮小、回転又はシフトの少なくとも１処理を行ってカラー画像データの画像視野大きさを共焦点画像データの視野大きさに合わせる。この後、カラー共焦点画像作成部２２は、ステップ＃１３において、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した高さ情報に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索し、このカラー画像データから各画素毎のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出して高さマップＭから生成される３次元画像の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

なお、共焦点画像データの視野の大きさよりもカラー画像データの視野の大きさが大きい場合は、例えば共焦点画像データを拡大、縮小又は回転の少なくとも１処理を行って共焦点画像データの画像視野大きさをカラー画像データの視野大きさに合わせてもよい。

又、図１０（ａ）（ｂ）に示すように共焦点画像データとカラー画像データとの各画像の大きさは同一（同図中の「Ａ」の大きさは同一）であるが、共焦点画像データの視野範囲Ｓａよりもカラー画像データの視野範囲Ｓｂが小さい場合がある。この場合、カラー共焦点画像作成部２２は、図１０（ｃ）に示すように共焦点画像データにおけるカラー画像データの視野範囲Ｓｂ内に対してカラー画像データの各画素から各カラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出して高さマップＭから生成される３次元画像の表面に貼り付けてカラー共焦点画像データとする。

これと共にカラー共焦点画像作成部２２は、共焦点画像データの視野範囲Ｓａとカラー画像データの視野範囲Ｓｂとの間のカラー情報（ＲＧＢ情報）の存在しない領域に対して図７に示すレーザ輝度情報Ｄｉから該当する各画素位置の各最高輝度を読み出して貼り付ける。

このように上記第１の実施の形態によれば、対物レンズ７と試料２との高さ方向の間隔を第１の所定の間隔Δｈ毎に変化しながら複数の共焦点画像データを取得し、第１の所定の間隔Δｈと異なる第２の所定の間隔α×Δｈ毎に複数のカラー画像データを取得し、共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した高さ情報に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索し、当該カラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップＭから生成される３次元画像の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。なお、第２の所定間隔は、第１の所定間隔よりも広いことが望ましい。これにより、各カラー画像データは、各共焦点画像データと同一枚数取得する必要がなく、全ての共焦点画像データとカラー画像データとの取得に要する時間を短縮できる。これにより、効率的にカラー共焦点画像データを生成できて表示することができる。

複数のカラー画像データを取得する第２の所定の間隔α×Δｈは、対物レンズ７の焦点深度に対応した間隔内に設定するので、各カラー画像データは、試料２の表面に対して合焦した画像であり、これらカラー画像データから抽出したカラー情報（ＲＧＢ情報）を用いてカラー共焦点画像データを生成することにより焦点の合った試料２のカラー共焦点画像データを生成し、表示できる。

共焦点画像データは、元々高解像度を有しているので、試料２の表面に対して合焦したカラー情報（ＲＧＢ情報）を付加することにより、試料２を本来の形状、色彩に極めて近い状態で、かつ鮮明で高解像度に観察できる。

カラー画像データを取得するときには、試料に対するレーザ光の照射を停止するので、カラー画像データの輝度情報にオフセット分が乗ることがない。

複数の共焦点画像データからレーザ輝度情報Ｄｉと高さマップＭとを作成するので、これらレーザ輝度情報Ｄｉと高さマップＭとに基づいて試料２の３次元形状の画像データを生成でき、これを表示することにより試料２の３次元形状を観察することができる。

高さマップＭに対してフィルタを通してスパイクノイズを除去するので、例えば試料２が光の反射率の低い材料から成るものであれば、この試料２の各共焦点画像データの各輝度情報に含まれるノイズ成分（スパイクノイズ）が大きくなるが、このノイズ成分を除去して最終的に取得するカラー共焦点画像データに局所的なカラーのボケ情報が入らないようにできる。

例えば共焦点画像データの視野の大きさよりもカラー画像データの視野の大きさが小さい場合には、共焦点画像データに対してカラー画像データを拡大、縮小、回転又はシフトの少なくとも１処理を行うことにより、共焦点画像データとカラー画像データとの各視野の大きさを合わせることができ、カラー画像データから抽出した各画素毎のカラー情報（ＲＧＢ情報）を高さマップＭ中の対応する各画素位置に対して位置ずれすることなく正確な位置に合わせて貼り付けることができる。

又、共焦点画像データとカラー画像データとの位置ずれは、回転方向等を調整する方法としては、上述した実施の形態にある方法以外に、各画像の任意のいち、例えば画像の中心に位置に基準となる標識、例えばクロス（十字）等を各々の画像に表示させ、自動又は手動により表示した基準となる標識が合致するようにして位置ずれ、回転方向等の調整を行うようにしてもよい。

又、共焦点画像データの視野範囲Ｓａよりもカラー画像データの視野範囲Ｓｂが小さい場合、共焦点画像データにおけるカラー画像データの視野範囲Ｓｂ内に対してはカラー画像データから抽出したカラー情報（ＲＧＢ情報）を高さマップＭから生成される３次元画像の表面に貼り付けてカラー共焦点画像データを作成し、共焦点画像データの視野範囲Ｓａとカラー画像データの視野範囲Ｓｂとの間には、レーザ輝度情報Ｄｉから該当する各画素位置の各最高輝度を読み出して貼り付けて、カラー共焦点画像データとレーザ輝度情報Ｄｉとを合わせて表示できる。

なお、対物レンズ７と試料２との高さ方向の間隔を変化させる方法として試料２を載置しているステージ１をＺ方向に移動する方法を示したが、対物レンズ７をＺ方向に移動する方法で行ってもよい。

又、共焦点画像とカラー画像との取得時に、レーザ光源又は白色光源の出力を停止するようにしたが、それぞれの光源の前に例えばシャッタを配置し、シャッタを切り換えることで使用する光を選択するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図１１は共焦点レーザ顕微鏡における画像処理装置１３のブロック構成図である。この画像処理装置１３は、図２に示す構成に加えて軸上色収差情報記憶部３０及びカラー共焦点画像作成部３１を有する。

軸上色収差情報記憶部３０には、共焦点画像データを取得するための共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差（軸上色収差情報）ΔＺ（＝Ｚ_Ｎ−Ｚ_Ｍ）が予め記憶されている。この相対差ΔＺは、例えばキーボード又はマウス等を用いて入力してもよいし、又は共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとをそれぞれ例えばキーボード又はマウス等を用いて入力したり、又、実際にそれぞれ試料面に焦点を合わせてその時のＺ位置情報を検出し、画像処理装置１３に有するＣＰＵにより演算して相対差ΔＺを求めて軸上色収差情報記憶部３０に記憶させてもよい。

カラー共焦点画像作成部３１は、複数の共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出したときの高さ情報と軸上色収差情報記憶部３０に記憶されている相対差ΔＺとに基づいた高さ位置に最も近い高さ位置で取得したカラー画像データを検索し、この検索されたカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップＭに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

次に、上記の如く構成された共焦点レーザ顕微鏡の動作について図１２に示すカラー共焦点画像取得フローチャートに従って説明する。

先ず、画像処理装置１３は、ステップ＃２０において、例えばキーボード又はマウス等を用いて入力された共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差ΔＺ（＝Ｚ_Ｎ−Ｚ_Ｍ）を軸上色収差情報記憶部３０に記憶する。

次に、画像処理装置１３は、ステップ＃１において、移動機構３に対してＺ初期位置への移動指令を発する。試料２を載置したステージ１は、移動機構３により上端位置であるＺ初期位置まで上昇し、対物レンズ７を試料２に対して最も接近した状態にする。

次に、画像処理装置１３は、上記第１の実施の形態と同様に、上記ステップ＃２〜＃９を繰り返し実行することにより、対物レンズ７と試料２との間隔が第１の所定間隔Δｈだけ離れる毎に各共焦点画像データＤ_ｆ３〜Ｄ_ｆｎを順次取得し、かつ対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αだけ離れる毎に各カラー画像データＤ_ｋ３〜Ｄ_ｋｍを順次取得する。これにより、第１のメモリ１５には、対物レンズ７と試料２との間隔が第１の所定間隔Δｈだけ離れる毎にそれぞれ取得した複数の共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎが高さ情報と共に保存される。第２のメモリ１７には、対物レンズ７と試料２との間隔が第２の所定間隔Δｈ×αだけ離れる毎にそれぞれ取得した複数のカラー画像データＤ_ｋ１〜Ｄ_ｋｍが高さ情報と共に保存される。そうして、試料２を載置したステージ１が下降して下端位置に到達すると、画像処理装置１３は、ステージ１の下降を終了する。

次に、レーザ輝度情報作成部１８は、ステップ＃１０において、第１のメモリ１５に保存された複数の共焦点画像データＤ_ｆ１〜Ｄ_ｆｎから各画素別に各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報、例えば上記図７に示すように試料２の全ての表面に対して合焦する各画素位置（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）各最高輝度の情報からなるレーザ輝度情報Ｄｉを作成する。

次に、高さマップ作成部１９は、ステップ＃１１において、レーザ輝度情報作成部１８により作成したレーザ輝度情報Ｄｉを受け取り、このレーザ輝度情報Ｄｉ中の各画素毎に各最高輝度を検出した各共焦点画像データの各高さ情報Ｚ（Ｚ_１、Ｚ_２、…）を判定し、これら高さ情報Ｚをマッピングしてなる図８に示す高さマップＭを作成する。

次に、フィルタ部２０は、ステップ＃１２において、高さマップ作成部１９により作成された高さマップＭに対して例えばピークカット又は周波数フィルタを通してスパイクノイズを除去する。このスパイクノイズの除去により最終的に取得するカラー共焦点画像データに局所的なカラーのボケ情報が入らないようにする。すなわち、試料２が光の反射率の低い材料から成るものであれば、各高さ情報Ｚ毎に取得された各共焦点画像データの各輝度情報に含まれるノイズ成分（スパイクノイズ）が大きくなる。フィルタ部２０は、当該ノイズ成分を除去する。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、ステップ＃２１において、軸上色収差情報記憶部３０に記憶されている共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差ΔＺを読み出す。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、図８に示す高さマップＭにおける各画素毎の各高さ情報Ｚ（Ｚ_１、Ｚ_２、…）を読み出し、これら高さ情報Ｚ（Ｚ_１、Ｚ_２、…）に対してそれぞれ相対差ΔＺを加算処理し、これら加算された各高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索する。なお、これら高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）は、一時内部メモリ等に記憶される。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、検索したカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップＭに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

具体的に図１３に示す試料２における例えば画素位置（ｘ_４，ｙ_４）でのＩ−Ｚ曲線を用いて説明する。なお、同図は説明の度合い上、第１の所定間隔Δｈ毎の各高さ情報Ｚ_２０、Ｚ_２１、Ｚ_２２、…、Ｚ_２８毎に各共焦点画像データを取得し、これと共に第２の所定間隔Δｈ×α毎の各高さ情報Ｚ_２０、Ｚ_２２、Ｚ_２４、…、Ｚ_２８毎に各カラー画像データを取得するものとする。

カラー共焦点画像作成部３１は、フィルタ部２０によりノイズ除去された後の高さマップＭの各画素毎にマッピングされた最高輝度Ｉ_ｍａｘを読み出し、この最高輝度Ｉ_ｍａｘの高さ情報Ｚ_ｍａｘに対して相対差ΔＺを加算して高さ情報Ｚ_ｍａｘ＋ΔＺを得る。この高さ情報Ｚ_ｍａｘ＋ΔＺは、一時内部メモリ等に記憶される。この高さ情報Ｚ_ｍａｘ＋ΔＺは、共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎ及び光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍの影響を受けない高さ情報となる。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、高さ情報Ｚ_ｍａｘ＋ΔＺに最も近い高さ情報で取得したカラー画像データ、図１３では高さ情報Ｚ_２２で取得されたカラー画像データを検索する。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、当該検索したカラー画像データから各画素毎のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出して高さマップＭから生成される３次元表示の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

なお、相対差ΔＺの値によっては、検索するカラー画像データの高さ情報Ｚが異なる。例えば、図１３に示すように相対差ΔＺがΔＺｓであれば、カラー共焦点画像作成部３１は、高さ情報Ｚ_ｍａｘ＋ΔＺｓに最も近い高さ情報Ｚ_２４で取得したカラー画像データを検索する。

次に、カラー共焦点画像作成部３１は、ステップ＃１４において、作成したカラー共焦点画像データを表示部２３に表示する。この表示部２３に表示される試料２のカラー共焦点画像は、試料２における各高さの各面に合焦した高さ情報Ｚのカラー情報（ＲＧＢ情報）から成るので、試料２の３次元形状をカラーで表示したものとなる。

カラー共焦点画像作成部３１は、高さマップＭから試料２の３次元画像を作成する場合、図７に示すレーザ輝度情報Ｄｉから各画素位置（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）毎に各最高輝度Ｉ_ｍａｘを読み出し、これら最高輝度Ｉ_ｍａｘを高さマップＭの各画素位置に貼り付けて画像データを作成し、表示部２３に表示してもよい。

このように上記第２の実施の形態によれば、共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差ΔＺを高さマップＭの各高さ情報Ｚに加算し、この相対差ΔＺを加算した高さ情報Ｚ＋ΔＺに最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索し、このカラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して高さマップＭから生成される３次元表示の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

これにより、上記第１の実施の形態の効果と同様の効果を奏することは言うまでもなく、さらにＺ方向の共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎ及び光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍの影響を受けずに共焦点画像データの最高輝度の高さ情報Ｚに最も近いカラー画像データ、すなわち実際のカラー観察画像に極めて近い本来の形状、色彩を有する鮮明で高解像度のカラー共焦点画像データを作成できる。すなわち、共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎ及び光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍの影響を除去した分だけ画像のぼけを無くすことができ、試料２に対してより焦点の合ったカラー共焦点画像データを取得できる。

高さマップＭを作成した後に、この高さマップＭに対してフィルタを通してスパイクノイズを除去するので、例えば試料２が光の反射率の低い材料から成るものであれば、この試料２の各共焦点画像データの各輝度情報に含まれるノイズ成分（スパイクノイズ）を除去した信頼性の高い高さ情報を用いてカラー共焦点画像データを作成でき、かつ当該カラー共焦点画像データに局所的なカラーのボケ情報が入らず、かつ共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎ及び光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍの影響を除去したものにできる。

次に、上記第２の実施の形態の変形例について説明する。

カラー共焦点画像作成部３１は、共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差ΔＺを高さマップ作成部１９により作成された高さマップの各高さ情報Ｚに加算して各高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）を求め、これら高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）からなるカラー画像取得用マップを作成してもよい。

カラー共焦点画像作成部３１は、カラー画像取得用マップから各高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）を読み出し、これら高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）に最も近い高さ情報で取得したカラー画像データを検索する。

カラー共焦点画像作成部３１は、検索したカラー画像データから各画素毎のカラー情報（ＲＧＢ情報）を抽出して高さマップＭから生成される３次元表示の表面に貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する。

このようにカラー画像取得用マップに予め共焦点光学系の焦点位置情報Ｚ_Ｎと光学観察系の焦点位置情報Ｚ_Ｍとの相対差ΔＺを高さマップの各高さ情報Ｚに加算した各高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）を記憶しておくことで、カラー共焦点画像データを作成する毎に各高さ情報Ｚ＋ΔＺ（Ｚ_１＋ΔＺ、Ｚ_２＋ΔＺ、…）を加算処理する必要がない。これにより、カラー共焦点画像データを作成する処理量を少なくでき、かつ処理時間を短縮できる。

次に、本発明の他の特徴とするところを説明する。

第１の本発明は、前記カラー画像データの取得タイミング時には、前記試料に対する前記レーザ光の照射を停止することを特徴とする請求項１記載のカラー画像取得方法。

第２の本発明の前記共焦点画像取得制御部は、前記カラー画像取得制御部により前記カラー画像データの取得する毎に、前記試料に対する前記レーザ光の照射を停止することを特徴とする請求項８又は９記載のレーザ共焦点顕微鏡。

第３の本発明は、前記高さマップ作成部により作成された前記高さマップに対してフィルタを通してノイズを除去するフィルタ部を有することを特徴とする請求項８又は９記載のレーザ共焦点顕微鏡。

本発明に係る共焦点レーザ顕微鏡の第１の実施の形態を示す構成図。 同共焦点レーザ顕微鏡における画像処理装置のブロック構成図。 同共焦点レーザ顕微鏡におけるカラー共焦点画像取得フローチャート。 同共焦点レーザ顕微鏡における共焦点画像とカラー画像とを取得する各高さ情報を示す模式図。 同共焦点レーザ顕微鏡により取得された共焦点画像データ中の輝度変化を示す図。 同共焦点レーザ顕微鏡において最高輝度の検出を示すための輝度変化を示す図。 同共焦点レーザ顕微鏡により取得されたレーザ輝度情報を示す模式図。 同共焦点レーザ顕微鏡により取得された高さマップを示す模式図。 同共焦点レーザ顕微鏡における共焦点画像データとカラー画像データとの各視野大きさが異なる場合の拡大、縮小又は回転を説明するための図。 同共焦点レーザ顕微鏡における共焦点画像データとカラー画像データとの各視野範囲が異なる場合のカラー共焦点画像データの作成を説明するための図。 本発明に係る共焦点レーザ顕微鏡の第１の実施の形態における画像処理装置のブロック構成図。 同共焦点レーザ顕微鏡におけるカラー共焦点画像取得フローチャート。 同共焦点レーザ顕微鏡による高さ情報に対する色収差の補正の作用を説明するための図。 同共焦点レーザ顕微鏡による別のカラー画像データの取得方法による高さ情報に対する色収差の補正の作用を説明するための図。

符号の説明

１：ステージ、２：試料、３：移動機構、４：レーザ光源、５：２次元スキャナ、６：第１のビームスプリッタ、７：対物レンズ、８：共焦点用ピンホール、９：光検出器、１０：白色光源、１１：第２のビームスプリッタ、１２：カラーカメラ、１３：画像処理装置、１４：共焦点画像取得制御部、１５：第１のメモリ、１６：カラー画像取得制御部、１７：第２のメモリ、１８：レーザ輝度情報作成部、１９：高さマップ作成部、２０：フィルタ部、２１：画像視野合わせ部、２２：カラー共焦点画像作成部、２３：表示部、３０：軸上色収差情報記憶部、３１：カラー共焦点画像作成部。

Claims (23)

1. 高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、
   照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光を前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを順次取得し、
   前記複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより前記共焦点画像データの各画素毎の最高輝度を検出し、
   前記共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索した前記カラー画像データと前記共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成する、
   ことを特徴とするカラー画像取得方法。
2. 高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、
   照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光を前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを順次取得し、
   前記複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより前記共焦点画像データの各画素毎の最高輝度を検出し、
   前記共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に前記対物レンズを通して前記複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と前記対物レンズを通して前記複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、この算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索した前記カラー画像データと前記共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成する、
   ことを特徴とするカラー画像取得方法。
3. 前記カラー画像データを取得する前記第２の間隔は、前記第１の間隔よりも広いことを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像取得方法。
4. 前記カラー画像データを取得する前記第２の間隔は、前記対物レンズの焦点深度以内の間隔に設定することを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像取得方法。
5. 前記共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した前記高さ情報に対するノイズ成分の除去を行い、この後に前記高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索することを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像取得方法。
6. 高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、
   照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光を前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを取得し、
   前記試料に対する高さ方向の全ての前記複数の共焦点画像データ及び前記複数のカラー画像データの取得を終了すると、前記複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、該各最高輝度を有する前記複各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成し、
   前記共焦点画像データの前記各画素毎に最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索された前記カラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して前記高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する、
   ことを特徴とするカラー画像取得方法。
7. 高さ方向に沿って対物レンズと試料とを相対的に所定の間隔で変化させながらレーザ光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に検出して複数の共焦点画像データを取得し、
   照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの光を前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に撮像して複数のカラー画像データを取得し、
   前記試料に対する高さ方向の全ての前記複数の共焦点画像データ及び前記複数のカラー画像データの取得を終了すると、前記複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、該各最高輝度を有する前記各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成し、
   前記共焦点画像データの各画素毎に最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に前記対物レンズを通して前記複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と前記対物レンズを通して前記複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索された前記カラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して前記高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成する、
   ことを特徴とするカラー画像取得方法。
8. 前記カラー画像データを取得する前記第２の間隔は、前記第１の所定間隔よりも広いことを特徴とする請求項６又は７記載のカラー画像取得方法。
9. 前記カラー画像データを取得する前記第２の間隔は、前記対物レンズの焦点深度以内の間隔に設定することを特徴とする請求項６又は７記載のカラー画像取得方法。
10. 前記試料の前記高さマップを作成した後に、前記高さマップに対してノイズ成分の除去を行うことを特徴とする請求項６又は７記載のカラー画像取得方法。
11. レーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して検出して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、
    照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの試料像を観察する光学観察系と、
    前記光学観察系により観察された前記試料像を撮像するカラー撮像装置と、
    高さ方向に沿って前記試料と前記対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に、前記共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に、前記カラー撮像装置の撮像により取得されるカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、
    前記複数の共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出するレーザ輝度情報作成部と、
    前記レーザ輝度情報作成部で最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検出した前記カラー画像データと前記共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部と、
    を具備したことを特徴とするレーザ共焦点顕微鏡。
12. レーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、前記試料からの光をピンホールを通して検出して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、
    照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの試料像を観察する光学観察系と、
    前記光学顕微鏡系により観察された前記試料像を撮像するカラー撮像装置と、
    高さ方向に沿って前記試料と前記対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が第１の間隔変化する毎に、前記共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なる第２の間隔変化する毎に、前記カラー撮像装置の撮像により取得されるカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、
    前記共焦点画像データの各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出するレーザ輝度情報作成部と、
    前記対物レンズを通して前記複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と前記対物レンズを通して前記複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を記憶する軸上色収差情報記憶部と、
    前記レーザ輝度情報作成部で最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズとの高さ方向での相対位置である高さ情報に前記軸上色収差情報記憶部に記憶されている前記軸上色収差情報を加算した高さ情報を算出し、算出された該高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索された前記カラー画像データと前記共焦点画像データとを用いてカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部と、
    を具備したことを特徴とするレーザ共焦点顕微鏡。
13. 前記第２の間隔は、前記第１の間隔より広いことを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
14. 前記第２の間隔は、前記対物レンズの焦点深度以内の間隔に設定することを特徴とする請求項１３記載のレーザ共焦点顕微鏡。
15. 前記共焦点画像データの各画素別に各最高輝度を検出した前記高さ情報に対するノイズ成分の除去を行うフィルタ部を有することを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
16. 複数の前記共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する前記各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部を有することを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
17. 前記共焦点画像データと前記カラー画像データとにおける互いに対応する少なくとも３点を設定し、これら３点の各画像データに基づいて前記共焦点画像データと前記カラー画像データとを相互に拡大、縮小、回転又はシフトの少なくとも１処理を行う画像視野合わせ部を有することを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
18. 複数の前記共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する前記各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部を有し、
    前記カラー共焦点画像作成部は、前記高さマップから前記試料の３次元画像を作成する場合、前記高さマップに対して前記カラー共焦点画像データ又は前記レーザ輝度情報作成部で作成されるレーザ輝度情報を選択して合成する、
    ことを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
19. 前記カラー共焦点画像作成部は、前記共焦点画像データに対する前記カラー画像データのサイズが小さければ、前記共焦点画像データにおける前記カラー画像データのない領域に前記レーザ輝度情報作成部で作成されるレーザ輝度情報を合成することを特徴とする請求項１１又は１２記載のレーザ共焦点顕微鏡。
20. レーザ光源から出力されたレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、前記試料からの光を前記対物レンズからピンホールを通して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、
    白色光の照明光を出力する光源と、
    前記光源から出力された前記照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの試料像を観察する光学観察系と、
    前記光学観察系により観察された前記試料像を撮像するカラー撮像装置と、
    高さ方向に沿って前記試料と前記対物レンズとを相対的に所定の間隔で変化させる移動機構と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔を変化させながら第１の間隔変化する毎に前記共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なりかつ前記対物レンズの焦点深度以内に設定された第２の間隔変化する毎に前記カラー撮像装置から出力される画像信号を取り込んでカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、
    前記共焦点画像取得制御部により取得される前記共焦点画像データを複数毎保存する第１のメモリと、
    前記カラー画像取得制御部により取得される前記カラー画像データを複数毎保存する第２のメモリと、
    前記第１のメモリに保存された前記複数の前記共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成するレーザ輝度情報作成部と、
    前記第１のメモリに保存された前記複数の前記共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する前記各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部と、
    前記レーザ輝度情報作成部で各最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズの高さ方向での相対位置である各高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索した前記カラー画像データからカラー情報を抽出して前記高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部と、
    を具備したことを特徴とするレーザ共焦点顕微鏡。
21. レーザ光源から出力されたレーザ光を対物レンズを通して試料に照射し、前記試料からの光を前記対物レンズからピンホールを通して共焦点画像データを取得するレーザ共焦点顕微鏡において、
    白色光の照明光を出力する光源と、
    前記光源から出力された前記照明光を前記対物レンズを通して前記試料に照射し、前記試料からの試料像を観察する光学観察系と、
    前記光学観察系により観察された前記試料像を撮像するカラー撮像装置と、
    前記共焦点画像データを取得する共焦点光学系と、
    高さ方向に沿って前記試料と前記対物レンズとを相対的に所定間隔で変化させる移動機構と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔を変化させながら第１の間隔変化する毎に前記共焦点画像データを取得する共焦点画像取得制御部と、
    前記試料と前記対物レンズとの高さ方向の間隔が前記第１の間隔と異なりかつ前記対物レンズの焦点深度以内に設定された第２の間隔変化する毎に前記カラー撮像装置から出力される画像信号を取り込んでカラー画像データを取得するカラー画像取得制御部と、
    前記共焦点画像取得制御部により取得される前記共焦点画像データを複数毎保存する第１のメモリと、
    前記カラー画像取得制御部により取得される前記カラー画像データを複数毎保存する第２のメモリと、
    前記第１のメモリに保存された前記複数の前記共焦点画像データから各画素別に光学系固有の輝度高さ曲線でフィッティングすることにより各最高輝度を検出し、これら最高輝度から成るレーザ輝度情報を作成するレーザ輝度情報作成部と、
    前記第１のメモリに保存された前記複数の前記共焦点画像データから各画素別に検出された各最高輝度を有する前記各共焦点画像データの各高さ情報から成る高さマップを作成する高さマップ作成部と、
    前記対物レンズを通して前記複数の共焦点画像データを取得する共焦点光学系と前記対物レンズを通して前記複数のカラー画像データを取得する光学観察系との軸上色収差情報を記憶する軸上色収差情報記憶部と、
    前記レーザ輝度情報作成部で各最高輝度を検出した時の前記試料と前記対物レンズの高さ方向での相対位置である各高さ情報に前記軸上色収差情報記憶部に記憶されている前記軸上色収差情報を加算した各高さ情報を算出し、算出された該各高さ情報に最も近い高さ位置で取得した前記カラー画像データを検索し、前記検索された前記カラー画像データから各画素毎のカラー情報を抽出して前記高さマップに貼り付けることによりカラー共焦点画像データを作成するカラー共焦点画像作成部と、
    を具備したことを特徴とするレーザ共焦点顕微鏡。
22. 前記高さマップ作成部により作成された前記高さマップに対してノイズ成分の除去を行うフィルタ部を有することを特徴とする請求項２０又は２１記載のレーザ共焦点顕微鏡。
23. 前記フィルタ部は、ピークカット又は周波数フィルタを有することを特徴とする請求項１５又は２２記載のレーザ共焦点顕微鏡。

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