JPH09274142A - 走査型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察したい試料領域に対する最適な焦点位置
を迅速、且つ的確に自動的に決定する。 【解決手段】 本発明は、試料に走査されるスポット光
による画像情報から試料画像を取り込み、この取り込ま
れた試料画像において、試料の焦点を検出するための焦
点検出ラインを設定し（１，２）、この焦点検出ライン
に対応する試料画像を、焦点検出ラインが設定された位
置からスポット光の光軸方向所定範囲内において所定間
隔毎に取り込み（２〜６）、取り込まれた所定範囲内の
焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出する
（２）。そして、ピークに対応する収束光学手段（１
５）と試料Ｂとの相対距離を算出し（２）、収束光学手
段（１５）と試料Ｂとの相対距離を相対距離算出手段
（２）にて算出された相対距離になるよう補正する相対
距離補正手段（２，４，５，１１）とを具備したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察試料の最適な
焦点位置に自動的に位置合わせを行なう走査型顕微鏡に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザー走査型顕微鏡において、
観察試料領域の最適な焦点位置に顕微鏡ステージを移動
するためには、まず、通常の顕微鏡観察により、観察対
象領域を決定する。

【０００３】次に、レーザー走査型顕微鏡により、レー
ザー光を観察試料表面に連続的に走査し、このレーザー
走査光の反射光により得られる観察試料領域の画像をモ
ニタで確認しながら、観察試料が載置された顕微鏡のス
テージをｚ方向に上下動させて、一番画像が明るく観察
できるところを探し、その位置に顕微鏡ステージのｚ方
向の位置を移動させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、観察試
料のｚ方向の位置を微妙に上下させた場合の試料の明る
さの変化はわずかである。また、前回のｚ位置での画像
と、現在モニタ上に表示されているｚ位置での画像とを
頭の中で比較するため、的確な焦点位置を判断をするこ
とは困難であった。

【０００５】また、観察試料の最終的なｚ位置を見つけ
るまでには、その位置に対し、何度も上下にステージを
移動させて画像を走査する必要があり、その結果、ステ
ージのｚ位置を決めるのに時間がかかるという問題があ
った。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、観察試料の最適な焦点位置を自動的に迅速、且
つ的確に決定することができる走査型顕微鏡を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために請求項１に係る発明は、ステージ上に
載置された試料上に収束光学手段により収束されたスポ
ット光を走査することにより試料を観察する走査型顕微
鏡において、前記試料に走査されるスポット光による画
像情報から試料画像を取り込み、表示する試料画像表示
手段と、前記試料画像表示手段により表示された試料画
像において、前記試料の焦点を検出するための焦点検出
ラインを設定する焦点検出ライン設定手段と、前記焦点
検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラインに対
応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手段により
焦点検出ラインが設定された位置から前記スポット光の
光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り込む画像
取り込み手段と、前記画像取り込み手段により取り込ま
れた所定範囲内の焦点検出ライン画像の輝度値のピーク
を算出するピーク算出手段と、前記ピーク算出手段にて
算出されたピークの焦点位置に対応する前記収束光学手
段と前記試料との相対距離を算出する相対距離算出手段
と、前記収束光学手段と前記試料との相対距離を前記相
対距離算出手段にて算出された相対距離になるよう補正
する相対距離補正手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、ステージ上
に載置された試料上に収束光学手段により収束されたス
ポット光を走査することにより試料を観察する走査型顕
微鏡において、前記試料に走査されるスポット光による
画像情報から試料画像を取り込み、表示する試料画像表
示手段と、前記試料画像表示手段により表示された試料
画像において、前記試料の焦点を検出するための焦点検
出ラインを設定する焦点検出ライン設定手段と、前記焦
点検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラインに
対応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手段によ
り焦点検出ラインが設定された位置から前記スポット光
の光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り込む画
像取り込み手段と、前記画像取り込み手段により取り込
まれた所定範囲内の焦点検出ライン画像の輝度値のピー
クを算出するピーク算出手段と、前記ピーク算出手段に
より複数のピークが算出された場合に焦点位置として複
数の候補があることを表示する焦点位置候補表示手段
と、前記焦点位置候補表示手段により表示された複数の
焦点位置の候補のうち、いずれか１つを選択させる焦点
候補選択手段と、前記焦点候補選択手段により選択され
た焦点位置に対応する前記収束光学手段と前記試料との
相対距離を算出する相対距離算出手段と、前記収束光学
手段と前記試料との相対距離を前記相対距離算出手段に
て算出された相対距離になるよう補正する相対距離補正
手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】さらに、請求項３に係る発明は、ステージ
上に載置された試料上に収束光学手段により収束された
スポット光を走査することにより試料を観察する走査型
顕微鏡において、前記試料に走査されるスポット光によ
る画像情報から試料画像を取り込み、表示する試料画像
表示手段と、前記試料画像表示手段により表示された試
料画像において、前記試料の焦点を検出するための焦点
検出ラインを設定する焦点検出ライン設定手段と、前記
焦点検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ライン
に対応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手段に
より焦点検出ラインが設定された位置から前記スポット
光の光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り込む
画像取り込み手段と、前記画像取り込み手段により取り
込まれた所定範囲内の焦点検出ライン画像の輝度値のピ
ークを算出するピーク算出手段と、前記ピーク算出手段
により複数のピークが算出された場合に、前記焦点検出
ライン設定手段により設定された焦点検出ラインに最も
近いピークを有する位置を焦点位置として選択する焦点
選択手段と、前記焦点選択手段にて選択された焦点位置
に対応する前記収束光学手段と前記試料との相対距離を
算出する相対距離算出手段と、前記収束光学手段と前記
試料との相対距離を前記相対距離算出手段にて算出され
た相対距離になるよう補正する相対距離補正手段とを具
備したことを特徴とする。

【００１０】請求項１に係る発明は、試料画像表示手段
により、試料に走査されるスポット光による画像情報か
ら試料画像を取り込み、表示し、焦点検出ライン設定手
段により、試料画像表示手段により表示された試料画像
において、試料の焦点を検出するための焦点検出ライン
を設定する。そして、画像取り込み手段により、焦点検
出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラインに対応
する試料画像を、焦点検出ライン設定手段により焦点検
出ラインが設定された位置からスポット光の光軸方向所
定範囲内において所定間隔毎に取り込み、ピーク算出手
段により、画像取り込み手段により取り込まれた所定範
囲内の焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出す
る。次に、相対距離算出手段により、ピーク算出手段に
て算出されたピークの焦点位置に対応する収束光学手段
と試料との相対距離を算出し、相対距離補正手段により
収束光学手段と試料との相対距離を相対距離算出手段に
て算出された相対距離になるよう補正するので、観察試
料の最適な焦点位置を自動的に迅速、且つ的確に決定す
ることができる。

【００１１】請求項２に係る発明は、試料画像表示手段
により、試料に走査されるスポット光による画像情報か
ら試料画像を取り込み、表示し、焦点検出ライン設定手
段により、試料画像表示手段により表示された試料画像
において、試料の焦点を検出するための焦点検出ライン
を設定する。次に、画像取り込み手段により、焦点検出
ライン設定手段にて設定された焦点検出ラインに対応す
る試料画像を、焦点検出ライン設定手段により焦点検出
ラインが設定された位置からスポット光の光軸方向所定
範囲内において所定間隔毎に取り込み、ピーク算出手段
により、画像取り込み手段により取り込まれた所定範囲
内の焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出する。
そして、焦点位置候補表示手段により、ピーク算出手段
により複数のピークが算出された場合に焦点位置として
複数の候補があることを表示し、焦点候補選択手段によ
り、焦点位置候補表示手段により表示された複数の焦点
位置の候補のうち、いずれか１つを選択させる。次に、
相対距離算出手段により、焦点候補選択手段により選択
された焦点位置に対応する収束光学手段と試料との相対
距離を算出し、相対距離補正手段により、収束光学手段
と試料との相対距離を相対距離算出手段にて算出された
相対距離になるよう補正するので、選択された観察試料
の最適な焦点位置を自動的に迅速、且つ的確に決定する
ことができる。

【００１２】請求項３に係る発明は、試料画像表示手段
により、試料に走査されるスポット光による画像情報か
ら試料画像を取り込み、表示し、焦点検出ライン設定手
段により、試料画像表示手段により表示された試料画像
において、試料の焦点を検出するための焦点検出ライン
を設定する。次に、画像取り込み手段により、焦点検出
ライン設定手段にて設定された焦点検出ラインに対応す
る試料画像を、前記焦点検出ライン設定手段により焦点
検出ラインが設定された位置から前記スポット光の光軸
方向所定範囲内において所定間隔毎に取り込み、ピーク
算出手段により、画像取り込み手段により取り込まれた
所定範囲内の焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算
出する。

【００１３】そして、焦点選択手段により、ピーク算出
手段により複数のピークが算出された場合に、焦点検出
ライン設定手段により設定された焦点検出ラインに最も
近いピークを有する位置を焦点位置として選択する。次
に、相対距離算出手段により、焦点選択手段にて選択さ
れた焦点位置に対応する前記収束光学手段と前記試料と
の相対距離を算出し、相対距離補正手段により、収束光
学手段と試料との相対距離を前記相対距離算出手段にて
算出された相対距離になるよう補正するので、観察試料
の最適な焦点位置を自動的に迅速、且つ的確に決定する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
係る走査型レーザー顕微鏡のシステム構成を示す図であ
る。同図に示すように、本実施の形態に係るシステム
は、走査型レーザー顕微鏡Ａ、操作パネル１、コントロ
ーラ２、走査ユニット３、Ｚ駆動回路４、Ｚ駆動機構
（ｚステージ）５、画像メモリ６、画像モニタ７で構成
されている。

【００１５】操作パネル１は、キーボード等のほか、ト
ラックボールやジョイスティック、あるいはマウス等の
ポインティングデバイスを含んでおり、ユーザからの指
示によりコントローラ２に対して、レーザー光の走査指
示指令及び画像入力指令等を出力する。

【００１６】また、操作パネル１は、コントローラ２に
対して試料Ｂが載置されたステージ１１をｚ方向、すな
わち、対物レンズ１５から照射されるレーザー光の光軸
方向に駆動させるための制御信号を出力する。

【００１７】コントローラ２は、操作パネル１から走査
指示命令が入力されると走査開始信号を走査ユニット３
に出力する。そして、光検出器２４からの観察試料Ｂの
画像を画像メモリ６に転送する。

【００１８】さらに、コントローラ２は、観察試料Ｂが
載置された顕微鏡のステージ１１をｚ方向に駆動させる
ための駆動信号をＺ駆動回路４に出力する。走査ユニッ
ト３は、レーザー光源１２から出射し、ミラー１３を介
して入力されるレーザー光をレボルバ１４に取り付けら
れた対物レンズ１５を通してステージ１１上に載置され
た観察試料Ｂ上にスポット光としてＸＹ走査する。そし
て、レーザー光の走査が終了すると、走査終了信号をコ
ントローラ２に出力する。

【００１９】Ｚ駆動回路４は、コントローラ２から出力
される駆動信号に基づいて、ステージ１１をｚ方向に移
動するＺ移動機構５を制御するための制御信号を出力す
る。Ｚ移動機構５は、Ｚ駆動回路４から出力される制御
信号に基づいて、モータを駆動することにより、試料Ｂ
が載置されたステージ１１をｚ方向に移動する。

【００２０】試料Ｂ上を走査するスポット光による画像
情報として反射光もしくは試料Ｂから発生した蛍光は、
入射した光路を逆に戻り、ハーフミラー２１で反射さ
れ、レンズ２２で集光される。

【００２１】この集光位置には、ピンホール２３が置か
れ、共焦点光学系を形成している。ピンホール２３を通
過した光は光検出器２４に入射する。画像メモリ６は、
光検出器２４からコントローラ２を介して転送される画
像を記憶する。また、この画像メモリ６は、複数の画像
を記憶することができるような容量を有している。

【００２２】画像モニタ７は、画像メモリ６に取り込ま
れた観察試料Ｂの画像のうち、所定の画像を表示する。
次に、上述の如く構成された走査型レーザー顕微鏡の動
作について、図２及び図３のフローチャートを参照して
説明する。

【００２３】まず、通常の顕微鏡観察により試料Ｂ上の
観察領域を決定した後、レーザー顕微鏡観察に切り替え
る。次に、観察試料Ｂが載置された顕微鏡ステージ１１
上で、連続的にレーザー光のｘｙ走査を繰り返しなが
ら、試料Ｂを上下に動かし複数の各ｚ位置における観察
試料Ｂの一画面の画像を画像モニタ７で観察する。

【００２４】上記の顕微鏡ステージ１１上におけるレー
ザー光のｘｙ走査は、まず、観察者が操作パネル１を用
いて走査指示指令を出す。観察者により走査指示指令が
出されると、操作パネル１から走査指示指令がコントロ
ーラ２に出力される。

【００２５】コントローラ２は、操作パネル１からの走
査指示指令が出されると、走査ユニット３に１画面の画
像入力信号を出力する。走査ユニット３は、１画面の画
像入力信号がコントローラ２から出力されると、ステー
ジ１１に載置された観察試料Ｂ上にレーザー光を連続的
にｘｙ走査する。

【００２６】そして、レーザー光の照射によって得られ
る観察試料Ｂの蛍光による画像情報を光検出器２４によ
ってとらえ、画像メモリ６に転送し格納する。観察者
は、画像モニタ７上に表示される各ｚ位置における１画
面の画像を見ながら、操作パネル１から走査指示を行な
うことにより、観察したい領域がある程度明るくなるＺ
位置（Ｚｏ）に、観察試料Ｂが載置されたステージ１１
を移動させる。

【００２７】そして、このｚ位置（Ｚｏ）における静止
画像を得るために、観察者が操作パネル１を用いて画像
入力指示を命ずると、操作パネル１からコントローラ２
に対して画像入力指令が出力される。

【００２８】コントローラ２は、操作パネル１から走査
指示指令が入力されると、画像入力開始信号を走査ユニ
ット３に出力する。走査ユニット３は、コントローラ２
から画像入力開始信号が入力されると、レーザー光をス
テージ１１に載置された観察試料Ｂ上でｘｙ走査する。
そして、光検出器２４により検出される１画面の画像デ
ータがコントローラ２を介して画像メモリ６に転送され
ＸＹ走査を終了する。

【００２９】そして、この画像メモリ６に転送された画
像データが画像モニタ７に表示される（ｓｔｅｐ１）。
次に、図４に示すように、画像モニタ７に表示されたＺ
ｏ位置におけるｘｙ画像を見ながら、その画像中から特
に着目したいｘ方向又はｙ方向の１ラインを操作パネル
１を用いて選択する（ｓｔｅｐ２）。ここでは、ｘ方向
のラインが選択されたものとする。

【００３０】この時、必要であればｚ方向の検索範囲Ｚ
ｓを設定する。設定が行なわれない場合には、Ｚｓはあ
らかじめ設定されていた値を用いる。その後、コントロ
ーラ２は、Ｚ駆動回路４に駆動信号を出力し、Ｚ移動機
構５により観察試料が載置された顕微鏡ステージ１１を
Ｚｏ−Ｚｓの検索開始位置に移動させる（ｓｔｅｐ
３）。

【００３１】次に、ｓｔｅｐ２の処理において、選択さ
れたラインがｘ方向のラインかｙ方向のラインかの判断
が行なわれる（ｓｔｅｐ４）。ここでは、ｘ方向のライ
ンが選択されているので、ｘ方向のラインが選択された
ものと判断され、選択されたＸライン上でＺｏの位置を
中心として２＊Ｚｓ分の範囲でｘｚ走査が行なわれる
（ｓｔｅｐ５）。

【００３２】また、ｓｔｅｐ４の処理において、ｙ方向
のラインと判定された場合には、選択されたＹライン上
でＺｏの位置を中心として２＊Ｚｓ分の範囲でｙｚ走査
が行なわれる（ｓｔｅｐ６）。

【００３３】具体的には、Ｚｏ−Ｚｓの位置からＺｏ＋
Ｚｓの位置の間まで、Ｚ移動機構５の動作可能な最小限
のｚ間隔で、顕微鏡ステージ１１をｚ方向に引き上げな
がら、ｘｚまたはｙｚ走査を行い、その結果得られる画
像信号を、走査ユニット３からコントローラ２を介して
画像メモリ４に転送する。ここでは、Ｚｓ＝１．０［μ
ｍ］、Ｚ移動機構５の動作可能な最小限のｚ間隔は、
０．１［μｍ］に設定されているものとする。

【００３４】ｘｚ走査またはｙｚ走査は、ｚ方向に走査
位置を移動させながら、ｘまたはｙ方向の１ラインに対
して連続的に走査を行なう。すなわち、１ラインの走査
終了信号を走査ユニット３から受けたコントローラ２
は、Ｚ駆動回路４に駆動信号を送り、次のｚ走査位置に
Ｚ移動機構５を用いて観察試料が載置された顕微鏡ステ
ージ１１を移動させ、次の１ラインの走査を行う。この
動作を繰り返すことによりｘｚ走査またはｙｚ走査を行
い、その結果は画像メモリ６に格納される。

【００３５】次に、図５に示すように、Ｚｏ−Ｚｓから
Ｚｏ＋Ｚｓの間の顕微鏡ステージ１１の各ｚ位置に対す
る１ラインのデータの集合であるｘｚ画像の中から輝度
のピークをコントローラ２により求める（ｓｔｅｐ
７）。

【００３６】次に、ｓｔｅｐ７の処理において求められ
た輝度のピークが複数存在するか否かが判定される（ｓ
ｔｅｐ８）。ｓｔｅｐ８の処理において、複数のピーク
が存在しないと判定された場合には、得られた輝度のピ
ークに対応するｚ位置（Ｚｅ）に観察試料が載置された
顕微鏡ステージ１１が移動するようコントローラ２から
Ｚ駆動回路４に駆動信号が出力される。

【００３７】Ｚ駆動回路４は、コントローラ２から入力
される駆動信号に基づいて、顕微鏡ステージ１１の移動
を行なわせるための制御信号をＺ移動機構５に出力す
る。Ｚ移動機構５は、この制御信号に基づいて、試料が
載置された顕微鏡ステージ１１の移動を行なう（ｓｔｅ
ｐ１０）。これにより、顕微鏡ステージ１１を観察した
い領域の最適な焦点位置（Ｚｅ）に移動させることがで
きる。

【００３８】また、ｓｔｅｐ８の処理において、複数の
ピークが存在すると判定された場合には、まず、図６に
示すように、焦点位置として複数のｚ位置の候補（Ｚｅ
１，Ｚｅ２）があることを画像モニタ７に表示する（ｓ
ｔｅｐ１１）。

【００３９】次に、この画像モニタ７に表示された複数
のｚ位置の候補（Ｚｅ１，Ｚｅ２）のうち、１つを観察
者に選択させる（ｓｔｅｐ１２）。そして、観察者によ
り選択されたｚ位置にステージ１１を移動した後（ｓｔ
ｅｐ１３）、この選択されたｚ位置がはじめて選択され
た位置か否かが判定される（ｓｔｅｐ１４）。

【００４０】ｓｔｅｐ１４の処理において、選択された
ｚ位置がはじめて選択された位置であると判定された場
合には、選択されたｚ位置においてｘｙ走査を行ない１
画面を走査する（ｓｔｅｐ１５）。

【００４１】そして、このｘｙ走査により得られた１画
面の画像を画像メモリ６に記憶させた後（ｓｔｅｐ１
６）、画像モニタ７に画像メモリ６に格納された画像を
表示する（ｓｔｅｐ１７）。

【００４２】一方、ｓｔｅｐ１４の処理において、選択
されたｚ位置がはじめて選択された位置でないと判定さ
れた場合には、選択されたｚ位置に対応する１画面の画
像を画像メモリ６から読みだし、画像モニタ７に表示さ
せる（ｓｔｅｐ１８、ｓｔｅｐ１７）。

【００４３】次に、画像モニタ７に表示された画像に満
足しているか否かを観察者に選択させ（ｓｔｅｐ１
９）、観察者により満足しないとされた場合には、ｓｔ
ｅｐ１２の処理に戻る。また、ｓｔｅｐ１９の処理にお
いて、観察者により表示された画像で満足するとされた
場合には、処理を終了する。

【００４４】なお、上述の実施の形態に係る走査型レー
ザー顕微鏡においては、得られたｘｚ画像をもとにし
て、１画素単位での比較を行なうため、速度的には有利
であるが、観察する対象物によってはノイズ等によって
結果にばらつきを生ずる場合がある。

【００４５】このため、得られたｘｚ画像の中からピー
クを求め、このピークを含むラインを目標のｚ位置とす
る代わりに、各ライン毎に輝度値の積分演算を行ない、
全ライン中で積算量が最大となるラインを、目標のｚ位
置として顕微鏡のステージ１１を移動するようにしても
よい。

【００４６】また、図７に示すように、得られたｘｚ画
像中に２つ以上の観察対象が含まれている場合には、上
記のように積算結果で判定すると、同一ライン上に複数
の物体がある部分で積算値が最大となり、結果を正しく
得ることができない。

【００４７】このため、得られたｘｚ画像に対して、各
ライン毎に輝度値の積算を行なう代わりに、各ライン毎
の平均を求め、全ライン中で平均値が最大となるライン
を、目標のｚ位置として顕微鏡のステージ１１を移動す
るようにしてもよい。

【００４８】ただし、この平均を求める方法の場合に
は、観察対象以外の背景の部分、すなわち、ある値以下
の輝度値の画素は計算の対象から除外するものとする。
さらに、最初のおおまかなｚ位置合わせでは観察されな
かった対象物が、ｚ位置を変更したために表われ、さら
に、その対象物の方が明るい場合には、図８に示すよう
に、獲得したｘｚ画像を画像モニタ７に表示し、その中
から観察者が焦点位置の検索領域を指定できるようにし
てもよい。図８は、焦点位置の検索領域から排除すべき
領域を点線で示したように設定したものである。

【００４９】また、図８に示したように、最初のおおま
かな位置合わせでは観察されなかった対象物が、ｚ位置
を変更したために現れ、且つその新たに現れた対象物の
方が輝度が大きい場合がある。

【００５０】このような場合において、おおまかなｚ位
置合わせで観察していたものと、その下に隠れていたも
のが明らかに違うものであるときには、おおまかｚ位置
合わせで観察していた方の対象物にのみ着目して検索を
行なうようにしてもよい。

【００５１】具体的には、単に各ｚ位置における輝度の
大小を判断するだけではなく、ｚ位置の移動による輝度
値の変化を考慮にいれる。例えば、各ラインの輝度分布
が図９に示すような場合について考える。

【００５２】同図において、縦軸はｚ位置を示し、Ｚｏ
は最初の大まかなｚ位置を示す。また、縦軸は、輝度の
大きさ（各ライン上の輝度の総和、または平均等）を示
し、各ｚ位置に対応するライン上の輝度分布の変化を示
している。

【００５３】同図に示すように、この輝度曲線は、最初
のおおまかなｚ位置合わせ位置の少し上の部分に第１の
ピークがあり、そこからｚ位置が下に移動するにつれ
て、輝度が殆ど０になる。その後、再び輝度が増加して
いき、第２のピークが表われる。

【００５４】コントローラ２は、輝度値が殆ど０になる
点が存在することから、第１のピークと第２のピークと
は別々の観察対象によるものであると判断し、第１のピ
ークに対応するｚ位置を観察したい領域の最適な焦点位
置（Ｚｅ）とする。

【００５５】また、上述の観察対象の判断は、輝度値が
殆ど０になるか否かによって観察対象が存在すると判断
したが、この判断の為に、閾値を予め設定しておき、こ
の閾値以下に輝度値がなった場合に観察対象の存在を判
定してもよい。

【００５６】なお、輝度値が閾値以上の場合には、図８
において説明したように、検索領域の指定を行うような
処理を行なえばよい。さらに、上述の説明においては、
顕微鏡ステージ１１のｚ位置の移動は、Ｚ移動機構５の
モータを駆動することにより実現したが、顕微鏡の対物
レンズ１５の位置をピエゾ素子等によって移動する方法
を採用してもよい。

【００５７】さらに、上述の説明においては、選択され
た１ラインに対してのｘｚ画像から焦点位置を求める方
法について説明したが、複数のラインを設定して、これ
ら複数のラインに対応するｘｚ画像を走査し、その結果
得られた各々のｘｚ画像から求めた最大のピーク値、或
いは１ラインの積算値、または平均値の中から、１番大
きい値をもつｘｚ画像におけるｚ位置を、目標のｚ位置
としてもよい。

【００５８】なお、この場合、焦点位置を検索するため
の複数のラインの選択は、ｘまたはｙ方向の同一方向の
中から選択しても良いし、あるいはｘｙ両方向の中から
自由に組み合わせて選択しても良い。

【００５９】さらに、本発明は、走査型レーザー顕微鏡
に限らずに、他の走査型顕微鏡にも適用することができ
ることはいうまでもなく、例えば、透過型の走査型顕微
鏡に適用可能である。

【００６０】従って、本実施の形態に係る走査型レーザ
ー顕微鏡によれば、ｘｚ画像の輝度値のピークを求め、
このピークに対応するｚ位置に自動的に顕微鏡ステージ
１１を移動させるので、迅速、且つ的確に焦点位置を合
わせることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
観察試料の最適な焦点位置を自動的に迅速、且つ的確に
決定することができる走査型顕微鏡を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る走査型レーザー顕
微鏡のシステム構成を示す図である。

【図２】同実施の形態における走査型レーザー顕微鏡の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図３】同実施の形態における走査型レーザー顕微鏡の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】同実施の形態における走査型レーザー顕微鏡の
走査ライン選択を説明するための図である。

【図５】同実施の形態における走査型レーザー顕微鏡の
ピーク値の画素を示す図である。

【図６】同実施の形態における走査型レーザー顕微鏡の
画像モニタに複数の焦点位置があることを示す画面であ
る。

【図７】複数の観察対象が含まれている場合のｘｚ画像
を示す図である。

【図８】焦点位置の検索領域を制限した場合のｘｚ画像
を示す図である。

【図９】複数の観察対象が含まれている場合の各Ｚライ
ンの輝度分布を示す図である。

【符号の説明】

１…操作パネル、 ２…コントローラ、 ３…走査ユニット、 ４…ｚ駆動回路、 ５…Ｚ移動機構、 ６…画像メモリ、 ７…画像モニタ、 １１…ステージ、 １２…レーザー光源、 １３…ミラー、 １４…レボルバ、 １５…対物レンズ、 ２１…ハーフミラー、 ２２…レンズ、 ２３…ピンホール、 ２４…光検出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ上に載置された試料上に収束光
   学手段により収束されたスポット光を走査することによ
   り試料を観察する走査型顕微鏡において、 前記試料に走査されるスポット光による画像情報から試
   料画像を取り込み、表示する試料画像表示手段と、 前記試料画像表示手段により表示された試料画像におい
   て、前記試料の焦点を検出するための焦点検出ラインを
   設定する焦点検出ライン設定手段と、 前記焦点検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラ
   インに対応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手
   段により焦点検出ラインが設定された位置から前記スポ
   ット光の光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り
   込む画像取り込み手段と、 前記画像取り込み手段により取り込まれた所定範囲内の
   焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出するピーク
   算出手段と、 前記ピーク算出手段にて算出されたピークの焦点位置に
   対応する前記収束光学手段と前記試料との相対距離を算
   出する相対距離算出手段と、 前記収束光学手段と前記試料との相対距離を前記相対距
   離算出手段にて算出された相対距離になるよう補正する
   相対距離補正手段とを具備したことを特徴とする走査型
   顕微鏡。
2. 【請求項２】 ステージ上に載置された試料上に収束光
   学手段により収束されたスポット光を走査することによ
   り試料を観察する走査型顕微鏡において、 前記試料に走査されるスポット光による画像情報から試
   料画像を取り込み、表示する試料画像表示手段と、 前記試料画像表示手段により表示された試料画像におい
   て、前記試料の焦点を検出するための焦点検出ラインを
   設定する焦点検出ライン設定手段と、 前記焦点検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラ
   インに対応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手
   段により焦点検出ラインが設定された位置から前記スポ
   ット光の光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り
   込む画像取り込み手段と、 前記画像取り込み手段により取り込まれた所定範囲内の
   焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出するピーク
   算出手段と、 前記ピーク算出手段により複数のピークが算出された場
   合に焦点位置として複数の候補があることを表示する焦
   点位置候補表示手段と、 前記焦点位置候補表示手段により表示された複数の焦点
   位置の候補のうち、いずれか１つを選択させる焦点候補
   選択手段と、 前記焦点候補選択手段により選択された焦点位置に対応
   する前記収束光学手段と前記試料との相対距離を算出す
   る相対距離算出手段と、 前記収束光学手段と前記試料との相対距離を前記相対距
   離算出手段にて算出された相対距離になるよう補正する
   相対距離補正手段とを具備したことを特徴とする走査型
   顕微鏡。
3. 【請求項３】 ステージ上に載置された試料上に収束光
   学手段により収束されたスポット光を走査することによ
   り試料を観察する走査型顕微鏡において、 前記試料に走査されるスポット光による画像情報から試
   料画像を取り込み、表示する試料画像表示手段と、 前記試料画像表示手段により表示された試料画像におい
   て、前記試料の焦点を検出するための焦点検出ラインを
   設定する焦点検出ライン設定手段と、 前記焦点検出ライン設定手段にて設定された焦点検出ラ
   インに対応する試料画像を、前記焦点検出ライン設定手
   段により焦点検出ラインが設定された位置から前記スポ
   ット光の光軸方向所定範囲内において所定間隔毎に取り
   込む画像取り込み手段と、 前記画像取り込み手段により取り込まれた所定範囲内の
   焦点検出ライン画像の輝度値のピークを算出するピーク
   算出手段と、 前記ピーク算出手段により複数のピークが算出された場
   合に、前記焦点検出ライン設定手段により設定された焦
   点検出ラインに最も近いピークを有する位置を焦点位置
   として選択する焦点選択手段と、 前記焦点選択手段にて選択された焦点位置に対応する前
   記収束光学手段と前記試料との相対距離を算出する相対
   距離算出手段と、 前記収束光学手段と前記試料との相対距離を前記相対距
   離算出手段にて算出された相対距離になるよう補正する
   相対距離補正手段とを具備したことを特徴とする走査型
   顕微鏡。