JPH1114907A - 走査顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーのレーザ顕微鏡のコストダウンと小型
化を図る。 【解決手段】 レーザ光Ｌ１を対物レンズ１７により試
料ｗに集光させると共に該レーザ光Ｌ１を試料ｗ表面に
沿って二次元的に走査させ、該レーザ光Ｌ１の反射光Ｌ
１を受光素子１９ｂに受光させる第１光学系１と、白色
光Ｌ２を試料ｗに照射して、その反射光Ｌ２をカラー二
次元撮像素子２４に受光させる第２光学系２とを備えた
カラー光学顕微鏡に関する。第１光学系１の受光素子１
９ｂからの輝度情報と、第２光学系２のカラー二次元撮
像素子２４からの色情報とを組み合わせてカラー映像用
の信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点原理を利用
した走査顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、共焦点原理を利用した走査顕
微鏡がある。該走査顕微鏡は、対物レンズとピンホール
を配設しており、対物レンズの焦点位置に試料がある場
合、該ピンホールを通過したレーザ光を第１受光素子で
受光するので、観察したい高さの部分についての画像
（共焦点画像）だけが、鮮明に映し出される（解像度が
高くなる）。かかる共焦点画像は白黒（無彩色）の映像
となる。しかし、かかる白黒の映像では情報が少なく、
つまり、試料の色彩に関する情報が得られず、傷や付着
物の種類の判別など詳細な観察が困難となる場合があ
る。そのため、従来より、カラー（有彩色）の走査顕微
鏡がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカラー
の走査顕微鏡は、３つの光源からの３原色のレーザ光を
用いて試料表面を走査する。そのため、光学系が複雑に
なって、顕微鏡が高価になるうえ大型になる。

【０００４】したがって、本発明の目的は、カラーの走
査顕微鏡のコストダウンと小型化を図ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、レーザ光を用いた第１光学系の第１受光
素子からの輝度情報と、色情報用の照明光を用いた第２
光学系の第２受光素子からの色情報に基づいて、カラー
映像信号を得る。

【０００６】本発明によれば、レーザ光を用いた第１光
学系からの輝度情報を用いるので、白色光を用いた単な
る拡大画像に比べ解像度が高くなると共に、第２受光素
子からの色情報を用いるので、カラーの映像が得られ、
その結果、傷や付着物の詳細な観察が可能になる。

【０００７】本発明において、集光したレーザ光が点状
である場合は、該レーザ光を試料表面に沿って二次元的
に相対的に走査する（請求項２）。一方、集光したレー
ザ光が線状のラインレーザ光である場合は、該集光した
ラインレーザ光に略直交する方向に、該ラインレーザ光
を試料表面に沿って相対的に走査する（請求項３）。な
お、「試料表面に沿って相対的に走査する」とは、試料
を静止させてレーザ光またはラインレーザ光を走査する
場合と、レーザ光またはラインレーザ光を走査せずに、
試料を移動させて走査する場合と、レーザ光をＸ方向に
走査し試料をＹ方向（Ｘ方向に直交する方向）に移動さ
せる場合の少なくとも３つの場合があることを意味す
る。

【０００８】本発明において、「カラー映像用の信号」
とは、光の三原色（赤、緑、青）についての強度からな
る映像信号や、輝度信号および色差信号からなる信号
や、水平同期信号およびカラーバースト信号を含んだ複
合カラー映像信号など、そのまま、または、加工した
後、カラーの映像を映し出すことのできる信号をいう。
また、「輝度情報」とは、色彩を含まない輝度に関する
情報をいい、「色情報」とは、たとえば色差信号のよう
に、色の強度のバランスに関する情報をいう。

【０００９】また、請求項１〜３の発明において、「第
１受光素子からの輝度情報と、第２受光素子からの色情
報に基づいて」とは、以下のようにして、カラー映像用
の信号を得る場合を含むことを意味する。

【００１０】すなわち、カラー映像用の信号には、第１
受光素子からの輝度情報と、第２受光素子からのカラー
撮像情報のうちの色情報とが含まれている場合がある。
なお、「カラー撮像情報」とは、撮像した情報であっ
て、前記「輝度情報」および「色情報」を含む情報をい
う。また、カラー映像用の信号には、第１受光素子から
の輝度情報に基づく補正輝度情報と、第２受光素子から
のカラー撮像情報のうちの色情報とが含まれている場合
がある。さらに、カラー映像用の信号には、第１受光素
子からの輝度情報と、第２受光素子からのカラー撮像情
報のうちの色情報に基づく補正色情報とが含まれている
場合がある。また、カラー映像用の信号には、前記補正
輝度情報と補正色情報とが含まれている場合がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１〜図４は第１実施形態を示
す。図１において、走査顕微鏡は、レーザ光学系（第１
光学系）１と、白色光光学系（第２光学系）２とを備え
ている。

【００１２】まず、レーザ光学系１について説明する。
レーザ光学系１は、試料ｗの深度に関する情報を検出で
きる共焦点光学系で、たとえば赤色のレーザ光Ｌ１を出
射する He-Neレーザ１０を光源としている。該レーザ１
０の光軸上には、第１のコリメートレンズ１１、偏光ビ
ームスプリッタ１２、 1/4波長板１３、二次元走査装置
１４、第１リレーレンズ１５、第２リレーレンズ１６お
よび対物レンズ１７が順に配設されている。対物レンズ
１７の焦点位置の付近には、試料ステージ３０が配設さ
れており、対物レンズ１７はレーザ光Ｌ１を試料ｗの表
面に集光させる。前述の二次元走査装置１４は、たとえ
ば２枚のガルバノミラーから構成され、レーザ光Ｌ１を
偏向させることで、試料ｗへの集光位置を試料ｗの表面
に沿って二次元的（Ｘ，Ｙ方向）に走査させる。なお、
試料ステージ３０は、ステージ制御回路４０によりＺ
（上下）方向に駆動制御され、Ｘ，Ｙ方向については手
動ハンドルで移動可能となっている。

【００１３】試料ｗで反射されたレーザ光（応答光）Ｌ
１は、対物レンズ１７、第２リレーレンズ１６および第
１リレーレンズ１５を通り、再び、二次元走査装置１４
を介して 1/4波長板１３および偏光ビームスプリッタ１
２を透過し、第２の結像レンズ１８に向かう。該レーザ
光Ｌ１は、第２の結像レンズ１８によって集光され、ピ
ンホールを有する光絞り部１９ａを通過して第１受光素
子１９ｂに入射する。第１受光素子１９ｂは、たとえば
フォトマルチプライヤまたはフォトダイオードなどで構
成され、入射したレーザ光Ｌ１を光電変換して、アナロ
グ光量信号を、出力アンプおよびゲイン制御回路（図示
せず）を介して第１Ａ／Ｄコンバータ４１に出力する。

【００１４】つぎに、レーザ光学系１によって得られる
輝度情報について説明する。前述の光絞り部１９ａは、
第２の結像レンズ１８の焦点位置に配設されており、一
方、光絞り部１９ａのピンホールは極めて微小であるか
ら、レーザ光Ｌ１が試料ｗ上で焦点を結ぶと、その反射
光Ｌ１が光絞り部１９ａのピンホールで結像し、第１受
光素子１９ｂに入射する受光光量が著しく大きくなり、
逆に、レーザ光Ｌ１が試料ｗ上で焦点を結んでいない
と、その反射光Ｌ１は、光絞り部１９ａのピンホールを
殆ど通過しないので、第１受光素子１９ｂの受光光量が
著しく小さくなる。したがって、レーザ光学系１による
撮像領域（走査領域）のうち、焦点の合った部分（合焦
点の撮像単位）について明るい映像が得られ、一方、そ
れ以外の高さの部分については暗い映像が得られる。な
お、レーザ光学系１は単色のレーザ光Ｌ１を用いた共焦
点光学系であるから、分解能に優れた輝度情報が得られ
る。

【００１５】つぎに、白色光光学系２について説明す
る。白色光光学系２は、白色光（色情報用の照明光）Ｌ
２を出射する白色光源２０を光源としている。該白色光
源２０の光軸上には、第２のコリメートレンズ２１、第
１のハーフミラー２２および前記対物レンズ１７が配設
されており、前記第１のハーフミラー２２において２つ
の光学系１，２の光軸が合致するように白色光光学系２
が配設されている。したがって、白色光Ｌ２は、レーザ
光Ｌ１の走査領域と同一の箇所に集光される。試料ｗで
反射された白色光（応答光）Ｌ２は、対物レンズ１７、
第１のハーフミラー２２および第２リレーレンズ１６を
透過し、さらに、第２のハーフミラー２３で反射されて
カラーＣＣＤ（第２受光素子）２４の表面で結像する。
すなわち、カラーＣＣＤ２４は、光絞り部１９ａと共役
ないし共役に近い位置に配設されている。なお、カラー
ＣＣＤ２４で撮像された画像は、アナログのカラー撮像
情報として、ＣＣＤ駆動回路４３に読み出されて第２Ａ
／Ｄコンバータ４２に出力される。

【００１６】つぎに、後述するカラー共焦点画像モード
において作動する図２のカラー映像信号作成手段５につ
いて説明する。カラー映像信号作成手段５は、第１受光
素子１９ｂからの輝度情報と、カラーＣＣＤ２４からの
色情報とを組み合わせて、カラー映像用のデジタル信号
ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを作成するものである。前記カラー映
像信号作成手段５は、第１および第２領域回路５１，５
２と、輝度変換回路５３などを備えている。

【００１７】前記第１および第２領域回路５１，５２
は、図３に示すように、それぞれ、レーザ光学系１およ
び白色光光学系２の撮像領域Ａ１，Ａ２の所定の共通部
分を映像領域Ａ０として選択し、選択した部分について
デジタル信号を出力する。すなわち、図２の第１領域回
路５１は、前記映像領域Ａ０について、カラーＣＣＤ２
４の各画素に対応した分解能で輝度信号ｉを輝度用メモ
リＭｉに記憶させる。一方、前記第２領域回路５２は、
前記映像領域Ａ０について、各画素ごとに赤、緑、青の
色強度信号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍを第１色強度メモリMr1,Mg
1,Mb1 に記憶させる。なお、色強度信号とは、三原色に
ついての輝度（強度）を含む信号をいう。

【００１８】前記輝度変換回路５３は、下記の演算式
(1),(2),(3) にしたがって、各画素についての前記色強
度信号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝度情報を、輝度信号ｉの輝
度情報に置換して、変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを
求め、該信号を第２色強度メモリMr2,Mg2,Mb2 に記憶さ
せるものである。 Ｒｏ＝Ｉ・Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(1) Ｇｏ＝Ｉ・Ｇｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(2) Ｂｏ＝Ｉ・Ｂｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(3) Ｉ：輝度信号ｉの輝度 Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ：色強度信号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝度
（強度） Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ：変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏの
輝度（強度） なお、第１および第２色強度メモリMr1 〜Mb1,Mr2 〜Mb
2 は、カラーＣＣＤ２４のうち前述の映像領域Ａ０の部
分の画素に対応した記憶部を有している。

【００１９】こうして得られた変換色強度信号ｒｏ，ｇ
ｏ，ｂｏは、カラーＣＣＤ２４からのカラー撮像情報の
うちの輝度情報を、第１受光素子１９ｂからの輝度情報
に置換した信号となる。前記変換色強度信号ｒｏ，ｇ
ｏ，ｂｏは、前記第２色強度メモリMr2,Mg2,Mb2 から読
み出されて、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力され、更に、
加算器６１において同期信号ａが付加されて、アナログ
の複合カラー映像信号ｃとなる。該複合カラー映像信号
ｃはモニタ６２に出力されて、試料ｗの映像が映し出さ
れる。

【００２０】つぎに、本走査顕微鏡の用い方について説
明する。本走査顕微鏡は、領域探索モード、白黒（無彩
色）共焦点画像モードおよびカラー共焦点画像モードの
３つのモードのうち１つを選択して用いる。これらのモ
ードの設定は、操作部６３を操作して設定する。

【００２１】領域探索モードが選択されると、カラー映
像信号作成手段５は図１のレーザ駆動回路４４を停止さ
せると共に、ＣＣＤ駆動回路４３を作動させてカラーＣ
ＣＤ２４により撮像させる。この領域探索モードでは、
図２の第２領域回路５２から第１色強度メモリMr1,Mg1,
Mb1 に記憶された色強度信号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍが、その
まま、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されて、被写界深度
の深い通常の拡大画像がモニタ６２に映し出される。し
たがって、図１の試料ステージ３０をＸ，Ｙ方向に移動
させることにより、撮像したい領域を探し出すことがで
きる。

【００２２】白黒共焦点画像モードが選択されると、カ
ラー映像信号作成手段５（図２）は、レーザ光学系１の
レーザ駆動回路４４および二次元走査装置１４などを作
動させ、レーザ光学系１により撮像させる。この白黒共
焦点画像モードでは、図２の第１領域回路５１から輝度
用メモリＭｉに記憶された輝度信号ｉが、そのまま、Ｄ
／Ａコンバータ６０に出力されて、解像度の高い白黒
（無彩色）の拡大画像がモニタ６２に映し出される。

【００２３】カラー共焦点画像モードが選択されると、
以下に説明するように、レーザ駆動回路４４とＣＣＤ駆
動回路４３とが交互に駆動される。すなわち、図４のス
テップＳ１で該モードが選択されると、ステップＳ２に
進み、レーザ光Ｌ１による１画面分の走査がなされた
後、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では図１のレー
ザ駆動回路４４が停止し、レーザ１０からレーザ光Ｌ１
が出射されなくなる。この状態で図４のステップＳ４に
進み、カラーＣＣＤ２４に電荷を蓄積する。該ステップ
Ｓ４で得た図２の色強度信号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍは、該信
号に含まれている輝度情報が前記ステップＳ２で得た輝
度信号ｉの輝度情報に置換され、変換色強度信号ｒｏ，
ｇｏ，ｂｏとなる。該変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏ
は、それぞれ、第２色強度メモリMr2,Mg2,Mb2 に記憶さ
れた後、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されてカラーの拡
大画像がモニタ６２に映し出される。なお、図４のステ
ップＳ４の後にステップＳ５に進み、前記レーザ光Ｌ１
の走査と、ＣＣＤ駆動回路４３による電荷の蓄積および
読み出しが繰り返される。

【００２４】こうして得られるカラー共焦点画像は、色
情報についての解像度が低いので、三原色のレーザ光を
用いた従来のカラーレーザ顕微鏡に比べ、若干解像度が
低くなるものの、通常の拡大画像よりも解像度が高いの
で、十分利用価値の高い映像が得られる。

【００２５】また、図１の白色光源２０とカラーＣＣＤ
２４を用いた白色光光学系２によって色情報を得るか
ら、三原色のレーザ光を用いた従来のカラーレーザ顕微
鏡に比べ、光学系が著しく簡単な構造になるので、走査
顕微鏡のコストダウンと小型化を図り得る。

【００２６】また、本実施形態の場合、図１のカラーＣ
ＣＤ２４によって撮像する（カラーＣＣＤ２４に電荷を
蓄積する）際には、レーザ駆動回路４４を停止してレー
ザ光Ｌ１がカラーＣＣＤ２４に入射しないようにしてい
る。したがって、レーザ光Ｌ１の色を帯びた映像になる
こともなく、試料ｗの実際の色に近い色彩の映像が得ら
れる。

【００２７】なお、レーザ光Ｌ１がカラーＣＣＤ２４に
入射しないようにする手段としては、レーザ光Ｌ１を遮
光するシャッタを用いたり、あるいは、レーザ光Ｌ１の
走査範囲をカラーＣＣＤ２４の撮像領域外に設定するな
ど種々の方法を採用することができる。また、レーザ光
Ｌ１がカラーＣＣＤ２４に入射して、レーザ光Ｌ１の色
を帯びても、カラーの映像が得られるので、本発明の範
囲に含まれる。

【００２８】ところで、図１の試料ｗの色とレーザ光Ｌ
１の色が同系色であると、試料ｗにおける反射光Ｌ１の
光量（式(1) 〜(3) の輝度Ｉ）が大きくなるので、第１
受光素子１９ｂに入射する光量が増大する。そのため、
このような場合、映像が実際の試料ｗの色よりも白っぽ
くなる。そこで、図５に示す第２実施形態では、かかる
同系色の場合でも、実際の試料の色彩に近い色彩が得ら
れる機能を備えている。

【００２９】図５の第２実施形態では、輝度変換回路５
３が判別手段５３ａおよび３つの補正変数を記憶する補
正変数記憶部５３ｂを備えている点において前記第１実
施形態と異なっている。本実施形態では、輝度変換回路
５３が下記の演算式(11)〜(13)にしたがって、色強度信
号ｒｍ，ｇｍ，ｂｍの輝度Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍを補正して
変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏの輝度（強度）Ｒｏ，
Ｇｏ，Ｂｏを求める。 Ｒｏ＝Ｋｒ・Ｉ・Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(11) Ｇｏ＝Ｋｇ・Ｉ・Ｇｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(12) Ｂｏ＝Ｋｂ・Ｉ・Ｂｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(13) Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ：補正変数

【００３０】前記輝度変換回路５３の判別手段５３ａ
は、下記の(14)式に示す赤色比Ｒｃと所定の閾値Ｓｒと
を比較して、試料ｗの撮像領域における各撮像単位（カ
ラーＣＣＤ２４の各画素）ごとに、当該各撮像単位の部
分が、所定の閾値Ｓｒよりも赤っぽいか否かを判別する
ものである。 Ｒｃ＝Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(14) すなわち、判別手段５３ａは、カラーＣＣＤ２４の各画
素が受光した赤色の輝度Ｒｍが、当該３色の輝度の合計
値（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ）に対して大きいときは、当該撮
像単位の部分が赤っぽいと判断するものである。

【００３１】前記輝度変換回路５３は、前記(14)式の赤
色比Ｒｃが閾値Ｓｒよりも小さい場合は、Ｋｒ＝Ｋｇ＝
Ｋｂ＝１に設定して、前述の第１実施形態と同様に変換
色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを得る。一方、輝度変換回
路５３は、赤色比Ｒｃが前記閾値Ｓｒ以上の場合は、補
正変数記憶部５３ｂから補正変数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂを読
み出し、前記(11)〜(13)式にしたがって変換色強度信号
ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを得る。

【００３２】図５（ｂ）は前記補正変数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋ
ｂを示すグラフである。各補正変数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ
は、たとえば、試料ｗの撮像単位の赤色比Ｒｃが大きい
程“1.0"よりも小さくなるように設定されている。した
がって、前記(11)〜(13)式のように補正変数Ｋｒ，Ｋ
ｇ，Ｋｂを乗算することで、輝度が小さくなるから、赤
色比Ｒｃが大きい場合にも、映像が白っぽくならず、実
際の試料ｗの色彩に近い色彩の映像が得られる。

【００３３】ところで、前述のカラー共焦点画像モード
で凹凸のある試料ｗを観察すると、焦点（高さ）の合っ
ていない部分の映像が暗くなる。そこで、図６および図
７に示す第３実施形態では、かかる凹凸のある試料ｗの
観察に適した凹凸用カラー共焦点画像モードを備えてい
る。

【００３４】つぎに、前記凹凸用カラー共焦点画像モー
ドを備えた第３実施形態の構成について説明する。図６
に示すように、本第３実施形態では、カラー映像信号作
成手段５が最大輝度記憶部Ｍmax およびＺ座標記憶部Ｍ
ｚからなるメモリを備えている。前記最大輝度記憶部Ｍ
max は、走査領域における各撮像単位（カラーＣＣＤ２
４の各画素に対応する単位）ごとに、第１受光素子１９
ｂ（図５）が受光した最大輝度Ｉmax を記憶するもので
ある。前記Ｚ座標記憶部Ｍｚは、輝度Ｉが最大輝度Ｉma
x となったときのＺ座標（試料ステージ３０の高さ）を
各撮像単位ごとに記憶するものである。前記第２色強度
メモリMr2,Mg2,Mb2 は合成撮像情報記憶部を構成してお
り、前記Ｚ座標記憶部Ｍｚに記憶されたＺ座標において
カラーＣＣＤ２４の各画素が受光したカラー撮像情報を
記憶する。つまり、第２色強度メモリMr2,Mg2,Mb2 は、
図１の試料ステージ３０の高さが変化して第１光学系１
が合焦点となったときのカラー撮像情報を各画素（撮像
単位）ごとに記憶する。

【００３５】前記輝度変換回路５３は輝度比較手段５３
ｃを備えている。該輝度比較手段５３ｃは、最大輝度記
憶部Ｍmax に記憶されている最大輝度Ｉmax と、輝度用
メモリＭｉに新たに記憶された輝度Ｉとを各撮像単位ご
とに比較するものである。輝度変換回路５３は、前記比
較の結果、各撮像単位ごとに、輝度用メモリＭｉに新た
に記憶された輝度Ｉが最大輝度Ｉmax よりも大きけれ
ば、当該輝度Ｉを最大輝度として最大輝度記憶部Ｍmax
に記憶させる。なお、その他の構成は前述の図５の第２
実施形態と同様であり、その詳しい説明および図示を省
略する。

【００３６】つぎに、凹凸用カラー共焦点画像モードに
ついて説明する。図７において、まず、ステップＳ１１
で図１の試料ステージ３０を上昇端まで移動させる。つ
ぎに、ステップＳ１２で、第２光学系２によって撮像
し、カラーＣＣＤ２４に電荷を蓄積してカラー撮像情報
を得る。つづいて、図７のステップＳ１３に進み、第１
光学系１によってレーザ光Ｌ１を走査して撮像すること
で、輝度情報を得、この内容を図６の最大輝度記憶部Ｍ
max に、各撮像単位（カラーＣＣＤ２４の画素に対応す
る単位）ごとに記憶させ、当該撮像時のＺ座標をＺ座標
記憶部Ｍｚに記憶させると共に、輝度変換を行った変換
色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを第２色強度メモリMr2,Mg
2,Mb2 に記憶させる。

【００３７】つづいて、ステップＳ１４に進み、試料ス
テージ３０（図１）を１段階下降させた後、図７のステ
ップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、再び、第２光
学系２によってカラー撮像情報を得、この内容を図６の
第１色強度メモリMr1,Mg1,Mb1 に各画素ごとに記憶さ
せ、図７のステップＳ１６に進む。

【００３８】ステップＳ１６では、第１光学系１によっ
てレーザ光Ｌ１を走査しながら、以下に説明するよう
に、最大輝度記憶部Ｍmax の最大輝度Ｉmax を更新記憶
させると共に、最大輝度Ｉmax を更新した撮像単位につ
いては第２色強度メモリMr2,Mg2,Mb2 に記憶させていた
変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏを更新記憶させる。す
なわち、レーザ光Ｌ１を走査して新たに図６の輝度用メ
モリＭｉに記憶された輝度Ｉと、最大輝度記憶部Ｍmax
に記憶されている最大輝度Ｉmax とを、各撮像単位ごと
に、輝度比較手段５３ｃが比較する。該比較の結果、Ｉ
＞Ｉmax であれば、当該撮像単位については、輝度変換
回路５３が当該輝度Ｉを新たな最大輝度Ｉmax として最
大輝度記憶部Ｍmax に記憶させると共に、第１色強度メ
モリMr1,Mg1,Mb1 に記憶されている色強度信号ｒｍ，ｇ
ｍ，ｂｍ、つまり、カラー撮像情報を輝度変換して、変
換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏとして第２色強度メモリ
Mr2,Mg2,Mb2 の当該撮像単位のアドレスに更新記憶させ
る。一方、前記比較の結果、輝度Ｉが最大輝度Ｉmax 以
下であれば、当該撮像単位については、最大輝度Ｉmax
および変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏの更新をしな
い。

【００３９】つづいて、図７のステップＳ１７に進み、
試料ステージ３０が下降端でなければ、ステップＳ１４
に戻り、一方、試料ステージ３０が下降端であれば、ス
テップＳ１８に進んで、変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂ
ｏがＤ／Ａコンバータ６０（図５）に出力された後、複
合カラー映像信号ｃ（図５）が得られる。つまり、図７
のステップＳ１４〜ステップＳ１７を繰り返すことで、
前記図６の最大輝度記憶部Ｍmax の最大輝度Ｉmax と、
変換色強度信号ｒｏ，ｇｏ，ｂｏの更新を繰り返す。し
たがって、ステップＳ１８で出力される変換色強度信号
ｒｏ，ｇｏ，ｂｏの輝度は、前述の式(11)〜(13)と同様
な下記の式(21)〜(23)で表される。 Ｒｏ＝Ｋｒ・Ｉmax ・Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(21) Ｇｏ＝Ｋｇ・Ｉmax ・Ｇｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(22) Ｂｏ＝Ｋｂ・Ｉmax ・Ｂｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ） …(23) なお、図７のステップＳ１９でモードOFF であれば、当
該モードを終了する。

【００４０】このように、本実施形態では、図１のカラ
ーＣＣＤ２４の各画素ごとに、第１光学系１が合焦点と
なった際のＺ座標についてのカラー撮像情報を用いるの
で、凹凸があっても各画素ごとに焦点の合った映像が得
られるから、通常のカラーの拡大画像よりもピントの合
った映像が得られる。

【００４１】ところで、前記各実施形態では、輝度変換
を行ったが、本発明では輝度変換を必ずしも行う必要は
ない。すなわち、前述の図７のステップＳ１３およびス
テップＳ１６で輝度変換を行わずに、第１色強度メモリ
Mr1,Mg1,Mb1 に記憶されているカラー撮像情報を第２色
強度メモリMr2,Mg2,Mb2 に出力して、つまり、下記の式
(31)〜(33)に従って、複合カラー映像信号ｃを得てもよ
い。 Ｒｏ＝Ｒｍ …(31) Ｇｏ＝Ｇｍ …(32) Ｂｏ＝Ｂｍ …(33)

【００４２】この場合も、第３実施形態と同様に、図１
のカラーＣＣＤ２４の各画素ごとに第１光学系１が合焦
点となった際のＺ座標についてのカラー撮像情報を用い
るので、通常のカラー拡大画像と異なり、厳密にピント
の合った映像が得られる。

【００４３】ところで、前記各実施形態では、試料ｗの
表面および第１受光素子１９ｂにおいて点状に集光する
レーザ光Ｌ１を用いたが、本発明では、試料ｗの表面お
よび第１受光素子１９ｂにおいて線状に集光するライン
レーザ光Ｌ１を用いることもできる。すなわち、図８の
ように、レーザ光Ｌ１に代えてＹ方向に長いラインレー
ザ光Ｌ１を用いると共に、点状の第１受光素子１９ｂに
代えてＹ方向に長い一次元ＣＣＤ１９Ａを用い、更に、
二次元走査装置１４に代えて一次元走査装置１４Ａを用
いる。この場合、図８（ｂ）のように、ラインレーザ光
Ｌ１が試料ｗの表面で集光した際の長手方向に直交する
方向に、ラインレーザ光Ｌ１を走査する。なお、光絞り
部１９ａはスリット状（溝状）にする。

【００４４】ところで、前記各実施形態では、図１のレ
ーザ光学系１の第１受光素子１９ｂの前方に光絞り部１
９ａを設けたが、該光絞り部１９ａは必ずしも設ける必
要はない。たとえば、図９のように、第２の結像レンズ
１８の焦点の位置に白黒用の一次元ＣＣＤ１９Ａを設け
てもよい。この場合、第１の一次元走査装置１４Ａを第
１のコリメートレンズ１１と偏光ビームスプリッタ１２
の間に設け、第２の一次元走査装置１４Ｂを 1/4波長板
１３と第１リレーレンズ１５との間に設ける。

【００４５】また、前記各実施形態では、図１の第２光
学系２の第２受光素子としてカラーＣＣＤ２４を用いた
が、他の受光素子を用いてもよい。たとえば、ダイクロ
イックミラーを使用して反射光Ｌ２を３原色に分解し、
これらの３原色の反射光を３つの白黒映像用の二次元Ｃ
ＣＤに入射させてもよい。また、光学系は異なるが、第
２受光素子としてカラーラインＣＣＤを用い、白色応答
光を一次元的に走査する一次元走査装置を設けてもよ
い。さらに、第２受光素子としては、３つの白黒映像用
のラインＣＣＤ（Ｒ，Ｇ，Ｂ用）を用いることもでき、
また、３つの点受光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ用）を用いること
もできる。なお、これらの場合において、白色応答光を
走査する走査装置は、レーザ光Ｌ１を走査する走査装置
と兼用することもできる。

【００４６】また、第２受光素子としては、カラーＣＣ
Ｄの他にＭＯＳ型などの他の固体撮像素子や複数の撮像
管を組み合わせたテレビカメラなどを用いることもでき
る。

【００４７】ところで、前記図１の実施形態では、レー
ザ光Ｌ１および白色光Ｌ２の反射光を、それぞれ、第１
受光素子１９ｂおよびカラーＣＣＤ２４に受光させるこ
ととしたが、本発明では、試料ｗを透過した透過光や、
前記反射光を置換した蛍光を受光させるものであっても
よい。

【００４８】また、前記実施形態では、色彩を光の三原
色に分解したが、本発明では補色系（黄、シアン、緑）
に分解してもよい。また、色情報として色差信号を用い
てもよい。

【００４９】また、前記各実施形態では、レーザ光学系
１および白色光光学系２に第２リレーレンズ１６を設け
て無限補正系を採用したが、第２リレーレンズ１６を設
けずに有限補正系を採用してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本走査顕微鏡によ
れば、レーザ光とは異なる色情報用の照明光を用いた第
２光学系によって色情報を得るから、三原色のレーザ光
を用いた従来のカラーレーザ顕微鏡に比べ、光学系が著
しく簡単な構造になるので、コストダウンと小型化を図
り得る。なお、本走査顕微鏡は、従来のカラーレーザ顕
微鏡に比べ色情報についての解像度が低いが、レーザ光
によって輝度情報を得ているから、通常の拡大画像より
も解像度が高いので、十分利用価値が高い。

【００５１】また、請求項７ないし９の発明では、対物
レンズから試料までの距離を変化させながら、第１受光
素子に入射した応答光の最大輝度を求め、該最大輝度を
輝度情報として用いるので、凹凸の大きい試料でも、映
像の一部が著しく暗くなるおそれがない。

【００５２】また、第２受光素子によって撮像する際
に、レーザ光が該撮像素子に入射しないようにすれば、
レーザ光の色を帯びた映像となるおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査顕微鏡の第１実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】ブロック図である。

【図３】撮像領域を示す平面図である。

【図４】フローチャートである。

【図５】第２実施形態にかかるブロック図および補正変
数を示す図である。

【図６】第３実施形態にかかるカラー映像信号作成手段
のブロック図である。

【図７】フローチャートである。

【図８】走査顕微鏡の第４実施形態を示す概略構成図で
ある。

【図９】走査顕微鏡の第５実施形態を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１：第１光学系 １７：対物レンズ １９ｂ：第１受光素子 １９Ａ：第１受光素子 ２：第２光学系 ２０：色情報用の照明光（白色光源） ２４：第２受光素子 Ｌ１：レーザ光 Ｌ２：照明光 ｒｏ，ｇｏ，ｂｏ：カラー映像用の信号 ｃ：カラー映像用の信号（複合カラー映像信号）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を対物レンズにより試料に集光
   させると共に該レーザ光を試料表面に沿って相対的に走
   査させ、該レーザ光による応答光を第１受光素子に受光
   させる第１光学系と、 前記レーザ光とは異なる色情報用の照明光を試料に照射
   して、その応答光を第２受光素子に受光させる第２光学
   系とを備えた走査顕微鏡において、 前記第１受光素子からの輝度情報と、前記第２受光素子
   からの色情報に基づいて、カラー映像用の信号を得るこ
   とを特徴とする走査顕微鏡。
2. 【請求項２】 レーザ光を対物レンズにより試料に集光
   させると共に該レーザ光を試料表面に沿って二次元的に
   相対的に走査させ、該レーザ光による応答光を第１受光
   素子に受光させる第１光学系と、 前記レーザ光とは異なる色情報用の照明光を試料に照射
   して、その応答光を第２受光素子に受光させる第２光学
   系とを備えた走査顕微鏡において、 前記第１受光素子からの輝度情報と、前記第２受光素子
   からの色情報に基づいて、カラー映像用の信号を得るこ
   とを特徴とする走査顕微鏡。
3. 【請求項３】 ラインレーザ光を対物レンズにより試料
   に線状に集光させると共に該ラインレーザ光を試料表面
   に沿って相対的に走査させ、該ラインレーザ光による応
   答光を第１受光素子に受光させる第１光学系と、 前記ラインレーザ光とは異なる色情報用の照明光を試料
   に照射して、その応答光を第２受光素子に受光させる第
   ２光学系とを備えた走査顕微鏡において、 前記第１受光素子からの輝度情報と、前記第２受光素子
   からの色情報に基づいて、カラー映像用の信号を得るこ
   とを特徴とする走査顕微鏡。
4. 【請求項４】 請求項１，２もしくは３において、 前記カラー映像用の信号には、前記第１受光素子からの
   輝度情報または該輝度情報に基づく補正輝度情報と、前
   記第２受光素子からのカラー撮像情報のうちの色情報ま
   たは該色情報に基づく補正色情報とが含まれていること
   を特徴とする走査顕微鏡。
5. 【請求項５】 請求項１，２もしくは３において、 前記第２受光素子からのカラー撮像情報に含まれる輝度
   情報を前記第１受光素子からの輝度情報に置換してカラ
   ー映像用の信号を得る走査顕微鏡。
6. 【請求項６】 請求項１，２もしくは３において、 前記第２受光素子からのカラー撮像情報に含まれる輝度
   情報を、前記第１受光素子からの輝度情報に基づく補正
   輝度情報に置換してカラー映像用の信号を得る走査顕微
   鏡。
7. 【請求項７】 請求項１，２もしくは３において、 前記対物レンズから前記試料までの距離を変化させなが
   ら、前記第１および第２光学系によって各々輝度情報お
   よびカラー撮像情報を得ると共に、 走査領域における各撮像単位ごとに前記第１受光素子か
   らの最大輝度を記憶する最大輝度記憶部と、当該最大輝
   度が得られたときの前記距離における前記第２受光素子
   のカラー撮像情報を前記各撮像単位ごとに記憶する合成
   撮像情報記憶部とを備えた走査顕微鏡。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記合成撮像情報記憶部に記憶されたカラー撮像情報の
   うちの輝度情報が、前記各撮像単位ごとに、前記最大輝
   度または該最大輝度に基づく補正最大輝度に置換されて
   いることで前記カラー映像用の信号を得る走査顕微鏡。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記合成撮像情報記憶部に記憶されたカラー撮像情報を
   前記カラー映像用の信号とした走査顕微鏡。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１項にお
    いて、 前記第２受光素子によって撮像する際には、前記レーザ
    光が前記第２受光素子に入射しないようにした走査顕微
    鏡。