WO2000057231A1 - Microscope confocal a balayage - Google Patents

Description

明 細 書

走査型共焦点顕微鏡

技術分野

本発明は、 試料に対する集束光の走査制御やデータ処理を 改善 して処理の高速化を図った走査型共焦点顕微鏡に関する。 背景技術

走査型共焦点顕微鏡は、点状光源によ って観察試料（以下、 試料と称する） の表面を点状に照明 し、 こ の照明 された試料 表面からの透過光または反射光を再び点状に集光 して ピンホ ール開 口 を有する検出器に結像させ、 こ の検出器によ り 結像 の輝度情報を得る と レ、 う 共焦点作用 を利用 した顕微鏡である。

図 1 に示す概略構成図を用いて、 一般的な走査型共焦点顕 微鏡について説明する。

点光源 1 から出射された点状光は、 ハーフ ミ ラ一 2 を通過 したのち収差が補正された対物 レ ン ズ 3 によ っ て試料 4 の表 面に点状結像される。

そ して、 この点状照明の試料 4 によ る反射光は、 再び対物 レ ンズ 3 を通過 したのちハーフ ミ ラー 2 で反射されて集光す る。 こ の集光位置には ピ ンホール 5 が配置されてお り 、 こ の ピンホール 5 を通過 した上記反射光は光検出器 6 によって検 出 される。

こ のよ う な点状照明をラ ス タ 走査する こ と に よ り 試料 4 の 表面の測定領域全体にわたっ て 2 次元走査を行い、 その反射 光の光検出器 6 に よ る検出信号を画像表示する こ と によ り 、 試料 4 の表面の 2 次元画像を得る こ と ができ る走査型共焦点 顕微鏡が構成される。

こ の 2 次元走査には例えば X方向にはガルバノ スキャナや レゾナン ト ス キ ャナ、 Y方向にはガルバノ スキャナが用レヽ ら れてレヽる。

これら X , Yス キャナにガルバノ スキャナを組み合わせた 場合は、 試料 4 の表面の走査速度は約 1 枚 Z秒程度にな り 、 走査速度を少 し向上させるために Xスキャナに レゾナン トス キヤナを用いた ものでは約 5 枚ノ秒程度と なっ ている。なお、 画素数は、 1 0 2 4 X 7 6 8 画素と なっている。

こ のよ う な走査型共焦点顕微鏡では、 上記共焦点作用によ り 段差のある試料 4 の表面全てに合焦 した画像を得られる走 査が可能である （以下、 ェク ステン ド走査） 。

これは合焦位置で得られる試料 4 の輝度が最大輝度と なる こ と を利用 した もので、 ある対物 レンズ 3 (又は試料 4 ) 位 置にて得られる試料 4 の輝度情報と対物 レンズ 3 (又は試料 4 ) を光軸方向に微少位置ず ら した と こ ろで得られる試料 4 の輝度情報と を比較する。

そ して、 これら 2 枚の画像の同一画素同士で輝度の高い方 の画素を残 して行く こ と で、 最終的にある光軸方向範囲で得 られる試料 4 の画像が試料 4 表面全体に合焦 した 2 次元画像 と なる。

また、 上記画素比較の際、 輝度が高い と判断された場合、 その時の光軸方向の位置を記憶させる こ と で最終的に試料 4 の高さ （凹凸） の情報が得られる。

しか しなが ら、 上記ェク ステ ン ド走査では、 試料 4 の 2 次 元走査と 対物 レ ンズ 3 (又は試料 4 ) の移動を光軸方向のあ る範囲分行って初めて試料 4 の高 さ等の情報が得られるので、 その取得時間は走査速度、 データ処理速度、 対物 レ ンズ ₃ (又 は試料 4 ) の移動時間、 全移動範囲によ って決定され、 通常 の 2 次元情報のみの取得に比べ時間が大幅に必要なも のであ る。

特にェク ステン ド走査な どの よ う に 1 度の測定に大量に画 像データ （輝度情報） を必要と する場合、 全体の測定時間を 短縮する には、 2 次元走査によ る試料 4 の輝度情報の取得時 間 （画像更新時間） を短縮する こ と が必要である。

近年における例えばバ ンプ測定のよ う に規則正 し く 配列さ れた段差サンプルな どを大量に連続的に測定する よ う な場合 には、 試料 4 の測定時間の短縮が必須と なって く る。

と こ ろが、 走査速度を速く するために開示されている技術 と しては例えば音響光学素子を使用 した 2 次元走査があるが、 こ の技術だと 走査角が大き く とれないため全体の視野が制限 されて しま う 。

また、 C C D ライ ンセ ンサを使用 した 2 次元走査では通常 の共焦点光学系で得られる解像度には及ばないな どの問題も 付随 して しま う _c

そ こ で本発明は、 試料の測定時に走査手段や倍率 （観察視 野） 、 解像度に左右される こ と な く 必要な領域の測定を高速 に行える走査型共焦点顕微鏡を提供する こ と を 目 的とする。

また、 ェ ク ス テ ン ド走査では、 ある焦点位置における 2 次 元走査によ る画像取込みが終了 した後に、 次の焦点位置に対 物 レン ズ 3 (又は試料 4 ) を所定ピッチで Z軸移動 して、 2 次元走査によ る次の画像取込みを行な う よ う に している。

と こ ろが、 一般的に、 焦点位置における 2 次元走査によ る 画像取込みの周期 と焦点位置移動の時間が同期 していないた め、 走査の帰線期間中に焦点位置の移動が終了 しない間に 2 次元走査によ る画像取込みが開始され、 無駄データ と なる。

こ のため、 次の画像取込みを空振 り （データ取得しない） の時間に充な く てはな らず、 所望する枚数の画像を取得する のに多大な時間を要する と レヽ ぅ 問題が生 じる。

そ こで、 画像の取込み時間を短縮するため、 2 次元走査に よ る画像取込みを行いなが ら対物 レンズ 3 (又は試料 4 ) の 焦点移動を行な う よ う に した も のも あるが、 こ のよ う に した ものでは、 画像取込みの走査中に焦点位置が移動 しているの で、 取得された画像は、 試料を斜めに走査 した もの と な り 、 ェク ステン ド走査によ り 高 さ の情報を得る過程を考える と 、 正確な情報と な り 得ないと い う 問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてな されたもので、 短い時間で、 正確な画像情報を取得する こ と ができ る走査型共焦点顕微鏡 を提供する こ と を 目 的とする。

発明の開示

したがって、 本発明の第 1 の発明に よれば、 試料に対する 集束光の 2 次元走査範囲を指定する走査範囲指定手段と 、 前 記走査範囲指定手段によ って指定された 2 次元走査範 H内に おいて前記試料に対 して集束光を 2 次元走査する 2 次元走査 手段 と 、 前記 2 次元走査手段に よ って 2 次元走査された集束 光の前記試料からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれ か 1 っを受光する受光手段 と 、 前記受光手段に よ って受光さ れた反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づい て、 前記試料の画像を得る画像獲得手段と を備えたこ と を特 徴とする

また、 本発明の第 2 の発明によれば、 2 次元走査範囲内に おいて試料に対 して集束光を 2 次元走査する 2 次元走查手段 と 、 前記 2 次元走査手段によ って 2 次元走査された集束光の 前記試料からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 っを受光する受光手段と 、 前記受光手段によ って受光 された 反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得 られる試料の画像データ の う ち、 データ取得範囲を指定する データ取得範囲指定手段と 、 前記受光手段によ って受光され た反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて 得られる試料の画像データ の う ち、 前記データ取得範囲指定 手段によ っ て指定されたデータ取得範囲の画像データ に基づ いて、 前記試料の画像を獲得する画像獲得手段と を備えたこ と を特徴とする。

さ ら に、 第 3 の発明によれば、 試料に対する集束光の 2 次 元走査範囲を指定する走査範囲指定手段と 、 前記走査範囲指 定手段に よ って指定された 2 次元走査範囲内において前記試 料に対 して集束光を 2 次元走査する 2 次元走査手段と 、 前記 2 次元走査手段によ って 2 次元走査された集束光の前記試料 からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つを受光 する受光手段と 、 前記受光手段によ って受光された反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得られる試 料の画像データ の う ち、 データ取得範囲を指定するデータ取 得範囲指定手段と 、前記受光手段によ って受光 された反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得られる試 料の画像データ の う ち、 前記データ取得範囲指定手段によつ て指定されたデータ取得範囲の画像データ に基づいて、 前記 試料の画像を取得する画像獲得手段と を備えたこ と を特徴と する。

さ らに、 第 4 の発明によれば、 試料に対して集束光を 2 次 元走査する 2 次元走査手段と 、 前記試料に対する集束光の焦 点位置を調整する焦点位置調整手段と 、 前記焦点位置調整手 段によ る焦点位置の調整期間に前記 2 次元走査手段によ る 2 次元走査を禁止する制御手段と を具備 したこ と を特徴とする。

さ ら に、 第 5 の発明に よれば、 第 4 の発明において、 前記 制御手段は、 前記 2 次元走査手段の 1 ラ イ ン走査ごと に出力 される水平同期信号と フ レーム走査ごと に出力 される垂直同 期信号を管理し、 前記垂直同期信号によ り 焦点位置調整手段 に よ る焦点位置の調整開始を指示する と と もに前記 2 次元走 査手段によ る 2 次元走査を禁止 し、 前記焦点位置調整手段に よ る焦点位置の調整終了をま っ て前記 2 次元走査手段の 2 次 元走査を開始させる こ と を特徴とする。

さ らに、 第 6 の発明によれば、 第 5 の発明において、 前記 制御手段は、 さ ら に 2 次元走査手段の垂直同期信号に続けて 出力 される制御信号を管理 し、 前記焦点位置調整手段によ る 焦点位置の調整終了が前記制御信号よ り 前に通知 された場合 は、 前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を禁止せず、 前記焦点 位置調整手段に よ る焦点位置の調整終了が前記制御信号よ り 後に通知 された場合は、 前記制御信号の発生時点で前記 2 次 元走査手段の 2 次元走査を一時禁止 し、 前記焦点位置の調整 終了をま って前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を開始させる こ と を特徴とする。

こ の結果、 本発明によれば、 ェク ステン ド走査における 2 次元走査手段での 2 次元走査と 焦点位置調整手段によ る焦点 位置移動の同期を取る こ と で、 無駄な 2 次元走査期間 （デー タ を取得できない空振 り 期間） を取 り 除く こ と ができ る。

また、 本発明によれば、 2 次元走査手段の垂直同期信号に 続けて出力 される制御信号と の間の期間 も焦点位置調整手段 によ る焦点位置の調整に利用する こ と ができ る。 図面の簡単な説明

図 1 は、 従来の共焦点顕微鏡の構成図。

図 2 は、 本発明に係わる第 1 の実施の形態の走査型共焦点 顕微鏡を示す図。

図 3 は、 試料と して基板上に格子状に半田の球を配置 した と き のモニ タ表示された画像を示す模式図。

図 4 は、 レーザー光の 2 次元走査範囲を指定 した と き の画 像情報の領域指定を示す図。

図 5 は、 レーザー光の 2 次元走査範囲を指定 した と き の Y ス キ ヤ ン の駆動パター ンを示す図。

図 6 は、 本発明の第 1 の実施の形態に係る走査型共焦点顕 微鏡の動作を説明するためのフ ローチヤ一 ト。

図 7 は、 試料の画像から X方向に指定された領域の画像を 取得する と き の模式図。

図 8 は、 本発明の第 2 の実施の形態に係る走査型共焦点顕 微鏡の動作を説明するためのフ ローチャー ト。

図 9 は、 本発明の第 3 の実施の形態の走査型共焦点顕微鏡 を示す図。

図 1 0 は、 第 3 の実施の形態の走査型共焦点顕微鏡の要部 を説明するための図。

図 1 1 は、 第 3 の実施の形態に係る走査型共焦点顕微鏡の 動作を説明するための図。

図 1 2 は、 第 3 の実施の形態に係る走査型共焦点顕微鏡の 動作を説明するためのタイ ムチヤ一 ト。

図 1 3 は、 本発明の第 4 の実施の形態に係る走査型共焦点 顕微鏡を説明するための図。 発明を実施するための最良の形態

<第 1 の実施の形態〉

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 2 は走査型共焦点顕微鏡のプロ ッ ク構成図である。

顕微鏡本体 1 0 0 には レ—ザ—光源 1 0 が設け られている。 こ の レーザー光源 1 0 は試料 4 の表面を走査するス ポ ッ ト光 (集束光） と しての レーザー光を発生させる ものである。

こ の レーザー光源 1 0 の光路上に は ミ ラ ー 1 1 が配置され、 こ の ミ ラー 1 1 は、 こ の レーザ一光源 1 0 力ゝらの レーザ一光 を 2 次元走査機構 1 2 に導く ための反射鏡である。

こ の 2 次元走査機構 1 2 は、 ミ ラー 1 1 を介 して得た レー ザ一光源 1 0 からの レーザー光を 2 次元走査するための機構 で、 2 次元走査駆動制御回路 1 3 の制御の も と にスポッ ト光 を X Y走査する もの と なっている。

こ の 2 次元走査機構 1 2 は、 例えば、 X軸方向走査用の レ ゾナン ト スキャナ と Y軸方向走査用のガルバノ ス キ ャナ と を 有 し、 これらス キ ャ ナを X軸方向、 Y軸方向に振る こ と で対 物 レ ンズ 1 4 に対する ス ポ ッ ト光の光路を X Y方向に振 らせ る ものと なってレ、る。

レボルバ 1 5 は、 倍率の異なる複数の対物 レ ンズ 1 4 を保 持 したものである。 又、 ステージ 1 6 は、 試料 4 を保持する ものである。

しかる に、 複数の対物 レ ン ズ 1 4 の う ちの所望の倍率を持 つ対物 レ ン ズ 1 4 力； レポルバ 1 5 の切 り 替えに よ り 顕微鏡の 観察光路中に位置設定され、 こ の位置設定された対物 レ ンズ 1 4 を介 して 2 次元走査機構 1 2 からのス ポ ッ ト光はス テー ジ 1 6 上の試料 4 上を 2 次元走査 しなが ら照射する よ う にな つ てレ、る。

一方、 試料 4 からの反射光は対物レンズ 1 4 を通 り 2 次元 走査機構 1 2 に戻 り 、 こ の 2 次元走査機構 1 2 からハ一 フ ミ ラー 1 7 へと戻される構成と なっている。

こ のハー フ ミ ラ一 1 7 は、 2 次元走査機構 1 2 に対する レ —ザ一光源 1 0 の出射光路上に設け られ、 2 次元走査機構 1 2 を介 して得られる試料 4 からの反射光を検出系に導く ため の半透明鏡である。

レ ンズ 1 8 は、 こ のハーフ ミ ラー 1 7 を介 して得た 2 次元 走査機構 1 2 からの反射光を集光する ものであ り 、 又 ピンホ ール板 1 9 は所要の径の ピンホールを開けた も ので、 光検出 器 2 0 の受光面の前面における レ ンズ 1 8 の焦点位置に配置 されている。

こ の光検出器 2 0 は、 ピンホール板 1 9 の ピ ンホールを介 して得られる光をその光量対応の電気信号に変換する光検出 素子である。

こ の光検出器 2 0 で光電変換された信号を 2 次元走査駆動 制御回路 1 3 からのタ イ ミ ング信号と共にコ ン ピ ュータ 2 1 に送られ、 こ の コ ンピュータ 2 1 において画像化されモニタ 2 2 に表示する こ と で試料 4 の表面情報が得られる もの と な つてレヽる。

又、 こ の コ ン ピュータ 2 1 は、 試料 4 に対する レーザー光 の 2 次元走査範囲を指定する走査範囲指定手段 2 3 の機能を 有 してレヽる。

こ の走査範囲指定手段 2 3 は、 2 次元走査機構 1 2 によ る 試料 4 への Y方向走査の範囲を制限する も ので、 こ の走査範 囲の設定は、 オペ レータ がモニタ 2 2 に表示されている試料 4 の表面情報を基に して入力装置 2 4 から行な う もの と なつ てお り 、 こ の設定された指定領域は 2 次元走査駆動制御回路 1 3 に送られる よ う になってレ、る。 なお、 入力装置 2 4 と し ては、 例えばマ ウスやキーボー ドである。 次に上記の如 く 構成された顕微鏡に よ る作用について説明 する。

レーザー光源 1 0 から出力 された レーザー光は、 ミ ラー 1 1 で 2 次元走査機構 1 2 に導かれ、 こ の 2 次元走査機構 1 2 における X軸方向走査用の レゾナン ト スキャナ及び Y軸方向 走査用 のガルバ ノ ス キ ャ ナの振 り 動作によ って X Y軸方向に 走査される。

こ の走査 された レーザー光は、 対物 レ ンズ 1 4 を通 して試 料 4 上にス ポ ッ ト光と して走査されなが ら照射される。

一方、 こ の試料 4 からの反射光は、 対物 レ ンズ 1 4 を通つ て 2 次元走査機構 1 2 に戻 り 、 こ の 2 次元走査機構 1 2 から ハー フ ミ ラ ー 1 7 、 レ ンズ 1 8 、 そ して ピンホール板 1 9 を 通って光検出器 2 0 に入射する。

こ の光検出器 2 0 は、 入射 した試料 4 か ら の反射光を光電 変換し、 その信号をコ ンピュータ 2 1 に送出する。

こ の コ ン ピ ュ ータ 2 1 は、 光検出器 2 0 か ら の信号を取 り 込み、 2 次元走査駆動制御回路 1 3 からのタイ ミ ング信号に 従って画像化 し、 その画像をモニ タ 2 2 に表示する。

図 3 はモニタ 2 2 に画像 と して表示 された試料 4 の一例を 示す。 なお、 こ の画像は、 走査範囲を指定する ために取 り 込 まれた非共焦点画像であ り 、 検査対象と なる試料 4 と して基 板 2 5 上に複数の半田の球 2 6 が格子状に配置されたもので ある。 なお、 半田の球 2 6 は、 頂上が少 しつぶれている。

こ こ で、 こ の基板 2 5 と球 2 6 の上部 と の間の高さ を測定 する場合について説明する と 、 通常、 走査型共焦点顕微鏡に て試料 4 の表面情報を取得する と 、 図 3 のよ う に表示領域全 体を レーザー走査し、 更新速度は 4 枚ノ秒程度 （例えば視野 数 1 8 に内接する 1 ： 1 の長方形領域… 1 0 2 4 画素 X I 0 2 4 ライ ン とする） と なる。

ェ ク ス テ ン ド走査を して基板 2 5 と球 2 6 の上部と の段差 を測定する と 、 例えば 2 0 0 ス テ ッ プ分だけ対物 レンズ 1 4 を光軸方向に移動を させた場合、 全体のデータ取得には約 9 0秒を要する。

こ の う ちほぼ半分は画像取得の時間 （約 5 0 秒） で、 残 り の半分が対物 レンズ 1 4 を機械的に移動させる にかかる時間 (約 4 0秒） である。

仮に精度向上のために 1 0 0 0 ステ ップ分を取ろ う とすれ ば約 4 5 0秒 （約 7 分 3 0秒） も要する こ と になる。

これに対 して本発明装置では、 走査型共焦点顕微鏡のオペ レ一タ がモニタ 2 2 に表示される試料 4 の表面情報を基に入 力装置 2 4 から レーザ一光の Y方向走査範囲を指定する（図 6 ： S 1 )。

例えばオペ レータ は図 4 に示すよ う にマ ウスやキーボ一 ド にて表示画像中から Y走査方向に対 して高 さ測定に有効な領 域 Qを指定する。

こ の指定領域 Qは測定の対象 と なる部位が含まれる領域に 限定すれば良 く 、 本実施の形態の場合は、 基板 2 5 と球 2 6 の頂上と である A , B点間の高 さ を測定する ものであるので、 これら A , B点を含む Y走査方向の領域を指定すればよレ、。 一例 と して球 2 6 全体がち ょ う ど入る程度に選んだと し、 その領域が Y方向全視野よ り 小 さ ければよ く 、 こ こ では Y方 向の全視野の半分である と する。 走査範囲指定手段 2 3 は、 設定された指定領域 Q の情報を 2 次元走査駆動制御回路 1 3 に伝え、これによ り レーザ光の Y方向走査範囲が制御される。 すなわち、 指定された走査範囲において、 2 次元走査が行わ れる （図 6 ： S 2 )。

通常の Yスキャナの駆動パターンは図 5 の実線のよ う な波 形であ り 、 周期は約 4 H z でその中で走査の有効領域 （ 1 0 2 4 ライ ン分） と 無効領域 （ レーザーの帰線期間） が存在 し ている。

この う ち無効領域はェク ステン ドな どの画像演算をコ ンビ ュ一タ 2 1 が処理する のに必要な時間を考慮 して決定されて いる。

表示画像中で指定領域 Qが図 4 の よ う に指定され、 ェ ク ス テ ン ド走査が開始される と 、 コ ン ピュータ 2 1 は 2 次元走査 駆動制御回路 1 3 に指示を発 し、 Y ス キ ャ ナの駆動パターン が図 5 の破線にて示される ものへ切 り 換える。 こ の と き上記 指定領域 Qは Y方向全走査範囲の半分が指定された こ と にな り 、 有効領域が 5 1 2 ライ ン分に減少 している。

すなわち、 測定用のデータ取得は当初の半分の 1 0 2 4 画 素 X 5 1 2 ライ ン分の長方形の領域のみで行われる こ と にな る。

これによ り 、 指定された範囲におけ る試料の画像情報が取 得される （図 6 ： S 3 )。 Y方向走査の周期はほぼ半分程度（約 8 H z ) に短縮され、 こ の設定では全体のデータ取得時間は 2 0 0 ステ ッ プで約 7 0秒 （画像取得約 3 0秒、 対物 レンズ の移動約 4 0 秒） と な り 、 1 0 0 0 ステ ップでは約 3 3 0秒

( 5 分 3 0 秒） と なる。 画像の取得枚数が多いほ どその効果 は顕著に現れて く る こ と になる。

ちなみに帰線期間の割合が現実的に無視でき るのは有効領 域 1 2 8 ライ ン程度 （ 1 Z 8 ) までであ り 画像の更新速度が

3 0 H z 程度になる。

これ以上高速にする こ と も可能だがス キャナその ものの応 答速度や演算時間の面で制約 と な り 効果が薄れてき て しま う 。 これは Y方向の両端付近で画像に歪みが出る、 演算が帰線中 に間に合わな く なる な どである。 1 2 8 ライ ンの設定の場合、 全体のデータ 取得時間は 2 0 0 ステ ップで約 5 0秒 （画像取 得約 1 0 秒、 対物 レンズの移動約 4 0秒） と な り 、 1 0 0 0 ステ ップでは約 2 4 0秒 （ 4分） と なる。

なお、 指定領域 Qの指定方法は上記に限った方法ではなく と も良い し、 Y走査方向の指定領域 Qの幅は、 検査対象部分 (有効データ 取得領域） の大き さ に応 じてライ ン数を任意に 設定する こ と ができ 、 例えば図 4 中で示す半円球 2 6 の頂点 データ が含まれる領域の直径に等 しい Y走査方向の指定領域 Q ' に指定する こ と ができ る。

又、 Y方向の位置も 中央に限らず試料上の検査対象部位の 位置によ っ ては上下方向で自 由 に設定でき、 2 次元走査の手 段も他のスキャナを使用 しても良い。

以上のよ う に測定対象領域が限定されている な ど して通常 の走査領域全てのデータ が有効利用 されない場合、 特定の一 部のみのデータ が必要な場合、 また測定用の画像取得枚数が 多い場合な どは Y方向走査領域を限定する こ と で画像更新速 度を向上させるため、 走査範囲指定手段 2 3 からの指令にて 2 次元走査機構 1 2 が動作する よ う にする。

こ のよ う に上記第 1 の実施の形態においては、 試料 4 に対 する レーザー光の Y方向走査範囲を指定する走査範囲指定手 段 2 3 を備えたので、 2 次元走査の副走査方向 （ Y方向） の 情報量 （走査量） を変化させる こ と によ って、 例えば試料 4 での基板 2 5 と 半田の球 2 6 の上部 と の間の高 さ測定時に、 走査手段や倍率 （観察視野）、 解像度に左右される こ と な く 必 要な領域の測定を高速に行な う こ と ができ る。

<第 2 の実施の形態 >

次に、本発明の第 2 の実施の形態について説明する。なお、 図 2 の構成 と ほぼ同 じなので、 図 2 を用いてその詳 しい説明 は省略する。

コ ン ピュータ 2 1 の走査範囲指定手段 3 0 は、 試料 4 に対 する レーザー光の Y方向走査範囲を指定する機能の他に、 光 検出器 2 0 の出力信号から得られる画像データ の う ち入力装 置 2 4 に よ って図 7 に示す指定領域 P のみを有効情報と して 指定するデータ取得範囲指定手段の機能を兼ね備えている。

次に、 上記の如 く 構成 された顕微鏡の作用について、 図 8 を参照 して説明する。

上記第 1 の実施の形態 と 同様に、 レーザ一光源 1 0 から出 力 された レーザ一光は、 ミ ラ一 1 1 で 2 次元走査機構 1 2 に 導かれ、 こ の 2 次元走査機構 1 2 によ って X Y軸方向に走査 され、 対物 レ ンズ 1 4 を通 して試料 4 上にス ポ ッ ト光 と して 走査されなが ら照射される。

一方、 こ の試料 4 からの反射光は、 対物 レ ンズ 1 4 を通つ て 2 次元走査機構 1 2 に戻 り 、 こ の 2 次元走査機構 1 2 から ノヽ一フ ミ ラー 1 7 、 レンズ 1 8 、 そ して ピンホール板 1 9 を 通って光検出器 2 0 に入射する。

こ の光検出器 2 0 は、 入射 した試料 4 か ら の反射光を光電 変換し、 その信号をコ ンピュータ 2 1 に送出される。

この第 2 の実施の形態では、 オペレータ がモニタ 2 2 に表 示 されている試料 4 の表面情報 （非共焦点画像） を基に入力 装置 2 4 から図 7 に示すよ う に レ一ザ一光の Y方向走査範囲 を指定する指定領域 Q と 、 こ の.指定領域 Qの範囲内で取 り 込 まれる画像情報の う ち有効データ と なる指定領域 P を指定す る （図 8 : S 1 1 、 S 1 2 ) と 、 コ ンピュータ 2 1 の走査範 囲指定手段 3 0 は こ の指定された指定領域 Qの情報を 2 次元 走査駆動制御回路 1 3 に送出する。 これによ り 、 レーザ一光 の Y方向走査が制御される。

そ して、 コ ン ピュータ 2 1 は、 レーザ一光の Y方向走査が 指定領域 Qに制御 された と き の光検出器 2 0 の出力信号を取 り 込む （図 8 ： S 1 3 )。 こ の と き コ ン ピュ ー タ 2 1 の走査範 固指定手段 3 0 によ り 指定 された指定領域 P に基づいて試料 4 の画像を取得する際、 2 次元走査駆動制御回路 1 '3 から コ ン ピュータ 2 1 へ与え られる画像化のためのデータ有効信号 を図 7 に示すよ う に処理する （図 8 ： S 1 4 )。

すなわち、 水平同期信号 （ * H D ) は 1 ラ イ ンの始ま り を 意味する タ イ ミ ン グ信号であ り 、 データ 有効信号 （ * D E ) は画像 と して有効な画素である期間を意味する タイ ミ ング信 号である。

この う ち、 オペ レータ の入力によ って指定された走査範囲 指定手段 3 0 からの指令 P によ り * D E の期間に対応する画 素部分すなわち X方向のデータ有効画素部分 P が限定される。

これによ つて コ ンピュータ 2 1 は、 1 ライ ンの 1 0 2 4画 素内の画素部分 P のみが測定用データ と して演算に使用 され る こ と になる。

しかるに、 X方向のデータ数が減少 し、 帰線期間中に演算 しな く てはな ら ないデータ量が減少する こ と になる。 すなわ ち、 帰線期間の短縮も可能と な り 、 測定データ取得時間の短 縮につながる こ と になる。

こ のよ う に上記第 2 の実施の形態においては、 試料 4 に対 する レーザー光の Y方向走査範囲 Q を指定して得た画像情報 の う ちデータ取得範囲 P の画像情報のみを有効データ と して 取得するので、 上記第 1 の実施の形態の Y方向ライ ン数削減 と組み合わせてデータ の削減ができ 、 これによ り 走査範囲指 定手段 3 0 への領域指定は通常走査での表示画像中で任意の 矩形領域とする こ と が可能になる。

また、 演算量が減少する こ と で走査速度 と の兼ね合いから 必要以上に高速な演算装置、 例えば C P Uを用意する必要も な く なる。 なお、 上記第 1 の実施の形態 と 同様に、 試料 4 の 測定時に走査手段や倍率、 解像度に左右される こ と な く 必要 な領域の測定を高速に行 う こ と は言 う までもない。 なお、 本発明は、 上記第 1 及び第 2 の実施の形態に限定さ れる ものではな く 次の通 り 変形 して も よい。

例えば、 上記第 2 の実施の形態では、 Y方向の走査範囲に 对 し領域指定 Q を指定 し、 データ有効範囲に対 して領域指定 Q を指定 したが、 Y方向の走査範囲を指定せずに X方向のデ ータ取得範囲に対し指定領域 P のみに しても よい。

また、 X， Y方向のデータ取得範囲に対して指定領域 P， Q を指定する こ と もでき 、 これによ り 画像処理の演算量を少 な く する こ と ができ、 必要な領域の測定を高速ででき る。

以上詳記 した よ う に本発明によれば、 試料の測定時に走査 手段や倍率、 解像度に左右 される こ と な く 必要な領域の測定 を高速に行える走査型共焦点顕微鏡を提供でき る。

<第 3 の実施の形態〉

図 9 は、 本発明が適用 される走査型共焦点顕微鏡の概略構 成を示 してレ、る。

図において、 3 0 0 は顕微鏡本体で、 こ の顕微鏡本体 3 0 0 には レーザ一光源 3 1 0 が設け られている。 こ の レーザ一 光源 3 1 0 は試料 3 0 4 の表面を走査するス ポ ッ ト光 （集束 光） と しての レーザ一光を発生させる ものである。 こ の レー ザ一光源 3 1 0 の光路上には ミ ラー 3 1 1 が配置されている。 こ の ミ ラー 3 1 1 は、 こ の レーザ一光源 3 1 0 力 らの レーザ 一光を 2 次元走査機構 3 1 2 に導く ための反射鏡である。

2 次元走査機構 3 1 2 は、 ミ ラー 3 1 1 を介 して得た レ一 ザ一光源 3 1 0 か ら の レーザー光を 2 次元走査駆動制御回路 3 1 3 での制御のも と で、 スポ ッ ト光 と して、 X Y方向に 2 次元走査するためのものである。

2 次元走査機構 3 1 2 を介 して 2 次元走査されたスポッ ト 光は、 対物 レ ンズ 3 1 4 を介 してステー ジ 3 1 6 上に載置さ れた試料 3 0 4 に照射される よ う に してレ、る。

この場合、 対物 レ ンズ 3 1 4 は、 レポルノく 3 1 5 に取付け られて い る。 こ の レボルバ 3 1 5 は、 倍率の異なる複数の対 物 レ ンズ 3 1 4 を保持 したも ので、 これら対物 レンズ 3 1 4 の う ちの所望の倍率を持つものを顕微鏡の観察光路中に位置 設定可能に している と と も に、 後述する焦点移動機構 3 2 3 の指示によ り 対物 レ ンズ 3 1 4 を光軸方向に焦点移動でき る よ う に してレヽる。

一方、 試料 3 0 4 力ゝらの反射光は、 対物 レンズ 3 1 4 を通 り 2 次元走査機構 3 1 2 に戻 り 、 こ の 2 次元走査機構 3 1 2 力、ら ノ、一 フ ミ ラ一 3 1 7 へと 戻される よ う になつている。

こ のハー フ ミ ラ ー 3 1 7 は、 2 次元走査機構 3 1 2 に対す る レーザー光源 3 1 0 の出射光路上に設け られ、 2 次元走査 機構 3 1 2 を介 して得られる試料 3 0 4 からの反射光を検出 系に導く ための半透明鏡である。

そ して、 ノヽ一フ ミ ラ一 3 1 7 介 して得た試料 3 0 4 からの 反射光は、 レ ンズ 3 1 8 を透過され、 ピンホール板 3 1 9 の ピ ンホールを介 して光検出器 3 2 0 で受光される よ う に して い る

レ ン ズ 3 1 8 は、 試料 3 0 4 か ら の反射光を集光する も の であ り 、ビンホール板 3 1 9 は所要の径の ビンホールを有 し、 光検出器 3 2 0 の受光面の前面の レンズ 3 1 8 の焦点位置に 配置されている。

また、 光検出器 3 2 0 は、 ピンホール板 3 1 9 の ピンホー ルを介 して得られる光をその光量対応の電気信号に変換する 光検出素子からなっている。

光検出器 3 2 0 で光電変換された信号は、 2 次元走査駆動 制御回路 3 1 3 力ゝらのタイ ミ ング信号と共にコ ンピュータ 3 2 1 に送られ、 コ ン ピュータ 3 2 1 において画像化されモ - タ 3 2 2 に、 試料 3 0 4 の表面情報と して表示 される よ う に なってレヽる。

コ ン ピュータ 3 2 1 には、 焦点移動機構 3 2 3 が接続され ている。 こ の焦点移動機構 3 2 3 は、 レボルバ 3 1 5 に接続 される と と もに、 2 次元走査駆動制御回路 3 1 3 に接続され ていて、 コ ンピュータ 3 2 1 の指示によ り レボノレ ノ 3 1 5 の 焦点移動 と 2 次元走査機構 3 1 2 によ る 2 次元走査を同期 し て制御でき る よ う に してレ、る：

図 1 0 は、 こ の よ う に構成 された走査型共焦点顕微鏡の要 部を さ らに詳述するための図である。

こ の場合、 2 次元走査機構 3 1 2 は、 X軸方向走査用 と し て例えばガルバノ ミ ラーまたは レゾナン ト スキャナから なる X ス キャナ 4 2 1 と Y軸方向走査用 と して例えばガルバノ ミ ラー力 らなる Yスキャナ 4 2 2 を有 し、 Xスキャナ 4 2 1 は、 ドライ バ 4 2 3 によ り 駆動されて 2 次元走査の主走査を行な Y スキャナ 4 2 2 は、 ドラ 4 2 4 によ り 駆動されて 2 次元走査の副走査を行な う よ う に している。

焦点移動機構 3 2 3 は、 ドラ 5 3 1 を有 し、 レポノレ 3 1 5 によ る対物 レ ンズ 3 1 4 の焦点移動を行な う よ う に し ている。

2 次元走査駆動制御回路 3 1 3 は、 X波形生成回路 4 3 1 、 Y波形生成回路 4 3 2 および同期信号生成回路 4 3 3 を有し て レ、る。

X波形生成回路 4 3 1 は、 例えばァ ド レスカ ウ ンタや波形 メ モ リ を有 し、 2 次元走査機構 3 1 2 の ドライ ノく 4 2 3 に対 して駆動信号 X D R I V E を出力 して X ス キ ャ ナ 4 2 1 の 2 次元走査の主走査を制御する と と もに、 1 ライ ンの走査ごと に水平同期信号 H D を出力する。

また、 Y波形生成回路 4 3 2 は、 例えばア ド レスカ ウ ンタ や波形メ モ リ を有 し、 同期信号生成回路 4 3 3 を経由 した X 波形生成回路 4 3 1 力ゝらのタイ ミ ング信号 H D ' で動作し、 2 次元走査機構 3 1 2 の ドライ ノく 4 2 4 に対 して駆動信号 Y D R I V E を出力 して Y ス キ ャ ナ 4 2 2 の 2 次元走査の副走 査を制御する と と も に、 1 フ レーム の走査ごと に垂直同期信 号 V Dを出力する。

同期信号生成回路 4 3 3 は、 X波形生成回路 4 3 1 の 1 ラ イ ン走査ごと の水平同期信号 H D と Y波形生成回路 4 3 2 の 1 フ レ一ム走查ごと の垂直同期信号 V D によ り 、 モニ タ 3 2 2 に試料 3 0 4 の画像を表示 させるの に必要な同期信号 S Y N C を出力 し、 また、 焦点移動機構 3 2 3 の ドライ ノく 5 3 1 に対 し レボルバ 3 1 5 によ る焦点移動の移動開始信号 Z S T A R T を出力する と と も に、 レボルバ 3 1 5 が所定距離だけ 移動 した と こ ろで、 ドライ ノく 5 3 1 よ り 移動終了信号 Z E N D を受取る よ う に してレ、る。

次に、 以上の よ う に構成 した実施の形態の作用について説 明する。

いま、 レーザ一光源 3 1 0 から出力 された レーザー光は、 ミ ラー 3 1 1 で 2 次元走査機構 3 1 2 に導かれ、 こ の 2 次元 走査機構 3 1 2 で X Y軸方向に 2 次元走査され、 走査された レーザー光は、 対物 レ ンズ 3 1 4 を通 して試料 3 0 4 上にス ポッ ト光と して走査されなが ら照射される。

一方、 こ の試料 3 0 4 からの反射光は、 対物 レ ンズ 3 1 4 を通って 2 次元走査機構 3 1 2 に戻 り 、 こ の 2 次元走査機構 3 1 2 力 ら ノヽ 一 フ ミ ラ ー 3 1 7 、 レ ンズ 3 1 8 、 そ して ピン ホール板 3 1 9 を通って光検出器 3 2 0 に入射され、 こ の光 検出器 3 2 0 で光電変換され電気信号と して コ ン ピュ ー タ 3 2 1 に送出 される。

こ の場合、 2 次元走査機構 3 1 2 での 2 次元走査は、 2 次 元走査駆動制御回路 3 1 3 に よ り 制御 されるが、 図 1 0 に示 す X波形生成回路 4 3 1 は、 波形メ モ リ に図 1 1 に示す波形 パター ンを用意 していて、 2 次元走査が開始される と 図示 し なレ、ァ ド レスカ ウ ンタが動作 し、 A→ B→ C→ A と ァ ド レス が進むこ と で、 図 1 2 ( a ) に示す周期的な駆動波形 X D R I V E を 2 次元走査機構 3 1 2 の ドライ ノく 4 2 3 に出力する。

ド ラ イ バ 4 2 3 は、 駆動波形 X D R I V E を受取る と 、 X ス キ ャ ナ 4 2 1 を駆動 して 2 次元走査の主走査を行な う 。 同 時に、 駆動波形 X D R I V E の う ち の帰線期間の始ま り を知 らせる信号、 つま り 、 1 ラ イ ンの走査ごと の水平同期信号 H D (図 1 2 ( b )) を出力する。

これによ り 、 試料 3 0 4 の 1 ライ ン分の画素データが駆動 波形 X D R I V E の A— B 間 （例えば 1 0 2 4 画素分） で得 られる こ と になる。

—方、 X波形生成回路 4 3 1 よ り 水平同期信号 H Dが出力 される と 、 同期信号生成回路 4 3 3 を経由 して図 1 2 ( c ) に示すタイ ミ ング信号 H D ' が Y波形生成回路 4 3 2 に与え られる。

こ の場合、 Y波形生成回路 4 3 2 は、 X波形生成回路 4 3 1 と 同様な図 1 2 に示す波形パター ンを波形メ モ リ に用意し ていて、 同期信号生成回路 4 3 3 を経由 したタイ ミ ング信号 H D ' を受けて 1 ライ ンごと にア ド レスを進め、 A→ B→ C → Aに応 じた図 1 2 ( d ) に示す周期的な駆動波形 Y D R I V E を 2 次元走査機構 3 1 2 の ドライ ノく 4 2 4 に出力する。

ドライ ノく 4 2 4 は、 駆動波形 Y D R I V E を受取る と 、 Y ス キャナ 4 2 2 を駆動 して 2 次元走査の副走査を行な う 。 同 時に、 駆動波形 Y D R I V E の う ちの帰線期間の始ま り を知 らせる信号、 つま り 、 1 フ レーム の走査ごと に図 1 2 ( e ) に示す垂直同期信号 V Dを出力する。

これによ り 、 試料 3 0 4 の 1 フ レーム ごと の画素データ力 S 駆動波形 Y D R I V E の A— B 間 （例えば 7 6 8 ラ イ ン分） で得られ、 これらの動作を繰 り 返すこ と によ り 、 試料 3 0 4 の画像が コ ンピュータ 3 2 1 を介 してモニタ 3 2 2 に表示さ れる。

次に、 ェク ステン ド走査を説明する。 この場合、 予め、 コ ンピュータ 3 2 1 よ り 焦点移動機構 3 2 3 の ド ラ イ ノく 5 3 1 に対 して 1 フ レーム ご と の レポルノく 3 1 5 の移動距離が設定されている。

こ の状態から、 コ ン ピュ ー タ 3 2 1 よ り 2 次元走査駆動制 御回路 3 1 3 の同期信号生成回路 4 3 3 にェ ク ス テ ン ド走査 が指示 され、 Y波形生成回路 4 3 2 が同期信号生成回路 4 3 3 を経由 して与え られる タイ ミ ング信号 H D ' を、 例えば図 1 2 ( c ) の a 点のよ う に受取る と 、 図 1 2 ( d ) の b 点の よ う に駆動波形 Y D R I V E を 2 次元走査機構 3 1 2 の ドラ イ ノく 4 2 4 に出力する。

この場合、 波形メ モ リ の図 1 1 に示す A点から Yス キ ャナ 4 2 2 によ り 2 次元走査の副走査を行ない、 同図 B点までで 1 フ レーム分 （ 7 6 8 ラ イ ン分） の画像データ を取込み、 同 時に、 図 1 2 ( e ) の c 点で垂直同期信号 V Dを出力する。

する と 、 同期信号生成回路 4 3 3 よ り 図 1 2 ( f ) の d 点 で焦点移動機構 3 2 3 の ドラ イ ノく 5 3 1 に対 し レボルバ移動 信号 Z S T A R Tが出力 され、 こ の レボルバ移動信号 Z S T A R T によ り レポルバ 3 1 5 の予め定め られた距離の移動が 開始される。

同時に、 図 1 2 ( e ) の c 点の垂直同期信号 V D によ り 図 1 2 ( c ) の e 点から Y波形生成回路 4 3 2 のア ド レスカ ウ ンタ を駆動するタイ ミ ング信号 H D ' をマス クする。

こ の場合、 ア ド レスカ ウ ンタ を止め られた Y波形生成回路 4 3 2 は、 図 1 1 の B 点の位置で保持され、 これによ り 、 レ ボルバ 3 1 5 が移動される間は、 2 次元走査の副走查は一時 停止 される こ と になる。

その後、 レボルバ 3 1 5 の所定距離の移動が完了する と 、 図 1 2 ( g ) の f 点で ドライ ノく 5 3 1 よ り 同期信号生成回路 4 3 3 に移動完了信号 Z E N Dが出力 される。

こ の移動完了信号 Z E N D を同期信号生成回路 4 3 3 が受 取る と 、 図 1 2 ( c ) の g 点でタイ ミ ング信号 H D ' のマス ク が解除され、次の主走査のタイ ミ ングで有効 と する こ と で、 Y波形生成回路 4 3 2 は、 通常動作に戻 り 、 次のフ レーム走 査に移行される。

以下、 同様に して、 焦点位置における 2 次元走査によ る 1 フ レームの画像取込みを終了する ごと に、 所定の移動量で焦 点移動を行ない、 次の焦点位置に移動 して、 次の 2 次元走査 によ る 1 フ レームの画像取込みを行な う ェ ク ス テ ン ド走査が 行なわれる こ と になる。

従って、 こ のよ う な構成によれば、 ェク ステ ン ド走査の際 の レボルバ 3 1 5 に よ る焦点位置の移動に基づいて 2 次元走 査機構 3 1 2 の Y ス キ ャ ナ 4 2 2 によ る 2 次元走査の副走査 期間を制御 し、 レボルバ 3 1 5 の移動距離に対応させて次フ レーム走査への処理に移行させる よ う にでき る ので、 ェ ク ス テ ン ド走査中の隣 り 合 う 2 つの焦点位置間の 2 次元走査と焦 点位置調整移動の非同期性を吸収でき る よ う になる。

したがって、 従来の走査の帰線期間中に焦点位置の移動が 終了 しない と 、 次の画像取込みを空振 り （データ取得 しない） する もの と比べ、 無駄な 2 次元走査期間 （データ を取得でき ない空振 り 期間） を取 り 除く こ と ができ 、 画像の取込み時間 を大幅に短縮でき る。

また、 従来の画像の取込み時間を短縮するため、 2 次元走 査によ る画像取込みを行いなが ら焦点移動を行な う ため取得 された画像が試料を斜めに走査する もの と比べて、 常に正確 な画像情報を取得する こ と ができ る。

また、 第 1 、 第 2 の実施の形態に本実施の形態を組み合わ せる こ と に よ り 、 従来の 2 次元走査によ る画像取込みに比べ て、 さ らに画像の取 り 込み時間を短縮でき る。

<第 4 の実施の形態 >

次に、 本発明の第 4 の実施の形態について説明する。

こ の場合、 第 3 の実施の形態で述べた図 9 および図 1 0 に ついては、 第 4 の実施の形態でも同様なので、 これら図 9 お よび図 1 0 を援用 し、 また、 図 1 1 に示す X波形生成回路 4 3 1 の波形メ モ リ の波形パターンも、 同図を援用する もの と する。

また、 Υ波形生成回路 4 3 2 の波形メ モ リ の波形パターン は、 図 1 3 に示すよ う に波形メ モ リ のア ド レス Β に垂直同期 信号 V D を、 ァ ド レス Cに制御信号 Ε Νをそれぞれ出力する よ う に してレヽる。

こ のよ う に して も、 ある 1 フ レーム の画像デ タ の取得が 行なわれる と 、 予め設定された距離だけ レボル 3 1 5 が焦 点移動 される よ う になるが、 こ こ ま での動作は 第 3 の実施 の形態と 同様である。

こ の場合、 図 1 3 に示す波形パター ンの垂直帰線期間 （ァ ド レス Β→ C 間） 中 も 2 次元走查は止ま らなレ、よ う になって お り 、 仮に、 レボルバ 3 1 5 の焦点移動の距離 （時間） が小 さ く 、 垂直帰線期間 B→ C間で レボルバ 3 1 5 の移動が完了 して しまい、 ドライ ノく 5 3 1 からの移動完了信号 Z E N D よ り も制御信号 E N の方が後から 同期信号生成回路 4 3 3 に通 知 される よ う な場合であって も、 2 次元走査を止める こ と な く 、 連続したフ レームでデータ取得を行える。

ま た、 レボルバ 3 1 5 の焦点移動の距離 （時間） が大き く 、 垂直帰線期間 B→ C 間で レボルバ 3 1 5 の移動が完了せずに、 次フ レーム内に完了時点が食い込んで しまい制御信号 E Nよ り も移動完了信号 Z E N Dが後で同期信号生成回路 4 3 3 に 通知 される よ う な場合は、 制御信号 E Nの発生時点で 2 次元 走査を一時停止 し、 ドライ バ 5 3 1 からの移動完了信号 Z E N D を待ってから次のフ レームの走査を再開する よ う になる。

従って、 こ のよ う にすれば、 垂直帰線期間 B→ C も有効に 焦点位置調整のための レボルバ 3 1 5 の移動期間に利用する こ と ができ る ので、 さ らに効率のよい画像情報の取得を期待 する こ と ができ る。

なお、 上記実施例においては、 試料からの反射光を使用す る場合について説明 したが、 蛍光又は透過光を使用 して も よ レヽ _c

以上述べた よ う に本発明に よれば、 ェ ク ステ ン ド走査中の 連続する焦点位置の移動に と も な う 2 次元走査手段での 2 次 元走査 と 焦点位置調整手段によ る焦点位置移動の非同期性を 吸収でき るので、 無駄な 2 次元走査期間 （データ を取得でき ない空振 り 期間） を取 り 除く こ と ができ 、 短い時間で、 正確 な画像情報を効率よ く 取得する こ と ができ る。

また、 本発明によれば、 2 次元走査手段の垂直同期信号に 続けて出力 される制御信号と の間の期間も焦点位置調整手段 によ る焦点位置の調整に利用する こ と ができ る ので、 さ らに 効率のよい画像情報の取得を期待する こ と ができ る。 産業上の利用可能性

本発明は、 試料に対する集束光の走査制御やデータ処理を 改善 して処理の高速化を図っ た走査型共焦点顕微鏡に適用す る こ と ができ る。

Claims

請求の範囲

1 . 試料に対する集束光の 2 次元走査範囲を指定す る走査範囲指定手段と 、

前記走査範囲指定手段に よ っ て指定 さ れた 2 次元走 査範囲内において前記試料に対して集束光を 2 次元走査する 2 次元走査手段と 、

前記 2 次元走査手段に よ っ て 2 次元走査 された集束 光の前記試料からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれ か 1 っを受光する受光手段と 、

前記受光手段によ って受光された反射光、蛍光及び透 過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて、 前記試料の画像を得 る画像獲得手段と

を備えたこ と を特徴とする走査型共焦点顕微鏡。 2 . 2 次元走査範囲内において試料に対して集束光 を 2 次元走査する 2 次元走査手段と 、

前記 2 次元走査手段に よ っ て 2 次元走査 された集束 光の前記試料からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれ か 1 っを受光する受光手段と 、

前記受光手段によ っ て受光された反射光、蛍光及び透 過光の う ちのいずれカゝ 1 つに基づいて得られる試料の画像デ 一 夕 の う ち、 デー タ取得範囲を指定するデータ取得範囲指定 手段と 、

前記受光手段によ って受光 された反射光、蛍光及び透 過光の う ちのいずれカゝ 1 つに基づいて得られる試料の画像デ — タ の う ち、 前記データ取得範囲指定手段によ って指定され たデータ 取得範囲の画像データ に基づいて、 前記試料の画像 を獲得する画像獲得手段と

を備えたこ と を特徴とする走査型共焦点顕微鏡。

3 . 試料に対する集束光の 2 次元走査範囲を指定す る走査範囲指定手段と 、

前記走査範囲指定手段に よ っ て指定された 2 次元走 查範囲内において前記試料に対 して集束光を 2 次元走査する 2 次元走査手段と 、

前記 2 次元走査手段に よ っ て 2 次元走査 された集束 光の前記試料からの反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれ か 1 っを受光する受光手段と 、

前記受光手段によ って受光された反射光、蛍光及び透 過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得られる試料の画像デ ータ の う ち、 データ取得範囲を指定するデータ取得範囲指定 手段と 、

前記受光手段によ って受光された反射光、蛍光及び透 過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得られる試料の画像デ ータ の う ち、 前記データ取得範囲指定手段によ って指定され たデータ取得範囲の画像データ に基づいて、 前記試料の画像 を取得する画像獲得手段と

を備えたこ と を特徴とする走査型共焦点顕微鏡。 4 . 試料に対 して集束光を 2 次元走査する 2 次元走 查手段と 、

前記試料に対する集束光の焦点位置を調整する焦 点位置調整手段と 、

前記焦点位置調整手段に よ る焦点位置の調整期間に 前記 2 次元走査手段によ る 2 次元走査を禁止する制御手段と を具備 したこ と を特徴とする走査型共焦点顕微鏡。

5 . 前記制御手段は、 前記 2 次元走査手段の 1 ライ ン走査ごと に出力 される水平同期信号と フ レー ム走査ごと に 出力 される垂直同期信号を管理 し、 前記垂直同期信号によ り 焦点位置調整手段によ る焦点位置の調整開始を指示する と と も に前記 2 次元走査手段によ る 2 次元走査を禁止 し、 前記焦 点位置調整手段によ る焦点位置の調整終了をま って前記 2 次 元走査手段の 2 次元走査を開始させる こ と を特徴とする請求 項 4記載の走査型共焦点顕微鏡。

6 . 前記制御手段は、 さ らに 2 次元走査手段の垂直 同期信号に続けて出力 される制御信号を管理し、 前記焦点位 置調整手段によ る焦点位置の調整終了が前記制御信号よ り 前 に通知 された場合は、 前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を禁 止せず、 前記焦点位置調整手段に よ る焦点位置の調整終了が 前記制御信号よ り 後に通知 された場合は、 前記制御信号の発 生時点で前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を一時禁止 し、 前 記焦点位置の調整終了をま っ て前記 2 次元走査手段の 2 次元 走査を開始させる こ と を特徴と する請求項 5 記載の走査型共 焦点顕微鏡-

補正書の請求の範囲

[ 2 0 0 0年 7月 1 9日 （1 9 . 0 7 . 0 0 ) 国際事務局受理：出願 当初の請求の範囲 1は補正された；出願当初の請求の範囲 2— 6は取 り下げられた；新しい請求の範囲 7— 1 4が加えられた。 （7頁) ]

請 求 の 範 囲

1 . (補正後） 試料の 2 次元走査 と 、 前記試料 と 対 物 レ ンズの焦点位置 と を前記対物 レ ン ズを通過する光の光軸 方向で相対的に移動 さ せる処理 と を繰 り 返すこ と に よ り 試料 の 3 次元情報を得る走査型共焦点顕微鏡において、

前記試料に対 して集束光を一軸方向 に走査する た めの第 1 の走査手段 と 、 前記試料に対 して集束光を前記第 1 の走査手 段に よ っ て走査 さ れる 方向 に直交する 軸方向 に走查する ため の第 2 の走査手段 と を具備する 2 次元走査手段 と 、

前記試料に対する集束光の 2 次元走査範囲を指定する 走査 範囲指定手段と 、

前記第 1 の走査手段を駆動する ための第 1 の駆動信号及び 前記第 2 の走査手段を駆動する た めの第 2 の駆動信号を 出力 する と と も に、 前記走査範囲指定手段に よ っ て 2 次元走查範 囲が指定 された場合に、 指定 さ れた前記試料の 2 次元走査範 囲内において集束光を走査 させる よ う に前記第 2 の駆動信号 を制御する制御手段 と 、

前記 2 次元走査手段に よ っ て 2 次元走査 さ れた集束光 の前記試料か ら の反射光、 蛍光及び透過光の う ちのいずれか

1 っを受光する受光手段 と 、

前記受光手段に よ っ て受光 さ れた反射光、 蛍光及び透 過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて、 前記試料の画像を得 る画像獲得手段 と

を備えた こ と を特徴 と する 走査型共焦点顕微鏡。

2 . (削除）

補正された用紙 （条約第 19条）

3 . (削除）

4 . (削除）

補正された用紙 (条約第 19条)

5 . (削除）

6 . (削除）

補正された用紙 （条約第 19条）

7 . (追加） 前記制御手段に よ る 前記第 2 の駆動 信号の制御は、 前記第 2 の駆動信号の波形の情報を制御する こ と を特徴とする請求項 1 記載の走査型共焦点顕微鏡。

8 . (追加） 前記走査範囲指定手段は、 前記受光手段に よ っ て受光 さ れた反射光、 蛍光及び透 過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得られる試料の画像デ —タ の う ち、 データ取得範囲を指定する機能を備えてお り 、 前記制御手段は、 前記走査範囲指定手段に よ っ て 2 次元走査範囲が指定 された場合に、 前記受光手段に よ って受光 された反射光、 蛍 光及び透過光の う ちのいずれか 1 つに基づいて得 られる試料 の画像デー タ の う ち、 前記走査範囲指定手段に よ って指定さ れたデータ取得範囲の画像データ に基づいて、 前記試料の画 像を獲得する機能を備えている こ と を特徴と する請求項 1 記 載の走査型共焦点顕微鏡。

9 . (追加） 前記試料と前記対物 レンズの焦点位 置と を前記光軸方向に相対的に移動させる移動手段と 、

前記移動手段によ る前記試料と 前記対物 レンズの焦点位置 と の相対的な移動期間中に前記 2 次元走査手段によ る 2 次元 走査を禁止する禁止手段と を さ らに具備する こ と を特徴とする請求項 1 記載の走査型共 焦点顕微鏡。

補正された用紙 （条約第 19条）

1 0 . (追加） 前記禁止手段は、 前記 2 次元走査 手段の 1 ラ イ ン走査ごと に出力 さ れる水平同期信号と フ レー ム走査ごと に出力 さ れる垂直同期信号を管理 し、 前記垂直同 期信号に よ り 移動手段に よ る焦点位置の調整開始を指示する と と も に前記 2 次元走査手段に よ る 2 次元走査を禁止 し、 前 記移動手段に よ る焦点位置の調整終了 をま って前記 2 次元走 查手段の 2 次元走査を開始させる こ -と を特徴 と する請求項 9 記載の走査型共焦点顕微鏡。

1 1 . (追加） 前記禁止手段は、 2 次元走査手段 の垂直同期信号に続けて出力 される制御信号を管理 し、 前記 移動手段によ る焦点位置の調整終了が前記制御信号よ り 前に 通知された場合は、 前記 2 次元走查手段の 2 次元走査を禁止 せず、 前記移動手段によ る焦点位置の調整終了が前記制御信 号よ り 後に通知された場合は、 前記制御信号の発生時点で前 記 2 次元走査手段の 2 次元走査を一時禁止 し、 前記焦点位置 の調整終了をま って前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を開始 させる こ と を特徴と する請求項 9 記載の走査型共焦点顕微鏡 _c

1 2 . (追加） 試料の 2 次元走査と 、 前記試料と 対物 レ ンズの焦点位置 と を前記対物 レ ンズを通過する光の光 軸方向に相対的に移動させる処理と を繰 り 返すこ と によ り 試 料の 3 次元情報を得る走査型共焦点顕微鏡において、

前記試料と 前記対物 レンズの焦点位置と を前記光軸方向に 相対的に移動させる移動手段と 、

捕正された用紙 （条約第 ₁₉条） 前記試料に対 して集束光を一軸方向に走査する ための第 1 の走査手段 と 、 前記試料に対 して集束光を前記第 1 の走查手 段に よ って走査 される方向に直交する軸方向に走査する ため の第 2 の走査手段と を具備する 2 次元走査手段と 、

前記移動手段によ る前記試料と前記対物 レ ンズの焦点位置 と の相対的な移動期間中に前記 2 次元走査手段によ る 2 次元 走査を禁止する禁止手段と

を具備する こ と を特徴とする走査型共焦点顕微鏡。

1 3 . (追加） 前記禁止手段は、 前記 2 次元走査 手段の 1 ラ イ ン走査ごと に出力 される水平同期信号と フ レー ム走查ごと に出力 される垂直同期信号を管理 し、 前記垂直同 期信号に よ り 前記移動手段に よ る焦点位置の調整開始を指示 する と と も に前記 2 次元走査手段に よ る 2 次元走査を禁止 し 前記移動手段に よ る焦点位置の調整終了 をま って前記 2 次元 走査手段の 2 次元走査を開始させる こ と を特徴と する請求項 1 2記載の走査型共焦点顕微鏡。

1 4 . (追加） 前記禁止手段は、 前記 2 次元走査 手段の垂直同期信号に続けて出力 される制御信号を管理し、 前記移動手段によ る焦点位置の調整終了が前記制御信号よ り 前に通知 された場合は、 前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を 禁止せず、 前記移動手段によ る焦点位置の調整終了が前記制 御信号よ り 後に通知 された場合は、 前記制御信号の発生時点 で前記 2次元走査手段の 2 次元走査を一時禁止 し、 前記焦点 補正された用紙 （条約第 19条） 位置の調整終了をま って前記 2 次元走査手段の 2 次元走査を 開始させる こ と を特徴とする請求項 1 2記載の走査型共焦点 顕微鏡。

楠止された用紙 （条約第 19条）