(57)【要約】      （修正有）【課題】  高さ計測のための３次元画像取得に最適なＺ走査範囲を設定でき、正確な３次元画像を容易に取得でき、操作性も格段に向上させる走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法を提供する。【解決手段】  対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、対物レンズの集光位置と試料との相対的な位置を集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、各相対位置での試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、それら光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、それを与える相対位置を推定し、その推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、取得した輝度情報と高さ情報とに基づいて、繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定する。【選択図】      図６
2006293219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、
前記対物レンズの集光位置と前記試料との相対的な位置を前記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、
各相対位置での前記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、
前記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、
前記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、前記最大値を与える前記相対位置を推定し、
前記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、
前記取得した輝度情報と高さ情報とに基づいて、前記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする試料情報測定方法。
【請求項２】
対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、
前記対物レンズの集光位置と前記試料との相対的な位置を前記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、
各相対位置での前記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、
前記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、
前記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、前記最大値を与える前記相対位置を推定し、
前記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、
前記繰り返し往復動作させる走査範囲を入力し、
前記入力された走査範囲を設定し、
前記設定された走査範囲と前記高さ情報とに基づいて、前記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする試料情報測定方法。
【請求項３】
対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、
前記対物レンズの集光位置と前記試料との相対的な位置を前記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、
各相対位置での前記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、
前記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、
前記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、前記最大値を与える前記相対位置を推定し、
前記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、
前記高さ情報に基づいて前記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする試料情報測定方法。
【請求項４】
前記設定した走査範囲に基づいて、前記試料の形状を測定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の試料情報測定方法。
【請求項５】
光源からの光を試料に対して集束させて前記試料からの反射光を取り込む対物レンズと、
前記光の光軸方向に沿って前記対物レンズの集光位置と前記試料との相対的な位置を離散的に繰り返し往復動作させるＺ走査機構と、
前記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、
前記共焦点絞りを通過する反射光の強度を検出する光検出器とを備えた走査型共焦点顕微鏡であって、
前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置を変化させることにより、前記光検出器で検出した光強度の最大光強度値を含む複数の光強度情報を取得する光強度情報取得手段と、
前記光強度情報取得手段によって取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、前記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、前記最大値の光強度情報を与える前記相対位置とを推定し、前記推定した光強度情報の最大値と相対位置とを、それぞれ輝度情報と高さ情報として前記Ｚ走査機構によりそれぞれ連続的に取得する光情報演算手段と、
前記光情報演算手段によって取得した輝度情報と高さ情報とに基づいて、前記Ｚ走査機構の走査範囲を設定するＺ走査範囲設定手段と、
を備えることを特徴とする走査型共焦点顕微鏡。
【請求項６】
前記Ｚ走査範囲設定手段は、
入力された前記Ｚ走査機構の走査範囲を設定するＺ走査範囲設定部と、
前記Ｚ走査範囲設定部で設定された走査範囲と前記高さ情報とに基づいて、前記Ｚ走査機構が走査するＺ走査範囲を調整するＺ走査範囲自動調整部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記Ｚ走査範囲設定手段は、前記高さ情報に基づいて前記Ｚ走査機構が走査するＺ走査範囲を設定するＺ走査範囲自動設定部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を介して試料を光で走査することにより試料の表面情報を測定する走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法に関し、特に、試料の高さ方向に関する表面情報を測定することが可能な走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型共焦点顕微鏡は、試料に照明光を照射して試料で反射する反射光を、共焦点絞りを介して光検出器で検出し、その検出量に基づいて、試料の焦点深度が深い画像や３次元画像を取得する。
【０００３】
対物レンズの焦点と試料との相対的な位置を光軸方向に変化させると、すなわちＺ走査させると、共焦点絞りを介して検出器に入射する反射光の量が変化し、試料の表面に焦点が合ったときに検出器における受光量が最大になる。したがって、検出器において最大受光量が得られるときの対物レンズの焦点と試料との相対的な位置から試料の表面の高さ情報を算出することができ、試料の表面を光で走査することによって試料全般の表面の高さ情報を取得することができる。
【０００４】
Ｚ走査することが可能な機構であるＺ走査機構を、光軸方向に沿って対物レンズの集光位置と試料との相対的な位置を離散的に、かつ、繰り返し往復運動させ、光検出器によって、最大輝度を含む連続した少なくとも３点での光強度を検出した後、そのデータを用いて近似後Ｉ−Ｚ曲線の最大値を計算し、高さ方向（Ｚ方向）の試料情報を測定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、上述のようなＺ走査機構を繰り返し往復運動させることにより、上記試料を３次元的に繰り返し観察する技術も既に開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２０４４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術（例えば、特許文献２）においては、３次元的に繰り返し観察動作を行なう前に、高さ方向（Ｚ方向）の測定範囲の設定を行なう必要があり、正確な試料の３次元画像が得られない場合は、３次元的に繰り返し観察動作を一旦終了してから測定範囲を設定し直し、再度３次元的に繰り返し観察動作を行って３次元画像を得る必要があり、３次元画像を得るために手間（時間）がかかるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、３次元的に繰り返し観察作動中に、使用者が３次元的に繰り返し観察を行いながら、高さ計測のための３次元画像取得における最適なＺ走査範囲を設定でき、常に正確な３次元画像を容易に取得できる機能を搭載し、操作性を格段に向上させることが可能な走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、３次元的に繰り返し観察において得られた高さ情報を利用して、使用者が意識することなくＺ走査範囲を自動的に設定し、常に正確な３次元画像を容易に取得できる機能を搭載した走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の試料情報測定方法は、対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、上記対物レンズの集光位置と上記試料との相対的な位置を上記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、各相対位置での上記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、上記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、上記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、上記最大値を与える上記相対位置を推定し、上記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、上記取得した輝度情報と高さ情報とに基づいて、上記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、本発明の試料情報測定方法は、対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、上記対物レンズの集光位置と上記試料との相対的な位置を上記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、各相対位置での上記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、上記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、上記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、上記最大値を与える上記相対位置を推定し、上記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、上記繰り返し往復動作させる走査範囲を入力し、上記入力された走査範囲を設定し、上記設定された走査範囲と上記高さ情報とに基づいて、上記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様によれば、本発明の試料情報測定方法は、対物レンズを通して光源からの光を試料に照射し、上記対物レンズの集光位置と上記試料との相対的な位置を上記集束光の光軸方向に沿って離散的に繰り返し往復動作させ、各相対位置での上記試料からの光強度情報をそれぞれ取得し、上記取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、上記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、上記最大値を与える上記相対位置を推定し、上記推定した光強度情報の最大値と相対位置をそれぞれ輝度情報と高さ情報として連続的に取得し、上記高さ情報に基づいて上記繰り返し往復動作を行なう走査範囲を設定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の試料情報測定方法は、上記設定した走査範囲に基づいて、上記試料の形状を測定することが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の走査型共焦点顕微鏡は、光源からの光を試料に対して集束させて上記試料からの反射光を取り込む対物レンズと、上記光の光軸方向に沿って上記対物レンズの集光位置と上記試料との相対的な位置を離散的に繰り返し往復動作させるＺ走査機構と、上記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、上記共焦点絞りを通過する反射光の強度を検出する光検出器とを備えた走査型共焦点顕微鏡であって、上記対物レンズの集光位置と上記試料の相対位置を変化させることにより、上記光検出器で検出した光強度の最大光強度値を含む複数の光強度情報を取得する光強度情報取得手段と、上記光強度情報取得手段によって取得した光強度情報群から複数の光強度情報を抽出し、上記抽出した複数の光強度情報に適合する変化曲線上の最大値と、上記最大値の光強度情報を与える上記相対位置とを推定し、上記推定した光強度情報の最大値と相対位置とを、それぞれ輝度情報と高さ情報として上記Ｚ走査機構によりそれぞれ連続的に取得する光情報演算手段と、上記光情報演算手段によって取得した輝度情報と高さ情報とに基づいて、上記Ｚ走査機構の走査範囲を設定するＺ走査範囲設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の走査型共焦点顕微鏡は、上記Ｚ走査範囲設定手段が、入力された上記Ｚ走査機構の走査範囲を設定するＺ走査範囲設定部と、上記Ｚ走査範囲設定部で設定された走査範囲と上記高さ情報とに基づいて、上記Ｚ走査機構が走査するＺ走査範囲を調整するＺ走査範囲自動調整部とを備えることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の走査型共焦点顕微鏡は、上記Ｚ走査範囲設定手段が、上記高さ情報に基づいて上記Ｚ走査機構が走査するＺ走査範囲を設定するＺ走査範囲自動設定部を備えることが望ましい。
【００１５】
このような構成によれば、使用者はモニタ上に繰り返し表示される３次元画像を観察しながら、Ｚ走査範囲を設定でき、正確な３次元画像を簡単に取得できる。
さらに、光検出器により取得された光情報に基づいて演算処理を実施し、Ｚ走査範囲に反映することにより使用者が意識することなく、簡単に正確な３次元画像を取得できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、試料の３次元構造を繰り返し連続的に取得するとともに、取得した光強度情報に基づいてＺレボルバのＺ走査範囲を設定するため、正確な３次元画像を容易に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
図１は、本発明の第１の実施の形態を適用した走査型共焦点顕微鏡の構成を示す図である。
【００１８】
図１に示す走査型共焦点顕微鏡では、光源１から出射した光が、ビームスプリッター２を透過した後、２次元走査機構３に入射する。２次元走査機構３は、第１の光スキャナ３ａと第２の光スキャナ３ｂとからなり、光束を２次元に走査し、対物レンズ７へと導く。対物レンズ７へ入射した光束は、集束光となって試料８の表面上を走査する。
【００１９】
試料８の表面で反射した光は、再び対物レンズ７から２次元走査機構３を介してビームスプリッター２に導入された後、ビームスプリッター２によって反射され結像レンズ９によってピンホール１０上に集光する。ピンホール１０により試料８の集光点以外からの反射光をカットし、ピンホール１０を通過する光だけを光検出器１１によって検出する。
【００２０】
Ｚレボルバ６は、複数の対物レンズ７を保有し、所望の倍率の対物レンズ７を２次元走査の光路中に挿入することができるとともに、Ｚ軸方向に移動可能となっており、対物レンズ７の集光位置と試料８の相対位置とを変化させることができるようになっている。
【００２１】
試料８は、試料台１３上に載置されており、ステージ１４によってＸＹ方向に移動可能となっている。２次元走査機構３、Ｚレボルバ６および光検出器１１等は、コンピュータ１２に記憶された顕微鏡制御プログラムよって制御され、使用者はモニタ１５に表示される操作画面を通じて各部を操作することが出来る。
【００２２】
ここで、対物レンズ７による集光位置は、ピンホール１０と光学的に共役な位置にあり、試料８が対物レンズ７による集光位置にある場合は、試料８からの反射光がピンホール１０上で集光してピンホール１０を通過する。試料８が対物レンズ７による集光位置からずれた位置にある場合は、試料８からの反射光はピンホール１０上では集光しておらず、ピンホール１０を通過しない。
【００２３】
図２は、対物レンズ７と試料８の相対位置（Ｚ）と光検出器１１の出力（Ｉ）の関係を示す図である。
以下この関係をＩ−Ｚカーブと呼ぶ。
【００２４】
図２に示すように、試料８が対物レンズ７の集光位置Ｚ0にある場合、光検出器１１の出力は最大となり、この位置から対物レンズ７と試料８の相対位置が離れるに従い光検出器１１の出力は急激に低下する。
【００２５】
この特性により、 ２次元走査機構３によって集光点を２次元走査し、光検出器１１の出力を２次元走査機構３に同期して画像化すれば、試料８のある特定の高さのみが画像化され、試料８を光学的にスライスした画像（共焦点画像）が得られる。そして、上記画像は、モニタ１５に上記操作画面と合わせて表示される。
【００２６】
次に、Ｚ方向の動作について説明する。
上記走査型共焦点顕微鏡が計測する試料８として、一方の端から他方の端へａ面、ｂ面、ｃ面へと高さ（Ｚ方向への厚さ）が異なり、かつ、厚い（高い）順にｂ面、ｃ面、ａ面となる３面を有する試料を考える。
【００２７】
図３は、Ｚ方向の走査範囲の設定を説明するための図である。
Ｚ走査範囲をゼロ以外の値に設定すると、図３のようにレボルバ６は現在の焦点位置を中心にＺ走査範囲の間を上下にステップ移動し始める。
【００２８】
設定されたＺ走査範囲内をあらかじめ決められた移動ピッチΔＺでＺレボルバ６は移動し、Ｚ相対位置毎に、共焦点画像が取得される。
説明を簡単にするため共焦点画像取得は５枚、即ち、Ｚレボルバ６の移動回数が４回であるとし、それぞれＺ（−２）、Ｚ（−１）、Ｚ（０）、Ｚ（１）、Ｚ（２）の位置であるとする。この時、試料８の任意の点の光強度情報を得る。
【００２９】
図４は、Ｚ（−２）からＺ（２）の位置での光強度群を示す図である。
次に、各点において上記光強度情報を比較し、最大強度となった（Ｉ（ｎ）、Ｚ（ｎ））、その前後の値（Ｉ（ｎ−１）、Ｚ（ｎ−１））、（Ｉ（ｎ＋１）、Ｚ（ｎ＋１））を抽出する。図３の場合でａ面について言えば、最大強度点は、（Ｉａ（−１）、Ｚａ（−１））、その前後が（Ｉａ（０）、Ｚａ（０））、（Ｉａ（−２）、Ｚａ（−２））となる。そして、この３点を通る近似２次曲線を想定し、その極値を求めることで真の最大値Ｉａ［ｍａｘ］ と、それを与えるＺレボルバ６の位置Ｚａ［ｍａｘ］を得ることができる。
【００３０】
試料８上のＸＹ走査範囲にわたってこれらの情報を得ることにより、全面に焦点があったエクステンド画像と、高さマップ画像が作成される。高さマップ画像は、コンピュータ１２により処理されることでモニタ１５上に３次元的に表示する。なお、この３次元画像の表面には、エクステンド画像を貼り付けて表示することができる。
【００３１】
そして、共焦点画像５枚で１回の輝度、高さの抽出が可能であるので、Ｚレボルバ６のステップ移動をＺ（−２）→Ｚ（−１）→Ｚ（０）→Ｚ（１）→Ｚ（２）→Ｚ（１）→Ｚ（０）→Ｚ（−１）→Ｚ（−２）→・・・と繰り返し行なえば、連続的に試料８の３次元的形状を得ることができる。
【００３２】
連続的に試料８の３次元的形状を取得している時のＺ走査範囲の設定は、図５に示したＧＵＩ画面上の操作パネル１６により、モニタ１５上に繰り返し表示される３次元画像や断面プロファイルを観察しながら、使用者が、Ｚ走査範囲の上下限または上下限間の幅を自由に設定する（大まかに設定する）。
【００３３】
そして、使用者が設定した大まかなＺ走査範囲の中で適宜正確な３次元画像を取得できる最適なＺ走査範囲（所望する３次元画像が得られる最低限の走査範囲）を自動的に計算し、調整する。
【００３４】
使用者は、図５に示したＧＵＩ画面上の操作パネル１６により、モニタ１５上に繰り返し表示される３次元画像や断面プロファイルを観察しながら、Ｚ走査範囲の上下限または上下限間の幅を自由に設定できる。
【００３５】
次に、図６を用いて、第１の実施の形態におけるＺ走査範囲の設定方法を説明する。
図６は、本発明の第１の実施の形態におけるＺ走査範囲設定処理の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップＳ１において、使用者からの指示により繰り返し３次元表示が開始されると、ステップＳ２において、あらかじめ決められたＺ走査範囲内をデフォルトの移動ピッチで走査が開始される。
【００３７】
次に、ステップＳ３において、使用者が繰り返し３次元形状表示機能により構築された３次元形状画像または断面プロファイルをモニタ１５上で観察しながら、大まかなＺ走査範囲を図５に示したＧＵＩ画面上の操作パネル１６で設定すると、設定した範囲内でＺ走査が行われる。
【００３８】
そして、ステップＳ４において、構築された高さ画像からＺ相対位置の最小値と最大値とを抽出する。
次に、ステップＳ５において、ステップＳ４で抽出されたＺ相対位置の最小値からＺ走査の下限値を算出する。例えば、図７に示すように、下限値を（Ｚ相対位置の最小値−あらかじめ決められた移動ピッチ×２）とする。また、ステップＳ６において、ステップＳ４で抽出されたＺ相対位置の最大値からＺ走査の上限値を算出する。例えば、図７に示すように、上限値を（（Ｚ相対位置の最大値−Ｚ相対位置の最小値）以上の最小移動ピッチの倍数＋あらかじめ決められた移動ピッチ×４）とする。
【００３９】
そして、ステップＳ７において、ステップＳ５およびステップＳ６で算出したＺ走査範囲の下限値および上限値を、３次元画像撮像の範囲に反映させる。
最後に、ステップＳ８において、表示されている画像が所望の３次元形状画像であればＺ走査範囲設定処理を終了させ、所望の３次元形状画像でなければ、ステップＳ３に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
【００４０】
以上より、使用者が繰り返し３次元画像表示中にモニタ上で３次元形状を観察しながらＺ走査範囲を自動設定することが出来る。さらに、使用者が設定したＺ走査範囲から、適切なＺ走査範囲（所望する３次元画像が得られる最低限の走査範囲）を自動的に計算し設定されるため、３次元画像撮像の際に余計なＺ走査範囲が省かれるので、撮像にかかる時間短縮と高さ計測のための高精度な３次元画像取得が可能となる。
【００４１】
なお、本第１の実施の形態の説明では、構築された高さ画像からＺ相対位置の最小値と最大値とを抽出し、Ｚ走査範囲の上限値と下限値とを計算後、Ｚ走査範囲に反映させたが、Ｚ相対位置の最小値と最大値から、Ｚ走査範囲の上下間隔を算出し、Ｚ走査範囲に反映させても良い。例えば、Ｚ相対位置の最大値と最小値から中心位置を計算し、その中心位置から上下均等にＺ走査範囲を拡げたり、縮めたりしてもよい。
【００４２】
次に、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。
本第２の実施の形態にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記第１の実施の形態の走査型共焦点顕微鏡に加え、使用者による大まかなＺ走査範囲の設定も自動化し、適切な走査範囲を全て自動的に行なうＺ走査範囲自動設定手段を具備する構成とした。
【００４３】
本第２の実施の形態におけるＺレボルバ６のＺ走査範囲の設定方法について説明する。
上記第１の実施の形態に示した走査型共焦点顕微鏡の構成によって共焦点画像を５枚取得した後、任意の試料８のＺ相対位置の最大値と最小値の抽出を行なう。この抽出されたＺ相対位置情報に基づいて、Ｚレボルバ６のＺ走査範囲またはＺ走査範囲の下限値および上限値を自動的に算出し設定する。
【００４４】
次に、図８を用いて、第２の実施の形態におけるＺ走査範囲の設定方法を説明する。
図８は、本発明の第２の実施の形態におけるＺ走査範囲設定処理の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ１１において、使用者からの指示により繰り返し３次元表示が開始される。この時、移動ピッチとＺ走査範囲については、デフォルトの値が設定されている。
次に、ステップＳ１２において、デフォルトの範囲内でＺ走査が開始され、エクステンド画像が構築される。そして、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で構築された高さ画像からＺ相対位置の最小値と最大値とを抽出する。
【００４６】
次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で抽出された高さの最小値とマージンを含めたＺ走査範囲の下限値とを比較する。例えば、ステップＳ１３で抽出されたＺ相対位置の最小値とデフォルトのＺ走査範囲の下限値＋あらかじめ設定可能である閾値とを比較する。
【００４７】
そして、マージンを含めたＺ走査範囲の下限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最小値以上であれば、すなわち任意の試料８におけるＺ相対位置の高さの最小値がＺ走査範囲に含まれていなかった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）は、ステップＳ１５において、Ｚ走査範囲の下限値をマージン（閾値）分だけ拡げて、次の走査でのＺ走査範囲の下限値とする。
【００４８】
他方、マージンを含めたＺ走査範囲の下限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最小値より小さければ、すなわち任意の試料８におけるＺ相対位置の高さの最小値がＺ走査範囲に含まれていた場合（ステップＳ１４：ＮＯ）は、ステップＳ１６において、ステップＳ１３で抽出された高さの最小値とマージンを含めたＺ走査範囲の下限値とを比較する。例えば、ステップＳ１３で抽出されたＺ相対位置の最小値とデフォルトのＺ走査範囲の下限値＋あらかじめ設定する閾値＋走査ピッチとを比較する。
【００４９】
そして、マージンを含めたＺ走査範囲の下限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最小値以上であれば（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７において、Ｚ走査範囲の下限値を１ピッチ分だけ縮めて、次の走査でのＺ走査範囲の下限値とする。
【００５０】
次に、ステップＳ１８において、ステップＳ１３で抽出された高さの最大値とマージンを含めたＺ走査範囲の上限値とを比較する。例えば、ステップＳ１３で抽出されたＺ相対位置の最大値とデフォルトのＺ走査範囲の上限値−上記閾値とを比較する。
【００５１】
そして、マージンを含めたＺ走査範囲の上限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最大値以下であれば、すなわち任意の試料８におけるＺ相対位置の高さの最大値がＺ走査範囲に含まれていなかった場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）は、ステップＳ１９において、Ｚ走査範囲の上限値をマージン（閾値）分だけ拡げて、次の走査でのＺ走査範囲の上限値とする。
【００５２】
他方、マージンを含めたＺ走査範囲の上限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最大値より大きければ（ステップＳ１８：ＮＯ）、ステップＳ１３で抽出された高さの最大値とマージンを含めたＺ走査範囲の上限値とを比較する。例えば、ステップＳ１３で抽出されたＺ相対位置の最大値とデフォルトのＺ走査範囲の上限値−あらかじめ設定する閾値−ピッチとを比較する。
【００５３】
そして、マージンを含めたＺ走査範囲の上限値の方がステップＳ１３で抽出された高さの最大値以下であれば、すなわちある試料におけるＺ相対位置の高さの最大値がＺ走査範囲に含まれていた場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）に、ステップＳ２１において、Ｚ走査範囲の上限値を１ピッチ分だけ縮めて、次の走査でのＺ走査範囲の上限値とする。
【００５４】
次に、ステップＳ２２において、これらの上限値及び下限値を計測のための３次元画像取得におけるＺ走査範囲に反映させる。
最後に、ステップＳ２３において、表示されている画像が所望の３次元形状画像であればＺ走査範囲設定処理を終了させ、所望の３次元形状画像でなければ、ステップＳ１３に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
【００５５】
以上の動作により、計測のための３次元画像取得におけるＺ走査範囲の自動設定が実現する。
これにより、ボタンを押すだけの簡易操作で、最適なＺ走査範囲（所望する３次元画像が得られる最低限の走査範囲）を自動的に計算し、設定されるため、３次元画像撮像の際に余計なＺ走査範囲が省かれるので、撮像にかかる時間短縮と高さ計測のための高精度な３次元画像取得が可能となる。
【００５６】
なお、上記図８中のステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１８およびステップＳ２０における判断基準として、Ｚ相対位置の位置情報を使う代わりに、輝度情報を用いても良い。例えば、Ｚ走査範囲の上下限それぞれの場所において輝度情報を参照し、ある一定の割合以上黒かった時は、それ以上拡大しないようにしても良い。
【００５７】
以上、本発明を適用した各実施の形態を説明してきたが、本発明を適用する走査型共焦点顕微鏡の構成は、図１に示す構成に限らず各種の走査型共焦点顕微鏡に適用することができる。
【００５８】
例えば、円盤上にスパイラル状に複数の微小開口を設けたニポウまたはニプコウ（Ｎｉｐｋｏｗ）ディスクを高速回転させる構成であっても良い。このとき、上記Ｎｉｐｋｏｗディスクが対物レンズの集光位置と共役な位置に配置される微小開口を兼ね、光検出器としてＣＣＤなどの２次元画像センサが用いられる。さらには２次元光走査機構に変えて、１次元光スキャナによって対物レンズの集束光を試料の１ライン上で走査し、試料の断面形状を測定する構成であっても良い。
【００５９】
また、対物レンズ７の集光位置と試料８の位置を相対的に移動させる移動機構として、対物レンズ７を移動するＺレボルバ６に代えて試料８の位置を移動させるステージ機構を用いても良い。
【００６０】
その他、上記の構成に限らず、各種の走査型共焦点顕微鏡に本発明を適用することができる。すなわち、本発明が適用される走査型共焦点顕微鏡および試料情報測定方法は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を適用した走査型共焦点顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】対物レンズ７と試料８の相対位置（Ｚ）と光検出器１１の出力（Ｉ）の関係を示す図である。
【図３】Ｚ方向の走査範囲の設定を説明するための図である。
【図４】Ｚ（−２）からＺ（２）の位置での光強度群を示す図である。
【図５】Ｚ走査範囲指定の操作パネルＧＵＩの例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるＺ走査範囲設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態におけるＺ走査範囲設定の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるＺ走査範囲設定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１      光源
２      ビームスプリッター
３      ２次元走査機構
３ａ    第１の光スキャナ
３ｂ    第２の光スキャナ
６      Ｚレボルバ
７      対物レンズ
８      試料
９      結像レンズ
１０    ピンホール
１１    光検出器
１２    コンピュータ
１３    試料台
１４    ステージ
１５    モニタ
１６    操作パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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