(57)【要約】【課題】  効率よく被検物の高さ測定を行うことができる測定顕微鏡を提供する。【解決手段】  本発明は、白色光源４と、光が自由に透過可能な透過部８ａと、複数の小孔である共焦点ピンホール８ｂが形成されて所定の色（例えば、赤色などの焦点深度の浅い色）の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部８ｃとからなり、回転軸８ｄを中心に所定の回転速度で回転する共焦点ディスク８と、白色光源４からの照明光を、共焦点ディスク８及び所定のレンズ系を介して被検物に照射する照明光学系２及び測定光学系３（共焦点光学系）と、被検物１４からの戻り光を、共焦点光学系２，３を介して受光して被検物１４の画像を取得する撮像素子１２とを備え、撮像素子１２により取得される検物１２の画像は、戻り光が透過部８ａを透過して得られる被検物１４の明視野像と、ニポウディスク部８ｃを透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された画像であるように構成される。【選択図】  図１
2006235250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、
光が自由に透過可能な透過部と、複数の小孔が形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部とからなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転するディスクと、
前記ディスクの透過部及び所定のレンズ系から形成される非共焦点光学系と、
前記ディスクのニポウディスク部及び所定のレンズ系から形成される共焦点光学系と、
前記白色光源により照明された前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して前記被検物を観察する観察手段とを備え、
前記観察手段は、前記ディスクの回転により前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された観察像を観察できることを特徴とする測定顕微鏡。
【請求項２】
白色光源と、
所定の色の光を出射する第２の光源と、
光が自由に透過可能な透過部及び複数の小孔が形成されたニポウディスク部からなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転する第１のディスクと、
前記白色光源と前記第１のディスクとの間に設けられ、前記第１のディスクと同一形状を有し、前記第１のディスクと同期回転する第２のディスクと、
前記白色光源からの照明光を、前記第２のディスクを透過させ、前記第１のディスクの透過部から所定のレンズ系を介して被検物に照射する非共焦点光学系とともに、前記第２の光源からの照明光を、前記第２のディスクで反射させ、前記第１のディスクのニポウディスク部から前記所定のレンズ系を介して被検物に照射する共焦点光学系とからなる光学系と、
前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して前記被検物を観察する観察手段とを備え、
前記観察手段は、前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された観察像を観察できることを特徴とする測定顕微鏡。
【請求項３】
白色光源と、
光が自由に透過可能な透過部と、複数の小孔が形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部とからなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転するディスクと、
前記ディスクの透過部及び所定のレンズ系から形成される非共焦点光学系と、
前記ディスクのニポウディスク部及び所定のレンズ系から形成される共焦点光学系と、
前記白色光源により照明された前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して受光して前記被検物の画像を取得する撮像手段とを備え、
前記撮像手段により取得される前記被検物の画像は、前記ディスクの回転により前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された画像であることを特徴とする測定顕微鏡。
【請求項４】
白色光源と、
所定の色の光を出射する第２の光源と、
光が自由に透過可能な透過部及び複数の小孔が形成されたニポウディスク部からなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転する第１のディスクと、
前記白色光源と前記第１のディスクとの間に設けられ、前記第１のディスクと同一形状を有し、前記第１のディスクと同期回転する第２のディスクと、
前記白色光源からの照明光を、前記第２のディスクを透過させ、前記第１のディスクの透過部から所定のレンズ系を介して被検物に照射する非共焦点光学系とともに、前記第２の光源からの照明光を、前記第２のディスクで反射させ、前記第１のディスクのニポウディスク部から前記所定のレンズ系を介して被検物に照射する共焦点光学系とからなる光学系と、
前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して受光して前記被検物の画像を取得する撮像手段とを備え、
前記撮像手段により取得される前記被検物の画像は、前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された画像であることを特徴とする測定顕微鏡。
【請求項５】
前記第１のディスク及び前記第２のディスクには、所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されていることを特徴とする請求項４に記載の測定顕微鏡。
【請求項６】
前記ニポウディスク部は、前記回転軸を中心とする扇形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の測定顕微鏡。
【請求項７】
前記ニポウディスク部は、前記複数の小孔が所定間隔で螺旋状に配列されて形成された場合、これに沿った形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の測定顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点光学系を用いて、被検物の表面高さや形状等を測定する測定顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検物に光源からの光を照射して映し出される画像の画像処理を行い、被検物の表面高さや形状の測定等を行う測定顕微鏡として、例えば、被検物の表面上に光学系の焦点を合わせ、そのときの高さの情報を取得する共焦点光学系を利用するものがある（例えば、特許文献１を参照）。共焦点光学系は、対物レンズの像面側にピンホールを配し、このピンホールを通して、例えば、光源から発せられる光（通常はレーザ光）を被検物に照射し、ピンホールを通過する被検物面からの戻り光を、ＣＣＤカメラなどの撮像素子により検出するものが代表的な構成として知られている。
【０００３】
このような構成による共焦点光学系は、被検物面が対物レンズの被検物側の焦点面にあると、ピンホールを通して検出される戻り光の輝度（光量）が最大となり、該被検物面が対物レンズの被検物側の焦点面からわずかでも光軸方向にずれると、ピンホールへの戻り光が大部分遮光されるため、撮像素子が検出する戻り光の輝度は急激に減少する性質を持つ。したがって、共焦点光学系のこのような性質を利用して、被検物面からの戻り光の光量を検出することによって、被検物面の高さや特定の領域における表面形状を測定できるようになっている。
【特許文献１】特開平１０−２２１６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような共焦点光学系を用いた測定顕微鏡では、得られる被検物面の像の焦点深度が浅いためにユーザの所望する測定位置が探しづらく、高さ測定に多くの時間を要するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、効率よく被検物の高さ測定を行うことができる測定顕微鏡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】
【０００６】
このような目的を達成するため、本発明は、白色光源と、光が自由に透過可能な透過部と、複数の小孔（例えば、本実施形態における共焦点ピンホール８ｂ）が形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部とからなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転するディスク（例えば、本実施形態における共焦点ディスク８）と、前記ディスクの透過部及び所定のレンズ系から形成される非共焦点光学系と、前記ディスクのニポウディスク部及び所定のレンズ系から形成される共焦点光学系（例えば、本実施形態における照明光学系２及び測定光学系３）と、前記白色光源により照明された前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して前記被検物を観察する観察手段とを備え、前記観察手段は、前記ディスクの回転により前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された観察像を観察できるように構成される。
【０００７】
また、本発明は、白色光源と、所定の色の光を出射する第２の光源と、光が自由に透過可能な透過部及び複数の小孔が形成されたニポウディスク部からなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転する第１のディスクと、前記白色光源と前記第１のディスクとの間に設けられ、前記第１のディスクと同一形状を有し、前記第１のディスクと同期回転する第２のディスクと、前記白色光源からの照明光を、前記第２のディスクを透過させ、前記第１のディスクの透過部から所定のレンズ系を介して被検物に照射する非共焦点光学系とともに、前記第２の光源からの照明光を、前記第２のディスクで反射させ、前記第１のディスクのニポウディスク部から前記所定のレンズ系を介して被検物に照射する共焦点光学系とからなる光学系（例えば、本実施形態における照明光学系２´及び測定光学系３´）と、前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して前記被検物を観察する観察手段とを備え、前記観察手段は、前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された観察像を観察できるように構成される。
【０００８】
また、本発明は、白色光源と、光が自由に透過可能な透過部と、複数の小孔が形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部とからなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転するディスクと、前記ディスクの透過部及び所定のレンズ系から形成される非共焦点光学系と、前記ディスクのニポウディスク部及び所定のレンズ系から形成される共焦点光学系（例えば、本実施形態における照明光学系２及び測定光学系３）と、前記白色光源により照明された前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して受光して前記被検物の画像を取得する撮像手段（例えば、本実施形態における撮像素子１２）とを備え、前記撮像手段により取得される前記被検物の画像は、前記ディスクの回転により前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された画像であるように構成される。
【０００９】
また、本発明は、白色光源と、所定の色の光を出射する第２の光源と、光が自由に透過可能な透過部及び複数の小孔が形成されたニポウディスク部からなり、回転軸を中心に所定の回転速度で回転する第１のディスクと、前記白色光源と前記第１のディスクとの間に設けられ、前記第１のディスクと同一形状を有し、前記第１のディスクと同期回転する第２のディスクと、前記白色光源からの照明光を、前記第２のディスクを透過させ、前記第１のディスクの透過部から所定のレンズ系を介して被検物に照射する非共焦点光学系とともに、前記第２の光源からの照明光を、前記第２のディスクで反射させ、前記第１のディスクのニポウディスク部から前記所定のレンズ系を介して被検物に照射する共焦点光学系（例えば、本実施形態における照明光学系２´及び測定光学系３´）とからなる光学系と、前記被検物からの戻り光を、前記非共焦点光学系又は前記共焦点光学系を介して受光して前記被検物の画像を取得する撮像手段（例えば、本実施形態における撮像素子１２）とを備え、前記撮像手段により取得される前記被検物の画像は、前記戻り光が前記非共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の明視野像と、前記共焦点光学系を透過して得られる前記被検物の共焦点像とが重畳された画像であるように構成される。
【００１０】
なお、前記第１のディスク及び前記第２のディスクには、所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されていることが望ましい。
【００１１】
本発明において、前記ニポウディスク部は、前記回転軸を中心とする扇形状を有するように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記ニポウディスク部は、前記複数の小孔が所定間隔で螺旋状に配列されて形成された場合、これに沿った形状を有するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、被検物の焦点深度の浅い共焦点像に、被検物の焦点深度の深い明視野像を重畳した画像が得られるため、観測者は視野内における被検物の全体状態が把握し易くなって速やかに測定場所を探し出せるとともに、光の強度に合わせて高い精度で焦点合わせが行えるため、効率の良い被検物の高さや形状測定ができる測定顕微鏡を実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の測定顕微鏡１は、照明光学系２と、測定光学系３と、その他の計測制御装置とから構成される。
【００１５】
照明光学系２は、測定光学系３の側方に位置し、その光軸上に順に、白色光源４、コレクタレンズ５及び照明用ハーフミラー６が配設されて構成される。一方、測定光学系３は、その光軸上に順に、対物レンズからなる第１の結像光学系７と、共焦点ディスク８と、照明用ハーフミラー６と、リレーレンズからなる第２の結像光学系１０と、撮像用ハーフミラー１１と、撮像素子１２と、接眼レンズ１３とから構成される。
【００１６】
被検物１４は、ＸＹステージ１５に載置されて、測定光学系３における第１の結像光学系７の下方に配置され、テーブルのＸ方向（矢印２１が示す方向），Ｙ方向（矢印２２が示す方向）の位置を調節することにより、測定対象部位を視野に入れることができる。
【００１７】
照明光学系２及び測定光学系３からなるいわゆる非共焦点／共焦点光学系は、当該顕微鏡１の鏡筒部１ａ内に備えられ、ベース部１ｂに対してＺ方向（矢印２３が示す方向（高さ方向））に移動可能である。言い換えると、非共焦点／共焦点光学系は、ＸＹテーブル１５に載置された被検物１４に対してＺ方向に移動可能である。なお、鏡筒部１ａとベース部１ｂとの相対的なＺ方向の移動量はリニアスケール１６にて検出可能であり、詳しくは後述するが、被検物１４の焦点位置の違いから被検物１４各部の高さの測定が可能となっている。
【００１８】
白色光源４から出射した照明光（例えば、ハロゲンランプやキセノンランプ等）は、コレクタレンズ５で平行光に変換され、照明用ハーフミラー６に照射される。照明用ハーフミラー６は約半分の光を透過して残りの光を反射するものであり、白色光源４から出射した照明光は測定光学系３の光軸方向下方に直角に反射する。そして、照明用ハーフミラー６で反射された照明光は、共焦点ディスク８の上面の視野範囲と共役な範囲を照射する（いわゆるケーラー照明を行う）。
【００１９】
共焦点ディスク８は、図２（ａ）にも示すように、薄い円板状に形成されており、光が自由に透過可能な透過部８ａと、板厚方向に貫通する複数の小孔である共焦点ピンホール８ｂが形成されて所定の色の光のみ（例えば赤色などの焦点深度の浅い色、若しくは補色の緑色等など）を透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部８ｃとから構成される。この共焦点ディスク８の全面には、ニポウディスク部８ｃにて反射した光が第２の結像光学系１０に到達し難いように、反射防止膜が製膜されている。但し、これに限定されるものではなく、例えば、偏光板を用いて、前記反射した光が第２の結像光学系１０に到達しないように構成してもよい。なお、図１中では１つの共焦点ピンホール８ｂを図示しているが、図２中では図示していない。
【００２０】
そして共焦点ディスク８は、モータＭにより回転軸８ｄを中心に所定の回転速度、すなわち観察者の瞳１７の応答時間や撮像素子１２の蓄積時間に対して十分に速く、共焦点ピンホール８ｂのパターンのスキャンムラにならない回転速度で回転する。その結果、測定顕微鏡１では、ディスク８に形成された共焦点ピンホール８ｂを通過した照明光が、スポット光として被検物１４の物体面Ｏを走査して、該共焦点ピンホール８ｂ（スポット光）の反射像を撮像素子１２で検出され、被検物１４のある領域における高さ情報を取得することができる。
【００２１】
なお、共焦点ディスク８の透過部８ａが観察光路中に存在するときに、非共焦点光学系が形成され、非共焦点像が観察（撮像）される。また、非焦点ディスク８のニポウディスク部８ｃが観察光路中に存在するときに、共焦点光学系が形成され共焦点像が観察（撮像）される。共焦点ディスク８において、明視野像の明るさに対する共焦点像の明るさの比は、回転軸８ｄを中心としたと透過部に対するニポウディスク部８ｃの角度比率（面積比）に、これは予め設定されている。また、共焦点ディスク８において、透過部８ａに対するニポウディスク部８ｃの面積比が同じであれば、基本的にはそれらディスクの性能は等価とみなされ、例えば、同じ直径を有するニポウディスク部８の形状が、図２（ａ）に示すように回転軸８ｄを中心とする扇形状８ｃを有するものであっても、図２（ｂ）に示すように複数の小孔である共焦点ピンホール８ｂを所定間隔で螺旋状に配列して形成した場合にこれに沿った形状を有するであっても構わない。
【００２２】
このような構成の共焦点ディスク８は、測定光学系３を通過する光線（照明光等）を遮るように測定光学系３の光軸に対して直交するように配置され、該共焦点ディスク８に形成された共焦点ピンホール８ｂを通過した照明光は、第１の結像光学系７によりステージ１５に載置された被検物１４に、共焦点ピンホール８ｂの像として集光されて照射される。被検物１４に集光照射された共焦点ピンホール８ｂの像は、被検物１４の表面（以下、物体面Ｏと呼ぶ）で反射されて、再び第１の結像光学系７に入射し、この第１の結像光学系７で集光され、共焦点ディスク８上に反射像として結像し、さらに、共焦点ピンホール８ｂを通過する。そして、照明用ハーフミラー６を透過した後、第２の結像光学系１０で再度結像され、撮像用ハーフミラー１１を介し、撮像素子１２の方向に進むものと接眼レンズ１３の方向に進むものとに分割される。これら分割された光のうち、接眼レンズ１３の方向に進んだ光は、観察者の瞳１７の視野位置にて結像し、眼視観察に用いられる。一方、撮像素子１２の方向に進んだ光は、該素子１２の撮像面上にて受光されて光電変換され、撮像素子１２が検出する光の強度（明るさ）に応じた撮像信号が出力される。この撮像信号は、デジタル信号に変換された後に、共焦点像として蓄えられる。
【００２３】
撮像素子１２及び観察者の瞳１７で認識される像は、被検物１４からの戻り光が、透過部８ａを透過するときにできる明視野像（非共焦点像）と、ニポウディスク部８ｃを透過するときにできる例えば赤色などの所定の色で光る共焦点像（反射像）とが重畳したものである。これは、上記したように、共焦点ディスク８が、光が自由に透過可能な透過部８ａと、複数の小孔（共焦点ピンボール８ｂ）が形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部８ｃとから構成され、且つ、モータＭにより回転軸８ｄを中心に撮像素子１２の蓄積時間や観察者の瞳の応答時間よりも十分に速く回転することに起因する。
【００２４】
ここで、透過部８ａを透過するときに得られる明視野像は、第１の結像光学系７の焦点面が物体面Ｏに一致しているときは解像度が上がり、物体面Ｏが光軸方向に焦点面からずれているときは解像度が下がるが、明るさは合焦状態に係らずほとんど変化しない。よって、焦点深度の深い明視野像からは、視野内における被検物１４の全体状態を容易に求めることができる。
【００２５】
また、ニポウディスク部８ｃを透過するときに得られる被検物１４の共焦点像は、第１の結像光学系７の焦点面が物体面Ｏに一致しているときだけ所定の色（例えば赤色や緑色等）で明るく映り、物体面Ｏが光軸方向に焦点面からずれているときは暗く映るようになっている。すなわち、被検物１４の表面高さが、いわば等高線のように表示される。よって、測定顕微鏡１では、焦点面の光軸方向への移動に応じて強度が変化することにより、被検物１４からの戻り光を撮像素子１２が受光して得られる共焦点像から高さ情報を求めることができるようになっている。以下に、本実施形態に係る測定顕微鏡１を用いて、被検物１４の高さ測定を行う具体的な方法について説明する。
【００２６】
図１に示すように、照明光学系２及び測定光学系３を含む鏡筒部１ａは、光軸方向に沿って上下に移動可能なように構成されている。このため、鏡筒部１ａを上下移動させて、第１の結像光学系７の焦点位置を物体面Ｏ１付近（Ｚ０）において光軸方向に移動させると、鏡筒部１ａの光軸方向位置Ｚと撮像素子１２で検出される共焦点像の光の強度Ｉとの関係は、図３に示すように、第１の結像光学系７の焦点面と被検物１４の物体面Ｏとが一致する位置Ｚ０において、光の強度Ｉが最も大きくなるような分布を示す（以降、光の強度の最大値を「ＩＺピーク値」と呼ぶ）。同様に、被検物１４の物体面Ｏ２付近（Ｚ１）に結像光学系７の焦点位置を移動させると、共焦点像の光の強度Ｉが図３のように最大値を示す。したがって、鏡筒部１ａを物体面Ｏ１からＯ２へ光軸方向に移動させ、撮像素子１２で検出された信号のＩＺピーク値を求めて、このとき鏡筒部１ａの光軸方向位置Ｚ（Ｚ０）をリニアスケール１６にて読み取れば、被検物１４の高さ情報を得ることができる。
【００２７】
なお、共焦点ディスク８を所定の速度で回転させて、被検物１４の物体面Ｏを所定の色の光がスキャンしているため、物体面Ｏ上の多数のポイントに対する高さ情報を同時に測定することができる。このとき、物体面Ｏ上の測定範囲は撮像素子１２の撮像面の撮像視野に対応し、被検物１４の高さ情報の測定範囲は鏡筒部１ａの光軸方向移動範囲に対応する。
【００２８】
また、照明光学系２及び測定光学系３からなる非共焦点／共焦点光学系は、被検物１４を載置するＸＹステージ１５に対して垂直な方向に移動可能なように構成されている。このため、非共焦点／共焦点光学系２，３をＸＹステージ１５に対して移動させることにより、被検物１４を光軸に対して垂直な方向に所望若しくは任意の位置に移動させ、光線を物体面Ｏに照射すれば、広範囲にわたり被検物１４の高さ測定が可能である。
【００２９】
以上のように、本発明の測定顕微鏡１では、被検物１４からの戻り光が透過部８ａを通ったときにできた焦点深度の深い明視野像（非共焦点像）と、ニッポウディスク部８ｃを通ったときにできた焦点深度の浅い共焦点像（反射像）とが重畳された画像、すなわち焦点が合った部分については所定の色で明るく強調され、それ以外の焦点が合っていない部分については被検物１４の実際の色に近い色彩の画像を得ることができる。
【００３０】
その結果、本発明によれば、被検物１４が、例えば透明体などコントラストの低いものやだれた縁部・バンプ頂頭部など、従来目視だけでは焦点合わせが行い難いものであっても、観察者は明るく光り強調される合焦位置を目安にすることで所望の測定場所での焦点合わせが容易にできるため、被検物１４の高さや表面形状を簡単に測定でき、作業効率を向上させることができる。
【００３１】
また、従来の共焦点光学系を利用した測定顕微鏡では、被検物１４の高さ測定を行う上で、焦点が合っているか否かの判断は所定の色で光る共焦点像を見て行うが、本発明ではこの共焦点像に明視野像を重畳することによって、観察者は視野内の状態及び現在の測定場所を把握しやすくなり、測定作業をスムーズに行うことができる。
【００３２】
さらに、観察者は、焦点深度の深い明視野像により被検物１４の全体状態を観察しつつ、焦点深度の浅い共焦点像により合焦状態が把握できるため、手動で高さ測定を行う際に、明視野像のコントラストだけを見て焦点を合わせる場合よりも、より精度の高く、効率の良い被検物１４の高さ測定を行うことができる。
【００３３】
以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。
【００３４】
上記実施形態では、白色光源４が明視野像用及び共焦点像用の照明光源を兼用しているが、例えば、これら照明光源を独立させて測定顕微鏡を構成することもできる。以下に、第２の実施形態として、図４を用いて説明する。なお、上記実施形態と同じ機能を有するものについては、同じ付番をしてその説明を省略する。
【００３５】
図４に示すように、第２の実施形態の測定顕微鏡３０は、照明光学系２´と、測定光学系３と、その他の計測制御装置とから構成される。
【００３６】
照明光学系２´は、測定光学系３の側方に位置し、明視野像用の白色光源４の光軸上に、順にコレクタレンズ５ａ、第２の共焦点ディスク８´、コレクタレンズ５ｂ及び照明用ハーフミラー６が配設されるとともに、共焦点像用の第２の光源３１（ここでは白色光源）の光軸上に順にコレクタレンズ５ｃ、波長選択フィルタ３２及び第２の共焦点ディスク８´が配設されて構成される。
【００３７】
このように、明視野像用及び共焦点像用の光源を独立させることより、照明強度がそれぞれ独立して調光可能となる。また、第２の光源３１の光路上に波長選択フィルタ３２を配置することによって、第２の光源３１から照射された光を、任意の色に変更することが可能となる。但し、この構成に限定されるものではなく、第２の光源３１と波長選択フィルタ３２の組み合わせに代えて、色付光源（例えば、蛍光発色）など特定の波長を有する光源を用いてもよい。
【００３８】
一方、測定光学系３は、その光軸上に順に、対物レンズからなる第１の結像光学系７と、第１の共焦点ディスク８と、照明用ハーフミラー６と、リレーレンズからなる第２の結像光学系１０と、撮像用ハーフミラー１１と、撮像素子１２と、接眼レンズ１３とから構成される。また、被検物１４は、ＸＹステージ１５に載置されて、測定光学系３における第１の結像光学系７の下方に配置され、テーブルのＸ方向（矢印２１が示す方向），Ｙ方向（矢印２２が示す方向）の位置を調節することにより、測定対象部位を視野に入れることができる。
【００３９】
このような照明光学系２´及び測定光学系３からなる非共焦点／共焦点光学系は、当該顕微鏡３０の鏡筒部１ａ内に備えられており、ベース部１ｂに対してＺ方向（矢印２３が示す方向（高さ方向））に移動可能である。言い換えれば、非共焦点／共焦点光学系は、ＸＹテーブル１５に載置された被検物１４に対してＺ方向に移動可能である。なお、鏡筒部１ａとベース部１ｂとの相対的なＺ方向の移動量は、リニアスケール１６にて検出可能であり、被検物１４の焦点位置の違いから被検物１４各部の高さの測定が可能となっている。
【００４０】
白色光源４から出射した照明光は、コレクタレンズ５ａにより平行光に変換され、第２の共焦点ディスク８´を経て、コレクタレンズ５ｂにより再び平行光に変換され、照明用ハーフミラー６に照射される。また、第２の光源３１から出射した光は、コレクタレンズ５ｃで平行光に変換され、波長選択フィルタ３２により所定の色の光に変換され、第２の共焦点ディスク８´で反射され、コレクタレンズ５ｂにより平行光に変換され、照明用ハーフミラー６に照射される。そして、白色光源４及び第２の光源３１からの照明光はともに測定光学系３の光軸方向下方に直角に反射する。ここで、照明用ハーフミラー６で反射された照明光は、共焦点ディスク８の上面の視野範囲と共役な範囲を照射される（いわゆるケーラー照明が行われる）。
【００４１】
第１及び第２の共焦点ディスク８，８´は、同じ形状を有している。すなわち、薄い円板状に形成されており、光が自由に透過可能な透過部８ａと、板厚方向に貫通する複数の小孔である共焦点ピンホール８ｂが形成されて所定の色の光のみを透過させるフィルタが製膜されたニポウディスク部８ｃとから構成される。また、本実施形態では、共焦点ディスク８の全面には、ニポウディスク部８ｃにて反射した光が第２の結像光学系１０に到達し難いように、反射防止膜が製膜されている。なお、図４中では１つの共焦点ピンホール８ｂを図示している。ここで、第２の光源３１に、単色レーザ光源（例えば、蛍光発色）が用いられた場合は照射される光の強度を調節すれば、上記実施形態とは異なりフィルタが製膜されていないニポウディスク部を備えた共焦点ディスクを用いることも可能である。
【００４２】
第１及び第２の共焦点ディスク８，８´は、それぞれモータＭ，Ｍ´（図示略）により回転軸８ｄ，８ｄ´を中心に、所定速度で同期回転する。ここで、所定速度とは、観察者の瞳１７の応答時間や撮像素子１２の蓄積時間に対して十分に速く、共焦点ピンホール８ｂのパターンのスキャンムラにならない回転速度を示す。
【００４３】
このような第１の共焦点ディスク８は測定光学系３を通過する光線（照明光等）を遮る測定光学系３の光軸に対して直交して配置され、第２の共焦点ディスク８´は白色光源４からの光を透過させ、第２の光源３１からの光を反射するように傾けて配置される。
【００４４】
第１の共焦点ディスク８に形成された共焦点ピンホール８ｂを通過した照明光は、第１の結像光学系７によりステージ１５に載置された被検物１４に、共焦点ピンホール８ｂの像として集光されて照射される。被検物１４に集光照射された共焦点ピンホール８ｂの像は、被検物１４の表面（以下、物体面Ｏと呼ぶ）で反射されて、再び第１の結像光学系７に入射し、この第１の結像光学系７で集光されて第１の共焦点ディスク８上に反射像として結像し、さらに共焦点ピンホール８ｂを通過する。そして、照明用ハーフミラー６を透過した後、第２の結像光学系１０で再度結像され、撮像用ハーフミラー１１を介して、撮像素子１２の方向に進むものと接眼レンズ１３の方向に進むものとに分割される。これら分割された光のうち、接眼レンズ１３の方向に進んだ光は、観察者の瞳１７の視野位置にて結像して、眼視観察に用いられる。一方、撮像素子１２の方向に進んだ光は、該素子１２の撮像面上にて受光されて光電変換され、撮像素子１２が検出する光の強度（明るさ）に応じた撮像信号が出力される。この撮像信号は、デジタル信号に変換された後に、共焦点像として蓄えられる。
【００４５】
その結果、第２の実施形態における測定顕微鏡１は、観察者の瞳１７及び撮像素子１２において、被検物１４からの戻り光が、透過部８ａを透過して得られる被検物１４の明視野像と、ニポウディスク部８ｃを透過して得られる被検物１４の共焦点像とが重畳された画像を得ることができ、第１の実施形態と同様に効率よく被検物１４の高さ測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る測定顕微鏡の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る測定顕微鏡に配設された共焦点ディスクの平面図であり、（ａ）はニポウディスク部が扇形状に形成されたもの、（ｂ）はニポウディスクの表面に共焦点ピンホールが螺旋状に形成された場合にこれに沿った形状に形成されたものを示す図である。
【図３】鏡筒部の光軸方向の位置Ｚと撮像手段で検出される光の強度Ｉとの関係を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る測定顕微鏡の構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    測定顕微鏡
２    照明光学系（共焦点光学系）
３    測定光学系（共焦点光学系）
４    白色光源
５    コレクタレンズ
６    照明用ハーフミラー
７    第１の結像光学系
８    共焦点ディスク
１０  第２の結像光学系
１１  撮像用ハーフミラー
１２  撮像素子（撮像手段）
１３  接眼レンズ
１４  被検物
１５  ＸＹステージ
１６  リニアスケール
８ａ  透過部
８ｂ  共焦点ピンホール（小孔）
８ｃ  ニポウディスク部
８ｄ  回転軸
Ｍ    モータ
【図１】
2006235250.tif 000003
【図２】
2006235250.tif 000004
【図３】
2006235250.tif 000005
【図４】
2006235250.tif 000006