(57)【要約】【課題】観察する試料物体の表面の高さ情報（凹凸値など）を得るのに、従来に比べ、容易かつ安価に構成可能な共焦点顕微鏡を提供する。【解決手段】本発明の共焦点顕微鏡は、ピンホールを有する、少なくとも３種類の、夫々に異なる光波長遮断特性を有する薄膜波長フィルタによって積層形成されたピンホールディスクを用い、前記各波長における焦点面と物体表面とのずれによって生じる、各波長での表面像光強度の変化を、表面の高さ変化に換算して予め取得し、更に、これを検出強度正規化処理を行うなどして、測定対象物体の表面の凹凸を測定する。これによってレンズのメカニカル移動を不要として測定スピードの向上や測定システムの簡略化を実現し、また高価な光学素子などの利用を不要とする。【選択図】図４
2011095512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第１の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも３層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記光源は、前記光波長フィルタ特性によって分離可能な波長光を含み、かつ前記第１の検出器は前記分離可能な波長光による前記表面像を検出可能であることを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記第１の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の共焦点顕微鏡。
【請求項４】
さらに、前記ピンホール基板と前記対物レンズの間にハーフミラーを設け、前記試料の前記表面像が投影される第２の検出器を有することを特徴とする請求項１または２記載の共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記第１の検出器および前記第２の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする請求項４記載の共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に観察する試料表面の高さ分布を測定するのに好適な共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のピンホールが形成されたピンホール基板、例えば、ピンホール径の１０倍の間隔で螺旋状に配置したニプコウディスク（Ｎｉｐｋｏｗ  Ｄｉｓｃ）と呼ばれる円盤状のピンホール形成基板を回転させ、ピンホールを通過した光を結像する共焦点顕微鏡が知られている。共焦点顕微鏡は、試料表面と共役な位置にピンホールが配置されることから共焦点効果があり、他の種類の光学顕微鏡に比べ、高解像度、高コントラストの像が得られる点に特徴を有している。特に、光軸方向の分解能が高く、試料面の高さ方向の情報を高精度で得ることができる。また、試料表面のピンホールによる走査を顕微鏡視野内の複数のピンホールが存在するディスクの高速回転で行っているため、人間の肉眼または光検出素子のいずれによっても、他の種類の光学顕微鏡と同様にリアルタイムで試料表面を観察できる。
【０００３】
半導体素子などの表面を観察する場合、その表面は通常、立体、つまり凹凸などの段差のある構造を持っているので、深い焦点深度で段差中の情報を同時に観察することが必要となっている。しかし、従来の共焦点顕微鏡では、深さ方向の焦点深度が浅いため、こういった対象物の立体構造の観察は困難であった。その欠点を解決する方法として、対物レンズと試料間の相互距離を変化させること、例えば試料を搭載する試料台を光軸方向に移動させるなどして、複数の焦点距離における画像を得ることにより、試料の光軸方向（即ち垂直深さ方向）の情報を得ることが行われている。
【０００４】
こういった、光軸方向に（対物）レンズや試料台などの位置をメカニカルに順次移動させながら焦点距離を変え、各位置での焦点画像を得ていくといった、いわゆる垂直走査による物質表面の深さ方向の情報を得る方法は、メカニカルな駆動手段やそれと同期して移動する画像取得系の、例えば画像観察用プリズムの駆動手段などが必要である。こうした構成をとる共焦点顕微鏡は、構成部品が増加しシステムが複雑化する点とともに、駆動手段同士の同期・各種調整などにおいて容易ではない。
【０００５】
直接的なメカニカルな方法での垂直走査を避けた方法として、例えば、光軸方向において異なる位置に大きさの異なるピンホール（開口）が形成されたピンホールディスク、具体的には、例えば、透明ディスク上に多数のピンホールを形成した単層ディスクを複数枚積み重ねたピンホールディスク、を用いる方法が提案されている。こうして焦点位置の異なる画像を取得するが、この場合、焦点の異なる画像を分離して記憶するために、ピンホールディスクの回転と同期して撮像し、積み重ねしたディスクの枚数に相当するフレームを取り込み、画像間で演算処理を行う。
【０００６】
別の回避方法として、例えば、照明光の光波長を多重化し、波長（色）毎に像情報を取る方法が提案されている。この場合、光軸上に色収差を発生させる光学素子を、対物レンズとピンホールディスクとの間に配し、色収差によって発生した多重の光波長それぞれに従って、互いに異なる試料位置からの反射光をピンホール上に結像させることで、深さ方向における試料表面の像を同時に色分けして計測できるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００−３１０７３５号公報
【特許文献２】特開平０８−０３３９４８号公報
【特許文献３】特開平１０−２２１６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、光軸方向の異なる位置に大きさの異なるピンホール（開口）が形成された単層のピンホールディスクを複数枚重ねた状態のものを用いる方法の場合、各単層ディスクのピンホールの位置や各単層ディスクの相互位置関係を厳密に構成して積み重ねていく必要がある。つまり、この方法は、ポイントとなる積み重ね構成のピンホールディスクを、精度良く積み重ねによって製造できるか否かに課題があり、これは必ずしも容易ではない。
【０００９】
一方、照明光の光波長を多重化する方法は、安定した特性をもつ色収差発生素子を導入することが重要となるが、要請されるような色収差発生素子はかなり高価なものとなり、共焦点顕微鏡システムの製造コストが高いものになってしまうといった課題がある。
【００１０】
そこで本発明の課題は、従来の共焦点顕微鏡に比べ、レンズや試料台などのメカニカルな移動を伴った垂直方向走査を用いず、また従来の提案された方法と比べ、より安価かつ容易に試料表面の光軸方向の情報取得、つまり試料表面の深さ方向の計測を行える共焦点顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の共焦点顕微鏡は、
試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第１の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも３層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の共焦点顕微鏡により、レンズや試料台などのメカニカルな移動を伴った垂直方向走査を用いないで、より早く、また安価かつ容易に試料表面の深さ方向の計測を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】共焦点顕微鏡の基本的構成を説明する図
【図２】焦点面と相対位置と表面反射光強度の関係を説明する図
【図３】本発明の積層ピンホールディスクを説明する図
【図４】本発明の装置の実施例を説明する図
【図５】光源の特性を説明する図
【図６】波長フィルタの特性を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。
（共焦点顕微鏡の基本的な構成と検討）
図１、２は、共焦点顕微鏡の構成とそれを用いての本発明装置の測定方法について検討するための図である。
【００１５】
図１は、関連技術の共焦点顕微鏡の基本構成を説明するための図である。光源１から発した光はコリメータレンズ２で平行光束となり、ハーフミラー３で反射し、ピンホールディスク４を照明する。ピンホールディスク４中に形成されたピンホール５を通過した光のみが、レンズ（１）６で平行光束とした後、対物レンズ７を経て測定対象の試料などの物体８の表面付近の焦点面９に結像し、物体８の表面で反射する。反射した光は、対物レンズ７、レンズ（１）６を経てピンホール５を通過する。このうちハーフミラー３を透過した光がレンズ（２）１０で集光し、撮像素子１１上に結像する。
【００１６】
このとき、焦点面９と物体８の表面の垂直方向の位置が一致しているとき、物体８の表面からの反射光はピンホールディスク４上で結像するので、光量のほとんどがピンホール５を通過する。したがって、このとき撮像素子１１上の光強度は最大となる。逆に、物体８の表面が焦点面９からずれていると、物体８の表面からの反射光はピンホールディスク４上での像がピンホール５より大きくなるため、多くの光はピンホール５を通過できず、撮像素子１０上での光強度は小さくなる。
【００１７】
ピンホールディスク４とそこに形成されたピンホール５は、例えば、各ピンホール５の配置位置が互いに中心角度等間隔で、ディスク中心からの距離が螺旋軌跡上に形成された、公知のニプコー（ニポウ、Ｎｉｐｋｏｗ）ディスクなどを用いることができる。
【００１８】
こうしたピンホールディスク４を回転させると、照明光の焦点面内の位置を順に変えていくことができる。撮像素子１１に２次元ＣＣＤのような２次元の光強度を検出できる素子を用いると、物体８の表面の垂直方向の位置（物体８の表面凹凸）が焦点面９とよく一致した部分は明るく、一致せずにずれた場所は、暗い像として物体８を撮像することができる。
【００１９】
このような共焦点顕微鏡の構成において、例えば、対物レンズ７と物体８との垂直方向の距離Ｌを連続的に変化させることで焦点面９は垂直方向に連続移動し、つまり焦点面の垂直走査により、各焦点面９の複数枚の画像（反射光強度）を受光することで、この光強度の変化から物体８の表面の凹凸状況を計測することが可能となる。これを実際に実現する手段は、例えば、単純には、物体表面のある固定点でのからの反射光を、対物レンズ７を垂直方向に一定量ずつ連続的にメカニカルに移動し、逐次各レンズ位置での画像を取得し、画像中の同じ位置の明るさを各取得画像同士で比べ、最大光量となったときの対物レンズ７の位置から物体８の表面の深さ方向の情報を得ることができる。
【００２０】
更には、最大光量を得るために物体表面と焦点面を一致するレンズ位置を探して連続的に垂直走査を行うことは必ずしも必要無く、予め物体表面と焦点面との距離的なずれの程度と光量の減少程度との相関が得られていれば、物体表面の基準面からのずれは当選推定可能であり、物体表面の深さ方向の情報を得ることができる。
【００２１】
また、上記のレンズの移動操作は、光学系の配置で決まる焦点面と物体表面との相対位置を変化させ、撮像素子に到達する各相対位置での像の光の明るさを調べることで、夫々に対応する物体表面の各点の距離関係を調べている。従って、ピンホールディスクの位置を垂直方向に変化させても同様な効果を得られることはいうまでも無い。
【００２２】
さて、図１の構成を持つ光学系において、このような垂直走査をおこなって物体表面の形状情報を得るのに際し、基準となる焦点面（標準焦点面）の位置と物体表面の位置か合致したとき光強度は最大となるが、焦点面に物体表面との距離の相対関係で、その間隔距離が長くなる場合でも、距離が短くなる場合でも、いずれに場合でも観測される光強度は低下する。つまり、光強度の変化が測定焦点面とそのときの物体表面の距離関係が短くなったためなのか、長くなったためなのか、逆に言えば、物体表面が光軸上、高くなったか低くなったかを特定するためには、少なくとも３回の焦点の垂直移動（即ち、３種類の焦点面の相対的な高さ＝測定物体表面と各３焦点位置と距離）によって各焦点面での観測反射光強度の変化傾向を知る必要である。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各グラフを使って、物体位置を固定し焦点面を変化させたとき、３回の垂直移動（＝三つの固定焦点面）で物体表面の位置関係（低くなったか、高くなったか）を求める方法を述べる。図２のグラフは、図１の光学系の焦点面を変化させた場合の画像中の対応する点の明るさによってプロットしたもので、横軸は焦点面の相対位置（焦点距離の長短）、縦軸は表面明るさ（いずれも任意単位）を示す。ここで、基準となる標準焦点面高さＯによる光強度と、標準焦点面より低い焦点面位置Ａでの光強度と、標準焦点面より高い焦点面位置Ｂによる光強度とを比較する。各焦点面位置Ａ、Ｏ、Ｂの三点での表面明るさを比べると次のような関係になる。
（ｉ）物体表面が中間の標準焦点面Ｏより低い位置にある場合・・図２（ａ）
明るさは、低い焦点面位置Ａで最大、高い焦点面位置Ｂで最小となる。
（ｉｉ）物体表面が中間の標準焦点面Ｏより高い位置にある場合・・図２（ｂ）
明るさは、低い焦点面位置Ａで最小、高い焦点面位置Ｂで最大となる。
（ｉｉｉ）物体表面が中間の標準焦点面Ｏないしその近傍にある場合・・図２（ｃ）
明るさは、標準焦点面高さＯで最大、低い焦点面位置Ａ、僅かに高い焦点面位置Ｂはいずれもそれより小さく、物体表面の高さが、より近いＡまたはＢのほうが明るさが大となる。
【００２４】
このように、標準焦点面Ｏとこれを挟む焦点面Ａ、Ｂ合計３点の焦点面におけるそれぞれの物体表面からの反射の明るさの大小関係から、注目する物体表面の表面高さと標準焦点面Ｏとの高さ関係を知ることができ、更に既知の３点の焦点面間の距離関係と焦点面の高さに対する物体表面の明るさの変化、つまりそれによって３点の焦点面間の中間の高さと明るさの関係を予め調べておけば、３点の焦点面高さと明るさの比率から物体表面の各点における相対的な高さを正確に求めることができる。
【００２５】
以上が、基本的に共焦点顕微鏡を用い、３点の垂直走査（＝三つの固定焦点面）を行って物体表面の形状（凹凸）を求める本発明の装置による基本的な測定方法概念である。
【００２６】
実際に上記方法を実施する場合、本発明の共焦点顕微鏡においては、各焦点位置Ａ、Ｏ、Ｂの三点の焦点面を得る手段として、三層構造の積層ピンホールディスクを適用する。
（実施例）
図３は本発明の装置に用いる、積層ピンホールディスクの例の断面形状の模式図である。この積層ピンホールディスク１２はガラスなどの透明基板１３（１３−１、１３−２、１３−３）に特定の光波長のみを遮断する波長フィルタ効果を有する薄膜波長フィルタ１４（１４−１、１４−２、１４−３）を図に示すように形成し、この各薄膜波長フィルタ１４に微細なピンホール１５（１５−１、１５−２、１５−３）を設ける。各薄膜波長フィルタ１４のフィルタ特性は互いに異なり、またピンホール１５の形成位置は、例えばニプコーディスクのような配置とする。
【００２７】
図示したように、積層ピンホールディスク１２を、例えば３層薄膜波長フィルタディスク構造とし、各薄膜波長フィルタ１４（１４−１、１４−２、１４−３）については、夫々Ｒ、Ｇ、Ｂ（レッド、グリーン、ブルー）の波長のみ選択的の非透過となる反射型波長フィルタ（逆に、各膜に形成されたピンホールからのみ、各膜の非透過波長光が通過）を構成する。この三層の膜が積層された積層ピンホールディスク１２を図１のピンホールディスク４に配置し、さらに撮像素子１１の３ＣＣＤカラーセンサを用いるとする。そして、このとき、各薄膜波長フィルタ１４（１４−１、１４−２、１４−３）が、透明基板１３−２の厚さＤ２、および透明基板１３−３の厚さＤ３の間隔で形成され、これによって、先の図２を用いて述べた、３つの焦点面位置Ａ、Ｏ、Ｂと同等の焦点面を形成すると見做せる三層ピンホールディスク膜構造１６をなすように構成されているとすれば、カラーセンサにおけるＲ、Ｇ、Ｂの出力画像は、各Ｒ、Ｇ、Ｂ波長において構成されるレンズ系の各焦点面、即ちＡ、Ｏ、Ｂ夫々の位置を反映した物体表面からの反射光量と考えられ、この光量の変化量から物体表面の高さに関する情報を得ることができることとなる。
【００２８】
図４に、こうした構成をもつ本発明の共焦点顕微鏡を示す。共焦点顕微鏡１７の光源１８は、分離可能な色（波長）成分を持つ白色光源が望ましい。さらに、後段での画像成分の分離処理などの容易さを考慮すると、例えば、図５に模式的に示したような、Ｒ、Ｇ、Ｂ各波長が分離されているような、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤ光源を合成した白色光源がより適している。図５において、横軸は波長を、縦軸は、各波長における白熱光源の発光強度（任意単位）を表す。
【００２９】
光源１８を射出した光をコリメータレンズ１９で平行光束とし、ハーフミラー（１）２０で反射させて積層ピンホールディスク２１上を照射する。積層ピンホールディスク２１は、図３を用いて述べたものと同様な構成とし、例えば三層構造の各薄膜波長フィルタは、上記白色光源である光源１８の夫々Ｒ、Ｇ、Ｂ波長成分のみ非透過とする反射型波長フィルタとし、各反射型波長フィルタに形成されたピンホールからのみ各波長光が通過するように作用する。図６に、各薄膜波長フィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）の透過特性の模式図を示す。図６において、横軸は波長を、縦軸は各フィルタの透過率（任意単位）を表す。こういったフィルタは、市販のダイクロイックミラーと同様な製法で、誘電体多層膜を透明なガラス基板上に製膜して形成可能である。図３を参照し、各透明基板１３上のそれぞれの波長対応の薄膜波長フィルタ１４にピンホール１５を有するようにして、単層のピンホールディスクを作成し、それらを積層する。ピンホール１５は、通常のフォトリソグラフィとエッチングの手法を用いて容易に作製可能である。各透明基板１３において、透明基板１３−１（厚さＤ１）は積層ピンホールディスク１２自体を回転による変形などに耐えうるだけのを有しているものとし、例えば厚さ数ｍｍ程度とする一方、透明基板１３−２（厚さＤ２）、１３−３（厚さＤ３）は、膜間のギャップであって、厚さとして、例えば１０〜１５μｍ程度となる。またピンホール１５の直径は、例えば１μｍ程度が想定される。
【００３０】
このように、図４における積層ピンホールディスク２１の薄膜波長フィルタのピンホール２２は光源１８中の対応波長成分（ＲＧＢ波長）のみ透過するので、各波長（ＲＧＢ波長）は焦点方向において異なる位置（ＲＧＢ波長各位置）に点光源を形成するため、ピンホール２２を通過し、レンズ（１）２３で拡大した光束はハーフミラー（２）２４を透過して対物レンズ２５を経て、互いに異なる高さの焦点面２６（ＲＧＢ波長各焦点面）に結像する。観測対象の物体２７の表面で反射した光は、ハーフミラー（２）２４で反射し、レンズ（３）２４を経由してカラー撮像素子２９へ結像するように向かう光と、ハーフミラー（２）２４を透過し、レンズ（１）２３を経て、積層ピンホールディスク２１に向かう光と分けられる。カラー撮像素子（２）２９に入射した光は、各波長成分毎の画像；Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２（この場合、積層ピンホールディスク２１の薄膜波長フィルタの影響を受けていない光強度出力である、非カラーフィルタ出力；ＮＣＦ−ｏｕｔｐｕｔ）として把握できる。
【００３１】
積層ピンホールディスク２１に向かった光の各波長成分は、レンズ（１）２３で集光されて積層ピンホールディスク２１付近で結像するが、それぞれの波長に対応するフィルタ（薄膜波長フィルタ）上に結像する場合の光のみが、すべての光量をもって、その薄膜波長フィルタのピンホール２２を通過できる。結像が実現できていない場合は一部の光量分のみが透過する。ピンホール２２を通過した光は、ハーフミラー（１）２０を透過しレンズ（２）３０でカラー撮像素子（１）３１上に結像される。カラー撮像素子（１）３１に入射した光は、各波長成分毎の画像；Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１（この場合、積層ピンホールディスク２１の薄膜波長フィルタの影響を受けた光強度出力である、カラーフィルタ出力；ＣＦ−ｏｕｔｐｕｔ）として取り出すことができる。カラー撮像素子（１）３１、カラー撮像素子（２）２９には、３枚式のＣＣＤカメラを用いると良い。
【００３２】
以上の説明によって、可視光において反射光強度の波長依存性をあまり持たない（白や灰色、黒に見える）物体であれば、Ｂ、Ｇ、Ｒ、それぞれの画像を、図３を用いて述べた、Ａ、Ｏ、Ｂ、それぞれの焦点面での画像と見立てて物体表面の（凹凸）形状を求めることができることが解る。
【００３３】
計測する物体表面の反射光に波長特性を持つ場合、つまり物体表面が着色している場合などは、表面の色によって焦点面と物体表面の高さの関係以外の要素で、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画像の反射光強度が決まる場合がある。この場合は、ハーフミラー（２）２４で反射した光をレンズ（３）２８でカラー撮像素子（２）２９へ結像して得た画像を較正用出力として用いることで、物体表面の色を反映した物体表面の高さ情報を取得することができる。カラー撮像素子（２）２９へ集光する反射光は積層ピンホールディスク２１を通過していないので、物体２７の表面の波長特性のみでＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの強度が決まると考えることができる。そこで、カラー撮像素子（２）２９の画像の対応する位置の強度情報を使って、カラー撮像素子（１）３１のＲ、Ｇ、Ｂ画の強度から物体表面の色情報を除いて、比較が可能な画像に変換する。即ち、
カラー撮像素子（１）３１の各画素の強度を、それぞれ以下のようにする。
【００３４】
Ｒ１（ｘ，ｙ），Ｇ１（ｘ，ｙ），Ｂ１（ｘ，ｙ）
カラー撮像素子（２）２９の各画素の強度を、それぞれ以下のようにする。
【００３５】
Ｒ２（ｘ，ｙ），Ｇ２（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ）
物体表面の色情報を除いた各色の補正強度Ｒｈ、Ｂｈ、Ｇｈは以下のようになる。
【００３６】
Ｒｈ（ｘ，ｙ）＝Ｒ１（ｘ，ｙ）／Ｒ２（ｘ，ｙ）
Ｇｈ（ｘ，ｙ）＝Ｇ１（ｘ，ｙ）／Ｇ２（ｘ，ｙ）
Ｂｈ（ｘ，ｙ）＝Ｂ１（ｘ，ｙ）／Ｂ２（ｘ，ｙ）
それぞれの画像を、例えばパソコンなどに取り込み、上記の演算を行い、Ｒｈ、Ｂｈ、Ｇｈの値を比較して物体表面の高さ情報を得ることができる。
【００３７】
さらに、例えば、表１に示すような高さ算出参照テーブルを用いて、Ｒｈ、Ｂｈ、Ｇｈから物体表面の高さＺを求めることが可能である。
【００３８】
【表１】
2011095512.tif 000003
【００３９】
この表１の高さ算出参照テーブルは、予め平坦度の高い平板を用い、図４の光学系で高さを変えながら撮像した画像を用いて計算をし、作成しておけば良い。また、本テーブルにおいては、Ｒ、Ｇ、Ｂの値の合計が常に一定（例えば１００）になるように以下の計算によって正規化している。
【００４０】
Ｒｐ（ｘ，ｙ）＝Ｒｈ（ｘ，ｙ）／（Ｒｈ（ｘ，ｙ）＋Ｇｈ（ｘ，ｙ）＋Ｂｈ（ｘ，ｙ））＊１００
Ｇｐ（ｘ，ｙ）＝Ｇｈ（ｘ，ｙ）／（Ｒｈ（ｘ，ｙ）＋Ｇｈ（ｘ，ｙ）＋Ｂｈ（ｘ，ｙ））＊１００
Ｂｐ（ｘ，ｙ）＝Ｂｈ（ｘ，ｙ）／（Ｒｈ（ｘ，ｙ）＋Ｇｈ（ｘ，ｙ）＋Ｂｈ（ｘ，ｙ））＊１００
上記実施例では、物体表面の凹凸の自動測定の観点から、撮像素子で得られるＲ、Ｇ、Ｂ像強度測定値をパソコンなどに取り込んで計算処理し、高さを算出する構成とその具体方法を述べてきたが、本発明の装置においては、高さ情報を像の色情報として得ることができることから、自動処理では無く、目視観察によっても物体の形状観察が可能であることはいうまでも無い。
【００４１】
以上の、本発明の共焦点顕微鏡の実施例においては、薄膜波長フィルタの構成を専らＲ、Ｇ、Ｂの３波長成分によることとし、それに伴って、使用光源、３つの焦点面をもとに行う補正方法、これに伴う高さ算出参照テーブルについて述べ、この装置によって、物体表面の高さ測定が実施可能であることを述べた。これによって、レンズなどのメカニカル移動を不要として測定スピードの向上や測定システムの簡略化を実現し、また高価な光学素子などの利用を不要とすることが可能となった。
【００４２】
これまでの説明の趣旨から明らかのように、本共焦点顕微鏡においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長成分の使用に拘る必要は無く、例えば、任意の波長の、少なくとも３種類以上の数の互いに異なる波長光を用い、各波長における、実施例に述べたと同様の薄膜波長フィルタを有する積層ピンホールディスクを構成し、また、それら波長光を有する光源を用い、各波長光に応じた焦点面とそれから物体表面のずれ（距離）を反射光強度の関数として予め較正表を把握しておくことで、物体表面の高低に関する情報を得ることが可能であることは明らかであり、安価かつ測定容易といった特長を有しつつ、波長条件や使用波長数によっては、物体表面高さの測定精度の更なる向上、高さ測定範囲の更なる拡大なども、可能となる。
【００４３】
以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第１の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも３層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
（付記２）
前記複数の薄膜積層部は、透明層によって分離されていることを特徴とする付記１記載の共焦点顕微鏡。
（付記３）
前記光源は、前記光波長フィルタ特性によって分離可能な波長光を含み、かつ前記第１の検出器は前記分離可能な波長光による前記表面像を検出可能であることを特徴とする付記１また２記載の共焦点顕微鏡。
（付記４)
前記第１の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
（付記５）
さらに、前記ピンホール基板と前記対物レンズの間にハーフミラーを設け、前記試料の前記表面像が投影される第２の検出器を有することを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
（付記６）
前記第１の検出器および前記第２の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする付記５記載の共焦点顕微鏡。
（付記７）
前記分離可能な波長光は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ(ブルー)の光波帯の波長光であることを特徴とする付記３ないし６のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
（付記８）
前記第１の検出器および前記第２の検出器は、カラー撮像素子からなることを特徴とする付記７記載の共焦点顕微鏡。
【符号の説明】
【００４４】
１、１８  光源
２、１９  コリメータレンズ
３  ハーフミラー
４  ピンホールディスク
５、１５、２２  ピンホール
６、２３  レンズ（１）
７、２５  対物レンズ
８、２７  物体
９、２６  焦点面
１０  レンズ（２）
１１  撮像素子
１２、２１  積層ピンホールディスク
１３  透明基板
１４  薄膜波長フィルタ
１６  三層ピンホールディスク膜構成
１７  本発明の共焦点顕微鏡
２０  ハーフミラー（１）
２４  ハーフミラー（２）
２８  レンズ（３）
２９  カラー撮像素子（２）
３０  レンズ（２）
３１  カラー撮像素子（１）
【図２】
2011095512.tif 000004
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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