(57)【要約】【課題】高価な電動ステージを用いることなく画像のつなぎ合わせを手動で行うモードを備えた共焦点顕微鏡システムを提供する。【解決手段】光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報に基づいて試料表面の高さ情報及び光量情報を取得し、取得した情報を処理して得られる試料表面の画像を表示装置の画面に表示する。測定範囲をずらしながら生成した複数枚の画像６６〜６９を手動操作によってつなぎ合わせて、１枚の合成画像を生成する手動つなぎ合わせモードを備え、手動つなぎ合わせモードにおける表示装置の画面表示６０が、複数枚の画像を表示する第１の領域６１と、ポインティングデバイスを用いて複数枚の画像６６〜６９を１枚ずつ移動させてつなぎ合わせた合成画像を表示する第２の領域６２と、つなぎ合わせの条件を設定するための第３の領域６３とを有する。【選択図】　図４
2004138761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報に基づいて前記試料表面の高さ情報及び光量情報を取得し、取得した情報を処理して得られる前記試料表面の画像を表示装置の画面に表示する共焦点顕微鏡システムであって、
前記測定範囲をずらしながら生成した複数の画像を記憶装置に保存しておき、前記記憶装置から読み出した前記複数の画像を手動操作によってつなぎ合わせて、１枚の合成画像を生成する手動つなぎ合わせモードを備え、
前記手動つなぎ合わせモードにおける前記表示装置の画面表示が、前記複数枚の画像を表示する第１の領域と、ポインティングデバイスを用いて前記複数枚の画像を１枚ずつ移動させてつなぎ合わせた合成画像を表示する第２の領域と、つなぎ合わせの条件を設定するための第３の領域とを有することを特徴とする共焦点顕微鏡システム。
【請求項２】
前記試料表面の高さ情報及び光量情報を含む複数の取得情報のうちのいずれを処理して得られた試料表面の画像を表示するかを前記第３の領域で選択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システム。
【請求項３】
前記試料表面の高さ情報及び光量情報を含む複数の取得情報からそれぞれ生成された複数種類の画像のそれぞれについて合成画像を生成し保存するか否かを前記第３の領域で設定可能であることを特徴とする
請求項１又は２記載の共焦点顕微鏡システム。
【請求項４】
前記第２の領域に表示される合成画像を管理する情報テーブルが設けられ、前記情報テーブルは、前記合成画像を構成する元の画像を特定する情報及びその位置情報を含むことを特徴とする
請求項１，２又は３記載の共焦点顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料からの光情報に基づいて試料の超深度画像や高さ分布等の情報を取得するための共焦点顕微鏡システムに関し、詳しくは、得られた画像のつなぎ合わせを手動で行うモードを備えた共焦点顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点顕微鏡では、試料からの光が共焦点光学系を介して受光素子で受光され、その受光量に基づいて、試料の超深度画像（焦点深度が非常に深い画像）や高さ分布等の情報が取得される。ステージに載置された試料と対物レンズとの相対距離を光軸方向に変化させると、共焦点光学系を介して受光素子に入射する光の量、すなわち受光量が変化し、試料の表面にピントが合ったときに受光量が最大となる。したがって、最大受光量が得られるときの試料と対物レンズとの相対距離から試料の表面の高さ情報を算出し、試料の表面を光で走査することによって試料の表面の高さ分布を取得することができる。
【０００３】
取得された高さ分布は、例えば三次元表示によって表示装置の画面上に表示される。あるいは、高さ分布を輝度分布や色分布に置き換えたものが画面上に表示される。表示装置としてＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶表示装置）が使用され、共焦点顕微鏡に制御用のコントローラ、表示装置、コンソール等が接続されて共焦点顕微鏡システムが構成される。
【０００４】
また、試料表面の各点（画素）でピントが合ったときの受光量の情報（すなわち各画素の最大輝度情報）をつなぎ合わせることにより、焦点深度の非常に深い試料表面の白黒画像を得ることができる。この画像がいわゆる超深度画像である。
【０００５】
更に、白色光で照射された試料からの光を共焦点光学系から分離してカラー撮像素子で受光することにより、超深度画像と同じ範囲の試料表面のカラー画像を得ることができる。このカラー画像は超深度画像と異なり焦点深度の浅いものであるが、その輝度信号を超深度画像の輝度信号で置き換えるような合成処理を行うことにより、焦点深度の深いカラー画像（カラー超深度画像ということもある）を得ることも可能である。
【０００６】
上記のような共焦点顕微鏡は顕微鏡の一種であり、試料の小さな範囲を拡大して観察できるようにする装置である点にかわりはない。したがって、その拡大倍率（測定精度）と観察できる範囲（測定範囲）とはトレードオフの関係にある。つまり、測定精度を上げる程、測定範囲は狭くなる。しかし、高い測定精度を維持しながら広い測定範囲を測定したいというユーザの要求がある。この要求に応えるために、１回の測定で得られる狭い範囲の画像を複数つなぎ合わせて広い範囲の画像に合成する機能を備えている機種がある。
【０００７】
このような画像のつなぎ合わせ機能を有する共焦点顕微鏡として、高精度の電動ステージを用いたものがある。電動ステージによって所定のピッチで試料を移動させながら測定を繰り返して複数の画像を得、その移動ピッチの情報に基づいて複数の画像のつなぎ合わせを自動的に実行する。また、つなぎ合わせ部で互いに重なる部分の画像処理によってつなぎ合わせの微調整を行うものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の画像つなぎ合わせ機能を有する共焦点顕微鏡の短所として以下のような点があった。まず、高精度の電動ステージが非常に高価である。また、高精度の電動ステージであっても、その送りピッチの情報のみに頼って画像のつなぎ合わせを行う場合に、つなぎ目が目立ってしまうことがある。
【０００９】
一方、互いに重なる部分の画像処理によってつなぎ合わせの微調整を行う場合は、画像のパターンによっては誤った位置で画像を合成してしまう場合がある。例えば、試料表面が繰り返しパターンを有するものであり、その繰り返し方向に２つの画像をつなぎ合わせるような場合に、画像認識によってつなぎ合わせ位置の修正を行った結果、誤った位置で画像を合成してしまうことがある。
【００１０】
また、自動つなぎ合わせの対象となる複数の画像の一部に測定の失敗があると、すべての画像の測定を最初からやり直す必要があり、時間のロスが大きい。例えば、凹凸の大きい試料を測定した場合に、設定した高さ方向の範囲から試料の表面が外れてしまう画像が発生する場合がある。あるいは、表面の光反射率が大きく変化する試料を測定した場合に、一部の画像で受光量が飽和して正しい高さ情報や超深度画像が得られない場合がある。このような場合に、問題が生じた画像のみを測定し直して既に合成済みの部分とつなぎ合わせることができれば、測定時間のロスを大幅に低減することができる。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、高価な電動ステージを用いることなく画像のつなぎ合わせを手動で行うモードを備えた共焦点顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の共焦点顕微鏡システムは、光学倍率によって決まる測定範囲内の試料表面からの光を共焦点光学系を介して受光素子で受光し、その受光情報に基づいて試料表面の高さ情報及び光量情報を取得し、取得した情報を処理して得られる試料表面の画像を表示装置の画面に表示する共焦点顕微鏡システムであって、測定範囲をずらしながら生成した複数枚の画像を手動操作によってつなぎ合わせて、１枚の合成画像を生成する手動つなぎ合わせモードを備え、手動つなぎ合わせモードにおける表示装置の画面表示が、複数枚の画像を表示する第１の領域と、ポインティングデバイスを用いて複数枚の画像を１枚ずつ移動させてつなぎ合わせた合成画像を表示する第２の領域と、つなぎ合わせの条件を設定するための第３の領域とを有することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ユーザは、あらかじめ測定範囲をずらしながら生成した複数枚の画像を記憶装置に保存しておき、画面上の第１の領域に表示された複数枚の画像を手動操作によって画面上の第２の領域でつなぎ合わせることができる。また、画面上の第３の領域でつなぎ合わせの条件をあらかじめ設定することができる。
【００１４】
好ましい実施形態において、試料表面の高さ情報及び光量情報を含む複数の取得情報のうちのいずれを処理して得られた試料表面の画像を表示するかを第３の領域で選択可能である。高さ情報、光量情報、又は他の情報（例えばカラーＣＣＤによるカラー画像）のいずれを処理して得られた画像を表示するかによって、手動によるつなぎ合わせの際の視認性が変化する。例えば、表面の模様パターンに現れにくい特徴的な凹凸形状を有する試料の場合は、高さ情報を処理して得られた画像を用いれば、視認性が良くつなぎ合わせの精度が高くなる。
【００１５】
別の好ましい実施形態において、試料表面の高さ情報及び光量情報を含む複数の取得情報からそれぞれ生成された複数種類の画像のそれぞれについて合成画像を生成し保存するか否かを第３の領域で設定可能である。これにより、現在表示中の画像タイプだけでなく、他のタイプの画像についても同時に合成画像を生成し保存することができる。例えば、光量情報を処理して得られた画像を用いてつなぎ合わせた場合に、光量情報を処理して得られた画像の合成画像だけでなく、高さ情報を処理して得られた画像や他の画像の合成画像も一緒に生成し保存することができる。
【００１６】
更に別の好ましい実施形態において、第２の領域に表示される合成画像を管理する情報テーブルが設けられ、情報テーブルは、合成画像を構成する元の画像を特定する情報及びその位置情報を含む。これにより、合成途中段階の画像の情報テーブルを保存しておき、読み出して再利用するといったことが可能になる。例えば、つなぎ合わせた複数の画像のうちの１枚だけが欠陥のある画像であることが分かった場合に、その１枚を除いた途中段階の合成画像を情報テーブルとして保存しておき、その１枚の画像を正しく再測定（再生成）した後に、情報テーブルを読み出して途中段階の合成画像を表示させ、再生成した画像をつなぎ合わせることが可能になる。従来の自動つなぎ合わせのように、１枚の画像だけに欠陥がある場合でも複数の画像を測定してつなぎ合わせる処理を初めからやり直す必要は無い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡システムの概略構成を示している。共焦点顕微鏡システム１は、共焦点光学系２及び非共焦点光学系３を有する共焦点顕微鏡と、共焦点顕微鏡のレーザ駆動回路４４、受光素子からの信号処理回路４１，４２，４３、対物レンズ移動機構４０、マイクロコンピュータを用いた制御部４６等を含むコントローラと、コントローラに接続された表示装置４７及び入力装置４８とを備えている。
【００１９】
まず、共焦点顕微鏡の共焦点光学系２とその信号処理について説明する。共焦点光学系２は、試料ｗｋに単色光（例えばレーザ光）を照射するための光源１０、第１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、水平偏向装置１４ａ、垂直偏向装置１４ｂ、第１リレーレンズ１５、第２リレーレンズ１６、対物レンズ１７、結像レンズ１８、ピンホール板９、受光素子１９等を含んでいる。
【００２０】
光源１０には、例えば赤色レーザ光を発する半導体レーザが用いられる。レーザ駆動回路４４によって駆動される光源１０から出たレーザ光は、第１コリメートレンズ１１を通り、偏光ビームスプリッタ１２で光路を曲げられ、１／４波長板１３を通過する。この後、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂによって水平（横）方向及び垂直（縦）方向に偏向された後、第１リレーレンズ１５及び第２リレーレンズ１６を通過し、対物レンズ１７によって試料ステージ３０上に置かれた試料ｗｋの表面に集光される。
【００２１】
水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂは、それぞれガルバノミラーで構成され、レーザ光を水平及び垂直方向に偏向させることにより、試料ｗｋの表面をレーザ光で走査する。説明の便宜上、水平方向をＸ方向、垂直方向をＹ方向ということにする。対物レンズ１７は、対物レンズ移動機構４０によりＺ方向（光軸方向）に駆動される。これにより、対物レンズ１７の焦点と試料ｗｋとの光軸方向での相対位置を変化させることができる。
【００２２】
ただし、対物レンズ１７の焦点と試料ｗｋとの光軸方向での相対位置は、他の方法で変化させることもできる。例えば、対物レンズ１７をＺ軸方向に駆動する代わりに試料ステージ３０をＺ軸方向に駆動してもよい。あるいは、対物レンズ１７と試料ｗｋとの間に屈折率が変化するレンズを挿入することにより、対物レンズ１７の焦点をＺ軸方向に移動させる構成も可能である。なお、試料ステージ３０は、手動操作によってＸ、Ｙ方向及びＺ方向に変位可能である。
【００２３】
試料ｗｋで反射されたレーザ光は、上記の光路を逆に辿る。すなわち、対物レンズ１７、第２リレーレンズ１６及び第１リレーレンズ１５を通り、水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂを介して１／４波長板１３を再び通る。この結果、レーザ光は偏光ビームスプリッタ１２を透過し、結像レンズ１８によって集光される。集光されたレーザ光は、結像レンズ１８の焦点位置に配置されたピンホール板９のピンホールを通過して受光素子１９に入射する。受光素子１９は、例えばフォトマルチプライヤチューブ（光電子増倍管）やフォトダイオードで構成され、受光量を電気信号に変換する。受光量に相当する電気信号は、出力アンプ及びゲイン制御回路（図示せず）を介して第１ＡＤ変換器４１に与えられ、ディジタル値に変換される。
【００２４】
上記のような構成の共焦点光学系２により、試料ｗｋの高さ（深さ）情報を取得することができる。以下に、その原理を簡単に説明する。
【００２５】
上述のように、対物レンズ１７が対物レンズ移動機構４０によってＺ方向（光軸方向）に駆動されると、対物レンズ１７の焦点と試料ｗｋとの光軸方向での相対距離が変化する。そして、対物レンズ１７の焦点が試料ｗｋの表面に結ばれたときに、試料ｗｋの表面で反射されたレーザ光は上記の光路を経て結像レンズ１８で集光され、ほとんどすべてのレーザ光がピンホール板９のピンホールを通過する。したがって、このときに、受光素子１９の受光量が最大になる。逆に、対物レンズ１７の焦点が試料ｗｋの表面からずれている状態では、結像レンズ１８によって集光されたレーザ光はピンホール板９からずれた位置に焦点を結ぶので、一部のレーザ光しかピンホールを通過することができない。その結果、受光素子１９の受光量は著しく低下する。
【００２６】
したがって、試料ｗｋの表面の任意の点について、対物レンズ１７をＺ方向（光軸方向）に駆動しながら受光素子１９の受光量を検出すれば、その受光量が最大になるときの対物レンズ１７のＺ方向位置（対物レンズ１７の焦点と試料ｗｋとの光軸方向での相対位置）を高さ情報として一義的に求めることができる。
【００２７】
実際には、対物レンズ１７を１ステップ（１ピッチ）移動するたびに水平偏向装置１４ａ及び垂直偏向装置１４ｂによって試料ｗｋの表面を走査して受光素子１９の受光量を得る。対物レンズ１７を測定範囲の下端から上端までＺ方向に移動させたとき、走査範囲内の各点（画素）について、Ｚ方向位置に応じて変化する受光量データが得られる。
【００２８】
図２は、対物レンズ１７のＺ方向位置に応じて変化する受光量データの例を示すグラフである。このような受光量データに基づいて、最大受光量とそのときのＺ方向位置が各点（画素）ごとに得られる。したがって、試料ｗｋの表面高さのＸＹ平面での分布が得られる。この処理は、マイクロコンピュータを用いた制御部４６によって実行される。
【００２９】
得られた表面高さの分布情報は、いくつかの方法で表示装置４７のモニタ画面に表示することができる。例えば３次元表示によって試料の高さ分布（表面形状）を立体的に表示することができる。あるいは、高さデータを輝度データに変換することにより、明るさの二次元分布として表示できる。高さデータを色差データに変換することにより、高さの分布を色の分布として表示することもできる。
【００３０】
また、ＸＹ走査範囲内の各点（画素）について得られた受光量を輝度データとする輝度信号から、試料ｗｋの表面画像（白黒画像）が得られる。各画素における最大受光量を輝度データとして輝度信号を生成すれば、表面高さの異なる各点でピントの合った焦点深度の非常に深い超深度画像が得られる。また、任意の注目画素で最大受光量が得られた高さ（Ｚ方向位置）に固定した場合は、注目画素の部分と高低差が大きい部分の画素の受光量は著しく小さくなるので、注目画素と同じ高さの部分のみが明るい画像が得られる。
【００３１】
つぎに、共焦点顕微鏡に備えられた非共焦点光学系３とその信号処理について説明する。非共焦点光学系３は、試料ｗｋに白色光（カラー画像撮影用の照明光）を照射するための白色光源２０、第２コリメートレンズ２１、第１ハーフミラー２２、第２ハーフミラー２３、カラーＣＣＤ（イメージセンサー）２４等を含んでいる。また、非共焦点光学系３は共焦点光学系２の対物レンズ１７を共用しており、２つの光学系１，２の光軸は部分的に一致している。
【００３２】
白色光源２０には例えば白色ランプが用いられるが、特に専用の光源を設けず、自然光又は室内光を利用してもよい。白色光源２０から出た白色光は、第２コリメートレンズ２１を通り、第１ハーフミラー２２で光路を曲げられ、対物レンズ１７によって試料ステージ３０上に置かれた試料ｗｋの表面に集光される。
【００３３】
試料ｗｋで反射された白色光は、対物レンズ１７、第１ハーフミラー２２、第２リレーレンズ１６を通過し、第２ハーフミラー２３で反射されてカラーＣＣＤ２４に入射して結像する。カラーＣＣＤ２４は、共焦点光学系２のピンホール板９のピンホールと共役又は共役に近い位置に設けられている。カラーＣＣＤ２４で撮像されたカラー画像は、ＣＣＤ駆動回路４３によって読み出され、そのアナログ出力信号は第２ＡＤ変換器４２に与えられ、ディジタル値に変換される。このようにして得られたカラー画像は、試料ｗｋの観察用の拡大カラー画像として表示装置４７のモニタ画面に表示される。
【００３４】
また、共焦点光学系２で得られた超深度画像と非共焦点光学系３で得られた通常のカラー画像とを組み合わせて、すべての画素で略ピントの合った焦点深度の深いカラー超深度画像を生成し、表示することもできる。例えば、非共焦点光学系３で得られたカラー画像を構成する輝度信号を共焦点光学系２で得られた超深度画像の輝度信号で置き換えることにより、簡易的にカラー超深度画像を生成することができる。
【００３５】
上記のようなカラー画像に関する処理についても、制御部４６を含むコントローラが司る。コントローラにはコンソール（操作卓）のような入力装置４８やＣＲＴ（陰極線管）又はＬＣＤ（液晶表示装置）のような表示装置４７が接続されている。また、マウスのようなポインティングデバイスも入力装置４８として接続される。
【００３６】
また、本実施形態の共焦点顕微鏡システム１（のコントローラ）には、パーソナルコンピュータのような外部コンピュータシステムを接続するインターフェイスも備えられている。共焦点顕微鏡システム１の制御を行うための専用ソフトウェアをインストールした外部コンピュータシステムを共焦点顕微鏡システム１に接続することにより、取得された試料ｗｋの画像情報や高さ分布情報等の加工をシームレスに行うことが可能になる。
【００３７】
図３は、共焦点顕微鏡システム１のコントローラに外部コンピュータシステム５０を接続したハードウェア構成例を示すブロック図である。外部コンピュータシステム５０は、ＣＲＴ又はＬＣＤ等の表示装置５１、キーボード５２、マウス（他のポインティングデバイスでもよい）５３、ＲＳ２３２Ｃ又はＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）等の通信インターフェイス５４、処理装置（ＣＰＵ）５５、半導体記憶媒体である主メモリ５６、補助記憶装置である固定ディスク装置５７及びリムーバブルディスク装置５８を備えている。
【００３８】
共焦点顕微鏡システム１の制御を行うための専用ソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体５９に記憶された状態で供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置のようなリムーバブルディスク装置５８によって記憶媒体５９から読み出され、固定ディスク装置５７にインストールされる。固定ディスク装置５７にインストールされたプログラムは、主メモリ５６にロードされ、処理装置５５によって実行される。
【００３９】
このような専用ソフトウェアによって実行される処理には、共焦点顕微鏡システム１の測定パラメータの設定を行うための処理や、測定の結果得られた複数の画像をつなぎ合わせて合成画像を生成する処理が含まれている。以下、複数の画像を手動でつなぎ合わせて合成画像を生成する処理モード（手動つなぎ合わせモードという）について説明する。
【００４０】
図４は、手動つなぎ合わせモードにおいて表示装置５１に表示される画面表示の例を示す図である。画面表示６０の右下の領域（第１の領域）６１は、合成対象の複数枚の画像を表示する領域である。画面表示６０の右上の領域（第２の領域）６２は、ポインティングデバイスを用いて複数枚の画像を１枚ずつ移動させてつなぎ合わせた合成画像を表示する領域である。画面表示６０の左側の領域（第３の領域）６３は、つなぎ合わせの条件を設定するための領域である。
【００４１】
図５は、図４の画面表示６０におけるつなぎ合わせの条件を設定するための領域６３の拡大図である。上側のブロック７０では、パッチワークデータファイルの作成（すなわち合成画像ファイルの手動作成）の条件を設定する。サブブロック７１では、基準データタイプ（すなわち画像の合成に使用する情報の種類）を選択する。光量データ、Ｒ、Ｇ、Ｂの４種類の中から選択可能である。光量データは前述の超深度画像を構成する各画素の受光量データを意味する。Ｒ、Ｇ、Ｂは前述の非共焦点光学系で得られたカラー画像を各画素のカラー成分である赤、緑、青をそれぞれ意味している。
【００４２】
サブブロック７２では、保存対象データ（すなわち合成画像の種類）を選択可能である。カラー生画、光量データ、カラーデータ、高さデータの４種類のデータについて、それぞれ保存するか否かを選択することができる。カラー生画は非共焦点光学系で得られたカラー画像を意味し、光量データは前述の超深度画像を意味し、カラーデータは前述のカラー超深度画像を意味し、高さデータは前述の表面高さの分布情報の画像を意味する。
【００４３】
サブブロック７３では、重ね位置自動補正を行うか（ＯＮ）否か（ＯＦＦ）を選択することができる。この重ね位置自動補正は、２つの隣接画像の重なり部分が一致するように重ね位置の微調整を自動的に行う画像処理を意味する。このような画像処理は公知の技術である。
【００４４】
サブブロック７４では、上記のような設定条件を作成条件設定ファイルとして保存するか否かを選択することができる。「条件ファイル作成」ボタンをマウス５３でクリックすると、作成条件設定ファイルが作成され保存される。以降、同一条件で合成画像の生成を行う場合は、該当する作成条件設定ファイルを読み出すことにより、簡単に条件設定を行うことができる。
【００４５】
「ファイル作成」ボタン７５は、後述する手順にしたがって合成画像のファイルを作成する際に最後に押下するボタンである。また、「終了」ボタン７６は、パッチワークデータファイルの作成モードを終了する際に押下されるボタンである。
【００４６】
下側のブロック７７では、合成画像の生成に使用する複数の画像等（すなわち画面に表示される画像）の選択を行う。「フォルダ選択」ボタン７８は、合成画像の生成に使用する複数の画像等が保存されているフォルダ（ディレクトリ）を指定する際に押下される。
【００４７】
サブブロック７９では、表示ファイル種別を選択することができる。通常測定データファイル、パッチワークデータファイル、作成条件設定ファイルの中から１つを選択することができる。通常測定データファイルは、合成画像の生成に使用する複数の画像である。パッチワークデータファイルは、生成された合成画像のファイルである。なお、目的の合成画像に至る途中段階の合成画像のファイルもパッチワークデータファイルに含まれる。作成条件設定ファイルは、上述のようにして保存された設定条件のファイルである。
【００４８】
サブブロック８０では、表示データタイプ（すなわち合成画像の生成に使用する複数の画像の種類）を選択可能である。カラー生画、光量データ、カラーデータ、高さデータの４種類のデータの中から１つを選択することができる。カラー生画は非共焦点光学系で得られたカラー画像を意味し、光量データは前述の超深度画像を意味し、カラーデータはカラー超深度画像を意味し、高さデータは表面高さの分布情報の画像を意味する。後述する操作によって手動で画像をつなぎ合わせる際に、最も視認性に優れた画像の種類（試料によって異なる）を選択することにより、手動によるつなぎ合わせの精度が高くなる。例えば、表面の模様パターンに現れにくい特徴的な凹凸形状を有する試料の場合は、高さデータを処理して得られた画像を用いれば、視認性が良くつなぎ合わせの精度が高くなる。
【００４９】
図６は、画像の手動つなぎ合わせの手順の例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ユーザによる操作と処理装置５５がプログラムにしたがって実行する処理の両方が含まれているが、以下の説明でその区別を明らかにする。
【００５０】
ステップ＃１０１において、ユーザは試料ステージをＸ方向及びＹ方向に適当なピッチで移動させながら測定を実行し、測定範囲の異なる複数の画像を取得、保存する。なお、隣接する画像の端部同士が互いに重なる部分ができるように、試料ステージの移動ピッチを定める必要がある。
【００５１】
ステップ＃１０２でユーザは手動つなぎ合わせモードを開始し、図４に示した画面表示の第３の領域６３（図５参照）において、前述のようなつなぎ合わせ条件の設定を行う（ステップ＃１０３）。続くステップ＃１０４において、合成（つなぎ合わせ）に用いる複数の画像を図４に示した画面表示の第１の領域６１に表示させる。図４の表示例では、第３の領域６３で指定したフォルダに保存されているファイルのサブブロック８０で指定された表示データタイプ（光量データ）の画像６６〜６９等が第１の領域６１に表示されている。なお、サブブロック８０で指定する表示データタイプは、つなぎ合わせの実行中も変更設定可能である。
【００５２】
次のステップ＃１０５において、ユーザは複数の画像を１枚ずつマウス５３でドラッグして第２の領域６２に移動し、つなぎ合わせる位置でドロップする。図４の表示例では、第１の領域６１に表示されている３枚の画像６６〜６８をつなぎ合わせた合成画像６４が第２の領域６２に表示されている。そして、第１の領域６１に表示されている第４の画像６９を第２の領域６２にドラッグし、画像６５として合成画像６４につなぎ合わせようとしている状態が表示されている。
【００５３】
すべての画像を配置した後、次のステップ＃１０６においてユーザは合成処理の実行を指示する。つまり、図５に示した「ファイル作成」ボタン７５を押下する。
【００５４】
合成処理の実行が指示されると、処理装置５５は図５に示したサブブロック７３で重ね位置自動補正がＯＮになっているか否かをチェックし（ステップ＃１０７）、ＯＮになっている場合は重ね位置自動補正を実行する（ステップ＃１０８）。最後のステップ＃１０９で合成画像ファイルの生成、表示及び保存を実行する。図５に示したサブブロック７２で選択された１又は複数の合成画像（データ）ファイルが生成され、保存される。また、第１の領域６１に表示される画像の種類と同様に、サブブロック８０で指定されたタイプの合成画像が第２の領域６２に表示される。
【００５５】
合成画像の生成の際に、使用した複数の画像のうちの１枚だけに欠陥があることが分かる場合がある。例えば、測定範囲が適当でなく、隣接画像との重なり分が無いような場合がある。あるいは、試料の表面の光反射率が場所によって大きく異なるために、受光量が飽和して高さ情報が取得できていない画像があるような場合がある。このような場合に、欠陥を有する１枚の画像を除いた合成途中段階の画像を保存しておき、その１枚の画像を正しく再測定（再生成）した後に、再生成した画像を合成途中段階の画像につなぎ合わせることができる。
【００５６】
これを可能にするために、合成に使用したファイル名と合成したときの位置情報が記録された情報テーブル（パッチワーク情報テーブル）を使用する。合成途中段階の画像も情報テーブルとして保存しておき、後に読み出してその画像を画面（第２の領域６２）に表示させ、再利用するとができる。
【００５７】
図７は、パッチワーク情報テーブル８１の構造の一例を示す図表である。パッチワーク情報テーブル８１は、合成に使用した複数の画像のファイル名、各画像の位置関係、最終的に合成された画像の位置関係を記憶するためのテーブルである。
【００５８】
図７において、自動／手動フラグは合成の手段を示し、手動の場合は「０」であり、自動の場合は「１」である。総合成画像数は、登録されている画像（合成に用いた画像）の数である。横合成画像数は、横方向につながれた画像の数である。縦合成画像数は、縦方向につながれた画像の数である。自動補正フラグは、前述の重ね位置自動補正の有無を示し、自動補正なしの場合は「０」であり、自動補正ありの場合は「１」である。合成ソースは、画像の合成に使用したデータのタイプ（図５のサブブロック７１に対応する）を示す。輝度（光量データ）は「０」であり、Ｒ（赤色データ）は１であり、Ｇ（緑色データ）は２であり、Ｂ（青色データ）は３である。
【００５９】
縮小フラグは縦方向又は横方向の画素数が４０９６を超えたときに「１」となり、それ以外は「０」である。合成画像のサイズ（Ｘ方向）及び合成画像のサイズ（Ｙ方向）は、合成画像のＸ方向又はＹ方向の画素数である。合成画像のＸ位置及び合成画像のＹ位置は、左上端の画像の左上角から見た合成画像の左上角の位置情報である。ディレクトリ名格納位置は、この情報テーブル８１の先頭から見たディレクトリ名の格納位置情報である。
【００６０】
画像位置（Ｘ方向）及び画像位置（Ｙ方向）は、左上端の画像の左上角から見た各画像の左上角の位置情報である。画像の位置と登録位置とは無関係である。単位はピクセル（画素）である。ファイル名格納位置は、この情報テーブル８１の先頭から見た各画像のファイル名の格納位置情報である。ディレクトリ名に続いてファイル名が順に格納される。画像位置（Ｘ方向）、画像位置（Ｙ方向）及びファイル名格納位置は、合成画像数（合成に用いた画像の数）分だけ繰り返される。ディレクトリ名、ファイル名のうちディレクトリ名はフルパスで格納される。ファイル名はそれに続いて、登録順に格納される。
【００６１】
なお、上記の実施形態では外部コンピュータシステム５０に共焦点顕微鏡システム１の制御を行うための専用ソフトウェアをインストールし、画像の手動つなぎ合わせの処理をコンピュータの画面で行う場合について説明したが、本発明はそのような実施形態に限られるわけではない。例えば共焦点顕微鏡システム１のコントローラに内蔵されるＲＯＭ等の記憶媒体に記憶される制御プログラムに上記実施形態のような画像の手動つなぎ合わせのプログラムを組み込み、共焦点顕微鏡システム１に標準装備の表示装置４７及び入力装置４８を用いて画像の手動つなぎ合わせを実施するようにしてもよい。
【００６２】
また、共焦点光学系２による試料ｗｋの表面の高さ情報を取得するために、対物レンズ１７をＺ方向に移動（上下動）させる代わりに、試料ステージ３０を上下動させてもよい。その他にも、本発明は種々の形態で実施することができる。
【００６３】
例えば、光による試料の走査は、水平偏向及び垂直偏向による二次元走査に限らず、種々の走査方法が考えられる。例えば、シリンドリカルレンズを用いてＸ方向に細長い光（スリット光）を生成し、これをＹ方向に偏向すれば、二次元走査が可能である。
【００６４】
また、上記の実施形態の共焦点顕微鏡は反射型の顕微鏡であるが、透過型の共焦点顕微鏡にも本発明を適用することができる。透過型の顕微鏡の場合は、試料の裏面から共焦点光学系のレーザ光及び非共焦点光学系の白色光が照射される。共焦点光学系の光源はレーザ光源を含む単色光源はもちろんのこと、複数波長を含むものであってもよい。非共焦点光学系の光源は自然光又は室内光で代用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の画像の手動つなぎ合わせモードを備えた共焦点顕微鏡システムによれば、ユーザは、あらかじめ測定範囲をずらしながら生成した複数枚の画像を記憶装置に保存しておき、コンピュータの画面上の第１の領域に表示された複数枚の画像を手動操作によって画面上の第２の領域でつなぎ合わせることができる。
【００６６】
また、共焦点顕微鏡特有の高さ情報を処理して得られる画像や光量情報を処理して得られる画像を用いてつなぎ合わせることができ、つなぎ合わせの条件は画面上の第３の領域で設定することができる。
【００６７】
更に、合成途中段階の画像の情報テーブルを保存しておき、読み出して再利用するといったことが可能になる。これにより、つなぎ合わせた複数の画像のうちの１枚だけが欠陥のある画像であることが分かった場合に、その修復を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２】対物レンズのＺ方向位置に応じて変化する受光量データの例を示すグラフである。
【図３】共焦点顕微鏡システムのコントローラに外部コンピュータシステムを接続したハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図４】手動つなぎ合わせモードにおいて表示装置に表示される画面表示の例を示す図である。
【図５】図４の画面表示におけるつなぎ合わせの条件を設定するための領域の拡大図である。
【図６】画像の手動つなぎ合わせの手順の例を示すフローチャートである。
【図７】パッチワーク情報テーブルの構造の一例を示す図表である。
【符号の説明】
１　共焦点顕微鏡システム
２　共焦点光学系
１９　受光素子
４７，５１　表示装置
５３　マウス（ポインティングデバイス）
５７　記憶装置
６０　手動つなぎ合わせモードにおける画面表示
６１　第１の領域
６２　第２の領域
６３　第３の領域
５０　外部コンピュータシステム
８１　パッチワーク情報テーブル（合成画像を管理する情報テーブル）
【図１】
2004138761.tif 000003
【図２】
2004138761.tif 000004
【図３】
2004138761.tif 000005
【図４】
2004138761.tif 000006
【図５】
2004138761.tif 000007
【図６】
2004138761.tif 000008
【図７】
2004138761.tif 000009