(57)【要約】【課題】測定条件であるパラメータの自動設定を測定態様に応じて柔軟かつ合理的に行うことができる共焦点顕微鏡システムとそのパラメータ設定用プログラムを提供する。【解決手段】複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムにおいて、一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードと、手動設定された設定値を複数の測定に使用するマニュアルモードとを備え、３つのモードのうちの１つを選択するための自動設定モード選択手段７４が設けられている。【選択図】　図６
2004069795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムであって、一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードとを備え、いずれか１つのモードを選択するための自動設定モード選択手段が設けられていることを特徴とする共焦点顕微鏡システム。
【請求項２】
手動設定された設定値を複数の測定に使用するマニュアルモードを更に備え、前記自動設定モード選択手段が、前記測定時自動有効モードと前記測定時自動無効モードと前記マニュアルモードとを含む３つのモードのうちの１つを選択可能に構成されてい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】
複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムのコンピュータに実行させるパラメータ設定用コンピュータプログラムであって、
一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードとをユーザが択一的に選択するための選択画面を表示装置に表示させるステップと、
前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動有効モードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する前に測定パラメータの自動設定を実行するステップと、
前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動無効モードである場合は、自動設定の指令に伴ってパラメータの自動設定を実行して自動設定値を記憶し、測定開始の指令に伴って測定を実行する際には自動設定を実行することなく記憶されている自動設定値を読み出して測定に使用するステップと
を備えていることを特徴とするパラメータ設定用コンピュータプログラム。
【請求項４】
複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムのコンピュータに実行させるパラメータ設定用コンピュータプログラムであって、
一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードと、手動設定された設定値を複数の測定に使用するマニュアルモードとを含む３つのモードのうちの１つをユーザが選択するための選択画面を表示装置に表示させるステップと、
前記パラメータの手動設定のための手動設定画面を表示装置に表示させるステップと、
前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動有効モードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する前に測定パラメータの自動設定を実行するステップと、
前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動無効モードである場合は、自動設定の指令に伴ってパラメータの自動設定を実行して自動設定値を記憶し、測定開始の指令に伴って測定を実行する際に前記記憶されている自動設定値を読み出して測定に使用するステップと、
前記選択画面を用いてユーザが選択したモードがマニュアルモードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する際に前記手動設定画面を用いて手動設定された設定値を読み出して測定に使用するステップと
を備えていることを特徴とするパラメータ設定用コンピュータプログラム。
【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共焦点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、種々の測定パラメータの自動設定が可能な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、試料の共焦点画像（超焦点深度画像）や高さ分布等の情報が取得される。例えば、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共焦点画像（超焦点深度画像）である。
【０００５】
更に、試料からの光の一部を共焦点光学系から途中で分けてカラー撮像素子で受光することにより、共焦点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。このカラー画像は共焦点画像と異なり、試料表面の凹凸に応じてピントが合った部分とぼやけた部分とを含む。このカラー画像の輝度信号を共焦点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、各画素で略ピントが合ったカラー画像を得ることも可能である。
【０００６】
上記のような共焦点顕微鏡システムにおいて、光学系の能力を最大限に引き出すために、種々のパラメータ（測定条件）を設定する必要がある。例えば、対物レンズを光軸方向に移動させることにより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すれば、対物レンズの移動範囲や移動ピッチを設定する必要がある。あるいは、試料の表面の光反射率に応じて受光素子の受光感度やフィルタによる減衰量の設定を行う必要がある。更に、カラー撮像素子によるカラー画像の取得のためのシャッタースピードやゲイン及びホワイトバランスの設定を行う必要がある。
【０００７】
上記のような測定パラメータの設定をユーザが行う場合は、ある程度の知識と経験が必要である。そこで、従来の共焦点顕微鏡システムにおいて、いくつかのパラメータについてはコントローラ（の処理装置）が自動的に設定を行うようにしている。パラメータの自動設定により、共焦点顕微鏡のユーザの負担が軽減される。例えば、慣れていないユーザであっても共焦点顕微鏡を用いて試料の共焦点画像や高さ分布等の情報を取得することが容易になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自動設定されるパラメータの種類が増加すると自動設定に要する時間が長くなり、操作性が却って悪くなることがある。例えば、測定のたびにすべてのパラメータの自動設定が行われるようにすれば、設定の不要なパラメータについても自動設定が行われ、ユーザが自動設定の完了を待つまでに時間のロスが発生する。
【０００９】
各パラメータの自動設定を個別に起動するようにすれば、無駄な自動設定の実行を回避することはできるが、ユーザがパラメータの自動設定のために操作する回数（例えばボタン押下の回数）が増加し、煩わしく感じられることになる。
【００１０】
例えば、類似の試料を連続して測定するような場合は多くのパラメータは一度自動設定しておけば、試料を交換するたびに自動設定を行う必要はない。一方、試料の種類やパラメータによっては、試料を交換するたびに自動設定をし直した方がよい場合もある。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、測定条件であるパラメータの自動設定を測定態様に応じて柔軟かつ合理的に行うことができる共焦点顕微鏡システムとそのパラメータ設定用プログラ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、複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムであって、一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードとを備え、いずれか１つのモードを選択するための自動設定モード選択手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、同じ測定条件で複数の試料の測定を実行する場合や異なる種類の複数の試料を順次測定する場合等に柔軟に対応して、測定条件であるパラメータを自動設定する操作を容易かつ合理的に行うことができる。測定時自動無効モードを選択した場合は、複数の試料の測定を順次行う際に測定のたびに自動設定が実行されることがないので、測定時自動有効モードを選択した場合に比べて測定全体にかかる時間を短縮することができる。また、測定時自動有効モードを選択した場合は、測定のたびに適切なパラメータが自動的に設定されるので、ユーザは測定のたびにパラメータ設定操作を行う必要がない。
【００１４】
好ましい実施形態において、手動設定された設定値を複数の測定に使用するマニュアルモードを更に備え、前記自動設定モード選択手段が前記測定時自動有効モードと前記測定時自動無効モードと前記マニュアルモードとを含む３つのモードのうちの１つを選択可能に構成されている。これにより、例えば操作に慣れたユーザがパラメータの自動設定を使用することなしに手動設定によって測定全体に要する時間を短縮したい場合にも対応することができる。
【００１５】
また、本発明の共焦点顕微鏡システムにおけるパラメータ設定用コンピュータプログラムは、複数の測定パラメータの自動設定が可能な共焦点顕微鏡システムのコンピュータに実行させるプログラムであって、一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードとをユーザが択一的に選択するための選択画面を表示装置に表示させるステップと、前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動有効モードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する前に測定パラメータの自動設定を実行するステップと、前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動無効モードである場合は、自動設定の指令に伴ってパラメータの自動設定を実行して自動設定値を記憶し、測定開始の指令に伴って測定を実行する際には自動設定を実行することなく記憶されている自動設定値を読み出して測定に使用するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１６】
好ましい実施形態において、上記のコンピュータプログラムは、一部又は全部の測定パラメータのそれぞれについて、測定のたびに自動的にパラメータ設定を行う測定時自動有効モードと、パラメータ自動設定の実行により設定された設定値を保持し複数の測定に該設定値を使用する測定時自動無効モードと、手動設定された設定値を複数の測定に使用するマニュアルモードとを含む３つのモードのうちの１つをユーザが選択するための選択画面を表示装置に表示させるステップと、前記パラメータの手動設定のための手動設定画面を表示装置に表示させるステップと、前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動有効モードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する前に測定パラメータの自動設定を実行するステップと、前記選択画面を用いてユーザが選択したモードが測定時自動無効モードである場合は、自動設定の指令に伴ってパラメータの自動設定を実行して自動設定値を記憶し、測定開始の指令に伴って測定を実行する際に前記記憶されている自動設定値を読み出して測定に使用するステップと、前記選択画面を用いてユーザが選択したモードがマニュアルモードである場合は、測定開始の指令に伴って測定を実行する際に前記手動設定画面を用いて手動設定された設定値を読み出して測定に使用するステップとを備えている。
【００１７】
このようなコンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で供給され、記憶媒体からコンピュータにインストールされて実行される。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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共焦点画像が得られる。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、共焦点光学系２で得られた焦点深度の深い共焦点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共焦点画像を生成し、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で得られた共焦点画像の輝度信号で置き換えることにより、簡易的にカラー共焦点画像を生成することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
ユーザは、表示装置４７の画面上に表示されるガイダンスにしたがって入力装置４８を用いて種々の測定用パラメータを設定することができる。例えば、対物レンズ１７のＺ方向移動範囲（測定範囲）や移動ピッチを設定する。あるいは、試料ｗｋの表面の光反射率等に応じて受光素子１９の受光感度（ＰＭＴゲイン）やＮＤフィルタによる減衰量の設定を行うことにより、共焦点画像の明るさが適当になるようにする。また、カラーＣＣＤ２４によるカラー画像の取得のためのシャッタースピードやゲイン及びホワイトバランスの設定を行う。
【００３８】
これらのパラメータの多くは自動設定（自動調整）が可能であり、慣れていないユーザであってもパラメータの自動設定を使用することによって試料ｗｋの共焦点画像や高さ分布情報等を容易に取得することができる。また、測定パラメータのマニュアル設定も可能であり、操作に慣れているユーザにとっては、自動設定よりマニュアル設定のほうが迅速な測定、きめ細かな測定のために適している場合がある。
【００３９】
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。更に、以下に述べるようなパラメータ設定用のプログラムを専用ソフトウェアに含めることにより、外部コンピュータシステムを用いて共焦点顕微鏡の測定パラメータの設定を容易かつ合理的に行うことができる。
【００４０】
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。
【００４１】
共焦点顕微鏡の制御を行うための専用ソフトウェア（以下、観察アプリケーションという）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。
【００４２】
図４は、観察アプリケーションを起動したときに表示装置５１に表示される画面の例を示す図である。画面の左側の大きな矩形の結果表示領域６１は、共焦点顕微鏡システム１の非共焦点光学系３のカラーＣＣＤ２４から得られたカラー画像や共焦点光学系２の受光素子１９から得られた共焦点画像又は高さ分布の測定結果等を表示するための領域である。右側の縦長の操作部領域６２は、各種測定パラメータの設定等を行うための領域である。
【００４３】
図５は、図４の操作部領域６２の拡大図である。表示装置５１の画面上に表示された操作部領域６２のプッシュボタンやスライドバーの操作及び各プルダウンメニューの選択等をマウス５３を用いて行うことにより、各測定パラメータのマニュアル設定を行うことができる。例えば、カメラゲインの調整用スライドレバー６３をマウスのドラッグ操作によって上下移動することにより、カラーＣＣＤ２４から得られたカラー画像の表示の明るさを調整することができる。その隣のＮＤフィルタ調整用スライドレバー６４を上下移動することによってもカラー画像の表示の明るさを調整することができる。
【００４４】
あるいは、ディスタンスの右側の三角マーク６５をマウス５３でクリックしたときに現れるプルダウンメニューから適切な数値を選択することにより、対物レンズ１７のＺ方向移動範囲（測定範囲）を設定することができる。その下のピッチについても同様に、三角マーク６６をクリックしたときに現れるプルダウンメニューから適切な数値を選択することにより、適切なＺ方向移動ピッチを設定することができる。
【００４５】
また、「測定」ボタン６７は測定開始を指示するプッシュボタンである。「オートセット」ボタン６８は、後述の「測定時無効」の選択と共に使用され、パラメータの自動設定を行うためのプッシュボタンである。「Ａｕｔｏフォーカス」ボタン６９はオートフォーカスを起動するためのプッシュボタンであり、よく使用されるオートフォーカスの機能を少ない操作で起動できるように操作部領域６２のメイン画面に設けたものである。
【００４６】
また、メニュバーの「オプション」をマウス５３でクリックしたときに現れるプルダウンメニューの中に「オート設定」の項目が含まれている。この「オート設定」を選択することにより、図６に示す自動設定ダイアログが現れ、主な測定パラメータの自動設定を容易かつ効率的に行うことができる。
【００４７】
図６は、主な測定パラメータの自動設定を容易かつ効率的に行うためのオート設定ダイアログの例を示す図である。オート設定ダイアログ７０は、３つのタブによって切り替えられる３つの画面を含んでいる。図６は、「ピッチ＆ディスタンス」タグ７１が選択されたときの画面である。「オートフォーカス＆ＰＭＴゲイン」タグ７２が選択されたときの画面を図７に示し、「カメラ」タグ７３が選択されたときの画面を図８に示す。なお、図６から図８の各画面において、下半分は共通項目の設定に使用される。これについては後述する。
【００４８】
図６の画面では、ピッチ（Ｚ方向移動ピッチ）とディスタンス（Ｚ方向移動範囲）の自動設定を行うことができる。それぞれ、自動設定モード選択手段７４に含まれる「測定時有効」、「測定時無効」及び「マニュアル」の３通りのいずれかを選択することができる。これら３通りのモードは、測定時自動有効モード、測定時自動無効モード及びマニュアルモードにそれぞれ対応する。
【００４９】
「測定時有効」が選択された場合は、測定開始が指示されたタイミングで測定処理に先立って自動設定が行われる。「測定時無効」が選択された場合は、図５に示した操作部領域６２の「オートセット」ボタン６８を押したときに自動設定が実行され、自動設定された値が保持される。つまり、測定開始のたびに自動設定が行われることはない。「マニュアル」が選択されたときは、そのパラメータは自動設定の対象から外れる。つまり、図５に示した操作部領域６２のディスタンス三角マーク６５及びピッチ三角マーク６６を用いてマニュアル設定した値が有効になる。
【００５０】
図９は、測定時自動有効モード、測定時自動無効モード及びマニュアルモードのいずれが選択されているかによって異なるパラメータ設定と測定実行に関する処理の概略を示すフローチャートである。このフローチャートに基づいて、上記の３通りの選択による処理の違いについて説明を加える。ステップ＃１０１において、自動設定の選択内容、すなわち、「測定時有効」、「測定時無効」及び「マニュアル」のいずれが選択されているかがチェックされる。
【００５１】
「測定時有効」が選択されている場合（ステップ＃１０２のＹｅｓ）は、ステップ＃１０９にジャンプする。「測定時有効」も「測定時無効」も選択されていない場合（ステップ＃１０３のＮｏ）、すなわち、「マニュアル」が選択されている場合は、ステップ＃１０４でマニュアル設定値を読み出してステップ＃１０９に移行する。
【００５２】
「測定時無効」が選択されている場合（ステップ＃１０３のＹｅｓ）は、操作部領域６２の「オートセット」ボタン６８が押下されたときに（ステップ＃１０５）自動設定が実行され（ステップ＃１０６）、自動設定値が記憶された（ステップ＃１０７）後にステップ＃１０９に移行する。それ以外では、自動設定値が読み出されて（ステップ＃１０８）ステップ＃１０９に移行する。
【００５３】
ステップ＃１０９では、測定開始の指令がチェックされる。すなわち、操作部領域６２の「測定」ボタン６７が押下されると（ステップ＃１０９のＹｅｓ）ステップ＃１１０で「測定時有効」が選択されているか否かが再度チェックされ、「測定時有効」が選択されている場合（ステップ＃１１０のＹｅｓ）は、ここでパラメータの自動設定が実行される（ステップ＃１１１）。「測定時有効」が選択されていない場合（ステップ＃１１０のＮｏ）は、測定時自動無効モード又はマニュアルモードであり、上述のようにして測定に使用されるパラメータの設定値がすでに準備されているので、ステップ＃１１１はスキップする。続くステップ＃１１２で測定が実行される。
【００５４】
したがって、ユーザは同じ測定条件で複数の試料の測定を実行する場合は「測定時無効」（測定時自動無効モード）を選択し、１つ目の試料をステージ３０にセットして「オートセット」ボタン６８を押下することによって各パラメータの自動設定と記憶を行わせ、続いて「測定」ボタン６７を押下すればよい。複数の試料の測定を順次行う際に自動設定は実行されないので、「測定時有効」（測定時自動有効モード）を選択した場合に比べて測定全体にかかる時間を短縮することができる。
【００５５】
また、異なる種類の複数の試料を順次測定する場合のように、適切な測定条件（パラメータ）が変化する可能性があるときは、「測定時有効」（測定時自動有効モード）を選択すればよい。この場合は、測定のたびに適切なパラメータが自動的に設定されるので、ユーザは測定のたびにパラメータ設定操作を行う必要がない。
【００５６】
なお、図９のフローチャートは簡略化しており、実際には測定パラメータによっては後述のように異なる自動設定選択を行うものがある。また、ステップ＃１０６又はステップ＃１１１で自動設定されたパラメータの設定値は一旦記憶され、図５に示した操作部領域６２のマニュアル設定のための調整用スライドレバー６３，６４の表示位置や三角マーク６５，６６の左側に表示された設定値等に反映される。そして、ユーザが自動設定値に満足できない場合は前述のようにしてマニュアル設定によって設定値の変更（微調整）を行うことができる。つまり、マニュアルモードに変更しなくても、測定時自動無効モードのままで設定値の変更（微調整）を行うことができる。
【００５７】
「オートフォーカス＆ＰＭＴゲイン」タグ７２が選択された図７の画面では、オートフォーカスとＰＭＴゲインの自動設定を行うことができる。ＰＭＴゲインはＮＤフィルタによる減衰率と連動しており、カラーＣＣＤ２４から得られたカラー画像の表示の明るさを自動調整することができる。このパラメータについても、自動設定モード選択手段７４に含まれる「測定時有効」、「測定時無効」及び「マニュアル」の３通りのいずれかを選択することができる。それぞれが選択されたときのパラメータ設定動作の相違については上述のとおりである。「マニュアル」が選択されたときは、図５に示した操作部領域６２のカメラゲインの調整用スライドレバー６３及びＮＤフィルタ調整用スライドレバー６４を用いてマニュアル設定した値が有効になる。
【００５８】
また、標準検出を行うか高速検出を行うかの選択をすることができる。「高速検出」が選択されると、対物レンズ１７の上下動を行うことなくＰＭＴゲインの自動設定が短時間で完了する。例えば、操作に慣れたユーザが手動でピント合わせを行った後にＰＭＴゲインの自動設定を行うような場合に、この「高速検出」を選択しておけば、対物レンズ１７の上下動を行うことなく短時間で自動設定を完了することができる。
【００５９】
図７の画面において「対象範囲指定」ボタンを押せば、オートフォーカス及びＰＭＴゲインの自動設定の対象となる範囲（ＸＹ平面での範囲）を指定することができる。例えば、長方形の対角線に沿ってマウスをドラッグすることにより、長方形の範囲を指定することができる。プリント配線基板の半田付け部やボンディング部とその周辺領域、あるいは樹脂の金属めっき部分とその他の部分のように、材質の違い等によって光反射率が著しく異なるような場合に、測定対象箇所の測定条件が周辺部分の影響で不適切に自動設定されないようにする必要がある。このような場合に、上記の対象範囲指定を利用することにより、測定対象箇所の測定条件が適切に自動設定される。
【００６０】
本実施形態の例ではオートフォーカス及びＰＭＴゲインの自動設定のみについて「対象範囲指定」ボタンを設けたが、他のパラメータについても必要に応じて「対象範囲指定」ボタンを設け、自動設定の対象となる範囲を指定できるようにしてもよい。また、指定した範囲から得られる情報にしたがって全部のパラメータの自動設定を原則として実行し、ピッチのように範囲指定の対象外とすべきパラメータを指定するようにしてもよい。
【００６１】
「カメラ」タグ７３が選択されたときの図８の画面では、カラーＣＣＤカメラに関するパラメータの自動設定を指定することができる。つまり、「ホワイトバランス」、「カメラゲイン」及び「カメラ明るさ」の自動設定を指定することができる。ホワイトバランスは、カラーＣＣＤ２４から得られたカラー画像の色温度調整を自動的に行う機能である。カメラゲインは、カラー画像の明るさ（増幅量）を自動調整する機能である。カメラ明るさは、シャッタースピードを変えることによってカラー画像の明るさ（受光量）を自動調整する機能である。
【００６２】
図８に示すように、「カメラゲイン」及び「カメラ明るさ」については、「常時有効」又は「常時無効」のいずれかを選択できる。「常時有効」が選択されたときは、カラーＣＣＤカメラに備えられたオート調整機能が活かされる。「常時無効」が設定されたときは、カラーＣＣＤカメラに備えられたオート調整機能が無効になるように設定される。「ホワイトバランス」については、「常時有効」及び「常時無効」に「測定時無効」を加えた３通りの中から１つを選択することができる。「測定時無効」は、基準となる白色を設定し、その設定された白色に対して予めホワイトバランスを決定してしまう機能であり、「ワンプッシュ」と呼ばれる機能を使用して実現される。また、ホワイトバランスにおける「常時有効」の機能は、カラーＣＣＤカメラに備えられたオート調整機能を測定中だけ無効にする機能である。
【００６３】
次に、図６から図８の各画面において、下半分に表示された共通項目の設定について説明する。第１の共通項目として、オートフォーカス連動を行うか否かの設定を行うことができる。上述の「測定時無効」の設定を行ったときに、ピント（フォーカス）が合っていない状態のままでオートフォーカスが無効になると他のパラメータが最適条件に設定されないおそれがある。そこで、この「オートフォーカス連動」にチェックを入れておくと、ピッチ、ディスタンス、ＰＭＴゲイン、ホワイトバランス、カメラゲイン及びカメラ明るさといった項目の中でオート（自動）での処理が選択された項目に対してオートでの処理を行う前に、一度だけオートフォーカスを実行し、それによってピントが合った状態で、上述の選択された項目がオート処理される。
【００６４】
また、第２の共通項目として、「ディスタンス」及び「ＰＭＴゲイン」の検出時間を短縮するために間引き量の設定を行うことができる。「ディスタンス」や「ＰＭＴゲイン」のように対物レンズ１７をＺ方向に移動させながら自動設定されるパラメータの場合は、マニュアル設定又は自動設定されたピッチより大きい（粗い）ピッチで処理したほうが早く設定処理が完了する。そこで、間引き量を設定できるようにしている。間引き量を大きく設定するほど検出精度が悪くなるが、検出時間は短くなる。
【００６５】
なお、上記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、測定パラメータの設定をコンピュータ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測定パラメータの自動設定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を用いて上記実施形態のような測定パラメータの自動設定を実施するようにしてもよい。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の共焦点顕微鏡システムとそのパラメータ設定用プログラムによれば、同じ測定条件で複数の試料の測定を実行する場合や異なる種類の複数の試料を順次測定する場合のような測定態様に柔軟に対応して、測定条件であるパラメータを自動設定する操作を容易かつ合理的に行うことができる。
【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している。
【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】観察アプリケーションを起動したときに表示装置に表示される画面の例を示す図である。
【図５】図４の操作部領域の拡大図である。
【図６】主な測定パラメータの自動設定を容易かつ効率的に行うためのオート設定ダイアログの第１タグを選択したときの例を示す図である。
【図７】主な測定パラメータの自動設定を容易かつ効率的に行うためのオート設定ダイアログの第２タグを選択したときの例を示す図である。
【図８】主な測定パラメータの自動設定を容易かつ効率的に行うためのオート設定ダイアログの第３タグを選択したときの例を示す図である。
【図９】測定時自動有効モード、測定時自動無効モード及びマニュアルモードのいずれが選択されているかによって異なるパラメータ設定と測定実行に関する処理の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　共焦点顕微鏡システム
５０　外部コンピュータシステム
５９　記憶媒体
６２　操作部領域
７４　自動設定モード選択手段
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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