(57)【要約】【課題】本発明は、高さ情報を連結させ範囲の広い試料の高さ情報を得ることが出来る共焦点顕微鏡及び高さ情報の連結方法を提供することを課題とする。【解決手段】対物レンズの集光位置と試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像し、複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を、対物レンズと試料の相対位置と光検出器出力の関係関係を用いて高さ情報を算出する。複数の高さ情報を、各共焦点画像を撮影した時の対物レンズの集光位置と試料の相対位置に対応する値からオフセット値を求めてシフトしたり、各高さ情報に重なった範囲を持たせこの重なった範囲を用いて連結する。【選択図】　　図１
2004012223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点顕微鏡によって試料から測定した高さ情報の連結方法であって、
対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像し、
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求め、
前記複数の高さ情報を連結する
ことを特徴とする共焦点顕微鏡における高さデータ連結方法。
【請求項２】
前記高さ情報をシフトするオフセット値を、前記各共焦点画像を撮影した時の前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置に対応する値を用いて求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして該複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡における高さデータ連結方法。
【請求項３】
前記複数の高さ情報の比較結果から、前記高さ情報をシフトするオフセット値を求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして前記複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡における高さデータ連結方法。
【請求項４】
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて基準となる高さ情報を算出し、
前記基準となる高さ情報を元に、前記複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡における高さデータ連結方法。
【請求項５】
前記２つの共焦点画像から、各画素毎に、前記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開口を通過した光の強度に基いた値の差／和を計算し、当該差／和の値に基いて前記高さ情報を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高さデータ連結方法。
【請求項６】
光源からの光を試料に対して集束させる対物レンズと、
前記対物レンズと前記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像する共焦点画像撮像手段と、
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求める高さ情報算出手段と、
前記複数の高さ情報を連結する連結手段と、
を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記高さ情報をシフトするオフセット値を、前記各共焦点画像を撮影した時の前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置に対応する値を用いて求めるオフセット算出手段を更に備え、
前記連結手段は、前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして前記複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項６に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項８】
前記複数の高さ情報の比較結果から、前記高さ情報をシフトするオフセット値を求めるオフセット算出手段を更に備え、
前記連結手段は、前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして該複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項６に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項９】
前記連結手段は、前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて基準となる高さ情報を算出し、該基準となる高さ情報を元に、前記複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡における高さデータ連結方法。
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして前記複数の高さ情報を連結することを特徴とする請求項６に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１０】
試料を測定する共焦点顕微鏡を制御するコンピュータによって実行されるプログラムであって、
前記共焦点顕微鏡に対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像させ、
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求め、
前記複数の高さ情報を連結する
ことを前記コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１１】
前記高さ情報をシフトするオフセット値を、前記各共焦点画像を撮影した時の前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置に対応する値を用いて求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして該複数の高さ情報を連結することを前記コンピュータに実行させる請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記複数の高さ情報の比較結果から、前記高さ情報をシフトするオフセット値を求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして前記複数の高さ情報を連結することを前記コンピュータに実行させる請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて基準となる高さ情報を算出し、
前記基準となる高さ情報を元に、前記複数の高さ情報を連結することを行うことを前記コンピュータに実行させる請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１４】
試料を測定する共焦点顕微鏡を制御するコンピュータによって使用された時、
前記共焦点顕微鏡に対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像させ、
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求め、
前記複数の高さ情報を連結する
ことを前記コンピュータに実行させるプログラムを記憶した前記コンピュータが読み出し可能な可搬記憶媒体。
【請求項１５】
前記高さ情報をシフトするオフセット値を、前記各共焦点画像を撮影した時の前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置に対応する値を用いて求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして該複数の高さ情報を連結することを前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１４に記載の可搬記憶媒体。
【請求項１６】
前記複数の高さ情報の比較結果から、前記高さ情報をシフトするオフセット値を求め、
前記オフセット値に基いて前記複数の高さ情報をシフトして前記複数の高さ情報を連結することを前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１４に記載の可搬記憶媒体。
【請求項１７】
前記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて基準となる高さ情報を算出し、
前記基準となる高さ情報を元に、前記複数の高さ情報を連結することを前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１４に記載の可搬記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学顕微鏡の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方法に係り、特に共焦点走査型光学顕微鏡（以下共焦点顕微鏡という）による測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点顕微鏡は、試料を点状照明し、試料からの透過光又は反射光をピンホール上に集光させた後、このピンホールを透過する光の強度を光検出器で検出することによって試料の表面情報を取得する。
【０００３】
図１０に一般的な共焦点顕微鏡の概略的な構成を示す。
同図の共焦点顕微鏡では、光源１から出射した光、ビームスプリッター２を透過した後、ミラー５を介して２次元走査機構３に入射する。２次元走査機構３は、光軸に対して垂直な方向に２次元に入射光を走査するもので、第１の光スキャナ３ａと第２の光スキャナ３ｂからなり、これらによって光束を２次元に走査して出力し、複数のレンズ４を介して対物レンズ７へと導く。
【０００４】
対物レンズ７へ入射した光束は収束光となり、２次元走査機構３の光スキャナ３ａ，３ｂによって光軸に垂直な方向（Ｘ，Ｙ方向）に試料８の表面上を２次元走査する。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。この光はピンホール１０によって試料８の集光点以外からの反射光がカットされ、ピンホール１０を通過する光だけが光検出器１１によって検出される。そして光検出器１１は、検出した光の強度に応じた信号をコンピュータ１２に出力する。
【０００５】
試料８は試料台１３上に載置されており、Ｚステージ１４によって光軸方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。２次元走査機構３、Ｚステージ１４及び光検出器１１はコンピュータ１２によって制御されており、コンピュータ１２はＺステージ１４によってＺ方向に試料８を移動した後、２次元走査機構３によってＸ，Ｙ方向に試料８の表面を走査して、Ｘ、Ｙ、Ｚの各値とその時の光検出器１１の出力値を対応付けられて記憶してゆく。
【０００６】
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上で集光するのでピンホール１０を通過し、また試料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上では集光せず、ピンホール１０を通過しない。
【０００７】
このときの対物レンズ７と試料８の光軸方向の相対位置（Ｚ）と光検出器１１の出力（Ｉ）の関係を図１１に示す。この関係をＩ−Ｚカーブと呼ぶ。
図１１に示すように、試料８が対物レンズ７の集光位置Ｚｏに有る場合、光検出器１１の出力（Ｉ）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（Ｚ）が離れるに従い光検出器１１の出力（Ｉ）は急激に低下する。
【０００８】
この特性を用いて、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による走査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。更に、Ｚステージ１４で試料８を光軸方向に離散的に移動させ、各位置で２次元走査機構３によって走査して共焦点画像を取得し、試料各点で光検出器１１の出力が最大になるＺステージ１４の位置を検出することにより試料８の高さ情報が得られる。
【０００９】
このような構成によって試料８の高さを計測する際、測定精度を高めようとすると、Ｚステージ１４の１回当りの移動量（刻み幅）を小さくすることが必要になり、計測に時間がかかる。
この点に対処する為、例えば特開平０９−０６８４１３号公報には、Ｚステージ１４の１回当りの移動量を小さくすることなく、試料８の高さ計測の精度を高める高さ測定方法が提案されている。この方法では、光検出器１１の出力が最大になるＺステージ１４の位置及びその前後の位置の計３点での光検出器１１の出力に基づいてＩ−Ｚカーブを２次曲線で近似することによって、光検出器１１の出力が最大となるＺステージ１４の位置をＺステージ１４の移動量以下の精度で求め、高さ情報を得ている。
【００１０】
また別の方法としては、例えば特開平１０−２８１７４３号公報に開示されている方法では、Ｉ−Ｚカーブのピーク部分を示すｎ個のモデルデータを予め記憶しておき、このモデルデータとｎ個の光検出器１１の出力データとを用いてピーク度数を算定し高さ情報を得ている。
【００１１】
また、特開平１１−２６４９３３号公報に開示されている方法では、Ｉ−Ｚカーブを予め記憶しておき、試料８の反射率が１００％の場合には、Ｚステージ１４を移動させずに取込んだ光検出器１１の出力がＩ−ＺカーブでどのＺステージ１４の位置に対応するかを判断することによって、高さ情報を得ている。また、試料８の反射率が未知の場合には、Ｚステージ１４を移動して２つのＺステージ１４の位置で共焦点画像を取得し、それぞれの位置での光検出器１１の出力が、Ｉ−ＺカーブにおいてＺステージ１４がどの位置の場合に対応するかを判断して得られた試料の高さを平均することで高さ情報を得ている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したこれらの従来技術で行われている方法においては以下のような欠点がある。
特開平０９−０６８４１３号公報に開示されている方法のように、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やその他の曲線で近似して光検出器１１の出力が最大となるステージ１４の位置を求める為には、Ｚステージ１４を少なくとも３箇所以上で位置決めする必要がある。また、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やその他の曲線で近似できる領域が、仮にＩ−Ｚカーブで光検出器１１の出力が最高出力の５０％以上であるとすると、Ｚステージ１４の１回の移動量はＩ−Ｚカーブの半値全幅の３分の１以下でなければならないというように移動量に制限がある。
【００１３】
また特開平１１−２６４９３３号公報の方法では、試料８の反射率が１００％の場合にはＺステージ１４を移動させずに取込んだ光検出器１１の出力がＩ−ＺカーブでどのＺステージ１４の位置に対応するかを判断しているが、図１１から明らかなようにＩ−Ｚカーブ上では１つの光検出器１１の出力に対応するＺステージ１４の位置は２つ以上有り、試料８の高さを一意に決定することはできない。
【００１４】
また、２つのＺステージ１４の位置で共焦点画像を取得し、それぞれの位置で光検出器１１の出力がＩ−ＺカーブでＺステージ１４のどの位置に対応するかを判断する場合でも、光検出器１１の出力が試料８の反射率に比例するので、光検出器１１の出力がＩ−ＺカーブでどのＺステージ１４の位置に対応するかを判断する際の誤差は光検出器１１の出力に依存し、各Ｚステージ１４の位置での誤差量は一般に一致しないので、各々のＺステージ１４の高さを平均しても試料８の反射率の影響を取り除くことはできない。
【００１５】
また、上記した全ての従来技術において、高さの範囲が広い試料の高さ情報を得る際に、複数回に分けて取得した高さ情報を連結する手段がない（尚本明細書で高さ情報を連結するとは、複数の高さ情報をそれぞれ連続になるように繋げることを言う）。
【００１６】
本発明は上記問題点を鑑み、Ｚステージ１４の１回当りの移動量を小さくすることなく、試料８の高さ計測の精度を高めることが出来る共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡における高さ情報の連結方法を提供することを課題とする。
また比較的狭い高さ範囲で取得した高さ情報を連結させ、高さの範囲の広い試料の高さ情報を得ることが出来る共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡における高さ情報の連結方法を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による、共焦点顕微鏡における高さ情報の連結方法は、共焦点顕微鏡によって試料から測定した高さ情報の連結することを前提とする。
上記共焦点顕微鏡は、例えば、光源からの光を試料に対して集束させる対物レンズと、上記集束光を上記試料表面に沿って相対的に走査させる走査機構と、上記集束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の高さを相対的に移動させる移動機構と、上記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開口と、上記微小開口を透過する光の強度を検出する光検出器とを備える。
【００１８】
本発明による連結法穂では、対物レンズの集光位置と上記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像し、上記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求め、上記複数の高さ情報を連結する。
【００１９】
上記高さ情報は、例えば上記２つの共焦点画像から、各画素毎に、上記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開口を通過した光の強度に基いた値の差／和を計算し、当該差／和の値に基いて算出する。
上記連結は、例えば上記高さ情報をシフトするオフセット値を、上記各共焦点画像を撮影した時の上記対物レンズの集光位置と上記試料の相対位置に対応する値を用いて求め、上記オフセット値に基いて上記複数の高さ情報をシフトして該複数の高さ情報を連結することによって行われる。
【００２０】
或いは、上記連結は、上記複数の高さ情報の比較結果から、上記高さ情報をシフトするオフセット値を求め、上記オフセット値に基いて上記複数の高さ情報をシフトして上記複数の高さ情報を連結することによって行われる。
或いは、上記連結は、上記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて基準となる高さ情報を算出し、上記基準となる高さ情報を元に、上記複数の高さ情報を連結することによって行われる。
【００２１】
本発明による共焦点顕微鏡は、光源からの光を試料に対して集束させる対物レンズと、上記対物レンズと上記試料の相対位置を変えて複数の共焦点画像を撮像する共焦点画像撮像手段と、上記複数の共焦点画像の内の２つの共焦点画像を用いて高さ情報を算出し、当該高さ情報を複数求める高さ情報算出手段と、上記複数の高さ情報を連結する連結手段とを備える。
【００２２】
また本発明は、コンピュータによって実行されるプログラムや、コンピュータが読み出し可能な可搬記憶媒体もその範囲として含む。
本発明によれば、複数の高さ情報を連結することができるので、高さの範囲の広い試料の高さ情報を得ることが出来る。
【００２３】
また、高さの測定を高い処理速度によって実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態における共焦点走査型顕微鏡の構成は、図１０に示した一般的な共焦点走査型顕微鏡の構成と概略図レベルでは同一の構成となっている。よって、以下の本実施形態における共焦点操作型顕微鏡の説明では図１０を使用して説明し、又各構成要素の構成・作用の説明は省略する。
【００２５】
尚以下の説明での共焦点走査型顕微鏡の構成は図１０に示す構成のものとしたが、各実施形態で用いられる共焦点顕微鏡これに限定されるものではなく、各種の共焦点走査型顕微鏡に適用することができる。
例えば、対物レンズ７による集束光を試料８の表面に沿って相対的に走査させる走査機構として光軸に垂直な面内で試料８を移動させるＸＹステージを用いる構成の共焦点走査型顕微鏡であっても良い。
【００２６】
また、Ｎｉｐｋｏｗディスクを回転させる等のディスクスキャン型共焦点顕微鏡であっても良い。このとき、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等の２次元画像センサが用いられる。
【００２７】
更には２次元光走査機構に変えて、１次元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。
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て試料８の位置を移動させるＺステージ１４に変えて対物レンズ７を移動する機構を用いても良い。
【００２８】
その他、上記の構成に限らず、各種の共焦点顕微鏡に本発明を適用することができる。
第１の実施の形態
まず本実施形態の基本原理を説明する。
【００２９】
この第１の実施形態では、対物レンズ７の集光位置と試料８の相対位置を変えて、複数枚の共焦点画像を撮像し、対応する各画素毎に光検出器の出力の差を和で割った差／和を計算して適当な係数を乗ずることによって試料各点の高さ情報を得るが、その際に、予め取得したＩ−Ｚカーブと、このＩ−Ｚカーブを計算によって順次所定量相対位置方向に移動させた曲線の差／和を計算して高さ情報の曲線（高さ曲線）を順次算出し、この高さ曲線を用いて複数の高さ情報を求める。そしてこれらの高さ情報をオフセット値によってシフトして連結をする。
【００３０】
図１（ａ）は、第１の実施形態の説明の為の試料形状を示すモデル図で、同図は、試料８をＸ方向にスライスした図で、同図の縦方向に試料８の高さ（Ｚ方向）を示している。
第１の実施形態では、図１（ａ）に示すように、試料８の表面８ｓの一番低いところと高いところをはさむ範囲内において複数の位置Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃを決め、Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃで焦点が合うように（対物レンズ７の集光位置となるように）Ｚステージ１４の位置決めをして、各Ｚステージ１４の位置でＸ−Ｙ方向に２次元走査して、複数枚の共焦点画像を得る。
【００３１】
このとき、試料８の高さと光検出器１１の出力の関係は図１２（ａ）に示すように、共焦点位置にある距離Ｚｋの時を中心位置とするＩ−Ｚカーブになる。例えば試料８の表面８ｓのＺａの高さに焦点が合っている場合には、Ｚａが中心位置となるＩ−Ｚカーブとなる。
【００３２】
図１２（ａ）ではＺｋに焦点を合わせたＺｋを中心位置とするＩ−ＺカーブとこのＩ−Ｚカーブを計算によって順次所定量相対位置方向に移動させて求めた、Ｚｋ＋１を中心位置とするＩ−Ｚカーブが描かれているが、このような２つの高さと距離との関係から、差／和の関係を計算したものが図１２（ｂ）となる。
【００３３】
例えばＺｋ＝Ｚａ、Ｚｋ＋１＝Ｚｂ或いはＺｋ＝Ｚｂ、Ｚｋ＋１＝Ｚｃとし、Ｚステージ１４をＺａ、Ｚｂ、Ｚｃに位置決めしたときの光検出器１１の出力をＩａ、Ｉｂ、Ｉｃとして差／和（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）、或いは（Ｉｂ−Ｉｃ）／（Ｉｂ＋Ｉｃ）をそれぞれ計算すると、図１２（ｂ）に示す関係（以下高さ曲線と呼ぶ）が得られる。
【００３４】
図１２（ｂ）に示されているように、光検出器１１の出力の差／和は、ＺａとＺｂの中点（ＺｂとＺｃの中点）で０となり、その近傍では試料８の高さにほぼ比例して単調増加する。そこで、この高さ曲線から得られる値にＺａとＺｂの間隔（ＺｂとＺｃの間隔）で決まる適当な値を乗ずると試料８の高さを得ることができる。例えば図１２（ａ）の画素Ｘ１Ｙ１の位置でのＩａ、Ｉｂの値から和／差を求め、これにＺａとＺｂの間隔で決まる適当な値を乗ずることによって、試料８の画素Ｘ１Ｙ１に対応する部分の高さが求まる。また画素Ｘ２Ｙ１の位置でのＩｂ、Ｉｃの値から和／差を求め、これにＺｂとＺｃの間隔で決まる適当な値を乗ずることによって、試料８の画素Ｘ２Ｙ１に対応する部分の高さが求まる。
【００３５】
またＺａとＺｂの高さ曲線及びＺｂから得られた高さ情報を連結する際、図１２（ｂ）に示されているようにＺａとＺｂの高さ曲線及びＺｂとＺｃの高さ曲線の中点は共に０であるので、連結を行う際そのままＺａとＺｂの高さ曲線及びＺｂとＺｃ高さ曲線から得られた高さ情報を足し合わせると、資料８の高さ情報は誤ったものとなる。これに対処する為、ＺｂとＺｃによる高さ曲線から得られた高さ情報の値に（Ｚａ−Ｚｂ）／２＋（Ｚｂ−Ｚｃ）／２＝（Ｚａ−Ｚｃ）／２をオフセット値として加えたてシフトしたものを、ＺａとＺｂによる高さ曲線から得られた高さ情報の値に合成する。
【００３６】
また、ＺａとＺｂによる高さ曲線から求めた高さ情報の値はＺａ〜Ｚｂの範囲に入れなければならず、ＺｂとＺｃによる高さ曲線から求めた高さ情報の値はＺｂ〜Ｚｃの範囲に入れなければならないが、実際には、これらの範囲に入っていない値が求まることがある。このような値は２つの高さ情報の値を合成する前に、事前に削除しておく。
【００３７】
これにより得られた、Ｚａ〜Ｚｂの範囲の高さ情報とＺｂ〜Ｚｃの範囲の高さ情報の値を連結をすることが出来、連結した高さ情報を得ることができる。
次に第１の実施形態における具体的な処理動作を説明する。
図２（ａ）は、第１の実施形態の具体的な処理を説明の為の試料形状を示すモデル図で、同図は、試料８をＸ方向にスライスした図で、同図の縦方向に試料８の高さ（Ｚ方向）を示している。
【００３８】
以下の説明では、試料８を測定するに際し同図のＺａ、Ｚｂ、及びＺｃの高さにおいて光学的に共役な位置となるようにＺステージ１４を位置決めして試料８を３回走査して得た高さ情報を結合して、連結した高さ情報を得る。尚本例では、説明簡略化のため、最も回数の少ない、Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃの３箇所で位置決めして３回走査しているが、本実施形態では４箇所以上に位置決めして測定し、これらを連結しても良いことは言うまでもない。
【００３９】
図３は、第１の実施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
同図において、試料８の計測を行うに際し、まずステップＳ１として、ミラーなどの反射率の高い試料８を用いて、Ｉ−Ｚカーブ（以下Ｉ−ＺカーブＡとする）を取得する。
【００４０】
そして取得したＩ−ＺカーブＡを元に、このＩ−ＺカーブＡを高さ方向（Ｚ）にコンピュータ内の計算上、ある量ｚだけシフトしたＩ−Ｚカーブ（以下Ｉ−ＺカーブＢという）を求め、Ｉ−ＺカーブＡとＩ−ＺカーブＢから求まる値の差／和から高さ曲線を算出する（ステップＳ２）。尚このＩ−Ｚカーブをシフトするｚの値はＺステージ１４をシフトして位置決めを行う際の刻み幅（ＺａとＺｂ（ＺｂとＺｃ）の差）となる。また以下の説明では、この刻み幅は一定としているが、ＺａとＺｂの間の刻み幅とＺｂとＺｃの間の刻み幅を別の値にするというように、各刻み幅を必要に応じて変えても良い。尚この刻み幅の大きさは、試料８の高低差等によって決まる。
【００４１】
次にＺステージ１４に、測定を行う試料８をセットしたら、ステップＳ３としてＺステージ１４をシフトしてＺａの位置に位置決めし、この状態で２次元走査機構３によって２次元走査して試料８の輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ４）。
【００４２】
画像取得を終えると、Ｚステージ１４を位置決めする全ての位置での画像の取得を行ったかどうかを判断し（ステップＳ５）、全画像を取得が完了するまでこのステップＳ３、Ｓ４の処理を繰り返して、Ｚステージ１４を動かしてＺｂの位置、Ｚｃの位置に位置決めした状態で２次元走査機構３によって試料８を２次元走査して、各画素毎に光検出器１１の出力に基いた輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ５、Ｎｏ）。
【００４３】
全画像の取得が終了したら（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、次に取得したこれらの共焦点画像の輝度情報を使って、ＺａからＺｂまでの間にある高さ情報及びＺｂからＺｃまでの間にある高さ情報を算出する。
まずＺａからＺｂまでの高さ情報及びＺｂからＺｃまでの高さ情報を、各画素毎の輝度情報をステップＳ２でＩ−ＺカーブのＡ、Ｂの差／和から求めた高さ曲線に参照することによって、演算する（ステップＳ６）。
【００４４】
このとき、ＺａとＺｂの画像の輝度情報から得られた高さ情報が、Ｚａ〜Ｚｂの範囲外の値になった場合や、ＺｂとＺｃの画像の輝度情報から得られた高さ情報がＺｂ〜Ｚｃの範囲外の値になった場合には、これらの値は誤ったものとして削除する（ステップＳ７）。
【００４５】
次にステップＳ８として、２つの高さ情報を連結するために、ＺｂとＺｃの画像の輝度情報から得られた高さ情報をシフトする為のオフセット値を求める。このオフセット値は、ＺａとＺｂの刻み幅とＺｂとＺｃの刻み幅が同じ場合には、例えば（Ｚａ−Ｚｂ）／２＋（Ｚｂ−Ｚｃ）／２＝（Ｚａ−Ｚｃ）／２となる。
【００４６】
このオフセット値をＺｂとＺｃの画像の輝度情報から得られた高さ情報に加えてシフトし、これにＺａとＺｂの画像の輝度情報から得られた高さ情報を連結し（ステップＳ９）、一つの高さ情報の画像として表示する（ステップＳ１０）。
以上のような処理によりＺａ〜Ｚｂの範囲の高さ情報とＺｂ〜Ｚｃの範囲の高さ情報の値を連結をすることが出来、連結した高さ情報を得ることができる。
【００４７】
この第１の実施形態によれば、複数の高さ情報を連結することができるので、広い高さ範囲を持つ資料の高さ情報を正確に得ることが出来る。
また、Ｚステージの刻み幅を小さくすることなく、試料の高さ計測の精度を高めることが出来る。従って、高さ測定にかかる処理のスループットを向上させることが出来る。
第２の実施形態
まず第２の実施形態の基本原理を説明する。
【００４８】
第２の実施形態では、相対位置方向にシフトさせた２つのＩ−Ｚ曲線から求めた差／和の値（高さ曲線）を用いて得られる複数の高さ情報に重なり部分を持たせ、各高さ情報のこの重なり部分を用いて対応するデータを比較することによって、高さ情報の連結を行う。
【００４９】
図１（ｂ）は、第２の実施形態の説明の為の試料形状を示すモデル図で、同図は、試料８をＸ方向にスライスした図で、同図の縦方向に試料８の高さ（Ｚ方向）を示している。
第２の実施形態では、図１（ｂ）に示すように、試料８の表面８ｓの一番低いところと高いところをはさむ範囲内において４つ以上の位置Ｚａ１、Ｚａ２、Ｚｂ１、Ｚｂ２を決め、Ｚａ１、Ｚａ２、Ｚｂ１、Ｚｂ２で焦点が合うように（共焦点となる距離になるように）Ｚステージ１４の位置決めをして、各Ｚステージ１４の位置でＸ−Ｙ方向に２次元走査して、４枚以上の共焦点画像を得る。
【００５０】
このとき、試料８の高さと光検出器１１の出力の関係は図１２（ａ）に示すような、Ｚａ１、Ｚｂ１、Ｚａ２、Ｚｂ２を中心位置とするＩ−Ｚカーブになる。
そこで、Ｚステージ１４をＺａ１、Ｚｂ１、Ｚａ２、Ｚｂ２に位置決めしたときの光検出器１１の出力をＩａ１、Ｉｂ１、Ｉａ２、Ｉｂ２として、連結させる高さ情報どうしに重なり部分が出るように、Ｉａ１とＩｂ１及びＩａ２とｂ２の組む合わせに対して差／和（Ｉａ１−Ｉｂ１）／（Ｉａ１＋Ｉｂ１）、（Ｉａ２−Ｉｂ２）／（Ｉａ２＋Ｉｂ２）をそれぞれ計算して、試料８の高さ曲線を得る。
【００５１】
この高さ曲線は、図１２（ｂ）に示されているように、Ｚａ１とＺｂ１の中点及びＺａ２とＺｂ２の中点で０となり、その近傍で試料８の高さにほぼ比例して単調増加する。そこで、上述した第１の実施形態の場合と同様、この高さ曲線から求まる値にＺａ１とＺｂ１の間隔、及びＺａ２とＺｂ２の間隔で決まる適当な値を乗ずると試料８の高さを得ることができる。
【００５２】
図１２（ｂ）に示されているように、Ｚａ１とＺｂ１による高さ曲線、及びＺａ２とＺｂ２による高さ曲線の中点は共に０であるので、そのままＺａ１とＺｂ１から得られる高さ情報と、Ｚａ２とＺｂ２から得られる高さ情報を足し合わせて高さ情報を連結すると資料８の高さ情報は誤ったものとなってしまう。
【００５３】
第２の実施形態では、各高さ情報に範囲が重った部分を持たせ、各高さ情報を連結する際にこの範囲が重なっている部分のデータを用いて比較し、高さ情報を近似する等の調節を行う。これにより、第１の実施形態より、より精度の高い連結を行うことができる。また、刻み幅を大きく取ることが出来る。
【００５４】
次に第２の実施形態における具体的な処理動作を説明する。
図２（ｂ）は、第２の実施形態の具体的な処理を説明の為の試料形状を示すモデル図で、同図は、試料８をＸ方向にスライスした図で、同図の縦方向に試料８の高さ（Ｚ方向）を示している。
【００５５】
以下の説明では、試料８を測定するに際し同図のＺａ１、Ｚｂ１、Ｚａ２及びＺｂ２の高さにおいて光学的に共役な位置となるようにＺステージ１４を位置決めして試料８を４回走査して得た高さ情報を結合して、連結した高さ情報を得る。尚本例では、説明簡略化のため、もっとも回数の少ない、Ｚａ１、Ｚｂ１、Ｚａ２、Ｚｂ２の４箇所で位置決めして４回走査しているが、本実施形態では５箇所以上に位置決めして測定し、これらを連結しても良いことは言うまでもない。
【００５６】
図４は、第２の施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
同図において、試料８の計測を行うに際し、まず図３のステップＳ１、Ｓ２と同様、ステップＳ２１として、ミラーなどの反射率の高い試料８を用いて、Ｉ−Ｚカーブを取得し、このＩ−ＺカーブとこのＩ−Ｚカーブをコンピュータ内の計算によってある量ｚだけシフトしたＩ−Ｚカーブから高さ曲線を算出する（ステップＳ２２）。尚このＩ−Ｚカーブをシフトするｚの値はＺステージ１４をシフトして位置決めを行う際の刻み幅となり、説明簡略の為、以下の説明ではこの刻み幅は一定としている。しかし、より精度が必要な部分は細かくする等、各刻み幅を必要に応じて変えても良い。
【００５７】
次にＺステージ１４に、測定を行う試料８をセットしたら、ステップＳ２３としてＺステージ１４をシフトしてＺａ１の位置に位置決めし、この状態で２次元走査機構３によって２次元走査して試料８の輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ２４）。
【００５８】
画像取得を終えると、Ｚステージ１４を位置決めする全ての位置での画像の取得が完了したかを判断し（ステップＳ２５）、全画像を取得が完了するまでこのステップＳ２３、Ｓ２４の処理を繰り返して、Ｚステージ１４を動かしてＺｂ１の位置、Ｚａ１の位置、Ｚｂ２の位置に位置決めした状態で２次元走査機構３によって試料８を２次元走査して、各画素毎に光検出器１１の出力に基いた輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ２５、Ｎｏ）。
【００５９】
全画像の取得が終了したら（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）、次に取得したこれらの画像の輝度情報を使って、重なった範囲ができるようにＺａ１からＺｂ１までの間にある高さ情報及びＺａ２からＺｂ２までの間にある間にある高さ情報を算出する。
【００６０】
まずＺａ１からＺｂ１までの高さ情報及びＺａ２からＺｂ２までの高さ情報を、各画素毎の輝度情報でステップＳ２２で求めた高さ曲線を参照することによって、演算する（ステップＳ２６）。
このとき、Ｚａ１とＺｂ１の画像の輝度情報から得られた高さ情報が、Ｚａ１〜Ｚｂ１の範囲外の値になった場合や、Ｚ１２とＺｂ２の画像の輝度情報から得られた高さ情報がＺａ２〜Ｚａ２の範囲外の値になった場合には、これらの値は誤ったものとして削除する（ステップＳ２７）。
【００６１】
次にこれまでに得られた、Ｚａ１とＺｂ１の画像の輝度情報から得られた高さ情報とＺ１２とＺｂ２の画像の輝度情報から得られた高さ情報を連結する。
まず、２つの高さ情報のデータから、それぞれＸＹ方向に同じ範囲でＺａ２−Ｚｂ１の間の高さを含む部分（例えば任意のＹ方向の１ライン分）を選択し、この部分に対応する高さ情報をそれぞれ抽出する。
【００６２】
次にステップＳ２７として、抽出した２つの高さ情報に対して、ＸＹ方向に同じ画素に対応する値に最小自乗法等を用いて近似式を算出する。そして算出された２つの近似式を比較し、Ｚａ１とＺｂ１の共焦点画像による高さ情報とＺａ２とＺｂ２の共焦点画像による高さ情報との間のオフセット値を導出する（ステップＳ３０）。そしてこのオフセット値を用いてＺａ１−Ｚｂ１間とＺａ２−Ｚｂ２間のどちらかを基準としてもう一方を導出されたオフセット値だけ高さ情報をシフトさせた後、連結する（ステップＳ３１）。
【００６３】
このようにして二つの高さ情報を連結して一つの高さ情報の画像として表示する（ステップＳ３２）。
尚上記説明ではＺａ２−Ｚｂ１間にある二つの高さ情報は近似しているが、これらの値の平均値を求めて、この平均値に２つの高さ情報を合わせるようにオフセット値を設定してシフトしても良い。
【００６４】
また、上記説明では高さ情報の近似式を算出して、この近似式を比較してオフセット値を算出しているが、ＸＹ方向において同じ位置の複数の高さ情報を比較してオフセット値を算出する構成としても良い。
この第２の実施形態においても、複数の高さ情報を連結することができるので、広い高さ範囲を持つ資料の高さ情報を正確に得ることが出来る。また、Ｚステージの刻み幅を小さくすることなく、試料の高さ計測の精度を高めることが出来、高さ測定にかかる処理のスループットを向上させることが出来る。
【００６５】
更に連結する高さ情報に情報に重なり部分を持たせ、この重なり部分を用いて複数の高さ情報を連結するので、第１の実施形態より精度の高い連結された高さ情報を得ることができる。
第３の実施形態
まず第３の実施形態の基本原理を説明する。
【００６６】
第３の実施形態では、相対位置方向にシフトさせた曲線の差／和と、前記シフト量の整数倍だけシフトさせた曲線の差／和を用いて、高さデータ連結を行うことによって高さ情報を連結する。
図１（ｃ）は、第１の実施形態の説明の為の試料形状を示すモデル図で、同図は、試料８をＸ方向にスライスした図で、同図の縦方向に試料８の高さ（Ｚ方向）を示している。
【００６７】
第３の実施形態では、図１（ｃ）に示すように、第１の実施形態と同様、試料８の表面８ｓの一番低いところと高いところをはさむ範囲内において複数の位置Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃを決め、Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃで焦点が合うように（共焦点となる距離になるように）Ｚステージ１４の位置決めをして、各Ｚステージ１４の位置でＸ−Ｙ方向に２次元走査して、複数枚の共焦点画像を得る。
【００６８】
そして第１の実施形態と同様に、これらの共焦点画像の各画素毎の輝度情報をＩ−Ｚカーブから求めた高さ曲線に参照することによって、ＺａからＺｂまでの高さ情報及びＺｂからＺｃまでの高さ情報を求める。
そして高さ曲線の中点は共に０であるので、そしてＺａとＺｂの共焦点画像から求めた高さ情報とＺｂとＺｃの共焦点画像から求めた高さ情報を連結する際、そのままＺａ、ＺｂとＺｂ、Ｚｃから得られた高さ情報を足しあわせると高さ情報は誤ったものとなる。
【００６９】
それに対し、第３の実施形態では、これら２つの高さ情報を連結するに際して、ＺａとＺｃの共焦点画像からＩ−Ｚカーブを算出してＺａ−Ｚｃ間の高さ情報を算出する。そしてこの高さ情報にＺａ、ＺｂとＺｂ、Ｚｃの高さ情報を近似させて連結する。
【００７０】
これにより得られた、Ｚａ〜Ｚｂの範囲の高さ情報とＺｂ〜Ｚｃの範囲の高さ情報の値を、Ｚａ〜Ｚｃの範囲の高さ情報を元にして連結をすることが出来、１つに連結した高さ情報を得ることができる。
尚、ＺａとＺｂによる高さ曲線から求めた高さ情報の値のうちＺａ〜Ｚｂの範囲に入っていないものや、ＺｂとＺｃによる高さ曲線から求めた高さ情報の値の内Ｚｂ〜Ｚｃの範囲に入っていないものは、第１の実施形態と同様、２つの高さ情報の値を合成する前に、事前に削除しておく。
【００７１】
次に第３の実施形態における具体的な処理動作を説明する。
第３の実施形態は、共焦点画像を得る処理までは、第１の実施形態と基本的に同じなので、以下の説明では第１の実施形態の説明で用いた図２（ａ）のように、Ｚａ、Ｚｂ、及びＺｃの高さにおいて光学的に共役な位置となるようにＺステージ１４を位置決めして試料８を３回走査して３つの共焦点画像を得るものとする。尚この第３の実施形態においても、４箇所以上に位置決めして測定し、これらを連結しても良いことは言うまでもない。
【００７２】
図５は、第３の実施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
同図において、試料８の計測を行うに際し、まず第１及び第２の実施形態の場合と同様、ステップＳ４１として、ミラーなどの反射率の高い試料８を用いて、Ｉ−Ｚカーブ（以下Ｉ−ＺカーブＡとする）を取得し、このＩ−ＺカーブとこのＩ−Ｚカーブをコンピュータ内の計算によってある量ｚだけシフトしたＩ−Ｚカーブ（以下Ｉ−ＺカーブＢとする）から高さ曲線を算出する（ステップＳ４２）。尚以下の説明でもこのＩ−Ｚカーブをシフトするｚの値は、説明簡略の為、一定としているが、本実施形態においてもより精度が必要な部分は細かくする等、各刻み幅を必要に応じて変えても良い。
【００７３】
次にＺステージ１４に、測定を行う試料８をセットしたら、ステップＳ４３としてＺステージ１４をシフトしてＺａの位置に位置決めし、この状態で２次元走査機構３によって２次元走査して試料８の輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ４４）。
【００７４】
画像取得を終えると、Ｚステージ１４を位置決めする全ての位置での画像の取得を行ったかどうかを判断し（ステップＳ４５）、全画像を取得が完了するまでこのステップＳ４３、Ｓ４４の処理を繰り返して、Ｚステージ１４を動かしてＺｂの位置、Ｚｃの位置に位置決めした状態で２次元走査機構３によって試料８を２次元走査して、各画素毎に光検出器１１の出力に基いた輝度情報を持つ画像を取得する（ステップＳ４５、Ｎｏ）。
【００７５】
全共焦点画像の取得が終了したら（ステップＳ４５、Ｙｅｓ）、次に取得したこれらの画像の輝度情報を使って、ＺａからＺｂまでの間にある高さ情報及びＺｂからＺｃまでの間にある高さ情報を算出する。
まずＺａからＺｂまでの高さ情報及びＺｂからＺｃまでの高さ情報を、各画素毎の輝度情報でステップＳ４２で求めた高さ曲線を参照することによって、演算する（ステップＳ４６）。
【００７６】
このとき、ＺａとＺｂの画像の輝度情報から得られた高さ情報が、Ｚａ〜Ｚｂの範囲外の値になった場合や、ＺｂとＺｃの画像の輝度情報から得られた高さ情報がＺｂ〜Ｚｃの範囲外の値になった場合には、これらの値は誤ったものとして削除する（ステップＳ４７）。
【００７７】
次に、ステップＳ４１で取得したＩ−ＺカーブＡとＩ−ＺカーブＡを高さ方向Ｚにコンピュータ内の計算上、ある量ｚの２倍シフトしたＩ−Ｚカーブ（以下Ｉ−ＺカーブＣとする）を求め、Ｉ−ＺカーブＡとＩ−ＺカーブＣの差／和から高さ曲線を算出する（ステップＳ４８）。そして、ステップＳ４９として、ステップＳ４８で求めたＩ−ＺカーブＡ、Ｃによる高さ曲線を用いて、ＺａからＺｃまでの高さ情報（以下ずらし量大の高さ情報とする）を演算する。
【００７８】
第３の実施形態では、このステップＳ４８で求めたずらし量大の高さ情報を用いて、ステップＳ４６、Ｓ４７で求めた共焦点画像ＺａとＺｂから得られた高さ情報と共焦点画像ＺｂとＺｃから得られた高さ情報を結合して連結された高さ情報を得る。
【００７９】
ＺａとＺｃの共焦点画像から得られたずらし量大の高さ情報は、ＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報とはＺ方向に対してＺａ〜Ｚｂの範囲で重なっており、ＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報とはＺｂ〜Ｚｃの範囲で重なっている。第３の実施形態では、この重なっている範囲を用い、２つの高さ情報を連結する。
【００８０】
まず、ずらし量大の高さ情報とＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報のデータから、それぞれＸＹ方向に同じ範囲でＺａ−Ｚｂの間の高さを含む部分（例えば任意のＹ方向の１ライン分）を選択し、この部分に対応する高さ情報をそれぞれ抽出する。同様に、ずらし量大の高さ情報とＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報のデータから、それぞれＸＹ方向に同じ範囲でＺｂ−Ｚｃの間の高さを含む部分を選択し、この部分に対応する高さ情報をそれぞれ抽出する。
【００８１】
そして、ずらし量大の高さ情報から抽出したデータに、ＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報及びＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報から抽出したデータが近似するように、２つの高さ情報のシフトして連結する（ステップＳ５０、Ｓ５１）。
【００８２】
尚この時の２つの高さ情報のシフトは、例えば、ＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報及びＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報が同じとなる位置（ずらし量大の高さ情報がＺｂとなる位置）について、３つの高さ情報が同じになるように、ずらし量大の高さ情報を基準としてＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報及びＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報を大きくシフトさせ、ずらし量大の高さ情報にずらし量大の高さ情報を基準としてＺａとＺｂの共焦点画像から得られた高さ情報及びＺｂとＺｃの共焦点画像から得られた高さ情報が近似するように少しずつシフトさせてもよい。
【００８３】
このようにして二つの高さ情報を連結して一つの高さ情報を持つ画像として表示する（ステップＳ５２）。
この第３の実施形態においても、複数の高さ情報を連結することができるので、広い高さ範囲を持つ資料の高さ情報を正確に得ることが出来る。また、Ｚステージの刻み幅を小さくすることなく、試料の高さ計測の精度を高めることが出来、高さ測定にかかる処理のスループットを向上させることが出来る。
【００８４】
更に連結するに際し、基準となる高さ情報を求め、この高さ情報を用いて複数の高さ情報を連結するので、精度の高い連結された高さ情報を得ることができる。
また、この第３の実施形態の手法によると、第２の実施形態より刻み幅の大きさを小さくすることは出来ないが、第２の実施形態の手法より速度は向上する。
【００８５】
尚上記例では、２つの高さ情報を１つのずらし量大の高さ情報を用いて連結していたが、１つのずらし量大の高さ情報を用いて３つ以上の高さ情報を連結させても良い。この場合には、上記したＩ−ＺカーブＣはｚの２倍シフトしたものではなく、例えば３倍シフトしたもの等その連結する数や各刻み幅の大きさによって決まる大きさだけシフトしたものとなる。
【００８６】
また例えばＺａ〜Ｚｆの共焦点画像から得られた高さ情報を第３の実施形態を用いて２つのＺａ〜Ｚｃの範囲の高さ情報とＺｃ〜Ｚｆの範囲の高さ情報に連結し、これらを第１の実施形態に示した連結方法によって連結する等、第１、第２、第３の実施形態に示した連結方法を複数組み合わせて１つの高さ情報を求めるように構成しても良い。
【００８７】
更に、第１、第２、第３の各実施形態では、計測対象となっている試料の測定に入る前に、ミラー等をサンプルとして用いてＩ−Ｚカーブを求めていたが、計測対象となっている試料を用いて、Ｉ−Ｚカーブを求めても良い。また同一対象物や同じ性質の対象物を複数個計測する際には、最初にＩ−Ｚカーブを求め、以降の計測では、このＩ−Ｚカーブを用いても良い。
【００８８】
また、実際の測定を開始する前にＩ−Ｚカーブを求めていたが、事前に求めておいたデータを予め記憶しておき、このデータを必要に応じて読み出す構成としても良い。また第３の実施形態において、ずらし量大の高さ情報求めるために用いる高さ曲線の演算を共焦点画像取得の後に行っているが、これは画像取得の前に行ってもよい。
【００８９】
更に１つの共焦点顕微鏡において、上記した第１、第２、第３の実施形態の手法を必要に応じて適宜に選択して実行することが出来る構成としても良い。また１つの連結した高さ情報を求めるに際し、必要に応じて第１、第２、第３の実施形態の手法を組み合わせて用いて求めることが出来る構成としても良い。
【００９０】
また上記各実施形態においては図６に示すように、計測する高さの範囲が試料８の表面８ｓをはさむような場合についての連結法について説明してきたが、図７に示すような比較的大きな凹凸を持つ試料８の高さ測定にかかわる測定にも適用してよい。図８のような試料８の場合、同図に示すようにＺ１、Ｚ２、・・・Ｚｎと多数の共焦点画像を撮影し、これらの共焦点画像から得られた複数の高さ情報に対して、上記した第１、第２、第３の実施形態で示した結合方法によって連結する。
【００９１】
尚上記した第１、第２、第３の実施形態の各処理や演算は、コンピュータ上のソフトウエアで行っても、専用のハードウエアを設け、このハードウエア上で行う構成としてもよい。
図９は、コンピュータ１２のシステム環境図である。
【００９２】
この同図のコンピュータは、ＣＰＵ２１、各プログラムのワークエリアとなる主記憶装置２２、各プログラムやデータベースが記録されるハードディスク等の補助記憶装置２３、ディスプレイ、キーボード等の入出力装置（Ｉ／Ｏ）２４、モデムや共焦点顕微鏡とのインタフェース等のネットワーク接続装置２５及びディスク、磁気テープなどの可搬記憶媒体から記憶内容を読み出す媒体読取り装置２６を有し、これらが互いにバス２８により接続される構成を備えている。
【００９３】
上記した各実施形態による高さ情報の算出や連結処理をソフトウエアによって実現した場合、ＣＰＵ２１がプログラムに基いて、主記憶装置２２をワークエリアとして、主記憶装置２２若しくは補助記憶装置２３内に記憶されたＩ−Ｚカーブのデータや、撮影した共焦点画像のデータを用いて実現する。
【００９４】
図９のコンピュータでは、媒体読取り装置２６により磁気テープ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の記憶媒体２７に記憶されているプログラム、データを読み出し、これを主記憶装置２２または補助記憶装置２３にダウンロードする。そして本実施形態による各処理は、ＣＰＵ２１がこのプログラムやデータを実行することにより、ソフトウエア的に実現させることが出来る。
【００９５】
また、図９の情報処理システムでは、フレキシブルディスク等の記憶媒体２７を用いてアプリケーションソフトの交換が行われる場合がある。よって、本発明は、共焦点顕微鏡やその高さ情報の連結方法に限らず、コンピュータにより使用されたときに、上述した本発明の実施形態の機能をコンピュータに行わせるためのプログラムやコンピュータ読み出し可能な記憶媒体２７として構成することもできる。
【００９６】
この場合、「記憶媒体」には、例えば図９に示されるように、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（あるいはＭＯ、ＤＶＤ、リムーバブルハードディスク等であってもよい）等の媒体駆動装置３７に脱着可能な可搬記憶媒体３６や、ネットワーク回線３３経由で送信される外部の装置（サーバ等）内の記憶手段（データベース等）３２、あるいは情報処理装置３１の本体３４内のメモリ（ＲＡＭ又はハードディスク等）３５等が含まれる。可搬記憶媒体３６や記憶手段（データベース等）３２に記憶されているプログラムは、本体３４内のメモリ（ＲＡＭ又はハードディスク等）３５にロードされて、実行される。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、Ｚステージの１回当りの移動量を小さくすることなく、試料の高さ計測精度を高め、同時に試料の高さ計測の際に必要となるＺステージの移動回数が少なくなる中で、高速かつ正確に広い高さ範囲の試料の高さ情報を得ることが出来る。
【００９８】
また、Ｚ方向への移動手段に用いられるモータのバックラッシュによる連結の誤差をキャンセルすることが出来る。
また、連結の際にできるずれを修正する等の測定作業者の工数を削減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１の実施形態、（ｂ）は第２の実施形態、（ｃ）は第３の実施形態の説明の為の試料形状を示すモデル図である。
【図２】（ａ）は第１及び第３の実施形態、（ｂ）は第２の実施形態における具体的な処理を説明の為の試料形状を示すモデル図である。
【図３】第１の実施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態における共焦点走査顕微鏡によって行われる処理を示すフローチャートである。
【図６】一般的な試料形状を示す図である。
【図７】比較的大きな凹凸を持つ試料形状を示す図である。
【図８】本実施形態におけるコンピュータのシステム環境図である。
【図９】媒体例を示す図である。
【図１０】一般的な共焦点顕微鏡の概略的な構成を示す図である。
【図１１】対物レンズと試料の相対位置と光検出器出力の関係（Ｉ−Ｚカーブ）を示す図である。
【図１２】Ｉ−Ｚカーブ及び高さ曲線を示す図である。
【符号の説明】
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
４　レンズ
５　ミラー
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　Ｚステージ
２１　ＣＰＵ
２２　主記憶装置
２３　補助記憶装置
２３　入出力装置
２５　ネットワーク接続装置
２６　媒体読取装置
２７　記憶媒体
２８　バス
３１　情報処理装置
３２　記憶手段
３３　ネットワーク回線
３４　本体
３５　メモリ
３６　可搬記憶媒体
【図１】
2004012223.tif 000003
【図２】
2004012223.tif 000004
【図３】
2004012223.tif 000005
【図４】
2004012223.tif 000006
【図５】
2004012223.tif 000007
【図６】
2004012223.tif 000008
【図７】
2004012223.tif 000009
【図８】
2004012223.tif 000010
【図９】
2004012223.tif 000011
【図１０】
2004012223.tif 000012
【図１１】
2004012223.tif 000013
【図１２】
2004012223.tif 000014