JP2004078175A

JP2004078175A - Confocal microscope

Info

Publication number: JP2004078175A
Application number: JP2003173367A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kitahara; 北原　章広
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP4398183B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain height information at a high speed under optimum measurement conditions. <P>SOLUTION: A confocal microscope has measurement condition data consisting of an approximate curve, the number of arithmetic operation points, and a movement pitch corresponding to a high-speed mode or precise mode in which power of an objective 9 and height information on a sample 10 are acquired. A Z stage 12 is moved by a movement pitch ΔZ along an optical axis according to the measurement condition data, and an approximate curve is found from individual pieces of light intensity information being the output of an optical detector 15 obtained discretely by movement pitches ΔZ. Maximum light intensity information is estimated from the approximate curve, and height information on the sample 10 is found from the height of the Z stage 12 corresponding to the maximum light intensity information. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料からの反射光を入射して試料の共焦点画像を取得する共焦点顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点顕微鏡は、試料を点状照明し、この試料からの透過光又は反射光を共焦点絞り上に集光した後、この共焦点絞りを通過した光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。又、共焦点顕微鏡は、点状照明を種々の方法によって試料面上に走査させることにより、試料の広い範囲における表面情報を取得できる。
【０００３】
図５は一般的な走査型共焦点光学顕微鏡の構成図である。光源１から出射された光束は、ビームスプリッタ２を透過し、ミラー３で反射して２次元走査機構４に入射する。この２次元走査機構４は、入射した光束を２次元に走査するもので、一方向に光束を走査する第１の光スキャナ５と、一方向に対して垂直方向に光束を走査する第２の光スキャナ６との組み合わせからなる。
【０００４】
この２次元走査機構４により２次元に走査された光束は、各レンズ７、８を通して対物レンズ９に入射する。この対物レンズ９に入射した光束は、当該対物レンズ９により収束光となって試料１０の面上に走査される。なお、試料１０は、試料台１１を光軸方向に移動可能なＺステージ１２上に載置されている。
【０００５】
試料１０の表面で反射した光は、試料１０への入射光路とは逆の光路、すなわち対物レンズ９から各レンズ８、７を通り、さらに２次元走査機構４、ミラー３を通ってビームスプリッタ２に再び入射する。このビームスプリッタ２に再入射した光は、当該ビームスプリッタ２で反射し、結像レンズ１３によってピンホール１４上に集光される。
【０００６】
このピンホール１４では、試料１０からの反射光のうち対物レンズ９の集光点以外の反射光をカットし、集光点の反射光のみを通過させる。従って、ピンホール１４の後側に配置された光検出器１５は、ピンホール１４を通過した対物レンズ９の集光点の反射光を検出する。
【０００７】
なお、２次元走査機構４、Ｚステージ１２及び光検出器１５は、コンピュータ１６によって動作制御され、このコンピュータ１６にはモニタ１７が接続されている。
【０００８】
ここで、対物レンズ９の集光点は、ピンホール１４と光学的に共役な位置にある。これにより、試料１０が対物レンズ９の集光点上にあると、試料１０からの反射光は、ピンホール１４上に集光し、このピンホール１４を通過して光検出器１５に入射する。
【０００９】
ところが、試料１０が対物レンズ９の集光点上からずれた位置にあると、試料１０からの反射光は、ピンホール１４上で集光せず、このピンホール１４を通過しない。
【００１０】
従って、試料１０が対物レンズ９の集光点上あるときと、集光点上からずれた位置にあるときとでは、光検出器１５に入射する光量が変化する。図６は試料１０と対物レンズ９との相対位置（Ｚ）に対する光検出器１５の出力（Ｉ）の関係を示す図（以下、Ｉ−Ｚカーブと称する）であって、試料１０が対物レンズ９の集光点Ｚ_０にあるときに、光検出器１５の出力（Ｉ）は最大となる。ところが、試料１０が対物レンズ９の集光点Ｚ_０からずれると、そのときの試料１０と対物レンズ９との相対距離のずれ量に従って光検出器１５の出力（Ｉ）は急激に低下する。
【００１１】
このようなＩ−Ｚカーブの特性を有することから２次元走査機構４によって集光点を試料１０面上に２次元走査し、かつ光検出器１５の出力を２次元走査機構４に同期してコンピュータ１６により取り込んで画像化すれば、コンピュータ１６では、試料１０のある特定の高さのみの試料像を画像化し、試料１０を光学的にスライスした画像（共焦点画像）を得ることができる。
【００１２】
さらに、Ｚステージ１１の動作によって試料１０を光軸方向（Ｚ方向）に離散的に移動させ、これら離散的な各位置でそれぞれ２次元走査機構４により光束を２次元走査させて各共焦点画像を取得し、試料１０上の各点で光検出器１５の出力が最大になるＺステージ１１の位置を検出すれば、試料１０の高さ情報を得ることができる。
【００１３】
又、試料１０上の各点における光検出器１５の出力の最大値を重ねて表示することにより、試料１０のある特定の高さの面にピントの合った２次元画像を得ることができる。
【００１４】
このような共焦点顕微鏡では、Ｚステージ１１の動作によって試料１０を光軸方向（Ｚ方向）に離散的に移動させるので、試料１０の高さ計測の精度を高めようとすると、Ｚステージ１１の光軸方向（Ｚ方向）への離散的な移動における１回当たりの移動量を小さくすることが必要になり、これにより光検出器１５の出力の検出点数が多くなり、計測に時間がかかる。
【００１５】
このようなことから特開平９−６８４１３号公報では、Ｚステージの１回当たりの移動量を小さくすることなく試料の高さ計測の精度を高める高さ計測方法が提案されている。この高さ計測方法は、光検出器の出力が最大になるＺステージの位置及びその前後の位置の計３点での光検出器の出力に基づいてＩ−Ｚカーブを２次曲線で近似し、光検出器の出力が最大になるＺステージの位置をＺステージの移動量以下の精度で求め、これを高さ情報として得ている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このような特開平９−６８４１３号公報では、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の出力が最大になるＺステージの位置を求めるための計測条件、すなわち近似に用いる光強度検出値の数、どんな近似曲線を用いるのか、集光位置と試料との相対移動ピッチを所定の値に設定する必要があり、例えば光強度検出値の数を３点、近似曲線を２次曲線、相対移動ピッチを使用者による指定としている。
【００１７】
しかしながら、Ｉ−Ｚカーブは、対物レンズ９の倍率等によってその特性が異なり、それぞれのＩ−Ｚカーブに適した近似に用いる光強度検出値の数、近似曲線、集光位置と試料との相対移動ピッチが異なる。又、使用者が最適な相対移動ピッチを選択するのも容易でない。
【００１８】
さらに、特に、使用者が試料の高さを高速で計測したいのか、又は精度高く計測したのかによっても上記計測条件が異なるものとなるが、上記技術は、かかる計測条件を考慮したものでない。
【００１９】
そこで本発明は、最適な計測条件で高速に高さ情報を得ることができる共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対物レンズと、この対物レンズの集光位置に対して共役な位置に配置された共焦点絞りとを有し、試料と対物レンズとの相対距離を変化させたときの共焦点絞りを通過した光強度情報を離散的に取得し、これら光強度情報に基づいて最大光強度情報を得る相対距離を推定し、この相対距離を試料の高さ情報とする共焦点顕微鏡において、対物レンズの倍率及び高さ情報を取得する各測定モードに応じた光強度情報の計測条件データを有し、この計測条件データに従って試料と対物レンズとの相対距離を変化させて試料の高さ情報を取得する高さ情報演算手段を具備したことを特徴とする共焦点顕微鏡である。
【００２１】
本発明の共焦点顕微鏡において、計測条件データは、対物レンズの倍率及び測定モードに応じた各光強度情報から高さ情報を推定するための近似曲線、この近似曲線から光強度情報を抽出するために用いる演算点数、相対距離を変えるときの移動ピッチである。
【００２２】
本発明の共焦点顕微鏡において、計測条件データは、測定モードとして測定時間を優先したデータと、測定精度を優先したデータとを有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００２４】
図１は共焦点顕微鏡の構成図である。コンピュータ１６は、２次元走査機構４及びＺステージ１２を動作制御し、かつ光検出器１５の出力を取り込んで光強度情報を離散的に取得し、これら光強度情報に基づいて最大光強度情報を得る相対距離を推定し、この相対距離を試料１０の高さ情報とする一連の動作の制御プログラムを有する他に、輝度及び高さ演算プログラムを有する。
【００２５】
コンピュータ１６は、輝度及び高さ演算プログラムを実行することにより、対物レンズ９の倍率及び高さ情報を取得する各測定モードに応じた光強度情報の計測条件データを記憶した計測条件データメモリ２０を備え、この計測条件データメモリ２０から計測条件データを読み出して、当該計測条件データに従って試料１９と対物レンズ９との相対距離を変化させて試料１０の高さ情報を取得する高さ情報演算部２１を有する。
【００２６】
図２は計測条件データメモリ２０に記憶されている計測条件データの一例を示す摸式図である。この計測条件データは、対物レンズ９の倍率として例えば１０倍、２０倍、５０倍及び１００倍が記憶され、これら対物レンズ９の倍率に対して各測定モード、例えば高速モードと精細モードとが記憶されている。高速モードは試料１０の高さ情報の測定時間を優先するモードであり、精細モードは試料１０の高さ情報の測定精度を優先するモードである。
【００２７】
これら高速モードと精細モードとには、それぞれ対物レンズ９の倍率及び測定モードに応じた各光強度情報から高さ情報を推定するための近似曲線、この近似曲線から光強度情報を抽出する演算点数、相対距離を変えるときの移動ピッチΔＺの各データが記憶されている。
【００２８】
このうち近似曲線には高速モードに２次曲線が記憶され、精細モードにガウス曲線が記憶され、演算点数には高速モードに３点が記憶され、精細モードに５点とが記憶されている。又、移動ピッチΔＺには、対物レンズ９の各倍率における高速モードと精細モードとに対してそれぞれ異なる移動ピッチΔＺ、例えば倍率１０倍の対物レンズ９における高速モードに対して１０μｍが記憶され、精細モードに対して５μｍなどが記憶されている。
【００２９】
又、コンピュータ１６は、試料１０の共焦点画像をモニタ１７に表示すると共に、この共焦点画像と合せて試料１０の高さ情報を取得するための操作画面（不図示）をモニタ１７に表示する機能を有する。
【００３０】
さらに、コンピュータ１６は、輝度及び高さ演算プログラムを実行することにより、例えば図３に示すような対物レンズ９の倍率（例えば１０倍、２０倍、５０倍、１００倍）の選択と、測定モード（例えば高速モード、精細モード）の選択とを行うための設定画面をモニタ１７のモニタ画面上に表示する機能を有する。
【００３１】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００３２】
光源１から出射された光束は、ビームスプリッタ２を透過し、ミラー３で反射して２次元走査機構４に入射する。この２次元走査機構４は、第１及び第２の光スキャナ５、６により入射した光束を２次元に走査する。この２次元走査機構４により２次元に走査された光束は、各レンズ７、８を通して対物レンズ９に入射する。この対物レンズ９に入射した光束は、当該対物レンズ９により収束光となって試料１０の面上に走査される。
【００３３】
試料１０の表面で反射した光は、試料１０への入射光路とは逆の光路、すなわち対物レンズ９から各レンズ８、７を通り、さらに２次元走査機構４、ミラー３を通ってビームスプリッタ２に再び入射する。このビームスプリッタ２に再入射した光は、当該ビームスプリッタ２で反射し、結像レンズ１３によってピンホール１４上に集光される。光検出器１５は、ピンホール１４を通過した光束を受光し、その電気信号を出力する。
【００３４】
コンピュータ１６は、光検出器１５の出力を２次元走査機構４に同期して取り込み、試料１０のある特定の高さのみの試料像を画像化し、試料１０を光学的にスライスした共焦点画像を得てモニタ１７に表示する。
【００３５】
これと共にコンピュータ１６は、試料１０の共焦点画像をモニタ１７に表示すると共に、この共焦点画像と合せて試料１０の高さ情報を得るための操作画面をモニタ１７に表示する
ここで、使用者は、モニタ１７画面上の共焦点画像を観察しながら、同モニタ画面上の操作画面上で操作を行ってＺステージ１２を光軸方向に移動させながら計測範囲を設定する。この計測範囲は、コンピュータ１６内のメモリ上に記憶される。
【００３６】
次に、コンピュータ１６は、使用者の操作を受けて、図３に示すような対物レンズ９の倍率（例えば１０倍、２０倍、５０倍、１００倍）の選択と、測定モード（例えば高速モード、精細モード）の選択とを行うための設定画面をモニタ１７のモニタ画面上に表示する。
【００３７】
ここで、使用者の設定画面上の操作によって、試料１０の高さ情報の計測に使用する対物レンズ９の倍率（例えば１０倍）が選択され、続いて測定モード（例えば高速モード）が選択される。なお、対物レンズ９の倍率の設定は、図３に示す設定画面上での操作に限らず、例えば顕微鏡設定画面上で対物レンズ９の倍率が既に設定されていれば、再度、図３に示す設定画面上で選択設定する必要はない。
【００３８】
対物レンズ９の倍率及び測定モードの設定が完了し、試料１０の高さ情報の計測が開始されると、高さ情報演算部２１は、上記設定された計測範囲において、図２に示す計測条件データメモリ２０から対物レンズ９の倍率（１０倍）で測定モード（高速モード）に対応する計測条件データ、すなわち近似曲線として２次曲線、演算点数として３点、移動ピッチΔＺとして１０μｍを読み出し、このうち移動ピッチΔＺ（＝１０μｍ）に従ってＺステージ１２を光軸方向に移動させる。
【００３９】
次に、高さ情報演算部２１は、Ｚステージ１２が光軸方向に移動ピッチΔＺ（＝１０μｍ）で移動する毎に光検出器１５の出力を取り込み、これら移動ピッチΔＺ毎の各共焦点画像を取得する。このとき、ある点の光強度情報は、例えば図４に示すＩ−Ｚカーブ上における黒点の値になる。
【００４０】
次に、高さ情報演算部２１は、高速モードが設定されている場合、移動ピッチΔＺ毎に逐次取り込んだ光強度情報と既に取り込んだ最大としている光強度情報とを比較し、この比較の結果、光強度の高い光強度情報を最大の光強度情報として変更し、この比較動作を光強度情報を取り込む毎に逐次繰り返し、その結果として最大光強度となる光強度情報を求め、かつこのときのＺステージ１２の高さ情報Ｚ_ｍと、最大光強度Ｉ_ｍａｘとを取得する。
【００４１】
これと共に高さ情報演算部２１は、最大光強度となった高さ情報Ｚ_ｍの前後の高さＺ_ｍ−ΔＺ、Ｚ_ｍ＋ΔＺにおけるＺステージ１２の各高さ情報及び各光強度情報｛Ｚ_ｍ−ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ＋ΔＺ，Ｉ’’｝を逐次取り込んだ各光強度情報から抽出する。
【００４２】
次に、高さ情報演算部２１は、図２に示す計測条件データメモリ２０から近似曲線として２次曲線を選択し、この２次曲線を例えば、
Ｉ＝ａ・Ｚ^２＋ｂ・Ｚ＋ｃ　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
とする。そして、高さ情報演算部２１は、先に抽出したＺステージ１２の高さ情報及び光強度情報｛Ｚ_ｍ，Ｉ_ｍａｘ｝、｛Ｚ_ｍ−ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ＋ΔＺ，Ｉ’’｝を上記式（１）に代入し、
Ｉ_ｍａｘ＝ａ・Ｚ_ｍ ^２＋ｂ・Ｚ_ｍ＋ｃ　　　　　　　　　　　　…（２）
Ｉ’　＝ａ（Ｚ_ｍ−ΔＺ）^２＋ｂ（Ｚ_ｍ−ΔＺ）＋ｃ　　　　…（３）
Ｉ’’＝ａ（Ｚ_ｍ＋ΔＺ）^２＋ｂ（Ｚ_ｍ＋ΔＺ）＋ｃ　　　　…（４）
ここで、簡単の為、Ｚ_ｍ＝０、ΔＺ＝１となる座標系によりａ、ｂを求めると、
ａ＝（Ｉ’＋Ｉ’’−２Ｉ_ｍａｘ）／２　　　　　　　　　　　…（５）
ｂ＝（Ｉ’’−Ｉ’）／２　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
又、このときの２次曲線の頂点の座標（Ｚ_０’，Ｉ）は、
ｄＩ／ｄＺ’＝２ａＺ’＋ｂ　　　　　　　　　　　　　　…（７）
より
Ｚ_０’＝−ｂ／２ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（８）
Ｉ＝ａ（−ｂ／２ａ）^２＋ｂ（−ｂ／２ａ）＋ｃ
＝ｃ−ｂ^２／４ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）
Ｉ_ｍａｘ＝ｃより
Ｉ＝Ｉ_ｍａｘ−ｂ^２／４ａ　　　　　　　　　　　　　　　　…（１０）
ここで、座標系を元に戻すと、
Ｚ_０＝Ｚ_０’・ΔＺ＋Ｚ_ｍ
＝Ｚ_ｍ−（ｂ／２ａ）・ΔＺ　　　　　　　　　　　　　…（１１）
になる。
【００４３】
これにより、試料１０の表面の輝度及び相対高さは、移動ピッチΔＺ以上の分解能で求めることが可能になる。
【００４４】
一方、精細モードが設定されると、高さ情報演算部２１は、上記同様に、逐次取り込む各移動ピッチΔＺ毎の各光強度情報を順次比較していき、最大光強度となる光強度情報を求め、かつこのときのＺステージ１２の高さ情報Ｚ_ｍと、最大光強度Ｉ_ｍａｘとを取得する。
【００４５】
これと共に高さ情報演算部２１は、最大光強度となった高さ情報Ｚ_ｍの前後の２点ずつの各高さＺ_ｍ−２・ΔＺ、Ｚ_ｍ−ΔＺ、Ｚ_ｍ＋ΔＺ、Ｚ_ｍ＋２・ΔＺにおけるＺステージ１２の各高さ情報及び各光強度情報｛Ｚ_ｍ−２・ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ−ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ＋ΔＺ，Ｉ’’｝、｛Ｚ_ｍ＋２・ΔＺ，Ｉ’’｝を逐次取り込んだ各光強度情報から抽出する。
【００４６】
次に、高さ情報演算部２１は、図２に示す計測条件データメモリ２０から近似曲線としてガウス曲線を選択する。ガウス曲線は、２次曲線に比べてＩ−Ｚカーブをより精度高く近似することが可能である。
【００４７】
ガウス曲線は、例えば、
Ｉ＝Ａ・ｅｘｐ｛−（Ｚ−Ｚ_０）^２／２Ｗ^２｝　　　　　　　　　…（１２）
とする。このガウス曲線Ｉは、
ｌｏｇＩ＝ａＺ^２＋ｂＺ＋ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　…（１３）
により表わすことができるので、高さ情報演算部２１は、上記抽出した５点の高さ情報及び光強度情報｛Ｚ_ｍ−２・ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ−ΔＺ，Ｉ’｝、｛Ｚ_ｍ＋ΔＺ，Ｉ’’｝、｛Ｚ_ｍ＋２・ΔＺ，Ｉ’’｝を代入して最小二乗法により（ａ，ｂ，ｃ）を求め、さらにガウス曲線の頂点の値（Ｚ_０，Ｉ）を求める。
【００４８】
Ｚ_０＝−ｂ／（２ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１４）
Ｉ＝ｅｘｐ｛ｃ−ｂ^２／（４ａ）｝　　　　　　　　　　　　　　…（１５）
これにより、試料１０の表面の輝度及び相対高さは、移動ピッチΔＺ以上の分解能で求めることが可能になる。この場合、精細モードでは、演算点数を５点、近似曲線をガウス曲線としているので、より高い精度で試料１０の高さ情報を得ることができる。
【００４９】
このように上記一実施の形態においては、対物レンズ９の倍率及び試料１０の高さ情報を取得する高速モード又は精細モードの各測定モードに応じた光強度情報の計測条件データに従ってＺステージ１２を移動ピッチΔＺずつ移動させ、この移動ピッチΔＺ毎に離散的に取得した各演算点数の各光強度情報に基づいて最大光強度情報を求め、この最大光強度情報に対応するＺステージ１２の高さから試料１０の高さ情報を取得するので、試料１０の光強度情報及び高さ情報の計測をＺステージ１２の移動回数を少なくして高速で行うことができる。
【００５０】
しかも、使用者が計測に必要とする対物レンズ９の倍率（例えば１０倍、２０倍、５０倍、１００倍）及び測定モード（例えば高速モード、精細モード）を選択でき、これら対物レンズ９の倍率及び測定モードに最適な計測条件、すなわち近似曲線、演算点数及び移動ピッチで試料１０の光強度情報及び高さ情報を計測できる。
【００５１】
そして、試料１０の表面の輝度及び相対高さは、移動ピッチΔＺ以上の分解能で求めることが可能であり、かつその上で高速モードにより試料１０の光強度情報及び高さ情報を短時間で計測でき、又、精細モードにより高い精度で試料１０の高さ情報を得ることができる。
【００５２】
又、対物レンズ９の倍率と測定モードとを図３に示す設定画面上で設定すれば、自動的に使用者の要望する対物レンズ９の倍率及び測定モードに最適な計測条件で試料１０の光強度情報及び高さ情報を計測できる。
【００５３】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００５４】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００５５】
例えば、上記一実施の形態では、測定モードとして高速モードと精細モードとの選択設定を可能としているが、これに限らず、これら高速モードと精細モードとの中間モードや、試料１０の高さ情報を計測するための各種モードを選択設定可能としてもよい。又、近似曲線としては、２次曲線とガウス曲線との他に、他の曲線を用いてもよく、演算点数も他の点数にしてもよく、共焦点顕微鏡の特性に応じて種々変更してもよい。
【００５６】
又、共焦点顕微鏡は、上記図１に示す構成に限らず、例えば対物レンズ９により収束光を試料１０の表面に沿って相対的に走査させる走査機構としては、例えば光軸に対して垂直な面内で試料１０を移動させるＸＹステージを用いてもよい。又、２次元走査機構４に代えて１次元光スキャナによって対物レンズ９の収束光を試料１０上に１ライン走査し、試料１０の断面形状を計測する構成にしてもよい。
【００５７】
さらに、対物レンズ９の集光位置と試料１０の位置との相対位置を移動させる移動機構としては、Ｚステージ１２による移動に代えて、例えば対物レンズ９を移動させる機構としてもよいし、対物レンズ９と試料１０とを相対的に移動させてもよい。
【００５８】
又、ピンホール１４に代って、例えば円盤上にスパイラル状に複数の微小開口を設けたＮｉｐｋｏｗディスクを高速回転させる構成でもよい。このＮｉｐｋｏｗディスクは、対物レンズ９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１５としては例えばＣＣＤ等を用いた２次元画像センサが用いられる。
【００５９】
共焦点顕微鏡としては、対物レンズの集光位置に対して共役な位置に各種の共焦点絞りを配置し、試料と対物レンズとの相対距離を相対的に変化させたときの共焦点絞りを通過した光強度情報を離散的に取得し、これら光強度情報に基づいて最大光強度情報を得る相対距離を推定し、この相対距離を試料の高さ情報とするものであれば、その全てに適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、最適な計測条件で高速に高さ情報を得ることができる共焦点顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる共焦点顕微鏡の一実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる共焦点顕微鏡の一実施の形態における計測条件データの摸式図。
【図３】本発明に係わる共焦点顕微鏡の一実施の形態における設定画面を示す図。
【図４】本発明に係わる共焦点顕微鏡の一実施の形態におけるＩ−Ｚカーブ上での移動ピッチ毎に計測される光強度情報を示す図。
【図５】従来の走査型共焦点光学顕微鏡の構成図。
【図６】試料と対物レンズとの相対位置（Ｚ）に対する光検出器の出力（Ｉ）の関係を示す図。
【符号の説明】
１：光源、２：ビームスプリッタ、３：ミラー、４：２次元走査機構、５：第１の光スキャナ、６：第２の光スキャナ、７，８：レンズ、９：対物レンズ、１０：試料、１１：試料台、１２：Ｚステージ、１３：結像レンズ、１４：ピンホール、１５：光検出器、１６：コンピュータ、１７：モニタ、２０：計測条件データメモリ、２１：高さ情報演算部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a confocal microscope that receives reflected light from a sample to acquire a confocal image of the sample.
[0002]
[Prior art]
A confocal microscope illuminates a sample in a point-like manner, collects transmitted light or reflected light from the sample on a confocal stop, and then detects the light intensity that has passed through the confocal stop with a photodetector. Obtain the surface information of the sample. In addition, the confocal microscope can acquire surface information in a wide range of the sample by scanning the sample surface with the point illumination by various methods.
[0003]
FIG. 5 is a configuration diagram of a general scanning confocal optical microscope. The light beam emitted from the light source 1 passes through the beam splitter 2, is reflected by the mirror 3, and enters the two-dimensional scanning mechanism 4. The two-dimensional scanning mechanism 4 scans an incident light beam in a two-dimensional manner. The first optical scanner 5 scans the light beam in one direction and the second light beam scans in a direction perpendicular to the one direction. It consists of a combination with the optical scanner 6.
[0004]
The light beam scanned two-dimensionally by the two-dimensional scanning mechanism 4 enters the objective lens 9 through the lenses 7 and 8. The light beam incident on the objective lens 9 is scanned on the surface of the sample 10 as convergent light by the objective lens 9. The sample 10 is placed on a Z stage 12 that can move the sample stage 11 in the optical axis direction.
[0005]
The light reflected from the surface of the sample 10 passes through the optical path opposite to the incident optical path to the sample 10, that is, from the objective lens 9 through the lenses 8 and 7, and further through the two-dimensional scanning mechanism 4 and the mirror 3. Is incident again. The light re-entering the beam splitter 2 is reflected by the beam splitter 2 and condensed on the pinhole 14 by the imaging lens 13.
[0006]
In this pinhole 14, the reflected light other than the condensing point of the objective lens 9 is cut out of the reflected light from the sample 10, and only the reflected light at the condensing point is allowed to pass. Therefore, the photodetector 15 arranged on the rear side of the pinhole 14 detects the reflected light at the condensing point of the objective lens 9 that has passed through the pinhole 14.
[0007]
The two-dimensional scanning mechanism 4, the Z stage 12 and the photodetector 15 are controlled by a computer 16, and a monitor 17 is connected to the computer 16.
[0008]
Here, the focal point of the objective lens 9 is optically conjugate with the pinhole 14. As a result, when the sample 10 is on the focal point of the objective lens 9, the reflected light from the sample 10 is collected on the pinhole 14, passes through the pinhole 14, and enters the photodetector 15. .
[0009]
However, when the sample 10 is at a position shifted from the focal point of the objective lens 9, the reflected light from the sample 10 is not collected on the pinhole 14 and does not pass through the pinhole 14.
[0010]
Therefore, the amount of light incident on the photodetector 15 changes when the sample 10 is on the focal point of the objective lens 9 and when it is at a position shifted from the focal point. FIG. 6 is a diagram (hereinafter referred to as an IZ curve) showing the relationship of the output (I) of the photodetector 15 with respect to the relative position (Z) between the sample 10 and the objective lens 9, and the sample 10 is the objective lens. when in the focal point Z ₀ of 9, the output of the photodetector 15 (I) is maximized. However, the sample 10 is deviated from the focal point Z ₀ of the objective lens 9, the output of the photodetector 15 (I) according to the deviation amount of the relative distance between the sample 10 and the objective lens 9 at that time is reduced drastically.
[0011]
Since it has such an I-Z curve characteristic, the two-dimensional scanning mechanism 4 two-dimensionally scans the focal point on the surface of the sample 10, and the output of the photodetector 15 is synchronized with the two-dimensional scanning mechanism 4. When captured by the computer 16 and imaged, the computer 16 can image a sample image of the sample 10 only at a specific height and obtain an image (confocal image) obtained by optically slicing the sample 10.
[0012]
Further, the sample 10 is discretely moved in the optical axis direction (Z direction) by the operation of the Z stage 11, and the light beam is two-dimensionally scanned by the two-dimensional scanning mechanism 4 at each of these discrete positions, and each confocal image is obtained. And the height information of the sample 10 can be obtained by detecting the position of the Z stage 11 at which the output of the photodetector 15 is maximized at each point on the sample 10.
[0013]
In addition, by displaying the maximum value of the output of the photodetector 15 at each point on the sample 10 in an overlapping manner, a two-dimensional image focused on a specific height surface of the sample 10 can be obtained.
[0014]
In such a confocal microscope, the sample 10 is discretely moved in the optical axis direction (Z direction) by the operation of the Z stage 11. Therefore, if the accuracy of the height measurement of the sample 10 is to be increased, It is necessary to reduce the amount of movement per time in the discrete movement in the optical axis direction (Z direction), thereby increasing the number of detection points of the output of the photodetector 15 and taking time for measurement.
[0015]
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-68413 proposes a height measurement method that increases the accuracy of sample height measurement without reducing the amount of movement of the Z stage per operation. This height measurement method approximates the IZ curve with a quadratic curve based on the output of the photo detector at a total of three points, the position of the Z stage where the output of the photo detector becomes maximum and the positions before and after that. The position of the Z stage at which the output of the photodetector is maximized is obtained with accuracy equal to or less than the amount of movement of the Z stage, and this is obtained as height information.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-68413, the I-Z curve is approximated by a quadratic curve or other curve to obtain a measurement condition for obtaining the position of the Z stage that maximizes the output of the photodetector, ie, approximation. It is necessary to set the number of light intensity detection values to be used and the approximate curve to be used, the relative movement pitch between the focusing position and the sample to a predetermined value. For example, the number of light intensity detection values is 3 points and the approximate curve Is a quadratic curve and the relative movement pitch is designated by the user.
[0017]
However, the characteristics of the IZ curve vary depending on the magnification of the objective lens 9 and the like, and the number of light intensity detection values used for approximation suitable for each IZ curve, the approximate curve, the relative position of the light collection position and the sample. The moving pitch is different. In addition, it is not easy for the user to select an optimal relative movement pitch.
[0018]
Furthermore, in particular, the measurement conditions differ depending on whether the user wants to measure the height of the sample at high speed or with high accuracy. However, the technique does not consider such measurement conditions.
[0019]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a confocal microscope that can obtain height information at high speed under optimum measurement conditions.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has an objective lens and a confocal stop arranged at a position conjugate to the focusing position of the objective lens, and the confocal stop when the relative distance between the sample and the objective lens is changed. In a confocal microscope in which light intensity information that has passed through is obtained discretely, a relative distance to obtain maximum light intensity information is estimated based on the light intensity information, and the relative distance is used as height information of the sample, an objective lens It has measurement condition data of light intensity information corresponding to each measurement mode to acquire the magnification and height information of the sample, and acquire the height information of the sample by changing the relative distance between the sample and the objective lens according to this measurement condition data A confocal microscope characterized by comprising height information calculation means.
[0021]
In the confocal microscope of the present invention, the measurement condition data is an approximate curve for estimating height information from each light intensity information corresponding to the magnification and measurement mode of the objective lens, and the light intensity information is extracted from this approximate curve. This is the movement pitch when changing the number of computation points and the relative distance used for.
[0022]
In the confocal microscope of the present invention, the measurement condition data includes data giving priority to measurement time as measurement mode and data giving priority to measurement accuracy.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0024]
FIG. 1 is a configuration diagram of a confocal microscope. The computer 16 controls the operation of the two-dimensional scanning mechanism 4 and the Z stage 12 and takes in the output of the photodetector 15 to obtain light intensity information discretely. Based on the light intensity information, the maximum light intensity information is obtained. In addition to having a control program for a series of operations in which the relative distance to be obtained is estimated and the relative distance is used as the height information of the sample 10, a brightness and height calculation program is provided.
[0025]
The computer 16 executes a luminance and height calculation program to store a measurement condition data memory 20 that stores measurement condition data of light intensity information corresponding to each measurement mode for acquiring magnification and height information of the objective lens 9. A height information calculation unit 21 that reads the measurement condition data from the measurement condition data memory 20 and changes the relative distance between the sample 19 and the objective lens 9 according to the measurement condition data to obtain the height information of the sample 10. Have
[0026]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of measurement condition data stored in the measurement condition data memory 20. The measurement condition data stores, for example, 10 times, 20 times, 50 times, and 100 times as the magnification of the objective lens 9, and stores each measurement mode, for example, the high-speed mode and the fine mode, for the magnification of the objective lens 9. Has been. The high-speed mode is a mode that prioritizes the measurement time of the height information of the sample 10, and the fine mode is a mode that prioritizes the measurement accuracy of the height information of the sample 10.
[0027]
In these high-speed mode and fine mode, an approximate curve for estimating height information from each light intensity information corresponding to the magnification of the objective lens 9 and the measurement mode, and the number of calculation points for extracting light intensity information from this approximate curve Each data of the movement pitch ΔZ when changing the relative distance is stored.
[0028]
Among these, the approximate curve stores a quadratic curve in the high speed mode, stores a Gaussian curve in the fine mode, stores 3 points in the high speed mode, and stores 5 points in the fine mode. The moving pitch ΔZ stores different moving pitches ΔZ for the high-speed mode and the fine mode at each magnification of the objective lens 9, for example, 10 μm for the high-speed mode in the objective lens 9 having a magnification of 10 times. For example, 5 μm is stored for the mode.
[0029]
Further, the computer 16 displays a confocal image of the sample 10 on the monitor 17 and displays an operation screen (not shown) for acquiring height information of the sample 10 together with the confocal image on the monitor 17. It has a function.
[0030]
Further, the computer 16 executes a brightness and height calculation program to select the magnification (for example, 10 times, 20 times, 50 times, 100 times) of the objective lens 9 as shown in FIG. (For example, a setting screen for selecting a high-speed mode or a fine mode) is displayed on the monitor screen of the monitor 17.
[0031]
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
[0032]
The light beam emitted from the light source 1 passes through the beam splitter 2, is reflected by the mirror 3, and enters the two-dimensional scanning mechanism 4. The two-dimensional scanning mechanism 4 scans the light beams incident by the first and second optical scanners 5 and 6 two-dimensionally. The light beam scanned two-dimensionally by the two-dimensional scanning mechanism 4 enters the objective lens 9 through the lenses 7 and 8. The light beam incident on the objective lens 9 is scanned on the surface of the sample 10 as convergent light by the objective lens 9.
[0033]
The light reflected from the surface of the sample 10 passes through the optical path opposite to the incident optical path to the sample 10, that is, from the objective lens 9 through the lenses 8 and 7, and further through the two-dimensional scanning mechanism 4 and the mirror 3. Is incident again. The light re-entering the beam splitter 2 is reflected by the beam splitter 2 and condensed on the pinhole 14 by the imaging lens 13. The photodetector 15 receives the light beam that has passed through the pinhole 14 and outputs the electrical signal.
[0034]
The computer 16 captures the output of the photodetector 15 in synchronization with the two-dimensional scanning mechanism 4, images a sample image of the sample 10 only at a specific height, and forms a confocal image obtained by optically slicing the sample 10. Obtained and displayed on the monitor 17.
[0035]
At the same time, the computer 16 displays a confocal image of the sample 10 on the monitor 17 and displays an operation screen for obtaining height information of the sample 10 together with the confocal image on the monitor 17. While observing the confocal image on the monitor 17 screen, an operation is performed on the operation screen on the monitor screen to set the measurement range while moving the Z stage 12 in the optical axis direction. This measurement range is stored on a memory in the computer 16.
[0036]
Next, in response to the user's operation, the computer 16 selects the magnification (for example, 10 times, 20 times, 50 times, 100 times) of the objective lens 9 as shown in FIG. 3 and the measurement mode (for example, the high speed mode). , A fine mode) selection screen is displayed on the monitor screen of the monitor 17.
[0037]
Here, the magnification (for example, 10 times) of the objective lens 9 used for measuring the height information of the sample 10 is selected by the user's operation on the setting screen, and then the measurement mode (for example, the high speed mode) is selected. The The setting of the magnification of the objective lens 9 is not limited to the operation on the setting screen shown in FIG. 3. For example, if the magnification of the objective lens 9 has already been set on the microscope setting screen, the setting shown in FIG. There is no need to select and set on the setting screen.
[0038]
When the setting of the magnification and measurement mode of the objective lens 9 is completed and the measurement of the height information of the sample 10 is started, the height information calculation unit 21 measures the measurement conditions shown in FIG. 2 within the set measurement range. The measurement condition data corresponding to the measurement mode (high-speed mode) is read from the data memory 20 at the magnification (10 times) of the objective lens 9, that is, a quadratic curve as an approximate curve, three points as calculation points, and 10 μm as a movement pitch ΔZ. Among them, the Z stage 12 is moved in the optical axis direction according to the movement pitch ΔZ (= 10 μm).
[0039]
Next, each time the Z stage 12 moves in the optical axis direction at a movement pitch ΔZ (= 10 μm), the height information calculation unit 21 captures the output of the photodetector 15 and each confocal image for each movement pitch ΔZ. To get. At this time, the light intensity information at a certain point is, for example, the value of the black point on the IZ curve shown in FIG.
[0040]
Next, when the high speed mode is set, the height information calculation unit 21 compares the light intensity information sequentially acquired for each movement pitch ΔZ with the maximum light intensity information already acquired, and the result of this comparison The light intensity information with a high light intensity is changed as the maximum light intensity information, and this comparison operation is sequentially repeated every time the light intensity information is taken in. As a result, the light intensity information that gives the maximum light intensity is obtained, and at this time and height information _{Z m} of the Z stage 12, and acquires the maximum light intensity _{I max.}
[0041]
At the same time, the height information calculation unit 21 obtains each height information and each light intensity information {Z of the Z stage 12 at heights Z _m −ΔZ and Z _m + ΔZ before and after the height information Z _{m having} the maximum light intensity. _m− ΔZ, I ′} and {Z _m + ΔZ, I ″} are extracted from each piece of light intensity information taken sequentially.
[0042]
Next, the height information calculation unit 21 selects a quadratic curve as an approximate curve from the measurement condition data memory 20 shown in FIG.
I = a · Z ² + b · Z + c (1)
And Then, the height information calculation unit 21 extracts the height information and the light intensity information {Z _m , I _max }, {Z _m −ΔZ, I ′}, {Z _m + ΔZ, I ′ ”extracted previously. '} Is substituted into the above formula (1),
I _max = a · Z _m ² + b · Z _m + c (2)
I ′ = a (Z _m −ΔZ) ² + b (Z _m −ΔZ) + c (3)
I ″ = a (Z _m + ΔZ) ² + b (Z _m + ΔZ) + c (4)
Here, for simplicity, when a and b are obtained by a coordinate system in which Z _m = 0 and ΔZ = 1,
a = (I ′ + I ″ −2I _max ) / 2 (5)
b = (I ″ −I ′) / 2 (6)
In addition, the coordinates (Z ₀ ', I) of the vertex of the quadratic curve at this time are
dI / dZ ′ = 2aZ ′ + b (7)
Z ₀ ′ = −b / 2a (8)
I = a (−b / 2a) ² + b (−b / 2a) + c
= C-b ² / 4a (9)
From I _max = c, I = I _max −b ² / 4a (10)
Here, when the coordinate system is restored,
Z ₀ = Z ₀ '· ΔZ + Z _m
= Z _m- (b / 2a) · ΔZ (11)
become.
[0043]
Thereby, the brightness and relative height of the surface of the sample 10 can be obtained with a resolution equal to or higher than the movement pitch ΔZ.
[0044]
On the other hand, when the fine mode is set, the height information calculation unit 21 sequentially compares the light intensity information for each movement pitch ΔZ that is sequentially captured, as described above, and obtains the light intensity information that is the maximum light intensity. It determined, and acquires the height information _{Z m} of the Z stage 12 at this time, the maximum light intensity _{I max.}
[0045]
At the same time, the height information calculation unit 21 has heights Z _m −2 · ΔZ, Z _m −ΔZ, Z _m + ΔZ, and Z _m +2 at two points before and after the height information Z _{m having} the maximum light intensity. Each height information and each light intensity information {Z _m −2 · ΔZ, I ′}, {Z _m −ΔZ, I ′}, {Z _m + ΔZ, I ″}, {Z _m + 2 · ΔZ, I ″} is extracted from each piece of light intensity information taken in sequentially.
[0046]
Next, the height information calculation unit 21 selects a Gaussian curve as an approximate curve from the measurement condition data memory 20 shown in FIG. A Gaussian curve can approximate an I-Z curve with higher accuracy than a quadratic curve.
[0047]
The Gaussian curve is, for example,
I = A · exp {− (Z−Z ₀ ) ² / 2W ² } (12)
And This Gaussian curve I is
log I = aZ ² + bZ + c (13)
Therefore, the height information calculation unit 21 can extract the five points of height information and light intensity information {Z _m −2 · ΔZ, I ′}, {Z _m −ΔZ, I ′}, Substituting {Z _m + ΔZ, I ″} and {Z _m + 2 · ΔZ, I ″} to obtain (a, b, c) by the least square method, and further, the value of the vertex of the Gaussian curve (Z ₀ , I) is determined.
[0048]
Z ₀ = −b / (2a) (14)
I = exp {c−b ² / (4a)} (15)
Thereby, the brightness and relative height of the surface of the sample 10 can be obtained with a resolution equal to or higher than the movement pitch ΔZ. In this case, in the fine mode, since the number of calculation points is 5 and the approximate curve is a Gaussian curve, the height information of the sample 10 can be obtained with higher accuracy.
[0049]
As described above, in the above-described embodiment, the Z stage 12 is set according to the measurement condition data of the light intensity information corresponding to each measurement mode of the high speed mode or the fine mode for acquiring the magnification of the objective lens 9 and the height information of the sample 10. The maximum light intensity information is obtained on the basis of the light intensity information of the respective calculation points obtained discretely for each movement pitch ΔZ by moving the movement pitch ΔZ, and the height of the Z stage 12 corresponding to the maximum light intensity information Since the height information of the sample 10 is acquired from the above, the light intensity information and the height information of the sample 10 can be measured at a high speed by reducing the number of movements of the Z stage 12.
[0050]
In addition, the magnification (for example, 10 times, 20 times, 50 times, 100 times) and measurement mode (for example, high speed mode, fine mode) of the objective lens 9 necessary for measurement by the user can be selected. In addition, the light intensity information and height information of the sample 10 can be measured under the measurement conditions optimum for the measurement mode, that is, the approximate curve, the number of calculation points, and the movement pitch.
[0051]
The brightness and relative height of the surface of the sample 10 can be obtained with a resolution equal to or higher than the movement pitch ΔZ, and the light intensity information and height information of the sample 10 are measured in a short time using the high-speed mode. In addition, the height information of the sample 10 can be obtained with high accuracy by the fine mode.
[0052]
Further, if the magnification and measurement mode of the objective lens 9 are set on the setting screen shown in FIG. 3, the light of the sample 10 is automatically measured under the optimum measurement conditions for the magnification and measurement mode of the objective lens 9 desired by the user. Strength information and height information can be measured.
[0053]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
[0054]
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0055]
For example, in the above-described embodiment, the high-speed mode and the fine mode can be selected and set as the measurement mode. However, the present invention is not limited to this, and an intermediate mode between the high-speed mode and the fine mode, or the height information of the sample 10 is used. Various modes for measuring can be selected and set. In addition to the quadratic curve and Gaussian curve, other curves may be used as approximate curves, the number of calculation points may be other points, and various changes may be made according to the characteristics of the confocal microscope. Also good.
[0056]
In addition, the confocal microscope is not limited to the configuration shown in FIG. 1. For example, a scanning mechanism that relatively scans the convergent light along the surface of the sample 10 by the objective lens 9 is, for example, perpendicular to the optical axis. An XY stage that moves the sample 10 in the plane may be used. Further, instead of the two-dimensional scanning mechanism 4, a one-dimensional optical scanner may scan the sample 10 with the convergent light of the objective lens 9 on the sample 10 to measure the cross-sectional shape of the sample 10.
[0057]
Further, as a moving mechanism for moving the relative position between the condensing position of the objective lens 9 and the position of the sample 10, for example, a mechanism for moving the objective lens 9 may be used instead of the movement by the Z stage 12, or the objective lens. 9 and the sample 10 may be moved relatively.
[0058]
Further, instead of the pinhole 14, for example, a structure may be adopted in which a Nipkow disk having a plurality of minute openings spirally formed on a disk is rotated at high speed. This Nippon disk also serves as a minute aperture disposed at a position conjugate with the condensing position of the objective lens 9, and a two-dimensional image sensor using a CCD or the like is used as the photodetector 15, for example.
[0059]
As a confocal microscope, various confocal stops are placed at conjugate positions with respect to the focusing position of the objective lens, and pass through the confocal stop when the relative distance between the sample and the objective lens is relatively changed. Applicable to all of the light intensity information obtained by discretely obtaining, estimating the relative distance to obtain the maximum light intensity information based on the light intensity information, and using the relative distance as the height information of the sample. it can.
[0060]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a confocal microscope capable of obtaining height information at high speed under optimum measurement conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a confocal microscope according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of measurement condition data in an embodiment of a confocal microscope according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a setting screen in an embodiment of a confocal microscope according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing light intensity information measured for each movement pitch on the IZ curve in the embodiment of the confocal microscope according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional scanning confocal optical microscope.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship of the output (I) of the photodetector with respect to the relative position (Z) between the sample and the objective lens.
[Explanation of symbols]
1: Light source, 2: Beam splitter, 3: Mirror, 4: Two-dimensional scanning mechanism, 5: First optical scanner, 6: Second optical scanner, 7, 8: Lens, 9: Objective lens, 10: Sample , 11: sample stage, 12: Z stage, 13: imaging lens, 14: pinhole, 15: photodetector, 16: computer, 17: monitor, 20: measurement condition data memory, 21: height information calculation unit .

Claims

対物レンズと、この対物レンズの集光位置に対して共役な位置に配置された共焦点絞りとを有し、試料と前記対物レンズとの相対距離を変化させたときの前記共焦点絞りを通過した光強度情報を離散的に取得し、これら光強度情報に基づいて最大光強度情報を得る前記相対距離を推定し、この相対距離を前記試料の高さ情報とする共焦点顕微鏡において、
前記対物レンズの倍率及び前記高さ情報を取得する各測定モードに応じた前記光強度情報の計測条件データを有し、この計測条件データに従って前記試料と前記対物レンズとの相対距離を変化させて前記試料の高さ情報を取得する高さ情報演算手段、
を具備したことを特徴とする共焦点顕微鏡。It has an objective lens and a confocal stop arranged at a position conjugate to the focusing position of the objective lens, and passes through the confocal stop when the relative distance between the sample and the objective lens is changed. In the confocal microscope which obtains the light intensity information discretely, estimates the relative distance to obtain the maximum light intensity information based on the light intensity information, and uses the relative distance as the height information of the sample,
It has measurement condition data of the light intensity information corresponding to each measurement mode for acquiring the magnification and height information of the objective lens, and the relative distance between the sample and the objective lens is changed according to the measurement condition data. Height information calculation means for acquiring height information of the sample,
A confocal microscope characterized by comprising:

前記計測条件データは、前記対物レンズの倍率及び前記測定モードに応じた前記各光強度情報から前記高さ情報を推定するための近似曲線、この近似曲線から前記光強度情報を抽出するために用いる演算点数、前記相対距離を変えるときの移動ピッチであることを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。The measurement condition data is used for extracting the light intensity information from the approximate curve for estimating the height information from the light intensity information corresponding to the magnification of the objective lens and the measurement mode, and the approximate curve. The confocal microscope according to claim 1, which is a moving pitch when changing the number of calculation points and the relative distance.

前記計測条件データは、前記測定モードとして測定時間を優先したデータと、測定精度を優先したデータとを有することを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。The confocal microscope according to claim 1, wherein the measurement condition data includes data giving priority to measurement time and data giving priority to measurement accuracy as the measurement mode.