JP4865271B2 - 共焦点走査型顕微鏡 - Google Patents
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また、本発明による共焦点走査型顕微鏡は、上記構成に加え、上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、上記画像データ生成手段が、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて、上記測定対象物の3次元形状画像を生成するように構成される。
また、本発明による共焦点走査型顕微鏡は、上記検出信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、所定のゲインで生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きなゲインで生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の3次元形状画像を生成する画像データ生成手段と、上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、上記画像データ生成手段が、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて3次元形状画像を生成するように構成される。
また、本発明による共焦点走査型顕微鏡は、上記構成に加え、上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、上記画像データ生成手段が、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて、上記測定対象物の3次元形状画像を生成するように構成される。
また、本発明による共焦点走査型顕微鏡は、上記測定対象物に照射される照射光を生成する光源装置と、上記光源装置の出力強度を切り替える出力強度切り替え手段と、所定のゲインで生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きなゲインで生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の3次元形状画像を生成する画像データ生成手段と、上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、上記画像データ生成手段が、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて3次元形状画像を生成するように構成される。この様な構成によれば、所定のゲイン又は出力強度で生成された第1のピクセルデータから適正輝度領域を抽出するとともに、第1のピクセルデータよりも大きなゲイン又は出力強度で生成された第2のピクセルデータから適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出して3次元形状画像が生成される。その際、3次元形状画像は、各ピクセルデータのいずれにおいても輝度が閾値以上となる重複領域を抽出し、重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出して第2のピクセルデータの高さ情報が補正される。従って、2回の走査によって得られる第1及び第2のピクセルデータ間で温度変化に基づくドリフトなどによりずれが生じても、補正されるので、常に適切な3次元形状画像を得ることができる。
図1は、本発明の実施の形態1による共焦点走査型顕微鏡の一構成例を示したブロック図であり、レーザー光を測定対象物2に照射してその反射光又は散乱光を観測するレーザー顕微鏡装置1が示されている。本実施の形態によるレーザー顕微鏡装置1は、測定対象物2にレーザー光を照射し、測定対象物2によって反射又は散乱された光を受光して測定対象物2の表面形状を計測する顕微鏡であり、被写体表面の3次元形状を示す3次元形状画像や光量を示す光量画像の生成を行っている。
図15は、本発明の実施の形態2による共焦点走査型顕微鏡の構成例を示したブロック図である。本実施の形態によるレーザー顕微鏡装置1は、図1のレーザー顕微鏡装置と比較すれば、ずれ検出部31及び高さ情報補正部32を備えている点で異なる。
図16は、本発明の実施の形態3による共焦点走査型顕微鏡の構成例を示したブロック図である。本実施の形態によるレーザー顕微鏡装置1は、図1のレーザー顕微鏡装置と比較すれば、増幅率切り替え部22に代えて、2つのアンプ41及び増幅率決定部42を備えている点で異なる。各アンプ41は、それぞれ光検出部18からの検出信号を電力増幅する増幅器である。
図17は、本発明の実施の形態4による共焦点走査型顕微鏡の構成例を示したブロック図である。本実施の形態によるレーザー顕微鏡装置1は、図1のレーザー顕微鏡装置と比較すれば、光検出部18及び増幅率切り替え部22に代えて、分光器51、2つの受光素子52及び増幅率決定部53を備えている点で異なる。分光器51は、検出光を分光する光学素子である。ここでは、分光器51がスリット17の後段、すなわち、検出光の伝搬経路上におけるスリット17よりも下流側に配置される。
図18は、本発明の実施の形態5による共焦点走査型顕微鏡の構成例を示したブロック図である。本実施の形態によるレーザー顕微鏡装置1は、図1のレーザー顕微鏡装置と比較すれば、光検出部18及び増幅率切り替え部22に代えて、分光器51、2つの受光素子52及び分光率決定部61を備えている点で異なる。
2 測定対象物
2a 金属ピン
11 レーザー光源
12 ハーフミラー
13 2次元走査光学系
14 ミラー
15 対物レンズ
16 結像レンズ
17 スリット
18 光検出部
19 ピクセルデータ生成部
20 2次元走査駆動部
21 昇降駆動部
21a 可動ステージ
22 増幅率切り替え部
23 比較部
24 画像データ生成部
31 ずれ検出部
32 高さ情報補正部
41 アンプ
42 増幅率決定部
52 受光素子
53 増幅率決定部
61 分光率決定部
71 出力強度切り替え部
Claims (14)
- 対物レンズを含む共焦点光学系と、
上記共焦点光学系を介して測定対象物からの検出光を受光し、検出信号を生成する光検出手段と、
上記測定対象物に対して上記検出光を2次元走査するとともに、上記対物レンズの光軸方向に走査する走査系と、
上記検出信号に基づいて2次元走査面上の各ピクセルの高さ情報及び輝度情報からなるピクセルデータを生成するピクセルデータ生成手段とからなる共焦点走査型顕微鏡において、
上記検出信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、
所定のゲインで生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きなゲインで生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の光量画像を生成する画像データ生成手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、さらに、第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記重複領域における各ピクセルデータの輝度情報に基づいて第2のピクセルデータの輝度情報を上記第1のピクセルデータに合わせ込まれるように補正して光量画像を生成することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。 - 上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、
上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて、上記測定対象物の3次元形状画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の共焦点走査型顕微鏡。 - 対物レンズを含む共焦点光学系と、
上記共焦点光学系を介して測定対象物からの検出光を受光し、検出信号を生成する光検出手段と、
上記測定対象物に対して上記検出光を2次元走査するとともに、上記対物レンズの光軸方向に走査する走査系と、
上記検出信号に基づいて2次元走査面上の各ピクセルの高さ情報及び輝度情報からなるピクセルデータを生成するピクセルデータ生成手段とからなる共焦点走査型顕微鏡において、
上記検出信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、
所定のゲインで生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きなゲインで生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の3次元形状画像を生成する画像データ生成手段と、
上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、
上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて3次元形状画像を生成することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。 - 上記ゲイン調整手段が、上記検出信号を増幅する2以上のアンプと、上記各アンプの増幅率を決定するとともに、アンプ間で増幅率を異ならせる増幅率決定手段とからなり、
上記ピクセルデータ生成手段が、上記各アンプによりそれぞれ増幅された検出信号に基づいて各ピクセルデータを生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。 - 上記光検出手段が、検出光を受光して検出信号を出力する2以上の受光素子からなり、
上記ゲイン調整手段が、上記検出光を分光する分光器と、上記各受光素子が上記分光器により分光された上記検出光に基づいてそれぞれ検出信号を生成する際の増幅率を決定するとともに、受光素子間で増幅率を異ならせる増幅率決定手段とからなり、
上記ピクセルデータ生成手段が、上記各受光素子によりそれぞれ出力された検出信号に基づいて各ピクセルデータを生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。 - 上記光検出手段が、検出光を受光して検出信号を出力する2以上の受光素子からなり、
上記ゲイン調整手段が、上記検出光を分光する分光器と、上記分光器が上記検出光を上記各受光素子に分光する際の分光率を決定するとともに、上記受光素子間で受光量を異ならせる分光率決定手段とからなり、
上記ピクセルデータ生成手段が、上記各受光素子によりそれぞれ出力された検出信号に基づいて各ピクセルデータを生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。 - 上記画像データ生成手段が、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、適正輝度領域以外のピクセル領域における上記第2のピクセルデータについて、両領域の境界線からの距離に応じて重みを異ならせる加重平均により3次元形状画像又は光量画像を生成することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。
- 上記光量画像についてガンマ補正を行い、低輝度領域の輝度レベルを高輝度化するガンマ補正手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の共焦点走査型顕微鏡。
- 対物レンズを含む共焦点光学系と、
上記共焦点光学系を介して測定対象物からの検出光を受光し、検出信号を生成する光検出手段と、
上記測定対象物に対して上記検出光を2次元走査するとともに、上記対物レンズの光軸方向に走査する走査系と、
上記検出信号に基づいて2次元走査面上の各ピクセルの高さ情報及び輝度情報からなるピクセルデータを生成するピクセルデータ生成手段とからなる共焦点走査型顕微鏡において、
上記測定対象物に照射される照射光を生成する光源装置と、
上記光源装置の出力強度を切り替える出力強度切り替え手段と、
所定の出力強度で生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きな出力強度で生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の光量画像を生成する画像データ生成手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、さらに、第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記重複領域における各ピクセルデータの輝度情報に基づいて第2のピクセルデータの輝度情報を上記第1のピクセルデータに合わせ込まれるように補正して光量画像を生成することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。 - 上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、
上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて、上記測定対象物の3次元形状画像を生成することを特徴とする請求項9に記載の共焦点走査型顕微鏡。 - 対物レンズを含む共焦点光学系と、
上記共焦点光学系を介して測定対象物からの検出光を受光し、検出信号を生成する光検出手段と、
上記測定対象物に対して上記検出光を2次元走査するとともに、上記対物レンズの光軸方向に走査する走査系と、
上記検出信号に基づいて2次元走査面上の各ピクセルの高さ情報及び輝度情報からなるピクセルデータを生成するピクセルデータ生成手段とからなる共焦点走査型顕微鏡において、
上記測定対象物に照射される照射光を生成する光源装置と、
上記光源装置の出力強度を切り替える出力強度切り替え手段と、
所定のゲインで生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きなゲインで生成された第2のピクセルデータについて、ピクセルごとに輝度を所定の閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較結果に基づいて上記第1及び第2のピクセルデータを合成し、上記測定対象物の3次元形状画像を生成する画像データ生成手段と、
上記第1及び第2のピクセルデータのいずれにおいても輝度が上記閾値以上となるピクセル領域を重複領域として抽出し、この重複領域における各ピクセルデータの高さ情報に基づいて両ピクセルデータに関する高さのずれを検出するずれ検出手段と、
上記ずれ検出手段により検出された高さのずれに基づいて上記第2のピクセルデータの高さ情報を補正する高さ情報補正手段とを備え、
上記画像データ生成手段は、上記第1のピクセルデータから輝度が上記閾値以上のピクセル領域を適正輝度領域として抽出するとともに、上記第2のピクセルデータから上記適正輝度領域以外のピクセル領域を抽出し、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、上記適正輝度領域以外の上記ピクセル領域における上記第2のピクセルデータとを用いて、当該適正輝度領域及びピクセル領域の境界付近を平滑化するとともに、上記高さ情報補正手段により補正された第2のピクセルデータに基づいて3次元形状画像を生成することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。 - 上記画像データ生成手段が、上記適正輝度領域における上記第1のピクセルデータと、適正輝度領域以外のピクセル領域における上記第2のピクセルデータについて、両領域の境界線からの距離に応じて重みを異ならせる加重平均により3次元形状画像又は光量画像を生成することを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。
- 上記光量画像についてガンマ補正を行い、低輝度領域の輝度レベルを高輝度化するガンマ補正手段を備えたことを特徴とする請求項9又は10に記載の共焦点走査型顕微鏡。
- 上記ゲイン調整手段が、上記検出信号を生成する際の増幅率をピクセルデータに応じて切り替える増幅率切り替え手段からなり、
上記比較手段が、所定の増幅率で生成された第1のピクセルデータと、この第1のピクセルデータよりも大きな増幅率で生成された第2のピクセルデータについて輝度を閾値と比較することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点走査型顕微鏡。
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JP2006195076A (ja) | 走査型光学装置 |
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