JP4197898B2 - 顕微鏡、三次元画像生成方法、三次元画像を生成する制御をコンピュータに行わせるプログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面の高さを観察測定する顕微鏡に関し、特に高さ情報を取得して三次元表示する共焦点走査型顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点走査型顕微鏡は、光源からの光をスポット状にして試料面を走査するとともに、試料面からの反射光のうち共焦点絞りを通過した光のみを光検出器により電気信号に変換し、試料面の三次元情報を得るようにしたものである。
【０００３】
すなわち、このような共焦点走査型顕微鏡では、試料に対して光軸上で焦点が合った場合、試料表面からの反射光は共焦点絞りを通過することができるため、光検出器によって検出される光量は最大となり、逆に試料に対する焦点が外れたところでは、試料表面からの反射光の大部分が共焦点絞りを通過することができず、光検出器によって検出される光量はほとんどゼロになる。この性質を利用して、Ｚ軸方向、つまり、試料を載置するステージに対して直交する方向に所定のピッチで試料面を移動させながら、試料面でスポット光を二次元走査することにより、Ｚ軸方向に複数のスライス像を得る。光量が最大となる光軸位置が、試料の表面であると考えられるので、複数のスライス像のなかで最も光量が大きくなる光軸位置を試料表面の高さを示す高さ情報として得ることにより、試料の三次元表面形状を得ることができる。
【０００４】
このようにして得られた表面形状は、表示画面上では三次元像として表示される。
ところで、このような三次元像表示は、そのままでは凹凸の状態認識が困難であるため、従来から、高さ情報に対して擬似的に割り当てたカラーや、高さに応じた輝度パターンなどを貼り付けて表面の情報認識をし易くすることが行われてきた。
【０００５】
例えば、特開２００１−８２９３５に記載の発明によれば、カラー撮像手段から得られる画素毎のカラー情報を三次元表面像に貼り付けて、試料部位と三次元表示部位の対応関係をわかりやすくする試みがされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一平面のカラー画像には、焦点が合っていない部分、いわゆるボケを含んでいる可能性が高い。従って、一平面のカラー画像を三次元表面像に貼り付ける場合に、三次元表面像にピントが合っていない部分ができる可能性が高いという問題があった。
【０００７】
また、上述の特開２００１−８２９３５に記載の発明では、画素ごとの最大受光量が画素ごとの色情報の輝度成分に反映されているため、光学系の色収差の影響により、単色光による共焦点画像の最大光量位置と白色光による非共焦点画像のカラー撮像とで、ピントが合う位置がずれている可能性がある。このため、作成される三次元像にボケが含まれる可能性が高い。
【０００８】
また、共焦点光学系の光源からのスポット上の光、ここではレーザ光のオフセットがカラー画像に乗ってしまうことにより、実際の試料の色情報が忠実に再現されない可能性がある。
このことを防ぐために、カラー撮像を行う際に、レーザ光がカラー撮像手段に入らないようにする必要がある。
【０００９】
そのために、高さ情報を求めるためのカラー撮像を、データを取得する全ての高さ位置において行う際に、各高さ位置での撮像の度にレーザ駆動を停止させるか、またはシャッタ等の遮光手段によりレーザ光を遮光する必要があった。それにより、撮像動作が煩雑になるという問題が生じた。
【００１０】
本発明は、上記のような問題に鑑み、簡易的、効率的にボケの影響を排除した色情報を得て、観察者に対し認識し易い三次元像を表示できる共焦点走査型顕微鏡を提供することを第１の課題とする。
また、本発明は、カラー画像を撮影する際の撮像動作を簡略にすることを第２の課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、顕微鏡において、光源から発した光を試料上に集光する対物レンズと、前記試料からの反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を出力する検出器と、前記対物レンズと前記試料を載置するステージとの光軸方向の相対距離を変化させる駆動手段と、前記検出器の信号に基づいて、前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記相対距離を示す高さ情報を求める高さ情報取得手段と、前記対物レンズを介して前記試料のカラー画像データを取得するカラー画像撮像手段と、異なる複数の前記相対距離において前記検出器により共焦点画像を取得する回数よりも少ない回数で撮影された複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成する色情報生成手段と、前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像を前記色情報と合成することにより着色された三次元画像を生成する着色手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
複数のカラー画像データのうち、焦点が合っている部分を合成して色情報を生成し、その色情報と三次元画像とを合成することにより、着色された三次元画像を得る。これにより、焦点が合っていない、いわゆるボケを含まない画像を得ることが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、対物レンズの焦点深度を示す焦点深度情報に基づいてカラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、更に備えることを特徴としている。
これにより、ユーザ等が指定しなくとも、カラー画像データを取得するために最適な対物レンズと試料との相対距離を自動的に決定することが可能となる。従って、ユーザが指定する手間を省き、かつ、不必要な相対距離においてカラー画像データを取得することを防ぐことが可能となる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記相対距離決定手段は、前記焦点深度情報に所定の係数を掛けた値に基づいて前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、ことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、高さ情報に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、更に備えることを特徴とする。
これによっても、請求項２記載の発明と同様に、ユーザ等がカラー画像データを取得する際の相対距離を指定しなくとも、カラー画像データを取得するために最適な対物レンズと試料との相対距離を自動的に決定することを可能とし、かつ、不必要な相対距離においてカラー画像データを取得することを防ぐことが可能となる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、高さ情報取得手段は、共焦点画像中の各画素について高さ情報を取得し、相対距離決定手段は、高さ情報が示す前記相対距離が同じである画素の計数結果に基づいて、カラー画像データを取得する際の対物レンズと前記試料との相対距離を決定する、ことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記共焦点画像を取得するときの前記駆動手段による前記光軸方向に変化させる間隔に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、更に備えることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記相対距離決定手段は、前記駆動手段による前記光軸方向に変化させる間隔に所定の係数を掛けた値に基づいて前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、ことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記カラー画像撮像手段によるカラー画像の撮像は、前記共焦点画像を取得する前記ステージの指定動作範囲の終了位置から開始位置に前記ステージを移動させながら行う、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、対物レンズを介してステージに載置する試料の三次元表示画像を生成する画像生成方法において、前記試料に照射された光の反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を生成し、前記信号に基づいて前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記試料と前記対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、異なる複数の相対距離において前記共焦点画像を示す信号を生成する回数よりも少ない回数で複数のカラー画像データを取得し、前記複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する、ことを含むことを特徴とする。この方法によっても、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記対物レンズの焦点深度を示す焦点深度情報に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、ことを更に含むことを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記高さ情報に基づいて、前記カラー画像を撮像する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する、ことを更に含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明及び請求項１１記載の発明のいずれによっても、ユーザ等がカラー画像データを取得する際の相対距離を指定しなくとも、カラー画像データを取得するために最適な対物レンズと試料との相対距離を自動的に決定することを可能とし、かつ、不必要な相対距離においてカラー画像データを取得することを防ぐことが可能となる。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記高さ情報を、前記共焦点画像中の各画素について取得し、前記高さ情報が示す前記相対距離が同じである画素の計数結果に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する、ことを更に含むことを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記カラー画像の撮像は、前記共焦点画像を取得する前記ステージの指定動作範囲の終了位置から開始位置に前記ステージを移動させながら行う、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、光源から発した光を試料上に集光する対物レンズと、前記試料からの反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を出力する検出器と、前記対物レンズを介して観察された前記試料のカラー画像データを取得するカラー画像撮像手段とを備える装置によって得られた情報に基づいて、前記試料の表面の三次元表示画像を生成する制御をコンピュータに行わせるプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、前記検出器からの共焦点画像を示す信号に基づいて前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記試料と前記対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、異なる複数の相対距離において前記検出器により共焦点画像を取得する回数よりも少ない回数で前記カラー画像撮像手段によって取得された複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成することを含む制御を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、コンピュータに、試料の表面の三次元表示画像を生成する制御を行わせるコンピュータ・プログラムであって、前記試料に照射された光の反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号に基づいて、前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点があった時の前記試料と対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、異なる複数の相対距離において前記共焦点画像を示す信号を生成する回数よりも少ない回数で複数のカラー画像データを取得し、前記複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する、ことを含む制御を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４及び１５記載の発明のいずれによっても、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、同じ装置等には同じ参照番号をつけ、説明を省略する。
（第１の実施の形態）
＜構成＞
図１は、本発明が適用される共焦点走査型顕微鏡の概略構成を示している。図１に示すように、共焦点走査型顕微鏡は、光源１、シャッタ２、二次元走査スキャナ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５、ステージ７、共焦点絞り８、光検出器９、Ａ／Ｄ変換器１０、処理装置１１、フレームメモリ１２、表示部１３、白色光源１４、ビームスプリッタ１５、シャッタ１６、カラーカメラ１７を備える。
【００２４】
説明において、ステージ７に対して平行な方向（水平方向）をＸ軸方向及びＹ軸方向といい、ステージ７に対して直交する方向（上下方向）をＺ軸方向という。Ｚ軸方向は、光源１及び１４の光軸方向でもある。図１において、向かって紙面の縦が、上下方向を示し、横が水平方向を示す。
【００２５】
光源１は、例えばレーザ光などの点光源からなっている。この光源１からのスポット光は、シャッタ２を介して二次元走査スキャナ３に導かれ、ビームスプリッタ４および対物レンズ５を通して、ステージ７上の試料６の表面上に二次元走査されて照射される。なお、シャッタ２及びシャッタ１６としては、ここでは開閉動作を行うことで遮光と通過をするタイプを用いているが、これに限られるものではなく、例えばレーザ光の反射する方向を切り替えるようなものであっても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
二次元走査スキャナ３は、例えばＸ軸方向走査用のガルバノミラーまたはレゾナントスキャナ（以下、Ｘスキャナと称する）とＹ軸方向走査用のガルバノミラー（以下、Ｙスキャナと称する）を有し、これらＸスキャナとＹスキャナをＸ軸方向およびＹ軸方向に振ることでスポット光を試料６上でＸＹ方向に振らせるようになっている。
【００２７】
ステージ７は、試料６を載置する。ステージ７は、処理装置１１により制御され、試料６をスポット光の光軸方向、つまりＺ軸方向に連続的に移動できるようになっている。
試料６からの反射光は、対物レンズ５およびビームスプリッタ４を通して二次元走査スキャナ３に戻り、この二次元走査スキャナ３からの反射光が共焦点絞り８を介して光検出器９に導かれるようになっている。
【００２８】
この光検出器９は、共焦点絞り８を介して受光される光情報を、その光量に対応した電気信号に変換するようにしている。そして、光検出器９は、Ａ／Ｄ変換器１０を介して処理装置１１に接続されている。
白色光源１４は、例えばハロゲン、あるいは水銀等の光源である。白色光源１４からの光は、ビームスプリッタ１５、シャッタ１６を通り、さらに前述のビームスプリッタ４および対物レンズ５を通して、ステージ７上の試料６に照明される。
【００２９】
ここで、シャッタ１６は、前述のシャッタ２とは排他的な関係があり、シャッタ１６が開いている時にはシャッタ２は閉じており、逆にシャッタ２が開いている時にはシャッタ１６は閉じているように処理装置１１によって制御される。
試料６により反射された白色光は、対物レンズ５、ビームスプリッタ４、シャッタ１６、ビームスプリッタ１５、および図示しない結像レンズを通して、カラーカメラ１７に結像される。
【００３０】
カラーカメラ１７は、処理装置１１に接続されて、撮像制御がなされる。
処理装置１１には、他にフレームメモリ１２を介して表示部１３が接続されている。処理装置１１は、各所の制御命令を出力する。例えば、処理装置１１は、二次元走査スキャナ３に対しスポット光走査の開始やステージ７のＺ軸（高さ）方向の走査を指示するとともに、光検出器９によって検出される試料６の光情報に基づいて、光量最大の画素の輝度情報と、高さ情報を求め、これらの結果から三次元像を生成する。さらに、処理装置１１は、カラーカメラ１７に対する撮像動作制御を行うと共に、シャッタ１６をその撮像動作に同期して開閉制御する。
【００３１】
これらの処理装置１１による処理は、処理装置１１に備えられたプロセッサ（不図示）によって、処理装置に備えられたＲＡＭやＲＯＭ等の不図示のメモリ（記録媒体）に格納（記録）されたコンピュータ・プログラムに基づいて実行される。
【００３２】
また、上記コンピュータ・プログラムを不図示の可搬記録媒体に格納し、不図示の媒体駆動装置を用いてその可搬記録媒体からそのコンピュータ・プログラムを読み出してメモリへコンピュータ・プログラムをロードすることとしてもよい。
【００３３】
また、処理装置１１に備えられた不図示のメモリは、処理装置１１で決定されるピーク光量情報や処理装置１１で演算される高さ情報などを記憶する。そして、表示部１３は、処理装置１１で生成された三次元像を、フレームメモリ１２を介して表示する。
【００３４】
＜作用＞
次に、このような構成を有する共焦点走査型顕微鏡による動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、同図において用いられる記号において、ｉ、ｊは、それぞれ画素のｘ、ｙ座標（ｉ＝１，２，３‥・，Ｎｉ、ｊ＝１，２，３‥・，Ｎｊ）を示す。ｘ座標及びｙ座標を用いて、撮像画像上の画素を特定する。ｋはステージ７の高さ位置（ｋ＝１，２，３…，Ｎｋ）を示し、ａ（ｉ，ｊ，ｋ）は共焦点光学系の光検出器により得られたスライス像の各座標に対応する画素ごとの光量データを示し、ｐ（ｉ，ｊ）は光量が最大となる画素の輝度情報を示し、ｈ（ｉ，ｊ）は、光量が最大となる時の試料６と対物レンズ５との相対距離を示す情報、ここでは、ステージ７の高さ情報を示す。
【００３５】
また、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）はカラーカメラ１７によりステージ７の高さ位置ｍにおいて撮像されたカラー画像データを示し、q（ｉ，ｊ）はカラーデータが最大である画素のカラー情報を示す。
動作が開始されると、まず、ステップ２０１で初期化を行なう。この初期化では、処理装置１１によってメモリから動作のための諸条件が読み込まれる。その諸条件に基づいて、ステージ７は指定動作範囲における動作開始位置に移動される。光量データａ（ｉ，ｊ，ｋ）、光量最大の画素の輝度情報ｐ（ｉ，ｊ）、高さ情報ｈ（ｉ，ｊ）は初期値として０に設定される。また、カラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）、及び、カラーデータが最大の画素のカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）は初期値として、カラーの三原色であるＲＧＢ（Red Green Blue）の各成分値が０に設定される。
【００３６】
次に、ステップ２０２で、シャッタ２を開けてシャッタ１６を閉じることにより、動作モードを共焦点光学系に切り替える。ステップ２０３では、光源１からのスポット光を二次元走査スキャナ３によりＸＹ方向に走査し、ステージ７の高さ位置ｋにおいて、試料６から反射されて光検出器９により検出される全画素の光量データａ（ｉ，ｊ，ｋ）を取得する。
【００３７】
ステップ２０４において、そのステージ位置で撮像された画像中の全画素について同一座標の画素ごとに、ステップ２０３で得られた光量データａ（ｉ，ｊ，ｋ）と、これまでで光量最大として記憶されている当該画素の輝度情報ｐ（ｉ，ｊ）との大小関係を比較して、新たに取得された光量データａ（ｉ，ｊ，ｋ）のほうが輝度情報ｐ（ｉ，ｊ）より大きいかどうか、すなわちａ（ｉ，ｊ，ｋ）＞ｐ（ｉ，ｊ）が成立するかどうかについて判断される。
【００３８】
ここで、ａ（ｉ，ｊ，ｋ）＞ｐ（ｉ，ｊ）が真である場合には、ステップ２０５に進み、輝度情報ｐ（ｉ，ｊ）をステップ２０３で得られた光量データａ（ｉ，ｊ，ｋ）に置き換える。そして、高さ情報ｈ（ｉ，ｊ）にこの時の高さ位置ｋを記憶させる。
【００３９】
次に、ステップ２０６で、ステージ７の高さ位置ｋを、次の高さ位置ｋ＋１に更新する。ステップ２０４において、ａ（ｉ，ｊ，ｋ）＞ｐ（ｉ，ｊ）が偽であった場合には、ステップ２０５を経由せずにステップ２０６に進む。
ステップ２０７において、次にデータを取得する高さ位置ｋ＋１が、予め指定された動作範囲内であるかどうかを判定して、範囲内であればステップ２０３に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００４０】
これらの動作は、ステップ２０７で、ステージ７の高さ位置ｋが指定動作範囲の終了位置を超えるまで繰り返され、全スライス像の同一座標の各画素について光量が最大である画素の輝度情報ｐ（ｉ，ｊ）とステージ７の高さ情報ｈ（ｉ，ｊ）が検出される。
【００４１】
ステップ２０７で、高さ位置ｋが指定動作範囲の終了位置を超えた場合には、ステップ２０８に進み、これまでの動作により得られた高さ情報ｈを用いて三次元表示時の高さ情報を設定する。より具体的には、ある画素位置（ｘ，ｙ）についての三次元表示時の高さ情報を設定する場合、まず、この画素位置（ｘ，ｙ）での高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）を取り出し、この高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）を三次元表示時の高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）として設定する。つまり、ｚ（ｘ，ｙ）＝ｈ（ｘ，ｙ）を設定する。
【００４２】
全てのスライス画像の全画素について、このような三次元表示時の高さ情報の設定が行われ、それにより三次元表示時の画像の全画素に対する高さマップが作成される。
次に、ステップ２０９で、シャッタ２を閉じてシャッタ１６を開けることにより、動作光学系をカラーカメラ１７側に切り替える。これにより、カラーカメラ１７による撮像が可能になるとともに、例えば、共焦点光学系においてレーザ光源を用いている場合でも、カラー画像にレーザ光のオフセットが乗ることがない。
【００４３】
ステップ２１０において、予め指定されたステージ７の高さ位置がメモリから読み込まれ、ステップ２１１でステージ７が指定位置へ移動される。この高さ位置は、例えば、前述の三次元表示時の高さ情報を求める工程において用いられたスライス像を取得する高さ間隔に、一定係数α（αは１以上の正の数）を掛けた間隔により決定される。この場合、三次元表示時の高さ情報を求める工程においてＮｋ枚のスライス像が取得されたとすると、カラー画像を取得する回数はＮｋ／α回となる。或いは、三次元表示時の高さ情報を求める工程における指定動作範囲の中心を基準として一定間隔毎に指定するような方法であってもよい。
【００４４】
カラー撮像は非共焦点撮像であり、三次元表示のための高さ情報を得る工程よりも、広い範囲でピントが合った画像となるため、このように三次元表示のための高さ情報を得る工程よりもα倍の広い間隔で撮像しても、最終的に合成されて全面に焦点が合った画像を得ることが期待できる。
【００４５】
次に、ステップ２１２で、カラーカメラ１７により該ステージ位置での全画素のカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）を取得する。
ステップ２１３において、そのステージ位置で撮像されたカラー画像中の全画素について、同一座標の画素ごとに、ステップ２１２で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）と、これまででカラー画像データが最大として記憶されている当該画素のカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）との大小関係を比較して、新たに取得されたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）のほうがカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）より大きいかどうか、すなわちｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が成立するかどうかについて判断される。
【００４６】
ここで、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が真である場合には、ステップ２１４に進み、輝度情報ｑ（ｉ，ｊ）をステップ２１２で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）に置き換える。
ステップ２１３において、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が偽であった場合、もしくはステップ２１４が実行された場合には、ステップ２１５に進み、予め指定されたステージ高さ位置でのカラーカメラ１７による撮像が全て終了したかを判断し、終了していなければ、ステップ２１０に戻って同様の動作を繰り返す。
【００４７】
ステップ２１５で、カラー画像の撮像がステージ７の全ての指定位置において終了したと判断された場合は、ステップ２１６に進み、これまでの動作により得られたカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）を用いて三次元表示時のカラー情報が設定される。より具体的には、ある画素位置（ｘ，ｙ）についての三次元表示時のカラー情報を設定する場合、この画素位置（ｘ，ｙ）でのカラー情報ｑ（ｘ，ｙ）を取り出し、このカラー情報ｑ（ｘ，ｙ）が三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）として設定される。なお、ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ座標の値ｚは、カラー画像が撮像された際のステージ７の高さ（位置）を示す。
【００４８】
ステップ２１７では、画像の全領域について、各画素の三次元表示時の高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）および三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、フレームメモリ１２を通して表示部１３に三次元像が表示される。
＜効果＞
従って、このようにすれば、試料６に対する各ステージ高さでの輝度情報を元に三次元表示のための高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）が構築される。さらに、複数のカラースライス像中の画素のカラー情報が各画素において最大となるようにして、複数のカラースライス像のうちで焦点があった部分が合成されたカラー情報を作成し、そのカラー情報を三次元像の表面に貼り付ける。これにより、ボケが無いカラー画像を三次元像の表面に貼り付けて表示することができる。
【００４９】
また、カラー撮像時は共焦点撮像用の光源１からの光は完全に遮断されるので、光源１のオフセット光がカラー画像にのらず、実際の試料の色情報を三次元像に反映できる。
これにより、ユーザに対し、実際の試料の表面形状をより反映した、認識しやすい三次元像を提供することができる。さらに、図５（後述）に示すように、カラー撮像は、高さ情報を得る際のステージ位置の全数に対して行う必要が無いため、効率的に短時間で三次元表示時のカラー情報を得ることができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
＜構成＞
第１の実施の形態では、予めユーザ等により指定された条件に従ってカラー撮像する際ステージ位置を決定するようにしたが、第２の実施の形態では、対物レンズ５の焦点深度情報を用いて、カラー撮像する際のステージ位置を決定するようにしている。この場合、第２の実施の形態が適用される共焦点走査型顕微鏡の概略構成は、図１と同様であるため、同図を第２の実施の形態においても適用することとする。
【００５１】
＜作用＞
以下、第２の実施の形態に係わる共焦点走査型顕微鏡による動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。まず、第２の実施の形態においても図２に示すフローチャートの三次元表示時の高さ情報を求める工程の部分、すなわちステップ２０１からステップ２０８までを、第１の実施の形態で述べたと同様にして行う。
【００５２】
続いて、ステップ３０１では、シャッタ２を閉じてシャッタ１６を開けることにより、動作モードをカラーカメラ１７側に切り替える。これにより、カラーカメラ１７による撮像が可能になるとともに、例えば、共焦点光学系の光源１としてレーザ光源を用いている場合でも、カラー画像にレーザ光のオフセットがのることが無い。
【００５３】
ステップ３０２において、対物レンズ５の焦点深度データに係数βを掛けた値を基準にして、カラー撮像を行うステージ位置が算出される。なお、対物レンズ５の焦点深度データは、処理装置１１に備えられた不図示のメモリに格納されることとしても良い。
【００５４】
より具体的には、焦点深度をΔ、初期オフセット位置をｔとすると、カラー撮像を行うステージ位置ｍは、ｍ＝（β×△）×ｎ＋ｔによって与えられる。ここで、ｎは０以上の整数（ｎ＝０，１，２，・・・）である。
非共焦点光学系においては、対物レンズ５の焦点深度の範囲内では、ピントがシャープに合っているため、この間隔β×Δに基づいて撮像を行い、最終的に焦点合成を行えば、ピントの漏れのない三次元表示のためのカラー情報を構築することができる。
【００５５】
次にステップ３０３で、ステップ３０２において求められたステージ位置が、三次元表示時の高さ情報を求める工程における動作範囲内であるかどうかを判断し、動作範囲内であれば、ステップ３０４に進み、ステージ７をステップ３０２で算出された位置に移動させる。
【００５６】
ステップ３０５では、カラーカメラ１７により該ステージ位置での全画素のカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）を取得する。
ステップ３０６において、そのステージ位置で撮影されたカラー画像中の全ての全画素について、同一座標の画素ごとに、ステップ３０５で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）と、これまででカラーデータ最大として記憶されている当該画素のカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）との大小関係を比較して、新たに取得されたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）のほうがカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）より大きいかどうか、すなわちｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が成立するかどうかについての判断を行う。ここで、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が真である場合には、ステップ３０７に進み、輝度情報ｑ（ｉ，ｊ）をステップ３０５で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）に置き換える。
【００５７】
ステップ３０６において、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が偽であった場合、もしくはステップ３０７が実行された場合には、ステップ３０２に戻って同様の動作を繰り返す。
ステップ３０３で、ステップ３０２において算出されたステージ位置が、動作範囲外と判断された場合には、ステップ３０８に進み、これまでの動作により得られたカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）を用いて三次元表示時のカラー情報を設定する。より具体的には、ある画素位置（ｘ，ｙ）についての三次元表示時のカラー情報を設定する場合、この画素位置（ｘ，ｙ）でのカラー情報ｑ（ｘ，ｙ）を取り出し、このカラー情報ｑ（ｘ，ｙ）を三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）として設定する。
【００５８】
ステップ３０９では、画像の全領域について、各画素の三次元表示時の高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）および三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、フレームメモリ１２を通して表示部１３に三次元像を表示する。
＜効果＞
従って、このようにすれば、試料６に対する各ステージ高さでの輝度情報を元に三次元表示のための高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）が構築される。さらに、対物レンズ５の焦点深度データに基づいた間隔だけ離れた複数のステージ位置においてカラースライス像を撮影し、その複数のカラースライス像中の画素のカラー情報が各画素において最大となるようにして、複数のカラースライス像のうちで焦点があった部分が合成されたカラー情報を作成し、そのカラー情報を三次元像の表面に貼り付ける。これにより、ボケが無いカラー画像を三次元像の表面に貼り付けて表示することができる。
【００５９】
また、カラー撮像時は共焦点撮像用の光源１からの光は完全に遮断されるので、カラー画像に光源１からのオフセット光がのらずに、実際の試料の色情報を三次元像に反映できる。
これにより、ユーザに対し、実際の試料の表面形状をより反映した、認識しやすい三次元像を提供することができる。
【００６０】
さらに、カラー撮像は、対物レンズ５の焦点深度データに基づいた間隔ずつステージ位置を変えて行われるため、同じピントで得られる画像を重複して撮像する無駄を省いて、短時間で三次元表示時のカラー情報を得ることができる。
（第３の実施の形態）
＜構成＞
第１の実施の形態では、予めユーザにより指定された条件に従ってカラー撮像するステージ位置を決定するようにしたが、第３の実施の形態では、三次元表示時の高さ情報を求める工程において得られる高さ頻度を用いて、カラー撮像するステージ位置を決定するようにしている。
【００６１】
第３の実施の形態が適用される共焦点走査型顕微鏡の概略構成は、図１と同様であるため、同図を第３の実施の形態においても適用することとする。
＜作用＞
以下、第３の実施の形態に係わる共焦点走査型顕微鏡による動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、第３の実施の形態においても、図２に示すフローチャートの三次元表示時の高さ情報を求める工程の部分、すなわちステップ２０１からステップ２０８までを、第１の実施の形態で述べたのと同様にして行う。
【００６２】
続いて、ステップ４０１では、ステップ２０８において得られた全画素の高さ情報ｚ（ｉ，ｊ）のヒストグラムを作成する。このヒストグラムは、高さ情報ｚに対する、その高さ情報を持つ画素の数の関係を示す。そして、ステップ４０２において、ヒストグラムに基づいて、カラー画像の撮像を行うべき複数のステージ位置のリストを作成する。
【００６３】
以下、具体的にカラー画像の撮像を行うべきステージ位置の決定方法についてより詳しく説明する。
図６に、ヒストグラムの一例を示す。図６において、横軸が高さ情報、つまりステージ位置を示す。縦軸は、そのステージ位置において輝度情報が最大となる画素の数、つまり頻度を示す。例えば、ステージ位置Ａにおいて、輝度情報が最大となる画素が２つあれば、頻度は２となる。
【００６４】
ステージ７のＺ軸方向の動作範囲は、複数のブロックに分割される。好ましくは、対物レンズ５の焦点深度データに基づいてブロック分けを行うとよい。図６において、点線は、これらのブロックの区切りを示す。処理装置１１は、一定の閾値以上の頻度面積（ブロックにおける頻度の積分値）を持つブロックの中心においてカラー撮像を行うように決定する。図６において、頻度面積が閾値以上であるブロックは、ｍ０、ｍ１、ｍ２及びｍ３の４ブロックであるとすると、ブロックｍ０、ｍ１、ｍ２及びｍ３のそれぞれのブロックの中心となるステージ位置が撮像位置として決定され、それぞれのステージ位置においてカラー画像の撮像が行われる。これにより、光軸に直交する観察試料面が含まれる高さ位置において、カラー画像を密に取得することができる。
【００６５】
ステップ４０３では、シャッタ２を閉じてシャッタ１６を開けることにより、動作モードをカラーカメラ１７側に切り替える。これにより、カラーカメラ１７による撮像が可能になるとともに、例えば、共焦点光学系にレーザ光源を用いている場合でも、カラー画像にレーザ光のオフセットがのることが無い。
【００６６】
ステップ４０４において、ステージ７をステップ４０２で算出されたステージ位置に移動させ、ステップ４０５で、カラーカメラ１７により該ステージ位置での全画素のカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）を取得する。
ステップ４０６において、そのステージ位置で撮影されたカラー画像中の全画素について、同一座標の画素ごとに、ステップ４０５で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）と、これまででカラー画像データが最大として記憶されている当該画素のカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）との大小関係を比較して、新たに取得されたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）のほうがカラー情報ｑ（ｉ，ｊ）よりも大きいかどうか、すなわちｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が成立するかどうかについての判断を行う。
【００６７】
ここで、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞ｑ（ｉ，ｊ）が真である場合には、ステップ４０７に進み、カラー情報ｑ（ｉ，ｊ）をステップ４０５で得られたカラー画像データｂ（ｉ，ｊ，ｍ）に置き換える。ステップ４０６において、ｂ（ｉ，ｊ，ｍ）＞q（ｉ，ｊ）が偽であった場合、もしくはステップ４０７が実行された場合には、ステップ４０８に進み、全ての撮像位置においてカラー撮像がされたかどうかを判断する。まだカラー撮像していない撮像位置がある場合には、ステップ４０４に戻り、カラー撮像が全ての撮像位置において終了するまで、同様の処理を繰り返す。
【００６８】
ステップ４０８で、全ての撮像位置においてカラー撮像がされたと判断された場合には、ステップ４０９に進み、これまでの動作により得られたカラー情報ｑを用いて三次元表示時のカラー情報を設定する。
より具体的には、ある画素位置（ｘ，ｙ）について三次元表示時のカラー情報を設定する場合、この画素位置（ｘ，ｙ）でのカラー情報ｑを処理装置１１に備えられた不図示のメモリから取り出し、このカラー情報ｑを三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）として設定する。
【００６９】
ステップ４１０では、画像の全領域について、各画素の三次元表示時の高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）および三次元表示時のカラー情報ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、フレームメモリ１２を通して表示部１３に三次元像を表示させる。
＜効果＞
従って、このようにすれば、試料６に対する各ステージ高さでの輝度情報を元に三次元表示のための高さ情報ｚ（ｘ，ｙ）が構築される。さらに、高さ情報の頻度データに基づいてカラー撮像をすべき複数のステージ位置を決定し、各ステージ位置で得られた複数のカラースライス像中の画素のカラー情報が各画素において最大となるようにして、複数のカラースライス像のうちで焦点があった部分が合成されたカラー情報を作成し、そのカラー情報を三次元像の表面に貼り付ける。これにより、焦点が合成されてボケが無いカラー画像を三次元像の表面に貼り付けて表示することができる。
【００７０】
また、カラー撮像時は共焦点撮像用の光源１からの光は完全に遮断されるので、オフセット光がカラー画像にのらずに、実際の試料の色情報を反映できる。これにより、観察者に対し、実際の試料の表面形状をより反映した、認識しやすい三次元像を表示できる。
【００７１】
さらに、カラー撮像は、共焦点画像中の画素の輝度情報が最大となるステージ位置を示す高さ情報に基づいた高さ位置で行われるため、高さ情報がほとんど無いステージ位置でカラー画像を撮影する無駄を省きつつ、短時間で三次元表示時のカラー情報を得ることができる。
【００７２】
以下、図５を用いて、本発明の各実施の形態において、画像を撮影する際のステージ位置について説明する。
図５に、共焦点撮像する際のステージ位置と、カラー撮像する際のステージ位置の関係を示す。図５において、縦方向は、Ｚ座標を示す。撮像開始時、ステージ７の指定動作範囲の開始位置にステージ７はある。なお、図５において、開始位置はステージ７の指定動作範囲の上限であるが、開始位置を限定する趣旨ではない。共焦点画像の撮像を開始すると、ステージ位置を移動させながら、一定間隔ずつ間隔があいたステージ位置において共焦点撮像を行う。ステージ７の指定動作範囲の終了位置に至ると、共焦点撮像を終了する。
【００７３】
続いて、カラー画像の撮像を開始する。カラー画像の撮像を行う際、カラー画像の撮像を行いながら、ステージ７の指定動作範囲の終了位置から開始位置にステージ位置が戻るようにステージ７を移動させることとしても良い。これにより、ステージ７を駆動するために要する時間を短くすることが可能となる。
【００７４】
本発明によれば、第１の実施の形態から第３の実施の形態のいずれの実施の形態であっても、カラー撮像を行う回数は、共焦点撮像を行う回数よりも少ない。以下、各実施の形態においてカラー撮像を行うステージ位置について説明する。
第１の実施の形態によれば、カラー撮像は、予め指定された複数のステージ位置において行われる。カラー撮像は、図５（１）に示すように一定間隔ずつ隔たったステージ位置において行われ、その間隔は、共焦点撮像を行う際のステージ位置の間隔をΔｈとすると、そのα倍でありα×Δｈとなる。なお、αは１以上の正の数である。
【００７５】
第２の実施の形態によれば、カラー撮像を行う際のステージ位置は、処理装置１１によって対物レンズ５の焦点深度データに基づいて決定される。より具体的には、図５（２）に示すように、カラー撮像は、一定間隔ずつ隔たったステージ位置において行われ、その間隔は、焦点深度をΔとすると、Δ×βである。βは、微調整のための正の値を持つ任意の係数である。
【００７６】
第３の実施の形態によれば、カラー撮像を行う際のステージ位置は、処理装置１１によって、三次元表示時の高さ情報に基づいて決定される。より具体的には、ステージ７の指定動作範囲を複数のブロックに分け、各ブロックに該当するステージ位置を示す三次元表示時の高さ情報を持つ画素数をカウントする。このカウント値がある定数以上になるブロックを複数抽出し、抽出された複数のブロックの中心に相当する複数のステージ位置においてカラー撮像を行う。なお、第３の実施の形態によれば、カラー撮像は、必ずしも一定間隔ずつ隔たったステージ位置において行われるのではない。例えば、光軸に直交する試料表面が含まれる高さ位置において、重点的にカラー撮像を行い、光軸に直交する資料表面がほとんど含まれない高さ位置では、カラー撮像を行わないようにすれば、効率的にデータ取得できる。
【００７７】
（変形例）
上述した３つの実施の形態では、対物レンズ５と試料６の相対距離はステージ７を移動させて変化させるようにしているが、対物レンズ５が上下する機構により対物レンズと試料６の相対距離を変化させる方法であってもかまわない。
【００７８】
また、上述した各実施の形態では、シャッタ２およびシャッタ１６により共焦点光学系とカラー撮像系の切り替えを行っているが、光源１の駆動を停止させることにより光源１の光がカラー撮像系に入らないようにする方法であってもよい。
【００７９】
カラー撮像時には、自動的に共焦点光学系の光源からの光をシャッタで遮蔽する、あるいは光源の駆動を停止することにより、カラー撮像時の撮像動作を簡略化することができる。
（付記）
光源から発した光を試料上に集光する対物レンズと、
前記試料からの反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を出力する検出器と、
前記対物レンズと前記試料を載置するステージとの前記光源の光軸方向の相対距離を変化させる駆動手段と、
前記検出器の信号に基づいて、前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記相対距離を示す高さ情報を求める高さ情報取得手段と、
前記対物レンズを介して前記試料のカラー画像データを取得するカラー画像撮像手段と、
異なる複数の前記相対距離において撮影された複数のカラー画像データに基づいて焦点合成された色情報を生成する色情報生成手段と、
前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像を前記色情報と合成することにより着色された三次元画像を生成する着色手段と、
を備える顕微鏡において、
前記光源の光学系路上に配置された第１の遮光手段と、
前記カラー画像撮像手段の光学系路上に配置された第２の遮光手段と、
を更に備え、
前記第１及び第２の遮光手段は、互いに排他的に制御される、
ことを特徴とする顕微鏡。
【００８０】
これにより、カラー画像データを示す情報を取得する際には、共焦点画像を示す信号を得る時に使用される光源は自動的に第１の遮光手段によって遮蔽されるとともに、第２の遮光手段は開放される。従って、カラー画像データを取得するための撮像動作を従来より簡略にすることが可能となる。
【００８１】
対物レンズを介して試料の表面の三次元表示画像を生成する画像生成方法であって、
前記試料に照射された光の反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を生成し、
前記信号に基づいて前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記試料と前記対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、
異なる複数の相対距離において複数のカラー画像データを取得し、
前記複数のカラー画像データに基づいて焦点合成された色情報を生成し、
前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する、
ことを含み、
前記カラー画像データを取得する際に、前記光源からの光を遮光する遮光手段を動作させる、
ことを更に含むことを特徴とする画像生成方法。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、簡易的、効率的に三次元表面像に貼り付けるための、ボケに影響されないカラー画像を構築することができ、観察者に対し認識し易い三次元像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る共焦点型顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係わる顕微鏡の動作を示すためのフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係わる顕微鏡の動作を示すためのフローチャートである。
【図４】第３の実施の形態に係わる顕微鏡の動作を示すためのフローチャートである。
【図５】共焦点撮像する際のステージ位置と、カラー撮像する際のステージ位置の関係を示す。
【図６】ヒストグラムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ シャッタ
３ 二次元走査スキャナ
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ
６ 試料
７ ステージ
８ 共焦点絞り
９ 光検出器
１０ Ａ／Ｄ変換器
１１ 処理装置
１２ フレームメモリ
１３ 表示部１３
１４ 白色光源
１５ ビームスプリッタ
１６ シャッタ
１７ カラーカメラ

Claims (15)

1. 光源から発した光を試料上に集光する対物レンズと、
   前記試料からの反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を出力する検出器と、
   前記対物レンズと前記試料を載置するステージとの光軸方向の相対距離を変化させる駆動手段と、
   前記検出器の信号に基づいて、前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記相対距離を示す高さ情報を求める高さ情報取得手段と、
   前記対物レンズを介して前記試料のカラー画像データを取得するカラー画像撮像手段と、
   異なる複数の前記相対距離において前記検出器により共焦点画像を取得する回数よりも少ない回数で撮影された複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成する色情報生成手段と、
   前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像を前記色情報と合成することにより着色された三次元画像を生成する着色手段と、
   を備えることを特徴とする顕微鏡。
2. 前記対物レンズの焦点深度を示す焦点深度情報に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、
   更に備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記相対距離決定手段は、前記焦点深度情報に所定の係数を掛けた値に基づいて前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
4. 前記高さ情報に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、
   更に備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
5. 前記高さ情報取得手段は、前記共焦点画像中の各画素について前記高さ情報を取得し、
   前記相対距離決定手段は、前記高さ情報が示す前記相対距離が同じである画素の計数結果に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記共焦点画像を取得するときの前記駆動手段による前記光軸方向に変化させる間隔に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する相対距離決定手段を、
   更に備えることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
7. 前記相対距離決定手段は、前記駆動手段による前記光軸方向に変化させる間隔に所定の係数を掛けた値に基づいて前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項６記載の顕微鏡。
8. 前記カラー画像撮像手段によるカラー画像の撮像は、前記共焦点画像を取得する前記ステージの指定動作範囲の終了位置から開始位置に前記ステージを移動させながら行う、
   ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
9. 対物レンズを介してステージに載置する試料の三次元表示画像を生成する画像生成方法であって、
   前記試料に照射された光の反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を生成し、
   前記信号に基づいて前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記試料と前記対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、
   異なる複数の相対距離において前記共焦点画像を示す信号を生成する回数よりも少ない 回数で複数のカラー画像データを取得し、
   前記複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、
   前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する、
   ことを含むことを特徴とする画像生成方法。
10. 前記対物レンズの焦点深度を示す焦点深度情報に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記相対距離を決定する、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の画像生成方法。
11. 前記高さ情報に基づいて、前記カラー画像を撮像する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の画像生成方法。
12. 前記高さ情報を、前記共焦点画像中の各画素について取得し、
    前記高さ情報が示す前記相対距離が同じである画素の計数結果に基づいて、前記カラー画像データを取得する際の前記対物レンズと前記試料との前記相対距離を決定する、
    ことを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の画像生成方法。
13. 前記カラー画像の撮像は、前記共焦点画像を取得する前記ステージの指定動作範囲の終了位置から開始位置に前記ステージを移動させながら行う、
    ことを特徴とする請求項９記載の画像生成方法。
14. 光源から発した光を試料上に集光する対物レンズと、
    前記試料からの反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号を出力する検出器と、
    前記対物レンズを介して観察された前記試料のカラー画像データを取得するカラー画像撮像手段とを備える装置によって得られた情報に基づいて、前記試料の表面の三次元表示画像を生成する制御をコンピュータに行わせるプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、
    前記検出器からの共焦点画像を示す信号に基づいて試料の表面で前記共焦点画像の焦点が合った時の前記試料と前記対物レンズの相対距離を示す高さ情報を求め、異なる複数の相対距離において前記検出器により共焦点画像を取得する回数よりも少ない回数で前記カラー画像撮像手段によって取得された複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、
    前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する
    ことを含む制御を前記コンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体。
15. コンピュータに、試料の表面の三次元表示画像を生成する制御を行わせるコンピュータ・プログラムであって、
    前記試料に照射された光の反射光を共焦点絞りを通過させて検出して共焦点画像を示す信号に基づいて、前記試料の表面で前記共焦点画像の焦点があった時の前記試料と対物レンズとの相対距離を示す高さ情報を求め、
    異なる複数の相対距離において前記共焦点画像を示す信号を生成する回数よりも少ない回数で複数のカラー画像データを取得し、
    前記複数のカラー画像データのうちで焦点が合った部分が合成された色情報を生成し、
    前記高さ情報に基づいて生成された前記試料の表面の三次元画像と前記色情報とを合成することにより着色された三次元画像を生成する、
    ことを含む制御を前記コンピュータに実行させるコンピュータ・プログラム。

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