JP4878708B2

JP4878708B2 - 共焦点走査型顕微鏡、その位置合わせ方法、プログラム及び記憶媒体

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Publication number: JP4878708B2
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Inventors: 雅宏大場
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点走査型顕微鏡に関し、特に自動焦点検出機能を備えた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、点光源によって試料面の特定の観察対象部をピンポイントに照射しながら走査し、この試料面からの反射光のうちピンホールを通過した光のみを電気信号に変換して、この検出信号から試料面の光の濃淡情報を得るもので、更には焦点の合った位置の情報を深さ方向に複数得ることにより試料面の三次元情報を得ることが出来るようにしたものである。
【０００３】
共焦点走査型顕微鏡は、レーザ光などの点光源と光検出器の前面に設けたピンホールを組み合わせ、試料面をピンポイントで照明すると共に、測定点以外からの散乱光をピンホールで抑制する。すなわち共焦点走査型顕微鏡では、測定点近傍からのノイズ光をピンホール周辺に結像させ、また、光軸方向にずれた面からの光を対物レンズによってピンホールの前で広げてピンホールで抑制する。これにより、測定点以外からの反射光をカットし、焦点が合った高さ位置の反射光のみを光電変換器によって変換して、三次元空間中の一点だけを測定できるようにしている。
【０００４】
ところで、顕微鏡などで適用される自動焦点検出方法には、様々な方式のものが提案されている。
例えば、試料面での反射光を受光素子で検出して得た輝度データをコントラスト量として扱い、コントラスト量が最も高くなるようにステージまたは対物レンズをＺ軸方向に移動させ合焦させる、いわゆる山登りサーボ方式によるオートフォーカス（以下、ＡＦと略す）制御を行うものがある。
【０００５】
図８は、このような山登りサーボ方式の自動焦点検出方法の一例を説明するものである。
まず、不図示の対物レンズをＺ軸方向（光軸方向）で試料から離れる方向（図８中左方向）に第１ピッチ（同図中白丸印）で移動させながら試料面からの反射光の輝度データを得てゆき、輝度値がしきい値ＴＨ以上になるのを監視する。そしてしきい値ＴＨを越える輝度値を検出すると、今度は第１ピッチより細かい第２ピッチ（同図中黒三角）で、Ｚ軸方向において輝度値が増す方向（同図中左方向）に対物レンズを移動させながら最高輝度値Ｈとなるのを監視する。そして、最高輝度値Ｈを検出した後も第２ピッチのままで同方向に対物レンズを移動させ、輝度値が最高輝度値Ｈの５０％になる点Ｍを探し、その位置で対物レンズの移動を一時停止させる。
【０００６】
次に、対物レンズの移動方向を反転させて（図８中右方向）、今度は、第２ピッチより細かい第３ピッチ（同図中白三角印）で最高輝度値Ｈとなる位置を通過するまで移動させる。そして輝度値が３回続けて直前に取り込んだ輝度値より小さい点を見つけたなら、真の最高輝度の合焦点を過ぎたものと判断して、最高輝度位置Ｆに対物レンズを移動させて合焦を完了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
共焦点走査型顕微鏡のＡＦ制御においては、合焦点の位置の補足範囲は、対物レンズの倍率に影響される。
５倍乃至１０倍程度の低倍率の対物レンズを用いる場合は、焦点深度が大きい為補足範囲は広く、また５０倍以上の対物レンズを用いる場合は焦点深度が小さい為補足範囲は狭い。よって、高倍率の対物レンズで観察するときは、まず低倍率の対物レンズで大まかに合焦点位置を検出した後、高倍率の対物レンズで微調節して合焦点位置を求める。
【０００８】
合焦点位置の検出においては、輝度値が飽和しない範囲内で輝度値の変化が大きいと検出しやすい。よって、観察対象部分の輝度値が低い場合、合焦点位置の検出は試料（面）の輝度が高い部分で行い、合焦点位置を検出した後に観察対象部を観察画像中央などの所望の位置へ移動するという作業を行うことが多い。そして高倍率の対物レンズで観察する時は、この合焦点位置の検出と観察対象部への移動という作業を低倍率の対物レンズと高倍率の対物レンズのそれぞれにおいて行うことになる。
【０００９】
また、合焦点位置の検出に用いる位置にごみなどが存在した為にＡＦ制御に失敗した場合、手動で検出位置を変更してから再びＡＦ制御を行う必要がある。ＡＦ制御に失敗すると、実際に試料の観察を開始するまでにＡＦ制御及び観察位置への移動の作業を繰り返すこととなるが、観察位置など所望の位置へ移動するのは、対物レンズの倍率が高いほど困難なので、非常に手間がかかる作業となる。
【００１０】
更に、観察画像を用いた計測等、再現性が要求される場合には、合焦点位置を安定して検出したいので、一般的に合焦点位置の検出位置を一定にした方がよい。しかし、対物レンズの光軸は対物レンズ毎に誤差があるので、対物レンズを切り換えたときに検出位置が変わってしまうことがある。
【００１１】
以上の問題を鑑み、本発明は、観察対象部で焦点の合った観察画像を容易に取得可能な共焦点走査型顕微鏡を提供することを課題とする。
また、観察画像を用いた計測での再現性を向上させた共焦点走査型顕微鏡を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつである共焦点走査型顕微鏡は、オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡において、第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検出する第１の合焦点検出手段と、前記第１の合焦点検出手段による合焦点位置の検出後、第１の観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索する第１の観察対象部検索手段と、前記第１の観察対象部検索手段による検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動する第１の移動手段と、を備え、前記第１の観察対象部検索手段は、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記第１の観察対象部を決定することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の別の態様のひとつである、共焦点走査型顕微鏡における位置合わせ方法は、オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡における位置合わせ方法であって、第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検出し、前記合焦点位置の検出後、観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索し、前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動させるものであり、前記検索では、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記観察対象部を決定することを特徴とするものである。
【００１８】
なお、上述した本発明の各構成により行なわれる機能と同様の制御を情報処理装置に行なわせるプログラムを記憶した情報処理装置読み取り可能な記憶媒体から、そのプログラムを情報処理装置に読み出させて実行させることによっても、前述した課題を解決することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における共焦点走査型顕微鏡のシステムの概略構成を示す図である。
【００２０】
図１のシステム構成では、光源１、二次元走査用スキャナ２、対物レンズ３、ステージ５、光検出器６、Ａ／Ｄ変換器７、移動駆動部８、ＣＰＵ９、メモリ１０、フレームメモリ１１及び表示部１２を備えている。尚ＣＰＵ９、メモリ１０、フレームメモリ１１及び表示部１２は、共焦点走査型顕微鏡とは別構成にし、共焦点走査型顕微鏡に接続されたパソコン等の汎用の情報処理装置とする構成としても良い。
【００２１】
光源１は、レーザ光源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二次元走査用スキャナ２に導かれている。二次元走査用スキャナ２は、光源１から入射されたスポット光を試料４上に二次元走査する為のもので、例えばＸ軸方向走査用のＸスキャナとしてガルバノミラー又はレゾナンドスキャナとＹ軸方向走査用のＹスキャナとしてガルバノミラーを有し、これらＸスキャナとＹスキャナをＸ軸方向とＹ軸方向に振ることでスポット光を試料４上でＸＹ軸方向（光軸に垂直な方向）に振る。
【００２２】
対物レンズ３は、サーボモータなどの移動駆動部８によりスポット光の光軸方向、つまりＺ軸方向に連続的に移動可能になっている。また二次元走査用スキャナ２によって二次元走査されたスポット光は、対物レンズ３を透過してステージ５上の試料４に照射される。そして試料４からの反射光は、対物レンズ３を通して二次元走査用スキャナ２に戻り、この二次元走査用スキャナ２から光検出器６に導かれる。
【００２３】
ステージ５は、ＣＰＵ９からの制御指示に基づいて、スポット光の光軸に対して垂直方向、つまりＸＹ軸方向に試料４を移動する。
光検出器６は、受光面の前面に不図示のピンホールを有し、二次元走査用スキャナ２を通った反射光のうちこのピンホールを介して得られる光情報を受光し、その光量に対応した輝度信号を出力する。光検出器６は、Ａ／Ｄ変換器７を介してＣＰＵ９に接続されており、輝度信号はデジタル値に変換されてＣＰＵ９に出力される。
【００２４】
ＣＰＵ９は、図１の各構成要素に制御指示を出して動作制御を行うもので、移動駆動部８に対しては対物レンズ３のＺ軸方向の連続移動速度の設定、移動開始／停止の指示及び停止位置の読み込みなどを行う。また、二次元走査用スキャナ２に対しては、スポット光の走査を指示し、この走査により得られる光検出器６の輝度信号から共焦点観察像を生成する。そしてステージ５に対しては、試料４のＸＹ方向の移動開始／停止指示などを行う。
【００２５】
ＣＰＵ９は、メモリ１０上のプログラムに基づいて、輝度検出手段９０１及び合焦点判断手段９０２を実現する。輝度検出手段９０１は、対物レンズ３のＺ軸方向の連続移動に伴い、所定のサンプリング周波数、例えば１ＫＨｚで光検出器６からの輝度信号を検出する。そして合焦点判断手段９０２は、この輝度検出手段９０１により検出された輝度値の変化から合焦点を判断する。またＣＰＵ９は、後述する観察像からの観察対象部の検索処理及び検索結果に基いたステージ５への位置の移動の指示を行う。
【００２６】
メモリ１０は、ＣＰＵ９で実行されるプログラムを記憶したり、ＣＰＵ９が処理を行う為のワークエリアとして用いられる。また、後述するＣＰＵ９が行う観察対象部の検索で、検索に使用される画像データや平均断面データなどを作成、記憶する際に使用される。
【００２７】
表示部１２は、光検出器６からの輝度データに基づいてＣＰＵ９が生成した観察画像を、フレームメモリ１１を介して表示するものである。
次に上記構成による顕微鏡装置の本実施形態での観察時の処理動作について説明する。
【００２８】
以下の説明では、観察試料として、図２に示すような輝度が高い部分と低い部分が連続するラインアンドスペース形状を観察する場合を例としている。この試料は、予め大まかに形状が判っており、輝度が高い部分の幅が約３０μｍ、輝度が低い部分の幅が約５μｍであるとする。そして本実施形態では、この試料の輝度が低い部分の線幅を観察する場合を例にして説明する。
【００２９】
観察を開始するに際し、まず大まかな合焦点位置を検出する為、顕微鏡に低倍率の対物レンズを設定し、ＡＦ制御を実行する。このＡＦの実行位置には観察像の中央位置を用い、この位置での輝度値を使用してＡＦを実行するものとする。尚、本発明はＡＦの方式には依存しない。よって、ここで行うＡＦの方式は、上述した山登りサーボ方式等一般的に行われているどのような方式で行っても良いので、ＡＦに対する詳細な説明は省略する。
【００３０】
ＡＦが失敗した場合、ＡＦの再実行条件を満たすならばＡＦを実行する位置を移動して、ＡＦが成功するか再実行条件を満たさなくなるまでＡＦの実行を繰り返す。この時、ＡＦの再実行条件と失敗したときのＡＦの実行位置の移動量は試料の形状等から予め算出して設定しておく。例えば、ＡＦの実行位置の移動を水平方向に左に１０μｍ移動するものとし、再実行条件を輝度が高い範囲内のみ移動可能とすれば、ＡＦは最大３回実行されることになる。
【００３１】
低倍率の対物レンズでのＡＦが成功すると、次に観察対象部の検索を行う。
ここで観察対象部の検索について図３を用いて説明する。
図３は、本実施形態による観察対象部の検索動作とステージの移動動作を説明する図である。
【００３２】
まず、低倍率の対物レンズでＡＦが成功した位置で、試料４を走査し、走査画像を得る。そしてこの走査画像から画像の水平方向の中心付近の数ライン分の輝度データを取得する。このとき取得するライン数と取得位置は試料形状に合わせて予め設定しておく。図３では同図（ｂ）のＷ部分から水平方向に数ライン分の輝度データを取得するものとする。
【００３３】
次に取得した輝度データを、垂直方向で同じ位置の輝度値を加算平均して、図３（ａ）のような１ラインの平均輝度データを作成する。同図の場合、試料がラインアンドスペース形状なので、１ライン分の輝度データは輝度が高い部分と低い部分が同じ間隔で順番に繰り返される値となっている。本実施形態では、この平均輝度データを用いることによって、観察対象部にごみ等の異物が存在したり、ノイズのために検索が失敗するのを防止する。
【００３４】
本実施形態では、輝度データの低い部分の幅を観察するので、作成した図３（ａ）のような平均輝度データから試料の輝度の高い部分と低い部分の境界であるエッジの位置を検索する。
ここでのエッジ位置とは、図３（ａ）の平均輝度データＩを左側から（Ｘが大きくなる方向へ）検索した時に、あらかじめ設定しておいたしきい値Ｔｉより輝度が小さくなる方向に初めて横切る位置（同図のＥ部分）とする。そしてこのエッジ位置を、観察対象部の検索結果とする。エッジ位置の検索に失敗したときは、観察位置を変更して再度ＡＦの実行からやり直す。
【００３５】
観察対象部の検索が成功した時は、検索したエッジの位置から微小量離れた位置（図３（ｃ）のＦの位置）がＡＦを実行する位置となるようにステージを移動する。観察対象部として検索されたエッジ位置は輝度が低くなる途中の位置であり、その位置でＡＦを行うと失敗する可能性が高いので、検索されたエッジ位置から予め定められた求め方で求まる位置、例えばエッジ位置より微小量（−αμｍ）離した位置をＡＦを実行する位置に設定する。尚、このエッジ位置から離す長さαの大きさは試料の形状やＡＦに使用する領域サイズ等から予め計算し、設定しておく。
【００３６】
ステージの移動が完了したら、更に詳細な合焦点位置を検出する為に、観察に用いる高倍率の対物レンズに切り換える。このときの対物レンズの位置Ｚは、低倍率の対物レンズでＡＦが成功した位置から変化していない。そしてこの状態から高倍率の対物レンズを用いてＡＦを実行する。
【００３７】
このＡＦが失敗した時は低倍率の対物レンズでＡＦを失敗した場合と同様、ＡＦが成功するか再実行条件を満たさなくなるまで位置を移動してＡＦの実行を繰り返す。尚この時の移動量と再実行条件は高倍率対物レンズ用の設定とし、移動量は低倍率対物レンズでの値より通常小さくなる。
【００３８】
ＡＦが成功した時は、次に観察対象部の検索を行う。この検索方法は低倍率対物レンズの時と基本的には同様であるが、検索に失敗した時は、表示部１２に表示される観察画像の水平方向の大きさ分右へステージを移動して再度検索する。そして再検索でも失敗した時は、観察位置を変更して、対物レンズを低倍率の対物レンズに切り換えてＡＦの実行からやり直す。
【００３９】
観察対象部の検索が成功したときは、観察対象部が画像中央になるようにステージを移動する。これにより観察対象部が中央に位置しているので、そのまま観察像を取り込むと、所望の観察象が得られる。
このように本実施形態による共焦点走査型顕微鏡では、合焦点位置の検出位置が安定し、所望の画像を得るまでに手間がかからない。
【００４０】
また合焦点位置が安定した画像が得られ、また共焦点走査型顕微鏡で計測精度が良い画像中央付近に常に計測対象部が位置するので、画像を用いた計測で再現性を向上する。
図４は、本実施形態における共焦点走査型顕微鏡による試料観察時の動作処理を示すフローチャートである。同図の処理は、ＣＰＵ９がメモリ１０内のプログラムに基いて共焦点走査型顕微鏡を制御して実現される。
【００４１】
観察を開始するに際し、ステップＳ１０１としてまず大まかな合焦点位置を検出する為、低倍率の対物レンズを設定して、ステップＳ１０２としてＡＦを実行する。
ステップＳ１０２でのＡＦが失敗した場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、予めメモリに設定記憶されているＡＦの再実行条件を満たすならば（ステップＳ１２１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２２としてＡＦを実行する位置を移動した後、ステップＳ１０２に処理を戻して再度ＡＦを実行する。そして、再実行条件を満たす間は、ステップＳ１０２でＡＦが成功するまでステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１２１及びＳ１２２の処理を繰り返す。
【００４２】
ステップＳ１０２でのＡＦが成功すると（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、次にステップＳ１０４として観察対象部の検索処理を行う。
図５は、ステップＳ１０４、Ｓ１１０及びＳ１１６で行われる観察対象部の検索処理を示すフローチャートである。
【００４３】
本処理が呼び出されると、まず、走査画像から画像の水平方向の中心付近の予め定められている位置から数ライン分の輝度データを取得する（ステップＳ２０１）。
次にステップＳ２０１で取得した輝度データを、垂直方向において同じ位置の輝度値を加算平均して、１ラインの平均輝度データを作成する（ステップＳ２０２）。そして、ステップＳ２０３としてステップＳ２０２で作成した平均輝度データからエッジ位置を検索した後、検索処理を終了して処理を図３に戻す。
【００４４】
ステップＳ１０４での検索の結果、エッジ位置を得ることが出来ず、観察対象部の検索に失敗したときは（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、ステップＳ１１４として観察位置を移動して変更した後、処理をステップＳ１０２に戻し、別の観察位置で再度低倍率の対物レンズによるＡＦを実行する。
【００４５】
ステップＳ１０４での観察対象部の検索が成功した場合は（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４で観察対象部から検索した位置を基にして予め定められた求め方で求まる位置をＡＦを実行する位置とし、その位置が観察画像の中央にくるようにステージを移動する（ステップＳ１０６）。
【００４６】
ステージの移動が完了したら、詳細な合焦点位置を検出する為に、実際に観測に用いる高倍率の対物レンズに切り替え（ステップＳ１０７）、ＡＦを実行する（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０８でＡＦが失敗した時は（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、低倍率の対物レンズでのＡＦ失敗と同様、予めメモリに設定記憶されている高倍率の対物レンズ用のＡＦの再実行条件を満たすようであれば（ステップＳ１１９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０として高倍率対物レンズ用に設定された長さ分の位置移動をしてＡＦを実行する位置を変更した後、ステップＳ１０８に処理を戻して再度ＡＦを実行する。そして、再実行条件を満たす間は、ステップＳ１０８でＡＦが成功するまでステップＳ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１９及びＳ１２０の処理を繰り返す。また再実行条件を満たさなかったら（ステップＳ１１９、Ｎｏ）、処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ１０８でのＡＦが成功した時は（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０として図５に示した処理によって観察対象部の検索を行う。
ステップＳ１１０での検索が失敗した時は（ステップＳ１１１、Ｎｏ）、観察画像の水平方向サイズ分ステージを右へ移動して（ステップＳ１１５）、図５の観察対象部の検索処理を再度行う（ステップＳ１１６）。そしてステップＳ１１６の再度の検索処理でもＡＦに失敗した時は（ステップＳ１１７、Ｎｏ）、ステップＳ１１８として観察位置を移動して変更した後、処理をステップＳ１０１に戻し、別の観察位置で再度低倍率の対物レンズによるＡＦから処理をやり直す。
【００４８】
ステップＳ１１０若しくはステップＳ１１６で観察対象部の検索が成功したときは（ステップＳ１１１若しくはＳ１１７、Ｙｅｓ）、観察対象部が観察画像の中央になるようにステージを移動する（ステップＳ１１２）。そしてこの状態で試料を走査して観察像を取り込むと（ステップＳ１１３）、所望の観察画像が得られる。
【００４９】
図６は、図１のＣＰＵ９、メモリ１０、フレームメモリ１１及び表示部１２を、共焦点走査型顕微鏡に接続するパソコン等の汎用の情報処理装置を用いる構成とした場合の、上記汎用の情報処理装置のシステムの環境を示す図である。
この情報処理装置は、図６の様にＣＰＵ２１、主記憶装置２２、ハードディスク等による補助記憶装置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。
【００５０】
ＣＰＵ２１は、補助記憶装置２３に記憶されたプログラムに基づいて、補助記憶装置２３内に事前に記録・設定されている、観察試料の種類、対物レンズの種類や倍率に依存する、ＡＦの再実行条件や観察対象部の検索処理に用いる種々の条件等を参照して図４の処理を実現する。
【００５１】
図６の情報処理システムでは、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することも可能である。
【００５２】
また、こ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、共焦点走査型顕微鏡やその位置合わせ方法に限らず、コンピュータにより使用されたときに、上述の本発明の実施の形態の機能をコンピュータに行わせるためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体２７として構成することもできる。
【００５３】
この場合、「記憶媒体」には、例えば図７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ＲＯＭ、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ＲＯＭ、ハードディスク等）３５にロードされて、実行される。
【００５４】
尚本実施形態では、ＡＦ制御時に対物レンズを移動していたが、試料を載せたステージを光軸方向に移動する構成としても良い。
またＡＦを実行する位置の移動を行う際、ステージを用いて試料を移動していたが、試料を移動させず二次元走査用スキャナ２による走査位置を制御することで、ＡＦを実行する位置を移動しても良い。
【００５５】
更に観察対象部の検索では、しきい値を用いて立下りエッジの位置を検索して行っていたが、この方式に限定されるものではなく、一般的に用いられる画像認識方式の中から試料の形状に合わせて適宜なものを選択して用いても良い。
またＡＦを実行する位置を観察画像の中央としていたが、この限りではなく、観察画像内のどの位置でも良い。
【００５６】
更に、低倍率の対物レンズで観察対象部を検索して検索結果に基いて移動する時に、移動量は予め指定してあるものを用いているが、検索時に求めた平均輝度データ情報から、続いて行う高倍率対物レンズでのＡＦの実行において、ＡＦが必ず成功する位置を検索してその位置へ移動するようにしても良い。
【００５７】
またＡＦを実行する時に、ＡＦが失敗した時に移動する方向のライン分のデータをメモリに保持しておき、ＡＦに失敗した時には保持しておいた輝度データを用いて次にＡＦが必ず成功する位置を検索し、その位置へ移動してＡＦを実行する構成としても良い。
【００５８】
更に対物レンズに低倍率の対物レンズと高倍率の対物レンズを用いて位置合わせを行っているが、試料の状態や観察部の精度等によっては、同じ倍率の対物レンズを用いて位置合わせを行っても良い。
また本実施形態では、実際に低倍率の対物レンズと、観察に用いる高倍率の対物レンズとで２度位置合わせを行っているが、観察に用いる対物レンズのみで１度だけ位置合わせを行っても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、所望の画像を得るまでに手間がかからない共焦点走査型顕微鏡を実現することができる。
また、画像を用いた計測で再現性を向上した共焦点走査型顕微鏡実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における共焦点走査型顕微鏡のシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態における観察試料を示す図である。
【図３】ここで観察対象部の検索についての説明図である。
【図４】本実施形態における共焦点走査型顕微鏡による試料観察時の動作処理を示すフローチャートである。
【図５】観察対象部の検索処理を示すフローチャートである。
【図６】情報処理装置のシステムの環境を示す図である。
【図７】記憶媒体の例を示す図である。
【図８】山登りサーボ方式の自動焦点検出方法の一例を説明するものである。
【符号の説明】
１光源
２二次元走査用スキャナ
３対物レンズ
４試料
５ステージ
６光検出器
７Ａ／Ｄ変換器
８移動駆動部
９、２１ＣＰＵ
１０メモリ
１１フレームメモリ
１２表示部
２２主記憶装置
２３補助記憶装置
２４入出力装置
２５ネットワーク接続装置
２６媒体読取り装置

Claims

オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡において、
第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検出する第１の合焦点検出手段と、
前記第１の合焦点検出手段による合焦点位置の検出後、第１の観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索する第１の観察対象部検索手段と、
前記第１の観察対象部検索手段による検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動する第１の移動手段と、
を備え、
前記第１の観察対象部検索手段は、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記第１の観察対象部を決定することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。
前記第１の移動手段による移動後、第２の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検出する第２の合焦点検出手段と、
前記第２の合焦点検出手段による合焦点位置の検出後、第２の観察対象部を決定するため前記観察試料の予め定められた位置を検索する第２の観察対象部検索手段と、
前記第２の観察対象部検索手段による検索結果に基いて前記観察試料と前記第２の対物レンズとの相対位置を移動する第２の移動手段と、
を更に備えた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。
前記第２の対物レンズは、前記第１の対物レンズより倍率が高いことを特徴とする請求項２に記載の共焦点走査型顕微鏡。
前記第２の観察対象部検索手段は、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記第２の観察対象部を決定することを特徴とする請求項２に記載の共焦点走査型顕微鏡。
前記第１の合焦点検出手段は、前記合焦点位置の検出に成功するか、または予め設定されている再実行条件を満たさなくなるまで、前記観察試料の位置を移動させて前記オートフォーカスの実行を繰り返す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。
前記第２の合焦点検出手段は、前記合焦点位置の検出に成功するか、または予め設定されている再実行条件を満たさなくなるまで、前記観察試料の位置を移動させて前記オートフォーカスの実行を繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の共焦点走査型顕微鏡。
オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡における位置合わせ方法であって、
第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行して合焦点位置を検出し、前記合焦点位置の検出後、観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索し、
前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動させるものであり、
前記検索では、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記観察対象部を決定することを特徴とする共焦点走査型顕微鏡における位置合わせ方法。
オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡と接続された情報処理装置によって使用された時、
第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行させて合焦点位置を検出し、前記合焦点位置検出後、観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索し、
前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動させることを前記情報処理装置に行わせるプログラムであって、
前記検索では、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記観察対象部を決定することを特徴とするプログラム。
オートフォーカス機能を備えた共焦点走査型顕微鏡と接続された情報処理装置によって使用された時、
第１の対物レンズによってオートフォーカスを実行させて合焦点位置を検出し、前記合焦点位置検出後、観察対象部を決定するため観察試料の予め定められた位置を検索し、
前記検索結果に基いて前記観察試料と前記第１の対物レンズとの相対位置を移動させることを前記情報処理装置に行わせるためのプログラムを記憶した前記情報処理装置が読み取り可能な記憶媒体であって、
前記検索では、前記予め定められた位置から複数ライン分走査して得られた輝度データの平均値を求め、該平均値を用いて前記観察対象部を決定することを特徴とする記憶媒体。