JP2002341234A - Automatic focusing device for microscope - Google Patents

Automatic focusing device for microscope

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JP2002341234A
JP2002341234A JP2001148078A JP2001148078A JP2002341234A JP 2002341234 A JP2002341234 A JP 2002341234A JP 2001148078 A JP2001148078 A JP 2001148078A JP 2001148078 A JP2001148078 A JP 2001148078A JP 2002341234 A JP2002341234 A JP 2002341234A
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JP
Japan
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sample
focusing
light
focus
focal length
Prior art date
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Application number
JP2001148078A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Endo
英明 遠藤
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic focusing device for a microscope, which can perform easy initial adjustment and secure sufficient automatic focusing performance. SOLUTION: This device is equipped with a 1st detecting means (13) which detects a light image from a sample S, a 1st focal length adjusting means (26) which adjusts the focal length of the light image, a light projecting means (37) which projects light on the sample S, a 2nd detecting means (17) which detects the light image reflected by the sample S, a 2nd focal length adjusting means (26) which adjusts the focal length of the light image, a 1st focusing state deciding means (26) which decides the focusing state of the sample S, a 1st focusing position adjusting means (26) which adjusts the focusing position of the sample S according to the signal of the 1st deciding means, a 2nd focusing state deciding means (26) which decides the focusing state of the sample S, and a 2nd focusing position adjusting means (26) which adjusts the focusing position of the sample S according to the signal of the 2nd deciding means; and the 2nd focal length adjusting means performs the adjustment according to both the signals from the 1st and 2nd focusing state deciding means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば観察試料と
対物レンズとの間の相対距離を調節して焦点を合わせる
電動焦準機構を備えた顕微鏡システムに搭載されるオー
トフォーカス装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autofocus apparatus mounted on a microscope system having an electric focusing mechanism for adjusting a relative distance between an observation sample and an objective lens for focusing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、微細な試料を観察したり、観察像
をビデオ画像として記録することのできる顕微鏡は、生
物分野の研究をはじめ、工業分野の検査工程まで幅広く
利用されている。このような顕微鏡を使用する場合、通
常、焦準ハンドルを操作することにより観察試料に対す
る焦点調節を行い、ピント合わせ作業を行う。
2. Description of the Related Art In recent years, microscopes capable of observing a fine sample and recording an observed image as a video image have been widely used in research fields in the biological field and in inspection processes in the industrial field. When such a microscope is used, usually, a focus adjustment is performed on an observation sample by operating a focusing handle, and a focusing operation is performed.

【0003】ところが、高倍率の対物レンズのように焦
点深度が浅く合焦範囲が狭い場合に、素早くピント合わ
せ操作を行う為には、かなりの熟練を要する。この操作
性が悪いと、作業者の疲労、生産効率の低下という悪影
響を及ぼすことになる。特に検査工程などルーチン作業
の中では、この操作を素早く行い、検査時間を短縮する
ことが非常に重要となる。
However, when the depth of focus is small and the focusing range is narrow as in the case of a high-magnification objective lens, considerable skill is required to quickly perform the focusing operation. If this operability is poor, it has an adverse effect of fatigue of the operator and a decrease in production efficiency. Particularly in a routine work such as an inspection process, it is very important to perform this operation quickly and to reduce the inspection time.

【0004】そこで、このようなピント合わせ操作を自
動的に行うことができる顕微鏡用のオートフォーカス
(AF:自動焦点)装置が種々提案され、しかもそれら
の改善を目的とした提案も数多くなされている。
Therefore, various autofocus (AF) devices for microscopes capable of automatically performing such a focusing operation have been proposed, and many proposals have been made for the purpose of improving them. .

【0005】工業分野でのAF装置は、先述した様な操
作性、スループットの向上のみならず、例えば多層形成
された半導体ウエハのような段差のある標本に対して、
各層の欠陥やパターン間の線幅を漏れなく検出、測定し
たり、標本上の微少な段差を高精度で測定する、といっ
た用途へのニーズがある。これらの検査・測定に適した
性能を持つAF装置が、種々提案されている。
The AF apparatus in the industrial field not only improves the operability and throughput as described above, but also applies to a sample having a step, such as a multi-layered semiconductor wafer.
There is a need for applications such as detection and measurement of defects in each layer and line width between patterns without omission, and measurement of minute steps on a specimen with high accuracy. Various AF devices having performances suitable for such inspection and measurement have been proposed.

【0006】この様な工業分野のAF装置では、標本へ
の対応性、AF時間の短縮等の理由から、赤外光レーザ
等の光を標本に投射し、反射した光の状態を検出して合
焦動作を行う、いわゆるアクティブ型AF方式が多く用
いられている。
In such an AF device in the industrial field, light such as an infrared laser is projected onto the sample and the state of the reflected light is detected for reasons such as compatibility with the sample and shortening the AF time. A so-called active AF method for performing a focusing operation is often used.

【0007】一方、生物分野では、より正確なピント位
置が要求される事、アクティブ方式では不可能な、反射
率の低い透過型の標本を使用する事などから、観察画像
のコントラストを検出してAF動作を行う、いわゆるパ
ッシブ型AF方式が主流である。
On the other hand, in the biological field, a more accurate focus position is required, and a transmission type specimen having a low reflectance, which is impossible with the active method, is used. A so-called passive AF method for performing an AF operation is mainly used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】アクティブ型AFは、
標本に投光した光(レーザ光等)の反射光強度を用いる
為、撮像素子(CCD等)により標本画像のコントラス
トを求めるパッシブ型AFよりも合焦速度が速い。また
鏡面など、コントラストのない標本に対しても、反射光
があれば合焦動作は可能である。しかしながら、検出光
を投影する標本位置に段差や傾きがある場合や、複数の
反射面を持つ標本(ガラス内部にある標本など)である
場合や、あるいは回折等により反射光が検出されなくな
った場合に、合焦動作が不能になるか、もしくは誤動作
が発生する。さらに、レーザ光源を用いる場合等は、光
路中に偏光成分を有する光学素子を挿入する検鏡法(例
えば微分干渉法など)では、合焦動作が不安定となる。
The active type AF is
Since the reflected light intensity of the light (laser light or the like) projected onto the sample is used, the focusing speed is faster than that of passive AF in which the contrast of the sample image is obtained by an image sensor (CCD or the like). In addition, a focusing operation can be performed on a sample having no contrast, such as a mirror surface, if there is reflected light. However, when the sample position on which the detection light is projected has a step or inclination, when the sample is a sample having a plurality of reflecting surfaces (such as a sample inside glass), or when the reflected light is not detected due to diffraction or the like. Then, the focusing operation becomes impossible or a malfunction occurs. Further, when a laser light source is used or the like, the focusing operation becomes unstable in a speculum method (for example, a differential interference method) in which an optical element having a polarization component is inserted into an optical path.

【0009】これに対しパッシブ型AFでは、上述した
ようなアクティブ型AFでの要因によりAF動作が不能
となるおそれはないが、アクティブ型AFでは問題とさ
れない、コントラストのない標本に対してのAF動作が
不能となる。また、観察光の光量が低ければ、合焦時間
が大幅に増加し、AF動作が不能となる。
On the other hand, in the passive AF, there is no possibility that the AF operation is disabled due to the factors of the active AF as described above. However, the AF for a sample without contrast, which is not a problem in the active AF, is performed. Operation is disabled. In addition, if the amount of observation light is low, the focusing time is greatly increased, and the AF operation becomes impossible.

【0010】そこで、標本に対するAF動作を安定させ
るため、アクティブ型とパッシブ型の両方を用いてAF
動作を行うような、いわゆるハイブリッド型のAFが考
案され、両者の不得意な部分を補うアルゴリズムが提案
されている。
Therefore, in order to stabilize the AF operation on the sample, the AF operation is performed using both the active type and the passive type.
A so-called hybrid type AF that performs an operation has been devised, and an algorithm for compensating for the weak points of both has been proposed.

【0011】例えば、特開2001−091821号公
報では、スライドガラス上の標本の上に載せるカバーガ
ラスにIRコーティングを施し、赤外光の反射率を上げ
る事で、アクティブ型AFを可能にしている。これによ
り、ピント位置付近まではアクティブ型AFで高速に動
作し、その後、パッシブ型AFで正確にピント合わせを
行っている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-091821, an active type AF is made possible by applying an IR coating to a cover glass placed on a sample on a slide glass to increase the reflectance of infrared light. . This allows the active AF to operate at high speed up to the vicinity of the focus position, and then the passive AF to perform accurate focusing.

【0012】また、特開平10−268198号公報で
は、同じくハイブリッド型AFを用いて合焦時間の短縮
を図っている。この提案では、アクティブ型AFにおい
て、ピント位置が合焦検出範囲から外れている時、その
方向を画像コントラスト検出により判定する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-268198 also uses a hybrid AF to shorten the focusing time. In this proposal, in the active AF, when the focus position is out of the focus detection range, the direction is determined by image contrast detection.

【0013】これらいずれの提案においても、アクティ
ブ方式・パッシブ方式に専用な光学系が搭載されてい
る。
In each of these proposals, an optical system dedicated to the active system and the passive system is mounted.

【0014】ところで、両方式のAFは、いずれも専用
の初期調整が必要となる。例えばパッシブ方式のAFで
は、CCDラインセンサ等のイメージャと観察像との同
焦を得るために、イメージャの光軸方向(ピント方向)の
調整を行う。またアクティブ方式のAFでは、使用する
レーザ光と可視光との色収差によるピントぼけを補正す
る為、装着する対物レンズ毎に色収差補正用の内部レン
ズを調節し、その位置を記憶させる等の調整が必要とな
る。これらの初期調整は多くの時間を要する場合が多
く、また観察者の設定ミス等により十分なAF性能が発
揮できない場合も多い。
Incidentally, both types of AF require dedicated initial adjustment. For example, in the passive AF, the imager such as a CCD line sensor or the like is adjusted in the optical axis direction (focus direction) to obtain the same focus between the observed image and the imager. Also, in the active AF, in order to correct out-of-focus due to chromatic aberration between the laser beam and the visible light to be used, it is necessary to adjust an internal lens for chromatic aberration correction for each objective lens to be mounted and to store the position thereof. Required. These initial adjustments often require a lot of time, and in many cases, sufficient AF performance cannot be exhibited due to an incorrect setting by an observer or the like.

【0015】またハイブリッド方式のAFでは、アクテ
ィブ方式、パッシブ方式の両方の調整を行わなければな
らない為、単一方式のAFに比べて初期調整に費やす時
間がさらに多くなる。また両方式間のAFズレにより、
ピント合わせ込み動作のエラー等が発生するおそれもあ
る。
In the AF of the hybrid system, both the active system and the passive system must be adjusted, so that the time required for the initial adjustment is longer than that of the AF of the single system. Also, due to the AF shift between both types,
An error or the like in the focusing operation may occur.

【0016】このように、上述したいずれの提案におい
ても、初期調整については何ら触れておらず、初期調整
に困難を要するAFであると言える。
As described above, none of the above-mentioned proposals mentions the initial adjustment, and it can be said that the AF requires difficulty in the initial adjustment.

【0017】本発明の目的は、簡易な初期調整と十分な
オートフォーカス性能の確保を両立できる顕微鏡用オー
トフォーカス装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an autofocus device for a microscope that can achieve both simple initial adjustment and sufficient autofocus performance.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】課題を解決し目的を達成
するために、本発明の顕微鏡用オートフォーカス装置は
以下の如く構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems and achieve the objects, an autofocus apparatus for a microscope according to the present invention is configured as follows.

【0019】(1)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置は、対物レンズを通して光を試料に照射し、前記試
料からの光を観察する観察光学系を有する顕微鏡に搭載
される顕微鏡用オートフォーカス装置において、前記試
料からの光像を検出する第一の検出手段と、前記第一の
検出手段に結像する前記光像の焦点距離を調整する第一
の焦点距離調整手段と、前記観察光学系内の対物レンズ
を通して、前記試料に対して投光する投光手段と、前記
投光手段の投光により前記試料で反射された光像を検出
する第二の検出手段と、前記第二の検出手段に結像する
前記光像の焦点距離を調整する第二の焦点距離調整手段
と、前記第一の検出手段からの出力信号に基づいて前記
試料の合焦状態を判定する第一の合焦状態判定手段と、
前記第一の合焦状態判定手段からの信号に基づいて前記
試料の合焦位置を調整する第一の合焦位置調整手段と、
前記第二の検出手段からの出力信号に基づいて前記試料
の合焦状態を判定する第二の合焦状態判定手段と、前記
第二の合焦状態判定手段からの信号に基づいて前記試料
の合焦位置を調整する第二の合焦位置調整手段と、を具
備し、前記第二の焦点距離調整手段は、前記第一及び第
二の合焦状態判定手段からの両信号に基づいて調整を行
う。
(1) A microscope autofocus apparatus according to the present invention is a microscope autofocus apparatus mounted on a microscope having an observation optical system for irradiating a sample with light through an objective lens and observing light from the sample. First detecting means for detecting a light image from the sample, first focal length adjusting means for adjusting a focal length of the light image formed on the first detecting means, and Light projecting means for projecting light on the sample through the objective lens, second detecting means for detecting a light image reflected by the sample by the light projecting means, and the second detecting means Second focal length adjusting means for adjusting the focal length of the light image to be formed on the first focal state, and a first focal state for determining the focal state of the sample based on an output signal from the first detecting means. Determining means;
First focus position adjustment means for adjusting the focus position of the sample based on a signal from the first focus state determination means,
A second focus state determination unit that determines a focus state of the sample based on an output signal from the second detection unit; and a second focus state determination unit that determines the focus state of the sample based on a signal from the second focus state determination unit. A second focusing position adjusting means for adjusting a focusing position, wherein the second focal length adjusting means adjusts based on both signals from the first and second focusing state determining means. I do.

【0020】(2)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置は上記(1)に記載の装置であり、かつ前記第一の
合焦状態判定手段からの信号に基づき、前記試料の合焦
状態を表示する合焦状態表示手段を備え、前記第二の焦
点距離調整手段は、前記第二の合焦位置調整手段による
合焦動作中に、前記合焦状態表示手段の表示に基づいて
合焦位置を調整する。
(2) The autofocus apparatus for a microscope according to the present invention is the apparatus described in (1) above, and displays the in-focus state of the sample based on a signal from the first in-focus state determination means. The second focal length adjusting means, during the focusing operation by the second focus position adjusting means, sets the in-focus position based on the display of the in-focus state displaying means. adjust.

【0021】(3)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置は上記(1)または(2)に記載の装置であり、か
つ前記第二の焦点距離調整手段は、前記第二の合焦位置
調整手段による合焦動作中に、前記第一及び第二の合焦
状態判定手段からの両信号に基づいて調整を行う。
(3) The autofocus apparatus for a microscope according to the present invention is the apparatus described in (1) or (2) above, and the second focal length adjusting means is the second focusing position adjusting means. During the focusing operation, the adjustment is performed based on both signals from the first and second focusing state determination means.

【0022】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。
As a result of taking the above-described measures, the following effects are obtained.

【0023】(1)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置によれば、ハイブリッド方式のAFにおいて、アク
ティブAF・パッシブAF間の初期調整誤差を軽減する
ことが可能となり、両方式を併用した合焦動作時の時間
短縮、精度向上を図ることができる。
(1) According to the autofocus apparatus for a microscope of the present invention, in the hybrid AF, the initial adjustment error between the active AF and the passive AF can be reduced. Time can be shortened and accuracy can be improved.

【0024】(2)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置によれば、パッシブAFの調整を行った後、調整さ
れたパッシブAFでの合焦状態をモニタしながらアクテ
ィブAFの初期調整を行うことができ、接眼レンズの視
度調整や、試料の厚み等に起因するアクティブAFの初
期調整ミスを防ぎ、素早く、正確な初期調整を行うこと
が可能になる。
(2) According to the autofocus apparatus for a microscope of the present invention, after performing the adjustment of the passive AF, the initial adjustment of the active AF can be performed while monitoring the in-focus state of the adjusted passive AF. Thus, it is possible to prevent the initial adjustment error of the active AF due to the diopter adjustment of the eyepiece and the thickness of the sample, and to perform the initial adjustment quickly and accurately.

【0025】(3)本発明の顕微鏡用オートフォーカス
装置によれば、パッシブAFの調整を行った後、調整さ
れたパッシブAFでの合焦状態信号を評価しながら、自
動にてアクティブAFの初期調整を行うことができ、検
鏡者は観察像のピント等を確認する必要がなく、単純な
操作で、高速且つ調整ミスの少ないアクティブAF調整
を行うことができる。
(3) According to the autofocus apparatus for a microscope of the present invention, after the passive AF is adjusted, the initial state of the active AF is automatically adjusted while evaluating the adjusted focusing state signal in the passive AF. The adjustment can be performed, and the microscopic person does not need to check the focus of the observation image or the like, and can perform the active AF adjustment with a simple operation at high speed and with few adjustment errors.

【0026】[0026]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態に係る顕微鏡用オートフォーカス装置の
全体構成を示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the entire configuration of an autofocus apparatus for a microscope according to a first embodiment of the present invention.

【0028】電動レボルバは、レボルバ本体2、複数の
対物レンズ3(3a,3b)、レボルバ用モータ18、
レボルバ用モータ駆動部20、及びレボルバ穴位置検出
部22から構成されている。レボルバ本体2は、回転可
能であり、複数の対物レンズ3を取り付け可能である。
レボルバ用モータ駆動部20は、レボルバ用モータ18
を電気的に駆動することによりレボルバ本体2を回転さ
せ、任意の対物レンズ3を光路中に挿入させる。レボル
バ穴位置検出部22は、レボルバ本体2のどの対物レン
ズ取り付け穴が、現在光路中に挿入されているかを検出
する。
The electric revolver includes a revolver main body 2, a plurality of objective lenses 3 (3a, 3b), a revolver motor 18,
It comprises a revolver motor drive unit 20 and a revolver hole position detection unit 22. The revolver main body 2 is rotatable, and a plurality of objective lenses 3 can be attached thereto.
The revolver motor drive unit 20 includes a revolver motor 18.
Is electrically driven to rotate the revolver main body 2, and an arbitrary objective lens 3 is inserted into the optical path. The revolver hole position detector 22 detects which objective lens mounting hole of the revolver main body 2 is currently inserted in the optical path.

【0029】レボルバ本体2は、コントロール部26か
らの信号により駆動される。コントロール部26は、レ
ボルバ穴位置検出部22からの現在光路中に挿入されて
いる対物レンズ取り付け穴を示す信号に応じて、レボル
バ用モータ駆動部20を制御し、レボルバ用モータ18
によりレボルバ本体2を回転させる。
The revolver main body 2 is driven by a signal from the control unit 26. The control unit 26 controls the revolver motor drive unit 20 in response to a signal from the revolver hole position detection unit 22 indicating the objective lens mounting hole inserted in the current optical path, and controls the revolver motor 18
To rotate the revolver main body 2.

【0030】図2は、コントロール部26の構成を示す
図である。コントロール部26は周知のCPU回路であ
り、図2に示すように、CPU本体30、システムを制
御するためのプログラムが格納されているROM31、
制御に必要なデータが格納され揮発性メモリー等からな
るRAM32、制御信号の入出力を行うI/Oポート3
3、CPUを制御する為に必要な図示しない発振器、及
びアドレスデコーダー等の周知の周辺回路から構成され
ている。これらは、データバス34で接続されている。
CPU本体30は、データバス34やI/Oポート33
を介して、各周辺装置の制御を行うことになる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the control unit 26. The control unit 26 is a well-known CPU circuit, as shown in FIG. 2, a CPU main body 30, a ROM 31 storing a program for controlling the system,
RAM 32 storing volatile data and the like necessary for control, I / O port 3 for inputting and outputting control signals
3. It is composed of well-known peripheral circuits such as an oscillator (not shown) necessary for controlling the CPU and an address decoder. These are connected by a data bus 34.
The CPU main body 30 includes a data bus 34 and an I / O port 33.
, Each peripheral device is controlled.

【0031】観察試料(標本)Sは、試料移動ステージ
1の上に乗せられ、対物レンズ3を介して観察される。
試料移動ステージ1は、焦準用モータ19により、光軸
方向へ上下動される。焦準用モータ19は、焦準用モー
タ駆動部21により電気的に駆動される。焦準用モータ
駆動部21は、コントロール部26からI/Oポート3
3を介して制御を受ける。
An observation sample (specimen) S is placed on the sample moving stage 1 and observed through the objective lens 3.
The sample moving stage 1 is moved up and down in the optical axis direction by a focusing motor 19. The focusing motor 19 is electrically driven by the focusing motor drive unit 21. The focusing motor drive unit 21 is controlled by the I / O port 3
3 to be controlled.

【0032】まず、アクティブ型のAF光学系について
説明する。
First, an active AF optical system will be described.

【0033】アクティブ型AFのための基準光源4とし
ては、赤外線レーザ等の可視外光波長領域の光源が使用
される。基準光源4は、レーザ駆動部23により制御さ
れる。レーザ駆動部23は、基準光源4のパルス点灯等
を行い、光源の強弱を制御する。基準光源4からのレー
ザ光は、平行光を保つ為のコリメートレンズ5を通り、
光束径の半分が投光側ストッパ6によりカットされる。
その後、PBS7でP偏光成分のみが反射され、観察試
料S側に導かれる。
As the reference light source 4 for the active AF, a light source in the non-visible light wavelength region such as an infrared laser is used. The reference light source 4 is controlled by the laser driving unit 23. The laser drive unit 23 performs pulse lighting of the reference light source 4 and the like, and controls the intensity of the light source. The laser light from the reference light source 4 passes through a collimating lens 5 for keeping parallel light,
Half of the light beam diameter is cut by the light emitting side stopper 6.
After that, only the P-polarized light component is reflected by the PBS 7 and guided to the observation sample S side.

【0034】集光レンズ群8により一旦集光された光束
は、色補正レンズ群9を通過する。この色収差レンズ群
9は、コントロール部26から色収差レンズ駆動部35
を介し色収差レンズ駆動用モータ36が制御されること
により、光軸方向への移動、すなわち色収差の補正が可
能となる。
The light beam once collected by the condenser lens group 8 passes through the color correction lens group 9. The chromatic aberration lens group 9 includes a chromatic aberration lens driving unit 35 from the control unit 26.
By controlling the chromatic aberration lens driving motor 36 via the lens, movement in the optical axis direction, that is, correction of chromatic aberration becomes possible.

【0035】色収差レンズ群9を通過した光は、λ/4
板10を通過する時に45°偏光され、ダイクロイック
ミラー11に入射する。ここで、ダイクロイックミラー
11では、赤外域のみ反射される為、レーザ光束は反射
される。反射された光束は、ハーフミラー39を透過し
た後、対物レンズ3により観察試料Sにスポット形状の
像を形成する。
The light that has passed through the chromatic aberration lens group 9 is λ / 4
The light is polarized by 45 ° when passing through the plate 10 and enters the dichroic mirror 11. Here, since the dichroic mirror 11 reflects only the infrared region, the laser beam is reflected. The reflected light flux transmits through the half mirror 39 and forms a spot-shaped image on the observation sample S by the objective lens 3.

【0036】そして、観察試料Sにより反射された光束
は、対物レンズ3とハーフミラー39を介して、ダイク
ロイックミラー11に入射する。ダイクロイックミラー
11で反射された光束は、λ/4板10を再び通過する
時に更に45°偏光され、S偏光成分に切り換えられ
る。さらに光束は、色補正レンズ群9と集光レンズ群8
を通り、PBS7へ入射される。ここで、光束はS偏光
成分になっているので、そのままPBS7を透過し、集
光レンズ群12を通過した後に受光センサ13に結像さ
れる。
The light beam reflected by the observation sample S enters the dichroic mirror 11 via the objective lens 3 and the half mirror 39. The light beam reflected by the dichroic mirror 11 is further polarized by 45 ° when passing through the λ / 4 plate 10 again, and is switched to an S-polarized light component. Further, the luminous flux passes through a color correction lens group 9 and a condenser lens group 8.
And is incident on the PBS 7. Here, since the light beam is an S-polarized light component, it passes through the PBS 7 as it is and passes through the condenser lens group 12 before being imaged on the light receiving sensor 13.

【0037】図3の(a)〜(b)は、受光センサ13
での結像の状態を示す図である。受光センサ13は、光
軸を中心に設置された2分割フォトダイオードからな
る。受光センサ13に結像されたスポット光は、観察試
料Sがピント位置にある場合は、図3の(b)に示す様
に範囲が狭く高い強度分布に、観察試料Sがピント位置
から下側(後ピン位置)にある場合は、図3の(a)に
示す様に図中Bの範囲に偏った強度分布に、観察試料S
がピント位置から上側(前ピン位置)にある場合は、図
3の(c)に示す様に図中Aの範囲に偏った強度分布に
なり、それぞれ図中に示した検出信号に変換される。
FIGS. 3A and 3B show the light receiving sensor 13.
FIG. 3 is a diagram showing a state of image formation in FIG. The light receiving sensor 13 is composed of a two-division photodiode that is installed around the optical axis. When the observation sample S is in the focus position, the spot light focused on the light receiving sensor 13 has a narrow and high intensity distribution as shown in FIG. 3B, and the observation sample S is located below the focus position. In the case of (the back focus position), the observation sample S has an intensity distribution biased to the range B in the figure as shown in FIG.
Is located above the focus position (front focus position), the intensity distribution is biased toward the range A in the figure as shown in FIG. 3C, and is converted into the detection signals shown in the figure. .

【0038】図4の(a),(b)は、上記検出信号か
ら算出される信号の強度分布を示す図である。受光セン
サ13で変換された検出信号は、信号処理部24で、図
3の(a)〜(c)に示したAとBの範囲に分割され、
それぞれの範囲における強度の総和が算出される。従っ
て図4の(a)に示す様に、横軸をステージの上下方向
(デフォーカス)とすると、ピント位置を挟んで左右対
称なA,B2つのカーブからなる信号が算出される。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the intensity distribution of the signal calculated from the detection signal. The detection signal converted by the light receiving sensor 13 is divided by the signal processing unit 24 into ranges A and B shown in FIGS.
The sum of the intensities in each range is calculated. Accordingly, as shown in FIG. 4A, if the horizontal axis is the vertical direction of the stage (defocus), a signal consisting of two curves A and B symmetrical with respect to the focus position is calculated.

【0039】この信号はコントロール部26に入力され
る。コントロール部26は、入力されたA,B信号か
ら、図4の(b)に示すような (A−B)/(A+B) からなる信号を算出し、この信号に基づき合焦動作を行
う。
This signal is input to the control unit 26. The control unit 26 calculates a signal (AB) / (A + B) as shown in FIG. 4B from the input A and B signals, and performs a focusing operation based on this signal.

【0040】このように、レーザ光が点灯制御され、観
察試料に投影したレーザ光束の反射光を検出する事で、
アクティブ型のAF光学系が実現する。
As described above, the laser light is controlled to be turned on, and the reflected light of the laser light beam projected on the observation sample is detected, whereby
An active AF optical system is realized.

【0041】次に、パッシブ型のAF光学系について説
明する。
Next, a passive AF optical system will be described.

【0042】照明用光源37からの観察の為の照明光
は、レンズ38を通り、ハーフミラー39で反射して対
物レンズ3を通り、観察試料Sを上側から照射する。観
察試料Sからの反射光は、対物レンズ3を通り、ハーフ
ミラー39を透過した後、ダイクロイックミラー11を
通過し、ハーフミラー14にて、半分は観察光となり、
もう半分はパッシブAF光学系へと導かれる。ハーフミ
ラー14で反射された光束は、結像レンズ15を通過し
た後、パッシブAF用光学素子16に入射する。
The illumination light for observation from the illumination light source 37 passes through the lens 38, is reflected by the half mirror 39, passes through the objective lens 3, and irradiates the observation sample S from above. The reflected light from the observation sample S passes through the objective lens 3, passes through the half mirror 39, passes through the dichroic mirror 11, and the half becomes the observation light by the half mirror 14,
The other half is guided to a passive AF optical system. The light beam reflected by the half mirror 14 passes through the imaging lens 15 and then enters the passive AF optical element 16.

【0043】パッシブAF用光学素子16は、ハーフミ
ラー部16aと全反射ミラー部16bで構成される。ハ
ーフミラー部16aで透過された光束は受光センサ17
のB部に、ハーフミラー部16a及び全反射ミラー部1
6bで反射された光束は受光センサ17のA部に、それ
ぞれ入射する。結像レンズ15の位置は、受光センサ1
7における各光束の結像位置が、パッシブAF用光学素
子16に入射する直前の光束の結像位置に対して均等に
前後する様に、光軸方向へ調整可能である。
The passive AF optical element 16 includes a half mirror section 16a and a total reflection mirror section 16b. The light beam transmitted through the half mirror section 16a is
The half mirror section 16a and the total reflection mirror section 1
The light beams reflected by 6b are respectively incident on the portion A of the light receiving sensor 17. The position of the imaging lens 15 is
7 can be adjusted in the direction of the optical axis so that the image forming position of each light beam is immediately before and after the image forming position of the light beam immediately before entering the passive AF optical element 16.

【0044】受光センサ17はCCDラインセンサから
なり、受光された観察像の信号は、信号処理部25でコ
ントラスト演算される。そして、アクティブ方式のAF
光学系で検出される信号と同様に、図4の(a)に示す
様に、横軸をステージの上下方向(デフォーカス)とす
ると、ピント位置を挟んで左右対称なA,B2つのカー
ブからなる信号が算出される。
The light receiving sensor 17 is composed of a CCD line sensor, and the signal of the received observation image is subjected to a contrast calculation in the signal processing unit 25. And active type AF
Similarly to the signal detected by the optical system, if the horizontal axis is the vertical direction (defocus) of the stage as shown in FIG. Is calculated.

【0045】この信号はコントロール部26に入力され
る。コントロール部26は、入力されたA,B信号か
ら、図4の(b)に示すような (A−B)/(A+B) からなる信号を算出し、この信号に基づき合焦動作を行
う。
This signal is input to the control unit 26. The control unit 26 calculates a signal (AB) / (A + B) as shown in FIG. 4B from the input A and B signals, and performs a focusing operation based on this signal.

【0046】またコントロール部26には、レボルバ本
体2を回転させ光軸に挿入されている対物レンズ3を変
更するための図示しない対物レンズ変換スイッチや、オ
ートフォーカス動作を行うAF開始スイッチ等が配され
た操作部29が接続されている。またコントロール部2
6には、焦準部の上下動を指示するためのJOGエンコ
ーダ28が、パルスカウンタ27を介して接続されてい
る。コントロール部26は、このパルスカウンタ27の
数値を読み込み、JOGエンコーダ28がどちらの方向
にどれだけ回転されたかを判断し、JOGエンコーダ2
8の回転量に応じて各駆動部を動作させる。
The control section 26 includes an objective lens conversion switch (not shown) for rotating the revolver main body 2 to change the objective lens 3 inserted into the optical axis, an AF start switch for performing an autofocus operation, and the like. Operating unit 29 is connected. Control part 2
A JOG encoder 28 for instructing the focusing unit to move up and down is connected to 6 via a pulse counter 27. The control unit 26 reads the numerical value of the pulse counter 27, determines in which direction and how much the JOG encoder 28 has been rotated, and determines the JOG encoder 2
Each drive unit is operated in accordance with the rotation amount of 8.

【0047】コントロール部26は、上記の様に構成さ
れたアクティブ型/パッシブ型AF光学系からの信号を
選択し、図4の(b)に示すようなカーブから、 ∫{(A−B)/(A+B)}=0 となる点に試料移動ステージ1を移動させることによ
り、オートフォーカス動作を行う。すなわち、A範囲の
信号強度が大きい場合は試料移動ステージ1を下方向へ
駆動し、B範囲の信号強度が大きい場合は上方向へ駆動
する。かくして、試料面にピントが合うことになる。
The control unit 26 selects a signal from the active / passive AF optical system configured as described above, and obtains a signal from the curve as shown in FIG. The autofocus operation is performed by moving the sample moving stage 1 to a point where / (A + B)} = 0. That is, when the signal strength in the range A is high, the sample moving stage 1 is driven downward, and when the signal strength in the range B is high, the sample moving stage 1 is driven upward. Thus, the sample surface is focused.

【0048】アクティブ型とパッシブ型の切り替えは、
観察試料の反射率やコントラスト等に応じて、合焦精
度、合焦時間、試料への対応性の向上を狙って最適な方
式が選択されるが、本実施の形態ではその詳細について
の説明は省略する。
The switching between the active type and the passive type is as follows.
According to the reflectance, contrast, etc. of the observation sample, the optimum method is selected with the aim of improving the focusing accuracy, the focusing time, and the compatibility with the sample. Omitted.

【0049】かくして、ハイブリッド型AFが実現す
る。
Thus, a hybrid AF is realized.

【0050】図5は、アクティブ型・パッシブ型のAF
における初期調整手順を示すフローチャートである。以
下、それぞれのAFにおける初期調整について、図5に
示すフローチャートに従って説明する。
FIG. 5 shows an active / passive AF
6 is a flowchart showing an initial adjustment procedure in FIG. Hereinafter, the initial adjustment in each AF will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0051】まず、パッシブAFの調整を行なう。First, the passive AF is adjusted.

【0052】検鏡者は、操作部29内に配置された図示
しない初期調整モード切替スイッチとパッシブAF調整
モードスイッチを押す(ステップS1)。コントロール
部26はこの信号を受け、パッシブ型AFの受光センサ
17から信号処理部25を介して得られる情報を元に、
先述した(A−B)/(A+B)を算出し、操作部29
に配置されたLEDを点灯させる。
The examiner presses an initial adjustment mode changeover switch and a passive AF adjustment mode switch (not shown) arranged in the operation section 29 (step S1). The control unit 26 receives this signal and, based on information obtained from the light receiving sensor 17 of the passive AF via the signal processing unit 25,
(AB) / (A + B) is calculated and the operation unit 29
Is turned on.

【0053】図6は、操作部29におけるLEDの配置
例を示す図である。図6に示すように、操作部29には
四つのLED1〜LED4が配置されている。各LED
は、所定の値:TH1(TH1>0)に基づき、 TH1<(A−B)/(A+B)なら、LED1のみ点
灯 |(A−B)/(A+B)|≦TH1なら、LED2の
み点灯 (A−B)/(A+B)<−TH1なら、LED3のみ
点灯 という様に点灯される。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the arrangement of LEDs on the operation unit 29. As shown in FIG. 6, four LEDs 1 to 4 are arranged on the operation unit 29. Each LED
Is based on a predetermined value: TH1 (TH1> 0), if TH1 <(AB) / (A + B), only LED1 lights up. | (AB) / (A + B) | ≦ TH1, only LED2 lights up ( If (AB) / (A + B) <-TH1, only LED3 is lit.

【0054】LED2のみが点灯している場合に、受光
センサ17が観察像のピント位置にあるとする。またL
ED4は、コントロール部26が、例えば観察試料のコ
ントラストが低く、合焦状態の判定に十分な信号レベル
が得られないと判断した場合に点灯する。この場合、検
鏡者はコントラストの高い試料等に変更し、調整を行う
ことになる。
When only the LED 2 is turned on, it is assumed that the light receiving sensor 17 is at the focus position of the observation image. Also L
The ED 4 is turned on when the control unit 26 determines that, for example, the contrast of the observation sample is low and a signal level sufficient for determining the focus state cannot be obtained. In this case, the speculum examiner changes to a sample with high contrast or the like and performs adjustment.

【0055】次に、検鏡者は観察試料Sをステージ1に
セットし、比較的低倍率の対物レンズ3を光路中に挿入
した後、接眼レンズ、もしくはTVカメラ等の撮像手段
から得られる試料の観察像にピントを合わせるべく、J
OGエンコーダ28を回転させる事でステージ1を移動
させ、ピントを調整する(ステップS2)。低倍率の対
物レンズを光路中に挿入する理由は、高倍率の対物レン
ズに比べ、標本の厚みによる調整への影響が少ない為で
ある。
Next, the observer sets the observation sample S on the stage 1, inserts the objective lens 3 having a relatively low magnification into the optical path, and then obtains a sample obtained from an eyepiece or an imaging means such as a TV camera. J to focus on the observation image of
The stage 1 is moved by rotating the OG encoder 28, and the focus is adjusted (step S2). The reason why the low-magnification objective lens is inserted into the optical path is that the thickness of the specimen has less influence on the adjustment than the high-magnification objective lens.

【0056】このようにピントを合わせた後、結像レン
ズ15を光軸方向へ移動させ、先述したLEDの表示を
見ながら、現在のステージ位置において、受光センサ1
7の位置をピント位置とするべく、調整を行う(ステッ
プS3)。結像レンズ15の調整手段は、例えばガイド
に沿って取り付けられた結像レンズ15をリードネジで
移動させる様な、既知の機構が考えられる。そして、L
ED2のみが点灯する様に結像レンズ15の調整が完了
すれば、パッシブAFの調整は完了する。
After focusing as described above, the imaging lens 15 is moved in the optical axis direction, and the light receiving sensor 1 is moved at the current stage position while watching the LED display described above.
Adjustment is performed so that the position 7 is the focus position (step S3). The mechanism for adjusting the imaging lens 15 may be a known mechanism that moves the imaging lens 15 attached along a guide with a lead screw, for example. And L
When the adjustment of the imaging lens 15 is completed so that only the ED 2 is turned on, the adjustment of the passive AF is completed.

【0057】次に、アクティブAFの調整に移る。Next, the process proceeds to the adjustment of the active AF.

【0058】アクティブAFでは、先述したように基準
光源4と観察光の波長の違いによるピントのズレを、色
収差補正レンズ群9の移動で補正する。対物レンズの種
類によって色収差は異なる為、この補正は装着される対
物レンズの各々について行う必要がある。
In the active AF, as described above, a focus shift caused by a difference in wavelength between the reference light source 4 and the observation light is corrected by moving the chromatic aberration correcting lens group 9. Since the chromatic aberration differs depending on the type of the objective lens, it is necessary to perform this correction for each of the objective lenses to be mounted.

【0059】検鏡者は、操作部29内に配置された図示
しないアクティブAF調整モードスイッチを押す(ステ
ップS4)。コントロール部26はこの信号を受け、先
述したパッシブAFの調整時と同様、受光センサ17か
ら信号処理部25を介して得られる情報を元に、先述し
た(A−B)/(A+B)を算出すると同時に、アクテ
ィブAF動作を行う。すなわち、レーザ駆動部23に指
令を出し、基準光源4を点灯させて試料Sにレーザ光を
投射し、受光センサ13で検出された戻り光の信号から
算出された合焦信号に基づいて、焦準用モータ駆動部2
1を介してモータ19によりステージ1をピント位置へ
と移動させる(ステップS5)。
The examiner presses an active AF adjustment mode switch (not shown) arranged in the operation section 29 (step S4). The control unit 26 receives this signal, and calculates (AB) / (A + B) based on information obtained from the light receiving sensor 17 via the signal processing unit 25, as in the case of the above-described adjustment of the passive AF. At the same time, the active AF operation is performed. That is, a command is issued to the laser driving unit 23, the reference light source 4 is turned on, a laser beam is projected on the sample S, and focusing is performed based on a focusing signal calculated from a signal of the return light detected by the light receiving sensor 13. Application motor driver 2
The stage 1 is moved to the focus position by the motor 19 via the motor 1 (step S5).

【0060】この時点では、色収差レンズ群9の補正を
行っていないため、アクティブAFとパッシブAFの合
焦位置は同一でない。すなわち、アクティブAFとパッ
シブAFのそれぞれのAF信号は、図7のA,Bに示す
様な、ゼロクロスポイント(合焦判定位置)が異なる信
号カーブとなっている。図7において、横軸はステージ
の光軸方向の位置(デフォーカス量)、縦軸は算出した
(A−B)/(A+B)のレベルである。またA、
A’、A”はそれぞれアクティブAFにおけるAF信
号、BはパッシブAFにおけるAF信号である。
At this point, since the chromatic aberration lens group 9 has not been corrected, the focusing positions of the active AF and the passive AF are not the same. That is, the AF signals of the active AF and the passive AF have signal curves having different zero cross points (focusing determination positions) as shown in FIGS. 7A and 7B. In FIG. 7, the horizontal axis represents the position of the stage in the optical axis direction (defocus amount), and the vertical axis represents the calculated (AB) / (A + B) level. Also A,
A ′ and A ″ are AF signals in active AF, respectively, and B is an AF signal in passive AF.

【0061】アクティブAFにて合焦動作を完了し、追
従動作に以降した時点(図中Fの位置にステージが停
止)で、コントロール部26は、パッシブAFの信号を
評価する。Fの位置に相当するパッシブAF信号はPで
あり、図中の−TH1よりも小さい為、コントロール部
26はLED3を点灯させる。
At the time when the focusing operation is completed by the active AF and the following operation is performed (the stage stops at the position F in the figure), the control unit 26 evaluates the signal of the passive AF. Since the passive AF signal corresponding to the position of F is P, which is smaller than -TH1 in the figure, the control unit 26 turns on the LED3.

【0062】検鏡者はLED3の点灯を確認し(ステッ
プS6)、JOGエンコーダ28を時計方向に回転させ
る(ステップS7)。コントロール部26は、パルスカ
ウンタ27でのカウント値に応じて、色収差レンズ群9
をN方向へ移動させる。すると、アクティブAF信号
は、図7中のAからA'へと変化する。これに伴い、コ
ントロール部26はアクティブAF動作を再開(追従)
し、図7中F'の位置までステージ1を移動させる。こ
のときのパッシブAF信号値はP2であり、依然−TH
1未満である為、コントロール部26はLED3の点灯
を継続する。
The examiner confirms that the LED 3 is turned on (step S6), and rotates the JOG encoder 28 clockwise (step S7). The control unit 26 controls the chromatic aberration lens group 9 according to the count value of the pulse counter 27.
Is moved in the N direction. Then, the active AF signal changes from A in FIG. 7 to A ′. Along with this, the control section 26 restarts the active AF operation (follows)
Then, the stage 1 is moved to the position of F 'in FIG. The passive AF signal value at this time is P2, and is still −TH.
Since it is less than 1, the control unit 26 keeps lighting the LED3.

【0063】検鏡者は、さらにJOGエンコーダ28を
時計方向に回す(ステップS7)。コントロール部26
は色収差レンズ群9を同方向へ移動させると共に、アク
ティブAF動作を継続する。アクティブAF信号は図7
中のA'からA”へと変化し、アクティブAFの合焦判
定位置は図7中のF”の位置となる。このときのパッシ
ブAF信号値はP3であり、±TH1以内に入っている
為、コントロール部26はLED2のみを点灯させる。
The speculum further turns the JOG encoder 28 clockwise (step S7). Control unit 26
Moves the chromatic aberration lens group 9 in the same direction and continues the active AF operation. The active AF signal is shown in FIG.
A ′ changes from A ′ in the middle to A ″, and the focus determination position of the active AF becomes the position of F ″ in FIG. At this time, the passive AF signal value is P3, which is within ± TH1, so that the control unit 26 turns on only the LED2.

【0064】このようにして、LED2のみが点灯する
ステージ位置となった色収差レンズ群9の位置が、 (観察側のピント位置)=(パッシブAFのピント位
置)=(アクティブAFの現在の対物レンズにおけるピ
ント位置) となり、各々のピント位置調整が完了する(ステップS
9)。
In this manner, the position of the chromatic aberration lens group 9 at the stage position where only the LED 2 is turned on is: (focus position on the observation side) = (focus position of the passive AF) = (current objective lens of the active AF) , And each focus position adjustment is completed (step S
9).

【0065】この後、検鏡者は他の対物レンズに対して
同様の色収差レンズ補正を行う為、操作部29内に配置
された図示しない対物レンズ変換スイッチを押す(S1
0)。コントロール部26はこの信号を受け、現在の対
物レンズにおける色収差レンズ群9の位置を内部RAM
32に記憶する。
Thereafter, the speculum operator presses an objective lens conversion switch (not shown) arranged in the operation section 29 in order to perform the same chromatic aberration lens correction for the other objective lenses (S1).
0). The control unit 26 receives this signal and stores the current position of the chromatic aberration lens group 9 in the objective lens in the internal RAM.
32.

【0066】またコントロール部26は、レボルバ用モ
ータ駆動部20及びレボルバ用モータ18を介してレボ
ルバ本体2を回転させ、次の対物レンズ3を光路中に挿
入し、再びAF処理を行う。このときコントロール部2
6は、次に挿入する対物レンズ3の種類に応じて、AF
に使用する各パラメータ(速度、しきい値等)及びTH
1の値を、予め記憶してあるROM31から選択でき
る。
The control section 26 rotates the revolver main body 2 via the revolver motor drive section 20 and the revolver motor 18, inserts the next objective lens 3 into the optical path, and performs the AF process again. At this time, the control unit 2
Reference numeral 6 denotes an AF according to the type of the objective lens 3 to be inserted next.
Parameters (speed, threshold value, etc.) and TH used for
The value of 1 can be selected from the ROM 31 stored in advance.

【0067】レボルバ本体2に装着された全ての対物レ
ンズに対して、色収差レンズ群9の補正位置を設定した
後、検鏡者は操作部29の初期調整モード切替スイッチ
を元に戻す。以上でアクティブAFの初期調整は完了
し、顕微鏡は通常の使用状態に移行する(ステップS1
1)。
After setting the correction position of the chromatic aberration lens group 9 for all the objective lenses mounted on the revolver main body 2, the examiner returns the initial adjustment mode changeover switch of the operation unit 29 to the original position. Thus, the initial adjustment of the active AF is completed, and the microscope shifts to a normal use state (step S1).
1).

【0068】このように本第1の実施の形態によれば、
従来、別々に行っていたパッシブ方式・アクティブ方式
の両AF方式の調整を、まずパッシブAFの調整を行っ
た後、調整されたパッシブAFでの合焦状態をモニタし
ながらアクティブAFの初期調整を行うことで、調整不
足、調整ミスによる両AF方式間のピントズレを軽減す
ることができる。
As described above, according to the first embodiment,
Conventionally, the passive AF and the active AF, which were separately performed, are adjusted.First, the passive AF is adjusted, and then the initial adjustment of the active AF is performed while monitoring the adjusted focusing state of the passive AF. By doing so, it is possible to reduce the focus shift between the two AF methods due to insufficient adjustment or adjustment error.

【0069】また、アクティブAFにおいて、対物レン
ズ毎に毎回接眼レンズや画像を確認しながら行っていた
色収差補正作業を、LEDを確認しながらの調整に変え
たことで、接眼レンズの視度調整や、試料の厚み等に起
因する色収差補正の設定ミスを防ぎ、素早く、正確な初
期調整を行うことが可能になる。
Further, in the active AF, the chromatic aberration correction work performed while checking the eyepiece and the image every time for each objective lens is changed to the adjustment while checking the LED. In addition, it is possible to prevent erroneous setting of chromatic aberration correction due to the thickness of the sample and the like, and to perform quick and accurate initial adjustment.

【0070】なお、本第1の実施の形態において、合焦
動作はステージの移動により行ったが、これを対物レン
ズ、レボルバ等の上下動により実現させても良い。ま
た、本第1の実施の形態において、パッシブAF用受光
センサ17はCCDラインセンサとしたが、これをエリ
ア型のCCDセンサ等にしても同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the focusing operation is performed by moving the stage. However, this operation may be realized by moving the objective lens, the revolver and the like up and down. In the first embodiment, the passive AF light-receiving sensor 17 is a CCD line sensor, but the same effect can be obtained by using an area-type CCD sensor or the like.

【0071】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態に係る顕微鏡用オートフォーカス装置の構成は上
記第1の実施の形態と同様であるため、以下、図1〜図
5及び図7を参照する。本第2の実施の形態において上
記第1の実施の形態と異なる箇所は、アクティブAFの
調整方法である。
(Second Embodiment) The configuration of an autofocus device for a microscope according to a second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment. 7 and FIG. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the adjustment method of the active AF.

【0072】図8は、アクティブ型・パッシブ型のAF
における初期調整手順を示すフローチャートである。以
下、それぞれのAFにおける初期調整について、図8に
示すフローチャートに従って説明する。
FIG. 8 shows an active / passive AF
6 is a flowchart showing an initial adjustment procedure in FIG. Hereinafter, the initial adjustment in each AF will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0073】まず、パッシブAFの調整を行なう。First, the passive AF is adjusted.

【0074】検鏡者は、操作部29内に配置された図示
しない初期調整モード切替スイッチとパッシブAF調整
モードスイッチを押す(ステップS21)。パッシブA
Fにおける初期調整方法は、上記第1の実施の形態と同
一である為、説明を省略する(ステップS22,S2
3)。パッシブAFの初期調整が終了した時点で、観察
側のピント位置とパッシブAFのピント位置とは同一に
なっている。
The examiner presses an unillustrated initial adjustment mode changeover switch and a passive AF adjustment mode switch, which are arranged in the operation section 29 (step S21). Passive A
The initial adjustment method in F is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted (steps S22 and S2).
3). When the initial adjustment of the passive AF is completed, the focus position on the observation side and the focus position of the passive AF are the same.

【0075】次に、アクティブAFの調整に移る。Next, the process proceeds to the adjustment of the active AF.

【0076】検鏡者は、操作部29内に配置された図示
しないアクティブAF調整モードスイッチを押す(ステ
ップS24)。コントロール部26はこの信号を受け、
先述したパッシブAFの調整時と同様、受光センサ17
から信号処理部25を介して得られる情報を元に、先述
した(A−B)/(A+B)を算出すると同時に、アク
ティブAF動作を行う(ステップS25)。すなわち、
レーザ駆動部23に指令を出し、基準光源4を点灯させ
て試料Sにレーザ光を投射し、受光センサ13で検出さ
れた戻り光の信号から算出された合焦信号に基づいて、
焦準用モータ駆動部21を介してモータ19によりステ
ージ1をピント位置へと移動させる。
The examiner presses an active AF adjustment mode switch (not shown) arranged in the operation section 29 (step S24). The control unit 26 receives this signal,
As in the case of the passive AF adjustment described above, the light receiving sensor 17
The active AF operation is performed at the same time as calculating the above (AB) / (A + B) based on the information obtained through the signal processing unit 25 (step S25). That is,
A command is issued to the laser driving unit 23, the reference light source 4 is turned on, the laser light is projected on the sample S, and based on the focusing signal calculated from the signal of the return light detected by the light receiving sensor 13,
The stage 1 is moved to the focus position by the motor 19 via the focusing motor drive unit 21.

【0077】この時点では、上記第1の実施の形態と同
様、色収差レンズ群9の補正を行っていないため、アク
ティブAFとパッシブAFの合焦位置は同一でない。す
なわち、アクティブAFとパッシブAFのそれぞれのA
F信号は、図7のA、Bに示す様に、ゼロクロスポイン
ト(合焦判定位置)が異なっている。
At this point, as in the first embodiment, since the chromatic aberration lens group 9 has not been corrected, the in-focus positions of the active AF and the passive AF are not the same. That is, A of each of the active AF and the passive AF
The F signal has different zero cross points (focus determination positions) as shown in FIGS. 7A and 7B.

【0078】アクティブAFにて合焦動作を完了し(ス
テップS26)、追従動作に以降した時点(図中Fの位
置にステージ1が停止)で、コントロール部26は、パ
ッシブAFの信号を評価する(ステップS27)。Fの
位置に相当するパッシブAF信号はPであり、図7中の
−TH1よりも小さい。従ってコントロール部26は、
色収差レンズ駆動部35及び収差レンズ駆動用モータ3
6を介して、色収差レンズ群9を図1中のN方向へ所定
量移動させる(ステップS28)。
When the focusing operation is completed by the active AF (step S26), and after the tracking operation (the stage 1 stops at the position F in the figure), the control unit 26 evaluates the signal of the passive AF. (Step S27). The passive AF signal corresponding to the position of F is P, which is smaller than -TH1 in FIG. Therefore, the control unit 26
Chromatic aberration lens driving unit 35 and aberration lens driving motor 3
The chromatic aberration lens group 9 is moved by a predetermined amount in the direction N in FIG.

【0079】すると、アクティブAF信号は、図7中の
AからA'へと変化する。これに伴い、コントロール部
26はアクティブAF動作を再開(追従)し、図7中
F'の位置までステージ1を移動させる。このときのパ
ッシブAF信号値はP2であり、図中に示した±TH1
の範囲外である為、コントロール部26はさらに色収差
レンズ群9の同方向への駆動を行い、アクティブAF動
作を継続する(ステップS28)。
Then, the active AF signal changes from A in FIG. 7 to A ′. Along with this, the control section 26 restarts (follows) the active AF operation, and moves the stage 1 to the position F 'in FIG. At this time, the passive AF signal value is P2, and ± TH1 shown in FIG.
, The control unit 26 further drives the chromatic aberration lens group 9 in the same direction, and continues the active AF operation (step S28).

【0080】このようなシーケンスで、パッシブAF信
号(P3)が±TH1以下になるステージ位置F”で、
アクティブAFが合焦と判断する様に色収差レンズ群9
を駆動した後、コントロール部26は現在の対物レンズ
におけるアクティブAFの色収差補正が完了したと判断
し、現在のレンズ位置を記憶する(ステップS30)。
In such a sequence, at the stage position F ″ where the passive AF signal (P3) becomes ± TH1 or less,
Chromatic aberration lens group 9 so that active AF determines that it is in focus
Is driven, the control unit 26 determines that the chromatic aberration correction of the active AF in the current objective lens has been completed, and stores the current lens position (step S30).

【0081】その後、コントロール部26は、レボルバ
用モータ駆動部20及びレボルバ用モータ18を介して
レボルバ本体2を回転させ、次の対物レンズ3を光路中
に挿入し、AF動作を行う(ステップS32)。このと
きコントロール部26は、次に挿入する対物レンズ3の
種類に応じて、AFに使用する各パラメータ(速度、し
きい値等)及びTH1の値を、予め記憶してあるROM
31から選択できる。
Thereafter, the control section 26 rotates the revolver main body 2 via the revolver motor drive section 20 and the revolver motor 18, inserts the next objective lens 3 into the optical path, and performs the AF operation (step S32). ). At this time, the control unit 26 stores in advance a parameter (speed, threshold value, etc.) used for AF and a value of TH1 in the ROM according to the type of the objective lens 3 to be inserted next.
You can select from 31.

【0082】この後、同様に上記のシーケンス(ステッ
プS26〜S32)を適用し、全ての対物レンズにおい
て色収差の補正、及びレンズ位置の記憶を行った(ステ
ップS31)後、初期調整を完了し、顕微鏡は通常の使
用状態に移行する(ステップS33)。
Thereafter, the above-described sequence (steps S26 to S32) is similarly applied, correction of chromatic aberration and storage of lens positions are performed for all objective lenses (step S31), and initial adjustment is completed. The microscope shifts to a normal use state (step S33).

【0083】このように本第2の実施の形態によれば、
従来、別々に行っていたパッシブ方式・アクティブ方式
の両AF方式の調整を、まずパッシブAFの調整を行っ
た後、調整されたパッシブAFでの合焦状態信号を評価
しながら、自動でアクティブAFの初期調整(色収差レ
ンズ補正)を行うことで、検鏡者は観察像のピントを確
認せず、調整開始スイッチを押すだけで、高速且つ調整
ミスの少ないアクティブAF調整を行うことができる。
As described above, according to the second embodiment,
Conventionally, the passive AF and the active AF, which were separately performed, are adjusted. After the passive AF is first adjusted, the active AF is automatically adjusted while evaluating the adjusted focus state signal in the passive AF. By performing the initial adjustment (correction of the chromatic aberration lens), the observer can perform the active AF adjustment at high speed and with few adjustment errors only by pressing the adjustment start switch without confirming the focus of the observation image.

【0084】また、上記第1の実施の形態と同様、アク
ティブ・パッシブ両方式の合焦状態を比較して調整する
ことにより、調整ズレによる両方式間のピントズレを軽
減することができる。
Further, similarly to the first embodiment, by comparing and adjusting the focusing state of both the active and passive systems, it is possible to reduce the out-of-focus between the two systems due to the adjustment misalignment.

【0085】なお、本第2の実施の形態において、合焦
動作はステージの移動により行ったが、これを対物レン
ズ、レボルバ等の上下動により実現させても良い。ま
た、本第2の実施の形態において、パッシブAF用受光
センサ17はCCDラインセンサとしたが、これをエリ
ア型のCCDセンサ等にしても同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the focusing operation is performed by moving the stage. However, the focusing operation may be realized by moving the objective lens and the revolver up and down. In the second embodiment, the passive AF light-receiving sensor 17 is a CCD line sensor, but the same effect can be obtained by using an area-type CCD sensor or the like.

【0086】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、アクティブAF、パッ
シブAFの両方式を併用したハイブリッド型AFにおい
て初期調整時の時間及び調整ミスを軽減することによ
り、簡易な初期調整と十分なオートフォーカス性能の確
保を両立できる顕微鏡用オートフォーカス装置を提供で
きる。
According to the present invention, simple initial adjustment and sufficient autofocus performance can be achieved by reducing the time and initial adjustment error in a hybrid AF using both an active AF and a passive AF. It is possible to provide an autofocus device for a microscope capable of ensuring both of the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る顕微鏡用オー
トフォーカス装置の全体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a microscope autofocus device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係るコントロール
部の構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a control unit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る受光センサで
の結像の状態を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a state of image formation by the light receiving sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る検出信号から
算出される信号の強度分布を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an intensity distribution of a signal calculated from a detection signal according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態に係るアクティブ型
・パッシブ型のAFにおける初期調整手順を示すフロー
チャート。
FIG. 5 is a flowchart showing an initial adjustment procedure in an active / passive AF according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係る操作部におけ
るLEDの配置例を示す図。
FIG. 6 is a view showing an example of the arrangement of LEDs in the operation unit according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態に係るアクティブA
FとパッシブAFの各AF信号を示す図。
FIG. 7 shows an active A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing AF signals of F and passive AF.

【図8】本発明の第1の実施の形態に係るアクティブ型
・パッシブ型のAFにおける初期調整手順を示すフロー
チャート。
FIG. 8 is a flowchart showing an initial adjustment procedure in an active / passive AF according to the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料移動ステージ 2…レボルバ本体 3…対物レンズ 4…基準光源 5…コリメートレンズ 6…投光側ストッパ 7…PBS 8…集光レンズ群 9…色補正レンズ群 10…λ/4板 11…ダイクロイックミラー 12…集光レンズ群 13…受光センサ 14…ハーフミラー 15…結像レンズ 16…パッシブAF用光学素子 16a…ハーフミラー部 16b…全反射ミラー部 17…受光センサ 18…レボルバ用モータ 19…焦準用モータ 20…レボルバ用モータ駆動部 21…焦準用モータ駆動部 22…レボルバ穴位置検出部 23…レーザ駆動部 24…信号処理部 25…信号処理部 26…コントロール部 27…パルスカウンタ 28…JOGエンコーダ 29…操作部 30…CPU本体 31…ROM 32…RAM 33…I/Oポート 34…データバス 35…色収差レンズ駆動部 36…収差レンズ駆動用モータ 37…照明用光源 38…レンズ 39…ハーフミラー S…観察試料(標本) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample moving stage 2 ... Revolver main body 3 ... Objective lens 4 ... Reference light source 5 ... Collimating lens 6 ... Projection side stopper 7 ... PBS 8 ... Condensing lens group 9 ... Color correction lens group 10 ... λ / 4 plate 11 ... Dichroic mirror 12 ... Condensing lens group 13 ... Light receiving sensor 14 ... Half mirror 15 ... Imaging lens 16 ... Optical element for passive AF 16a ... Half mirror section 16b ... Total reflection mirror section 17 ... Light receiving sensor 18 ... Motor for revolver 19 ... Focusing motor 20 ... Revolver motor driver 21 ... Focusing motor driver 22 ... Revolver hole position detector 23 ... Laser driver 24 ... Signal processor 25 ... Signal processor 26 ... Control unit 27 ... Pulse counter 28 ... JOG Encoder 29 Operation unit 30 CPU main body 31 ROM 32 RAM 33 I / O port 34 ... Data bus 35 ... Chromatic aberration lens drive unit 36 ... Aberration lens drive motor 37 ... Illumination light source 38 ... Lens 39 ... Half mirror S ... Observation sample (sample)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対物レンズを通して光を試料に照射し、前
記試料からの光を観察する観察光学系を有する顕微鏡に
搭載される顕微鏡用オートフォーカス装置において、 前記試料からの光像を検出する第一の検出手段と、 前記第一の検出手段に結像する前記光像の焦点距離を調
整する第一の焦点距離調整手段と、 前記観察光学系内の対物レンズを通して、前記試料に対
して投光する投光手段と、 前記投光手段の投光により前記試料で反射された光像を
検出する第二の検出手段と、 前記第二の検出手段に結像する前記光像の焦点距離を調
整する第二の焦点距離調整手段と、 前記第一の検出手段からの出力信号に基づいて前記試料
の合焦状態を判定する第一の合焦状態判定手段と、 前記第一の合焦状態判定手段からの信号に基づいて前記
試料の合焦位置を調整する第一の合焦位置調整手段と、 前記第二の検出手段からの出力信号に基づいて前記試料
の合焦状態を判定する第二の合焦状態判定手段と、 前記第二の合焦状態判定手段からの信号に基づいて前記
試料の合焦位置を調整する第二の合焦位置調整手段と、 を具備し、 前記第二の焦点距離調整手段は、前記第一及び第二の合
焦状態判定手段からの両信号に基づいて調整を行うこと
を特徴とする顕微鏡用オートフォーカス装置。
1. A microscope autofocus device mounted on a microscope having an observation optical system for irradiating a sample with light through an objective lens and observing light from the sample, wherein a light image from the sample is detected. One detecting means, a first focal length adjusting means for adjusting a focal length of the light image formed on the first detecting means, and a projection means for projecting the sample through the objective lens in the observation optical system. A light projecting unit that emits light, a second detecting unit that detects a light image reflected by the sample by the light projecting by the projecting unit, and a focal length of the light image that is formed on the second detecting unit. Second focal length adjustment means for adjusting; first focus state determination means for determining a focus state of the sample based on an output signal from the first detection means; and the first focus state Based on the signal from the determination means, A first focus position adjusting unit that adjusts a focus position; a second focus state determination unit that determines a focus state of the sample based on an output signal from the second detection unit; A second focusing position adjusting unit that adjusts a focusing position of the sample based on a signal from the focusing state determining unit, wherein the second focal length adjusting unit includes the first and second focal length adjusting units. An autofocus apparatus for a microscope, wherein the adjustment is performed based on both signals from two focus state determination means.
【請求項2】前記第一の合焦状態判定手段からの信号に
基づき、前記試料の合焦状態を表示する合焦状態表示手
段を備え、 前記第二の焦点距離調整手段は、 前記第二の合焦位置調整手段による合焦動作中に、前記
合焦状態表示手段の表示に基づいて合焦位置を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡用オートフォ
ーカス装置。
2. The apparatus according to claim 2, further comprising a focus state display means for displaying a focus state of said sample based on a signal from said first focus state determination means, wherein said second focal length adjustment means comprises: 2. The autofocus apparatus for a microscope according to claim 1, wherein a focus position is adjusted based on a display of said focus state display means during a focus operation by said focus position adjustment means.
【請求項3】前記第二の焦点距離調整手段は、 前記第二の合焦位置調整手段による合焦動作中に、前記
第一及び第二の合焦状態判定手段からの両信号に基づい
て調整を行うことを特徴とする請求項1または2に記載
の顕微鏡用オートフォーカス装置。
3. The second focal length adjusting means, during a focusing operation by the second focusing position adjusting means, based on both signals from the first and second focusing state determining means. The autofocus device for a microscope according to claim 1, wherein adjustment is performed.
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