JP2003005088A - Focusing device for microscope and microscope having the same - Google Patents

Focusing device for microscope and microscope having the same

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JP2003005088A
JP2003005088A JP2001190121A JP2001190121A JP2003005088A JP 2003005088 A JP2003005088 A JP 2003005088A JP 2001190121 A JP2001190121 A JP 2001190121A JP 2001190121 A JP2001190121 A JP 2001190121A JP 2003005088 A JP2003005088 A JP 2003005088A
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JP
Japan
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objective lens
image
sample
microscope
stage
Prior art date
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JP2001190121A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Matsuno
淳 松野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing device for a microscope which is capable of easily focusing a position where the contrast of the image of a specimen is highest regardless of the brightness of the specimen. SOLUTION: This device has regulating means 11 and 38 which regulate the positional relation of the specimen and an objective lens 12, means 16, 17, 32 to 36 which capture the image of the specimen formed by means of the objective lens as an image and detect the positional relation when the contrast of the image is highest, means 37 which stores the reference of the positional relation, means 36 which has the positional relation of the highest contrast detected and sets the positional relation obtained by this detection as the reference, means 16, 21 to 24 which irradiate the specimen with detecting light through the objective lens, means 16, 25 to 30 which detect the reflected light from the specimen irradiated with the detecting light through the objective lens, means 31 to 36 which detect the deviation of the positional relation with respect to the reference and control means 36 which controls the regulating means in accordance with the detected deviation.

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、標本の観察に用い
られる顕微鏡用の焦点合わせ検出装置、およびそれを備
えた顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus detection device for a microscope used for observing a specimen, and a microscope equipped with the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、顕微鏡用の焦点合わせ装置と
して、アクティブ方式を採用した構成が知られている。
アクティブ方式とは、標本に対して検出光を照射すると
共に、検出光が照射された標本からの反射光を受光し、
この反射光の受光位置のずれに基づいて焦点合わせを行
う方式である。アクティブ方式によれば、焦点合わせを
高速に行うことができる。また、自ら検出光を照射する
ため、標本の明るさに関係なく焦点合わせを行うことが
できる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a structure adopting an active system has been known as a focusing device for a microscope.
The active method irradiates the sample with the detection light and receives the reflected light from the sample irradiated with the detection light,
This is a method of focusing based on the shift of the light receiving position of the reflected light. According to the active method, focusing can be performed at high speed. Further, since the detection light is emitted by itself, focusing can be performed regardless of the brightness of the sample.

【0003】ところで、アクティブ方式を用いて焦点合
わせを行うためには、標本からの反射光の受光位置のず
れを検出しなければならず、受光位置のずれを検出する
ためには、何らかの基準が必要である。このため、アク
ティブ方式では、基準が最適に設定されていないと、受
光位置のずれを正確に検出できず、焦点合わせを行って
も標本の像をコントラスト良く観察できない。つまり、
アクティブ方式は、基準の設定次第で、標本の像をコン
トラスト良く観察できるか否かが決まってしまうもので
ある。従来は、この基準の設定を操作者の目視観察によ
り行っていた。
By the way, in order to perform focusing by using the active method, it is necessary to detect the shift of the light receiving position of the reflected light from the sample, and there is some standard for detecting the shift of the light receiving position. is necessary. Therefore, in the active method, if the reference is not optimally set, the shift of the light receiving position cannot be accurately detected, and the image of the sample cannot be observed with good contrast even if focusing is performed. That is,
In the active method, whether or not the image of the sample can be observed with good contrast is determined depending on the setting of the reference. Conventionally, the standard has been set by the operator's visual observation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、アクティブ方式の基準を設定するに当たって、操作
者による目視観察の結果を用いていたため、手間が掛か
る上に、再現性が悪いという問題もあった。本発明の目
的は、標本の明るさに関係なく、容易に、標本の像のコ
ントラストが最大となる位置に焦点を合わせることが可
能な顕微鏡用焦点合わせ装置およびそれを備えた顕微鏡
を提供することにある。
However, in the prior art, in setting the reference of the active method, the result of visual observation by the operator was used, which is troublesome and has a problem of poor reproducibility. . An object of the present invention is to provide a focusing device for a microscope that can easily focus on a position where the contrast of the image of the sample is maximum regardless of the brightness of the sample, and a microscope including the same. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡用焦点合
わせ装置は、標本と対物レンズとの位置関係を調整する
調整手段と、対物レンズを介して形成される標本の像を
画像として取り込み、画像のコントラストが最大となる
ときの位置関係を検出する位置検出手段と、位置関係の
基準を記憶する記憶手段と、位置検出手段を制御して、
コントラストが最大となる位置関係を検出させ、該検出
により得られた位置関係を記憶手段の基準として設定す
る設定手段と、対物レンズを介して標本に検出光を照射
する照射手段と、検出光が照射された標本からの反射光
を対物レンズを介して受光する受光手段と、受光手段か
ら出力される受光信号と記憶手段に記憶された基準とに
基づいて、基準に対する位置関係のずれを検出する位置
ずれ検出手段と、位置ずれ検出手段によって検出された
前記ずれに基づいて調整手段を制御する制御手段とを備
えたものである。
A focusing device for a microscope according to the present invention includes adjusting means for adjusting the positional relationship between a sample and an objective lens, and an image of the sample formed through the objective lens, which is taken in as an image. The position detecting means for detecting the positional relationship when the contrast of the image becomes maximum, the storage means for storing the reference of the positional relationship, and the position detecting means are controlled,
A setting unit that detects the positional relationship that maximizes the contrast and sets the positional relationship obtained by the detection as a reference of the storage unit, an irradiation unit that irradiates the sample with the detection light through the objective lens, and the detection light Based on the light receiving means for receiving the reflected light from the irradiated sample through the objective lens and the light receiving signal output from the light receiving means and the reference stored in the storage means, the deviation of the positional relationship with respect to the reference is detected. It is provided with a positional deviation detecting means and a control means for controlling the adjusting means based on the deviation detected by the positional deviation detecting means.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。本発明の実施形態は、請求項1
〜請求項4に対応する。本実施形態の顕微鏡10は、図
1に示すように、観察対象となる標本(不図示)を載置す
るステージ11と、標本の拡大像を形成する対物レンズ
12および接眼レンズ13と、対物レンズ12と接眼レ
ンズ13との間のアフォーカル系に組み込まれた焦点合
わせ装置(21〜38)とで構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is claim 1.
~ Corresponding to claim 4. As shown in FIG. 1, the microscope 10 of the present embodiment includes a stage 11 on which a sample (not shown) to be observed is mounted, an objective lens 12 and an eyepiece lens 13 that form a magnified image of the sample, and an objective lens. The focusing device (21 to 38) incorporated in the afocal system between the eyepiece lens 12 and the eyepiece lens 13.

【0007】ここで、不図示の標本は、カバーガラス1
4とスライドガラス15との間に挟まれた生物標本(例
えば細胞)である。図示省略したが、顕微鏡10には、
ステージ11上に載置された標本を照明する照明装置も
設けられる。照明装置は、透過型または落射型である。
図1の顕微鏡10を例にすると、透過型の照明装置では
ステージ11の下方に配置され、落射型の照明装置では
ステージ11の上方に配置される。
Here, the sample (not shown) is the cover glass 1.
It is a biological specimen (for example, a cell) sandwiched between 4 and a slide glass 15. Although not shown, the microscope 10
An illuminating device that illuminates the sample placed on the stage 11 is also provided. The lighting device is a transmissive type or an epi-illumination type.
Taking the microscope 10 of FIG. 1 as an example, the transmission type illumination device is arranged below the stage 11, and the epi-illumination type illumination device is arranged above the stage 11.

【0008】また、顕微鏡10には、対物レンズ12と
接眼レンズ13との間(アフォーカル系)に、ダイクロ
イックミラー16とハーフミラー17とが配置されてい
る。ダイクロイックミラー16は、赤外光La,Lbを
反射して可視光Lcを透過する。ハーフミラー17は、
可視光の一部Ldを反射して他の一部Leを透過する。
ダイクロイックミラー16とハーフミラー17とは、焦
点合わせ装置(21〜38)を組み込むために配置した光
学素子である。
In the microscope 10, a dichroic mirror 16 and a half mirror 17 are arranged between the objective lens 12 and the eyepiece lens 13 (afocal system). The dichroic mirror 16 reflects the infrared light La and Lb and transmits the visible light Lc. The half mirror 17
Part of the visible light Ld is reflected and the other part Le is transmitted.
The dichroic mirror 16 and the half mirror 17 are optical elements arranged to incorporate the focusing devices (21 to 38).

【0009】さて、顕微鏡10の焦点合わせ装置(21
〜38)について具体的に説明する。焦点合わせ装置(2
1〜38)は、ステージ11を駆動する駆動部38と、
ダイクロイックミラー16に向けてスリット状の赤外光
Lf(検出光)を射出する赤外射出部(21〜24)と、ダ
イクロイックミラー16からの赤外光Lgを受光する赤
外受光部(25〜30)と、赤外受光部(25〜30)から
の出力信号を処理する信号処理部31と、ハーフミラー
17からの可視光Leを受光する可視受光部(32〜3
4)と、可視受光部(32〜34)からの出力信号を処理
する信号処理部35と、CPU36と、メモリ37とで
構成されている。
Now, the focusing device (21
38) will be specifically described. Focusing device (2
1 to 38) is a drive unit 38 that drives the stage 11,
An infrared emitting section (21 to 24) that emits slit-shaped infrared light Lf (detection light) toward the dichroic mirror 16 and an infrared receiving section (25 to 25) that receives the infrared light Lg from the dichroic mirror 16. 30), a signal processing unit 31 that processes output signals from the infrared light receiving units (25 to 30), and a visible light receiving unit (32 to 3) that receives the visible light Le from the half mirror 17.
4), a signal processing unit 35 that processes output signals from the visible light receiving units (32 to 34), a CPU 36, and a memory 37.

【0010】まず、ステージ11の駆動部38について
説明する。駆動部38には、図2に示すように、ステー
ジ11に取り付けられたDCモータ41と、CPU36
からの制御信号に基づいてDCモータ41を回転させる
モータドライバ42と、DCモータ41の回転角を検出
するロータリーエンコーダ43と、ロータリーエンコー
ダ43の検出結果に基づいてステージ11の上下動をカ
ウントするアップ/ダウンカウンタ44とが設けられ
る。アップ/ダウンカウンタ44のカウント結果は、上
下動信号としてCPU36に出力される。
First, the drive section 38 of the stage 11 will be described. As shown in FIG. 2, the drive unit 38 includes a DC motor 41 attached to the stage 11 and a CPU 36.
A motor driver 42 for rotating the DC motor 41 based on a control signal from the rotary encoder 43, a rotary encoder 43 for detecting the rotation angle of the DC motor 41, and an up-and-down counter for counting the vertical movement of the stage 11 based on the detection result of the rotary encoder 43. A down counter 44 is provided. The count result of the up / down counter 44 is output to the CPU 36 as a vertical movement signal.

【0011】さらに、駆動部38には、ステージ11に
取り付けられた手動微調整用のジョグダイヤル45と、
ジョグダイヤル45の回転角を検出するロータリーエン
コーダ46と、ロータリーエンコーダ46の検出結果に
基づいてステージ11の上下動をカウントするアップ/
ダウンカウンタ47とが設けられる。アップ/ダウンカ
ウンタ47のカウント結果は、微調整信号としてCPU
36に出力される。
Further, the drive unit 38 includes a jog dial 45 attached to the stage 11 for manual fine adjustment,
A rotary encoder 46 that detects the rotation angle of the jog dial 45, and an up / down counter that counts the vertical movement of the stage 11 based on the detection result of the rotary encoder 46.
A down counter 47 is provided. The count result of the up / down counter 47 is used as a fine adjustment signal by the CPU.
36 is output.

【0012】ステージ11は、上記した駆動部38のD
Cモータ41またはジョグダイヤル45が回転すると、
その回転角に応じて上下動する。そして、ステージ11
上に載置された標本もカバーガラス14,スライドガラ
ス15と共に上下動し、標本と対物レンズ12との位置
関係が調整される。ステージ11および駆動部38は、
請求項の「調整手段」に対応する。
The stage 11 is the D of the drive unit 38 described above.
When the C motor 41 or the jog dial 45 rotates,
It moves up and down according to the rotation angle. And stage 11
The sample placed on the top also moves up and down together with the cover glass 14 and the slide glass 15, and the positional relationship between the sample and the objective lens 12 is adjusted. The stage 11 and the drive unit 38 are
It corresponds to "adjusting means" in the claims.

【0013】次に、赤外射出部(21〜24)について説
明する。赤外射出部(21〜24)は、図1に示すよう
に、LED光源21と、スリット部材22と、コレクタ
レンズ23と、第1瞳制限マスク24とで構成される。
LED光源21は、赤外光を発光する。スリット部材2
2は、長方形の細長いスリット開口22aを有する。ス
リット開口22aの長手方向は、紙面に垂直である。コ
レクタレンズ23は、拡散光を集光して平行光に変換す
る。
Next, the infrared emitting sections (21-24) will be described. As shown in FIG. 1, the infrared emitting units (21 to 24) are composed of an LED light source 21, a slit member 22, a collector lens 23, and a first pupil limiting mask 24.
The LED light source 21 emits infrared light. Slit member 2
2 has a rectangular elongated slit opening 22a. The longitudinal direction of the slit opening 22a is perpendicular to the paper surface. The collector lens 23 collects the diffused light and converts it into parallel light.

【0014】第1瞳制限マスク24は、瞳の半分を遮光
する。第1瞳制限マスク24によって遮光される領域
は、コレクタレンズ23の光軸23aを含むと共にスリ
ット開口22aの長手方向に平行な面(紙面に垂直な面)
によって2分される領域のうち一方(図中上方)の領域で
ある。この赤外射出部(21〜24)において、LED光
源21からの赤外光は、スリット開口22aを通過し、
コレクタレンズ23で平行光に変換され、第一瞳制限マ
スク24で半分が遮光されたのち、ハーフミラー25を
透過し、ダイクロイックミラー16に向けて射出され
る。赤外射出部(21〜24)から射出される光Lfは、
スリット状の赤外光である。
The first pupil limiting mask 24 shields half of the pupil from light. The area shielded by the first pupil limiting mask 24 is a surface including the optical axis 23a of the collector lens 23 and parallel to the longitudinal direction of the slit aperture 22a (a surface perpendicular to the paper surface).
It is one (upper side in the figure) of the two areas divided by. In the infrared emitting section (21 to 24), the infrared light from the LED light source 21 passes through the slit opening 22a,
The light is converted into parallel light by the collector lens 23, half of which is shielded by the first pupil limiting mask 24, then passes through the half mirror 25, and is emitted toward the dichroic mirror 16. The light Lf emitted from the infrared emission units (21 to 24) is
It is slit-like infrared light.

【0015】赤外射出部(21〜24)からの光Lfは、
ダイクロイックミラー16に達すると、そこで反射され
(光La)、対物レンズ12の光軸12aを含む面によっ
て2分される領域のうち一方(図中左方)を通って対物レ
ンズ12に入射し、対物レンズ12を介してステージ1
1上の標本に照射される(光Lh)。赤外射出部(21〜
24)およびダイクロイックミラー16は、請求項の
「照射手段」に対応する。
The light Lf from the infrared emission section (21-24) is
When it reaches the dichroic mirror 16, it is reflected there.
(Light La) enters the objective lens 12 through one (a left side in the figure) of a region divided by a surface including the optical axis 12a of the objective lens 12, and enters the stage 1 through the objective lens 12.
The sample above 1 is irradiated (light Lh). Infrared emission part (21 ~
24) and the dichroic mirror 16 correspond to the "irradiating means" in the claims.

【0016】なお、ステージ11上の標本がカバーガラ
ス14によって覆われているため、赤外射出部(21〜
24)からダイクロイックミラー16と対物レンズ12
とを介して導かれたスリット状の赤外光Lhは、カバー
ガラス14の表面で反射する。よって、本発明での「検
出光を標本に照射する」との記載は、標本上にカバーガ
ラス14がある場合、実際には、「検出光がカバーガラ
ス14の表面に照射される」ことを意味している。
Since the sample on the stage 11 is covered with the cover glass 14, the infrared emitting section (21 to 21).
24) to the dichroic mirror 16 and the objective lens 12
The slit-shaped infrared light Lh guided via and is reflected on the surface of the cover glass 14. Therefore, the description of “irradiating the sample with the detection light” in the present invention means that “in the case where the cover glass 14 is present on the sample, the detection light is actually irradiated onto the surface of the cover glass 14”. I mean.

【0017】そして、この反射光Lkは、対物レンズ1
2を通過して平行光となり、対物レンズ12の光軸12
aを含む面によって2分される領域のうち他方(図中右
方)を通ってダイクロイックミラー16に入射し(光L
b)、そこで反射される。ダイクロイックミラー16で
反射された光は、赤外受光部(25〜30)に向けて進行
することになる(光Lg)。
The reflected light Lk is transmitted to the objective lens 1
2 becomes parallel light and passes through the optical axis 12 of the objective lens 12.
The light is incident on the dichroic mirror 16 through the other (right side in the figure) of the area divided by the plane including a (light L
b), where it is reflected. The light reflected by the dichroic mirror 16 travels toward the infrared light receiving section (25 to 30) (light Lg).

【0018】次に、赤外受光部(25〜30)について説
明する。赤外受光部(25〜30)は、ハーフミラー25
と、第2対物レンズ26と、リレーレンズ系27と、第
2瞳制限マスク28と、シリンドリカルレンズ29と、
CCDセンサ30とで構成される。ハーフミラー25
は、赤外光Lgの一部を反射すると共に赤外光Lfの一
部を透過する。第2対物レンズ26は、平行光を集光し
て結像光に変換し、スリット像を形成する。リレーレン
ズ系27は、第2対物レンズ26によって形成されたス
リット像をリレーし、CCDセンサ30の撮像面に再結
像する。
Next, the infrared light receiving section (25 to 30) will be described. The infrared light receiving part (25 to 30) is a half mirror 25.
A second objective lens 26, a relay lens system 27, a second pupil limiting mask 28, a cylindrical lens 29,
It is composed of a CCD sensor 30. Half mirror 25
Reflects a part of the infrared light Lg and transmits a part of the infrared light Lf. The second objective lens 26 collects the parallel light, converts the parallel light into an imaging light, and forms a slit image. The relay lens system 27 relays the slit image formed by the second objective lens 26 and re-images it on the imaging surface of the CCD sensor 30.

【0019】第2瞳制限マスク28は、瞳の半分を遮光
する。第2瞳制限マスク28によって遮光される領域
は、上記した第1瞳制限マスク24によって遮光される
領域に対応している。シリンドリカルレンズ29は、所
定方向のみに屈折作用を持つ。CCDセンサ30は、複
数の受光部が1次元に配列されたラインセンサである。
なお、2次元に配列されたエリアセンサでも良い。
The second pupil limiting mask 28 shields half of the pupil from light. The area shielded by the second pupil limiting mask 28 corresponds to the area shielded by the first pupil limiting mask 24 described above. The cylindrical lens 29 has a refracting action only in a predetermined direction. The CCD sensor 30 is a line sensor in which a plurality of light receiving parts are arranged one-dimensionally.
An area sensor arranged two-dimensionally may be used.

【0020】この赤外受光部(25〜30)において、ダ
イクロイックミラー16からの赤外光Lgは、ハーフミ
ラー25での反射後、第2対物レンズ26とリレーレン
ズ系27とシリンドリカルレンズ29とを通過し、CC
Dセンサ30の撮像面に結像される。このとき、CCD
センサ30の撮像面には、スリット像が形成される。C
CDセンサ30の撮像面の中でスリット像が形成される
位置は、ステージ11の上下動によって標本やカバーガ
ラス14の位置が変わると、ラインセンサの長手方向に
移動する。
In the infrared light receiving section (25 to 30), the infrared light Lg from the dichroic mirror 16 is reflected by the half mirror 25 and then passed through the second objective lens 26, the relay lens system 27, and the cylindrical lens 29. Pass, CC
An image is formed on the imaging surface of the D sensor 30. At this time, CCD
A slit image is formed on the imaging surface of the sensor 30. C
The position where the slit image is formed on the imaging surface of the CD sensor 30 moves in the longitudinal direction of the line sensor when the position of the sample or the cover glass 14 changes due to the vertical movement of the stage 11.

【0021】CCDセンサ30では、撮像面に形成され
たスリット像に応じて、各々の受光部に電荷が蓄積され
る。そして、CCDセンサ30の各受光部に蓄積された
電荷は、CCDを介して転送され、撮像信号として信号
処理部31に出力される。なお、CCDセンサ30に
は、信号処理部31への撮像信号の出力を開始すると
き、CPU36からスタートパルスが入力される。ダイ
クロイックミラー16および赤外受光部(25〜30)
は、請求項の「受光手段」に対応する。
In the CCD sensor 30, electric charge is accumulated in each light receiving portion according to the slit image formed on the image pickup surface. Then, the charges accumulated in each light receiving portion of the CCD sensor 30 are transferred through the CCD and output to the signal processing portion 31 as an image pickup signal. A start pulse is input to the CCD sensor 30 from the CPU 36 when the output of the image pickup signal to the signal processing unit 31 is started. Dichroic mirror 16 and infrared receiver (25-30)
Corresponds to "light receiving means" in the claims.

【0022】ここで、CCDセンサ30から信号処理部
31に出力される撮像信号について、図3を用いて説明
しておく。図3の横軸は、CCDセンサ30での受光位
置(出力されるときの時刻)を表し、縦軸は撮像信号の
電圧値を表している。
The image pickup signal output from the CCD sensor 30 to the signal processor 31 will be described with reference to FIG. The horizontal axis of FIG. 3 represents the light receiving position (time at the time of output) at the CCD sensor 30, and the vertical axis represents the voltage value of the image pickup signal.

【0023】CCDセンサ30から信号処理部31に出
力される撮像信号は、例えば図3の実線(a)で示すよう
に、1つのピークを持つ(時刻tp)。撮像信号にピーク
が現れる時刻tpは、CCDセンサ30の撮像面の中で
スリット像が形成される位置に対応している。このた
め、ステージ11の上下動によって標本やカバーガラス
14の位置が変わり、撮像面におけるスリット像の形成
位置が移動すると、撮像信号におけるピークの位置(時
刻tp)もシフトする。
The image pickup signal output from the CCD sensor 30 to the signal processing unit 31 has one peak (time tp), as shown by the solid line (a) in FIG. 3, for example. The time tp at which a peak appears in the image pickup signal corresponds to the position on the image pickup surface of the CCD sensor 30 where the slit image is formed. Therefore, when the positions of the sample and the cover glass 14 change due to the vertical movement of the stage 11 and the formation position of the slit image on the imaging surface moves, the peak position (time tp) in the imaging signal also shifts.

【0024】例えば、ステージ11が後ピン側に向けて
移動すると、撮像信号のピークの位置(時刻tp)は、時
刻ts側に向けてシフトする(実線(a)→点線(b))。
逆に、ステージ11が前ピン側に向けて移動すると、撮
像信号のピークの位置(時刻tp)は、時刻te側に向け
てシフトする(実線(a)→点線(c))。次に、信号処理
部31について説明する。
For example, when the stage 11 moves toward the rear pin side, the peak position (time tp) of the image pickup signal shifts toward the time ts side (solid line (a) → dotted line (b)).
Conversely, when the stage 11 moves toward the front pin side, the position of the peak of the image pickup signal (time tp) shifts toward the time te side (solid line (a) → dotted line (c)). Next, the signal processing unit 31 will be described.

【0025】信号処理部31は、図2に示すように、D
Cカット回路51と、プログラマブル・ゲイン・アンプ
(PGA)52と、積分回路53,54と、差分回路55
と、A/Dコンバータ56とで構成されている。DCカ
ット回路51は、CCDセンサ30から出力される撮像
信号のDC成分をカットする。PGA52は、DC成分
がカットされた撮像信号のピーク電圧が一定となるよう
に規格化する。
The signal processing section 31, as shown in FIG.
C-cut circuit 51 and programmable gain amplifier
(PGA) 52, integrating circuits 53 and 54, and difference circuit 55
And an A / D converter 56. The DC cut circuit 51 cuts the DC component of the image pickup signal output from the CCD sensor 30. The PGA 52 normalizes the peak voltage of the image pickup signal from which the DC component is cut so as to be constant.

【0026】積分回路53,54は、規格化された撮像
信号の電圧値を積分する。だたし、積分回路53の積分
範囲は、図4(a),(b)に示すように、時刻tsから所
定時刻tkまでの範囲である。積分回路54の積分範囲
は、所定時刻tkから時刻teまでの範囲である。所定
時刻tkは、積分境界線であり、CPU36からの制御
信号に応じて任意に設定される。所定時刻tkの設定に
ついては後述する。
The integrating circuits 53 and 54 integrate the voltage value of the standardized image pickup signal. However, the integration range of the integration circuit 53 is the range from the time ts to the predetermined time tk as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The integration range of the integration circuit 54 is a range from a predetermined time tk to a time te. The predetermined time tk is an integration boundary line and is arbitrarily set according to a control signal from the CPU 36. The setting of the predetermined time tk will be described later.

【0027】上記のように、ステージ11の上下動によ
って標本やカバーガラス14の位置が変わると、撮像信
号におけるピークの位置(時刻tp)がシフトする(図3
参照)ため、積分回路53から出力される積分値信号
(A)の大きさと、積分回路54から出力される積分値信
号(B)の大きさとは、それぞれ変化する。撮像信号のピ
ークが所定時刻tkより前に現れる場合(図4(a),tp
<tk)、積分値信号(A)の方が積分値信号(B)より大
きくなる(A>B)。このときのステージ11の上下動の
位置(z位置)をz1とする。
As described above, when the position of the sample or the cover glass 14 changes due to the vertical movement of the stage 11, the peak position (time tp) in the image pickup signal shifts (FIG. 3).
Therefore, the integrated value signal output from the integration circuit 53
The magnitude of (A) and the magnitude of the integrated value signal (B) output from the integrating circuit 54 change. When the peak of the imaging signal appears before the predetermined time tk (FIG. 4 (a), tp
<Tk), the integrated value signal (A) becomes larger than the integrated value signal (B) (A> B). The vertical movement position (z position) of the stage 11 at this time is defined as z1.

【0028】逆に、撮像信号のピークが所定時刻tkよ
り後に現れる場合(図4(b),tp>tk)、積分値信号
(A)の方が積分値信号(B)より小さくなる(A<B)。こ
のときのステージ11のz位置をz2とする。そして、
撮像信号のピークが所定時刻tkとほぼ同時に現れる場
合(図5,tp=tk)、積分値信号(A)と積分値信号
(B)とは互いに等しくなる(A=B)。このときのステー
ジ11のz位置をz0とする。
On the contrary, when the peak of the image pickup signal appears after the predetermined time tk (FIG. 4 (b), tp> tk), the integrated value signal
(A) is smaller than the integrated value signal (B) (A <B). The z position of the stage 11 at this time is defined as z2. And
When the peak of the imaging signal appears almost at the same time as the predetermined time tk (FIG. 5, tp = tk), the integrated value signal (A) and the integrated value signal
(B) is equal to each other (A = B). The z position of the stage 11 at this time is set to z0.

【0029】上記の積分回路53,54の後段に接続さ
れた差分回路55は、積分回路53からの積分値信号
(A)と積分回路54からの積分値信号(B)との差(A−
B)を算出し、差分信号を出力する。A/Dコンバータ5
6は、差分回路55からの差分信号をデジタルデータ化
し、差分データとしてCPU36に出力する。ここで、
A/Dコンバータ56からCPU36に出力される差分
データについて、図6を用いて説明しておく。図6の横
軸は、ステージ11のz位置を表し、縦軸は、差分デー
タの値を表している。
The difference circuit 55 connected to the subsequent stage of the above-mentioned integrating circuits 53 and 54 is an integrated value signal from the integrating circuit 53.
(A-) and the integrated value signal (B) from the integration circuit 54 (A-
B) is calculated and the difference signal is output. A / D converter 5
6 converts the difference signal from the difference circuit 55 into digital data and outputs it to the CPU 36 as difference data. here,
The difference data output from the A / D converter 56 to the CPU 36 will be described with reference to FIG. The horizontal axis of FIG. 6 represents the z position of the stage 11, and the vertical axis represents the value of the difference data.

【0030】例えば、図4(a)のように積分値信号がA
>Bのとき(ステージ11はz1,撮像信号のピークはt
p<tk)、差分データは正の値をとる。また、図5の
ように積分値信号がA=Bのとき(z0,tp=tk)、
差分データは零となる。また、図4(b)のように積分値
信号がA<Bのとき(z2,tp>tk)、差分データは
負の値をとる。
For example, as shown in FIG. 4A, the integrated value signal is A
When> B (the stage 11 is z1, the peak of the imaging signal is t
p <tk), the difference data has a positive value. Further, as shown in FIG. 5, when the integrated value signal is A = B (z0, tp = tk),
The difference data becomes zero. When the integrated value signal is A <B (z2, tp> tk) as shown in FIG. 4B, the difference data has a negative value.

【0031】詳細は後述するが、CPU36は、上記し
た差分データ(図6)の値に基づいて、差分データの値が
零となるようにステージ11の駆動部38を制御し、差
分データの値が零になると、ステージ11を停止させ
る。差分データの値が零になるときとは、CCDセンサ
30から出力される撮像信号のピークが所定時刻tkと
ほぼ同時に現れるとき(図5,tp=tk)である。
Although the details will be described later, the CPU 36 controls the drive unit 38 of the stage 11 so that the value of the difference data becomes zero on the basis of the value of the difference data (FIG. 6) described above, and the value of the difference data. When becomes zero, the stage 11 is stopped. The value of the difference data becomes zero when the peak of the image pickup signal output from the CCD sensor 30 appears at substantially the same time as the predetermined time tk (FIG. 5, tp = tk).

【0032】すなわち、上記した差分データ(図6)の値
に基づく制御は、撮像信号のピークが所定時刻tkとほ
ぼ同時に現れるとき(図5,tp=tk)のステージ11
のz位置(z0)を基準にして行われる。このように、積
分境界線である所定時刻tkは、ステージ11のz位置
(標本と対物レンズ12との位置関係)の基準を示すパ
ラメータといえる。また、上記した差分データ(図6)の
値は、ステージ11のz位置の基準に対するずれを示し
ている。以下、所定時刻tkを「基準時刻tk」、差分
データを「位置ずれデータ」という。
That is, the control based on the value of the above-mentioned difference data (FIG. 6) is performed by the stage 11 when the peak of the image pickup signal appears at substantially the same time as the predetermined time tk (FIG. 5, tp = tk).
Is performed with reference to the z position (z0) of. As described above, the predetermined time tk which is the integration boundary line can be said to be a parameter indicating the reference of the z position of the stage 11 (the positional relationship between the sample and the objective lens 12). The value of the difference data (FIG. 6) described above indicates the deviation of the z position of the stage 11 from the reference. Hereinafter, the predetermined time tk is referred to as “reference time tk” and the difference data is referred to as “positional shift data”.

【0033】なお、基準時刻tkは、CPU36からの
制御信号に応じて任意に設定できるため、基準時刻tk
の設定値を変更することにより、ステージ11を任意の
z位置に停止させることができる。基準時刻tkの設定
値はメモリ37に記憶されている。信号処理部31およ
びCPU36は、請求項の「位置ずれ検出手段」に対応
し、CPU36は「制御手段」,「設定手段」,「監視手
段」に対応する。メモリ37は「記憶手段」に対応す
る。
Since the reference time tk can be arbitrarily set according to the control signal from the CPU 36, the reference time tk
The stage 11 can be stopped at an arbitrary z position by changing the set value of. The set value of the reference time tk is stored in the memory 37. The signal processing unit 31 and the CPU 36 correspond to "positional deviation detecting means" in the claims, and the CPU 36 corresponds to "controlling means", "setting means", and "monitoring means". The memory 37 corresponds to "storage means".

【0034】次に、可視受光部(32〜34)について説
明する。可視受光部(32〜34)は、図1に示すよう
に、第2対物レンズ32と、中間変倍レンズ33と、C
CDセンサ34とで構成される。第2対物レンズ32
は、ハーフミラー17からの平行光(可視光Le)を集光
して結像光に変換する。中間変倍レンズ33は、結像倍
率を切り替える。CCDセンサ34は、複数の受光部が
配列されたセンサである。
Next, the visible light receiving portions (32 to 34) will be described. As shown in FIG. 1, the visible light receiving portions (32 to 34) include a second objective lens 32, an intermediate variable magnification lens 33, and a C lens.
It is composed of a CD sensor 34. Second objective lens 32
Collimates the parallel light (visible light Le) from the half mirror 17 and converts it into imaging light. The intermediate variable magnification lens 33 switches the image forming magnification. The CCD sensor 34 is a sensor in which a plurality of light receiving parts are arranged.

【0035】この可視受光部(32〜34)において、ハ
ーフミラー17を透過した可視光Leは、第2対物レン
ズ32と中間変倍レンズ33とを通過し、CCDセンサ
34の撮像面に結像される。なお、可視光Leは、不図
示の照明装置により照明された標本から発生して対物レ
ンズ12とダイクロイックミラー16とを通過し、ハー
フミラー17に達した可視光の一部である。このため、
CCDセンサ34の撮像面には、標本像が形成される。
In the visible light receiving portions (32 to 34), the visible light Le transmitted through the half mirror 17 passes through the second objective lens 32 and the intermediate variable magnification lens 33 and is imaged on the image pickup surface of the CCD sensor 34. To be done. The visible light Le is a part of visible light generated from a sample illuminated by an illumination device (not shown), passing through the objective lens 12 and the dichroic mirror 16, and reaching the half mirror 17. For this reason,
A sample image is formed on the imaging surface of the CCD sensor 34.

【0036】また、ハーフミラー17に達した可視光の
他の一部Ldは、ハーフミラー17で反射され、接眼レ
ンズ13によって結像される。したがって、CCDセン
サ34の撮像面に形成される標本像のコントラストは、
接眼レンズ13を介して観察される標本像のコントラス
トと同じである。標本像のコントラストは、周知のよう
に、ステージ11の上下動によって標本の位置が変わる
と変化する。
The other part Ld of the visible light that has reached the half mirror 17 is reflected by the half mirror 17 and imaged by the eyepiece lens 13. Therefore, the contrast of the sample image formed on the imaging surface of the CCD sensor 34 is
This is the same as the contrast of the sample image observed through the eyepiece lens 13. As is well known, the contrast of the sample image changes when the position of the sample changes due to the vertical movement of the stage 11.

【0037】CCDセンサ34では、撮像面に形成され
た標本像のコントラストに応じて、各々の受光部に電荷
が蓄積される。そして、CCDセンサ34の各受光部に
蓄積された電荷は、CCDを介して転送され、画像信号
として信号処理部35に出力される。次に、信号処理部
35について説明する。
In the CCD sensor 34, electric charge is accumulated in each light receiving portion according to the contrast of the sample image formed on the image pickup surface. Then, the charges accumulated in each light receiving portion of the CCD sensor 34 are transferred through the CCD and output to the signal processing portion 35 as an image signal. Next, the signal processing unit 35 will be described.

【0038】信号処理部35は、図2に示すように、D
Cカット回路61と、PGA62と、バンドパスフィル
タ(BPF)63と、微分回路64と、積分回路65と、
A/Dコンバータ66とで構成されている。DCカット
回路61は、CCDセンサ34から出力される画像信号
のDC成分をカットする。PGA62は、DC成分がカ
ットされた画像信号のピーク電圧が一定となるように規
格化する。
The signal processing unit 35, as shown in FIG.
A C-cut circuit 61, a PGA 62, a bandpass filter (BPF) 63, a differentiating circuit 64, an integrating circuit 65,
It is composed of an A / D converter 66. The DC cut circuit 61 cuts the DC component of the image signal output from the CCD sensor 34. The PGA 62 normalizes the peak voltage of the image signal from which the DC component is cut so as to be constant.

【0039】BPF63は、規格化された画像信号から
不要な周波数成分(低周波成分)を除去する。微分回路6
4と積分回路65とは、BPF63から出力される画像
信号(高周波成分)の電圧値を積分する。A/Dコンバー
タ66は、積分回路65からの画像信号をデジタルデー
タ化し、コントラストデータとしてCPU36に出力す
る。
The BPF 63 removes unnecessary frequency components (low frequency components) from the standardized image signal. Differentiator circuit 6
4 and the integration circuit 65 integrate the voltage value of the image signal (high frequency component) output from the BPF 63. The A / D converter 66 converts the image signal from the integration circuit 65 into digital data and outputs it to the CPU 36 as contrast data.

【0040】ここで、A/Dコンバータ66からCPU
36に出力されるコントラストデータについて、図7を
用いて説明しておく。図7の横軸は、ステージ11のz
位置を表し、縦軸は、コントラストデータの値を表して
いる。コントラストデータの値は、標本像のコントラス
トの高低を示すため、ステージ11の上下動によって標
本の位置が変わると変化し、あるz位置(zc)で最大と
なる。このとき、接眼レンズ13側では、コントラスト
の高い標本像を良好に観察することができる。
From the A / D converter 66 to the CPU
The contrast data output to 36 will be described with reference to FIG. 7. The horizontal axis of FIG. 7 indicates z of the stage 11.
The position is shown, and the vertical axis shows the value of the contrast data. Since the value of the contrast data indicates the level of the contrast of the sample image, it changes when the position of the sample changes due to the vertical movement of the stage 11, and becomes the maximum at a certain z position (zc). At this time, a sample image with high contrast can be satisfactorily observed on the eyepiece 13 side.

【0041】詳細は後述するが、CPU36は、上記し
たコントラストデータ(図7)の値に基づいて、コントラ
ストデータの値が最大となるようにステージ11の駆動
部38を制御し、コントラストデータが最大値になる
と、ステージ11を停止させる。このようなコントラス
トデータ(図7)の値に基づく制御は、上記した基準時刻
tkを設定するために行われる。
As will be described later in detail, the CPU 36 controls the drive unit 38 of the stage 11 so that the value of the contrast data becomes maximum based on the value of the above-mentioned contrast data (FIG. 7), and the contrast data becomes maximum. When the value is reached, the stage 11 is stopped. The control based on the value of the contrast data (FIG. 7) is performed to set the reference time tk described above.

【0042】ダイクロイックミラー16とハーフミラー
17と可視受光部(32〜34)と信号処理部35とCP
U36とは、請求項の「位置検出手段」に対応する。次
に、上記のように構成された顕微鏡10における焦点合
わせ動作について、図8のフローチャートを用いて説明
する。CPU36は、顕微鏡10に電源が投入され、焦
点合わせのモードがオートフォーカスモードに設定され
ると、図8に示すフローチャートの手順にしたがって焦
点合わせ動作を実行する。このフローチャートでは、焦
点合わせ動作を開始した時点で、既に、ある基準時刻t
k(図4,図5)がメモリ37に記憶された状態を想定
している。この時点で既にメモリ37に記憶されている
基準時刻tkは、例えば、前回の観察時に設定されたも
のである。
The dichroic mirror 16, the half mirror 17, the visible light receiving parts (32 to 34), the signal processing part 35 and the CP.
U36 corresponds to the "position detecting means" in the claims. Next, the focusing operation in the microscope 10 configured as described above will be described using the flowchart in FIG. When the microscope 10 is powered on and the focusing mode is set to the autofocus mode, the CPU 36 executes the focusing operation according to the procedure of the flowchart shown in FIG. In this flowchart, when the focusing operation is started, a certain reference time t has already been reached.
It is assumed that k (FIGS. 4 and 5) is stored in the memory 37. The reference time tk already stored in the memory 37 at this point is set, for example, at the time of the previous observation.

【0043】CPU36は、まず、対物レンズ12の切
り替えが行われたか否かの判定(ステップS1)を行
い、判定結果が「N」の場合には、ステージ11が大き
くデフォーカスしたか否かの判定(ステップS2)を行
う。そして、ステップS2の判定結果も「N」の場合に
は、ステップS3〜S5の処理を実行する。また、CP
U36は、ステップS1とステップS2の何れか一方の
判定結果が「Y」の場合には、ステップS6〜S10の
処理を実行した後、ステップS4,S5の処理を実行す
る。
The CPU 36 first determines whether or not the objective lens 12 has been switched (step S1), and if the determination result is "N", determines whether or not the stage 11 is largely defocused. The determination (step S2) is performed. Then, if the determination result of step S2 is also “N”, the processes of steps S3 to S5 are executed. Also, CP
When the determination result of either step S1 or step S2 is “Y”, the U36 executes the processes of steps S6 to S10 and then executes the processes of steps S4 and S5.

【0044】ちなみに、対物レンズ12が切り替えられ
たかの判定(ステップS1)は、顕微鏡10に設けられ
た対物レンズ切り替えボタンの操作や、レボルバの回転
などを検出することによって行われる。また、ステージ
11が大きくデフォーカスしたかの判定(ステップS
2)は、信号処理部31から出力される位置ずれデータ
(図6)の絶対値が所定値と比べて大きいか小さいかによ
って行われる。
By the way, the determination as to whether the objective lens 12 has been switched (step S1) is made by operating the objective lens switching button provided on the microscope 10 or detecting the rotation of the revolver. Also, it is determined whether the stage 11 is largely defocused (step S
2) is the positional deviation data output from the signal processing unit 31
This is performed depending on whether the absolute value of (FIG. 6) is larger or smaller than the predetermined value.

【0045】まず、ステップS3〜S5の処理について
説明する。ステップS3において、赤外光(Lh)を標本
に照射した後、CPU36は、信号処理部31から出力
される位置ずれデータ(図6)を取り込み、位置ずれデー
タの値が零となるようにステージ11の駆動部38を制
御する。ここで、信号処理部31から位置ずれデータを
取り込むに当たって、CPU36の中の設定部は、信号
処理部31の積分回路53,54に対し、メモリ37に
記憶されている基準時刻tk(図4,図5)を設定する
ための制御信号を出力する。
First, the processing of steps S3 to S5 will be described. In step S3, after irradiating the sample with infrared light (Lh), the CPU 36 takes in the positional deviation data (FIG. 6) output from the signal processing unit 31 and sets the stage so that the value of the positional deviation data becomes zero. 11 drive unit 38 is controlled. Here, when loading the positional deviation data from the signal processing unit 31, the setting unit in the CPU 36 instructs the integration circuits 53 and 54 of the signal processing unit 31 to store the reference time tk (see FIG. The control signal for setting (FIG. 5) is output.

【0046】具体的に説明すると、CPU36は、CC
Dセンサ30に対してスタートパルスを出力し、CCD
センサ30から信号処理部31への撮像信号の出力を開
始させ(時刻ts)、計時を開始すると共に、積分回路5
3に対して積分開始を指示する。そして、メモリ37に
記憶された基準時刻tkになると、CPU36は、積分
回路53に対して積分終了を指示すると共に、積分回路
54に対して積分開始を指示する。さらに、CCDセン
サ30からの撮像信号の出力が終了する時刻teになる
と、CPU36は、積分回路54に対して積分終了を指
示する。
More specifically, the CPU 36 controls the CC
A start pulse is output to the D sensor 30, and the CCD
The output of the imaging signal from the sensor 30 to the signal processing unit 31 is started (time ts) to start time measurement, and at the same time, the integration circuit 5
Instruct 3 to start integration. Then, at the reference time tk stored in the memory 37, the CPU 36 instructs the integration circuit 53 to end the integration and instructs the integration circuit 54 to start the integration. Further, at time te when the output of the image pickup signal from the CCD sensor 30 ends, the CPU 36 instructs the integration circuit 54 to end the integration.

【0047】その結果、信号処理部31からCPU36
には、ステージ11のz位置の基準に対するずれを示す
位置ずれデータ(図6)が出力される。なお、ステージ2
1のz位置の基準は、メモリ37に記憶された基準時刻
tkとほぼ同時に、撮像信号がピークとなるとき(図5)
のステージ11のz位置(z0)である。このようにし
て、メモリ38に記憶された基準時刻tkに基づく位置
ずれデータ(図6)が得られると、CPU36は、位置ず
れデータの値が零となるようにステージ11の駆動部3
8を制御する。
As a result, the signal processing unit 31 to the CPU 36
The positional shift data (FIG. 6) indicating the shift of the z position of the stage 11 with respect to the reference is output to. In addition, stage 2
The reference of the z position of 1 is when the image pickup signal peaks at almost the same time as the reference time tk stored in the memory 37 (FIG. 5).
Is the z position (z0) of the stage 11. In this way, when the positional deviation data (FIG. 6) based on the reference time tk stored in the memory 38 is obtained, the CPU 36 causes the driving unit 3 of the stage 11 to set the positional deviation data to zero.
Control eight.

【0048】例えば、位置ずれデータが正の値をとると
き(図4(a))、CPU36は、ステージ11を前ピン側
に向けて移動させながら、信号処理部31から出力され
る位置ずれデータを次々に取り込み、位置ずれデータが
零になるとステージ11を停止させる。逆に、位置ずれ
データが負の値をとるとき(図4(b))、CPU36は、
ステージ11を後ピン側に向けて移動させながら、信号
処理部31から出力される位置ずれデータを次々に取り
込み、位置ずれデータが零になるとステージ11を停止
させる。
For example, when the positional deviation data has a positive value (FIG. 4 (a)), the CPU 36 moves the stage 11 toward the front pin side and outputs the positional deviation data output from the signal processing unit 31. Are sequentially taken in and the stage 11 is stopped when the positional deviation data becomes zero. On the contrary, when the positional deviation data has a negative value (FIG. 4B), the CPU 36
While moving the stage 11 toward the rear pin side, the positional shift data output from the signal processing unit 31 is successively taken in, and when the positional shift data becomes zero, the stage 11 is stopped.

【0049】このように、位置ずれデータ(図6)の値に
は、ステージ11を移動させるべき方向に関する情報が
含まれるため、ステージ11を上下動させて実際に焦点
が合う位置をサーチするサーチ動作は必要ない。したが
って、ステップS3における焦点合わせ動作(位置ずれ
データの値に基づく制御)は高速に行われる。ステップ
S3の結果、ステージ11は、メモリ37に記憶されて
いる基準時刻tkに応じたz位置の基準(z0)に高速に
位置決めされる。ステップS3での位置決めは、自ら赤
外光を照射して行われるため、標本が明るくても暗くて
も同じ結果が得られる。
As described above, since the value of the positional deviation data (FIG. 6) includes information on the direction in which the stage 11 should be moved, the search for actually moving the stage 11 up and down to search for a position where the focus is actually achieved. No action required. Therefore, the focusing operation (control based on the value of the positional deviation data) in step S3 is performed at high speed. As a result of step S3, the stage 11 is quickly positioned at the reference (z0) of the z position corresponding to the reference time tk stored in the memory 37. Since the positioning in step S3 is performed by irradiating infrared light by itself, the same result can be obtained regardless of whether the sample is bright or dark.

【0050】次のステップS4において、CPU36
は、観察者によってジョグダイヤル45が操作されたか
否かの判定を行い、判定結果が「N」であればステップ
S1の処理に戻り、判定結果が「Y」であれば次のステ
ップS5に進む。
In the next step S4, the CPU 36
Judges whether or not the observer has operated the jog dial 45. If the judgment result is "N", the process returns to step S1. If the judgment result is "Y", the process proceeds to the next step S5.

【0051】観察者によってジョグダイヤル45が操作
された場合、CPU36は、ステップS5において、駆
動部38のアップ/ダウンカウンタ47から出力される
微調整信号を読み取って、メモリ37に記憶されている
基準時刻tkを微調整する(補正部)。つまり、ステー
ジ11のz位置の基準(z0)を観察者による手動微調整
量に応じて微調整する。
When the observer operates the jog dial 45, the CPU 36 reads the fine adjustment signal output from the up / down counter 47 of the drive unit 38 in step S5, and reads the reference time stored in the memory 37. Finely adjust tk (correction unit). That is, the reference (z0) of the z position of the stage 11 is finely adjusted according to the manual fine adjustment amount by the observer.

【0052】したがって、次にステップS3の処理を実
行する際には、観察者による手動微調整量が反映された
基準時刻tkに基づいて、信号処理部31から位置ずれ
データが取り込まれ、この位置ずれデータの値が零とな
るようにステージ11の駆動部38が制御される。次
に、ステップS6〜S10の処理について説明する。ス
テップS6〜S10の処理は、対物レンズ12が切り替
えられたり、ステージ11が大きくデフォーカスしたと
きだけ実行される。ステップS6の処理は、上記したス
テップS3の処理と同じである。
Therefore, when the process of step S3 is executed next, the positional deviation data is fetched from the signal processing unit 31 based on the reference time tk in which the amount of manual fine adjustment by the observer is reflected, and this position is read. The drive unit 38 of the stage 11 is controlled so that the value of the deviation data becomes zero. Next, the processing of steps S6 to S10 will be described. The processing of steps S6 to S10 is executed only when the objective lens 12 is switched or the stage 11 is largely defocused. The process of step S6 is the same as the process of step S3 described above.

【0053】ステップS7において、CPU36は、信
号処理部35からコントラストデータを取り込み、標本
の明暗を判定する。そして、コントラストデータを抽出
可能な程度に標本が明るい場合には(ステップS7が
Y)、ステップS8〜S10の処理を実行し、基準時刻
tkを変更する工程を実施する。ステップS8におい
て、CPU36は、信号処理部35から取り込んだコン
トラストデータ(図7)を参照しながら、ステージ11の
駆動部38を制御する。つまり、ステージ11を一定の
上下動範囲でアップ/ダウン駆動させて(サーチ動作)、
コントラストデータが最大となるz位置(zc)を検出
し、そのz位置でステージ11の上下動を停止させる
(ステップS9)。
In step S7, the CPU 36 takes in the contrast data from the signal processing unit 35 and determines whether the sample is bright or dark. Then, when the sample is bright enough to extract the contrast data (Y in step S7), the processes of steps S8 to S10 are executed, and the step of changing the reference time tk is executed. In step S8, the CPU 36 controls the drive unit 38 of the stage 11 with reference to the contrast data (FIG. 7) loaded from the signal processing unit 35. In other words, the stage 11 is driven up / down within a certain vertical movement range (search operation),
The z position (zc) that maximizes the contrast data is detected, and the vertical movement of the stage 11 is stopped at the z position (step S9).

【0054】このとき、接眼レンズ13側では、コント
ラストの高い標本像を良好に観察することができる。次
に、CPU36は、ステップS10において、コントラ
ストデータが最大となるz位置(zc)にステージ11を
停止させた状態で、信号処理部31からの位置ずれデー
タ(図6)を取り込み、位置ずれデータの値が零となるよ
うに基準時刻tkの設定値を変更する。
At this time, on the eyepiece lens 13 side, a sample image with high contrast can be satisfactorily observed. Next, in step S10, the CPU 36 fetches the positional deviation data (FIG. 6) from the signal processing unit 31 in the state where the stage 11 is stopped at the z position (zc) where the contrast data is maximum, and the positional deviation data is acquired. The set value of the reference time tk is changed so that the value of is zero.

【0055】例えば、位置ずれデータが正の値をとると
き(図4(a))、CPU36は、基準時刻tkを時刻ts
側に向けてシフトさせながら、信号処理部31から出力
される位置ずれデータを次々に取り込み、位置ずれデー
タが零になったときの基準時刻tkをメモリ37に記憶
させる。逆に、位置ずれデータが負の値をとるとき(図
4(b))、CPU36は、基準時刻tkを時刻te側に
向けて移動させながら、信号処理部31から出力される
位置ずれデータを次々に取り込み、位置ずれデータが零
になったときの基準時刻tkをメモリ37に記憶させ
る。
For example, when the positional deviation data has a positive value (FIG. 4 (a)), the CPU 36 sets the reference time tk to the time ts.
While shifting toward the side, the positional deviation data output from the signal processing unit 31 is sequentially taken in, and the reference time tk when the positional deviation data becomes zero is stored in the memory 37. On the contrary, when the positional deviation data has a negative value (FIG. 4 (b)), the CPU 36 moves the reference time tk toward the time te side and outputs the positional deviation data output from the signal processing unit 31. The reference time tk when the positional deviation data becomes zero is stored in the memory 37 one after another.

【0056】このようにして基準時刻tkを設定更新す
ることで、メモリ37には、新たな標本状態に対応する
コントラストデータが最大となるz位置(zc)が、ステ
ージ11のz位置(標本と対物レンズ12との位置関
係)の基準として記憶されたことになる。したがって、
次の観察時にステップS3の処理を実行する際には、ス
テップS10において新たに設定された基準時刻tkに
基づいて、信号処理部31から位置ずれデータが取り込
まれ、この位置ずれデータの値が零となるようにステー
ジ11の駆動部38が制御される。
By setting and updating the reference time tk in this way, the z position (zc) at which the contrast data corresponding to the new sample state becomes maximum is stored in the memory 37 as the z position (sample and sample) of the stage 11. It is stored as a reference of (positional relationship with the objective lens 12). Therefore,
When executing the process of step S3 at the next observation, the positional deviation data is fetched from the signal processing unit 31 based on the reference time tk newly set in step S10, and the value of the positional deviation data is zero. The drive unit 38 of the stage 11 is controlled so that

【0057】その結果、ステージ11は、ステップS8
において検出された最大コントラストデータのz位置
(zc)に位置決めされる。なお、ステップS7におい
て、コントラストデータが抽出できない程度に標本が暗
いと判定された場合には、コントラストデータを更新す
るためのステップS8〜S10の処理を実行せずに、ス
テップS4に進む。そして、観察者によるジョグダイヤ
ル45の操作に応じて、基準時刻tkの設定値が更新さ
れる(ステップS4,S5)。つまり、新たにコントラ
ストデータが最大となるz位置を示すパラメータ(tk)
の設定変更はせず、既に記憶されている基準時刻tkを
用いる。
As a result, the stage 11 carries out step S8.
Z position of the maximum contrast data detected in
It is positioned at (zc). If it is determined in step S7 that the sample is too dark to extract the contrast data, the process proceeds to step S4 without executing the processes of steps S8 to S10 for updating the contrast data. Then, the set value of the reference time tk is updated according to the operation of the jog dial 45 by the observer (steps S4 and S5). That is, a parameter (tk) newly indicating the z position where the contrast data becomes maximum.
The setting of is not changed and the already stored reference time tk is used.

【0058】以上説明したように、本実施形態の顕微鏡
10によれば、メモリ37に設定された基準時刻tk
(コントラストデータが最大となるz位置を示すパラメ
ータ)に基づいて信号処理部31から位置ずれデータを
取り込み、この位置ずれデータの値が零となるようにス
テージ11の駆動部38を制御するため(ステップS
3)、標本の明るさに関係なく、速く、標本像のコント
ラストが最大となるz位置に焦点を合わせることができ
る。
As described above, according to the microscope 10 of this embodiment, the reference time tk set in the memory 37 is set.
In order to control the drive unit 38 of the stage 11 so that the positional shift data is fetched from the signal processing unit 31 based on the (parameter indicating the z position where the contrast data is maximum) and the value of the positional shift data becomes zero. Step S
3) Regardless of the brightness of the sample, it is possible to quickly focus on the z position where the contrast of the sample image is maximum.

【0059】さらに、対物レンズ12が切り替えられた
り、ステージ11が大きくデフォーカスしたときには、
メモリ37内の基準時刻tk(コントラストデータが最
大となるz位置を示すパラメータ)を設定変更するため
(ステップS10)、常に、最大コントラストの標本像を
観察することができる。また、観察者による手動微調整
が行われた場合には、その微調整量に基づいてメモリ3
7内の基準時刻tkの設定値を微調整するため(ステッ
プS5)、標本の厚みに対して焦点深度が浅い場合で
も、標本の任意の対象物をベストフォーカスで良好に観
察することができる。
Further, when the objective lens 12 is switched or the stage 11 is largely defocused,
To change the setting of the reference time tk (parameter indicating the z position where the contrast data becomes maximum) in the memory 37
(Step S10) The sample image with the maximum contrast can always be observed. In addition, when manual fine adjustment is performed by the observer, the memory 3 is adjusted based on the fine adjustment amount.
Since the set value of the reference time tk within 7 is finely adjusted (step S5), even if the depth of focus is shallow with respect to the thickness of the sample, it is possible to satisfactorily observe an arbitrary target object of the sample with the best focus.

【0060】なお、上記した実施形態では、標本が暗い
とき、観察者によるジョグダイヤル45の操作に応じて
基準時刻tkの設定値を更新したが、コントラストの高
い画像が抽出できる検鏡方法(例えば微分干渉観察状
態)に切り換えてステップS8〜S10の処理を実行
し、基準時刻tkの設定値を更新してもよい。さらに、
上記した実施形態では、ステージ11のz位置(標本と
対物レンズ12との位置関係)の基準を示すパラメータ
として、基準時刻tk(積分境界線)のみを用いる例を説
明したが、本発明はこれに限らない。
In the above-described embodiment, when the sample is dark, the set value of the reference time tk is updated according to the operation of the jog dial 45 by the observer. It is also possible to switch to the interference observation state) and execute the processing of steps S8 to S10 to update the set value of the reference time tk. further,
In the above-described embodiment, an example in which only the reference time tk (integral boundary line) is used as a parameter indicating the reference of the z position of the stage 11 (positional relationship between the sample and the objective lens 12) has been described. Not limited to

【0061】例えば、基準時刻tk(積分境界線)は時刻
ts,te間の任意の時刻に固定しておき、ステージ1
1のz位置(標本と対物レンズ12との位置関係)の基
準を設定変更する際には、固定された基準時刻tk(積
分境界線)に応じて積分回路53,54から出力される積
分値信号(A),(B)や、差分信号55から出力される差
分信号に、所定のオフセット信号を付加することが考え
られる。また、A/Dコンバータ56から出力される差
分データに所定のオフセットデータを付加してもよい。
For example, the reference time tk (integral boundary line) is fixed at an arbitrary time between the times ts and te, and the stage 1
When setting and changing the reference of the z position of 1 (positional relationship between the sample and the objective lens 12), the integrated value output from the integrating circuits 53 and 54 according to the fixed reference time tk (integral boundary line). It is conceivable to add a predetermined offset signal to the signals (A) and (B) and the difference signal output from the difference signal 55. Further, predetermined offset data may be added to the difference data output from the A / D converter 56.

【0062】また、上記した実施形態では、落射型また
は透過型の照明によって生物標本を蛍光観察する顕微鏡
10の例を説明したが、本発明は、生物標本に限らず、
例えば半導体ウエハを落射照明で観察する顕微鏡などに
も適用できる。さらに、上記した実施形態では、標本と
対物レンズ12との位置関係を調整するためにステージ
11を上下動させる例を説明したが、対物レンズ12を
上下動させても良いし、対物レンズ12と標本との双方
を上下動させても良い。
Further, in the above-described embodiment, an example of the microscope 10 for observing a biological specimen with fluorescence by epi-illumination or transmissive illumination is described, but the present invention is not limited to the biological specimen.
For example, it can be applied to a microscope for observing a semiconductor wafer by epi-illumination. Further, in the above-described embodiment, the example in which the stage 11 is moved up and down in order to adjust the positional relationship between the sample and the objective lens 12 has been described, but the objective lens 12 may be moved up and down, or the objective lens 12 and the objective lens 12. Both the sample and the sample may be moved up and down.

【0063】なお、コントラストデータが最大となると
きの標本と対物レンズとの位置を検出する位置検出手段
は、位置合わせ装置の中に組み込まれていても良いし、
また、装置の外部に取り付けるものでも良い。
The position detecting means for detecting the positions of the sample and the objective lens when the contrast data becomes maximum may be incorporated in the alignment device.
It may also be attached to the outside of the device.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
標本に対して容易に焦点を合わせることができる。
As described above, according to the present invention,
The specimen can be easily focused.

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

【図1】本実施形態の顕微鏡の全体構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a microscope of this embodiment.

【図2】本実施形態の顕微鏡の電気的な構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the microscope of this embodiment.

【図3】標本と対物レンズとの位置関係が変化したとき
に撮像信号のピークがシフトする様子を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing how a peak of an image pickup signal shifts when a positional relationship between a sample and an objective lens changes.

【図4】撮像信号のピークと基準時刻との位置関係を例
示する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a positional relationship between a peak of an image pickup signal and a reference time.

【図5】撮像信号のピークと基準時刻とがほぼ一致する
様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which a peak of an image pickup signal and a reference time almost match each other.

【図6】差分データ(位置ずれデータ)がステージの位
置に応じて変化する様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing how difference data (positional deviation data) changes according to the position of the stage.

【図7】コントラストデータがステージの位置に応じて
変化する様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing how the contrast data changes according to the position of the stage.

【図8】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作を
示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a focusing operation in the microscope of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 顕微鏡 11 ステージ 12 対物レンズ 13 接眼レンズ 14 カバーガラス 15 スライドガラス 16 ダイクロイックミラー 17,25 ハーフミラー 21 LED光源 22 スリット部材 23 コンデンサレンズ 24 第1瞳制限マスク 26,32 第2対物レンズ 27 リレーレンズ系 28 第2瞳制限マスク 29 シリンドリカルレンズ 30,34 CCDセンサ 31,35 信号処理部 33 中間変倍レンズ 36 CPU 37 メモリ 38 駆動部 10 microscope 11 stages 12 Objective lens 13 eyepiece 14 cover glass 15 Slide glass 16 dichroic mirror 17,25 Half mirror 21 LED light source 22 Slit member 23 Condenser lens 24 First pupil restriction mask 26, 32 Second objective lens 27 Relay lens system 28 Second pupil restriction mask 29 Cylindrical lens 30,34 CCD sensor 31, 35 Signal processing unit 33 Intermediate variable power lens 36 CPU 37 memory 38 Drive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 7/04 F ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) G02B 7/04 F

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標本と対物レンズとの位置関係を調整す
る調整手段と、 前記対物レンズを介して形成される前記標本の像を画像
として取り込み、前記画像のコントラストが最大となる
ときの前記位置関係を検出する位置検出手段と、 前記位置関係の基準を記憶する記憶手段と、 前記位置検出手段を制御して、前記コントラストが最大
となる前記位置関係を検出させ、該検出により得られた
前記位置関係を前記記憶手段の前記基準として設定する
設定手段と、 前記対物レンズを介して前記標本に検出光を照射する照
射手段と、 前記検出光が照射された標本からの反射光を前記対物レ
ンズを介して受光する受光手段と、 前記受光手段から出力される受光信号と前記記憶手段に
記憶された前記基準とに基づいて、前記基準に対する前
記位置関係のずれを検出する位置ずれ検出手段と、 前記位置ずれ検出手段によって検出された前記ずれに基
づいて、前記調整手段を制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする顕微鏡用焦点合わせ装置。
1. An adjusting device for adjusting a positional relationship between a sample and an objective lens, and the position when the image of the sample formed through the objective lens is captured as an image and the contrast of the image is maximized. A position detecting unit that detects a relationship, a storage unit that stores the reference of the positional relationship, and a position detecting unit that controls the position detecting unit to detect the positional relationship that maximizes the contrast. Setting means for setting a positional relationship as the reference of the storage means, irradiation means for irradiating the specimen with detection light through the objective lens, and reflection light from the specimen irradiated with the detection light for the objective lens Based on a light receiving means for receiving light via the light receiving means, and a light receiving signal output from the light receiving means and the reference stored in the storage means, the positional relationship with respect to the reference is determined. A focusing device for a microscope, comprising: a positional deviation detecting means for detecting a deviation; and a control means for controlling the adjusting means on the basis of the deviation detected by the positional deviation detecting means.
【請求項2】 請求項1に記載の顕微鏡用焦点合わせ装
置において、 前記位置ずれ検出手段によって検出された前記ずれが所
定値より大きいか否かと、前記対物レンズが切り替えら
れたか否かと、の少なくとも一方を監視する監視手段を
備え、 前記設定手段は、前記監視手段による監視の結果に基づ
いて、前記ずれが前記所定値より大きいとき、または、
前記対物レンズが切り替えられたときに、前記位置検出
手段を制御し、該位置検出手段によって検出された前記
位置関係を前記記憶手段の前記基準として設定すること
を特徴とする顕微鏡用焦点合わせ装置。
2. The focusing device for a microscope according to claim 1, wherein at least whether the deviation detected by the position deviation detecting means is larger than a predetermined value and whether the objective lens is switched. A monitoring means for monitoring one of the settings, wherein the setting means, based on a result of monitoring by the monitoring means, when the deviation is larger than the predetermined value, or
A focusing device for a microscope, wherein when the objective lens is switched, the position detecting means is controlled and the positional relationship detected by the position detecting means is set as the reference of the storage means.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の顕微鏡
用焦点合わせ装置において、 前記調整手段は、前記標本と前記対物レンズとの位置関
係を微調整する微調整部を備え、 前記設定手段は、前記微調整部による微調整量に基づい
て、前記記憶手段に記憶された前記基準を補正する補正
部を備えたことを特徴とする顕微鏡用焦点合わせ装置。
3. The focusing device for a microscope according to claim 1, wherein the adjusting unit includes a fine adjusting unit that finely adjusts a positional relationship between the sample and the objective lens, and the setting unit. A microscope focusing device, comprising: a correction unit that corrects the reference stored in the storage unit based on the amount of fine adjustment by the fine adjustment unit.
【請求項4】 対物レンズおよび接眼レンズを有し、標
本の像を形成する結像光学系と、 前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に配置された請
求項1から請求項3の何れか1項に記載の顕微鏡用焦点
合わせ装置とを備えたことを特徴とする顕微鏡。
4. An image forming optical system having an objective lens and an eyepiece lens for forming an image of a sample, and the image pickup optical system arranged between the objective lens and the eyepiece lens. A microscope including the focusing device for a microscope according to item 1.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026802A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-24 Sony Corporation Autofocus control method, autofocus controller, and image processor
JP2006527852A (en) * 2003-06-19 2006-12-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Analytical apparatus and method having auto-focusing means
CN100378487C (en) * 2003-08-26 2008-04-02 索尼株式会社 Autofocus control method, autofocus controller, and image processor
US9702806B2 (en) 2013-03-15 2017-07-11 Iris International, Inc. Hematology systems and methods
US9857361B2 (en) 2013-03-15 2018-01-02 Iris International, Inc. Flowcell, sheath fluid, and autofocus systems and methods for particle analysis in urine samples

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527852A (en) * 2003-06-19 2006-12-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Analytical apparatus and method having auto-focusing means
WO2005026802A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-24 Sony Corporation Autofocus control method, autofocus controller, and image processor
CN100378487C (en) * 2003-08-26 2008-04-02 索尼株式会社 Autofocus control method, autofocus controller, and image processor
US9702806B2 (en) 2013-03-15 2017-07-11 Iris International, Inc. Hematology systems and methods
US9857361B2 (en) 2013-03-15 2018-01-02 Iris International, Inc. Flowcell, sheath fluid, and autofocus systems and methods for particle analysis in urine samples
US10060846B2 (en) 2013-03-15 2018-08-28 Iris International, Inc. Hematology systems and methods
US10345217B2 (en) 2013-03-15 2019-07-09 Iris International, Inc. Flowcell systems and methods for particle analysis in blood samples
US10705008B2 (en) 2013-03-15 2020-07-07 Iris International, Inc. Autofocus systems and methods for particle analysis in blood samples
US10794900B2 (en) 2013-03-15 2020-10-06 Iris International, Inc. Flowcell, sheath fluid, and autofocus systems and methods for particle analysis in urine samples
US11525766B2 (en) 2013-03-15 2022-12-13 Iris International, Inc. Dynamic range extension systems and methods for particle analysis in blood samples
US11543340B2 (en) 2013-03-15 2023-01-03 Iris International, Inc. Autofocus systems and methods for particle analysis in blood samples

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