JP2003029138A - Autofocusing method and ultraviolet microscope - Google Patents

Autofocusing method and ultraviolet microscope

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JP2003029138A
JP2003029138A JP2001219999A JP2001219999A JP2003029138A JP 2003029138 A JP2003029138 A JP 2003029138A JP 2001219999 A JP2001219999 A JP 2001219999A JP 2001219999 A JP2001219999 A JP 2001219999A JP 2003029138 A JP2003029138 A JP 2003029138A
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JP
Japan
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sample
optical system
video signal
image
objective optical
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Application number
JP2001219999A
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Japanese (ja)
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Wataru Nagata
渉 永田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autofocusing method which is capable of stably and efficiently detecting a focusing position under all conditions, and to provide a UV microscope. SOLUTION: This autofocusing method has an objective optical system (13) for observing a sample (12), driving means (20) for adjusting the relative distance between the sample (12) and the objective optical system (13) and imaging means (17) for converting the optical image from the sample (12) formed by the objective optical system (13) to a video signal and detects the focusing position by using the data obtained from the video signal described above, in which the relative distance between the sample (12) and the objective optical system (13) is regulated to a range, where the video signal is obtainable and a contrast value is determined, after the video signal is subjected to smoothing processing, then the position, where the contrast value is maximum, is determined as the focusing position.

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、自動合焦方法及び
紫外線顕微鏡に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic focusing method and an ultraviolet microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】顕微鏡の自動合焦においては、一般的
に、レーザを使用したアクティブ自動合焦方法が用いら
れている。
2. Description of the Related Art In automatic focusing of a microscope, an active automatic focusing method using a laser is generally used.

【0003】一方、映像信号を利用した自動合焦方法と
しては、画像中の隣接画素の輝度差を微分値として累積
するコントラスト法や、輝度値の標準偏差を利用する方
法が知られている。これらを応用した例として、特開平
5−236315号公報では、隣接画素の微分値を数ラ
イン分重ね合わせることによって得られる値をコントラ
スト指標値として使用し、観察対象物上のゴミや傷の影
響を低減している。
On the other hand, as an automatic focusing method using a video signal, a contrast method for accumulating the brightness difference between adjacent pixels in an image as a differential value and a method using a standard deviation of brightness values are known. As an example in which these are applied, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-236315, a value obtained by superimposing differential values of adjacent pixels for several lines is used as a contrast index value, and the influence of dust or scratches on an observation target is used. Has been reduced.

【0004】また、特開平6−337357号公報で
は、焦点が合っている画像ほど輝度分布のばらつきが大
きいとして、画像の輝度対頻度のヒストグラムから標準
偏差を求めて、その値が最大となる位置を焦点位置とし
ている。さらに、特開2000−266995号公報で
は、原画像とその画像をある位相分遅延させた画像の差
とから輪郭成分を抽出して、画像中での最大値と最小値
の差を検出することにより、ノイズの影響を受けないコ
ントラストによる自動焦点方法を示している。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-337357, it is assumed that the image having a better focus has a larger variation in the luminance distribution, and the standard deviation is obtained from the histogram of the luminance vs. frequency of the image, and the value becomes the maximum position. Is the focal position. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-266995, contour components are extracted from the difference between an original image and an image obtained by delaying the image by a certain phase, and the difference between the maximum value and the minimum value in the image is detected. Show an autofocus method by contrast that is not affected by noise.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクテ
ィブ自動合焦方法では、780nm等の長波長レーザを
使用する必要があり、紫外光に特化した結像性能を持た
せなければならない紫外線顕微鏡では、短波長光により
高解像を得る光学性能に影響を及ぼすという問題を抱え
ている。
However, in the active automatic focusing method, it is necessary to use a long-wavelength laser of 780 nm or the like, and in an ultraviolet microscope that must have an imaging performance specialized for ultraviolet light, There is a problem that the optical performance for obtaining a high resolution by the short wavelength light is affected.

【0006】また、前述したような従来の映像信号によ
る自動合焦方法では、観察対象物のパターン変化が多い
低倍率観察や観察対象物のコントラストがはっきりして
いる観察に対しては有効であるが、視野中のパターン変
化が少なくなる高倍率観察や低コントラスト画像の観察
に対しては、ノイズ成分の影響を受けて合焦位置が誤検
出されたり合焦位置を見つけだせない確率が高い。
Further, the conventional automatic focusing method using a video signal as described above is effective for low-magnification observation in which the pattern of the observation object is large and observation in which the contrast of the observation object is clear. However, for high-magnification observation or low-contrast image observation in which the pattern change in the visual field is small, there is a high probability that the focus position will be erroneously detected or cannot be found due to the influence of noise components.

【0007】特に、対物レンズと結像レンズの総合倍率
が500倍のような高倍率になると、観察対象物によっ
ては、視野中に現れるパターン変化が極わずかになる。
そのため、自動焦点に利用するためのコントラスト値の
変化が、画像の平坦部でのノイズ成分の変化の累積に比
べて差別できなくなってしまい、コントラスト値が明確
にピークとなる位置を検出するのが困難となる。
In particular, when the total magnification of the objective lens and the imaging lens becomes as high as 500, the pattern change appearing in the field of view becomes extremely slight depending on the object to be observed.
Therefore, the change in the contrast value for use in autofocus becomes indistinguishable compared to the accumulation of the change in the noise component in the flat portion of the image, and it is difficult to detect the position where the contrast value has a clear peak. It will be difficult.

【0008】また、例えば保護膜がかかっている半導体
ウエハのようなコントラストが低い画像では、着目すべ
き画像中のエッジ成分のコントラスト値の変化が非常に
小さく、オフセット変化分に埋もれてしまい、コントラ
スト値が明確にピークとなる位置を検出するのが困難と
なる。
Further, in an image with a low contrast such as a semiconductor wafer having a protective film, the change in the contrast value of the edge component in the image to be noticed is very small and it is buried in the offset change amount. It becomes difficult to detect the position where the value clearly has a peak.

【0009】本発明の目的は、あらゆる状況下で安定的
に効率良く合焦位置を検出できる自動合焦方法及び紫外
線顕微鏡を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an automatic focusing method and an ultraviolet microscope capable of stably and efficiently detecting a focused position under all circumstances.

【0010】[0010]

【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、本発明の自動合焦方法及び紫外線顕微鏡は
以下の如く構成されている。
In order to solve the problems and achieve the object, the automatic focusing method and the ultraviolet microscope of the present invention are configured as follows.

【0011】(1)本発明の自動合焦方法は、試料を観
察するための対物光学系と、前記試料と前記対物光学系
の相対的距離を調整するための駆動手段と、前記対物光
学系によって形成された前記試料からの光像を映像信号
に変換する撮像手段と、を備え、前記映像信号から得ら
れるデータを用いて合焦位置を検出する自動合焦方法に
おいて、前記映像信号が得られる範囲に前記試料と前記
対物光学系の相対的距離を調整し、前記映像信号に平滑
化処理を施した上でコントラスト値を求め、そのコント
ラスト値が最大となる位置を合焦位置とする。
(1) In the automatic focusing method of the present invention, an objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting a relative distance between the sample and the objective optical system, and the objective optical system. An image pickup means for converting an optical image of the sample formed by the above into a video signal, wherein the video signal is obtained in an automatic focusing method for detecting a focus position using data obtained from the video signal. The relative distance between the sample and the objective optical system is adjusted within a certain range, the video signal is subjected to smoothing processing, and then the contrast value is obtained. The position where the contrast value is the maximum is the focus position.

【0012】(2)本発明の自動合焦方法は、試料を観
察するための対物光学系と、前記試料と前記対物光学系
の相対的距離を調整するための駆動手段と、前記対物光
学系によって形成された前記試料からの光像を映像信号
に変換する撮像手段と、を備え、前記映像信号から得ら
れるデータを用いて合焦位置を検出する自動合焦方法に
おいて、前記映像信号が得られる範囲に前記試料と前記
対物光学系の相対的距離を調整し、前記映像信号から求
められるコントラスト値の増減判定と、前記映像信号か
ら求められる分散値の増減判定とを組み合わせて、合焦
位置を検出する。
(2) In the automatic focusing method of the present invention, an objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting the relative distance between the sample and the objective optical system, and the objective optical system. An image pickup means for converting an optical image of the sample formed by the above into a video signal, wherein the video signal is obtained in an automatic focusing method for detecting a focus position using data obtained from the video signal. The relative distance between the sample and the objective optical system is adjusted within a certain range, and the increase / decrease judgment of the contrast value obtained from the video signal and the increase / decrease judgment of the dispersion value obtained from the video signal are combined to obtain a focus position. To detect.

【0013】(3)本発明の紫外線顕微鏡は、試料を観
察するための紫外対物光学系と、前記試料と前記紫外対
物光学系の相対的距離を調整するための駆動手段と、前
記駆動手段による調整後、前記紫外対物光学系によって
形成された前記試料からの光像を映像信号に変換する撮
像手段と、前記映像信号に平滑化処理を施した上でコン
トラスト値を求め、そのコントラスト値が最大となる位
置を合焦位置とする制御手段と、から構成されている。
(3) The ultraviolet microscope of the present invention comprises an ultraviolet objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting the relative distance between the sample and the ultraviolet objective optical system, and the driving means. After the adjustment, an image pickup means for converting an optical image from the sample formed by the ultraviolet objective optical system into a video signal, and a contrast value obtained by performing a smoothing process on the video signal, and the contrast value is the maximum. And a control unit for setting a position at which is a focus position.

【0014】(4)本発明の紫外線顕微鏡は、試料を観
察するための紫外対物光学系と、前記試料と前記紫外対
物光学系の相対的距離を調整するための駆動手段と、前
記駆動手段による調整後、前記紫外対物光学系によって
形成された前記試料からの光像を映像信号に変換する撮
像手段と、前記映像信号から求められるコントラスト値
の増減判定と、前記映像信号から求められる分散値の増
減判定とを組み合わせて、合焦位置を検出する制御手段
と、から構成されている。
(4) The ultraviolet microscope of the present invention comprises an ultraviolet objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting the relative distance between the sample and the ultraviolet objective optical system, and the driving means. After the adjustment, an image pickup means for converting an optical image from the sample formed by the ultraviolet objective optical system into a video signal, an increase / decrease determination of a contrast value obtained from the video signal, and a dispersion value obtained from the video signal. The control means detects the in-focus position in combination with the increase / decrease determination.

【0015】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-mentioned means, the following effects are achieved.

【0016】(1)本発明の自動合焦方法によれば、自
動合焦を得るためにサンプリングしたデータに対して前
もって辺縁部を保つ種の平滑化処理を行なうことによ
り、コントラスト値の計算を行なう際に、画像中の観察
対象物のコントラスト変化を残しながら、ノイズ成分に
よる輝度変化分が除外され、コントラスト値が最大とな
る明確なピークを得ることができる。
(1) According to the automatic focusing method of the present invention, the contrast value is calculated by subjecting the sampled data to obtain automatic focusing by performing a kind of smoothing process for preserving the edge. When performing, the luminance change due to the noise component is excluded while leaving the contrast change of the observation target in the image, and a clear peak having the maximum contrast value can be obtained.

【0017】(2)本発明の自動合焦方法によれば、コ
ントラスト値の増減判定と分散値の増減判定とを組み合
わせることにより、合焦動作が合焦方向に向かっている
のか反対方向に向かっているかの判断を安定的に行なう
ことができる。
(2) According to the automatic focusing method of the present invention, by combining the increase / decrease determination of the contrast value and the increase / decrease determination of the variance value, the focusing operation is performed in the focusing direction or in the opposite direction. It is possible to make a stable determination as to whether or not it is.

【0018】(3)本発明の紫外線顕微鏡によれば、自
動合焦を得るためにサンプリングしたデータに対して前
もって辺縁部を保つ種の平滑化処理を行なうことによ
り、コントラスト値の計算を行なう際に、画像中の観察
対象物のコントラスト変化を残しながら、ノイズ成分に
よる輝度変化分が除外され、コントラスト値が最大とな
る明確なピークを得ることができる。
(3) According to the ultraviolet microscope of the present invention, the contrast value is calculated by subjecting the sampled data in order to obtain the automatic focus to a seed smoothing process which keeps the edges in advance. At this time, while leaving the contrast change of the observation target in the image, the change in luminance due to the noise component is excluded, and a clear peak having the maximum contrast value can be obtained.

【0019】(4)本発明の紫外線顕微鏡によれば、コ
ントラスト値の増減判定と分散値の増減判定とを組み合
わせることにより、合焦動作が合焦方向に向かっている
のか反対方向に向かっているかの判断を安定的に行なう
ことができる。
(4) According to the ultraviolet microscope of the present invention, by combining the increase / decrease judgment of the contrast value and the increase / decrease judgment of the dispersion value, whether the focusing operation is in the focusing direction or in the opposite direction. Can be stably determined.

【0020】[0020]

【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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】(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自動合焦方法を適用した顕微鏡の
構成を示すブロック図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a microscope to which an automatic focusing method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【0022】図1において、Z軸方向に移動可能なステ
ージ11には、観察対象試料12が載置されている。対
物レンズ13の観察光軸上には、ビームスプリッタ1
4、結像レンズ15、及びイメージセンサ17が配置さ
れている。また、照明装置16は、その照明光軸がビー
ムスプリッタ14にて前記観察光軸と直交するよう配置
されている。
In FIG. 1, an observation target sample 12 is placed on a stage 11 which is movable in the Z-axis direction. The beam splitter 1 is placed on the observation optical axis of the objective lens 13.
4, an imaging lens 15, and an image sensor 17 are arranged. Further, the illumination device 16 is arranged so that its illumination optical axis is orthogonal to the observation optical axis at the beam splitter 14.

【0023】制御装置18は、A/D変換回路181、
メモリ182、及びCPU183を備えており、これら
はバス184に接続されている。CPU183は、ステ
ージ駆動装置20を介してステージ11に接続されてお
り、A/D変換回路181はイメージセンサ17に接続
されている。また、制御装置18には表示用モニタ19
が接続されている。
The control device 18 includes an A / D conversion circuit 181,
The memory 182 and the CPU 183 are provided, and these are connected to the bus 184. The CPU 183 is connected to the stage 11 via the stage drive device 20, and the A / D conversion circuit 181 is connected to the image sensor 17. Further, the control device 18 has a display monitor 19
Are connected.

【0024】図1において、照明装置16から発せられ
た照明光は、ビームスプリッタ14によって反射され、
対物レンズ13を通って、観察対象試料12に照射され
る。その照射に伴って、観察対象試料12からの反射画
像が、対物レンズ13、ビームスプリッタ14、及び結
像レンズ15を介して、イメージセンサ17上に投影さ
れる。
In FIG. 1, the illumination light emitted from the illumination device 16 is reflected by the beam splitter 14,
The sample 12 to be observed is irradiated through the objective lens 13. Along with the irradiation, the reflection image from the observation target sample 12 is projected on the image sensor 17 via the objective lens 13, the beam splitter 14, and the imaging lens 15.

【0025】投影された画像は、イメージセンサ17に
よって電気信号に変換されて、制御装置18内のA/D
変換回路181によってデジタル信号に置き換えられ、
バス184を介してメモリ182に格納される。メモリ
182に格納された画像は、表示用モニタ19に表示さ
れる。
The projected image is converted into an electric signal by the image sensor 17, and the A / D in the controller 18 is converted.
Converted to a digital signal by the conversion circuit 181,
It is stored in the memory 182 via the bus 184. The image stored in the memory 182 is displayed on the display monitor 19.

【0026】CPU183は、メモリ182に格納され
た画像データから、指定した領域のデータを抽出して、
コントラスト指標を求める評価演算を行なう。CPU1
83は、評価演算の結果に基づいて、図示しないシリア
ル通信端子を介してステージ駆動装置20へ制御信号を
送り、ステージ駆動装置20によりステージ11を上下
方向(観察光軸方向)に移動させることにより、観察試
料12と対物レンズ13の相対距離を変化させて焦点位
置を得る。
The CPU 183 extracts the data of the designated area from the image data stored in the memory 182,
An evaluation calculation for obtaining a contrast index is performed. CPU1
83 sends a control signal to the stage driving device 20 via a serial communication terminal (not shown) based on the result of the evaluation calculation, and moves the stage 11 in the vertical direction (observation optical axis direction) by the stage driving device 20. The focal distance is obtained by changing the relative distance between the observation sample 12 and the objective lens 13.

【0027】図2は、上記のように構成された顕微鏡の
合焦動作の手順を示すフローチャートである。以下、図
2を基に合焦動作の手順を説明する。操作者により図示
しない操作部から動作開始が指示されると、ステップS
1で、CPU183はステージ1を上方向(+Z)へ移
動させ、指定された開始位置に位置させる。ステップS
2で、CPU183は、前記開始位置でイメージセンサ
17により撮像された観察対象試料12の画像を、A/
D変換回路181を介してメモリ182に保管する。
FIG. 2 is a flow chart showing the procedure of the focusing operation of the microscope configured as described above. The procedure of the focusing operation will be described below with reference to FIG. When the operator gives an instruction to start the operation from an operation unit (not shown), step S
At 1, the CPU 183 moves the stage 1 in the upward direction (+ Z) and positions it at the designated start position. Step S
2, the CPU 183 displays an image of the observation target sample 12 captured by the image sensor 17 at the start position in A /
It is stored in the memory 182 via the D conversion circuit 181.

【0028】ステップS3で、CPU183はメモリ1
82に保管された画像から、指定されたサンプリングラ
イン上の所定のn画素分の画像データD1〜Dnを抽出す
る。サンプリングラインは、例えば、画面中央部で交差
する一定幅の水平線と垂直線で設定される。
In step S3, the CPU 183 causes the memory 1
Image data D1 to Dn for a predetermined n pixels on the designated sampling line are extracted from the image stored in 82. The sampling line is set, for example, by a horizontal line and a vertical line having a constant width that intersect at the center of the screen.

【0029】ステップS4で、CPU183は、画像デ
ータD1〜Dnの中の互いに隣接する3画素の画像データ
Di‐1、Di、Di+1のうち、その輝度値が3画素の中央
値となる画像データをMiとする。CPU183は、画
像データMiをサンプリングラインに沿って1画素ずつ
ずらして(i=1,2,…)順次求めた後、各中央の画
像データDiを、それぞれ求めた画像データMiに置き換
える。ステップS5で、CPU183は、これら置き換
えられた各画像データにより、該ステージ位置でのコン
トラスト指標値Czを求める。
In step S4, the CPU 183 selects the image whose luminance value is the median value of the three pixels among the image data Di-1, Di, Di + 1 of the three adjacent pixels in the image data D1 to Dn. Let the data be Mi. The CPU 183 sequentially shifts the image data Mi pixel by pixel along the sampling line (i = 1, 2, ...) And then sequentially obtains the image data Di at each center, and replaces the obtained image data Mi with the obtained image data Mi. In step S5, the CPU 183 obtains the contrast index value Cz at the stage position from the replaced image data.

【0030】ステップS6で、CPU183は、次の画
像データを取得すべきステージ11のZ座標を計算し、
ステップS7で、そのZ座標が探索範囲内であるか否か
の判断をする。ここで探索範囲内であれば、ステップS
1に戻って上記処理を繰り返し、探索範囲を超えていれ
ば、ステップS8で、CPU183はコントラスト指標
値Czが最大となったZ座標ヘステージ11を移動さ
せ、一連の合焦動作処理を終了する。このように、ステ
ージ11を上下に移動させながら、各位置でコントラス
ト指標値を求め、最大となる位置を探す処理を行なう。
In step S6, the CPU 183 calculates the Z coordinate of the stage 11 from which the next image data should be acquired,
In step S7, it is determined whether the Z coordinate is within the search range. If it is within the search range, step S
If the search range is exceeded, the CPU 183 moves the stage 11 to the Z coordinate where the contrast index value Cz is maximized, and ends the series of focusing operation processes. In this way, while moving the stage 11 up and down, the contrast index value is obtained at each position, and the process of finding the maximum position is performed.

【0031】通常の自動合焦では、画面中央に着目する
ため、画面中央部の画像データに重みを置くようにサン
プリングラインが配置される。しかし、サンプリングラ
インを画面中央部だけでなく画面内に複数設定して合計
してもよいし、ラインでは無くエリアとしてもよい。
In normal automatic focusing, since the center of the screen is focused on, the sampling line is arranged so that the image data in the center of the screen is weighted. However, a plurality of sampling lines may be set not only in the central portion of the screen but also in the screen for totaling, or may be areas instead of lines.

【0032】このようにして求められたコントラスト指
標値は、ノイズ成分によるふらつきが除去され、合焦位
置におけるコントラスト指標値と焦点が外れた位置での
コントラスト指標値の相対差がつきやすくなる。
In the contrast index value thus obtained, the fluctuation due to the noise component is removed, and the contrast index value at the in-focus position and the contrast index value at the out-of-focus position are likely to have a relative difference.

【0033】図3は、比較的コントラストのある画像に
おいて、試料と対物レンズの相対距離に対するコントラ
スト指標値の関係をグラフにした図である。図3におい
て、61は上述の合焦動作手順で示した平滑化処理を施
した上でコントラスト指標値を算出したデータであり、
62は平滑化処理無しでコントラスト指標値を算出した
データである。コントラスト指標値の算出には、隣接す
る画像データの輝度差を用いている。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the contrast index value and the relative distance between the sample and the objective lens in an image having a relatively high contrast. In FIG. 3, reference numeral 61 is data obtained by performing the smoothing processing shown in the above-described focusing operation procedure and then calculating the contrast index value,
Reference numeral 62 is data obtained by calculating the contrast index value without smoothing processing. The brightness difference between adjacent image data is used to calculate the contrast index value.

【0034】62のデータでも、合焦位置となるべきピ
ーク位置の算出は可能であるが、61のデータでは、合
焦位置でのデータと焦点を外れた位置でのデータとの差
が明確になり、誤判定の可能性は低くなることが分か
る。
Although the peak position which should be the in-focus position can be calculated with the data of 62 as well, the difference between the data at the in-focus position and the data at the out-of-focus position is clear in the data of 61. Therefore, it can be seen that the possibility of erroneous determination is reduced.

【0035】図4は、コントラストが低い画像におい
て、試料と対物レンズの相対距離に対するコントラスト
指標値の関係をグラフにした図である。図4において、
63は上述の平滑化処理を施した上でコントラスト指標
値を算出したデータであり、64は平滑化処理無しでコ
ントラスト指標値を算出したデータである。コントラス
ト指標値の算出には、隣接する画像データの輝度差を用
いている。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the contrast index value and the relative distance between the sample and the objective lens in an image with low contrast. In FIG.
Reference numeral 63 is data obtained by calculating the contrast index value after performing the above-described smoothing processing, and 64 is data obtained by calculating the contrast index value without the smoothing processing. The brightness difference between adjacent image data is used to calculate the contrast index value.

【0036】64のデータでは、合焦位置となるべきピ
ーク位置の算出が難しく、誤判定してしまう可能性があ
るが、前処理として平滑化処理を施した63では、合焦
位置におけるピークデータと焦点が外れた位置でのデー
タとを明確に区別でき、合焦位置の安定した判定を行な
うことができる。
With the data of 64, it is difficult to calculate the peak position which should be the in-focus position, and there is a possibility of making an erroneous determination. And the data at the out-of-focus position can be clearly distinguished, and stable determination of the in-focus position can be performed.

【0037】本第1の実施の形態によれば、コントラス
ト指標値を算出する前に、各画素のデータを隣接する画
素との中央値に置き換えることによって、画像中のエッ
ジ部分のコントラスト情報を保ちながら、画像の平坦部
におけるノイズ成分の影響を取り除くことができる。こ
れにより、パターン変化が少ない画像やコントラストが
低い画像において、自動合焦のために抽出すべき情報だ
けを際立たせることができる。
According to the first embodiment, before the contrast index value is calculated, the data of each pixel is replaced with the median value of the adjacent pixels to maintain the contrast information of the edge portion in the image. However, it is possible to remove the influence of the noise component in the flat portion of the image. This makes it possible to highlight only the information to be extracted for automatic focusing in an image with a small pattern change or an image with a low contrast.

【0038】また、本第1の実施の形態では隣り合う三
つの画素の中央値を取っているが、ラインでサンプリン
グしている場合は隣接する5画素等でもよいし、エリア
でサンプリングしている場合は隣接する3×3画素等で
もよい。また、画素データの置き換えは、中央値でなく
ても辺縁部を保つ種の平滑化処理であればよい。例え
ば、一つの画素と隣接する画素の輝度の平均値を求め
て、前記一つの画素とその平均値の差が閾値を超える場
合のみ、前記一つの画素のデータを前記平均値に置き換
えるような方法であってもよい。
Further, in the first embodiment, the median value of three adjacent pixels is taken, but when sampling is performed on a line, it is possible to use 5 adjacent pixels or the like, or the area is sampled. In this case, adjacent 3 × 3 pixels may be used. Further, the replacement of the pixel data may be any kind of smoothing processing that maintains the edge portion, not the median value. For example, a method of obtaining an average value of the brightness of one pixel and an adjacent pixel and replacing the data of the one pixel with the average value only when the difference between the one pixel and the average value exceeds a threshold value. May be

【0039】(第2の実施の形態)本第2の実施の形態
に係る自動合焦方法を適用した顕微鏡の構成は、上記第
1の実施の形態と同じである。
(Second Embodiment) The structure of a microscope to which the automatic focusing method according to the second embodiment is applied is the same as that of the first embodiment.

【0040】図5は、本第2の実施の形態における顕微
鏡の合焦動作の手順を示すフローチャートである。以
下、図5を基に合焦動作の手順を説明する。操作者によ
り図示しない操作部から動作開始の指示が出されると、
ステップS11で、CPU183はステージ1を移動さ
せ、指定位置(動作開始時は、所定の開始位置)に位置
させる。ステップS12で、CPU183は、前記指定
位置でイメージセンサ17により撮像された観察対象試
料12の画像を、A/D変換回路181を介してメモリ
182に保管する。
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the focusing operation of the microscope according to the second embodiment. The procedure of the focusing operation will be described below with reference to FIG. When the operator issues an operation start instruction from an operation unit (not shown),
In step S11, the CPU 183 moves the stage 1 to a specified position (a predetermined start position when the operation starts). In step S12, the CPU 183 stores the image of the observation target sample 12 captured by the image sensor 17 at the designated position in the memory 182 via the A / D conversion circuit 181.

【0041】ステップS13で、CPU183は、メモ
リ182に保管された画像から、指定されたサンプリン
グライン上のコントラスト指標値Czを計算し、ステッ
プ14で、CPU183はメモリ182に保管された画
像から、前記サンプリングライン上の画像データの分散
値Dzを計算する。
In step S13, the CPU 183 calculates the contrast index value Cz on the designated sampling line from the image stored in the memory 182, and in step 14, the CPU 183 extracts the contrast index value Cz from the image stored in the memory 182. The variance value Dz of the image data on the sampling line is calculated.

【0042】ステップS15で、CPU183は、前記
コントラスト指標値Czを前回のステージ11の位置
(Z座標)でのコントラスト指標値Cz‐1と比較して、
その結果減少している場合には(Cz‐1>Cz)、ステ
ップS18で、減少フラグを一つセットする。
In step S15, the CPU 183 compares the contrast index value Cz with the contrast index value Cz-1 at the previous position (Z coordinate) of the stage 11,
As a result, if it has decreased (Cz-1> Cz), one decrease flag is set in step S18.

【0043】また、前記ステップS15で、減少してお
らず(Cz‐1≦Cz)、ステップS16で、前回のステ
ージ11の位置(Z座標)で減少フラグがセットされて
いる場合には、ステップS17で、CPU183は、前
記分散値Dzを前回のステージ11の位置(Z座標)で
の分散値Dz-1と比較して、その結果減少している場合
には(Dz‐1>Dz)、ステップS18で、減少フラグ
を一つセットする。
If the reduction flag is not reduced in the step S15 (Cz-1≤Cz) and the reduction flag is set at the previous position (Z coordinate) of the stage 11 in the step S16, the step is executed. In S17, the CPU 183 compares the dispersion value Dz with the dispersion value Dz-1 at the previous position (Z coordinate) of the stage 11, and if the dispersion value is decreased as a result (Dz-1> Dz), In step S18, one decrease flag is set.

【0044】前記ステップS18で、減少フラグをセッ
トした後、または、前記ステップS16で、前回のステ
ージ11の位置(Z座標)で減少フラグがセットされて
いない場合、または、前記ステップS17で、減少して
いない場合(Dz‐1≦Dz)には、ステップS19で、
CPU183は、セットされた減少フラグの数を算出す
る。そして、指定個数N(例えば2〜4)に満たない場
合には、ステップS20で、CPU183はステージ1
1の移動方向(下方向、−Z)を保持して次の指定位置
(Z座標)を計算し、全ての減少フラグを解除し、ステ
ップS11に戻って上記処理を繰り返す。
After the decrease flag is set in step S18, or when the decrease flag is not set at the previous position (Z coordinate) of the stage 11 in step S16, or when the decrease flag is decreased in step S17. If not (Dz-1 ≦ Dz), in step S19,
The CPU 183 calculates the number of set decrease flags. If the designated number N (for example, 2 to 4) is not reached, the CPU 183 determines that the stage 1
The movement direction (downward, -Z) of 1 is held, the next designated position (Z coordinate) is calculated, all decrease flags are cleared, and the process returns to step S11 to repeat the above process.

【0045】また、前記ステップS19で、減少フラグ
の数が指定個数N以上である場合には、ステップS21
で、CPU183はステージ11の移動方向を反転して
(上方向、+Z)、ステップS22で、次の指定位置
(Z座標)を計算し、ステップS23で、CPU183
はステージ1を上方向(+Z)へ移動させ、指定位置に
位置させる。ステップS24で、CPU183は、前記
指定位置でイメージセンサ17により撮像された観察対
象試料12の画像を、A/D変換回路181を介してメ
モリ182に保管する。
If it is determined in step S19 that the number of decrease flags is greater than or equal to the designated number N, step S21.
Then, the CPU 183 reverses the moving direction of the stage 11 (upward, + Z), calculates the next designated position (Z coordinate) in step S22, and in step S23, the CPU 183.
Moves the stage 1 in the upward direction (+ Z) to the designated position. In step S24, the CPU 183 stores the image of the observation target sample 12 captured by the image sensor 17 at the designated position in the memory 182 via the A / D conversion circuit 181.

【0046】ステップS25で、CPU183は、メモ
リ182に保管された画像から、指定されたサンプリン
グライン上のコントラスト指標値Czを計算し、ステッ
プ26で、CPU183はメモリ182に保管された画
像から、前記サンプリングライン上の画像データの分散
値Dzを計算する。
In step S25, the CPU 183 calculates the contrast index value Cz on the designated sampling line from the image stored in the memory 182, and in step 26, the CPU 183 extracts the contrast index value Cz from the image stored in the memory 182. The variance value Dz of the image data on the sampling line is calculated.

【0047】ステップS27で、CPU183は、前記
コントラスト指標値Czを前回のステージ11の位置
(Z座標)でのコントラスト指標値Cz‐1と比較して、
その結果減少している場合には(Cz‐1>Cz)、ステ
ップS30で、減少フラグを一つセットする。
In step S27, the CPU 183 compares the contrast index value Cz with the contrast index value Cz-1 at the previous position (Z coordinate) of the stage 11,
As a result, if it has decreased (Cz-1> Cz), one decrease flag is set in step S30.

【0048】また、前記ステップS27で、減少してお
らず(Cz‐1≦Cz)、ステップS28で、前回のステ
ージ11の位置(Z座標)で減少フラグがセットされて
いる場合には、ステップS29で、CPU183は、前
記分散値Dzを前回のステージ11の位置(Z座標)で
の分散値Dz-1と比較して、その結果減少している場合
には(Dz‐1>Dz)、ステップS30で、減少フラグ
を一つセットする。
If it is not decreased (Cz-1≤Cz) in step S27 and the decrease flag is set at the previous position (Z coordinate) of the stage 11 in step S28, In S29, the CPU 183 compares the dispersion value Dz with the dispersion value Dz-1 at the previous position (Z coordinate) of the stage 11, and if the dispersion value is decreased as a result (Dz-1> Dz), In step S30, one decrease flag is set.

【0049】前記ステップS30で、減少フラグをセッ
トした後、または、前記ステップS28で、前回のステ
ージ11の位置(Z座標)で減少フラグがセットされて
いない場合、または、前記ステップS29で、減少して
いない場合(Dz‐1≦Dz)には、ステップS31で、
CPU183は、セットされた減少フラグの数を算出す
る。そして、指定個数N(例えば2〜4)に満たない場
合には、ステップS32で、CPU183はステージ1
1の移動方向(+Z)を保持して次の指定位置(Z座
標)を計算し、ステップS23に戻って上記処理を繰り
返す。
After the reduction flag is set in step S30, or when the reduction flag is not set at the previous position (Z coordinate) of the stage 11 in step S28, or when the reduction flag is reduced in step S29. If not (Dz-1 ≦ Dz), in step S31,
The CPU 183 calculates the number of set decrease flags. If the designated number N (for example, 2 to 4) is not reached, in step S32, the CPU 183 sets the stage 1
The next designated position (Z coordinate) is calculated while holding the movement direction (+ Z) of 1, and the above process is repeated by returning to step S23.

【0050】また、前記ステップS31で、減少フラグ
の数が指定個数N以上である場合には、ステップS33
で、CPU183はコントラスト指標値の最大値を得た
位置にステージ11を移動させて一連の合焦動作を終了
する。
If the number of decrease flags is equal to or more than the designated number N in step S31, step S33.
Then, the CPU 183 moves the stage 11 to a position where the maximum contrast index value is obtained, and ends a series of focusing operations.

【0051】なお、上記ステップS22〜S33の処理
は、最初の減少フラグがセットされた位置(Z座標)に
ステージ11を戻した上で行なってもよい。あるいは、
ステップS19で、減少フラグの数が指定個数N以上で
ある場合に一連の合焦動作処理を終了し、コントラスト
指標値がピークとなった位置(その前後でコントラスト
指標値が減少している)ヘステージ11を移動させても
よい。
The processing of steps S22 to S33 may be performed after returning the stage 11 to the position (Z coordinate) where the first reduction flag is set. Alternatively,
In step S19, when the number of decrease flags is equal to or more than the specified number N, a series of focusing operation processing is ended, and the position where the contrast index value reaches the peak (the contrast index value decreases before and after that) 11 may be moved.

【0052】また、減少フラグが連続してセットされな
かった回数を監視して、指定回数以上セットされなかっ
た場合は、まだ合焦位置に向かっていると見なし、減少
フラグがセットされた時点で、合焦位置を通過したと見
なしてコントラスト指標値がピークとなった位置へステ
ージ11を位置させ、一連の合焦動作処理を終了するよ
うにしてもよい。なお、本第2の実施の形態において、
コントラスト指標値は上記第1の実施の形態と同様の方
法で算出する。
The number of times the decrease flag is not set continuously is monitored. If the decrease flag is not set more than the specified number of times, it is considered that the focus position is still reached, and when the decrease flag is set. Alternatively, the stage 11 may be positioned at a position where the contrast index value has reached its peak on the assumption that the focus position has been passed, and the series of focusing operation processes may be ended. In the second embodiment,
The contrast index value is calculated by the same method as in the first embodiment.

【0053】図6は、試料と対物レンズの相対距離に対
する、コントラスト指標値の関係、及び分散値データの
関係をグラフにした図である。図6において、81はコ
ントラスト指標値であり、82は分散値データである。
画像の焦点が合うほど、大局的にはコントラスト指標
値、分散値ともに大きくなるが、一定間隔(Z方向)毎
に取った画像間では、ノイズの状態等により増減状況は
必ずしも連動しない。以下、図6を基に焦点探索手順の
一例を説明する。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the contrast index value and the dispersion value data with respect to the relative distance between the sample and the objective lens. In FIG. 6, 81 is a contrast index value, and 82 is dispersion value data.
The contrast index value and the variance value generally become larger as the image is in focus, but the increase / decrease situation does not necessarily interlock between images taken at constant intervals (Z direction) due to noise conditions and the like. An example of the focus search procedure will be described below with reference to FIG.

【0054】図6において、A4は焦点探索の開始位置
(−200)のコントラスト指標値で、ステージ11の
初期移動方向が下方向(−Z)の場合、次のステージ1
1のZ位置(−300)でのコントラスト指標値はA5
となる。ここでは、A5<A4となるため、A5のデー
タを持つZ位置(−300)では減少フラグが設定さ
れ、ステージ11が焦点から離れる方向へ向かっている
と認識される。
In FIG. 6, A4 is a contrast index value at the focus search start position (-200), and when the initial moving direction of the stage 11 is downward (-Z), the next stage 1
The contrast index value at the Z position (-300) of 1 is A5
Becomes Here, since A5 <A4, the decrease flag is set at the Z position (−300) having the data of A5, and it is recognized that the stage 11 is moving away from the focus.

【0055】次に、同じ間隔分さらにステージ11を下
方向へ移動して、A6のデータを得る。ここではA6>
A5となるが、A5の位置において減少フラグが設定さ
れているため、分散値データB6を一つ前のデータB5
と比較する。その結果減少しているため、ここでもステ
ージ11が焦点から離れる方向へ向かっていると見な
し、減少フラグが設定される。そして、A6において偶
発的に低いコントラスト指標値が出た結果をそのまま使
用しないようにして、合焦位置への方向を誤認識しない
ようにする。
Next, the stage 11 is further moved downward by the same distance to obtain data A6. Here A6>
However, since the decrease flag is set at the position of A5, the variance value data B6 is the previous data B5.
Compare with. As a result, since the number has decreased, it is considered that the stage 11 is moving away from the focus, and the decrease flag is set. Then, the result of accidentally giving a low contrast index value in A6 is not used as it is, so that the direction to the in-focus position is not erroneously recognized.

【0056】指定個数Nが2に設定されている場合、こ
こで減少フラグが2回続けて設定されたため、例えばス
テージ11を焦点探索の開始位置(−200)から1間
隔上方向のZ位置(−100)に移動し、データA3を
得る。さらにステージ11を指定間隔ずつ上方向へ移動
してデータA2、A1、A0を得て、A0を得た時点で
減少フラグが2回続いて設定されたため、焦点探索動作
を停止させて、最大値A2を得たZ位置(0)にステー
ジ11を移動させて終了する。
When the designated number N is set to 2, since the decrease flag is set twice in succession here, for example, the stage 11 is moved to the Z position (one position upward from the focus search start position (-200)). -100) and obtain data A3. Further, the stage 11 is moved upward by a designated interval to obtain the data A2, A1, and A0. At the time when A0 is obtained, the decrease flag is set twice in succession, so the focus search operation is stopped and the maximum value is reached. The stage 11 is moved to the Z position (0) where A2 is obtained, and the process ends.

【0057】本第2の実施の形態によれば、異なる性質
の指標を同時に監視することによって、照明光量のゆら
ぎやノイズの影響を受けにくくなり、焦点探索が焦点方
向に進んでいるか、あるいは焦点から外れる方向に進ん
でいるかについて、効率的かつ安定的に判断することが
でき、ステージ11を合焦位置に導く時間を抑えること
ができる。また、第1の実施の形態で示した平滑化処理
を行なった後に本第2の実施の形態の自動合焦方法を実
施することで、より安定した合焦が実現できる。
According to the second embodiment, by simultaneously monitoring the indexes of different properties, it becomes difficult to be influenced by the fluctuation of the illumination light quantity and the noise, and the focus search progresses in the focus direction, or It is possible to efficiently and stably judge whether or not the stage 11 is moving in the direction away from, and it is possible to suppress the time for leading the stage 11 to the focus position. Further, by performing the smoothing processing shown in the first embodiment and then implementing the automatic focusing method of the second embodiment, more stable focusing can be realized.

【0058】(第3の実施の形態)図7は、本発明の第
3の実施の形態に係る自動合焦方法を適用した紫外線顕
微鏡の構成を示すブロック図である。図7において図1
と同一な部分には同符号を付してある。なお、紫外線顕
微鏡とは、深紫外線を含む紫外領域の光を観察用の照明
光とする顕微鏡である。図7に示す紫外線顕微鏡では、
第1の実施の形態または第2の実施の形態で説明した自
動合焦方法が適用される。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an ultraviolet microscope to which the automatic focusing method according to the third embodiment of the present invention is applied. In FIG.
The same parts as are denoted by the same reference numerals. The ultraviolet microscope is a microscope that uses light in the ultraviolet region including deep ultraviolet as illumination light for observation. In the ultraviolet microscope shown in FIG.
The automatic focusing method described in the first embodiment or the second embodiment is applied.

【0059】図7において、Z軸方向に移動可能なステ
ージ11には、観察対象試料12が載置されている。紫
外対物レンズ131の観察光軸上には、ビームスプリッ
タ14、結像レンズ15、及び紫外光イメージセンサ1
71が配置されている。また、照明装置16は、その照
明光軸が紫外光フィルタ30を介してビームスプリッタ
14にて前記観察光軸と直交するよう配置されている。
In FIG. 7, an observation target sample 12 is placed on a stage 11 which is movable in the Z-axis direction. On the observation optical axis of the ultraviolet objective lens 131, the beam splitter 14, the imaging lens 15, and the ultraviolet light image sensor 1 are provided.
71 are arranged. Further, the illumination device 16 is arranged so that its illumination optical axis is orthogonal to the observation optical axis at the beam splitter 14 via the ultraviolet light filter 30.

【0060】制御装置18は、A/D変換回路181、
メモリ182、及びCPU183を備えており、これら
はバス184に接続されている。CPU183は、ステ
ージ駆動装置20を介してステージ11に接続されてお
り、A/D変換回路181は紫外光イメージセンサ17
1に接続されている。また、制御装置18には表示用モ
ニタ19が接続されている。
The controller 18 includes an A / D conversion circuit 181,
The memory 182 and the CPU 183 are provided, and these are connected to the bus 184. The CPU 183 is connected to the stage 11 via the stage drive device 20, and the A / D conversion circuit 181 is connected to the ultraviolet light image sensor 17.
Connected to 1. Further, a display monitor 19 is connected to the control device 18.

【0061】図7において、照明装置16から発せられ
た照明光は、紫外光フィルタ30により紫外光のみが透
過されて、ビームスプリッタ14によって反射され、紫
外対物レンズ131を通って、観察対象試料12に照射
される。その照射に伴って、観察対象試料12からの反
射画像が、紫外光対物レンズ131、ビームスプリッタ
14、及び結像レンズ15を介して、紫外光イメージセ
ンサ171上に投影される。
In FIG. 7, the illumination light emitted from the illuminating device 16 passes only the ultraviolet light by the ultraviolet filter 30, is reflected by the beam splitter 14, passes through the ultraviolet objective lens 131, and passes through the sample 12 to be observed. Is irradiated. Along with the irradiation, the reflection image from the observation target sample 12 is projected on the ultraviolet light image sensor 171 via the ultraviolet light objective lens 131, the beam splitter 14, and the imaging lens 15.

【0062】投影された画像は、紫外光イメージセンサ
171によって電気信号に変換されて、制御装置18内
のA/D変換回路181によってデジタル信号に置き換
えられ、バス184を介してメモリ182に格納され
る。メモリ182に格納された画像は、表示用モニタ1
9に表示される。
The projected image is converted into an electric signal by the ultraviolet light image sensor 171, converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 181 in the control device 18, and stored in the memory 182 via the bus 184. It The image stored in the memory 182 is displayed on the display monitor 1
9 is displayed.

【0063】CPU183は、メモリ182に格納され
た画像データから、指定した領域のデータを抽出して、
コントラスト指標を求める評価演算を行なう。CPU1
83は、評価演算の結果に基づいて、図示しないシリア
ル通信端子を介してステージ駆動装置20へ制御信号を
送り、ステージ駆動装置20によりステージ11を上下
方向(観察光軸方向)に移動させることにより、観察試
料12と紫外対物レンズ131の相対距離を変化させて
焦点位置を得る。
The CPU 183 extracts the data of the designated area from the image data stored in the memory 182,
An evaluation calculation for obtaining a contrast index is performed. CPU1
83 sends a control signal to the stage driving device 20 via a serial communication terminal (not shown) based on the result of the evaluation calculation, and moves the stage 11 in the vertical direction (observation optical axis direction) by the stage driving device 20. The focal position is obtained by changing the relative distance between the observation sample 12 and the ultraviolet objective lens 131.

【0064】一般に紫外線顕微鏡は、短波長光による結
像性能を発揮させるために、250nm前後において収
差が最適に補正されるよう設計されなければならない。
ところが、一般にアクティブ自動焦点に使用されるレー
ザの波長はそれよりも長波長となるため、レーザ波長も
考慮した光学設計をした場合には、紫外線での結像性能
に少なからず影響を及ぼす。
Generally, the ultraviolet microscope must be designed so that the aberration is optimally corrected at around 250 nm in order to exhibit the image forming performance by the short wavelength light.
However, since the wavelength of the laser used for active autofocusing is generally longer than that, when the optical design is performed in consideration of the laser wavelength, it has a considerable influence on the imaging performance with ultraviolet rays.

【0065】しかし、図7のように構成された紫外線顕
微鏡では、紫外線での結像性能を最大限発揮させること
ができる上で、自動合焦を行なうことができる。また、
紫外線顕微鏡では、光学倍率を200倍から500倍程
度として観察をするため、観察対象によっては、1視野
内でのパターン変化が少ない場合があるが、このような
画像においても、安定的に効率良く動作する自動焦点方
法を提供することができる。
However, in the ultraviolet microscope constructed as shown in FIG. 7, the focusing performance with ultraviolet rays can be maximized and the automatic focusing can be performed. Also,
With an ultraviolet microscope, observation is performed at an optical magnification of about 200 to 500 times, so there may be little pattern change within one field of view depending on the observation target, but even in such an image, it is stable and efficient. A working autofocus method can be provided.

【0066】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-mentioned respective embodiments, and can be carried out by appropriately modifying it within the scope of the invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、あらゆる状況下で安定
的に効率良く合焦位置を検出できる自動合焦方法及び紫
外線顕微鏡を提供できる。すなわち、観察対象のパター
ン変化が少なくなりがちな高倍率観察や、観察試料のコ
ントラストが低い場合の観察に適用できる簡易かつ安定
した自動合焦機能を提供することができる。特に、紫外
線顕微鏡のように光学設計がアクティブAFのレーザ波
長と合わないような場合においても、光学性能を犠牲に
することなく、簡易に自動合焦を行なうことができる。
According to the present invention, it is possible to provide an automatic focusing method and an ultraviolet microscope capable of stably and efficiently detecting a focused position under all circumstances. That is, it is possible to provide a simple and stable automatic focusing function that can be applied to high-magnification observation in which the pattern change of the observation target tends to be small and observation when the contrast of the observation sample is low. In particular, even in the case where the optical design does not match the laser wavelength of the active AF as in the case of an ultraviolet microscope, automatic focusing can be easily performed without sacrificing the optical performance.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る自動合焦方法
を適用した顕微鏡の構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a microscope to which an automatic focusing method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る顕微鏡の合焦
動作の手順を示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a focusing operation of the microscope 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試料と対物レ
ンズの相対距離に対するコントラスト指標値の関係をグ
ラフにした図。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the contrast index value and the relative distance between the sample and the objective lens 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試料と対物レ
ンズの相対距離に対するコントラスト指標値の関係をグ
ラフにした図。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the contrast index value and the relative distance between the sample and the objective lens according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態に係る顕微鏡の合焦
動作の手順を示すフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a focusing operation of the microscope according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態に係る試料と対物レ
ンズの相対距離に対する、コントラスト指標値の関係、
及び分散値データの関係をグラフにした図。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the contrast index value and the relative distance between the sample and the objective lens according to the second embodiment of the present invention;
And a graph showing the relationship between the variance value data.

【図7】本発明の第3の実施の形態に係る自動合焦方法
を適用した紫外線顕微鏡の構成を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an ultraviolet microscope to which an automatic focusing method according to a third embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…ステージ 12…観察対象試料 13…対物レンズ 131…紫外対物レンズ 14…ビームスプリッタ 15…結像レンズ 16…照明装置 17…イメージセンサ 171…紫外光イメージセンサ 18…制御装置 181…A/D変換回路 182…メモリ 183…CPU 184…バス 19…表示用モニタ 20…ステージ駆動装置 30…紫外光フィルタ 11 ... Stage 12 ... Sample to be observed 13 ... Objective lens 131 ... Ultraviolet objective lens 14 ... Beam splitter 15 ... Imaging lens 16 ... Lighting device 17 ... Image sensor 171 ... Ultraviolet light image sensor 18 ... Control device 181 ... A / D conversion circuit 182 ... memory 183 ... CPU 184 ... bus 19 ... Display monitor 20 ... Stage drive device 30 ... Ultraviolet light filter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を観察するための対物光学系と、 前記試料と前記対物光学系の相対的距離を調整するため
の駆動手段と、 前記対物光学系によって形成された前記試料からの光像
を映像信号に変換する撮像手段と、を備え、 前記映像信号から得られるデータを用いて合焦位置を検
出する自動合焦方法において、 前記映像信号が得られる範囲に前記試料と前記対物光学
系の相対的距離を調整し、 前記映像信号に平滑化処理を施した上でコントラスト値
を求め、 そのコントラスト値が最大となる位置を合焦位置とする
ことを特徴とする自動合焦方法。
1. An objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting a relative distance between the sample and the objective optical system, and an optical image from the sample formed by the objective optical system. An image pickup means for converting the image signal into a video signal, and an automatic focusing method for detecting a focus position using data obtained from the video signal, wherein the sample and the objective optical system are within a range where the video signal is obtained. The relative focusing distance is adjusted, the video signal is subjected to the smoothing process, the contrast value is obtained, and the position where the contrast value is the maximum is set as the in-focus position.
【請求項2】試料を観察するための対物光学系と、 前記試料と前記対物光学系の相対的距離を調整するため
の駆動手段と、 前記対物光学系によって形成された前記試料からの光像
を映像信号に変換する撮像手段と、を備え、 前記映像信号から得られるデータを用いて合焦位置を検
出する自動合焦方法において、 前記映像信号が得られる範囲に前記試料と前記対物光学
系の相対的距離を調整し、 前記映像信号から求められるコントラスト値の増減判定
と、前記映像信号から求められる分散値の増減判定とを
組み合わせて、合焦位置を検出することを特徴とする自
動合焦方法。
2. An objective optical system for observing a sample, driving means for adjusting the relative distance between the sample and the objective optical system, and an optical image from the sample formed by the objective optical system. An image pickup means for converting the image signal into a video signal, and an automatic focusing method for detecting a focus position using data obtained from the video signal, wherein the sample and the objective optical system are within a range where the video signal is obtained. Of the contrast value is determined by adjusting the relative distance of the image signal and the increase / decrease determination of the variance value obtained from the image signal are combined to detect the in-focus position. How to focus.
【請求項3】試料を観察するための紫外対物光学系と、 前記試料と前記紫外対物光学系の相対的距離を調整する
ための駆動手段と、 前記駆動手段による調整後、前記紫外対物光学系によっ
て形成された前記試料からの光像を映像信号に変換する
撮像手段と、 前記映像信号に平滑化処理を施した上でコントラスト値
を求め、そのコントラスト値が最大となる位置を合焦位
置とする制御手段と、 を具備したことを特徴とする紫外線顕微鏡。
3. An ultraviolet objective optical system for observing a sample, drive means for adjusting a relative distance between the sample and the ultraviolet objective optical system, and the ultraviolet objective optical system after adjustment by the drive means. Imaging means for converting an optical image of the sample formed by the above into a video signal, and a contrast value is obtained after performing a smoothing process on the video signal, and the position where the contrast value is maximum is the in-focus position. An ultraviolet microscope characterized by comprising:
【請求項4】試料を観察するための紫外対物光学系と、 前記試料と前記紫外対物光学系の相対的距離を調整する
ための駆動手段と、 前記駆動手段による調整後、前記紫外対物光学系によっ
て形成された前記試料からの光像を映像信号に変換する
撮像手段と、 前記映像信号から求められるコントラスト値の増減判定
と、前記映像信号から求められる分散値の増減判定とを
組み合わせて、合焦位置を検出する制御手段と、 を具備したことを特徴とする紫外線顕微鏡。
4. An ultraviolet objective optical system for observing a sample, drive means for adjusting a relative distance between the sample and the ultraviolet objective optical system, and the ultraviolet objective optical system after adjustment by the drive means. By combining the image pickup means for converting the optical image from the sample formed by the above into a video signal, the contrast value increase / decrease determination obtained from the video signal, and the variance value increase / decrease determination obtained from the video signal. An ultraviolet microscope comprising: a control unit that detects a focal position.
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