JP2005284118A - 自動焦点制御装置及び自動焦点制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動焦点処理時間を短縮する自動焦点制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の自動焦点制御装置は、複数の測定対象が配置されたプレートからの光の結像点を移動させる、フォーカシング方向に移動可能なレンズと、プレート上の測定対象からの光を電気信号に変換する光電変換部と、を有する撮像部と、測定済み測定対象についてのレンズの合焦点位置の情報とプレート上の位置情報とを用いて、次に測定する測定対象についてのレンズのフォーカシング方向の初期位置を設定する初期設定部と、次に測定する測定対象に対して、レンズを初期位置に移動させ、初期位置からフォーカシング方向に移動させ、レンズの合焦点位置を検出する自動焦点部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動焦点制御装置及び自動焦点制御方法に関する。特に、プレート上の複数の測定対象に対して個々に焦点合わせを行う自動焦点制御装置及び自動焦点制御方法に関する。

バイオテクノロジーの分野においては、膨大な実験及びその結果のデータ解析を高速で行うことが求められている。必要な実験の量が桁違いに膨大である故に、データ解析の速度が、他社に先駆けて新薬開発等に成功するか否かを決める極めて重要な要素となっている。膨大な実験及びその結果のデータ解析を高速で行う方法の１つに、マイクロアレイを作成し、これを顕微鏡で観察して実験結果のデータ解析を行う発現プロファイリング解析がある。マイクロアレイは、１枚のプレート上に例えば９２１６個のウエルを設け、各ウエルにＤＮＡを有する細胞、細胞の代謝物又は細胞が生成したタンパク質等をスポットし、各ウエルの細胞等に所定の処理を行って典型的には蛍光反応を生じさせたものである。各ウエルの細胞が有するＤＮＡの違い、蛍光反応の対象となるＤＮＡの遺伝子の違い等に応じて、各ウエルの細胞等は異なる蛍光反応を生じる。発現プロファイリング解析においては、マイクロアレイの蛍光反応を顕微鏡で読みとって、実験結果をコンピュータで自動解析する。

プレートを搭載する顕微鏡のステージの歪み等に起因して、１つのウエルからステージを移動させて別のウエルに測定対象を移すと、測定対象と顕微鏡の対物レンズとの相対距離が変化し、顕微鏡の対物レンズの合焦点位置が変化する。

プレートを搭載する顕微鏡のステージの歪み等に起因する合焦点位置のずれを補正する従来例の自動焦点制御装置が、特開昭６３−１６７３１３号公報に開示されている。顕微鏡を用いた従来例の自動焦点制御装置において、最初に顕微鏡ステージの所定の格子点における合焦点位置を求めて記憶しておく。実際の測定時には、各々の測定対象の位置において、その近傍の記憶した位置の合焦点位置から内挿により測定対象の位置における近似的な合焦点位置を算出し、各々の測定対象の位置で対物レンズを近似的な合焦点位置に位置させ、近似的な合焦点位置を起点に自動焦点制御を行い、対物レンズを正確な合焦点位置に位置させる。

図９は、従来例の自動焦点制御装置の構成の概略を示す図である。図９において、９００は対物レンズ、９０１は顕微鏡、９０２は光電変換器、９０３はテレビカメラ、９０４は自動焦点装置、９０５はプレート、９０６は対物レンズ駆動装置、９０７は画像処理装置、９０８は制御装置、９０９はステージ駆動装置、９１０は測定対象検出装置、９１１は顕微鏡ステージである。

顕微鏡９０１は、顕微鏡ステージ９１１上に載置したプレート９０５に入れられた複数の測定対象の顕微鏡画像を対物レンズ９００を介して光電変換器９０２及びテレビカメラ９０３へ出力する。
光電変換器９０２は、対物レンズ９００からの光を電気信号に変換して出力する。
自動焦点装置９０４は、光電変換器９０２から出力された電気信号を入力し、焦点が最も合った合焦点からのずれに反比例した焦点信号を出力する。
制御装置９０８はマイクロコンピュータを内蔵し、自動焦点装置９０４が出力した焦点信号を受け、対物レンズ駆動装置９０６を制御する信号を出力する。
対物レンズ駆動装置９０６は、制御装置９０８が出力した信号に基づき、対物レンズ９００を移動させ、上記の方法により自動焦点処理を実行する。自動焦点処理が終了すると、テレビカメラ９０３は、プレート９０５に入れられた測定対象の顕微鏡画像の濃度信号を出力する。
画像処理装置９０７は、濃度信号からプレート９０５に入れられた測定対象の画像処理データを抽出し、出力する。制御装置９０８は、画像処理データに基づいてプレート９０５に入れられた測定対象の分類を行う。分類が終了すると、制御装置９０８は、ステージ駆動装置９０９を駆動し、プレート９０５に入れられた次の測定対象へステージを移動させ再びプレート９０５に入れられた測定対象の測定を行うか、または、測定対象検出装置９１０によりプレート９０５に入れられた測定対象が検出されるまでステージを移動させた後、プレート９０５に入れられた測定対象の測定を行っている。

以上のように構成された従来例の自動焦点制御装置は、測定を行う前に顕微鏡ステージ９１１の位置を格子状に区切って、その交差点における合焦点位置を求めて記憶しておく前処理（以下、「プレスキャン」と呼ぶ。）を行い、実際の測定では、プレスキャンで記憶された、測定対象の近傍にある交差点での合焦点位置から算出した近似的な合焦点位置に対物レンズ９００を高速移動させ、そこから対物レンズ９００を正確な合焦点位置に移動させることで、自動焦点処理時間を短縮していた。
特開昭６３−１６７３１３号公報

しかしながら、従来例の自動焦点制御装置では、測定を行う前にプレート全面のプレスキャンが必要であり、その結果、プレート内の測定対象の測定を行うのに必要なトータル時間が長くなるという問題を有していた。
本発明は、上記の問題を解決するものであり、プレート上の複数の測定対象に対して自動焦点処理をするのに要するトータル時間が従来より短い自動焦点制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。請求項１に記載の発明は、複数の測定対象が配置されたプレートからの光の結像点を移動させる、フォーカシング方向に移動可能なレンズと、前記プレート上の測定対象からの光を電気信号に変換する光電変換部と、を有する撮像部と、測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上の位置情報とを用いて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定する初期設定部と、次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記電気信号を用いて前記測定対象についての前記レンズの合焦点位置を検出する自動焦点部と、を有することを特徴とする自動焦点制御装置である。

請求項２に記載の発明は、前記初期設定部は、測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレート上の位置情報とを記憶する記憶部と、前記プレート上における、測定済み測定対象の位置と次に測定する測定対象の位置との間の距離を全て計算しその中の最小距離を検出する最小距離検出部と、前記記憶部と前記最小距離検出部からの情報を基に次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定する自動焦点設定値生成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置である。

請求項３に記載の発明は、前記最小距離検出部は、前記プレート上における、前記記憶部に記憶された測定済み測定対象の各位置と次に測定する測定対象の位置との距離の最小値である最小距離を検出し、最小距離となる測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記最小距離の情報とを出力することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点制御装置である。

請求項４に記載の発明は、前記自動焦点設定値生成部は、前記最小距離検出部で検出した最小距離に基づいて次に測定する測定対象についての前記自動焦点部の探索範囲を設定し、最小距離となる測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置を中心とする前記探索範囲の端を、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置に設定することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点制御装置である。

請求項５に記載の発明は、前記初期設定部は、測定済み観測対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレート上の位置情報とを対応付けて記憶する記憶部と、前記プレート上の距離が次に測定する観測対象に最も近い測定対象から順次測定済み測定対象か否かを調べて、次に測定する観測対象に最も近い測定済み測定対象を検出し、前記最も近い測定済み測定対象の前記プレート上の位置情報を出力する測定済み観測対象検出部と、前記プレート上における、次に測定する観測対象の位置と前記最も近い測定済み測定対象の位置との間の距離である最小距離を計算し出力する距離計算部と、前記最小距離と、前記最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、前記初期位置を設定する自動焦点設定値生成部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置である。

請求項６に記載の発明は、前記自動焦点設定値生成部は、前記最小距離に基づいて次に測定する測定対象についての前記自動焦点部の探索範囲を設定し、最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置を中心とする前記探索範囲の端を、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置に設定することを特徴とする請求項５に記載の自動焦点制御装置である。

請求項７に記載の発明は、前記撮像部は、前記測定対象からの光を入力する対物レンズと、前記対物レンズからの光を前記光電変換部上に集光する結像レンズと、を有し、
前記自動焦点部は、前記対物レンズ又は前記結像レンズを移動させて、前記対物レンズからの光を前記光電変換部上に結像させる、ことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置である。

請求項８に記載の発明は、複数の測定対象が配置されたプレートの前記測定対象からの光を透過させるレンズをフォーカシング方向に移動させて、前記測定対象からの光を変換した電気信号に基づいて、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、前記レンズを合焦点位置に位置させて、前記測定対象を測定するステップと、前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上における、測定済み測定対象の位置と次に測定する測定対象の位置との間の距離を全て計算しその中の最小距離を検出し、その最小距離と、その最小距離の測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定するステップと、次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、を有することを特徴とする自動焦点制御方法である。

請求項９に記載の発明は、複数の測定対象が配置されたプレートの前記測定対象からの光を透過させるレンズをフォーカシング方向に移動させて、前記測定対象からの光を変換した電気信号に基づいて前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、前記レンズを合焦点位置に位置させて、前記測定対象を測定するステップと、次に測定する観測対象に前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上の位置が最も近い測定対象から順次測定済み測定対象か否かを調べて、次に測定する観測対象に最も近い測定済み測定対象を検出するステップと、前記プレート上における、次に測定する観測対象の位置と前記最も近い測定済み測定対象の位置との間の距離である最小距離を計算するステップと、前記最小距離と、前記最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定するステップと、次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、を有することを特徴とする自動焦点制御方法である。

本発明は、プレート全面のプレスキャンを必要とせず、プレート上の複数の測定対象に対して自動焦点処理をするのに要するトータル時間が短い自動焦点制御装置及び自動焦点制御方法を実現できるという効果を奏する。

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１における自動焦点制御装置の構成の概略を示すブロック図である。実施の形態１の自動焦点制御装置は、マイクロアレイの発現プロファイリング解析を行うシステムに組み込まれている。図１において、１０１はプレート、１０２は光源、１０３は光学フィルタ、１０４はＣＣＤカメラ、１０５は対物レンズ、１０６はダイクロイックミラー、１０７はメカニカルコントローラ、１０９は結像レンズ、１１０は投影レンズ、１１１は自動焦点部、１１２は記憶部、１１３は最小距離検出部、１１４は自動焦点設定値生成部、１１５はＸＹ軸モータ、１１６はＺ軸モータである。プレート１の上には、９２１６個のウエル１０８を設けられている。ウエル１０８は、例えば細胞等の測定対象が注入される空間（穴）である。各ウエル１０８にスポットされた細胞等は所定の処理により蛍光反応を起こしている。
本実施の形態において、ＸＹ軸とはプレート１０１が延在する２次元平面上の座標を定める互いに直交する軸であり、Ｚ軸とはプレート１０１の２次元平面と垂直な方向の座標を定める軸である。

図１において、プレート１０１を載せた顕微鏡ステージ（図示しない）は、ＸＹ軸モータ１１５によりＸＹ軸方向に移動可能である。
コリメータレンズである投影レンズ１１０は、光源１０２から出力された光を平行光束にする。
ダイクロイックミラー１０６は、投影レンズ１１０からの光のうち、所定の波長より短い波長の光を対物レンズ１０５側に反射し、対物レンズ１０５から戻ってきた光のうち、所定の波長以上の光を光学フィルタ１０３側に通過させる。
対物レンズ１０５は、ダイクロイックミラー１０６から反射された光を受け、ウエル１０８内の測定対象に集光し、ウエル１０８内の測定対象からの反射光を受け、平行光束にして通過させる。

ウエル１０８内の測定対象は、対物レンズ１０５から照射された光を受け、標識試薬等によってダイクロイックミラー１０６を通過できる所定の波長以上の光を出力する。例えば、蛍光抗体法、ＧＦＰ（Green Fluorescent Protein：緑色蛍光タンパク質）法、及び発光性の染料による細胞染色等により、測定対象である細胞を発光させて観察を容易にする方法が周知である。

対物レンズ１０５は、測定対象からの光を通過させる。ダイクロイックミラー１０６は、対物レンズ１０５から戻ってきた光のうち、所定の波長以上の光のみを光学フィルタ１０３側に通過させる。
光学フィルタ１０３は、ダイクロイックミラー１０６より出力された光のうち、特定の波長域の光のみを透過させる。結像レンズ１０９は、光学フィルタ１０３を通過した光を集光し、ＣＣＤカメラ１０４に結像する。
実施の形態１の自動焦点制御装置は、結像レンズ１０９の自動焦点処理を行う。自動焦点処理は、測定対象からの光が光電変換部（実施の形態１においてはＣＣＤカメラ１０４のＣＣＤ）上で結像するように焦点を合わせる処理である。
ＣＣＤカメラ１０４は、結像レンズ１０９から受けた光を電気信号に変換し、電気信号をコンピュータ（図示しない。）及び自動焦点部１１１へ出力する光電変換部である。コンピュータは、顕微鏡で読みとったマイクロアレイの蛍光反応結果を自動解析する。

自動焦点設定値生成部１１４は、次に測定する測定対象に最も近い位置の測定済み測定対象の結像レンズ１０９の合焦点位置の情報と、プレート１０１上（ＸＹ軸平面上）におけるその最も近い測定済み測定対象の位置と次に測定する測定対象の位置との距離と、に基づいて定めた、次に測定する測定対象についての自動焦点処理における、結像レンズ１０９のフォーカシング方向（実施の形態１においてはＺ軸方向である。以下、「Ｚ軸方向」と呼ぶ。）の初期設定位置（「初期Ｚ軸位置」と呼ぶ。）と合焦点位置の探索範囲とを自動焦点部１１１に出力する。
実施の形態１の自動焦点設定値生成部１１４は、最も近い測定済み測定対象についての結像レンズ１０９の合焦点位置を中心とする探索範囲の端を、初期Ｚ軸位置とする。探索範囲については、後に説明する。

自動焦点部１１１は、入力した初期Ｚ軸位置を自動焦点処理における結像レンズ１０９のフォーカシング方向の初期設定位置とし、探索範囲において自動焦点処理を行う。
メカニカルコントローラ１０７は、自動焦点部１１１から出力される結像レンズ１０９のＺ軸方向の位置指令に基づいて、Ｚ軸モータ１１６を駆動する。
自動焦点処理において、自動焦点部１１１は、最初に、結像レンズ１０９を初期Ｚ軸位置に位置させるようにメカニカルコントローラ１０７に指令する。メカニカルコントローラ１０７はＺ軸モータ１１６を駆動して、最も近い測定済み測定対象における結像レンズ１０９の合焦点位置を中心とする探索範囲の端である初期Ｚ軸位置に、結像レンズ１０９を位置させる。

自動焦点部１１１は、メカニカルコントローラ１０７に指令を送って、結像レンズ１０９を初期Ｚ軸位置から、結像レンズ１０９の探索範囲の反対の端に移動させながら、ＣＣＤカメラ１０４の画像のコントラストが最大になるＺ軸位置を探索する。画像のコントラストが最大になるＺ軸位置が合焦点位置である。具体的には、Ｚ軸方向の位置をパラメータとしてコントラストの極大値を検出する。実施の形態１において、コントラストが増加していき、Ｚ軸方向の位置をパラメータとするコントラストの微分値がほぼ０になった位置を、極大値の位置とする山登り方式を採用している。結像レンズ１０９が合焦点位置に達した時、自動焦点処理を終了し、測定対象の測定を実行する。実施の形態の自動焦点処理において結像レンズ１０９は一方向にしか移動せず、自動焦点設定値生成部１１４は後述するように探索範囲を適応的に小さな値に設定する故に、自動焦点処理に要する時間は非常に短い。

合焦点後、メカニカルコントローラ１０７は測定対象があるウエルのプレート上での位置（ＸＹ軸で規定される平面上での位置。以下、「ウエル位置」と呼ぶ。）の情報を記憶部１１２に格納する。自動焦点部１１１は、結像レンズ１０９の合焦点位置の情報を記憶部１１２に格納する。
その後、システムコントローラ（図示しない）から次に測定するべきウエル（次の測定対象）のウエル位置を与えられる。メカニカルコントローラ１０７は測定対象を変更し、ＸＹ軸モータ１１５を駆動して、顕微鏡ステージを次のウエル位置へ移動する。この時、メカニカルコントローラ１０７は次の測定先ウエルのウエル位置を最小距離検出部１１３に出力する。

記憶部１１２は、合焦点時に自動焦点部１１１が出力する合焦点Ｚ軸位置と、メカニカルコントローラ１０７が出力する測定済みウエルのウエル位置とを対応付けて記憶する。
最小距離検出部１１３は、記憶部１１２から全ての測定済みウエルのウエル位置を読み出し、読み出した各々のウエル位置とメカニカルコントローラ１０７が出力する次の測定先ウエルのウエル位置とから、２つのウエル間の距離を各々計算し、２つのウエル間の距離が最小距離となる測定済みウエルのウエル位置と最小距離とを検出し、自動焦点設定値生成部１１４へ出力する。

自動焦点設定値生成部１１４は、プレート１０１上に測定済みウエルがあるか否かを調べ、測定済みウエルがある場合、最小距離の測定済みウエルのウエル位置に対応づけられた合焦点Ｚ軸位置を記憶部１１２から読み出す。また自動焦点設定値生成部１１４は、最小距離検出部１１３が出力する最小距離に応じて自動焦点処理の探索範囲を選択する。自動焦点設定値生成部１１４は、最小距離の測定済みウエルの合焦点Ｚ軸位置と選択した探索範囲とを自動焦点部１１１に出力する。
記憶部１１２に測定済みウエル情報が無い場合、予め与えられた規定のＺ軸位置と探索範囲とを自動焦点部１１１に出力する。規定のＺ軸位置は、測定対象から所定の最も遠いＺ軸位置となるように、また、規定の探索範囲は、取り得る焦点位置を全てカバーする所定の最も広い探索範囲となるように、各々設定されることが望ましい。

測定対象が注入されたウエル間を移動して測定対象の画像を取得する蛍光顕微鏡装置について、図１〜図４を用いて本発明の実施の形態１における自動焦点制御方法を説明する。
図２は、実施の形態１に係る自動焦点制御方法でプレートの各ウエルで測定対象を測定する手順を説明するためのフローチャート図である。

測定を開始する（Ｓ２００）。記憶部１１２に記憶された情報からプレート１０１上に測定済みウエルがあるか否かを検出し（Ｓ２０１）、測定済みウエルが無い場合はステップＳ２０８へ進み、測定済みウエルがある場合はＳ２０２へ進む。
Ｓ２０２において、記憶部１１２から全ての過去の測定済みウエルのウエル位置を読み出し、読み出した各々のウエル位置と次の測定先ウエルのウエル位置との距離を各々計算し、最小距離となる測定済みウエルのウエル位置と最小距離とを求める。
ステップＳ２０２で求めた最小距離に応じて自動焦点処理の探索範囲を決定する（Ｓ２０３）。詳細は後述する。

ステップＳ２０２で求めた最小距離の測定済みウエルのウエル位置に対応する合焦点Ｚ軸位置を記憶部１１２から読み出し、最小距離の測定済みウエルにおける結像レンズ１０９の合焦点Ｚ軸位置を中心とする探索範囲の端を、次の測定先ウエルの自動焦点処理を開始する初期Ｚ軸位置に設定する（Ｓ２０４）。
Ｓ２０８において、測定済みウエルが無い場合、自動焦点処理の初期Ｚ軸位置と探索範囲を、自動焦点設定値生成部１１４が保持する規定の値に設定する。
Ｓ２０５において、Ｓ２０３及びＳ２０４、もしくはＳ２０８で設定された自動焦点処理の初期Ｚ軸位置に結像レンズ１０９を移動させて、初期Ｚ軸位置から結像レンズ１０９を探索範囲の反対側の端に向かって移動させながら合焦点位置を検出する自動焦点処理を行う。

自動焦点処理完了時の合焦点Ｚ軸位置とその時のウエル位置とを対応付けて記憶部１１２に保存し、測定結果である画像を取得する（Ｓ２０６）。
次のウエルへ移動するか否かを判断し（Ｓ２０７）、測定したウエルが最終の測定ウエルであればステップＳ２１０へ進み、そうでなければ、つまり測定するウエルが残っている場合にはステップＳ２０９へ進む。
Ｓ２０９において、プレート１０１を搭載した顕微鏡ステージを次の測定先ウエルに移動させる。測定するウエルが無ければ、測定を終了する（Ｓ２１０）。

図３は、図２におけるステップＳ２０３において、自動焦点部１１１の探索範囲を選択する手順を示すフローチャートである。
探索範囲の選択を開始する（Ｓ３００）。
最小距離検出部１１３が出力する次の測定先ウエルと測定済みウエルとのウエル間距離と、所定のウエル間絶対最小距離とを比較し（Ｓ３０１）、２つのウエル間距離がウエル間絶対最小距離と等しければステップＳ３０２に進み、そうでない場合、つまり２つのウエル間距離がウエル間絶対最小距離より大きい場合にはステップＳ３０３へ進む。プレート１０１上においてウエルは縦横に整列して配置されている。ウエル間絶対最小距離とは、縦及び横のいずれか短い方向に隣接する２つのウエル間の距離である。
Ｓ３０２において、自動焦点部１１１の自動焦点処理の探索範囲を小さく設定する。Ｓ３０３において、自動焦点部１１１の自動焦点処理の探索範囲を大きく設定する。探索範囲の選択を終了する（Ｓ３０４）。

次の測定先ウエルと測定済みウエルとのウエル間距離が、ウエル間絶対最小距離と等しければ、焦点のずれは小さいと判断できるため、探索範囲を小さく（例えば、規定の探索範囲の半分に）することができる。また、次の測定先ウエルと測定済みウエルとのウエル間距離が、ウエル間絶対最小距離よりも大きければ、探索範囲を相対的に大きく設定する。探索範囲は、２つのウエル間距離に応じてテーブルの中の複数の探索範囲から選ばれるものでもよい(例えば、規定の探索範囲の０．６倍、０．７倍、０．８倍、０．９倍等）。実施の形態１において、ウエル間絶対最小距離に対するウエル間距離と、探索範囲とを対応づけた図５のテーブルを予め設けている。

図４は、本実施の形態１に係る自動焦点制御方法を実行した時の結像レンズ１０９の動作を説明するための図である。説明を容易にするため、図４のプレート４００は縦横に等間隔の格子状に並べた３行７列のウエルを有するものとする。このとき、Ｘ方向を行、Ｙ方向を列として表す。また、Ｘ方向及びＹ方向の隣接するウエル同士のウエル間距離を正数ａとする。例えばＸ方向に４つ離れた場合、ウエル間距離は４ａとなり、Ｙ方向に１つ離れた場合、ウエル間距離はａとなる。本実施の形態において、ウエル間絶対最小距離は隣接するウエル同士のウエル間距離ａとなる。

測定対象が注入されて測定が行われるウエルは、ウエル４０１、ウエル４０２、ウエル４０３、及びウエル４０４の４つのウエルであり、ウエル４０１及びウエル４０２はＡ行、ウエル４０３及びウエル４０４はＢ行にあるとする。測定は、Ａ行のウエル４０１、ウエル４０２、Ｂ行のウエル４０３、ウエル４０４の順に行うものとする。２次元平面ＸＹ上の座標（Ｘ，Ｙ）でウエル位置を表すと、ウエル４０１、ウエル４０２、ウエル４０３、及びウエル４０４のウエル位置はそれぞれ、４０１Ｐ＝（３，３）、４０２Ｐ＝（７，３）、４０３Ｐ＝（７，２）、４０４Ｐ＝（３，２）と表すことができる。

図４のグラフにおいて、縦軸は各ウエルの合焦点Ｚ軸位置を、横軸はプレート４００のＸ軸方向のウエル位置を示している。また、図４においてプレートに反りが生じていると仮定し、曲線４０５は、Ａ行上に存在するウエル４０１、ウエル４０２の各焦点を結んだ線分、曲線４０６はＢ行上に存在するウエル４０３、ウエル４０４の各焦点を結んだ線分である。ただし、ウエル４０１、ウエル４０２、ウエル４０３、ウエル４０４以外には測定対象が入っていないと仮定しているので、曲線４０５、４０６は説明のため補間して示している。また、ウエル４０１、ウエル４０２、ウエル４０３、ウエル４０４の合焦点Ｚ軸位置は、それぞれ、４０１Ｚ、４０２Ｚ、４０３Ｚ、４０４Ｚで表している。

図４のウエル４０１は最初の測定となるため、ウエル４０１の自動焦点処理を行う時、測定済みウエルが無い。従って、図２のステップＳ２０８を実行する。ステップＳ２０８では、自動焦点設定値生成部１１４が予め保持している規定のＺ軸位置と探索範囲とを用いて、図２のステップＳ２０５の自動焦点処理を行う。自動焦点処理完了後、ステップＳ２０６で自動焦点処理成功時の合焦点Ｚ軸位置４０１Ｚとウエル位置４０１Ｐとを対応付けて記憶部１１２へ保存する。
図２のステップＳ２０７で、ウエル４０１は最終の測定ウエルではないと判断するので、ステップＳ２０９において、メカニカルコントローラ１０７がＸＹ軸モータ１１５を駆動してプレート４００を次の測定先ウエルであるウエル４０２へ移動させる。

次に、ウエル４０１は測定済みウエルとなったので、図２のステップＳ２０２を実行する。ステップＳ２０２では、記憶部１１２から読み出した測定済みウエルのウエル位置４０１Ｐとメカニカルコントローラ１０７が出力した次の測定先ウエルのウエル位置４０２Ｐとの距離を最小距離検出部１１３で計算する。ウエル位置４０１Ｐ−４０２Ｐ間の距離Ｌ２１は、式（１）で表すことができる。

最小距離検出部１１３は、ウエル４０１でのウエル位置４０１Ｐと、距離Ｌ２１とを自動焦点設定値生成部１１４へ出力する。自動焦点設定値生成部１１４は、距離Ｌ２１から、図３のフローチャートで示した手順に従って自動焦点処理の探索範囲を選択する。ウエル位置４０１Ｐ−４０２Ｐ間の距離Ｌ２１はウエル間絶対最小距離ａよりも大きいので、図５より、自動焦点処理の探索範囲を規定の探索範囲の０．８倍に設定する。自動焦点設定値生成部１１４は、ウエル位置４０１Ｐでの合焦点Ｚ軸位置４０１Ｚを記憶部１１２から読み取る。

自動焦点部１１１は、Ｚ軸位置４０１Ｚ−（０．８×所定の探索範囲／２）を初期Ｚ軸位置とし（又は、Ｚ軸位置４０１Ｚ＋（０．８×所定の探索範囲／２））、選択された探索範囲（つまり規定の探索範囲の０．８倍の探索範囲）で自動焦点処理行い、ＣＣＤカメラ１０４が出力する画像のコントラストが最大になるＺ軸位置を探索する。自動焦点部１１１は、探索したコントラストが最大となった合焦点Ｚ軸位置４０２Ｚを記憶部１１２に保存する。

メカニカルコントローラ１０７は、自動焦点部１１１からのＺ軸位置指令を入力し、Ｚ軸モータ１１６を駆動する。結像レンズ１０９は、Ｚ軸モータ１１６によってＺ軸方向に移動する。焦点位置が移動する。合焦点後、メカニカルコントローラ１０７はウエル位置４０２Ｐを記憶部１１２に保存する。記憶部１１２は、メカニカルコントローラ１０７が出力するウエル位置４０２Ｐと、自動焦点部１１１が出力する合焦点Ｚ軸位置４０２Ｚとを対応付けて測定済みウエルとして記憶する。

ウエル４０３での自動焦点処理もウエル４０２の場合と同様にして、ウエル４０３と測定済みウエル４０１とのウエル間の距離Ｌ３１、及びウエル４０３と測定済みウエル４０２とのウエル間の距離Ｌ３２を計算する。
ウエル位置４０３Ｐ−４０１Ｐ間の距離Ｌ３１、ウエル位置４０３Ｐ−４０２Ｐ間の距離Ｌ３２は、式（２）、及び式（３）で表すことができる。

式（２）、及び式（３）より、ウエル間の距離はＬ３１＞Ｌ３２となるので、最小距離検出部１１３は最小距離を距離Ｌ３２と決定し、距離Ｌ３２とウエル位置４０２Ｐとを出力する。
自動焦点設定値生成部１１４は、距離Ｌ３２がウエル間絶対最小距離ａと等しいことから焦点位置のずれは小さいので、前述の図３の手順及び図５のテーブルに従って、自動焦点処理の探索範囲を規定の探索範囲の半分に設定する。自動焦点設定値生成部１１４は、ウエル位置４０２Ｐでの合焦点Ｚ軸位置４０２Ｚを記憶部１１２から読み取る。
自動焦点部１１１は、Ｚ軸位置４０２Ｚ−（０．５×所定の探索範囲／２）を初期Ｚ軸位置とし（又は、Ｚ軸位置４０２Ｚ＋（０．５×所定の探索範囲／２））、選択された探索範囲（つまり規定の探索範囲の０．５倍の探索範囲）で自動焦点処理行い、ＣＣＤカメラ１０４が出力する画像のコントラストが最大になるＺ軸位置を探索する。自動焦点部１１１は、探索したコントラストが最大となった合焦点Ｚ軸位置４０３Ｚを記憶部１１２に保存する。メカニカルコントローラ１０７は、ウエル位置４０３Ｐを記憶部１１２に保存する。

次の測定先ウエル４０４も同様にして、ウエル４０４と測定済みウエル４０１とのウエル間の距離Ｌ４１、ウエル４０４と測定済みウエル４０２とのウエル間の距離Ｌ４２、及びウエル４０４と測定済みウエル４０３とのウエル間の距離Ｌ４３を計算する。
ウエル位置４０４Ｐ−４０１Ｐ間の距離Ｌ４１、ウエル位置４０４Ｐ−４０２Ｐ間の距離Ｌ４２、及びウエル位置４０４Ｐ−４０３Ｐ間の距離Ｌ４３は、各々式（４）、式（５）、及び式（６）で表すことができる。

式（４）、式（５）、及び式（６）より、Ｌ４２＞Ｌ４３＞Ｌ４１となるので、最小距離検出部１１３は最小距離を距離Ｌ４１と決定し、距離Ｌ４１とウエル位置４０１Ｐとを出力する。
自動焦点設定値生成部１１４は、距離Ｌ４１がウエル間絶対最小距離ａと等しいので、探索範囲を規定の探索範囲の半分に設定し、ウエル位置４０１Ｐでの合焦点Ｚ軸位置４０１Ｚを記憶部１１２から読み取る。
自動焦点部１１１は、Ｚ軸位置４０１Ｚ−（０．５×所定の探索範囲／２）を初期Ｚ軸位置とし（又は、Ｚ軸位置４０１Ｚ＋（０．５×所定の探索範囲／２））、規定の探索範囲の半分の探索範囲で自動焦点処理を行う。

以上のように、本実施の形態において、記憶部１１２に記憶されている全ての測定済みウエルのウエル位置と次に測定を行うウエルのウエル位置との距離を計算しその最小距離を検出し最小距離に対応する測定済みウエルの合焦点Ｚ軸位置と、最小距離とに基づいて導出した位置を自動焦点処理の開始位置とし、また、最小距離に応じて自動焦点処理の探索範囲を設定する。これにより、個々の測定対象に対する自動焦点処理が高速化され、その結果、プレート全体の測定対象を測定するのに必要な時間を短縮することができる。

なお、自動焦点処理を行うため、結像レンズ１０９を光軸方向へ移動させているが、これに限らず、結像レンズ１０９を固定し対物レンズ１０５をＺ軸モータ１１６によって光軸方向へ移動させる構成にしても同様の効果が得られる。

《実施の形態２》
図６は、本発明の実施の形態２における自動焦点制御装置の構成の概略を示すブロック図である。なお、本実施の形態は、記憶部１１２に代えて記憶部６１２、最小距離検出部１１３に代えて測定済みウエル検出部６１３及び距離計算部６１７、自動焦点設定値生成部１１４に代えて自動焦点設定値生成部６１４を有する点において、実施の形態１とは異なる。それ以外の点については実施の形態１と同一であり、実施の形態１の構成と同一符号を付した要素については、その説明を省略する。

記憶部６１２は、合焦点時に自動焦点部１１１が出力する合焦点Ｚ軸位置と、メカニカルコントローラ１０７が出力する測定済みウエルのウエル位置とを対応付けて記憶する。
測定済みウエル検出部６１３は、次の測定先ウエルの自動焦点処理を行う前に、記憶部６１２から読み出した各ウエル位置と、メカニカルコントローラ１０７の出力する次の測定先ウエルのウエル位置とに基づいて、次の測定先ウエルのウエル位置に最も近いウエルから順に測定済みウエルか否かを調べ、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置を検出する。

距離計算部６１７は、測定済みウエル検出部６１３が出力する次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置と、メカニカルコントローラ１０７が出力する次の測定先ウエルのウエル位置とから、２つのウエル位置間の距離（最小距離）を計算し、２つのウエル位置間の距離と、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置と、を出力する。

自動焦点設定値生成部６１４は、記憶部６１２に記憶された情報からプレート１０１上に測定済みウエルがあるか否かを調べ、測定済みウエルがある場合、距離計算部６１７が出力する測定済みウエルのウエル位置を用いて、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルにおける合焦点Ｚ軸位置を記憶部６１２から読み出す。自動焦点設定値生成部６１４は、距離計算部６１７が出力する最小距離に応じて自動焦点処理の探索範囲を選択する。自動焦点設定値生成部６１４は、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルにおける結像レンズ１０９の合焦点Ｚ軸位置を中心とする探索範囲の端を、次の測定先ウエルの自動焦点処理を開始する初期Ｚ軸位置に設定する。自動焦点設定値生成部６１４は、設定した初期Ｚ軸位置と探索範囲とを自動焦点部１１１に出力する。

記憶部６１２に測定済みウエル情報が無い場合、予め与えられた規定のＺ軸位置と探索範囲とを各々自動焦点部１１１に出力する。規定のＺ軸位置は、測定対象から最も遠いＺ軸位置となるように、また、規定の探索範囲は、取り得る焦点位置を全てカバーする最も広い探索範囲となるように、各々設定されることが望ましい。

測定対象が注入されたウエル間を移動して測定対象の画像を取得する蛍光顕微鏡装置について、図７及び図８を用いて本発明の実施の形態２における自動焦点制御方法を説明する。 図７は、実施の形態２に係る自動焦点制御方法でプレートの各ウエルで測定対象を測定する手順を説明するためのフローチャート図である。
図７において、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、及びステップＳ２０４に代えてステップＳ７０２、ステップＳ７１１、ステップＳ７０３、及びステップＳ７０４を有する点において実施の形態１における図２のフローチャート図とは異なる。それ以外の点においては同一であるので、ステップＳ７０２、ステップＳ７１１、ステップＳ７０３、及びステップＳ７０４についてのみ説明を記述する。

Ｓ７０２において、次の測定先ウエルに最も近いウエルから順に測定済みウエルか否かを調べ、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置を検出する。
Ｓ７１１において、ステップＳ７０２で検出した次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置と次の測定先ウエルのウエル位置との距離（最小距離）を計算する。
Ｓ７０３において、ステップＳ７１１で求めた最小距離に応じて自動焦点処理の探索範囲を選択する。ステップＳ７０３は、実施の形態１で示した図３の手順と同一であるので、説明は省く。
Ｓ７０４において、ステップＳ７０２で検出した次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルのウエル位置に対応する合焦点Ｚ軸位置を記憶部６１２から読み出し、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルにおける結像レンズ１０９の合焦点Ｚ軸位置を中心とする探索範囲の端を、次の測定先ウエルの自動焦点処理を開始する初期Ｚ軸位置に設定する。

次に、図４、図７及び図８を用いて本実施の形態の詳細な動作を説明する。なお、図４は、実施の形態１と同一の仮定のもとで説明を行う。
まず、図４のウエル４０１では最初の測定となるため、測定済みウエルが無い。従って、図７のステップＳ２０８を実行する。ステップＳ２０８では、自動焦点設定値生成部６１４が予め保持している規定のＺ軸位置と探索範囲とを用いて、図７のステップＳ２０５の自動焦点処理を行う。自動焦点処理完了後、ステップＳ２０６で自動焦点処理成功時の合焦点Ｚ軸位置４０１Ｚとウエル位置４０１Ｐを対応付けて記憶部６１２へ保存する。

図７のステップＳ２０７で、ウエル４０１は最終の測定ウエルではないと判断するので、ステップＳ２０９において、メカニカルコントローラ１０７がＸＹ軸モータ１１５へＸＹ軸駆動信号を出力しプレート４００を次の測定先ウエルであるウエル４０２へ移動させる。

次に、図７のステップＳ７０２において、次の測定先ウエル４０２に最も近い測定済みウエルを検出する。Ｓ７０２での検出方法を図８を用いて説明する。図８は、次の測定先ウエルに最も近い測定済みウエルを検出する方法を説明する図である。図８において、（Ａ）では次の測定先ウエルに１番目に近いウエル、（Ｂ）では次の測定先ウエルに２番目に近いウエル、（Ｃ）では次の測定先ウエルに３番近いウエル、（Ｄ）では次の測定先ウエルに４番目に近いウエルを、各々矢印で示した順に調べる手順を示している。
以下に、図８に示す測定済みウエルの検出手順について説明する。

まず、図８の（Ａ）に示すように、次の測定先ウエルのウエル位置４０２ＰのＸ座標（７，３）に１を足したウエル位置（７＋１，３）に測定済みウエルがあるか否かを、記憶部６１２にウエル位置（８，３）が格納されているか否かによって調べる。同様に、ウエル位置４０２ＰのＸ座標から１を引いたウエル位置（７−１，３）に測定済みウエルがあるか否か、ウエル位置４０２ＰのＹ座標に１を足したウエル位置（７，３＋１）に測定済みウエルがあるか否か、ウエル位置４０２ＰのＹ座標から１を引いたウエル位置（７，３−１）に測定済みウエルがあるか否かを調べる。これにより、次の測定先ウエルのウエル位置４０２ＰのＸ座標又はＹ座標から１だけ移動したウエル位置、つまり最も近い四方のウエル位置には、測定済みウエルが無いことが判明する。

次に同様に、図８の（Ｂ）に示すように、次の測定先ウエルのウエル位置４０２Ｐ（７，３）のＸ及びＹ座標から１ずつ移動したウエル位置、つまり２番目に近いウエル位置となるウエル位置（７＋１，３＋１）、ウエル位置（７−１，３＋１）、ウエル位置（７＋１，３−１）、及びウエル位置（７−１，３−１）に測定済みウエルがあるか否かを調べる。すると、２番目に近いウエル位置にも測定済みウエルが無いことが判明する。

更に同様に、図８の（Ｃ）に示すように、次の測定先ウエル位置４０２ＰのＸ又はＹ座標のいずれかの座標から２だけ移動したウエル位置、つまり３番目に近いウエル位置に測定済みウエルがあるかどうかを調べる。測定済みウエルが無ければ、図８の（Ｄ）に示すように、次の測定先ウエルに４番目に近いウエル位置を調べる。
この動作を繰り返すことで、最終的には、ウエル位置４０１Ｐに測定済みウエルがあることが検出され、測定済みウエル検出部６１３はウエル位置４０１Ｐを出力する。

図７のステップＳ７１１では、距離計算部６１７は、測定済みウエル検出部６１３が出力したウエル位置４０１Ｐと、メカニカルコントローラ１０７が出力した次に測定するウエルのウエル位置４０２Ｐとを用いて、ウエル位置４０１Ｐ−４０２Ｐ間の距離Ｌ２１を計算し、ウエル位置４０１Ｐと距離Ｌ２１とを自動焦点設定値生成部１１４へ出力する。

図７のステップＳ７０３では、自動焦点設定値生成部６１４は、距離Ｌ２１がウエル間絶対最小距離ａよりも大きいので、図５のテーブルより、自動焦点処理の探索範囲を相対的に大きく設定する。自動焦点設定値生成部６１４は、図７のステップＳ７０４で、ウエル位置４０１Ｐに対応する合焦点Ｚ軸位置４０１Ｚを記憶部６１２から読み取る。

自動焦点部１１１は、図７のステップＳ２０５で、Ｚ軸位置４０１Ｚを（０．８×所定の探索範囲／２）を初期Ｚ軸位置とし（又は、Ｚ軸位置４０１Ｚ＋（０．８×所定の探索範囲／２））、選択された探索範囲で自動焦点処理を行い、ＣＣＤカメラ１０４が出力する画像のコントラストが最大になるＺ軸位置を探索する。自動焦点部１１１は、探索したコントラストが最大となった合焦点Ｚ軸位置４０２Ｚを記憶部１１２に保存する。

メカニカルコントローラ１０７は、図７のステップＳ２０６で、自動焦点部１１１が出力したＺ軸位置を受け、Ｚ軸モータ１１６を駆動する。結像レンズ１０９は、Ｚ軸モータ１１６によってＺ軸方向に移動する。焦点位置が移動する。メカニカルコントローラ１０７はウエル位置４０２Ｐを記憶部１１２に保存する。記憶部１１２は、メカニカルコントローラ１０７が出力するウエル位置４０２Ｐと、自動焦点部１１１が出力する合焦点Ｚ軸位置４０２Ｚとを対応付けて測定済みウエルとして記憶する。

ウエル４０３及びウエル４０４での自動焦点処理もウエル４０２の場合と同様にして行う。

上記の実施の形態２においては、結像レンズをフォーカシング方向に移動させて、自動焦点処理を行った。これに代えて、例えば従来例のように、対物レンズをフォーカシング方向に移動させて、自動焦点処理を行っても良い。
実施の形態において、フォーカシング方向はＺ軸方向であった。測定対象からの光を所定の反射面で反射させ、又は所定のプリズムで屈折させることにより、フォーカシング方向がＺ軸以外の方向である場合があることは言うまでもない。

以上のように、本実施の形態において、次に測定を行うウエルに最も近いウエル位置から順次測定済みウエルであるか否かを調べることで、実施の形態１のように測定済みウエルと次の測定先ウエルとの間の全ての距離を計算することなく最小距離検出を行うことができ、測定済みウエルが多数存在する場合に最小距離検出に必要な時間を更に短縮し、自動焦点処理に掛かる時間を短縮することができる。

本発明にかかる自動焦点制御装置は、例えば、複数のウエルを有するウエルプレート上の複数の測定対象に対して各々自動焦点処理を必要とする顕微鏡に利用することができる。

本発明の実施の形態１における自動焦点制御装置の構成の概略を示すブロック図 本発明の実施の形態１における自動焦点制御装置のシーケンスを示すフローチャート図 本発明の実施の形態１における自動焦点制御装置のシーケンスを説明するフローチャート図 本発明の実施の形態１における自動焦点制御装置の測定方法を説明する図 本発明の実施の形態１におけるウエル間距離と自動焦点処理の探索範囲との関係を示す図 本発明の実施の形態２における自動焦点制御装置の構成の概略を示すブロック図 本発明の実施の形態２における自動焦点制御装置のシーケンスを示すフローチャート図 本発明の実施の形態２における自動焦点制御装置の測定済みウエルの検出方法を説明する図 従来の自動焦点制御装置の構成の概略を示すブロック図

符号の説明

１０１、４００ プレート
１０２ 光源
１０３ 光学フィルタ
１０４ ＣＣＤカメラ
１０５ 対物レンズ
１０６ ダイクロイックミラー
１０７ メカニカルコントローラ
１０８ ウエル
１０９ 結像レンズ
１１０ 投影レンズ
１１１ 自動焦点部
１１２、６１２ 記憶部
１１３ 最小距離検出部
１１４、６１４ 自動焦点設定値生成部
１１５ ＸＹ軸モータ
１１６ Ｚ軸モータ
６１３ 測定済みウエル検出部
６１７ 距離計算部
４０１、４０２、４０３、４０４ ウエル
４０５、４０６ 曲線
４０１Ｐ ウエル４０１のウエル位置
４０２Ｐ ウエル４０２のウエル位置
４０３Ｐ ウエル４０３のウエル位置
４０４Ｐ ウエル４０４のウエル位置
４０１Ｚ ウエル４０１での合焦点Ｚ軸位置
４０２Ｚ ウエル４０２での合焦点Ｚ軸位置
４０３Ｚ ウエル４０３での合焦点Ｚ軸位置
４０４Ｚ ウエル４０４での合焦点Ｚ軸位置
９００ 対物レンズ
９０１ 顕微鏡
９０２ 光電変換器
９０３ テレビカメラ
９０４ 自動焦点装置
９０５ プレート
９０６ 対物レンズ駆動装置
９０７ 画像処理装置
９０８ 制御装置
９０９ ステージ駆動装置
９１０ 測定対象検出装置
９１１ 顕微鏡ステージ

Claims (9)

1. 複数の測定対象が配置されたプレートからの光の結像点を移動させる、フォーカシング方向に移動可能なレンズと、前記プレート上の測定対象からの光を電気信号に変換する光電変換部と、を有する撮像部と、
   測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上の位置情報とを用いて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定する初期設定部と、
   次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記電気信号を用いて前記測定対象についての前記レンズの合焦点位置を検出する自動焦点部と、
   を有することを特徴とする自動焦点制御装置。
2. 前記初期設定部は、測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレート上の位置情報とを記憶する記憶部と、前記プレート上における、測定済み測定対象の位置と次に測定する測定対象の位置との間の距離を全て計算しその中の最小距離を検出する最小距離検出部と、前記記憶部と前記最小距離検出部からの情報を基に次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定する自動焦点設定値生成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置。
3. 前記最小距離検出部は、前記プレート上における、前記記憶部に記憶された測定済み測定対象の各位置と次に測定する測定対象の位置との距離の最小値である最小距離を検出し、最小距離となる測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記最小距離の情報とを出力することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点制御装置。
4. 前記自動焦点設定値生成部は、前記最小距離検出部で検出した最小距離に基づいて次に測定する測定対象についての前記自動焦点部の探索範囲を設定し、最小距離となる測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置を中心とする前記探索範囲の端を、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置に設定することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点制御装置。
5. 前記初期設定部は、測定済み観測対象についての前記レンズの合焦点位置の情報と前記プレート上の位置情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記プレート上の距離が次に測定する観測対象に最も近い測定対象から順次測定済み測定対象か否かを調べて、次に測定する観測対象に最も近い測定済み測定対象を検出し、前記最も近い測定済み測定対象の前記プレート上の位置情報を出力する測定済み観測対象検出部と、
   前記プレート上における、次に測定する観測対象の位置と前記最も近い測定済み測定対象の位置との間の距離である最小距離を計算し出力する距離計算部と、
   前記最小距離と、前記最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、前記初期位置を設定する自動焦点設定値生成部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置。
6. 前記自動焦点設定値生成部は、前記最小距離に基づいて次に測定する測定対象についての前記自動焦点部の探索範囲を設定し、最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置を中心とする前記探索範囲の端を、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置に設定することを特徴とする請求項５に記載の自動焦点制御装置。
7. 前記撮像部は、前記測定対象からの光を入力する対物レンズと、前記対物レンズからの光を前記光電変換部上に集光する結像レンズと、を有し、
   前記自動焦点部は、前記対物レンズ又は前記結像レンズを移動させて、前記対物レンズからの光を前記光電変換部上に結像させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置。
8. 複数の測定対象が配置されたプレートの前記測定対象からの光を透過させるレンズをフォーカシング方向に移動させて、前記測定対象からの光を変換した電気信号に基づいて、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、
   前記レンズを合焦点位置に位置させて、前記測定対象を測定するステップと、
   前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上における、測定済み測定対象の位置と次に測定する測定対象の位置との間の距離を全て計算しその中の最小距離を検出し、その最小距離と、その最小距離の測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定するステップと、
   次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、
   を有することを特徴とする自動焦点制御方法。
9. 複数の測定対象が配置されたプレートの前記測定対象からの光を透過させるレンズをフォーカシング方向に移動させて、前記測定対象からの光を変換した電気信号に基づいて前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、
   前記レンズを合焦点位置に位置させて、前記測定対象を測定するステップと、
   次に測定する観測対象に前記プレートが延在する２次元平面（以下、「前記プレート」と略す。）上の位置が最も近い測定対象から順次測定済み測定対象か否かを調べて、次に測定する観測対象に最も近い測定済み測定対象を検出するステップと、
   前記プレート上における、次に測定する観測対象の位置と前記最も近い測定済み測定対象の位置との距離である最小距離を計算するステップと、
   前記最小距離と、前記最も近い測定済み測定対象についての前記レンズの合焦点位置の情報とに基づいて、次に測定する測定対象についての前記レンズのフォーカシング方向の初期位置を設定するステップと、
   次に測定する測定対象に対して、前記レンズを前記初期位置に移動させ、前記初期位置からフォーカシング方向に移動させ、前記レンズの合焦点位置を検出するステップと、
   を有することを特徴とする自動焦点制御方法。

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