JP2006003542A - Active autofocus method and system for increasing focusing accuracy on desired observation part, and microscopic device using them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、概してオートフォーカス機能を備えた顕微鏡システムに関し、さらに詳細には、そのような顕微鏡システムにおいて観察対象(観察体または標本とも言う)に自動的に焦点を合わせる技術に関する。 The present invention generally relates to a microscope system having an autofocus function, and more particularly, to a technique for automatically focusing an observation target (also referred to as an observation object or specimen) in such a microscope system.
近年、顕微鏡を用いて検査や記録などを行う装置は、各種機能面の自動化が進んでおり、標本にピント合わせを行うオートフォーカス(以下、AFと略す)機能も自動化の必須項目となっている。これに伴い、オートフォーカスに関する種々の提案がなされている。 2. Description of the Related Art In recent years, apparatuses that perform inspection and recording using a microscope have been automated for various functions, and an autofocus (hereinafter abbreviated as AF) function for focusing on a specimen has become an essential item for automation. . Along with this, various proposals concerning autofocus have been made.
顕微鏡のオートフォーカス機能においてよく問題となるのは、ピントを合わせたい位置にピントが合わないこと(いわゆる「ピンぼけ」)があるということである。
例えば、不可視光を用いたアクティブAFの場合、この原因の1つとして、対物レンズの色収差によるピント位置のずれがある。対物レンズには、光の波長によって焦点位置がずれるという特性がある。すなわち、不可視光を用いたアクティブAFで検出される合焦位置と、可視光による観察者の目で判断される合焦位置には、ずれが生じる。
A common problem in the autofocus function of a microscope is that there is a lack of focus (so-called “out-of-focus”) at the position where focus is desired.
For example, in the case of active AF using invisible light, one of the causes is a shift in focus position due to chromatic aberration of the objective lens. The objective lens has a characteristic that the focal position shifts depending on the wavelength of light. In other words, there is a difference between the in-focus position detected by active AF using invisible light and the in-focus position determined by the observer's eyes using visible light.
上記の対物レンズの色収差によるピント位置のずれを補正する技術が焦点調節装置として開示されている。この焦点調節装置では、第14図に示すように、焦点検出光学系の前ピン位置と後ピン位置に置かれた2つの検出手段の出力信号の正規化された差信号からS字状のフォーカスエラー信号を求め(第14図(A)参照)、このフォーカスエラー信号に、対物レンズの色収差分のピント位置ずれに相当する信号強度のオフセットV0を履かせて(第14図(B)参照)合焦動作させることにより、対物レンズの色収差によるピント位置のずれを補正している。 A technique for correcting a shift in focus position due to chromatic aberration of the objective lens is disclosed as a focus adjustment device. In this focus adjustment apparatus, as shown in FIG. 14, the S-shaped focus is obtained from the normalized difference signal of the output signals of the two detection means placed at the front pin position and the rear pin position of the focus detection optical system. An error signal is obtained (see FIG. 14 (A)), and an offset V0 of the signal intensity corresponding to the focus position shift corresponding to the chromatic aberration of the objective lens is applied to the focus error signal (see FIG. 14 (B)). By performing the focusing operation, the shift of the focus position due to the chromatic aberration of the objective lens is corrected.
ただし、フォーカスエラー信号に単にオフセットを履かせただけでは、ゼロクロス点が2点(第14図(B)に示す第1の点Z1と第2の点Z2)となり、AFをかけられる範囲が狭くなってしまう(区間L6)。このため、この焦点調節装置では、上記2つの検出手段の出力信号の和信号に閾値T3、T4を設けることによりAF駆動領域を区間L3、L5、L4に区分し(第14図(C)参照)、第1のゼロクロス点が含まれる区間L5でのみフォーカスエラー信号にオフセットを履かせて合焦動作させるようにしている。
しかしながら、上述の従来技術の焦点調節装置では、ゼロクロス点が2点となるのを避けるために、AF駆動領域を、フォーカスエラー信号にオフセットを履かせて合焦動作させる領域(区間L5)と、オフセットを履かせずに合焦動作させる領域(区間L3、L4)に分けている。そして、この区間を設定するために、検出手段の出力信号の和信号に閾値T3、T4を設けている。しかし、検出手段の出力信号の和信号は標本の反射率の影響を受けるため、閾値T3、T4は一意に決まるものではない。特に、閾値T4は、区間L4と区間L5の境界を決定する閾値である。標本によっては閾値T4の値が不適切となり、区間L5の中に第2のゼロクロス点が含まれてしまい、この第2のゼロクロス点に偽合焦する可能性がある。 However, in the above-described conventional focus adjustment device, in order to avoid the zero cross point being two points, the AF drive region is a region where the focus error signal is offset and the focusing operation is performed (section L5), It is divided into regions (sections L3 and L4) in which focusing is performed without wearing an offset. In order to set this section, threshold values T3 and T4 are provided in the sum signal of the output signals of the detection means. However, since the sum signal of the output signals of the detection means is affected by the reflectance of the sample, the threshold values T3 and T4 are not uniquely determined. In particular, the threshold value T4 is a threshold value that determines the boundary between the section L4 and the section L5. Depending on the sample, the value of the threshold T4 becomes inappropriate, and the second zero-cross point is included in the section L5, and there is a possibility that the second zero-cross point is falsely focused.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、標本の反射率や対物レンズの個体差の影響を受けることなく、確実に、標本の任意の高さ位置に合焦することができる顕微鏡オートフォーカス装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a microscope auto that can reliably focus on an arbitrary height position of a specimen without being affected by the reflectance of the specimen or individual differences of objective lenses. An object is to provide a focusing device.
本発明は、一面において、顕微鏡観察対象である試料を載せるステージと、対物レンズを備え試料の観察像を得る観察光学系と、ステージと対物レンズとの距離を光軸方向に変化させる焦準駆動手段と、対物レンズの焦点位置に対するステージの位置を検出する検出手段と、検出手段の出力信号に基づき合焦状態を判断し、焦準駆動手段を介して前記距離を合焦状態に制御する制御手段とを備えた顕微鏡装置におけるアクティブオートフォーカス方法を与える。本発明のアクティブオートフォーカス方法は、検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う予備合焦ステップと、合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における出力信号の値をオフセットとするオフセット設定ステップと、出力信号にオフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする本合焦ステップを含む。このような構成により、偽合焦することなく、観察者が希望する観察位置に合焦することが可能となる。 In one aspect, the present invention includes a stage on which a sample to be observed with a microscope is placed, an observation optical system that includes an objective lens to obtain an observation image of the sample, and a focusing drive that changes the distance between the stage and the objective lens in the optical axis direction. A means for detecting the position of the stage relative to the focal position of the objective lens, and a control for determining the in-focus state based on the output signal of the detecting means and controlling the distance to the in-focus state via the focusing drive means And an active autofocus method in a microscope apparatus. In the active autofocus method of the present invention, a preliminary focusing step for performing the first focusing control based on the output signal of the detection means, and the value of the output signal at the observation position desired by the observer in the vicinity of the focusing position as an offset. An offset setting step for performing the second focusing control based on a signal value obtained by adding an offset to the output signal. With such a configuration, it is possible to focus on the observation position desired by the observer without performing false focusing.
顕微鏡装置が、焦準駆動手段による前記変化の微調整を利用者の操作により可能とする半手動手段をさらに備え、オフセット設定ステップが、半手動手段を用いて希望する観察位置に焦点を合わせ、この時の出力信号の値をオフセットとして保存するステップからなり、本合焦ステップは、前記の保存したオフセットを用いる。 The microscope apparatus further includes a semi-manual means that enables fine adjustment of the change by the focusing drive means by a user operation, and the offset setting step focuses on a desired observation position using the semi-manual means, The output signal value at this time is stored as an offset, and this stored offset is used in this focusing step.
一実施形態では、顕微鏡装置が、複数の対物レンズを保持するレボルバを備え、対物レンズは、複数の対物レンズから選択された対物レンズである。複数の対物レンズの各々に対応するオフセットを予め求め、当該対物レンズに関係付けて保存するステップと、本合焦ステップに先立ち、利用者が複数の対物レンズから所望の対物レンズを選択するステップとをさらに備え、かつ本合焦ステップは、現在選択されている対物レンズに関係付けて保存されているオフセットを用いる。これにより、複数の対物レンズを切り換えた試料観察においても、偽合焦することなく、観察者が希望する観察位置に合焦することが可能となる。 In one embodiment, the microscope apparatus includes a revolver that holds a plurality of objective lenses, and the objective lens is an objective lens selected from the plurality of objective lenses. A step of obtaining an offset corresponding to each of the plurality of objective lenses in advance and storing the offset in relation to the objective lens; and a step of selecting a desired objective lens from the plurality of objective lenses by the user prior to the focusing step; And the focusing step uses an offset stored in relation to the currently selected objective lens. Thereby, even in sample observation with a plurality of objective lenses switched, it is possible to focus on the observation position desired by the observer without false focusing.
複数の対物レンズの各々に対応するオフセットを予め求めて保存するステップが、(1)複数の対物レンズの1つを用いて検出手段の出力信号に基づき合焦制御を行うステップと、(2)半手動手段を用いて希望する観察位置に焦点を合わせる合焦ステップと、
(3)希望する観察位置に焦点を合わせた時の出力信号の値を前記1つの対物レンズのオフセットとして保存するステップと、複数の対物レンズの全てに(1)乃至(3)のステップを実行するステップとから構成されてもよい。
The step of obtaining and storing the offset corresponding to each of the plurality of objective lenses in advance includes (1) performing focusing control based on the output signal of the detection means using one of the plurality of objective lenses, and (2) A focusing step to focus on the desired observation position using semi-manual means;
(3) The step of storing the value of the output signal when focusing on the desired observation position as an offset of the one objective lens, and the steps (1) to (3) are executed for all of the plurality of objective lenses. Step may be configured.
出力信号にオフセットを加味した信号値に基づき合焦しているか否かを周期的に判断するステップと、合焦していないと判断した場合、出力信号にオフセットを加味した信号値に基づき合焦制御を行うステップとをさらに備えてもよい。 A step of periodically determining whether or not the output signal is focused based on a signal value with an offset added, and a focus based on a signal value with an offset added to the output signal when it is determined that the output signal is not focused. And a step of performing control.
本発明は、別の面において、観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置を与える。本発明の顕微鏡装置は、顕微鏡観察対象である試料を載せるステージと、対物レンズを備え試料の観察像を得る観察光学系と、ステージと対物レンズとの距離を光軸方向に変化させる焦準駆動手段と、対物レンズの焦点位置に対するステージの位置を検出する検出手段と、検出手段の出力信号に基づき合焦状態を判断し、焦準駆動手段を介して前記距離を合焦状態に制御する制御手段とを備え、制御手段は、検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う手段と、合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における出力信号の値をオフセットとする手段と、出力信号にオフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする手段を含む。 In another aspect, the present invention provides a microscope apparatus with improved accuracy of focusing on an observation site. The microscope apparatus of the present invention includes a stage on which a sample to be observed by a microscope is placed, an observation optical system that includes an objective lens and obtains an observation image of the sample, and a focusing drive that changes the distance between the stage and the objective lens in the optical axis direction. A means for detecting the position of the stage relative to the focal position of the objective lens, and a control for determining the in-focus state based on the output signal of the detecting means and controlling the distance to the in-focus state via the focusing drive means Means for controlling the first focus based on the output signal of the detection means, and means for offsetting the value of the output signal at the observation position desired by the observer near the focus position; And means for performing second focusing control based on a signal value obtained by adding an offset to the output signal.
本発明は、さらに別の面において、顕微鏡観察対象である試料を載せるステージと、対物レンズを有する試料の観察像を得る観察光学系と、ステージと対物レンズとの距離を光軸方向に変化させる焦準駆動手段と、対物レンズの焦点位置に対するステージの位置を検出する検出手段とを備えた顕微鏡装置において、検出手段の出力信号に基づき合焦状態を判断し、焦準駆動手段を介して前記距離を合焦状態に制御するアクティブオートフォーカスシステムを与える。本発明のアクティブオートフォーカスシステムは、検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う予備合焦手段と、合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における出力信号の値をオフセットとするオフセット設定手段と、出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする本合焦手段とを備える。これにより、偽合焦することなく、観察者が希望する観察位置に合焦することが可能となる。 In yet another aspect of the present invention, a stage on which a sample to be observed with a microscope is placed, an observation optical system for obtaining an observation image of a sample having an objective lens, and the distance between the stage and the objective lens are changed in the optical axis direction. In a microscope apparatus provided with a focusing drive means and a detection means for detecting the position of the stage with respect to the focal position of the objective lens, the in-focus state is determined based on the output signal of the detection means, and the focus driving means Provides an active autofocus system that controls the distance to focus. The active autofocus system of the present invention includes a preliminary focusing unit that performs the first focusing control based on an output signal of the detecting unit, and an offset value of the output signal at an observation position desired by an observer near the focusing position. Offset setting means for performing the second focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal. Thereby, it becomes possible to focus on the observation position desired by the observer without false focusing.
請求項1、6および11の発明によれば、偽合焦することなく、観察者が希望する観察位置に合焦することが可能となるため、フォーカシングの操作性が向上し、ひいては、試料観察のスループットを向上できる。 According to the first, sixth, and eleventh aspects of the invention, since it is possible to focus on the observation position desired by the observer without false focusing, the operability of focusing is improved, and consequently the sample observation Throughput can be improved.
請求項3および8の発明によれば、複数の対物レンズを切り換えた試料観察においても、偽合焦することなく、観察者が希望する観察位置に合焦することが可能となる。
よって、複数の対物レンズを切り換えた試料観察においても、フォーカシングの操作性が向上し、ひいては、試料観察のスループットを向上できる。
According to the third and eighth aspects of the present invention, it is possible to focus on an observation position desired by an observer without false focusing even in sample observation with a plurality of objective lenses switched.
Therefore, even in sample observation with a plurality of objective lenses switched, the operability of focusing is improved, and consequently the throughput of sample observation can be improved.
以下、本発明の実施形態と添付図面とにより本発明を詳細に説明する。なお、複数の図面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
〔第1の実施形態〕
第1図は、本発明の第1の実施形態による顕微鏡システムの全体構成を示す。図1において、顕微鏡システム100は、観察対象S(これは、上記のガラスSg、培養液Scおよび細胞Ssなどをまとめて示したものである)を載せる固定ステージ1、照明用光源27、平行光生成レンズ28,ミラー29、集光レンズ30、複数の対物レンズ3、これらの対物レンズ3を取り付け回転可能な電動レボルバ2、任意の対物レンズ3を光路中に挿入できるようにレボルバ2を回転させるレボルバ用モータ17、レボルバ2のどの対物レンズ取り付け位置が現在光路中に挿入されているかを検出する為のレボ穴位置検出部18、およびレボルバ2を光軸方向に移動させる焦準用モータ21を備えている。さらに、顕微鏡システム100は、使用者が入力するための操作部23、操作部23からの入力情報とレボ穴位置検出部18からの使用中の対物レンズ3の情報に基づきシステム全体を制御するコントロール部15、コントロール部15からの制御信号に基づいてレボルバ用モータ17を駆動するレボルバ用モータ駆動部16および焦準用モータ21を駆動する焦準用モータ駆動部20を備える。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention and the accompanying drawings. In addition, when showing the same element in several drawing, the same referential mark is attached | subjected.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an overall configuration of a microscope system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
観察対象Sは、固定ステージ1の上に載せられ、対物レンズ3で下側から観察できるようになっている。
コントロール部15は周知のCPU回路であり、第2図に示す如く、CPU本体30と、システムを制御するためのプログラムを格納するROM31と、制御に必要なデータを格納するRAM32と、制御信号の入出力を行うI/Oポート33、及びCPUを制御する為に必要な図示しない発振器、アドレスデコーダー等の周知の周辺回路から構成される。このI/Oポート33やデータバス34から、各々の周辺装置の制御を行うことになる。また、コンロトール部15は、システム導入後に発生する種々の設定データが保存できるように、不揮発性メモリ(図示せず)を備えてもよい。
The observation object S is placed on the
The
また、操作部23は、各種操作スイッチを備え、AF開始/停止や対物レンズの切り替え等の操作やガラス厚などのAFに関する必要情報の入力を、観察者が行えるようになっている。さらに、操作部23は、JOGダイアル24を備え、これにより周知の要領でレボルバ2の上下移動の微調整が半手動で容易にできるようにすることが好ましい。
The
顕微鏡システム100は、オートフォーカス手段として、レーザ駆動部19、基準光源4、コリメートレンズ5、投光側ストッパ6、偏光ビームスプリッタ偏光ビームスプリッタ(PBS)7,集光レンズ群8,色収差補正レンズ群9、λ/4版10、ダイクロックミラー11、PBS7を通過した戻り光を集光する集光レンズ群12、集光レンズ群12からの光を受光する受光センサ13、受光センサ13の出力を後述のように処理してコントロール部15に渡す信号処理部14、色収差補正レンズ群9を光軸方法に動かす色収差補正レンズ駆動モータ26、および色収差補正レンズ駆動部25を備える。
The
オートフォーカスに使用される基準光源4としては、赤外線レーザ等の可視外光波長領域の光源が使用される。レーザ駆動部19は、基準光源4の強弱を制御しながら、光源4をパルス点灯させる。基準光源4からのレーザ光は、平行光を保つ為のコリメートレンズ5を通り、光束径の半分を投光側ストッパ6によりカットされる。その後、PBS7でP偏光成分のみが反射され、標本側に導かれる。
As the reference light source 4 used for autofocus, a light source in the visible light wavelength region such as an infrared laser is used. The
集光レンズ群8により一旦集光された光束は、色収差補正レンズ群9を通過する。この色収差補正レンズ群9は、色収差補正レンズ群駆動用モータ26により光軸方向に移動することにより、観察光と赤外線レーザの色収差補正を可能とし、AFを行うとピントのあった目視観察が可能となる。
The light beam once condensed by the condenser lens group 8 passes through the chromatic aberration
色収差補正レンズ群9を通過した光は、λ/4板10を通過する時に45°偏光され、ダイクロイックミラー11に入射する。ダイクロイックミラー11では、赤外域のみ反射されるため、レーザ光束は反射される。
The light that has passed through the chromatic aberration
反射された光束は、対物レンズ3により観察対象Sにスポット形状の像を形成する。そして、観察対象Sにより反射された光束は、逆に対物レンズ3、ダイクロイックミラー11を通り、λ/4板10を再び通過する時に更に45°偏光され、S偏光成分に切り換わる。さらに、色収差補正レンズ群9、集光レンズ群8を経て、PBS7に入射される。この時、光束は、S偏光成分になっているので、そのままPBS7を透過し、集光レンズ群12を通過した後に受光センサ13に結像する。
The reflected light beam forms a spot-shaped image on the observation object S by the
受光センサ13は、光軸を中心に設置された2分割フォトダイオードからなる。受光センサ13に結像されたスポットは、観察対象Sが対物レンズ3のピント位置にある場合は、図3Bに示すように、範囲が狭く高い信号強度となり、ピント位置より上側(後ピン位置)にある場合は図3Aのように、Bの範囲に偏った強度分布となり、下側(前 ピン位置)にある場合は図3Cのように、Aの範囲に偏った強度分布となり、それぞれ図4(a)に示したセンサ信号に変換される。変換された検出信号は、信号処理部14で、AとBの範囲に分割され、それぞれの範囲における強度の総和が算出される。従って図4(a)に示すように、横軸を対物レンズ3のピント位置に対する観察対象Sの相対位置、縦軸をそれぞれの受光センサに入射する光強度とすると、ピント位置を挟んで左右対称なA,B2つのカーブが検出できる。
The
この信号はコントロール部15に入力される。コントロール部15は、入力されたA,B信号から、図4(b)に示すような
A+B ・・・・・(1)
及び、(c)に示すような
K・(A−B)/(A+B) ・・・・(2)
を算出する。ただし、Kは、式(2)の値が適当な範囲に収まるような定数である。特に図4(c)の信号は、S字カーブのような特性を示し、その値を評価関数値(以下、Ef値と略す)と称する。図4(b)および(c)は、対物レンズ3の焦点に対する観察対象Sの相対位置により式(1)および(2)の値が変化するようすを示すグラフ(b)および(c)である。コントロール部15は、Ef値の符号により合焦位置方向を判定する。例えば、図4のP1の位置からAF動作を開始した場合には、Ef値の符号が正であるから、対物レンズ3を下降させる制御を行い、P2の位置からAF動作を開始した場合には、Ef値の符号が負であるから、対物レンズ3を上昇させる制御を行い、最終的にEf値が0となるように合焦制御を行い、観察対象Sを合焦へと導く。
This signal is input to the
And K. (AB) / (A + B) as shown in (c) (2)
Is calculated. However, K is a constant such that the value of Expression (2) falls within an appropriate range. In particular, the signal of FIG. 4C shows a characteristic like an S curve, and the value is referred to as an evaluation function value (hereinafter abbreviated as Ef value). FIGS. 4B and 4C are graphs (b) and (c) showing how the values of the expressions (1) and (2) change depending on the relative position of the observation target S with respect to the focal point of the
このように、レーザ光が点灯制御され、標本に投影したレーザ光束の反射光を検出する事で、アクティブ型のAF光学系が実現する。
また、観察のための照明光は照明用光源27からレンズ28を通り、ミラー29で反射され、レンズ30で集光された後、観察対象Sを上側から照射する。標本を透過した光は、対物レンズ3を通り、ダイクロイックミラー11を通過して観察光となる。
As described above, the active AF optical system is realized by controlling the lighting of the laser light and detecting the reflected light of the laser beam projected onto the specimen.
The illumination light for observation passes from the
以上の様な装置構成に基づき、本実施形態では、例えば、第5図に示すような細胞等の生物標本の任意の高さ位置にピントを合わせる場合について、本発明のAF動作を図6乃至8のフローチャートを参照して説明する。 Based on the apparatus configuration as described above, in the present embodiment, for example, when focusing on an arbitrary height position of a biological specimen such as a cell as shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG.
図6は、本実施形態のAF動作の概略を示すフローチャートである。
大きく2つの動作に分れており、操作部23を介して観察者がAF開始の指示をコントロール部15に出すと、まず、ステップS11にて、通常のフォーカスエラー信号F1=(A−B)/(A+B)(図5の例では、実線のフォーカスエラー信号)に基づきAFをかけ、観察試料Sのガラス表面に合焦させる。
FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the AF operation of the present embodiment.
When the observer gives an instruction to start AF to the
次に、ステップS12にて、ガラス表面から観察者が希望する合焦位置までの距離に相当するフォーカスエラー信号強度分のオフセットO(第5図参照)を、(A−B)/(A+B)信号から差し引き、この信号(図5の例では、点線のフォーカスエラー信号F2=(A−B)/(A+B)−O)に基づいてAFをかけ、観察者が希望する合焦位置に合焦させる。 Next, in step S12, an offset O (see FIG. 5) corresponding to the focus error signal intensity corresponding to the distance from the glass surface to the in-focus position desired by the observer is (A−B) / (A + B). AF is applied based on this signal (in the example of FIG. 5, dotted focus error signal F2 = (A−B) / (A + B) −O) to focus on the in-focus position desired by the observer. Let
オフセットOは、上記合焦動作を行う前に予め設定しておくパラメータである。ここで、オフセットOの設定動作について、図9Aのフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS101にて、通常のフォーカスエラー信号F1に基づきAFをかけ、観察試料Sのガラス表面に合焦させる。この動作は、前記ステップS11と同様の動作であり、その詳細は後述する。
The offset O is a parameter set in advance before performing the focusing operation. Here, the offset O setting operation will be described with reference to the flowchart of FIG. 9A.
First, in step S101, AF is applied based on a normal focus error signal F1 to focus on the glass surface of the observation sample S. This operation is the same as that in step S11, and details thereof will be described later.
次に、ステップS102にて、観察者がJOGダイヤル24を操作して、希望する位置にピントが合うように、対物レンズ3を移動させる。
ただし、ステップS102において、観察者が、希望する位置にピントが合うように対物レンズを移動させる際、フォーカスエラー信号Fがオフセット上限値Omaxを越えないように対物レンズの移動を制御する。このオフセット上限値Omaxは、前記ステップS12にてフォーカスエラー信号F2に基づいてAFをかける際に、合焦判定に支障をきたさないオフセットOの最大値であり、使用する対物レンズに応じて予め測定しておき、例えば図9Bに示すようにコントロール部15のROM31、RAM32または上述の図示しない不揮発メモリに記憶しておく。図9Bは、各対物レンズのIDとオフセット上限値Omaxとを関係付けて格納する表を示す。
Next, in step S102, the observer operates the
However, in step S102, when the observer moves the objective lens so as to focus on the desired position, the movement of the objective lens is controlled so that the focus error signal F does not exceed the offset upper limit value Omax. This offset upper limit value Omax is the maximum value of the offset O that does not interfere with the focus determination when performing AF based on the focus error signal F2 in step S12, and is measured in advance according to the objective lens to be used. For example, as shown in FIG. 9B, the data is stored in the
そして、ステップS103にて、観察者が希望する合焦位置にあるときのフォーカスエラー信号強度をオフセットOとして、RAM32または不揮発性メモリに記憶する。
このようにしてオフセットOが設定される。
In step S103, the focus error signal intensity at the in-focus position desired by the observer is stored as an offset O in the
In this way, the offset O is set.
ここで、再び、本実施形態のAF動作の説明に戻り、ステップS11とステップS12の動作の詳細を説明する。
第7図は、図6のステップS11の動作の詳細を示すフローチャートである。図7において、まず、ステップS110にて、フォーカスエラー信号F1に基づきAF動作を開始し、ステップS111にて、合焦したかどうかを判定する。合焦したかどうかの判定は、例えば、第10図に示すように、フォーカスエラー信号の+側と−側に対し閾値Jおよび−Jを予め設けておき、フォーカスエラー信号強度が、閾値−J〜Jの範囲(合焦判定範囲)に入り、かつ、フォーカスエラー信号強度の符号が反転した場合、すなわち、図中dの領域では、合焦したと判定する。図中dの領域でない場合は、合焦していないと判定する。閾値Jは、使用する対物レンズに応じて最適な値を予め測定しておき、コントロール部15のROM31、RAM32または不揮発性メモリに記憶しておく。
Here, returning to the description of the AF operation of the present embodiment, the details of the operations of step S11 and step S12 will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing details of the operation in step S11 of FIG. In FIG. 7, first, in step S110, the AF operation is started based on the focus error signal F1, and in step S111, it is determined whether or not the focus is achieved. For example, as shown in FIG. 10, thresholds J and −J are set in advance for the + side and the − side of the focus error signal, and the focus error signal intensity is set to the threshold −J. ˜J (in-focus determination range) and the sign of the focus error signal intensity is reversed, that is, in the area d in the figure, it is determined that the in-focus state is obtained. If it is not the area d in the figure, it is determined that the subject is not in focus. As the threshold value J, an optimal value is measured in advance according to the objective lens to be used, and is stored in the
ステップS111の合焦判定において合焦していないと判定された場合、ステップS112にて、焦準用モータ駆動部20を介して焦準用モータ21を駆動し、レボルバ2および対物レンズ3を光軸方向に動かす。駆動方向は、フォーカスエラー信号が負の場合、対物レンズ3が観察試料Ssに近づく方向(上方向)に駆動し、フォーカスエラー信号が正の場合、対物レンズ3が観察試料Ssから遠ざかる方向(下方向)に駆動する。
When it is determined that the in-focus state is not in focus in step S111, the focusing
そして、再び、ステップS111にて合焦判定を行う。
上記ステップS111とステップS112の動作を繰り返し、観察資料Ssのガラス表面が対物レンズの焦点位置に来ると、ステップS111の合焦判定で合焦したと判定され、ステップS113にて焦準用モータ駆動部20を介して駆動していた焦準用モータ21を停止する。
Then, in-focus determination is performed again in step S111.
When the operation of Step S111 and Step S112 is repeated and the glass surface of the observation material Ss comes to the focal position of the objective lens, it is determined that the in-focus state is determined in Step S111, and the focusing motor drive unit is determined in Step S113. The focusing
以上のようにして、通常のフォーカスエラー信号Fに基づきAFをかけ、観察資料Ssのガラス表面に合焦させる。
図8は、図6のステップS12の動作の詳細を示すフローチャートである。図8において、まず、ステップS120にて、今度は、オフセットを加味したフォーカスエラー信号F2に基づきAF動作を開始し、ステップS111にて、合焦したかどうかを判定する。合焦判定方法については、ステップS111の合焦判定で説明した方法と同様であるので説明を省略する。
As described above, AF is applied based on the normal focus error signal F to focus on the glass surface of the observation material Ss.
FIG. 8 is a flowchart showing details of the operation in step S12 of FIG. In FIG. 8, first, in step S120, this time, an AF operation is started based on the focus error signal F2 with the offset added, and in step S111, it is determined whether or not the focus is achieved. The focus determination method is the same as the method described in the focus determination in step S111, and thus description thereof is omitted.
ステップS121の合焦判定において合焦していないと判定された場合、ステップS122にて、焦準用モータ駆動部20を介して焦準用モータ21を駆動し、レボルバ2および対物レンズ3を光軸方向に動かす。駆動方向の決定方法については、ステップS112で説明した駆動方向の決定方法と同様である。本実施形態では、観察者が希望する合焦位置はガラス表面よりも上方に位置するため、フォーカスエラー信号F2は負となる。よって、対物レンズ3が観察標本Ssに近づく方向(上方向)に駆動する。
When it is determined that the in-focus state is not in focus in step S121, the focusing
そして、再び、ステップS121にて合焦判定を行う。
上記ステップS121とステップS122の動作を繰り返し、観察資料Ssの観察者が希望する合焦位置が対物レンズの焦点位置に来ると、ステップS121の合焦判定で合焦したと判定され、ステップS123にて焦準用モータ駆動部20を介して駆動していた焦準用モータ21を停止する。
Then, in-focus determination is performed again in step S121.
The operations in steps S121 and S122 are repeated, and when the in-focus position desired by the observer of the observation material Ss comes to the focal position of the objective lens, it is determined that the in-focus determination is made in step S121, and the process proceeds to step S123. Then, the focusing
以上のようにして、ガラス表面から観察者が希望する合焦位置までの距離に相当するフォーカスエラー信号強度分のオフセットOを加味したフォーカスエラー信号F2に基づきAFをかけ、観察者が希望する合焦位置に合焦させる。
[作用]
従来技術の焦点調節装置では、オフセットを加味したフォーカスエラー信号の複数のゼロクロス点による偽合焦を回避するために、検出器の和信号に閾値を設け、通常のフォーカスエラー信号に基づきAFをかける区間と、オフセットを加味したフォーカスエラー信号に基づきAFをかける区間とにAF駆動領域を分割していた。しかし、検出器の和信号は観察試料の反射率の影響を受けるため、閾値が不適切であった場合にはAF駆動領域の分割が不適切となり偽合焦する可能性があった。
As described above, AF is applied on the basis of the focus error signal F2 including the offset O corresponding to the focus error signal intensity corresponding to the distance from the glass surface to the in-focus position desired by the observer. Focus on the focal position.
[Action]
In the focus adjustment device of the prior art, in order to avoid false focusing due to a plurality of zero-cross points of the focus error signal including the offset, a threshold value is provided to the sum signal of the detector, and AF is applied based on the normal focus error signal The AF drive area is divided into a section and a section where AF is performed based on a focus error signal with an offset. However, since the sum signal of the detector is affected by the reflectance of the observation sample, if the threshold value is inappropriate, the AF drive area is not properly divided, and there is a possibility of false focusing.
ところが、本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、ゼロクロス点が2点とならない通常のフォーカスエラー信号F1に基づき一旦ガラス表面上に合焦させる。その後で、ガラス表面から観察者が希望する任意の高さ位置に相当するフォーカスエラー信号強度分のオフセットOを加味したフォーカスエラー信号F2に基づき、観察者が希望する任意の高さ位置に合焦させる。すなわち、観察試料の反射率の影響を受ける検出器の和信号に閾値を設ける必要がない。よって、標本の反射率の影響を受けることなく、観察者が希望する任意の高さ位置に確実に合焦させることが可能となる。
[効果]
第1の実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、標本の反射率の影響を受けることなく、観察者が希望する任意の高さ位置に確実に合焦させることが可能であるため、偽合焦によりAFをかけなおすといった手間がなくなり、フォーカシングの操作性が向上し、ひいては、試料観察の効率を向上させることができる。
〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態で示したような細胞等の生物標本の任意の高さ位置にピントを合わせた後、そのピント位置を維持し続ける場合のものである。
However, according to the microscope autofocus device of the present embodiment, the glass surface is once focused based on the normal focus error signal F1 in which the zero cross point is not two. After that, based on the focus error signal F2 including an offset O corresponding to the focus error signal intensity corresponding to an arbitrary height position desired by the observer from the glass surface, the observer focuses on an arbitrary height position desired by the observer. Let That is, it is not necessary to provide a threshold for the sum signal of the detector that is affected by the reflectance of the observation sample. Therefore, it is possible to reliably focus at an arbitrary height position desired by the observer without being affected by the reflectance of the sample.
[effect]
According to the microscope autofocus device of the first embodiment, it is possible to reliably focus on an arbitrary height position desired by the observer without being affected by the reflectance of the specimen. There is no need to re-apply AF due to the focus, the operability of focusing is improved, and the efficiency of sample observation can be improved.
[Second Embodiment]
In the second embodiment of the present invention, after focusing on an arbitrary height position of a biological specimen such as a cell as shown in the first embodiment, the focus position is continuously maintained. .
本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置の構成は、第1の実施形態に示した装置構成と同様であるため、説明を省略する。
本実施形態のAF動作を図11および12のフローチャートを参照して説明する。
Since the configuration of the microscope autofocus device of the present embodiment is the same as the device configuration shown in the first embodiment, the description thereof is omitted.
The AF operation of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
図11は、本実施形態のAF動作の概略を示すフローチャートである。図11において、操作部23を介して観察者がAF開始の指示をコントロール部15に出すと、まず、ステップS21の動作にて、一旦、フォーカスエラー信号F1に基づき観察試料Ssのガラス表面に合焦させた後、ステップS22の動作で、フォーカスエラー信号F2に基づき、観察者が希望する合焦位置に合焦させる。
FIG. 11 is a flowchart showing an outline of the AF operation of the present embodiment. In FIG. 11, when the observer gives an instruction to start AF to the
ステップS21およびステップS22の動作は、第1の実施形態で示したステップS11およびステップS12の動作と同じであるから、詳細な説明は省略する。
次に、ステップS23にて、観察者がAF動作を停止するまで、フォーカスエラー信号F2に基づきAFをかけ続ける制御を行うことにより、観察者が希望する合焦位置に対物レンズ3のピント位置を維持する。
Since the operations of Step S21 and Step S22 are the same as the operations of Step S11 and Step S12 shown in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
Next, in step S23, the focus position of the
この動作の詳細を、図12のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS231にて、AF停止指示が出されているかどうか確認する。
AF停止指示が出されている場合、ステップS235にて焦準用モータを停止し、AF動作を終了する。
Details of this operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S231, it is confirmed whether an AF stop instruction has been issued.
If an AF stop instruction has been issued, the focusing motor is stopped in step S235, and the AF operation ends.
AF停止指示が出されていない場合は、ステップS232にて、フォーカスエラー信号F2に基づいた合焦判定を行う。合焦判定方法については、第1の実施形態に示した合焦判定方法と同じであるので、説明を省略する。 If the AF stop instruction has not been issued, in-focus determination based on the focus error signal F2 is performed in step S232. Since the focus determination method is the same as the focus determination method shown in the first embodiment, the description thereof is omitted.
ステップS232にて合焦していると判定した場合、ステップS233にて焦準用モータを停止し、AF停止指示が出るまで、ステップS231、S232およびS233の動作を繰り返す。 If it is determined in step S232 that the subject is in focus, the focusing motor is stopped in step S233, and the operations in steps S231, S232, and S233 are repeated until an AF stop instruction is issued.
しかし、機械的なドリフト等により、観察試料Ssと対物レンズ3との距離が合焦判定範囲を越えるくらい変化した場合には、ステップS232にて合焦していないと判定し、ステップS234にて焦準用モータを駆動して対物レンズ3を光軸方向に動かす。駆動方向の決定方法は、第1の実施形態に示した方法と同じであるため、説明を省略する。
However, if the distance between the observation sample Ss and the
そして、再び、ステップS232にて合焦判定を行い、観察者が希望する合焦位置にピントが合うまで、ステップS232とステップS234の動作を繰り返す。
このようにして、観察者がAF動作を停止するまで、観察者が希望する合焦位置に対物レンズ3のピント位置を維持し続ける。
[作用]
以上述べた本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、第1の実施形態に示した顕微鏡オートフォーカス装置と同様に、標本の反射率の影響を受けることなく、観察者が希望する任意の高さ位置に確実に合焦させることが可能である。加えて、観察者がAF動作を停止するまで、観察者が希望する任意の高さ位置にピントを維持することが可能である。
[効果]
第2の実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、第1の実施形態で示した効果に加え、温度変化等に起因する観察試料と対物レンズ間の距離の変化にもAF動作が追従するため、長時間観察しても観察像のピントがぼけない安定した試料観察が可能となる。
〔第3の実施形態〕
本発明の第3実施形態は、複数の対物レンズを切り換えながら、第1の実施形態で示したような細胞等の生物標本の任意の高さ位置にピントを合わせ、試料観察する場合のものである。
Then, in-focus determination is performed again in step S232, and the operations in steps S232 and S234 are repeated until the in-focus position desired by the observer is in focus.
In this way, the focus position of the
[Action]
According to the microscope autofocus device of the present embodiment described above, as in the microscope autofocus device shown in the first embodiment, any desired height desired by the observer can be obtained without being affected by the reflectance of the specimen. It is possible to reliably focus on the vertical position. In addition, the focus can be maintained at an arbitrary height position desired by the observer until the observer stops the AF operation.
[effect]
According to the microscope autofocus device of the second embodiment, in addition to the effects shown in the first embodiment, the AF operation also follows a change in the distance between the observation sample and the objective lens due to a temperature change or the like. Thus, it is possible to observe the sample stably without observing the focus of the observed image even when observed for a long time.
[Third Embodiment]
In the third embodiment of the present invention, a plurality of objective lenses are switched, and the sample is observed by focusing on an arbitrary height position of a biological specimen such as a cell as shown in the first embodiment. is there.
本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置の構成は、これまで説明してきた実施例に示した装置構成と同様であるため、説明を省略する。
また、AF動作に関しても、これまで説明してきた実施例と同様に、観察者が希望する任意の高さ位置に単発的あるいは継続的に合焦が可能なAF動作となっている。
The configuration of the microscope autofocus device according to the present embodiment is the same as the device configuration shown in the examples described so far, and a description thereof will be omitted.
As for the AF operation, as in the embodiments described so far, the AF operation can be focused on an arbitrary height position desired by the observer, either once or continuously.
本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置では、AF動作に入る前に、レボルバ本体2に取り付けられた全ての対物レンズに対し、フォーカスエラー信号のオフセットを設定しておく点が、これまでの実施形態と異なる点である。 In the microscope autofocus device according to the present embodiment, the focus error signal offset is set for all objective lenses attached to the revolver body 2 before the AF operation is started. It is a different point.
本実施形態のオフセット設定動作を、第13図のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップS300にて、レボルバ本体2を回転動作させ、複数の対物レンズ3の1つ(仮に、対物レンズ3aとする)を光路に挿入する。このとき、対物レンズと観察試料Ssもしくはステージ1との衝突を避けるために、対物レンズを一旦光軸下方に移動させたうえで、レボルバ本体2を回転動作させてもよい。
The offset setting operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S300, the revolver body 2 is rotated, and one of the plurality of objective lenses 3 (assumed to be the objective lens 3a) is inserted into the optical path. At this time, in order to avoid a collision between the objective lens and the observation sample Ss or the
次に、ステップS301にて、通常のフォーカスエラー信号F1に基づきAFをかけ、観察試料Ssのガラス表面に合焦させる。この動作は、第1の実施形態に示したステップS101と同じ動作であり、詳細な説明は省略する。 Next, in step S301, AF is applied based on the normal focus error signal F1 to focus on the glass surface of the observation sample Ss. This operation is the same as that in step S101 shown in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
次に、ステップS302にて、観察者がJOGダイヤル24を操作して、希望する位置にピントが合うように、対物レンズ3を移動させる。この動作は、第1の実施形態に示したステップS102と同じ動作である。
Next, in step S302, the observer operates the
次に、ステップS303にて、観察者が希望する合焦位置にあるときのフォーカスエラー信号強度を、対物レンズ3a使用時のオフセットとして、RAM32に記憶する。RAM32には、レボルバ本体2に取り付けられた全ての対物レンズ3に対するオフセットを格納するための記憶領域が確保されており、使用する対物レンズごとにオフセットを記憶することが可能となっている。
Next, in step S303, the focus error signal intensity at the in-focus position desired by the observer is stored in the
そして、ステップS304にて、レボルバ本体2に取り付けられた全ての対物レンズに対してオフセットが設定されたかを確認し、全て設定されていない場合には、再び、ステップS300にて対物レンズを切り換え(例えば、対物レンズ3bに切り換え)、ステップS301乃至ステップS303の動作にて、今度は、対物レンズ3b使用時のオフセットをRAM32に記憶する。
In step S304, it is confirmed whether offsets have been set for all objective lenses attached to the revolver body 2. If not all are set, the objective lenses are switched again in step S300 ( For example, by switching to the objective lens 3b), the offset at the time of using the objective lens 3b is stored in the
以上の動作を、レボルバ本体2に取り付けられた全ての対物レンズに対し実行することにより、レボルバ本体に取り付けられた各対物レンズ使用時のオフセットが設定される。
[作用]
このような本実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、レボルバに取り付けられた全ての対物レンズに対し、フォーカスエラー信号のオフセットを保持しているため、レボルバを回転させ対物レンズを切り換えたとしても、観察者が希望する任意の高さ位置に単発あるいは継続的に合焦させることが可能である。すなわち、対物レンズごとに最適な合焦動作が可能である。
[効果]
第3実施形態の顕微鏡オートフォーカス装置によれば、対物レンズの切り換えを伴う試料観察においても、第1の実施形態および第2の実施形態に示した効果を得ることができる。
By performing the above operation on all the objective lenses attached to the revolver body 2, the offset when using each objective lens attached to the revolver body is set.
[Action]
According to the microscope autofocus device of this embodiment, since the offset of the focus error signal is held for all objective lenses attached to the revolver, even if the objective lens is switched by rotating the revolver. It is possible to focus on an arbitrary height position desired by the observer in a single shot or continuously. That is, an optimum focusing operation can be performed for each objective lens.
[effect]
According to the microscope autofocus device of the third embodiment, the effects shown in the first embodiment and the second embodiment can be obtained even in sample observation with switching of the objective lens.
以上は、本発明の説明のために実施形態を掲げたに過ぎない。したがって、本発明の技術思想または原理に沿って上述の実施形態に種々の変更、修正または追加を行うことは、当業者には容易である。 The above is merely an embodiment for explaining the present invention. Therefore, it is easy for those skilled in the art to make various changes, modifications, or additions to the above-described embodiments in accordance with the technical idea or principle of the present invention.
例えば、以上の説明において、対物レンズまたはレボルバを光軸方向に移動させることにより照合動作を行う例を示したが、本発明は、ステージを光軸方向に移動させて照合を行う顕微鏡システムにも同様に適用できることは勿論である。 For example, in the above description, the example in which the collation operation is performed by moving the objective lens or the revolver in the optical axis direction is shown, but the present invention is also applied to a microscope system that performs collation by moving the stage in the optical axis direction. Of course, the same applies.
1 ステージ
2 レボルバ
3、3a、3b 対物レンズ
4 基準光源
5 コリメートレンズ
6 投光側ストッパ
7 偏光ビームスプリッタ(PBS)
8 集光レンズ群
9 色収差補正レンズ群
10 λ/4板
11 ダイクロイックミラー
12 集光レンズ群
13 受光センサ
14 信号処理部
15 コントロール部
16 レボルバ用モータ駆動部
17 レボルバ用モータ
18 レボ穴位置検出部
19 レーザ駆動部
20 焦準用モータ駆動部
21 焦準用モータ
23 操作部
24 JOGダイヤル
25 色収差補正レンズ駆動部
26 色収差補正レンズ群駆動用モータ
27 照明用光源
28、40 レンズ
29 ミラー
30 CPU本体
31 ROM
32 RAM
33 I/Oポート
34 データバス
S 観察試料
DESCRIPTION OF
8 Condensing
32 RAM
33 I /
Claims (11)
前記検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う予備合焦ステップと、
前記合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における前記出力信号の値をオフセットとするオフセット設定ステップと、
前記出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする本合焦ステップを含む
ことを特徴とする観察部位への合焦精度を高めたアクティブオートフォーカス方法。 A stage on which a sample to be observed with a microscope is placed; an observation optical system that includes an objective lens to obtain an observation image of the sample; a focusing drive means that changes a distance between the stage and the objective lens in an optical axis direction; Detection means for detecting the position of the stage with respect to the focal position of the objective lens, and control for determining the in-focus state based on the output signal of the detection means and controlling the distance to the in-focus state via the focusing drive means And an active autofocus method in a microscope apparatus comprising means,
A preliminary focusing step for performing a first focusing control based on an output signal of the detection means;
An offset setting step for offsetting the value of the output signal at an observation position desired by an observer near the in-focus position;
An active autofocus method with improved focusing accuracy for an observation site, comprising a main focusing step for performing second focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal.
前記オフセット設定ステップが、前記半手動手段を用いて前記希望する観察位置に焦点を合わせ、この時の前記出力信号の値を前記オフセットとして保存するステップからなり、
前記本合焦ステップは、前記の保存したオフセットを用いる
ことを特徴とする請求項1記載の観察部位への合焦精度を高めたアクティブオートフォーカス方法。 The microscope apparatus further includes semi-manual means that enables fine adjustment of the change by the focusing drive means by a user operation,
The offset setting step includes the step of focusing on the desired observation position using the semi-manual means, and storing the value of the output signal at this time as the offset,
2. The active autofocus method according to claim 1, wherein the main focusing step uses the stored offset.
前記複数の対物レンズの各々に対応するオフセットを予め求め、当該対物レンズに関係付けて保存するステップと、
前記本合焦ステップに先立ち、利用者が前記複数の対物レンズから所望の対物レンズを選択するステップとをさらに備え、かつ
前記本合焦ステップは、現在選択されている前記対物レンズに関係付けて保存されているオフセットを用いる
ことを特徴とする請求項1記載の観察部位への合焦精度を高めたアクティブオートフォーカス方法。 The microscope apparatus includes a revolver that holds a plurality of objective lenses, and the objective lens is an objective lens selected from the plurality of objective lenses;
Obtaining an offset corresponding to each of the plurality of objective lenses in advance and storing the offset in relation to the objective lens;
Prior to the focusing step, a user selects a desired objective lens from the plurality of objective lenses, and the focusing step is related to the currently selected objective lens. 2. The active autofocus method according to claim 1, wherein a stored offset is used.
(1)前記複数の対物レンズの1つを用いて前記検出手段の出力信号に基づき合焦制御を行うステップと、
(2)前記半手動手段を用いて前記希望する観察位置に焦点を合わせる合焦ステップと、
(3)前記希望する観察位置に焦点を合わせた時の前記出力信号の値を前記1つの対物レンズのオフセットとして保存するステップと、
前記複数の対物レンズの全てに前記(1)乃至(3)のステップを実行するステップとからなる
ことを特徴とする請求項3記載の観察部位への合焦精度を高めたアクティブオートフォーカス方法。 Preliminarily obtaining and storing an offset corresponding to each of the plurality of objective lenses,
(1) performing focusing control based on an output signal of the detection means using one of the plurality of objective lenses;
(2) a focusing step of focusing on the desired observation position using the semi-manual means;
(3) storing the value of the output signal at the time of focusing on the desired observation position as an offset of the one objective lens;
4. The active autofocus method with improved accuracy of focusing on an observation site according to claim 3, wherein the steps (1) to (3) are performed on all of the plurality of objective lenses.
合焦していないと判断した場合、前記出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき合焦制御を行うステップとをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1または3記載の観察部位への合焦精度を高めたアクティブオートフォーカス方法。 Periodically determining whether or not the output signal is in focus based on a signal value obtained by adding the offset;
4. The method according to claim 1, further comprising a step of performing focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal when it is determined that focusing is not performed. Active autofocus method with improved focusing accuracy.
対物レンズを備え前記試料の観察像を得る観察光学系と、
前記ステージと前記対物レンズとの距離を光軸方向に変化させる焦準駆動手段と、
前記対物レンズの焦点位置に対する前記ステージの位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の出力信号に基づき合焦状態を判断し、前記焦準駆動手段を介して前記距離を合焦状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、
前記検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う予備合焦手段と、
前記合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における前記出力信号の値をオフセットとするオフセット設定手段と、
前記出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする本合焦手段を含む
ことを特徴とする観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置。 A stage on which a sample to be observed under a microscope is placed;
An observation optical system that includes an objective lens and obtains an observation image of the sample;
Focusing drive means for changing the distance between the stage and the objective lens in the optical axis direction;
Detecting means for detecting the position of the stage relative to the focal position of the objective lens;
Control means for determining the in-focus state based on the output signal of the detection means, and controlling the distance to the in-focus state via the focusing drive means;
The control means is
Preliminary focusing means for performing first focusing control based on an output signal of the detection means;
An offset setting means for offsetting the value of the output signal at an observation position desired by an observer near the in-focus position;
A microscope apparatus with improved accuracy of focusing on an observation site, comprising: a focusing unit that performs second focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal.
前記オフセット設定手段が、前記半手動手段を用いて前記希望する観察位置に焦点を合わせ、この時の前記出力信号の値を前記オフセットとして保存する手段からなり、
前記本合焦手段は、前記の保存したオフセットを用いる
ことを特徴とする請求項6記載の観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置。 Semi-manual means for enabling fine adjustment of the change by the focusing drive means by user operation,
The offset setting means comprises means for focusing on the desired observation position using the semi-manual means, and storing the value of the output signal at this time as the offset,
The microscope apparatus according to claim 6, wherein the focusing means uses the stored offset.
前記制御手段が、
前記複数の対物レンズの各々に対応するオフセットを予め求め、当該対物レンズに関係付けて保存する手段とをさらに備え、かつ
前記本合焦ステップは、現在選択されている前記対物レンズに関係付けて保存されているオフセットを用いる
ことを特徴とする請求項6記載の観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置。 The microscope apparatus includes a revolver that holds a plurality of objective lenses, and the objective lens is an objective lens selected from the plurality of objective lenses;
The control means is
Means for preliminarily determining an offset corresponding to each of the plurality of objective lenses and storing the offset in relation to the objective lens, and the focusing step is related to the currently selected objective lens. The microscope apparatus according to claim 6, wherein a stored offset is used.
(1)前記複数の対物レンズの1つを用いて前記検出手段の出力信号に基づき合焦制御を行う手段と、
(2)前記半手動手段を用いて前記希望する観察位置に焦点を合わせる合焦手段と、
(3)前記希望する観察位置に焦点を合わせた時の前記出力信号の値を前記1つの対物レンズのオフセットとして保存する手段と、
前記複数の対物レンズの全てに前記(1)乃至(3)のステップを実行する手段とからなる
ことを特徴とする請求項8記載の観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置。 Means for preliminarily obtaining and storing an offset corresponding to each of the plurality of objective lenses,
(1) means for performing focusing control based on an output signal of the detection means using one of the plurality of objective lenses;
(2) focusing means for focusing on the desired observation position using the semi-manual means;
(3) means for storing the value of the output signal when focusing on the desired observation position as an offset of the one objective lens;
9. The microscope apparatus according to claim 8, wherein all of the plurality of objective lenses comprise means for executing the steps (1) to (3).
合焦していないと判断した場合、前記出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき合焦制御を行う手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項6または8記載の観察部位への合焦精度を高めた顕微鏡装置。 Means for periodically determining whether or not the output signal is in focus based on a signal value taking the offset into account;
9. The method according to claim 6, further comprising means for performing focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal when it is determined that focusing is not performed. Microscope device with improved focusing accuracy.
前記検出手段の出力信号に基づき第1の合焦制御を行う予備合焦手段と、
前記合焦位置近傍の観察者が希望する観察位置における前記出力信号の値をオフセットとするオフセット設定手段と、
前記出力信号に前記オフセットを加味した信号値に基づき第2の合焦制御をする本合焦手段とを含む
ことを特徴とする顕微鏡アクティブオートフォーカスシステム。
A stage on which a sample to be observed with a microscope is placed; an observation optical system for obtaining an observation image of the sample having an objective lens; a focusing drive means for changing a distance between the stage and the objective lens in an optical axis direction; In a microscope apparatus comprising a detection means for detecting the position of the stage with respect to the focal position of the objective lens, a focusing state is determined based on an output signal of the detection means, and the distance is adjusted via the focusing drive means. An active autofocus system that controls the focus state,
Preliminary focusing means for performing first focusing control based on an output signal of the detection means;
An offset setting means for offsetting the value of the output signal at an observation position desired by an observer near the in-focus position;
A microscope active autofocus system, comprising: a focusing unit that performs a second focusing control based on a signal value obtained by adding the offset to the output signal.
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