JP2006030304A - Focus detector for microscope - Google Patents

Focus detector for microscope Download PDF

Info

Publication number
JP2006030304A
JP2006030304A JP2004205110A JP2004205110A JP2006030304A JP 2006030304 A JP2006030304 A JP 2006030304A JP 2004205110 A JP2004205110 A JP 2004205110A JP 2004205110 A JP2004205110 A JP 2004205110A JP 2006030304 A JP2006030304 A JP 2006030304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
position
light quantity
focus detection
intensity
focus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004205110A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuro Otaki
Yukitaka Yoneyama
達朗 大瀧
幸貴 米山
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, 株式会社ニコン filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2004205110A priority Critical patent/JP2006030304A/en
Publication of JP2006030304A publication Critical patent/JP2006030304A/en
Application status is Withdrawn legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus detector for a microscope accurately detecting a focusing position even when a peak shape obtained when relation between the intensity of a light quantity signal and a relative position is made a graph, is flat.
SOLUTION: Based on a data row showing the relation between the position of an objective and the intensity of the light quantity signal, a position Z0 corresponding to the maximum intensity MAX of the light quantity signal is obtained and is set as a reference position. Positions Z1 and Z-1 separate from the reference position by a 1st distance D1 and positions Z2 and Z-2 separate from the reference position by a 2nd distance D2 different from the 1st distance are set. Then, the intersection (k) of a line La linking two points corresponding to the position Z1 and the position Z2 and a line Lb linking two points corresponding to the position Z-1 and the position Z-2 out of respective points in the data row is obtained, and the position at the intersection is decided as the focusing position Zf.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、観察対象物から発生する微弱な光を取り込んで焦点検出を行う顕微鏡の焦点検出装置に関し、特に、蛍光観察の対象物から発生する微弱な蛍光を取り込んで焦点検出を行う場合に好適な顕微鏡の焦点検出装置に関する。 The present invention relates to a focus detecting device of a microscope for performing focus detection capture faint light generated from the observation object, in particular, suitable for the case of performing takes in focus detecting weak fluorescence emitted from the object of the fluorescence observation a related focus detection device of the microscope.

蛍光顕微鏡では、観察対象物の鮮明な蛍光像を所定の結像面(例えばイメージセンサの撮像面)に形成するために、オートフォーカス機構を用いることがある。 In fluorescence microscopy, to form a clear fluorescence image of the observation object on a predetermined image plane (e.g. the imaging surface of the image sensor), it may be used an autofocus mechanism. オートフォーカス機構には焦点検出装置が組み込まれ、顕微鏡の観察光学系によって形成される蛍光像と所定の結像面との位置ずれ(焦点ずれ)の検出が行われる。 The autofocus mechanism focus detection device incorporates the detection of positional deviation between the fluorescent image and the predetermined imaging plane formed by microscopic observation optical system (defocus) is performed. この検出結果は、オートフォーカス機構において観察光学系の対物レンズと観察対象物との相対位置を調整する際の指標として用いられる。 The detection result is used as an index for adjusting the relative position of the observation optical system of the objective lens and the observation object in the auto-focus mechanism.

また、蛍光顕微鏡の焦点検出装置は、センサ部と演算部とで構成され、観察対象物から発生する微弱な蛍光をセンサ部で電気信号(以下「光量信号」)に変換する。 Further, the focus detection device of the fluorescence microscope, is composed of a sensor unit and the calculation unit, and converts it into an electric signal (hereinafter "light quantity signal") weak fluorescence generated from the observation target by the sensor unit. そして、対物レンズと観察対象物との相対位置を変更しながら、センサ部による光量信号を演算部に取り込み、光量信号の最大強度に対応する相対位置を合焦位置に決定している(例えば特許文献1を参照)。 Then, while changing the relative position of the observation object and the objective lens, it captures the light quantity signal by the sensor unit to the computing unit, which determines the relative position corresponding to the maximum intensity of the light quantity signal to the in-focus position (for example, patent see reference 1).
特開2004−4634号公報 JP 2004-4634 JP

しかしながら、上記した従来の焦点検出装置は、光量信号の強度と相対位置との関係をグラフ化したときに明確なピーク形状が現れることを前提としている。 However, the above-mentioned conventional focus detecting device is based on the assumption that appears clear peak shape when graphed the relationship between the strength and the relative position of the light quantity signal. このため、観察対象物の周囲(例えば溶剤や培養液)から発生する蛍光の影響によって、光量信号のバックグラウンド成分の強度が大きくなり、上記のピーク形状が相対的に平坦になると、光量信号の最大強度の特定が難しく、合焦位置を正確に検出できないことがあった。 Therefore, the influence of the fluorescence emitted from the periphery of the observation object (e.g. a solvent or culture), the intensity of the background component of the light quantity signal is increased, if the peak shape is relatively flat, the light quantity signal maximum intensity of a particular is difficult, there may not be accurately detected focus position.

本発明の目的は、光量信号の強度と相対位置との関係をグラフ化したときのピーク形状が平坦な場合でも、合焦位置を正確に検出できる顕微鏡の焦点検出装置を提供することにある。 An object of the present invention, even if the peak shape when graphed the relationship between the strength and the relative position of the light quantity signal is flat is to provide a focus detection apparatus of a microscope can accurately detect the focus position.

請求項1に記載の顕微鏡の焦点検出装置は、観察対象物から発生する焦点検出用の光を検知して、前記対象物と対物レンズとの相対位置に応じた光量信号を出力するセンサ部と、複数の前記相対位置における前記光量信号を前記センサ部から取り込み、前記相対位置と前記光量信号の強度との関係を表すデータ列を生成する生成部と、前記データ列に基づいて、前記光量信号の最大強度に対応する前記相対位置を求め、該相対位置を基準位置に設定する第1の設定部と、前記基準位置より前記相対位置が近づく方向において、前記基準位置から第1間隔だけ離れた第1位置と、前記基準位置から前記第1間隔とは異なる第2間隔だけ離れた第2位置とを設定すると共に、前記基準位置より前記相対位置が離れる方向において、前記基準位置か Focus detecting device of the microscope according to claim 1 includes a sensor unit which detects the light for focus detection generated from the observed object, and outputs a light quantity signal corresponding to the relative position between the object and the objective lens captures the light quantity signal at a plurality of the relative positions from the sensor unit, a generation unit for generating a data sequence representing the relationship between the intensity of the light quantity signal and the relative position, based on said data string, the light quantity signal obtains the relative position corresponding to the maximum intensity of a first setting unit for setting a said relative position to the reference position, in the direction in which the relative position closer than the standard position, apart first distance from the reference position a first position, sets a second position apart second different distance from the first distance from the reference position, in the direction in which the relative position is separated from the reference position, whether the reference position 前記第1間隔だけ離れた第3位置と、前記基準位置から前記第2間隔だけ離れた第4位置とを設定する第2の設定部と、前記データ列の各点のうち、前記第1位置と前記第2位置に対応する2点を結ぶ直線と、前記第3位置と前記第4位置に対応する2点を結ぶ直線との交点を求め、該交点における前記相対位置を合焦位置に決定する決定部とを備えたものである。 A third position apart said first distance, and a second setting unit for setting a fourth position apart said second distance from said reference position, of each point of the data string, said first position a straight line connecting two points corresponding to the second position, the intersection of the straight line connecting two points corresponding to the fourth position and the third position determined and, determining the relative position in intersection point in-focus position it is obtained by a determination unit for.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、前記データ列をグラフ化したときのピーク形状を判断する判断部をさらに備え、前記第1の設定部と前記第2の設定部と前記決定部とは、前記判断部による判断の結果、前記ピーク形状が平坦なときに、それぞれ、前記基準位置の設定処理と、前記第1位置と前記第2位置と前記第3位置と前記第4位置の設定処理と、前記合焦位置の決定処理とを実行するものである。 The invention according to claim 2, in the focus detecting device of the microscope according to claim 1, said data string further includes a determining section for determining the peak shape when graphed, the first setting portion the second setting portion and the determining unit, the result of determination by the determination unit, when the peak shape is flat, respectively, and setting processing of the reference position, the first position and the second position the and it executes the setting process of the fourth position to the third position, and a process of determining the focus position.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、前記判断部は、前記データ列の前記光量信号の最大強度MAXとバックグラウンド成分の強度MINとが、次の条件式を満足するときに、前記ピーク形状が平坦と判断するものである。 The invention according to claim 3, in the focus detecting device of the microscope according to claim 2, wherein the determination unit, and intensity MIN of maximum intensity MAX and background component of the intensity signal of the data string, the next when satisfying the condition, the peak shape is to determine flat.
MAX / MIN < 1.05 MAX / MIN <1.05
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、前記生成部は、前記センサ部から複数の前記相対位置における前記光量信号を取り込み、前記相対位置が隣接する複数の前記光量信号の強度の移動平均処理を行うことにより、前記データ列を生成するものである。 Invention according to claim 4, in the microscope focus detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the generation unit, the light quantity signal at a plurality of the relative positions from the sensor unit uptake, the relative position by performing the moving average processing of the intensity of a plurality of the light quantity signal adjacent, and generates the data sequence.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、前記生成部は、前記センサ部の感度の設定値に基づいて、前記移動平均処理の実行回数を定めるものである。 The invention described in claim 5 is the focus detection device of the microscope according to claim 4, wherein the generating unit, based on the set value of the sensitivity of the sensor unit, as a definition of the number of executions of the moving average process is there.

本発明の顕微鏡の焦点検出装置によれば、光量信号の強度と相対位置との関係をグラフ化したときのピーク形状が平坦な場合でも、合焦位置を正確に検出することができる。 According to the focus detection device of the microscope of the present invention, it is possible peak shape when graphed the relationship between the strength and the relative position of the light quantity signal even when flat, to accurately detect the focus position.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の焦点検出装置10(図1)は、蛍光顕微鏡の焦点検出装置であり、蛍光観察の対象物(標本21)から発生する微弱な蛍光を取り込んで焦点検出を行う。 Focus detection apparatus 10 of this embodiment (FIG. 1) is a focus detection device of the fluorescence microscope, the focus detection performed incorporating a weak fluorescence emitted from the object of the fluorescence observation (sample 21). 標本21は、例えば、蛍光物質で標識された生物標本(DNAや蛋白質など)である。 Specimen 21 is, for example, a biological specimen which has been labeled with a fluorescent substance (such as DNA and proteins).
本実施形態の焦点検出装置10は、図1に示す通り、蛍光顕微鏡の筐体20の内部に配置された光量検出回路11,駆動回路12と、筐体20の外部に配置された記憶回路13,合焦位置演算回路14,位置制御回路15とで構成されている。 Focus detection apparatus 10 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the light quantity detection circuit 11 disposed in the fluorescent microscope housing 20, a drive circuit 12, memory circuit 13 which is arranged on the outside of the housing 20 , the focusing position calculating circuit 14, and a position control circuit 15. 光量検出回路11には、不図示の光電子増倍管が設けられる。 The light quantity detection circuit 11, a photomultiplier tube (not shown) is provided.

筐体20の内部には、その他、標本21を支持する固定のステージ22、可動の対物レンズ23、これを上下方向に移動させる移動機構24、光源25、ダイクロイックミラー26、ハーフミラー27が設けられ、さらに不図示の第2対物レンズおよび波長選択フィルタが設けられる。 Inside the housing 20, other fixed stage 22 for supporting a specimen 21, a movable objective lens 23, the moving mechanism 24 for moving it in the vertical direction, the light source 25, dichroic mirror 26, the half mirror 27 is provided the second objective lens and the wavelength selection filter (not shown) are further provided. 第2対物レンズおよび波長選択フィルタは、ダイクロイックミラー26およびハーフミラー27と同様、対物レンズ23の光軸23a上に配置される。 The second objective lens and the wavelength selective filter, similar to the dichroic mirror 26 and the half mirror 27 is disposed on the optical axis 23a of the objective lens 23.

ちなみに、ダイクロイックミラー26の光学特性は、光源25からの照明光(つまり標本21内の蛍光物質に対する励起光)を選択的に反射すると共に、蛍光物質から発生する蛍光を選択的に透過するような特性である。 Incidentally, the optical characteristics of the dichroic mirror 26, the illumination light from the light source 25 (i.e. excitation light for the fluorescent material in the specimen 21) with selectively reflects, such that selectively transmits fluorescence emitted from the fluorescent substance it is a characteristic. 波長選択フィルタの光学特性は、励起光を選択的に遮断して、蛍光を選択的に透過するような特性である。 The optical characteristics of the wavelength selective filter is to selectively block the excitation light, a characteristic such that selectively transmits fluorescence. 波長選択フィルタは、例えば、ダイクロイックミラー26とハーフミラー27との間に配置される。 Wavelength selection filter, for example, is disposed between the dichroic mirror 26 and the half mirror 27.

本実施形態の焦点検出装置10は、蛍光顕微鏡の観察光学系(つまり対物レンズ23と不図示の第2対物レンズ)によって形成される標本21の蛍光像と所定の結像面28との位置ずれ(焦点ずれ)を検出する装置である。 Focus detection apparatus 10 of this embodiment, positional deviation between the fluorescent image and the predetermined imaging plane 28 of the specimen 21 formed by the fluorescence microscope observation optical system (i.e., the second objective lens (not shown) and the objective lens 23) a device for detecting (defocus). この検出結果は、対物レンズ23の位置(つまり対物レンズ23と標本21との相対位置)を調整する際の指標として用いられる。 The detection result is used as an index for adjusting the position of the objective lens 23 (i.e. the relative position between the objective lens 23 and the specimen 21). 対物レンズ23が合焦位置にあれば、標本21の鮮明な蛍光像を所定の結像面28に形成することができる。 If the objective lens 23 in the focusing position, it is possible to form a clear fluorescence image of the specimen 21 to a predetermined imaging plane 28. 結像面28には例えばイメージセンサの撮像面が配置される。 It is arranged an imaging surface of an image sensor, for example in the image plane 28.

焦点検出時、光源25からの照明光(標本21内の蛍光物質に対する励起光)は、ダイクロイックミラー26と対物レンズ23とを介して、ステージ22上の標本21に照射される。 During focus detection, illumination light from the light source 25 (the excitation light to the fluorescent substance in the specimen 21), through the dichroic mirror 26 and the objective lens 23, is irradiated on the specimen 21 on the stage 22. このとき、照明光の照射方向を対物レンズ23の光軸23aに対して斜めの方向とすることが好ましい。 In this case, it is preferable that the direction oblique to the optical axis 23a of the irradiation direction of the illumination light objective lens 23. このような斜光照明については、例えば特開2004−4634号公報の技術を採用することができる。 For such oblique illumination, it can be employed, for example, Japanese 2004-4634 JP techniques. また、斜光照明に限らず、光軸23aに平行な照明光を標本21に照射してもよい。 Further, not only the oblique illumination may be irradiated with parallel illumination light to the sample 21 to the optical axis 23a.

上記の照明によって標本21から発生した焦点検出用の蛍光は、対物レンズ23とダイクロイックミラー26とハーフミラー27と不図示の波長選択フィルタとを介して、光量検出回路11の光電子増倍管に入射する。 Fluorescence for focus detection generated from the specimen 21 by the illumination of the above, via the wavelength selection filter (not shown) between the objective lens 23 and the dichroic mirror 26 and the half mirror 27, incident on the photomultiplier tube of the light quantity detection circuit 11 to. 光電子増倍管は、微弱光の検知に適したセンサ部であり、ハーフミラー27からの反射光を効率良く受光面に導くための集光レンズを備えている。 Photomultiplier tube, a sensor unit suitable for detecting weak light, a condenser lens for guiding the light reflected from the half mirror 27 to efficiently receiving surface. 上記の斜光照明を採用した場合、光電子増倍管の受光面は、所定の結像面28と共役な面の後方に配置される。 When employing the above oblique illumination, the light-receiving surface of a photomultiplier tube is disposed behind the predetermined imaging plane 28 and a plane conjugate.

光量検出回路11の光電子増倍管は、受光面に入射する焦点検出用の蛍光を一括で検知して、その光量に比例した電圧信号(以下「光量信号」)を後段の記憶回路13に出力する。 Photomultiplier light quantity detection circuit 11 detects the fluorescence for focus detection that is incident on the light receiving surface at once, the output voltage signal proportional to the amount (the "light quantity signal") to the subsequent memory circuit 13 to. 記憶回路13は、光量検出回路11から出力される光量信号の強度(電圧値)を一時的に記憶する。 Storage circuit 13 temporarily stores the intensity of the light quantity signal output from the light quantity detection circuit 11 (voltage value). このような光量検出回路11と記憶回路13による一連の処理(つまり光量信号の強度の記憶処理)は、次に説明する位置制御回路15と駆動回路12よる対物レンズ23の移動処理と同期して繰り返し行われる。 Such light quantity detection circuit 11 and the series of processing by the memory circuit 13 (i.e. the storage processing of the intensity of the light quantity signal) in synchronization with the next position control circuit 15 to be described with a mobile processing of the drive circuit 12 by the objective lens 23 repetition is done.

位置制御回路15は、焦点検出時、対物レンズ23の位置(つまり対物レンズ23と標本21との相対位置)を光軸23aに沿って上下方向に変化させるために、対物レンズ23の位置に関する数値情報を生成して、この数値情報に基づく制御信号を後段の駆動回路12に出力する。 Position control circuit 15, when the focus detection, the position of the objective lens 23 (i.e. the relative position between the objective lens 23 and the specimen 21) in order to change the vertical direction along the optical axis 23a, figures for the position of the objective lens 23 It generates the information and outputs a control signal based on the numerical information to the subsequent drive circuit 12. 駆動回路12は、位置制御回路15からの制御信号に基づいて、移動機構24への駆動信号を生成する。 Drive circuit 12 based on a control signal from the position control circuit 15 generates a drive signal to the moving mechanism 24. そして、この駆動信号を用いて移動機構24を駆動し、対物レンズ23の位置(つまり対物レンズ23と標本21との相対位置)を光軸23aに沿って変化させる。 Then, by driving the moving mechanism 24 with the drive signal, the position of the objective lens 23 (i.e. the relative position between the objective lens 23 and the specimen 21) is varied along the optical axis 23a.

本実施形態の焦点検出装置10では、対物レンズ23の位置(つまり対物レンズ23と標本21との相対位置)を変化させながら、異なる複数の位置の各々で、光量検出回路11の光電子増倍管から出力される光量信号の強度(電圧値)を記憶回路13に記憶させていく。 In the focus detection apparatus 10 of the present embodiment, while changing the position of the objective lens 23 (i.e. the relative position between the objective lens 23 and the specimen 21), at each of a plurality of different positions, the photomultiplier tube of the light quantity detection circuit 11 It will be stored intensity of the light quantity signal output (voltage value) in the memory circuit 13 from. そして、このようなスキャン動作が終了すると、多数の光量信号の強度に基づく演算処理(後述)が合焦位置演算回路14にて行われる。 When such scanning operation is completed, the arithmetic processing (described later) is performed in the focusing position calculating circuit 14 based on the intensity of a number of light quantity signal. なお、記憶回路13と合焦位置演算回路14は総じて請求項の「生成部」に対応する。 Note that the memory circuit 13 and the focusing position calculating circuit 14 generally corresponds to the "generator" in the claims. 合焦位置演算回路14は、請求項の「第1の設定部」「第2の設定部」「決定部」に対応する。 Focusing position calculating circuit 14 corresponds to the "first setting unit", "second setting unit", "determination unit" in the claims.

次に、本実施形態の焦点検出装置10の検出動作について、図2のフローチャートを用いて説明する。 Next, the detecting operation of the focus detection apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1では、プリスキャンを行い、対物レンズ23の合焦位置を含むように、対物レンズ23の移動範囲(次のステップS2の本スキャンの範囲)を決定する。 In step S1, to pre-scan, to include a focus position of the objective lens 23, to determine the moving range of the objective lens 23 (the range of the scanning of the next step S2). 本実施形態では、対物レンズ23の移動範囲の上限端と下限端において、光量検出回路11の光電子増倍管から出力される光量信号の強度が、バックグラウンド成分の強度と等しい場合を説明する。 In the present embodiment, at the upper end and the lower end of the moving range of the objective lens 23, the intensity of the light quantity signal output from the photomultiplier tube of the light quantity detection circuit 11, the case is equal to the intensity of the background component. バックグラウンド成分とは、標本21から発生する蛍光ではなく、標本21の周囲(例えば溶剤や培養液)から発生する蛍光に応じた成分である。 The background component, rather than the fluorescence emitted from the specimen 21, a component corresponding to the fluorescence generated from the surrounding sample 21 (e.g., a solvent or culture). なお、本実施形態における対物レンズ23の移動範囲の上限端と下限端との間隔は、少なくとも240μm以上(例えば300μm程度)である。 The distance between the upper end and the lower end of the moving range of the objective lens 23 in this embodiment is at least 240μm or more (e.g., about 300 [mu] m).

ステップS2では、上記ステップS1で決定した範囲にしたがって本スキャンを行う。 In step S2, the main scanning performed in accordance with the range determined in the step S1. つまり、対物レンズ23の移動範囲の下限端から上限端(または上限端から下限端)まで、対物レンズ23の位置を変化させながら、異なる複数の位置の各々で、光量検出回路11の光電子増倍管から出力される光量信号の強度(電圧値)を記憶回路13に記憶させていく。 That is, from the lower limit end of the moving range of the objective lens 23 to an upper limit end (or lower end of the upper end), while changing the position of the objective lens 23, at each of a plurality of different positions, the photomultiplier of the light quantity detection circuit 11 It will be stored intensity of the light quantity signal output (voltage value) in the memory circuit 13 from the tube. このとき、対物レンズ23の移動範囲内において位置が一定の間隔だけ変化するごとに、光電子増倍管から光量信号を取り込むことが好ましい。 In this case, each time the position within the moving range of the objective lens 23 is changed by a predetermined distance, it is preferable to incorporate a light quantity signal from the photomultiplier tube.

対物レンズ23の位置が終点に到達し、終点における光量信号の取り込みが終了した時点で、記憶回路13には、対物レンズ23の位置が異なる複数の光量信号が一時的に記憶されたことになる。 It reaches the end point position of the objective lens 23, when the light quantity signal acquisition is completed at the end point, the memory circuit 13, so that the position of the objective lens 23 is different light quantity signal is temporarily stored . 各光量信号の強度(電圧値)は、対物レンズ23の位置に応じて異なる大きさを持つ。 Intensity of each light intensity signal (voltage value) has a different size depending on the position of the objective lens 23. これらの各光量信号は、対物レンズ23の合焦位置を決定するために、後段の合焦位置演算回路14に出力される。 Each of these light quantity signal in order to determine the focus position of the objective lens 23, is outputted to the subsequent in-focus position calculation circuit 14.

ステップS3において、合焦位置演算回路14は、対物レンズ23の位置が異なる複数の光量信号を記憶回路13から取り込むと、対物レンズ23の位置と光量信号の強度との関係を表すデータ列を生成し、このデータ列(生データ)をグラフ化する。 In step S3, the focusing position calculating circuit 14 first receives a plurality of light intensity signals at different positions of the objective lens 23 from the memory circuit 13, generates a data string representing the relationship between the intensity of the position and light quantity signal of the objective lens 23 and, graph the data string (raw data). つまり、マトリクスグラフを作成する。 In other words, to create a matrix graph. マトリクスグラフの一例を図3(a)に示す。 An example of a matrix graph shown in FIG. 3 (a). 図3(a)の横軸は対物レンズ23の位置、縦軸は光量信号の強度(V)を表す。 The horizontal axis position of the objective lens 23 in FIG. 3 (a), the vertical axis represents the intensity of the light quantity signal (V). マトリクスグラフには1つの凸部が現れる。 One convex portion appears in the matrix chart.

次に(ステップS4)、ステップS3で生成したデータ列(生データ)の移動平均処理を行う。 Next (step S4), and performs the moving average processing of the generated data sequence in step S3 (raw data). つまり、データ列の各点において、対物レンズ23の位置が隣接する複数の光量信号を用い、その強度の移動平均値Vaveを計算する。 In other words, at each point of the data string, using a plurality of light quantity signal the position of the objective lens 23 are adjacent, calculating a moving average value Vave of the intensity. そして、移動平均値Vaveを現在の値と置き換える。 Then, replace the moving average value Vave and the current value. 移動平均値Vaveの計算に用いる光量信号の数をfとすると、移動平均値Vaveは、次の式(1),(2)により計算できる。 When the number of light quantity signal used to calculate the moving average value Vave is is f, the moving average value Vave, the following equation (1) can be calculated by (2).

Vave =〔 V(n−f 0 )+…+V(n)+…+V(n+f 0 ) 〕/f …(1) Vave = [V (n-f 0) + ... + V (n) + ... + V (n + f 0) ] / f ... (1)
0 =(f−1)/2 …(2) f 0 = (f-1) / 2 ... (2)
このような移動平均処理の結果、データ列(生データ)の高周波成分が除去され、SN比の良好なデータ列が新たに生成される。 As a result of such moving average processing, the high frequency component of the data string (raw data) is removed, a good data string SN ratio is newly generated. また、図3(a)のマトリクスグラフは、平滑化され、例えば図3(b)の太線のようになる。 Further, the matrix graph of FIG. 3 (a) is smoothed, so that the thick line in example FIG. 3 (b).

次に(ステップS5)、移動平均処理を経た後のデータ列のSN判定を行う。 Next (step S5), and performs the SN judgment data sequence after a moving average process. この判定には、例えば、光量検出回路11の光電子増倍管の印加電圧(つまり感度)の設定値を用いればよい。 This determination, for example, may be used the set value of the voltage applied to the photomultiplier tube of the light amount detecting circuit 11 (i.e. sensitivity). 光電子増倍管の感度が低ければノイズの影響は小さく、感度が高ければノイズの影響を受けやすいと考えられるので、感度の設定値に応じてデータ列のSN判定を行うことができる。 The lower the sensitivity of the photomultiplier influence of noise is small, the sensitivity is considered susceptible to noise is higher, it is possible to perform the SN judgment data string according to the set value of the sensitivity.

そして、SN判定の結果、さらなるノイズ除去が必要な場合(S5がNo)、2回目の移動平均処理を行うためにステップS4の処理に戻る。 As a result of SN judgment, if additional noise reduction is required (S5 is No), the process returns to the processing in step S4 in order to perform a second moving average processing. 処理の方法は1回目と同じである。 The method of processing is the same as the first time. 2回目の移動平均処理の結果、データ列(1回目の移動平均処理後)の高周波成分が除去され、SN比のさらに良好なデータ列が新たに生成される。 Second moving average processing result of high-frequency components of a data string (after the first moving average processing) is removed, better data string SN ratio is newly generated. 図3(b)のマトリクスグラフは、さらに平滑化され、例えば図3(c)の太線のようになる。 Matrix graph of FIG. 3 (b) is further smoothed, so that the thick line in example FIG. 3 (c).

ステップS4,S5による移動平均処理の実行回数は、光電子増倍管の感度の設定値に応じて定めればよい。 Number of executions of the moving average process in step S4, S5 may be determined in accordance with the set value of the sensitivity of the photomultiplier. 必要な回数(1回以上)の移動平均処理を行った後、SN判定がOKになると(S5がYes)、合焦位置演算回路14は、最後に生成したデータ列(1回以上の移動平均処理後)を用いて、次のステップS6以降の処理を行う。 After the moving average processing of the required number (one or more times), the SN judgment is OK (S5 is Yes), the focusing position calculating circuit 14, moving average last generated data sequence (one or more using the post-processing), the following step S6 and subsequent steps. なお、最後に生成したデータ列(以下の説明では単に「データ列」という)は、高周波成分が十分に除去されたSN比の良好なものであり、請求項の「データ列」に対応する。 Incidentally, the ( "data string" is simply in the following description) last generated data sequence, the high-frequency component is a favorable sufficiently removed SN ratio, corresponds to the "data sequence" in the claims.

データ列をグラフ化したときのピーク形状(例えば図3(b),(c)に示すマトリクスグラフのピーク形状)において、対物レンズ23の移動範囲の両端における光量信号の強度(つまり最小強度MIN)は、バックグラウンド成分(標本21の周囲(例えば溶剤や培養液)から発生する蛍光に応じた成分)の強度と等しい。 Peak shape when graphed data sequence (e.g. FIG. 3 (b), (peak shape of a matrix graph shown in c)) in the intensity of the light quantity signal at the two ends of the movement range of the objective lens 23 (i.e. minimum intensity MIN) It is equal to the intensity of the background component (component corresponding to the fluorescence emitted from the periphery (e.g. solvent or culture) of the sample 21). さらに、データ列の光量信号の最小強度MINと最大強度MAXとの差は、標本21から発生する蛍光に応じた成分である。 Moreover, the difference between the minimum intensity MIN and the maximum intensity MAX of the light quantity signal of the data sequence is a component corresponding to the fluorescence generated from the specimen 21.

ステップS6では、データ列をグラフ化したときのピーク形状(例えば図3(b),(c)に示すマトリクスグラフのピーク形状)の高低(平坦さ)を判断するため、データ列の光量信号の最大強度MAXと最小強度MINとの比率(MAX/MIN)を計算する。 In step S6, to determine the peak shape when graphed data sequence (e.g. FIG. 3 (b), (peak shape of a matrix graph shown in c)) height of (flatness) of the light quantity signal of the data sequence calculating the maximum intensity MAX and the ratio of the minimum intensity MIN (MAX / MIN). そして、このピーク比率MAX/MINが次の条件式(3)を満足するときに(S6がYes)、ピーク形状が低い(平坦)と判断し、ステップS7の処理(4点式計算)に進む。 When the peak ratio MAX / MIN satisfies the following condition (3) (the S6 Yes), determines that the low peak shape (flat), the process proceeds to step S7 (4-point calculation) . 逆に、ピーク比率MAX/MINが条件式(3)を満足しないときは、ピーク形状が高いと判断し、ステップS8の処理(通常計算)に進む。 Conversely, when the peak ratio MAX / MIN does not satisfy the conditional expression (3), it is determined that there is a high peak shape, the process proceeds to step S8 (usually calculated).

MAX / MIN < 1.05 …(3) MAX / MIN <1.05 ... (3)
ステップS7の処理(4点式計算)について説明する。 Processing in step S7 for (4-point calculation) is explained. この場合のデータ列は、グラフ化したときのピーク形状が低く、ピーク比率MAX/MINが1.05未満となっている。 The data sequence in this case, low peak shape when graphed, the peak ratio MAX / MIN has become less than 1.05. 合焦位置演算回路14は、このようなデータ列(図4)に基づいて、光量信号の最大強度MAXに対応する対物レンズ23の位置Z 0を求め、この位置Z 0を基準位置に設定する。 Focusing position calculating circuit 14, based on such data train (Fig. 4), the calculated position Z 0 of the objective lens 23 corresponding to the maximum intensity MAX of intensity signal, to set the position Z 0 to the reference position . 基準位置Z 0は、4点式計算の基準であり、対物レンズ23の合焦位置とは限らない。 Reference position Z 0 is a reference of the four-point computation, not necessarily the focal position of the objective lens 23.

次に、基準位置Z 0より前ピン側(対物レンズ23が標本21に近づく方向)において、基準位置Z 0から間隔D 1だけ離れた位置Z 1と、基準位置Z 0から間隔D 2 (>D 1 )だけ離れた位置Z 2とを設定する。 Then, the reference position Z 0 from front focus side (direction where the objective lens 23 approaches the sample 21), the reference position and Z 0 position Z 1 separated by intervals D 1 from the reference position Z 0 from spacing D 2 (> D 1) to set the position Z 2 at a distance. さらに、基準位置Z 0より後ピン側(対物レンズ23が標本21に離れる方向)において、基準位置Z 0から間隔D 1だけ離れた位置Z -1と、基準位置Z 0から間隔D 2だけ離れた位置Z -2とを設定する。 Further, the rear focus side from the reference position Z 0 (direction objective lens 23 is away the specimen 21), and a position Z -1 from the reference position Z 0 apart intervals D 1, from the reference position Z 0 by a distance D 2 away setting the position Z -2 it was.

本実施形態では、例えば、間隔D 1を60μm、間隔D 2を120μmとする。 In the present embodiment, for example, to 60μm spacing D 1, the distance D 2 and 120 [mu] m. この場合、上記の基準位置Z 0と4つの位置Z -2 ,Z -1 ,Z 1 ,Z 2とは、互いに60μm間隔で設定されたことになる。 In this case, the reference position Z 0 and 4 positions Z -2, Z -1, and Z 1, Z 2, will have been set at 60μm intervals. 両端の位置Z -2と位置Z 2との間隔は、240μmである。 Distance between the position Z -2 across the position Z 2 is 240 .mu.m. なお、ステップS1で決定される対物レンズ23の移動範囲(本スキャンの範囲)は、上記の位置Z -2と位置Z 2との間隔(240μm)以上となっている。 Incidentally, the moving range of the objective lens 23 which is determined in step S1 (the scope of the scan) has a spacing (240 .mu.m) or between the position Z 2 with the above position Z -2.

4つの位置Z -2 ,Z -1 ,Z 1 ,Z 2の設定が終わると、合焦位置演算回路14は、データ列の各点のうち、位置Z 1と位置Z 2に対応する2点E 1 ,E 2を選択し、この2点E 1 ,E 2を結ぶ直線Laを求める。 Four positions Z -2, Z -1, when Z 1, Z 2 of the setting is completed, the focusing position calculating circuit 14, of each point of data row, point 2 corresponding to the position Z 1 to the position Z 2 select E 1, E 2, determining the straight line La connecting the two points E 1, E 2. また、位置Z -1と位置Z -2に対応する2点E -1 ,E -2を選択し、この2点E -1 ,E -2を結ぶ直線Lbを求める。 The position Z -1 and the position Z -2 corresponding to two points E -1, select E -2, the two points E -1, obtains a straight line Lb connecting the E -2. そして、直線Laと直線Lbとの交点Kを求め、この交点Kに対応する対物レンズ23の位置を“合焦位置(Z f )”とする。 Then, obtain the intersection K of the straight line La and the line Lb, the position "focus position (Z f)" of the objective lens 23 corresponding to the intersection point K.

具体的な計算は、次の式(4)にしたがって行われる。 Specific calculation is performed according to the following equation (4). 式(4)に、データ列から選択された4つの点E 1 ,E 2 ,E -1 ,E -2に関する情報(つまり位置Z 1 ,Z 2 ,Z -1 ,Z -2と各位置に対応する光量信号の強度P 1 ,P 2 ,P -1 ,P -2 )を代入することにより、合焦位置(Z f )を得ることができる。 In equation (4), four points selected from the data sequence E 1, E 2, E -1 , information on E -2 (i.e. position Z 1, Z 2, Z -1 , at each position and Z -2 strength P 1 of the corresponding intensity signal, P 2, P -1, by substituting the P -2), it is possible to obtain the focus position (Z f).

次に、ステップS8の処理(通常計算)について説明する。 Next, a description is given of processing of the step S8 (usually calculated). この場合のデータ列は、グラフ化したときのピーク形状が高く、ピーク比率MAX/MINが1.05以上となっている。 Data column in this case, the high peak shape when graphed, the peak ratio MAX / MIN has become 1.05 or more. 合焦位置演算回路14は、このようなデータ列(図5)に基づいて、光量信号の最大強度MAXより小さい強度Q(=(1−n%)×MAX)に対応する2点E Q1 ,E Q2を選択し、この2点E Q1 ,E Q2の中点E QCを求め、中点E QCに対応する対物レンズ23の位置を“合焦位置(Z f )”とする。 Focusing position calculating circuit 14, based on such data train (Fig. 5), the maximum intensity of the light quantity signal MAX smaller intensity Q (= (1-n% ) × MAX) corresponding to the two points E Q1, select E Q2, determine the midpoint E QC of the two points E Q1, E Q2, the position of the objective lens 23 corresponding to the middle point E QC and "focus position (Z f)". n=2〜4%程度が好ましい。 n = 2 to 4% is preferred. なお、ステップS8の処理(通常計算)は、2点E Q1 ,E Q2のみを計算に用いるので、上記ステップS7の処理(4点式計算)と比較して短時間で計算を行える。 The processing of (usually calculated) step S8, since using only two points E Q1, E Q2 to calculate, perform the calculations in a short time as compared the process of step S7 (the four-point calculation).

このようにして、ピーク形状が低い(平坦な)場合にはステップS7の処理(4点式計算)を行い、ピーク形状が高い場合にはステップS8の処理(通常計算)を行い、データ列から合焦位置(Z f )を算出し終えると、合焦位置演算回路14は、次のステップS9において、その演算結果が適切か否かの判別を行う。 In this way, it performs a peak lower shape (flat) processing in step S7 in the case (4-point calculations), when the peak shape is high performs steps S8 (usually calculated), from the data string When finished calculating the focus position (Z f), the focusing position calculating circuit 14, at the next step S9, the operation result is performed appropriately judged whether or not the. この判別は、演算結果(つまり合焦位置(Z f ))が、対物レンズ23の移動範囲(本スキャンの範囲)内か否かの判別に相当する。 This determination is the operation result (i.e. in-focus position (Z f)) corresponds to the determination of whether the moving range of the objective lens 23 (the range of the scan).

そして、適切な演算結果を得ることができた場合(S9がYes)、次のステップS10で、その演算結果を“合焦位置(Z f )”に決定する。 Then, if it has been possible to obtain the appropriate calculation result (S9 is Yes), the next step S10, determined to "focus position (Z f)" The result of the operation. また、演算結果が適切でなかった場合は(S9がNo)、リトライするためにステップS11の処理に進む。 Also, if the operation result is not appropriate (the S9 No), the process proceeds to step S11 to retry. リトライが必要な場合とは、ピーク形状が非常に小さい場合(マトリクスグラフが平坦な場合)や、手違いで標本21が存在しない場合や、ピーク形状に2つの凸部が含まれる場合などである。 If the retry is required and the peak shape is very small when (if the matrix chart is flat) and, and if there is no specimen 21 mistake, and the like if it contains two protrusions in peak shape. 2つの凸部のうち一方は標本21からの蛍光に起因するものであるが、他方は標本21の周囲(例えば溶剤や培養液)からの蛍光に起因すると考えられる。 Although one of the two protrusions is due to fluorescence from the specimen 21, the other is believed to be due to fluorescence from the periphery of the specimen 21 (e.g. solvent or broth).

ステップS11では、今回のリトライが1回目か否かの判別を行い、1回目のリトライ(S11がYes)の場合に限り、ステップS12を経て、再びステップS2の処理(本スキャン)に戻る。 In step S11, the current retry is performed determination of whether the first time, only if the first retry (S11 is Yes), the through step S12, the process returns to step S2 (main scan). ステップS12では、2回目の本スキャンにおける対物レンズ23の移動速度の設定を低速に変更する。 In step S12, it changes the setting of the moving speed of the objective lens 23 in the second main scan at low speed.
このため、ステップS2では、1回目と同じ範囲(対物レンズ23の移動範囲)内において、1回目より細かいサンプリング間隔で、光量検出回路11の光電子増倍管から光量信号を取り込むことができる。 Therefore, in step S2, in the same range as the first (moving range of the objective lens 23), a fine sampling interval than the first time, it is possible to take in light quantity signal from the photomultiplier tube of the light quantity detection circuit 11. その結果、次のステップS3では、1回目よりも高精度なデータ列(生データ)を生成することができる。 As a result, in the next step S3, it is possible than the first to produce a highly accurate data string (raw data). その後、上記と同様のステップS4〜S6とS7(またはS8)の処理を繰り返すことにより、1回以上の移動平均処理後の高精度なデータ列に基づいて合焦位置(Z f )を算出することができる。 Thereafter, by repeating the processes in the same steps S4~S6 and S7 (or S8), and calculates the focus position (Z f) on the basis of one or more highly accurate data string after the moving average process be able to.

次のステップS9では、このようなリトライによる演算結果(つまり合焦位置(Z f ))が適切か否かの判別を行い、適切な場合には(S9がYes)、その演算結果を“合焦位置(Z f )”に決定する(S10)。 In the next step S9, performs such a retry by the calculation result (i.e. in-focus position (Z f)) is appropriately judged whether or not, if appropriate (the S9 Yes), "if the operation result focus position (Z f) is determined to be "(S10). 通常、ピーク形状が非常に小さい場合(マトリクスグラフが平坦な場合)には、この段階で、合焦位置(Z f )を決定することができる。 Usually, when the peak shape is very small (if the matrix chart is flat) at this stage, it is possible to determine the focus position (Z f).
しかし、手違いで標本21が存在しない場合や、ピーク形状に2つの凸部が含まれる場合には、1回目のリトライを行っても、適切な演算結果を得ることができない(S9がNo)。 However, and if there is no specimen 21 mistake, if included two projections on peak shape can be performed first retry, it is impossible to obtain an appropriate calculation result (S9 is No). この場合、ステップS11の処理に進み、2回目のリトライ(S11がNo)であるため、検出不能のエラー処理(ステップS13)を行う。 In this case, the process proceeds to the step S11, since second retry (S11 is No) is performed undetectable error processing (step S13).

上記のように、本実施形態の焦点検出装置10では、光量信号の強度と対物レンズ23の位置との関係をグラフ化したときのピーク形状(例えば図3(b),(c)に示すマトリクスグラフのピーク形状)が低い場合に、ステップS7の処理(4点式計算)を行うため、ピーク形状が低い場合でも、合焦位置(Z f )を正確に検出することができる。 As described above, the matrix shown in the focus detection apparatus 10 of the present embodiment, the peak shape (e.g. FIG. 3 when a graph illustrating the relationship between the position of the light quantity signal strength and the objective lens 23 (b), (c) when the peak shape of the graph) is low, because the process of step S7 (4-point calculations), even if the peak shape is low, focus position (Z f) can be accurately detected. また、ステップS7の処理(4点式計算)によれば、基準位置Z 0 (図4)を挟んで前ピン側と後ピン側との各々で傾きの異なる直線La,Lbを求めるため、ピーク形状が左右非対称な場合であっても、正確に合焦位置(Z f )を検出できる。 Further, according to the process of step S7 (4-point calculations), the reference position Z 0 (FIG. 4) interposed therebetween inclination different linear La in each of the front focus side and rear pin side, for determining the Lb, peak even if the shape is asymmetrical, it can be detected accurately focus position (Z f).

さらに、本実施形態の焦点検出装置10では、ピーク形状が高い場合には、簡略化したステップS8の処理(通常計算)を行うことにより、短時間で正確に合焦位置(Z f )を検出することができる。 Further, the focus detection apparatus 10 of the present embodiment, when the peak shape is high, by performing the processing in step S8 a simplified (usually calculated), a short time accurately focus position (Z f) the detection can do. ここで、ピーク形状が高い場合に、ステップS7の処理(4点式計算)を行って合焦位置(Z f )を検出することも可能である。 Here, if the peak shape is high, it is also possible to detect the focus position (Z f) performing the process of step S7 (4-point calculation). しかし、ピーク比率MAX/MINが1.05以上の場合には、ステップS7の処理(4点式計算)を行っても、ステップS8の処理(通常計算)を行っても、ほぼ同じ正確さで合焦位置(Z f )を検出可能である。 However, when the peak ratio MAX / MIN is 1.05 or more, even if the process of step S7 (the four-point calculations), even if the processing of step S8 (usually calculated), at approximately the same accuracy It can detect the focus position (Z f). 検出誤差は10〜20μm程度であり、標本21の厚みより小さい。 Detection error is about 10 to 20 [mu] m, less than the thickness of the specimen 21. したがって、ピーク比率MAX/MINが1.05以上の場合に、ステップS8の処理(通常計算)を行うことにより、短時間で正確に合焦位置(Z f )を検出できる。 Therefore, when the peak ratio MAX / MIN is 1.05 or more, by performing the processing of step S8 (usually calculated) it can be detected accurately focus position (Z f) in a short time.

また、本実施形態の焦点検出装置10では、1回以上の移動平均処理後のデータ列(高周波成分が十分に除去されたSN比の良好なもの)を用いるため、ピーク形状の高低を判断するための指標(ピーク比率MAX/MIN)を簡単に算出することができる。 Further, the focus detection apparatus 10 of the present embodiment, for using the data sequence after one or more moving average process (high-frequency component good of sufficiently removed SN ratio), to determine the level of peak shape it is possible to easily calculate the index (peak ratio MAX / MIN) for. さらに、合焦位置(Z f )の算出も簡単に行える。 In addition, it allows easy calculation of the focus position (Z f). また、光電子増倍管の印加電圧(センサ部の感度)の設定値を用いることにより、移動平均処理の実行回数を簡単かつ適切に定めることができる。 Moreover, by using the set value of the voltage applied to the photomultiplier (the sensitivity of the sensor section), it is possible to determine the number of executions of the moving average process easily and appropriately.

さらに、本実施形態の焦点検出装置10では、ステップS7の処理(4点式計算)において、間隔D 1を60μm、間隔D 2を120μmとするため、基準位置Z 0 (図4)を挟んで前ピン側と後ピン側との各々で、適切な傾きの直線La,Lbを求めることができる。 Further, the focus detection apparatus 10 of the present embodiment, in the process of step S7 (4-point calculations), 60 [mu] m spacing D 1, to a 120μm apart D 2, across the reference position Z 0 (Fig. 4) in each of the front focus side and rear pin side, appropriate gradient of the straight line La, can be obtained Lb. また、ステップS1で決定される対物レンズ23の移動範囲(本スキャンの範囲)も適切な間隔(少なくとも240μm以上(例えば300μm程度))となる。 Further, the moving range (the range of the scan) also appropriate intervals of the objective lens 23 which is determined in step S1 (at least 240μm or more (e.g., about 300 [mu] m)). したがって、焦点検出に要する時間を適切に保ちながら、ピーク形状が低い場合でも、正確に合焦位置(Z f )を検出できる。 Thus, while keeping the time required for focus detection properly, even if the peak shape is low, it can be detected accurately focus position (Z f).

そして、本実施形態の焦点検出装置10では、合焦位置演算回路14から位置制御回路15に焦点検出の結果(ステップS11で決定した合焦位置(Z f ))を出力し、位置制御回路15と駆動回路12と移動機構24を介して対物レンズ23を実際に移動させることで、標本21からの微弱な蛍光による高精度なオートフォーカスが実現する。 Then, the focus detection apparatus 10 of this embodiment outputs a focus detection result to the position control circuit 15 from the in-focus position calculating circuit 14 (step S11-focus position determined in (Z f)), the position control circuit 15 via the drive circuit 12 and the moving mechanism 24 and by moving the objective lens 23 in practice, to achieve high-precision autofocus by weak fluorescence from the specimen 21.
(変形例) (Modification)
なお、上記した実施形態では、ピーク形状の高低を判断し、ピーク形状が低いときに、ステップS7の処理(4点式計算)を行ったが、本発明はこれに限定されない。 In the embodiment described above, to determine the height of the peak shape, when the peak shape is low, was performed the processing of step S7 (the four-point calculation), the invention is not limited thereto. ピーク形状の高低に拘わらず、ステップS7の処理(4点式計算)を行う場合にも、本発明を適用できる。 Regardless of the level of the peak shape, even in the case of performing the process of step S7 (the four-point calculations), the present invention can be applied.

また、上記した実施形態では、ピーク形状の高低の判断指標としてピーク比率MAX/MINを用い、判断基準を「1.05」としたが、本発明はこれに限定されない。 Further, in the embodiment described above, using the peak ratio MAX / MIN as determined indication of height of a peak shape, although the criterion as "1.05", the present invention is not limited thereto. 判断基準は「1.05」以外の値でも構わない。 Criteria may be a value other than "1.05". 判断基準を決めるに当たっては、標本21の厚さと許容できる検出誤差を考慮することが好ましい。 When determining the criteria, it is preferable to consider the thickness and acceptable detection error of the specimen 21.
さらに、上記した実施形態では、ピーク形状が高いときに、ステップS6の処理(通常計算)を行ったが、本発明はこれに限定されない。 Furthermore, in the above embodiment, when the peak shape is high, but was carried out the processing of step S6 (usually calculated), the present invention is not limited thereto. ステップS6の処理に代えて、例えば、光量信号の最大強度MAXに対応する対物レンズ23の位置を合焦位置に決定する場合にも、本発明を適用できる。 Instead of the processing of step S6, for example, even in the case of determining the position of the objective lens 23 corresponding to the maximum intensity MAX of intensity signal in-focus position, the present invention can be applied.

また、上記した実施形態では、ステップS8の処理(通常計算)の後にステップS9の処理に進む例を説明したが、本発明はこれに限定されない。 Further, in the above embodiment, an example has been described in which the process proceeds to step S9 after processing of step S8 (usually calculated), the present invention is not limited thereto. ステップS8の演算結果は常に適切であるため、ステップS8の後にステップS10の処理に進んでも構わない。 Since the calculation result of step S8 is always appropriate, it may also proceed to the processing in step S10 after step S8.
さらに、上記した実施形態では、対物レンズ23の移動範囲の上限端と下限端において、光量検出回路11の光電子増倍管から出力される光量信号の強度(最小強度MIN)が、バックグラウンド成分の強度と等しい場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。 Furthermore, in the above embodiment, the upper end and the lower end of the moving range of the objective lens 23, the intensity of the light quantity signal output from the photomultiplier tube of the light amount detecting circuit 11 (minimum intensity MIN) is the background component It has been described equal to the intensity, but the present invention is not limited thereto. 対物レンズ23の移動範囲を上記より狭く設定する場合(最小強度MIN>バックグラウンド成分の強度)にも、本発明を適用できる。 Even in the case of setting the moving range of the objective lens 23 smaller than the above (intensity of the minimum intensity MIN> background component), the present invention can be applied. このとき、ピーク形状の高低の判断基準は上記の値(1.05)より小さくなる。 In this case, criteria for high and low peak shape is smaller than the above value (1.05).

また、上記した実施形態では、ステップS7の処理(4点式計算)において、間隔D 1を60μm、間隔D 2を120μmとしたが、本発明はこれに限定されない。 Further, in the above embodiment, in the process of step S7 (4-point calculations), 60 [mu] m spacing D 1, although the distance D 2 was 120 [mu] m, the present invention is not limited thereto. 間隔D 1と間隔D 2が異なる値であれば、本発明を適用できる。 If the different values spacing D 1 and spacing D 2, the present invention can be applied. 間隔D 1と間隔D 2の値を標本21に応じて変更可能としても構わない。 It may be changeable in accordance with the distance D 1 and the value sample 21 spacing D 2.
さらに、上記した実施形態では、受光面に入射する光量を一括で検知する光電子増倍管の例で説明したが、本発明はこれに限定されない。 Furthermore, in the above embodiment was described using an example of photomultiplier tubes to detect the amount of light incident on the light receiving surface at once, the present invention is not limited thereto. 例えば、光量を分割して検知し、後段の信号処理系で総和を取る構成などが考えられる。 For example, to detect by dividing the amount of light is considered and configuration summing in a subsequent signal processing system.

また、上記した実施形態では、標本21のステージ22を固定して対物レンズ23を上下方向に移動させる構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。 Further, in the above embodiment has been described as an example an arrangement for moving the objective lens 23 in the vertical direction by fixing the stage 22 of the specimen 21, the present invention is not limited thereto. 対物レンズ23を固定してステージ22を上下方向に移動させる場合にも本発明を適用できる。 Even when moving the stage 22 by fixing the objective lens 23 in the vertical direction can be applied the present invention.
さらに、上記した実施形態では、蛍光観察の対象物(標本21)から発生する微弱な蛍光を取り込んで焦点検出を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。 Furthermore, in the above embodiment, the description has been given of the case of performing takes in focus detecting weak fluorescence emitted from the object of the fluorescence observation (sample 21), the present invention is not limited thereto. 観察対象物の標本から発生する微弱な光(例えば標本自体の化学発光など)を取り込んで焦点検出を行う場合にも本発明を適用できる。 Incorporating a weak light generated from the specimen observation object (e.g. of the sample itself chemiluminescence, etc.) when performing the focus detection can be applied to the present invention.

本実施形態の焦点検出装置10の構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a configuration of a focus detection apparatus 10 of the present embodiment. 焦点検出装置10の検出動作の手順を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a procedure of detection operation of the focus detection device 10. マトリクスグラフの一例と移動平均処理を説明する図である。 Is a diagram illustrating an example a moving average processing of the matrix chart. ピーク形状が低い場合の4点式計算を説明する図である。 Peak shape is a diagram for explaining a four-point calculations is lower. ピーク形状が高い場合の通常計算を説明する図である。 It is a diagram for explaining a conventional calculation of when the peak shape is high.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 焦点検出装置 11 光量検出回路 12 駆動回路 13 記憶回路 14 合焦位置演算回路 15 位置制御回路 20 筐体 21 標本 22 ステージ 23 対物レンズ 24 移動機構 25 光源 26 ダイクロイックミラー 27 ハーフミラー 28 所定の結像面 10 focus detection apparatus 11 light quantity detection circuit 12 drive circuit 13 storage circuit 14 focusing position calculating circuit 15 the position control circuit 20 casing 21 sample 22 stage 23 objective lens 24 moving mechanism 25 light source 26 a dichroic mirror 27 a half mirror 28 predetermined imaging surface

Claims (5)

  1. 観察対象物から発生する焦点検出用の光を検知して、前記対象物と対物レンズとの相対位置に応じた光量信号を出力するセンサ部と、 Light for focus detection generated from the observation object is detected, a sensor unit which outputs a light quantity signal corresponding to the relative position between the object and the objective lens,
    複数の前記相対位置における前記光量信号を前記センサ部から取り込み、前記相対位置と前記光量信号の強度との関係を表すデータ列を生成する生成部と、 The light quantity signal at a plurality of the relative positions uptake from the sensor unit, a generation unit for generating a data sequence representing the relationship between the intensity of the light quantity signal and said relative position,
    前記データ列に基づいて、前記光量信号の最大強度に対応する前記相対位置を求め、該相対位置を基準位置に設定する第1の設定部と、 And based on said data string, obtains the relative position corresponding to the maximum intensity of the light amount signal, a first setting unit for setting a said relative position to the reference position,
    前記基準位置より前記相対位置が近づく方向において、前記基準位置から第1間隔だけ離れた第1位置と、前記基準位置から前記第1間隔とは異なる第2間隔だけ離れた第2位置とを設定すると共に、前記基準位置より前記相対位置が離れる方向において、前記基準位置から前記第1間隔だけ離れた第3位置と、前記基準位置から前記第2間隔だけ離れた第4位置とを設定する第2の設定部と、 In the direction in which the relative position closer than the standard position, setting a first position apart a first distance from the reference position, and a second position away by a different second distance from the first distance from the reference position while, in the direction in which the relative position is separated from the reference position, the set and the third position apart said first distance from the reference position, and a fourth position apart said second distance from said reference position and 2 of the setting section,
    前記データ列の各点のうち、前記第1位置と前記第2位置に対応する2点を結ぶ直線と、前記第3位置と前記第4位置に対応する2点を結ぶ直線との交点を求め、該交点における前記相対位置を合焦位置に決定する決定部とを備えた ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出装置。 Wherein among the points of the data sequence, determined and a straight line connecting two points corresponding to the first position and the second position, the intersection of the straight line connecting two points corresponding to the fourth position and the third position focus detection apparatus of a microscope characterized by comprising a determination unit configured to determine the relative position in intersection point in-focus position.
  2. 請求項1に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、 A focus detection device microscope according to claim 1,
    前記データ列をグラフ化したときのピーク形状を判断する判断部をさらに備え、 Further comprising a determining section for determining the peak shape when graphed the data string,
    前記第1の設定部と前記第2の設定部と前記決定部とは、前記判断部による判断の結果、前記ピーク形状が平坦なときに、それぞれ、前記基準位置の設定処理と、前記第1位置と前記第2位置と前記第3位置と前記第4位置の設定処理と、前記合焦位置の決定処理とを実行する ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出装置。 Wherein the first setting unit and said decision unit and the second setting unit, the result of determination by the determination unit, when the peak shape is flat, respectively, and setting processing of the reference position, the first position and the second position and the third position and the setting processing of the fourth position, the focus detecting device of the microscope, characterized by performing the process of determining the focus position.
  3. 請求項2に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、 A focus detection device microscope according to claim 2,
    前記判断部は、前記データ列の前記光量信号の最大強度MAXとバックグラウンド成分の強度MINとが、次の条件式を満足するときに、前記ピーク形状が平坦と判断する The determining portion includes a strength MIN of maximum intensity MAX and background component of the intensity signal of the data sequence, when satisfying the following condition, the peak shape is determined to flat
    MAX / MIN < 1.05 MAX / MIN <1.05
    ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出装置。 Focus detection device of the microscope, characterized in that.
  4. 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、 A focus detection device microscope according to any one of claims 1 to 3,
    前記生成部は、前記センサ部から複数の前記相対位置における前記光量信号を取り込み、前記相対位置が隣接する複数の前記光量信号の強度の移動平均処理を行うことにより、前記データ列を生成する ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出装置。 The generation unit captures the light quantity signal at a plurality of the relative positions from the sensor unit, by performing the moving average processing of the intensity of a plurality of the light quantity signal the relative position adjacent, generating the data sequence focus detection device of the microscope according to claim.
  5. 請求項4に記載の顕微鏡の焦点検出装置において、 A focus detection device microscope according to claim 4,
    前記生成部は、前記センサ部の感度の設定値に基づいて、前記移動平均処理の実行回数を定める ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出装置。 The generating unit, on the basis of the set value of the sensitivity of the sensor section, the moving average processing focus detection device of the microscope, characterized by determining the number of executions.
JP2004205110A 2004-07-12 2004-07-12 Focus detector for microscope Withdrawn JP2006030304A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004205110A JP2006030304A (en) 2004-07-12 2004-07-12 Focus detector for microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004205110A JP2006030304A (en) 2004-07-12 2004-07-12 Focus detector for microscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006030304A true JP2006030304A (en) 2006-02-02

Family

ID=35896778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004205110A Withdrawn JP2006030304A (en) 2004-07-12 2004-07-12 Focus detector for microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006030304A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009104090A (en) * 2007-10-26 2009-05-14 Sanyo Electric Co Ltd Electronic camera
US8421033B2 (en) 2009-08-31 2013-04-16 Sony Corporation Fluorescence image producing method, fluorescence image producing apparatus, and fluorescence image producing program
JP2013519908A (en) * 2010-02-12 2013-05-30 ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー One or scanning microscope and a method for scanning a plurality of sample optically
JP2015111143A (en) * 2008-10-24 2015-06-18 ライカ バイオシステムズ イメージング インコーポレイテッドAperio Technologies, Inc. Whole slide fluorescence scanner

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009104090A (en) * 2007-10-26 2009-05-14 Sanyo Electric Co Ltd Electronic camera
JP2015111143A (en) * 2008-10-24 2015-06-18 ライカ バイオシステムズ イメージング インコーポレイテッドAperio Technologies, Inc. Whole slide fluorescence scanner
US8421033B2 (en) 2009-08-31 2013-04-16 Sony Corporation Fluorescence image producing method, fluorescence image producing apparatus, and fluorescence image producing program
US8759790B2 (en) 2009-08-31 2014-06-24 Sony Corporation Fluorescence image producing method, fluorescence image producing apparatus, and fluorescence image producing program
JP2013519908A (en) * 2010-02-12 2013-05-30 ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー One or scanning microscope and a method for scanning a plurality of sample optically
US9042010B2 (en) 2010-02-12 2015-05-26 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanning microscope and method for optically scanning one or more samples

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6084991A (en) CCD imager for confocal scanning microscopy
US6130745A (en) Optical autofocus for use with microtiter plates
US7232980B2 (en) Microscope system
US6433858B1 (en) Autofocusing apparatus of a sighting telescope
US6924929B2 (en) Microscope apparatus
EP1930717B1 (en) Focal position determining method and apparatus
US8184920B2 (en) Microscope system
US8878923B2 (en) System and method for enhanced predictive autofocusing
US20040114218A1 (en) Method in microscopy and a microscope, where subimages are recorded and puzzled in the same coordinate system to enable a precise positioning of the microscope stage
JP4756819B2 (en) Scanning microscope system
US8179432B2 (en) Predictive autofocusing
WO2008072369A1 (en) Measurement device and measurement method
US6703621B2 (en) Method for the optical acquisition of characteristic sizes of an illuminated sample
JP3803673B2 (en) Measuring method and apparatus
US4851657A (en) Focus condition detecting device using weighted center or contrast evaluation
JP4121849B2 (en) Defect inspection apparatus and a defect inspection method
JP4097761B2 (en) Autofocus microscope and autofocusing detection device
JP6469368B2 (en) How to perform machine vision inspection system and high-speed focusing height measurement operation
JP4495083B2 (en) Fluorescence correlation spectroscopy analyzer
JP4847690B2 (en) Microscope system
EP0978009A2 (en) System for calibrating a laser scanning microscope
JP4307815B2 (en) Confocal laser scanning microscope apparatus and program
JP2002228934A (en) Scanning microscope
JP4021183B2 (en) Focusing state signal output device
US9568709B2 (en) Automatic focusing apparatus as well as lens apparatus and image pickup system including the automatic focusing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20071002