JP2010256724A - 観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め観察時においてもＡＦの精度を高精度に維持することができる観察装置を提供する。
【解決手段】ステージ１０３上に載置した試料１０２に対して回動可能に設けられ、試料１０２を所望の角度方向から撮影可能なカメラ１０６と、カメラ１０６により得られる試料１０２の撮影画像のコントラストを演算する演算部１０８とを備えた観察装置において、演算部１０８は、カメラ１０６の撮影角度θに基づいた範囲に対してコントラストを演算するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料を様々な方向から観察する観察装置に関し、特にコントラスト方式のオートフォーカス機能を備えた観察装置に関するものである。

従来、電動駆動部を備えた光学顕微鏡、実体顕微鏡、ビデオマイクロスコープなどの観察装置が知られている。こうした光学顕微鏡、実体顕微鏡、ビデオマイクロスコープなどの観察装置は、医学、生物学を始めとして、工業分野においてもＩＣウェハや磁気ヘッドの検査、金属組織などの品質管理、新素材などの研究開発のような種々の分野や用途に使用されている。

特に近年では、複数の観察者が同時に試料を観察する用途や、レポートドキュメントなどの業務資料に試料の拡大像を載せる用途などのために、電動駆動部に加え、ＣＣＤカメラをさらに備えた観察装置がよく用いられる。このような観察装置は、ＣＣＤカメラによる撮影画像をパソコン上のアプリケーションソフトウェアに表示する一方、ピント合わせのための電動焦準部などをパソコン上のアプリケーションソフトウェアで遠隔操作するようにしたものが主流となっている。

こうした観察装置では、試料のピント合わせの方法として、コントラスト方式のオートフォーカス（以下、「ＡＦ」という。）が多く用いられている。これは、焦準部を電動で動かしながらＣＣＤカメラから画像を取得し、取得した画像のコントラスト値を逐次算出してコントラスト値が最大となる位置をピント位置と判断するものである。

一方、特許文献１に示されるように、試料に対するカメラの撮影角度を自在に設定できるようにして、試料を様々な角度から観察できるようにした装置が提案されている。

特開２００１−５９５９９号公報

ところで、上記の従来の特許文献１の装置を適用した顕微鏡に電動焦準部とコントラスト方式のＡＦとを搭載した場合、図１２に示すように、Ｘ方向に沿う試料面を斜めから観察するため支柱を動かして、カメラなどの対物レンズ光学系の光軸をＺ方向の鉛直線に対して傾き角度θだけ傾けると、顕微鏡視野内の像面の傾き量が斜め観察状態での焦点深度ｄを越えて、視野の周辺（図中ハッチングで示されるピントの合っている範囲の両外側）でピントの合わない範囲Ｂが発生する。

この斜め観察時の合焦位置でのコントラストの値は、視野全面でピントが合う通常観察時と比較して小さくなる。このため、斜め観察時のＡＦの精度は、通常観察時のＡＦの精度と比較して低くなるという問題があった。

この問題を解決するために、例えば、斜め観察をする際に観察者がコントラストを演算する範囲を指定する方法が考えられる。しかし、カメラを保持する支柱を傾ける度に観察者が演算範囲を毎回変更するのは観察者にとって面倒なことであり、また、実際にどの範囲をコントラストの演算をする範囲として設定すれば良いか判断できない場合が多く実用的ではない。

また、視野の中心のみのコントラストを演算する方法が考えられる。この場合、ＡＦ時に演算するコントラスト値は傾き角度θに依存しない。しかし、必ず視野の中心に試料を設置しなければならないといった制約が生じるので、観察者にとって使い勝手の悪いものとなるおそれがある。さらに、半導体のようなラインアンドスペースのパターンで構成される試料の場合には、視野の中心に試料のエッジを設置しない限り、コントラスト値は常に一定となってしまうため、ＡＦを実行できなくなるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、斜め観察時においてもＡＦの精度を高精度に維持することができる観察装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る観察装置は、ステージ上に載置した試料に対して回動可能に設けられ、前記試料を所望の角度方向から撮影可能なカメラと、前記カメラにより得られる前記試料の撮影画像のコントラストを演算する演算部とを備えた観察装置において、前記演算部は、前記カメラの撮影角度に基づいた範囲に対してコントラストを演算することを特徴とする。

また、本発明に係る観察装置は、上述した発明において、前記試料を中心として傾動可能に設けられ、前記カメラを保持するスタンドと、前記スタンドの傾動情報を取得する制御部と、観察者が操作するための操作部と、をさらに備え、前記演算部は、オートフォーカス動作のためのコントラストを演算する場合に、前記操作部に対するオートフォーカス動作の開始に応じてコントラストの演算を開始し、その後、予め定めたオートフォーカス動作の終了を最初に検知したときにコントラストの演算を終了することを特徴とする。

また、本発明に係る観察装置は、上述した発明において、前記演算部は、前記操作部に入力された前記カメラの撮影角度をコントラストの演算に用いることを特徴とする。

また、本発明に係る観察装置は、上述した発明において、前記カメラの撮影角度を検知する検知部をさらに備え、前記演算部は、前記検知部により検知した角度をコントラストの演算に用いることを特徴とする。

また、本発明に係る観察装置は、上述した発明において、コントラストを演算するコントラスト演算範囲をＸＦＯＶｉｎ、前記カメラの撮影角度をθ、観察条件の焦点深度をＤＯＦとすると、前記演算部は、ＸＦＯＶｉｎ≦ＤＯＦ×１／ｔａｎθの関係式を満たす前記コントラスト演算範囲に対してコントラストを演算することを特徴とする。

本発明によれば、斜め観察時におけるＡＦ精度を斜め観察しない通常観察時と同等の精度にすることができる。このため、斜め観察時においてもＡＦの精度を通常観察時と同等に高精度に維持することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る観察装置の好適な実施の形態（実施の形態１および２）について顕微鏡を例にとり詳細に説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の観察装置の概略正面構成図である。

図１に示すように、本実施の形態１の観察装置は、顕微鏡フレーム１と、斜め観察スタンド１０７と、顕微鏡部１０４と、対物レンズ１０５と、顕微鏡カメラ１０６とを備える。さらに、本発明の観察装置は、演算部としての制御部１０８と、操作部としてのＰＣ（パソコン）１１０と、モニタ１１３とを備える。

顕微鏡フレーム１上には、試料１０２を搭載するステージ１０３がＸ−Ｙ方向（水平方向）に移動可能に取り付けてある。斜め観察スタンド１０７は、ステージ１０３中心を通る鉛直線に対して左右に傾斜回動可能に顕微鏡フレーム１に固定してあり、観察者が試料１０２の側部を観察することができるように任意の角度θで傾く構造としてある。斜め観察スタンド１０７は、顕微鏡部１０４を保持するものである。

顕微鏡部１０４は、試料１０２の拡大像を得るための光学系として図示しない光源、照明光学系および結像光学系を内蔵している。対物レンズ１０５は、試料１０２に対向するように顕微鏡部１０４の下部に着脱可能に取り付けてある。

この構成において、顕微鏡部１０４内の図示しない照明光学系からの光は、対物レンズ１０５を経由して試料１０２に照射される。試料１０２にて反射した光は、対物レンズ１０５および顕微鏡部１０４内の図示しない結像光学系を経由して、顕微鏡部１０４の上部に取り付けてある顕微鏡カメラ１０６に光学像として結像するようになっている。

また、顕微鏡部１０４は、試料１０２のピント位置を調節するために顕微鏡部１０４をステージ１０３に対して上下動させる電動焦準部１１５（ａ）と、光学像のコントラストや解像、焦点深度を調節するための電動開口絞り１１５（ｂ）（以下、電動ＡＳ）と、光学像を拡大／縮小する電動ズーム部１１５（ｃ）とを内蔵している。

顕微鏡部１０４は、電動焦準部１１５（ａ）、電動ＡＳ１１５（ｂ）および電動ズーム部１１５（ｃ）（以下、これらを「電動部１１５」と総称する。）のそれぞれに備わるモータの駆動等を行う制御部１０８と顕微鏡ケーブル１０９で接続されている。制御部１０８は、観察者が顕微鏡の操作や、顕微鏡画像を観察するためのアプリケーションソフトウェアがインストールされているＰＣ１１０とＰＣケーブル１１１で接続されている。ＰＣ１１０は、顕微鏡カメラ１０６とカメラケーブル１１２で接続され、顕微鏡画像やアプリケーションソフトウェアの画面を表示するためのモニタ１１３とモニタケーブル１１４で接続されている。

次に、本実施の形態１の観察装置における制御構成について説明する。
まず、制御部−顕微鏡部間の制御構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１の観察装置のブロック図である。

図２に示すように、制御部１０８は、ＣＰＵ２０１と、演算データなどのデータが格納されるＲＡＭ２０２と、制御プログラムやデータなどが格納されているＲＯＭ２０３と、顕微鏡部１０４の電動部１１５（不図示）のモータ２０７（ａ）〜（ｃ）を駆動させ、ハードリミットセンサの信号を受信し、状態を把握するための焦準部Ｉ／Ｆ２０４（ａ）と、ＡＳ−Ｉ／Ｆ２０４（ｂ）と、ズームＩ／Ｆ２０４（ｃ）と、顕微鏡部１０４の光源２０９を点灯、消灯および調光するための光源Ｉ／Ｆ２０４（ｄ）と、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３と各Ｉ／Ｆ２０４（ａ）〜（ｄ）とを接続するバス２０５とから構成される。

焦準部Ｉ／Ｆ２０４（ａ）、ＡＳ−Ｉ／Ｆ２０４（ｂ）、ズームＩ／Ｆ２０４（ｃ）は、それぞれＣＰＵ２０１から駆動指示を受けた場合に顕微鏡部１０４のモータ２０７（ａ）〜（ｃ）を指定の駆動量だけ駆動させるドライバと、モータ２０７（ａ）〜（ｃ）の現在位置を保持する現在位置カウンタおよびセンサ２０８（ａ）〜（ｃ）の状態を保持するセンサレジスタとから構成される。焦準部Ｉ／Ｆ２０４（ａ）、ＡＳ−Ｉ／Ｆ２０４（ｂ）、ズームＩ／Ｆ２０４（ｃ）は、それぞれバス２０５でＣＰＵ２０１と接続されているため、ＣＰＵ２０１はセンサ２０８（ａ）〜（ｃ）の状態を読み出す一方、現在位置カウンタを読み書きできるようになっている。

次に、制御部−ＰＣ間の制御系統について説明する。
ＰＣ１１０にインストールされているアプリケーションソフトウェアからの指示は、制御部１０８のシリアルＩ／Ｆ２０６を経由してＣＰＵ２０１へと送信され、ＣＰＵ２０１は命令に従い処理した後、正常終了、エラー情報等の信号をシリアルＩ／Ｆ２０６を経由してＰＣ１１０に返信する。

次に、ＰＣ−顕微鏡カメラ間の制御系統について説明する。
顕微鏡カメラ１０６は、得られた光学像を画像信号としてＰＣ１１０に送信し、ＰＣ１１０はアプリケーションソフトウェアからの指示であるシャッタスピード、ゲイン、ホワイトバランスなどのカメラ制御信号を顕微鏡カメラ１０６に送信する。

次に、ＰＣ−モニタ間の制御系統について説明する。
ＰＣ１１０は、アプリケーションソフトウェアのグラフィック情報をモニタ１１３に送信することで、モニタ１１３上にアプリケーションソフトウェアの画像を表示させる。

次に、本実施の形態１の観察装置におけるＧＵＩ（グラフィックユーザーインターフェイス）の構成について説明する。
図３は、ＰＣ１１０にインストールされているアプリケーションソフトウェアのＧＵＩのイメージ図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は画像表示部の詳細図である。

図３（ａ）に示すように、ＧＵＩは、顕微鏡カメラ１０６で取得した顕微鏡画像を表示するための画像表示部３０１と、顕微鏡画像を拡大／縮小するため図外の電動ズーム部１１５（ｃ）を操作するズーム操作部３０２と、顕微鏡画像の焦点深度やコントラスト、解像を変更するため図外の電動ＡＳ１１５（ｂ）を操作するＡＳ操作部３０３と、顕微鏡画像のピントを調節するため図外の電動焦準部１１５（ａ）を操作する焦準部操作部３０４と、光源の明るさを操作する光源操作部３０５と、ＡＦを実行するためのＡＦ実行部３０６と、観察者が図外の斜め観察スタンド１０７を傾けたときの傾き角度θ（撮影角度）を入力するための斜め観察角度入力部３０７と、現在の対物レンズ１０５の倍率を入力する対物レンズ倍率入力部３０８と、現在の顕微鏡の総合倍率および観察視野の大きさを表示するための顕微鏡状態表示部３０９とから構成される。

図３（ｂ）に示すように、斜め観察時においては、画像表示部３０１にＡＦ演算範囲表示３１０が表示可能状態となる。このＡＦ演算範囲表示３１０は、斜め観察時におけるＡＦ時にコントラストを演算するＸ方向の範囲（以下、「ＡＦ演算範囲」という。）の境界線を２本の縦方向の点線と、各点線上端に位置する塗りつぶした逆三角形とで示したものである。ＡＦ演算範囲表示３１０は、現在の視野＞ＡＦ演算範囲の条件を満たす場合にのみ画像表示部３０１に表示される。

以上のように構成された本実施の形態１の動作および作用について説明する。
観察者は、ズーム操作部３０２、ＡＳ操作部３０３、光源操作部３０５または焦準部操作部３０４を操作すると、該当する電動部１１５の駆動指示がＰＣ１１０からシリアルＩ／Ｆ２０６を経由して制御部１０８に送信され、制御部１０８のＣＰＵ２０１は該当するＩ／Ｆ２０４（ａ）〜（ｄ）に対してモータ駆動指示または光源設定指示を出し、該当指示の処理が完了すると、完了応答コマンドをシリアルＩ／Ｆ２０６を経由してＰＣ１１０へ返信する。これにより、顕微鏡部１０４の電動部１１５は観察者の指定する位置に駆動する。

次に、角度入力時のフローについて説明する。
観察者は、斜め観察するときには、斜め観察スタンド１０７を所望の角度に傾けた後、ＧＵＩ上の斜め観察角度入力部３０７に傾けた角度を入力する。
以下に、ＧＵＩ上の斜め観察角度入力部３０７に角度を入力したときのアプリケーションソフトの処理を、図４のフローチャートを用いて説明する。

図４に示すように、まず、アプリケーションソフトは、ＧＵＩ上の設定情報であるズーム操作部３０２の現在値（ＺＯＯＭ値）、ＡＳ操作部３０３の現在値（ＡＳ値）、斜め観察角度入力部３０７の入力値（傾き角度θ）、対物レンズ倍率の値を読み出し、ＰＣ１１０内のメモリに格納する（ステップＳ１１）。

次に、ＰＣ１１０内のメモリに保存されているＡＳ現在位置、対物レンズ１０５の倍率からＰＣ１１０内のメモリに予め保管されているＮＡテーブルを参照し、現在の光学系におけるＮＡ情報を取得し、ＰＣ１１０内のメモリに格納する。

そして、以下の計算式を用いて現在の観察条件における焦点深度の演算を行う。
ＤＯＦ＝λ／（２×ＮＡ²）
ここに、ＤＯＦ：焦点深度
λ：観察波長
ＮＡ：対物レンズの開口数

また、以下の計算式を用いて、図５に示すような斜め観察時の視野の演算を行う（ステップＳ１２）。
ＸＦＯＶａ＝ＸＦＯＶ×１／ｃｏｓθ
ここに、ＸＦＯＶａ：斜め観察時の視野
θ：傾き角度
ＸＦＯＶ：総合倍率から決まる視野の大きさ（ＣＣＤサイズ／（対物レンズ倍率×ズーム倍率））

次に、以下の計算式を用いて傾き角度θにおけるピントの合っている視野のＸ方向の範囲、つまりＡＦ演算範囲の算出を行う（ステップＳ１３）。
ＸＦＯＶｉｎ＝ＤＯＦ×１／ｔａｎθ
ここに、ＸＦＯＶｉｎ：傾き角度θにおけるピントの合っている視野（図５中ハッチングで示す部分）のＸ方向の範囲（ＡＦ演算範囲）

次に、ＧＵＩ上のＡＦ演算範囲表示３１０の表示可否を決めるため、以下の比較を行う（ステップＳ１４）。
ＡＦ演算範囲＜斜め観察時の視野
結果が真であれば、ＧＵＩ上にＡＦ演算範囲表示３１０を表示させ（ステップＳ１５）、このフローを抜ける。
結果が偽であれば、ＧＵＩ上にＡＦ演算範囲表示３１０を表示させず（ステップＳ１６）、このフローを抜ける。

なお、上記の式中のＸＦＯＶｉｎ、ＸＦＯＶａ、ＸＦＯＶ、ＤＯＦ、角度θの幾何的関係は、図５の説明図に示してある。

次に、ＧＵＩにおいてＡＦ実行部３０６が押下されたときのアプリケーションソフトの処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。
ここでは、ＡＦの方法として、現在の位置から決められた焦準部の点数分の画像を取得し、最もコントラストの良い位置を合焦位置とする方法を使用する。

図６に示すように、まず、顕微鏡像のコントラストが一番良い状態になるようにＡＳを全開にする指示を制御部１０８に出す（ステップＳ２１）。次に、ＡＦを実行するために焦準部を一定量駆動させるための駆動指示を制御部１０８に出す（ステップＳ２２）。その後、画像を取得し（ステップＳ２３）、得られた画像からコントラスト演算を行い、演算結果をＰＣ１１０内のメモリに格納する（ステップＳ２４）。

ＡＦ終了点でなければ（ステップＳ２５がＮ）、再びステップＳ２２からの処理を実行し、ＡＦ終了点であれば（ステップＳ２５がＹ）、格納したＰＣ１１０のメモリからコントラストが最大の位置に焦準部を駆動させる（ステップＳ２６）。その後、ＡＳを元の観察状態に戻すため、制御部１０８にＡＳ復帰駆動指示を出し（ステップＳ２７）、このフローを抜ける。

このようにすることで、斜め観察時におけるＡＦ精度を斜め観察しない通常観察時と同等の精度にすることができる。このため、斜め観察時においてもＡＦの精度を高精度に維持することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図７は、本発明の実施の形態２の観察装置の概略正面構成図である。

図７に示すように、本実施の形態２の観察装置は、実施の形態１の電動部１１５の代わりに手動駆動部を用いた構成であり、顕微鏡フレーム１と、斜め観察スタンド１０７と、顕微鏡部７０４と、対物レンズ１０５と、顕微鏡カメラ１０６と、演算部および操作部としてのＰＣ１１０と、モニタ１１３とを備える。

顕微鏡フレーム１上には、試料１０２を搭載するステージ１０３がＸ−Ｙ方向（水平方向）に移動可能に取り付けてある。斜め観察スタンド１０７は、ステージ１０３中心を通る鉛直線に対して左右に傾斜回動可能に顕微鏡フレーム１に固定してあり、観察者が試料１０２の側部を観察することができるように任意の角度θで傾く構造としてある。斜め観察スタンド１０７は、顕微鏡部７０４を保持するものである。

顕微鏡部７０４は、試料１０２の拡大像を得るための光学系として図示しない光源、照明光学系および結像光学系を内蔵している。対物レンズ１０５は、試料１０２に対向するように顕微鏡部７０４の下部に着脱可能に取り付けてある。

この構成において、顕微鏡部７０４内の図示しない照明光学系からの光は、対物レンズ１０５を経由して試料１０２に照射される。試料１０２にて反射した光は、対物レンズ１０５および顕微鏡部７０４内の図示しない結像光学系を経由して、顕微鏡部７０４の上部に取り付けてある顕微鏡カメラ１０６に光学像として結像するようになっている。

また、顕微鏡部７０４は、試料１０２のピント位置を調節するために顕微鏡部７０４をステージ１０３に対して手動で上下動させるピント調節機構７０５（ａ）と、光学像のコントラストや解像、焦点深度を手動で調節するためのＡＳ駆動機構７０５（ｂ）と、光学像を手動で拡大／縮小するズーム調節機構７０５（ｃ）とを内蔵している。

観察者は、顕微鏡部７０４に設けてあるピント操作ハンドル７０１、ズーム操作ハンドル７０２、ＡＳハンドル７０３を操作することにより、顕微鏡部７０４のピント、ズーム、ＡＳを調節できる。

ＰＣ１１０には画像を表示するためのアプリケーションソフトがインストールされている。ＰＣ１１０は、顕微鏡カメラ１０６とカメラケーブル１１２で接続され、顕微鏡画像やアプリケーションソフトウェアの画面を表示するためのモニタ１１３とモニタケーブル１１４で接続されている。

次に、本実施の形態２の観察装置における制御構成について説明する。
まず、ＰＣ−顕微鏡カメラ間の制御構成について説明する。図８は、本発明の実施の形態２の観察装置のブロック図である。

図８に示すように、顕微鏡カメラ１０６は、得られた光学像を画像信号としてＰＣ１１０に送信し、ＰＣ１１０はアプリケーションソフトウェアからの指示であるシャッタスピード、ゲイン、ホワイトバランスなどのカメラ制御信号を顕微鏡カメラ１０６に送信する。

次に、ＰＣ−モニタ間の制御系統について説明する。
ＰＣ１１０は、アプリケーションソフトウェアのグラフィック情報をモニタ１１３に送信することで、モニタ１１３上にアプリケーションソフトウェアの画像を表示させる。

次に、本実施の形態２の観察装置におけるＧＵＩの構成について説明する。
図９は、ＰＣ１１０にインストールされているアプリケーションソフトウェアのＧＵＩのイメージ図である。

図９に示すように、ＧＵＩは、顕微鏡カメラ１０６で取得した顕微鏡画像を表示するための画像表示部３１０と、現在のズーム倍率を入力するズーム入力部９０２と、現在のＡＳ位置を入力するＡＳ入力部９０３と、観察者が図外の斜め観察スタンド１０７を傾けたときの傾き角度θを入力するための斜め観察角度入力部３０７と、現在の対物レンズ１０５の倍率を入力する対物レンズ倍率入力部３０８と、現在の顕微鏡の総合倍率および観察視野の大きさを表示するための顕微鏡状態表示部３０９と、現在の顕微鏡画像のコントラストを表示するコントラスト表示部９０４とから構成される。

観察者は、ピントを合わせるときに、コントラスト表示部９０４を見ながらコントラストが最大となる位置にピント操作ハンドル７０１を操作するため、コントラスト表示部９０４の値は、アプリケーションソフト起動後から常に更新される。

以上のように構成された本実施の形態２の動作および作用について説明する。
アプリケーションソフト起動時のアプリケーションソフトの処理を、図１０のフローチャートを用いて説明する。

図１０に示すように、まず、アプリケーションソフトはＧＵＩ上の設定情報であるズーム入力値（ＺＯＯＭ値）、ＡＳ入力値（ＡＳ値）、斜め観察角度の入力値（傾き角度θ）、対物レンズ倍率の入力値を読み出し、ＰＣ１１０内のメモリに格納する（ステップＳ３１）。

次に、ＰＣ１１０内メモリに保存されているＡＳ現在位置、対物レンズ１０５の倍率からＰＣ１１０内メモリに予め保管されているＮＡテーブルを参照し、現在の光学系におけるＮＡ情報を取得し、ＰＣ１１０内メモリに格納する。

そして、以下の計算式を用いて現在の観察条件における焦点深度の演算を行う。
ＤＯＦ＝λ／（２×ＮＡ²）
ここに、ＤＯＦ：焦点深度
λ：観察波長
ＮＡ：対物レンズの開口数

また、以下の計算式を用いて、図５に示すような斜め観察時の視野の演算を行う（ステップＳ３２）。
ＸＦＯＶａ＝ＸＦＯＶ×１／ｃｏｓθ
ここに、ＸＦＯＶａ：斜め観察時の視野
θ：傾き角度
ＸＦＯＶ：総合倍率から決まる視野の大きさ（ＣＣＤサイズ／（対物レンズ倍率×ズーム倍率））

次に、以下の計算式を用いて傾き角度θにおけるピントの合っている視野のＸ方向の範囲、つまりコントラスト演算範囲の算出を行う（ステップＳ３３）。
ＸＦＯＶｉｎ＝ＤＯＦ×１／ｔａｎθ
ここに、ＸＦＯＶｉｎ：傾き角度θにおけるピントの合っている視野（図５中ハッチングで示す部分）のＸ方向の範囲（コントラスト演算範囲）

次に、ＧＵＩ上のコントラスト演算範囲表示９０５の表示可否を決めるため、以下の比較を行う（ステップＳ３４）。
コントラスト演算範囲＜斜め観察時の視野
結果が真であれば、ＧＵＩ上にコントラスト演算範囲表示９０５を表示させ（ステップＳ３５）、結果が偽であれば、ＧＵＩ上にコントラスト演算範囲表示９０５を表示しない（ステップＳ３６）。

その後、画像を取得しコントラストを演算して（ステップＳ３７）、コントラスト表示部９０４を更新した後（ステップＳ３８）、ステップＳ３１に戻りアプリケーション起動中はこのフローを繰り返す。

このようにすることで、手動式の顕微鏡においても、観察者はコントラスト表示部９０４を見ながらピントを合わせることで、精度の良いピント合わせが可能となる。

（変形例）
次に、本発明の観察装置の変形例について説明する。
上記の実施の形態１および２のＧＵＩにおいては、斜め観察角度入力部３０７のテキストボックスに傾き角度θを数値で入力するようにしているが、このようにする代わりに、例えば、図１１に示すようなラジオボタン１１０１やチェックボックス等を用いて選択するようにしても良い。この場合、演算に用いる角度としては、ラジオボタンに予め表示してある角度を用いることができる。また、傾き角度θに限らず、倍率等の他の数値についてもラジオボタンやチェックボックスで選択可能なようにしてよい。

また、上記の実施の形態１および２において、対物レンズ１０５の倍率情報は、観察者がＧＵＩの入力部に手入力するようにしているが、このようにする代わりに、センサ等を用いて対物レンズ１０５の倍率情報を自動的に取得することで、ＧＵＩへの手入力が不要となるように構成しても良い。なお、この場合、例えば実施の形態１の観察装置の制御部１０８において、センサからの検知信号を受信する対物レンズセンサＩ／Ｆが必要となる。

また、上記の実施の形態１および２において、斜め観察時の傾き角度θは、ＧＵＩに対する手入力とする代わりに、斜め観察スタンド１０７の傾き角度θをセンサやエンコーダで自動検出することで、ＧＵＩへの手入力が不要となるように構成しても良い。また、ＡＦの方法は、上記の実施の形態１で説明した方法に限定されず、顕微鏡画像からコントラストを求める方法であればいかなる方法であっても構わない。

また、上記の実施の形態１において、ＡＦ演算範囲（コントラスト演算範囲）は、観察者がより容易に把握することが可能なように、マーカーや色を用いてＧＵＩ上に表示させても良い。また、コントラスト方式のＡＦを用いる代わりに、アクティブ方式のＡＦ（マルチスポットＡＦ）を用い、このＡＦの対象範囲を傾き角度θ等に応じて変化させる構成としても良い。さらに、ＡＦ演算範囲ＸＦＯＶｉｎは、ＸＦＯＶｉｎ＝ＤＯＦ×１／ｔａｎθだけではなく、ＸＦＯＶｉｎ≦ＤＯＦ×１／ｔａｎθの関係式を満たす所望の範囲としても良い。

また、上記の実施の形態１において、制御部１０８は、オートフォーカスのためのコントラストを演算する際に、ＧＵＩへのオートフォーカス開始指示操作としてのＡＦ実行部３０６の入力に応じてコントラストの演算を開始し、その後、予め定めたオートフォーカス終了信号を最初に検知したときにコントラストの演算を終了するようにしてもよい。こうすることで、一旦合焦した後にコントラストの演算が繰り返される事態が防止され、制御部１０８における演算の処理負担を軽減することができる。

また、上記の実施の形態２においては、観察者が対物レンズ１０５の倍率とズーム倍率を入力することにより観察視野の範囲を演算しているが、このようにする代わりに、観察視野の入力部を設け、観察者が観察視野の範囲を直接入力することとしても構わない。

本発明の実施の形態１の観察装置の一例を示す概略正面構成図である。 本発明の実施の形態１の観察装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１の観察装置のＧＵＩのイメージ図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は画像表示部の詳細図である。 本発明の実施の形態１のアプリケーションソフトにおける処理のフローチャートである。 本発明の観察装置の斜め観察時の視野の状態を説明する図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。 本発明の実施の形態１のＡＦ実行時のフローチャートである。 本発明の実施の形態２の観察装置の一例を示す概略正面構成図である。 本発明の実施の形態２の観察装置のブロック図である。 本発明の実施の形態２の観察装置のＧＵＩのイメージ図である。 本発明の実施の形態２のアプリケーションソフトにおける処理のフローチャートである。 本発明の変形例のＧＵＩの入力部の他の一例を示すイメージ図である。 従来の観察装置の斜め観察時の視野の状態を説明する図である。

１ 顕微鏡フレーム
１０２ 試料
１０３ ステージ
１０４ 顕微鏡部
１０５ 対物レンズ
１０６ 顕微鏡カメラ（カメラ）
１０７ 観察スタンド（スタンド）
１０８ 制御部（演算部）
１０９ 顕微鏡ケーブル
１１０ ＰＣ（操作部）
１１１ ＰＣケーブル
１１２ カメラケーブル
１１３ モニタ
１１４ モニタケーブル
１１５ 電動部
１１５（ａ） 電動焦準部
１１５（ｂ） 電動ＡＳ
１１５（ｃ） 電動ズーム部
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＡＭ
２０３ ＲＯＭ
２０４（ａ） 焦準部Ｉ／Ｆ
２０４（ｂ） ＡＳ−Ｉ／Ｆ
２０４（ｃ） ズームＩ／Ｆ
２０４（ｄ） 光源Ｉ／Ｆ
２０５ バス
２０６ シリアルＩ／Ｆ
２０７（ａ），２０７（ｂ），２０７（ｃ） モータ
２０８（ａ），２０８（ｂ），２０８（ｃ） センサ
２０９ 光源
３０１ 画像表示部
３０２ ズーム操作部
３０３ ＡＳ操作部
３０４ 焦準部操作部
３０５ 光源操作部
３０６ ＡＦ実行部
３０７ 斜め観察角度入力部
３０８ 対物レンズ倍率入力部
３０９ 顕微鏡状態表示部
３１０ ＡＦ演算範囲表示
７０１ ピント操作ハンドル
７０２ ズーム操作ハンドル
７０３ ＡＳ操作ハンドル
７０４ 顕微鏡部
７０５（ａ） ピント調節機構
７０５（ｂ） ＡＳ駆動機構
７０５（ｃ） ズーム調節機構
９０２ ズーム入力部
９０３ ＡＳ入力部
９０４ コントラスト表示部
９０５ コントラスト演算範囲表示
θ 傾き角度（撮影角度）

Claims (5)

1. ステージ上に載置した試料に対して回動可能に設けられ、前記試料を所望の角度方向から撮影可能なカメラと、
   前記カメラにより得られる前記試料の撮影画像のコントラストを演算する演算部とを備えた観察装置において、
   前記演算部は、前記カメラの撮影角度に基づいた範囲に対してコントラストを演算することを特徴とする観察装置。
2. 前記試料を中心として傾動可能に設けられ、前記カメラを保持するスタンドと、
   前記スタンドの傾動情報を取得する制御部と、
   観察者が操作するための操作部と、
   をさらに備え、前記演算部は、オートフォーカス動作のためのコントラストを演算する場合に、前記操作部に対するオートフォーカス動作の開始に応じてコントラストの演算を開始し、その後、予め定めたオートフォーカス動作の終了を最初に検知したときにコントラストの演算を終了することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
3. 前記演算部は、前記操作部に入力された前記カメラの撮影角度をコントラストの演算に用いることを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
4. 前記カメラの撮影角度を検知する検知部をさらに備え、前記演算部は、前記検知部により検知した角度をコントラストの演算に用いることを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
5. コントラストを演算するコントラスト演算範囲をＸＦＯＶｉｎ、前記カメラの撮影角度をθ、観察条件の焦点深度をＤＯＦとすると、前記演算部は、
   ＸＦＯＶｉｎ≦ＤＯＦ×１／ｔａｎθの関係式を満たす前記コントラスト演算範囲に対してコントラストを演算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の観察装置。

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