JP2014021254A - Method and device for focus adjustment in digital microscope provided with zoom lens - Google Patents

Method and device for focus adjustment in digital microscope provided with zoom lens Download PDF

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洋一 上代
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high accuracy in focus adjustment by a stepping motor in a digital microscope provided with a zoom lens.SOLUTION: In a digital microscope for zooming by use of a stepping motor 4, a Linnik-type interference band generator is positioned on the incident side of the zoom lens system 11. A focus adjustment during a zooming operation is made based on light-dark contrast information of an interference band generated by the Linnik-type interference band generator, thereby enabling the control of the stepping motor 4 with resolution in which one pulse is 0.36° or less. Thus, the focus adjustment can be made with high accuracy.

Description

本発明は、ズームレンズを備えたCCDカメラもしくはCMOSカメラにおけるピント調整方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a focus adjustment method and apparatus for a CCD camera or a CMOS camera having a zoom lens.

被写体の撮影やその撮影画像の処理を行う画像処理装置としてはデジタルマイクロスコープが知られている。
このデジタルマイクロスコープは、ズームレンズ、カメラ、照明系、画像処理コントローラー、画像表示部が一体化された装置で、被写体の撮影やその画像処理などの一連の作業をこの装置1台で行うことができる。
A digital microscope is known as an image processing apparatus for photographing a subject and processing the photographed image.
This digital microscope is an apparatus in which a zoom lens, a camera, an illumination system, an image processing controller, and an image display unit are integrated, and a series of operations such as photographing a subject and image processing thereof can be performed with this single apparatus. it can.

この装置では、ステッピングモーターでレンズを上下方向に移動させて、被写体にピントを合わせるオートフォーカス動作(特許文献1:特開2005-338255)や、レンズを定められた移動量で上または下方向にステップ的に移動して、各ステップで撮像した画像を合成して、被写体の凹凸に関わらず画像全体でピントが合った画像を作成するマルチフォーカス処理(特許文献2:特開2004-194075)などを行うことができる。   In this device, the lens is moved up and down with a stepping motor to focus on the subject (Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-338255), or the lens is moved upward or downward by a predetermined amount of movement. Multi-focus processing that moves stepwise and synthesizes the images captured in each step to create an image that is in focus throughout the image regardless of the unevenness of the subject (Patent Document 2: JP 2004-194075 A) It can be performed.

しかしながら、ズームレンズの上下移動はステッピングモーターを使用しているため、移動量の最小分解能はステッピングモーターの仕様で決まってしまい、現状では最小でも1パルス0.36°の回転角の分解能でしか動作できない。そのため、これ以下の分解能でのオートフォーカス操作やマルチフォーカス処理は電動ではできず、手動で行わなければならなかった。しかし、手動の場合は作業時間がかかることや、作業者による作業のばらつきなどもあり、非常に効率が悪く、精度が良くないなどの問題点があった。   However, since the stepping motor is used for the vertical movement of the zoom lens, the minimum resolution of the moving amount is determined by the specification of the stepping motor, and at present, the zoom lens can only operate with a resolution of a rotation angle of 0.36 ° per pulse. For this reason, autofocus operations and multifocus processing at resolutions below this cannot be performed electrically, and must be performed manually. However, in the case of manual operation, there is a problem that it takes time to work and there are variations in work by the worker, so that the efficiency is very low and the accuracy is not good.

1パルス0.36°以下の回転角の分解能で動作させる別の手段としては、ステッピングモーターをマイクロステップ動作させる技術があるが、これはステッピングモーターに流す電流値を調整して、最小分解能0.36°を1/20から1/250まで分割して動作させる技術である。   Another means of operating at a resolution with a rotation angle of less than 0.36 ° per pulse is a technique for micro-stepping the stepping motor, but this adjusts the value of the current flowing through the stepping motor to reduce the minimum resolution to 0.36 °. It is a technology that divides / 20 to 1/250 and operates.

しかし、これは0.36°のピッチで並んでいるモーター回転子の固定点の中間の任意位置に電流値調整によりモーター回転子を保持する技術であるが、制御回路を構成する部品のばらつきなどで設定電流値が一定にならないことや、固定点の中間に保持するため、停止時の振動などの影響でモーター回転子が動いてしまうことがあり、正確な位置固定ができず、入力パルス数とステッピングモーターの実回転角度にはずれが発生してしまい、精度良く制御することが難しかった。   However, this is a technology that holds the motor rotor by adjusting the current value at an arbitrary position between the fixed points of the motor rotor arranged at a pitch of 0.36 °. Since the current value does not become constant and is held in the middle of the fixed point, the motor rotor may move due to the influence of vibration at the time of stopping, etc., and accurate position fixing cannot be performed, and the number of input pulses and stepping Deviation occurred in the actual rotation angle of the motor, and it was difficult to control with high accuracy.

また、リニアエンコーダーを用いて移動位置を読み取る技術もあるが、リニアエンコーダーの信号を読み取ってステッピングモーターをフィードバック制御する回路が必要となり、オープンループで簡単に制御できるステッピングモーターの特徴が生かせず、フィードバック制御用の回路やソウトウェアが必要なことから、システムが複雑になってしまう。 There is also a technology that uses a linear encoder to read the moving position, but it requires a circuit that feedback-controls the stepping motor by reading the signal of the linear encoder. Since a control circuit and software are required, the system becomes complicated.

したがって、本装置でのオートフォーカス動作やマルチフォーカス処理の精度を向上させるには、このような理由のために限界があった。   Therefore, there is a limit for improving the accuracy of the autofocus operation and multifocus processing in this apparatus for the reasons described above.

特開2005−338255号公報JP 2005-338255 A 特開2004−194075号公報JP 2004-194075 A 特開平9−268637号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-268637 実開5−43006号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-43006

本発明の目的は、光の干渉縞の明暗によるコントラストの変化を利用して、ズーム調整用ステッピングモーターの仕様上の最小分解能(1パルス0.36°)以下の分解能でステッピングモーターを制御することで、オートフォーカス動作とマルチフォーカス処理の精度を向上させることである。   The object of the present invention is to control the stepping motor with a resolution less than the minimum resolution (1 pulse 0.36 °) in the specification of the zoom adjustment stepping motor by utilizing the change in contrast due to the contrast of light interference fringes. This is to improve the accuracy of autofocus operation and multifocus processing.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、ズームレンズを用いたデジタルマイクロスコープにおけるピント調整方法において、そのズームレンズ系の入光側に入光側にリニーク型干渉縞発生装置を取り付け、ズーミング操作時のピント調整をこのリニーク型干渉縞発生装置で発生させた干渉縞の明暗のコントラスト情報をもとに行うことで、1パルス0.36°以下の分解能で前記ステッピングデータを制御するものである。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a focus adjustment method in a digital microscope using a zoom lens, a linique interference fringe generator on the light incident side of the zoom lens system on the light incident side. And adjusting the focus during zooming operation based on the contrast information of the bright and dark interference fringes generated by this linique interference fringe generator, so that the stepping data can be obtained with a resolution of 0.36 ° or less per pulse. It is something to control.

更に、請求項2に記載の発明においては、デジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置において、リニーク型干渉縞発生装置の結像系がズームレンズである干渉式ズームレンズ系にCCDカメラもしくはCMOSカメラが接続され、被写体を照明する照明系を有し、被写体の撮影の際はオートフォーカス動作を行い、また撮影した画像を利用してマルチフォーカス処理を行い、この処理画像を記録する画像処理部とそれらの各画像を表示する表示部から成る画像処理装置とからなり、前記干渉式ズームレンズ系が上下方向に移動可能なステージ部に固定されていて、前記干渉式ズームレンズ系を上下方向に移動させてピント調整を行うことが可能に構成されていると共にズーミング操作時のピント調整を前記リニーク型干渉縞発生装置で発生させた干渉縞の明暗のコントラスト情報を基に行うピント制御手段を設けてなることを特徴とするものである。   Furthermore, in the invention described in claim 2, a CCD camera or a CMOS camera is connected to an interference zoom lens system in which the imaging system of the linique type interference fringe generator is a zoom lens in the focus adjustment device in the digital microscope. And an illumination system that illuminates the subject, performs autofocus operation when photographing the subject, performs multifocus processing using the photographed image, and records the processed image and each of them An image processing apparatus including a display unit for displaying an image, wherein the interference zoom lens system is fixed to a stage unit movable in a vertical direction, and the interference zoom lens system is moved in a vertical direction to focus. The linique type interference fringe generator generates the focus adjustment during the zooming operation. In addition, the present invention is characterized in that a focus control means is provided which is based on contrast information on the brightness and darkness of the interference fringes.

更に、請求項3に記載の発明においては、請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置において、前記干渉式ズームレンズ系において、干渉を発生させる参照光の光路上にその光路を開閉する光路遮断手段を設け、これにより参照光の光路を閉じることで干渉縞の無い画像を生成し、前記CCDカメラもしくはCMOSカメラで撮影できるように構成してなることを特徴とするものである。   Furthermore, in the invention described in claim 3, in the focus adjustment device in the digital microscope described in claim 2, the optical path is opened and closed on the optical path of the reference light causing the interference in the interference zoom lens system. An optical path blocking means is provided so that an image without interference fringes can be generated by closing the optical path of the reference light, and the CCD camera or the CMOS camera can be used to capture the image.

更に、請求項4に記載の発明においては、請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置において、前記上下方向に移動可能なステージ部は手動で上下移動可能な構造及び、ステッピングモーターを使用して電動で上下移動できる構造を備えてあり、前記ステッピングモーターはステッピングモーター制御部により制御することができると共に、必要な場合は前記電動で上下移動する構造部は取り外して、手動のみでのズーミング操作もできるように構成されていることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 4, in the focus adjustment device in the digital microscope described in claim 2, the stage unit movable in the vertical direction uses a structure that can be manually moved up and down, and a stepping motor is used. The stepping motor can be controlled by a stepping motor control unit, and if necessary, the electric vertical movement structure can be removed and manual zooming can be performed. It is configured so that it can be operated.

請求項5に記載の発明においては、請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置において、前記ステッピングモーター駆動の制御はパルス駆動制御のほかに干渉縞の明暗のコントラストの変化を利用して制御できるように構成してなることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the focus adjustment apparatus in the digital microscope according to the second aspect, the stepping motor drive control uses a change in contrast of light and darkness of interference fringes in addition to the pulse drive control. It is configured to be controllable.

本発明によれば、既存のズームレンズを改造することで、安価な干渉式ズームレンズが構成でき、そのレンズによる干渉縞の明暗のコントラスト情報を利用して、マイクロステッピングの実移動量をλ/2の値で制御することができるようになり、電動によるオートフォーカス動作とマルチフォーカス処理の精度を飛躍的に向上させることができた。   According to the present invention, an inexpensive interference zoom lens can be configured by modifying an existing zoom lens, and the actual movement amount of microstepping is set to λ / It became possible to control with a value of 2, and the accuracy of the electric autofocus operation and multifocus processing could be improved dramatically.

デジタルマイクロスコープの基本構成図Basic configuration diagram of digital microscope 既存のズームレンズ系の構造図Structure diagram of existing zoom lens system リニーク型干渉装置の基本構成図Basic configuration of linique interferometer 本発明の干渉式ズームレンズ系の構造図Structure diagram of interference zoom lens system of the present invention 上下移動ステージ部の構造図Structure diagram of vertical movement stage 干渉縞を利用して行う制御フローの説明図Explanation of control flow using interference fringes 本発明で用いる干渉縞の明暗とこのコントラストの説明図Illustration of the contrast of the interference fringes used in the present invention and this contrast

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明の実施例を図1〜図7に基づいて詳述する。図1はデジタルマイクロスコープの基本構成を示すブロック図である。画像処理装置1は表示部2、光源3、ステッピングモーター制御部4、カメラ制御部5、画像処理部6から構成され、各ケーブル(7.8.)より、それぞれCCDカメラ10、上下移動ステージ12に接続され、光源3と照明部13はライトガイド9により接続され、撮影、画像処理、画像保存、画像表示などの一連の作業を行うことができるものである。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a digital microscope. The image processing apparatus 1 is composed of a display unit 2, a light source 3, a stepping motor control unit 4, a camera control unit 5, and an image processing unit 6, and is connected to a CCD camera 10 and a vertically moving stage 12 from each cable (7.8.). The light source 3 and the illuminating unit 13 are connected by the light guide 9, and can perform a series of operations such as photographing, image processing, image storage, and image display.

図2は既存のズームレンズ系の構造を示す図である。ズーム部11に対物レンズ14が接続され、光源からの光16は照明部13により集光されてビームスプリッター15まで導かれる、更にビームスプリッター15で反射して、対物レンズ14を通して被写体18を照明する。その被写体18からの反射光をズーム部にて任意の光学倍率で結像させて、その像をカメラで撮影することができる。   FIG. 2 is a diagram showing the structure of an existing zoom lens system. An objective lens 14 is connected to the zoom unit 11, and light 16 from the light source is collected by the illumination unit 13 and guided to the beam splitter 15, and further reflected by the beam splitter 15 to illuminate the subject 18 through the objective lens 14. . The reflected light from the subject 18 can be imaged at an arbitrary optical magnification by the zoom unit, and the image can be taken with a camera.

図3はリニーク型干渉縞発生装置の基本構成図であって、この構成は、実開平5-43006号(特許文献4)に記載のものと基本構造は同一である。
この装置は、光源からの光16が照明部17で集光され、ビームスプリッター22で参照面20側と被写体18側の2方向に分岐されて、参照面20からの反射光と被写体面18からの反射光で生じる干渉縞を結像検出部23で観察できるものである。
FIG. 3 is a basic configuration diagram of a linique type interference fringe generator, and this configuration has the same basic structure as that described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-43006 (Patent Document 4).
In this apparatus, light 16 from a light source is collected by an illumination unit 17 and branched by a beam splitter 22 in two directions, ie, a reference surface 20 side and a subject 18 side, and reflected light from the reference surface 20 and the subject surface 18 are separated. The interference fringes generated by the reflected light can be observed by the imaging detection unit 23.

図4はリニーク型干渉縞発生装置の結像部をズームレンズに置き換えた干渉式ズームレンズの構造図である。シャター24はステッピングモーター24aで上下にスライドすることで、参照面20側の光路の開閉ができる。これにより、干渉縞の発生、消滅を制御するものであるが、参照面20側の光路の開閉手段はシャッター以外に参照面20の前面に無反射膜を降したり、参照面20を反転又は逃がして反射光の発生を阻止したりする方法で干渉縞が発生しないようにすることもできる。   FIG. 4 is a structural diagram of an interference zoom lens in which the image forming unit of the linique type interference fringe generator is replaced with a zoom lens. The shutter 24 can be opened and closed by sliding it up and down by a stepping motor 24a. This controls the generation and disappearance of interference fringes, but the optical path opening / closing means on the reference surface 20 side drops the non-reflective film on the front surface of the reference surface 20 in addition to the shutter, reverses the reference surface 20 or It is also possible to prevent the generation of interference fringes by a method of escaping and preventing the generation of reflected light.

図2〜4から明らかなように図2のズームレンズ系と図3のリニーク型干渉縞発生装置とは、照明部(13,16)、対物レンズ(14,19)、ビームスプリッター(15,22)など共通する部分が多くあり、既存のズームレンズ系をマイナーチェンジするだけで、通常のズームレンズとリニーク型干渉縞発生装置の2つの機能を併せ持つズームレンズ系が簡単に構成できる。   2 to 4, the zoom lens system of FIG. 2 and the linique type interference fringe generator of FIG. 3 include an illumination unit (13, 16), an objective lens (14, 19), and a beam splitter (15, 22). The zoom lens system having both the functions of a normal zoom lens and a linique interference fringe generator can be easily configured by making a minor change to the existing zoom lens system.

一般にリニーク型干渉縞発生装置などの光波干渉装置は構造が複雑で高価であり、特開平9-268637公報(特許文献3)で構造簡略の改良案等が提案されているが、本発明の構成であれば、新たに高価なリニーク型干渉縞発生装置を導入することなく、既存の装置の改造だけで済むため、安価にしかも簡単に干渉縞発生機能を有するズームレンズ系を構成することができる。   In general, a light wave interference device such as a linique type interference fringe generator has a complicated structure and is expensive, and an improvement plan for simplifying the structure is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268637 (Patent Document 3). Then, since it is only necessary to modify the existing device without introducing a new expensive linique interference fringe generator, a zoom lens system having an interference fringe generating function can be configured at low cost. .

また、リニーク型干渉縞発生装置で懸念される、対物レンズの収差や光軸調整のばらつきによって干渉縞の明暗のコントラストの低下するような問題についても、技術の進歩によりCCDもしくはCMOSカメラの感度が日々向上している今日では、これらの撮像デバイスを利用する上においては、観察に支障をきたすことはなくなってきている。   In addition, CCD or CMOS camera sensitivity is also improved due to technological advances for problems such as objective lens aberrations and variations in optical axis adjustment that may cause a decrease in contrast between bright and dark interference fringes. Nowadays, which is improving every day, there is no longer any obstacle to observation when using these imaging devices.

本発明の装置においても、上述の簡易な構成品であっても十分な干渉縞の明暗のコントラストが得られている。   Even in the apparatus of the present invention, sufficient contrast of bright and dark interference fringes is obtained even with the above-described simple components.

図5は上下移動するステージ部の構造図である。このステージ部は手動ダイヤル28を回すことで手動で上下移動できる手動ブロック部30とステッピングモーター27とボールネジ26の組み合わせで電動で上下移動する電動ブロック部25とで構成されていて、スタンド33のポール31に固定されている。   FIG. 5 is a structural diagram of the stage portion that moves up and down. This stage part is composed of a manual block part 30 that can be manually moved up and down by turning a manual dial 28, and an electric block part 25 that is electrically moved up and down by a combination of a stepping motor 27 and a ball screw 26. It is fixed to 31.

手動ブロック部30と電動ブロック部25とは分離できる構造になっていて(図示せず)、電動による制御が不要な場合は電動ブロック部25を取り外して、ズームレンズ系35を直接手動ブロック30に取り付けることで、手動操作のみでの観察も可能な構造になっている。   The manual block unit 30 and the electric block unit 25 are structured to be separable (not shown), and when the electric control is unnecessary, the electric block unit 25 is removed and the zoom lens system 35 is directly connected to the manual block 30. By attaching, it has a structure that allows observation only by manual operation.

図5では電動ブロック部25にレンズ固定ブロック34を介して干渉縞発生装置付のズームレンズ系35が固定され、このズームレンズ系35を電動制御で上下することができ、それにより被写体32に対するピント調整を行うことができる。   In FIG. 5, a zoom lens system 35 with an interference fringe generator is fixed to the electric block 25 via a lens fixing block 34, and this zoom lens system 35 can be moved up and down by electric control, thereby focusing on the subject 32. Adjustments can be made.

ここで、本装置ではステッピングモーター27の最小回転角は1パルス0.36°、ボールネジ26のリードは1mmなので、1パルスでの上下方向の最小移動量は0.001mm(1μm)となる。これよりも小さい移動を行う場合はマイクロステップ制御を利用して、仮にマイクロステップ制御で1/100に分割するとすれば、上下方向の最小移動量dはd=1μm/100=0.01μm なるので、理論上は最小0.01μmの分解能で移動制御ができることになる。しかし、上述したようにマイクロステップ制御では精度良い制御をさせることが難しい。   Here, in this apparatus, since the minimum rotation angle of the stepping motor 27 is 0.36 ° per pulse and the lead of the ball screw 26 is 1 mm, the minimum vertical movement amount per pulse is 0.001 mm (1 μm). When moving smaller than this, if microstep control is used, and if the microstep control is divided into 1/100, the minimum moving amount d in the vertical direction is d = 1 μm / 100 = 0.01 μm. Theoretically, movement can be controlled with a minimum resolution of 0.01 μm. However, as described above, it is difficult to perform accurate control with microstep control.

図6は光の干渉縞の明暗のコントラストの変化を利用して、ステッピングモーターを制御するフローを示す図である。なお、干渉縞の発生メカニズムを図7に基づいて説明する。   FIG. 6 is a diagram showing a flow for controlling the stepping motor by utilizing the change in contrast between light and dark of the light interference fringes. The generation mechanism of interference fringes will be described with reference to FIG.

仮に被写体にλ/2の段差があるZ1とZ2の部分があり、レンズを動かして、Z1が参照光との光路差が0もしくは波長分ずれた位置になった場合λ/2の段差があるZ1には暗い縞が現れる。これはレンズの被写界深度内あるので、観察することができる。更にレンズを動かして、この暗い縞が無くなる位置がλ/2レンズが動いたと判断できる。   If the subject has a Z1 and Z2 portion with a step of λ / 2, and the lens is moved, the step of λ / 2 is present when Z1 is at a position where the optical path difference from the reference light is 0 or shifted by the wavelength. Dark stripes appear in Z1. Since this is within the depth of field of the lens, it can be observed. Further, when the lens is moved, it can be determined that the λ / 2 lens has moved at a position where the dark stripe disappears.

明暗の判断としては、暗い縞の画像のR,G,Bの値を調べて、それらの最大値が100以下の場合は暗い縞と判断する。R,G,Bは通常0〜255の値となり、数値が小さいほど暗くなる。逆に明るい縞はR,G,Bの最大値が200以上の場合を明るい縞と判断する。   As the light / dark judgment, the R, G, and B values of the dark-striped image are examined, and when the maximum value is 100 or less, it is determined that the image is dark. R, G, and B usually have values of 0 to 255, and the smaller the numerical value, the darker. Conversely, a bright stripe is determined as a bright stripe when the maximum value of R, G, B is 200 or more.

オートフォーカス動作はコントラスト判定方式で行っている。
この方式はピンボケ状態ではコントラストの変化が少なく、ピントが合いはじめると、コントラストの変化が大きくなるので、コントラストの変化が大きくなる部分を捜して、ピント合わせをおこなうものである。
The autofocus operation is performed using a contrast determination method.
In this method, there is little change in contrast in the out-of-focus state, and when the focus starts to be adjusted, the change in contrast becomes large. Therefore, the portion where the change in contrast is large is searched and focused.

最初は上下移動の上限及び下限リミットを設定する。下限リミットは処理の開始位置を設定するものであるが、レンズが下に下がりすぎて、被写体に接触するのを防止するという意味もある。上限リミットは処理の終了位置の設定するものである。   First, set the upper and lower limits for vertical movement. The lower limit sets the starting position of the process, but also has a meaning of preventing the lens from being lowered too much and coming into contact with the subject. The upper limit is for setting the end position of the process.

干渉式ズームレンズ系35は下限リミット位置からマイクロステップ制御で0.01μmのステップで上方向に移動する。画像処理部6は各ステップごとに撮像画像のコントラストの変化を監視している。干渉縞は参照面20に対して被写体18の観察面が(1+n)*λ/2変位している箇所に生じる(ただし、nは0以上の整数、λは観察光の波長。)。特にλ/2分変位した箇所に生じる0次の干渉縞のコントラストが一番大きい。   The interference zoom lens system 35 moves upward from the lower limit position in steps of 0.01 μm by microstep control. The image processing unit 6 monitors the change in contrast of the captured image at each step. Interference fringes occur where the observation surface of the subject 18 is displaced by (1 + n) * λ / 2 with respect to the reference surface 20 (where n is an integer greater than or equal to 0 and λ is the wavelength of the observation light). In particular, the contrast of the zeroth-order interference fringe generated at the location displaced by λ / 2 is the largest.

そのため、撮像画像のコントラストの変化が大きい場合はλ/2変位の干渉縞が発生していると想定されるので、干渉縞判定処理ルーチンでコントラストの明るい部分と暗い部分が周期的になっているかを判断して、周期性がある場合は干渉縞が発生していると判断する。
つまり、このようにコントラストの変化を監視しておけば、ステッピングモーターの実移動量をλ/2の分解能で制御することが可能になる。
Therefore, if the change in the contrast of the captured image is large, it is assumed that interference fringes with a displacement of λ / 2 are generated, so whether the bright and dark parts of the contrast are periodic in the interference fringe determination routine. If there is periodicity, it is determined that interference fringes are generated.
That is, if the change in contrast is monitored in this way, the actual movement amount of the stepping motor can be controlled with a resolution of λ / 2.

その干渉縞が発生する位置で撮影をおこなえば、実移動量がλ/2ステップでの撮影画像の取得ができ、λ/2ステップでのマルチフォーカスの画像合成が可能になる。通常は干渉縞の画像が不要なので、上述したシャッター24を閉じれば、干渉縞が消滅するので、シャッター24を閉じて撮影すればよい。   If shooting is performed at a position where the interference fringes are generated, a captured image can be acquired with an actual movement amount of λ / 2 steps, and multi-focus image synthesis can be performed at λ / 2 steps. Usually, since an interference fringe image is unnecessary, the interference fringes disappear when the shutter 24 described above is closed.

また干渉縞が発生した時点でのマイクロステップ制御の出力パルス数を記憶しておけば、再度ピント合わせが必要になった際も、記憶されたパルス数でマイクロステップ制御をおこななって位置決めすれば、常に干渉縞が発生しているか否かのためにコントラストの監視をすることなく、瞬時にλ/2ごとの位置決めができるので、オートフォーカス動作の高速化と精度の向上を実現できる。   In addition, if the number of output pulses of microstep control at the time of occurrence of interference fringes is memorized, even if it is necessary to focus again, positioning is performed by microstep control with the stored number of pulses. For example, since it is possible to instantly position every λ / 2 without monitoring the contrast because of whether or not interference fringes are always generated, it is possible to realize a high speed autofocus operation and an improved accuracy.

1 画像処理装置
2 表示部
3 光源
4 ステッピングモーター制御部
5 カメラ制御部
6 画像処理部
7 カメラケーブル
8 モーターケーブル
9 ライトガイド
10 CCDカメラ
11 ズームレンズ系
12、25 電動ブロック部
13、17 照明部
14,19,21 対物レンズ
15、22 ビームスプリッター
16 光源からの光
18、32 被写体
20 参照面
23 結像検出部
24 シャター
26 ボールネジ
27 ステッピングモーター
28 手動ダイヤル
29 固定レバー
30 手動ブロック部
31 ポール
33 スタンド
34 レンズ固定ブロック
35 干渉式ズームレンズ系
1 Image processing device
2 Display section
3 Light source
4 Stepping motor controller
5 Camera control unit
6 Image processing section
7 Camera cable
8 Motor cable
9 Light guide
10 CCD camera
11 Zoom lens system
12, 25 Electric block
13, 17 Lighting section
14,19,21 Objective lens
15, 22 Beam splitter
16 Light from light source
18, 32 subjects
20 Reference plane
23 Imaging detector
24 Shutter
26 Ball screw
27 Stepping motor
28 Manual dial
29 Fixing lever
30 Manual block
31 Paul
33 Stand
34 Lens fixing block
35 Interference zoom lens system

Claims (5)

ステッピングモーターを利用してズーミング操作を行うデジタルマイクロスコープにおいて、そのズームレンズ系の入光側にリニーク型干渉縞発生装置を取り付け、ズーミング操作時のピント調整をこのリニーク型干渉縞発生装置で発生させた干渉縞の明暗のコントラスト情報をもとに行うことで、1パルス0.36°以下の分解能で前記ステッピングモーターを制御するズームレンズを用いたデジタルマイクロスコープにおけるピント調整方法。   In a digital microscope that performs a zooming operation using a stepping motor, a linique interference fringe generator is attached to the light incident side of the zoom lens system, and the focus adjustment during the zooming operation is generated by this linique interference fringe generator. A focus adjustment method in a digital microscope using a zoom lens that controls the stepping motor with a resolution of 0.36 ° or less per pulse by performing based on contrast information of light and dark of the interference fringes. リニーク型干渉縞発生装置の結像系がズームレンズである干渉式ズームレンズ系にCCDカメラもしくはCMOSカメラが接続され、被写体を照明する照明系を有し、被写体の撮影の際はオートフォーカス動作を行い、また撮影した画像を利用してマルチフォーカス処理を行い、この処理画像を記録する画像処理部とそれらの各画像を表示する表示部から成る画像処理装置とからなり、前記干渉式ズームレンズ系が上下方向に移動可能なステージ部に固定されていて、前記干渉式ズームレンズ系を上下方向に移動させてピント調整を行うことが可能に構成されていると共にズーミング操作時のピント調整を前記リニーク型干渉縞発生装置で発生させた干渉縞の明暗のコントラスト情報を基に行うピント制御手段を設けてなるデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置。   A CCD camera or CMOS camera is connected to the interference zoom lens system, which is a zoom lens, and the imaging system of the linique interference fringe generator has an illumination system that illuminates the subject. An interference processing zoom lens system comprising: an image processing unit that performs multi-focus processing using the captured image and records the processed image; and a display unit that displays each image. Is fixed to a stage that is movable in the vertical direction, and is configured to be able to adjust the focus by moving the interference zoom lens system in the vertical direction and to adjust the focus during zooming operation. A digital microscope equipped with a focus control means based on contrast information of light and darkness of interference fringes generated by a type of interference fringe generator Focus adjustment device. 前記干渉式ズームレンズ系において、干渉を発生させる参照光の光路上にその光路を開閉する光路遮断手段を設け、これにより参照光の光路を閉じることで干渉縞の無い画像を生成し、前記CCDカメラもしくはCMOSカメラで撮影できるように構成してなる請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置。   In the interference type zoom lens system, an optical path blocking means for opening and closing the optical path of the reference light causing interference is provided, thereby generating an image without interference fringes by closing the optical path of the reference light, and the CCD The focus adjustment device for a digital microscope according to claim 2, wherein the focus adjustment device is configured to be capable of photographing with a camera or a CMOS camera. 前記上下方向に移動可能なステージ部は手動で上下移動可能な構造及び、ステッピングモーターを使用して電動で上下移動できる構造を備えてあり、前記ステッピングモーターはステッピングモーター制御部により制御することができると共に、必要な場合は前記電動で上下移動する構造部は取り外して、手動のみでのズーミング操作もできるように構成してなることを特徴とする請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置。   The vertically movable stage part has a structure that can be manually moved up and down, and a structure that can be moved up and down electrically using a stepping motor, and the stepping motor can be controlled by a stepping motor control part. 3. The focus adjustment device for a digital microscope according to claim 2, wherein if necessary, the electronically moving structure is removed so that a manual zooming operation can be performed. . 前記ステッピングモーター駆動の制御はパルス駆動制御に併せて干渉縞の明暗のコントラストの変化を利用して制御できるように構成してなることを特徴とする請求項2に記載のデジタルマイクロスコープにおけるピント調整装置。
3. The focus adjustment in the digital microscope according to claim 2, wherein the stepping motor drive control can be controlled by using a change in contrast between light and dark interference fringes in conjunction with pulse drive control. apparatus.
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