JP2614843B2 - 自動焦点顕微鏡 - Google Patents
自動焦点顕微鏡Info
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- JP2614843B2 JP2614843B2 JP60271133A JP27113385A JP2614843B2 JP 2614843 B2 JP2614843 B2 JP 2614843B2 JP 60271133 A JP60271133 A JP 60271133A JP 27113385 A JP27113385 A JP 27113385A JP 2614843 B2 JP2614843 B2 JP 2614843B2
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- light
- focus
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/24—Base structure
- G02B21/241—Devices for focusing
- G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
- G02B21/247—Differential detectors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動焦点顕微鏡に関する。
従来の自動焦点顕微鏡においては、応答性が良く且つ
精度の高い焦点検出法として光投射型の検出法が用いら
れているが、TTL方式では投影指標光束が観察視野に入
るため赤外光を用いている。しかし、可視光と赤外光と
では色収差が大きいため、何らかの補正機構が必要であ
った、このことは、特に色収差の異なる対物レンズを交
換し使用する顕微鏡では大きな問題であった。そのた
め、例えば、特開昭58−217909号公報に記載の顕微鏡の
ように、光軸方向に一定量だけ移動可能なレンズ系を設
けて赤外光の焦点位置を調整することが必要であった。
精度の高い焦点検出法として光投射型の検出法が用いら
れているが、TTL方式では投影指標光束が観察視野に入
るため赤外光を用いている。しかし、可視光と赤外光と
では色収差が大きいため、何らかの補正機構が必要であ
った、このことは、特に色収差の異なる対物レンズを交
換し使用する顕微鏡では大きな問題であった。そのた
め、例えば、特開昭58−217909号公報に記載の顕微鏡の
ように、光軸方向に一定量だけ移動可能なレンズ系を設
けて赤外光の焦点位置を調整することが必要であった。
その原理を第６図に示す。第６図（ａ）は例えば対物
レンズＡによる結像状態を示し、実線は可視光を点線は
赤外光を夫々表わしている。尚、１はレーザーダイオー
ド、２はアフォーカルな凸レンズ、３は補正レンズ、４
は鏡筒レンズ、５はミラー、６は結像レンズ、７は光検
出器である。第６図（ｂ）は対物レンズＢによる結像状
態を示し、実線は可視光を点線は赤外光を夫々表わして
いる。この場合、可視光による像は当然第６図（ａ）と
同じ位置に形成されるが、赤外光による像は異なった位
置に形成される。これは、倍率の違いや色収差の違い等
による。従って、レーザーダイオード１からの赤外光は
光検出器７上にずれて入射し、デフォーカス状態と判定
することになる。そこで、第６図（ｃ）の如く、補正レ
ンズ３を手動又は電動によって移動して調整する必要が
ある。
レンズＡによる結像状態を示し、実線は可視光を点線は
赤外光を夫々表わしている。尚、１はレーザーダイオー
ド、２はアフォーカルな凸レンズ、３は補正レンズ、４
は鏡筒レンズ、５はミラー、６は結像レンズ、７は光検
出器である。第６図（ｂ）は対物レンズＢによる結像状
態を示し、実線は可視光を点線は赤外光を夫々表わして
いる。この場合、可視光による像は当然第６図（ａ）と
同じ位置に形成されるが、赤外光による像は異なった位
置に形成される。これは、倍率の違いや色収差の違い等
による。従って、レーザーダイオード１からの赤外光は
光検出器７上にずれて入射し、デフォーカス状態と判定
することになる。そこで、第６図（ｃ）の如く、補正レ
ンズ３を手動又は電動によって移動して調整する必要が
ある。
こうした光学系の精密な移動を変倍ごとに行うこと
は、それが手動であれば、大変煩しい操作である。ま
た、それを電動で行おうとすれば、移動用モータなど高
価で大きな要素が余分に必要となり、精密に調整しよう
とすればするほど機構が大袈裟になり、コスト高になる
という問題があった。
は、それが手動であれば、大変煩しい操作である。ま
た、それを電動で行おうとすれば、移動用モータなど高
価で大きな要素が余分に必要となり、精密に調整しよう
とすればするほど機構が大袈裟になり、コスト高になる
という問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、操作性が良く且つ安価
な自動焦点顕微鏡を提供せんとするものである。
な自動焦点顕微鏡を提供せんとするものである。
本発明による自動焦点顕微鏡は、複数の交換可能な対
物レンズのひとつを通して可視光を試料に照射しこの試
料からの光を観察する観察光学系と、前記観察光学系の
対物レンズを通してこの対物レンズの中心光軸からずれ
た経路で前記試料に可視外光を投光する光源と、前記可
視外光の前記試料で反射された光像の像面に配置され、
該可視外光像の像面内位置に応じた信号を出力する光電
変換器とを備え、この光電変換器により得られる合焦度
信号に基づいて合焦制御を行なう自動焦点顕微鏡におい
て、前記各対物レンズ毎の可視光に対する可視外光の合
焦ズレ量に相当する補正合焦信号を発生する補正回路を
備え、前記対物レンズの交換時に選択された対物レンズ
に対応する補正合焦信号を前記合焦度信号に付加せしめ
て可視光像と可視外光像との合焦ズレを補正するように
したことことにより、対物レンズの交換時に色収差補正
のための内蔵光学系の機械的な移動及び調整を行うこと
なく常に観察像の合焦状態が保たれるようにしたもので
ある。また、本発明は、前記可視外光の光源を複数設
け、該光源からの投光と前記検出器の受光とが重複しな
い時間差を持つようにして各光源を点灯させるようにす
るのが好ましい。更にまた、本発明は、前記対物レンズ
の後方に縮小光学系を配設して該対物レンズの前記可視
外交像と前記可視光像とのズレ量を小さくするのが好ま
しい。
物レンズのひとつを通して可視光を試料に照射しこの試
料からの光を観察する観察光学系と、前記観察光学系の
対物レンズを通してこの対物レンズの中心光軸からずれ
た経路で前記試料に可視外光を投光する光源と、前記可
視外光の前記試料で反射された光像の像面に配置され、
該可視外光像の像面内位置に応じた信号を出力する光電
変換器とを備え、この光電変換器により得られる合焦度
信号に基づいて合焦制御を行なう自動焦点顕微鏡におい
て、前記各対物レンズ毎の可視光に対する可視外光の合
焦ズレ量に相当する補正合焦信号を発生する補正回路を
備え、前記対物レンズの交換時に選択された対物レンズ
に対応する補正合焦信号を前記合焦度信号に付加せしめ
て可視光像と可視外光像との合焦ズレを補正するように
したことことにより、対物レンズの交換時に色収差補正
のための内蔵光学系の機械的な移動及び調整を行うこと
なく常に観察像の合焦状態が保たれるようにしたもので
ある。また、本発明は、前記可視外光の光源を複数設
け、該光源からの投光と前記検出器の受光とが重複しな
い時間差を持つようにして各光源を点灯させるようにす
るのが好ましい。更にまた、本発明は、前記対物レンズ
の後方に縮小光学系を配設して該対物レンズの前記可視
外交像と前記可視光像とのズレ量を小さくするのが好ま
しい。
以下図示した一実施例に基づき本発明を詳細に説明す
れば、第１図は一実施例の光学系を示しており、この基
本原理は特開昭60−42725号公報に記載の焦点検出装置
と同じである。11は対物レンズ、12は鏡筒レンズ、13は
ダイクロイックミラー、14は縮小レンズ、15は赤外光ス
ポット投射用レンズ、16はビームスプリッタ、17は検出
用レンズ、18はPSD（受光素子）、19はプリズム、20,21
は微小レンズ、22,23はレーザーダイオード等の赤外光
発光素子であって、これらが、焦点検出光学系を構成し
ている。発光素子22及び23から交互に発光される赤外光
は、微小レンズ20,21を通り、プリズム19で反射され、
ビームスプリッタ16を通り投射レンズ15により像面Ａ上
に投射される。更に、縮小レンズ14,ダイクロイックミ
ラー13,鏡筒レンズ12,対物レンズ11を通り試料Ｂ上に投
射される。試料Ｂに反射された赤外光は再び対物レンズ
11,鏡筒レンズ12,ダイクロイックミラー13,縮小レンズ1
4,投射レンズ15を通り、ビームスプリッタ16で反射され
て検出レンズ17によりPSD18上にスポットを生じる。な
お、このときの発光素子22及び23からの赤外光がPSD18
に同時に受光されないように所定の時間差を持って交互
に点滅させ、また各発光素子22及び23から発光される赤
外光は光軸外を通して対物レンズ11を介して試料Ｂに照
射される。そして、非合焦時の場合はPSD18上の発光素
子22及び23のスポット像は夫々異なった位置に形成され
るため発光素子22及び23の点滅によってスポット像が交
互に移動し、合焦時の場合は発光素子22及び23のスポッ
ト像が両者とも同じ位置に形成されるため両者の点滅に
よってもスポット像の移動が生じず、その結果スポット
像の移動が生じないように試料Ｂを移動することにより
合焦操作を行うようになっている。又、合焦操作に伴う
スポット像の相対的位置関係及び移動量から前ピン，後
ピンの判定及びデフォーカス量の測定が可能となってい
る。
れば、第１図は一実施例の光学系を示しており、この基
本原理は特開昭60−42725号公報に記載の焦点検出装置
と同じである。11は対物レンズ、12は鏡筒レンズ、13は
ダイクロイックミラー、14は縮小レンズ、15は赤外光ス
ポット投射用レンズ、16はビームスプリッタ、17は検出
用レンズ、18はPSD（受光素子）、19はプリズム、20,21
は微小レンズ、22,23はレーザーダイオード等の赤外光
発光素子であって、これらが、焦点検出光学系を構成し
ている。発光素子22及び23から交互に発光される赤外光
は、微小レンズ20,21を通り、プリズム19で反射され、
ビームスプリッタ16を通り投射レンズ15により像面Ａ上
に投射される。更に、縮小レンズ14,ダイクロイックミ
ラー13,鏡筒レンズ12,対物レンズ11を通り試料Ｂ上に投
射される。試料Ｂに反射された赤外光は再び対物レンズ
11,鏡筒レンズ12,ダイクロイックミラー13,縮小レンズ1
4,投射レンズ15を通り、ビームスプリッタ16で反射され
て検出レンズ17によりPSD18上にスポットを生じる。な
お、このときの発光素子22及び23からの赤外光がPSD18
に同時に受光されないように所定の時間差を持って交互
に点滅させ、また各発光素子22及び23から発光される赤
外光は光軸外を通して対物レンズ11を介して試料Ｂに照
射される。そして、非合焦時の場合はPSD18上の発光素
子22及び23のスポット像は夫々異なった位置に形成され
るため発光素子22及び23の点滅によってスポット像が交
互に移動し、合焦時の場合は発光素子22及び23のスポッ
ト像が両者とも同じ位置に形成されるため両者の点滅に
よってもスポット像の移動が生じず、その結果スポット
像の移動が生じないように試料Ｂを移動することにより
合焦操作を行うようになっている。又、合焦操作に伴う
スポット像の相対的位置関係及び移動量から前ピン，後
ピンの判定及びデフォーカス量の測定が可能となってい
る。
24はハーフミラー面を有するプリズム、25は赤外光カ
ットフィルター、26は接眼レンズ、27はフィルム面であ
って、これらが対物レンズ11,鏡筒レンズ12と共に観察
・撮影光学系を構成している。28はハーフミラー、29は
コンデンサーレンズ、30は照明光源であって、これらが
対物レンズ11,鏡筒レンズ12と共に照明光学系を構成し
ている。
ットフィルター、26は接眼レンズ、27はフィルム面であ
って、これらが対物レンズ11,鏡筒レンズ12と共に観察
・撮影光学系を構成している。28はハーフミラー、29は
コンデンサーレンズ、30は照明光源であって、これらが
対物レンズ11,鏡筒レンズ12と共に照明光学系を構成し
ている。
31はラック32を有していて光軸方向（上下方向）に移
動可能なステージであって、観察光学系の焦点合わせの
ための焦準機構を構成している。また、33は回転軸にラ
ック32と噛合するピニオン34が固着されていてステージ
31を駆動するモータである。
動可能なステージであって、観察光学系の焦点合わせの
ための焦準機構を構成している。また、33は回転軸にラ
ック32と噛合するピニオン34が固着されていてステージ
31を駆動するモータである。
上記焦点検出光学系では、対物レンズ11又は鏡筒レン
ズ12によって形成される像面Ａと対物レンズ11又は鏡筒
レンズ12との間に縮小レンズ14を配置しているので、対
物レンズ11を一般的に色収差の異なる他の対物レンズに
交換しても、赤外光像の像面Ａからのズレ量を予め極め
て小さなものに抑えておくことができ、そのズレに対す
る補正量を低減することができる。従って、更に残され
た赤外光像のズレを、下記の如き焦点検出回路に含まれ
る補正回路によって充分に補正することができ、対物レ
ンズ11の交換に際しても完全に合焦状態を保つことが可
能となる。
ズ12によって形成される像面Ａと対物レンズ11又は鏡筒
レンズ12との間に縮小レンズ14を配置しているので、対
物レンズ11を一般的に色収差の異なる他の対物レンズに
交換しても、赤外光像の像面Ａからのズレ量を予め極め
て小さなものに抑えておくことができ、そのズレに対す
る補正量を低減することができる。従って、更に残され
た赤外光像のズレを、下記の如き焦点検出回路に含まれ
る補正回路によって充分に補正することができ、対物レ
ンズ11の交換に際しても完全に合焦状態を保つことが可
能となる。
第２図は上記実施例の焦点検出回路を示しており、3
5,36は電流−電圧変換回路、37は加算器、38は割算器、
39はサンプルホールド回路、40はバンドパスフィルタ、
41は同期整流回路、42はローパスフィルタ、43はサーボ
アンプ、44はパワーアンプ、45はタコジェネレータ，ロ
ータリー・エンコーダ等のモータ33に連動した回転検出
系、46は回転検出系45の信号変換回路、47は対物レンズ
11が螺着されたレボルバー、48は対物レンズ倍率検出回
路、49はオフセット電圧発生回路、50はオフセット電圧
外部設定回路である。
5,36は電流−電圧変換回路、37は加算器、38は割算器、
39はサンプルホールド回路、40はバンドパスフィルタ、
41は同期整流回路、42はローパスフィルタ、43はサーボ
アンプ、44はパワーアンプ、45はタコジェネレータ，ロ
ータリー・エンコーダ等のモータ33に連動した回転検出
系、46は回転検出系45の信号変換回路、47は対物レンズ
11が螺着されたレボルバー、48は対物レンズ倍率検出回
路、49はオフセット電圧発生回路、50はオフセット電圧
外部設定回路である。
電流−電圧変換回路35,36と加算器37と割算器38とで
構成される回路部分は、発光素子22及び23が交互に発光
することによりPSD18上に形成される赤外スポット像の
位置を検出する例えば特開昭60−42725号公報に記載さ
れた信号処理回路と同一である。この回路部分の出力を
発光素子22及び23の発光タイミングに合せてサンプルホ
ールド回路39によりサンプルホールドした出力信号は非
合焦時には第３図（ａ）の如くになる。この時の振幅が
合焦からのズレに相当する。この出力信号をバンドパス
フィルタ40,同期整流回路41で処理した信号は、夫々第
３図（ｂ），（ｃ）の如くになり、更にこれをローパス
フィルタ42にかければ第３図（ｄ）の如き直流信号が合
焦度信号として得られる。第３図（ｄ）中FEで示した直
流成分がデフォーカス量に相当し、合焦時にはFE＝０と
なってGNDレベルと一致し、又上記と逆方向に非合焦が
発生した時には第３図（ｄ）中FE′で示した如くマイナ
スの直流信号が発生する。この信号をもとにサーボアン
プ43,パワーアンプ44によりモータ33を駆動してステー
ジ31を駆動することによりデフォーカス量FEを０に収束
させるべくして合焦動作を行う。この時、モータ33の回
転状態を回転検出系45にて検出し、信号変換回路46にて
信号変換し、サーボアンプ43へフィードバックさせるこ
とでサーボ系にダンピング作用を持たせ、合焦精度，安
定性を向上させることは通常良く行われることである。
構成される回路部分は、発光素子22及び23が交互に発光
することによりPSD18上に形成される赤外スポット像の
位置を検出する例えば特開昭60−42725号公報に記載さ
れた信号処理回路と同一である。この回路部分の出力を
発光素子22及び23の発光タイミングに合せてサンプルホ
ールド回路39によりサンプルホールドした出力信号は非
合焦時には第３図（ａ）の如くになる。この時の振幅が
合焦からのズレに相当する。この出力信号をバンドパス
フィルタ40,同期整流回路41で処理した信号は、夫々第
３図（ｂ），（ｃ）の如くになり、更にこれをローパス
フィルタ42にかければ第３図（ｄ）の如き直流信号が合
焦度信号として得られる。第３図（ｄ）中FEで示した直
流成分がデフォーカス量に相当し、合焦時にはFE＝０と
なってGNDレベルと一致し、又上記と逆方向に非合焦が
発生した時には第３図（ｄ）中FE′で示した如くマイナ
スの直流信号が発生する。この信号をもとにサーボアン
プ43,パワーアンプ44によりモータ33を駆動してステー
ジ31を駆動することによりデフォーカス量FEを０に収束
させるべくして合焦動作を行う。この時、モータ33の回
転状態を回転検出系45にて検出し、信号変換回路46にて
信号変換し、サーボアンプ43へフィードバックさせるこ
とでサーボ系にダンピング作用を持たせ、合焦精度，安
定性を向上させることは通常良く行われることである。
かくして合焦動作が行われるが、前述のように対物レ
ンズ毎の可視光と赤外光との色収差の違いや倍率の違い
により、対物レンズによって夫々異なった量の可視光像
と赤外光のズレ（但し、このズレは縮小レンズ14の作用
により僅かになっている）が生じ、可視光像がぼけた状
態でサーボ系は収束する。そこで、この実施例では対物
レンズ倍率検出回路48,オフセット電圧発生回路49,オフ
セット電圧外部設定回路50から成る補正回路により補正
する。即ち、対物レンズ倍率検出回路48により対物レン
ズ倍率を検出し、オフセット電圧発生回路49にて例えば
第３図（ｅ）に示した如く対物レンズの種類に見合った
直流電圧ΔFE1又はΔFE2を発生させ、これをサーボアン
プ43へ加えることで対物レンズ11と試料Ｂとの間の相対
距離を補正して可視光像が合焦するような位置へステー
ジ31を移動させる。このオフセット電圧発生回路49で発
生させる直流電圧はオフセット電圧外部設定回路50にて
任意に設定できるから、対物レンズによって任意の電圧
を設定でき、合焦状態から一定量像をぼかすことも可能
である。
ンズ毎の可視光と赤外光との色収差の違いや倍率の違い
により、対物レンズによって夫々異なった量の可視光像
と赤外光のズレ（但し、このズレは縮小レンズ14の作用
により僅かになっている）が生じ、可視光像がぼけた状
態でサーボ系は収束する。そこで、この実施例では対物
レンズ倍率検出回路48,オフセット電圧発生回路49,オフ
セット電圧外部設定回路50から成る補正回路により補正
する。即ち、対物レンズ倍率検出回路48により対物レン
ズ倍率を検出し、オフセット電圧発生回路49にて例えば
第３図（ｅ）に示した如く対物レンズの種類に見合った
直流電圧ΔFE1又はΔFE2を発生させ、これをサーボアン
プ43へ加えることで対物レンズ11と試料Ｂとの間の相対
距離を補正して可視光像が合焦するような位置へステー
ジ31を移動させる。このオフセット電圧発生回路49で発
生させる直流電圧はオフセット電圧外部設定回路50にて
任意に設定できるから、対物レンズによって任意の電圧
を設定でき、合焦状態から一定量像をぼかすことも可能
である。
第４図に上記補正回路の具体例を示す。図中51はレボ
ルバー47の回転に連動して回転するコード板で、レボル
バー47の対物レンズ取付用ネジ穴に対応した反射コード
52がその周面上に記されており、一端にはネジ穴位置に
対応したスリット53が設けられている。54は該スリット
53を検知すべく配置されたフォトインタラプタ、55は反
射コード52を読み取るフォトリフレクタであり、両者の
信号は倍率信号変換回路56に入力される。倍率信号変換
回路56でデコードされた信号により、スイッチ回路57中
の何れかのスイッチが動作せしめられ、分圧回路58乃至
61の何れかで発生される、直流電圧Vref.を分圧した電
圧がサーボアンプ43に付加的に印加せしめられる。これ
らの分圧回路58乃至61の設定電圧を予め対応する対物レ
ンズによって決まる微小直流電圧（ΔFE1,ΔFE2など）
に設定しておけば、倍率変換時には自動的に焦点位置が
補正され、変倍によって焦点ボケが生じることはない。
又、57は外部から任意に直流電圧を設定できる外部電圧
設定回路であって、その発生電圧をサーボアンプ43へ付
加的に印加することにより、上述の設定電圧で決まる合
焦位置から印加電圧分だけステージ31を意図して移動さ
せて可視光像の合焦位置を移動させ、合焦位置から一段
ずれた暗い位置を観察し得るようにすることもできる。
又、倍率信号変換回路56の信号を利用して変倍時には設
定電圧を元に戻すことも可能である。勿論、分圧回路58
乃至61の設定電圧を直接変化させて任意位置へステージ
31を移動することが可能なのは言うまでも無い。
ルバー47の回転に連動して回転するコード板で、レボル
バー47の対物レンズ取付用ネジ穴に対応した反射コード
52がその周面上に記されており、一端にはネジ穴位置に
対応したスリット53が設けられている。54は該スリット
53を検知すべく配置されたフォトインタラプタ、55は反
射コード52を読み取るフォトリフレクタであり、両者の
信号は倍率信号変換回路56に入力される。倍率信号変換
回路56でデコードされた信号により、スイッチ回路57中
の何れかのスイッチが動作せしめられ、分圧回路58乃至
61の何れかで発生される、直流電圧Vref.を分圧した電
圧がサーボアンプ43に付加的に印加せしめられる。これ
らの分圧回路58乃至61の設定電圧を予め対応する対物レ
ンズによって決まる微小直流電圧（ΔFE1,ΔFE2など）
に設定しておけば、倍率変換時には自動的に焦点位置が
補正され、変倍によって焦点ボケが生じることはない。
又、57は外部から任意に直流電圧を設定できる外部電圧
設定回路であって、その発生電圧をサーボアンプ43へ付
加的に印加することにより、上述の設定電圧で決まる合
焦位置から印加電圧分だけステージ31を意図して移動さ
せて可視光像の合焦位置を移動させ、合焦位置から一段
ずれた暗い位置を観察し得るようにすることもできる。
又、倍率信号変換回路56の信号を利用して変倍時には設
定電圧を元に戻すことも可能である。勿論、分圧回路58
乃至61の設定電圧を直接変化させて任意位置へステージ
31を移動することが可能なのは言うまでも無い。
尚、サンプルホールド回路39によるサンプルホール
ド、発光素子22及び23がデューティ50％で交互点灯する
ならは必ずしも必要でない。又、第１図で示した光学系
において、λ/4板62を付加し且つビームスプリッタ16を
偏光ビームスプリッタにすれば、λ/4板62と偏光ビーム
スプリッタ16との間のレンズ面からフレアー光が除去さ
れ、SN比の向上が計れる。又、λ/4板62は位置Ｃ又はＤ
に挿入しても良い。
ド、発光素子22及び23がデューティ50％で交互点灯する
ならは必ずしも必要でない。又、第１図で示した光学系
において、λ/4板62を付加し且つビームスプリッタ16を
偏光ビームスプリッタにすれば、λ/4板62と偏光ビーム
スプリッタ16との間のレンズ面からフレアー光が除去さ
れ、SN比の向上が計れる。又、λ/4板62は位置Ｃ又はＤ
に挿入しても良い。
以上のように、本発明による自動焦点顕微鏡は、対物
レンズの交換時に色収差補正レンズの機械的な移動及び
調整の必要がなく、また、そのために観察光学系の焦点
合わせのための焦準機構の駆動源とは別個に駆動源を設
ける必要もなく、自動的に自動焦点検出動作が補正され
て常に観察像の合焦状態が保たれる。従って、操作性が
極めて良いと共に、構造が複雑にならないので製造コス
トも安価で済む。
レンズの交換時に色収差補正レンズの機械的な移動及び
調整の必要がなく、また、そのために観察光学系の焦点
合わせのための焦準機構の駆動源とは別個に駆動源を設
ける必要もなく、自動的に自動焦点検出動作が補正され
て常に観察像の合焦状態が保たれる。従って、操作性が
極めて良いと共に、構造が複雑にならないので製造コス
トも安価で済む。
第５図は他の実施例として特開昭58−217909号公報に
記載の装置に本発明を適用した場合の光学系を示してお
り、63はミラーである。発光素子22を発した光は微小レ
ンズ20を通り、ミラー63により中心光軸64からずれた経
路へ投射され、ビームスプリッタ16,赤外光スポット投
射用レンズ15,縮小レンズ14,鏡筒レンズ12,ダイクロイ
ックミラー13を経て対物レンズ11により試料Ｂ上に投射
される。試料Ｂで反射された光は光束内の往路と反対側
の断面内を通ってビームスプリッタ16に至り、そこで反
射されて検出用レンズ17によりPSD18上に結像せしめら
れる。そして、PSD18上のスポット像の位置を検出する
ことにより上記実施例と同様に自動焦点検出動作が行わ
れる。その場合の信号処理の基本的の方法は上記実施例
と同様であるが、観察光学系の焦点合わせのための焦準
機構が上記実施例のようにステージ31を上下動して自動
焦点研修動作を行うのではなく、レボルバー47を上下動
して自動焦点検出動作を行うようになっているので、モ
ータ33等の駆動機構や倍率検出系などを自動焦点検出系
と同一の構造物65の中に配設でき、更に上述の如く光学
系の変倍時の移動も不要で小型化でき、その結果全体を
一つの自動焦点検出ユニットとして扱える。従って、こ
のユニットを通常のシステム顕微鏡に取り付けるだけ
で、変倍時にも自動的に合焦補正を行う自動焦点顕微鏡
を容易に実現することができる。
記載の装置に本発明を適用した場合の光学系を示してお
り、63はミラーである。発光素子22を発した光は微小レ
ンズ20を通り、ミラー63により中心光軸64からずれた経
路へ投射され、ビームスプリッタ16,赤外光スポット投
射用レンズ15,縮小レンズ14,鏡筒レンズ12,ダイクロイ
ックミラー13を経て対物レンズ11により試料Ｂ上に投射
される。試料Ｂで反射された光は光束内の往路と反対側
の断面内を通ってビームスプリッタ16に至り、そこで反
射されて検出用レンズ17によりPSD18上に結像せしめら
れる。そして、PSD18上のスポット像の位置を検出する
ことにより上記実施例と同様に自動焦点検出動作が行わ
れる。その場合の信号処理の基本的の方法は上記実施例
と同様であるが、観察光学系の焦点合わせのための焦準
機構が上記実施例のようにステージ31を上下動して自動
焦点研修動作を行うのではなく、レボルバー47を上下動
して自動焦点検出動作を行うようになっているので、モ
ータ33等の駆動機構や倍率検出系などを自動焦点検出系
と同一の構造物65の中に配設でき、更に上述の如く光学
系の変倍時の移動も不要で小型化でき、その結果全体を
一つの自動焦点検出ユニットとして扱える。従って、こ
のユニットを通常のシステム顕微鏡に取り付けるだけ
で、変倍時にも自動的に合焦補正を行う自動焦点顕微鏡
を容易に実現することができる。
尚、自動焦点検出の基本的な方式は、上記二つの実施
例のそれを入れ替えても良いし、同等の他の赤外光投射
型自動焦点検出方式を採用しても良い。
例のそれを入れ替えても良いし、同等の他の赤外光投射
型自動焦点検出方式を採用しても良い。
上述の如く、本発明による自動焦点顕微鏡は、対物レ
ンズの交換時に色収差補正レンズの機械的な移動及び調
整の必要がなく、また、そのために観察光学系の焦点合
わせのための焦準機構の駆動源とは別個に駆動源を設け
る必要もなく、変倍動作に伴って自動焦点検出動作が補
正されて常に観察像の合焦状態が保たれるので、操作性
が良く且つ製造コストが安価で済むという実用上重要な
利点を有している。
ンズの交換時に色収差補正レンズの機械的な移動及び調
整の必要がなく、また、そのために観察光学系の焦点合
わせのための焦準機構の駆動源とは別個に駆動源を設け
る必要もなく、変倍動作に伴って自動焦点検出動作が補
正されて常に観察像の合焦状態が保たれるので、操作性
が良く且つ製造コストが安価で済むという実用上重要な
利点を有している。
第１図は本発明による自動焦点顕微鏡の一実施例の光学
系を示す図、第２図は上記実施例の焦点検出回路を示す
図、第３図は上記焦点検出回路の各部における信号波形
を示す図、第４図は上記焦点検出回路に含まれる補正回
路の具体例を示す図、第５図は他の実施例の光学系を示
す図、第６図は従来の赤外光の焦点位置の調整原理を示
す図である。 11……対物レンズ、12……鏡筒レンズ、13……ダイクロ
イックミラー、14……縮小レンズ、15……赤外光スポッ
ト投射用レンズ、16……ビームスプリッタ、17……検出
用レンズ、18……PSD、19……プリズム、20,21……微小
レンズ、22,23……赤外光発光素子、24……プリズム、2
5……赤外光カットフィルター、26……接眼レンズ、27
……フィルム面、28……ハーフミラー、29……コンデン
サレンズ、30……照明光源、31……ステージ、32……ラ
ック、33……モータ、34……ピニオン、35,36……電流
−電圧変換回路、37……加算器、38……割算器、39……
サンプルホールド回路、40……バンドパスフィルター、
41……同期整流回路、42……ローパスフィルタ、43……
サーボアンプ、44……パワーアンプ、45……回転検出
系、46……信号変換回路、47……レボルバー、48……対
物レンズ倍率検出回路、49……オフセット電圧発生回
路、50……オフセット電圧外部設定回路、51……コード
板、52……反射コード、53……スリット、54……フォト
インタラプタ、55……フォトリフレクタ、56……倍率信
号変換回路、57……スイッチ回路、58,59,60,61……分
圧回路、62……λ/4板。
系を示す図、第２図は上記実施例の焦点検出回路を示す
図、第３図は上記焦点検出回路の各部における信号波形
を示す図、第４図は上記焦点検出回路に含まれる補正回
路の具体例を示す図、第５図は他の実施例の光学系を示
す図、第６図は従来の赤外光の焦点位置の調整原理を示
す図である。 11……対物レンズ、12……鏡筒レンズ、13……ダイクロ
イックミラー、14……縮小レンズ、15……赤外光スポッ
ト投射用レンズ、16……ビームスプリッタ、17……検出
用レンズ、18……PSD、19……プリズム、20,21……微小
レンズ、22,23……赤外光発光素子、24……プリズム、2
5……赤外光カットフィルター、26……接眼レンズ、27
……フィルム面、28……ハーフミラー、29……コンデン
サレンズ、30……照明光源、31……ステージ、32……ラ
ック、33……モータ、34……ピニオン、35,36……電流
−電圧変換回路、37……加算器、38……割算器、39……
サンプルホールド回路、40……バンドパスフィルター、
41……同期整流回路、42……ローパスフィルタ、43……
サーボアンプ、44……パワーアンプ、45……回転検出
系、46……信号変換回路、47……レボルバー、48……対
物レンズ倍率検出回路、49……オフセット電圧発生回
路、50……オフセット電圧外部設定回路、51……コード
板、52……反射コード、53……スリット、54……フォト
インタラプタ、55……フォトリフレクタ、56……倍率信
号変換回路、57……スイッチ回路、58,59,60,61……分
圧回路、62……λ/4板。
Claims (5)
- 【請求項１】複数の交換可能な対物レンズのひとつを通
して可視光を試料に照射し、この試料からの光を観察す
る観察光学系と、 前記観察光学系の対物レンズを通してこの対物レンズの
中心光軸からずれた経路で前記試料に可視外光を投光す
る光源と、 前記可視外光の前記試料で反射された光像の像面に配置
され、該可視外光像の像面内位置に応じた信号を出力す
る光電変換器とを備え、この光電変換器により得られる
合焦度信号に基づいて合焦制御を行なう自動焦点顕微鏡
において、 前記各対物レンズ毎の可視光に対する可視外光の合焦ズ
レ量に相当する補正合焦信号を発生する補正回路を備
え、 前記対物レンズの交換時に選択された対物レンズに対応
する補正合焦信号を前記合焦度信号に付加せしめて可視
光像と可視外光像との合焦ズレを補正することを特徴と
する自動焦点顕微鏡。 - 【請求項２】前記観察光学系の光軸の選択挿入された対
物レンズの種別を対物レンズ検出器により検出し、この
検出信号に基づいて前記補正回路から該当する対物レン
ズの補正合焦信号を発生させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の自動焦点顕微鏡。 - 【請求項３】前記可視外光を投光する光源を複数設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動焦
点顕微鏡。 - 【請求項４】前記複数の光源による可視外光像が前記光
電変換器に交互に投光せしめるように各光源を点滅させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の自動
焦点顕微鏡。 - 【請求項５】前記対物レンズと前記光電変換器との間に
縮小光学系を配置して該対物レンズの前記可視光と前記
可視外光との合焦ズレ量を小さくすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の自動焦点顕微鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60271133A JP2614843B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 自動焦点顕微鏡 |
| US06/934,115 US4769530A (en) | 1985-12-02 | 1986-11-24 | Focusing degree-detecting device with a reduction optical system |
| DE3641048A DE3641048C3 (de) | 1985-12-02 | 1986-12-01 | Vorrichtung zum Erkennen des Fokussiergrades |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60271133A JP2614843B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 自動焦点顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62131219A JPS62131219A (ja) | 1987-06-13 |
| JP2614843B2 true JP2614843B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=17495779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60271133A Expired - Lifetime JP2614843B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 自動焦点顕微鏡 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4769530A (ja) |
| JP (1) | JP2614843B2 (ja) |
| DE (1) | DE3641048C3 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101742389B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2017-06-01 | 한국과학기술원 | 현미경 장치 |
| WO2017221333A1 (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡用瞳リレー光学系および顕微鏡装置 |
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| DD253688A1 (de) * | 1986-11-06 | 1988-01-27 | Zeiss Jena Veb Carl | Optische anordnung und verfahren zur lichtelektrischen entfernungseinstellung |
| DE3720079A1 (de) * | 1987-06-16 | 1988-12-29 | Breitmeier Ulrich | Optischer abtastkopf |
| JPS6441805A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-14 | Sumitomo Heavy Industries | Position detecting apparatus of two bodies, which are separated by minute distance |
| JPS6419909U (ja) * | 1987-07-25 | 1989-01-31 | ||
| JPH01142520A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-05 | Hiroshi Kuminato | 測定顕微鏡 |
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| JP4642178B2 (ja) * | 2000-01-18 | 2011-03-02 | オリンパス株式会社 | 赤外顕微鏡及びそれに用いる観察鏡筒 |
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| US7859649B2 (en) * | 2006-05-02 | 2010-12-28 | Quality Vision International, Inc. | Laser range sensor system optics adapter and method |
| DE102017105580A1 (de) * | 2016-11-04 | 2018-05-09 | Carl Zeiss Meditec Ag | Operationsmikroskop |
| US10782515B2 (en) | 2017-10-24 | 2020-09-22 | Olympus Corporation | Microscope system, observation method, and computer-readable recording medium |
| DE102019113975B4 (de) | 2019-05-24 | 2023-10-19 | Abberior Instruments Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen des Fokuszustands eines Mikroskops sowie Mikroskop |
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| JPS577508A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Seiko Koki Kk | Distance detector |
| JPS57161839A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Canon Inc | Distance measuring device of camera |
| DE3219503C2 (de) * | 1982-05-25 | 1985-08-08 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Vorrichtung zum selbsttätigen Fokussieren auf in optischen Geräten zu betrachtende Objekte |
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| US4549802A (en) * | 1983-09-30 | 1985-10-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detection apparatus |
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-
1985
- 1985-12-02 JP JP60271133A patent/JP2614843B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-11-24 US US06/934,115 patent/US4769530A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-12-01 DE DE3641048A patent/DE3641048C3/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3641048A1 (de) | 1987-06-04 |
| JPS62131219A (ja) | 1987-06-13 |
| DE3641048C2 (ja) | 1988-09-29 |
| US4769530A (en) | 1988-09-06 |
| DE3641048C3 (de) | 1995-04-20 |
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