JP2919017B2 - 顕微鏡 - Google Patents

顕微鏡

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切換え可能の複数の対物レンズと、合焦検
出手段を備えた顕微鏡に関する。
〔従来の技術〕
現在、微細な試料を拡大観察したり、観察像を写真や
ビデオ画像等として記録することのできる顕微鏡は、工
業分野を初め生成分野の研究や検査等に多く利用されて
いるが、この種の顕微鏡は、通常拡大倍率の異なる複数
の対物レンズを回転式のレボルバーに取付け、観察倍率
を変更する場合には上記レボルバーを電動或いは手動で
回転して観察光学系内へ挿入されるべき対物レンズを切
換えることにより行っている。ところで、この種従来の
顕微鏡では、レボルバーや対物レンズの部品精度誤差に
より対物レンズの切換え操作に応じて多少のピントズレ
が生じるため、再度ピント合せ操作を行なわなければな
らない。そこで、本願出願人は特願平2−65399号にお
いて、対物レンズ毎の同焦データを記憶した記憶手段
と,切換え前に使用されていた対物レンズと切換え後に
使用される対物レンズとの同焦データに基づいて結像状
態を補正する補正手段とを具備せしめることにより対物
レンズの切換え時に自動的に合焦位置が補正されるよう
にした顕微鏡を提案した。これによれば、観察倍率を変
更するために、レボルバーに取付けられた対物レンズを
切換えても常に良好な合焦状態が得られ、対物レンズ切
換え後にピント合わせをする必要はない。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記提案による顕微鏡では、切換えに
伴う合焦位置のズレ(同焦ズレ)を補正するための補正
量の設定をキーボード等を利用して手動で行なわなけれ
ばならないため、操作が面倒であった。又、顕微鏡の対
物レンズやフレームは周囲温度の変化等により寸法等が
変化するため、上記補正量も特に長時間の使用中には多
少なりとも変化するものであり、従ってその都度補正量
の設定を行なわなければ効果が得られないという問題点
があった。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みなされたものであり、その目的とするところは、特に
同焦ズレの補正量を手動操作で行なう必要がなく、又長
時間使用しても対物レンズの切換えによる同焦ズレが適
確に補正され得る、操作性の良い顕微鏡を提供しようと
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明による顕微鏡は、
各対物レンズ毎の同焦データを記憶する記憶手段と、切
換え前に使用されていた対物レンズと切換え後に使用さ
れる対物レンズとの同焦ズレを上記記憶手段のデータに
基づき補正して良好な結像状態を保持させる補正手段
と、上記記憶手段により記憶された各対物レンズの同焦
データを合焦検出時に常に更新する手段とを備えてい
る。
〔作 用〕
記憶手段は、使用中の対物レンズによる合焦位置と次
に使用すべく切換えられる対物レンズによる合焦位置と
の差をデータテーブルの形で記憶していて、対物レンズ
が切換えられたとき切換え前の対物レンズとの間の上記
合焦位置の差から補正手段により、自動的に切換えられ
た対物レンズに適合した合焦位置へステージが持ち来さ
れる。記憶手段により記憶された各対物レンズの合焦位
置データは合焦検出時に更新される。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
第1図において、1は顕微鏡本体、2は倍率の異なる
複数の対物レンズを取付けた回転式レボルバー、3は観
察光路内へ挿入された対物レンズにより形成された像を
検出するための像検出センサー、4は像検出センサー3
により検出された像を電気信号に変換する像検出回路、
5は観察光路に現在どの対物レンズが挿入されているか
を検出するレボルバー位置検出センサー、6は対物レン
ズの切換えを行なうためレボルバー2を電気的に駆動す
るレボルバー駆動回路、7は対物レンズの光軸方向へ移
動可能な試料移動ステージ、8はステージ7の現在位置
を検出するための例えばロータリーエンコーダ等のスケ
ールで構成されたステージ位置検出センサー、9はステ
ージ7を駆動するためのステージ駆動回路、10は像検出
回路4、レボルバー位置検出センサー5,レボルバー駆動
回路6,ステージ位置検出センサー8及びステージ駆動回
路9の動作を管理する制御回路、11は演算回路、12は制
御回路10による制御に際し必要とされるデータを記憶す
る記憶回路、13は初期データを設定するための初期設定
スイッチ14と合焦検出を行なうためのAFスイッチ15とレ
ボルバー2を右回転させるためのスイッチ16とレボルバ
ー2を左回転させるためのスイッチ17を含むコントロー
ル部である。尚、制御回路10には制御過程で必要とされ
る諸データを一時的に記憶しておく記憶装置が含まれて
おり、又記憶回路12には電源スイッチが切られた後でも
記憶されているデータテーブル18(第2図)が含まれて
いる。回転式レボルバー2には、例えば第3図に示すよ
うに、その可動部に基準位置から各対物レンズ19,20,2
1,‥‥を夫々観察光路内へ持ち来たすのに必要な回転角
に対応する範囲に亘って延びる同心円弧状の反射板210,
211,212,‥‥或いは同心円弧状のスリット210′,211′,
212′,‥‥が設けられていて、レボルバー位置検出セ
ンサー5として複数個の反射型光センサー501,502,503,
‥‥が用いられる場合にはこれらに夫々対応するように
配設された複数の上記反射板210,211,212,‥‥が用いら
れ、又レボルバー位置検出センサー5′として複数個の
透過型光センサー501′,502′,503′,‥‥が用いられ
る場合にはこれらに夫々対応するように配設された複数
の上記スリット210′,211′,212′,‥‥が用いられ、
それによって何れの対物レンズが観察光路内へ挿入され
たかを検出し得るようになっている。
次に上記実施例の作用について第4図のフローチャー
トを参照しながら説明する。
通常、顕微鏡には4〜6本の対物レンズが取付けられ
ているが、各対物レンズの合焦位置は、各対物レンズ自
身の焦点距離の違いやレボルバーの各対物レンズ取付け
部位の突出差によって互いに異なる。第5図は対物レン
ズ19,20,21,‥‥,Nの合焦時のステージ位置19′,20′,2
1′,‥‥,N′を図式的に示したものである。従って、
対物レンズ毎の合焦ステージ位置は各対物レンズ特有の
データとして何らかの形で記憶回路12中のデータテーブ
ル18に記憶させて置く必要がある。このデータは、本実
施例によれば、次のようにして記憶せしめられる。
先づ、初期設定について述べる。今、観察光路上に対
物レンズ19が挿入されているとすれば、コントロール部
13の初期設定スイッチ14が押されると、制御回路10は対
物レンズ19の合焦検出を行なうため像検出センサー3か
らの像信号を像検出回路4を介して取込み、例えばコン
トラスト法の如き周知の合焦検出方法を利用してステー
ジ駆動回路9により試料移動ステージ7を動かし、合焦
状態が得られるようにする。かくして得られたステージ
位置19′(第5図)と使用対物レンズ19(即ち、レボル
バー位置)を制御回路10中のメモリへ一時的に記憶させ
る。ここでは、第4図のフローチャートで示すようにス
テージ位置は制御回路10内のメモリのA部分に、又レボ
ルバー位置はメモリのB部に夫々記憶させる。
次に制御回路10は、レボルバー駆動回路6へ信号を送
って回転式レボルバー2を1ピッチ分回動させ、それに
よって対物レンズ19の代わりに対物レンズ20が観察光路
上へ挿入されるようにする。このようにして使用される
べき対物レンズが切換えられた後対物レンズ20について
上記と同様の手順で合焦検出を行なう。合焦検出が終了
すると、その時のステージ位置20′とレボルバー位置
を、ステージ位置検出センサー8とレボルバー位置検出
センサー5より読取り、夫々制御回路10内のメモリのC
部分とD部分に記憶させる。このC部分のデータと前記
一時的にA部分に記憶された対物レンズ切換え前のステ
ージ位置19′との差を取り、この差が記憶回路12のデー
タテーブル18に記憶される。例えば、対物レンズ19がレ
ボルバー2の取付け穴No.1(以下単にレボ穴No.1と略称
する)に、対物レンズ20がレボ穴No.2に装着されている
とすれば、データテーブル18のa部分に記憶されること
になる。このような作業をレボルバー2に装着された対
物レンズの総てについて行ない、各合焦位置の差をデー
タテーブル18に記憶させる。この時はフローチャートで
示すようにC部分のデータをA部分に、又D部分のデー
タをB部分に夫々入れ替えて上述の動作を繰り返せばよ
い。又、隣合わない対物レンズ例えば対物レンズ19と21
の合焦位置即ちステージ位置の差は、対物レンズ19と20
との間のステージ位置差と、対物レンズ20と21との間の
ステージ位置差とから、演算回路11により求めることが
できる。即ち、第5図に示す例の場合は、対物レンズ19
と20との間のステージ位置差と対物レンズ20と21との間
のステージ位置差をたすことにより求めることができ
る。かくして、データテーブル18には、回転レボルバー
2に装着されるべき対物レンズの数をNとすると、(N2
−N)/2個のデータが記憶されることになる。
次に、観察時の動作について述べる。今、対物レンズ
19が観察光路上に挿入されているものとし、これを対物
レンズ20へ切換えるためコントロール部13のスイッチ16
を押すか或いは手動でレボルバー2を第3図矢印方向へ
回動したとする。制御回路10では、先づ対物レンズ20の
ステージ位置データ20′を一時的に制御回路10中のメモ
リのA部分に記憶し、この時のレボルバー位置をメモリ
のB部分に記憶する。次にデータテーブル18から対物レ
ンズ20と21との間のステージ位置差を読出し、読出した
データと上記一時的に記憶したデータとに基づいてステ
ージ駆動回路9へ信号を与え、それにより試料移動ステ
ージ7が駆動せしめられて、新しいステージ位置が決定
される。かくして、切換えられた新しい対物レンズ21に
適合した合焦状態が得られる。この場合、顕微鏡の対物
レンズやフレームが使用環境等の変化により実際の合焦
位置が例えば第5図にdで示した部分だけズレていたと
すれば、正しい合焦位置20″へステージ7を再び移動せ
しめる必要が生じる。この場合は、コントロール部13の
AFスイッチ15を押すことにより合焦検出が行なわれる。
かくして合焦検出が行なわれた後制御回路10中のメモリ
のA部分に一時的に記憶された対物レンズ20のステージ
位置20′と新しく設定されたステージ位置20″との間の
差が求められる。この差を既にデータテーブル18に記憶
されていたそれまでの補正値にしたものが更新された補
正値としてデータテーブル18に記憶し直される。後の異
なる対物レンズの切換えに際しては、この新しい補正値
に基づいてステージ位置差の補正が行なわれるので、合
焦位置の補正が正確に行なわれ得る。
このように、合焦検出時に合焦位置のデータが更新さ
れるので、環境の変化に左右されず常に適正な合焦位置
補正が可能となる。又、対物レンズの切換え時に、仮り
に合焦位置がズレていたとしてもそのズレ量は実際上数
μから数10μmであるので、瞬時に合焦検出を行なうこ
とができ、極めて操作性の良い顕微鏡が提供され得る。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明によれば、観察倍率を変更するため
にレボルバーに装着された対物レンズを切換えた時の試
料移動ステージの合焦位置補正に使用するデータを手動
操作で入力する必要はなく、また合焦検出時において上
記データを更新するため長時間の使用においても対物レ
ンズの切換えに応じて常に適正な合焦位置補正が行なわ
れ得る、極めて操作性の良い顕微鏡を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る顕微鏡の一実施例を示すブロック
図、第2図は記憶回路に記憶されるべきデータテーブル
の一例を示す図、第3図は回転式レボルバーの互いに異
なる二つの構造例を示す正面図、第4図は合焦検出の操
作手順を示すフローチャート、第5図は切換えられるべ
き複数の対物レンズの合焦位置の差を示す説明図であ
る。 1……顕微鏡本体、2……レボルバー、3……像検出セ
ンサー、4……像検出回路、5……レボルバー位置検出
センサー、6……レボルバー駆動回路、7……試料移動
ステージ、8……ステージ位置検出センサー、9……ス
テージ駆動回路、10……制御回路、11……演算回路、12
……記憶回路、13……コントロール部、14……初期設定
スイッチ、15……AFスイッチ、16,17……レボルバー回
転用スイッチ、18……データテーブル、19,20,21,‥‥,
N……対物レンズ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/18 - 13/36 G02B 7/04 G02B 7/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】切換え可能の複数の対物レンズと、合焦検
    出手段とを備えた顕微鏡において、各対物レンズ毎の同
    焦データを記憶する記憶手段と、切換え前に使用されて
    いた対物レンズと切換え後に使用される対物レンズとの
    同焦ズレを上記記憶手段のデータに基づき補正して良好
    な結像状態を保持させる補正手段と、上記記憶手段によ
    り記憶された各対物レンズの同焦データを合焦検出時に
    更新する手段とを有することを特徴とする顕微鏡。
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