JP3402654B2 - 顕微鏡用自動焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡用の自動焦点検
出装置に係り、特に光電変換素子における蓄積時間の制
御方式の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ等の焦点検出装置では、撮
影レンズを通過した光束を蓄積型のセンサ、例えばＣＣ
Ｄセンサ等で受光し、その光電変換信号に対して所定の
処理を施すことにより撮影レンズの合焦状態を検出して
いた。

【０００３】蓄積型のセンサを用いる場合、光電変換信
号のダイナミックレンジと信号処理系のレンジとを適合
させる必要がある。そこで従来はセンサにおける蓄積時
間の制御をすることによって相互のレンジを適合させて
いた。

【０００４】例えば、特開平２−９６１０６号に記載の
焦点検出装置では、焦点検出用のセンサの平均出力及び
ピーク出力と、そのセンサの近傍に配置した被写体輝度
モニタの出力とから蓄積時間を制御して、光電変換信号
のダイナミックレンジを信号処理系のレンジに適合させ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに従来の自動焦点検出装置では、被写体の輝度のみに
基づいて光電変換素子での蓄積時間を制御している。し
かしながら、光電変換素子上に投影される光量が、被写
体の輝度以外の要因、例えば対物レンズの交換，光源の
強度変化等によって変化する顕微鏡では、上述した蓄積
時間の制御方式をそのまま適用すると、合焦時間に無駄
な時間が生じ、複雑な制御が必要になるなどの問題があ
った。

【０００６】例えば、光路上に挿入する対物レンズを、
倍率Ａの対物レンズOBa から倍率Ｂの対物レンズOBb に
変更する際に、被写体からセンサ又は輝度モニタへの入
射光量は、以下の（１）〜（３）のように変化する。 （１）変更前は、倍率Ａの対物レンズOBa からの被写体
光がセンサまたは輝度モニタへ入射する。 （２）変更期間中は、対物レンズOBa から対物レンズOB
b への変更が完了するまでの間、被写体光のセンサまた
は輝度モニタへの入射はほとんど０となる。 （３）変更完了後は、倍率Ｂの対物レンズOBb からの被
写体光がセンサまたは輝度モニタへ入射する。

【０００７】上記（１）〜（３）の各場合に対応する従
来方式での制御蓄積時間（Ｔint ）は、次のようにな
る。 （１）センサ又は輝度モニタでの蓄積時間Ｔint は最適
蓄積時間Ｔａとなっている。 （２）入射光量がない状態でセンサの出力を信号処理系
のダイナミックレンジに適合させるように制御するた
め、蓄積時間Ｔint が相当に長くなる。 （３）センサまたは輝度モニタに入射された光量に適合
させるため、再び被写体光が入射してきた時点から蓄積
時間Ｔint を短縮するための制御を開始する。

【０００８】すなわち、上記（２）の状態では極めて長
い蓄積時間が設定されるため大きな無駄な時間が生じ合
焦時間が長くなる欠点がある。また（３）の状態では被
写体光が再び入射してきた時点から蓄積時間Ｔint を短
縮する制御を開始するため、合焦時間の短縮化を損なう
要因となっていたり、または制御を複雑化していた。

【０００９】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、光電変換素子での蓄積時間を顕微鏡の光学系
の変更などに影響されることなく常に最適な蓄積時間に
制御でき、合焦時間の短縮化を図ることができる顕微鏡
用自動焦点検出装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明は、蓄積型の光電変換素子からなり複数の光
学要素からなる顕微鏡の光学系から取出された光を電気
信号に変換する光電変換手段と、この光電変換手段より
出力される光電変換信号から前記光学系の焦点位置を検
出する焦点検出手段と、前記光電変換素子の蓄積時間を
制御する蓄積制御手段と、前記光学要素を変更する光学
要素変更手段と、前記光学要素変更手段による前記光学
要素の変更時、前記蓄積制御手段における蓄積時間を前
記光学要素の変更前の時間に固定する制御を行い、前記
光学要素変更手段による前記光学要素の変更前又は変更
後、前記蓄積制御手段における蓄積時間を前記光学要素
に応じて算出された最適な蓄積時間に設定する制御を行
う蓄積制御変更手段を備えた顕微鏡用自動焦点検出装置
である。

【００１１】また本発明は、蓄積型の光電変換素子から
なり，複数の光学要素からなる顕微鏡の光学系から取出
された光を電気信号に変換する光電変換手段と、この光
電変換手段より出力される光電変換信号から前記光学系
の焦点位置を検出する焦点検出手段と、前記光電変換素
子の蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、前記光学要素
を変更する光学要素変更手段と、前記光学要素変更手段
による前記光学要素の変更後の最適蓄積時間を、変更前
の蓄積時間と変更後の前記光学要素を含んだ光学系のＮ
Ａと総合倍率とに基づいて変更する蓄積制御変更手段を
備えた顕微鏡用自動焦点検出装置である。

【００１２】

【作用】本発明の顕微鏡用自動焦点検出装置では、光電
変換素子上に被写体像を投影している顕微鏡光学系の光
学要素を変更するとき、蓄積制御手段の制御内容は、蓄
積制御変更手段によって通常の観察時と異なるものに変
更される。なお、光学要素の変更とは、光学要素の交換
の他に光学要素による光量調節等も含まれる。

【００１３】蓄積制御変更手段による蓄積制御手段の制
御内容の態様として、光電変換素子における蓄積時間
は、変更開始から変更完了までの間は、その間の入射光
量に応じて蓄積時間を追従せずに、変更前の蓄積時間で
固定される。

【００１４】従って、光学系の光学要素を変更するとき
に光電変換素子に光が入射しなくなって長い蓄積時間が
自動的に設定されて無駄時間が生じたり、変更完了後に
蓄積時間を短くするためのステップが入るといったこと
がなくなる。

【００１５】また蓄積制御変更手段による蓄積制御手段
の制御内容の態様として、変更後の光学要素を含んだ光
学系での前記蓄積時間を、変更前の蓄積時間と変更後の
光学要素を含んだ光学系のＮＡと総合倍率とに基づいて
予測し、その予測値から蓄積時間がプリセットされる。
そして光学要素の変更完了と共にプリセットされた蓄積
時間で光電変換信号が読込まれるものとなる。

【００１６】また本発明において光学要素の状熊を検出
する状態検出手段を更に有し、前記蓄積制御変更手段は
前記状態検出手段からの検出結果に基づいて制御内容の
変更を行なうようにしてもよい。さらに、光学要素変更
情報が外部コントローラから与えられるようにしてもよ
い。また、光学要素の切り換え状態を直接検出しても良
い。また光学要素を位置決めするクリックやモータのト
ルクから切り換え状態を検出するようにしても良い。さ
らに、状態検出手段を対物レンズの倍率検出装置として
構成し、蓄積制御変更手段は検出倍率の変化を検出して
蓄積時間の固定期間を判断するようにしてもよい。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１には本発明の第１実施例に係る顕微鏡自
動焦点検出装置の機能ブロックが示されている。

【００１８】先ず、焦点検出装置が適用された顕微鏡の
光学系は、観察標本である被写体Ｓを少なくとも上下方
向へ移動させるステージ１を備えている。この光学系
は、ステージ１上に配置された被写体Ｓの光像を、レボ
ルバ２によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を
通過させてから、鏡筒内に配置されたプリズム４に入射
して接眼レンズ５へ導くように構成されている。

【００１９】一方、焦点検出装置側の構成は、プリズム
４を透過した光を反射部材６を介して結像レンズ７に入
射し、その結像レンズ７でＣＣＤ等からなる蓄積型セン
サ８上に光像を結像させるようになっている。この蓄積
型センサ８は入射光量と蓄積時間に応じた電圧値を持っ
た光電変換信号を出力する。

【００２０】上記蓄積型センサ８からの光電変換信号は
アナログ処理部９へ入力され、増幅等の処理を施され
る。そしてアナログ処理部９で処理された光電変換信号
をＡ／Ｄ変換器１０でデジタルデータに変換してからＣ
ＰＵ１６に入力している。

【００２１】上記ＣＰＵ１６は、タイミングジェネレー
タ１２に指令を与えてタイミングジェネレータ１２を介
して蓄積型センサ８に読出しタイミング信号を与えてい
る。すなわち、タイミングジェネレータ１２から蓄積型
センサ８へ出力される読出しタイミング信号の期間を蓄
積型センサ８での蓄積時間としている。

【００２２】ＣＰＵ１６は、蓄積型センサ８の出力がア
ナログ処理部９のレンジに適合していない場合には、レ
ンジに適合する様な蓄積時間とする命令をタイミングジ
ェネレータ１２へ出力する蓄積制御手段としての機能を
備えている。またＣＰＵ１６はセンサ８の出力から光学
系の焦点位置を検出し、その焦点位置へ前記ステージ１
を移動させるための合焦点からのズレ量を示す信号を生
成する焦点検出手段としての機能を備えている。ＣＰＵ
１６はモータ１３に駆動信号を与えてステージ１を上下
移動させて合焦調節を行っている。

【００２３】またレボルバ２は、ＣＰＵ１６によって制
御されるモータ２０で回転制御される。本実施例は、レ
ボルバ２の回転状態を直接検出するレボルバ回転状態検
出装置１５が状態検出手段として備えられている。この
レボルバ回転状態検出装置１５は、ホール素子，ホトイ
ンタプラタ等のレボルバ穴位置検出器から構成され、レ
ボルバ２の回転状態、すなわち対物レンズが光軸上に正
しく配置されている状態か、あるいは回転中なのかを検
出することができるものである。

【００２４】さらにＣＰＵ１６は、レボルバ回転状態検
出装置１５からのレボルバ回転状態検出信号より対物レ
ンズ交換時に、その交換の際に生じる急激な光量変化に
応じた蓄積時間の追従を禁止する手段を備えている。す
なわち、ＣＰＵ１６は、光学要素としての対物レンズの
変更時に前記蓄積制御手段における制御内容を変更する
蓄積制御変更手段としての機能を備えている。

【００２５】以上のように構成された本実施例の動作に
ついて図２を参照して説明する。焦点検出動作が開始さ
れると、蓄積型センサ８からの光電変換信号を読込み
（ステップＳ１）、レボルバ回転状態検出装置１５の回
転状態検出信号から対物レンズの交換があったか否か判
断する（ステップＳ２）。対物レンズの交換がなけれ
ば、さらに光電変換信号の電圧値がアナログ処理部９の
レンジに合っているか否か判断する（ステップＳ３）。
レンジが適合していれば、ステップＳ１で取込んだ光電
変換信号から光学系の焦点位置を検出し（ステップＳ
４）、その検出した焦点位置へステージ１上の被写体Ｓ
が位置するように、モータ１３を駆動する（ステップＳ
５）。

【００２６】一方、上記ステップＳ３の処理において、
現在設定されている蓄積時間では光電変換信号がアナロ
グ処理部９のレンジに適合しないと判断された場合に
は、ステップＳ６へ移行して、被写体Ｓの輝度に応じて
現在の光学系で最適な蓄積時間Ｔａを算出する（ステッ
プＳ６）。次に、その最適な蓄積時間ｔａで蓄積型セン
サ８から光電変換信号を読込んだならば（ステップＳ
７）、上記ステップＳ４へ移行して焦点検出を行う。こ
れによりアナログ処理部９のレンジに適合した光電変換
信号から焦点検出が行われ高精度な焦点検出が行われる
ものとなる。

【００２７】また、検鏡者がレボルバ２を回転させて対
物レンズ３の倍率を交換すると、レボルバ回転状態検出
装置１５からレボルバ２が回転状態に入ったことを知ら
せる信号がＣＰＵ１６へ出力される。

【００２８】ＣＰＵ１６では、レボルバ回転状態検出装
置１５から入力するレボルバ回転状態検出信号が、レボ
ルバ２が回転状態に入ったことを示すと、上記ステップ
Ｓ２からステップＳ８へ処理を移行する。そのステップ
Ｓ８では、対物レンズ３の交換を検出すると、タイミン
グジェネレータ１２を制御して、蓄積型センサ８での蓄
積時間を倍率交換前の時間に固定する。従って、この期
間は蓄積型センサ８への入射光はほぼ０となっているに
も拘らず、前回の蓄積時間に保持され、入射光量に応じ
た蓄積時間の制御が停止されている。

【００２９】次に、レボルバ回転状態検出装置１５から
入力するレボルバ回転状態検出信号が、レボルバ２が回
転停止し対物レンズの交換が終了したことを示すと（ス
テップＳ９）、上記ステップＳ１へ移行して変更した対
物レンズを含んだ光学系での最適蓄積時間が求められて
設定される。

【００３０】この様に本実施例は、レボルバ回転状態検
出装置１５を設けてレボルバ回転の開始と終了を検出
し、その変更開始から終了までの期間は蓄積時間を前回
の蓄積時間に保持するようにした。したがって、レボル
バ２回転中に入射光量がほぼ０となったときに長い蓄積
時間が設定されなくなる。この結果、蓄積時間の最適化
に要する時間を短縮でき、合焦時間を短縮することがで
きる。

【００３１】なお、上記実施例ではレボルバ２の回転状
態の検出を、レボルバ２の回転状態を直接検出すること
によって実現しているが、レボルバ２を位置決めするク
リックやモータ１３のトルクから検出しても同じ効果を
得ることができる。また対物レンズ倍率検出装置を設
け、検出倍率の変化を検出して蓄積時間の固定期間を判
断するようにしても良い。

【００３２】さらに、レボルバ２をＣＰＵ１６によって
制御するように構成しても良く、そのような場合には、
それらの検出装置を設けなくてもレボルバの回転状態を
検出することができる。

【００３３】次に、図３，図４を参照して本発明の第２
実施例について説明する。なお、前記第１実施例の説明
に用いた図１及び図２に示す部分と同一機能を有する部
分には同一符号を付し詳しい説明は省略する。

【００３４】本実施例は、対物レンズ３の倍率を検出す
る倍率検出装置１４を備えている。この倍率検出装置１
４は、対物レンズ３に設けた情報コードを読取る方法
や、レボルバ２の各対物レンズ取付孔に対応して設けた
情報コードを読取る方法などにより実現される。前記第
１実施例のＣＰＵ１６の機能に加えて最適蓄積時間予測
機能を備えたＣＰＵ１１へ入力するようにしている。

【００３５】ここで、蓄積時間Ｔint は、被写体Ｓの輝
度により決定され、合焦時にはＴint ＝最適蓄積時間Ｔ
ａとなる。検鏡者が対物レンズ３を変更する場合、蓄積
型センサ８に投影される光量と対物レンズ３との関係
は、対物レンズのＮＡをｘ、総合倍率をｚ、光量をＹと
すると、光量Ｙは、 Ｙ＝ｋ・ｘ² ／ｚ² （１） で与えられる。

【００３６】蓄積型センサ８の出力がアナログ処理部９
のダイナミックレンジに入るように蓄積時間Ｔint を変
化させ、対物レンズ３が変更になっても蓄積型センサ８
の出力が一定となるような光量Ｙと蓄積時間Ｔint の関
係は、 Ｔint ＝ｃ／Ｙ （２） となる。なお、ｃは定数である。上記（１），（２）式
より対物レンズと蓄積時間Ｔint の関係は、 Ｔint ＝Ｋ・ｚ² ／ｘ² （３） となる。なお、Ｋは定数である。

【００３７】以上のように、対物レンズを変更する場
合、変更前の蓄積時間Ｔａが既知であれば、変更後の最
適蓄積時間を予測することができる。本実施例では、倍
率検出装置１４がレボルバ２の倍率を検出してＣＰＵ１
１へ送出する。その倍率検出信号を受信したＣＰＵ１１
では、対物レンズ３の変更を検出すると、変更後の対物
レンズの倍率及びＮＡに関する情報から上記原理に基づ
いて最適蓄積時間を予測する（ステップＱ１）。そして
倍率検出信号から変更の完了を検出すると（ステップＳ
８）、上記ステップＱ１で求めた蓄積時間でセンサ出力
を読出し（ステップＱ２）、その蓄積時間で読出された
光電変換信号に基づいて焦点位置の検出を行う（ステッ
プＳ４）。すなわち、ＣＰＵ１１は、光学要素としての
対物レンズの変更時に前記蓄積制御手段における制御内
容を変更する蓄積制御変更手段としての機能を備えてい
る。

【００３８】この様な本実施例によれば、変更後の対物
レンズの倍率及びＮＡに関する情報から最適蓄積時間を
予測するようにしたので、対物レンズ交換後に蓄積時間
の調整を行うことなく、予測した蓄積時間で光電変換信
号を読み出すことができ、制御の簡素化と合焦時間の短
縮化を図ることができる。

【００３９】なお、前記第１，第２実施例では、蓄積型
センサ８への入射光量に影響を及ぼす光学系の光学要素
として対物レンズ３を例に説明したが、対物レンズ以外
の光学要素として光源１７、ＮＤフィルタ１８、ＡＳ
（開口絞り）１９を対象とすることもできる。以下、そ
れらの光学要素を変更する場合について第３実施例とし
て説明する。

【００４０】第３実施例の機能ブロックが図５に示され
ている。本実施例における顕微鏡の光学系は、透過照明
用の光源１７から出た照明光がＮＤフィルタ１８、ＡＳ
１９を透過して被写体Ｓに入射するように構成されてい
る。

【００４１】さらに本実施例では、光源１７に供給する
電流を検出するための供給電流検出装置２１と、ＮＤフ
ィルタ１８が光路上へ挿入されたことを検出するＮＤフ
ィルタ挿入検出装置２２と、ＡＳ１９の絞り量を検出す
るＡＳ調節検出装置２３とが設けられている。

【００４２】それら各検出装置２１〜２３からの状態検
出信号がＣＰＵ２４へ与えられるようになっている。Ｃ
ＰＵ２４は、基本的には図４に示すフローチャートに従
って動作する。すなわち、ＣＰＵ２４は、各種光学要素
の変更時に前記蓄積制御手段における制御内容を変更す
る蓄積制御変更手段としての機能を備えている。第２実
施例と異なる点は、本実施例では各検出装置２１〜２３
の出力から変更後の光学系の最適蓄積時間を予測してい
る点である。

【００４３】図５に示すような顕微鏡の光学系で、光源
１７の明るさを調整した場合、その調整量に応じて蓄積
型センサ８に入射する光量が変化し、蓄積型センサ８の
出力が変化する。例えば、光源１７の明るさを低下させ
れば蓄積型センサ８の出力も低下する。この低下に対し
て蓄積時間Ｔint を変化させることによって蓄積型セン
サ８の出力電圧を一定になるようにする、光源供給電流
ｉと蓄積時間Ｔint の関係は、 Ｔint ＝ｃ／ｆ（ｉ） （４） となる。

【００４４】一方、光源部の光路にＮＤフィルタ１８が
挿入されると、蓄積型センサ８の出力電圧は低下する。
この低下の補正を蓄積時間Ｔint で行う場合、蓄積時間
Ｔint とＮＤフィルタ１８挿入による照明光の低下分ｋ
との関係は、 Ｔint ＝１／ｋ （５） となる。

【００４５】さらに、ＡＳ１９により絞り量が調整され
た場合にも、蓄積型センサ８に入射する光量は増減す
る。ＡＳが全開のとき対物レンズのＮＡが全て通過する
としてＮＡ＝１と仮定した場合、絞り量をｂ（ｂ＜１）
とすると、光量Ｙと絞り量ｂの関係は、 Ｙ＝Ｌ・ｂ² （６） となる。

【００４６】光量Ｙと蓄積時間Ｔint の関係は、（２）
式で表されるため、蓄積時間Ｔintと絞り量ｂとの関係
は、 Ｙ＝Ｌ′・ｂ² （７） で示される。なお、Ｌ，Ｌ′は定数である。

【００４７】光源１７への光源供給電流ｉ、ＮＤフィル
タ１８による光源光の低下分ｋ、ＡＳ１９の絞り量ｂを
考慮した総合的な蓄積時間Ｔint は、 Ｔint ＝Ａ／ｆ（ｉ）・ｂ² ・ｋ （８） となる。

【００４８】本実施例では、ＣＰＵ２４が各検出装置２
１〜２３から光源供給電流ｉ、光源光の低下分ｋ、絞り
量ｂの各データを取り込んで、それらパラメータのうち
少なくとも一つが変更された場合には、上記（８）式か
ら最適蓄積時間を予測している。そして変更終了後に、
その予測した最適蓄積時間でセンサ出力を取り込むよう
にしている。従って、本実施例によっても前記第２実施
例と同様に、光源１７，ＮＤフィルタ１８，ＡＳ１９の
いずれかを変更した後の蓄積時間調整動作が削減され処
理の簡素化及び合焦時間の短縮を図ることができる。

【００４９】尚、前記第１〜第３実施例を任意に組み合
わせることもできる。また組み合わせることにより、相
乗効果を発揮することもできる。次に、本発明の第４実
施例について図６を参照して説明する。

【００５０】本実施例に係る顕微鏡自動焦点検出装置の
光学系は、少なくとも上下方向へ移動可能なステージ１
上に配置された被写体Ｓの光像を対物レンズ３，レボル
バ２，プリズム４，反射プリズム６，結像レンズ７を介
して蓄積型イメージセンサ８に入射させる構成となって
いる。また焦点検出装置側の構成は、イメージセンサ８
からのアナログ信号をアナログ処理部９に入力し、そこ
で増幅等の処理を施してからＡ／Ｄ変換器１０を介して
ＣＰＵ２４に入力している。そしてＣＰＵ２４がタイミ
ングジェネレータ１２を介してイメージセンサ８の蓄積
時間を制御すると共に、モータ１３を制御してステージ
１を上下動させて合焦調節する。また外部コントローラ
３０がレボルバ制御装置３１，ＡＳ制御装置３２，ＦＳ
制御装置３３，光量制御装置３４を制御する。

【００５１】次に、本実施例の動作について説明する。
ＣＰＵ２４は、タイミングジェネレータ１２へ送信する
指令によりイメージセンサ８の蓄積時間を制御してい
る。すなわち、ＣＰＵ２４は、イメージセンサ８の出力
レベルを検出し、イメージセンサ８の出力レベルがアナ
ログ処理部９及びＡ／Ｄ変換器１０の入力範囲に入るよ
うな最適蓄積時間Ｔint ｂを算出し、イメージセンサ８
の蓄積時間Ｔint が最適蓄積時間Ｔint ｂとなるように
タイミングジェネレータ１２へ指令を送信する。

【００５２】ＣＰＵ２４が以上の処理を繰り返すことに
よりイメージセンサ８の蓄積時間が常に最適な時間に制
御される。以下、この様な制御をＴ int制御ループと呼
ぶ。またＣＰＵ２４が、被写体Ｓの光像を光電変換して
得られたデジタルデータより被写体像のデフォーカス
量，デフォーカス方向を算出し、被写体像が合焦位置に
来るようにステージ１を移動させる駆動命令をモータ１
３へ出力することにより自動合焦調節が実行される。

【００５３】外部コントローラ３０にはジョグスイッチ
が設けられていて、そのジョグスイッチで検鏡者からの
入力を受け付けるようになっている。すなわち、ジョグ
スイッチを操作することにより対物レンズ３の倍率指
定，ＡＳ１７，ＦＳ（視野絞り）３５の絞り量，光量の
調整ができる構成となっている。具体的には、レボルバ
位置と対物レンズ３の対応が予め外部コントローラ３０
に記憶されていて、検鏡者から対物レンズ３の倍率指定
が行なわれると、それに応じた信号を外部コントローラ
３０からレボルバ制御装置３１へ送出するようになって
いる。送信情報は現時点のレボルバ位置より右または左
へレボルバを何段階回転させるかといった内容の命令で
ある。

【００５４】またＡＳ１９，ＦＳ３５の絞り量，光量の
調整は、検鏡者が外部コントローラ３０のジョグスイッ
チを操作することにより行われる。例えば、検鏡者によ
るＡＳ１９に関するジョグスイッチの操作に応動して外
部コントローラ３０がジョグスイッチ操作量，及び操作
方向に応じた信号をＡＳ制御装置３２へ送信する。ＡＳ
制御装置３２は外部コントローラ３０からの信号を受信
し、その信号に見合った量だけＡＳ１９を駆動する。ま
た光量調整は、上記外部コントローラ３０のジョグスイ
ッチの操作に応じた信号がＦＳ制御装置３３，光量制御
装置３４に送信され、各制御装置がＦＳ３５，光源１
６，ＮＤフィルタ等を駆動することにより行われる。

【００５５】次に、イメージセンサ８の蓄積時間の制御
を説明する。前述の各実施例と同様に、ＣＰＵ２４は、
光学要素の変更時に前記蓄積制御手段における制御内容
を変更する蓄積制御変更手段としての機能を備えてい
る。検鏡者が対物レンズ３の倍率を変更するため、外部
コントローラ３０でレボナンバーまたは倍率を指定する
スイッチを押すと、そのスイッチ操作により前述したよ
うに外部コントローラ３０から対物レンズ３の変更信号
がレボルバ制御装置３１へ送信される。このとき、ＣＰ
Ｕ２４に対しても外部コントローラ３０から変更信号が
送出される。それにより、ＣＰＵ２４はタイミングジェ
ネレータ１２に対し、対物レンズ３の交換時に生じる急
激な光量変化に蓄積時間の制御が追従することを防ぐ
為、蓄積時間固定信号を送信する。

【００５６】次に、ＣＰＵ２４は外部コントローラ３０
から送信される検鏡者の設定した対物レンズの倍率に適
した最適蓄積時間を予測演算し、最適蓄積時間となるよ
うにタイミングジェネレータ１２に指令を送信する。

【００５７】さらにＣＰＵ２４は外部コントローラ３０
からの対物レンズ３のセット完了信号により上述したＴ
int制御ループを開始する。以上の構成により、対物レ
ンズ３の交換時に生じる急激な光量変化に最適蓄積時間
制御が追従しなくなり、さらに対物レンズ３の交換中に
最適蓄積時間を予測するため、常に蓄積時間が最適化さ
れ、最適蓄積時間への制御時間が短縮され、合焦時間の
短縮を図ることができる。

【００５８】次に、ＡＳ１９，ＦＳ３５の光量調整にお
ける最適蓄積時間制御を説明する。外部コントローラ３
０に設けられたＡＳ制御装置３２に関するジョグスイッ
チが検鏡者から操作されると、前述したように外部コン
トローラ３０からジョグスイッチの操作量に応じた絞り
量信号がＡＳ制御装置３２へ送信される。この時、外部
コントローラ３０からＣＰＵ２４に対し同様に絞り量信
号が送出される。また外部コントローラ３０は、ＡＳ１
９のセットが完了した時点でＣＰＵ２４に対しセット完
了信号を送出する。

【００５９】ＣＰＵ２４では外部コントローラ３０から
絞り量信号を受信すると、タイミングジェネレータ１２
へＡＳ１９が絞られる事によるイメージセンサ８への入
射光量の減少を補うような最適蓄積時間を演算する。そ
の演算式は（７）式による。

【００６０】その後、ＣＰＵ２４で外部コントローラ３
０からＡＳ１９のセット完了信号を受信すると、再び上
述したＴ int制御ループを実行する。ＦＳ３５，光源１
６の調整（ＮＤフィルタの調整）についてもＡＳ１９と
同様の制御が行われる。

【００６１】このように本実施例では、検鏡者が外部コ
ントローラ３０を使ってＡＳ１９，ＦＳ３５，光源１６
などの変更を行う際には、外部コントローラ３０により
Ｔ int制御ループが中断され、かつ予想される光量に合
わせた最適な蓄積時間に制御される。そのため、イメー
ジセンサ８における蓄積時間を最適化するのに要する制
御時間が短縮され、合焦時間の短縮を図ることができ
る。

【００６２】なお上記各実施例ではステージ上下方式の
合焦装置を例に説明したが、レボルバ上下機構を設け、
それにモータを連結したレボルバ上下方式に適用するこ
ともできる。本発明は上記各実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、光
電変換素子での蓄積時間を顕微鏡の光学系の変更などに
影響されることなく常に最適な蓄積時間に制御でき合焦
時間を短縮し、かつ制御の簡素化された顕微鏡用自動焦
点検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る顕微鏡用自動焦点検
出装置の機能ブロック図。

【図２】第１実施例に係る顕微鏡用自動焦点検出装置の
動作説明図。

【図３】本発明の第２実施例に係る顕微鏡用自動焦点検
出装置の機能ブロック図。

【図４】第２実施例に係る顕微鏡用自動焦点検出装置の
動作説明図。

【図５】本発明の第３実施例に係る顕微鏡用自動焦点検
出装置の機能ブロック図。

【図６】本発明の第４実施例に係る顕微鏡用自動焦点検
出装置の機能ブロック図。

【符号の説明】

１…ステージ、２…レボルバ、３…対物レンズ、８…蓄
積型センサ、９…アナログ処理部、１１，１６，２４…
ＣＰＵ、１３，２０…モータ、３０…外部コントロー
ラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 G02B 7/32 G01B 21/26 H04N 5/232 H04N 5/335

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄積型の光電変換素子からなり、複数の
   光学要素からなる顕微鏡の光学系から取出された光を電
   気信号に変換する光電変換手段と、 この光電変換手段より出力される光電変換信号から前記
   光学系の焦点位置を検出する焦点検出手段と、 前記光電変換素子の蓄積時間を制御する蓄積制御手段
   と、 前記光学要素を変更する光学要素変更手段と、 前記光学要素変更手段による前記光学要素の変更時、前
   記蓄積制御手段における蓄積時間を前記光学要素の変更
   前の時間に固定する制御を行い、前記光学要素変更手段
   による前記光学要素の変更前又は変更後、前記蓄積制御
   手段における蓄積時間を前記光学要素に応じて算出され
   た最適な蓄積時間に設定する制御を行う蓄積制御変更手
   段を備えたことを特徴とする顕微鏡用自動焦点検出装
   置。
2. 【請求項２】 蓄積型の光電変換素子からなり，複数の
   光学要素からなる顕微鏡の光学系から取出された光を電
   気信号に変換する光電変換手段と、 この光電変換手段より出力される光電変換信号から前記
   光学系の焦点位置を検出する焦点検出手段と、 前記光電変換素子の蓄積時間を制御する蓄積制御手段
   と、 前記光学要素を変更する光学要素変更手段と、 前記光学要素変更手段による前記光学要素の変更後の最
   適蓄積時間を、変更前の蓄積時間と変更後の前記光学要
   素を含んだ光学系のＮＡと総合倍率とに基づいて変更す
   る蓄積制御変更手段を備えたことを特徴とする顕微鏡用
   自動焦点検出装置。
3. 【請求項３】 前記光学要素の状態を検出する状態検出
   手段を更に有し、 前記蓄積制御変更手段は、 前記状態検出手段からの検出結果に基づいて制御内容の
   変更を行なうようにしたことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の顕微鏡用自動焦点検出装置。
4. 【請求項４】 前記状態検出手段は、 前記光学要素の動作を制御する外部コントローラを含む
   ことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡用自動焦点検出
   装置。
5. 【請求項５】 前記状態検出手段は、 前記光学要素の切り換え状態を直接検出することを特徴
   とする請求項３記載の顕微鏡用自動焦点検出装置。
6. 【請求項６】 前記状態検出手段は、 前記光学要素を位置決めするクリックやモータのトルク
   から切り換え状態を検出することを特徴とする請求項３
   記載の顕微鏡用自動焦点検出装置。
7. 【請求項７】 前記光学要素は、対物レンズであり、 前記状態検出手段は、前記対物レンズの倍率検出装置で
   あり、 検出倍率の変化を検出して蓄積時間の固定期間を判断す
   るようにしていることを特徴とする請求項３記載の顕微
   鏡用自動焦点検出装置。
8. 【請求項８】 前記光学要素は、 対物レンズ、キューブ、光源、開口絞り、視野絞りのい
   ずれかを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の顕
   微鏡用自動焦点検出装置。