JP3423091B2 - Microscope and automatic focus detection method - Google Patents

Microscope and automatic focus detection method

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JP3423091B2
JP3423091B2 JP31029694A JP31029694A JP3423091B2 JP 3423091 B2 JP3423091 B2 JP 3423091B2 JP 31029694 A JP31029694 A JP 31029694A JP 31029694 A JP31029694 A JP 31029694A JP 3423091 B2 JP3423091 B2 JP 3423091B2
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stage
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optical system
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伸之 永沢
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡及びその自動焦
点検出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope and its automatic focus detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、顕微鏡に用いられる自動焦点検出
方法として、特開昭63−176072号公報に開示さ
れるように、被写体を撮影することで得られる映像信号
の所定の高域成分を焦点電圧として離散的に取り出し、
この焦点電圧によりフォーカスレンズを光軸方向に移動
させてフォーカシングを行うものであって、上記の焦点
電圧のレベルが急激に所定レベル以上に低下すると、そ
の後、数回に亘って取り出された焦点電圧を無視してフ
ォーカシングを続行するようにして、焦点電圧の急激な
変動を外乱によるものと判断するようにしたものが知ら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an automatic focus detection method used in a microscope, as disclosed in JP-A-63-176072, a predetermined high frequency component of a video signal obtained by photographing a subject is focused. Discretely extracted as voltage,
Focusing is performed by moving the focus lens in the optical axis direction by this focus voltage, and when the level of the above-mentioned focus voltage sharply drops to a predetermined level or more, thereafter, the focus voltage extracted several times. There is known a method in which the focus voltage is ignored and the focusing is continued, and a rapid change in the focus voltage is determined to be caused by a disturbance.

【0003】また、特公平3−21892号公報に開示
されるように、山登り方式による撮影レンズの自動焦点
検出において、撮影レンズをその光軸に沿って移動させ
つつコントラスト信号を測定して、このコントラスト信
号の強度の最大値を検知する際、この測定されたコント
ラスト信号の強度の変化が増大方向から減少方向に変化
したとき、この増大と減少の間のピーク値を示す撮影レ
ンズの位置から前後所定距離内で、このピーク値より大
きい値のコントラスト信号を求め、このピーク値より大
きな値のコントラスト信号が求められない時は、このピ
ーク値を示す位置に撮影レンズを設定し、一方、この
ーク値より大きい値のコントラスト信号が求められた時
は、さらにその位置から山登りサーボ方式に従って撮影
レンズを移動させることで、焦点検出動作中のコントラ
スト値のサブピーク値を無視して真のコントラスト最大
位置へ撮影レンズを移動させるようにしている。
Further, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 3-21892, in automatic focus detection of a photographing lens by a hill climbing method, the contrast signal is measured while moving the photographing lens along its optical axis. When detecting the maximum value of the intensity of the contrast signal, when the change in the measured intensity of the contrast signal changes from the increasing direction to the decreasing direction, the peak value between the increase and the decrease is displayed. within a predetermined distance, obtains a contrast signal of the peak value greater than, when the contrast signal greater than the peak value is not required, set the photographing lens to a position indicating the peak value, whereas, the pin <br/> When a contrast signal with a value larger than the peak value is obtained, the photographic lens is moved from that position according to the hill climbing servo system. It is to ignore the sub-peak value of the contrast values in the focus detecting operation is to move the imaging lens to the true maximum contrast positions.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭63
−176072号公報に開示されたものでは、焦点方向
にフォーカスレンズを移動させる途中で焦点電圧のレベ
ルが急激に所定レベル以上に低下した場合は、外乱によ
る急激な変動と判断し、それ以後の数回に亘って取り出
された焦点電圧を無視してフォーカシングを続行するよ
うにしているため、焦点電圧の急激な変化が外乱による
ものか、その他の要因によるものか判別できず、安定し
た焦点検出ができなかった。
However, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-63
According to the technique disclosed in Japanese Patent No. 176072, when the focus voltage level suddenly drops to a predetermined level or higher during the movement of the focus lens in the focus direction, it is determined that it is a rapid change due to disturbance, and the number after that. Since the focus voltage that has been taken out over a period of time is ignored and focusing is continued, it is impossible to determine whether the sudden change in the focus voltage is due to disturbance or other factors, and stable focus detection is possible. could not.

【0005】また、特公平3−21892号公報に開示
されたものでは、山登りサーボ方式を適用して、1つの
コントラスト位置を発見したら、その前後のコントラス
ト特性を測定し、その位置がサブピークであるか確認す
るようになっているが、真の焦点位置において、コント
ラストのピークが発生しないことから、サブピークなの
か、真のピークなのかを確認できずに合焦点の誤認識を
招くことがあった。
Further, in the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-21892, when a hill-climbing servo system is applied and one contrast position is found, the contrast characteristics before and after that are measured, and the position is a sub-peak. However, since the peak of the contrast does not occur at the true focus position, it may not be possible to confirm whether it is a sub-peak or a true peak, which may lead to false recognition of the in-focus point. .

【0006】ここで、山登りサーボ方式について、詳述
すると、例えばラインイメージセンサを用いたもので
は、ラインセンサ上に常に標本の画像が投影されている
条件では、ステージの位置とコントラスト値との関係
は、図3に示すようにステージ位置に対して焦点位置で
コントラスト値のピーク値を持つコントラスト特性が得
られるようになり、何等問題なく焦点検出ができること
になる。しかし、図4(a)に示すように観察物が点在
していてその他の領域には何もないような場合には(例
えば、蛍光観察、暗視野観察など背景が暗黒になり易い
ものの場合がある。)、合焦点での標本像aとラインイ
メージセンサbとの位置関係が同図のようになると、合
焦点で標本像aがラインイメージセンサbに投影されな
いため、コントラスト値はゼロとなる。ところが、この
位置関係を保ったままで、ステージを光軸方向に移動さ
せると、同図(b)に示すように点在していた標本像a
は見掛上大きく広がるデフォーカス特性を見せるため、
ある位置までステージを移動した時、標本像aがライン
イメージセンサb上に投影され、再びコントラストが現
れるようになり、その後、さらにステージを焦点から離
れる方向に移動させると、これ以後は、通常ラインイメ
ージセンサb上に標本像aが投影されている場合と同様
のでフォーカス特性を見せるようになる。
The hill climbing servo system will be described in detail. For example, in the case of using a line image sensor, the relationship between the position of the stage and the contrast value under the condition that the image of the sample is always projected on the line sensor. As shown in FIG. 3, a contrast characteristic having a peak contrast value at the focus position with respect to the stage position can be obtained, and focus detection can be performed without any problem. However, as shown in FIG. 4A, when the observation object is scattered and there is nothing in the other area (for example, when the background is apt to become dark, such as fluorescence observation or dark field observation). If the positional relationship between the sample image a at the in-focus point and the line image sensor b is as shown in the figure, since the sample image a is not projected at the in-focus point on the line image sensor b, the contrast value is zero. Become. However, when the stage is moved in the optical axis direction while maintaining this positional relationship, the sample images a scattered as shown in FIG.
Is a defocusing characteristic that appears to spread greatly,
When moving the stage to a location, specimen image a is the line
When the image is projected on the image sensor b and the contrast comes to appear again, after that, when the stage is further moved in the direction away from the focus, after that, when the sample image a is normally projected on the line image sensor b. As with, the focus characteristics will be shown.

【0007】この場合、ステージ位置とコントラスト値
の関係は、図5に示すように、ステージを焦点位置に向
かって移動すると、コントラスト値が徐々に増加する
が、ラインイメージセンサb上から標本像aの投影が消
える位置で、急激にコントラスト値が低下し、その後、
標本像aがデフォーカスによりラインイメージセンサb
上に投影されると、再びコントラスト値は立ち上がり、
さらにステージを焦点から離れる方向に移動するにした
がい、コントラストは低下するようになる。
In this case, as for the relationship between the stage position and the contrast value, as shown in FIG. 5, when the stage is moved toward the focus position, the contrast value gradually increases, but the sample image a from the line image sensor b. At the position where the projection of disappears, the contrast value suddenly decreases, and then
The sample image a is defocused so that the line image sensor b
When projected on, the contrast value rises again,
Further, as the stage moves away from the focus, the contrast decreases.

【0008】ところが、このようなコントラスト特性に
よると、実際の合焦点が位置するのは、コントラストの
現れない区間cに存在することになるため、かかるコン
トラスト特性に山登りサーボ方式を適用すると、真の焦
点位置において、コントラスト値のピークが発生しない
ことから、サブピークなのか、真のピークなのかを確認
できなくなり合焦点の誤認識を招き易く、安定した焦点
検出ができないという問題点があった。
However, according to such a contrast characteristic, the actual focal point is located in the section c where no contrast appears. Therefore, if the hill-climbing servo method is applied to such a contrast characteristic, it is true. Since the peak of the contrast value does not occur at the focus position, it is not possible to confirm whether it is a sub-peak or a true peak, which easily leads to erroneous recognition of the in-focus point, and stable focus detection cannot be performed.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、合焦点位置を誤認識することなく、常に安定した焦
点調節を実現できる顕微鏡及びその自動焦点検出方法を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a microscope capable of always realizing stable focus adjustment without erroneously recognizing the in-focus position and an automatic focus detection method thereof. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡は、ステ
ージ上の試料を観察する対物光学系と、前記対物光学系
により形成された光像を光電変換するイメージセンサ
と、前記イメージセンサにより光電変換し前記光像のコ
ントラスト値を生成するとともに、該コントラスト値を
評価することにより合焦点を検出するCPUと、を備え
た顕微鏡において、前記CPUは、前記対物光学系の光
軸に沿って前記コントラスト値が上昇する方向に前記ス
テージまたは対物光学系を移動させながら前記コントラ
スト値が急激に低下する点を検出し、コントラスト値が
急激に低下する点を検出すると、さらに所定距離の範囲
の移動によりコントラスト値が急激に復活する点を検出
し、これら検出されたコントラスト値の変化点に基づい
て焦点を検出することを特徴とする。また、本発明の顕
微鏡のCPUは、前記変化点の中心位置に前記ステージ
または対物光学系を移動させることを特徴とする。ま
た、本発明の顕微鏡のイメージセンサは、ラインイメー
ジセンサであることを特徴としている。また、本発明の
顕微鏡の自動焦点検出方法は、ステージ上の試料を観察
する対物光学系より形成された光像をイメージセンサに
より光電変換し前記光像のコントラスト値を生成すると
ともに、該コントラスト値を評価することにより合焦点
を検出する顕微鏡の自動焦点検出方法において、前記ス
テージまたは対物光学系を該対物光学系の光軸に沿って
前記コントラスト値が上昇する方向に移動させながら前
記コントラスト値が急激に低下する点を検出し、コント
ラスト値が急激に低下する点を検出すると、さらに所定
距離の範囲の移動によりコントラスト値が急激に復活す
る点を検出し、これら検出されたコントラスト値の変化
点に基づいて焦点を検出することを特徴とする。
Means for Solving the Problems The microscope of the present invention, stearyl
Objective optical system for observing a sample on a screen, and the objective optical system
Image sensor that photoelectrically converts the optical image formed by
And a photoelectric conversion of the optical image by the image sensor.
The contrast value is generated while the contrast value is generated.
And a CPU that detects the in-focus point by evaluating
In the microscope described above, the CPU controls the light of the objective optical system.
The contrast value increases along the axis in the direction of increasing the contrast.
While moving the stage or objective optical system
The point where the strike value drops sharply is detected, and the contrast value
When a point that drops sharply is detected, the range within the specified distance
Detects the point where the contrast value suddenly recovers due to the movement of
Based on the detected change points of the contrast value
It is characterized by detecting the focal point. Further, the manifestation of the present invention
The CPU of the microscope has the stage at the center position of the change point.
Alternatively, the objective optical system is moved. Well
Further, the image sensor of the microscope of the present invention has a line image.
It is characterized by being a di-sensor. In addition, according to the present invention
The microscope's automatic focus detection method observes the sample on the stage
The optical image formed by the objective optical system
When photoelectric conversion is performed to generate the contrast value of the optical image,
In both cases, the focus is evaluated by evaluating the contrast value.
In the automatic focus detection method of a microscope for detecting
The objective optical system along the optical axis of the objective optical system.
While moving in the direction in which the contrast value increases
The point where the contrast value drops sharply is detected and
If a point where the last value drops sharply is detected, the
Contrast value recovers sharply by moving the range of distance
Change the detected contrast value.
The feature is that the focus is detected based on the points.

【0011】[0011]

【作用】この結果、本発明によれば、ステージ上の試料
を観察する対物光学系より形成された光像をラインイメ
ージセンサなどのイメージセンサにより光電変換し前記
光像のコントラスト値を生成しつつ、このコントラスト
値を評価することにより合焦点を検出するものであっ
て、まず、ステージまたは対物光学系を該対物光学系の
光軸に沿ってコントラスト値が上昇する方向に移動さ
せ、このステージまたは対物光学系手段の移動によりコ
ントラスト値が急激に低下する位置を検出し、コントラ
スト値が急激に低下する位置を検出すると、さらに所定
距離の範囲を移動させて、コントラスト値が急激に復活
する位置を検出し、これら2点でコントラスト値の変化
を検出すると、これら検出されたコントラスト値の変化
点に基づいて焦点を検出することができる。さらに、
化点の中心位置にステージまたは対物光学系を移動させ
るようにすることにより、合焦点の検出において、仮に
観察物が点在していて、イメージセンサ上に観察物の光
像が投影されないような場合でも、焦点位置を誤認識す
ることがなくなり、この焦点位置にステージまたは対物
光学系を移動制御することができる。
As a result, according to the present invention, the optical image formed by the objective optical system for observing the sample on the stage is photoelectrically converted by an image sensor such as a line image sensor to generate a contrast value of the optical image. been made to detect the focusing point by evaluating the contrast value, firstly, it is moved in the direction in which the contrast value is increased along the stage or the objective optical system to the optical axis of the objective optical system, the stage or When the position where the contrast value sharply decreases due to the movement of the objective optical system means is detected, and when the position where the contrast value sharply decreases is detected, the range of a predetermined distance is further moved to find the position where the contrast value sharply recovers. detecting, when detecting a change in the contrast value in these two points, a change in these detected contrast value
The focus can be detected based on the points. Furthermore, by moving the stage or the objective optical system to the center position of the change point, in the detection of the in-focus point, the observation object is temporarily scattered and the optical image of the observation object is not projected on the image sensor. Even in such a case, the focus position is not erroneously recognized, and the stage or the objective optical system can be moved and controlled to this focus position.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図1は本発明の自動焦点検出方法を適用した焦点検
出装置の概略構成を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a focus detection device to which the automatic focus detection method of the present invention is applied.

【0013】図において、1はステージで、このステー
ジ1上には試料となる標本2を載置している。そして、
このステージ1上の標本2に対応して対物レンズ3を配
置している。この場合、ステージ1は、観察する標本2
の焦点状態を調節するため、対物レンズ3の光軸方向に
上下動できるようになっている。
In the figure, reference numeral 1 designates a stage on which a specimen 2 as a sample is placed. And
An objective lens 3 is arranged corresponding to the sample 2 on the stage 1. In this case, the stage 1 is the specimen 2 to be observed.
In order to adjust the focus state of the objective lens 3, the objective lens 3 can be moved up and down in the optical axis direction.

【0014】そして、対物レンズ3の光軸上に沿って、
プリズム4およびミラー5を配置し、このうちプリズム
4を介して接眼レンズ6を配置し、また、ミラー5を介
して結像レンズ7、ラインイメージセンサ8を配置し
て、対物レンズ3より捕らえられた標本2の光像を、ミ
ラー5、結像レンズ7を介してラインイメージセンサ8
に投影するとともに、プリズム4を介して接眼レンズ6
より観察できるようにしている。ここで、ラインイメー
ジセンサ8は、投影された標本2の光像を電気信号に変
換するものである。
Then, along the optical axis of the objective lens 3,
The prism 4 and the mirror 5 are arranged, the eyepiece lens 6 is arranged via the prism 4, and the imaging lens 7 and the line image sensor 8 are arranged via the mirror 5 to be caught by the objective lens 3. The optical image of the sample 2 is transferred to the line image sensor 8 via the mirror 5 and the imaging lens 7.
And the eyepiece 6 through the prism 4
I am trying to observe more. Here, the line image sensor 8 converts the projected optical image of the sample 2 into an electric signal.

【0015】このラインイメージセンサ8には、アナロ
グ信号処理回路9を接続し、このアナログ信号処理回路
9にコントラスト演算部10を接続している。アナログ
信号処理回路9は、ラインイメージセンサ8により電気
信号に変換された画像信号にA/D変換などの所定の処
理を加えて、コントラスト演算部10に送るようにして
いる。コントラスト演算部10は、所定のコントラスト
評価関数にしたがってアナログ信号処理回路9より送ら
れてくる信号を処理し、その結果をCPU11に与える
ようにしている。
An analog signal processing circuit 9 is connected to the line image sensor 8, and a contrast calculating section 10 is connected to the analog signal processing circuit 9. The analog signal processing circuit 9 performs a predetermined process such as A / D conversion on the image signal converted into an electric signal by the line image sensor 8 and sends the image signal to the contrast calculation section 10. The contrast calculation section 10 processes the signal sent from the analog signal processing circuit 9 according to a predetermined contrast evaluation function, and gives the result to the CPU 11.

【0016】CPU11は、コントラスト演算部10か
らの演算結果および対物レンズ3からの倍率などの情報
を取り込み、これら情報からステージ1の移動量を求
め、この結果をステージ駆動回路12に出力するように
している。そして、このステージ駆動回路12は、CP
U11から送られてくる情報に基づいてステージ1を駆
動し、焦点状態を調節するようにしている。
The CPU 11 fetches information such as the calculation result from the contrast calculation section 10 and the magnification from the objective lens 3, obtains the movement amount of the stage 1 from the information, and outputs the result to the stage drive circuit 12. ing. Then, this stage drive circuit 12 is
The stage 1 is driven based on the information sent from U11 to adjust the focus state.

【0017】しかして、このようにした焦点検出装置に
よる焦点検出を簡単に説明すると、いま、ステージ1上
に標本2が載置されると、標本2の光像が対物レンズ3
により捕らえられ、ミラー5、結像レンズ7を介してラ
インイメージセンサ8に投影される。
The focus detection by the focus detecting device thus constructed will be briefly described. Now, when the sample 2 is placed on the stage 1, the optical image of the sample 2 is converted into the objective lens 3.
It is captured by the line image sensor 8 via the mirror 5 and the imaging lens 7.

【0018】すると、ラインイメージセンサ8により、
投影された標本2の光像は、電気信号に変換されて、コ
ントラスト演算部10に送られ、所定のコントラスト評
価関数に応じた演算処理が施され、その後、対物レンズ
3からの倍率などの情報とともにCPU11に送られ、
ステージ1の移動量が求められる。
Then, by the line image sensor 8,
The projected optical image of the sample 2 is converted into an electric signal and sent to the contrast calculation unit 10, where it is subjected to calculation processing according to a predetermined contrast evaluation function, and thereafter, information such as magnification from the objective lens 3 is given. Sent to the CPU 11 with
The movement amount of the stage 1 is obtained.

【0019】これにより、ステージ駆動回路12により
ステージ1が駆動され、このような動作を繰り返すこと
により、焦点状態が自動調節されるようになる。この場
合も、上述したと同様にしてラインイメージセンサ8に
ついて、合焦時やデフォ−カス時のいずれの場合も標本
2の画像が投影される場合には、ステージ1の位置とコ
ントラスト値との関係は、図3に示すように焦点位置の
みでピーク値を持った特性となるが、観察物が点在して
いる標本では、合焦点での標本2とラインイメージセン
サ8との位置関係が図4(a)に示すようになると、合
焦点で標本像aがラインイメージセンサ8に投影されな
いため、演算されたコントラスト値はゼロとなる。とこ
ろが、ステージ1を上方向または下方向に移動させると
標本2の画像は、デフォーカスにより図4(b)に示す
ように画像が大きく広がるようになるため、ある位置ま
でステージ1が移動すると、合焦点で投影されなかった
標本像がラインイメージセンサ8に投影されるようにな
って、コントラスト値は再び立ち上がり、さらにステー
ジ1を移動させると、これ以後は、通常ラインイメージ
センサ8上に標本像が投影されている場合と同様のでフ
ォーカス特性を見せるようになり、この結果、図5に示
すコントラスト特性が得られる。
As a result, the stage driving circuit 12 drives the stage 1, and by repeating such an operation, the focus state is automatically adjusted. In this case as well, in the same manner as described above, when the image of the sample 2 is projected by the line image sensor 8 in both focusing and defocusing, the position of the stage 1 and the contrast value are compared. The relationship has a characteristic that it has a peak value only at the focal position as shown in FIG. 3, but in the case where the observation object is scattered, the positional relationship between the sample 2 and the line image sensor 8 at the in-focus point is In the case shown in FIG. 4A, since the sample image a is not projected on the line image sensor 8 at the in-focus point, the calculated contrast value becomes zero. However, when the stage 1 is moved upward or downward, the image of the sample 2 is greatly expanded due to defocusing as shown in FIG. 4B. Therefore, when the stage 1 moves to a certain position, The sample image not projected at the in-focus point is projected on the line image sensor 8, the contrast value rises again, and when the stage 1 is further moved, thereafter, the sample image is normally displayed on the line image sensor 8. As in the case where is projected, the focus characteristic appears, and as a result, the contrast characteristic shown in FIG. 5 is obtained.

【0020】そこで、本発明では、標本2のコントラス
ト値を繰り返し演算しながら図2に示すフローチャート
が実行される。この場合、ステップ201でコントラス
ト値が緩やかに上昇する方向にステージ1を移動させ、
山登りサーボ方式によりコントラスト値がピーク値にな
る点を探しながら、ステップ202で、コントラスト値
が急激に低下する点があるかを判断する。
Therefore, in the present invention, the flowchart shown in FIG. 2 is executed while repeatedly calculating the contrast value of the sample 2. In this case, in step 201, the stage 1 is moved in the direction in which the contrast value gradually increases,
While searching for the point where the contrast value reaches the peak value by the hill climbing servo system, it is judged in step 202 whether there is a point where the contrast value sharply decreases.

【0021】ここで、コントラスト値が急激に低下する
点が見付かると、ステップ203で、この原因がライン
イメージセンサ8の受光面から標本2の投影が消えたも
のであることを確認して、ステップ204で、このとき
のステージ1の位置Aを一時記憶し、さらにステップ2
05で、続けてステップ201と同じ方向に所定距離の
範囲内でステージ1を移動させ、山登りサーボ方式によ
りコントラスト値がピーク値になる点を探しながら、ス
テップ206で、今度はコントラスト値が急激に復活す
る点があるかを判断する。
Here, when a point where the contrast value sharply decreases is found, it is confirmed in step 203 that the cause is that the projection of the sample 2 disappears from the light receiving surface of the line image sensor 8, and step In step 204, the position A of the stage 1 at this time is temporarily stored, and then step 2
In step 05, the stage 1 is continuously moved in the same direction as in step 201 within a predetermined distance, and a point where the contrast value reaches the peak value is searched for by the hill climbing servo method. Determine if there is a point to revive.

【0022】ここで、コントラスト値が急激に復活する
点が見付かると、ステップ207で、標本2がデフォー
カスによりラインイメージセンサ8上に投影されたもの
であることを確認して、ステップ208で、このときの
ステージ1の位置Bを一時記憶する。そして、ステップ
209で、これら2点の位置AとBの中間に真の焦点が
あると予想し、ステップ210で、その中間位置にステ
ージ1を移動させ、合焦点処理を終了する。
Here, when a point where the contrast value is rapidly restored is found, it is confirmed in step 207 that the sample 2 has been projected on the line image sensor 8 by defocusing, and in step 208, The position B of the stage 1 at this time is temporarily stored. Then, in step 209, it is predicted that the true focus is in the middle of the positions A and B of these two points, and in step 210, the stage 1 is moved to the intermediate position, and the focusing process ends.

【0023】なお、コントラスト値の急激な変化の有無
の判断は、コントラスト値の変化量が、ある一定値を越
えているか否かを判断することで行う。この時、コント
ラスト値が予め設定された値の範囲内にあるか否かも合
わせて判断すれば、正確さが一層高まる。
Whether or not there is a sudden change in the contrast value is judged by judging whether or not the amount of change in the contrast value exceeds a certain fixed value. At this time, if it is also determined whether or not the contrast value is within a preset value range, the accuracy is further enhanced.

【0024】従って、このような実施例によれば、ステ
ージ1上の標本2を観察する対物レンズ3より形成され
た光像をラインイメージセンサ3に投影して光電変換
し、さらにアナログ信号処理回路9、コントラスト演算
部10を通して光像のコントラスト値を生成しつつ、コ
ントラスト値を評価することにより合焦点を検出するよ
うになっていて、まず、ステージ1を対物レンズ3の光
軸に沿ってコントラスト値が上昇する方向に移動させ、
この移動によりコントラスト値が急激に低下する位置を
検出し、このコントラスト値が急激に低下する位置を検
出すると、さらに所定距離の範囲を移動させて、コント
ラスト値が急激に復活する位置を検出し、これら2点で
コントラスト値の変化を検出すると、これら変化点の中
心位置にステージ1を移動させるようにしたので、例え
ば、標本2の観察物が点在しているため、イメージセン
サ3上に標本像が投影されないような場合にも、合焦点
位置を誤認識することがなく、この焦点位置にステージ
1を移動制御することができ、常に安定した焦点調節を
実現できるようになる。
Therefore, according to such an embodiment, the optical image formed by the objective lens 3 for observing the sample 2 on the stage 1 is projected on the line image sensor 3 and photoelectrically converted, and further, the analog signal processing circuit. 9. The focus value is detected by evaluating the contrast value while generating the contrast value of the optical image through the contrast calculation section 10. First, the stage 1 is contrasted along the optical axis of the objective lens 3. Move in the direction of increasing value,
The position where the contrast value sharply decreases by this movement is detected, and when the position where the contrast value sharply decreases is detected, the range of a predetermined distance is further moved to detect the position where the contrast value sharply recovers. When a change in the contrast value is detected at these two points, the stage 1 is moved to the center position of these change points. For example, since the observation object of the sample 2 is scattered, the sample is placed on the image sensor 3. Even when an image is not projected, the focus position is not erroneously recognized, the stage 1 can be moved and controlled to this focus position, and stable focus adjustment can always be realized.

【0025】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば、上述した実施例では、コントラスト値を変化さ
せるのにステージ1を移動させるようにしたが、対物レ
ンズ3を移動させるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be carried out by appropriately modifying it within the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, the stage 1 is moved to change the contrast value, but the objective lens 3 may be moved.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、観
察物が点在されていて、イメージセンサ上に観察物の光
像が投影されないような場合でも、合焦点位置を誤認識
することがなく、常に安定した焦点調節を実現すること
ができる。
As described above, according to the present invention, even if the observation object is scattered and the optical image of the observation object is not projected on the image sensor, the in-focus position is erroneously recognized. It is possible to always realize stable focus adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例が適用される焦点検出装置の
概略構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a focus detection apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.

【図2】一実施例を説明するためのフローチャート。FIG. 2 is a flowchart for explaining an example.

【図3】ラインセンサ上に標本像が投影されている場合
のステージ位置とコントラスト値の関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a stage position and a contrast value when a sample image is projected on a line sensor.

【図4】標本が点在している場合でラインセンサ上に標
本像が投影されない状態を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a state where a sample image is not projected on a line sensor when the sample is scattered.

【図5】標本が点在していてラインセンサ上に標本像が
投影されない場合のステージ位置とコントラスト値の関
係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a stage position and a contrast value when the sample is scattered and the sample image is not projected on the line sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ステージ、 2…標本、 3…対物レンズ、 4…プリズム、 5…ミラー、 6…接眼レンズ、 7…結像レンズ、 8…ラインイメージセンサ、 9…アナログ信号処理回路、 10…コントラスト演算部、 11…CPU、 12…ステージ駆動回路。 1 ... stage, 2 ... specimen, 3 ... Objective lens, 4 ... Prism, 5 ... Mirror, 6 ... eyepiece, 7 ... Imaging lens, 8 ... Line image sensor, 9 ... Analog signal processing circuit, 10 ... Contrast calculation unit, 11 ... CPU, 12 ... Stage drive circuit.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ステージ上の試料を観察する対物光学系1. An objective optical system for observing a sample on a stage
と、When, 前記対物光学系により形成された光像を光電変換するイAn image that photoelectrically converts an optical image formed by the objective optical system.
メージセンサと、Image sensor, 前記イメージセンサにより光電変換し前記光像のコントThe photoelectric conversion is performed by the image sensor to control the optical image.
ラスト値を生成するとともに、該コントラスト値を評価Generates the last value and evaluates the contrast value
することにより合焦点を検出するCPUと、を備えた顕And a CPU that detects the in-focus point by
微鏡において、In the microscope, 前記CPUは、The CPU is 前記対物光学系の光軸に沿って前記コントラスト値が上The contrast value increases along the optical axis of the objective optical system.
昇する方向に前記ステージまたは対物光学系を移動させMove the stage or objective optical system in the ascending direction
ながら前記コントラスト値が急激に低下する点を検出While detecting the point where the contrast value drops sharply
し、Then コントラスト値が急激に低下する点を検出すると、さらIf it detects a point where the contrast value drops sharply,
に所定距離の範囲の移動によりコントラスト値が急激にThe contrast value suddenly increases due to the movement of a predetermined distance
復活する点を検出し、Detecting the point to revive, これら検出されたコントラスト値の変化点に基づいて焦Focusing is performed based on these detected change points of the contrast value.
点を検出することを特徴とする顕微鏡。A microscope characterized by detecting points.
【請求項2】 前記CPUは、2. The CPU is 前記変化点の中心位置に前記ステージまたは対物光学系At the center position of the change point, the stage or the objective optical system
を移動させることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡。The microscope according to claim 1, wherein the microscope is moved.
【請求項3】 前記イメージセンサは、ラインイメージ3. The image sensor is a line image
センサであることを特徴とする請求項1又は2記載の顕A microscope according to claim 1 or 2, which is a sensor.
微鏡。Microscope.
【請求項4】 ステージ上の試料を観察する対物光学系4. An objective optical system for observing a sample on a stage
より形成された光像をイメージセンサにより光電変換しThe optical image formed by the photoelectric conversion
前記光像のコントラスト値を生成するとともに、該コンThe contrast value of the optical image is generated and
トラスト値を評価することにより合焦点を検出する顕微Microscope that detects the focal point by evaluating the trust value
鏡の自動焦点検出方法において、In the automatic focus detection method of the mirror, 前記ステージまたは対物光学系を該対物光学系の光軸にThe stage or the objective optical system on the optical axis of the objective optical system
沿って前記コントラスト値が上昇する方向に移動させなDo not move in the direction of increasing the contrast value along
がら前記コントラスト値が急激に低下する点を検出し、However, the point where the contrast value sharply decreases is detected, コントラスト値が急激に低下する点を検出すると、さらIf it detects a point where the contrast value drops sharply,
に所定距離の範囲の移動によりコントラスト値が急激にThe contrast value suddenly increases due to the movement of a predetermined distance
復活する点を検出し、Detecting the point to revive, これら検出されたコントラスト値の変化点に基づいて焦Focusing is performed based on these detected change points of the contrast value.
点を検出することを特徴とする顕微鏡の自動焦点検出方Automatic focus detection method of microscope characterized by detecting points
法。Law.
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