JP3907728B2 - オートフォーカス顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料からの光束を利用して焦点面を検出するオートフォーカス顕微鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オートフォーカス（以下、ＡＦと称する。）装置として、例えば試料から反射される光束を２分割するとともに、これら２つの光束に対して、それぞれの光学系によって光路差を与え、これをＣＣＤラインセンサーのような受光素子により受光することで、これら２つのコントラスト値によって焦点位置を算出するような、いわゆる光路差光学系によるコントラスト法が知られている。
【０００３】
図１２は、このようなＡＦ装置を採用した写真撮影装置付顕微鏡の一例を示すもので、顕微鏡本体１には、ステージ４を設け、このステージ４の上方に対物レンズ５、接眼レンズ６を配置している。また、顕微鏡本体１の上部に観察光学系２を配置し、この観察光学系２にカメラユニット１７とＡＦユニット７を設けている。
【０００４】
そして、ステージ４上の載置された試料３に対しステージ４下部からの照明光を試料３を透過させ、対物レンズ５からの観察光を観察光学系２を通して最終的に接眼レンズ６により使用者に観察される。
【０００５】
この場合、観察光学系２は、光路１８に沿っていくつかのビームスプリッターや焦点板などを配していて、これらを電動によって移動制御するようにしている。これにより、例えば、ビームスプリッター８を光路１８中に挿入すると、対物レンズ５からの観察光は、ＡＦユニット７に一定の割合で導かれ、また、ビームスプッリター１６を光路１８中に挿入すると、対物レンズ５からの観察光は、カメラユニット１７に導かれるようになっている。
【０００６】
ＡＦユニット７は、リレー光学系９、ビームスプリッター１０、反射ミラー１１、リレーレンズ１２１、１２２、ラインセンサー１３、ラインセンサー固定ブロック１５、このブロック１５を取り付けたベース１４およびこのベース１４上に取り付けられた図示しない制御回路基板によって構成している。そして、このようなＡＦユニット７に導かれた観察光は、リレー光学系９を通ってビームスプッリター１０で２分割され、一方は９０°反射してリレ−レンズ１２１を通ってラインセンサー１３へ入射され、他方は、そのまま透過した後に反射ミラ−１１で９０°方向を変え、リレーレンズ１２２を通ってラインセンサー１３に入射される。
【０００７】
この場合、ラインセンサー１３で受光した２つの光には光路差が与えられており、これら２つの信号がベース１４上の制御回路基板に送られることで、コントラスト値合焦位置が検出されるとともに、ステージ移動方向と移動量を制御するための信号が生成されて、顕微鏡本体１の図示しないステージ駆動回路に送られ、ステージ４が合焦位置に移動される。
【０００８】
このような一連の合焦動作は、ビームスプリッター８が観察光学系２の光路１８に入っていればリアルタイムで行うことができ、ステージ４を移動させて試料３の位置を変化させたような場合でも、常に合焦点を保ち続けることができるようになる。
【０００９】
ところで、このようなＡＦ装置では、正確なＡＦの機能を発揮させるために、製造する過程で光学的な調整が必要となる。このためには、予めステージ４を試料３の合焦位置に合わせておき、この状態でラインセンサー１３から出力される信号が合焦となるようにラインセンサー１３を２つの光束に対して前後に移動させるようにしている。この作業を行うことで、ＡＦの初期微調整が完了し、この後は何度でもＡＦ操作により合焦を得ることが可能になる。
【００１０】
ところで、このような調整作業は、ラインセンサー１３の固定ブロック１５を取り付けたベース１４（ＡＦユニット）を上下に移動させ、ビームスプリッター８、９の間の光路長を可変させることでも代用できる。
【００１１】
このような調整作業を採用したＡＦ装置では、試料３の厚さが、対物レンズ５の焦点深度と同じくらいか、それよりも厚い場合、ラインセンサー１３が受光する範囲の平均の合焦位置を検出するため、試料３の厚みの中心付近で合焦とする可能性が高くなる。つまり、観察者が厚み中心からずれた所望の位置を観察しようとしても、この観察ポイントから若干ずれた位置をＡＦのベストピントと判断するようになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のＡＦ装置では、ラインセンサー１３から出力される信号が合焦となるようにラインセンサー１３を２つの光束に対して前後に移動させたり、ラインセンサー１３を有するＡＦユニット７を上下動させて光路長を可変するようになるため、合焦位置の微調整に非常に手間がかかり、またバラツキを生じ易くなる。なぜなら、製造時の調整では、各種試料の平均的な同焦位置にＡＦ装置の合焦位置がくるように、数多くの試料を使用して合焦位置調整を行うために多大な時間を要し、また、基準となる合焦位置は人間の目で判断されるために観察者によるバラツキが大きくなるからである。さらに、製品完成後に、ＡＦ装置の合焦位置を使用者が全く変更できないとなれば、製造時の初期調整を、さらに高い精度で行う必要もある。つまり、バラツキを少なく精度を上げるためには、工数が多くかかり、コストもアップするという問題点があった。
【００１３】
また、後者のＡＦ装置では、使用者が特殊な試料、たとえば比較的厚い試料のある一定の厚さ部分にある場所を観察し、この観察像を撮影したい場合などには、ＡＦ装置の合焦位置は、常に厚みの中心付近に設定されるため、実際に使用者が見たい部分が試料の厚さ中心より上下にずれた位置にある場合は、ＡＦでは、見たい部分にベストピントが合わないことがある。このためＡＦ動作後に、観察像を見ながら微少に同焦位置をずらしながら所望の観察位置にベストピントを合わせる必要が生じ、検鏡時の作業性が極端に悪化してしまうという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、合焦位置を任意の位置に決定することがができ、さらにコスト的にも有利にできるオートフォーカス顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系中に設けられた平行平面状の光学素子の光路方向の厚さ寸法を変化させることにより前記検出光学系の光路長を変更する操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系中に設けられたリレー光学系の群レンズの光路方向の間隔を変化させる操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系を通った光束を受光する受光素子の光路方向の位置を変化させる操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１８】
この結果、本発明によれば、ＡＦ装置の合焦位置を微調整できることから、合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、実際に、使用者が、検鏡する標本に対して、観察したい位置にＡＦ装置の合焦位置を微調整することができ、検鏡の作業性が向上する。また、ＡＦ装置の合焦位置を微調整できることは、初期の合焦位置の調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、コストを下げることもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２０】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるＡＦ装置の概略構成を示している。図において、２１は観察光学系、２２はＡＦユニットで、これら観察光学系２１およびＡＦユニット２２は、上述した図１１で述べた観察光学系２およびＡＦユニット７にそれぞれ相当している。
【００２１】
観察光学系２１は、いくつかのビームスプリッターや焦点板などとともに、図示しない対物レンズからの観察光２３をＡＦユニット２２に導くためのビームスプリッター２４を有している。
【００２２】
また、ＡＦユニット２２は、観察光学系２１より導かれた光路２５に沿って、平行平面板２６、リレーレンズ系２７、ビームスプリッター２８を配置し、このビームスプリッター２８で２分割された光路のうち９０°反射した光路２５１に沿ってリレ−レンズ２９、そのまま直進する光路２５２に沿って反射ミラ−３０、リレーレンズ３１をそれぞれ配置し、これらリレ−レンズ２９、３１からの光路差が与えられた観察光をラインセンサー３２に導くようにしている。この場合、ラインセンサー３２は、ラインセンサー固定ブロック３３に固定し、この固定ブロック３３をベース３４に支持している。このベース３４には、図示しない制御回路基板を設けている。
【００２３】
しかして、観察光学系２１のビームスプリッター２４によりＡＦユニット２２に導かれた光は、光路２５に沿って平行平面板２６、リレーレンズ系２７よりビームスプリッター２８に導かれ、このビームスプリッター２８で、２分割され、９０°反射した光は、光路２５１に沿ってリレ−レンズ２９よりラインセンサー３２に、そのまま直進する光は、光路２５２に沿って反射ミラ−３０で全反射し、９０°向きを変え、リレーレンズ３１よりラインセンサー３２の別の位置に入射されるようになる。
【００２４】
図２は、光路２５に挿入される平行平面板２６の概略構成を示している。
【００２５】
この場合、平行平面板２６は、２種類のくさび形プリズム２６１、２６２を上下に重ねることで平行平面を作り出しており、これらの重なり面を図示左右方向に移動することで、厚さ寸法を可変できるようになっている。
【００２６】
このような平行平面板２６は、支持枠２６３により支持される。この場合、支持枠２６３は、枠本体２６３１の周囲に突壁２６３２を有するもので、枠本体２６３１の底面に上述したビームスプリッター２４から導かれる観察光を通す穴部２６３ａを形成するとともに、穴部２６３ａ周囲に溝部２６３ｂを形成し、この溝部２６３ｂに平行平面板２６の下側のくさび形プリズム２６２を収容している。また、支持枠２６３の突壁２６３２上には、押さえ板２６４を皿バネ２６５を介してネジ部材２６６で取り付け、ネジ部材２６６の捩じ込み力で押さえ板２６４により平行平面板２６の上側のくさび形プリズム２６１の周縁を下方向に押さえ付けることで、上側のくさび形プリズム２６１が図示左右に移動しても、平行平面状態が崩れることなく、芯ズレによるＡＦの悪影響を防止できるようにしている。
【００２７】
支持枠２６３の突壁２６３２には、穴部２６３３を形成し、この穴部２６３３に一端部を平行平面板２６の上側のくさび形プリズム２６１の肉厚部に固定した操作軸２６７を貫通して設けている。この操作軸２６７は、穴部２６３３との間に形成したガイド２６７１によりその軸方向に進退移動できるようにしている。操作軸２６７の他方端面には、ネジ穴２６７２を設けている。
【００２８】
また、突壁２６３２の外側には、穴部２６３３に連通する案内筒２６８を設け、この案内筒２６８に摘み２６９１を有する操作桿２６９を挿通している。この操作桿２６９は、案内筒２６８に対して回転可能になっているものの、その軸方向の移動を図示しないストッパにより禁止されるようになっている。また、この操作桿２６９の先端には、ネジ部２６９２を設け、このネジ部２６９２を前記操作軸２６７のネジ穴２６７２に捩じ込んでいて、摘み２６９１を回して操作桿２６９先端のネジ部２６９２を回転させることにより、操作軸２６７をガイド２６７１に沿って直進動作させ、平行平面板２６の上側くさび形プリズム２６１を左右方向に平行移動できるようにしている。
【００２９】
これにより、摘み２６９１の回転量に応じて平行平面板２６の平行平面を保ちながら厚さだけを増減可能にしている。
【００３０】
しかして、このように構成したＡＦ装置では、観察光学系２１のビームスプリッター２４によりＡＦユニット２２に導かれた光は、平行平面板２６よりリレー光学系２７を通ってビームスプッリター２８で２分割され、一方は９０°反射してリレ−レンズ２９を通ってラインセンサー３２へ入射され、他方は、そのまま透過した後に反射ミラ−３０で９０°方向を変えられ、リレーレンズ３１を通ってラインセンサー３２に入射される。そして、光路差を有する２つの光は、ラインセンサー３２で受光され、各信号はベース３４上の図示しない制御回路基板に送られ、コントラスト法に基づいて値合焦位置が検出され、さらにステージ移動方向と移動量を制御するための信号が生成されて、顕微鏡本体のステージ駆動回路に送られ、ステージが合焦位置に移動される。
【００３１】
この場合、ＡＦユニット２２に設けられる平行平面板２６は、その厚さが初期調整時のものになっているものとし、この状態から、ＡＦ装置の合焦位置を微調整したい場合は、使用者が平行平面板２６の摘み２６９１を回すようになる。
【００３２】
すると、操作桿２６９とともにネジ部２６９２が回転し、ネジ穴２６７２を有する操作軸２６７がガイド２６７１に沿って直進動作されるので、平行平面板２６の上側くさび形プリズム２６１が平行移動され、平行平面板２６の厚さ寸法が調整される。
【００３３】
このようにして、平行平面板２６の厚さ寸法を調整して、ガラスと空気の換算光路長を可変することで、ラインセンサー３２の上での合焦位置を補正できるので、変化が生じ、所望する観察位置に合焦位置を合わせることができる。
【００３４】
従って、使用者は、ＡＦをリアルタイムで行いながら、さらに観察を行いながら、平行平面板２６の摘み２６９１を調整することにより、自分の思い通りに合焦位置を設定することができるようになる。
【００３５】
また、例えば、生物標本を顕微鏡観察するような場合、標本の厚さがまちまちであり、選択された対物レンズの焦点深度よりも厚い標本の場合には、特に見たい部分にＡＦ装置の合焦が得られないことがある。しかし、この場合も、上述したように観察しながらＡＦ装置の合焦位置を微調整できるので、標本の位置を移動したり、自分の見たい部分を見ながら、そこに合焦するように平行平面板２６の摘み２６９１を調整するようにすればよい。
【００３６】
また、顕微鏡の対物レンズでは焦点深度が浅いため凹凸（光軸方向に高低差のある）試料の例えば一番高い部分にピントを合わせるとその他の部分はボケて見えなくなることもある。この場合も、ＡＦ装置の合焦後に、手動により光軸方向に合焦位置を、例えば高所から低所に向けて微調整をすることにより、所望の深さ位置にピントを合わせることができる。この場合、合焦位置を変化させる平行平面板２６は、観察光学系２１のビームスプリッター２４からの観察光が導入されるＡＦユニット２２に設けられているので，ＡＦ装置の合焦位置を変化させても観察光学系の光路長に影響を与えることはない。
【００３７】
従って、このようにすれば、ＡＦユニット２２の光路２５に挿入される平行平面板２６を、くさび形プリズム２６１、２６２を上下に重ねることで構成し、この内上部のくさび形プリズム２６１を移動させて、平行平面板２６の光路方向の厚さ寸法を変化させることで、空気とガラスの光路長の差により、ＡＦ時の合焦位置から所望する観察位置へ合焦位置をずらすことができる。
【００３８】
これにより、使用者によるＡＦ装置の合焦位置を微調整することが可能になり、ＡＦ装置の合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、例えば、ＡＦの基準位置がずれるような標本でもＡＦ装置の合焦位置を補正することができるようになるなど、実際に、使用者が検鏡する標本に対して、適切な位置に合焦位置の微調整を行うことができるようになり、検鏡の作業性が向上する。また、合焦位置を微調整できることから、初期の合焦位置の調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、その分コストを下げることもできるようになる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００４０】
この場合、ＡＦユニット２２のベース３４上に回転軸４１を設け、この回転軸４１にターレット４２を回転可能に設けている。このターレット４２は、その回転動作により複数種類の平行平面板２６を切り替え可能にしたもので、ここでは、図４に示すようにターレット４２面の６等分の角度位置に厚さの異なる平行平面板２６を６個設けている。また、ターレット４２は、各平行平面板２６に対応する周縁部分に溝部４２１を形成していて、この溝部４２１をバネ４３１と球体４３２を有するクリック機構４３により係止することで、ＡＦ光学系の光路２５２上に各平行平面板２６を停止できるようにしている。さらに、ターレット４２は、周縁部の一部をＡＦユニット２２の穴部２２１から外部に露出させ、この露出部分より溝部４２１に指を掛けるなどしてターレット４２を外部から回せるようになっていて、任意の平行平面板２６をＡＦ光学系の光路２５２に位置させるようになっている。
【００４１】
従って、このようにすれば、使用者がターレット４２を直接回して、所望する平行平面板２６を光路２５２上に位置させることで、段階的にＡＦ装置の合焦位置を変えることができるようになる。これにより、予め標本によって、ターレット４２の位置を調べておけば、ワンタッチで適正な合焦位置を呼び出すことができる。また、ターレット４２の回転を電動化することにより、他の機器の電動操作と同じようにコントロールボックスなどで集中的な一括操作が可能になる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００４３】
この第３の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、スライダー５１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００４４】
この場合、スライダー５１は、複数（図示例では３個）の穴部５１１を直列に配置し、これら穴部５１１に厚さ寸法の異なる複数の平行平面板２６を設けている。
【００４５】
そして、このようなスライダー５１は、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。この場合、スライダー５１には、平行平面板２６と同数の図示しないクリック溝を有していて、ＡＦユニット２１の穴部２１１から挿入した時、クリック機構によってそれぞれの平行平面板２６がＡＦ光学系の光路２５２上に停止できるようになっている。
【００４６】
このようにしても、使用者が任意にＡＦ装置の合焦位置を変化させることができて、第２の実施の形態で述べたと同様な効果を期待でき、さらにコスト的にはターレットを用いた場合より安価にでき、またＡＦユニット２１内でのスペースもコンパクトにできる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００４８】
この第４の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、他のスライダー６１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００４９】
この場合、スライダー６１は、透明な樹脂で作られ、その上面を段階状にし、低面からの厚さ寸法をそれぞれの部分で異なるようにして複数の平行平面板２６を形成している。
【００５０】
そして、このようなスライダー６１についても、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。この場合、スライダー６１には、平行平面板２６と同数の図示しないクリック溝を有していて、ＡＦユニット２１の穴部２１１から挿入した時、クリック機構によってそれぞれの平行平面板２６がＡＦ光学系の光路２５２上に停止できるようになっている。
【００５１】
このようにしても、使用者が任意にＡＦ装置の合焦位置を変化させることができて、第２の実施の形態で述べたと同様な効果を期待でき、さらに、スライダー６１が一体の透明樹脂のため、モールド成形だけでスライダーを作ることができ、コスト的にさらに安価にできる。
【００５２】
（第５の実施の形態）
図７は、第５の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００５３】
この第５の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、さらに他のスライダー７１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００５４】
この場合、スライダー７１は、先端部に１個の穴部７１１を形成している。この穴部７１１は、フィルター枠７２を嵌合可能にしている。このフィルター枠７２は、平行平面板２６を設けたもので、ここでは厚さ寸法の異なる平行平面板２６を設けた複数個のフィルター枠７２が用意され、これらのうちの一つが穴部７１１に嵌合されるようになっている。
【００５５】
そして、このようなスライダー７１についても、先端部の穴部７１１に所望の平行平面板２６を有するフィルター枠７２を嵌合したものを、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図示しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。
【００５６】
このようにして、使用者は、スライダー７１のフィルター枠７２を交換しながらＡＦ装置の合焦位置を調整するようになる。
【００５７】
このようにすれば、さらに、コスト的に安価にでき、スペース的にも第３および第４の実施の形態のものよりコンパクトにできる。またフィルター枠７２について厚さの異なる平行平面板２６を無数に用意できるので、厚みの差をさらに少なくすることで、無段階に近い状態で合焦調整が可能となる。
【００５８】
（第６の実施の形態）
図８（ａ）（ｂ）は、第６の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００５９】
この第６の実施の形態では、第１の実施の形態で述べたＡＦユニット２１のリレー光学系２７の構成を工夫して合焦位置の調整を可能にしたものである。その他の構成は、図１を援用するものとする。
【００６０】
この場合、リレー光学系２７は、レンズ筒２７０内の光軸方向に沿って第１群レンズ２７１と第２群レンズ２７２を設けている。そして、第１群レンズ２７１は、レンズ筒２７０内に固定している。また、第２群レンズ２７２は、レンズ筒２７０内で光軸方向に移動可能な移動レンズ枠２７３内に設けられ、この移動レンズ枠２７３とともに光軸方向に移動することで、ＡＦ光学系の合焦位置を変えられるようにしている。
【００６１】
移動レンズ枠２７３には、ピン２７４を突設し、このピン２７４をレンズ筒２７０の穴部２７１１を介して外部に突出している。この場合のレンズ筒２７０の穴部２７１１は、光軸方向に延びる長穴からなっている。
【００６２】
レンズ筒２７０の外周には、カム筒２７５を回転可能に設けている。このカム筒２７５外周面には、所定角度傾いた長穴２７５１を形成している。この場合、長穴２７５１の傾きは、第２群レンズ２７１の光軸方向の移動量とカム筒２７５の操作回転角度により決定されている。
【００６３】
そして、このカム筒２７５の長穴２７５１に移動レンズ枠２７３のピン２７４を嵌合させて、カム筒２７５を回転操作することにより、長穴２７５１に沿ってピン２７４が上下移動することで、移動レンズ枠２７３を光軸方向に移動できるようにしている。
【００６４】
カム筒２７５の外周上部にはレバー２７６をねじ込みにより取り付けている。このレバー２７６は、カム筒２７５の回転を操作するものである。また、このレバー２７６は、カム筒２７５へのねじ込み側の端部をカム筒２７５を貫通してレンズ筒２７０の外周面に達していて、レバー２７６のねじ込みによりカム筒２７５とレンズ筒２７０を固定できるようにもしている。
【００６５】
そして、このようなレバー２７６は、ＡＦユニット２１外部に突出していて、外部からレバー操作できるようになっている。
【００６６】
しかして、外部に突出しているレバー２７６を使用者が操作すると、カム筒２７５の回転により、このカム筒２７５の長穴２７５１に沿ってピン２７４が上下方向移動され、これにともない移動レンズ枠２７３がレンズ筒２７０内を光軸方向に移動され、第２群レンズ２７２が光軸に沿って移動されて、第１群レンズ２７１との間隔が変化されることで、合焦位置を変化させることができるようになる。そして、位置が決まったらレバー２７６をねじ込んでカム筒２７５をレンズ筒２７０に固定する。
【００６７】
このようにすれば、カム筒２７５の長穴２７５１の傾き角度を任意に設定することで、ＡＦ装置の合焦位置の変化量をレバー移動量に対して自由に設定できるようになり、合焦調整をスムーズにかつ無段階に行うことができる。また、移動レンズ枠２７３の移動は、レンズ筒２７０内に沿って行われるので、ＡＦ光学系Ｉ芯ズレなどを生じることも防止できる。
【００６８】
（第７の実施の形態）
図９は、第７の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００６９】
この第７の実施の形態では、第１の実施の形態で述べたラインセンサー固定ブロック３３とベース３４の構成を工夫してＡＦ装置の合焦位置の調整を可能にしたものである。その他の構成は、図１を援用するものとする。
【００７０】
ＡＦユニット２２のラインセンサー３２は、ラインセンサー固定ブロック３３に固定され、この固定ブロック３３をベース３４に支持している。この場合、固定ブロック３３の下部はアリ形状（図示せず）となっており、ベース３４に加工されたメスアリ部（図示せず）に嵌め込まれ、固定ブロック３３をスムーズに直線移動できるようになっている。
【００７１】
また、ベース３４には、固定ブロック３３と対峙する突壁３４１を有し、この突壁３４１には、ネジ部３５３を有する操作桿３５を設けている。
【００７２】
この操作桿３５は、一方端に摘み３５１を有し、この摘み３５１頭部の切り欠きを、ＡＦユニット２２外部からドライバーなどで回すことで、操作桿３５の直線移動を可能にしている。また、操作桿３５の他方端には、鍔部３５２を有し、この鍔部３５２を、固定ブロック３３に形成した溝部３３１に嵌合している。この場合、固定ブロック３３の溝部３３１は、図１０に示すように操作桿３５をガタ付きなく挿通する幅寸法を有するとともに、鍔部３５２の厚さ寸法がガタなく嵌まり込むうな奥行きを有している。
【００７３】
しかして、使用者が、ＡＦユニット２２外部からドライバーなどで操作桿３５の摘み３５１を回すと、ネジ部３５３により操作桿３５は回転しながら直線移動するので、鍔部３５２を介して固定ブロック３３とともに、ラインセンサー３２が光軸方向に移動され、合焦位置を変化させることができるようになる。
【００７４】
この場合、固定ブロック３３の移動は、アリ形状部が嵌め込まれたベース３４のメスアリ部に沿って光軸方向に行われるので、ＡＦ光学系の芯ズレは起こらない。
【００７５】
なお、固定ブロック３３の移動ガイドとしては、アリではなく、直動ガイドなどを利用することもできる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第８の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００７７】
図において、８１、８２は、くさび角度を同一に形成したくさび形プリズムで、これらくさび形プリズムは、一定間隔をおいて配置されている。そして、一方のくさび形プリズム８２を枠本体８３に取り付けている。この枠本体８３には、くさび形プリズム８２を平行保持するための溝部８３１を有するとともに、後述するオスアリ８４に対応するメスアリ８３２を有し、また、溝部８３１底面には、光束を通す楕円状の穴８３３を設けている。
【００７８】
枠本体８３のメスアリ８３２には、オスアリ８４が嵌め込まれ、メスアリ８３２に沿って摺動可能になっている。このオスアリ８４にも、他方のくさび形プリズム８１を平行保持するための溝部８４１を有するとともに、この溝部８４１底面には、光束を通す長穴８４２を設けている。
【００７９】
また、オスアリ８４には、ベアリング８５が外周を圧入する形で埋め込まれており、このベアリング８５の内径に摘み８６の回転軸８６２先端を回転可能に圧入している。この回転軸８６２は、その途中に枠本体８３側に形成したメネジ部８３４に対応するオネジ部８６１が捩じ込まれており、摘み８６を使用者が摘んで正転または逆転すると、メネジ部８３４に噛み合ったオネジ部８６１が出し入れされ、これにともなってベアリング８５によって回転は自由だが、出し入れ方向は一体になっているオスアリ８４が、オネジ部８６１の出し入れ方向、つまり、楕円状の穴８３３の長径方向に移動することになる。
【００８０】
このオスアリ８４の移動は、枠本体８３に捩じ込まれ固定されたストッパ８７により規制されるようになっている。
【００８１】
しかして、摘み８６を回して、図の位置からオスアリ８４を移動させると、オスアリ８４に保持されたくさび形プリズム８１も移動する。この場合、くさび形プリズム８１を保持するオスアリ８４の溝部８４１底面と、他のくさび形プリズム８２を保持する枠本体８３の溝部８３１底面は互いに平行で、かつオスアリ８４の移動方向に対して平行であるため、２つのくさび形プリズム８１、８２により平行平面板が構成された状態で、その厚さを変化する動作が得られ、図２で述べたと同様な効果を期待できる。
【００８２】
特に、この実施の形態によれば、くさび形プリズム８１、８２の角度面が非接触で、しかもオスアリ８４、枠本体８３に形成したメスアリ８３２と、それぞれの溝部８３１、８４１の面精度さえ出ていれば、オスアリ８４の移動によって平行がくずれ光束の芯がずれるような危険性はまったくなく、繰り返し精度が高められ、プリズムの耐久性も向上する。また、摺動部分は、アリ機構を用いるため摺動力量やフィーリングも自由に変えることもできる。
【００８３】
なお、摘み８６の操作軸８６２とオスアリ８４との連結はベアリング８５を使わなくても良く、回転軸８６２の軸方向の出入りを規制するいかなる機構であっても良い。またくさび形プリズム８１、８２の移動機構も、アリとは限らず市販の直動ガイド、コロやボールによる直動機構などでも良い。
【００８４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＡＦ装置の合焦位置を段階的または無段階に微調整でき、合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、実際に、使用者は、検鏡する標本に対して、適切な位置にＡＦ装置の合焦位置の微調整を行うことができ、検鏡の作業性が向上する。
【００８５】
また、合焦位置を微調整できることは、ＡＦ装置の合焦位置調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、コストを下げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のＡＦ装置の概略構成を示す図。
【図２】 第１の実施の形態に用いられる平行平面板の概略構成を示す図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図４】 第２の実施の形態に用いられるターレットの概略構成を示す図。
【図５】 本発明の第３の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図６】 本発明の第４の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図７】 本発明の第５の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図８】 本発明の第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図９】 本発明の第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１０】 第７の実施の形態に用いられる固定ブロックの概略構成を示す図。
【図１１】 本発明の第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１２】 従来のＡＦ装置を用いて写真撮影装置付顕微鏡の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
２１…観察光学系、２２…ＡＦユニット、２２１…穴部、２３…観察光、２４…ビームスプリッター、２５、２５１、２５２…光路、２６…平行平面板、２７…リレーレンズ系、２８…ビームスプリッター、２９…リレ−レンズ、３０…反射ミラ−、３１…リレーレンズ、３２…ラインセンサー、３３…固定ブロック、３４…ベース、２６１、２６２…くさび形プリズム、２６３…支持枠、２６３１…枠本体、２６３２…突壁、２６３３…穴部、２６３ａ…穴部、２６３ｂ…溝部、２６４…押さえ板、２６５…皿バネ、２６６…ネジ部材、２６７…操作軸、２６７１…ガイド、２６７２…ネジ穴、２６８…案内筒、２６９…操作桿、２６９１…摘み、２６９２…ネジ部、４１…回転軸、４２…ターレット、４２１…溝部、４３…クリック機構、４３１…バネ、４３２…球体、５１、６１、７１…スライダー、７２…フィルター枠、２７０…レンズ筒、２７１１…穴部、２７１…第１群レンズ、２７２…第２群レンズ、２７３…移動レンズ枠、２７４…ピン、２７５…カム筒、２７５１…穴部、２７６…レバー、３３１…溝部、３４１…突壁、３５…操作桿、３５１…摘み、３５２…鍔部、３５３…ネジ部、８１、８２…くさび形プリズム、８３…枠本体、８３１…溝部、８３２…メスアリ、８３３…穴、８４…オスアリ、８４１…溝部、８４２…長穴、８５…ベアリング、８６…摘み、８６１…オネジ部、８６２…回転軸、８７…ストッパ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料からの光束を利用して焦点面を検出するオートフォーカス顕微鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オートフォーカス（以下、ＡＦと称する。）装置として、例えば試料から反射される光束を２分割するとともに、これら２つの光束に対して、それぞれの光学系によって光路差を与え、これをＣＣＤラインセンサーのような受光素子により受光することで、これら２つのコントラスト値によって焦点位置を算出するような、いわゆる光路差光学系によるコントラスト法が知られている。
【０００３】
図１２は、このようなＡＦ装置を採用した写真撮影装置付顕微鏡の一例を示すもので、顕微鏡本体１には、ステージ４を設け、このステージ４の上方に対物レンズ５、接眼レンズ６を配置している。また、顕微鏡本体１の上部に観察光学系２を配置し、この観察光学系２にカメラユニット１７とＡＦユニット７を設けている。
【０００４】
そして、ステージ４上の載置された試料３に対しステージ４下部からの照明光を試料３を透過させ、対物レンズ５からの観察光を観察光学系２を通して最終的に接眼レンズ６により使用者に観察される。
【０００５】
この場合、観察光学系２は、光路１８に沿っていくつかのビームスプリッターや焦点板などを配していて、これらを電動によって移動制御するようにしている。これにより、例えば、ビームスプリッター８を光路１８中に挿入すると、対物レンズ５からの観察光は、ＡＦユニット７に一定の割合で導かれ、また、ビームスプッリター１６を光路１８中に挿入すると、対物レンズ５からの観察光は、カメラユニット１７に導かれるようになっている。
【０００６】
ＡＦユニット７は、リレー光学系９、ビームスプリッター１０、反射ミラー１１、リレーレンズ１２１、１２２、ラインセンサー１３、ラインセンサー固定ブロック１５、このブロック１５を取り付けたベース１４およびこのベース１４上に取り付けられた図示しない制御回路基板によって構成している。そして、このようなＡＦユニット７に導かれた観察光は、リレー光学系９を通ってビームスプッリター１０で２分割され、一方は９０°反射してリレ−レンズ１２１を通ってラインセンサー１３へ入射され、他方は、そのまま透過した後に反射ミラ−１１で９０°方向を変え、リレーレンズ１２２を通ってラインセンサー１３に入射される。
【０００７】
この場合、ラインセンサー１３で受光した２つの光には光路差が与えられており、これら２つの信号がベース１４上の制御回路基板に送られることで、コントラスト値合焦位置が検出されるとともに、ステージ移動方向と移動量を制御するための信号が生成されて、顕微鏡本体１の図示しないステージ駆動回路に送られ、ステージ４が合焦位置に移動される。
【０００８】
このような一連の合焦動作は、ビームスプリッター８が観察光学系２の光路１８に入っていればリアルタイムで行うことができ、ステージ４を移動させて試料３の位置を変化させたような場合でも、常に合焦点を保ち続けることができるようになる。
【０００９】
ところで、このようなＡＦ装置では、正確なＡＦの機能を発揮させるために、製造する過程で光学的な調整が必要となる。このためには、予めステージ４を試料３の合焦位置に合わせておき、この状態でラインセンサー１３から出力される信号が合焦となるようにラインセンサー１３を２つの光束に対して前後に移動させるようにしている。この作業を行うことで、ＡＦの初期微調整が完了し、この後は何度でもＡＦ操作により合焦を得ることが可能になる。
【００１０】
ところで、このような調整作業は、ラインセンサー１３の固定ブロック１５を取り付けたベース１４（ＡＦユニット）を上下に移動させ、ビームスプリッター８、９の間の光路長を可変させることでも代用できる。
【００１１】
このような調整作業を採用したＡＦ装置では、試料３の厚さが、対物レンズ５の焦点深度と同じくらいか、それよりも厚い場合、ラインセンサー１３が受光する範囲の平均の合焦位置を検出するため、試料３の厚みの中心付近で合焦とする可能性が高くなる。つまり、観察者が厚み中心からずれた所望の位置を観察しようとしても、この観察ポイントから若干ずれた位置をＡＦのベストピントと判断するようになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のＡＦ装置では、ラインセンサー１３から出力される信号が合焦となるようにラインセンサー１３を２つの光束に対して前後に移動させたり、ラインセンサー１３を有するＡＦユニット７を上下動させて光路長を可変するようになるため、合焦位置の微調整に非常に手間がかかり、またバラツキを生じ易くなる。なぜなら、製造時の調整では、各種試料の平均的な同焦位置にＡＦ装置の合焦位置がくるように、数多くの試料を使用して合焦位置調整を行うために多大な時間を要し、また、基準となる合焦位置は人間の目で判断されるために観察者によるバラツキが大きくなるからである。さらに、製品完成後に、ＡＦ装置の合焦位置を使用者が全く変更できないとなれば、製造時の初期調整を、さらに高い精度で行う必要もある。つまり、バラツキを少なく精度を上げるためには、工数が多くかかり、コストもアップするという問題点があった。
【００１３】
また、後者のＡＦ装置では、使用者が特殊な試料、たとえば比較的厚い試料のある一定の厚さ部分にある場所を観察し、この観察像を撮影したい場合などには、ＡＦ装置の合焦位置は、常に厚みの中心付近に設定されるため、実際に使用者が見たい部分が試料の厚さ中心より上下にずれた位置にある場合は、ＡＦでは、見たい部分にベストピントが合わないことがある。このためＡＦ動作後に、観察像を見ながら微少に同焦位置をずらしながら所望の観察位置にベストピントを合わせる必要が生じ、検鏡時の作業性が極端に悪化してしまうという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、合焦位置を任意の位置に決定することがができ、さらにコスト的にも有利にできるオートフォーカス顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系中に設けられた平行平面状の光学素子の光路方向の厚さ寸法を変化させることにより前記検出光学系の光路長を変更する操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系中に設けられたリレー光学系の群レンズの光路方向の間隔を変化させる操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、前記検出光学系を通った光束を受光する受光素子の光路方向の位置を変化させる操作手段を備え、使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴としている。
【００１８】
この結果、本発明によれば、ＡＦ装置の合焦位置を微調整できることから、合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、実際に、使用者が、検鏡する標本に対して、観察したい位置にＡＦ装置の合焦位置を微調整することができ、検鏡の作業性が向上する。また、ＡＦ装置の合焦位置を微調整できることは、初期の合焦位置の調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、コストを下げることもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２０】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるＡＦ装置の概略構成を示している。図において、２１は観察光学系、２２はＡＦユニットで、これら観察光学系２１およびＡＦユニット２２は、上述した図１１で述べた観察光学系２およびＡＦユニット７にそれぞれ相当している。
【００２１】
観察光学系２１は、いくつかのビームスプリッターや焦点板などとともに、図示しない対物レンズからの観察光２３をＡＦユニット２２に導くためのビームスプリッター２４を有している。
【００２２】
また、ＡＦユニット２２は、観察光学系２１より導かれた光路２５に沿って、平行平面板２６、リレーレンズ系２７、ビームスプリッター２８を配置し、このビームスプリッター２８で２分割された光路のうち９０°反射した光路２５１に沿ってリレ−レンズ２９、そのまま直進する光路２５２に沿って反射ミラ−３０、リレーレンズ３１をそれぞれ配置し、これらリレ−レンズ２９、３１からの光路差が与えられた観察光をラインセンサー３２に導くようにしている。この場合、ラインセンサー３２は、ラインセンサー固定ブロック３３に固定し、この固定ブロック３３をベース３４に支持している。このベース３４には、図示しない制御回路基板を設けている。
【００２３】
しかして、観察光学系２１のビームスプリッター２４によりＡＦユニット２２に導かれた光は、光路２５に沿って平行平面板２６、リレーレンズ系２７よりビームスプリッター２８に導かれ、このビームスプリッター２８で、２分割され、９０°反射した光は、光路２５１に沿ってリレ−レンズ２９よりラインセンサー３２に、そのまま直進する光は、光路２５２に沿って反射ミラ−３０で全反射し、９０°向きを変え、リレーレンズ３１よりラインセンサー３２の別の位置に入射されるようになる。
【００２４】
図２は、光路２５に挿入される平行平面板２６の概略構成を示している。
【００２５】
この場合、平行平面板２６は、２種類のくさび形プリズム２６１、２６２を上下に重ねることで平行平面を作り出しており、これらの重なり面を図示左右方向に移動することで、厚さ寸法を可変できるようになっている。
【００２６】
このような平行平面板２６は、支持枠２６３により支持される。この場合、支持枠２６３は、枠本体２６３１の周囲に突壁２６３２を有するもので、枠本体２６３１の底面に上述したビームスプリッター２４から導かれる観察光を通す穴部２６３ａを形成するとともに、穴部２６３ａ周囲に溝部２６３ｂを形成し、この溝部２６３ｂに平行平面板２６の下側のくさび形プリズム２６２を収容している。また、支持枠２６３の突壁２６３２上には、押さえ板２６４を皿バネ２６５を介してネジ部材２６６で取り付け、ネジ部材２６６の捩じ込み力で押さえ板２６４により平行平面板２６の上側のくさび形プリズム２６１の周縁を下方向に押さえ付けることで、上側のくさび形プリズム２６１が図示左右に移動しても、平行平面状態が崩れることなく、芯ズレによるＡＦの悪影響を防止できるようにしている。
【００２７】
支持枠２６３の突壁２６３２には、穴部２６３３を形成し、この穴部２６３３に一端部を平行平面板２６の上側のくさび形プリズム２６１の肉厚部に固定した操作軸２６７を貫通して設けている。この操作軸２６７は、穴部２６３３との間に形成したガイド２６７１によりその軸方向に進退移動できるようにしている。操作軸２６７の他方端面には、ネジ穴２６７２を設けている。
【００２８】
また、突壁２６３２の外側には、穴部２６３３に連通する案内筒２６８を設け、この案内筒２６８に摘み２６９１を有する操作桿２６９を挿通している。この操作桿２６９は、案内筒２６８に対して回転可能になっているものの、その軸方向の移動を図示しないストッパにより禁止されるようになっている。また、この操作桿２６９の先端には、ネジ部２６９２を設け、このネジ部２６９２を前記操作軸２６７のネジ穴２６７２に捩じ込んでいて、摘み２６９１を回して操作桿２６９先端のネジ部２６９２を回転させることにより、操作軸２６７をガイド２６７１に沿って直進動作させ、平行平面板２６の上側くさび形プリズム２６１を左右方向に平行移動できるようにしている。
【００２９】
これにより、摘み２６９１の回転量に応じて平行平面板２６の平行平面を保ちながら厚さだけを増減可能にしている。
【００３０】
しかして、このように構成したＡＦ装置では、観察光学系２１のビームスプリッター２４によりＡＦユニット２２に導かれた光は、平行平面板２６よりリレー光学系２７を通ってビームスプッリター２８で２分割され、一方は９０°反射してリレ−レンズ２９を通ってラインセンサー３２へ入射され、他方は、そのまま透過した後に反射ミラ−３０で９０°方向を変えられ、リレーレンズ３１を通ってラインセンサー３２に入射される。そして、光路差を有する２つの光は、ラインセンサー３２で受光され、各信号はベース３４上の図示しない制御回路基板に送られ、コントラスト法に基づいて値合焦位置が検出され、さらにステージ移動方向と移動量を制御するための信号が生成されて、顕微鏡本体のステージ駆動回路に送られ、ステージが合焦位置に移動される。
【００３１】
この場合、ＡＦユニット２２に設けられる平行平面板２６は、その厚さが初期調整時のものになっているものとし、この状態から、ＡＦ装置の合焦位置を微調整したい場合は、使用者が平行平面板２６の摘み２６９１を回すようになる。
【００３２】
すると、操作桿２６９とともにネジ部２６９２が回転し、ネジ穴２６７２を有する操作軸２６７がガイド２６７１に沿って直進動作されるので、平行平面板２６の上側くさび形プリズム２６１が平行移動され、平行平面板２６の厚さ寸法が調整される。
【００３３】
このようにして、平行平面板２６の厚さ寸法を調整して、ガラスと空気の換算光路長を可変することで、ラインセンサー３２の上での合焦位置を補正できるので、変化が生じ、所望する観察位置に合焦位置を合わせることができる。
【００３４】
従って、使用者は、ＡＦをリアルタイムで行いながら、さらに観察を行いながら、平行平面板２６の摘み２６９１を調整することにより、自分の思い通りに合焦位置を設定することができるようになる。
【００３５】
また、例えば、生物標本を顕微鏡観察するような場合、標本の厚さがまちまちであり、選択された対物レンズの焦点深度よりも厚い標本の場合には、特に見たい部分にＡＦ装置の合焦が得られないことがある。しかし、この場合も、上述したように観察しながらＡＦ装置の合焦位置を微調整できるので、標本の位置を移動したり、自分の見たい部分を見ながら、そこに合焦するように平行平面板２６の摘み２６９１を調整するようにすればよい。
【００３６】
また、顕微鏡の対物レンズでは焦点深度が浅いため凹凸（光軸方向に高低差のある）試料の例えば一番高い部分にピントを合わせるとその他の部分はボケて見えなくなることもある。この場合も、ＡＦ装置の合焦後に、手動により光軸方向に合焦位置を、例えば高所から低所に向けて微調整をすることにより、所望の深さ位置にピントを合わせることができる。この場合、合焦位置を変化させる平行平面板２６は、観察光学系２１のビームスプリッター２４からの観察光が導入されるＡＦユニット２２に設けられているので，ＡＦ装置の合焦位置を変化させても観察光学系の光路長に影響を与えることはない。
【００３７】
従って、このようにすれば、ＡＦユニット２２の光路２５に挿入される平行平面板２６を、くさび形プリズム２６１、２６２を上下に重ねることで構成し、この内上部のくさび形プリズム２６１を移動させて、平行平面板２６の光路方向の厚さ寸法を変化させることで、空気とガラスの光路長の差により、ＡＦ時の合焦位置から所望する観察位置へ合焦位置をずらすことができる。
【００３８】
これにより、使用者によるＡＦ装置の合焦位置を微調整することが可能になり、ＡＦ装置の合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、例えば、ＡＦの基準位置がずれるような標本でもＡＦ装置の合焦位置を補正することができるようになるなど、実際に、使用者が検鏡する標本に対して、適切な位置に合焦位置の微調整を行うことができるようになり、検鏡の作業性が向上する。また、合焦位置を微調整できることから、初期の合焦位置の調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、その分コストを下げることもできるようになる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００４０】
この場合、ＡＦユニット２２のベース３４上に回転軸４１を設け、この回転軸４１にターレット４２を回転可能に設けている。このターレット４２は、その回転動作により複数種類の平行平面板２６を切り替え可能にしたもので、ここでは、図４に示すようにターレット４２面の６等分の角度位置に厚さの異なる平行平面板２６を６個設けている。また、ターレット４２は、各平行平面板２６に対応する周縁部分に溝部４２１を形成していて、この溝部４２１をバネ４３１と球体４３２を有するクリック機構４３により係止することで、ＡＦ光学系の光路２５２上に各平行平面板２６を停止できるようにしている。さらに、ターレット４２は、周縁部の一部をＡＦユニット２２の穴部２２１から外部に露出させ、この露出部分より溝部４２１に指を掛けるなどしてターレット４２を外部から回せるようになっていて、任意の平行平面板２６をＡＦ光学系の光路２５２に位置させるようになっている。
【００４１】
従って、このようにすれば、使用者がターレット４２を直接回して、所望する平行平面板２６を光路２５２上に位置させることで、段階的にＡＦ装置の合焦位置を変えることができるようになる。これにより、予め標本によって、ターレット４２の位置を調べておけば、ワンタッチで適正な合焦位置を呼び出すことができる。また、ターレット４２の回転を電動化することにより、他の機器の電動操作と同じようにコントロールボックスなどで集中的な一括操作が可能になる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００４３】
この第３の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、スライダー５１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００４４】
この場合、スライダー５１は、複数（図示例では３個）の穴部５１１を直列に配置し、これら穴部５１１に厚さ寸法の異なる複数の平行平面板２６を設けている。
【００４５】
そして、このようなスライダー５１は、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。この場合、スライダー５１には、平行平面板２６と同数の図示しないクリック溝を有していて、ＡＦユニット２１の穴部２１１から挿入した時、クリック機構によってそれぞれの平行平面板２６がＡＦ光学系の光路２５２上に停止できるようになっている。
【００４６】
このようにしても、使用者が任意にＡＦ装置の合焦位置を変化させることができて、第２の実施の形態で述べたと同様な効果を期待でき、さらにコスト的にはターレットを用いた場合より安価にでき、またＡＦユニット２１内でのスペースもコンパクトにできる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００４８】
この第４の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、他のスライダー６１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００４９】
この場合、スライダー６１は、透明な樹脂で作られ、その上面を段階状にし、低面からの厚さ寸法をそれぞれの部分で異なるようにして複数の平行平面板２６を形成している。
【００５０】
そして、このようなスライダー６１についても、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。この場合、スライダー６１には、平行平面板２６と同数の図示しないクリック溝を有していて、ＡＦユニット２１の穴部２１１から挿入した時、クリック機構によってそれぞれの平行平面板２６がＡＦ光学系の光路２５２上に停止できるようになっている。
【００５１】
このようにしても、使用者が任意にＡＦ装置の合焦位置を変化させることができて、第２の実施の形態で述べたと同様な効果を期待でき、さらに、スライダー６１が一体の透明樹脂のため、モールド成形だけでスライダーを作ることができ、コスト的にさらに安価にできる。
【００５２】
（第５の実施の形態）
図７は、第５の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００５３】
この第５の実施の形態では、図３で述べたターレット４２に代えて、さらに他のスライダー７１を使用するようにしている。その他の構成は、図３を援用するものとする。
【００５４】
この場合、スライダー７１は、先端部に１個の穴部７１１を形成している。この穴部７１１は、フィルター枠７２を嵌合可能にしている。このフィルター枠７２は、平行平面板２６を設けたもので、ここでは厚さ寸法の異なる平行平面板２６を設けた複数個のフィルター枠７２が用意され、これらのうちの一つが穴部７１１に嵌合されるようになっている。
【００５５】
そして、このようなスライダー７１についても、先端部の穴部７１１に所望の平行平面板２６を有するフィルター枠７２を嵌合したものを、図３に示すＡＦユニット２２の穴部２２１から図示しないガイドに沿ってＡＦユニット２２内部に挿入するようになる。
【００５６】
このようにして、使用者は、スライダー７１のフィルター枠７２を交換しながらＡＦ装置の合焦位置を調整するようになる。
【００５７】
このようにすれば、さらに、コスト的に安価にでき、スペース的にも第３および第４の実施の形態のものよりコンパクトにできる。またフィルター枠７２について厚さの異なる平行平面板２６を無数に用意できるので、厚みの差をさらに少なくすることで、無段階に近い状態で合焦調整が可能となる。
【００５８】
（第６の実施の形態）
図８（ａ）（ｂ）は、第６の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００５９】
この第６の実施の形態では、第１の実施の形態で述べたＡＦユニット２１のリレー光学系２７の構成を工夫して合焦位置の調整を可能にしたものである。その他の構成は、図１を援用するものとする。
【００６０】
この場合、リレー光学系２７は、レンズ筒２７０内の光軸方向に沿って第１群レンズ２７１と第２群レンズ２７２を設けている。そして、第１群レンズ２７１は、レンズ筒２７０内に固定している。また、第２群レンズ２７２は、レンズ筒２７０内で光軸方向に移動可能な移動レンズ枠２７３内に設けられ、この移動レンズ枠２７３とともに光軸方向に移動することで、ＡＦ光学系の合焦位置を変えられるようにしている。
【００６１】
移動レンズ枠２７３には、ピン２７４を突設し、このピン２７４をレンズ筒２７０の穴部２７１１を介して外部に突出している。この場合のレンズ筒２７０の穴部２７１１は、光軸方向に延びる長穴からなっている。
【００６２】
レンズ筒２７０の外周には、カム筒２７５を回転可能に設けている。このカム筒２７５外周面には、所定角度傾いた長穴２７５１を形成している。この場合、長穴２７５１の傾きは、第２群レンズ２７１の光軸方向の移動量とカム筒２７５の操作回転角度により決定されている。
【００６３】
そして、このカム筒２７５の長穴２７５１に移動レンズ枠２７３のピン２７４を嵌合させて、カム筒２７５を回転操作することにより、長穴２７５１に沿ってピン２７４が上下移動することで、移動レンズ枠２７３を光軸方向に移動できるようにしている。
【００６４】
カム筒２７５の外周上部にはレバー２７６をねじ込みにより取り付けている。このレバー２７６は、カム筒２７５の回転を操作するものである。また、このレバー２７６は、カム筒２７５へのねじ込み側の端部をカム筒２７５を貫通してレンズ筒２７０の外周面に達していて、レバー２７６のねじ込みによりカム筒２７５とレンズ筒２７０を固定できるようにもしている。
【００６５】
そして、このようなレバー２７６は、ＡＦユニット２１外部に突出していて、外部からレバー操作できるようになっている。
【００６６】
しかして、外部に突出しているレバー２７６を使用者が操作すると、カム筒２７５の回転により、このカム筒２７５の長穴２７５１に沿ってピン２７４が上下方向移動され、これにともない移動レンズ枠２７３がレンズ筒２７０内を光軸方向に移動され、第２群レンズ２７２が光軸に沿って移動されて、第１群レンズ２７１との間隔が変化されることで、合焦位置を変化させることができるようになる。そして、位置が決まったらレバー２７６をねじ込んでカム筒２７５をレンズ筒２７０に固定する。
【００６７】
このようにすれば、カム筒２７５の長穴２７５１の傾き角度を任意に設定することで、ＡＦ装置の合焦位置の変化量をレバー移動量に対して自由に設定できるようになり、合焦調整をスムーズにかつ無段階に行うことができる。また、移動レンズ枠２７３の移動は、レンズ筒２７０内に沿って行われるので、ＡＦ光学系Ｉ芯ズレなどを生じることも防止できる。
【００６８】
（第７の実施の形態）
図９は、第７の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００６９】
この第７の実施の形態では、第１の実施の形態で述べたラインセンサー固定ブロック３３とベース３４の構成を工夫してＡＦ装置の合焦位置の調整を可能にしたものである。その他の構成は、図１を援用するものとする。
【００７０】
ＡＦユニット２２のラインセンサー３２は、ラインセンサー固定ブロック３３に固定され、この固定ブロック３３をベース３４に支持している。この場合、固定ブロック３３の下部はアリ形状（図示せず）となっており、ベース３４に加工されたメスアリ部（図示せず）に嵌め込まれ、固定ブロック３３をスムーズに直線移動できるようになっている。
【００７１】
また、ベース３４には、固定ブロック３３と対峙する突壁３４１を有し、この突壁３４１には、ネジ部３５３を有する操作桿３５を設けている。
【００７２】
この操作桿３５は、一方端に摘み３５１を有し、この摘み３５１頭部の切り欠きを、ＡＦユニット２２外部からドライバーなどで回すことで、操作桿３５の直線移動を可能にしている。また、操作桿３５の他方端には、鍔部３５２を有し、この鍔部３５２を、固定ブロック３３に形成した溝部３３１に嵌合している。この場合、固定ブロック３３の溝部３３１は、図１０に示すように操作桿３５をガタ付きなく挿通する幅寸法を有するとともに、鍔部３５２の厚さ寸法がガタなく嵌まり込むうな奥行きを有している。
【００７３】
しかして、使用者が、ＡＦユニット２２外部からドライバーなどで操作桿３５の摘み３５１を回すと、ネジ部３５３により操作桿３５は回転しながら直線移動するので、鍔部３５２を介して固定ブロック３３とともに、ラインセンサー３２が光軸方向に移動され、合焦位置を変化させることができるようになる。
【００７４】
この場合、固定ブロック３３の移動は、アリ形状部が嵌め込まれたベース３４のメスアリ部に沿って光軸方向に行われるので、ＡＦ光学系の芯ズレは起こらない。
【００７５】
なお、固定ブロック３３の移動ガイドとしては、アリではなく、直動ガイドなどを利用することもできる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第８の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００７７】
図において、８１、８２は、くさび角度を同一に形成したくさび形プリズムで、これらくさび形プリズムは、一定間隔をおいて配置されている。そして、一方のくさび形プリズム８２を枠本体８３に取り付けている。この枠本体８３には、くさび形プリズム８２を平行保持するための溝部８３１を有するとともに、後述するオスアリ８４に対応するメスアリ８３２を有し、また、溝部８３１底面には、光束を通す楕円状の穴８３３を設けている。
【００７８】
枠本体８３のメスアリ８３２には、オスアリ８４が嵌め込まれ、メスアリ８３２に沿って摺動可能になっている。このオスアリ８４にも、他方のくさび形プリズム８１を平行保持するための溝部８４１を有するとともに、この溝部８４１底面には、光束を通す長穴８４２を設けている。
【００７９】
また、オスアリ８４には、ベアリング８５が外周を圧入する形で埋め込まれており、このベアリング８５の内径に摘み８６の回転軸８６２先端を回転可能に圧入している。この回転軸８６２は、その途中に枠本体８３側に形成したメネジ部８３４に対応するオネジ部８６１が捩じ込まれており、摘み８６を使用者が摘んで正転または逆転すると、メネジ部８３４に噛み合ったオネジ部８６１が出し入れされ、これにともなってベアリング８５によって回転は自由だが、出し入れ方向は一体になっているオスアリ８４が、オネジ部８６１の出し入れ方向、つまり、楕円状の穴８３３の長径方向に移動することになる。
【００８０】
このオスアリ８４の移動は、枠本体８３に捩じ込まれ固定されたストッパ８７により規制されるようになっている。
【００８１】
しかして、摘み８６を回して、図の位置からオスアリ８４を移動させると、オスアリ８４に保持されたくさび形プリズム８１も移動する。この場合、くさび形プリズム８１を保持するオスアリ８４の溝部８４１底面と、他のくさび形プリズム８２を保持する枠本体８３の溝部８３１底面は互いに平行で、かつオスアリ８４の移動方向に対して平行であるため、２つのくさび形プリズム８１、８２により平行平面板が構成された状態で、その厚さを変化する動作が得られ、図２で述べたと同様な効果を期待できる。
【００８２】
特に、この実施の形態によれば、くさび形プリズム８１、８２の角度面が非接触で、しかもオスアリ８４、枠本体８３に形成したメスアリ８３２と、それぞれの溝部８３１、８４１の面精度さえ出ていれば、オスアリ８４の移動によって平行がくずれ光束の芯がずれるような危険性はまったくなく、繰り返し精度が高められ、プリズムの耐久性も向上する。また、摺動部分は、アリ機構を用いるため摺動力量やフィーリングも自由に変えることもできる。
【００８３】
なお、摘み８６の操作軸８６２とオスアリ８４との連結はベアリング８５を使わなくても良く、回転軸８６２の軸方向の出入りを規制するいかなる機構であっても良い。またくさび形プリズム８１、８２の移動機構も、アリとは限らず市販の直動ガイド、コロやボールによる直動機構などでも良い。
【００８４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＡＦ装置の合焦位置を段階的または無段階に微調整でき、合焦位置を所望する任意の位置に設定できるので、実際に、使用者は、検鏡する標本に対して、適切な位置にＡＦ装置の合焦位置の微調整を行うことができ、検鏡の作業性が向上する。
【００８５】
また、合焦位置を微調整できることは、ＡＦ装置の合焦位置調整に、さほどの精度が要求されなくなるので、初期調整工数を少なくでき、コストを下げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のＡＦ装置の概略構成を示す図。
【図２】 第１の実施の形態に用いられる平行平面板の概略構成を示す図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図４】 第２の実施の形態に用いられるターレットの概略構成を示す図。
【図５】 本発明の第３の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図６】 本発明の第４の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図７】 本発明の第５の実施の形態に用いられるスライダーの概略構成を示す図。
【図８】 本発明の第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図９】 本発明の第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１０】 第７の実施の形態に用いられる固定ブロックの概略構成を示す図。
【図１１】 本発明の第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１２】 従来のＡＦ装置を用いて写真撮影装置付顕微鏡の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
２１…観察光学系、２２…ＡＦユニット、２２１…穴部、２３…観察光、２４…ビームスプリッター、２５、２５１、２５２…光路、２６…平行平面板、２７…リレーレンズ系、２８…ビームスプリッター、２９…リレ−レンズ、３０…反射ミラ−、３１…リレーレンズ、３２…ラインセンサー、３３…固定ブロック、３４…ベース、２６１、２６２…くさび形プリズム、２６３…支持枠、２６３１…枠本体、２６３２…突壁、２６３３…穴部、２６３ａ…穴部、２６３ｂ…溝部、２６４…押さえ板、２６５…皿バネ、２６６…ネジ部材、２６７…操作軸、２６７１…ガイド、２６７２…ネジ穴、２６８…案内筒、２６９…操作桿、２６９１…摘み、２６９２…ネジ部、４１…回転軸、４２…ターレット、４２１…溝部、４３…クリック機構、４３１…バネ、４３２…球体、５１、６１、７１…スライダー、７２…フィルター枠、２７０…レンズ筒、２７１１…穴部、２７１…第１群レンズ、２７２…第２群レンズ、２７３…移動レンズ枠、２７４…ピン、２７５…カム筒、２７５１…穴部、２７６…レバー、３３１…溝部、３４１…突壁、３５…操作桿、３５１…摘み、３５２…鍔部、３５３…ネジ部、８１、８２…くさび形プリズム、８３…枠本体、８３１…溝部、８３２…メスアリ、８３３…穴、８４…オスアリ、８４１…溝部、８４２…長穴、８５…ベアリング、８６…摘み、８６１…オネジ部、８６２…回転軸、８７…ストッパ。
Claims (3)
- ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、
この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、
この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、
この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、
この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、
前記検出光学系中に設けられた平行平面状の光学素子の光路方向の厚さ寸法を変化させることにより前記検出光学系の光路長を変更する操作手段を備え、
使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴とするオートフォーカス装置。 - ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、
この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、
この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、
この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、
この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、
前記検出光学系中に設けられたリレー光学系の群レンズの光路方向の間隔を変化させる操作手段を備え、
使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴とするオートフォーカス装置。 - ステージに載置した試料の光路方向の厚さ内の面を観察像として観察像位置に結像する観察光学系と、
この観察光学系の光路の途中から分離する検出用光路と、
この検出用光路に設けられ、前記試料の面からの観察光を前記観察像位置と互いに共役な検出位置に集光させる検出光学系と、
この検出光学系の前記検出位置に配置される受光素子と、
この受光素子からの信号に基づいて試料を載置した前記ステージを、前記試料が合焦するように移動させてオートフォーカスを行なう制御手段とを有するオートフォーカス装置において、
前記検出光学系を通った光束を受光する受光素子の光路方向の位置を変化させる操作手段を備え、
使用者による前記操作手段の操作により、オートフォーカスを行う前記制御手段が前記ステージの位置を変化させ、前記観察光学系における試料の合焦位置を、前記試料の光路方向の厚さ内における任意の面にずらすことを特徴とするオートフォーカス装置。
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