JP4869496B2 - 顕微鏡システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行う顕微鏡システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、顕微鏡システムにおいて、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行う焦準操作では、対物レンズの倍率毎に焦準部のハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量を変化させるようにしている。これは、倍率の異なる対物レンズでは、それぞれの焦点深度が大きく異なるためで、仮に、対物レンズの倍率に関係なく、焦準部のハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量が一定であると、焦点深度の大きな対物レンズでは、ピント合わせで焦準部のハンドルを多回転しなければならず、逆に、焦点深度の小さな対物レンズでは、被写体がすぐに見えなくなることや、焦準の分解能が粗くなって、ピント合わせがしずらくなることを考慮した制御である。
【０００３】
このため、焦点深度が大きな対物レンズでは、焦点部ハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量が大きく、焦点深度の小さな対物レンズでは、焦点部ハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対距離が小さくなるような制御を行うようにしている。
【０００４】
一方、オートフォーカス(以下、ＡＦと称する。)制御では、いわゆる被写体のサーチに関する技術として、特開昭５９−２０４８０９号公報に開示されるように、所定方向にレンズを駆動してのサーチで被写体の発見に至らない場合に、レンズの駆動方向を逆方向に切換えて再び被写体をサーチするようなものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行うようにした顕微鏡システムでは、以下のような不具合が生じることがある。
【０００６】
例えば、大気中に対して被写体と対物レンズ間の屈折率を高くして、高いＮＡ(開口率)により高解像を求めるような場合、対物レンズとして、オイル対物レンズが用いられることがある。このオイル対物レンズは、図７(ａ)に示すようにステージ１０１に載置されたスライドガラス１０２上に設けられる被写体１０３をカバーガラス１０４で覆い、このカバーガラス１０４と対物レンズ１０５の間にオイル１０６を介在させようにしたもので、ステージ１０１を上下方向に駆動することにより、被写体のピント合わせを行うようにしている。
【０００７】
しかし、このようなオイル対物レンズを用いると、オイルの粘性が原因してステージ制御に不都合を生じることがある。例えば、図７（ａ）に示すように対物レンズ１０５と被写体１０３を近づける方向（ア）にステージ１０１を駆動した場合には、ステージ１０１が被写体１０３を押し上げるようになるので、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離は、同図(ｂ)に示すように一致するが、対物レンズ１０５と被写体１０３を遠ざける方向（イ）にステージ１０１を駆動した場合は、オイル１０６の粘性により同図(ｃ)に示すように被写体１０３が対物レンズ１０５にくっついて、被写体１０３がステージ１０１上から僅かに浮いた状態（図示ｄの状態）になるため、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しないことがある。
【０００８】
このような状態は、慣性力によりステージ駆動速度を早くすれば早くするほど生じ易くなる。また、被写体１０３が対物レンズ１０５にくっついてステージ１０１上から浮いている状態は、それほど長くは続かず、スライドガラス１０２の重力により所定時間が経過すれば解除されて対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しない状態は解消される。
【０００９】
このことは、オイル対物レンズを使用して顕微鏡観察を行った場合、倍率の異なる対物レンズ毎にステージの上下方向の駆動速度が可変されるが、同一倍率の対物レンズでは、ステージの上下方向の駆動速度は変化しないため、オイル対物レンズを使用した場合だけ、被写体１０３がステージ１０１上から浮いた状態が発生することで、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しない状態が発生することがある。この状態では、被写体１０３にピント合わせを行うことが困難である。例えば、被写体１０３にピント合わせを行ったときに、被写体１０３がステージ１０１上から浮いた状態になっていると、ピント位置としてステージ１０１の駆動を停止した後に被写体１０３の浮いた状態が解消されると、ピント位置がずれてしまい、安定したピント合わせが困難となる。
【００１０】
一方、特開昭５９−２０４８０９号公報に開示されたＡＦ制御では、被写体のサーチで発見に至らず、逆方向に駆動して被写体のサーチを行うような場合、この逆方向の駆動で、対物レンズと被写体を遠ざける方向にステージが駆動されると、被写体がステージ上で浮いた状態で、被写体サーチが行われることがあり、このため、ステージ位置と被写体位置が一致せずに、ＡＦ制御が失敗することがあった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、被写体を載置するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動手段により相対移動させて前記被写体の合焦を自動調整するオートフォーカス機能を有する顕微鏡システムにおいて、前記被写体のオートフォーカス近接リミットとオートフォーカス遠方リミットを有するオートフォーカスサーチ範囲内で前記オートフォーカス機能により前記被写体に対する合焦制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記被写体のオートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス近接リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第１の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを近接させるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第２の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス遠方リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第３の駆動速度、および前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを遠ざけるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第４の駆動速度をそれぞれ有するデータベースを備え、前記第１の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて、前記第３の駆動速度は前記第４の駆動速度に比べて高速であり、前記対物レンズがオイル対物レンズである場合の、前記第３の駆動速度は前記第１の駆動速度に比べて、前記第４の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて低速であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データベースは、前記オートフォーカス機能による被写体の合焦制御の途中で、前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方をオートフォーカス開始位置に戻す開始位置戻し速度をさらに有することを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記データベースは、前記オートフォーカス機能による前記被写体の合焦制御の途中で、オートフォーカス開始位置に戻ったとき、次の動作に移行するまでの間に前記対物レンズがオイル対物レンズである場合を考慮した待ち時間をさらに有することを特徴としている。
【００１７】
この結果、本発明によれば、駆動手段の駆動により対物レンズと被写体の間の相対距離を変化させたときの実際の対物レンズと被写体の間の相対距離の追従性の悪化を想定して、駆動手段による近接方向速度と遠方方向速度を切換えるようにしたので、実際の対物レンズと被写体の間の相対距離の追従性の悪化に原因する対物レンズとステージの相対移動距離と対物レンズと被写体の相対移動距離のずれを防止でき、ＡＦ制御を含め、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明の参考例及び本発明の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示している。
【００２０】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、ベース部１ａに直立して設けられた胴部１ｂの先端にベース部１ａに対して平行な対物アーム１ｃを有している。
【００２１】
顕微鏡本体１の胴部１ｂには、ステージ２が設けられている。このステージ２は、被写体としての標本Ｓを載置するもので、ステージモータ３により胴部１ｂに沿って上下方向に移動可能になっている。
【００２２】
顕微鏡本体１の対物アーム１ｃ先端部には、ステージ２と対向させて電動レボルバ４が設けられている。この電動レボルバ４は、複数の対物レンズ５を支持するもので、電動レボルバ制御部６の指示により所定の対物レンズ５を選択的に光路上に切換えるようにしている。
【００２３】
また、対物アーム１ｃには、ＡＦユニット７が設けられ、さらに、鏡筒８を介して接眼レンズ９およびＴＶカメラ（または写真撮影装置）１０が設けられている。
【００２４】
顕微鏡本体１のベース部１ａには、標本Ｓを透過照明するための光源１１が設けられている。この光源１１からの照明光は、ベース部１ａ上に配置されるコンデンサ１２を介してステージ２上に標本Ｓに入射するようになっている。また、標本Ｓを透過した光束は、対物レンズ５を通過してＡＦユニット７と鏡筒８に入射し、その一部が接眼レンズ９に導かれ、目視観察されるとともに、その他の光束は、ＴＶカメラ１０に入射して撮影されるようになっている。
【００２５】
電動レボルバ制御部６、ＡＦユニット７には、制御手段としてのＣＰＵ１３が接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ１３は、ＡＦユニット７からのデフォーカス信号に基づいて、ステージ制御部１４を介してステージモータ３を駆動し、ステージ２を胴部１ｂに沿って上下方向に移動させ、標本Ｓと対物レンズ５の相対距離を変化させて合焦調節を行ったり、電動レボルバ制御部６により電動レボルバ４を駆動して対物レンズ５の切換えを行うようにしている。また、ＣＰＵ１３は、ユーザによる外部コントローラ１５の操作またはコマンド送信によりＡＦ制御のＯＮ／ＯＦＦや対物レンズ５の切換え、ステージ２の駆動などが可能なようになっている。
【００２７】
この場合、ユーザにより外部コントローラ１５で電動レボルバ４の図示しない対物レンズ装着部に装着される対物レンズ５の種類が設定されると、ＣＰＵ１３は、電動レボルバ４により光路中に切換えられる対物レンズ５がどの種類のものかを検知し、このときの対物レンズ５の種類により標本Ｓの追従性の悪化を予測できるようになっている。
【００２８】
この場合、ＣＰＵ１３は、ステージ駆動制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表１に示すようなデータベースを持っている。
【００２９】
【表１】
【００３０】
このデータベースは、対物レンズ５とステージ２を接近させる近接方向と、対物レンズ５とステージ２を遠ざける遠方方向について、それぞれ駆動制御に用いられる駆動速度パラメータを有している。ここでの駆動速度パラメータは、近接方向についてステージ停止状態から駆動する場合の初速度ｄ１、ステージ駆動における最終速度ｄ２、初速度から最終速度に至るまでの加速度ｄ３および加速方法ｄ４を有するとともに、遠方方向についてもステージ停止状態から駆動する場合の初速度ｄ５、ステージ駆動における最終速度ｄ６、初速度から最終速度に至るまでの加速度ｄ７および加速方法ｄ８を有している。ここで、加速方法ｄ４およびｄ８は、１が加速度を一定とする、いわゆる台形駆動、０がＳ字加速をそれぞれ示している。
【００３１】
また、表１において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは、観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示している。
【００３２】
これらドライ対物レンズＡとオイル対物レンズＢは、ステージ２を遠ざける方向に駆動する場合の速度パラメータが異なっている。つまり、オイル対物レンズＢの使用時は、オイルの粘性度により標本Ｓがステージ２から僅かに浮くことで、対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないこと、つまり、対物レンズ５と標本Ｓの間の相対距離を変化させたときに、実際の標本Ｓと対物レンズ５の間の相対距離の追従性が悪化するのを予め予想して、初速度ｄ５、加速度ｄ６および最終速度ｄ７のそれぞれを、ステージ２を近づける方向に駆動する場合の速度パラメータに対して小さい値に設定し、さらに加速方法ｄ８を緩やかなＳ字とすることで、この時の不具合を解消するようにしている。
【００３３】
次に、このように構成した顕微鏡システムの動作を説明する。
【００３４】
この場合、ユーザのコマンド送信を含めたステージ駆動要求により、図２に示すフローチャートが実行される。まず、ステップＳ１で、ステージ駆動開始を指示すると、ステップＳ２で、ＣＰＵ１３は、現在光路中に位置している対物レンズ５の種類を検知する。そして、ステップＳ３で、検知した対物レンズ５の種類に応じた駆動速度パラメータを表１から読み出す。この場合、例えば検知された対物レンズ５の種類が表１中のドライ対物レンズＡに該当すれば、表１中のドライ対物レンズＡに対応する近接方向、遠方方向の全ての駆動速度パラメータｄ１〜ｄ８を、同様に、検知された対物レンズ５の種類が表１中のオイル対物レンズＢに該当すれば、表１中のオイル対物レンズＢに対応する近接方向、遠方方向の全ての駆動速度パラメータｄ１〜ｄ８を読み出す。
【００３５】
次に、ステップＳ４で、ユーザによるステージ２の駆動方向を判断する。ここで、近接方向であれば、ステップＳ５で、近接方向にかかる駆動速度パラメータｄ１〜ｄ４をセットし、一方、遠方方向であれば、ステップＳ６で、遠方方向にかかる駆動速度パラメータｄ５〜ｄ８をセットする。そして、ステップＳ７で、これらセットされた駆動速度パラメータに応じた駆動パルスを出力し、ステージ制御部１４を介してステージモータ３を駆動し、ステージ２を移動させる。
【００３６】
従って、このようにすれば、表１に示すデータベースを使用して、オイル対物レンズＢが使用される場合、ステージ２が遠方方向に駆動される場合と近接方向に駆動される場合とで駆動速度パラメータを変更することにより、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がり、対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないことを防ぐことが可能となり、オイル対物レンズ使用時のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる。
【００３７】
なお、上述した本発明の参考例では、ピント合わせの駆動をステージ２の上下動としたが、これを電動レボルバ４側の上下動としても同様な効果を期待できる。また、ステージ２と標本Ｓの追従性悪化の原因として、オイル対物レンズを使用した例を挙げたが、これ以外のステージの保持手段や標本Ｓの位置により追従性が悪化するような場合にも適用できる。
【００３８】
(第１の実施の形態)
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、本発明の参考例で述べた顕微鏡システムにＡＦ制御機能を付加した場合で、顕微鏡システムの概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００３９】
ＡＦ制御は、予めユーザにより設定されたＡＦサーチ範囲と呼ばれる標本Ｓをサーチするステージ駆動範囲の中で、ＣＰＵ１３が標本Ｓをサーチすることで行われる。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、このようなＡＦサーチ範囲のモデル図を示すもので、図中ａで示すＡＦサーチ範囲は、標本Ｓの厚さのばらつき、および標本Ｓと対物レンズ５が接触しない条件などに基づいて設定され、ＡＦ近接リミットａ１とＡＦ遠方リミットａ２により構成される。ここで、図３（ａ）は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａに対して対物レンズ５に近い位置に外れ、この位置からステージ制御を行う場合を示し、同図(ｂ)は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａに対して対物レンズ５より遠い位置に外れ、この位置からステージ制御を行う場合を示し、同図(ｃ)は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａ内にあって、この位置からステージ制御を行う場合を示している。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１３により標本Ｓをサーチするためのステージ制御のフローを図４により説明する。この場合、ステップＳ１０で、ＡＦ制御が開始されると、ステップＳ１１で、現在のステージ２の位置をチェックし、ステップＳ１２で、図３に示すＡＦサーチ範囲ａ内かを判断する。ここで、ＡＦサーチ範囲ａ外であれば、ステップＳ１３で、現在位置から駆動距離的に近い方のＡＦ近接リミットａ１またはＡＦ遠方リミットａ２まで駆動する。そして、ステップＳ１４で、ＡＦ近接リミットａ１かを判断し、ＡＦ近接リミットａ１でなければ、ステップＳ１５に進み、近接方向、つまりＡＦ近接リミットａ１方向へのサーチを行い、また、ＡＦ近接リミットａ１ならば、ステップＳ２１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向のサーチを行う。また、ステップＳ１２で、ＡＦサーチ範囲ａ内と判断された場合も、ステップステップＳ１５に進み、近接方向へのサーチを行う。
【００４１】
ステップＳ１５における近接方向へのサーチにより、ステップＳ１６で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ２４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ１７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したかを判断する。ＡＦ近接リミットａ１に到達していなければ、ステップＳ１６に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ１７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したと判断されると、ステップＳ１８で、ＡＦサーチ範囲ａ内においてサーチを行っていない範囲があるかを判断する。ここで、サーチを行っていない範囲がないと判断されると、ステップＳ２５で、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。また、サーチを行っていない範囲があると判断されると、ステップＳ１９で、ＡＦサーチ開始位置までステージ２を高速駆動し、ステージ２がＡＦサーチ開始位置まで戻って、ステップＳ２０で、駆動完了が判断されると、ステップＳ２１で、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向のサーチを開始する。
【００４２】
ステップＳ２１における遠方方向のサーチにより、ステップＳ２２で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ２４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ２３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したかを判断する。ＡＦ遠方リミットａ２に到達していなければ、ステップＳ２２に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ２３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したと判断されると、ステップＳ２５に進み、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。
【００４３】
ところで、第１の実施の形態に用いられるＣＰＵ１３は、ＡＦ制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表２に示すようなデータベースを有している。
【００４４】
【表２】
【００４５】
このデータベースは、ＡＦ制御に用いられるＡＦ速度制御パラメータを有している。ここでのＡＦ速度制御パラメータは、ＡＦサーチ範囲ａの外から近接方向へのリミット駆動速度(図３に示すＣ)ｐ１、近接方向へのサーチ速度（(図３に示すＤ)ｐ２、ＡＦサーチ範囲ａの外から遠方方向へのリミット駆動速度(図３に示すＡ)ｐ３、遠方方向へのサーチ速度（(図３に示すＢ)ｐ４、ＡＦ開始位置にステージ２を戻す開始位置戻し速度（(図３に示すＦ)ｐ５を有している。
【００４６】
また、表２において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示している。
【００４７】
これらドライ対物レンズＡとオイル対物レンズＢは、ステージ２を遠ざける方向、つまり遠方方向のリミット駆動速度ｐ３、サーチ速度ｐ４および開始位置戻し速度ｐ５のＡＦ速度制御パラメータが異なっているが、これらの値は、オイル対物レンズＢの使用時に、オイルの粘性により標本Ｓがステージ２から僅かに浮くことで対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないことを予め予想して設定され、この時の不具合を解消するようにしている。
【００４８】
次に、このようなＡＦ速度制御パラメータを用いたＡＦ制御のためのフローを図５により説明する。
【００４９】
この場合も、ステップＳ３０で、ＡＦ制御が開始されると、ステップＳ３１で、現在のステージ２の位置をチェックし、ステップＳ３２で、図３に示すＡＦサーチ範囲ａ内かを判断する。ここで、ＡＦサーチ範囲ａ外であれば、ステップＳ３３で、現在位置から駆動距離的に近い方がＡＦ近接リミットａ１であれば、リミット駆動速度ｐ１あるいは現在位置から駆動距離的に近い方がＡＦ遠方リミットａ２であれば、リミット駆動速度ｐ３を用いてそれぞれのリミットまで駆動する。そして、ステップＳ３４で、ＡＦ近接リミットａ１かを判断し、ＡＦ近接リミットａ１でなければ、ステップＳ３５に進み、近接方向、つまりＡＦ近接リミットａ１方向へサーチ速度ｐ２でサーチを行い、また、ＡＦ近接リミットａ１ならば、ステップＳ４１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４でサーチを行う。また、ステップＳ３２で、ＡＦサーチ範囲ａ内と判断された場合も、ステップステップＳ３５に進み、近接方向へサーチ速度ｐ２でサーチを行う。
【００５０】
ステップＳ３５における近接方向へのサーチにより、ステップＳ３６で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ４４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ３７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したかを判断する。ＡＦ近接リミットａ１に到達していなければ、ステップＳ３６に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ３７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したと判断されると、ステップＳ３８で、ＡＦサーチ範囲ａ内においてサーチを行っていない範囲があるかを判断する。ここで、サーチを行っていない範囲がないと判断されると、ステップＳ４５で、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。また、サーチを行っていない範囲があると判断されると、ステップＳ３９で、ＡＦサーチ開始位置まで開始位置戻し速度ｐ５によりステージ２を駆動する。そして、ステージ２がＡＦサーチ開始位置まで戻って、ステップＳ４０で、駆動完了が判断されると、ステップＳ４１で、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４によるサーチを開始する。
【００５１】
ステップＳ４１における遠方方向のサーチにより、ステップＳ４２で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ４４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ４３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したかを判断する。ＡＦ遠方リミットａ２に到達していなければ、ステップＳ２２に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ４３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したと判断されると、ステップＳ４５に進み、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。
【００５２】
従って、このようにすれば、表２に示すデータベースのＡＦ速度制御パラメータを使用して、オイル対物レンズＢが使用される場合で、ステージ２が遠方方向に駆動される場合は、近接方向に駆動される場合に比べて、ステージ２を低速駆動できるようにしたので、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がる状態を抑制でき、ＡＦ誤動作を確実に防止することができ、オイル対物レンズ使用時にも、確実なＡＦ制御を行うことができる。
【００５３】
なお、上述した第１の実施の形態についても、ピント合わせの駆動をステージ２の上下動としたが、これを電動レボルバ４側の上下動としても同様な効果を期待できる。また、ステージ２と標本Ｓの追従性悪化の原因として、オイル対物レンズを使用した例を挙げたが、これ以外のステージの保持手段や標本Ｓの位置により追従性が悪化するような場合にも適用できる。さらに、第１の実施の形態では、サーチ速度などの最終速度のパラメータのみを示したが、これをさらに詳細な初速度、加速度、加速制御パラメータ要素として表わすようにしてもよい。その他、ＡＦ制御方向により追従性が悪化すると判断された場合に、駆動方向により駆動制御方法を変更して追従性を改善するようにした本実施の形態の要旨を逸脱しない限り、本発明は、種々変形して実施可能である。
【００５４】
(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態で述べた顕微鏡システムに、さらにウエイト機能を付加した場合で、顕微鏡システムの概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００５５】
この場合、ＣＰＵ１３は、ＡＦ制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表３に示すようなデータベースを有している。
【００５６】
【表３】
【００５７】
このデータベースは、ＡＦ制御に用いられるＡＦ速度制御パラメータを有している。ここでのＡＦ速度制御パラメータは、表２に示すものに加えて、ＡＦ開始位置にステージ２を戻した後、次の動作に移行するまでの待ち時間、つまり開始位置停止期間ｗを有している。この場合も、表３において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示しているが、同表のように、ドライ対物レンズＡについては開始位置停止期間ｗ＝０で、ウエイト動作なしとなっており、オイル対物レンズＢについては、開始位置停止期間ｗ（＝０．３ｓｅｃ）で、ウエイト動作を行うようになっている。
【００５８】
次に、このようなＡＦ速度制御パラメータを用いたＡＦ制御のためのフローを図６により説明する。
【００５９】
この場合、図６のステップＳ５０〜ステップＳ６５については、上述した図５の説明と同様であり、ステップＳ６０で、ステージ２がＡＦ開始位置まで戻され、駆動完了が判断されると、ステップＳ６６で、表３に示すデータベースからウェイト動作を行うか否かを判断する。そして、ウェイト動作が必要な対物レンズ５、つまりオイル対物レンズＢであれば、停止期間ｗだけステージ２を停止状態にし、この停止期間ｗの経過後に、ステップＳ６１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４によるサーチを開始する。
【００６０】
従って、このようにすれば、オイル対物レンズＢが使用される場合、ステージ２によるオートフォーカス制御の途中で、ステージ２がＡＦ開始位置まで戻されると、停止期間ｗを経過した後に、改めて低速でステージ２による遠方方向のサーチが開始されるようになるので、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がるような状態をさらに確実に抑制できる。
【００６１】
なお、上述した第２の実施の形態では、ステージ２を停止させる停止期間ｗを一定の時間に設定したが、これをＡＦ開始位置戻し制御後の標本Ｓのデフォーカス情報が安定するまでとしたり、ＡＦ開始時の標本Ｓのデフォーカス量とＡＦ開始位置戻し制御後のデフォーカス量がほぼ一致したと認識するまでの期間としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる顕微鏡システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例及び本発明の実施の形態に適用される顕微鏡システムの概略構成を示す図。
【図２】 本発明の参考例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】 本発明の第１の実施の形態のＡＦサーチ範囲のモデルを示す図。
【図４】 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図７】 従来のオイル対物レンズを用いた場合のステージ制御を説明するための図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
１ａ…ベース部
１ｂ…胴部
１ｃ…対物アーム
２…対物レンズ
３…ステージモータ
４…電動レボルバ
５…対物レンズ
６…電動レボルバ制御部
７…ＡＦユニット
８…鏡筒
９…接眼レンズ
１０…ＴＶカメラ
１１…光源
１２…コンデンサ
１３…ＣＰＵ
１４…ステージ制御部
１５…外部コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行う顕微鏡システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、顕微鏡システムにおいて、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行う焦準操作では、対物レンズの倍率毎に焦準部のハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量を変化させるようにしている。これは、倍率の異なる対物レンズでは、それぞれの焦点深度が大きく異なるためで、仮に、対物レンズの倍率に関係なく、焦準部のハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量が一定であると、焦点深度の大きな対物レンズでは、ピント合わせで焦準部のハンドルを多回転しなければならず、逆に、焦点深度の小さな対物レンズでは、被写体がすぐに見えなくなることや、焦準の分解能が粗くなって、ピント合わせがしずらくなることを考慮した制御である。
【０００３】
このため、焦点深度が大きな対物レンズでは、焦点部ハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対移動量が大きく、焦点深度の小さな対物レンズでは、焦点部ハンドルの１回転に対する対物レンズと被写体の相対距離が小さくなるような制御を行うようにしている。
【０００４】
一方、オートフォーカス(以下、ＡＦと称する。)制御では、いわゆる被写体のサーチに関する技術として、特開昭５９−２０４８０９号公報に開示されるように、所定方向にレンズを駆動してのサーチで被写体の発見に至らない場合に、レンズの駆動方向を逆方向に切換えて再び被写体をサーチするようなものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステージまたは対物レンズを上下動させて被写体のピント合わせを行うようにした顕微鏡システムでは、以下のような不具合が生じることがある。
【０００６】
例えば、大気中に対して被写体と対物レンズ間の屈折率を高くして、高いＮＡ(開口率)により高解像を求めるような場合、対物レンズとして、オイル対物レンズが用いられることがある。このオイル対物レンズは、図７(ａ)に示すようにステージ１０１に載置されたスライドガラス１０２上に設けられる被写体１０３をカバーガラス１０４で覆い、このカバーガラス１０４と対物レンズ１０５の間にオイル１０６を介在させようにしたもので、ステージ１０１を上下方向に駆動することにより、被写体のピント合わせを行うようにしている。
【０００７】
しかし、このようなオイル対物レンズを用いると、オイルの粘性が原因してステージ制御に不都合を生じることがある。例えば、図７（ａ）に示すように対物レンズ１０５と被写体１０３を近づける方向（ア）にステージ１０１を駆動した場合には、ステージ１０１が被写体１０３を押し上げるようになるので、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離は、同図(ｂ)に示すように一致するが、対物レンズ１０５と被写体１０３を遠ざける方向（イ）にステージ１０１を駆動した場合は、オイル１０６の粘性により同図(ｃ)に示すように被写体１０３が対物レンズ１０５にくっついて、被写体１０３がステージ１０１上から僅かに浮いた状態（図示ｄの状態）になるため、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しないことがある。
【０００８】
このような状態は、慣性力によりステージ駆動速度を早くすれば早くするほど生じ易くなる。また、被写体１０３が対物レンズ１０５にくっついてステージ１０１上から浮いている状態は、それほど長くは続かず、スライドガラス１０２の重力により所定時間が経過すれば解除されて対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と、対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しない状態は解消される。
【０００９】
このことは、オイル対物レンズを使用して顕微鏡観察を行った場合、倍率の異なる対物レンズ毎にステージの上下方向の駆動速度が可変されるが、同一倍率の対物レンズでは、ステージの上下方向の駆動速度は変化しないため、オイル対物レンズを使用した場合だけ、被写体１０３がステージ１０１上から浮いた状態が発生することで、対物レンズ１０５とステージ１０１の相対移動距離と対物レンズ１０５と被写体１０３の相対移動距離が一致しない状態が発生することがある。この状態では、被写体１０３にピント合わせを行うことが困難である。例えば、被写体１０３にピント合わせを行ったときに、被写体１０３がステージ１０１上から浮いた状態になっていると、ピント位置としてステージ１０１の駆動を停止した後に被写体１０３の浮いた状態が解消されると、ピント位置がずれてしまい、安定したピント合わせが困難となる。
【００１０】
一方、特開昭５９−２０４８０９号公報に開示されたＡＦ制御では、被写体のサーチで発見に至らず、逆方向に駆動して被写体のサーチを行うような場合、この逆方向の駆動で、対物レンズと被写体を遠ざける方向にステージが駆動されると、被写体がステージ上で浮いた状態で、被写体サーチが行われることがあり、このため、ステージ位置と被写体位置が一致せずに、ＡＦ制御が失敗することがあった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、被写体を載置するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動手段により相対移動させて前記被写体の合焦を自動調整するオートフォーカス機能を有する顕微鏡システムにおいて、前記被写体のオートフォーカス近接リミットとオートフォーカス遠方リミットを有するオートフォーカスサーチ範囲内で前記オートフォーカス機能により前記被写体に対する合焦制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記被写体のオートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス近接リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第１の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを近接させるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第２の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス遠方リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第３の駆動速度、および前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを遠ざけるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第４の駆動速度をそれぞれ有するデータベースを備え、前記第１の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて、前記第３の駆動速度は前記第４の駆動速度に比べて高速であり、前記対物レンズがオイル対物レンズである場合の、前記第３の駆動速度は前記第１の駆動速度に比べて、前記第４の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて低速であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データベースは、前記オートフォーカス機能による被写体の合焦制御の途中で、前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方をオートフォーカス開始位置に戻す開始位置戻し速度をさらに有することを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記データベースは、前記オートフォーカス機能による前記被写体の合焦制御の途中で、オートフォーカス開始位置に戻ったとき、次の動作に移行するまでの間に前記対物レンズがオイル対物レンズである場合を考慮した待ち時間をさらに有することを特徴としている。
【００１７】
この結果、本発明によれば、駆動手段の駆動により対物レンズと被写体の間の相対距離を変化させたときの実際の対物レンズと被写体の間の相対距離の追従性の悪化を想定して、駆動手段による近接方向速度と遠方方向速度を切換えるようにしたので、実際の対物レンズと被写体の間の相対距離の追従性の悪化に原因する対物レンズとステージの相対移動距離と対物レンズと被写体の相対移動距離のずれを防止でき、ＡＦ制御を含め、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明の参考例及び本発明の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示している。
【００２０】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、ベース部１ａに直立して設けられた胴部１ｂの先端にベース部１ａに対して平行な対物アーム１ｃを有している。
【００２１】
顕微鏡本体１の胴部１ｂには、ステージ２が設けられている。このステージ２は、被写体としての標本Ｓを載置するもので、ステージモータ３により胴部１ｂに沿って上下方向に移動可能になっている。
【００２２】
顕微鏡本体１の対物アーム１ｃ先端部には、ステージ２と対向させて電動レボルバ４が設けられている。この電動レボルバ４は、複数の対物レンズ５を支持するもので、電動レボルバ制御部６の指示により所定の対物レンズ５を選択的に光路上に切換えるようにしている。
【００２３】
また、対物アーム１ｃには、ＡＦユニット７が設けられ、さらに、鏡筒８を介して接眼レンズ９およびＴＶカメラ（または写真撮影装置）１０が設けられている。
【００２４】
顕微鏡本体１のベース部１ａには、標本Ｓを透過照明するための光源１１が設けられている。この光源１１からの照明光は、ベース部１ａ上に配置されるコンデンサ１２を介してステージ２上に標本Ｓに入射するようになっている。また、標本Ｓを透過した光束は、対物レンズ５を通過してＡＦユニット７と鏡筒８に入射し、その一部が接眼レンズ９に導かれ、目視観察されるとともに、その他の光束は、ＴＶカメラ１０に入射して撮影されるようになっている。
【００２５】
電動レボルバ制御部６、ＡＦユニット７には、制御手段としてのＣＰＵ１３が接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ１３は、ＡＦユニット７からのデフォーカス信号に基づいて、ステージ制御部１４を介してステージモータ３を駆動し、ステージ２を胴部１ｂに沿って上下方向に移動させ、標本Ｓと対物レンズ５の相対距離を変化させて合焦調節を行ったり、電動レボルバ制御部６により電動レボルバ４を駆動して対物レンズ５の切換えを行うようにしている。また、ＣＰＵ１３は、ユーザによる外部コントローラ１５の操作またはコマンド送信によりＡＦ制御のＯＮ／ＯＦＦや対物レンズ５の切換え、ステージ２の駆動などが可能なようになっている。
【００２７】
この場合、ユーザにより外部コントローラ１５で電動レボルバ４の図示しない対物レンズ装着部に装着される対物レンズ５の種類が設定されると、ＣＰＵ１３は、電動レボルバ４により光路中に切換えられる対物レンズ５がどの種類のものかを検知し、このときの対物レンズ５の種類により標本Ｓの追従性の悪化を予測できるようになっている。
【００２８】
この場合、ＣＰＵ１３は、ステージ駆動制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表１に示すようなデータベースを持っている。
【００２９】
【表１】
このデータベースは、対物レンズ５とステージ２を接近させる近接方向と、対物レンズ５とステージ２を遠ざける遠方方向について、それぞれ駆動制御に用いられる駆動速度パラメータを有している。ここでの駆動速度パラメータは、近接方向についてステージ停止状態から駆動する場合の初速度ｄ１、ステージ駆動における最終速度ｄ２、初速度から最終速度に至るまでの加速度ｄ３および加速方法ｄ４を有するとともに、遠方方向についてもステージ停止状態から駆動する場合の初速度ｄ５、ステージ駆動における最終速度ｄ６、初速度から最終速度に至るまでの加速度ｄ７および加速方法ｄ８を有している。ここで、加速方法ｄ４およびｄ８は、１が加速度を一定とする、いわゆる台形駆動、０がＳ字加速をそれぞれ示している。
【００３１】
また、表１において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは、観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示している。
【００３２】
これらドライ対物レンズＡとオイル対物レンズＢは、ステージ２を遠ざける方向に駆動する場合の速度パラメータが異なっている。つまり、オイル対物レンズＢの使用時は、オイルの粘性度により標本Ｓがステージ２から僅かに浮くことで、対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないこと、つまり、対物レンズ５と標本Ｓの間の相対距離を変化させたときに、実際の標本Ｓと対物レンズ５の間の相対距離の追従性が悪化するのを予め予想して、初速度ｄ５、加速度ｄ６および最終速度ｄ７のそれぞれを、ステージ２を近づける方向に駆動する場合の速度パラメータに対して小さい値に設定し、さらに加速方法ｄ８を緩やかなＳ字とすることで、この時の不具合を解消するようにしている。
【００３３】
次に、このように構成した顕微鏡システムの動作を説明する。
【００３４】
この場合、ユーザのコマンド送信を含めたステージ駆動要求により、図２に示すフローチャートが実行される。まず、ステップＳ１で、ステージ駆動開始を指示すると、ステップＳ２で、ＣＰＵ１３は、現在光路中に位置している対物レンズ５の種類を検知する。そして、ステップＳ３で、検知した対物レンズ５の種類に応じた駆動速度パラメータを表１から読み出す。この場合、例えば検知された対物レンズ５の種類が表１中のドライ対物レンズＡに該当すれば、表１中のドライ対物レンズＡに対応する近接方向、遠方方向の全ての駆動速度パラメータｄ１〜ｄ８を、同様に、検知された対物レンズ５の種類が表１中のオイル対物レンズＢに該当すれば、表１中のオイル対物レンズＢに対応する近接方向、遠方方向の全ての駆動速度パラメータｄ１〜ｄ８を読み出す。
【００３５】
次に、ステップＳ４で、ユーザによるステージ２の駆動方向を判断する。ここで、近接方向であれば、ステップＳ５で、近接方向にかかる駆動速度パラメータｄ１〜ｄ４をセットし、一方、遠方方向であれば、ステップＳ６で、遠方方向にかかる駆動速度パラメータｄ５〜ｄ８をセットする。そして、ステップＳ７で、これらセットされた駆動速度パラメータに応じた駆動パルスを出力し、ステージ制御部１４を介してステージモータ３を駆動し、ステージ２を移動させる。
【００３６】
従って、このようにすれば、表１に示すデータベースを使用して、オイル対物レンズＢが使用される場合、ステージ２が遠方方向に駆動される場合と近接方向に駆動される場合とで駆動速度パラメータを変更することにより、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がり、対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないことを防ぐことが可能となり、オイル対物レンズ使用時のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる。
【００３７】
なお、上述した本発明の参考例では、ピント合わせの駆動をステージ２の上下動としたが、これを電動レボルバ４側の上下動としても同様な効果を期待できる。また、ステージ２と標本Ｓの追従性悪化の原因として、オイル対物レンズを使用した例を挙げたが、これ以外のステージの保持手段や標本Ｓの位置により追従性が悪化するような場合にも適用できる。
【００３８】
(第１の実施の形態)
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、本発明の参考例で述べた顕微鏡システムにＡＦ制御機能を付加した場合で、顕微鏡システムの概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００３９】
ＡＦ制御は、予めユーザにより設定されたＡＦサーチ範囲と呼ばれる標本Ｓをサーチするステージ駆動範囲の中で、ＣＰＵ１３が標本Ｓをサーチすることで行われる。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、このようなＡＦサーチ範囲のモデル図を示すもので、図中ａで示すＡＦサーチ範囲は、標本Ｓの厚さのばらつき、および標本Ｓと対物レンズ５が接触しない条件などに基づいて設定され、ＡＦ近接リミットａ１とＡＦ遠方リミットａ２により構成される。ここで、図３（ａ）は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａに対して対物レンズ５に近い位置に外れ、この位置からステージ制御を行う場合を示し、同図(ｂ)は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａに対して対物レンズ５より遠い位置に外れ、この位置からステージ制御を行う場合を示し、同図(ｃ)は、ＡＦ開始位置ＳＴがＡＦサーチ範囲ａ内にあって、この位置からステージ制御を行う場合を示している。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１３により標本Ｓをサーチするためのステージ制御のフローを図４により説明する。この場合、ステップＳ１０で、ＡＦ制御が開始されると、ステップＳ１１で、現在のステージ２の位置をチェックし、ステップＳ１２で、図３に示すＡＦサーチ範囲ａ内かを判断する。ここで、ＡＦサーチ範囲ａ外であれば、ステップＳ１３で、現在位置から駆動距離的に近い方のＡＦ近接リミットａ１またはＡＦ遠方リミットａ２まで駆動する。そして、ステップＳ１４で、ＡＦ近接リミットａ１かを判断し、ＡＦ近接リミットａ１でなければ、ステップＳ１５に進み、近接方向、つまりＡＦ近接リミットａ１方向へのサーチを行い、また、ＡＦ近接リミットａ１ならば、ステップＳ２１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向のサーチを行う。また、ステップＳ１２で、ＡＦサーチ範囲ａ内と判断された場合も、ステップステップＳ１５に進み、近接方向へのサーチを行う。
【００４１】
ステップＳ１５における近接方向へのサーチにより、ステップＳ１６で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ２４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ１７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したかを判断する。ＡＦ近接リミットａ１に到達していなければ、ステップＳ１６に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ１７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したと判断されると、ステップＳ１８で、ＡＦサーチ範囲ａ内においてサーチを行っていない範囲があるかを判断する。ここで、サーチを行っていない範囲がないと判断されると、ステップＳ２５で、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。また、サーチを行っていない範囲があると判断されると、ステップＳ１９で、ＡＦサーチ開始位置までステージ２を高速駆動し、ステージ２がＡＦサーチ開始位置まで戻って、ステップＳ２０で、駆動完了が判断されると、ステップＳ２１で、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向のサーチを開始する。
【００４２】
ステップＳ２１における遠方方向のサーチにより、ステップＳ２２で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ２４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ２３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したかを判断する。ＡＦ遠方リミットａ２に到達していなければ、ステップＳ２２に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ２３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したと判断されると、ステップＳ２５に進み、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。
【００４３】
ところで、第１の実施の形態に用いられるＣＰＵ１３は、ＡＦ制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表２に示すようなデータベースを有している。
【００４４】
【表２】
このデータベースは、ＡＦ制御に用いられるＡＦ速度制御パラメータを有している。ここでのＡＦ速度制御パラメータは、ＡＦサーチ範囲ａの外から近接方向へのリミット駆動速度(図３に示すＣ)ｐ１、近接方向へのサーチ速度（(図３に示すＤ)ｐ２、ＡＦサーチ範囲ａの外から遠方方向へのリミット駆動速度(図３に示すＡ)ｐ３、遠方方向へのサーチ速度（(図３に示すＢ)ｐ４、ＡＦ開始位置にステージ２を戻す開始位置戻し速度（(図３に示すＦ)ｐ５を有している。
【００４６】
また、表２において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示している。
【００４７】
これらドライ対物レンズＡとオイル対物レンズＢは、ステージ２を遠ざける方向、つまり遠方方向のリミット駆動速度ｐ３、サーチ速度ｐ４および開始位置戻し速度ｐ５のＡＦ速度制御パラメータが異なっているが、これらの値は、オイル対物レンズＢの使用時に、オイルの粘性により標本Ｓがステージ２から僅かに浮くことで対物レンズ５とステージ２の相対移動距離と対物レンズ５と標本Ｓの相対移動距離が一致しないことを予め予想して設定され、この時の不具合を解消するようにしている。
【００４８】
次に、このようなＡＦ速度制御パラメータを用いたＡＦ制御のためのフローを図５により説明する。
【００４９】
この場合も、ステップＳ３０で、ＡＦ制御が開始されると、ステップＳ３１で、現在のステージ２の位置をチェックし、ステップＳ３２で、図３に示すＡＦサーチ範囲ａ内かを判断する。ここで、ＡＦサーチ範囲ａ外であれば、ステップＳ３３で、現在位置から駆動距離的に近い方がＡＦ近接リミットａ１であれば、リミット駆動速度ｐ１あるいは現在位置から駆動距離的に近い方がＡＦ遠方リミットａ２であれば、リミット駆動速度ｐ３を用いてそれぞれのリミットまで駆動する。そして、ステップＳ３４で、ＡＦ近接リミットａ１かを判断し、ＡＦ近接リミットａ１でなければ、ステップＳ３５に進み、近接方向、つまりＡＦ近接リミットａ１方向へサーチ速度ｐ２でサーチを行い、また、ＡＦ近接リミットａ１ならば、ステップＳ４１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４でサーチを行う。また、ステップＳ３２で、ＡＦサーチ範囲ａ内と判断された場合も、ステップステップＳ３５に進み、近接方向へサーチ速度ｐ２でサーチを行う。
【００５０】
ステップＳ３５における近接方向へのサーチにより、ステップＳ３６で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ４４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ３７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したかを判断する。ＡＦ近接リミットａ１に到達していなければ、ステップＳ３６に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ３７で、ＡＦ近接リミットａ１に到達したと判断されると、ステップＳ３８で、ＡＦサーチ範囲ａ内においてサーチを行っていない範囲があるかを判断する。ここで、サーチを行っていない範囲がないと判断されると、ステップＳ４５で、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。また、サーチを行っていない範囲があると判断されると、ステップＳ３９で、ＡＦサーチ開始位置まで開始位置戻し速度ｐ５によりステージ２を駆動する。そして、ステージ２がＡＦサーチ開始位置まで戻って、ステップＳ４０で、駆動完了が判断されると、ステップＳ４１で、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４によるサーチを開始する。
【００５１】
ステップＳ４１における遠方方向のサーチにより、ステップＳ４２で、標本Ｓを発見したかを判断する。ここで、標本Ｓを発見した場合は、ステップＳ４４に進み、所定のＡＦ制御を実行する。また、標本Ｓを発見できない場合は、ステップＳ４３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したかを判断する。ＡＦ遠方リミットａ２に到達していなければ、ステップＳ２２に戻り、同様な動作を繰り返す。その後、ステップＳ４３で、ＡＦ遠方リミットａ２に到達したと判断されると、ステップＳ４５に進み、標本Ｓを発見できないことをユーザに通知するエラー表示を行う。
【００５２】
従って、このようにすれば、表２に示すデータベースのＡＦ速度制御パラメータを使用して、オイル対物レンズＢが使用される場合で、ステージ２が遠方方向に駆動される場合は、近接方向に駆動される場合に比べて、ステージ２を低速駆動できるようにしたので、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がる状態を抑制でき、ＡＦ誤動作を確実に防止することができ、オイル対物レンズ使用時にも、確実なＡＦ制御を行うことができる。
【００５３】
なお、上述した第１の実施の形態についても、ピント合わせの駆動をステージ２の上下動としたが、これを電動レボルバ４側の上下動としても同様な効果を期待できる。また、ステージ２と標本Ｓの追従性悪化の原因として、オイル対物レンズを使用した例を挙げたが、これ以外のステージの保持手段や標本Ｓの位置により追従性が悪化するような場合にも適用できる。さらに、第１の実施の形態では、サーチ速度などの最終速度のパラメータのみを示したが、これをさらに詳細な初速度、加速度、加速制御パラメータ要素として表わすようにしてもよい。その他、ＡＦ制御方向により追従性が悪化すると判断された場合に、駆動方向により駆動制御方法を変更して追従性を改善するようにした本実施の形態の要旨を逸脱しない限り、本発明は、種々変形して実施可能である。
【００５４】
(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態で述べた顕微鏡システムに、さらにウエイト機能を付加した場合で、顕微鏡システムの概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００５５】
この場合、ＣＰＵ１３は、ＡＦ制御に関して種類の異なる対物レンズ５に対し表３に示すようなデータベースを有している。
【００５６】
【表３】
このデータベースは、ＡＦ制御に用いられるＡＦ速度制御パラメータを有している。ここでのＡＦ速度制御パラメータは、表２に示すものに加えて、ＡＦ開始位置にステージ２を戻した後、次の動作に移行するまでの待ち時間、つまり開始位置停止期間ｗを有している。この場合も、表３において、Ａは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要としないドライ対物レンズを、Ｂは観察時に標本Ｓとの間にオイルを必要とするオイル対物レンズをそれぞれ示しているが、同表のように、ドライ対物レンズＡについては開始位置停止期間ｗ＝０で、ウエイト動作なしとなっており、オイル対物レンズＢについては、開始位置停止期間ｗ（＝０．３ｓｅｃ）で、ウエイト動作を行うようになっている。
【００５８】
次に、このようなＡＦ速度制御パラメータを用いたＡＦ制御のためのフローを図６により説明する。
【００５９】
この場合、図６のステップＳ５０〜ステップＳ６５については、上述した図５の説明と同様であり、ステップＳ６０で、ステージ２がＡＦ開始位置まで戻され、駆動完了が判断されると、ステップＳ６６で、表３に示すデータベースからウェイト動作を行うか否かを判断する。そして、ウェイト動作が必要な対物レンズ５、つまりオイル対物レンズＢであれば、停止期間ｗだけステージ２を停止状態にし、この停止期間ｗの経過後に、ステップＳ６１に進み、遠方方向、つまりＡＦ遠方リミットａ２方向へサーチ速度ｐ４によるサーチを開始する。
【００６０】
従って、このようにすれば、オイル対物レンズＢが使用される場合、ステージ２によるオートフォーカス制御の途中で、ステージ２がＡＦ開始位置まで戻されると、停止期間ｗを経過した後に、改めて低速でステージ２による遠方方向のサーチが開始されるようになるので、オイル粘性により標本Ｓがステージ２から浮き上がるような状態をさらに確実に抑制できる。
【００６１】
なお、上述した第２の実施の形態では、ステージ２を停止させる停止期間ｗを一定の時間に設定したが、これをＡＦ開始位置戻し制御後の標本Ｓのデフォーカス情報が安定するまでとしたり、ＡＦ開始時の標本Ｓのデフォーカス量とＡＦ開始位置戻し制御後のデフォーカス量がほぼ一致したと認識するまでの期間としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、被写体のピント合わせを確実に、かつ安定して行うことができる顕微鏡システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例及び本発明の実施の形態に適用される顕微鏡システムの概略構成を示す図。
【図２】 本発明の参考例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】 本発明の第１の実施の形態のＡＦサーチ範囲のモデルを示す図。
【図４】 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図７】 従来のオイル対物レンズを用いた場合のステージ制御を説明するための図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
１ａ…ベース部
１ｂ…胴部
１ｃ…対物アーム
２…対物レンズ
３…ステージモータ
４…電動レボルバ
５…対物レンズ
６…電動レボルバ制御部
７…ＡＦユニット
８…鏡筒
９…接眼レンズ
１０…ＴＶカメラ
１１…光源
１２…コンデンサ
１３…ＣＰＵ
１４…ステージ制御部
１５…外部コントローラ
Claims (3)
- 被写体を載置するステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動手段により相対移動させて前記被写体の合焦を自動調整するオートフォーカス機能を有する顕微鏡システムにおいて、
前記被写体のオートフォーカス近接リミットとオートフォーカス遠方リミットを有するオートフォーカスサーチ範囲内で前記オートフォーカス機能により前記被写体に対する合焦制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、前記被写体のオートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス近接リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第１の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを近接させるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第２の駆動速度、前記オートフォーカスサーチ範囲外から前記オートフォーカス遠方リミットへ前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第３の駆動速度、および前記オートフォーカスサーチ範囲内で前記被写体と前記対物レンズとを遠ざけるように前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方を駆動させる際の第４の駆動速度をそれぞれ有するデータベースを備え、
前記第１の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて、前記第３の駆動速度は前記第４の駆動速度に比べて高速であり、
前記対物レンズがオイル対物レンズである場合の、前記第３の駆動速度は前記第１の駆動速度に比べて、前記第４の駆動速度は前記第２の駆動速度に比べて低速であることを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記データベースは、前記オートフォーカス機能による被写体の合焦制御の途中で、前記ステージおよび対物レンズの少なくとも一方をオートフォーカス開始位置に戻す開始位置戻し速度をさらに有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
- 前記データベースは、前記オートフォーカス機能による前記被写体の合焦制御の途中で、オートフォーカス開始位置に戻ったとき、次の動作に移行するまでの間に前記対物レンズがオイル対物レンズである場合を考慮した待ち時間をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の顕微鏡システム。
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