JP5064764B2 - 自動焦点検出装置、その制御方法、及び顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡などの光学装置における自動焦点検出装置に関する。

最近、顕微鏡などの光学機器において、自動焦点検出（オートフォーカス。以下、「ＡＦ」と称する。）技術を適用したものが多く見られるようになっている。特に、能率のよい標本観察を行う際に、ＡＦ技術を用いて合焦位置となる位置へ常に焦点を合わせ続ける追従型ＡＦ機能が顕微鏡に措載されている。

例えば、細胞に対して試薬を投与した際の反応を観察する場合、従来では試薬を投与したことによる振動や容器のたわみ等により、今まで観察していたピント位置がずれてしまうことがあった。そのような場合、追従型ＡＦを搭載することで常にピント位置を保持することが可能となる。

ところが、顕微鏡はその特有の光学特性を有するため、ＡＦ技術を開発する上で大きな間題を有している。その１つに、ＡＦによりピント合わせを行っている標本上の位置と、検鏡者が実際に着目している標本上の位置とが異なることが挙げられる。

特に、開口数（ＮＡ）の大きい高倍対物レンズを使用した顕微鏡の場合、対物レンズの焦点深度がサブミクロンと非常に浅いのに対し、例えば細胞などの標本の場合、薄いものでも数μｍである。そのため、ＡＦによる標本上の合焦位置と検鏡者が着目する標本上の研究対象となっている位置とが一致しないことが多々生じる。

このため、従来、ＡＦ中にマニュアルでフォーカス操作を行う場合、ＡＦを解除することなく、ＡＦによるオフセットをかけ、合焦位置を可変できるようにしたものが考えられている（例えば、特許文献１。）。このようなＡＦのオフセットの概念を図１６を用いて説明する。

図１６は、先行技術におけるＡＦ原理を示す。ステージ１４４上に載置されたサンプル１４３の光像を対物レンズ１４０を介して結像レンズ１４１で結像させ、ＡＦセンサ１４２で撮像するとともに、観察位置Ｘで目視による観察を可能にしている。

この状態で、ステージ１４４とともにサンプル１４３を上下動させることで、サンプル１４３のピントの合った像がＡＦセンサ１４２に投影される。また、ＡＦセンサ１４２と観察位置Ｘの同焦がとれている状態では、ＡＦをかけることで観察位置Ｘによりサンプル１４３のピントの合った像の観察も可能になる。

ここで、ＡＦセンサ１４２を図示ａ１方向に移動し、観察位置ＸとＡＦセンサ１４２の同焦をずらす。そうすると、ＡＦセンサ１４２に投影されるサンプル１４３の光像は、デフォーカスする。

そのため、ＡＦ制御によりＡＦセンサ１４２にピントの合った像を投影するように、ステージ１４４は図示ａ２方向に移動する。この状態では観察位置Ｘは移動しないため、この観察位置Ｘではサンプル１４３の下側のぼけた像を観察することになる。

一方、ＡＦセンサ１４２を図示ｂ１方向に移動させると、上述した同様な動作によりステージ１４４は図示ｂ２方向に移動する。観察位置Ｘでは、サンプル１４３の上側のぼけた像を観察するようになる。

このことから、ＡＦセンサ１４２の位置を図示ａ１またはｂ１方向にずらしてＡＦをかける位置を自由に変えることにより、例えば多層構造のサンプル１４３の高さの異なる各層についてピントの合った像を観察位置Ｘで観察できる、所謂、ＡＦのオフセット機能が得られる。

これにより、ＡＦによりピント合わせを行っているサンプル１４３上の位置と検鏡者が実際に着目している位置とが異なるような場合も、ＡＦにオフセットをかけることにより着目位置に対するＡＦが可能になる。

また、特許文献２には、ハイブリッド方式のＡＦにおいて、アクティブＡＦ・パッシブＡＦ間の初期調整誤差を軽減させた顕微鏡用オートフォーカス装置が開示されている。特許文献２によれば、従来、別々に行っていたパッシブ方式・アクティブ方式の両ＡＦ方式の調整を、まずパッシブＡＦの調整を行った後、調整されたパッシブＡＦでの合焦状態をモニタしながらアクティブＡＦの初期調整を行うことで、調整不足、調整ミスによる両ＡＦ方式間のピントズレを軽減させている。
特開２００１−２９６４６７号公報 特開２００２−３４１２３４号公報

しかしながら、特許文献１のＡＦにオフセットをかける方式では、一旦ＡＦを実行した後にユーザが着目点までオフセットを手動で合わせるという作業を行うことになる。すなわち、ユーザとしては、ＡＦ実行後さらに着目点へのピント合わせ操作をすることになり、煩雑な作業が増える。

また、特許文献２のハイブリッド型ＡＦでは、ユーザが観察したいフォーカス位置を設定しようとすると、パッシブ方式のＡＦを調整することになり、非常に煩雑な操作が必要となる。また、２つのＡＦ機構を搭載しているため、装置の複雑化や大型化が避けられない。

上記の課題に鑑み、本発明では、ユーザが観察したいフォーカス位置を決めるだけでその着目点へのリアルタイム追従ＡＦを可能とする自動焦点検出装置を提供する。

本発明にかかる、透明部材に配置された観察体から構成される観察試料を載置するステージと、該ステージに載置した前記観察試料に対向して配置された対物レンズとの間の相対的位置を変更できる顕微鏡に用いられる自動焦点検出装置は、前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に駆動させて、該ステージと該対物レンズ間の相対的位置を制御する駆動手段と、前記対物レンズを介して前記観察試料に対して投光する投光手段と、前記投光手段からの投光が前記観察試料で反射されて前記対物レンズを通過し、該対物レンズを介して該反射された光像を検出する検出手段と、前記投光手段から前記検出手段までの光路内に配置され、前記検出手段に投影される前記光像の状態を変化させる投影状態変更手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記観察試料の合焦状態を判定する第１の合焦状態判定手段と、前記駆動手段の制御により前記ステージと前記対物レンズとが所定の位置で保持させられた状態で、前記第１の合焦状態判定手段により前記観察試料の所定の位置で合焦と判定されるように前記投影状態変更手段の位置を調整する第１の合焦状態調整手段と、前記第１の合焦状態調整手段により調整された前記投影状態変更手段の位置に関する情報を格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記投影状態変更手段の位置に関する情報に基づいて、前記投影状態変更手段を復帰させる復帰制御手段と、を備え、前記第１の合焦状態調整手段は、前記第１の合焦状態判定手段により合焦と判定された位置で前記投影状態変更手段を停止するように制御し、前記第１の合焦状態判定手段により合焦と判定された位置で前記投影状態変更手段を停止させた後、さらに該投影状態変更手段の位置を保持した状態で、前記第１の合焦状態判定手段が合焦していないと判断した場合、前記第１の合焦状態判定手段が合焦と判断されるように、前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に駆動させて、前記対物レンズと前記ステージに載置する前記試料との距離を常に一定となるように自動的に制御することを特徴とする。

前記自動焦点検出装置において、前記第１の合焦状態調整手段は、前記投影状態変更手段の位置を調整した後に、さらに、該投影状態変更手段の位置を保持した状態で、前記駆動手段を制御して合焦状態を維持することを特徴とする。

前記自動焦点検出装置は、さらに、前記観察試料の観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の出力に基づいて、前記観察試料の合焦状態を判定する第２の合焦状態判定手段と、前記駆動手段の制御により、前記第２の合焦状態判定手段により前記観察試料の所定の位置で合焦と判定される位置に前記ステージと前記対物レンズの位置を調整する第２の合焦状態調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡システムは、前記自動焦点検出装置を搭載していることを特徴とする。

本発明を用いることにより、ユーザが観察したいフォーカス位置を決めるだけでその着目点へのリアルタイム追従ＡＦが可能となる。

本発明にかかる自動焦点検出装置は、試料を載置するステージと該ステージに載置した前記試料に対向して配置された対物レンズとの間の相対的位置を変更できる顕微鏡に用いられる自動焦点検出装置である。

自動焦点検出装置は、駆動手段と、投光手段と、検出手段と、投影状態変更手段と、第１の合焦状態判定手段と、第１の合焦状態調整手段とを備える。
駆動手段は、前記ステージに載置した前記試料に対向して配置された対物レンズと、前記ステージと対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に駆動させて、該ステージと該対物レンズ間の相対的位置を制御する（以下の実施形態では、例えば焦準用モータ１９及び焦準用モータ駆動部２１に相当する。）。

投光手段は、前記対物レンズを介して前記試料に対して投光する（以下の実施形態では、例えば基準光源４に相当する。）。検出手段は、前記投光手段からの投光が前記試料で反射されて前記対物レンズを通過し、該対物レンズを介して該反射された光像を検出する（以下の実施形態では、例えば受光センサ１３に相当する。）。

投影状態変更手段は、前記投光手段から前記検出手段までの光路内に配置され、前記検出手段に投影される前記光像の状態を変化させる（以下の実施形態では、例えばオフセットレンズ群９に相当する。）。

第１の合焦状態判定手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記試料の合焦状態を判定する（以下の実施形態では、例えばコントロール部２６に相当する。）。
第１の合焦状態調整手段は、前記駆動手段の制御により前記ステージと前記対物レンズとが所定の位置で保持された状態で、前記第１の合焦状態判定手段により合焦と判定されるように前記投影状態変更手段の位置を調整する（以下の実施形態では、例えばコントロール部２６に相当する。）。第１の合焦状態調整手段は、前記投影状態変更手段の位置を調整した後に、さらに、該投影状態変更手段の位置を保持した状態で、前記駆動手段を制御して合焦状態を維持する。

このように構成することにより、ユーザが観察したいフォーカス位置を決めるだけでその着目点へのリアルタイム追従ＡＦが可能となる。
前記自動焦点検出装置は、さらに、撮像手段と、第２の合焦状態判定手段と、第２の合焦状態調整手段とを備える。撮像手段は、前記試料の観察像を撮像するものである（以下の実施形態では、例えばＣＣＤ４０に相当する。）。第２の合焦状態判定手段は、前記撮像手段の出力に基づいて、前記試料の合焦状態を判定する（以下の実施形態では、例えばコントロール部２６に相当する。）。

第２の合焦状態調整手段は、前記駆動手段の制御により、前記第２の合焦状態判定手段により合焦と判定される位置に前記ステージと前記対物レンズの位置を調整する（以下の実施形態では、例えばコントロール部２６に相当する。）。

このように構成することにより、ユーザがピント位置を保持して観察したい場合に、マニュアルでピント合わせ操作をすることなく、一度の操作にてその着目点に対して正確に追従型ＡＦを実行することができる。

前記自動焦点検出装置は、さらに、格納手段と、復帰制御手段とを備える。格納手段は、少なくとも前記第１の合焦状態調整手段により調整された前記投影状態変更手段の位置に関する情報（例えば、前回設定したピント位置へ追従ＡＦを行った際のオフセットレンズの位置）を格納する（以下の実施形態では、例えばＲＡＭ３０３に相当する。）。なお、格納手段には、さらに、所定のタイミングでの顕微鏡の状態を保存指示された場合での、光軸に挿入されている対物レンズ３の種類や、焦準位置（Ｚ位置）、照明光量、観察法（フィルタ位置）、ＸＹステージ位置、オフセットレンズ位置等の設定情報が格納されていてもよい。

復帰制御手段は、前記格納手段に格納された前記投影状態変更手段の位置に基づいて、前記投影状態変更手段を復帰させる（以下の実施形態では、例えばコントロール部２６に相当する。）。

このように構成することにより、前回設定したピント位置への追従ＡＦ制御を行うことができる。また、格納手段に、光軸に挿入されている対物レンズ３の種類や、焦準位置（Ｚ位置）、照明光量、観察法（フィルタ位置）、ＸＹステージ位置、オフセットレンズ位置等の設定情報が格納されている場合には、これらの情報に基づいて、保存指示された際の顕微鏡の状態へ復帰させることができる。

本発明の以下の実施形態では、一例として赤外レーザを観察サンプルに投光し、その反射光にて合焦位置を検出するアクティブＡＦ装置について説明する。以下では、アクティブＡＦにおいて、従来、可視光（観察光路）と赤外レーザの色収差を補正するために設けられていた収差補正レンズ（以降、オフセットレンズとする）に対してＡＦアルゴリズムを適用する。そして、ユーザが現在観察しているフォーカス位置を合焦位置として検出できるようにオフセットレンズを制御し、決定されたオフセットレンズの位置に対してフォーカスのリアルタイム追従を実行する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における顕微鏡用自動焦点検出装置の全体構成を示す。電動レボルバは、レボルバ本体２、複数の対物レンズ３（３ａ，３ｂ）、レボルバ回転用モータ１８、レボルバ回転用モータ駆動部２０、及びレボルバ穴位置検出部２２から構成されている。

レボルバ本体２は、回転可能であり、複数の対物レンズ３を取り付け可能である。レボルバ回転用モータ駆動部２０は、レボルバ用モータ１８を電気的に駆動することによりレボルバ本体２を回転させ、任意の対物レンズ３を光路中に挿入させる。

レボルバ穴位置検出部２２は、レボルバ本体２のどの対物レンズ取り付け穴が現在光路中に挿入されているかを検出する。同図においては、対物レンズ３ａが光路中に挿入されている。

レボルバ本体２は、コントロール部２６からの信号により駆動される。コントロール部２６は、レボルバ穴位置検出部２２から出力される現在光路中に挿入されている対物レンズ取り付け穴を示す信号に応じて、レボルバ用モータ駆動部２０を制御する。そうすると、レボルバ用モータ駆動部２０により駆動させられたレボルバ回転用モータ１８によりレボルバ本体２は回転する。

観察試料（標本）は、例えば、ガラス容器１４に配置された観察体Ｓから構成される。観察試料は移動ステージ１の上に載せられ、対物レンズ３を介して観察される。
観察試料を照明する光学系は、レンズ群３１，３３及びハーフミラー３２からなる。この光学系は、ハロゲンランプからなる光源３０から発する光をレンズ群３１，３３を介して集光している。

コントロール部２６には、外部操作部２５が接続されている。外部操作部２５によるユーザの操作指示によって、顕微鏡の構成要素の各電動部を制御する構成としている。
移動ステージ１は、焦準用モータ１９により、光軸Ｃに沿った方向で上下動される。焦準用モータ１９は、焦準用モータ駆動部２１により電気的に駆動される。

まず、アクティブ型のＡＦ光学系について説明する。アクティブ型ＡＦのための基準光源４としては、赤外線レーザ等の可視外光波長領域の光源が使用される。基準光源４は、レーザ駆動部２３により制御される。レーザ駆動部２３は、基準光源４のパルス点灯等を行い、光源の強弱を制御する。

基準光源４からのレーザ光は、平行光を保つ為のコリメートレンズ５を通り、光束径の半分が投光側ストッパ６によりカットされる。その後、そのレーザ光は、ＰＢＳ７でＰ偏光成分のみが反射され、観察試料Ｓ側に導かれる。

集光レンズ群８により一旦集光された光束は、オフセットレンズ群９を通過する。コントロール部２６からオフセットレンズ駆動部３５を介してオフセットレンズ駆動用モータ３６が制御される。その結果、このオフセットレンズ群９は、光軸Ｃに沿った方向への移動、すなわち合焦位置のオフセットが可能となる。

オフセットレンズ群９を通過した光は、λ／４板１０を通過する時に４５度偏光され、ダイクロイックミラー１１に入射する。ここで、ダイクロイックミラー１１では、赤外域のみ反射される為、基準光源４から発するレーザ光束は反射される。反射された光束は、対物レンズ３により観察試料Ｓを入れる容器１４の底面にスポット形状の像を形成する。

そして、観察試料Ｓにより反射された光束は、対物レンズ３を介して、ダイクロイックミラー１１に入射する。ダイクロイックミラー１１で反射された光束は、λ／４板１０を再び通過する時に更に４５度偏光され、Ｓ偏光成分に切り換えられる。

さらに光束は、オフセットレンズ群９と集光レンズ群８を通り、ＰＢＳ７へ入射される。ここで、その光束はＳ偏光成分になっているので、そのままＰＢＳ７を透過し、集光レンズ群１２を通過した後に受光センサ１３に結像される。受光センサ１３では、その結像された像のレーザ反射光強度を検出する。

受光センサ１３により検出したレーザ反射光強度は、信号処理部２４に出力される。信号処理部２４では、そのレーザ反射光強度に対して所定の信号処理を施した後、コントロール部２６に出力する。

図２は、本実施形態における外部操作部２５を示す。ジョグダイアル２０１は、移動ステージ１の上下方向移動に対応しており、ジョグダイアルの回転に合わせて、移動ステージ１が上下に動く。

対物レンズ切替ボタン２０６（２０６ａ，２０６ｂ）は、レボルバ本体２の回転に対応している。対物レンズ切替ボタン２０６ａを押下すると時計回りにレボルバ本体２を回転させ、対物レンズ切替ボタン２０６ｂを押下すると反時計回りレボルバ本体２を回転させることができる。この操作により、任意の対物レンズを光路に挿入することができる。

表示部２０２は、例えばモノクロ液晶画面であり、現在光路に挿入されている対物レンズ３の情報や、他の駆動部のステータス等が文字で表示される。
「現在観察位置へ追従」ボタン２０５を選択すると、現在観察している（画面に表示されている）ピント位置への追従ＡＦ制御がなされる。「前回設定位置へ追従」ボタン２０６を選択すると、前回設定したピント位置への追従ＡＦ制御がなされる。「追従解除」ボタン２０７を押下すると、実行中の追従ＡＦが解除される。

追従ＡＦ実行中は、ＡＦ動作中表示部２０４が点灯するようになっている。コネクタ２０３は、コントロール部２６と接続するためのものである。
図３は、本実施形態におけるコントロール部２６の内部構成を示す。ＲＯＭ３０２には、システムを制御するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ３０３は、制御に必要なデータが格納され揮発性メモリー等である。

ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に記憶されている予め設定されたプログラムを読み出して各種制御を実行する。Ｉ／Ｏポート３０４は、顕微鏡の各駆動部及び信号処理部とデータのやり取りを行うための入出力インターフェースである。また、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）３０５，３０６は、外部操作部２５やＰＣ等と通信可能にするための通信インターフェースである。

図４及び図５は、受光センサ１３での結像の状態を示す。受光センサ１３への結像状態は、対物レンズ３と観察試料Ｓ間の距離によって変化する。さらには、オフセットレンズ群９の位置によっても変化する。

図４は、オフセットレンズ群９をある位置に固定し、対物レンズ３と観察試料Ｓ間の距離を変化させたとき、つまりは焦準用モータ駆動部２１により移動ステージ１を光軸Ｂに沿って移動させたときの受光センサ１３への結像状態を示したものである。

受光センサ１３は、光軸を中心に設置された２分割フォトダイオードからなる。観察試料Ｓがピント位置にある場合には、受光センサ１３に結像されたスポット光は、図４（ｂ）に示す様に範囲が狭く高い強度分布になる。

観察試料Ｓがピント位置から下側（後ピン位置）にある場合は、受光センサ１３に結像されたスポット光は、図４（ａ）に示す様に図中Ｂの範囲に偏った強度分布になる。
観察試料Ｓがピント位置から上側（前ピン位置）にある場合は、受光センサ１３に結像されたスポット光は、図４（ｃ）に示す様に図中Ａの範囲に偏った強度分布になる。

そうして、受光センサ１３に結像されたスポット光は、それぞれ図中に示した検出信号に変換される。
図５は、移動ステージ１を光軸Ｂ上のある位置に固定し、オフセットレンズ群９を変化させたときの受光センサ１３への結像状態を示したものである。

対物レンズ３と観察試料Ｓとの距離は固定としているため、オフセットレンズ群９に入射する光束（図中のオフセットレンズ群９より左側の光束）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）ともに同一となる。

図５（ｂ）に示したのが、受光センサ１３の出力から合焦と判定される状態であり、図４（ｂ）と同様に範囲が狭く高い強度分布となる。
図５（ｂ）の状態から、オフセットレンズ群９を左方向へ移動すると、図５（ａ）のような結像状態となる。この場合には、図４（ａ）に示したような後ピン位置と同様のセンサ出力が得られる。

また、逆にオフセットレンズ群９を図中右方向へ移動すると、図５（ｃ）のような結像状態となる。この場合には、図４（ｃ）に示したような前ピン位置と同様のセンサ出力が得られる。

このように、対物レンズ３と観察試料Ｓの距離が一定の状態であっても、オフセットレンズ群９の位置により、受光センサ１３への結像状態が変化する。
図６は、上記検出信号から算出される信号の強度分布を示す図である。受光センサ１３で変換された検出信号は、信号処理部２４で、図４及び図５の（ａ）〜（ｃ）に示したＡとＢの範囲に分割され、それぞれの範囲における強度の総和が算出される。

従って図５（ａ）に示す様に、横軸を移動ステージ１の上下方向（デフォーカス）とすると、ピント位置を挟んで左右対称なＡ，Ｂ２つのカーブからなる信号が算出される。また、オフセットレンズ群９の位置を横軸にとった場合も同様にして左右対称なＡ，Ｂ２つのカーブからなる信号が算出される。

この信号はコントロール部２６に入力される。コントロール部２６は、入力されたＡ，Ｂ信号から、図６（ｂ）に示すような（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）からなる信号を算出し、この信号に基づき合焦動作を行う。

具体的には、この信号値（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）に対して、−ＴＨ１≦（（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））≦ＴＨ１となった時を合焦と判定する。
例えば、オフセットレンズ群９を制御して「合焦」と判定される位置へ移動させる場合を一例として説明する。検出した信号値が（（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））＞ＴＨ１である図中Ｄであった場合、コントロール部２６は、オフセットレンズ群９を後方向（図１における右方向）へ移動させるように焦準用モータ駆動部２１に指示を出し、続けて（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の検出信号の判定を繰り返す。

検出信号がその範囲に収まった際には、焦準用モータ駆動部２１にモータ停止指示を出し、合焦動作を終了する。
このように、レーザ光が点灯制御され、観察試料に投影したレーザ光束の反射光を検出することで、アクティブ型のＡＦ光学系が実現する。このように構成した装置での動作を図７及び図８、図９のフローチャートを用いて説明する。

図７は、本実施形態における自動焦点検出装置の現在観察している位置についてＡＦを行う動作フローを示す。図７（及び図８）は、図２の「現在観察位置へ追従」ボタン２０５を押下すると実行されるフローである。

まず、ユーザは、所望の観察試料Ｓを移動ステージ１上にセットして、観察したい位置ヘマニュアルでピントを合わせる（ステップ７０１。以下、ステップを「Ｓ」と称する。）。

このとき選択された対物レンズ３の情報は、レボルバ穴位置検出部２２により光路中に挿入されている対物レンズ３のレボルバ穴番号を検出することにより判別される。
次に、ユーザは、外部操作部２５の「現在観察位置へ追従」ボタンを押下して、現在のピント位置への追従ＡＦ開始指示をコントロール部２６に与える（Ｓ７０２）。そうすると、コントロール部２６において、ＣＰＵ３０１はその判別された対物レンズ情報に基づき以降実施されるＡＦ制御に係る各種パラメータ情報をＲＯＭ３０２から読み出す（Ｓ７０３）。そうすると、オフセットレンズ合焦モードに移行する（Ｓ７０４）。

オフセットレンズ合焦モードは、移動ステージ１の上下方向位置（フォーカス位置と呼ぶ）を保持したまま、オフセットレンズ群９が制御されて、受光センサ１３の出力から「合焦」と判定されるオフセットレンズ群９の位置を探すモードである。なお、ここでは、オフセットレンズ合焦モードの概要を説明し、その詳細は図８で説明する。

オフセットレンズ合焦モードでの合焦状態の判定は、コントロール部２６によって実施される。まず、コントロール部２６は、受光センサ１３により検出したレーザ反射光強度を信号処理部２４を介して取り込み、図５に示した（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を算出する。

続いて、コントロール部２６は、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値が所定の範囲内に収まっているかどうかを判定する。この判定に用いられる閾値（ここでは、ＴＨ１_ofとする）は、前述のＡＦパラメータ情報に合まれており、対物レンズ３の種類ごとに決められている。

つまりコントロール部２６では、−ＴＨ１_of≦（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）≦ＴＨ１_ofとなっていた場合を「合焦」として判定している。詳細は図８で説明するが、合焦していないと判定されると（Ｓ７０５で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６では、オフセットレンズ群９の稼動範囲の全範囲に亘って合焦点を探したかどうかの判定が行われる。

ここでいう稼動範囲とは、ＡＦパラメータ情報に含まれる、稼動可能なオフセットレンズ群９の位置の限界値を位置アドレスで表したものである。その稼動可能なオフセットレンズ群９の位置の限界値は、オフセットレンズ群９の駆動機構の機械的限界位置以下の値をとる。以下では、オフセットレンズ群９の駆動機構の前側の機械的限界位置を前側リミットといい、オフセットレンズ群９の駆動機構の後側の機械的限界位置を後側リミットという。

オフセットレンズ群９の稼動範囲の全範囲を探したと判定されると、現在のフォーカス位置では合焦不可能ということになるので、コントロール部２６はＡＦ不可能である旨をユーザに通知し（Ｓ７０６）、ＡＦ動作を終了する。

ユーザへの通知方法としては、外部操作部２６の表示部２０２にその旨のメッセージを表示させるか、またはブザーによってユーザに認識させることが挙げられる。
オフセットレンズ群９の稼動範囲の全範囲を探していないと判定された場合、コントロール部２６は、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値に基づきオフセットレンズ群９を移動させ、再度合焦判定を行う（Ｓ７０５）。これを繰り返し実行することで、オフセットレンズ群９を調整し、「合焦」と判定される位置へ制御する。

オフセットレンズ群９による合焦が完了すると（Ｓ７０５で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６は、レンズ駆動部３５を制御してオフセットレンズ群９を停止させ、現在の位置アドレスを記億する（Ｓ７０７）。すなわち、コントロール部２６は、現在のオフセットレンズ位置（変数ＣｕｒｒｅｎｔＯｆＰｏｓ）をオフセットレンズ合焦位置（変数ＬａｓｔＯｆＡＦＰｏｓ）としてＲＡＭ３０３に、移動ステージ１のＸＹＺ座標とともに記憶する。

その後、コントロール部２６はフォーカス合焦モードヘ移行する（Ｓ７０８）。フォーカス合焦モードは、いわゆる追従型のＡＦを実行するモードであり、オフセットレンズ群９の位置を保持した状態で、移動ステージ１を上下方向に制御し、対物レンズ３と観察試料Ｓとの距離、つまりは現在観察しているピント位置を常に一定とするモードである。

フォーカス合焦モードでは、まず、コントロール部２６は現在の状態が合焦状態かどうかを判定する（Ｓ７０９）。合集状態の判定は、Ｓ７０５で説明したのと同様であるが、判定に用いられる閾値は別パラメータとして持っており、ここでは、ＴＨ１_stとする。

ＴＨ１_stもＴＨ１_ofと同様にして、前述のＡＦパラメータ情報に含まれており、対物レンズの種類ごとに決められている。つまり、このＳ７０９では、−ＴＨ１_st≦（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）≦ＴＨ１_stとなっていた場合を「合焦」として判定している。

ここで、合焦していないと判定されると（Ｓ７０９で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値に基づき移動ステージ１を上下方向へ移動、つまりはフォーカスの調整を行う（Ｓ７１０）。その後、コントロール部２６は再度合焦判定を行う（Ｓ７０９）。これを繰り返し実行することで、常に「合焦」と判定されるような位置へ移動ステージ１を自動的に制御する（「追従モード」と呼ぶ）。

この追従モードは、ユーザの終了指示（「追従解除」ボタン２０７が押下される）があるまで継続される（Ｓ７１１）。なお、ＴＨ１_ofをＴＨ１_stよりも小さな値としておくことにより、オフセットレンズ合焦モードで「合焦」と判定された直後のフォーカス合焦モードにおいて、フォーカス調整をしなくても「合焦」と判定されるため、実際にはオフセットレンズ合焦にかかる時間だけでＡＦ完了することが可能となる。

図８は、図７のオフセットレンズ合焦モード（Ｓ７０４〜Ｓ７０５）の詳細を示す。まず、コントロール部２６は、図６（ａ）に示した受光センサ１３に入射するレーザ光の入射強度が所定値以上あるかどうかの判定を行う（Ｓ７２１）。

受光センサ１３に入射するレーザ光の入射強度が所定値以下である場合（ステップ７２１で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６は、レンズ駆動部２５を制御してオフセットレンズ９を移動させ、受光センサ１３ヘの入射強度が所定値以上となるような位置を探す制御に移る。

それから、コントロール部２６はオフセットレンズ９の可動範囲全てを探したかどうかの判定を行う（Ｓ７２２）。オフセットレンズ９の可動範囲の全範囲を探したと判定されると（Ｓ７２２で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６は合焦不可能としエラーとし（Ｓ７３９）、オフセットレンズ９を停止させて、本フローは終了する。

まだ、オフセットレンズの可動範囲の全範囲を探していない場合（Ｓ７２２で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９が現在移動中かどうかを判定する（Ｓ７２３）。オフセットレンズが移動中でないならば（Ｓ７２３で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ位置が前側リミットにあるかどうかの判定を行う（Ｓ７２８）。

オフセットレンズ位置が前側リミットにあるならば（Ｓ７２８で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を後方向へ移動開始する（ステップ７２９）。一方、オフセットレンズ９位置が前側リミットにいないならば（Ｓ７２８で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を前側へ移動させる（Ｓ７３０）。

Ｓ７２８において、前側リミットにいると判定された際には、コントロール部２６はリミット到達フラグを立て、合焦シーケンスにおいて前側リミットに到達したという履歴をＲＡＭ３０３に残す。

Ｓ７２３に戻り、オフセットレンズ９が移動中であると判定されたならば（Ｓ７２３で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はその移動方向が前側かどうかの判定をする（Ｓ７２４）。オフセットレンズ９が前側へ移動中であると判定されると（Ｓ７２４で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９が前側リミットに到達しているかどうかの判定へ進む（Ｓ７２５）。

オフセットレンズ９が前側リミットに到達していないと判定されたならば（Ｓ７２５で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はＳ７２１へ戻り、再度入射強度のチェツクを行う。

オフセットレンズ９が前側リミットに到達していると判定されたならば（Ｓ７２５で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を停止させ（Ｓ７２６）、逆方向の後側へオフセットレンズ９を移動させる（Ｓ７２７）。

オフセットレンズ９が後側へ移動中と判定されると（Ｓ７２４で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９が後側リミットヘ到達したかどうかの判定に移る（Ｓ７３１）。オフセットレンズ９が後側リミットに到達しているならば（Ｓ７３１で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はレンズ駆動部３５を制御してオフセットレンズ９を停止させる（Ｓ７３２）。

なお、Ｓ７２５、Ｓ７３１でのリミット判定において、オフセットレンズ９がリミットに到達していると判定されたならば、コントロール部２６はＳ７２８と同様にリミット到達フラグを立てる。Ｓ７２１に戻り、入射強度が所定値以上となれば（Ｓ７２１で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はレンズ駆動部３５を制御してオフセットレンズ９を停止させる（Ｓ７３３）。それから、図６（ｂ）に示した（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）信号による判定を行う（Ｓ７３４）。

まず、コントロール部２６は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の絶対値が所定値ＴＨ１（図６（ｂ）に図示）より小さいかどうかを判定する（Ｓ７３４）。このＳ７３４の判定が「Ｙｅｓ」となると、オフセットレンズ合焦シーケンスでは「合焦」となり（Ｓ７３８）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を停止させて（Ｓ７４０）、処理を終了する。

（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の絶対値がＴＨ１よりも大きい場合は合焦位置から離れているということとなり、コントロール部２６はＴＨ１より小さくなるようにオフセットレンズ位置を調整するシーケンスに移る（ステップ７３４で「Ｎｏ」へ進む）。

それから、コントロール部２６は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の符号を判定する（Ｓ７３５）。（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が正の値であれば（Ｓ７３５で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を後側へ移動させる（Ｓ７３６）。また、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が負の値であれば（Ｓ７３５で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６はオフセットレンズ９を前側へ移動させる（Ｓ７３７）。

このＳ７３５〜Ｓ７３７の処理を繰り返し実行することで、コントロール部２６ではＳ７３４においてＴＨ１より小さい値となるようなオフセットレンズ位置への調整が行われる。

図９は、本実施形態における自動焦点検出装置の前回設定した位置についてＡＦを行う動作フローを示す。図９は、図２の「前回設定位置へ追従」ボタン２０６を押下すると実行されるフローである。

まず、ユーザは、外部操作部２５の図２の「前回設定位置へ追従」ボタンを押下して、前回設定位置への追従ＡＦ指示をコントロール部２６に与える（Ｓ７５１）。
そのＡＦ指示を受信したコントロール部２６は、ＲＡＭ３０３から前回保存したオフセット合焦位置（ＬａｓｔＯｆＡＦＰｏｓ）を読み出し、その読み出した変数ＬａｓｔＯｆＡＦＰｏｓを変数ＳｅｔＡＦＰｏｓに設定する（Ｓ７５２）。

コントロール部２６は、レンズ駆動部３５を制御して、その読み出した位置（変数ＳｅｔＡＦＰｏｓ）へオフセットレンズ９を移動させる（Ｓ７５３）。それから、コントロール部２６は、レボルバ穴位置検出部２２により対物レンズ情報を取得する（Ｓ７５４）。

これ以降のフローは、第１の実施形態における図７のフローのＳ７０８以降と同様であるため説明を省略する。
このように構成した白動焦点検出装置では、ユーザがピント位置を保持して観察したい場合に、マニュアルでピント合わせ操作をすることなく、一度の操作にてその着目点に対して正確に追従型ＡＦを実行できる。

なお、本実施形態においては、外部操作部２５により各種操作を行うように記載しているが、顕微鏡本体に操作ボタンやＪＯＧダイアルを配置し、そこからユーザに操作させるようにしてあってもよい。

または、コントロール部２６に外部インターフェースを追加し、ＰＣに接続可能とし、ＰＣ上で動作するアプリケーションソフトから操作させるようにしてあってもよい。
また、本実施形態では、ＡＦパラメータ情報はコントロール部２６内のＲＯＭ３０２に保存されるものとしているが、外部操作部２５もしくは、ＰＣ等から書き換え可能としてあってもよい。

また、本実施形態では、ＡＦ光学系にレーザ光源の中間像を形成するような構成としているが、図１の変形例である図１０に示すように中間像を形成しないような構成として、オフセットレンズ群９の代わりにレンズ群８を移動させるようにしてあってもよい。

次に、図１１及び図１２を用いて顕微鏡の状態をユーザが任意のタイミングで記憶して、その後にその状態を復帰させるシーケンスについて説明する。
図１１は、本実施形態における顕微鏡の状態を任意のタイミングで記憶させるフローを示す。ユーザにより任意のタイミングで外部操作部２５の所定の操作ボタンが押下されると、顕微鏡状態保存指示がなされる（Ｓ８０１）。

そうすると、コントロール部２６は、そのタイミングにおける顕微鏡の状態をＲＡＭ３０３に保存する（Ｓ８０２）。顕微鏡の状態とは、例えば、光軸に挿入されている対物レンズ３の種類や、焦準位置（Ｚ位置）、照明光量、観察法（フィルタ位置）、ＸＹステージ位置、オフセットレンズ位置等のそのタイミングでの顕微鏡の設定情報のことを示す。

なお、顕微鏡の状態の保存は、複数の状態を保存することができる。例えば、それぞれの顕微鏡の状態について一意に識別するための番号を付与するようにしておき、ユーザがその番号を指定することで、複数の顕微鏡状態セットを保存できる。

図１２は、本実施形態における保存した顕微鏡の状態に復帰させるフローを示す。ユーザにより外部操作部２５の所定の操作ボタンが押下されると、顕微鏡状態復帰指示がなされる（Ｓ８１１）。例えば、ユーザは、番号指定でどの顕微鏡状態へ復帰するのかを選択することができる。

そうすると、コントロール部２６は、ＲＡＭ３０３から図１１で保存した顕微鏡状態（光軸に挿入されている対物レンズ３の種類や、焦準位置（Ｚ位置）、照明光量、観察法（フィルタ位置）、ＸＹステージ位置、オフセットレンズ位置等のそのタイミングでの顕微鏡の設定情報）を読み出す（Ｓ８１２）。

コントロール部２６は、その読み出した顕微鏡状態に基づいて、各駆動部を再設定してその保存した状態に復帰させる（Ｓ８１３）。
それから、コントロール部２６は、オフセットレンズ合焦位置情報を更新する（Ｓ８１４）。具体的には、現在（復帰後）のオフセットレンズ位置（変数ＣｕｒｒｅｎｔＯｆＰｏｓ）を変数ＬａｓｔＯｆＡＦＰｏｓに設定する。

Ｓ８１４においてオフセットレンズ合焦位置（ＬａｓｔＯｆＡＦＰｏｓ）の更新をしているので、この状態で図９のフローを実行すると、以前ユーザが対象となる顕微鏡状態を保存した際に追従ＡＦをしていたときのピント位置への追従ＡＦ制御が実行される。

本実施形態の自動焦点検出装置によれば、リアルタイムＡＦをかけて観察したい位置へマニュアルでピントを合わせた後、オフセットレンズ位置を自動的に調整し、ＡＦセンサにおける合焦判定において「合焦」となる位置へ移動させた後に、フォーカスを追従ＡＦ状態に移行させることができる（以降のピントずれに対しては、フォーカスを調整しピント位置へ追従する。）。

これにより、観察標本の所定の位置に常にピントを合わせるリアルタイムＡＦを可能とする自動焦点検出装置において、ＡＦ位置を設定する際の操作性が向上し、煩雑な設定無しでユーザが自由に観察位置を設定できる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態にかかる自動焦点検出装置の特徴は、第１の実施形態における顕微鏡観察像をＣＣＤ等の撮像素子により撮像し、その撮像画像に対して一般的に知られているビデオＡＦを実行し、マニュアルでのピント合わせ作業を省略するところにある。

図１３は、本実施形態における顕微鏡用自動焦点検出装置の全体構成を示す。第１の実施形態と同様の構成には同番号を付与し、その説明は省略する。
観察用照明光であるハロゲンランプ３０からの光は、観察試料Ｓを透過し、対物レンズ３に入射する。対物レンズ３により平行光となった観察光は、結像レンズ５０によりＣＣＤ４０面上に結像される。ＣＣＤ４０に結像された観察光は、画像検出部４１で画像信号として検出され、信号処理部４２へ転送される。

信号処理部４２では、その画像信号に対してコントラスト値の算出、輝度値の算出を実行し、結果をコントロール部２６へ転送する。コントロール部２６では、この信号処理結果に基づいてピント位置かどうかを判定する。このときピント位置で無いならば、コントロール部２６は、焦準用モータ駆動部２１を制御して信号処理結果からピント位置と判定できる位置ヘフォーカスを移動させる。

この一連の流れはビデオＡＦと呼ばれており公知の技術であるため詳細な説明はここでは省略する。
図１４は、本実施形態における自動焦点検出装置での追従ＡＦに至るまでの動作のフローチャートを示す。まず、ユーザは、所望の観察試料Ｓを移動ステージ１上にセットし（Ｓ９０１）、外部操作部２５から追従ＡＦ実行指示をコントロール部２６に与える（Ｓ９０２）。

ユーザからＡＦ指示があると、コントロール部２６は、レボルバ穴位置検出部２２により対物レンズ情報を取得する（Ｓ９０３）。
そうすると、コントロール部２６は、ビデオＡＦモードに移る（Ｓ９０４）。コントロール部２６は、信号処理部４２からのデータを基にピント位置かどうかの判定を行う。（Ｓ９０５）。

Ｓ９０５において、ピント位置ではないと判定されたならば（Ｓ９０５で「Ｎｏ」へ進む）、コントロール部２６は、焦準用モータ駆動部２１を制御し、ピント位置と判定されるまでフォーカスを調整する（Ｓ９０６）。

Ｓ９０５において、ピント位置であると判定されたならば（Ｓ９０５で「Ｙｅｓ」へ進む）、コントロール部２６は、焦準モータ駆動部２１を介して焦準モータ１９を停止し、オフセットレンズ合焦モードヘ移行する（９０７）。

これ以降のフローは、第１の実施形態における図７及び図８のフローのＳ７０４以降と同様であるため説明を省略する。
このように構成した白動焦点検出装置では、ユーザがピント位置を保持して観察したい場合に、マニュアルでピント合わせ操作をすることなく、一度の操作にてその着目点に対して正確に追従型ＡＦを実行できる。

図１５は、本実施形態における画像検出部４１および信号処理部４２での処理をパーソナルコンピュータ６０に置き換えて構成した際の全体構成を示す。パーソナルコンピュータ６０には、画像検出部６１、信号処理部６２に加えてピント位置であるかどうかを判定する合焦判定部６３を持たせる。ここでの合焦判定（ピント位置かどうかの判定）は、上述のビデオＡＦにおいての判定となる。

パーソナルコンピュータ６０は、コントロール部２６とシリアルポート、ＩＥＥＥ１３９４、ＬＡＮ等の通信Ｉ／Ｆにより接続可能となっている。パーソナルコンピュータ６０は、合焦判定部６３の判定結果に基づいて焦準を駆動するための指示をコントロール部２６に送り、合焦となるまで同様の処理を繰り返す。ここで合焦と判定された場合、コントロール部２６には、ビデオＡＦ完了通知が送られ、コントロール部２６はビデオＡＦが完了したことを認識できるようになっている。

本実施形態の自動焦点検出装置によれば、ビデオＡＦを実行し、ビデオＡＦが完了した位置に対して、オフセットレンズを自動調整した後、フォーカスを追従ＡＦ状態にすることができる（一度の操作で観察したい位置へ追従ＡＦを実現する。）。

また、本実施形態の自動焦点検出装置は、顕微鏡と一体になったものを例に説明したが、これに限定されない。本実施形態の自動焦点検出装置は、顕微鏡と別体、例えば、駆動手段（焦準用モータ１９、焦準用モータ駆動部２１）、投光手段（基準光源）、検出手段（受光センサ）、投影状態変更手段（オフセットレンズ）、合焦状態判定手段（コントロール部２６）、合焦状態調整手段（コントロール部２６）を構成要素とする自動焦点検出装置であってもよい。

上記において、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
本発明によれば、特許文献２と比較して、ユーザが追従ＡＦをかけたいピント位置への設定フローを簡略化できる。また、ＡＦ制御中の観察画像のフォーカスは、ユーザが合わせたピント位置に固定されているので、見た目の品位に優れている。さらに、オフセットレンズをステップ駆動し、各オフセットレンズ位置に関してステージでＡＦをかける方式よりも本発明の方がオフセットレンズ位置決め完了までが早い。

また、本発明によれば、追従ＡＦをかけて観察したいフォーカス位置へのユーザによるフォーカス操作を簡単に行うことができ、ストレスを感じることなく追従ＡＦによる観察を行うことができる。

第１の実施形態における顕微鏡用自動焦点検出装置の全体構成を示す。 第１の実施形態における外部操作部２５を示す。 第１の実施形態におけるコントロール部２６の内部構成を示す。 第１の実施形態における対物レンズ３と観察試料Ｓ間の距離を変化させたときの受光センサ１３での結像の状態を示す。 第１の実施形態におけるオフセットレンズ群９の位置を変化させたときの受光センサ１３での結像の状態を示す。 第１の実施形態における検出信号から算出される信号の強度分布を示す図である。 第１の実施形態における自動焦点検出装置の現在観察している位置についてＡＦを行う動作フローを示す。 図７のオフセットレンズ合焦モード（Ｓ７０４〜Ｓ７０５）の詳細を示す。 第１の実施形態における自動焦点検出装置の前回設定した位置についてＡＦを行う動作フローを示す。 図１の変形例を示す。 第１の実施形態における顕微鏡の状態を任意のタイミングで記憶させるフローを示す。 第１の実施形態における保存した顕微鏡の状態に復帰させるフローを示す。 第２の実施形態における顕微鏡用自動焦点検出装置の全体構成を示す。 第２の実施形態における自動焦点検出装置での追従ＡＦに至るまでの動作のフローチャートを示す。 第２の実施形態における画像検出部４１および信号処理部４２での処理をパーソナルコンピュータ６０に置き換えて構成した際の全体構成を示す。 先行技術におけるＡＦ原理を示す。

符号の説明

１ 移動ステージ
２ レボルバ本体
３（３ａ，３ｂ） 対物レンズ
４ 基準光源
５ コリメートレンズ
６ 投光側ストッパ
７ ＰＢＳ
８ 集光レンズ群
９ オフセットレンズ群
１０ λ／４板
１１ ダイクロイックミラー
１２ 集光レンズ群
１３ 受光センサ
１４ 容器
１８ レボルバ回転用モータ
１９ 焦準用モータ
２０ レボルバ穴位置検出部
２１ 焦準用モータ駆動部
２２ レボルバ回転用モータ駆動部
２３ レーザ駆動部
２４ 信号処理部
２５ 外部操作部
２６ コントロール部
３０ 光源
３１，３３ レンズ群
３２ ハーフミラー
３５ オフセットレンズ駆動部
３６ オフセットレンズ駆動用モータ

Claims (4)

1. 透明部材に配置された観察体から構成される観察試料を載置するステージと、該ステージに載置した前記観察試料に対向して配置された対物レンズとの間の相対的位置を変更できる顕微鏡に用いられる自動焦点検出装置であって、
   前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に駆動させて、該ステージと該対物レンズ間の相対的位置を制御する駆動手段と、
   前記対物レンズを介して前記観察試料に対して投光する投光手段と、
   前記投光手段からの投光が前記観察試料で反射されて前記対物レンズを通過し、該対物レンズを介して該反射された光像を検出する検出手段と、
   前記投光手段から前記検出手段までの光路内に配置され、前記検出手段に投影される前記光像の状態を変化させる投影状態変更手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて、前記観察試料の合焦状態を判定する第１の合焦状態判定手段と、
   前記駆動手段の制御により前記ステージと前記対物レンズとが所定の位置で保持させられた状態で、前記第１の合焦状態判定手段により前記観察試料の所定の位置で合焦と判定されるように前記投影状態変更手段の位置を調整する第１の合焦状態調整手段と、
   前記第１の合焦状態調整手段により調整された前記投影状態変更手段の位置に関する情報を格納する格納手段と、
   前記格納手段に格納された前記投影状態変更手段の位置に関する情報に基づいて、前記投影状態変更手段を復帰させる復帰制御手段と、を備え、
   前記第１の合焦状態調整手段は、前記第１の合焦状態判定手段により合焦と判定された位置で前記投影状態変更手段を停止するように制御し、前記第１の合焦状態判定手段により合焦と判定された位置で前記投影状態変更手段を停止させた後、さらに該投影状態変更手段の位置を保持した状態で、前記第１の合焦状態判定手段が合焦していないと判断した場合、前記第１の合焦状態判定手段が合焦と判断されるように、前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に駆動させて、前記対物レンズと前記ステージに載置する前記試料との距離を常に一定となるように自動的に制御する
   ことを特徴とする自動焦点検出装置。
2. 前記第１の合焦状態調整手段は、
   前記投影状態変更手段の位置を調整した後に、さらに、該投影状態変更手段の位置を保持した状態で、前記駆動手段を制御して合焦状態を維持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点検出装置。
3. 前記自動焦点検出装置は、さらに、
   前記観察試料の観察像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段の出力に基づいて、前記観察試料の合焦状態を判定する第２の合焦状態判定手段と、
   前記駆動手段の制御により、前記第２の合焦状態判定手段により前記観察試料の所定の位置で合焦と判定される位置に前記ステージと前記対物レンズの位置を調整する第２の合焦状態調整手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点検出装置。
4. 請求項１に記載の自動焦点検出装置を搭載した顕微鏡システム。

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