JPH0151161B2

JPH0151161B2 -

Info

Publication number: JPH0151161B2
Application number: JP56064066A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Horikawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1989-11-01
Also published as: JPS57179810A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は顕微鏡等の光学系におけるピント合わ
せ装置に関するものである。

顕微鏡対物レンズは高倍の場合は像側焦点深度
が深いので、接眼レンズを通して観察しながら対
物レンズのピント合わせを行なうと、比較的正確
にピントが合つている。これに対し４倍程度の低
倍の場合には高倍の対物レンズに比べれば像側焦
点深度が浅いために接眼レンズを通して観察され
る物体像が肉眼の調整作用によつて良好に観察さ
れたとしても正確にピントが合つているとは限ら
ない。従つてこれを写直撮影装置にて撮影した場
合には良好な写真が得られず、ピンぼけとなるこ
とがしばしば起る。このような欠点を除くため
に、補助的望遠鏡を付加し、これによつて像を拡
大してピント合わせを行なう方法がある。この方
法では操作が面倒である上に精度もほとんど改善
されない。又観察者の眼を光軸に垂直な面内で振
動させてピントグラスとのパララツクスが生じな
い位置を捜すことによつてピント合わせを行なう
方法がある。この方法も一般には行ないにくくあ
まり勧められる方法ではない。

又上記方法のうち、後者の原理を利用したピン
ト検出装置が知られている。それは第１図に示す
ようにレンズ１の前にピンホール４ａを有する遮
光板４を軸４ｂのまわりに回転し得るように配置
し、物体２をピンホール４ａを通して結線させ
る。この場合ピントがあつている面Q₁ではＡに
示すピンホール４ａが上方に位置する場合と、Ｂ
に示すピンホール４ａが下方に位置する場合とで
全く同じ位置に像３が形成されるが、ピント位置
以外の面Q₂ではＡの場合の像３′とＢの場合像
３″とで異なつた位置に形成される。したがつて
遮光板４を回転させても像位置が移動しないよう
に調整すればレンズのピントが正しく調整され
る。

このようなピント検出装置を用いた顕微鏡写真
装置を説明する。第２図は顕微鏡写真装置の光学
系の一例を示すもので、１１は光源、１２はコレ
クターレンズ、１３は光学系の瞳位置P₀に置か
れた照明系の開口絞り、１４はコンデンサーレン
ズ、１５は標本、１６は対物レンズ、１７は接眼
レンズ、１８はビームスプリツター、１９はフイ
ルム面、２０はリレーレンズ、２１は焦点鏡、２
２はビユーアーである。そして、自動焦点検出を
行なう場合には焦点鏡２１の位置に撮像素子など
の光電変換素子が配置される。このような顕微鏡
写真撮影装置において、その各瞳位置P₀，P₁，
P₂のいずれかの場所の近傍に第３図Ａ又はＢに
示すピンホール２３ａ又はスリツト２４ａを有す
る遮光板２３又は２４をその中心（ピンホール又
はスリツトの中心）が光軸と一致するように配置
し、これを矢印方向に振動させることによつてピ
ント合わせを行なう。又瞳位置に配置する遮光板
は、ピンホール又はスリツトが一つのものに限ら
ず、第４図に示すような複数を一列に並べた遮光
板２３′，２４′でも良い。更に第５図は遮光板の
他の例で、円板２３″又は２４″の周辺部分に多数
のピンホール２３″ａまたはスリツト２４″ａ（一
個のピンホールまたはスリツトでもよい）を円形
に並べ配置したもので、この遮光板２３″又は２
４″を軸２３″ｂ又は軸２４″ｂを中心に回転させ
ることによつて同様の効果を得るようにしたもの
である。これら遮光板２３″又は２４″のピンホー
ル２３″ａ又はスリツト２４″ａの位置は回転させ
た時にその中心が光学系の光軸０を通るようにす
る必要がある。

以上の構成の顕微鏡写真装置において光学系の
瞳位置に第３図乃至第５図のいずれかの遮光板を
配置し、これを光軸に垂直な面内で振動させれば
（第５図Ａ又はＢの遮光板を使用した時はこれを
回転させる。これによつてピンホール又はスリツ
トを振動させたのと同じことになる。）顕微鏡の
ピントが合つていない時は像が動き、ピントが合
つていれば像は動かないので、これをビユーアー
２２にて観察することによつて正確なピント合わ
せが出来る。

以上説明したような従来のピント合わせ装置の
うち、第３図や第４図に示すような遮光板を振動
させる方法の場合は、遮光板の振動によつて光学
系に有害な振動を生じさせるために好ましくな
い。また第５図のような遮光板を回転させる方法
の場合は、振動の問題は発生しないが、遮光板は
常に回転しているために遮光板が停止した状態が
存在せず、したがつてある遮光状態の画像情報を
撮像素子で得ることが不可能である。即ち撮像素
子で画像をサンプルしている間に画像が変化して
しまい好ましくない。

本発明は以上のような従来のピント合わせ装置
の欠点を除去するようにしたもので、開口を有す
る遮光板を開口が瞳を横切るようにステツプ状に
回転させることによつて遮光状態の画像情報を撮
像素子で得られしかも遮光板の移動によつて鏡体
等に有害な振動を生ぜしめることのない顕微鏡等
の光学系におけるピント合わせ装置を提供するも
のである。

以下図示する実施例にもとづき本発明の詳細な
内容を説明する。第６図は本発明で用いる遮光板
の形状を示す図で、例えば第２図に示すような顕
微鏡光学系においてその瞳位置P₀，P₁，P₂のい
ずれか又はその近傍におかれステツプ状に回転さ
れる。この図において遮光板３０には４ケの開口
３１，３２，３３，３４が形成されている。これ
ら開口は遮光板３０を４分割する線３６，３７，
３８，３９を考えた時、開口３１は線３６の右
側、開口３２は線３７の上側、開口３３は線３８
の左側、開口３４は線３９の下側に配置されてい
る。したがつて瞳３５が図示する位置にあるよう
に配置して遮光板３０を矢印方向に90゜毎にステ
ツプ状に回転させると、まず開口３２は瞳３５の
位置に移動する。この時開口３２は瞳３５内の左
側に位置する。続いて更に遮光板３０が90゜回転
すると開口３３が瞳３５の位置に来る。この時開
口３３は瞳３５内の右側に位置する。このように
して遮光板３０を90゜毎にステツプ状に回転して
行くと第７図においてＡからＢ更にＢからＡと変
化する。つまり開口部は瞳内で瞳を二等分する遮
光板の半径方向の線に対して対称な位置に交互に
移動し丁度左右に振動したと同じになるので従来
例にて既に説明したようにピント合わせが可能で
ある。しかも遮光板の移動と移動との間に開口が
静止する状態があるのでこの時に受光素子で画像
をサンプリングできる。

このような遮光板を用いたピント合わせ位置に
おいて、受光素子を用いて検出する場合、受光量
が多い方が望ましい。そのためには遮光板３０の
開口３１，３２，３３，３４は大きい方がよい。
ところが開口が大きいと遮光板３０の回転角に誤
差がある場合左右で開口を通る光の量に差が生ず
る。つまり第８図に示すように遮光板３０の回転
角に誤差があり、分割線３６が３６′にずれると、
Ａのように開口３１はその一部３１ａが瞳３５か
ら外れ３１ａの部分には光が来ない。したがつて
Ａの場合とＢの場合とで受光素子へ入る光量に差
が生じ、誤動作の原因になる。

第９図は以上の欠点を除去するようにしたもの
で各開口４１，４２，４３，４４を４等分線４
５，４６，４７，４８上に配置すると共に瞳３５
の横方向（遮光板の径に垂直な方向）の２等分線
４９の外側と内側に交互に対称的に設けてある。
このような遮光板を用いた場合、その回転角に誤
差が生じた時、第１０図Ａ，Ｂに示すようにな
る。この場合瞳内での開口にずれは同一方向であ
るので、光がこない部分が生じて正規の状態より
透過光量が減少してもＡの場合とＢの場合とで同
じ量だけ減少するので両者で光量が等しく誤動作
の原因にはならない。

第１１図は本発明で用いる遮光板の更に他の例
である。この遮光板では５０の位置に瞳が来る
（線５２が瞳の二等分線になる）ように構成する
場合（第１の方法）と、５１の位置に瞳が来る
（線５３が瞳の二等分線になる）ように構成する
場合（第２の方法）とが考えられる。いずれの場
合も他の例と同じようにステツピングモーターで
90゜毎に回転させる。つまり第１の方法の場合、
回転によつて開口部が遮光板の径方向に垂直方向
の瞳の二等分線に対して対称に順次位置が変化す
る。又第２の方法の場合、遮光板の径方向の瞳の
二等線に対して対称に変化する。

この遮光板を用いた場合において回転角に誤差
があるとする。第１２図に示すように分割線がθ
だけずれた時光軸と遮光板の回転中心との距離を
ｒとすると、正しい回転の時の分割の境界線から
のその法線方向のずれ量を第１の方法の場合を
d₁、第２の方法の場合をd₂とすると、ずれ量d₁、
d₂は夫々次のように表わすことが出来る。

d₂＝ｒ tanθ d₁＝d₂tanθ／２この式からわかるようにd₁の方がd₂に比べ小さ
い。例えば60゜回転のステツピングモータを用い
て遮光板を回転させた場合、回転角の誤差が２
％、即ちずれ角が1.2゜でｒ＝15mmとするとd₂＝0.3
mm、d₁＝0.003mmとなる。

第１３図はその場合の様子を示した図で第２の
方法だと瞳の右半分を遮光した場合と左半分を遮
光した場合の光量変化の差が大きく撮像素子で情
報を得ることが難しい。しかし第１の方法は誤差
が少なく撮像素子から情報を得ることができる。

以上各実施例にもとづき説明したように本発明
のピント合わせ装置によれば遮光状態の画像情報
を撮像素子で得ることがしかも遮光板の振動によ
つて鏡体等に有害な振動を生ぜしめることがな
く、これによつてピント合わせを行なうことがで
きる。又、ステツピングモーター等による段階的
な遮光板の回転であるので連続回転する遮光板か
ら情報を得る場合のように何らかの方法で遮光板
の回転位置をモニターする必要がなく、焦点検出
精度を非常に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はピント検出の原理を示す図、第２図は
ピント検出装置が用いられる光学系の一例として
の顕微鏡光学系を示す図、第３図乃至第５図はい
ずれも従来のピント検出装置で用いられる遮光板
の形状を示す図、第６図は本発明ピント合わせ装
置で用いる遮光板の一例を示す図、第７図は第６
図に示す遮光板を用いた場合の開口の移動を示す
図、第８図は第６図に示す遮光板の回転角に誤差
がある場合の開口と瞳の関係を示す図、第９図は
遮光板の他の例を示す図、第１０図は第９図に示
す遮光板で回転角に誤差がある場合の開口と瞳と
の関係を示す図、第１１図は更に他の遮光板を示
す図、第１２図および第１３図は第１１図の遮光
板で回転角に誤差がある場合の開口と瞳の関係を
説明するための図である。３０…遮光板、３１，３２，３３，３４…開口
部、３５…瞳。

Claims

【特許請求の範囲】１光学系の瞳面近傍に配置された開口を有する
遮光板と、該開口を透過した光を受けて物体像に
対応する電気信号を発生する光電変換素子とを備
え、前記遮光板を瞳外の点を中心として光学系の
光軸に垂直な平面内で前記開口が瞳を横切るよう
に回転させてピント合わせをする光学系のピント
合わせ装置において、前記遮光板を駆動装置でステツプ状に回転さ
せ、該ステツプ状の回転により前記開口が瞳上で
必ず停止するように前記遮光板における前記開口
の位置を設定すると共に、前記開口が瞳内に停止
している期間中に前記光電変換素子で物体像をサ
ンプリングするようにしたことを特徴とする光学
系のピント合わせ装置。２遮光板を回転させた時その半径方向又はそれ
に垂直な方向に前記瞳を二等分する線にほぼ対称
に順次位置するように前記開口の位置を設定した
遮光板を用いたことを特徴とする特許請求の範囲
１に記載の光学系のピント合わせ装置。