JPH06186469A - 顕微鏡装置の自動焦点検出方法及び自動焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動焦点検出において、ソフト的な処理を利
用して合焦点位置から離れた対物レンズの周辺移動領域
におけるノイズ耐量を向上し、合焦点位置の検出条件を
ノイズに対して強くし、正確な合焦点位置検出を行う。 【構成】 対物レンズの移動に対応して生じる焦点信号
に基づき合焦点位置を検出するに当り、対物レンズの周
辺移動領域では１ステップ移動量を大きくするか、又は
焦点信号を平均化処理をして利用するか、又は焦点信号
に生じるピークにおいて合焦点位置判定条件を厳しくす
る。またこれらの方法をソフト的に実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡装置の自動焦点検
出方法及び自動焦点検出装置に関し、特にパターン認識
手法を利用し、細胞自動分類装置などに好適な顕微鏡装
置の自動焦点検出方法及び自動焦点検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学式顕微鏡における自動焦点検
出方法では、観察ステージに載置された標本に対し対物
レンズの位置を微小な所定距離ずつ変化させることによ
り、合焦点の位置を検出する。対物レンズで得られる光
学的標本像が最も明確になった時の対物レンズの位置
が、対物レンズの焦点位置と標本位置とが一致したとい
う意味で合焦点位置であると判断される。対物レンズで
得られる光学像の明瞭度は、焦点位置を判定・検出する
ための焦点信号として取り出される。従来の自動焦点検
出方法では、焦点信号のグラフにおいてピーク値の発生
する位置を合焦点位置として判定して検出していた。

【０００３】焦点信号を取り出すためには、対物レンズ
の位置を変化させる駆動装置に駆動信号を与えて対物レ
ンズの位置を少しずつ変化させ、変化させた各位置で発
生する焦点信号を取り込む。この場合、合焦点位置を探
し出すために、対物レンズは合焦点位置から遠く離れた
位置より合焦点位置に向うように一方向に移動され、且
つ全移動領域について等しい距離のステップで移動する
ように構成されていた。その１ステップの移動量は例え
ば０．２μｍである。

【０００４】その他に自動焦点検出方法の従来技術とし
て、特開昭５９−２４８１２号公報及び特開昭６３−１
６７３１３号公報が存在する。前者の文献は、対物レン
ズと被写体間の焦点位置調節に関し、最初に正しい焦点
距離に近付く方向で大きなステップ幅で移動させ、移動
した各位置で映像信号の隣接画素間の差分値の合計値を
算出し、この合計値において移動後の値が移動前の値よ
りも小さくなるまで上記移動及び演算を繰り返し、その
後小さいステップ幅で反対の移動方向に前記移動及び演
算を繰り返して、最初に移動前の前記合計値より移動後
の合計値が小さくなったときの位置を合焦点位置と判断
する自動焦点調節方法を開示している。また後者の文献
は、顕微鏡ステージと対物レンズの相対距離のずれを補
正するためのものであり、予め顕微鏡のステージの任意
の格子点位置における合焦点位置を求めて記憶し、測定
時には記憶されている近傍の合焦点位置より測定点の合
焦点位置を内挿するように構成された自動焦点制御方法
を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の自動焦点
検出方法において、合焦点位置から離れた周辺領域で
は、焦点信号における対物レンズ１ステップ移動量当り
の変化量が小さいものとなる特性を有する。その結果、
合焦点位置から離れた周辺領域では、焦点信号に電気的
ノイズや機械的振動に起因するノイズによって擬似的に
焦点信号のピーク値が発生し易く、これを合焦点位置で
あると判定して検出する不具合が存在した。すなわち誤
判定が生じ易かった。

【０００６】また特開昭５９−２４８１２号公報による
自動焦点検出方法では、荒いステップ及び細かいステッ
プで移動した各位置で差分値の合計値を求める演算を繰
り返し行う必要があり、処理時間が長くなり、高速処理
に向いていないという不具合がある。特開昭６３−１６
７３１３号公報による自動焦点制御方法では、顕微鏡の
ステージの歪みを補正することを目的とし、基本的に解
決しようとする課題が異なり、本発明に関する前記課
題、対物レンズの合焦点位置を見出すための移動におい
て周辺移動領域で発生し易い合焦点位置の誤判定をなく
すという課題を解決することができるものではない。

【０００７】本発明の目的は、ソフト的な処理を利用し
て合焦点位置から離れた対物レンズの周辺移動領域にお
けるノイズ耐量を向上し、合焦点位置の検出条件をノイ
ズに対して強くし、迅速且つ正確な自動焦点検出を行う
ことのできる顕微鏡装置の自動焦点検出方法及び自動焦
点検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の顕微
鏡装置の自動焦点検出方法は、観察ステージ上の標本と
対物レンズとの距離を変更するため対物レンズを１ステ
ップごと移動させ、対物レンズの移動した各位置にて対
物レンズで得られる前記標本の光学像を光電変換して得
られる電気信号に基づき焦点信号を生成し、この焦点信
号の状態に基づいて対物レンズの前記移動を行い且つ合
焦点位置であるか否かを判定し、求められた合焦点位置
に前記対物レンズを静止させる顕微鏡装置の自動焦点検
出方法において、対物レンズの１ステップの移動量につ
いて、合焦点位置から離れた移動領域では１ステップの
移動量を大きくし、合焦点位置に近い移動領域では１ス
テップの移動量を小さくしたことを特徴とする。

【０００９】本発明に係る第２の顕微鏡装置の自動焦点
検出方法は、観察ステージ上の標本と対物レンズとの距
離を変更するため前記対物レンズを１ステップごと移動
させ、対物レンズの移動した各位置にて対物レンズで得
られる標本の光学像を光電変換して得られる電気信号に
基づき焦点信号を生成し、この焦点信号の状態に基づい
て対物レンズの前記移動を行い且つ合焦点位置であるか
否かを判定し、求められた合焦点位置に対物レンズを静
止させる顕微鏡装置の自動焦点検出方法において、焦点
信号について、対物レンズ移動前の焦点信号値と対物レ
ンズ移動後の焦点信号値でその平均値を求め、この平均
値で作成された信号を焦点信号として扱って合焦点位置
の判定を行うことを特徴とする。

【００１０】本発明に係る第３の顕微鏡装置の自動焦点
検出方法は、観察ステージ上の標本と対物レンズとの距
離を変更するため対物レンズを１ステップごと移動さ
せ、対物レンズの移動した各位置にて対物レンズで得ら
れる標本の光学像を光電変換して得られる電気信号に基
づき焦点信号を生成し、この焦点信号の状態に基づいて
対物レンズの前記移動を行い且つ合焦点位置であるか否
かを判定し、求められた合焦点位置に対物レンズを静止
させる顕微鏡装置の自動焦点検出方法において、対物レ
ンズを１ステップずつ一定移動量で一定方向に移動させ
る場合に、焦点信号の値がＮ回に連続して増加し、続け
てＮ′回減少したとき、現在位置のＮ′ステップ前の位
置を合焦点位置と判定するようにしたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明に係る第４の顕微鏡装置の自動焦点
検出方法は、第１〜第３の自動焦点検出方法を任意に組
み合わせて合焦点位置の判定を行うことを特徴とする。

【００１２】本発明に係る第１の顕微鏡装置の自動焦点
検出装置は、観察ステージ上の標本と対物レンズとの距
離を変更するため対物レンズを移動させる対物レンズ駆
動装置と、対物レンズで得られる標本の光学像を光電変
換して得られる電気信号に基づき焦点信号を生成する焦
点位置検出装置と、焦点信号を入力し焦点信号の状態に
基づいて対物レンズ駆動装置に移動指令信号を与えて対
物レンズを１ステップごと移動させ且つ焦点信号の状態
に基づき合焦点位置であるか否かを判定し、求められた
合焦点位置に対物レンズを静止させる演算・制御手段を
備える顕微鏡装置の自動焦点検出装置において、演算・
制御手段は、対物レンズの移動領域を少なくとも２つの
領域に識別する移動領域識別手段と、この移動領域識別
手段の出力する識別信号に基づき、演算・制御手段から
指令される対物レンズの１ステップ移動量について、合
焦点位置から離れた移動領域では１ステップ移動量を大
きくし、合焦点位置に近い移動領域では１ステップ移動
量を小さくする移動量設定手段を有することを特徴とす
る。

【００１３】本発明に係る第２の顕微鏡装置の自動焦点
検出装置は、観察ステージ上の標本と対物レンズとの距
離を変更するため対物レンズを移動させる対物レンズ駆
動装置と、対物レンズで得られる標本の光学像を光電変
換して得られる電気信号に基づき焦点信号を生成する焦
点位置検出装置と、焦点信号を入力し焦点信号の状態に
基づいて対物レンズ駆動装置に移動指令信号を与えて対
物レンズを１ステップごと移動させ、且つ焦点信号の状
態に基づき合焦点位置であるか否かを判定し、求められ
た合焦点位置に対物レンズを静止させる演算・制御手段
を備える顕微鏡装置の自動焦点検出装置において、演算
・制御手段は、焦点信号について、対物レンズ移動前の
焦点信号値と対物レンズ移動後の焦点信号値でその平均
値を求める平均値算出手段を有し、この平均値で作成さ
れた信号を焦点信号として扱って合焦点位置の判定を行
うことを特徴とする。

【００１４】本発明に係る第３の顕微鏡装置の自動焦点
検出装置は、観察ステージ上の標本と対物レンズとの距
離を変更するため対物レンズを移動させる対物レンズ駆
動装置と、対物レンズで得られる標本の光学像を光電変
換して得られる電気信号に基づき焦点信号を生成する焦
点位置検出装置と、焦点信号を入力し焦点信号の状態に
基づいて対物レンズ駆動装置に移動指令信号を与えて対
物レンズを１ステップごと移動させ、且つ焦点信号の状
態に基づき合焦点位置であるか否かを判定し、求められ
た合焦点位置に対物レンズを静止させる演算・制御手段
を備える顕微鏡装置の自動焦点検出装置において、演算
・制御手段は、対物レンズを１ステップずつ一定移動量
で一定方向に移動させる場合に、焦点信号の値がＮ回に
連続して増加し、続けてＮ′回減少したとき、現在位置
のＮ′ステップ前の位置を合焦点位置と判定する合焦点
位置判定手段を有することを特徴とする。

【００１５】本発明に係る第４の顕微鏡装置の自動焦点
検出装置は、第１〜第３の自動焦点検出装置を任意に組
み合わせて構成されたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明による顕微鏡装置の自動焦点検出方法で
は、合焦点位置から大きくずれているときには信号量は
小さくなり且つ合焦点位置に近いときには信号量は大き
くなる特性を有した焦点信号に発生するピークで合焦点
位置を判定する自動焦点検出方法において、合焦点位置
の誤判定を防止するため基本的に３つの改良方法が示さ
れる。第１には、対物レンズが合焦点位置から離れた周
辺領域を移動する時に発生する焦点信号については、１
ステップ移動量を大きくすることにより焦点信号の変化
量を大きくし、ノイズ耐量を大きくしている。第２に
は、焦点信号に平均をとる演算を施し、焦点信号のスム
ージング化を行うことによりノイズに起因して発生する
ピークを除くようにしている。第３には、焦点信号に生
じたピークの合焦点位置判定においてピーク前後の連続
増加及び連続減少に関するピーク判定条件を強くし、誤
判定を防止するものである。これらの第１〜第３の自動
焦点検出方法の改良方法はそれぞれ独立したものであ
り、単独で適用することもできるし、また任意に組み合
わせて適用することもできる。

【００１７】本発明による顕微鏡装置の自動焦点検出装
置は、前記第１〜第３の自動焦点検出方法のそれぞれ実
現するための装置構成を有する。実際には演算・制御手
段においてソフト的に実現される。装置として認識する
場合、第１の自動焦点検出装置では移動領域識別手段と
移動量設定手段が設けられ、第２の自動焦点検出装置で
は平均値算出手段が設けられ、第３の自動焦点検出装置
では合焦点位置判定手段が設けられる。また第１〜第３
の自動焦点検出装置に関しても任意に組み合わせて合焦
点位置の判定において更に正確度の高い自動焦点検出装
置を実現することが可能である。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜図５に基づ
いて説明する。図１は本発明に係る顕微鏡装置の自動焦
点検出装置を示し、特にこの自動焦点検出装置を血液像
自動分類装置に適用した構成例を示している。また図２
は本発明に係る自動焦点検出方法の第１実施例を説明す
るための図、図３は自動焦点検出方法の第２実施例を説
明するための図、図４は自動焦点検出方法の第３実施例
を説明するための図、図５は前記第１〜第３の各方法を
すべて含み、これらの方法をすべて実行するように構成
された自動焦点検出方法を示すフローチャートである。

【００１９】図１において１は顕微鏡本体であり、顕微
鏡本体１には対物レンズ２と観察ステージ３が設けられ
ている。観察ステージ３の上面には標本４が配置され、
この標本４に対して対物レンズ２が臨むように配設され
る。本実施例の場合、標本４は、散在する細胞を含む血
液である。観察ステージ３の下部にはよく知られた光学
系（図示せず）が配設され、この光学系が標本４に対し
て観察に必要な光を照射する。観察ステージ３には観察
ステージを水平な平面内にて移動させるステージ駆動装
置５が設けられる。また対物レンズ２には図１中に上下
方向に当該レンズを移動させる対物レンズ駆動装置６が
設けられる。標本４は通常では含浸オイルによって保護
されている。

【００２０】上記顕微鏡本体１に対して光電変換器７と
テレビカメラ８が取付けられる。光電変換器７及びテレ
ビカメラ８には、対物レンズ２によって得られた標本４
の顕微鏡画像が入力される。光電変換器７から出力され
る顕微鏡画像に関する電気信号は焦点位置検出装置９と
細胞検出装置１０に入力される。焦点位置検出装置９か
らは焦点信号が出力される。この焦点信号は、合焦点状
態からの「ずれ」に反比例した信号として出力される。
すなわち、合焦点の位置から大きくずれているときには
焦点信号量は小さくなり、合焦点位置に近いときには焦
点信号量は大きくなる。この焦点信号は演算・制御装置
１１に入力される。焦点信号を入力した演算・制御装置
１１は、焦点信号の量の変化状態を調べ、この変化状態
に基づいて、且つ内部メモリに格納された自動焦点検出
方法を実行するプログラムに従って、対物レンズ２を上
下方向に移動させる対物レンズ駆動装置６の動作を制御
し、焦点の自動設定動作を行い、対物レンズ２の位置を
合焦点位置に設定する。

【００２１】焦点の自動設定が完了し、対物レンズ２が
合焦点位置に設置されると、テレビカメラ８で取出され
た映像信号、すなわち細胞の顕微鏡画像の濃度信号が画
像処理装置１２に取り込まれ、画像処理装置１２はこの
濃度信号から細胞の特徴パラメータを抽出する。画像処
理装置１２で抽出された細胞の特徴パラメータは演算・
制御装置１１に入力される。演算・制御装置１１は細胞
の特徴パラメータに基づき標本４における観察視野に含
まれる細胞の分類を行う。分類処理が終了すると、演算
・制御装置１１はステージ駆動装置５を制御し、観察ス
テージ３を移動させ、次の観察視野において前記と同様
に自動焦点検出及び焦点検出後の細胞分類を続行する。

【００２２】前述の細胞検出装置１０は血液中の観察対
象となる細胞を検出するための装置であり、観察視野の
変更において新しい観察視野で対象となる細胞が発見さ
れない場合に、細胞検出装置１０によって当該細胞が検
出されるまで、観察ステージ３を移動させることにな
る。

【００２３】演算・制御装置１１によって実行される本
発明に係る自動焦点検出方法の第１の実施例を説明す
る。対物レンズ２の位置と焦点位置検出装置９で出力さ
れる焦点信号量との関係を示すと、図２に示す如くな
る。図２において１３は焦点信号のグラフ、また焦点信
号の量において一点鎖線１４で示された値は対物レンズ
の移動量を決めるためのしきい値である。本来、対物レ
ンズ駆動装置１２の駆動による焦点信号を取り込むため
の対物レンズ２の移動量は、１ステップの移動につき予
め定められた一定距離である。しかしながら本実施例で
は、一点鎖線１４で示されたしきい値の上下で１ステッ
プ移動における所定移動量を変えるように、対物レンズ
２の移動制御を行う。一点鎖線１４以下のグラフ１３の
周辺部では対物レンズ２の１ステップ移動による焦点信
号の変化量はａで極めて小さく、電気的ノイズ等が発生
するとピークが発生し、合焦点位置検出の誤判断が発生
しやすい。これに対して例えば３ステップ分の距離を移
動させると、焦点信号の変化量はｂとなる。そこで一点
鎖線１４の下側の領域では対物レンズ２の１回の移動に
おいて３ステップ分移動するように移動制御を行うよう
にし、焦点信号の変化量ｂで、電気的ノイズや機械的振
動の影響を少なくすることができる。上記の実施例の説
明では、対物レンズ２の１回の移動量を３ステップ分と
したが、この移動量の決め方は任意であり、２以上の任
意の正数にすることができる。一方、一点鎖線１４の上
側の領域における移動では、従来通り１回の移動で１ス
テップ分とする。この領域では、図でも明らかな通り焦
点信号１３の変化も大きく発生するので、電気ノイズや
機械的振動の影響は問題とならない。また移動領域の区
分けも少なくとも２つであり、３つ以上の領域に分ける
ことも可能である。

【００２４】前記の如き自動焦点検出方法は、演算・制
御装置１１内に設けられた、対物レンズ２の移動領域を
前記一点鎖線１４のしきい値で分けられる２つの領域に
識別する移動領域識別手段と、この移動領域識別手段の
出力する識別信号に基づき対物レンズの１ステップ移動
量について、合焦点位置から離れた移動領域では１ステ
ップ移動量を大きくし、合焦点位置に近い移動領域では
１ステップ移動量を小さくする移動量設定手段によって
実行される。

【００２５】次に図３に基づき前述した電気的ノイズや
機械的振動によるノイズの影響を除去するための本発明
に係る自動焦点検出方法の他の実施例について説明す
る。この実施例では演算・制御装置１１の内部に焦点信
号に関して平均化の演算を行う平均値算出手段を設け、
この平均化信号処理によりノイズ除去を行う。図３中実
線で描かれた２１が焦点位置検出装置９から演算・制御
装置１１に入力される焦点信号の原信号を示し、２２が
原信号１１を平均化した信号を示す。平均化した信号２
２は、平均値算出手段で、原信号２１について今回取り
込んだ焦点信号量と前回取り込んだ焦点信号量との平均
を求めることにより作成される。この結果、焦点信号の
原信号２１では周辺部に擬似的な合焦点位置２３が見受
けられるのに対して、平均化した信号２２ではかかる擬
似的な合焦点位置が消え、滑らかな焦点信号のグラフと
なっている。このように、例えば今回の取込み値と前回
の取込み値との間で平均をとることにより、処理速度を
低下させることなく、電気的ノイズや機械的振動に対す
る耐量を高くすることができ、焦点の自動設定動作にお
ける誤設定を防止することができる。

【００２６】前記の如き自動焦点検出方法は、演算・制
御装置１１内に設けられた、前記焦点信号について、対
物レンズ移動前の焦点信号値と対物レンズ移動後の焦点
信号値でその平均値を求める前述の平均値算出手段と、
本来備えられている判定手段であり、この平均値算出手
段の出力信号を焦点信号として取扱って合焦点位置を判
定する当該判定手段によって実行される。

【００２７】次に図４及び図５に基づき電気的ノイズや
機械的振動によるノイズの影響を除去するための本発明
に係る自動焦点検出方法の他の実施例について説明す
る。この実施例では、合焦点位置を検出するための判定
条件を厳しくし、これによって擬似的なピークを合焦点
位置とする誤判断が生じないようにしている。対物レン
ズ２を一方向に移動させ、焦点位置検出装置８から演算
・制御装置１１に入力される焦点信号の変化においてピ
ークが発生した場合、演算・制御装置１１が取り込んだ
焦点信号の値について、図４（Ａ）では焦点信号が２回
連続して増加し、その後２回連続して減少した時に、対
物レンズ２の位置を２回分戻した位置を合焦点位置とす
る条件を示す。また図４（Ｂ）では、同様にピークが発
生した場合において、焦点信号が３回連続して増加し、
その後３回連続して減少した時に対物レンズ２の位置を
３回分戻した位置を合焦点位置とする条件を示してい
る。

【００２８】本実施例における判定条件を一般化して説
明する。連続増加回数をＮ、連続減少回数をＮ′（Ｎ，
Ｎ′は任意の正の整数）とした場合に、Ｎ＞Ｎ′である
ときにはＮ′−１回連続して増加又は減少する偽合焦点
位置があり、Ｎ＜Ｎ′であるときにはＮ−１回連続して
増加又は減少する偽合焦点位置があると考えられる。本
実施例による前述の自動焦点検出方法では、かかる偽合
焦点位置が存在しても正確に焦点の自動検出を行うこと
ができる。このように本実施例による自動焦点方法にお
いて、合焦点位置の検出条件として、対物レンズを一方
向に１ステップずつ移動させ、Ｎ回連続して増加し、
Ｎ′回連続して減少した時にＮ′回前の位置を合焦点位
置とすることは、Ｎ＞Ｎ′のときにはＮ′−１回以下の
連続で増加又は減少するノイズに対して誤動作すること
がなく、Ｎ＜Ｎ′のときにはＮ−１回以下の連続で増加
又は減少するノイズに対して誤動作することがない。従
って本実施例によれば、自動焦点動作の正確度を向上さ
せることができる。

【００２９】前記の如き自動焦点検出方法は、演算・制
御装置１１内に設けられた、対物レンズ２を１ステップ
ずつ一定移動量で一定方向に移動させる場合に、焦点信
号の値がＮ回に連続して増加し、続けてＮ′回減少した
とき、現在位置のＮ′ステップ前の位置を合焦点位置と
判定する合焦点位置判定手段によって実行される。

【００３０】前記第１〜第３の各実施例による自動焦点
検出方法は、演算・制御装置１１の内部メモリに各方法
を実行するプログラムを内蔵させることによりソフト的
に実現されるものである。また同様にハード回路で構成
し同一機能を実現することもできる。

【００３１】本発明ではその他の実施例として、更に前
記第１〜第３の実施例を任意に組み合わせることによ
り、ノイズ耐量をいっそう向上させ、より正確度の高い
自動焦点検出を行わせることができる。

【００３２】図５は第１〜第３のすべての自動焦点検出
方法を組み合わせた例で、血液自動分類装置に適用した
アルゴリズムを示すフローチャートである。最初にステ
ップ３１で焦点信号を取り込む。この取込みにおいて、
演算・制御装置１１は所定の時間間隔で焦点信号の値を
入力する。次のステップ３２では前回の取込みにおいて
取り込んだ焦点信号の値と今回の焦点信号の値を用いて
平均値を求める。この平均を算出する処理は前記第２実
施例に基づくものである。平均値の取扱いについては予
めしきい値が設定されており、ステップ３２で得られた
平均値がしきい値よりも大きいか又は小さいかで対物レ
ンズ２の移動量が決定される。この判断はステップ３３
で行われる。平均値がしきい値よりも大きいときは１ス
テップ分移動させる（ステップ３４）、小さいときには
Ｍ（任意の正整数）ステップ分移動させる（ステップ３
５）。この処理は前記第１実施例に基づくものであり、
上記しきい値は図２において一点鎖線１４で示された値
である。しきい値は任意に設定される。次の判断ステッ
プ３６ではピーク部が存在したか否かが判定される。具
体的にはＮ回連続に増加しＮ′回連続に減少したか否か
が判定される。この判断ステップ３６においてYES のと
きには合焦点位置に相当するピークが存在したと判断
し、ステップ３７で対物レンズ２の位置をＮ′＋１回戻
し、合焦点位置として判断されたピークの位置に設定す
る。判断ステップ３６においてNOのときにはステップ３
８に進み、Ｎ′回連続して減少しているのであれば、ス
テップ３９で対物レンズ２の移動方向を反転し、ステッ
プ３１に戻り、そうでなければ、更に同一方向に対物レ
ンズ２を移動せしめるように前記の各ステップを繰り返
し実行する。上記の処理では、焦点信号の平均値がＮ回
連続して増加し、Ｎ′回連続して減少したならば、合焦
点位置が検出された判定し、実際には合焦点位置と平均
値で得られた合焦点のずれを考慮してＮ′＋１回の対物
レンズを戻し、自動焦点を終了する。かかる条件が満足
されていない場合には、合焦点位置から遠ざかる方向か
否かを判断して、対物レンズの移動方向を決定し、合焦
点位置の条件が満足するまで対物レンズの移動に関する
前述の各制御ステップを繰り返し実行する。このように
して正確に血球像の自動焦点検出を行うことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、光学式顕微鏡装置における自動焦点検出方法にお
いて、光学系及び機構系を変更することなく、演算・制
御装置をソフト的に改良するだけで、合焦点位置から離
れた周辺領域における焦点信号のレベルが小さい条件か
ら自動焦点検出を行う場合であっても、高い正確度で合
焦点位置を見出すことができ、対物レンズの合焦点位置
から離れた周辺移動領域におけるノイズ耐量を高めるこ
とができる。また顕微鏡の観察ステージや対物レンズの
駆動系における残留振動等に対する調整が行い易くな
り、調整コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る顕微鏡装置の自動焦点検出装置を
血液像自動分類装置に適用した装置のブロック構成図で
ある。

【図２】本発明に係る自動焦点検出方法の第１実施例を
説明するための図である。

【図３】自動焦点検出方法の第２実施例を説明するため
の図である。

【図４】自動焦点検出方法の第３実施例を説明するため
の図である。

【図５】第１〜第３の各自動焦点検出方法をすべて含
み、これらの方法をすべて実行するように構成された自
動焦点検出方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 顕微鏡本体 ２ 対物レンズ ３ 観察ステージ ４ 標本 ５ ステージ駆動装置 ６ 対物レンズ駆動装置 ９ 焦点信号検出装置 １１ 演算・制御装置 １３ 焦点信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 正 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを１ステップごと移
   動させ、前記対物レンズの移動した各位置にて前記対物
   レンズで得られる前記標本の光学像を光電変換して得ら
   れる電気信号に基づき焦点信号を生成し、この焦点信号
   の状態に基づいて前記対物レンズの前記移動を行い且つ
   合焦点位置であるか否かを判定し、求められた合焦点位
   置に前記対物レンズを静止させる顕微鏡装置の自動焦点
   検出方法において、前記対物レンズの１ステップの移動
   量について、前記合焦点位置から離れた移動領域では前
   記１ステップの移動量を大きくし、前記合焦点位置に近
   い移動領域では１ステップの移動量を小さくしたことを
   特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出方法。
2. 【請求項２】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを１ステップごと移
   動させ、前記対物レンズの移動した各位置にて前記対物
   レンズで得られる前記標本の光学像を光電変換して得ら
   れる電気信号に基づき焦点信号を生成し、この焦点信号
   の状態に基づいて前記対物レンズの前記移動を行い且つ
   合焦点位置であるか否かを判定し、求められた合焦点位
   置に前記対物レンズを静止させる顕微鏡装置の自動焦点
   検出方法において、前記焦点信号について、対物レンズ
   移動前の焦点信号値と対物レンズ移動後の焦点信号値で
   その平均値を求め、この平均値で作成された信号を前記
   焦点信号として扱って前記合焦点位置の判定を行うこと
   を特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出方法。
3. 【請求項３】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを１ステップごと移
   動させ、前記対物レンズの移動した各位置にて前記対物
   レンズで得られる前記標本の光学像を光電変換して得ら
   れる電気信号に基づき焦点信号を生成し、この焦点信号
   の状態に基づいて前記対物レンズの前記移動を行い且つ
   合焦点位置であるか否かを判定し、求められた合焦点位
   置に前記対物レンズを静止させる顕微鏡装置の自動焦点
   検出方法において、前記対物レンズを１ステップずつ一
   定移動量で一定方向に移動させる場合に、前記焦点信号
   の値がＮ回に連続して増加し、続けてＮ′回減少したと
   き、現在位置のＮ′ステップ前の位置を合焦点位置と判
   定するようにしたことを特徴とする顕微鏡装置の自動焦
   点検出方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載された３通りの自動
   焦点検出方法を任意に組み合わせて合焦点位置の判定を
   行うことを特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出方法。
5. 【請求項５】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを移動させる対物レ
   ンズ駆動装置と、前記対物レンズで得られる前記標本の
   光学像を光電変換して得られる電気信号に基づき焦点信
   号を生成する焦点位置検出装置と、前記焦点信号を入力
   し焦点信号の状態に基づいて前記対物レンズ駆動装置に
   移動指令信号を与えて前記対物レンズを１ステップごと
   移動させ且つ前記焦点信号の状態に基づき合焦点位置で
   あるか否かを判定し、求められた合焦点位置に前記対物
   レンズを静止させる演算・制御手段を備える顕微鏡装置
   の自動焦点検出装置において、前記演算・制御手段は、
   前記対物レンズの移動領域を少なくとも２つの領域に識
   別する移動領域識別手段と、この移動領域識別手段の出
   力する識別信号に基づき、前記演算・制御手段から指令
   される前記対物レンズの１ステップ移動量について、前
   記合焦点位置から離れた移動領域では前記１ステップ移
   動量を大きくし、合焦点位置に近い移動領域では１ステ
   ップ移動量を小さくする移動量設定手段を有することを
   特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出装置。
6. 【請求項６】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを移動させる対物レ
   ンズ駆動装置と、前記対物レンズで得られる前記標本の
   光学像を光電変換して得られる電気信号に基づき焦点信
   号を生成する焦点位置検出装置と、前記焦点信号を入力
   し焦点信号の状態に基づいて前記対物レンズ駆動装置に
   移動指令信号を与えて前記対物レンズを１ステップごと
   移動させ、且つ前記焦点信号の状態に基づき合焦点位置
   であるか否かを判定し、求められた合焦点位置に前記対
   物レンズを静止させる演算・制御手段を備える顕微鏡装
   置の自動焦点検出装置において、前記演算・制御手段
   は、前記焦点信号について、対物レンズ移動前の焦点信
   号値と対物レンズ移動後の焦点信号値でその平均値を求
   める平均値算出手段を有し、この平均値で作成された信
   号を前記焦点信号として扱って前記合焦点位置の判定を
   行うことを特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出装置。
7. 【請求項７】 観察ステージ上の標本と対物レンズとの
   距離を変更するため前記対物レンズを移動させる対物レ
   ンズ駆動装置と、前記対物レンズで得られる前記標本の
   光学像を光電変換して得られる電気信号に基づき焦点信
   号を生成する焦点位置検出装置と、前記焦点信号を入力
   し焦点信号の状態に基づいて前記対物レンズ駆動装置に
   移動指令信号を与えて前記対物レンズを１ステップごと
   移動させ、且つ前記焦点信号の状態に基づき合焦点位置
   であるか否かを判定し、求められた合焦点位置に前記対
   物レンズを静止させる演算・制御手段を備える顕微鏡装
   置の自動焦点検出装置において、前記演算・制御手段
   は、前記対物レンズを１ステップずつ一定移動量で一定
   方向に移動させる場合に、前記焦点信号の値がＮ回に連
   続して増加し、続けてＮ′回減少したとき、現在位置の
   Ｎ′ステップ前の位置を合焦点位置と判定する合焦点位
   置判定手段を有することを特徴とする顕微鏡装置の自動
   焦点検出装置。
8. 【請求項８】 請求項６〜７に記載された３通りの構成
   を有する自動焦点検出装置を任意に組み合わせて構成さ
   れたことを特徴とする顕微鏡装置の自動焦点検出装置。