JPH07134241A - 顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置 - Google Patents
顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置Info
- Publication number
- JPH07134241A JPH07134241A JP27964993A JP27964993A JPH07134241A JP H07134241 A JPH07134241 A JP H07134241A JP 27964993 A JP27964993 A JP 27964993A JP 27964993 A JP27964993 A JP 27964993A JP H07134241 A JPH07134241 A JP H07134241A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focus
- images
- value
- degree evaluation
- difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】構造を複雑化すること無く、低倍率から高倍率
まで安定した焦点調節を実現する。 【構成】この顕微鏡の焦点検出方法は、対物光学系３の
予定焦点面前後に形成される２画像を受光素子９へ投影
し、対物光学系３が低倍率ならば２画像の電気信号の差
分値に基づき合焦位置を検出し、高倍率ならば対物レン
ズ３と試料２との相対距離を変化させて一方の合焦度評
価値が最大値を示す位置を検出し、その検出位置におい
て２画像の電気信号の差分値がしきい値よりも小さけれ
ば２つの合焦度評価値の和又は平均が最大となる位置を
検出し、合焦度評価値が最大値となる位置において２画
像の電気信号の差分値が前記しきい値よりも大きければ
２画像の電気信号の差分値に基づき合焦位置を検出する
ようにした。
まで安定した焦点調節を実現する。 【構成】この顕微鏡の焦点検出方法は、対物光学系３の
予定焦点面前後に形成される２画像を受光素子９へ投影
し、対物光学系３が低倍率ならば２画像の電気信号の差
分値に基づき合焦位置を検出し、高倍率ならば対物レン
ズ３と試料２との相対距離を変化させて一方の合焦度評
価値が最大値を示す位置を検出し、その検出位置におい
て２画像の電気信号の差分値がしきい値よりも小さけれ
ば２つの合焦度評価値の和又は平均が最大となる位置を
検出し、合焦度評価値が最大値となる位置において２画
像の電気信号の差分値が前記しきい値よりも大きければ
２画像の電気信号の差分値に基づき合焦位置を検出する
ようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡の焦点検出方法
およびその方法を適用した自動焦点検出装置に係り、特
に予定焦点面前後の光像から合焦位置を検出する方法お
よび装置に関する。
およびその方法を適用した自動焦点検出装置に係り、特
に予定焦点面前後の光像から合焦位置を検出する方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な光学顕微鏡は、対物レンズを有
する対物光学系で観察試料からの物体光を結像し、その
結像を接眼レンズで拡大して観察できるようになってい
る。このような光学顕微鏡の合焦装置として、かかる対
物光学系の予定焦点面前後に形成される光像をイメージ
センサで受光して電気信号へ変換し、２つの光像に対す
る電気信号を比較することにより合焦位置を検出する自
動焦点検出装置が知られている。
する対物光学系で観察試料からの物体光を結像し、その
結像を接眼レンズで拡大して観察できるようになってい
る。このような光学顕微鏡の合焦装置として、かかる対
物光学系の予定焦点面前後に形成される光像をイメージ
センサで受光して電気信号へ変換し、２つの光像に対す
る電気信号を比較することにより合焦位置を検出する自
動焦点検出装置が知られている。
【０００３】かかる自動焦点検出装置では、高倍率の対
物レンズを使用すると、予定焦点面前後の光像に対応し
てそれぞれ出力される２つの電気信号間にほとんど信号
差が現れなくなるため、合焦精度が低下する不具合があ
った。
物レンズを使用すると、予定焦点面前後の光像に対応し
てそれぞれ出力される２つの電気信号間にほとんど信号
差が現れなくなるため、合焦精度が低下する不具合があ
った。
【０００４】このような不具合を解決するための対策と
して種々の方法が提案されている。例えば、特開昭５５
−７６３１０号公報には、結像面前方の光像と結像面後
方の光像とをイメージセンサへ投影し、そのイメージセ
ンサから出力される２つの電気信号の高周波成分につい
て一定期間積分した実効値出力から両者の差信号を作成
し、その差信号が所定の値となるように対物光学系と試
料との間隙を調整する焦点調節装置が記載されている。
して種々の方法が提案されている。例えば、特開昭５５
−７６３１０号公報には、結像面前方の光像と結像面後
方の光像とをイメージセンサへ投影し、そのイメージセ
ンサから出力される２つの電気信号の高周波成分につい
て一定期間積分した実効値出力から両者の差信号を作成
し、その差信号が所定の値となるように対物光学系と試
料との間隙を調整する焦点調節装置が記載されている。
【０００５】この焦点調節装置は、対物光学系の倍率切
換えに伴って、対物光学系の結像面とイメージセンサと
の間の光路長を可変できる構成となっている。また、特
開昭６３−７８１１３号公報には、被検体側からライン
センサへ向かう測距用光線を複数の光線に分割してライ
ンセンサへ入射すると共に、分割光線の結像位置を光軸
方向へ移動させて両光像に対するセンサ信号を比較しな
がら合焦動作を行う自動焦点調整装置が記載されてい
る。
換えに伴って、対物光学系の結像面とイメージセンサと
の間の光路長を可変できる構成となっている。また、特
開昭６３−７８１１３号公報には、被検体側からライン
センサへ向かう測距用光線を複数の光線に分割してライ
ンセンサへ入射すると共に、分割光線の結像位置を光軸
方向へ移動させて両光像に対するセンサ信号を比較しな
がら合焦動作を行う自動焦点調整装置が記載されてい
る。
【０００６】この自動焦点調整装置は、光線を分割して
からラインセンサに至るまでの間に、一方の分割光線の
光路上に空気と屈折率が近似せず、かつ透過性の高い透
明部材を挿脱可能な構成としている。
からラインセンサに至るまでの間に、一方の分割光線の
光路上に空気と屈折率が近似せず、かつ透過性の高い透
明部材を挿脱可能な構成としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各公開公報に記載されているように、対物レンズの倍
率切換えに伴って予定焦点面とイメージセンサとの間の
光路長を可変にし、高倍率の場合に互いの光路差を大き
くする方法では、高倍率時に大きな光路差を確保しなけ
ればならないため、光路の占有領域が大きくなり装置が
大型化すると共に、光路長を可変するための装置も別途
必要になる。
た各公開公報に記載されているように、対物レンズの倍
率切換えに伴って予定焦点面とイメージセンサとの間の
光路長を可変にし、高倍率の場合に互いの光路差を大き
くする方法では、高倍率時に大きな光路差を確保しなけ
ればならないため、光路の占有領域が大きくなり装置が
大型化すると共に、光路長を可変するための装置も別途
必要になる。
【０００８】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、構造を複雑化すること無く、低倍率から高
倍率まで安定した焦点調節を行うことのできる顕微鏡の
焦点検出方法および自動焦点検出装置を提供することを
目的とする。
れたもので、構造を複雑化すること無く、低倍率から高
倍率まで安定した焦点調節を行うことのできる顕微鏡の
焦点検出方法および自動焦点検出装置を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような手段を講じた。請求項１に対応
する焦点検出方法は、顕微鏡の対物光学系によって形成
された光像を少なくとも一つの受光素子によって電気信
号に変換し、その受光素子から出力される電気信号を使
って合焦評価演算を行い、その演算で求められる合焦度
評価値に基づいて合焦位置を検出する方法において、前
記対物光学系の予定焦点面前方の所定位置に形成される
光像と予定焦点面後方の所定位置に形成される光像との
２画像を前記受光素子へ投影し、前記受光素子から出力
される２画像の電気信号から両画像の合焦度評価値を求
め、前記対物レンズが高倍率ならば、前記対物レンズと
試料との光軸方向の相対距離を変化させて前記２画像の
うちの一方の合焦度評価値が最大値を示す位置を検出
し、前記合焦度評価値が最大値となる位置において前記
２画像の合焦度評価値の差がしきい値よりも小さけれ
ば、前記２画像の合焦度評価値の和又は平均値が最大と
なる位置を合焦位置として検出し、前記合焦度評価値が
最大値となる位置において前記２画像の合焦度評価値の
差が前記しきい値よりも大きければ、前記２画像の合焦
度評価値の差に基づき合焦位置を検出するようにした。
に、本発明は次のような手段を講じた。請求項１に対応
する焦点検出方法は、顕微鏡の対物光学系によって形成
された光像を少なくとも一つの受光素子によって電気信
号に変換し、その受光素子から出力される電気信号を使
って合焦評価演算を行い、その演算で求められる合焦度
評価値に基づいて合焦位置を検出する方法において、前
記対物光学系の予定焦点面前方の所定位置に形成される
光像と予定焦点面後方の所定位置に形成される光像との
２画像を前記受光素子へ投影し、前記受光素子から出力
される２画像の電気信号から両画像の合焦度評価値を求
め、前記対物レンズが高倍率ならば、前記対物レンズと
試料との光軸方向の相対距離を変化させて前記２画像の
うちの一方の合焦度評価値が最大値を示す位置を検出
し、前記合焦度評価値が最大値となる位置において前記
２画像の合焦度評価値の差がしきい値よりも小さけれ
ば、前記２画像の合焦度評価値の和又は平均値が最大と
なる位置を合焦位置として検出し、前記合焦度評価値が
最大値となる位置において前記２画像の合焦度評価値の
差が前記しきい値よりも大きければ、前記２画像の合焦
度評価値の差に基づき合焦位置を検出するようにした。
【００１０】請求項２に対応する焦点検出方法は、請求
項１記載の焦点検出方法において、対物レンズが高倍率
で予定焦点面前方及び予定焦点面後方に形成される２画
像のうち一方の合焦度評価値が最大となる位置を検出す
る場合には、試料と対物レンズとを近付ける方向に両者
の相対距離を変化させるときには予定焦点面前方の画像
の合焦度評価値が最大となる位置をサーチし、試料と対
物レンズとを遠ざける方向に両者の相対距離を変化させ
るときには予定焦点面後方の画像の合焦度評価値が最大
となる位置をサーチするようにした。
項１記載の焦点検出方法において、対物レンズが高倍率
で予定焦点面前方及び予定焦点面後方に形成される２画
像のうち一方の合焦度評価値が最大となる位置を検出す
る場合には、試料と対物レンズとを近付ける方向に両者
の相対距離を変化させるときには予定焦点面前方の画像
の合焦度評価値が最大となる位置をサーチし、試料と対
物レンズとを遠ざける方向に両者の相対距離を変化させ
るときには予定焦点面後方の画像の合焦度評価値が最大
となる位置をサーチするようにした。
【００１１】請求項３に対応する自動焦点検出装置は、
顕微鏡の対物光学系によって形成された光像を少なくと
も一つの受光素子によって電気信号に変換し、その受光
素子から出力される電気信号を使って合焦評価演算を行
い、その演算で求められる合焦度評価値に基づいて合焦
位置を検出するものにおいて、前記対物レンズが高倍率
の場合に、前記対物レンズと試料との光軸方向の相対距
離を変化させて前記２画像のうちの一方の合焦度評価値
が最大値を示す位置を検出する最大値検出手段と、前記
最大値検出手段で検出した位置における前記２画像の合
焦度評価値の差と予め定められたしきい値とを比較する
比較手段と、前記比較手段の比較結果から前記差がしき
い値よりも小さければ、前記２画像の合焦度評価値の和
又は平均値が最大となるように前記対物レンズと試料と
の光軸方向の相対距離を変化させる第１の合焦手段と、
前記比較手段の比較結果から前記差分値がしきい値より
も大きければ、前記２画像の合焦度評価値の差が所定範
囲内に収まるように前記対物レンズと試料との光軸方向
の相対距離を変化させる第２の合焦手段とを具備する構
成とした。
顕微鏡の対物光学系によって形成された光像を少なくと
も一つの受光素子によって電気信号に変換し、その受光
素子から出力される電気信号を使って合焦評価演算を行
い、その演算で求められる合焦度評価値に基づいて合焦
位置を検出するものにおいて、前記対物レンズが高倍率
の場合に、前記対物レンズと試料との光軸方向の相対距
離を変化させて前記２画像のうちの一方の合焦度評価値
が最大値を示す位置を検出する最大値検出手段と、前記
最大値検出手段で検出した位置における前記２画像の合
焦度評価値の差と予め定められたしきい値とを比較する
比較手段と、前記比較手段の比較結果から前記差がしき
い値よりも小さければ、前記２画像の合焦度評価値の和
又は平均値が最大となるように前記対物レンズと試料と
の光軸方向の相対距離を変化させる第１の合焦手段と、
前記比較手段の比較結果から前記差分値がしきい値より
も大きければ、前記２画像の合焦度評価値の差が所定範
囲内に収まるように前記対物レンズと試料との光軸方向
の相対距離を変化させる第２の合焦手段とを具備する構
成とした。
【００１２】
【作用】請求項１に対応する焦点検出方法によれば、対
物レンズが高倍率の場合には、一方の画像の合焦度評価
値が最大値を示す位置を検出して、２画像の合焦度評価
値の差がしきい値よりも大きければその差が最大になる
ように相対距離を変化させて合焦位置を検出する。ま
た、２画像の合焦度評価値の差がしきい値よりも小さけ
れば、２画像の合焦度評価値の和又は平均値が最大とな
る位置を合焦位置として検出する。
物レンズが高倍率の場合には、一方の画像の合焦度評価
値が最大値を示す位置を検出して、２画像の合焦度評価
値の差がしきい値よりも大きければその差が最大になる
ように相対距離を変化させて合焦位置を検出する。ま
た、２画像の合焦度評価値の差がしきい値よりも小さけ
れば、２画像の合焦度評価値の和又は平均値が最大とな
る位置を合焦位置として検出する。
【００１３】請求項２に対応する焦点検出方法によれ
ば、上記請求項１の方法において、一方の画像の合焦度
評価値が最大値を示す位置を検出した後に、試料と対物
レンズとを近付ける方向に両者の相対距離を変化させる
ときには予定焦点面前方の画像の合焦度評価値が最大と
なる位置が検出され、試料と対物レンズとを遠ざける方
向に両者の相対距離を変化させるときには予定焦点面後
方の画像の合焦度評価値が最大となる位置が検出され
る。
ば、上記請求項１の方法において、一方の画像の合焦度
評価値が最大値を示す位置を検出した後に、試料と対物
レンズとを近付ける方向に両者の相対距離を変化させる
ときには予定焦点面前方の画像の合焦度評価値が最大と
なる位置が検出され、試料と対物レンズとを遠ざける方
向に両者の相対距離を変化させるときには予定焦点面後
方の画像の合焦度評価値が最大となる位置が検出され
る。
【００１４】請求項３に対応する自動焦点検出装置で
は、対物レンズが高倍率の場合には最大値検出手段によ
り一方の画像の合焦度評価値が最大値を示す位置が検出
される。この位置が検出されると比較手段によって２画
像の合焦度評価値の差としきい値とが比較される。この
比較手段の比較結果に基づき、差がしきい値よりも小さ
ければ第１の合焦手段により２画像の合焦度評価値の和
又は平均値が最大となるように対物レンズと試料との相
対距離を変化せしめられて合焦位置が検出され、また差
がしきい値よりも大きければ第２の合焦手段により２画
像の合焦度評価値の差が所定範囲内に収まるように対物
レンズと試料との相対距離が変化せしめられる。
は、対物レンズが高倍率の場合には最大値検出手段によ
り一方の画像の合焦度評価値が最大値を示す位置が検出
される。この位置が検出されると比較手段によって２画
像の合焦度評価値の差としきい値とが比較される。この
比較手段の比較結果に基づき、差がしきい値よりも小さ
ければ第１の合焦手段により２画像の合焦度評価値の和
又は平均値が最大となるように対物レンズと試料との相
対距離を変化せしめられて合焦位置が検出され、また差
がしきい値よりも大きければ第２の合焦手段により２画
像の合焦度評価値の差が所定範囲内に収まるように対物
レンズと試料との相対距離が変化せしめられる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１には、本発明の一実施例に係る顕微鏡用自動合焦装置
の全体構成が示されている。同図に示す顕微鏡は、光軸
方向へ移動可能なステージ１の上に載置された試料２か
らの物体光を、光軸上に配置された対物レンズ３を通し
て接眼プリズム４に入射し、その接眼プリズム４で分岐
した光を接眼レンズ５へ導くことにより試料２の拡大像
を観察可能にしている。
１には、本発明の一実施例に係る顕微鏡用自動合焦装置
の全体構成が示されている。同図に示す顕微鏡は、光軸
方向へ移動可能なステージ１の上に載置された試料２か
らの物体光を、光軸上に配置された対物レンズ３を通し
て接眼プリズム４に入射し、その接眼プリズム４で分岐
した光を接眼レンズ５へ導くことにより試料２の拡大像
を観察可能にしている。
【００１６】一方、自動合焦装置は、接眼プリズム４で
分岐したもう一方の光を反射部材６を介して結像レンズ
７に入射し、その結像レンズ７を通過した光束の光路上
に光路差プリズム８を設け、その光路差プリズム８で光
路長を異ならしめた２つの光像をイメージセンサ９に投
影している。
分岐したもう一方の光を反射部材６を介して結像レンズ
７に入射し、その結像レンズ７を通過した光束の光路上
に光路差プリズム８を設け、その光路差プリズム８で光
路長を異ならしめた２つの光像をイメージセンサ９に投
影している。
【００１７】光路差プリズム８とイメージセンサ９との
間の距離は、次のように設定されている。すなわち、イ
メージセンサ９の受光面は、光路差プリズム８を直接通
過した物体光Ｌ１の結像位置よりも前側に配置され、か
つ光路差プリズム８の内部で反射するために物体光Ｌ１
よりも光路長の長い物体光Ｌ２の結像位置よりも後側に
配置されるようになっている。これにより、対物レンズ
３，接眼プリズム４，反射部材６，結像レンズ７，光路
差プリズム８等から構成される対物光学系の予定焦点面
の前後に形成される光像がイメージセンサ９でそれぞれ
受光されることとなる。イメージセンサ９は、予定焦点
面の前後に形成される光像が投影されることによって受
光面に形成される２画像をそれぞれ光電変換した画像信
号を出力する。
間の距離は、次のように設定されている。すなわち、イ
メージセンサ９の受光面は、光路差プリズム８を直接通
過した物体光Ｌ１の結像位置よりも前側に配置され、か
つ光路差プリズム８の内部で反射するために物体光Ｌ１
よりも光路長の長い物体光Ｌ２の結像位置よりも後側に
配置されるようになっている。これにより、対物レンズ
３，接眼プリズム４，反射部材６，結像レンズ７，光路
差プリズム８等から構成される対物光学系の予定焦点面
の前後に形成される光像がイメージセンサ９でそれぞれ
受光されることとなる。イメージセンサ９は、予定焦点
面の前後に形成される光像が投影されることによって受
光面に形成される２画像をそれぞれ光電変換した画像信
号を出力する。
【００１８】上記イメージセンサ９は合焦度評価演算器
１１に接続されている。合焦度評価演算器１１は、画像
のコントラスト等の合焦度を示す所定の評価関数に従っ
て、画像信号の合焦度を演算し、その合焦度演算結果を
合焦度評価値としてＣＰＵ１２へ出力する。
１１に接続されている。合焦度評価演算器１１は、画像
のコントラスト等の合焦度を示す所定の評価関数に従っ
て、画像信号の合焦度を演算し、その合焦度演算結果を
合焦度評価値としてＣＰＵ１２へ出力する。
【００１９】ＣＰＵ１２は、対物レンズ３の倍率を検出
する倍率検出センサ１３から倍率検出信号を入力すると
共に合焦度評価演算器１１から合焦度評価値を入力す
る。そして図２に示すフローチャートに基づいてステー
ジ駆動装置１４を制御し、ステージ１を上下動させるこ
とにより合焦位置を検出する。
する倍率検出センサ１３から倍率検出信号を入力すると
共に合焦度評価演算器１１から合焦度評価値を入力す
る。そして図２に示すフローチャートに基づいてステー
ジ駆動装置１４を制御し、ステージ１を上下動させるこ
とにより合焦位置を検出する。
【００２０】以下、本実施例の動作について図２を参照
して説明する。試料２から反射した物体光は、対物レン
ズ３を通り、接眼プリズム４を透過して結像レンズ７に
入射し、光路差プリズム８で２つの物体光Ｌ１，Ｌ２に
分割されると共に異なる光路差でイメージセンサ９に投
影される。その結果、イメージセンサ９には予定焦点面
前方の所定位置に形成された光像と予定焦点面後ろ方の
所定位置に形成された光像のそれぞれの投影画像Ｃ１，
Ｃ２が形成される。
して説明する。試料２から反射した物体光は、対物レン
ズ３を通り、接眼プリズム４を透過して結像レンズ７に
入射し、光路差プリズム８で２つの物体光Ｌ１，Ｌ２に
分割されると共に異なる光路差でイメージセンサ９に投
影される。その結果、イメージセンサ９には予定焦点面
前方の所定位置に形成された光像と予定焦点面後ろ方の
所定位置に形成された光像のそれぞれの投影画像Ｃ１，
Ｃ２が形成される。
【００２１】このようにしてイメージセンサ９に形成さ
れた２つの画像Ｃ１，Ｃ２を光電変換した画像信号が合
焦度評価演算器１１へ送出される。そして、合焦度評価
演算器１１が所定の評価関数に従って２つの画像信号か
ら２画像Ｃ１，Ｃ２の合焦度を演算し、その演算結果が
２画像に対する合焦度評価値としてＣＰＵ１２へ送出さ
れる。
れた２つの画像Ｃ１，Ｃ２を光電変換した画像信号が合
焦度評価演算器１１へ送出される。そして、合焦度評価
演算器１１が所定の評価関数に従って２つの画像信号か
ら２画像Ｃ１，Ｃ２の合焦度を演算し、その演算結果が
２画像に対する合焦度評価値としてＣＰＵ１２へ送出さ
れる。
【００２２】一方、ＣＰＵ１２では合焦動作のためのト
リガ信号が与えられると、倍率検出センサ１３から現在
の対物レンズ３の倍率情報を読込み（ステップＳ１）、
高倍率か低倍率かの判断を行う、なお、高倍率と低倍率
の境界は任意の値に設定している。
リガ信号が与えられると、倍率検出センサ１３から現在
の対物レンズ３の倍率情報を読込み（ステップＳ１）、
高倍率か低倍率かの判断を行う、なお、高倍率と低倍率
の境界は任意の値に設定している。
【００２３】ここで、イメージセンサ９で撮像される予
定焦点面前後の２画像に対する合焦度評価値は、対物光
学系（対物レンズ３）の倍率が低い場合には図３（ａ）
に示すように両者の合焦度評価値に差が出やすく、反対
に対物光学系の倍率が高い場合には図３（ｂ）に示すよ
うに両者の合焦度評価値に差が出ずらい。
定焦点面前後の２画像に対する合焦度評価値は、対物光
学系（対物レンズ３）の倍率が低い場合には図３（ａ）
に示すように両者の合焦度評価値に差が出やすく、反対
に対物光学系の倍率が高い場合には図３（ｂ）に示すよ
うに両者の合焦度評価値に差が出ずらい。
【００２４】また、高倍率の場合には焦点深度が浅くな
る。そのため、試料２が対物光学系の焦点深度に比べ十
分に薄いものであれば図４（ａ）に示すように焦点付近
では予定焦点面前後の合焦度評価値に差が出るが、試料
２が対物光学系の焦点深度に比べて厚いものであると図
４（ｂ）に示すように焦点付近で予定焦点面前後の合焦
度評価値に差が出ずらくなる傾向にある。
る。そのため、試料２が対物光学系の焦点深度に比べ十
分に薄いものであれば図４（ａ）に示すように焦点付近
では予定焦点面前後の合焦度評価値に差が出るが、試料
２が対物光学系の焦点深度に比べて厚いものであると図
４（ｂ）に示すように焦点付近で予定焦点面前後の合焦
度評価値に差が出ずらくなる傾向にある。
【００２５】そこで、本実施例では、対物光学系の倍率
が低倍率の場合には（ステップＳ２）、予定焦点面前方
の合焦度評価値と予定焦点面後方の合焦度評価値とを比
較し（ステップＳ３）て両者の差分値が所定値以内とな
るようにステージ１を駆動し（ステップＳ５）、両者の
差分値が所定値以内となったところを合焦位置と判断す
る（ステップＳ４）。
が低倍率の場合には（ステップＳ２）、予定焦点面前方
の合焦度評価値と予定焦点面後方の合焦度評価値とを比
較し（ステップＳ３）て両者の差分値が所定値以内とな
るようにステージ１を駆動し（ステップＳ５）、両者の
差分値が所定値以内となったところを合焦位置と判断す
る（ステップＳ４）。
【００２６】一方、対物光学系の倍率が高倍率の場合に
は（ステップＳ２）、ステージ１を光軸方向へ移動させ
ながら（ステップＳ６）予定焦点面前後の光像に対する
２つの画像のうちの一方の合焦度評価値をモニタして当
該合焦度評価値が最大値を示す位置を検出する（ステッ
プＳ７）。
は（ステップＳ２）、ステージ１を光軸方向へ移動させ
ながら（ステップＳ６）予定焦点面前後の光像に対する
２つの画像のうちの一方の合焦度評価値をモニタして当
該合焦度評価値が最大値を示す位置を検出する（ステッ
プＳ７）。
【００２７】その結果、一方の合焦度評価値が最大値を
示す位置が検出されたならば、その位置における２画像
Ｃ１，Ｃ２の合焦度評価値を比較する（ステップＳ
８）。その比較の結果、両者の差分値が所定値よりも大
きいことが検出されれば（図４（ａ）の場合）、上記ス
テップＳ３へ移行し、低倍率時の合焦制御と同様に、予
定焦点面前後の画像Ｃ１，Ｃ２の合焦度評価値の差を所
定値内に収めるようにステージ１を駆動する。
示す位置が検出されたならば、その位置における２画像
Ｃ１，Ｃ２の合焦度評価値を比較する（ステップＳ
８）。その比較の結果、両者の差分値が所定値よりも大
きいことが検出されれば（図４（ａ）の場合）、上記ス
テップＳ３へ移行し、低倍率時の合焦制御と同様に、予
定焦点面前後の画像Ｃ１，Ｃ２の合焦度評価値の差を所
定値内に収めるようにステージ１を駆動する。
【００２８】また、上記比較の結果、両者の差分値が所
定値よりも小さいことが検出されれば（図４（ｂ）の場
合）、予定焦点面前方及び予定焦点面後方の合焦度評価
値の和または平均を検出し、その検出される和または平
均が最大となる位置をステージ１を駆動して検出する
（ステップＳ９）。そして和または平均の最大が検出さ
れたならばその位置を合焦位置と判断する。
定値よりも小さいことが検出されれば（図４（ｂ）の場
合）、予定焦点面前方及び予定焦点面後方の合焦度評価
値の和または平均を検出し、その検出される和または平
均が最大となる位置をステージ１を駆動して検出する
（ステップＳ９）。そして和または平均の最大が検出さ
れたならばその位置を合焦位置と判断する。
【００２９】このように本実施例によれば、対物光学系
が高倍率の場合には、予定焦点面前後の画像のうち一方
の画像の合焦度評価値が最大になる位置を検出し、その
位置における予定焦点面前後の２画像の合焦度評価値の
差が十分に大きい場合はその２つの合焦度評価値の差が
所定値内に収まるようにステージ駆動し、合焦度評価値
の差が小さい場合には２つの合焦度評価値の和または平
均値が最大となる位置を検出して合焦させるようにした
ので、光路差プリズム８とイメージセンサ９の間の光路
長を調整可能にしなくても、低倍率から高倍率まで安定
した焦点調節が可能になると共に、装置の大型化を抑制
することができる。しかも、試料２の条件に対しても安
定した動作が可能になる。
が高倍率の場合には、予定焦点面前後の画像のうち一方
の画像の合焦度評価値が最大になる位置を検出し、その
位置における予定焦点面前後の２画像の合焦度評価値の
差が十分に大きい場合はその２つの合焦度評価値の差が
所定値内に収まるようにステージ駆動し、合焦度評価値
の差が小さい場合には２つの合焦度評価値の和または平
均値が最大となる位置を検出して合焦させるようにした
ので、光路差プリズム８とイメージセンサ９の間の光路
長を調整可能にしなくても、低倍率から高倍率まで安定
した焦点調節が可能になると共に、装置の大型化を抑制
することができる。しかも、試料２の条件に対しても安
定した動作が可能になる。
【００３０】ところで、焦点調節を行う場合、特に対物
光学系が高倍率の場合には、焦点深度が浅くなるため焦
点位置から僅かに離れただけで試料２の画像が全く見え
なくなるケースがある。画像が全く見えない場合には、
まず、焦点の存在する方向を予想してその方向にサーチ
するようにする。ここで、画像が全く見えなくなるケー
スとは、イメージセンサ９に投影される画像Ｃ１，Ｃ２
のボケ具合が著しく、当該画像を合焦制御に使用するこ
とができない程度の状態をいうものとする。
光学系が高倍率の場合には、焦点深度が浅くなるため焦
点位置から僅かに離れただけで試料２の画像が全く見え
なくなるケースがある。画像が全く見えない場合には、
まず、焦点の存在する方向を予想してその方向にサーチ
するようにする。ここで、画像が全く見えなくなるケー
スとは、イメージセンサ９に投影される画像Ｃ１，Ｃ２
のボケ具合が著しく、当該画像を合焦制御に使用するこ
とができない程度の状態をいうものとする。
【００３１】対物レンズ３と試料２とが焦点位置から離
れている場合に、ステージ１を対物レンズ３と試料２と
が近付く方向へ移動させると、最初に予定焦点面前方の
画像が見えてくる。逆に、対物レンズ３と試料２とが焦
点位置よりも近付いている場合には、ステージ１を対物
レンズ３から離れる方向へ移動させると、最初に予定焦
点面後方の画像が見えてくる。
れている場合に、ステージ１を対物レンズ３と試料２と
が近付く方向へ移動させると、最初に予定焦点面前方の
画像が見えてくる。逆に、対物レンズ３と試料２とが焦
点位置よりも近付いている場合には、ステージ１を対物
レンズ３から離れる方向へ移動させると、最初に予定焦
点面後方の画像が見えてくる。
【００３２】従って、上述した一実施例のステップＳ６
において、まず焦点の存在する方向を予想し、その予想
結果からステージ１を対物レンズ３と試料２を近付ける
方向へ駆動する場合には予定焦点面前方の合焦度評価値
を選択し、ステージ１を対物レンズ３と試料２が離れる
方向に駆動する場合には予定焦点面後方の合焦度評価値
を選択する。
において、まず焦点の存在する方向を予想し、その予想
結果からステージ１を対物レンズ３と試料２を近付ける
方向へ駆動する場合には予定焦点面前方の合焦度評価値
を選択し、ステージ１を対物レンズ３と試料２が離れる
方向に駆動する場合には予定焦点面後方の合焦度評価値
を選択する。
【００３３】この結果、合焦度評価値が最大となる位置
をサーチするときに常に先に画像が出てくるほうが選択
されることから、焦点検出動作が効率良く行え、高速化
も実現できる。本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実
施可能である。
をサーチするときに常に先に画像が出てくるほうが選択
されることから、焦点検出動作が効率良く行え、高速化
も実現できる。本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実
施可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、構
造を複雑化すること無く、低倍率から高倍率まで安定し
た焦点調節を行うことのできる顕微鏡の焦点検出方法お
よび自動焦点検出装置を提供てきる。
造を複雑化すること無く、低倍率から高倍率まで安定し
た焦点調節を行うことのできる顕微鏡の焦点検出方法お
よび自動焦点検出装置を提供てきる。
【図１】本発明の一実施例に係る顕微鏡用自動合焦装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】図１に示す顕微鏡用自動合焦装置の合焦動作を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図３】低倍率及び高倍率時の合焦評価値とステージ位
置との関係を示す図である。
置との関係を示す図である。
【図４】対物光学系の焦点深度よりも薄い試料および厚
い試料の合焦評価値とステージ位置との関係をそれぞれ
示す図である。
い試料の合焦評価値とステージ位置との関係をそれぞれ
示す図である。
１…ステージ、２…試料、３…対物レンズ、４…接眼プ
リズム、７…結像レンズ、８…光路差プリズム、９…イ
メージセンサ、１１…合焦度評価演算器、１２…ＣＰ
Ｕ、１３…倍率検出センサ、１４…ステージ駆動装置。
リズム、７…結像レンズ、８…光路差プリズム、９…イ
メージセンサ、１１…合焦度評価演算器、１２…ＣＰ
Ｕ、１３…倍率検出センサ、１４…ステージ駆動装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 21/00 7625−2Ｋ 8411−2Ｋ Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｅ
Claims (3)
- 【請求項１】 顕微鏡の対物光学系によって形成された
光像を少なくとも一つの受光素子によって電気信号に変
換し、その受光素子から出力される電気信号を使って合
焦評価演算を行い、その演算で求められる合焦度評価値
に基づいて合焦位置を検出する顕微鏡の焦点検出方法に
おいて、 前記対物光学系の予定焦点面前方の所定位置に形成され
る光像と予定焦点面後方の所定位置に形成される光像と
の２画像を前記受光素子へ投影し、 前記受光素子から出力される２画像の電気信号から両画
像の合焦度評価値を求め、 前記対物レンズが高倍率ならば、前記対物レンズと試料
との光軸方向の相対距離を変化させて前記２画像のうち
の一方の合焦度評価値が最大値を示す位置を検出し、 前記合焦度評価値が最大値となる位置において前記２画
像の合焦度評価値の差がしきい値よりも小さければ、前
記２画像の合焦度評価値の和又は平均値が最大となる位
置を合焦位置として検出し、 前記合焦度評価値が最大値となる位置において前記２画
像の合焦度評価値の差が前記しきい値よりも大きけれ
ば、前記２画像の合焦度評価値の差に基づき合焦位置を
検出することを特徴とする焦点検出方法。 - 【請求項２】 対物レンズが高倍率で予定焦点面前方及
び予定焦点面後方に形成される２画像のうち一方の合焦
度評価値が最大となる位置を検出する場合には、試料と
対物レンズとを近付ける方向に両者の相対距離を変化さ
せるときには予定焦点面前方の画像の合焦度評価値が最
大となる位置をサーチし、試料と対物レンズとを遠ざけ
る方向に両者の相対距離を変化させるときには予定焦点
面後方の画像の合焦度評価値が最大となる位置をサーチ
することを特徴とする請求項１記載の焦点検出方法。 - 【請求項３】 顕微鏡の対物光学系によって形成された
光像を少なくとも一つの受光素子によって電気信号に変
換し、その受光素子から出力される電気信号を使って合
焦評価演算を行い、その演算で求められる合焦度評価値
に基づいて合焦位置を検出する顕微鏡の焦点検出方法に
おいて、 前記対物レンズが高倍率の場合に、前記対物レンズと試
料との光軸方向の相対距離を変化させて前記２画像のう
ちの一方の合焦度評価値が最大値を示す位置を検出する
最大値検出手段と、 前記最大値検出手段で検出した位置における前記２画像
の合焦度評価値の差と予め定められたしきい値とを比較
する比較手段と、 前記比較手段の比較結果から前記差がしきい値よりも小
さければ、前記２画像の合焦度評価値の和又は平均値が
最大となるように前記対物レンズと試料との光軸方向の
相対距離を変化させる第１の合焦手段と、 前記比較手段の比較結果から前記差分値がしきい値より
も大きければ、前記２画像の合焦度評価値の差が所定範
囲内に収まるように前記対物レンズと試料との光軸方向
の相対距離を変化させる第２の合焦手段とを具備したこ
とを特徴とする自動焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27964993A JP3423046B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27964993A JP3423046B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07134241A true JPH07134241A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3423046B2 JP3423046B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=17613928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27964993A Expired - Fee Related JP3423046B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3423046B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007171582A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Sysmex Corp | 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 |
| JP2013105177A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | 試料における点状対象の三次元位置決め用の顕微鏡装置および方法 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP27964993A patent/JP3423046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007171582A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Sysmex Corp | 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 |
| JP2013105177A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | 試料における点状対象の三次元位置決め用の顕微鏡装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3423046B2 (ja) | 2003-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH1068866A (ja) | 自動焦点装置を有する顕微鏡 | |
| JPH11258483A (ja) | 顕微鏡用のオートフォーカス装置 | |
| US6324012B1 (en) | Optical system and image pickup apparatus having the same | |
| US4734570A (en) | Active focus detecting device with infrared source | |
| JP3423046B2 (ja) | 顕微鏡の焦点検出方法および自動焦点検出装置 | |
| US4633072A (en) | Focus apparatus for zoom lens system with distance detection | |
| JP3349711B2 (ja) | 自動焦点検出装置 | |
| US4412127A (en) | In-focus detector for binocular stereoscope | |
| JP3418244B2 (ja) | 顕微鏡自動焦点検出方法 | |
| JP2000056232A (ja) | 顕微鏡 | |
| JP3237023B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JP2000352661A (ja) | 合焦装置 | |
| JPH1089953A (ja) | 焦点検出装置 | |
| JPH04165318A (ja) | 合焦位置検出装置 | |
| JP3403451B2 (ja) | 顕微鏡用自動合焦装置 | |
| JP4045649B2 (ja) | 焦点検出装置 | |
| JPH05232370A (ja) | 顕微鏡の合焦検出装置 | |
| JP2013174709A (ja) | 顕微鏡装置およびバーチャル顕微鏡装置 | |
| JPH041623B2 (ja) | ||
| JP3362928B2 (ja) | 自動焦点検出装置 | |
| JPS6052404B2 (ja) | 自動焦点調節装置 | |
| JP3851701B2 (ja) | 焦点検出装置 | |
| JP3061758B2 (ja) | 顕微鏡用の自動合焦装置 | |
| US6532343B1 (en) | Camera finder device | |
| JP2001083423A (ja) | 光学系及びそれを用いた光学装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030408 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |