JPH10333018A

JPH10333018A - 合焦装置

Info

Publication number: JPH10333018A
Application number: JP13854997A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Shirota; 哲也城田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、被検体が高速で移動したときの観察
画像の人間の眼についていけないときにちらつき等によ
る観察者への不快感を解消する。【解決手段】対物レンズ５を通して測定光を被検体７に
照射したときの反射光に基づいて合焦動作する構成に、
被検体７が水平方向に移動する速度を検出し、この移動
速度がしきい値以上の速度で移動しているか否かを判定
する移動速度検出器２０と、この移動速度検出器２０の
判定結果を受け、被検体７の水平方向に移動する速度が
しきい値以下であれば、信号処理系１５から出力される
変位信号を駆動器８に送出して合焦動作を行い、かつ被
検体７の水平方向に移動する速度がしきい値以上であれ
ば、信号処理系１５から出力される変位信号の駆動器８
への送出を禁止し、合焦動作を停止させる合焦判定器２
１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学式顕微
鏡のような顕微鏡や光学式測定器等の拡大系光学機器に
適用し、対物レンズと被検体との距離を相対的に移動さ
せて合焦動作する合焦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定光を対物レンズを通して被検体に照
射したときの反射光に基づいて対物レンズと被検体との
距離を相対的に移動させて合焦動作する技術としては、
例えば特開平４−２５７１１号公報がある。

【０００３】図５はかかる光学式顕微鏡に適用した合焦
装置の構成図である。半導体レーザ１から出射されるレ
ーザビームの光路上には、偏光ビームスプリッタ２が配
置され、この偏光ビームスプリッタ２の分岐光路上に４
分の１波長板３、結像レンズ４、対物レンズ５が配置さ
れている。そして、この対物レンズ５の集光位置にステ
ージ６上に載置された被検体７の表面が配置されるよう
になっている。

【０００４】このうち対物レンズ５又はステージ６のう
ちいずれか一方又は両方が駆動器８によって光軸方向に
移動され、対物レンズ５と被検体７の表面との間隔が調
整されるようになっている。

【０００５】一方、被検体７からの反射光路上には、上
記対物レンズ５から結像レンズ４、４分の１波長板３、
偏光ビームスプリッタ２を通して焦点検出手段９のビー
ムスプリッタ１０が配置されている。

【０００６】このビームスプリッタ１０の一方の分岐光
路上には、結像レンズ４の集光点Ｑよりも距離Ｌだけ前
方に第１の絞り１１が配置され、その後方に第１の受光
素子１２が配置されている。

【０００７】又、ビームスプリッタ１０の他方の分岐光
路上には、結像レンズ４の集光点Ｐよりも距離Ｌよりも
後方に第２の絞り１３が配置され、さらにその後方に第
２の受光素子１４が配置されている。

【０００８】これら第１及び第２の受光素子１２、１４
の出力端子は、信号処理系１５に接続されている。この
信号処理系１５は、第１及び第２の受光素子１２、１４
からそれぞれ出力される各電気信号Ａ、Ｂを入力して、
これら電気信号Ａ、Ｂの差及び和（Ａ−Ｂ）、（Ａ＋
Ｂ）をそれぞれ求め、続いてこれら差と和との除算、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） …(1) を演算し、合焦点Ｆにおいて「０」になるような変位信
号を求め、この変位信号が「０」になるように駆動器８
を駆動して対物レンズ５と被検体７の表面との距離を光
軸方向に相対的に移動し、合焦動作する機能を有してい
る。

【０００９】このような構成であれば、半導体レーザ１
から出射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ
２で反射し、４分の１波長板３を通って結像レンズ４で
平行光に変換され、対物レンズ５により被検体７の表面
に照射される。

【００１０】この被検体７の表面で反射した反射レーサ
ビームは、再び対物レンズ５から結像レンズ４を通り、
さらに４分の１波長板３、偏光ビームスプリッタ２を通
してビームスプリッタ１０に入射する。

【００１１】この場合、ビームスプリッタ１０への入射
レーザビームは、４分の１波長板３を透過した際にその
偏光方向が９０°ずらされているので、ビームスプリッ
タ１０によって２方向に振り分けられる。

【００１２】このうち一方のレーザビームは、第１の絞
り１１を通って第１の受光素子１２に照射され、他方の
レーザビームは、第２の絞り１３を通って第２の受光素
子１４に照射される。

【００１３】これら第１及び第２の受光素子１２、１４
は、例えばフォトディテクタ、フォトマル、ＣＣＤライ
ンセンサ等の光電変換素子であり、それぞれ入射した反
射レーザビーム、すなわち被検体７の表面からの反射光
量に対応した各電気信号Ａ、Ｂを出力する。

【００１４】信号処理系１５は、第１及び第２の受光素
子１２、１４からそれぞれ出力される各電気信号Ａ、Ｂ
を入力して上記式(1) を演算し、合焦点Ｆにおいて
「０」になるような変位信号を求め、この変位信号が
「０」になるように駆動器８を駆動して対物レンズ５と
被検体７の表面との距離を光軸方向に相対的に移動し、
合焦動作を行う。

【００１５】ここで、図６(a) に示すように合焦点Ｆか
ら離れた位置に被検体７の表面がある場合、第１及び第
２の受光素子１２、１４から出力される各電気信号Ａ、
Ｂの出力レベルは低くなるため、電気的ノイズ、光学的
ノイズの影響を受けやすくなる。

【００１６】これにより、同図(b) に示すように被検体
７の表面が真の合焦点Ｆ以外に位置するときでも、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＝０ …(2) という判定結果が生じる場合がある。なお、以下、これ
を擬合焦という。

【００１７】そこで、このような擬合焦の発生を防止す
るために、図６(c) に示すように電気信号Ａ、Ｂの和
（Ａ＋Ｂ）に対してしきい値Ｔを設定し、光量レベルが
しきい値Ｔよりも低下した場合、すなわち被検体７の表
面が合焦点Ｆよりも所定量以上離れた場合に合焦判定を
行わないようにして、合焦動作範囲を限定している。

【００１８】このように合焦動作範囲を限定すること
で、図７に示すように合焦動作範囲以外であると判定さ
れた位置から合焦動作を行う場合、対物レンズ５と被検
体７との衝突を避けるために、例えば対物レンズ５を一
旦上方に退避し、この後に対物レンズ５を下降させて合
焦点Ｆに移動させている。

【００１９】一方、このようないわゆるアクティブ式の
合焦装置の他に、測定光を使用せずに被検体の像を取得
し、その像の合焦状態を評価することにより合焦駆動信
号を算出して合焦動作を行わせる、いわゆるバッシブ方
式の合焦装置も周知である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の合焦装置においては、合焦点検出時の対物レ
ンズに対する被検体の移動速度については特に考慮され
ていない。例えば、被検体７が一様に段差が連続するよ
うな場合、被検体７が水平方向に移動すると、被検体７
の上部、下部のそれぞれの位置に対して交互に合焦動作
を行うことになる。

【００２１】特にステージ６等の移動により被検体７の
移動速度が速くなるほど、その時間的適隔が非常に短く
なり、観察画像が細かくちらつくと共に、被検体７又は
対物レンズ５を上下方向に移動させる機構の耐久性を著
しく損ねる問題がある。なお、図８(a) には被検体７の
移動速度が遅い場合、同図(b) には被検体７の移動速度
が速い場合の高さ方向（Ｚ方向）の時間的変化がそれぞ
れ示されている。

【００２２】このような問題は、合焦方式がアクティブ
式かバッシブ式かに拘らず発生する。そこで本発明は、
被検体が高速で移動したときの観察画像の人間の眼につ
いていけないときにちらつき等による観察者への不快感
を解消できる合焦装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被検
体に対する対物レンズの合焦状態を検出し、この検出結
果に基づいて被検体と対物レンズとの相対距離を変化さ
せて合焦動作させる合焦手段と、被検体が対物レンズの
光軸に対して垂直方向に所定の速度以上で移動している
かを検出する移動速度検出手段と、この移動速度検出手
段の検出結果から被検体が所定の速度以上で移動してい
れば合焦動作を禁止し、かつ被検体が所定の速度以下で
移動していれば合焦動作を許可する合焦判定手段と、を
備えた合焦装置である。

【００２４】請求項２によれば、請求項１記載の合焦装
置において、合焦判定手段は、合焦動作中に対物レンズ
と被検体との相互間の移動方向の情報を含む変位信号を
記憶する合焦方向記憶手段と、合焦動作が禁止された
後、再び合焦動作を開始するときに合焦方向記憶手段に
記憶されている変位信号に基づいて対物レンズと被検体
との相互間の移動方向を設定する合焦方向設定手段と、
を有する。

【００２５】請求項３によれば、請求項１記載の合焦装
置において、対物レンズの倍率を検出する倍率情報判定
手段を備え、移動速度検出手段は、倍率情報判定手段に
より検出された対物レンズの各倍率に応じて異なる各速
度以上で被検体が移動しているかを検出する機能を有す
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。図１は合焦装置を光
学式顕微鏡に適用した場合の構成図である。なお、被検
体７からの反射レーザビームの光路上における偏光ビー
ムスプリッタ２とビームスプリッタ１０との間には、被
検体７の拡大像を目視するための観察光学系１６、被検
体７の拡大像をモニタするとともに撮像するための撮像
像光学系１７が配置されている。

【００２７】移動速度検出器２０は、被検体７が対物レ
ンズ５の光軸に対して垂直方向の平面内を所定の速度以
上で移動しているかを検出する機能を有している。具体
的に移動速度検出器２０は、ステージ６に設けられたリ
ニアエンコーダ等からの信号を入力し、この信号から被
検体７が水平方向に移動する速度を検出し、この移動速
度がしきい値ｖ₁ 以上の速度で移動しているか否かを判
定し、この判定結果を合焦判定器２１に送出する機能を
有している。

【００２８】この合焦判定器２１は、移動速度検出器２
０の判定結果を受け、被検体７の水平方向に移動する速
度がしきい値ｖ₁ 以下であれば、信号処理系１５から出
力される変位信号を駆動器８に送出して合焦動作を行う
ようにし、かつ被検体７の水平方向に移動する速度がし
きい値ｖ₁ 以上であれば、信号処理系１５から出力され
る変位信号の駆動器８への送出を禁止し、合焦動作を停
止させる機能を有している。

【００２９】ここで、被検体７の水平方向の移動速度を
判定するしきい値ｖ₁ は、例えば観察光学系１６におい
て被検体７の観察画像が水平移動により人間の眼で追従
できない限度の速度に設定される。

【００３０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。半導体レーザ１から出射されたレーザビ
ームは、偏光ビームスプリッタ２で反射し、４分の１波
長板３を通って結像レンズ４で平行光に変換され、対物
レンズ５により被検体７の表面に照射される。

【００３１】この被検体７の表面で反射した反射レーサ
ビームは、再び対物レンズ５から結像レンズ４を通り、
さらに４分の１波長板３、偏光ビームスプリッタ２、観
察光学系１６、撮像像光学系１７を通してビームスプリ
ッタ１０に入射する。

【００３２】この場合、ビームスプリッタ１０への入射
レーザビームは、４分の１波長板３を透過した際にその
偏光方向が９０°ずらされているので、ビームスプリッ
タ１０によって２方向に振り分けられる。

【００３３】このうち一方のレーザビームは、第１の絞
り１１を通って第１の受光素子１２に照射され、他方の
レーザビームは、第２の絞り１３を通って第２の受光素
子１４に照射される。

【００３４】これら第１及び第２の受光素子１２、１４
は、それぞれ入射した反射レーザビーム、すなわち被検
体７の表面からの反射光量に対応した各電気信号Ａ、Ｂ
を出力する。

【００３５】信号処理系１５は、第１及び第２の受光素
子１２、１４からそれぞれ出力される各電気信号Ａ、Ｂ
を入力して上記式(1) を演算し、合焦点Ｆにおいて
「０」になるような変位信号を求めて送出する。

【００３６】この状態に、移動速度検出器２０は、ステ
ージ６に設けられたリニアエンコーダ等からの信号を入
力し、この信号から被検体７が水平方向に移動する速度
がしきい値ｖ₁ 以上の速度で移動しているか否かを判定
し、この判定結果を合焦判定器２１に送出する。

【００３７】この合焦判定器２１は、移動速度検出器２
０の判定結果を受け、被検体７の水平方向に移動する速
度がしきい値ｖ₁ 以下であれば、信号処理系１５から出
力される変位信号を駆動器８に送出する。

【００３８】これにより、被検体７が水平方向に所定の
速度ｖ₁ 以上で移動していなければ、その間信号処理系
１５からの変位信号は駆動器８に送出され、連続して合
焦動作が行われる。すなわち、変位信号が「０」になる
ように駆動器８が駆動されて対物レンズ５と被検体７の
表面との距離が光軸方向に相対的に移動され、合焦動作
が行われる。

【００３９】ところが、移動速度検出器２０の判定結
果、被検体７の水平方向に移動する速度がしきい値ｖ₁
以上であれば、合焦判定器２１は、信号処理系１５から
出力される変位信号の駆動器８への送出を禁止し、合焦
動作を停止させる。

【００４０】この後、再び被検体７の水平方向に移動す
る速度がしきい値ｖ₁ 以下になったと判定されると、合
焦判定器２１は、信号処理系１５から出力される変位信
号を駆動器８に送出し、再び合焦動作を開始する。

【００４１】なお、駆動器８は、対物レンズ５と被検体
７の表面との距離を光軸方向に相対的に移動するもの
で、対物レンズ５を光軸方向に移動させるか又はステー
ジ６を光軸方向に移動させるかのいずれの構成を採って
もよい。

【００４２】このように上記第１の実施の形態において
は、ステージ６に設けられたリニアエンコーダ等からの
信号を入力し、この信号から被検体７が水平方向に移動
する速度を検出し、この移動速度がしきい値ｖ₁ 以上の
速度で移動しているか否かを判定する移動速度検出器２
０と、この移動速度検出器２０の判定結果を受け、被検
体７の水平方向に移動する速度がしきい値ｖ₁ 以下であ
れば、信号処理系１５から出力される変位信号を駆動器
８に送出して合焦動作を行い、かつ被検体７の水平方向
に移動する速度がしきい値ｖ₁ 以上であれば、信号処理
系１５から出力される変位信号の駆動器８への送出を禁
止し、合焦動作を停止させる合焦判定器２１とを備えた
ので、観察光学系１６又は撮像光学系１７による被検体
７の観察画像において、ステージ６等の移動により、被
検体７の水平移動が人間の眼で追従できないときに、ち
らつき等による観察者への不快感を解消でき、不要な合
焦動作によって生じるステージ６の振動等による影響を
軽減できる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００４３】図２は合焦装置を顕微鏡に適用した場合の
構成図である。合焦判定判定器３０は、合焦動作中に信
号処理系１５からの変位信号を記憶し、合焦動作が禁止
された後、再び合焦動作を開始するときに記憶しておい
た変位信号に基づいて合焦動作時の対物レンズ５と被検
体７との相互間の移動方向を設定するもので、合焦方向
記憶器３１及び選択器３２の機能を有している。

【００４４】このうち合焦方向記憶器３１は、合焦動作
中に対物レンズ５と被検体７の相互間の移動方向の情報
を含む変位信号を記憶する機能を有している。すなわ
ち、移動速度検出器２０からの判定結果を受け、被検体
７の水平方向への移動速度がしきい値ｖ₁ 以上となって
合焦動作が禁止となったとき、図３に示すように第１及
び第２の受光素子１２、１４からの各電気信号Ａ、Ｂの
和（Ａ＋Ｂ）がしきい値Ｔよりも高ければ、信号処理系
１５からの変位信号を取り込んで記憶する機能を有して
いる。

【００４５】選択器３２は、移動速度検出器２０からの
判定結果を受け、合焦動作が禁止された後、再び合焦動
作を開始するときに合焦方向記憶器３１に記憶されてい
る変位信号に基づいて対物レンズ５と被検体７との相互
間の移動方向を設定する機能を有している。

【００４６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。半導体レーザ１から出射されたレーザビ
ームは、上記同様に、偏光ビームスプリッタ２で反射
し、４分の１波長板３、結像レンズ４を通って対物レン
ズ５により被検体７の表面に照射される。

【００４７】この被検体７の表面からの反射レーサビー
ムは、再び対物レンズ５から結像レンズ４を通り、さら
に４分の１波長板３、偏光ビームスプリッタ２、観察光
学系１６、撮像像光学系１７を通してビームスプリッタ
１０に入射する。

【００４８】このビームスプリッタ１０への入射レーザ
ビームは、４分の１波長板３を透過した際にその偏光方
向が９０°ずらされているので、ビームスプリッタ１０
によって２方向に振り分けられる。

【００４９】このうち一方のレーザビームは、第１の絞
り１１を通って第１の受光素子１２に照射され、他方の
レーザビームは、第２の絞り１３を通って第２の受光素
子１４に照射されるので、これら第１及び第２の受光素
子１２、１４は、それぞれ入射した反射レーザビームの
光量に対応した各電気信号Ａ、Ｂを出力する。

【００５０】信号処理系１５は、第１及び第２の受光素
子１２、１４からそれぞれ出力される各電気信号Ａ、Ｂ
を入力して上記式(1) を演算し、合焦点Ｆにおいて
「０」になるような変位信号を求めて送出する。

【００５１】このときに、移動速度検出器２０は、ステ
ージ６に設けられたリニアエンコーダ等からの信号を入
力し、この信号から被検体７が水平方向に移動する速度
がしきい値ｖ₁ 以上の速度で移動しているか否かを判定
し、この判定結果を合焦判定器２１に送出する。

【００５２】この判定の結果、例えば被検体７の移動速
度がしきい値ｖ₁ 以下であれば、選択器３２は、信号処
理系１５から出力される変位信号を駆動器８に送出す
る。このように被検体７が水平方向に所定の速度ｖ₁ 以
上で移動していなければ、その間、信号処理系１５から
の変位信号は駆動器８に送出され、連続して合焦動作が
行われる。すなわち、変位信号が「０」になるように駆
動器８が駆動されて対物レンズ５と被検体７の表面との
距離が光軸方向に相対的に移動され、合焦動作が行われ
る。

【００５３】ところが、移動速度検出器２０の判定の結
果、被検体７が所定の速度ｖ₁ 以上で移動していれば、
選択器３２は、かかる移動速度検出器２０からの判定結
果を受け、信号処理系１５からの変位信号の駆動器８へ
の送出を禁止する。

【００５４】このように移動速度検出器２０からの判定
結果を受けて合焦動作が禁止になったとき、合焦方向記
憶器３１は、第１及び第２の受光素子１２、１４からの
各電気信号Ａ、Ｂの和（Ａ＋Ｂ）がしきい値Ｔよりも高
ければ、信号処理系１５からの変位信号を記憶する。

【００５５】この後、移動速度検出器２０の判定の結
果、被検体７の移動速度が所定の速度ｖ₁ 以下となる
と、選択器３２は、合焦動作が禁止になったときの変位
信号を合焦方向記憶器３１から読み出し、この変位信号
を駆動器８に送出する。

【００５６】これにより、変位信号が「０」になるよう
に駆動器８が駆動されて対物レンズ５と被検体７の表面
との距離が光軸方向に相対的に移動され、合焦動作が行
われる。

【００５７】しかるに、従来図７に示すように合焦範囲
から外れた場合、例えば対物レンズ５を一度上限まで退
避させていた動作を、合焦方向記憶器３１に記憶してお
いた対物レンズ５と被検体７の相互間の移動方向の情報
を含む変位信号を用いることにより、合焦方向が判別で
き、図３に示すように例えば対物レンズ５を不要な退避
を行うことなく、次の合焦動作に移行できる。

【００５８】このように上記第２の実施の形態において
は、移動速度検出器２０からの判定結果を受け、被検体
７の水平方向への移動速度がしきい値ｖ₁ 以上となって
合焦動作が禁止となったとき、第１及び第２の受光素子
１２、１４からの各電気信号Ａ、Ｂの和（Ａ＋Ｂ）がし
きい値Ｔよりも高ければ、信号処理系１５からの変位信
号を記憶する合焦方向記憶器３１と、移動速度検出器２
０からの判定結果を受け、合焦動作が禁止された後、再
び合焦動作を開始するときに合焦方向記憶器３１に記憶
されている変位信号を駆動器８に送出する選択器３２と
を備えたので、上記第１の実施の形態と同様に、観察光
学系１６又は撮像光学系１７による被検体７の観察画像
において、ステージ６等の移動により、被検体７の水平
移動が人間の眼についていけないときに、ちらつき等に
よる観察者への不快感を解消でき、不要な合焦動作によ
って生じるステージ６の振動等による影響を軽減でき、
そのうえ対物レンズ５を不要な退避を行うことなく、短
時間で次の合焦動作に移行できる。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図２と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００５９】図４は合焦装置を顕微鏡に適用した場合の
構成図である。倍率情報判定器４０は、対物レンズ５の
倍率を検出し、その倍率情報を移動速度検出器２０に送
出する機能を有している。なお、この倍率情報判定器４
０は、結像レンズ４の倍率情報を検出し、その倍率情報
を移動速度検出器２０に送出するものであってもよく、
又はズーム拡大光学系における倍率情報を検出してその
倍率情報を移動速度検出器２０に送出するものであって
もよい。

【００６０】移動速度検出器２０は、対物レンズ５の各
倍率に応じてそれぞれ異なる速度の各しきい値ｖ₁ 、ｖ
₂ 、ｖ₃ 、…を予め保持し、倍率情報判定器４０により
検出された対物レンズ５の倍率情報に応じた速度のしき
い値ｖ₁ 、ｖ₂ 又はｖ₃ を選択し、そのしきい値例えば
ｖ₁ を用いて被検体７がしきい値ｖ₁ 以上で移動してい
るかを検出する機能を有している。

【００６１】ここで、各しきい値ｖ₁ 、ｖ₂ 、ｖ₃ 、…
は、それぞれ例えば観察光学系１６において被検体７の
観察画像が水平移動により人間の眼で追従できない各速
度に設定される。

【００６２】なお、この移動速度検出器２０は、被検体
７の移動速度を検出するとともに対物レンズ５の倍率情
報を受け、これら被検体７の移動速度と対物レンズ５の
倍率との積の値が一定の値以上のときに、被検体７が移
動中であると判断する機能を有してもよい。

【００６３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。半導体レーザ１から出射されたレーザビ
ームは、上記同様に、偏光ビームスプリッタ２で反射
し、４分の１波長板３、結像レンズ４を通って対物レン
ズ５により被検体７の表面に照射される。

【００６４】この被検体７の表面からの反射レーサビー
ムは、再び対物レンズ５から結像レンズ４を通り、さら
に４分の１波長板３、偏光ビームスプリッタ２、観察光
学系１６、撮像像光学系１７を通してビームスプリッタ
１０に入射する。

【００６５】このビームスプリッタ１０への入射レーザ
ビームは、４分の１波長板３を透過した際にその偏光方
向が９０°ずらされているので、ビームスプリッタ１０
によって２方向に振り分けられる。

【００６６】このうち一方のレーザビームは、第１の絞
り１１を通って第１の受光素子１２に照射され、他方の
レーザビームは、第２の絞り１３を通って第２の受光素
子１４に照射されるので、これら第１及び第２の受光素
子１２、１４は、それぞれ入射した反射レーザビームの
光量に対応した各電気信号Ａ、Ｂを出力する。

【００６７】信号処理系１５は、第１及び第２の受光素
子１２、１４からそれぞれ出力される各電気信号Ａ、Ｂ
を入力して上記式(1) を演算し、合焦点Ｆにおいて
「０」になるような変位信号を求めて送出する。

【００６８】このとき、倍率情報判定器４０は、対物レ
ンズ５の倍率を検出し、その倍率情報を移動速度検出器
２０に送出する。この移動速度検出器２０は、倍率情報
判定器４０により検出された対物レンズ５の倍率情報に
応じた速度のしきい値、例えばしきい値ｖ₁ 、ｖ₂ 又は
ｖ₃ からしきい値ｖ₂ を選択し、かつステージ６に設け
られたリニアエンコーダ等からの信号を入力し、この信
号から被検体７が水平方向に移動する速度がしきい値ｖ
₂以上の速度で移動しているか否かを判定し、この判定
結果を合焦判定器２１に送出する。

【００６９】この判定の結果、被検体７の移動速度がし
きい値ｖ₂ 以下であれば、選択器３２は、信号処理系１
５から出力される変位信号を駆動器８に送出する。この
ようにして被検体７が水平方向に所定の速度ｖ₂ 以上で
移動していなければ、その間信号処理系１５からの変位
信号は駆動器８に送出され、連続して合焦動作が行われ
る。すなわち、変位信号が「０」になるように駆動器８
が駆動されて対物レンズ５と被検体７の表面との距離が
光軸方向に相対的に移動され、合焦動作が行われる。

【００７０】ところが、移動速度検出器２０の判定の結
果、被検体７が所定の速度ｖ₂ 以上で移動していれば、
選択器３２は、かかる移動速度検出器２０からの判定結
果を受け、信号処理系１５からの変位信号の駆動器８へ
の送出を禁止する。

【００７１】このように移動速度検出器２０からの判定
結果を受けて合焦動作が禁止になったとき、合焦方向記
憶器３１は、第１及び第２の受光素子１２、１４からの
各電気信号Ａ、Ｂの和（Ａ＋Ｂ）がしきい値Ｔよりも高
ければ、信号処理系１５からの変位信号を記憶する。

【００７２】この後、移動速度検出器２０の判定の結
果、被検体７の移動速度が所定の速度ｖ₂ 以下となる
と、選択器３２は、合焦動作が禁止になったときの変位
信号を合焦方向記憶器３１から読み出し、この変位信号
を駆動器８に送出する。

【００７３】これにより、変位信号が「０」になるよう
に駆動器８が駆動されて対物レンズ５と被検体７の表面
との距離が光軸方向に相対的に移動され、合焦動作が行
われる。

【００７４】このように上記第３の実施の形態において
は、対物レンズ５の倍率を検出し、その倍率情報を移動
速度検出器２０に送出する倍率情報判定器４０を備え、
かつ移動速度検出器２０を、対物レンズ５の各倍率に応
じてそれぞれ異なる速度の各しきい値ｖ₁ 、ｖ₂ 、ｖ
₃ 、…を予め保持し、倍率情報判定器４０により検出さ
れた対物レンズ５の倍率情報に応じた速度のしきい値ｖ
₁ 、ｖ₂ 又はｖ₃ を選択し、そのしきい値例えばｖ₁ を
用いて被検体７がしきい値ｖ₁ 以上で移動しているか否
かを検出する構成としたので、上記第２の実施の形態と
同様な効果を奏することは言うまでもなく、そのうえ対
物レンズ５の各倍率の観察画像の移動速度に適した合焦
動作の開始、停止を行うことができる。

【００７５】なお、本発明は上記第１〜第３の実施の形
態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。例
えば、焦点検出手段９において第１と第２の受光素子１
２、１４の２個の受光素子を用いているが、これら受光
素子は数量に限ることなく、合焦点Ｆにおいて「０」に
なるような変位信号を得られる数量としてもよい。

【００７６】又、焦点検出手段９の構成も上記各実施の
形態の構成に限らず、変位信号が得られるような周知の
構成としてもよい。又、上記第３の実施の形態において
倍率情報判定器４０を用いて場合について説明したが、
この倍率情報判定器４０は、上記第１の実施の形態に適
用し、倍率情報判定器４０により対物レンズ５の倍率を
検出してその倍率情報を移動速度検出器２０に送出し、
この移動速度検出器２０において対物レンズ５の倍率情
報に応じた速度のしきい値、例えばしきい値ｖ₂ を選択
し、このしきい値ｖ₂ を用いて被検体７が水平方向に移
動する速度がしきい値ｖ₂ 以上の速度で移動しているか
否かを判定し、この判定結果を合焦判定器２１に送出す
るように構成してもよい。

【００７７】なお、以上の各実施の形態では、合焦方式
として、被検体に測定光を照射し、その反射光を検出し
て合焦駆動信号を算出するいわゆるアクティブ式を使用
した例を説明したが、本発明はこれらに限らず、被検体
の像を取得し、得られた像のコントラスト等の合焦状態
を評価することにより合焦駆動信号を算出する、いわゆ
るバッシブ式の合焦方式に対しても適用することができ
る。

【００７８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
３によれば、被検体が高速で移動したときの観察画像の
人間の眼についていけないときにちらつき等による観察
者への不快感を解消できる合焦装置を提供できる。

【００７９】又、本発明の請求項２によれば、対物レン
ズ等を不要な退避を行うことなく、短時間で次の合焦動
作に移行できる合焦装置を提供できる。又、本発明の請
求項３によれば、対物レンズの各倍率の観察画像の移動
速度に適した合焦動作の開始、停止を行うことができる
合焦装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる合焦装置を顕微鏡に適用した場
合の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わる合焦装置を顕微鏡に適用した場
合の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本装置における合焦方向記憶器の変位信号を記
憶するときの各受光素子からの電気信号を示す図。

【図４】本発明に係わる合焦装置を顕微鏡に適用した場
合の第３の実施の形態を示す構成図。

【図５】従来の合焦装置を顕微鏡に適用した場合の構成
図。

【図６】合焦点から離れて被検体の表面がある場合の第
１及び第２の受光素子から出力される電気信号を示す
図。

【図７】合焦点から離れて被検体の表面がある場合の第
１及び第２の受光素子から出力される電気信号を示す
図。

【図８】被検体が移動しているときの被検体の高さ方向
の時間的変化を示す図。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、２…偏光ビームスプリッタ、３…４分の１波長板、４…結像レンズ、５…対物レンズ、６…ステージ、７…被検体、８…駆動器、９…焦点検出手段、１０…ビームスプリッタ、１１…第１の絞り、１２…第１の受光素子、１３…第２の絞り、１４…第２の受光素子、１５…信号処理系、２０…移動速度検出器、２１…合焦信号判定器、３０…合焦判定判定器、３１…合焦方向記憶器、３２…選択器、４０…倍率情報判定器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に対する対物レンズの合焦状態を
検出し、この検出結果に基づいて前記被検体と前記対物
レンズとの相対距離を変化させて合焦動作させる合焦手
段と、前記被検体が前記対物レンズの光軸に対して垂直方向に
所定の速度以上で移動しているかを検出する移動速度検
出手段と、この移動速度検出手段の検出結果から前記被検体が所定
の速度以上で移動していれば前記合焦動作を禁止し、か
つ前記被検体が所定の速度以下で移動していれば前記合
焦動作を許可する合焦判定手段と、を具備したことを特
徴とする合焦装置。
【請求項２】前記合焦判定手段は、前記合焦動作中に
前記対物レンズと前記被検体との相互間の移動方向の情
報を含む前記変位信号を記憶する合焦方向記憶手段と、前記合焦動作が禁止された後、再び前記合焦動作を開始
するときに前記合焦方向記憶手段に記憶されている前記
変位信号に基づいて前記対物レンズと前記被検体との相
互間の移動方向を設定する合焦方向設定手段と、を有す
ることを特徴とする請求項１記載の合焦装置。
【請求項３】前記対物レンズの倍率を検出する倍率情
報判定手段を備え、前記移動速度検出手段は、前記倍率
情報判定手段により検出された前記対物レンズの各倍率
に応じて異なる各速度以上で前記被検体が移動している
かを検出する機能を有することを特徴とする請求項１記
載の合焦装置。