JPS6199113A

JPS6199113A - 顕微鏡のピント合わせ方法

Info

Publication number: JPS6199113A
Application number: JP22034984A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugiura; 功杉浦
Original assignee: TOHO DENSHI KOGYO KK
Current assignee: TOHO DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】１匪へ則σ （産業上の利用分野）本発明は、ｌ微鏡を自動的にピント合わせする方法に関
する。

（従来の技術）従来では、Ｒ徽鏡を肉眼で直接見ながら、または撮像機
を介して画面表示器に映し出された映像を見ながら、手
動操作により顕微鏡のピント合わせを行なっていた。

（発明が解決しようとしている問題点）しかし、上記の
方法では、ピント合わせに時間と手間がかかる欠、αが
あった。

１肛Ｌ１Ｌ（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、
その要旨は、被観察物を設置するステージおよび顕微鏡
のうち少なくとも一方を移動機構により移動させて両者
の距離を調節可能とし、上記移動機構を駆動しながら、
顕微鏡による拡大像を撮像機により走査して電気信号に
変換し、この電気信号に基づいて最適のピント合わせ位
置を検出し、この検出信号に基づいて上記移動＠構の駆
動を最適のピント位置で停止させることをｖｆ？ｒｌと
する顕微鏡のピント合わせ方法にある。

（実施例）以下、本発明方法を実施するための装置の−例を第１図
、第２図を参ｊｊｌ　Ｌで説明する。

図中１０は、被観察物１を載せるステージであり、この
ステージ１０の上方には、顕微鏡１１と撮像管（撮像機
）１２が配置されている。これら顕＠鏡１１と撮像管１
２とは一体に固定されており、図示しない〃イドにより
上下方向に移動可能になっている。撮像管１２の側部に
はねし孔を有するブラケット１３が固定されており、こ
のねじ孔には回転のみ可能なねじ棒１４がねじ込まれて
いる。

ねじ棒１４はモータ１５（移動機構）に連結されており
、このモータ１５の回転により、撮像管１２お上り顕微
鏡１１が上下移動するようになっている。

顕微鏡１１．撮像管１２の上下方向の位置は、位置検出
装置１７により検出されるよ３になっている。位置検出
装置１７は、放射状に多数の微細スリットを有する２枚
の円盤１８ａ、１８ｂと、これら円盤１８ａ、１８ｂの
上下に発光器、受光器を備）　　　　　　　　　　えた
エンコーダ１９とを有している。一方の円盤１３ａは回
転不能にして図示しない支持部材ｉこ固定され、他方の
円盤１８ｂは上記ねし棒１４に固定されてねヒ棒１４と
ともに回転するよう（こなっている、上記エンコーダー
１９の受光器は上記円盤１８ｂの回転に伴ない、換言す
れば顕微鏡１１゜撮像管１２の上下移動に伴ない、パル
スを発生し、このパルスは計数回路２０によって３）°
数外れる。

なお、計数回路２０では、たとえば顕微鏡１１゜撮像管
１２の上昇時に加算を行ない、下降時に減算を行ない、
顕微鏡Ｉ１．撮像管１２の位置と計数値を常時対応させ
るようになっている。

顕微鏡１１には公知の拡大光学系（図示しない）ととも
に、第２図に示す照明光学系が内蔵されている。すなわ
ち、拡大光学系の光輸Ａ上にハーフミラ−２１，２２が
配置されており、各ハーフミラ−２１，２２にはランプ
２３．２４の光が反射して被観察物１に供給されるよう
になっている。一方のランプ２３の光はピンホール２５
を介してハーフミラ−２１に供給されるようになってい
る。

なお、ランプ２３はランプ２４より高出力のものが望ま
しい。

撮像管１２の映像信号は、画面表示器としてのモニター
テレビ３０に送られるとともに、微分回路３１に送られ
る。微分回路３１からの微分出力は、ピークホールド回
路３２に送られ、ピークホールド回路からのピーク値は
比較回路３３および最大値記憶回路３８に送られる。比
較回路３３ｈ・らは、書き込み信号が演算回路３４に送
られる。

演算回路３４では計数回路２０からの計数値を一時記憶
するとともに、この記憶値に基づいて所定の演算を行な
うにの演算結果は、記憶回路３５に送られる。計数回路
２０および記憶回路３５の情報は比較回路３６に送られ
る。比較回路３５からは、制御信号がモータ１５の駆動
回路３７に送られるようになっている。

上記構成をなす装置において、ステージ１０に設置され
た被観察物ｌは、顕微鏡１１で拡大され、この拡大像は
撮像管１２で走査されてアナログ電気信号に変換される
。撮像管１２の電気信号は、モニターテレビ３０に送ら
れ、これにより、被観察物１の拡大像が映し出される。

この際、ランプ２４の光はハーフミラ−２２に１つ反射
されて被観察物１を広範囲に照らし出す。

本発明方法の要旨をなすピント合わせは、以下のように
して行なわれる。モータ１５の駆動により、顕微鏡１１
．撮像管１２を、最下位の位置から上昇させる。この上
昇の過程で、撮像管１２からのアナログ電気信号は微分
回路３１にも送られる。

微分回路３１では上記電気信号が微分される。

顕微鏡１１の位置が最適のピント位置から偏位している
時には、被観察物１の拡大像における明暗のコントラス
トが不明瞭なため、撮像管１２がらの電気信号は第４図
（、）に示すようになだらかに変化する。このため、微
分回路３１て゛の微分出力は第４図（ｂ）に示すように
低い。

顕微鏡１１の位置が最適のピント位置にあるとき；二は
、被観察物１の拡大像における明暗のコントラストがは
っきりするため、第５図（、）に示すように撮イ象管１
２からの電気信号は急激に変化する。このため、微分回
路３】での微分出力は第５図（１１）で示すように高く
なる。

上記微分出力はピークホールド回路３２に送られ、モニ
ターテレビ３０における１画面に相当する走査時間毎の
ピーク値がホールドされる。このピーク値は比較回路３
３および最大値記憶回路３８に送られる。なお、ピーク
ホールド回路３２と比較回路３３１最大値記憶回路３８
との間に演算回路を設け、この演算回路で複数画面のピ
ーク値の平均値を演算し、この演算結果を、比較回路３
３、最大値記憶回路３８に送るようにしてもよい。

この場合、ピーク値を安定して検出できる。

比較回路３３では、ピーク値が最大値記憶回路３８に記
憶されたピーク値より高い場合に、記憶指令信号を最大
値記憶回路３８に送り、最大値記憶回路３８ではより高
いピーク値を記憶する。このようにして、最大値記憶回
路３８に記憶されるべきピーク値が更新されていく。

ところで、顕微鏡１１．ｉ保管１２が上昇して最適のピ
ント合わせ位置に近付く過程では、微分出力は徐々に増
大し１画面毎のピーク値も増大していく。やがて最適の
ピント合わせ位置に達°ｒると、微分出力および１画面
毎ピーク値は最大となり、ここを通過すると徐々に減少
していく。上記比較回路３３では、最大値記憶回路３８
で記憶されたピーク値に比べて新たにピークホールド回
路３２から送られてきたピーク値が低くなった時に、こ
れを検出して演算回路３４に書き込み指令信号を送る。

演算回路３４では、この時に計数回路２０の計数値を一
時記憶し、この計数値に補正を加える６すなわち、上記
計数値は、微分出力が減少し始めた時の顕微鏡１１．撮
像管１２の位置に対応し、正確に微分出力が最大の位置
すなわち最適のピント合わせ位置に対応していない、し
たがって、この計数値に所定の距離分減算処理して最適
のビジト合わせ位置を演算する。この演算値を記憶回路
３５に送りここで記憶する。

顕微鏡１１．撮像管１２が最上位位置に達した時に、モ
ータ１５は逆回転し、これら顕微鏡１１゜撮像管１２は
下降する。この際、記憶回路３５に記憶された最適のピ
ント合わせ位置と、計数回路ン０からの実際の位置とを
比較回路３６で比較し、両者が一致した時に駆動回路３
７に停止信号を送り、モータ１５を停止させる。この結
果、顕微鏡１１、撮像管１２が、最適のピント合わせ位
置となる。なお、比較回路３６で比較して、その偏差に
対応する出力を増幅して駆動回路３７に送り、モータ１
５を制御してもよい。

無模様の被観察物１を観察する場合、最適のピント合わ
せ位置であっても、被観察物１の拡大像にコントラスト
がないため、検出することができない。この場合には、
第２図のランプ２３を点灯し、ピンホール２５を通して
ハーフミラ−２１で反射し、第３図に示すように、撮像
管１２の走査範囲Ｂの中央部における被観察物１の面に
、ピンホール２５の像からなる高輝度のマー２４０を表
示する。この結果、このマーク４０の拡大像を撮像管１
２で撮像して、上記と同様に最適のピント合わせ位置を
検出できる。

本発明は上記実施例に制約されず種々の態様が可能であ
る。たとえば、顕微鏡を移動させる代わりに、ステージ
１０を上下方向に移動させてもよい、また、上記実施例
におけるランプ２３とピンホール２５の代わりに、レー
ザー光線を用いてもよい。

第６図は、本発明方法を実施する装置の池の例を示す、
前述した実施例に対応する部材については同番号を付し
てその詳細な説明を省略する。この例では、撮像管１２
からの映像信号を、高周数数帯域から低周波数帯域に互
る多数のバンドパスフィルター５０により、多数の周波
数成分に分解する。各バンドパスフィルター５（）を通
過した各周波数帯域の出力はコンパレータ５１に送られ
、所定レベル以上の出力のみ検出される。コンパレータ
５１の出力は選択回路５２に送られ、選択回路５２では
、モニターテレビ３０における１画面に相当する走査時
間毎に、最ら高い周波数帯域からの検出信号が選択され
、この選択された最大周波数情報が最大値記憶回路５３
と比較回路５４に。

送られる。

顕微鏡１１が最適のピント位置から偏位している時には
、前述したように撮像管１２からの映像信号は第４図（
、）に示すようになだらかに変化し、低い周波数成分し
かない。また、顕微鏡１１が最ｊ屯のピント位置にある
ときには、第５図（ａ）に示すように撮像管１２からの
電気信号は急激に変化し、高い周波数成分が含まれる。

比較回路５４では、選択回路５２から直接送られな周波
数値が、最大値記憶回路５３で記＋ｔａされた周波数値
より高い場合に、記憶指令信号を最大値記憶回路５３に
送り、最大値記憶回路５３ではより高い周波数値を記憶
する。このようにして、最大値記憶回路５３に記憶され
るべき周波数値を更新していく。

顕微鏡１１．撮像管１２が上昇して最適のピント合わせ
位置に近付く過程では、選択回路５２からの周波数値は
徐々に増大していく。やがてこの最適のピント合わせ位
置に達するとこの周波数値は最高となり、ここを通過す
ると徐々に低下していく。上記比較回路５４では、最大
値記憶回路５３での周波数値か更新されなくなった時、
すなわち選択回路５２からの周波数値が減少し始めた時
に、演算回路３４に書き込み指令信号を送る。その池の
作用は前述の例と同様である。

第７図に示す例では、サーボ制御によりピント合わせな
行なう。まず、微分回路：３１がらの微分出力がピーク
ホールド回路３２に送られ、モニターテレビ３０の一画
面に相当する走査時間毎に、ピーク値をホールドする。

そして、このピーク値を最大値記憶回路３８および比較
回路６０に送る。

比較回路６０では、ピークホールド回路３２から新たに
送られてくるピーク値と、最大値記憶回路３８に記憶さ
れたビ°−り値とを比較して、ピークホールド回路３２
からのピーク値が高い場合には、最大値記憶回路３８に
記憶指令信号を送るとともに、その偏差出力を増幅回路
６３に送る。増幅回路６３ではこれを増幅してモータ１
５の駆動回路３７に送る。この結果、最適のピント合わ
せ位置に近付くにしたがって、モータ１５の回転数は小
さくなり、やがて最適のピント合わせ位置で停止する。

発側１０Ｌ【以上説明したように、本発明方法によれば、顕微鏡のピ
ント合わせを自動的【こ行なえ作業能率を大幅に向上さ
せることができる。また、正確なピント合わせを行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示す概略図
、第２図は顕微鏡内の照明光学系を示す概略図、第３図
は無模様の被観察物を観察する場合のマーク表示を示す
概略図、第４Ｉ２Ｉ（ａ）はピント合わせ位置から偏位
している場合における撮像管からの映像信号の一部を示
す図、第４図（ｂ）はその微分出力を示す図、第５図（
、）は最適のピント合わせ位置にある場合における撮像
管からの映像信号の一部を示す図、第５図（ｂ）はその
微分出力を示す図、第６図、第７図は本発明を実施する
装置の互いに異なる例を示す概略図である。１・・・被観察物、１０・・・ステージ、１１・・・ｉ
ｉｉ微鏡、１２・・・撮像管（撮像機）、１５・・・モ
ータ（移動機構）３０・・・モニターテレビ（画面）３
示器）畠願人　東邦電子工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

被観察物を設置するステージおよび顕微鏡のうち少なく
とも一方を移動機構により移動させて両者の距離を調節
可能とし、上記移動機構を駆動しながら、顕微鏡による
拡大像を撮像機により走査して電気信号に変換し、この
電気信号に基づいて最適のピント合わせ位置を検出し、
この検出信号に基づいて上記移動機構の駆動を最適のピ
ント位置で停止させることを特徴とする顕微鏡のピント
合わせ方法。