(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、
ステージ上に載置した複写体の光像を前記対物レンズを介して取り込み所定位置に被写体像を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を読み取る複数の受光素子からなる撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割手段と、
前記エリア分割手段により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力手段と、
前記対物レンズの倍率の大きさにより前記エリア分割手段における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するエリア可変手段と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置。
【請求項２】
前記エリア分割合焦信号出力手段は、
対象撮像エリアの隣合う前後の2つの撮像エリアにおいて後ピンコントラストと前ピンコントラストの差分値が逆符号となった場合に対象撮像エリアを除いた他の撮像エリアを用いて合焦信号を得る
ことを特徴とした請求項1項記載の顕微鏡自動焦点検出装置。
【請求項３】
対物レンズと、
ステージ上に載置した複写体の光像を前記対物レンズを介して取り込み所定位置に被写体像を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を読み取る複数の受光素子からなる撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割機能と、前記エリア分割機能により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力機能とを備え、前記対物レンズの倍率の大きさにより、前記エリア分割における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するようにした演算処理手段と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置。
【請求項４】
前記エリア分割合焦信号出力機能は、
対象撮像エリアの隣合う前後の2つの撮像エリアにおいて後ピンコントラストと前ピンコントラストの差分値が逆符号となった場合に対象撮像エリアを除いた他の撮像エリアを用いて合焦信号を得る
ことを特徴とした請求項3記載の顕微鏡自動焦点検出装置。
【請求項５】
請求項1乃至４記載の顕微鏡自動焦点検出装置を顕微鏡に設けたことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置を用いた顕微鏡。
【請求項６】
ステージ上に載置した複写体の光像を対物レンズを介して取り込み所定位置に結像光学系で被写体像を結像させ、前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を複数の受光素子からなる撮像手段で読み取らせ、前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割機能と、前記エリア分割機能により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力機能とを備え、前記対物レンズの倍率の大きさにより、前記エリア分割における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するようにしたことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像エリアを分割する方式の顕微鏡自動焦点検出方法及び顕微鏡自動焦点検出装置及びそれを用いた顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、顕微鏡等の光学機器の焦点検出に関する技術は多方面に渡り発明されており、その中の１つに目的の被写体に高精度に合焦制御する技術としてエリア分割による測距方式（以下エリア分割方式と略す）が発明されている。
【０００３】
このエリア分割方式は、測距範囲内を複数のブロックに分割して求めた複数の焦点検出の演算結果から、被写体と対物レンズの相対距離を制御し合焦させるものである。
【０００４】
例えば、特開平２−１０９００８号公報ではエリア分割方式において、エリアごとの複数の焦点検出の演算結果を多数決によって選定し、合焦制御（以下ＡＦ制御と略す）する方法が発明されている。
【０００５】
また特開平２−２９７５１４号公報では測距範囲を水平、垂直方向にエリアを固定した２つのセンサが配置されたものが発明されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの手法を顕微鏡に適用した場合、実用上、不十分な点がある。
【０００７】
顕微鏡に用いられている自動焦点検出において合焦精度を悪化させる要因の１つにスライドガラスやカバーガラスに付着するゴミが挙げられる。すなわち、被写体画像に数千〜数百［μｍ］離れたゴミの画像が混入し、被写体のみの合焦精度を著しく低下することになる。
【０００８】
この合焦精度の悪化に対する改善策として、エリア分割による合焦制御を常に行うと、制御が複雑化しオートフォーカス性能の重要な１つである合焦時間が低下してしまう。
【０００９】
また、顕微鏡では被写体観察に対物レンズ倍率は、１×などの極低倍から２００×まで可変するため、ゴミの画像の大きさも変化し、被写体画像に対するゴミの画像混入の割合が変化する。例えば図９は対物レンズ測距エリアにゴミが混入しているモデルである。同図（ａ）は対物レンズ倍率１×、同図（ｂ）は４×での測距エリアとゴミの画像割合の関係を示している。また、同図中の（ア）〜（キ）は、撮像エリアの分割の分割区分を示している。同図（ａ）の対物レンズ倍率が１×の時には分割エリアの（ウ）のみにゴミなどのノイズ画像が混入しているが、同図（ｂ）では分割エリアの（イ），（ウ），（エ）に混入しており、このノイズエリアを排除し、制御を安定化させるために、さらに複雑な制御が必要となる。従って、合焦時間が低下してしまう。
【００１０】
そこで本発明の目的は、被写体に被写体以外のゴミ等に代表されるノイズ画像が存在する場合でも、高精度かつ高速に焦点検出を可能とする顕微鏡自動焦点検出方法及び顕微鏡自動焦点検出装置及びそれを用いた顕微鏡を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、対物レンズと、ステージ上に載置した複写体の光像を前記対物レンズを介して取り込み所定位置に被写体像を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を読み取る複数の受光素子からなる撮像手段と、前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割手段と、前記エリア分割手段により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力手段と、前記対物レンズの倍率の大きさにより前記エリア分割手段における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するエリア可変手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置である。
請求項1に対応する発明は、対物レンズの倍率の大きさによってエリア分割のエリアの大きさを可変している。このため、測距エリア中のゴミなどのノイズ画像の割合を安定させることが可能となり、複雑な制御を行うことが省けるため合焦時間が短縮され、かつ高精度なＡＦを行うことができる。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記エリア分割合焦信号出力手段は、対象撮像エリアの隣合う前後の2つの撮像エリアにおいて後ピンコントラストと前ピンコントラストの差分値が逆符号となった場合に対象撮像エリアを除いた他の撮像エリアを用いて合焦信号を得ることを特徴とした請求項1項記載の顕微鏡自動焦点検出装置である。
請求項２に対応する発明によれば、エリア分割によるＡＦ制御において、隣り合う前後2つのエリアが逆方向の合焦信号となった場合に逆になった2つのエリアを除いた他のエリアを用いて合焦信号を得る様な制御をするため、厚みのある被写体でも、ゴミ等が被写体画像に混入する様な場合でも、ハンチングすることなく高精度に被写体に合焦させることができる。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、対物レンズと、ステージ上に載置した複写体の光像を前記対物レンズを介して取り込み所定位置に被写体像を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を読み取る複数の受光素子からなる撮像手段と、前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割機能と、前記エリア分割機能により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力機能とを備え、前記対物レンズの倍率の大きさにより、前記エリア分割における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するようにした演算処理手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置である。
請求項３に対応する発明によれば、対物レンズの倍率の大きさによってエリア分割のエリアの大きさを可変している。このため、測距エリア中のゴミなどのノイズ画像の割合を安定させることが可能となり、複雑な制御を行うことが省けるため合焦時間が短縮され、かつ高精度なＡＦを行うことができる。
【００１６】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、次のように構成したものである。すなわち、前記エリア分割合焦信号出力機能は、
対象撮像エリアの隣合う前後の2つの撮像エリアにおいて後ピンコントラストと前ピンコントラストの差分値が逆符号となった場合に対象撮像エリアを除いた他の撮像エリアを用いて合焦信号を得る
ことを特徴とした請求項3記載の顕微鏡自動焦点検出装置である。
請求項４に対応する発明によれば、エリア分割によるＡＦ制御において、隣り合う前後2つのエリアが逆方向の合焦信号となった場合に逆になった2つのエリアを除いた他のエリアを用いて合焦信号を得る様な制御をするため、厚みのある被写体でも、ゴミ等が被写体画像に混入する様な場合でも、ハンチングすることなく高精度に被写体に合焦させることができる。
また、前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、請求項1乃至４記載の顕微鏡自動焦点検出装置を顕微鏡に設けたことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出装置を用いた顕微鏡である。
請求項５に対応する発明によれば、対物レンズの倍率の大きさによってエリア分割のエリアの大きさを可変している。このため、測距エリア中のゴミなどのノイズ画像の割合を安定させることが可能となり、複雑な制御を行うことが省けるため顕微鏡操作中の合焦時間が短縮され、かつ高精度なＡＦを行うことができる
。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、ステージ上に載置した複写体の光像を対物レンズを介して取り込み所定位置に結像光学系で被写体像を結像させ、前記結像光学系の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を複数の受光素子からなる撮像手段で読み取らせ、前記撮像手段で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割機能と、前記エリア分割機能により区分された光像の各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力機能とを備え、前記対物レンズの倍率の大きさにより、前記エリア分割における各エリアの受光素子の数を可変あるいは撮像エリアの分割数を可変するようにしたことを特徴とする顕微鏡自動焦点検出方法である。
請求項６に対応する発明によれば、対物レンズの倍率の大きさによってエリア分割のエリアの大きさを可変している。このため、測距エリア中のゴミなどのノイズ画像の割合を安定させることが可能となり、複雑な制御を行うことが省けるため顕微鏡操作中の合焦時間が短縮され、かつ高精度なＡＦを行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞図１に基づいて、本発明の顕微鏡自動焦点検出装置の概略構成について説明する。この概略構成として、対物レンズ３と、ステージ１上に載置した被写体Ｓの光像を対物レンズ３を介して取り込み所定位置に被写体像を結像させる結像光学系例えば結像レンズ４と、結像レンズ４の予定結像面に対して光学的に共役な前後の位置に形成される前ピン像及び後ピン像を読み取る複数の受光素子からなる撮像手段例えばＣＣＤセンサ６と、ＣＣＤセンサ６で撮像された撮像エリアを複数に区分するエリア分割手段と、前ピン像及び後ピン像に対し前記エリア分割手段により区分した区分エリアごとにコントラスト値を演算するエリア分割コントラスト演算手段と、前記エリア分割コントラスト演算手段により各区分ごとの合焦状態から目的の合焦信号を出力するエリア分割合焦信号出力手段と、前記撮像エリアを複数に区分することなく全範囲における前ピン像及び後ピン像のコントラスト値を演算する全範囲コントラスト演算手段と、全範囲コントラスト演算手段により合焦信号を出力する全範囲合焦信号出力手段と、エリア分割合焦信号出力手段あるいは前記全範囲合焦信号出力手段からの合焦信号を受け、ステージと対物レンズ３の光軸方向の相対値を変化させ、合焦位置へと導く駆動手段例えば駆動回路１３と、対物レンズ３の焦点深度の大きさによりエリア分割合焦信号出力手段と全範囲合焦信号出力手段を切換え可能とした合焦信号出力切換え手段を具備した顕微鏡自動焦点検出装置を用いた顕微鏡である。
【００１９】
具体的には、図１に示した顕微鏡の光学系は、上下方向へ移動可能なステージ１に載置した被写体（標本）Ｓを照明するため、落射検鏡のための落射用光源２と透過検鏡のための透過用光源２´とを備えている。落射用光源２からの落射照明光は観察光軸上に配置したハーフミラー２２で被写体Ｓ側へ反射され、対物レンズ３を通って被写体Ｓに入射する。
【００２０】
また、透過用光源２´からの透過照明光はステージ１の下方に配置したミラー２３で被写体Ｓ側へ反射され、ステージ１の光路用開口部を通って被写体Ｓを下から照明する。
【００２１】
いずれかの光源２，２´によって得られる被写体Ｓからの光束は対物レンズ３、ハーフミラー２２を通過して光路分岐部材２４に入射する。この光路分岐部材２４により光束の一部が接眼レンズＬへ導かれ、他の光束が結像レンズ４へ導かれる。
【００２２】
結像レンズ４を通過した光束は、分割プリズム５で２分割され、その分割された２つの光束が平行な状態で撮像手段を構成するＣＣＤセンサ６の受光面に入射する。ＣＣＤセンサ６に入射する２光束は分割プリズム５により、結像レンズ４の出射面からＣＣＤセンサ６の受光面に至までの光路長が異なる。
【００２３】
そして、結像レンズ４を含む結像光学系の予定結像面に対する前後の光学的に共役な位置（前側共役面と後側共役面）にＣＣＤセンサ６の受光面に一致させている。従って、ＣＣＤセンサ６に予定結像面から共役な２位置に被写体像（前ピン像，後ピン像）が投影さる。この２つの被写体像は被写体Ｓが合焦位置に来た時に同一形状となる。
【００２４】
ＣＣＤセンサ６は、投影された光像（前ピン像，後ピン像）の入射光量と蓄積時間に応じた電圧を持つアナログ信号を出力する。ＣＣＤセンサ６からのアナログ信号はアナログ処理部９に入力する。アナログ処理部９はＣＣＤセンサ６からのアナログ信号に対して前ピン像及び後ピン像とで別々に増幅およびフィルタ処理等のアナログ処理を施しＡ／Ｄ変換器１０へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１０によりデジタル化されたＣＣＤセンサ６の出力信号は、前ピン像及び後ピン像とで別々にメモリ１１に格納される。
【００２５】
演算回路１２は、エリア分割コントラスト演算手段と、全範囲コントラスト演算手段と、エリア分割合焦信号出力手段と、全範囲合焦信号出力手段を構成し、メモリ１１に格納された２つの被写体像のデジタル信号を用いて、各被写体Ｓのコントラスト値を算出する。そして、２つの被写体像のコントラスト値から被写体Ｓの合焦度を示すデフォーカス量を算出し、そのデフォーカス信号をＣＰＵ８へ送信する。
【００２６】
ＣＰＵ８は、ＣＣＤセンサ６から出力される被写体像のアナログ信号がアナログ処理部９のレンジに適合しているか、Ａ／Ｄ変換器１０を介して監視している。被写体Ｓの光像のアナログ信号がアナログ処理部９のレンジに適合していない場合には、ＣＣＤセンサ６での電荷蓄積時間をレンジに適合する様な蓄積時間とする命令をタイミングジェネレータ７へ送信する。タイミングジェネレータ７はＣＰＵ８からの命令に応じた電荷蓄積時間でＣＣＤセンサ６に読み出しタイミング信号を入力する。
【００２７】
また、ＣＰＵ８は合焦信号出力切換手段を構成し、対物レンズ種別（焦点深度）に基いてエリア分割を行うかを演算回路１２へ指令すると共に、演算回路１２からのデフォーカス信号に基づいて被写体Ｓを合焦位置へ移動させるためのステージ１の移動量および移動方向の信号を算出し、駆動回路１３に送信する。駆動回路１３はＣＰＵ８からの信号に基づいてステージ１を上下移動させ合焦調節を行う。
【００２８】
さらに、自動合焦動作のスタート／ストップ等の制御および検鏡者か対物レンズ３の倍率等を指定する外部コントローラ２１を備えている。
【００２９】
以上の様に構成された第１の実施の形態の動作について図２を用いて説明する。
【００３０】
外部コントローラ２１からの信号によりＡＦ制御が開始されると（Ｓ１）、ＣＣＤセンサ６の前ピンと後ピンのアナログ画像信号を読み込み（Ｓ２）、ＣＣＤセンサ６のアナログ信号がアナログ処理部９のレンジに適合しているかチェックされる（Ｓ３）。レンジが適合していない場合にはタイミングジェネレータ７にレンジが適合する様な蓄積時間とする指令を出す。この動作はＣＣＤセンサ６の信号がアナログ処理部９のレンジに適合するまで行われる。
【００３１】
レンジが適合している場合には、ＣＰＵ８は外部コントローラ２１から現在ＡＦ制御が行われている対物レンズ３の焦点深度またはＮＡ（開口数）を読み込む外部コントローラ２１からの対物レンズ３の焦点深度またはＮＡの情報からＣＰＵ８はエリア分割によるＡＦ制御が必要かどうか判断し、演算回路１２へ指令する（Ｓ５）。対物レンズ３のＮＡが小さく、焦点深度が大きい場合にはエリア分割法を指定し、また対物レンズ３のＮＡが大きく、焦点深度が小さい場合には、エリア分割法を指定しない。演算回路１２はこの指令に基いて所定の演算を行い、デフォーカス量を算出する（Ｓ６，Ｓ７）。
【００３２】
ここで、ＣＰＵ８がエリア分割法をＡＦ制御に用いるかどうかの選択は分割プリズム５による光路差とＣＣＤセンサ６に投影される投影倍率と対物レンズ３のＮＡまたは焦点深度の関係から処理される。すなわち、光路差と投影倍率が一定の場合には対物レンズ３のＮＡまたは焦点深度のみによってエリア分割法を行うか否かは決定される。
【００３３】
さらに、ＣＰＵ８は算出されたデフォーカス量に基づいて合焦か否かをチェックし（Ｓ８）、非合焦と判定した場合にはデフォーカス量に応じたステージ駆動を行い（Ｓ９）、合焦と判定した場合にはＡＦ制御を終了する（Ｓ１０）。この動作を合焦と判定されるまで繰り返す。
【００３４】
ここで、本発明の第１の実施の形態の特徴である対物レンズ３の焦点深度によるエリア分割法の選択とデフォーカス量算出部について図３を用いて説明する。
【００３５】
前述した様にＣＰＵ８は外部コントローラ２１からの対物レンズ３の情報に基づきエリア分割法によるＡＦ制御を行うか否か決定し、演算回路１２へ指令する。エリア分割法を選択しない場合（Ｓ２０，２１）、演算回路１２はＣＣＤセンサ６からの信号より、前ピン像及び後ピン像のコントラスト値を所定の評価関数に従って計算する（Ｓ２２，Ｓ２３）。そして後ピンコントラスト値と前ピンコントラスト値の差分を計算し（Ｓ２４）、差分量をデフォーカス量としてＣＰＵ８へ出力する（Ｓ２５）。
【００３６】
一方、ＣＰＵ８がエリア分割法によるＡＦ制御を選択した場合、演算回路１２は前ピン像をエリア分割し、エリアごとの前ピンコントラスト値を算出し（Ｓ２６）、次に後ピン像をエリア分割し、エリアごとの後ピンコントラスト値を算出する（Ｓ２７）。エリアごとの前ピンと後ピンのコントラスト値を求めた後、対応する前ピンと後ピンエリアのエリアごとに後ピンコントラスト値と前ピンコントラスト値の差分を求め、エリアごとのデフォーカス量を算出する（Ｓ２８）。さらにエリアごとのデフォーカス量から所定の処理をした後、実際に使用する総合的なデフォーカス量を決定してＣＰＵ８へ出力する（Ｓ２５）。
【００３７】
すなわち、エリア分割法によるＡＦ制御が選択された場合には、エリア分割法が選択されない場合と比較してエリアごとにコントラスト値を格納する制御、エリアごとに差分計算を行い、その値を格納する制御、さらに総合判定を行う制御がエリアを増やすに従い増加する。制御が増加すればする程、制御に要する時間も増大してしまう。
【００３８】
従って、エリア分割法による制御が不必要と判定できる場合には、エリア分割法を用いない本発明の実施の形態の制御によれば、エリア分割が必要な場合には、エリア分割法による合焦精度が確保され、エリア分割が不必要な場合には合焦時間を短縮してＡＦ制御が可能となる。
【００３９】
また本発明の実施の形態では、ステージ駆動により合焦動作を行っているが、ズームや無限遠対物レンズの駆動により合焦動作を行っても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
本実施例のＡＦ装置の光学系とシステム構成は、図１の第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略するが、ここでは第１の実施の形態と異なる点であって、本実施の形態の特徴であるエリア分割制御について図４を用いて説明する。
【００４１】
外部コントローラ２１からの信号によりＡＦ制御が開始されると（Ｓ３０）、ＣＣＤセンサ６の前ピンと後ピンのアナログ画像信号を読み込み（Ｓ３１）、センサ６のアナログ信号がアナログ処理部９のレンジに適合しているかチェックされる（Ｓ３２）。レンジが適合されていない場合には、タイミングジェネレータ７にレンジが適合する様な蓄積時間とする指令を出す。この動作はＣＣＤセンサ６の信号がアナログ処理部９のレンジに適合するまで行われる。
【００４２】
レンジが適合している場合には、ＣＰＵ８は外部コントローラ２１から現在ＡＦが行われている対物レンズ３の倍率を読み込む（Ｓ３３）。外部コントローラ２１からの対物レンズ３の倍率の情報からＣＰＵ８は１エリア中のセンサ６の画素数を決定する（Ｓ３４）。１エリアの画素数が決定したならば、演算回路１２は前ピン像を決定した画素数でエリア分割し、エリアごとの前ピンコントラスト値を算出する（Ｓ３５）。
【００４３】
次に演算回路１２は前ピン像と同様に、後ピン像を決定した画素数でエリア分割し、エリアごとの後ピンコントラスト値を算出する（Ｓ３６）。またＣＰＵ８は対応する前ピンと後ピンエリアのエリアごとに後ピンコントラスト値と前ピンコントラスト値の差分を求め、エリアごとのデフォーカス量を算出する（Ｓ３７）。
【００４４】
さらに、エリアごとのデフォーカス量から所定の処理をした後、実際に使用する総合的なデフォーカス量を決定してＣＰＵ８へ出力する（Ｓ３８）。ＣＰＵ８は、演算回路１２からの出力に基いて総合的なデフォーカス量が合焦と判定された場合は処理を終了し（Ｓ４１）、非合焦と判定された場合には総合的なデフォーカス量に基づいてステージを駆動させる（Ｓ４０）。これらの動作を合焦と判定されるまで繰り返す。
【００４５】
以上の様な構成、制御によれば、対物レンズ３の倍率に応じたエリア分割が行うため、スライドガラス、カバーガラスなどに付着したゴミや指紋などある程度大きさの決まった被写体画像以外のノイズ画像が被写体画像に混入するエリア数を安定させることが可能となり、高精度なＡＦ制御が可能となる。
【００４６】
例えば、図５はゴミとエリアの関係を示すモデルであり、同図中の（ア）〜（ク）および（ア）´〜（イ）´はエリア分割によるエリアを示す。また（ａ）および（ａ）´は対物レンズ倍率１×時、エリアとゴミの関係のモデルを示し、（ｂ）および（ｂ）´は対物レンズ倍率４×時でエリア中の画素を対物レンズ倍率により可変としない従来のモデルを示し、（ｃ）および（ｃ）´は対物レンズ４×時でエリア中の画素を対物レンズ倍率により可変した本発明のモデルを示したものである。すなわち同図（ａ），（ａ）´に対して対物レンズ倍率を１×から４×にしたことにより、同図（ｃ），（ｃ）´はエリア中の画素数が４倍となっている。
【００４７】
同図のモデルよりゴミのノイズ画像が混入するエリアを算出すると、（ａ）のエリア数が（ウ），（エ）と２であるのに対し、従来のエリア不変の場合は同図（ｂ）よりノイズ混入エリア数は同様に（ウ），（エ）の２となり、本発明のエリア可変の場合は（ア）´のみの１となっている。
【００４８】
また同図（ａ）´のエリア数１に対しては従来のエリア不変の場合（イ），（ウ），（エ）のエリア数は３となり本発明のモデルでは（ア）´のみの１となっている。ここでゴミの位置によっては例えば（ａ）の（エ），（オ）間にゴミがある場合、本発明によるエリア可変でもノイズ混入エリアの個数は２となるが、エリア中のＳ／Ｎは向上していることは同図（ｃ），（ｃ）´より明白である。
【００４９】
以上の様にエリア不変の場合、ノイズ混入エリア数が増すことに対して本発明のエリア可変の場合、ノイズ混入エリア数を少なくすることが可能となり、エリア中のＳ／Ｎも向上させることができる。
【００５０】
従って、本発明の第２の実施の形態によるＡＦ制御はノイズ混入エリア数が対物レンズ倍率によって変化することを防ぐため、複雑な制御から生じる合焦時間の増大を抑制し、エリア中のＳ／Ｎが向上するため合焦精度が高くなる。
【００５１】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態のＡＦの光学系とシステム構成は図１の第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略し、ここでは本実施の形態の特徴であるエリア分割によるデフォーカス量演算方法について図６を用いて説明する。
【００５２】
エリア分割によるＡＦ制御が開始されると（Ｓ５０）、演算回路１２はエリアごとの前ピンコントラストを所定の演算で算出する（Ｓ５１）。またエリアごとの後ピンコントラストを所定の演算で算出する（Ｓ５２）。ここで、前ピンと後ピンのエリアごとのコントラスト値をそれぞれｆＣk （ｆＣ1 ，…ｆＣn ）、ｂＣk （ｂＣ1 ，ｂＣ2 ，…ｂＣn ）とする。ｎはエリア数である。
【００５３】
次に、演算回路１２はエリアごとに後ピンコントラストと前ピンコントラストの差分値Ｅｆk （Ｅｆ1 ，Ｅｆ2 ，…Ｅｆn ）を算出する（Ｓ５３）。
【００５４】
さらに、Ｅｆk に対しＥｆk-1 とＥｆk は同符号かチェックし（Ｓ５６）、同符号の場合はさらにＥｆk とＥｆk+1 は同符号かチェックする（Ｓ５７）。同符号の場合はＥｆk をＥｆj としてメモリ格納し（Ｓ５８）、ｋをインクリメントする。また同符号でない場合は単にｋをインクリメントする（Ｓ５５）。この動作は全エリア数に対して行われる（Ｓ５４）。すなわち対象エリアに対してその前後の２つのエリアのデフォーカス方向が対象エリアと同一の場合は対象エリアを有効エリアとしてメモリに格納する動作を全エリアに対して行う。
【００５５】
この動作を全エリアに対して行った後、有効エリアのデフォーカス量の平均値をデフォーカス量として決定してＣＰＵ８へ出力する（Ｓ５９，Ｓ６０）。
【００５６】
以上の様なエリア分割による制御を行えば被写体像以外のゴミなどノイズ成分を除去した高精度なＡＦを実現できる。
【００５７】
図７は被写体Ｓのカバーガラスにゴミが付着したモデルを示したものである。同図（ａ）はＡＦ制御中の被写体の断面図であり、スライド、カバーガラス間の目的の被写体のカバーガラスにゴミが付着している様子を示している。また、同図（ｂ）は同図（ａ）の様なゴミに被写体がセンサに投影されている様子を示している。さらに図中の（ア）〜（ケ）はエリア分割によるエリアを表している。同図（ｃ）はエリアごとのデフォーカスの方向を示している。
【００５８】
同図（ａ）の状態ではエリアごとのデフォーカス方向は（ｃ）の様なものとなり、ゴミがのっているエリア（エ）のみデフォーカス方向が逆となる。本実施の形態の制御によれば有効エリアは（イ），（カ），（キ），（ク）となり、確実に被写体像のみのエリアをＡＦ制御に用いていることがわかる。従って、被写体像のみの画像からＡＦ制御を行うことにより高精度なＡＦ制御が可能となる。
【００５９】
さらに図８の様にゴミがエリア間にまたがる場合でも同図中の（イ），（キ），（ク）の様に被写体像のみの画像を用いてＡＦを行うことが可能となる。また厚みのある被写体Ｓでも従来のＡＦと変わることなく精度を維持できることは明白である。
【００６０】
すなわち、ゴミに対してエリアを最適化すれば確実に被写体像のみでＡＦ制御を行うことが可能となる。
【００６１】
従って、ゴミ等が被写体像に混入する様な場合でもハンチングすることなく高精度に被写体Ｓに合焦させることができる。
【００６２】
＜本発明の実施の形態の変形＞
第３の実施の形態では、特にエリア分割法によるＡＦ制御のみを説明したが、本実施の形態と第１または第２の実施の形態を組み合わせれば、相乗効果により高速かつ高精度なＡＦ制御が可能となるのは明白である。
【００６３】
本発明は第１〜第３の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、被写体像にゴミなどのノイズ画像が存在しても高速かつ高精度なＡＦ制御が実現可能となる顕微鏡自動焦点検出方法及び顕微鏡自動焦点検出装置及びそれを用いた顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の顕微鏡自動焦点検出装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態の特徴である、対物レンズの焦点深度によるエリア分割法の選択とデフォーカス
量算出部を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態の作用効果を説明するための図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施の形態の作用効果を説明するための図。
【図８】本発明の第３の実施の形態の作用効果を説明するための図。
【図９】従来の顕微鏡に用いられている自動焦点検出装置の問題点を説明するための図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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