(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された試料を観察する、対物レンズを含む対物光学系と、
該対物光学系により形成された前記試料の像の合焦度を検出する合焦度検出手段と、
該合焦度検出手段が検出した合焦度に応じて前記対物レンズと前記ステージの少なくとも何れか一方を上下方向に駆動し、焦点調整を行う駆動手段とを有する顕微鏡自動焦点調整装置において、
前記駆動手段は、
前記対物レンズが液浸対物レンズであると判定された場合には、
該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に隔離させる方向においては駆動速度を、前記試料が前記ステージ上から離れない範囲において低速に設定し、
該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に接近させる方向においては駆動速度を、隔離させる方向における駆動速度に比べて高速に設定するものであることを特徴とする顕微鏡自動焦点調整装置。
【請求項２】
ステージ上に載置された試料を観察する、対物レンズを含む対物光学系と、
該対物光学系により形成された前記試料の像の合焦度を検出する合焦度検出手段と、
該合焦度検出手段が検出した合焦度に応じて前記対物レンズと前記ステージの少なくとも何れか一方を上下方向に駆動し、焦点調整を行う駆動手段とを有する顕微鏡自動焦点調整装置において、
前記駆動手段は、
前記対物レンズが液浸対物レンズであると判定された場合には、
該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に接近させる方向に駆動する速度に比べて、少なくとも該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に隔離させる方向に駆動する速度を低速に、かつ、前記試料が前記ステージ上から離れない範囲の速度に設定するものであることを特徴とする顕微鏡自動焦点調整装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、
前記液浸対物レンズと前記ステージとを相互に隔離させる方向においては、前記合焦度にかかわらず、前記駆動速度を設定するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡自動焦点調整装置。
【請求項４】
前記顕微鏡自動焦点調整装置は、
さらに、前記対物レンズが液浸対物レンズか否かを示すスイッチを設けた外部コントローラを備えており、
前記外部コントローラからの入力に基づいて対物レンズが液浸対物レンズか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡自動焦点調整装置。
【請求項５】
前記顕微鏡自動焦点調整装置は、
観察光路中の対物レンズの種類を検出する顕微鏡レボルバを用いており、
その検出結果を基に対物レンズが液浸対物レンズか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡自動焦点調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は顕微鏡の焦点を自動的に調整する顕微鏡自動焦点調整装置に関し、特に、対物レンズとして液浸対物レンズを使用する場合に用いる顕微鏡自動焦点調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡の焦点を自動的に調整する顕微鏡自動焦点調整装置におけるレンズ又はステージの駆動速度を制御する機構としてはこれまで多くのものが提案されている。
【０００３】
例えば、特公昭６３−５６９６１号公報は、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段を備え、被写体輝度が高輝度側であると検出された場合には撮影レンズの駆動速度を高速側にし、また、被写体輝度が低輝度側であると検出された場合には撮影レンズの駆動速度を低速側にする自動合焦カメラを提案している。
【０００４】
また、特公昭５９−１９３２２号公報は、変倍機構の操作に応じて、観察光学系が高倍になったときには、被検物又は観察光学系を光軸方向に低速移動させ、観察光学系が低倍になったときには高速移動させる光学機械における観察速度制御装置を提案している。
【０００５】
自動合焦動作は対物レンズ又は観察物を載置したステージを光軸方向に駆動することにより行われる。この場合の駆動速度制御は観察物の輝度や観察光学系の倍率の条件等により決められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような自動合焦カメラや観察速度制御装置における対物光学系に液浸対物レンズを用いた場合には、対物レンズの先端と標本との間に油その他の液体をつけて観察を行うので、例えば、自動合焦動作においてステージを降下させたときに、液体の粘性によって、標本が対物レンズの先端に付着し、標本がステージの動きに追従しなくなることがあった。このような場合には、ステージの移動量と標本の移動量とが一致しなくなるので、自動合焦装置が合焦であると判断してステージを停止させても、その後、標本が対物レンズの先端から離れてステージ上に付着したような場合には、合焦から外れてしまうという事態を生じていた。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、対物レンズとして液浸対物レンズを用いた場合にも、試料が常にステージに付着し、適正な焦点検出を行うことができる顕微鏡自動焦点調整装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
この目的を達成するため、本発明に係る顕微鏡自動焦点調整装置は、ステージ上に載置された試料を観察する、対物レンズを含む対物光学系と、該対物光学系により形成された前記試料の像の合焦度を検出する合焦度検出手段と、該合焦度検出手段が検出した合焦度に応じて前記対物レンズと前記ステージの少なくとも何れか一方を上下方向に駆動し、焦点調整を行う駆動手段とを有する顕微鏡自動焦点調整装置であって、前記駆動手段は、前記対物レンズが液浸対物レンズであると判定された場合には、該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に隔離させる方向においては駆動速度を、前記試料が前記ステージ上から離れない範囲において低速に設定し、該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に接近させる方向においては駆動速度を、隔離させる方向における駆動速度に比べて高速に設定するものであることを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡自動焦点調整装置は、ステージ上に載置された試料を観察する、対物レンズを含む対物光学系と、該対物光学系により形成された前記試料の像の合焦度を検出する合焦度検出手段と、該合焦度検出手段が検出した合焦度に応じて前記対物レンズと前記ステージの少なくとも何れか一方を上下方向に駆動し、焦点調整を行う駆動手段とを有する顕微鏡自動焦点調整装置であって、前記駆動手段は、前記対物レンズが液浸対物レンズであると判定された場合には、該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に接近させる方向に駆動する速度に比べて、少なくとも該液浸対物レンズと前記ステージとを相互に隔離させる方向に駆動する速度を低速に、かつ、前記試料が前記ステージ上から離れない範囲の速度に設定するものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様においては、前記駆動手段は、前記液浸対物レンズと前記ステージとを相互に離隔させる方向においては、前記合焦度にかかわらず、前記駆動速度を設定するものであることを特徴とする。
また、前記顕微鏡自動焦点調整装置は、さらに、前記対物レンズが液浸対物レンズか否かを示すスイッチを設けた外部コントローラを備えており、前記外部コントローラからの入力に基づいて対物レンズが液浸対物レンズか否かを判定することを特徴とする。
また、前記顕微鏡自動焦点調整装置は、観察光路中の対物レンズの種類を検出する顕微鏡レボルバを用いており、その検出結果を基に対物レンズが液浸対物レンズか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明に係る顕微鏡自動焦点調整装置の第一実施例を示す。
顕微鏡１は上下方向に移動可能に設置されているステージ２を有している。ステージ２はステージ駆動回路３と接続されており、ステージ２の駆動方向、駆動速度及び駆動量はステージ駆動回路３により設定される。
【００１１】
ステージ２上には観察対象物である試料４が載置される。ステージ２の上方には対物レンズ５及び接眼レンズ６が配置されており、試料４の光像は、対物レンズ５を通過した後、接眼レンズ６を介して検鏡者により観察される。
対物レンズ５及び接眼レンズ６からなる観察光学系には合焦度検出装置７が接続されており、合焦度検出装置７は試料４の光像のコントラストその他の合焦度評価値を算出する。
【００１２】
合焦度検出装置７には中央処理装置（ＣＰＵ）８が接続されており、合焦度検出装置７が算出した合焦度評価値はＣＰＵ８に送られる。ＣＰＵ８はこの合焦度評価値に基づいてステージ２の駆動方向、駆動量及び駆動速度を演算し、演算結果をステージ駆動回路３に出力する。ステージ駆動回路３はこの演算結果に基づいてステージ２を所定量だけ上下何れかの方向に駆動し、焦点調整を行う。
【００１３】
ＣＰＵ８には外部コントローラ９が接続されており、観察光路中の対物レンズ５の倍率、対物レンズ５が液浸対物レンズか否か、開口数（ＮＡ）などの光学的情報が外部コントローラ９からＣＰＵ８に送られる。この対物レンズ５に関する光学的情報は、観察者が顕微鏡１を使用する際に、観察者によって予め外部コントローラ９に入力される。
【００１４】
なお、予め数種類の対物レンズ（図示せず）が用意されており、観察者は、観察時においては、外部コントローラ９の操作によって観察光路に入れる液浸対物レンズその他の対物レンズを選択することができるようになっている。
【００１５】
以上のような構成を有する本実施例に係る顕微鏡自動焦点調整装置は以下のように作動する。
ＣＰＵ８は、焦点検出動作を行う前に、対物レンズ５に関する光学的情報を外部コントローラ９から受信し、その光学的情報に基づいて、現在使用されている対物レンズ５が液浸対物レンズであるか否かを第一に判定する。
対物レンズ５が液浸対物レンズではない場合には、ＣＰＵ８は通常の焦点検出動作を行う。
【００１６】
対物レンズ５が液浸対物レンズである場合には、ＣＰＵ８は、ステージ２を上方向に駆動するときには高速でステージ２を駆動し、ステージ２を下方向に駆動するときには試料４がステージ２上から離れない範囲において低速でステージ２を駆動する。このように、ステージ２の駆動方向に応じて、ステージ２の移動速度が変えられるので、対物レンズ５として液浸対物レンズを使用した場合にも、試料４がステージ２上に付着したままの状態で焦点検出動作が行われる。従って、ＣＰＵ８が試料４の位置を誤認識することがなくなり、従来の装置におけるような焦点検出の過誤を回避することができる。
【００１７】
また、特に粘性の強い油を使用した場合には、特にステージ２を下方向に駆動したときに、試料４がステージ２から離れやすくなる。このため、ＣＰＵ８は、ステージ２を下げる方向に駆動する場合には、合焦度検出装置７から送られてきた合焦度評価値を無視し、合焦度評価値とは無関係にステージ２の駆動速度及び駆動量を決定する。すなわち、ステージ２を上方向に駆動する場合には試料４とステージ２との付着状態は維持されるので、ＣＰＵ８は、ステージ２を上方向に駆動する場合のみ、合焦度評価値に基づいて焦点検出動作を行うようにすることもできる。
【００１８】
図２は、以上述べたような、対物レンズ５として液浸対物レンズを使用した場合の焦点検出動作の手順を示したフローチャートである。
まず、ＣＰＵ８が合焦度検出装置７から光像の合焦度評価値を入力する（ステップ１１）。
【００１９】
次いで、ＣＰＵ８は入力した合焦度評価値に基づいて合焦か否かを判定する（ステップ１２）。合焦であれば、焦点検出動作は終了する。
合焦でない場合には、ＣＰＵ８は、ステージ２の現在位置が焦点から上下何れの方向に偏位しているかを判定する（ステップ１３）。
【００２０】
焦点がステージ２の現在位置よりも下方にあると判定した場合には、ＣＰＵ８は、ステージ２を下方向に低速で移動させる（ステップ１４）。また、焦点がステージ２の現在位置よりも上方にあると判定した場合には、ＣＰＵ８は、ステージ２を上方向に高速で移動させる（ステップ１５）。
【００２１】
ステージ２を上又は下方向に移動させた後、ＣＰＵ８は、再度合焦度検出装置７からの光像の合焦度評価値の入力（ステップ１１）、合焦か否かの判定（ステップ１２）、合焦動作（ステップ１３〜１５）を繰り返すことによって、合焦を得る。
【００２２】
なお、本実施例においては、焦点検出動作に際して、ステージ２を上下方向に駆動したが、対物レンズ５を光軸に沿って上下方向に駆動させるようにすることもできる。あるいは、ステージ２と対物レンズ５の双方を上下方向に同時に駆動させるようにすることも可能である。
【００２３】
また、本実施例においては、ＣＰＵ８が合焦度評価値に基づいて合焦か否かを判定した後に、ステージ２を一度に上下方向に移動させていたが、以下の変形例ように、ステージ２を徐々に移動させる焦点検出動作も可能である。
【００２４】
まず、焦点検出の際に、ＣＰＵ８が、対物レンズ５に関する光学的情報を外部コントローラ９から受信し、その光学的情報に基づいて、現在使用されている対物レンズ５が液浸対物レンズではないと判定した場合には、ＣＰＵ８は、ステージ２の位置を少しずつ上又は下方向に変化させながら、合焦度評価値に基づく合焦か否かの判定を繰り返し、合焦度評価値が最大となるような位置にステージ２を移動させる「山登り方式」により焦点調整を行う。
【００２５】
また、ＣＰＵ８が対物レンズ５が液浸対物レンズであると判定した場合には、ステージ２の位置を少しずつ上方向に移動させ、合焦度評価値に基づく合焦か否かの判定を繰り返し、合焦度評価値が最大になった後、減少を始めたような場合には、合焦度評価値が最大になった位置までステージ２を戻すという山登り方式で合焦を得ることができる。
【００２６】
ステージ２の位置を少しずつ上方向に移動させ、合焦度評価値に基づく合焦か否かの判定を繰り返したときに、合焦度評価値が減少方向にあるような場合には、ＣＰＵ８は、合焦度検出装置７からの合焦度評価値の入力を一時停止し、ステージ２を強制的に所定距離だけ下げる。その後、その位置から再度ステージ２の位置を少しずつ上方向に移動させ、合焦度評価値に基づく合焦か否かの判定を繰り返し、上述のように、合焦度評価値が最大になるような位置を探す。
【００２７】
このように、対物レンズ５が液浸対物レンズである場合には、焦点検出動作におけるステージ２の駆動方向を上方向に限定することによって、常に試料４がステージ２に付着している状態を維持することができ、ひいては、合焦点か否かの誤認識を防止することができる。
【００２８】
なお、上述の変形例の場合にも、ステージ２に代えて対物レンズ５を移動させることも可能であるし、また、ステージ２及び対物レンズ５の双方を移動させることも可能である。
【００２９】
上記の第一実施例及びその変形例においては、ＣＰＵ８は、外部コントローラ９からの光学的情報に基づいて、対物レンズ５が液浸対物レンズか否かを判定しているが、判定の方法はこれには限定されない。例えば、外部コントローラ９に対物レンズ５が液浸対物レンズか否かを示すスイッチを設け、観察者がこのスイッチに入力することにより、ＣＰＵ８が対物レンズ５が液浸対物レンズか否かを判定できるようにすることも可能である。
【００３０】
あるいは、顕微鏡１にレボルバ１０を設け、レボルバ１０が観察光路中の対物レンズ５の種類を検出し、その検出結果をＣＰＵ８に送ることにより、ＣＰＵ８が対物レンズ５が液浸対物レンズか否かを判定できるようにすることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る顕微鏡自動焦点検出装置によれば、液浸対物レンズを使用した自動焦点検出動作においても、常に試料がステージに付着している状態を維持することができる。その結果、試料の位置の誤認識を防止することができ、焦点検出の過誤をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る顕微鏡自動焦点検出装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】図１に示した実施例の焦点検出動作の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  顕微鏡
２  ステージ
３  ステージ駆動回路
４  試料
５  対物レンズ
６  接眼レンズ
７  合焦度検出装置
８  ＣＰＵ
９  外部コントローラ
１０  レボルバ
【図１】
0003580902.tif 000002
【図２】
0003580902.tif 000003