(57)【要約】【課題】合焦位置を正しく検出する。【解決手段】拡大観察装置１００は、複数の光学素子と、観察対象物Ｓの画像データを生成する撮像装置２０と、複数の光学素子の配置を変更する光検出装置３０と、検鏡法と検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納したストレージ４４と、ストレージ４４に格納されている複数の特徴情報を表示装置５０に表示させる表示制御部４０ａと、駆動制御部４０ｂと、自動焦点検出部４０ｃを備える。駆動制御部４０ｂは、表示装置５０に表示された複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ検鏡法の設定が切り替わるように駆動装置３０を制御する。自動焦点検出部４０ｃは、第１の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う。【選択図】図１
2018092008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を拡大して観察する拡大観察装置であって、
複数の光学素子と、
前記対象物を撮像して前記対象物の画像データを生成する撮像装置と、
前記複数の光学素子の配置を変更する駆動装置と、
検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置と、
前記記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させる表示制御部と、
前記拡大観察装置の検鏡法の設定が、前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ切り替わるように、前記駆動装置を制御する駆動制御部と、
前記第１の検鏡法で前記撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う自動焦点検出部と、を備える
ことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の拡大観察装置において、
前記駆動制御部は、前記第１の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されないときに、前記拡大観察装置の検鏡法の設定が前記第１の検鏡法とは異なる第２の検鏡法へ切り替わるように、前記駆動装置を制御し、
前記自動焦点検出部は、前記第２の検鏡法で前記撮像装置により撮像された前記対象物の前記第２の画像データに基づいて合焦位置を検出する第２の自動焦点検出処理を行う
ことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の拡大観察装置において、
前記複数の特徴情報に対応する複数の検鏡法は、明視野観察、暗視野観察法、微分干渉観察、又は、偏光観察のうちの少なくとも２つを含む
ことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の拡大観察装置において、
前記複数の特徴情報は、試料の構造的な特徴を表す文字データ、又は、試料の構造的な特徴を表す画像データを含む
ことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項５】
請求項４に記載の拡大観察装置において、
前記表示制御部は、前記複数の特徴情報を、前記表示装置の画面内に配置された入力用ユーザインターフェースコンポーネントに関連付けて表示させる
ことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項６】
拡大観察装置で行われる焦点検出方法であって、
検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示し、
前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の検鏡法の設定を切り替え、
前記第１の検鏡法で撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う
ことを特徴とする焦点検出方法。
【請求項７】
拡大観察装置の制御プログラムであって、
検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させ、
前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の設定を切り替えるための制御信号を送信し、
前記第１の検鏡法で撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項８】
対象物を拡大して観察する拡大観察装置の制御装置であって、
検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置と、
回路と、を備え、
前記回路は、
前記記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させ、
前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の検鏡法の設定を切り替えるための制御信号を送信し、
前記第１の検鏡法で撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う、ように構成される
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大観察装置、焦点検出方法、制御プログラム、及び、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動焦点検出機能を備えた顕微鏡装置が知られている。例えば、特許文献１には、生体試料へのダメージを抑えるために暗視野観察下で自動焦点検出を行う自動焦点検出装置を備えた顕微鏡装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０５８６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、観察対象物が培養容器に収容された細胞等の生体試料であるケースが想定されているが、顕微鏡装置などの拡大観察装置の観察対象物は生体試料に限らない。拡大観察装置では、様々な試料が観察され得る。
【０００５】
しかしながら、試料に応じて自動焦点検出に適した検鏡法が異なることがあり、不適切な検鏡法で自動焦点検出が行われると、合焦位置が検出されないことがある。また、合焦位置以外の位置を合焦位置と誤って検出してしまう、いわゆる偽合焦と呼ばれる事象が発生することもある。
【０００６】
以上の実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、合焦位置を正しく検出する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る拡大観察装置は、対象物を拡大して観察する拡大観察装置であって、複数の光学素子と、前記対象物を撮像して前記対象物の画像データを生成する撮像装置と、前記複数の光学素子の配置を変更する駆動装置と、検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置と、前記記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させる表示制御部と、前記拡大観察装置の検鏡法の設定が、前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ切り替わるように、前記駆動装置を制御する駆動制御部と、前記第１の検鏡法で前記撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う自動焦点検出部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る焦点検出方法は、拡大観察装置で行われる焦点検出方法であって、検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示し、前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の検鏡法の設定を切り替え、前記第１の検鏡法で撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う。
【０００９】
本発明の一態様に係るプログラムは、拡大観察装置の制御プログラムであって、検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させ、前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の設定を切り替えるための制御信号を送信し、前記第１の検鏡法で撮像装置により撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う処理をコンピュータに実行させる。
【００１０】
本発明の一態様に係る制御装置は、対象物を拡大して観察する拡大観察装置の制御装置であって、検鏡法と前記検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を格納した記憶装置と、回路と、を備え、前記回路は、前記記憶装置に格納されている複数の特徴情報を表示装置に表示させ、前記対応関係により特定される第１の検鏡法であって、前記表示装置に表示された前記複数の特徴情報の中から選択された第１の特徴情報に対応する第１の検鏡法へ前記拡大観察装置の検鏡法の設定を切り替えるための制御信号を送信し、前記第１の検鏡法で撮像された前記対象物の第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う、ように構成される。
【発明の効果】
【００１１】
上記の態様によれば、合焦位置を正しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る拡大観察装置１００の構成を例示した図である。
【図２】制御装置４０のハードウェア構成の例示した図である。
【図３】明視野観察時における拡大観察装置１００に含まれる光学素子の配置を例示した図である。
【図４】暗視野観察時における拡大観察装置１００に含まれる光学素子の配置を例示した図である。
【図５】微分干渉観察時における装置本体１０に含まれる光学素子の配置を例示した図である。
【図６】偏光観察時における拡大観察装置１００に含まれる光学素子の配置を例示した図である。
【図７】第１の実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。
【図８】表示装置５０に表示された画面の一例である。
【図９】ストレージ４４に格納された情報の一例である。
【図１０】自動焦点検出処理のフローチャートである。
【図１１】観察対象物Ｓの構造を例示した図である。
【図１２】明視野観察で生成されるコントラスト曲線を例示した図である。
【図１３】暗視野観察で生成されるコントラスト曲線を例示した図である。
【図１４】ピーク判定方法について説明するための図である。
【図１５】表示装置５０に表示された画面の別の例である。
【図１６】第２の実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。
【図１７】第３の実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。
【図１８】制御装置７０のハードウェア構成の例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る拡大観察装置１００の構成を例示した図である。拡大観察装置１００は、観察対象物Ｓを拡大して観察する、顕微鏡装置やデジタルマイクロスコープなどの拡大観察装置である。拡大観察装置１００は、装置本体１０と、制御装置４０と、表示装置５０と、入力装置６０を備え、複数の検鏡法を切り替えて観察対象物Ｓを観察することができる。
【００１４】
装置本体１０は、図１に示すように、光源１１と、照明レンズ１２と、ポラライザ１３ａと、アナライザ１３ｂと、ハーフミラー１４と、暗視野キューブ１５と、ＤＩＣ（Differential Interference Contrast）プリズム１６と、対物レンズ１７と、レボルバ１８と、結像レンズ１９と、撮像装置２０と、駆動装置３０を備える。また、装置本体１０は、対物レンズ１７の光軸方向に移動して観察対象物Ｓとの相対距離を変更する焦準部である。なお、装置本体１０の代わりに図示しない電動ステージが焦準部であってもよい。
【００１５】
光源１１は、照明光を出射する光源であり、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)白色光源である。ポラライザ１３ａとアナライザ１３ｂは、偏光フィルタであり、それぞれ回転自在に配置されている。暗視野キューブ１５は、リング絞りと穴あきミラーを含む。ＤＩＣプリズム１６は、例えば、ノマルスキープリズムである。レボルバ１８に装着された対物レンズ１７は、少なくとも明視野観察と暗視野観察の両方に対応可能な対物レンズである。
【００１６】
撮像装置２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサを備えたカメラである。撮像装置２０は、観察対象物Ｓを撮像して観察対象物Ｓの画像データを生成する。生成された画像データは、制御装置４０へ送信される。
【００１７】
駆動装置３０は、装置本体１０が有する複数の光学素子を光路に対して挿脱する装置であり、制御装置４０からの指示に応じて複数の光学素子の配置を変更する。拡大観察装置１００では、光学素子の配置が変更されることで検鏡法が切り替わる。
【００１８】
駆動装置３０は、それぞれ異なる光学素子を挿脱する、駆動部３１と、駆動部３２と、駆動部３３と、駆動部３４を備える。駆動部３１、駆動部３２、駆動部３４は、それぞれ、ポラライザ１３ａ、アナライザ１３ｂ、ＤＩＣプリズム１６を動かして、光路中又は光路外に配置する。駆動部３３は、ハーフミラー１４及び暗視野キューブ１５を動かして、ハーフミラー１４又は暗視野キューブ１５の一方の光路中に配置し、他方を光路外に配置する。
【００１９】
制御装置４０は、表示装置５０を制御する表示制御部４０ａと、駆動装置３０を制御する駆動制御部４０ｂと、合焦位置を自動的に検出する自動焦点検出処理を行う自動焦点検出部４０ｃを備える。ここで、合焦位置とは、焦点が観察対象物Ｓに合うときの焦準部の位置をいう。なお、制御装置４０は、例えば、標準的なコンピュータであり、ソフトウェアプログラムを実行することで、表示制御部４０ａ、駆動制御部４０ｂ、自動焦点検出部４０ｃとして機能する。
【００２０】
図２は、制御装置４０のハードウェア構成を例示した図である。制御装置４０は、図２に示すように、プロセッサ４１、メモリ４２、入出力インターフェース４３、ストレージ４４、及び、可搬記録媒体４６が挿入される可搬記録媒体駆動装置４５を備える。そして、これらの構成要素はバス４７によって相互に接続されている。
【００２１】
プロセッサ４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの電気回路（Circuitry）であり、メモリ４２に記憶されているプログラムを実行してプログラムされた処理を行う。メモリ４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、プログラムの実行の際に、ストレージ４４または可搬記録媒体４６に格納されているプログラムまたはデータを一時的に記憶する。
【００２２】
入出力インターフェース４３は、制御装置４０以外の装置（例えば、装置本体１０、表示装置５０、入力装置６０など）と信号をやり取りするハードウェアである。ストレージ４４は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリであり、主に各種データやプログラムの記録に用いられる記憶装置である。ストレージ４４には、検鏡法とその検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係が格納されている。可搬記録媒体駆動装置４５は、光ディスクやコンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体４６を収容するものである。可搬記録媒体４６は、ストレージ４４を補助する役割を有する。ストレージ４４及び可搬記録媒体４６は、それぞれプログラムを記録した非一過性のコンピュータ読取可能媒体の一例である。
【００２３】
なお、図２は、制御装置４０のハードウェア構成の一例であり、制御装置４０はこの構成に限定されるものではない。制御装置４０は、汎用装置ではなく専用装置であってもよい。制御装置４０は、プログラムを実行するプロセッサの代わりに又は加えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの電気回路を備えてもよく、表示制御部４０ａ、駆動制御部４０ｂ、自動焦点検出部４０ｃは、それらの電気回路によって構成されてもよい。
【００２４】
表示装置５０は、拡大観察装置１００の利用者に情報を提供するディスプレイである。表示装置５０は、例えば、液晶ディスプレイであってもよく、又は、有機ＥＬディスプレイであってもよい。表示装置５０は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、観察対象物Ｓの画像などを表示する。
【００２５】
入力装置６０は、拡大観察装置１００の利用者の操作に応じた命令を制御装置４０へ入力する入力装置である。入力装置６０は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどである。なお、表示装置５０と入力装置６０は、制御装置４０と一体に構成されていても良く、制御装置４０の一部であってもよい。
【００２６】
拡大観察装置１００で切り換えて使用される複数の検鏡法には、明視野観察、暗視野観察法、微分干渉観察、又は、偏光観察のうちの少なくとも２つが含まれている。以下、図３から図６を参照しながら、各検鏡法における拡大観察装置１００に含まれる複数の光学素子の配置について説明する。なお、図３、図４、図５及び図６は、それぞれ明視野観察、暗視野観察、微分干渉観察、偏光観察時における拡大観察装置１００に含まれる光学素子の配置を例示した図である。
【００２７】
以降では、各光学素子の状態に関して、光学素子が光路中に配置されている状態をＩＮ状態として、光学素子が光路外に配置されている状態をＯＵＴ状態として定義する。また、複数の駆動部によって配置が変更されるポラライザ１３ａ、アナライザ１３ｂ、ハーフミラー１４、暗視野キューブ１５、及びＤＩＣプリズム１６は、光路に対して挿脱される対象となる光学素子であり、これらを挿抜部材と総称する。
【００２８】
図３に示されるように、明視野検鏡法、すなわち、明視野観察時における拡大観察装置１００では、挿抜部材のうちハーフミラー１４のみがＩＮ状態であり、その他の挿抜部材はＯＵＴ状態である。図３に示される拡大観察装置１００によれば、照明光がハーフミラー１４で対物レンズ１７の光軸ＡＸと同じ方向（以降、同軸方向）に反射されるため、同軸落射照明が実現される。
【００２９】
図４に示されるように、暗視野検鏡法、すなわち、暗視野観察時における拡大観察装置１００では、挿抜部材のうち暗視野キューブ１５のみがＩＮ状態であり、その他の挿抜部材はＯＵＴ状態である。図４に示される拡大観察装置１００によれば、照明光は対物レンズ１７の瞳の周辺部にのみ入射して斜めから観察対象物Ｓに照射されるため、散乱光や回折光を検出することが可能である。暗視野検鏡法は、散乱光や回折光を検出するという特性により、明視野検鏡法では検出が困難な微小なキズ等を検出するのに適している。
【００３０】
図５に示されるように、微分干渉検鏡法、すなわち、微分干渉観察時における拡大観察装置１００では、挿抜部材のうちポラライザ１３ａ、アナライザ１３ｂ、ハーフミラー１４及びＤＩＣプリズム１６がＩＮ状態であり、暗視野キューブ１５はＯＵＴ状態である。図５に示される拡大観察装置１００によれば、ＤＩＣプリズム１６で分割されてわずかに異なる位置で観察対象物Ｓに照射される２つの偏光の干渉を利用することで、観察対象物Ｓの立体的な画像を得ることができる。微分干渉検鏡法は、光の干渉を利用して微小な段差をコントラストに変換するという特性により、明視野検鏡法に加えて暗視野検鏡法でも検出が困難な微小な段差等を検出するのに適している。
【００３１】
図６に示されるように、偏光検鏡法、すなわち、偏光観察時における拡大観察装置１００では、挿抜部材のうちポラライザ１３ａ、アナライザ１３ｂ、及び、ハーフミラー１４がＩＮ状態であり、暗視野キューブ１５及びＤＩＣプリズム１６はＯＵＴ状態である。図６に示される拡大観察装置１００によれば、観察対象物Ｓの偏光特性に応じたコントラストや色を有する画像を得ることができる。
【００３２】
図７は、本実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。図８は、表示装置５０に表示された画面の一例である。図９は、ストレージ４４に格納された情報の一例である。図１０は、自動焦点検出処理のフローチャートである。図１１は、観察対象物Ｓの構造を例示した図である。図１２は、明視野観察で生成されるコントラスト曲線を例示した図である。図１３は、暗視野観察で生成されるコントラスト曲線を例示した図である。
【００３３】
以下、図７から図１３を参照しながら、拡大観察装置１００で行われる焦点検出方法について具体的に説明する。焦点検出処理は、例えば、表示装置５０に表示されている図８に示すウィンドウＷ１上のボタンＢｔｎ１を押下することで開始される。焦点検出処理が開始されると、拡大観察装置１００は、表示装置５０に試料の構造的な特徴を表す特徴情報を表示する（ステップＳ１０）。
【００３４】
ステップＳ１０では、制御装置４０は、まず、ストレージ４４に格納されている図９に示す情報４４ａを参照する。情報４４ａは、検鏡法と検鏡法での観察に適した試料の構造的な特徴を表す特徴情報との対応関係を示していて、予めストレージ４４に登録されている。情報４４ａには、拡大観察装置１００で切り換えて使用される複数の検鏡法（明視野観察、暗視野観察法、微分干渉観察、又は、偏光観察）が含まれている。また、情報４４ａには、それらの複数の検鏡法に対応する複数の特徴情報が含まれている。
【００３５】
ステップＳ１０では、その後、制御装置４０の表示制御部４０ａが、ストレージ４４に格納されている複数の特徴情報を表示装置５０に表示させる。表示制御部４０ａは、例えば、図８に示すように、情報４４ａに含まれている複数の特徴情報がリストされた新たなウィンドウＷ２を、表示装置５０に表示させる。なお、表示制御部４０ａは、複数の特徴情報を、表示装置５０の画面内に配置された入力用ユーザインターフェースコンポーネントに関連付けて表示させることが望ましい。図８には、複数の特徴情報がウィンドウＷ２に配置されたボタン（ボタンＢｔｎ２１からボタンＢｔｎ２４）上に表示された例を示されている。
【００３６】
その後、拡大観察装置１００は、表示装置５０に表示された特徴情報の選択を監視する（ステップＳ２０）。ここでは、制御装置４０は、例えば、特徴情報に関連付けられた入力用ユーザインターフェースコンポーネントで発生するイベントを監視する。図８に示す例では、制御装置４０は、ボタン（ボタンＢｔｎ２１からボタンＢｔｎ２４）押下時に発生するイベントを監視する。
【００３７】
利用者が表示装置５０に表示されている複数の特徴情報の中から入力装置６０を用いて一つの特徴情報を選択すると、拡大観察装置１００は、検鏡法を決定する（ステップＳ３０）。以降では、利用者に選択された特徴情報を第１の特徴情報と記す。
【００３８】
ステップＳ３０では、制御装置４０は、第１の特徴情報に対応する検鏡法を決定する。第１の特徴情報に対応する検鏡法は、ストレージ４４に格納された対応関係（即ち、情報４４ａ）により特定される。以降では、第１の特徴情報に対応する検鏡法を第１の検鏡法と記す。
【００３９】
検鏡法が決定されると、拡大観察装置１００は、決定した検鏡法へ装置の設定を変更する（ステップＳ４０）。ここでは、拡大観察装置１００は、第１の検鏡法へ拡大観察装置１００の検鏡法の設定を切り替える。より詳細には、制御装置４０の駆動制御部４０ｂが、拡大観察装置１００の検鏡法の設定が第１の検鏡法へ切り替わるように、駆動装置３０を制御する。具体的には、駆動制御部４０ｂは、第１の検鏡法へ拡大観察装置１００の設定を切り替えるための制御信号を駆動装置３０へ送信し、制御信号を受信した駆動装置３０が複数の光学素子の配置を変更する。
【００４０】
設定が変更されると、拡大観察装置１００は、自動焦点検出処理を行う（ステップＳ５０）。ここでは、制御装置４０が図１０に示す自動焦点検出処理を行う。より詳細には、制御装置４０の自動焦点検出部４０ｃが、第１の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う。なお、以降では、第１の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの画像データを第１の画像データと記す。
【００４１】
図１０に示す自動焦点検出処理が開始されると、制御装置４０は、まず、観察対象物Ｓの撮像を撮像装置２０に指示する（ステップＳ５１）。制御装置４０からの命令に従って撮像装置２０が観察対象物Ｓを撮像することで、第１の画像データが生成され、制御装置４０へ送信される。
【００４２】
第１の画像データを受信した制御装置４０は、第１の画像データから合焦評価値を算出する（ステップＳ５２）。合焦評価値は、合焦位置の検出に利用できるものであればよく、例えば、画像のコントラスト、画像の輝度などである。なお、画像のコントラストは画像全体から算出されてもよく、画像の一部から算出されてもよい。また、画像の輝度は、画像に含まれる画素の輝度を平均した平均輝度であっても、画像に含まれる画素の輝度の中央値又は最大値に対応する輝度であってもよい。
【００４３】
合焦評価値を算出すると、制御装置４０は、ピーク判定処理を行う（ステップＳ５３）。ピーク判定処理は、合焦評価値がピーク値（極大値）となる焦準部の位置（以降、ピーク位置）が検出されたかどうかを判定する処理である。適切な検鏡法で取得された画像では、合焦位置付近において合焦評価値が大きく変化し、合焦位置で合焦評価値がピーク値となる。このため、適切な検鏡法においては、ピーク位置は合焦位置であり、ピーク位置を検出することは合焦位置を検出することである。
【００４４】
ピーク判定処理でピーク位置が検出されたときには（ステップＳ５４ＹＥＳ）、制御装置４０は、ピーク位置への焦準部の移動を指示し（ステップＳ５５）、自動焦点検出処理を終了する。これにより、焦準部が制御装置４０からの指示に従ってピーク位置（合焦位置）へ移動し、拡大観察装置１００は、観察対象物Ｓに合焦する。
【００４５】
一方、ピーク判定処理でピーク位置が検出されないときには（ステップＳ５４ＮＯ）、制御装置４０は、自動焦点検出処理の開始からの所定時間以上経過しているかどうかを判定する（ステップＳ５６）。そして、制御装置４０は、所定時間以上経過していないときには、制御装置４０は、焦準部をＺ方向（対物レンズ１７の光軸方向）に所定量移動させた（ステップＳ５７）後に、ステップＳ５１からステップＳ５４の処理を繰り返す。また、制御装置４０は、所定時間以上経過しているときには、合焦位置を検出することなく、自動焦点検出処理を終了する。
【００４６】
図７に示す焦点検出処理を行う拡大観察装置１００では、自動焦点検出処理が行われる前に、検鏡法に適した試料の構造的な特徴を示す特徴情報が表示装置５０に表示される。そして、利用者が表示装置５０に表示された特徴情報から観察対象物Ｓの特徴に合致する情報を選択する。これにより、観察対象物Ｓに適した検鏡法に切り替わり、観察対象物Ｓに適した検鏡法で自動焦点検出処理が行われる。従って、拡大観察装置１００によれば、偽合焦を抑制して、合焦位置を正しく検出することができる。
【００４７】
図１１に示すような二層構造を有する観察対象物Ｓの第１層Ｌ１と第２の層Ｌ２の境界Ｂ１を観察する場合を例に具体的に説明する。この場合、明視野観察で自動焦点検出処理を行うと、第１層Ｌ１から第２層Ｌ２に向かって焦点を移動させていくと、画像のコントラストは、図１２に示すように、境界Ｂ１ではコントラストがピーク値を示さないことがある。このため、境界Ｂ１に合焦せずに境界Ｂ１を通過してしまい、第２層Ｌ２の下面である境界Ｂ２（測定点Ｐ２）に合焦してしまうことがある。
【００４８】
これに対して、拡大観察装置１００では、利用者が図８に示す画面上で、二層構造を有する観察対象物Ｓの特徴に合致する“キズ・層構造”と表示されているボタンＢｔｎ２２を押下する。従って、観察対象物Ｓに適した検鏡法である暗視野観察で自動焦点検出処理が行われる。層内には散乱光を生じさせる要素がほとんど存在しないのに対して境界Ｂ１には散乱光を生じさせるキズ等が比較的多く存在し得る。このため、暗視野観察で自動焦点検出処理を行うと、キズ等で生じた散乱光の影響で境界Ｂ１においてコントラストが高くなり、図１３に示すように、境界Ｂ１（測定点Ｐ１）でコントラストがピーク値を示す。これにより、拡大観察装置１００は、境界Ｂ１に合焦することができる。
【００４９】
本実施形態では、ステップＳ５３のピーク判定処理において、コントラストの極大値をピーク値と判定する例を示したが、コントラストの極大値のうち隣接する測定点でのコントラストの値に対して一定量以上大きいものをピーク値と判定してもよい。これにより、コントラストの変化が小さな位置に合焦することを回避することができる。
【００５０】
例えば、図１４に示すコントラスト曲線ＣＣでは、測定点Ｐｂと測定点Ｐｇにおいてコントラストが極大値を示す。測定点Ｐｇにおけるコントラストの値Ｃｇは、測定点Ｐｇに隣接する測定点Ｐｆ及び測定点Ｐｈにおけるコントラストの値Ｃｆ及びコントラストの値Ｃｈに対して十分に大きい。これに対して、測定点Ｐｂにおけるコントラストの値Ｃｂは、測定点Ｐｂに隣接する測定点Ｐａ及び測定点Ｐｃにおけるコントラストの値Ｃａ及びコントラストの値Ｃｃに対して十分に大きくない。このため、図１４に示す例では、測定点Ｐｇにおけるコントラストの値Ｃｇのみをピーク値と判定してもよい。
【００５１】
なお、ピーク値の判定に用いられる閾値は、注目する測定点に対して隣接する測定点が存在している方向に応じて異なっても良い。例えば、図１４に示す例では、測定点Ｐｇと測定点Ｐｆとのコントラスト差についての閾値と、測定点Ｐｇと測定点Ｐｈとのコントラスト差についての閾値は、異なっていてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、ストレージ４４に格納された複数の特徴情報が、試料の構造的な特徴を表す文字データである例を示したが、複数の特徴情報は、試料の構造的な特徴を表す画像データであってもよい。複数の特徴情報は、試料の構造的な特徴を表す文字データ、又は、試料の構造的な特徴を表す画像データを含んでいればよい。複数の特徴情報が画像データを含むことで、特徴情報を表示するステップＳ１０において、図１５に示すように、試料の特徴を表す画像を表示することができる。これにより、利用者は観察対象物Ｓの特徴に合致する特徴情報を更に容易に選択することができるため、拡大観察装置１００の検鏡法を確実に観察対象物Ｓに適した検鏡法へ切り替えることができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
本実施形態に係る拡大観察装置（以降、単に拡大観察装置と記す）は、第１の実施形態に係る拡大観察装置１００と同様の構成を有する。
【００５４】
図１６は、本実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。拡大観察装置は、図１６に示す焦点検出処理を行う。なお、ステップＳ１１０からステップＳ１５０までの処理は、図７に示すステップＳ１０からステップＳ５０までの処理と同様である。
【００５５】
拡大観察装置は、ステップＳ１５０の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されなかった場合（ステップＳ１６０ＮＯ）に、拡大観察装置が第１の検鏡法とは異なる検鏡法へ装置の設定を変更する（ステップＳ１７０）。より詳細には、駆動制御部４０ｂは、第１の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されないときに、拡大観察装置１００の検鏡法の設定が第１の検鏡法とは異なる第２の検鏡法へ切り替わるように、駆動装置３０を制御する。
【００５６】
さらに、拡大観察装置は、変更後の検鏡法で再びステップＳ１５０の自動焦点検出処理を行う（ステップＳ１５０）。より詳細には、自動焦点検出部４０ｃは、第２の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの画像データに基づいて合焦位置を検出する第２の自動焦点検出処理を行う。なお、以降では、第２の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの画像データを第２の画像データと記す。
【００５７】
拡大観察装置は、ステップＳ１５０の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されるまで、ステップＳ１５０からステップＳ１７０の処理を繰り返し、合焦位置が検出されると、焦点検出処理を終了する。
【００５８】
図１６に示す焦点検出処理を行う拡大観察装置でも、第１の実施形態に係る拡大観察装置１００と同様に、自動焦点検出処理が行われる前に、検鏡法に適した試料の構造的な特徴を示す特徴情報が表示装置５０に表示され、利用者によって観察対象物Ｓの特徴に合致する情報が選択される。このため、本実施形態に係る拡大観察装置によっても、拡大観察装置１００と同様に、観察対象物Ｓに適した検鏡法で自動焦点検出処理が行われる。このため、偽合焦を抑制して、合焦位置を正しく検出することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係る拡大観察装置では、第１の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されないときには、検鏡法を切り替えて再び自動焦点検出処理が行われる。このため、利用者の選択が適切ではなく第１の検鏡法が観察対象物Ｓに適した検鏡法でなかった場合であっても、合焦位置を正しく検出することができる。
【００６０】
［第３の実施形態］  
本実施形態に係る拡大観察装置（以降、単に拡大観察装置と記す）は、第１の実施形態に係る拡大観察装置１００と同様の構成を有する。
【００６１】
図１７は、本実施形態に係る焦点検出処理のフローチャートである。なお、ステップＳ２１０からステップＳ２３０までの処理は、図１６に示すステップＳ１５０からステップＳ１７０までの処理と同様である。つまり、拡大観察装置では、まず、自動焦点検出部４０ｃが第１の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの第１の画像データに基づいて合焦位置を検出する第１の自動焦点検出処理を行う。そして、第１の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されないときには、駆動制御部４０ｂが、第１の検鏡法とは異なる第２の検鏡法へ拡大観察装置の検鏡法の設定が切り替わるように、駆動装置３０を制御する。その後自動焦点検出部４０ｃが、第２の検鏡法で撮像装置２０により撮像された観察対象物Ｓの第２の画像データに基づいて合焦位置を検出する第２の自動焦点検出処理を行う。
【００６２】
なお、本実施形態では、第１の検鏡法は、例えば、焦点検出処理開始時点における拡大観察装置に設定されている検鏡法であってもよい。また、第１の検鏡法は、例えば、明視野観察など、予め決定された検鏡法であってもよい。
【００６３】
図１７に示す焦点検出処理を行う拡大観察装置では、第２の実施形態に係る拡大観察装置１００と同様に、第１の自動焦点検出処理で合焦位置が検出されないときには、検鏡法を切り替えて再び自動焦点検出処理が行われる。従って、本実施形態に係る拡大観察装置によれば、複数の検鏡法で自動焦点検出処理が繰り返されることで、合焦位置を正しく検出することができる。
【００６４】
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。拡大観察装置、焦点検出方法、制御プログラム、及び、制御装置は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【００６５】
上述した実施形態では、標準的なコンピュータである制御装置４０が図７、図１６及び図１７に示す焦点検出処理を行う例を示したが、図１８に示すような専用装置である制御装置７０がこれらの焦点検出処理を行ってもよい。制御装置７０は、図１８に示すように、表示制御回路７１と、検鏡法決定回路７２と、駆動制御回路７３と、自動焦点検出回路７４と、記憶回路７５を備えている。制御装置７０は、プロセッサ４１がプログラムを実行することで行う各種処理を、専用回路（表示制御回路７１、検鏡法決定回路７２、駆動制御回路７３、自動焦点検出回路７４）が行う点が異なるが、その他の点は制御装置４０と同様である。制御装置７０によっても、制御装置４０と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、図９では、ストレージ４４に格納されている複数の検鏡法が、明視野観察、暗視野観察、微分干渉観察、及び、偏光観察の４つである例を示したが、複数の検鏡法には、これらのうちの少なくとも２つが含まれていればよい。また、複数の検鏡法には、上記の４つの検鏡法以外の検鏡法が含まれていても良く、例えば、偏射照明観察、蛍光観察などが含まれてもよい。
【００６７】
また、図９では、検鏡法と試料の構造的な特徴が１対１の関係で関連付けられている例を示したが、試料の構造的な特徴が定まることで検鏡法が一意に決定されればよいため、検鏡法と試料の構造的な特徴は１対多の関係で関連付けられていてもよい。また、各検鏡法を実現する光学素子の配置は、複数存在してもよい。例えば、暗視野観察を実現する光学素子の配置が複数存在してもよい。例えば、図４に示す光学素子の配置の他に、対物レンズ１７の周囲に図示しないリング照明用の光源を配置することで、暗視野観察が実現されても良い。
【００６８】
また、図１０では、自動焦点検出処理の具体例を示したが、制御装置４０及び制御装置７０が行う自動焦点検出処理は、図１０に示す例に限らず、既存の任意のコントラストＡＦ（autofocus）処理であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０・・・装置本体、１１・・・光源、１２・・・照明レンズ、１３ａ・・・ポラライザ、１３ｂ・・・アナライザ、１４・・・ハーフミラー、１５・・・暗視野キューブ、１６・・・ＤＩＣプリズム、１７・・・対物レンズ、１８・・・レボルバ、１９・・・結像レンズ、２０・・・撮像装置、３０・・・駆動装置、３１、３２、３３、３４・・・駆動部、４０、７０・・・制御装置、４０ａ・・・表示制御部、４０ｂ・・・駆動制御部、４０ｃ・・・自動焦点検出部、４１・・・プロセッサ、４２・・・メモリ、４３・・・入出力インターフェース、４４・・・ストレージ、４４ａ・・・情報、４５・・・可搬記録媒体駆動装置、４６・・・可搬記録媒体、４７・・・バス、５０・・・表示装置、６０・・・入力装置、７１・・・表示制御回路、７２・・・検鏡法決定回路、７３・・・駆動制御回路、７４・・・自動焦点検出回路、７５・・・記憶回路、１００・・・拡大観察装置、Ｂ１、Ｂ２・・・境界、Ｂｔｎ１、Ｂｔｎ２１、Ｂｔｎ２２、Ｂｔｎ２３、Ｂｔｎ２４、Ｂｔｎ３１、Ｂｔｎ３２、Ｂｔｎ３３、Ｂｔｎ３４・・・ボタン、Ｌ１・・・第１層、Ｌ２・・・第２層、Ｓ・・・観察対象物、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３・・・ウィンドウ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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