(57)【要約】【課題】対象物の表面が一様でない場合でも合焦操作を適切に行うことができると共に対象物の表面の複数のポイントのそれぞれに合焦させることができるようにする。【解決手段】対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの対象物９と対物レンズ１１との相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、対物レンズ１１の焦点位置を対物レンズ１１の光軸Ｌの方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系４０によって変化させつつ対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、当該対物レンズを介して対象物へと焦点検出用の光を照射すると共に前記対象物からの前記焦点検出用の光の反射光を受光部によって受光する焦点光学系と、前記対物レンズの光軸の方向における前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有する機構において、前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、前記対物レンズの焦点位置を前記対物レンズの光軸の方向において前記基準深度を含む所定の範囲で前記駆動系によって変化させつつ前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されることを特徴とする焦点方法。
【請求項２】
前記反射光強度の平均値として、反射光強度についての上限値及び下限値が設定された上で前記複数の点のうち反射光強度が前記下限値から前記上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値が計算されることを特徴とする請求項１記載の焦点方法。
【請求項３】
一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われることを特徴とする請求項１記載の焦点方法。
【請求項４】
対物レンズと、当該対物レンズを介して対象物へと焦点検出用の光を照射すると共に前記対象物からの前記焦点検出用の光の反射光を受光部によって受光する焦点光学系と、前記対物レンズの光軸の方向における前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有し、前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行って前記複数の点に於ける反射光強度の平均値を計算すると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係を基準深度として検出した上で、前記対物レンズの焦点位置を前記対物レンズの光軸の方向において前記基準深度を含む所定の範囲で前記駆動系によって変化させつつ前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行って前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置を特定することを特徴とする焦点機構。
【請求項５】
前記反射光強度の平均値として、前記複数の点のうち反射光強度が予め設定された下限値から上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値を計算することを特徴とする請求項４記載の焦点機構。
【請求項６】
一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行うことを特徴とする請求項４記載の焦点機構。
【請求項７】
請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の焦点方法をコンピュータに実行させるための焦点操作プログラム。
【請求項８】
請求項４乃至６のうちのいずれか一つに記載の焦点機構を備えることを特徴とする光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点方法及び焦点機構、焦点操作プログラム、並びに光学顕微鏡に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば基板の表面状態の観察や検査の際に適用して好適な焦点方法並びに前記観察や検査に用いて好適な焦点機構並びにそのような焦点機構を実現する焦点操作プログラム及びそのような焦点機構を備える光学顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
合焦操作を行いつつ観察対象物の表面状態を観察するための機器として光学顕微鏡が従来から用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一点や数点のポイントでレーザを照射して反射光を検出する場合は、観察対象物や被検査物などの表面が一様であって反射率が均一であれば問題なく合焦操作は行われ得る一方で、例えばプリント配線・プリント回路が形成されている基板のように観察対象物や被検査物などの表面からの反射光に明暗のコントラスト成分が含まれているなどのように反射率が不均一である場合は反射光の反射率の違いによって帰ってくる信号が極端に大きかったり極端に小さかったりして合焦操作が適切に行われない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、対象物の表面が一様でない場合でも合焦操作を適切に行うことができると共に対象物の表面の複数のポイントのそれぞれに合焦させることができる焦点方法及び焦点機構、焦点操作プログラム、並びに光学顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため、本発明の焦点方法は、対物レンズと、当該対物レンズを介して対象物へと焦点検出用の光を照射すると共に対象物からの焦点検出用の光の反射光を受光部によって受光する焦点光学系と、対物レンズの光軸の方向における対象物と対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有する機構において、対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの対象物と対物レンズとの相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、対物レンズの焦点位置を対物レンズの光軸の方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系によって変化させつつ対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されるようにしている。
【０００７】
また、本発明の焦点機構は、対物レンズと、当該対物レンズを介して対象物へと焦点検出用の光を照射すると共に対象物からの焦点検出用の光の反射光を受光部によって受光する焦点光学系と、対物レンズの光軸の方向における対象物と対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有し、対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点に於ける反射光強度の平均値を計算すると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの対象物と対物レンズとの相対的な位置関係を基準深度として検出した上で、対物レンズの焦点位置を対物レンズの光軸の方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系によって変化させつつ対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置を特定するようにしている。
【０００８】
したがって、これらの焦点方法及び焦点機構によると、対象物上の複数の点に於ける反射光強度の平均値を利用するようにしているので、対象物の表面が一様でない場合でも合焦操作が適切に行われる。
【０００９】
これらの焦点方法及び焦点機構によると、また、対象物上の複数の点それぞれの合焦面位置が特定される。
【００１０】
本発明の焦点方法は、反射光強度の平均値として、反射光強度についての上限値及び下限値が設定された上で複数の点のうち反射光強度が下限値から上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値が計算されるようにしても良い。また、本発明の焦点機構は、反射光強度の平均値として、複数の点のうち反射光強度が予め設定された下限値から上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値を計算するようにしても良い。これらの場合には、複数の点に於ける反射光強度のうち特異なものが取り除かれるので、反射光強度の平均値が一層妥当なものになる。
【００１１】
本発明の焦点方法は、一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われるようにしても良い。また、本発明の焦点機構は、一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行うようにしても良い。これらの場合には、対象物上の複数の点への焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが適切に行われることが期待される。
【００１２】
また、本発明の焦点操作プログラムは、上述の焦点方法をコンピュータに実行させるようにしている。したがって、この焦点操作プログラムによると、上述の焦点方法の作用が奏される仕組み・機序が実現される。
【００１３】
また、本発明の光学顕微鏡は、上述の焦点機構を備えるようにしている。したがって、この光学顕微鏡によると、上述の焦点機構の作用が奏される光学顕微鏡が実現される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の焦点方法，焦点機構，焦点操作プログラム，光学顕微鏡によれば、対象物の表面が一様でない場合でも合焦操作を適切に行うことができるので、焦点操作の仕組み・機序としての有用性の向上を図ることが可能になる。
【００１５】
本発明の焦点方法，焦点機構，焦点操作プログラム，光学顕微鏡によれば、また、対象物上の複数の点それぞれの合焦面位置を特定することができるので、対象物の表面の凹凸の影響を低減させて対象物上の箇所毎に焦点を合わせて観察などの種々の処理や加工などを行うことが可能になる。
【００１６】
本発明の焦点方法，焦点機構，焦点操作プログラム，光学顕微鏡は、所定の下限値から上限値までの範囲内にある反射光強度のみの平均値が計算されるようにした場合には、反射光強度の平均値を一層妥当なものにすることができるので、焦点操作の仕組み・機序としての信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００１７】
本発明の焦点方法，焦点機構，焦点操作プログラム，光学顕微鏡は、一直線状や環状に並ぶ複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われるようにした場合には、対象物上の複数の点への焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを適切に行い得るので、焦点操作の仕組み・機序としての信頼性の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る焦点方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係る焦点機構及び光学顕微鏡の実施形態の一例の概略構成を示すブロック図であり、観察光学系に係る観察光の光路を合わせて示す図である。
【図３】本発明に係る焦点機構及び光学顕微鏡の実施形態の一例の概略構成を示すブロック図であり、焦点光学系に係る焦点用光源から対象物へと向かう焦点検出用の光の光路を合わせて示す図である。
【図４】本発明に係る焦点機構及び光学顕微鏡の実施形態の一例の概略構成を示すブロック図であり、焦点光学系に係る対象物から受光部へと向かう焦点検出用の光の光路を合わせて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１乃至図４に、本発明に係る焦点方法及び焦点機構、焦点操作プログラム、並びに光学顕微鏡の実施形態の一例を示す。本実施形態では、本発明に係る焦点方法を実施する本発明に係る焦点機構が光学顕微鏡に対して備えられる場合を例に挙げている。
【００２１】
本実施形態の焦点方法は、対物レンズ１１と、当該対物レンズ１１を介して対象物９へと焦点検出用の光を照射すると共に対象物９からの焦点検出用の光の反射光を受光部２９によって受光する焦点光学系２０と、対物レンズ１１の光軸Ｌの方向における対象物９と対物レンズ１１との相対的な位置関係を変化させる駆動系４０とを有する機構において、対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの対象物９と対物レンズ１１との相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、対物レンズ１１の焦点位置を対物レンズ１１の光軸Ｌの方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系４０によって変化させつつ対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されるようにしている。
【００２２】
本実施形態の焦点機構は、対物レンズ１１と、当該対物レンズ１１を介して対象物９へと焦点検出用の光を照射すると共に対象物９からの焦点検出用の光の反射光を受光部２９によって受光する焦点光学系２０と、対物レンズ１１の光軸Ｌの方向における対象物９と対物レンズ１１との相対的な位置関係を変化させる駆動系４０とを有し、対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点に於ける反射光強度の平均値を計算すると共に当該反射光強度の平均値が極値になるときの対象物９と対物レンズ１１との相対的な位置関係を基準深度として検出した上で、対物レンズ１１の焦点位置を対物レンズ１１の光軸Ｌの方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系４０によって変化させつつ対象物９上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置を特定するようにしている。
【００２３】
本実施形態の光学顕微鏡１は、光学系として、光学顕微鏡としての観察に使用される観察光学系１０と、本実施形態における焦点方法及び焦点機構に係る焦点光学系２０とを備え、また、制御系として、本実施形態における焦点方法及び焦点機構に係る制御を少なくとも実行する制御部３０を有する。
【００２４】
図に示す例では制御部３０と焦点光学系２０の受光部２９及び駆動系４０との接続のみが図示されているが、制御部３０は光学顕微鏡としての作動や焦点機構としての動作を行う回路や仕組みとも必要に応じて適宜接続される（例えば、電気信号の転送が可能であるように接続される）。
【００２５】
光学顕微鏡１は、ステージ３上に載置された対象物９へと照明光束を照射する観察用の照明光源（図示していない）を必要に応じて更に有するようにしても良い。
【００２６】
対象物９は、ステージ３上に載置される。対象物９は、必要に応じ、適当なホルダに保持されたり、スライドガラスとカバーガラスとに挟まれたりした上でステージ３上に載置される。
【００２７】
ステージ３の上方（別言すると、ステージ３上に載置される対象物９の上方）に対物レンズ１１が配設される。
【００２８】
対物レンズ１１の光軸Ｌの方向を、三次元直交座標系（具体的には、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，及びＺ軸方向の三軸方向によって構成されるＸ−Ｙ−Ｚ座標系）におけるＺ軸方向とする。
【００２９】
ステージ３は、位置固定されて移動不能であるように設けられても良く、或いは、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，及びＺ軸方向のうちの少なくとも一つの方向に移動可能であるように設けられても良い。ステージ３が移動可能であるように設けられる場合は、駆動の機序として例えばモータ（具体的には、ステッピングモータ）やピエゾ素子が用いられ得る（尚、図に示す例では図示していない）。
【００３０】
〈観察光学系〉
観察光学系１０は、対象物９の像を取得するための構成である。
【００３１】
観察光学系１０は、対物レンズ１１，結像レンズ１２，及び撮像部１３が配設されて構成される。
【００３２】
対象物９に係る観察光（別言すると、対象物９の像としての観察光）は、対物レンズ１１及び結像レンズ１２を経ると共にダイクロイックミラー２７を透過し、撮像部１３へと入射する。
【００３３】
観察光学系１０に係る観察光の光路では、対象物９と撮像部１３（具体的には例えば、当該撮像部１３内の撮像素子／受光素子１３ａ）とが結像位置になる（図２）。
【００３４】
撮像部１３は、対物レンズ１１から取り込まれる対象物９の像の画像データを取得する仕組みである。撮像部１３としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice の略）イメージセンサなどの撮像素子／受光素子を備えるカメラが用いられ得る。
【００３５】
撮像部１３は、光信号を電気信号へと変換して外部に送出する機能（例えば、撮像素子／受光素子の出力信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号に変換して出力する機能）を備え、具体的には、結像レンズ１２を介して入射される、対物レンズ１１から取り込まれる対象物９の像を、撮像素子／受光素子が光の信号として受光して得られる電荷に対応する電気信号として外部に送出する。
【００３６】
撮像部１３によって取得された画像データは、電気信号として表示装置（例えば、モニタ；図示していない）へと送出されて画像として表示される（別言すると、投影される）。
【００３７】
〈焦点光学系〉
焦点光学系２０は、対象物９に関する合焦面位置（即ち、対象物９の表面位置と対物レンズ１１の焦点位置とが一致する位置）を検出するために、ステージ３上の対象物９へと焦点検出用の光を照射すると共に対象物９の表面で反射する光を受光するための構成である。
【００３８】
焦点光学系２０は、焦点用光源２１，集光レンズ２２，第一ミラー２３，ｆθレンズ２４，スキャン用ミラー２５，第二ミラー２６，ダイクロイックミラー２７，第三ミラー２８，及び受光部２９が配設されて構成される。
【００３９】
焦点用光源２１は、焦点検出用の光を出射する光源である。焦点用光源２１として具体的には例えばレーザダイオードやＬＥＤ（即ち、発光ダイオード）が用いられる。
【００４０】
スキャン用ミラー２５は、対象物９に係る合焦面位置の検出の演算に纏わる操作を行うために、焦点用光源２１から出射された焦点検出用の光を対象物９の表面の複数箇所へと照射するための仕組みである。
【００４１】
スキャン用ミラー２５としては、具体的には例えばポリゴンミラーやガルバノミラー、回転ミラーが用いられ得る。スキャン用ミラー２５としてポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられる場合には焦点検出用の光が対象物９上にライン状に連続的に並ぶ複数点に照射され、また、スキャン用ミラー２５として回転ミラーが用いられる場合には焦点検出用の光が対象物９上に例えばサークル状に連続的に並ぶ複数点に照射される。
【００４２】
スキャン用ミラー２５として用いられるポリゴンミラーは、複数個の反射面を有するポリゴンミラーで構成され、当該ミラーへと入射される光の光軸に対して回転軸が直交するように配設される。ポリゴンミラーには駆動回路（図示していない）が電気的に接続され、ポリゴンミラーは駆動回路からの制御信号によって所定の回転速度で回転する。Ｘ−Ｙ平面上のＸ軸方向やＸ軸方向に対して適当な角度で傾斜する方向にポリゴンミラーのビーム偏向方向が設定され、周期的に偏向されて適当な方向に延在する焦点検出用の光がポリゴンミラーから照射される。
【００４３】
観察光学系１０の光路と焦点光学系２０の光路とが交差する位置にダイクロイックミラー２７が配置される。
【００４４】
ダイクロイックミラー２７は、対物レンズ１１の光軸Ｌ上に当該光軸Ｌの方向に対して（別言すると、Ｚ軸方向に対して）４５°傾斜する角度で配設され、焦点検出用の光を反射してＺ軸方向とＸ−Ｙ平面に沿う方向との間で焦点検出用の光の方向を変化させ、また、可視光や蛍光は透過する。
【００４５】
第一ミラー２３，第二ミラー２６，及び第三ミラー２８は、Ｚ軸方向に対して４５°傾斜する角度で設置され、Ｚ軸方向とＸ−Ｙ平面に沿う方向との間で光（具体的には、焦点検出用の光）の方向を変化させる。
【００４６】
焦点用光源２１からＸ−Ｙ平面に沿う方向に出射された焦点検出用の光は、集光レンズ２２を透過した後、第一ミラー２３でＺ軸方向へと反射されて更にｆθレンズ２４を経てスキャン用ミラー２５のミラー面へと入射する。
【００４７】
スキャン用ミラー２５へと入射した焦点検出用の光は、対象物９の表面に於いて例えばライン状やサークル状に並ぶ複数の点として照射されるように、スキャン用ミラー２５によって順次反射される。
【００４８】
スキャン用ミラー２５によって反射された焦点検出用の光は、再びｆθレンズ２４を経た後、第二ミラー２６及びダイクロイックミラー２７を介し且つ結像レンズ１２を通過して対物レンズ１１へと入射し、対物レンズ１１によって集光されて対象物９へと到達する。この際、焦点検出用の光は、対象物９の表面位置或いは対象物９の表面の近傍位置に集光するように、対象物９へと到達する。
【００４９】
焦点光学系２０に係る焦点用光源２１から対象物９へと向かう焦点検出用の光の光路では、第一ミラー２３と対象物９の表面位置とが共役関係になる（図３）。
【００５０】
対象物９で反射した焦点検出用の光は、再び対物レンズ１１及び結像レンズ１２を通過すると共にダイクロイックミラー２７で反射し、さらに第二ミラー２６を介し且つｆθレンズ２４を経てスキャン用ミラー２５のミラー面へと入射する。
【００５１】
スキャン用ミラー２５へと入射した焦点検出用の光は、当該スキャン用ミラー２５によって反射され、ｆθレンズ２４を経た後、第一ミラー２３及び第三ミラー２８を介して受光部２９へと入射する。
【００５２】
焦点光学系２０に係る対象物９から受光部２９へと向かう焦点検出用の光の光路では、対象物９の表面位置，第一ミラー２３，及び受光部２９が共役関係になる（図４）。
【００５３】
受光部２９は、対物レンズ１１から取り込まれる光であって焦点用光源２１から出射され対象物９へと照射されて反射した焦点検出用の光の強度（別言すると、輝度；「反射光強度」と呼ぶ）を取得する仕組みである。受光部２９としては、例えば、２分割若しくは４分割のフォトダイオード素子やＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice の略）イメージセンサなどの撮像素子／受光素子を含むものとして構成され得る。
【００５４】
受光部２９は、光信号を電気信号へと変換して外部に送出する機能（例えば、撮像素子／受光素子の出力信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号に変換して出力する機能）を備え、具体的には、結像レンズ１２を介して入射される、対物レンズ１１から取り込まれる光の像であって対象物９で反射した焦点検出用の光の像を、撮像素子／受光素子が光の信号として受光して得られる電荷に対応する電気信号として制御部３０へと出力する。具体的には、受光部２９の受光強度に応じて受光部２９から出力される電気信号の電圧値が変化する。
【００５５】
〈制御部〉
制御部３０は、焦点操作に係る処理として、焦点光学系２０の受光部２９から出力されて制御部３０へと入力される電気信号（別言すると、電気信号の電圧値）に基づいて、焦点検出用の光が対象物９で反射した光であって受光部２９によって受光された光の強度（即ち、反射光強度）に纏わる計算を行い、また、計算された反射光強度を利用しつつ対物レンズ１１の焦点位置の調節（言い換えると、対象物９に係る合焦面位置((即ち、対象物９の表面位置と対物レンズ１１の焦点位置とが一致する位置))の検出）に纏わる制御を行う。
【００５６】
制御部３０は、例えば当該制御部３０に備えられる不揮発性の記憶媒体（具体的には、下述の記憶部３２）に格納されたプログラムに従い、焦点光学系２０の受光部２９によって受光された光の強度の計算や焦点操作に係る演算を行う。
【００５７】
制御部３０は、例えば、当該制御部３０全体の制御及び種々の処理や演算を実行するＣＰＵ（即ち、中央演算処理装置）等によって構成され得る演算部３１と、データやプログラムを記憶して格納するハードディスクやＲＯＭ（Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）等によって構成され得る記憶部３２と、演算部３１が種々の演算や制御を実行する際の作業領域になるＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）等によって構成され得るメモリ３３とを有するものとして構成され、必要に応じ、作業者の命令や種々の情報を演算部３１へと与えるためのインターフェース（即ち、情報入力の仕組み）であるキーボード等によって構成され得る入力部３４や、演算部３１の制御によって文字や図形或いは画像等の描画・表示を行うディスプレイ等によって構成され得る表示部３５を更に有するものとして構成される。
【００５８】
制御部３０を構成する上記の各部３１，３２，３３，３４，及び３５は、各種の信号の転送が可能であるように相互にバス等の信号回線によって接続される。
【００５９】
制御部３０は、具体的には例えば、コンピュータに所定のソフトウェア群がインストールされると共に反射光強度の計算処理や焦点操作に係る演算処理を行うためのプログラムが実行されることによって実現されるようにしても良い。
【００６０】
制御部３０（コンピュータ）にインストールされて実装される上記のプログラムとして、本発明に係る焦点操作プログラムが利用され得る。焦点操作プログラムは、焦点光学系２０の受光部２９から出力されて入力される電気信号を用いて計算処理を行って対象物９に係る合焦面位置を検出するプログラムである。
【００６１】
制御部３０には、焦点光学系２０の受光部２９から出力される、反射光強度に関する電気信号が入力される。
【００６２】
また、制御部３０から、対物レンズ１１の焦点位置の調節に関する制御信号が出力される。
【００６３】
対物レンズ１１の焦点位置の調節は、対物レンズ１１自体或いは対物レンズ１１を含む全体の光学系を当該対物レンズ１１の光軸Ｌに沿って移動させることによって行われるようにしても良く、又は、ステージ３を対物レンズ１１の光軸Ｌに沿って移動させることによって行われるようにしても良く、或いは、対物レンズ１１自体或いは対物レンズ１１を含む全体の光学系の移動とステージ３の移動とが組み合わされて行われるようにしても良い。
【００６４】
制御部３０から出力される制御信号は、すなわち、対物レンズ１１或いは対物レンズ１１を含む全体の光学系を移動させる駆動機構に対して出力されたり、ステージ３を移動させる駆動機構に対して出力されたりする。
【００６５】
図に示す例では、対物レンズ１１或いは対物レンズ１１を含む全体の光学系を移動させる駆動機構とステージ３を移動させる駆動機構とのうちの少なくとも一方が駆動系４０として表される。駆動系４０は、例えば、モータ（具体的には、ステッピングモータ）やピエゾ素子を含むものとして構成される。
【００６６】
〈焦点機構の動作／焦点方法の処理の手順〉
上述した、光学顕微鏡１に搭載された焦点機構の動作を以下に説明する。この焦点機構の動作は、焦点方法の処理の手順でもある。
【００６７】
以下のＳ１乃至Ｓ８の処理は、対象物９を観察する観察光学系１０における視野が前記対象物９の或る部分に固定されて行われる。Ｓ１乃至Ｓ８の処理が一巡行われる際に対象物９の或る部分に固定される視野のことを「処理対象視野」と呼ぶ。
【００６８】
焦点機構の動作として、また、焦点方法の処理の手順として、まず、一次スキャンが行われる（Ｓ１）。
【００６９】
Ｓ１の処理におけるスキャンは、ステージ３と対物レンズ１１との相対的な位置関係が固定された状態（したがって、対象物９と対物レンズ１１の焦点位置との相対的な位置関係が固定された状態）で、対象物９への焦点検出用の光の照射位置を処理対象視野内で移動させながら、前記処理対象視野内の複数の点毎（別言すると、箇所毎，位置毎，地点毎）に、焦点検出用の光の出射と反射光の受光とが行われる。処理対象視野内の、焦点検出用の光が照射されると共に反射光の大きさが計測される各点（別言すると、各箇所，各位置，各地点）のことを「スキャンポイント」と呼ぶ。
【００７０】
一次スキャンとしては、具体的には例えば、処理対象視野内に於いて、スキャンポイントが一直線状に並ぶラインスキャン、又は、スキャンポイントが環状に並ぶサークルスキャンが行われることが考えられる。ただし、一次スキャンの際のスキャンポイントの並びの形状／態様は、一直線状や環状に限られるものではなく、例えば対象物９の状態／様体が考慮されるなどした上で、適当な形状／態様が適宜選択される。
【００７１】
Ｓ１の処理としてのスキャンは複数回行われる。スキャンの回数を表す記号として「Ｎ」を用い、Ｓ１の処理としての、１回目のスキャンのことを「スキャン<Ｎ＝１>」と表し、２回目のスキャンのことを「スキャン<Ｎ＝２>と表し、以降同様に表すものとし、ｋ回目のスキャンのことを「スキャン<Ｎ＝ｋ>」と表す。
【００７２】
Ｓ１の処理としての１回目のスキャンが行われる際（即ち、スキャン<Ｎ＝１>の際）のステージ３上の対象物９と対物レンズ１１とのＺ軸方向における相対的な位置関係（言い換えると、対象物９に対する対物レンズ１１の焦点位置）は、予め設定されているようにしても良く、或いは、入力部３４を介して操作者によって入力された任意の指定に従って決定されて設定されるようにしても良い。
【００７３】
ステージ３と対物レンズ１１とのＺ軸方向における相対的な位置関係を「Ｚ軸方向深度」と呼ぶ。Ｚ軸方向深度は対物レンズ１１とステージ３とのうちの少なくとも一方を移動させることによって調節され、対物レンズ１１の光軸Ｌの方向における焦点位置はＺ軸方向深度の値によって規定される。Ｚ軸方向深度は、光学顕微鏡１固有のＺ軸方向における座標（尚、空間距離、別言すると実寸法と対応づけられる）で表されたり、Ｚ軸方向に沿う空間距離／実寸法によって表されたりする。
【００７４】
Ｓ１の処理としての１回目のスキャンが行われる際（即ち、スキャン<Ｎ＝１>の際）、制御部３０の演算部３１は、駆動系４０に対し、予め設定されているＺ軸方向深度へと移動するように駆動する指令信号を出力したり、操作者によって入力された指定に従うＺ軸方向深度へと移動するように駆動する指令信号を出力したりする。
【００７５】
焦点検出用の光が焦点用光源２１から出射されて集光レンズ２２，第一ミラー２３，及びｆθレンズ２４を経てスキャン用ミラー２５によって反射された後に更にｆθレンズ２４，第二ミラー２６，ダイクロイックミラー２７，及び結像レンズ１２を経て対物レンズ１１へと入射され、対物レンズ１１を通過して対象物９へと照射される。
【００７６】
対象物９からの焦点検出用の光の反射光は、対物レンズ１１，結像レンズ１２，ダイクロイックミラー２７，第二ミラー２６，及びｆθレンズ２４を経てスキャン用ミラー２５によって反射された後に更にｆθレンズ２４，第一ミラー２３，集光レンズ２２，及び第三ミラー２８を経て受光部２９へと入射され、当該受光部２９によって受光される。
【００７７】
受光部２９はスキャンポイント毎に当該受光部２９へと入射された光の強度（即ち、反射光強度）に対応する電気信号を出力し、当該電気信号が入力された制御部３０は信号強度（別言すると、スキャンポイント毎の反射光強度）を計算すると共に計算結果をメモリ３３に記憶させる。
【００７８】
制御部３０のメモリ３３には、複数のスキャンポイントを相互に区別し個別に識別して特定するための識別子，スキャンポイントの位置情報（例えば、処理対象視野内に於けるｘ−ｙ座標に相当する情報），及び当該スキャンポイントに於ける反射光強度の値の組み合わせデータが保存される。
【００７９】
次に、Ｓ１の処理によって得られた反射光強度の上限値及び下限値の設定を行う（Ｓ２）。
【００８０】
Ｓ２の処理では、処理対象視野内に於ける反射光強度のうち特異なものを取り除くことによって次のＳ３の処理において算出される反射光強度の平均値が妥当なものになるように、次のＳ３の処理において処理対象とする反射光強度の上限値及び下限値が設定される。
【００８１】
Ｓ２の処理は、Ｓ１の処理としての１回目のスキャンが行われた後（即ち、スキャン<Ｎ＝１>の後）に一回だけ行われてＳ１の処理としての２回目以降のスキャンが行われた後（即ち、スキャン<Ｎ＝２>以降）は行われないようにしても良く、或いは、Ｓ１の処理としての１回目のスキャンが行われた後に加えてＳ１の処理としての２回目以降のスキャンが行われた後も行われるようにしても良い。
【００８２】
反射光強度の上限値や下限値の設定の仕方は、特定の方法に限定されるものではなく、処理対象視野内に於ける反射光強度のうち特異なものを取り除くという目的が考慮されるなどした上で、適当な方法が適宜選択される。反射光強度の上限値や下限値の設定の仕方として、具体的には例えば、以下の方法が考えられる。
【００８３】
ア）複数のスキャンポイント毎の反射光強度の値のうち最小値が除かれるように下限値が設定されると共に最大値が除かれるように上限値が設定される。
イ）複数のスキャンポイント毎の反射光強度の値のうち小さい方からｍ個（但し、ｍは自然数）の値が除かれるように下限値が設定されると共に大きい方からｎ個（但し、ｎは自然数）の値が除かれるように上限値が設定される。
ウ）反射光強度の値の範囲が予め設定された所定の範囲になり且つ最小値から最大値までの拡がりのうちの中央部分が残るように上限値及び下限値が設定される。
エ）入力部３４を介して操作者によって入力された任意の指定に従って上限値及び下限値が設定される。この場合、スキャンポイント毎の反射光強度の値が参考として表示部３５に表示されるようにしても良い。
【００８４】
演算部３１により、Ｓ１の処理においてメモリ３３に保存されたスキャンポイント毎の反射光強度の値が読み込まれ、例えば上記ア）乃至エ）のうちのいずれかの方法が用いられて、次のＳ３の処理において処理対象とする反射光強度の上限値及び下限値が設定される。
【００８５】
そして、演算部３１により、設定された上限値及び下限値がメモリ３３に記憶させられる。
【００８６】
次に、Ｓ１の処理によって得られた反射光強度の平均値の算出を行う（Ｓ３）。
【００８７】
具体的には、演算部３１により、Ｓ２の処理においてメモリ３３に記憶された反射光強度の上限値及び下限値が読み込まれた上で、Ｓ１の処理においてメモリ３３に保存されたスキャンポイント毎の反射光強度の値が順次読み込まれ、下限値から上限値までの範囲に入っている反射光強度の値のみが積算されると共に積算されたスキャンポイントの箇所数が数え上げられる。
【００８８】
その上で、演算部３１により、下限値から上限値までの範囲に入っている反射光強度の値の積算値が、積算されたスキャンポイントの箇所数で除され、反射光強度の平均値が算出される。
【００８９】
そして、演算部３１により、今回（別言すると、現在）のＳ３の処理に対応するＳ１の処理としてのスキャンの回数Ｎの値，前記Ｓ１の処理としてのスキャンが行われた際のＺ軸方向深度の値，及び算出された反射光強度の平均値の組み合わせデータがメモリ３３に記憶させられる。
【００９０】
次に、Ｓ３の処理によって算出された反射光強度の平均値の集合に極値が存在するか否かの判断を行う（Ｓ４）。
【００９１】
具体的には、演算部３１により、今回（別言すると、現在）及び以前のＳ３の処理においてメモリ３３に記憶された組み合わせデータのそれぞれの反射光強度の平均値が読み込まれる。
【００９２】
演算部３１により、続いて、上記によって読み込まれた反射光強度の平均値の集合において極値が存在しているか否かが判断される。
【００９３】
そして、読み込まれた反射光強度の平均値の集合において極値が存在している場合には、演算部３１は処理ステップをＳ５の処理へと進める。
【００９４】
一方、読み込まれた反射光強度の平均値の集合において極値が存在していない場合には、演算部３１は、駆動系４０に対し、Ｚ軸方向深度を変化させるように駆動する指令信号を出力する。
【００９５】
このときにＺ軸方向深度を変化させる向きは、例えば、Ｓ１の処理としてのスキャン<Ｎ＝１>の際のステージ３上の対象物９と対物レンズ１１とのＺ軸方向における相対的な位置関係（言い換えると、対象物９に対する対物レンズ１１の焦点位置）が考慮された上で、今回（別言すると、現在）のＳ４の処理に対応するＳ３の処理において算出された反射光強度の平均値が前回のＳ４の処理に対応するＳ３の処理において算出された反射光強度の平均値よりも小さいときにはステージ３と対物レンズ１１との相対的な位置関係をＺ軸方向において近づける向き（或いは、スキャン<Ｎ＝１>の際の位置関係／焦点位置によっては遠ざける向き）とし、一方で、今回のＳ４の処理に対応するＳ３の処理において算出された反射光強度の平均値が前回のＳ４の処理に対応するＳ３の処理において算出された反射光強度の平均値よりも大きいときにはステージ３と対物レンズ１１との相対的な位置関係をＺ軸方向において遠ざける向き（或いは、スキャン<Ｎ＝１>の際の位置関係／焦点位置によっては近づける向き）とすることが考えられる。
【００９６】
また、このときにＺ軸方向深度を変化させる量は、特定の値に限定されるものではなく、例えば前回の反射光強度の平均値と今回の反射光強度の平均値とを比較したときの変化の程度が考慮される（具体的には、反射光強度の平均値の変化が大きいときはＺ軸方向深度を変化させる量を大きめにし、反射光強度の平均値の変化が小さいときはＺ軸方向深度を変化させる量を小さめにする）などした上で、適当な値に適宜設定される。
【００９７】
次に、反射光強度の平均値が極値であるときのＺ軸方向深度の特定を行う（Ｓ５）。
【００９８】
具体的には、Ｓ４の処理において特定された（言い換えると、存在が確認された）極値としての反射光強度の平均値が算出されたときのＳ３の処理に対応するＳ１の処理としてのスキャンが行われた際のＺ軸方向深度が特定される。
【００９９】
すなわち、演算部３１により、メモリ３３に記憶されている組み合わせデータの中から、上記極値としての反射光強度の平均値と組み合わされているＺ軸方向深度の値が読み込まれる。
【０１００】
Ｓ５の処理において特定されるＺ軸方向深度のことを「基準深度」と呼ぶ。
【０１０１】
そして、特定されたＺ軸方向深度の値が基準深度としてメモリ３３に記憶させられる。
【０１０２】
次に、二次スキャンのＺ軸方向深度の幅の設定を行う（Ｓ６）。
【０１０３】
Ｓ６の処理では、処理対象視野内に於ける凹凸の検出範囲を限定することによって次のＳ７の処理が効率的に行われるように、次のＳ７の処理において二次スキャンを行う際のＺ軸方向深度の幅が設定される。
【０１０４】
二次スキャンのＺ軸方向深度の幅の設定の仕方は、特定の方法に限定されるものではなく、処理対象視野内に於ける凹凸の検出を効率的に行うという目的が考慮されるなどした上で、適当な方法が適宜選択される。
【０１０５】
二次スキャンのＺ軸方向深度の幅は、例えば、入力部３４を介して操作者によって入力された任意の指定に従って設定されるようにしても良い。
【０１０６】
あるいは、Ｚ軸方向深度の幅として設定されて例えば記憶部３２へと予め格納されるなどした値（言い換えると、光学顕微鏡１としての初期設定値）が用いられるようにしても良い。
【０１０７】
二次スキャンのＺ軸方向深度の幅のことを「合焦面位置検出範囲」と呼ぶ。
【０１０８】
そして、Ｓ６の処理においてＺ軸方向深度の幅が設定された場合には、設定されたＺ軸方向深度の幅の値が合焦面位置検出範囲としてメモリ３３に記憶させられる。
【０１０９】
次に、二次スキャンが行われる（Ｓ７）。
【０１１０】
具体的には、演算部３１により、Ｓ５の処理においてメモリ３３に記憶された基準深度としてのＺ軸方向深度の値が読み込まれると共に、Ｓ６の処理においてメモリ３３に記憶された合焦面位置検出範囲としてのＺ軸方向深度の幅の値が読み込まれたり合焦面位置検出範囲として記憶部３２に予め格納されたＺ軸方向深度の幅の値が読み込まれたりする。
【０１１１】
基準深度を中心として合焦面位置検出範囲に亙って二次スキャンが行われる。
【０１１２】
基準深度から合焦面位置検出範囲の半分だけステージ３と対物レンズ１１とがＺ軸方向において相互に離れるようなＺ軸方向深度が特定され、当該のＺ軸方向深度になるようにステージ３と対物レンズ１１との相対的な位置関係が駆動系４０によって調節される。
【０１１３】
Ｚ軸方向深度が調節された後、対象物９への焦点検出用の光の照射位置（即ち、スキャンポイント）を処理対象視野内で移動させながら、前記スキャンポイント毎に、焦点検出用の光の出射と受光とが行われる。
【０１１４】
二次スキャンは、一次スキャンと同様に例えばラインスキャンやサークルスキャンとして行われることが考えられるものの、これらラインスキャンやサークルスキャンに限定されるものではなく、他の態様のスキャンとして行われるようにしても良い。なお、一次スキャンと二次スキャンとで、同じ態様のスキャンが行われるようにしても良いし、異なる態様のスキャンが行われるようにしても良い。
【０１１５】
二次スキャンでは、Ｚ軸方向深度を変化させつつ（本実施形態では具体的には、ステージ３と対物レンズ１１とをＺ軸方向において相互に近づくように移動させつつ）、Ｚ軸方向深度のそれぞれで、対象物９への焦点検出用の光の照射位置（即ち、スキャンポイント）を処理対象視野内で移動させて、前記スキャンポイント毎に、焦点検出用の光の出射と受光とが行われる。
【０１１６】
二次スキャンを行う際にＺ軸方向深度を変化させるピッチ／間隔は、特定の値に限定されるものではなく、例えば合焦面位置の検出精度として望まれる水準や駆動系４０によるステージ３と対物レンズ１１との相対位置の変化の最小間隔が考慮されるなどした上で適当な値に適宜設定される。
【０１１７】
Ｚ軸方向深度のそれぞれでの焦点検出用の光の出射と受光とは、基準深度から合焦面位置検出範囲の半分だけステージ３と対物レンズ１１とがＺ軸方向において相互に離れるようなＺ軸方向深度から、基準深度を経て、基準深度から合焦面位置検出範囲の半分だけステージ３と対物レンズ１１とがＺ軸方向において相互に近づくようなＺ軸方向深度まで行われる。
【０１１８】
メモリ３３には、基準深度を中心として合焦面位置検出範囲のＺ軸方向深度のそれぞれについての、Ｚ軸方向深度の値，スキャンポイントの識別子，スキャンポイントの位置情報，及び前記Ｚ軸方向深度での前記スキャンポイントに於ける反射光強度の値の組み合わせデータが保存される。
【０１１９】
次に、スキャンポイント毎の合焦面位置の特定が行われる（Ｓ８）。
【０１２０】
具体的には、演算部３１により、Ｓ７の処理においてメモリ３３に保存された組み合わせデータが読み込まれ、スキャンポイント毎に、Ｚ軸方向深度の値と反射光強度の値との組み合わせに基づいて反射光強度が極値になっているＺ軸方向深度が特定される。
【０１２１】
なお、スキャンポイント毎に、Ｚ軸方向深度の値と反射光強度の値との組み合わせデータを用いて横軸をＺ軸方向深度とすると共に縦軸を反射光強度としてグラフを描くと、例えば、
ア）上に凸の曲線が描かれる。そして、上に凸の曲線のうちの頂点の極大値
または、
イ）下に凸の曲線が描かれる。そして、下に凸の曲線のうちの頂点の極小値
のＺ軸方向深度の値がＳ８の処理では特定される。
【０１２２】
スキャンポイント毎に特定されたＺ軸方向深度は、各スキャンポイントの位置に於ける合焦面位置（即ち、対象物９の表面位置と対物レンズ１１の焦点位置とが一致する位置）に対応する。
【０１２３】
したがって、上述の処理により、処理対象視野内の各スキャンポイントの位置に於ける合焦面位置に基づいて対象物９の表面位置が特定される。
【０１２４】
上述の処理によって得られる位置毎の合焦面位置に関する情報／データの利用方法としては、例えば、表示部３５において処理対象視野に重ねて表示された各スキャンポイントの位置を確認しつつ操作者がスキャンポイントを入力部３４を介して指定し、指定されたスキャンポイントに於けるＺ軸方向深度へと駆動系４０によって調節された上で観察光学系１０によって対象物９の像が取得されるようにすることが考えられる。
【０１２５】
以上の構成を有する焦点方法及び焦点機構、焦点操作プログラム、並びに光学顕微鏡１によれば、対象物９上の複数の点に於ける反射光強度の平均値を利用するようにしているので、対象物９の表面が一様でない場合でも合焦操作を適切に行うことができる。このため、焦点操作の仕組み・機序としての有用性の向上を図ることが可能になる。
【０１２６】
以上の構成を有する焦点方法及び焦点機構、焦点操作プログラム、並びに光学顕微鏡１によれば、また、対象物９上の複数の点毎の合焦面位置を特定することができるので、対象物９の凹凸の影響を低減させて対象物９上の箇所毎に焦点を合わせて観察などの種々の処理や加工などを行うことが可能になる。
【０１２７】
なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。
【０１２８】
例えば、上述の実施形態では本発明に係る焦点方法を実施する本発明に係る焦点機構が光学顕微鏡１に対して備えられるようにしているが、本発明に係る焦点方法や焦点機構が適用される対象は光学顕微鏡に限定されるものではなく、本発明に係る焦点方法や焦点機構が他の仕組み・機序に適用されるようにしても良い。具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、対象物の表面を削剥／刻削／切削する機械に備えられるようにしても良い。
【０１２９】
また、本発明に係る焦点方法を実施したり焦点機構を実現したりするための光学系は、上述の実施形態における焦点光学系２０の構成に限定されるものではなく、対象物上の複数の点について焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行い得る構成であればどのような構成であっても良い（例えば、上述の実施形態における焦点光学系２０とは異なる光学系の素子が用いられるようにしても良く、また、上述の実施形態における焦点光学系２０とは異なる光路構成でも良い）。
【０１３０】
また、上述の実施形態では反射光強度の上限値及び下限値が設定された上で反射光強度の平均値が算出される（Ｓ２，Ｓ３）ようにしているが、反射光強度の上限値及び下限値が設定されることは本発明において必須の構成／手順ではなく、反射光強度の上限値のみが設定されるようにしたり反射光強度の下限値のみが設定されるようにしたりするようにしても良く、さらに言えば、反射光強度の上限値と下限値とのどちらも設定されないようにしても良い。
【符号の説明】
【０１３１】
１    光学顕微鏡
３    ステージ
９    対象物
１０    観察光学系
１１    対物レンズ
１２    結像レンズ
１３    撮像部
Ｌ      対物レンズの光軸
２０    焦点光学系
２１    焦点用光源
２２    集光レンズ
２３    第一ミラー
２４    ｆθレンズ
２５    スキャン用ミラー
２６    第二ミラー
２７    ダイクロイックミラー
２８    第三ミラー
２９    受光部
３０    制御部
３１    演算部
３２    記憶部
３３    メモリ
３４    入力部
３５    表示部
４０    駆動系
【図１】
2019179097.tif 000003
【図２】
2019179097.tif 000004
【図３】
2019179097.tif 000005
【図４】
2019179097.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月20日(2019.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、結像レンズと、対象物の像としての観察光が前記対物レンズ及び前記結像レンズを経て入射される撮像部とを備える観察光学系と、前記対物レンズを介して前記対象物へと照射される焦点検出用の光を出射する焦点用光源と、前記対象物からの前記焦点検出用の光の反射光を受光する受光部とを備える焦点光学系と、前記対物レンズの光軸の方向における前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有する機構において、前記相対的な位置関係が固定された状態で前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値の集合に極値が存在するようになるまで前記相対的な位置関係を前記駆動系によって変化させて前記照射と前記受光とが行われて前記反射光強度の平均値が計算され、前記反射光強度の平均値の集合における極値としての前記反射光強度の平均値が計算されたときの前記相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、前記対物レンズの焦点位置を前記対物レンズの光軸の方向において前記基準深度を含む所定の範囲で前記駆動系によって変化させつつ前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されることを特徴とする焦点方法。
【請求項２】
前記反射光強度の平均値として、反射光強度についての上限値及び下限値が設定された上で前記複数の点のうち反射光強度が前記下限値から前記上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値が計算されることを特徴とする請求項１記載の焦点方法。
【請求項３】
一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とが行われることを特徴とする請求項１記載の焦点方法。
【請求項４】
対物レンズと、結像レンズと、対象物の像としての観察光が前記対物レンズ及び前記結像レンズを経て入射される撮像部とを備える観察光学系と、前記対物レンズを介して前記対象物へと照射される焦点検出用の光を出射する焦点用光源と、前記対象物からの前記焦点検出用の光の反射光を受光する受光部とを備える焦点光学系と、前記対物レンズの光軸の方向における前記対象物と前記対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有し、前記相対的な位置関係を固定した状態で前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行って前記複数の点に於ける反射光強度の平均値を計算すると共に当該反射光強度の平均値の集合に極値が存在するようになるまで前記相対的な位置関係を前記駆動系によって変化させて前記照射と前記受光とを行って前記反射光強度の平均値を計算し、前記反射光強度の平均値の集合における極値としての前記反射光強度の平均値が計算されたときの前記相対的な位置関係を基準深度として検出した上で、前記対物レンズの焦点位置を前記対物レンズの光軸の方向において前記基準深度を含む所定の範囲で前記駆動系によって変化させつつ前記対象物上の複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行って前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置を特定することを特徴とする焦点機構。
【請求項５】
前記反射光強度の平均値として、前記複数の点のうち反射光強度が予め設定された下限値から上限値までの範囲内にある点に於ける反射光強度のみの平均値を計算することを特徴とする請求項４記載の焦点機構。
【請求項６】
一直線状若しくは環状に並ぶ複数の点毎に前記焦点検出用の光の照射と前記反射光の受光とを行うことを特徴とする請求項４記載の焦点機構。
【請求項７】
請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の焦点方法をコンピュータに実行させるための焦点操作プログラム。
【請求項８】
請求項４乃至６のうちのいずれか一つに記載の焦点機構を備えることを特徴とする光学顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
かかる目的を達成するため、本発明の焦点方法は、対物レンズと、結像レンズと、対象物の像としての観察光が対物レンズ及び結像レンズを経て入射される撮像部とを備える観察光学系と、対物レンズを介して対象物へと照射される焦点検出用の光を出射する焦点用光源と、対象物からの焦点検出用の光の反射光を受光する受光部とを備える焦点光学系と、対物レンズの光軸の方向における対象物と対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有する機構において、相対的な位置関係が固定された状態で対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点に於ける反射光強度の平均値が計算されると共に当該反射光強度の平均値の集合に極値が存在するようになるまで相対的な位置関係を駆動系によって変化させて照射と受光とが行われて反射光強度の平均値が計算され、反射光強度の平均値の集合における極値としての反射光強度の平均値が計算されたときの前記相対的な位置関係が基準深度として検出された上で、対物レンズの焦点位置を対物レンズの光軸の方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系によって変化させつつ対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とが行われて前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置が特定されるようにしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の焦点機構は、対物レンズと、結像レンズと、対象物の像としての観察光が対物レンズ及び結像レンズを経て入射される撮像部とを備える観察光学系と、対物レンズを介して対象物へと照射される焦点検出用の光を出射する焦点用光源と、対象物からの焦点検出用の光の反射光を受光する受光部とを備える焦点光学系と、対物レンズの光軸の方向における対象物と対物レンズとの相対的な位置関係を変化させる駆動系とを有し、相対的な位置関係を固定した状態で対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点に於ける反射光強度の平均値を計算すると共に当該反射光強度の平均値の集合に極値が存在するようになるまで相対的な位置関係を駆動系によって変化させて照射と受光とを行って反射光強度の平均値を計算し、反射光強度の平均値の集合における極値としての反射光強度の平均値が計算されたときの前記相対的な位置関係を基準深度として検出した上で、対物レンズの焦点位置を対物レンズの光軸の方向において基準深度を含む所定の範囲で駆動系によって変化させつつ対象物上の複数の点毎に焦点検出用の光の照射と反射光の受光とを行って前記複数の点毎の反射光強度に基づいて前記複数の点それぞれの合焦面位置を特定するようにしている。