(57)【要約】【課題】標本を迅速かつ確実に合焦目安範囲内に入れることができること。【解決手段】顕微鏡１００は、対物レンズ３に対する標本１の相対標本位置を焦点合わせ方向に変化させる焦準機構５を備えた顕微鏡であって、対物レンズ３を介し、標本１から発せられた観察光を光電検出するカメラ１０と、カメラ１０の検出値をもとに、相対標本位置が所定の合焦目安範囲の境界位置を越えたか否かを判定する判定部１６ａと、判定部１６ａの判定結果に応じ、相対標本位置が合焦目安範囲の境界位置を越えたことを音声出力部１５によって報知する報知制御部１６ｂとを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズに対する標本の相対位置を焦点合わせ方向に変化させる焦準機構を備えた顕微鏡において、
前記対物レンズを介し、前記標本から発せられた観察光を光電検出する光検出手段と、
前記光検出手段の検出値をもとに、前記相対位置が所定の合焦目安範囲の境界位置を越えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じ、前記相対位置が前記合焦目安範囲の境界位置を越えたことを報知する報知手段と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記判定手段は、前記検出値が前記境界位置に応じてあらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果をもとに前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、
前記判定手段は、前記検出時点ごとに前記検出値が前記閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果が経時的に連続した前記検出時点間で異なる場合、前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記判定手段は、前記検出値の変化率を算出し、この算出結果が前記境界位置に応じてあらかじめ定められた基準変化率以上または該基準変化率以下であるか否かを判別するとともに、この判別結果に応じて前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、
前記判定手段は、前記検出時点ごとに、該検出時点に対して経時的に連続した前記検出時点からの前記検出値の変化率を算出し、この算出結果が前記基準変化率以上または該基準変化率以下であるか否かを判別するとともに、この判別結果に応じて前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記報知手段は、前記判定手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定された判定時点に所定の報知情報を出力するかまたは該所定の報知情報の出力を停止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、
前記判定手段は、前記検出時点ごとに前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定し、
前記報知手段は、前記判定時点から再び前記判定手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定される再判定時点まで前記所定の報知情報を出力するかまたは該所定の報知情報の出力を停止することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記焦準機構によって前記相対位置を変化させ、前記標本に対して前記対物レンズの焦点合わせをする制御を行う手段であって、前記報知手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたことが報知されるごとに前記焦点合わせを開始または停止させる制御を行う合焦制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記合焦制御手段は、前記焦点合わせを停止させた場合、前記焦準機構によって前記相対位置を前記合焦目安範囲内に移動させる制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記検出値は、前記観察光の輝度値であり、
前記所定の合焦目安範囲は、前記対物レンズの焦点位置を含み、前記相対位置に対して前記輝度値が急激に変化する範囲であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記報知手段は、前記相対位置が前記境界位置を越えたことを音声情報によって報知することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記光検出手段は、前記観察光をもとに前記標本を撮影するカメラであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズに対する標本の相対位置を焦点合わせ方向に変化させる焦準機構を備えた顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡の焦点合わせを行う場合、まず対物レンズに対する標本の相対位置を対物レンズの焦点位置を含む所定の合焦目安範囲内に追い込み、つづいてその合焦目安範囲内で精密に標本と焦点位置との位置合わせを行うようにしている。ここで、合焦目安範囲とは、例えば、接眼レンズまたはカメラを介して観察される標本像の明るさが急激に変化する範囲とされる。この場合、対物レンズに対して標本を一方向に相対移動させ、標本像の明るさの急激な変化を捉えることで、標本が合焦目安範囲内に入ったか否かを判断することができる。
【０００３】
一方、標本が合焦目安範囲内に入れられた場合、標本と対物レンズとの間隔に応じて観察像の明るさが変化することを利用して自動で焦点合わせを行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された自動焦点検出装置では、標本と対物レンズとの間隔を変化させ、標本から発せられた観察光の輝度を検出し、この検出した輝度が最大となる標本位置を焦点位置と判断するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高倍率の対物レンズを用いて標本の観察を行う場合、その焦点深度が非常に浅いため標本像の明るさの変化を確実に捉えることが難しく、このため標本を合焦目安範囲内に迅速に移動させることが困難であるという問題があった。また、高倍率の対物レンズでは作動距離が非常に短く、例えば１ｍｍ未満であり、標本を合焦目安範囲内に捕捉しそこなった場合に標本と対物レンズとを衝突させてしまう恐れがあるため、標本と対物レンズとの間隔を慎重に変化させなければならず、焦点合わせ作業に多大な時間を要するという問題があった。さらに、標本と対物レンズとの衝突を確実に回避するため、標本像の明るさを観察するばかりでなく、標本と対物レンズとの間隔を注視する作業が適宜必要となり、多大な手間と労力とを要するという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献１に記載された自動焦点検出装置では、標本が合焦目安範囲内に入れられていない場合、自動焦点検出つまりオートフォーカスが作動しないか、あるいは誤った位置に焦点合わせを行う恐れがあるため、オートフォーカスを作動させる前に確実かつ迅速に標本を合焦目安範囲内に入れることが要望されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、標本を迅速かつ確実に合焦目安範囲内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、対物レンズに対する標本の相対位置を焦点合わせ方向に変化させる焦準機構を備えた顕微鏡において、前記対物レンズを介し、前記標本から発せられた観察光を光電検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出値をもとに、前記相対位置が所定の合焦目安範囲の境界位置を越えたか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じ、前記相対位置が前記合焦目安範囲の境界位置を越えたことを報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記判定手段は、前記検出値が前記境界位置に応じてあらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果をもとに前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、前記判定手段は、前記検出時点ごとに前記検出値が前記閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果が経時的に連続した前記検出時点間で異なる場合、前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記判定手段は、前記検出値の変化率を算出し、この算出結果が前記境界位置に応じてあらかじめ定められた基準変化率以上または該基準変化率以下であるか否かを判別するとともに、この判別結果に応じて前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、前記判定手段は、前記検出時点ごとに、該検出時点に対して経時的に連続した前記検出時点からの前記検出値の変化率を算出し、この算出結果が前記基準変化率以上または該基準変化率以下であるか否かを判別するとともに、この判別結果に応じて前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記報知手段は、前記判定手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定された判定時点に所定の報知情報を出力するかまたは該所定の報知情報の出力を停止することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光検出手段は、複数の検出時点で前記観察光を検出し、前記判定手段は、前記検出時点ごとに前記相対位置が前記境界位置を越えたか否かを判定し、前記報知手段は、前記判定時点から再び前記判定手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたと判定される再判定時点まで前記所定の報知情報を出力するかまたは該所定の報知情報の出力を停止することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記焦準機構によって前記相対位置を変化させ、前記標本に対して前記対物レンズの焦点合わせをする制御を行う手段であって、前記報知手段によって前記相対位置が前記境界位置を越えたことが報知されるごとに前記焦点合わせを開始または停止させる制御を行う合焦制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記合焦制御手段は、前記焦点合わせを停止させた場合、前記焦準機構によって前記相対位置を前記合焦目安範囲内に移動させる制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記検出値は、前記観察光の輝度値であり、前記所定の合焦目安範囲は、前記対物レンズの焦点位置を含み、前記相対位置に対して前記輝度値が急激に変化する範囲であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記報知手段は、前記相対位置が前記境界位置を越えたことを音声情報によって報知することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光検出手段は、前記観察光をもとに前記標本を撮影するカメラであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる顕微鏡によれば、標本を迅速かつ確実に合焦目安範囲内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一符号を付して示している。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡１００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡１００は、標本１が載置されるステージ２と、標本１の上部に配置される対物レンズ３と、レボルバ４を介して対物レンズ３を保持するとともに焦準機構５を介してステージ２を支持する架台６と、架台６の上部に載置された投光管７と、結像鏡筒９を介して投光管７上に配置されたカメラ１０と、カメラ１０が撮像して生成した画像データをもとに所定処理を行う制御装置１１とを備える。
【００２３】
対物レンズ３は、倍率等が異なる複数の対物レンズを含み、それぞれ交換自在にレボルバ４に取り付けられている。対物レンズ３の各々は、レボルバ４の回動動作に応じて標本１の上部に択一的に配置される。ステージ２は、端部に設けられたハンドル２ａの回動操作に応じ、対物レンズ３の光軸に直交した面内で標本１を移動させ、対物レンズ３に対する標本１の観察位置を変化させる。焦準機構５は、架台６の側面部に凸設された焦準ハンドル５ａの回動操作に応じ、ステージ２を介して標本１を昇降移動させ、対物レンズ３に対する標本１の相対位置を対物レンズ３の光軸ＯＡ方向つまり焦点合わせ方向に変化させることで、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを行う。
【００２４】
投光管７は、照明光を発する光源としてのランプ８ａを有したランプハウス８が後端部（図１における右端部）に着脱自在に設けられている。ランプ８ａには、例えばハロゲンランプが用いられる。ランプ８ａが発した照明光は、投光管７の内部に設けられたレンズ系７ａおよびビームスプリッタ７ｂと、レボルバ４に取り付けられた対物レンズ３とを介して標本１に照射される。照射された照明光は、標本１で反射され、観察光として対物レンズ３およびビームスプリッタ７ｂを透過した後、結像鏡筒９内に設けられた結像レンズ９ａによって収斂され、標本１の観察像を結像する。光検出手段としてのカメラ１０は、その撮像面１０ａを結像レンズ９ａの結像面に合致せて設けられており、結像レンズ９ａによって結像された観察像を撮像し、その観察画像データを制御装置１１へ出力する。
【００２５】
制御装置１１は、入力部１２、記憶部１３、表示部１４、音声出力部１５および制御部１６を備える。入力部１２は、カメラ１０と電気的に接続されており、カメラ１０が出力した観察画像データを取得する。記憶部１３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等が用いられ、所定の処理プログラム、各種処理情報、観察画像データ等を記憶する。表示部１４は、液晶表示器等が用いられ、カメラ１０が生成した観察画像データ等、各種情報を表示する。音声出力部１５は、スピーカー等が用いられ、各種音声情報を出力する。
【００２６】
制御部１６は、ＣＰＵ等によって実現され、顕微鏡１００内で電気的に接続された各部の処理および動作を制御する。例えば、制御部１６は、カメラ１０に標本１の観察像を撮像させるとともに、その観察画像データを出力させる。また、カメラ１０が出力した観察画像データを入力部１２から入力させ、記憶部１３に記憶させるとともに、表示部１４に適宜表示させる制御を行う。
【００２７】
制御部１６は、特に判定部１６ａと報知制御部１６ｂとを備える。判定部１６ａは、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを行う場合、カメラ１０の検出値としての観察画像データをもとに、対物レンズ３に対する標本１の焦点合わせ方向における相対位置（以下、相対標本位置と呼ぶ。）が所定の合焦目安範囲の境界位置を越えたか否かを判定する。具体的には、合焦目安範囲は、対物レンズ３の焦点位置を含み、観察像の明るさが急激に変化する範囲とされ、判定部１６ａは、観察画像データが合焦目安範囲の境界位置に応じてあらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果をもとに相対標本位置が境界位置を越えたか否かを判定する。
【００２８】
報知制御部１６ｂは、判定部１６ａの判定結果に応じ、相対標本位置が合焦目安範囲の境界位置を越えたことを報知する制御を行う。具体的には、報知制御部１６ｂは、例えば所定の警告音等の音声情報を音声出力部１５に出力させることで、顕微鏡１００の利用者等に対し、相対標本位置が合焦目安範囲の境界位置を越えたことを報知する。これによって利用者等は、相対標本位置が合焦目安範囲の境界位置を越えたことを容易に認識することができる。なお、報知制御部１６ｂは、音声情報に限らず、所定の文字情報、色情報、光情報等、種々の表示情報を表示部１４に表示させることで報知を行うこともできる。例えば、表示部１４として、対物レンズ３近傍のレボルバ４等にランプ表示器を設け、このランプ表示器を適宜点灯および消灯させることによって報知を行うことができる。
【００２９】
つづいて、顕微鏡１００における焦点合わせについて詳細に説明する。図２は、標本１と対物レンズ３との相対位置関係を模式的に示す図である。まず、ステージ２上に載置された標本１は、対物レンズ３の光軸ＯＡ方向（Ｚ方向）において、対物レンズ３先端部と標本１との相対距離が作動距離ＷＤよりも十分に小さいＺ方向位置ＺAか、作動距離ＷＤよりも十分大きいＺ方向位置ＺEに配置される。その後、標本１は、焦準機構５によってステージ２がＺ方向に移動されることで、焦点位置としてのＺ方向位置ＺCに近づけられる。
【００３０】
焦準機構５によって標本１が移動される間、カメラ１０は、例えば一般的なＴＶカメラのフレームレートである３３msecごとに観察像の撮像を行うとともに、その観察画像データを制御装置１１へ出力する。制御装置１１では、判定部１６ａは、カメラ１０が観察像を撮像する撮像時点ごとに、その観察画像データによって示される観察光の輝度値（以下、観察輝度値と呼ぶ。）があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判別する。ここで判別される観察輝度値は、観察画像データ全体における平均輝度値、最大輝度値もしくは所定画素に対応する輝度値などが適宜用いられる。
【００３１】
また、比較に用いられる閾値は、例えば図２に示した合焦目安範囲ＦＲの境界位置であるＺ方向位置ＺB，ＺDでの観察輝度値に設定され、あらかじめ記憶部１３に記憶される。Ｚ方向位置ＺB，ＺDにおける観察輝度値は、例えば図３に示すように、相対標本位置としてのＺ方向位置と観察輝度値との関係において、観察輝度値が比較的急激に変化する範囲（ＦＲ）の境界位置（ＺB，ＺD）における輝度値（ＴＨ）として、あらかじめ実測あるいは計算によって求められる。なお、この閾値として設定される輝度値（ＴＨ）は、例えば、標本１の種類、対物レンズ３の種類、投光管７が備える図示しない開口絞りによって規定される開口数、光源としてのランプ８ａの明るさごとにあらかじめ記憶部１３に記憶されるとともに適宜変更可能とされていればよい。
【００３２】
判定部１６ａは、標本１がＺ方向位置ＺCに近づけられる間、観察輝度値が閾値を越えたと判別した場合に、標本１が合焦目安範囲ＦＲの境界位置であるＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定する。この判定結果に応じて報知制御部１６ｂは、例えば音声出力部１５によって所定の警告音等の音声情報を報知情報として出力させ、顕微鏡１００の利用者等に対して、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入ったことを報知させる。これによって、利用者等は、焦準機構５によって標本１を移動させる際、表示部１４に表示される観察画像を観察する必要なく、標本１と対物レンズ３との間隔を注視しながら、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入ったことを容易かつ確実に認識することができる。
【００３３】
また、判定部１６ａは、カメラ１０の撮像時点ごとに、観察輝度値が閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果が例えば経時的に連続した撮像時点間で異なる場合、標本１が合焦目安範囲ＦＲの境界位置であるＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定する。これによって、判定部１６ａは、標本１が合焦目安範囲ＦＲ外からＺ方向位置ＺCに近づけられる場合に限らず、合焦目安範囲ＦＲ内から合焦目安範囲ＦＲ外へ移動される場合にも、標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたことを適宜判定することができる。
【００３４】
報知制御部１６ｂは、例えば判定部１６ａによって標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定された判定時点から、再び判定部１６ａによって標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定される再判定時点まで、音声出力部１５によって所定の音声情報を報知情報として連続的あるいは断続的に出力させる制御を行う。これによって、報知制御部１６ｂは、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入っている間、報知情報を継続的に出力させることができ、標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れた場合、報知情報の出力を停止させることができる。この結果、顕微鏡１００の利用者等は、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入っているか否かを常時認識することができる。
【００３５】
このようにして報知制御部１６ｂによって報知情報が出力されている間、利用者等は、標本１と対物レンズ３との間隔を注視することなく、表示部１４に表示された観察画像に注目して精密な焦点合わせを行うことができる。また、その過程で報知情報の出力が停止された場合には、利用者等は、標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れたことを容易に認識することができ、ただちに標本１と対物レンズ３との間隔を注視して標本１を合焦目安範囲ＦＲ内に移動させる操作に切り換えることができる。
【００３６】
これによって、顕微鏡１００では、簡易な作業によって標本１を迅速かつ確実に合焦目安範囲内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる。また、標本１が合焦目安範囲内に入っているか否かを確実に判断可能なため、標本１を合焦目安範囲内に捕捉しそこなって対物レンズ３に衝突させてしまうなどの誤操作を防止することができる。
【００３７】
なお、上述した判定部１６ａは、観察輝度値があらかじめ定められた閾値以上であるか否かによって標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入ったか否かを判定するものとしたが、観察輝度値の大きさに基づいた判定に限らず、観察輝度値の変化率があらかじめ定められた基準変化率以上または基準変化率以下であるか否かによって判定を行うようにすることもできる。
【００３８】
具体的には、判定部１６ａは、例えばカメラ１０の撮像時点ごとに、この撮像時点に対して経時的に連続した撮像時点からの観察輝度値の変化率を算出し、この算出結果が基準変化率以上または基準変化率以下であるか否か、つまり算出結果の絶対値が基準変化率の絶対値以上であるか否かを判別する。そして、算出結果が基準変化率以上または基準変化率以下である場合に、標本１が合焦目安範囲ＦＲの境界位置であるＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定することができる。
【００３９】
また、上述した判定部１６ａは、観察輝度値が所定の閾値以上であるか否かを判別することで、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入ったか否かを判定するものとしたが、判別に用いる閾値は１つに限定されず、複数設定することもできる。
【００４０】
例えば、上述の閾値よりも大きい輝度値を第２の閾値に定め、判定部１６ａは、観察輝度値がこの第２の閾値以上であるか否かを判別することで、標本１が合焦目安範囲ＦＲよりもさらに焦点位置付近に限定された範囲内に入ったか否かを判定することができる。そして、この判定結果に応じ、報知制御部１６ｂが音声出力部１５によって所定の報知情報を出力させることで、顕微鏡１００の利用者等は、標本１がＺ方向位置ＺBおよびＺDよりも焦点位置付近に近づけられたことを容易に把握することができ、一層迅速かつ確実に精密な焦点合わせを行うことができるようになる。
【００４１】
なお、報知制御部１６ｂは、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入っている間に報知情報としての音声情報を継続的に出力させるものとしたが、これに限定されず、例えば標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れている場合に音声情報を出力させ、合焦目安範囲ＦＲ内に入っている間に音声情報の出力を停止させることもできる。また、判定部１６ａによって標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたと判定されるごとに単発的に音声情報を出力させることもできる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡について説明する。図４は、本実施の形態２にかかる顕微鏡２００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡２００は、上述した顕微鏡１００の構成をもとに、結像鏡筒９に替えて、光センサ２０を有した合焦補助ユニット１９と、接眼鏡筒２１とを備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一部分には同一符号を付して示している。
【００４３】
合焦補助ユニット１９は、ハーフミラー１９ａおよび集光レンズ１９ｂを内部に備えるとともに、後端部（図４における右端部）に光センサ２０が設けられ、投光管７上に搭載されている。合焦補助ユニット１９は、ビームスプリッタ７ｂを透過した観察光の一部をハーフミラー１９ａによって反射させ、集光レンズ１９ｂによって光センサ２０の受光面２０ａ上に集光させる。光センサ２０は、例えばフォトダイオードが用いられ、受光面上に集光された観察光を光電検出し、その光強度に応じた強度信号を制御装置１１へ出力する。
【００４４】
接眼鏡筒２１は、結像レンズ２１ａ、ミラー２１ｂおよび接眼レンズ２１ｃを備え、合焦補助ユニット１９上に搭載されている。接眼鏡筒２１は、ハーフミラー１９ａが透過させた観察光を結像レンズ２１ａによって収斂させ、ミラー２１ｂを介して接眼レンズ２１ｃの入射瞳（前側焦平面）上に標本１の観察像を結像させる。結像された観察像は、接眼レンズ２１ｃを介し、顕微鏡２００の利用者等によって目視観察される。
【００４５】
顕微鏡２００では、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを行う場合、判定部１６ａは、観察画像データの代わりに光センサ２０の検出値としての強度信号をもとに、相対標本位置が合焦目安範囲ＦＲの境界位置としてのＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたか否かを判定する。具体的には、実施の形態１と同様に、強度信号に基づく観察輝度値が、合焦目安範囲ＦＲの境界位置に応じてあらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判別し、この判別結果をもとに相対標本位置が境界位置を越えたか否かを判定する。また、報知制御部１６ｂは、実施の形態１と同様に、判定部１６ａの判定結果に応じ、音声出力部１５によって、相対標本位置が合焦目安範囲ＦＲの境界位置を越えたことを報知する制御を行う。
【００４６】
このように、本実施の形態２にかかる顕微鏡２００では、光センサ２０から出力される強度信号に基づく観察輝度値をもとに、相対標本位置が合焦目安範囲ＦＲの境界位置を越えたか否かを判定することで、顕微鏡１００と同様の効果を得ることができる。つまり、観察画像を得ることができない顕微鏡２００であっても、光センサ２０を有した合焦補助ユニット１９を備えることで、標本１を迅速かつ確実に合焦目安範囲内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる。また、標本１が合焦目安範囲内に入っているか否かを確実に判断可能なため、標本１を合焦目安範囲内に捕捉しそこなって対物レンズ３に衝突させてしまうなどの誤操作を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡について説明する。図５は、本実施の形態３にかかる顕微鏡３００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡３００は、上述した顕微鏡１００の構成をもとに、焦準機構５および制御装置１１に替えて焦準機構３５および制御装置４１を備えるとともに、ＡＦユニット３９をさらに備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一部分には同一符号を付して示している。
【００４８】
ＡＦユニット３９は、ビームスプリッタ７ｂを透過した観察光の一部を反射させて抽出する光分割ミラー３９ａを内部に備え、この抽出した観察光をもとに標本１の焦点検出、つまり対物レンズ３の焦点位置に対する標本１の位置ずれ検出を行い、その検出結果を制御装置４１へ出力する。
【００４９】
制御装置４１は、制御装置１１の構成をもとに、制御部１６に替えて制御部４６を備える。制御部４６は、制御部１６の構成をもとに合焦制御部４６ｃをさらに備える。合焦制御部４６ｃは、入力部１２を介して取得したＡＦユニット３９の検出結果をもとに、焦準機構３５が備えるモータ３５ａを駆動し、ステージ２を昇降移動させて相対標本位置を変化させることで、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせをする制御を行う。
【００５０】
また、合焦制御部４６ｃは、報知制御部１６ｂによって相対標本位置が合焦目安範囲ＦＲの境界位置を越えたことが報知されるごとに、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを開始または停止させる制御を行う。具体的には、合焦制御部４６ｃは、標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越え、合焦目安範囲ＦＲ内に入ったことが報知制御部１６ｂによって報知された場合、ＡＦユニット３９の検出結果をもとにモータ３５ａを精密駆動して焦点合わせをする制御を開始する。
【００５１】
これとは逆に、標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越え、合焦目安範囲ＦＲから外れたことが報知制御部１６ｂによって報知された場合、合焦制御部４６ｃは、ＡＦユニット３９の検出結果に基づく焦点合わせを停止させる。この場合、合焦制御部４６ｃは、報知制御部１６ｂによって再び標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたことが報知されるまで精密な焦点合わせを停止させたままとする。
【００５２】
これによって、合焦制御部４６ｃは、標本１が合焦目安範囲ＦＲ内に入っている場合にのみ精密な焦点合わせを作動させ、標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れている場合には精密な焦点合わせを停止させることができ、標本１が誤った位置に焦点合わせされることなど、焦点合わせにおける誤作動を防止することができる。
【００５３】
また、合焦制御部４６ｃは、標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れた場合には、例えば、報知制御部１６ｂによって標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたことが報知されるまでとは逆方向にモータ３５ａを駆動し、再び報知制御部１６ｂによって標本１がＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたことが報知されるまで標本１をＺ方向に移動させる制御を行う。これによって、顕微鏡３００では、標本１を迅速かつ確実に合焦目安範囲ＦＲ内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる。
【００５４】
あるいは、合焦制御部４６ｃは、標本１が合焦目安範囲ＦＲから外れた場合、焦準機構３５の手動操作によって標本１が再びＺ方向位置ＺBまたはＺDまで移動され、その旨が報知制御部１６ｂによって報知されるまでモータ３５ａの駆動制御を停止して待機する。この場合には、実施の形態１と同様の作用によって、標本１を迅速かつ確実に合焦目安範囲ＦＲ内に入れることができ、短時間のうちに焦点合わせを行うことができる。
【００５５】
なお、顕微鏡３００でも、顕微鏡１００，２００と同様に、標本１が合焦目安範囲内に入っているか否かを確実に判断可能であり、標本１を合焦目安範囲内に捕捉しそこなって対物レンズ３に衝突させてしまうなどの誤操作を防止することができる。
【００５６】
ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１〜３として説明したが、本発明は、上述した実施の形態１〜３に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００５７】
例えば、上述した実施の形態１〜３では、判定部１６ａは、相対標本位置が合焦目安範囲ＦＲの境界位置としてのＺ方向位置ＺBまたはＺDを越えたか否かを判定するものとして説明したが、Ｚ方向位置ＺBまたはＺDに限定されず、他のＺ方向位置について判定を行うようにすることもできる。その場合、判定基準とするＺ方向位置における観察輝度値を閾値として設定するか、あるいはそのＺ方向位置における観察輝度値の変化率を基準変化率として設定するとよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態１〜３では、判定部１６ａは、カメラ１０または光センサ２０によって検出される観察光の輝度値をもとに、標本１が合焦目安範囲ＦＲの境界位置を越えたか否かを判定するものとしたが、輝度値に限定されず、観察光の強度値、照度値等の他の特性値、もしくはその特性値をもとにした換算値等をもとに判定を行うようにすることもできる。なお、カメラ１０または光センサ２０から出力される検出値の信号形態は、デジタル信号であってもアナログ信号であってもよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態１〜３では、顕微鏡１００〜３００は、標本１に対して上部から観察を行う正立顕微鏡であるものとして説明したが、標本１の下部から観察を行う倒立顕微鏡とすることもできる。また、顕微鏡１００〜３００は、標本１に対して落射照明を行うものとして説明したが、透過照明を行う構成とすることもできる。さらに、顕微鏡１００〜３００は、ステージ２を昇降移動させることで標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを行うものとしていたが、ステージ２の昇降移動に限定されず、対物レンズ３を昇降移動させることで焦点合わせを行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】対物レンズと標本との相対位置関係を示す図である。
【図３】標本のＺ方向位置に対する観察輝度値の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    標本
２    ステージ
２ａ    ハンドル
３    対物レンズ
４    レボルバ
５    焦準機構
５ａ    焦準ハンドル
６    架台
７    投光管
７ａ    レンズ系
７ｂ    ビームスプリッタ
８    ランプハウス
８ａ    ランプ
９    結像鏡筒
９ａ    結像レンズ
１０    カメラ
１０ａ    撮像面
１１    制御装置
１２    入力部
１３    記憶部
１４    表示部
１５    音声出力部
１６    制御部
１６ａ    判定部
１６ｂ    報知制御部
１９    合焦補助ユニット
１９ａ    ハーフミラー
１９ｂ    集光レンズ
２０    光センサ
２０ａ    受光面
２１    接眼鏡筒
２１ａ    結像レンズ
２１ｂ    ミラー
２１ｃ    接眼レンズ
３５    焦準機構
３５ａ    モータ
３９    ＡＦユニット
３９ａ    光分割ミラー
４１    制御装置
４６    制御部
４６ｃ    合焦制御部
１００，２００，３００    顕微鏡
ＦＲ    合焦目安範囲
ＯＡ    光軸
ＺA〜ＺE    Ｚ方向位置
【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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