(57)【要約】【課題】  イメージデータの背景色からしきい値を求めて、これを観察対象と塵を判別するために用いるようにし、観察対象と塵が混在したイメージデータからでも正確に観察対象の自動焦点を行うことが出来る自動焦点装置を提供する。【解決手段】  光源１０１が観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮影する撮影手段１００と、撮影手段１００が出力するイメージデータから上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算手段１２０と、指標値に基づいて観察対象の最適な焦点位置を得る様に撮影手段１００の焦点を制御する焦点制御手段１２２を備え、イメージデータの背景色情報に利用して指標値の演算を行うことで、塵の成分を除去するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象に光を照射する光源と、
上記光源から上記観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮影し、イメージデータとして出力する撮影手段と、
上記撮影手段から出力されるイメージデータから背景色情報を求め、該背景色情報に基づいて上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算手段と、
上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮影手段の焦点を制御する焦点制御手段とを備えた、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動焦点装置において、
上記指標値演算手段は、
上記イメージデータから上記背景色情報を求める背景色演算手段と、
上記背景色情報から上記イメージデータのしきい値を求めるしきい値演算手段と、
上記イメージデータを上記しきい値でクリップ処理するクリップ手段と、
上記クリップ手段の出力信号から上記イメージデータの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、
上記ハイパスフィルタ出力信号から上記指標値を求める演算手段とを備えた、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自動焦点装置において、
上記指標値演算手段は、
上記イメージデータから上記背景色情報を求める背景色演算手段と、
上記背景色情報から上記イメージデータのしきい値を求めるしきい値演算手段と、
上記イメージデータを上記しきい値でクリップ処理するクリップ手段と、
上記イメージデータ、あるいは上記クリップ手段によりクリップ処理されたイメージデータのいずれかを選択して出力する選択手段と、
上記選択手段の出力信号から上記イメージデータの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、
上記ハイパスフィルタ出力信号から上記指標値を求める演算手段とを備えた、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自動焦点装置において、
上記焦点制御手段は、少なくとも粗調整、微調整の２段階の焦点制御モードを有するもので、
上記選択手段は、
上記焦点制御手段が粗調整を行うとき、上記イメージデータを選択し、上記焦点制御手段が微調整を行うとき、上記クリップ手段によりクリップ処理されたイメージデータを選択する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項５】
請求項３に記載の自動焦点装置において、
上記焦点制御手段は、上記粗調整を行った後、上記微調整を行うものである、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータのヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段を備え、
上記ヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度値を、背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項７】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータのイメージ強度の最大値を求める最大値演算手段を備え、
該最大値演算手段により求めたイメージ強度の最大値を、背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項８】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータのイメージ強度の平均値を求める平均値演算手段を備え、
該平均値演算手段により求めたイメージ強度の平均値を、背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項９】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域のヒストグラムを作成する領域別ヒストグラム生成手段を備え、
上記各領域のヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度値を、各々の領域の背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項１０】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域におけるイメージ強度の最大値を求める領域別最大値演算手段を備え、
上記領域別最大値演算手段により求めた上記各領域のイメージ強度の最大値を、各々の領域の背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記領域別最大値演算手段により求めた上記複数のイメージ強度の最大値のうち、最も小さいイメージ強度値を、背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項１２】
請求項２または３に記載の自動焦点装置において、
上記背景色演算手段は、
上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域におけるイメージ強度の平均値を求める領域別平均値演算手段を備え、
上記領域別平均値演算手段により求めた上記各領域におけるイメージ強度の平均値を、各々の領域の背景色情報として出力する、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の自動焦点装置において、
上記観察対象は、所定の大きさであり、かつ上記イメージデータに混入するノイズよりも大きいものである、
ことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項１４】
観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮像素子を用いて撮影し、撮影した画像から得られるイメージデータから上記撮像素子のピント合わせを行う自動焦点方法であって、
上記イメージデータから背景色情報を演算する背景色情報演算ステップと、
上記背景色情報から上記イメージデータの閾値を演算する閾値演算ステップと、
上記イメージデータを、上記閾値でクリップ処理するクリップ処理ステップと、
上記クリップ処理されたイメージデータの高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、
上記抽出した高周波成分から、上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算ステップと、
上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮像素子の焦点を制御する焦点制御ステップと、を含む、
ことを特徴とする自動焦点方法。
【請求項１５】
観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮像素子を用いて撮影し、撮影した画像から得られるイメージデータから上記撮像素子のピント合わせを行う自動焦点方法であって、
上記イメージデータから背景色情報を演算する背景色情報演算ステップと、
上記背景色情報から上記イメージデータの閾値を演算する閾値演算ステップと、
上記イメージデータを上記閾値でクリップ処理するクリップ処理ステップと、
上記イメージデータ、あるいは上記クリップ処理後のデータの高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、
上記撮像素子のピントを粗調整するときには上記イメージデータから抽出した高周波成分を選択し、上記撮像素子のピントを微調整するときには上記クリップ処理後のイメージデータから抽出した高周波成分を選択し、該選択した高周波成分から、上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算ステップと、
上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮像素子の焦点を制御する焦点制御ステップと、を含む、
ことを特徴とする自動焦点方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点装置、及び画像処理システムに関し、特に透過光を用いた自動焦点装置、及び自動焦点方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動焦点装置は、カメラのイメージからフォーカスがどの程度あっているかを求めるために、カメラで撮影したイメージデータをハイパスフィルタを用いて高域強調を行い、該ハイパスフィルタの出力値の絶対値、あるいは該出力値を２乗したものを平均化して得られる指標値に基づいてフォーカス位置を決定し、該決定したフォーカス位置に対物レンズを移動させて、自動焦点動作を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特に精密な分析を行う顕微鏡等ではフォーカスを観察対象に正確に合わせることが求められている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では塵等のノイズの影響によって、観察対象の自動焦点を正確に行うことが困難な場合がある。
【０００５】
そこで、ノイズの影響を軽減した自動焦点方法として、透過光を用いて自動焦点を行う場合に、カメラで撮影される全視野の中から自動焦点を行う範囲を観察対象が存在する範囲に限定し、その範囲のイメージデータのみを自動焦点の演算対象とする方法が提案されている。
【０００６】
図９は、従来の自動焦点装置の構成を示す図である。
図９に示す自動焦点装置は、光源９０１、フィルム９０２、レンズユニット９０３、イメージセンサ９０４、Ａ／Ｄ変換器９０５、演算部９０６、制御部９０７、範囲指定手段９０８、ステッピングモータ９０９、及びセンサ駆動部９１０を有している。
上記光源９０１は、フィルム９０２に光を照射する。
【０００７】
上記レンズユニット９０３は、フィルム９０２に撮影された画像に対しズーミングとフォーカシングを行う。このレンズユニット９０３は、ステッピングモータ９０９の駆動により移動制御される。
【０００８】
上記イメージセンサ９０４は、上記レンズユニット９０３の結象面に設けられた固体撮像素子で、フィルム画像を読み取る。このイメージセンサ９０４は、センサ駆動部９１０の駆動により移動制御される。
【０００９】
上記Ａ／Ｄ変換器９０５は、上記イメージセンサ９０４で読み取った画像データのＡ／Ｄ変換を行う。
上記演算部９０６は、上記Ａ／Ｄ変換された画像データに対するフォーカス値を演算する。
【００１０】
上記制御部９０７は、上記範囲指定手段９０８からの出力、及び上記演算部９０６からの出力に基づいて、ステッピングモータ９０９及びセンサ駆動部９１０を制御する。
上記範囲指定手段９０８は、予め画像範囲を指定する。
【００１１】
このような構成の自動焦点装置の動作について説明する。
まず、光源９０１からフィルム９０２に対して光を照射し、レンズユニット９０３を介して透過光をイメージセンサ９０４で読み取る。
【００１２】
そして、Ａ／Ｄ変換器９０５では、イメージセンサ９０４から出力される画像データを量子化する。制御部９０７では、演算部９０６の出力信号と範囲指定手段９０８の出力信号に基づいて、レンズユニット９０３を駆動するステッピングモータ９０９、およびイメージセンサ９０４を駆動するセンサ駆動部９１０を制御する。
【００１３】
自動焦点は、範囲指定手段９０８により予め指定される有効な画像が存在している可能性の高い範囲のイメージデータを用いて実行され、これにより、最適な焦点位置を演算部９０６によって得ている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−０４２１８４号公報（第３−７頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−１５４２６９号公報（第１８頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の自動焦点装置では、自動焦点を行う範囲を観察対象周辺に限定しているために、観察対象と塵等が入り混じって存在する場合などは範囲を設定することが難しく、観察対象が塵等に対して十分に大きい場合でも正確に自動焦点を行うことが出来ないという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、観察対象と塵等が混在している場合でも確実かつ高速に自動焦点を行うことが出来る自動焦点装置、及び自動焦点方法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】
【００１６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の自動焦点装置は、観察対象に光を照射する光源と、上記光源から上記観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮影し、イメージデータとして出力する撮影手段と、上記撮影手段から出力されるイメージデータから背景色情報を求め、該背景色情報に基づいて上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算手段と、上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮影手段の焦点を制御する焦点制御手段とを備えた、ことを特徴とする。
【００１７】
これにより、観察対象に塵等が混在していても、正確な自動焦点を行える自動焦点装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の自動焦点装置は、請求項１に記載の自動焦点装置において、上記指標値演算手段は、上記イメージデータから上記背景色情報を求める背景色演算手段と、上記背景色情報から上記イメージデータのしきい値を求めるしきい値演算手段と、上記イメージデータを上記しきい値でクリップ処理するクリップ手段と、上記クリップ手段の出力信号から上記イメージデータの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、上記ハイパスフィルタ出力信号から上記指標値を求める演算手段とを備えた、ことを特徴とする。
【００１９】
これにより、背景色情報から観察対象と塵とを簡単に判別し、観察対象に塵等が混在していても、塵による影響を受けることなく、適切な自動焦点を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の自動焦点装置は、請求項１に記載の自動焦点装置において、上記指標値演算手段は、上記イメージデータから上記背景色情報を求める背景色演算手段と、上記背景色情報から上記イメージデータのしきい値を求めるしきい値演算手段と、上記イメージデータを上記しきい値でクリップ処理するクリップ手段と、上記イメージデータ、あるいは上記クリップ手段によりクリップ処理されたイメージデータのいずれかを選択して出力する選択手段と、上記選択手段の出力信号から上記イメージデータの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、上記ハイパスフィルタ出力信号から上記指標値を求める演算手段とを備えた、ことを特徴とする。
【００２１】
これにより、背景色情報から観察対象と塵とを簡単に判別することができ、観察対象に塵等が混在していても、塵による影響を受けることなく、適切な自動焦点を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の自動焦点装置は、請求項３に記載の自動焦点装置において、上記焦点制御手段は、少なくとも粗調整、微調整の２段階の焦点制御モードを有するもので、上記選択手段は、上記焦点制御手段が粗調整を行うとき、上記イメージデータを選択し、上記焦点制御手段が微調整を行うとき、上記クリップ手段によりクリップ処理されたイメージデータを選択する、ことを特徴とする。
これにより、観察対象と塵が混在していても、正確な自動焦点を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の請求項５に記載の自動焦点装置は、請求項３に記載の自動焦点装置において、上記焦点制御手段は、上記粗調整を行った後、上記微調整を行うものである、ことを特徴とする。
これにより、適切な焦点位置を正確かつ高速に求めることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項６に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータのヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段を備え、上記ヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度値を、背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００２５】
これにより、ＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、適切な自動焦点を実行可能である。
【００２６】
また、本発明の請求項７に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータのイメージ強度の最大値を求める最大値演算手段を備え、該最大値演算手段により求めたイメージ強度の最大値を、背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００２７】
これにより、ＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、適切な自動焦点を実行可能である。
【００２８】
また、本発明の請求項８に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータのイメージ強度の平均値を求める平均値演算手段を備え、該平均値演算手段により求めたイメージ強度の平均値を、背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００２９】
これにより、ＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、適切な自動焦点を実行可能である。
【００３０】
また、本発明の請求項９に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域のヒストグラムを作成する領域別ヒストグラム生成手段を備え、上記各領域のヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度値を、各々の領域の背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００３１】
これにより、各領域毎に背景色情報を求めることができるため、イメージデータ全体の背景色のムラに対応することができ、またＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【００３２】
また、本発明の請求項１０に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域におけるイメージ強度の最大値を求める領域別最大値演算手段を備え、上記領域別最大値演算手段により求めた上記各領域のイメージ強度の最大値を、各々の領域の背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００３３】
これにより、各領域毎に背景色情報を求めることができるため、イメージデータ全体の背景色のムラに対応することができ、またＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【００３４】
また、本発明の請求項１１に記載の自動焦点装置は、請求項１０に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記領域別最大値演算手段により求めた上記複数のイメージ強度の最大値のうち、最も小さいイメージ強度値を、背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００３５】
これにより、イメージデータ全体の背景色のムラに対応することができ、またＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【００３６】
また、本発明の請求項１２に記載の自動焦点装置は、請求項２または３に記載の自動焦点装置において、上記背景色演算手段は、上記イメージデータを複数の領域に分け、該各領域におけるイメージ強度の平均値を求める領域別平均値演算手段を備え、上記領域別平均値演算手段により求めた上記各領域におけるイメージ強度の平均値を、各々の領域の背景色情報として出力する、ことを特徴とする。
【００３７】
これにより、各領域毎に背景色情報を求めることができるため、イメージデータ全体の背景色のムラに対応することができ、またＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色情報の誤検出を防いで、性能を劣化させることなく、できる限り塵の影響を削減し、観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【００３８】
また、本発明の請求項１３に記載の自動焦点装置は、請求項１ないし１０に記載の自動焦点装置において、上記観察対象は、所定の大きさであり、かつ上記イメージデータに混入するノイズよりも大きいものである、ことを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の請求項１４に記載の自動焦点方法は、観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮像素子を用いて撮影し、撮影した画像から得られるイメージデータから上記撮像素子のピント合わせを行う自動焦点方法であって、上記イメージデータから背景色情報を演算する背景色情報演算ステップと、上記背景色情報から上記イメージデータの閾値を演算する閾値演算ステップと、上記イメージデータを、上記閾値でクリップ処理するクリップ処理ステップと、上記クリップ処理されたイメージデータの高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、上記抽出した高周波成分から、上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算ステップと、上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮像素子の焦点を制御する焦点制御ステップと、を含む、ことを特徴とする。
【００４０】
これにより、観察対象と塵が混在している場合にも、観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【００４１】
また、本発明の請求項１５に記載の自動焦点方法は、観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮像素子を用いて撮影し、撮影した画像から得られるイメージデータから上記撮像素子のピント合わせを行う自動焦点方法であって、上記イメージデータから背景色情報を演算する背景色情報演算ステップと、上記背景色情報から上記イメージデータの閾値を演算する閾値演算ステップと、上記イメージデータを上記閾値でクリップ処理するクリップ処理ステップと、上記イメージデータ、あるいは上記クリップ処理後のデータの高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、上記撮像素子のピントを粗調整するときには上記イメージデータから抽出した高周波成分を選択し、上記撮像素子のピントを微調整するときには上記クリップ処理後のイメージデータから抽出した高周波成分を選択し、該選択した高周波成分から、上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算ステップと、上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮像素子の焦点を制御する焦点制御ステップと、を含む、ことを特徴とする。
【００４２】
これにより、観察対象と塵が混在している場合にも、高速かつ正確に観察対象に正確に焦点を合わせることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の自動焦点装置によれば、観察対象に光を照射する光源と、上記光源から上記観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮影し、イメージデータとして出力する撮影手段と、上記撮影手段から出力されるイメージデータから背景色情報を求め、該背景色情報に基づいて上記観察対象の焦点情報をあらわす指標値を演算する指標値演算手段と、上記指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮影手段の焦点を制御する焦点制御手段とを備えているため、観察対象に塵等が混在していても、正確な自動焦点を行える自動焦点装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に、本発明の自動焦点装置、及び自動焦点方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自動焦点装置の構成を示す図である。
図１に示す自動焦点装置は、光源１０１、プレート１０２、撮影手段１００、カメラコントローラ１０７、メモリコントローラ１０８、メモリ１０９、指標値演算手段１２０、及び焦点制御手段１２２を有している。
上記光源１０１は、プレート１０２に光を照射する。
【００４６】
上記プレート１０２は、その底が、無色透明な物質、例えばガラスやプラスチックからなる。本実施の形態では、プレート１０２の下方にＣＣＤカメラ１０５を配置しているため、ＣＣＤカメラ１０５で撮影されるイメージデータは、プレート１０２上の観察対象の透過光ということになる。
【００４７】
上記撮影手段１００は、上記光源１０１から上記プレート１０２上の観察対象に光を照射することにより透過光を撮影するものであり、ズーミングとフォーカシングを行う対物レンズユニット１０３と、上記対物レンズユニット１０３を透過した光を集光する集光レンズ１０４と、上記光源１０１がプレート１０２上の観察対象に光を照射することにより生じる透過光を撮影するＣＣＤカメラ１０５と、上記対物レンズユニット１０３の位置を移動させるフォーカスモータ１０６とを備えたものである。
【００４８】
上記カメラコントローラ１０７は、ＣＣＤカメラ１０５を制御する。
上記メモリコントローラ１０８は、メモリ１０９を制御する。
上記メモリ１０９は、ＣＣＤカメラ１０５で撮影したイメージデータを格納する。
【００４９】
上記指標値演算手段１２０は、上記イメージデータから上記観察対象の焦点情報を表す指標値を演算するものである。この指標値演算手段１２０は、上記イメージデータから背景色情報を求める背景色演算手段１１０と、上記背景色情報から上記イメージデータの閾値を求めるしきい値演算手段１１１と、上記イメージデータを上記閾値でクリップ処理するクリップ手段１１２と、上記クリップ手段１１２の出力信号から上記イメージデータの高周波成分を抽出するハイパスフィルタ１１３と、指標値を演算する演算手段１２１とを備えている。なお、上記背景色演算手段１１０は、上記イメージデータのヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段を備え、該ヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度を背景色情報として出力する。また、上記演算手段１２１は、上記ハイパスフィルタ１１３の出力信号を整流する整流手段１１４、上記整流手段１１４の出力信号を積分演算処理して指標値を求める積分手段１１５を備えている。なお、上記積分手段１１５による積分演算とは、整流手段１１４の出力信号から１イメージの全てのピクセルについての平均値を求め、これを指標値とすることをいう。また、指標値は焦点が合っているほど大きな値を示す。
【００５０】
上記焦点制御手段１２２は、上記指標値演算手段１２０にて得られた指標値に基づいて上記観察対象の最適な焦点位置を得るように上記撮影手段１００の焦点を制御するものである。この焦点制御手段１２２は、上記指標値演算手段１２０で得られた指標値に基づいてどの位置が最も焦点が合っているかを判断し、対物レンズユニット１０３の移動量、及び移動方向を決定する移動量・移動方向決定手段１１６と、上記移動量・移動方向決定手段１１６の出力に基づいて上記フォーカスモータ１０６を制御するメカコントローラ１１７とを備えたものである。
【００５１】
以下に、上記構成で実現される自動焦点方法の動作例を示す。ここでは、焦点位置を検索する範囲を１００μｍ、その検索の細かさ（ステップ）を１０μｍとして予め設定しておく。また、プレート１０２に載せられた観察対象は、所定の大きさで、かつ、イメージデータに混入するノイズよりも大きいものである。
【００５２】
自動焦点動作開始時には、まず、対物レンズユニット１０３の位置を、上記設定された焦点位置検索範囲の値の半分に相当する５０μｍだけ下方向に移動させる。そして、光源１０１を点灯し、観察対象が載せられたプレート１０２に光を照射する。プレート１０２に照射された光は透過し、対物レンズユニット１０３で定倍される。対物レンズユニット１０３を通り抜けた透過光は、集光レンズ１０４を通ることによって、ＣＣＤカメラ１０５のＣＣＤ素子に像を結ぶ。ＣＣＤカメラ１０５のＣＣＤ素子に結ばれた像（イメージ）は、カメラコントローラ１０７、メモリコントローラ１０８を介し、メモリ１０９にイメージデータとして格納され、メモリ１０９に格納されたイメージデータから後に指標値Ａを算出する。なお、指標値の演算方法については後述する。
【００５３】
移動量・移動方向決定手段１１６では、上記算出された指標値Ａが入力されると、予め設定されたステップ１０μｍに対応する移動量の値と、上方向に対応する移動方向の値ををメカコントローラ１１７に出力し、メカコントローラ１１７では、上記移動量及び移動方向を示す信号をフォーカスモータ１０６に出力して、対物レンズユニット１０３を所定の位置に移動させる。なお、上方向とは、対物レンズユニット１０３をプレート１０２に近づける方向を指し、下方向とは、対物レンズユニット１０３をプレート１０２から遠ざける方向を指す。
【００５４】
その後、上記移動させた対物レンズユニット１０３の位置を、さらに、ステップ１０μｍ分上方向に移動させて、ＣＣＤカメラ１０５で撮影を行い、撮影されたイメージから上述したのと同様の方法で指標値Ｂを算出する。これを順に繰り返し、指標値Ｃ、Ｄ、Ｅを算出していく。ここで、ＣＣＤカメラ１０５による撮影回数は、焦点位置検索範囲が１００μｍであり、ステップ１０μｍ毎に検索するよう予め設定されていることから、１１回となる。
【００５５】
ＣＣＤカメラ１０５による１１回分の撮影が終了すると、移動量・移動方向決定手段１１６では、上記１１回分に対応する指標値のうち、最も大きかった指標値に対応する対物レンズユニット１０３の位置が最も焦点の合っていた位置であると判断し、その位置に対物レンズユニット１０３を移動するようにメカコントローラ１１７に移動量と方向を示す信号を出力し、メカコントローラ１１７では、対物レンズユニット１０３を所定の位置に移動させ、自動焦点動作を終了する。
【００５６】
以下に、指標値演算手段１２０による指標値の演算について図２を用いて詳細に説明する。
まず、ＣＣＤカメラ１０５で撮影されたイメージは、カメラコントローラ１０７、メモリコントローラ１０８を介してイメージデータとしてメモリ１０９に格納される。例えば、撮影されたイメージが図２（ａ）に示すようなものであった場合、図２（ａ）に示すイメージは、観察対象の他にも塵が背景に比べて暗く写っている箇所がある。このときの走査線上のイメージデータの強度は、図２（ｂ）のようになり、塵が観察対象に比べて十分小さい場合は、塵の透過光は回り込み光の影響で、観察対象の透過光に比べて明るく写るため、観察対象と塵との間には、強度レベルの差が現れる。従って、この強度レベルの差を利用することで、塵の影響を削減することが可能である。
【００５７】
背景色演算手段１１０では、イメージデータから次のようにして背景色を求める。
まず、上記ＣＣＤカメラ１０５で撮影されたイメージのヒストグラムを生成し、そのヒストグラムが最大値を指し示すイメージ強度値を背景色とする。それは、イメージデータにおける背景色が観察対象、塵などに比べて多くの領域を占めるため、そのピクセル数が最大になるからである。図３を用いて説明すると、例えば、イメージのヒストグラムが図３（ａ）に示すようなものである場合、このヒストグラムは、図３（ｂ）に示す塵の成分と、図３（ｃ）に示す観察対象の成分と、図３（ｄ）に示す背景の成分の合成結果と考えることができる。つまり、背景はイメージ中で最もピクセル数が多いため、該イメージのヒストグラムが最大値を示すイメージ強度を背景色として判断することができる。
【００５８】
このようにして求められた背景色は、しきい値演算手段１１１に入力される。観察対象より小さい塵の成分は回り込み光の影響によって、観察対象よりも明るく写るため、しきい値演算手段１１１では、上記ヒストグラムから求めた背景色を元に、その背景色に任意の割合ｎを適用したものを閾値とする。背景色に対する閾値の割合ｎの具体的な演算方法は後述する。
【００５９】
クリップ手段１１２では、しきい値演算手段１１１から得た閾値を用いてクリップ処理し、図２（ｃ）の斜線部分を取り除く、つまり、イメージデータの強度を閾値を用いて制限する。これにより、図３（ｂ）を参照すると、閾値より強度の高い部分に相当する塵の成分を大幅に削減できていることが分かる。
【００６０】
クリップ手段１１２の出力はハイパスフィルタ１１３に入力され、イメージデータの高域成分が強調され、図２（ｄ）に示すようなものとなる。
【００６１】
演算手段１２１を構成する整流手段１１４では、上記ハイパスフィルタ１１３の出力信号の絶対値をとる。この整流手段１１４から出力されるイメージデータは、図２（ｅ）に示すようなものとなる。このようにすると、ハイパスフィルタ１１３で強調した成分をさらに強調することができ、演算精度をより向上させることが可能となる。なお、ここでは、整流手段１１４による整流方法として、ハイパスフィルタ１１３の出力信号の絶対値をとる方法を採用しているが、ハイパスフィルタ１１３の出力信号を２乗して出力する方法を採用しても良い。
【００６２】
整流手段１１４の出力信号は、積分手段１１５に入力され、積分演算処理され、指標値が得られる。
【００６３】
以上のようにして得られた指標値は、塵の影響が効果的に削減されているため、塵に焦点が合ってしまう可能性を減少させることができる。
【００６４】
次に、塵の影響を減少させる閾値の設定方法について、より詳細に説明する。
上述したように、背景色に対する閾値の割合ｎを小さくするほど塵の成分を削除することができる一方、閾値の割合ｎを小さくしすぎると、観察対象の成分をも大きく除いてしまい、適切な焦点位置を得られなくなる可能性がある。従って、観察対象の成分をどの程度まで取り除けば、性能が劣化するのか見極めつつ、出来るだけ閾値を小さくして塵の成分を取り除き、しかも性能を劣化させない閾値の割合ｎを求めることが重要となる。
【００６５】
以下に、背景色に対する閾値の割合ｎの求め方について、具体的に説明する。
まず、自動焦点に許されるばらつきの性能を決定する。
ここでは、観察対象を直径１０μｍの球状の物体とする。また、焦点位置は、プレート１０２の歪みによって８０μｍ程度ずれるので、１００μｍの範囲を自動焦点の位置合わせの検索範囲とする。なお、球状の観察対象の中心部から３μｍ以内に焦点が合うときが適切な焦点とする。
【００６６】
新品のプレート１０２に新鮮な観察対象を置き、背景色に対する閾値の割合ｎを、例えば２００％に設定、つまり、閾値を背景色の２倍の値に設定し、塵が入らないようにして、例えば１００回の自動焦点を行い、焦点位置のばらつきを測定する。背景色に対する閾値の割合ｎが２００％ということは、閾値によるクリップ処理をほとんど行わない設定である。観察対象に塵が混入していない状態で自動焦点を行っているので、塵の影響による焦点位置のずれは無く、クリップ処理を行わなくても焦点位置のばらつきを必要最小限、例えば、２．０μｍ程度に抑えて、適切な焦点位置を得ることができる。
【００６７】
次に、背景色に対する閾値の割合ｎを１００％に設定し、同様に１００回の自動焦点を繰り返し、焦点位置のばらつきを求める。同様に９０％、８０％、７０％、６０％、５０％と閾値の割合ｎを変更して、それぞれの割合における焦点位置のばらつきを求める。割合ｎをある設定以下にしたときに、焦点位置のばらつきが３μｍを超えてしまい、焦点合わせのエラーが起こった場合は、観察対象の成分を閾値によって削減しすぎたと判断する。例えば、割合を４０％に設定したときに、自動焦点後の焦点位置のばらつきが３．２μｍになった場合は、性能を満たさなくなったと判断し、マージンをとって閾値の割合ｎを５０％に決定する。このようにして決定された背景色に対する閾値の割合ｎは、性能を保持しつつ、出来る限り塵の影響を削減できる設定になっている。
【００６８】
次に、決定された割合が適切であるか確認するための実験を行う。
観察対象の入ったプレート１０２を塵のある空間に数日、例えば２日間放置しておき、プレート１０２に塵が入るようにしてから実験を開始する。まず、閾値の割合ｎを２００％に設定して、クリップ処理を行わない場合に１００回の自動焦点を行い、塵に焦点が合うことによるエラーの発生が起こるかどうかを確認する。エラーの発生を確認できなかった場合には、さらに長期間、プレート１０２を放置して自然に塵を混入、あるいは予想される塵をプレート１０２に人工的に混入し、焦点合わせのエラーの発生を起こすようにしても良い。
【００６９】
エラーの発生を確認できた場合は、閾値の割合ｎを上記決定された割合である５０％に設定し、１００回の自動焦点を行い、塵に焦点が合うことなく、適切な焦点が得られることを確認する。このようにすれば、与えられた性能を満足しつつ、塵による自動焦点のエラーを減少させる閾値の割合を実験で求めることが出来る。この割合は、観察対象やＣＣＤカメラ１０５を変更しない限り、一度求めるだけでよい。
【００７０】
次に、クリップ手段１１２によるクリップ処理の作用効果について、図５および図６を用いて説明する。図５に、クリップ手段１１２による制限を適用した場合と、適用しない場合の、焦点位置の変化に対する、指標値の変化を表すグラフの１例を示す。
【００７１】
クリップ手段１１２による制限を適用しない場合、図５（ａ）に示すように、塵に焦点が合う位置における指標値Ｐ１ａと、観察対象に焦点が合う位置における指標値Ｐ２ａは共に値が高く、その差が無い状態となる。従って、後段の焦点制御手段１２２において、誤って、指標値Ｐ１ａの値を用いて焦点制御を行い、塵に焦点を合わせてしまう可能性がある。
【００７２】
一方、クリップ手段１１２による制限を適用した場合、図５（ｂ）に示すように、塵に焦点が合う位置における指標値Ｐ１ｂは大きい値を示すことはなく、後段の焦点制御手段１２２では、指標値Ｐ２ｂを用いた正確な焦点制御を行うことができ、誤って塵に焦点が合ってしまうことを防ぐことができる。
【００７３】
さらに、図６を用いて説明する。図６は、対物レンズユニットとプレートとの距離の変化に対応する、焦点位置の変化を示すもので、図６（ａ）は、対物レンズユニット１０３を構成する対物レンズ１０３ａの位置がＰ１の位置にあり、塵にフォーカスが合っている状態を示しており、図６（ｂ）は、対物レンズユニット１０３を構成する対物レンズ１０３ａの位置がＰ２の位置にあり、観察対象にフォーカスが合っている状態を示している。
【００７４】
図６（ａ）に示すように、対物レンズ１０３ａの位置がＰ１の位置にある場合、焦点が合っている塵の高周波成分と、焦点の合っていない観察対象の高周波成分との加算分が、位置Ｐ１における指標値となる。この指標値は、クリップ処理をしなかった場合は、図５（ａ）のＰ１ａに対応し、クリップ処理をした場合は、図５（ｂ）のＰ１ｂに対応する。
【００７５】
一方、図６（ｂ）に示すように、対物レンズ１０３ａの位置がＰ２の位置にある場合、焦点が合っていない塵の高周波成分と、焦点の合っている観察対象の高周波成分との加算分が、位置Ｐ２における指標値となる。この指標値は、クリップ処理をしなかった場合は、図５（ａ）のＰ２ａに対応し、クリップ処理をした場合は、図５（ｂ）のＰ２ｂに対応する。
【００７６】
以上のように、クリップ処理を行えば、塵に影響されず、最適な位置に焦点合わせを行うことができる。
【００７７】
このような実施の形態１による自動焦点装置では、撮影したイメージデータの背景色から閾値を求め、該閾値でクリップ処理し、該クリップ処理されたイメージデータから指標値を演算する指標値演算手段１２０と、上記指標値を元に撮影手段１００の焦点を自動制御する焦点制御手段１２２とを備えたことより、観察対象と塵とを判別し、観察対象と塵が混在した状態であっても、誤って塵に焦点が合うのを防止し、正確に観察対象に焦点を合わせることが可能となる。
【００７８】
なお、本実施の形態１では、上記背景色演算手段１１０が上記イメージデータのヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段を備え、生成したヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度を背景色情報として出力する場合について説明したが、以下のようにして背景色を求めても良い。
【００７９】
例えば、上記背景色演算手段１１０が、イメージデータの全ピクセルのイメージ強度のうちの最大値を背景色情報とする最大値演算手段を備えるようにする。この場合、イメージ強度が大きい値を示すピクセルを背景として判断し、この判断結果を元にイメージデータの背景色を求めることができる。これは、背景は、観察対象や塵を透過していない光の撮影結果であり、観察対象や塵を透過していない分、明るく写るからである。ただし、最大値を一点のみでイメージデータの背景色を判断すると、ＣＣＤ素子のピクセル不良などのノイズの影響により背景色の強度を誤って求めてしまう可能性もあるので、イメージ強度がＮ番目に大きい値（Ｎは任意の値）や、イメージ強度が一番大きい値からＮ番目に大きい値までのＮ個のイメージ強度を平均した値などを用いて背景色を判断するようにすれば、ＣＣＤ素子の暗電流ノイズ等による背景色の強度の誤検出を防ぐことが出来る。
【００８０】
また、上記背景色演算手段１１０が、イメージデータの全ピクセルのイメージ強度の平均値を背景色情報とする平均値演算手段を備えるようにする。この場合、前述したように背景が観察対象や塵よりも多くのピクセルを占めるときには、上記全ピクセルのイメージ強度の平均値を背景色として求めることができる。ただし、観察対象や塵が多い場合には、そうでない場合に比べて平均値が小さく（暗く）なることを考慮しなければならない。これにより、背景色の強度のむらによる誤検出を防ぐことが出来る。
【００８１】
また、上記背景色演算手段１１０が、イメージを複数の領域に分けて、該各領域でヒストグラムを作成する領域別ヒストグラム生成手段を備えるようにする。例えば、図４（ａ）に示すようにイメージを１５個の領域Ａ１〜Ａ５,Ｂ１〜Ｂ５,Ｃ１〜Ｃ５に分け、各領域におけるヒストグラムを生成する。そして、各領域のヒストグラムの最大値に対応するイメージ強度を、それぞれの領域の背景色として求める。具体的には、領域Ａ１,Ａ２,Ｂ３のヒストグラムが図４の（ｂ）〜（ｄ）に示すようなものである場合、各領域のヒストグラムの最大値となる強度Ｉ１〜Ｉ３を、各領域Ａ１,Ａ２,Ｂ３の背景色とすることで、背景色のむらに対応することが可能となる。なお、光源１０１がプレート１０２上の視野で輝度の均一性を欠く場合には、視野の中でも背景色の明るさが異なる。通常の光源は、光軸の中心の輝度が強く、中心から離れるにしたがって輝度が弱くなっているため、光軸の中心と視野の中心を同じ位置に調整していたとすると、視野の中心の輝度は明るく、視野の端の輝度は暗く写ることになる。そこで、イメージを複数の領域に分けて、各領域毎に背景色情報を求めるようにすれば、視野位置に対応する背景色の面を適切に求めることができる。
【００８２】
また、上記背景色演算手段１１０が、イメージを図４（ａ）に示すように複数の領域に分けて、該各領域におけるイメージ強度の最大値を求める領域別最大値演算手段を備えるようにする。この場合、各領域のイメージ強度の最大値を、各々の領域の背景色情報として求めることができるため、背景色のむらに影響されずに適切な背景色の面を求めることができる。なお、上記領域別最大値演算手段により求めた上記複数のイメージ強度の最大値のうち、最も小さいイメージ強度値を、イメージデータ全体の背景色情報として出力するようにすれば、より背景色のむらに影響されない背景色情報を求めることができる。
【００８３】
また、上記背景色演算手段１１０が、イメージを図４（ａ）に示すように複数の領域に分けて、該各領域におけるイメージ強度の平均値を求める領域別平均値演算手段を備えるようにする。この場合、各領域におけるイメージ強度の平均値を、各々の領域の背景色情報として求めることができるため、各視野位置の背景色のむらに影響されず適切な背景色の面を求めることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態１の自動焦点装置は、顕微鏡やマイクロフィルムスキャナーなど、透過光を用いて自動焦点を行う装置にはすべて有効である。
【００８５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２による自動焦点装置の構成を示す図である。なお、図中において、図１と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態２の自動焦点装置は、上記実施の形態１の自動焦点装置の構成に加えて、さらに、選択手段２０１、オートフォーカス（以下ＡＦと略す）コントローラ２０２、及びパラメータ設定手段２０３を備えたものである。なお、本実施の形態２では、焦点制御手段１２２は、微調整、粗調整の２段階の焦点制御モードを有するものとする。
【００８７】
上記選択手段２０１は、上記焦点制御手段１２２が微調整を行うときには、クリップ手段１１２の出力、つまり、クリップ処理されたイメージデータを選択し、上記焦点制御手段１２２が粗調整を行うときには、メモリコントローラ１０８の出力、つまり、クリップ処理を行っていないイメージデータを選択し、出力する。
【００８８】
上記ＡＦコントローラ２０２は、設定されたパラメータに基づいて焦点位置の移動方向と移動量を移動量・移動方向決定手段１１６に伝達すると共に、選択手段２０１を制御する。
【００８９】
上記パラメータ設定手段２０３は、外部から検索範囲とステップなどを設定するものである。
【００９０】
以下に、本実施の形態２による自動焦点方法について図８を用いて説明する。
図８は、観察対象から対物レンズ位置がある程度離れている場合の指標値と焦点位置との関係を示すもので、図８（ａ）には塵がありクリップ処理を行わない場合、図８（ｂ）には塵がありクリップ処理を行う場合を示している。なお、図８において、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄは、塵にフォーカスが合う位置の指標値を示しており、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄは観察対象にフォーカスが合う位置の指標値を示している。
【００９１】
まず、クリップ処理をしない場合とクリップ処理をした場合に指標値の推移を見てみると、図８（ａ）に示されるＲａｎｇｅ−Ａの範囲における指標値の推移は、なだからな右肩上がりを示しているのに対し、図８（ｂ）に示されるＲａｎｇｅ−Ａ’の範囲における指標値は、ほぼ０のままであることが分かる。これは、クリップ処理をした場合の方が、焦点位置を観察対象からずらしていった時に、観察対象が写らなくなるタイミングが早いことを示している。
【００９２】
一般的に、レンズで焦点を合わせて物を見る場合、明瞭に写すことのできる合焦点の範囲は焦点深さと呼ばれており、この焦点深さから焦点位置がはずれた範囲では、観察対象がぼやけてしまう。例えば、シルエットを観察した場合、シルエットがはっきり写っていれば、シルエットが濃く（暗く）写るが、焦点が焦点深さから外れるとシルエットが薄く（明るく）写ることがわかる。従って、焦点位置が焦点深さから外れ、観察対象のシルエットが薄くなっていくと、クリップ処理をしない場合に比べてクリップ処理をした場合の方が、観察対象が写らなくなるタイミングが早くなる。
【００９３】
また、クリップ処理をした場合、図８（ｂ）に示すＲａｎｇｅ−Ａ’の範囲における指標値だけを見ても、その値に差が無いため、どちらの方向に指標値のピークがあるのかが分からず、最適な焦点位置が存在するのかどうかがわからない。その結果、正確に合焦位置を決定することができない。しかし、クリップ処理をしない場合、図８（ａ）に示すＲａｎｇｅ−Ａの範囲における指標値を見れば、指標値の推移により、図の右上方向に指標値のピーク、つまり、最適な焦点位置が存在することを推定することができる。従って、広い範囲の中から、観察対象に近い位置を探すのであれば、クリップ処理をしないほうが多くの情報を得られ、指標値のピークである最適な焦点位置の近傍を早く見つけることができる。
【００９４】
以上のことから、自動焦点の処理を２段階の粗調整と微調整に分け、粗調整ではクリップ処理を行わず、微調整の時にクリップ処理を行うようにすることで、高速かつ正確に最適な焦点位置を見つけることができるのである。
【００９５】
上記本実施の形態２の自動焦点方法について具体的に説明する。ここでは、粗調整の場合には、現在の焦点位置から±１００μｍの範囲を１０μｍごとに焦点位置を移動し、それぞれの焦点位置での指標値を演算し、観察対象の近くまで移動するものとし、微調整の場合には、粗調整を実行したことにより移動した焦点位置から±１０μｍの範囲を１μｍごとに焦点位置を移動し、それぞれの焦点位置での指標値を演算し、最適な焦点位置まで移動することとする。また、焦点制御手段１２２は、粗調整を行った後、微調整を行うものとする。
【００９６】
まず、自動焦点動作開始時には、パラメータ設定手段２０３に検索範囲とステップなどを設定する。ＡＦコントローラ２０２では、設定されたパラメータを元に焦点位置の移動方向と移動量とを移動量・移動方向決定手段１１６に伝達する。
【００９７】
次に、メカコントローラ１１７及びフォーカスモータ１０６を介して、粗調整の設定された検索範囲の半分に相当する１００μｍだけ下方向に対物レンズユニット１０３を移動させる。そして、光源１０１を点灯し、その位置のイメージをＣＣＤカメラ１０５で撮影する。撮影されたイメージは、カメラコントローラ１０７、メモリコントローラ１０８を通して、メモリ１０９にイメージデータとして格納される。
【００９８】
メモリ１０９に格納されたイメージデータは、背景色演算手段１１０で背景色を演算される。演算された背景色は、しきい値演算手段１１１によって、背景色に対応した閾値を演算される。閾値は、クリップ手段１１２に入力され、該閾値でイメージデータが制限される。
【００９９】
本実施の形態２では、粗調整を行った後に微調整を行うよう設定されているため、まず、粗調整を行う場合の焦点制御について説明する。
【０１００】
粗調整の場合、選択手段２０１によりクリップ処理を行っていないイメージデータが選択され、このイメージデータは、ハイパスフィルタ１１３、整流手段１１４を介して、積分手段１１５に入力され、指標値が演算される。移動量・移動方向決定手段１１６では、上記指標値を保存するとともに、メカコントローラ１１７に対し、さらに対物レンズユニット１０３を１ステップ移動させるよう、移動量及び移動方向に関する情報を出力する。ここでは、移動量が１０μｍで移動方向が上方向であることを示す情報が出力されるものとし、メカコントローラ１１７では、上記移動量と移動方向に関する情報に基づき、フォーカスモータ１０６に対し、それを実行するための信号を出力し、フォーカスモータ１０６により対物レンズユニット１０３を移動させる。このような動作を繰り返して指標値を保存していき、設定された検索範囲の指標値をすべて演算し終わると、移動量・移動方向決定手段１１６では、最終的に対物レンズユニット１０３をどこに移動させるかを決定する。
【０１０１】
以上のようにして得られた指標値の値は、自動焦点動作を開始後、少しずつ大きくなっていき、適切な合焦位置のときにピークとなり、それを過ぎると小さくなっていく。しかしながら、最後の撮影まで、つまり、自動焦点動作を終了するまで、その指標値が増加し続けている場合、移動量・移動方向決定手段１１６では、エラーが発生したと判断して自動焦点動作を終了し、対物レンズユニット１０３の位置を、例えば１５０μｍ上方向にずらして、もう一度自動焦点動作を実行する。ここで、指標値が増加しているということは、検索した範囲には観察対象に焦点が合う位置は無かったが、上方向に観察対象に焦点が合う位置がある確率が高いことが解るからである。逆に、指標値が最後まで減少し続けていたとすると、観察対象に焦点が合う位置は下方向にある確率が高いことになる。また、途中まで増加しその後減少していったとすると、最も大きい指標値に対応する焦点位置が、観察対象に焦点が合う位置の近傍である。
【０１０２】
以上のようにして粗調整によって観察対象の焦点位置の近傍を認識することができたら、その焦点位置の近傍に対物レンズユニット１０３を移動して、微調整を開始する。
【０１０３】
微調整の場合、選択手段２０１によりクリップ処理後のイメージデータが選択され、上記実施の形態１に示した方法を用いて自動焦点が行われる。
【０１０４】
このような本実施の形態２では、上記実施の形態１の自動焦点装置の構成に加え、クリップ手段１１２の出力あるいはメモリコントローラ１０８の出力のいずれかを選択する選択手段２０１と、上記選択手段２０１及び焦点制御手段１２２を制御するＡＦコントローラ２０２と、パラメータ設定手段２０３とを備え、透過光を用いる場合の自動焦点動作において、クリップ処理を行わない粗調整で、観察対象の焦点位置近傍に焦点位置を合わせた後、クリップ処理を行う微調整で、観察対象の焦点位置を求める自動焦点を行うようにしたので、高速かつ正確に観察対象に対する自動焦点動作を行うことが出来る。
【０１０５】
なお、本実施の形態２では、粗調整と微調整の２段階で自動焦点動作を行う場合について説明したが、粗調整、普通調整、微調整の３段階、またはそれ以上の段階に分けて自動焦点動作を行っても良い。粗調整の場合には、クリップ手段１１２によるクリップ処理を行わないイメージデータで演算する方法を用い、普通調整の場合には、検索範囲を上記粗調整の場合よりも狭く、ステップを上記粗調整の場合よりも細かく設定し、クリップ手段１１２によるクリップ処理を行なったイメージデータで演算する方法を用い、微調整の場合には、検索範囲を上記普通調整の場合よりも狭く、ステップを上記普通調整の場合よりもより細かく設定し、クリップ手段１１２によるクリップ処理を行なったイメージデータで演算する方法を用いるようにする。
【０１０６】
また、本実施の形態２では、検索範囲とステップを設定して行う自動焦点動作について説明したが、いわゆる山登り法を用いても良く、本実施の形態に限定されるものではない。
【０１０７】
また、本実施の形態２の自動焦点装置は、顕微鏡やマイクロフィルムスキャナーなど、透過光を用いて自動焦点を行う装置にはすべて有効である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明にかかる自動焦点装置及び自動焦点方法は、観察対象と塵等が混在している場合に観察対象に正確に焦点位置を合わせる自動焦点手段を有し、顕微鏡など自動焦点を必要とする観察機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１による自動焦点装置の構成を示す図である。
【図２】上記実施の形態１の自動焦点装置における、指標値の求め方を説明するための図であり、図２（ａ）は、撮影したイメージの一例を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の走査線上のイメージデータの強度を示し、図２（ｃ）は、クリップ処理後のイメージデータの強度を示し、図２（ｄ）は、ハイパスフィルタ処理後のイメージデータの強度を示し、図２（ｅ）は整流処理後のイメージデータの強度を示している。
【図３】上記実施の形態１の自動焦点装置における、背景色の演算方法を説明するための図であり、図３（ａ）は、撮影したイメージのヒストグラムの一例を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のヒストグラムに含まれる塵の成分を示し、図３（ｃ）は、図３（ａ）のヒストグラムに含まれる観察対象の成分を示し、図３（ｄ）は、図３（ａ）のヒストグラムに含まれる背景の成分を示している。
【図４】上記実施の形態１の自動焦点装置における、領域別の背景色の演算方法を説明するための図であり、図４（ａ）は、撮影したイメージを複数の領域に分けたときの一例を示し、図４（ｂ）は、領域Ａ１におけるヒストグラムを示し、図４（ｃ）は、領域Ａ２におけるヒストグラムを示し、図４（ｄ）は、領域Ｂ３のヒストグラムを示している。
【図５】上記実施の形態１の自動焦点装置における、自動焦点方法を説明するための図であり、図５（ａ）は、クリップ処理を行わない場合の指標値と焦点位置との関係を示し、図５（ｂ）は、クリップ処理を行った場合の指標値と焦点位置との関係を示している。
【図６】上記実施の形態１の自動焦点装置における、合焦位置の一例を示すもので、図６（ａ）は、塵にフォーカスが合っているときの例を示し、図６（ｂ）は、観察対象にフォーカスが合っているときの例を示している。
【図７】本発明の実施の形態２による自動焦点装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の自動焦点装置における、自動焦点方法を説明するための図であり、図８（ａ）は、クリップ処理を行わない場合の指標値と焦点位置との関係を示し、図８（ｂ）は、クリップ処理を行った場合の指標値と焦点位置との関係を示している。
【図９】従来の自動焦点装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  撮影手段
１０１  光源
１０２  プレート
１０３  対物レンズユニット
１０４  集光レンズ
１０５  ＣＣＤカメラ
１０６  フォーカスモータ
１０７  カメラコントローラ
１０８  メモリコントローラ
１０９  メモリ
１１０  背景色演算手段
１１１  しきい値演算手段
１１２  クリップ手段
１１３  ハイパスフィルタ
１１４  整流手段
１１５  積分手段
１１６  移動量・移動方向決定手段
１１７  メカコントローラ
１２０  指標値演算手段
１２１  演算手段
１２２  焦点制御手段
２０１  選択手段
２０２  ＡＦコントローラ
２０３  パラメータ設定手段
９０１  光源
９０２  フィルム
９０３  レンズユニット
９０４  イメージセンサ
９０５  Ａ／Ｄ変換器
９０６  演算部
９０７  制御部
９０８  範囲指定手段
９０９  ステッピングモータ
９１０  センサ駆動部
【図１】
2005258420.tif 000003
【図２】
2005258420.tif 000004
【図３】
2005258420.tif 000005
【図４】
2005258420.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005258420.tif 000009
【図８】
2005258420.tif 000010
【図９】
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