(57)【要約】【課題】オートフォーカス制御時に対物レンズと標本の衝突を防止する機能を有する焦点位置調節レンズを備えたオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡を提供すること。【解決手段】フォーカス用の光源からの光に基づく光像を対物レンズを介し観察対象物上に結像させるフォーカス用照明光学系５と、前記観察対象物からの前記光像の反射光を前記対物レンズを介して受光し前記光像の反射像を光電変換器３０の受光面に結像させるフォーカス用結像光学系７と、前記フォーカス用結像光学系の光軸上に設置され、前記光軸方向に移動可能な焦点位置調節レンズ８を有し、前記光電変換器の信号により前記対物レンズの焦点位置を調節するとき、前記対物レンズの特性に基づき前記焦点位置調節レンズの前記光軸方向の移動範囲を制限する焦点位置調節レンズ移動制御部を有するオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡。【選択図】図１
2007148161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス用の光源と、
前記光源からの光に基づく光像を対物レンズを介し観察対象物上に結像させるフォーカス用照明光学系と、
前記観察対象物からの前記光像の反射光を前記対物レンズを介して受光し前記光像の反射像を光電変換器の受光面に結像させるフォーカス用結像光学系と、
前記フォーカス用結像光学系の光軸上に設置され、前記光軸方向に移動可能な焦点位置調節レンズを有し、
前記光電変換器の信号により前記対物レンズの焦点位置を調節するオートフォーカス装置において、
前記対物レンズの特性に基づき前記焦点位置調節レンズの前記光軸方向の移動範囲を制限する焦点位置調節レンズ移動制御部を有することを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
特性の異なる複数の対物レンズ毎に前記移動範囲の制限値を記憶する記憶手段と、
前記特性の異なる複数の対物レンズを光軸上に交換可能にする対物レンズ交換手段と、
前記光軸上に配置された前記対物レンズを検知する検知手段と、
前記焦点位置調節レンズの光軸方向の移動範囲を制御する焦点位置調節レンズ移動制御部を有し、
前記焦点位置調節レンズ移動制御部は、前記記憶手段に記憶されている前記検知手段で検知された前記対物レンズに対応する前記制限値に基づき、前記焦点位置調節レンズの移動を制限することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のオートフォーカス装置を有することを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡のオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物顕微鏡において、スリット状の光像を照明光を標本に照射し、その反射光を用いて対物レンズの前側焦点に標本の観察位置を位置決めし、かつ焦点検出光学系に設けられた焦点位置調節レンズを焦点検出光学系の光軸に沿って移動させることにより、対物レンズの前側焦点を標本に対して移動するオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７０２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されているオートフォーカス装置では、焦点位置調節レンズを焦点検出光学系の光軸に沿って移動させた際、オートフォーカス制御に使用するカバーガラスやカバーガラスと標本との境界面における反射像以外の別の光像（本明細書中では以後、迷光と記す）を生じる対物レンズがあることが判明した。このような対物レンズを使用してオートフォーカス制御を行うと、誤った焦点検出情報に基づきオートフォーカス制御を行うため、対物レンズが標本に衝突する虞がある。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、オートフォーカス制御時に対物レンズと標本の衝突を防止する機能を有する焦点位置調節レンズを備えたオートフォーカス装置とこれを有す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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、フォーカス用の光源と、前記光源からの光に基づく光像を対物レンズを介し観察対象物上に結像させるフォーカス用照明光学系と、前記観察対象物からの前記光像の反射光を前記対物レンズを介して受光し前記光像の反射像を光電変換器の受光面に結像させるフォーカス用結像光学系と、前記フォーカス用結像光学系の光軸上に設置され、前記光軸方向に移動可能な焦点位置調節レンズを有し、前記光電変換器の信号により前記対物レンズの焦点位置を調節するオートフォーカス装置において、前記対物レンズの特性に基づき前記焦点位置調節レンズの前記光軸方向の移動範囲を制限する焦点調節レンズ移動制御部を有することを特徴とするオートフォーカス装置を提供する。
【０００６】
また、本発明は、前記オートフォーカス装置を有することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、オートフォーカス制御時に対物レンズと標本の衝突を防止する機能を有する焦点位置調節レンズを備えたオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡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】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明にかかるオートフォーカス装置を搭載した顕微鏡の概略構成図である。この顕微鏡は、観察の対象物である標本の拡大像を形成して観察に使用するものであり、図３等に示すように観察の対象物である標本１８は水等の媒質に浸された状態でカバーガラス１４およびスライドガラス１５に挟まれてステージ１１上に載置されている。
【００１０】
図１において、本発明に係る顕微鏡の光学系は、標本の上部に配置されている観察光学系３と、その側方に配置された本発明に係るオートフォーカス装置の光学系であるフォーカス用照明光学系５およびフォーカス用結像光学系７により構成されている。
【００１１】
フォーカス用照明光学系５は、その光軸上に、ＬＥＤ光源２０側から順に、第１コレクタレンズ２１、スリット板２２、第２コレクタレンズ２３、第１瞳制限マスク２４、第１ハーフミラー２５、焦点位置調節レンズ８及び可視光カットフィルタ１０が配設されて構成されている。スリット板２２の中央部には長方形の細長いスリット開孔２２ａが形成されており、スリット板２２は、スリット開孔２２ａの長手方向が図１において紙面に垂直方向に延びるように光軸を中心に配設されている。
【００１２】
ＬＥＤ光源２０から出射された赤外光（近赤外光）は第１コレクタレンズ２１で集光されてスリット板２２に入射し、標本面（カバーガラス１４と標本が浸された媒質との境界面）と共役位置に配置したスリット板２２のスリット開孔２２ａを通り、第２コレクタレンズ２３で平行光に変換され、第１瞳制限マスク２４に照射される。
【００１３】
第１瞳制限マスク２４は、瞳の半分を遮光するものであり、光軸を中心にスリット状の赤外光の長手方向の中心線にそって半分が遮光されるように配設されている。第１瞳制限マスク２４を通過した赤外光Ｌａは、第１ハーフミラー２５を透過する。なお、第１ハーフミラー２５は、フォーカス用照明光学系５とフォーカス用結像光学系７の光軸が交差する点に配設されており、赤外光の一部を反射して、他の一部を透過するものであり、後述するように、フォーカス用結像光学系７でも共用されている。
【００１４】
フォーカス用照明光学系５と観察光学系３の光軸が交差する点には、ダイクロイックミラー１６が配設されており、後述するように観察光学系３でも共用されている。ダイクロイックミラー１６は、観察光学系３の観察光路上のアフォーカル系に配設され、赤外光を反射して可視光や蛍光を透過する作用をする。第１ハーフミラー２５を透過した赤外光Ｌａは焦点位置調節レンズ８を透過した後、可視光カットフィルタ１０で赤外光Ｌａに含まれる可視光成分が除去された後、ダイクロイックミラー１６で反射されて対物レンズ１２方向に反射され（赤外光Ｌｂ）、対物レンズ１２によって標本に集光されて照射される。なお、対物レンズ１２は、後述するように観察光学系３でも共用されている。また、焦点位置調節レンズ８については後述する。
【００１５】
観察光学系３は、標本側から順に、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１６、赤外光カットフィルタ１８、第２ハーフミラー１７および第２対物レンズ１３が配設されて構成されており、さらに第２対物レンズ１３の先には図示しないが接眼レンズが配設されて構成されている。
【００１６】
また、図示しないが、ステージ１１上に載置された標本を照明する照明装置が設けられている。この照明装置は、透過型または落射型であり、透過型の照明装置の場合はステージ１１の下方に配置され、落射型の照明装置の場合はステージ１１の上方に配置される。
【００１７】
照明装置から照射された光は標本を透過して観察光となり、対物レンズ１２を経て、ダイクロイックミラー１６を透過し、赤外光カットフィルタ１８で赤外光が除去されて、第２ハーフミラー１７に入射する。
【００１８】
第２ハーフミラー１７に入射した観察光は、一部が反射され第２対物レンズ１３および接眼レンズで標本の観察像が結像され、観察に供せれる。また、第２ハーフミラー１７を透過した一部の観察光を、カメラ用対物レンズ３６とカメラ用リレーレンズ３７を通し、カメラ用ＣＣＤセンサ３８の撮像面に結像させ、カメラ用信号処理部３９で処理して標本の画像をモニタ（図示せず）に投影する。
【００１９】
フォーカス用結像光学系７は、フォーカス用照明光学系５によりステージ１１上の標本に照射されて反射するスリット状の赤外光を受光するものである。ここで、ステージ１１上の標本はカバーガラス１４によって覆われているため、対物レンズ１２で結像された焦点検出用の赤外光は、カバーガラス１４の表面やカバーガラス１４と標本の境界面（標本面）で反射する。カバーガラス１４や標本面等で反射した赤外光は、対物レンズ１２で平行光に変換され（赤外光Ｌｃ）、ダイクロイックミラー１６で反射され（赤外光Ｌｄ）、さらに可視光カットフィルタ１０及び焦点位置調節レンズ８を通り、フォーカス用照明光学系５の光軸に対して略４５度傾けて配設された第１ハーフミラー２５に入射し、第１ハーフミラー２５で一部が反射されフォーカス用結像光学系７に入射する。
【００２０】
フォーカス用結像光学系７は、フォーカス用照明光学系５側から光軸に沿って順に、第１ハーフミラー２５、オートフォーカス用対物レンズ２６、オートフォーカス用リレーレンズ２７、第２瞳制限マスク２８、オートフォーカス用リレーレンズ２７、シリンドリカルレンズ２９およびオートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０が配設されて構成されている。
【００２１】
第１ハーフミラー２５で反射された赤外光Ｌｄは、オートフォーカス用対物レンズ２６で集光して結像光に変換されスリット像を結像する。オートフォーカス用リレーレンズ２７，２７は、オートフォーカス用対物レンズ２６によって結像されたスリット像（赤外光Ｌｅ）をリレーし、シリンドリカルレンズ２９を経て、オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面にスリット像を再結像する。
【００２２】
なお、第２瞳制限マスク２８は、瞳の半分を遮光するように配設されており、遮光される領域は、第１瞳制限マスク２４によって遮光される領域に対応している。また、シリンドリカルレンズ２９は、所定方向のみに屈折作用を持つレンズであり、赤外光Ｌｅを図１において紙面に対して垂直方向（スリット像の長手方向）に圧縮して、オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面に結像させる作用をする。なお、オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０は、複数の受光部が１次元に配列されたラインセンサ、または、２次元に配列されたエリアセンサで構成することが可能である。
【００２３】
なお、フォーカス用照明光学系５において、ＬＥＤ光源２０から出射した光をスリット板２２のスリット開孔２２ａを通してスリット状にしてスリット開孔２２ａの像を標本に照射している。これは、スポット光とした場合、標本面等に段差部分があると、その反射光が散乱して理想的な光量信号を得ることができないためであるが、標本面等の状態によってはこのスリット板２２を無くし、上述の方法でＬＥＤ光源２０の像を標本に照射してオートフォーカス制御をすることも可能である。また、第１コレクタレンズ２１はなくても実現可能である。
【００２４】
本発明に係るオートフォーカス装置において使用する焦点位置調節レンズ８について説明する。焦点位置調節レンズ８は図１に示すように、ダイクロイックミラー１６と第１ハーフミラー２５の間のフォーカス用照明光学系５とフォーカス用結像光学系７との共通光路上に位置しアフォーカル系に配設されている。
【００２５】
また、焦点位置調節レンズ８には焦点位置調節レンズ駆動部９が取り付けられており、図示しないが、焦点位置調節レンズ８を光軸に沿って前後に移動可能とする焦点位置調節レンズ用ＤＣモータと、倍率の異なる複数の焦点位置調節レンズ８を交換可能とする焦点位置調節レンズ用電動ターレットで構成されている。焦点位置調節レンズ駆動部９は後述するＣＰＵ４１の焦点位置調節レンズ移動制御部を介して移動が制御されている。また、焦点位置調節レンズ８を光軸方向に移動した時に、対物レンズ１２と標本１８との衝突を防止するためのリミットセンサーＨＬ１（−）及びＨＬ２（＋）（図５参照）が配設されている。
【００２６】
また、後述する顕微鏡の入力部には焦点位置調節レンズ８を光軸に沿って移動させる焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１と不図示の焦点位置調節レンズ切り替えスイッチが配設されおり、観察者は焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１を操作すると、これに結合されたエンコーダ６１（図６参照）からの信号に基づき焦点位置調節レンズ８を光軸にそって往復移動させることができる。また、焦点位置調節レンズ切り替えスイッチにより、焦点位置調節レンズ用電動ターレットに装着された複数の焦点位置調節レンズ８から任意の焦点位置調節レンズ８を選択して切り替えることができる。
【００２７】
焦点位置調節レンズ８の作用について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２及び図３では説明に必要な構成部品のみを図示している。また、図においてオートフォーカス用照明光を直線で示し、観察光学系３における観察光を点線で示している。
【００２８】
焦点位置調節レンズ８は、対物レンズ１２で標本１８に集光照射されるスリット像（オートフォーカス用照明光）の結像位置ａを光軸に沿ってずらし、同時に、標本１８で反射し、オートフォーカス用ＣＣＤセンサー３０の撮像面に再結像するスリット像の結像位置を光軸に沿ってずらす働きをする。
【００２９】
以下、オートフォーカス制御を行いながら、標本１８における実際に観察したい位置に対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆを合わす方法について説明する。焦点位置調節レンズ８は凸レンズ８ａと凹レンズ８ｂとを有し、一方のレンズが光軸上に固定され、他方のレンズが光軸に沿って移動可能に配置されて構成することができる。なお、変形例としては、凸レンズ８ａと凹レンズ８ｂを光軸に沿って移動可能に構成しても良い。なお、以降の説明では、凸レンズ８ａが物体側に固定され、その後方に凹レンズ８ｂが光軸に沿って移動可能に配置されている場合について説明する。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆがカバーガラス１４と標本１８の境界面（以下、「標本面１４ｂ」と呼ぶ）に合っている状態で、スリット開孔２２ａを通して標本１８に照射されるオートフォーカス用スリット像の結像位置ａが同じく標本面１４ｂに合い、且つ、その反射像の焦点がオートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面に合うように焦点位置調節レンズ８（凹レンズ８ｂ）の位置を調節する（この位置を焦点位置調節レンズ８によるスリット像の「オフセットゼロの位置」と呼ぶ）。この状態ではスリット像が対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆつまり標本面１４ｂに結像し、その反射光はオートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面に結像している状態である。また、この状態では焦点位置調節レンズ８は単に望遠系となっており、焦点位置調節レンズ８の前後ではオートフォーカス用照明光は共に平行光束となっている。この状態で後述するオートフォーカス制御をかけると常に標本面１４ｂに対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆが合っている状態に制御される。
【００３１】
次に焦点位置調節レンズ８（凹レンズ８ｂ）を光軸に沿って前後に移動し、オートフォーカス用スリット像を移動させて、オートフォーカス用スリット像の結像位置ａと対物レンズ１２の観察光学系３の焦点位置ｆをずらす（オフセットさせる）。例えば、図２（ｂ）に示すように凹レンズ８ｂを後方（凸レンズ８ａから離れる方向）に距離ｘだけ移動させると、オートフォーカス用スリット像の結像位置ａは標本面１４ｂより対物レンズ１２側に所定の距離（この距離を「オフセット量ＯＳ」と呼ぶ）だけ移動する。この状態で、後述するオートフォーカス制御を行うと、ステージ１１が移動するために標本面１４ｂが移動して、図２（ｃ）に示すように、オートフォーカス用スリット像の結像位置ａが標本面１４ｂに一致する。この時、対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆはオフセット量ＯＳだけ標本の中に移動し、例えば、図３に示すように標本１８内の点Ｐに一致させることができる。
【００３２】
このとき、焦点位置調節レンズ８を構成する凹レンズ８ｂの移動量ｘと、標本面１４ｂでのオフセット量ＯＳは、対物レンズ１２の倍率（焦点距離）に応じて決まる。顕微鏡装置として必要なオフセット量ＯＳは、標本の構成上、５０μｍ程度必要とされる。液浸対物レンズの場合、カバーガラスの下面の反射率は、媒質がオイルの場合ほぼ０であり、水の場合も上面（標本面）と同じ反射率となり、一般に４０倍以上の高倍で開口数も大きく標本側の焦点深度は非常に浅いためカバーガラス下面の反射はオートフォーカス制御にとって妨げとはならない。また、本発明に係るオートフォーカス装置は一般的ないわゆる乾燥系対物レンズにも対応可能であるが、乾燥系の場合は、カバーガラス下面の反射率は上面の１０倍以上となり焦点深度が比較的深いことから本来のカバーガラス上面をオートフォーカス基準面とするのは困難となる。従って、信号として１０倍以上大きいカバーガラス下面を基準面とするのが適当となる。この場合、オフセット量は高倍／液浸対物レンズのオフセット量（５０μｍ）に比べて非常に大きくなる（例えば、カバーガラス厚１７０μｍ＋５０μｍ）が、焦点位置調節レンズ８の適当な設定によりカバーガラス下面を基準とするような大きなオフセット量の設定が可能となる。
【００３３】
以上のように、焦点位置調節レンズ８を凸レンズ８ａと凹レンズ８ｂとで構成することにより、従来よりあるオートフォーカス装置にこの焦点位置調節レンズ８を組み込むことにより簡単な構成でオートフォーカス用照明光の結像位置ａと対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆをオフセットさせることができる。
【００３４】
なお、上述の焦点位置調節レンズ８でずらす（オフセットさせる）ことが可能な距離は、焦点位置調節レンズ８の焦点距離により物理的な制限があるため、その物理的な制限以上にずらしたい場合には、焦点位置調節レンズ８を交換することで対応可能である。例えば、焦点距離の長いものに交換することにより長いずらし量を実現することができる。なお、焦点位置調節レンズ８を焦点距離の違うレンズに交換した場合、オフセットゼロの位置を決めるために、焦点位置調節レンズ８の位置を調節する必要がある。
【００３５】
また、上記構成では焦点位置調節レンズ８をダイクロイックミラー１６と第１ハーフミラー２５の間、すなわちフォーカス用照明光学系５とフォーカス用結像光学系７の共通光路上に配設し、標本１８に集光照射されるスリット像と標本１８（標本面１４ｂ）で反射してオートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面に再結像するスリット像の両方の焦点位置を光軸方向にずらしていたが、第１ハーフミラー２５と第１瞳制限マスク２４の間、すなわち、フォーカス用照明光学系５に焦点位置調節レンズを配設して標本１８に集光照射されるスリット像の焦点位置ａを光軸方向にずらすことで実現することも可能である。また、第１ハーフミラー２５とオートフォーカス用第２対物レンズ２６の間、すなわち、フォーカス用結像光学系７に焦点位置調節レンズを配設して、オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面に再結像するスリット像の焦点位置ａを光軸方向にずらすことで実現することも可能である。
【００３６】
顕微鏡の制御系は、フォーカス位置検出のためのオートフォーカス用信号処理部３１、ステージ１１を上下動させるステージ駆動部３４、対物レンズ１２を交換するための電動レボルバを駆動する電動レボルバ駆動部３５およびそれらを制御するためのＣＰＵ４１、メモリ４２、入力部４３で構成されている。
【００３７】
オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０が検出したスリット像の信号は、オートフォーカス用信号処理部３１に出力され、ＣＰＵ４１により処理され、対物レンズ１２に対する標本１８の焦点情報が検出される。この焦点情報に関する信号は、ＣＰＵ４１によりステージ駆動部３４に送られ、ステージ１１の位置を光軸に沿って上下動させることにより対物レンズ１２の観察光学系３の焦点ｆに標本を位置決めする。
【００３８】
なお、オートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０の撮像面の中でスリット像が形成される位置は、ステージ１１の光軸に沿った上下動によって、標本１８やカバーガラス１４の位置が変わると、それに合わせて、スリット像の短手方向に移動する。このようなオートフォーカス用ＣＣＤセンサ３０で検出されたスリット像からステージ１１の移動方向を制御する。
【００３９】
ステージ駆動部３４は、図１には図示しないがステージ１１に取り付けられたステージ駆動用ＤＣモータと、ステージ駆動用ＤＣモータを回転させるステージ駆動用モータドライバと、ステージ駆動用ＤＣモータの回転角を検出するロータリエンコーダと、ロータリエンコーダの検出結果に基づいてステージ１１の上下動をカウントするアップ／ダウンカウンタとで構成されている。
【００４０】
オートフォーカス制御はＣＰＵ４１で処理され、制御信号は上下動制御信号と速度制御信号としてステージ駆動用モータドライバに出力され、この信号に基づいてステージ駆動用ＤＣモータは駆動される。アップ／ダウンカウンタのカウント結果は、上下動位置信号としてＣＰＵ４１に出力される。ステージ１１はステージ駆動用ＤＣモータが回転すると、その回転角に応じて光軸に沿って上下動する。そして、ステージ１１に載置された標本もカバーガラス１４、スライドガラス１５とともに上下動し、標本と対物レンズ１２との位置関係が調節される。
【００４１】
図１には１本の対物レンズ１２のみを示したが、本実施形態の顕微鏡は、倍率が異なる複数の対物レンズ１２によって構成可能である。複数の対物レンズ１２は、図示しないが電動レボルバに装着されており、電動レボルバはこれを回転駆動する電動レボルバ駆動部３５に接続される。電動レボルバ駆動部３５には、図示しないが電動レボルバに取り付けられた電動レボルバ駆動用ＤＣモータと、ＣＰＵ４１からの回転制御信号に基づいて電動レボルバ駆動用ＤＣモータを回転させる電動レボルバ駆動用モータドライバとが設けられている。電動レボルバは、上記した電動レボルバ駆動用ＤＣモータの回転に応じて回転する。そして、電動レボルバに装着された複数の対物レンズ１２もともに回転し、いずれか１つの対物レンズ１２が顕微鏡の観察光路上に位置決めされる。電動レボルバ駆動部３５には、電動レボルバのレボルバ穴（例えば６個）のうち、顕微鏡の観察光路上に位置決めされたレボルバ穴の番号（１〜６）を検知するセンサ（図示せず）が設けられている。
【００４２】
入力部４３には、焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１、図示しないが、キーボード、対物レンズ切り替えスイッチ、オートフォーカス制御開始スイッチ、合焦位置記憶スイッチ、アップ／ダウン微調整スイッチ及び上述の焦点位置調節レンズ８を操作するスイッチ等が設けられている。
【００４３】
キーボードは、電動リボルバにセットされている複数の対物レンズ１２の情報を入力する時等に使用される。キーボードから入力された複数の対物レンズ１２のそれぞれのデータは、メモリ４２に記憶される。また、合焦位置記憶スイッチによって取得された合焦位置情報もメモリ４２に記憶される。
【００４４】
対物レンズ切り替えスイッチは、顕微鏡の観察光路上に位置決めされた対物レンズ１２を別の対物レンズ１２に切り替えるときに使用される。ＣＰＵ４１は、対物レンズ切り替えスイッチから入力された切り替え信号に基づいて電動レボルバ駆動部３５を制御し、切り替え信号によって指定された対物レンズを顕微鏡の観察光路上に位置決めする。
【００４５】
オートフォーカス制御開始スイッチは、顕微鏡におけるオートフォーカス制御の開始を指示する時に使用される。ＣＰＵ４１は、オートフォーカス制御開始スイッチが操作されると、既に説明したスリット投影式オートフォーカス制御の実行を開始し、標本１８が対物レンズ１２の焦点に位置決めされる。
【００４６】
アップ／ダウン微調整スイッチは、手動操作によってステージ１１の上下動を微調整する時に使用される。ＣＰＵ４１は、アップ／ダウン微調整スイッチから入力された微調整信号に基づいてステージ１１を位置決めする。なお、アップ／ダウン微調整スイッチの操作は、操作者が顕微鏡の第２対物レンズ１３および接眼レンズを介して標本の像を観察しながら行うものである。そして操作者にとってコントラストの高い像が良好に観察できた時点で、アップ／ダウン微調整スイッチの操作を終了し、ステージ１１が位置決めされる。この時、本実施形態の顕微鏡では、標本の中の任意の面が対物レンズ１２の焦点ｆに一致している。
【００４７】
このような構成によれば、焦点位置調節レンズ８を前記オフセットゼロの位置からオートフォーカス制御をさせながら光軸に沿って移動させることにより、対物レンズ１２の焦点の位置を自由に、且つ、標本面１４ｂでのオートフォーカス用スリット像の反射量に関わりなく任意の位置までずらすことが可能である。また、標本面１４ｂから常に一定の距離だけ光軸方向に離れたところに対物レンズ１２の焦点ｆを合わせることができるため、標本１８をステージ上で移動して標本１８の別の部分を観察する場合や、別の標本１８に交換して観察をする場合等に効率の良い作業が可能となる。
【００４８】
しかしながら、焦点位置調節レンズ８を光軸に沿って移動させることによってオフセット量ＯＳを与える際に、光路中に挿入された対物レンズ１２の種類によって焦点検出用スリット像からの反射光（図４のＳ１）以外の反射光（図４のＳ２）が迷光となって焦点検出光学系７に入射しオートフォーカス用ＣＣＤセンサー３０で検出され、その結果オートフォーカス制御が誤動作し、対物レンズ１２と標本１８とが衝突する虞があることが判明した。ここで図４はオートフォーカス用ＣＣＤセンサーからの出力を模式的に示している。
【００４９】
対物レンズ１２の違いによる迷光の発生の仕方は、以下の３つに分類される。
（１）焦点位置調節レンズ８の移動範囲の全域にわたって迷光が発生しない対物レンズ。
（２）焦点位置調節レンズ８の限られた移動範囲では迷光が発生せず、この範囲を超えて移動すると迷光が発生する対物レンズ。
（３）焦点位置検出レンズ８の全移動範囲で迷光が発生する対物レンズ。
【００５０】
上記分類（１）から分類（３）の対物レンズのうち、分類（３）の対物レンズは本オートフォーカス制御では使用できないものである。
【００５１】
一方、分類（１）の対物レンズは、本オートフォーカス制御に好適な対物レンズであり、これまではこのような対物レンズを選択して使用することで、誤動作による衝突を防止していた。しかし、このように対物レンズを選別して使用するため、使える対物レンズが限定されてしまうと言う問題がある。
【００５２】
分類（２）の対物レンズは限られた移動範囲では使用可能なものである。そこで、この分類（２）の対物レンズを使用可能にすることによって対物レンズの選択の幅を広げることが可能になる。本実施の形態に係るオートフォーカス装置は、分類（１）に加えて分類（２）の対物レンズをも使用可能にするものである。
【００５３】
本実施の形態にかかるオートフォーカス装置では、光路中に挿入された対物レンズ１２の種類（分類（１）〜（３））を判定して、迷光によって焦点検出が誤動作し対物レンズ１２と標本１４とが衝突することを防止することを可能にしている。これは、対物レンズ１２の種類によって焦点位置調節レンズ８の光軸上での移動範囲を迷光の発生しない範囲に制限することで可能にしている。
【００５４】
図５は、焦点位置調節レンズの移動に伴う焦点検出誤動作を防止するための処理を概念的に示す図であり、
図５において、焦点位置調節レンズ８を移動した際、迷光が発生しない範囲（図５中の範囲Ｃ）と迷光が発生する範囲（図５中の範囲Ｂ及びＤ）の境界値ＳＬ１、及びＳＬ２を対物レンズ毎に前もって測定してメモリ４２中に記憶させておき、対物レンズが選択された時にこれらの値をメモリ４２から読み出して焦点位置調節レンズ８の移動範囲を制限することで、オートフォーカス制御の誤動作を防止することを可能にしている。ここで、ＳＬ１、ＳＬ２はソフトリミット値を表し、焦点位置調節レンズ８の移動をソフト的に制限する値である。ＳＬ１とＳＬ２との間の範囲Ｃは迷光が存在せず良好にオートフォーカス制御を行える範囲である。ＨＬ１、ＨＬ２はハードリミット値を表し、顕微鏡に設けられているセンサーの位置で決められている。メカリミットは機械的に移動を制限するものであり、これ以上は焦点位置調節レンズ８を移動することができない。
【００５５】
なお、焦点位置調節レンズ８のオフセットゼロ位置を原点として、ＳＬ１をマイナス側、ＳＬ２をプラス側のソフトリミット値としている。例えば、対物レンズ１２にＰｌａｎＡｐｏ  ＤＭ２０Ｘ（位相差観察用対物レンズ）を用いた場合、オフセットゼロの位置に対し、ＳＬ１はマイナス２．１ｍｍ、ＳＬ２はプラス２．２ｍｍとなる。
【００５６】
図６は制御ブロック図である。ＣＰＵ４１からの対物レンズ交換信号に基づいて電動リボルバが回転し選択された対物レンズ１２を光路上に挿入する。この時ＣＰＵ４１はレボルバ穴に設けられたセンサーによって選択した対物レンズ１２のソフトリミット値ＳＬ１、ＳＬ２等の情報をメモリ４２から読み取り焦点位置調節レンズ８のソフトリミット値を設定する。また、焦点位置調節レンズ駆動部９からの位置情報に基づき焦点位置調節レンズ８の光軸上の位置が判断される。ＣＰＵ４１は焦点位置調節レンズ８の位置が範囲Ｃ内にあるときには、回転信号ＯＮ／ＯＦＦ６２をＯＮにして、焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１に接続されたエコーダ６１からの信号に基づき焦点位置調節レンズ８を光軸に沿ってプラス方向またはマイナス方向に移動する。そして、焦点位置調節レンズ８の位置がソフトリミットＳＬ１またはＳＬ２に一致した時、回転信号ＯＮ／ＯＦＦ６２をＯＦＦにして焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１の操作にかかわらず焦点位置調節レンズ８の移動を停止する。また、焦点位置調節レンズ８が移動可能範囲を超えることをアラーム（赤色燈などの点滅）で検察者に知らせるようにする。
【００５７】
ここで、ソフトリミットＳＬ１の位置では、焦点位置調節レンズ８が範囲Ｃから範囲Ｂ方向に移動する操作に対して焦点位置調節レンズ８の移動が停止され、範囲Ｃ方向に戻る操作に対して移動可能に制御される。一方、ソフトリミットＳＬ２の位置では、焦点位置調節レンズ８が範囲Ｃから範囲Ｄ方向に移動する操作に対して焦点位置調節レンズ８の移動が停止され、範囲Ｃ方向に戻る操作に対して移動可能に制御される。また、範囲Ｂや範囲Ｄに焦点位置調節レンズ８が存在する場合にはアラームを表示して観察者に知らせる。
【００５８】
この結果、光路に挿入された対物レンズ１２に対応して焦点位置調節レンズ８の移動範囲を迷光の発生しない領域（範囲Ｃ）に制限することができるので、オートフォーカス制御の誤動作による対物レンズ１２と標本１８との衝突を防止することができる。
【００５９】
図７は、対物レンズ１２を切替えた時の焦点位置調節レンズ８の連動を説明するフローチャートである。
【００６０】
（ステップＡ１）
ＣＰＵ４１から電動レボルバに信号を送り、電動レボルバ駆動部３５を介して電動レボルバを回動し対物レンズ１２を光路から外す。
【００６１】
（ステップＡ２）
電動レボルバ駆動部３５を介して別の対物レンズ１２が光路に挿入されたことを検出する。
【００６２】
（ステップＡ３）
電動レボルバ上のレボルバ穴の番地（センサー）からの信号を読み出し、ＣＰＵ４１はメモリ４２に予め記憶されているレボルバ穴と対物レンズ１２の関係を読み出し、対物レンズ１２の種類が未知か既知かの判断をする。
【００６３】
（ステップＡ４）
対物レンズ１２が未知のものである（焦点位置調節レンズの可動範囲（範囲Ｃ）が未設定）場合は、オートフォーカス制御不可としてその表示をし対物レンズ１２の切替処理を終了する。
【００６４】
（ステップＡ５）
切替えられた対物レンズ１２が既知のものである場合、焦点位置調節レンズ８の可動範囲（範囲Ｃ）が設定されているか、設定されていないかを判断ずる。
【００６５】
（ステップＡ６）
焦点位置調節レンズ８の可動範囲（範囲Ｃ）が設定されていない場合は、焦点位置調節レンズ８を初期位置（オフセットゼロ位置）に移動し、対物レンズ１２の切替処理を終了する。
【００６６】
（ステップＡ７）
焦点位置調節レンズ８の可動範囲（範囲Ｃ）が設定されている場合は、焦点位置調節レンズ８を対物レンズ１２の切替前に記憶した焦点位置調節レンズ８の位置に設定し、さらに焦点位置調節レンズ８の可動範囲を変更して対物レンズ１２の切替処理を終了する。
【００６７】
以上のような処理を行うことにより対物レンズ１２の交換に伴う焦点位置調節レンズ８の可動範囲を自動で設定でき、対物レンズ１２と標本の衝突を防止することができると共に、対物レンズ１２の交換を迅速に行うことが可能になる。
【００６８】
この様に、本発明によれば、焦点位置調節レンズを移動した時に、迷光を生じない移動範囲を有する対物レンズをオートフォーカス制御に使用することが可能になり、対物レンズの選択の幅を広げることを可能にするオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡を提供することが可能になる。
【００６９】
また、本発明によれば、対物レンズ毎に焦点位置調節レンズの移動範囲を決めることができ、焦点位置調節レンズの移動過多による対物レンズと標本との衝突を防止することを可能にするオートフォーカス装置とこれを有する顕微鏡を提供することが可能になる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。本発明の実施例では焦点位置調節レンズ操作ダイアル５１により焦点位置調節レンズ８の位置を移動していたが、手動で操作するようにすることも可能である。また、焦点位置をずらす量を調節するために焦点位置調節レンズ８を交換可能としていたが、固定の焦点位置調節レンズ８だけで実現することも可能である。このような構成によれば、焦点位置調節のための構造が簡単になり、制御系も簡単にすることができ、オートフォーカス装置を小型化し、また、コストを低くすることができる。
【００７１】
また、上記実施の形態では対物レンズ１２の焦点ｆに標本１８を合焦させるために、ステージ１１を光軸に沿って上下に移動していたが、ステージ１１は固定とし、対物レンズ１２を含む観察光学系３を光軸に沿って上下に移動するような構成とすることも可能である。
【００７２】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る顕微鏡の光学系および制御系の構成を模式的に示す図である。
【図２】焦点位置調節レンズを移動した時のスリット像の合焦状態を表す図であり、（ａ）はオフセット量０の状態であり、（ｂ）は焦点位置調節レンズを移動したときの状態であり、（ｃ）は焦点位置が調節された状態である。
【図３】焦点位置調節レンズにより、合焦位置が調整された状態を模式的に示す図である。
【図４】オートフォーカス用ＣＣＤセンサにおける、結像信号Ｓ１と迷光信号Ｓ２を模式的に示す。
【図５】焦点位置調節レンズの移動可能範囲を模式的に示す。
【図６】焦点位置調節レンズ駆動のブロック図。
【図７】対物レンズ１２を切替えた時の焦点位置調節レンズ８の連動を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
３  観察光学系
５  フォーカス用照明光学系
７  フォーカス用結像光学系
８  焦点位置調節レンズ
９  焦点位置調節レンズ駆動部
１０  可視光カットフィルタ
１１  ステージ
１２  対物レンズ
１３  第２対物レンズ
１４  カバーガラス
１５  スライドガラス
１６  ダイクロイックミラー
１７  第２ハーフミラー
１８  標本
２０  ＬＥＤ光源
２１  ＬＥＤ光源
２２  スリット板
２３  第２コレクタレンズ
２４  第１瞳制限マスク
２５  第１ハーフミラー
２６  オートフォーカス用対物レンズ
２７  オートフォーカス用リレーレンズ
２８  第２瞳制限マスク
２９  シリンドリカルレンズ
３０  オートフォーカス用ＣＣＤセンサ
３１  オートフォーカス用信号処理部
３４  ステージ駆動部
３５  電動リボルバ駆動部
３６  カメラ用対物レンズ
３７  カメラ用リレーレンズ
３８  カメラ用ＣＣＤセンサー
４１  ＣＰＵ
４２  メモリ
４３  入力部
５１  焦点位置調節レンズ操作ダイアル
６１  エンコーダ
６２  回転信号ＯＮ／ＯＦＦ
【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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