(57)【要約】【課題】複数の波長の光を照明光として使用した場合でも、安価で、使用する波長に応じて色収差補正が可能で、さらに波長毎の色収差補正をＡＦ側で補正可能な、焦点検出制御システムを提供する。【解決手段】複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載される焦点検出制御システムは、前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得する取得手段と、前記波長特定情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う合焦制御手段と、前記波長特定情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う色収差補正手段と、を備えることにより、上記課題の解決を図る。【選択図】  図１
2007286250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載される焦点検出制御システムであって、
前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得する取得手段と、
前記波長特定情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う合焦制御手段と、
前記波長特定情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う色収差補正手段と、
を備えることを特徴とする焦点検出制御システム。
【請求項２】
前記照明光は、紫外波長領域から赤外波長領域内の範囲に含まれる２波長以上の光であることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記焦点検出制御システムは、さらに、
前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段
を備えることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出制御システム。
【請求項４】
前記合焦関連情報には、さらに、前記試料に照射される照明光の波長毎に異なる焦点深度に対する目標閾値が関係付けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。
【請求項５】
前記合焦制御手段は、前記波長特定情報に対応する前記合焦速度情報に基づいて、前記顕微鏡のステージの光軸方向への移動速度を制御し、
前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。
【請求項６】
前記合焦速度情報は、前記照明光の照射波長が短いほど、低速に設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。
【請求項７】
前記合焦関連情報は、前記対物レンズ毎に存在する
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の焦点検出制御システムを備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項９】
複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡の焦点検出を制御する方法であって、
前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得し、
前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段から、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報と前記試料へ合焦させる合焦速度情報とを取り出し、
前記合焦速度情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行い、
前記補正レンズの位置情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う、
ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察用照明光として複数の波長の光を選択的に使用した場合でも、観察試料のピント位置の調整を自動的に行うことが可能な焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡は、微細な試料を観察したり、観察像をビデオ画像として記録したりできるようになった。そこで、このような顕微鏡は、医学、生物学の研究を始め、ＩＣウェハや磁気ヘッドの検査、金属組織などの品質管理、新素材の研究開発等の工業分野においても幅広く利用されている。
【０００３】
このような顕微鏡を利用する場合、通常は照準ハンドル操作により観察試料と対物レンズとの距離を調整することで、試料に対する合焦を行っている。しかし、このような作業は手動操作のため非常に手間がかかる。
【０００４】
さらに、高倍率の対物レンズを使用する場合には焦点深度が非常に浅いため、相応の熟練度を要する作業となる。
そこで、これらの問題を解決する手段として、ＡＦ（オートフォーカス）ユニットを搭載した顕微鏡が種々提案されてきた。また、そのようなＡＦユニットを搭載した顕微鏡の改善を目的とした提案も数多くなされてきた（例えば、特許文献１、特許文献２。）。
【０００５】
特許文献１では、焦点検出用の赤外光を試料に照射し、この反射光に基づいて試料に対する自動合焦動作を行うと共に、焦点検出用の赤外光と観察用照明光である可視光との波長差及び、複数の対物レンズを切り換える際に生じる対物レンズ毎の色収差の違いによる焦点検出位置のばらつきを補償するための提案がなされている。
【０００６】
さらに、特許文献２では、焦点検出を行う際に、対物レンズの倍率や標本の厚みに拘わらず、常に広範囲の合焦判定範囲を確保しつつ、焦点検出機能を確実かつ高速に行うことを実現する提案がなされている。
【特許文献１】特許第２６１４８４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４９０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、近年の顕微鏡は、例えば半導体ウェハ等、試料の微細化や複雑化に伴い、照明光に様々な波長の光を用いたり、さらに広帯域波長の光から複数の波長を選択的に用いたりする要求が高まっている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に挙げた従来技術では対応しきれない以下のような問題が生じてしまう。
上記に挙げた従来技術では、対物レンズ毎に色収差補正レンズの位置を予め記憶させておき、対物レンズを切り換える毎に色収差補正レンズの位置を移動させ、使用中の対物レンズに応じた色収差の補正を行い、焦点検出位置のばらつきを補償している。
【０００９】
しかしながら、１つの対物レンズに対して試料に照射する照明光に複数の波長の光を選択的に用いた場合、例えば焦点深度の深い４３６ｎｍから焦点深度の浅い２４８ｎｍに変更した場合、対物レンズに対して使用する波長の違いによって色収差が発生し、焦点位置がばらついてしまう。
【００１０】
これにより、焦点検出用の光によって検出された合焦位置と異なる位置が観察用の焦点面となり、改めて自動合焦動作を行っても良好な合焦判定を得られない。そのため、照明光の波長を切り換える際には、改めて観察者が色収差補正レンズの位置を手動で調整し直す必要があった。このような操作は煩わしいばかりでなく、作業時間の増大や観察者に対する負担の増加を招いてしまうおそれがある。
【００１１】
通常、対物レンズは照明光に対する色収差の補正がなされている。しかしながら、複数の波長や広帯域の波長の光に対して完全に色収差を補正することは難しい。また、それら複数の波長の光に対してある程度の色収差補正がなされた対物レンズはあるが、非常に高価である。
【００１２】
そこで、本発明では、複数の波長の光を照明光として使用した場合でも、安価で、使用する波長に応じて色収差補正が可能な、焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる、複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載される焦点検出制御システムは、前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得する取得手段と、前記波長特定情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う合焦制御手段と、前記波長特定情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う色収差補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記焦点検出制御システムは、前記照明光は、紫外波長領域から赤外波長領域内の範囲に含まれ２波長以上の光であることを特徴とする。
前記焦点検出制御システムは、さらに、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
前記合焦関連情報には、さらに、前記試料に照射される照明光の波長毎に異なる焦点深度に対する目標閾値が関係付けられていることを特徴とする。
前記焦点検出制御システムにおいて、前記合焦制御手段は、前記波長特定情報に対応する前記合焦速度情報に基づいて、前記顕微鏡のステージの光軸方向への移動速度を制御し、前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させることを特徴とする。
【００１６】
前記焦点検出制御システムにおいて、前記合焦速度情報は、前記照明光の照射波長が短いほど、低速に設定されていることを特徴とする。
前記合焦関連情報は、前記対物レンズ毎に存在することを特徴とする。
【００１７】
前記焦点検出制御システムは、顕微鏡システムに搭載されることを特徴とする。
複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡の焦点検出を制御する方法は、前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得し、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段から、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報と前記試料へ合焦させる合焦速度情報とを取り出し、前記合焦速度情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行い、前記補正レンズの位置情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムにおいて、任意に選択した波長毎に違う焦点深度の差によって起こり得るＡＦエラー（ＡＦ信号の追従スピードによるエラー）を無くし、さらに、選択した波長毎の色収差のばらつきを無くし、良好な焦点検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態によれば、焦点検出制御システムは、複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、試料からの反射光を結像させて当該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載することができる。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、焦点検出制御システム（本実施形態では、制御部１３４とＡＦユニット１１９とからなるシステムに相当する）は、取得手段と、合焦制御手段と、色収差補正手段とを備える。取得手段は、複数波長の中から選択された波長を特定する波長特定情報を取得する。合焦制御手段は、波長特定情報に基づいて、観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う。色収差補正手段は、波長特定情報に基づいて、この波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との波長の違いにより生じる色収差の補正を行う。
【００２１】
これにより、選択された波長に応じて、合焦の制御、及び色収差の補正の制御を行うことができる。また、本発明の実施形態によれば、照明光は、紫外波長領域から赤外波長領域内の範囲に含まれる複数波長の照明光を用いることができる。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、前記焦点検出制御システムは、さらに、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報（色収差補正レンズの移動量）と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報（ＡＦ信号の追跡速度）と、が関係付けられた情報である合焦関連情報（ＡＦパラメータ）が格納されている合焦関連情報格納手段を備える。
【００２３】
これにより、補正レンズの位置情報と合焦速度情報を含む合焦関連情報を格納することができるので、色収差の補正及び焦点検出の制御を行うことができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦関連情報には、さらに、前記試料に照射される照明光の波長毎に異なる焦点深度に対する目標閾値が関係付けられている。これにより、目標閾値（ＦＴＨ）を用いてＺステージが合焦位置にあるか否かを判定することができる。
【００２４】
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦制御手段は、前記波長特定情報に対応する前記合焦速度情報に基づいて、前記顕微鏡のステージの光軸方向への移動速度を制御し、前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させる。
【００２５】
これにより、合焦関連情報に基づいて、ＡＦ信号の追跡速度及び色収差レンズの移動量を調整することができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦速度情報は、前記照明光の照射波長が短いほど、低速に設定されている。これにより、前記照明光の照射波長が短いほど焦点深度が小さくなることに対応してＡＦ信号の追跡速度を低速にできる。
【００２６】
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦関連情報は、前記対物レンズ毎に存在する。これにより、複数の対物レンズを切り換えて使用する場合にも対応することができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記焦点検出制御システムは、顕微鏡システムに搭載されることを特徴とする。これにより、複数の波長の光を照明光として使用した場合でも、安価で、使用する波長に応じて色収差補正と焦点検出制御ができる。
【００２７】
それでは、以下に本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
本実施形態では、広帯域波長照明ユニットに対して広帯域専用対物レンズを１つだけ用いた場合の顕微鏡システムについて説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。顕微鏡本体１には、サンプル１０２を搭載可能なＸ−Ｙステージ１０３に対向させた位置に広帯域波長照明の専用対物レンズ１０５が設置されている。
【００２９】
広帯域波長照明ユニット１０９は、波長選択ユニット１３６、照明系レンズ１１０、ハーフミラー１１３から構成される。波長選択ユニット１３６は、複数の中から選択された波長（例えば２４８ｎｍと４０５ｎｍ）の光１１２をサンプル１０２に照明するための光源である。
【００３０】
波長選択ユニット１３６で選択された波長の光１１２は、ファイバー１３７を通して、照明系レンズ１１０を通過し、ハーフミラー１１３へと導かれる。
ハーフミラー１１３により９０度偏向された光は、光軸上に配置された専用対物レンズ１０５を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、専用対物レンズ１０５を通過後、ハーフミラー１１３を透過してレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。
【００３１】
尚、ここでは、広帯域波長照明ユニット１０９からの複数波長の光は、２４８ｎｍと４０５ｎｍの２波長としたが、これに限定されず３波長以上でも良く、また、紫外域〜赤外域内のどの波長を使用しても構わない。
【００３２】
Ｘ−Ｙステージ１０３は、サンプル１０２を搭載するもので、Ｘ−Ｙ方向に移動可能である。さらに、Ｘ−Ｙステージ１０３は、Ｚ方向に移動可能なＺステージ１１７の上に取り付けられている。観察者はＺステージ１１７を動かすことにより、サンプル１０２を専用対物レンズ１０５のピント位置に合せることができる。
【００３３】
ＡＦユニット１１９は、レーザーダイオード（以下、ＬＤと称する）１２０、光源駆動部１２１、コリメートレンズ１３３、投光側ストッパ１２２、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１２３、集光レンズ１２９ａ、色収差補正レンズ１２５、λ／４板１２６、ダイクロックミラー１２７、ズーム機構１２４、受光側ストッパ１２８、受光側集光レンズ１２９、２分割フォトダイオード（以下、ＰＤと称する）１３０、増幅器１３１、Ａ／Ｄ変換器１３２から構成される。
【００３４】
ＬＤ１２０は、赤外領域の光（例えば７８５ｎｍ）を発光するレーザーダイオードである。光源駆動部１２１は、制御部１３４の制御に基づいて、ＬＤ１２０を駆動する。
ＬＤ１２０から発せられたＡＦ光は、コリメートレンズ１３３を通り、平行光束となり、光束の半分をカットする投光側ストッパ１２２を介してＰＢＳ１２３でＰ偏光成分のみが反射され、集光レンズ１２９ａへと導かれる。
【００３５】
集光レンズ１２９ａにより一旦集光された光束は色収差補正レンズ１２５を通り、λ／4板１２６を透過して４５度偏光され、ダイクロックミラー１２７により反射される。
色収差補正レンズ１２５は、専用対物レンズ１０５における、ＡＦ光の赤外波長と、広帯域波長照明ユニット１０９で選択される波長との焦点位置の不一致を調節するため、ズーム機構１２４によりＡＦ光の焦点距離を変更することができる。
【００３６】
ダイクロックミラー１２７は、赤外波長域の光（例えば７８５ｎｍ）のみが反射され、それ以外の光、例えば広帯域波長照明ユニット１０９で選択される２４８ｎｍ、４０５ｎｍの波長は通過する性質をもっている。これにより、ＡＦ光はダイクロックミラー１２７で反射し、専用対物レンズ１０５を介し、サンプル１０２へ照射される。
【００３７】
サンプル１０２により反射されたＡＦ光は、専用対物レンズ１０５を通過し、ダイクロックミラー１２７で反射し、λ／４板１２６を通過する時にさらに４５度偏光され、Ｓ偏光成分に切り換わる。
【００３８】
その後、色収差補正レンズ１２５、集光レンズ１２９ａを通過し、ＰＢＳ１２３へ入射する。ここで光束は上記した様にＳ偏光成分になっているので、そのままＰＢＳ１２３を透過し、受光側ストッパ１２８、受光側集光レンズ１２９を通過した後に２分割ＰＤ１３０に結像される。
【００３９】
２分割ＰＤ１３０は、光軸を中心に２個のフォトダイオード（センサＡ，センサＢ）が並ぶ光検出器である。２分割ＰＤ１３０で結像されたスポットの光強度に応じた電流信号は、電流／電圧変換された後に増幅器１３１により所定の増幅率をもって増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３２によりデジタル値に変換されてから制御部１３４で演算処理される。
【００４０】
図２は、本実施形態における制御部１３４を示す。制御部１３４は、周知のＣＰＵ回路を有するものである。制御部１３４は、ＣＰＵ本体４０１と、ＲＡＭ４０２と、ＲＯＭ４０３と、不揮発性メモリ４０４と、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４０５ａと、Ｚステージ入出力インターフェース（以下、「ＺステージＩ／Ｏ」と称する）４０５ｂと、ＡＦ入出力インターフェース（以下、「ＡＦＩ／Ｏ」と称する）４０５ｃと、Ｚステージドライバ４０６ｂと、色収差レンズドライバ４０６ｃから構成されている。
【００４１】
ＲＡＭ４０２は、顕微鏡システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０３は、顕微鏡システムを制御するために必要なプログラムを格納する。不揮発性メモリ４０４には、波長毎に変化する色収差を補正する色収差補正レンズ１２５の位置やＡＦ信号の追跡速度（ＡＦパラメータ）が記憶されている（図３参照）。
【００４２】
コマンドＩ／Ｏ４０５ａは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂは、Ｚステージの入出力インターフェースである。ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃは、ＡＦユニット１１９の入出力インターフェースである。
【００４３】
Ｚステージドライバ４０６ｂは、Ｚステージモータ１３８を駆動するためのドライバである。色収差レンズドライバ４０６ｃは、ＡＦユニット１１９内のモータ１２４を駆動するためのドライバである。
【００４４】
ＡＦパラメータは、前記ＡＦ光と広帯域波長照明光との色収差を補正する補正レンズ１２５の位置パラメータとＡＦ信号の追跡速度から構成される。ＡＦ動作を行う基準光は赤外光（ここでは７８５ｎｍ）であり、前記広帯域波長照明光（ここでは、２４８ｎｍと４０５ｎｍ）とは波長が異なる。
【００４５】
そのため、オートフォーカス装置が合焦と判断しても、色収差により観察位置とのピントがずれている可能性がある。また、波長毎に焦点深度が異なる（波長が短くなればなるほど、焦点深度は狭くなる。）。
【００４６】
よって、ＡＦ信号の追跡速度を波長毎に変化させないと、ＡＦ動作がエラーになる可能性がある（短い波長におけるＡＦ追跡速度を長い波長と同様の速度で行うと焦点深度内に入ったことを検出できない可能性がある）。
【００４７】
そこで、色収差補正レンズ移動量は照射光の波長毎に決められる。また、ＡＦ信号の追跡速度は、焦点深度が狭い波長には低速にするように設定し、広い波長には高速にするように設定する。ＡＦパラメータについては、図６〜図７で詳述する。
【００４８】
以上のパラメータを装置組み立て及び調整時に予め波長毎の色収差補正レンズ移動量をＲＯＭ４０３、あるいは不揮発性メモリ４０４に記憶しておくことで、そのデータに基づき各々の補正作業が可能となる。
【００４９】
図３は、本実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。ＡＦパラメータテーブルは、上述したＡＦパラメータが格納されたテーブルである。ＡＦパラメータテーブルは、制御部１３４の不揮発性メモリ４０４に格納されている。
【００５０】
ＡＦパラメータテーブルは、少なくとも「パラメータＹ」、「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」のデータ項目から構成される。
【００５１】
「パラメータＹ」は、後述するようにＡＦコマンドのパラメータである。パラメータＹが決定すれば、ＡＦパラメータテーブルを参照することによりそのパラメータに対応する「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」も決定する。なお、これらの各項目の詳細は後述する。
【００５２】
図４は、本実施形態における波長選択ユニットを示す。波長選択ユニット１３６は、ＣＰＵ４０７と、ＲＡＭ４０８と、ＲＯＭ４０９と、光源４１１と、不揮発性メモリ４１０と、ファイバー出力インターフェース（以下、「ファイバー出力Ｉ／Ｏ」と称する）４１２ａと、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４１２ｂから構成されている。
【００５３】
ＲＡＭ４０８は、システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０９は、システムを制御するために必要なプログラムを格納する。光源４１１は、広帯域波長照明用の光源（例えば、キセノンランプや水銀キセノンランプ）である。
【００５４】
不揮発性メモリ４１０は、ファイバー１３７に出力する波長データを記憶している（図５参照）。ファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａは、光源４１１からファイバー１３７へ光を出力するためのインターフェースである。コマンドＩ／Ｏ４１２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。
【００５５】
図５は、本実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。波長選択テーブルは、上述したように、波長選択ユニット１３６の不揮発性メモリ４１０に格納されている。波長選択テーブルは、少なくとも「パラメータＹ」、「波長［ｎｍ］」のデータ項目から構成される。
【００５６】
「パラメータＹ」は、後述するように波長選択コマンドのパラメータである。パラメータＹが決定すれば、波長選択テーブルを参照することによりそのパラメータに対応する「波長［ｎｍ］」も決定する。なお、これらの各項目の詳細は後述する。
【００５７】
ここで、ＡＦ動作の原理を簡単に説明する。
図６Ａは、中倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。ここで仮にサンプル１０２の位置が合焦位置より上、すなわち専用対物レンズ１０５から近い位置の場合を想定すると、ＡＦ光はサンプル１０２から早く反射され、２分割ＰＤ１３０に結像されるスポット像６０１ａは、中心位置からセンサＢ寄りに結像される。
【００５８】
一方、サンプル１０２が合焦位置より下にある場合、すなわち専用対物レンズ１０５から遠い位置の場合には、２分割ＰＤ１３０に結像されるスポット像６０２ａはセンサＡ寄りに結像される。
【００５９】
また、サンプル１０２が正確に合焦位置にある場合のスポット像６０３ａは、センサＡ，Ｂ共に均等な範囲でほぼ光軸の中心に結像する。しかも、この場合は焦点位置にあるために中心の光強度は最も高くなっている。
【００６０】
図６Ｂは、高倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。焦点深度が小さい高倍対物レンズの場合、合焦位置より上、下のスポットの形状６０１ｂ，６０２ｂは、中倍対物レンズのスポット像６０１ａ，６０２ａに比べて大きくなる。
【００６１】
図６Ｃは、低倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。焦点深度が大きい低倍対物レンズの場合、合焦位置より上、下のスポットの形状６０１ｃ，６０２ｃは、中倍対物レンズのスポット像６０１ａ，６０２ａに比べて小さくなる。
【００６２】
図７Ａは、低倍・中倍・高倍対物レンズのＡ，Ｂ信号を示す。縦軸はＰＤ信号（Ａ信号、Ｂ信号）の出力の大きさ、横軸はＺステージの位置を示している。Ａ信号とはセンサＡから出力されたＰＤ信号であり、Ｂ信号とはセンサＢから出力されたＰＤ信号である。「ＮＴＨ」は、ノイズ判定閾値を示す。
【００６３】
曲線５６０は、図６Ａに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０１ａの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ａの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ａの場合を示している。
【００６４】
曲線５７０は、図６Ｂに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ｂのスポット像６０１ｂの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ｂの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ｂの場合を示している。
【００６５】
曲線５５０は、図６Ｃに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０１ｃの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ｃの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ｃの場合を示している。
【００６６】
図７Ｂは、Ａ信号及びＢ信号から演算した（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を示す。縦軸は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）信号出力、横軸はＺステージの位置を示している。
制御部１３４では、Ａ＋Ｂ信号、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を用いて合焦位置の判定を行う。最初に（Ａ＋Ｂ）信号と、ノイズ判定閾値（ＮＴＨ）との比較を行う。ノイズ判定閾値（ＮＴＨ）は、対物レンズ毎に設定されており、不揮発性メモリ４０４に記憶されている。
【００６７】
比較結果が「（Ａ＋Ｂ）＜ＮＴＨ」であれば、制御部１３４は、サンプル１０２を捕捉していないと判定し、「（Ａ＋Ｂ）≧ＮＴＨ」が成立するように、Ｚステージ１１７を動かす。
【００６８】
ここで図７Ａに示す通り、サンプル１０２を補足する範囲は、低倍対物レンズが５０１で示した範囲であり、同様に中倍対物レンズが５０２で示した範囲であり、高倍対物レンズが５０３で示した範囲となる。このサンプル１０２を補足する範囲は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなる。
【００６９】
「（Ａ＋Ｂ）≧ＮＴＨ」となれば、制御部１３４はＺステージ１１７を、
−ＦＴＨ  ＜  （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）  ＜  ＋ＦＴＨ          （１）
が成立する位置へ移動させて、成立したところでＺステージ１１７の動作を止める。ここでＦＴＨは合焦判定閾値である。ＦＴＨは、Ｚステージ位置が各対物レンズの焦点深度の範囲内５０４に必ず移動されるように決められており、不揮発性メモリ４０４内に、対物レンズ毎に設定されている。
【００７０】
この対物レンズの焦点深度の範囲５０４は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなる。そのため、Ｚステージの移動速度も高倍対物レンズが最も遅くなるように制御される。
【００７１】
また、照明光の照射波長の変化に応じて焦点深度も変化し、その焦点深度の変化に応じてＦＴＨも変化する。すなわち、照明光の照射波長が短いほど焦点深度が小さくなるので、それに対応してＦＴＨも設定する必要がある。また、ＦＴＨに対応して照明光の照射波長が短いほど、ＡＦ信号の追跡速度も低速にする必要がある。
【００７２】
式（１）が成立する位置が合焦位置となり、ＦＴＨは対物レンズの焦点深度以下になる値に決められている。この一連動作をＡＦ動作、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）信号をＡＦ信号と称する。
【００７３】
よって、上述の通り、対物レンズの焦点深度の範囲５０４は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなるため、Ｚステージの移動速度、すなわち、ＡＦ信号の追跡速度も高倍対物レンズが最も遅くなるように制御される。
【００７４】
次にＰＣ１３５について説明する。ＰＣ１３５は、図示していない表示部を備えている。その表示部には、図８に示すようなＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）７００が表示される。このＧＵＩ（７００）のＣｈ１（７０１）またはＣｈ２（７０２）を押すことで、波長選択ユニット１３６からの照射波長、ＡＦユニット１１９の色収差補正（レンズの移動、ＡＦ信号の追跡速度等）を制御することができる。また、その他の顕微鏡駆動の指示により、顕微鏡駆動部を制御することができる。
【００７５】
図８は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ７００が表示される。ＧＵＩ（７００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（７０１）、Ｃｈ２（７０２）によって構成されている。
【００７６】
各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長が設定されている。ここで選択された波長に基づいて、波長選択コマンドが波長選択ユニット１３６へ送信され、ＡＦコマンドが制御部１３４へ送信される。尚、ここでは、ＧＵＩに表示されるＣｈは、Ｃｈ１、Ｃｈ２としたが、波長選択ユニット１３６から出射される波長数に合わせて、増やしてもよい。
【００７７】
次に、広帯域波長照明ユニット１０９による照明を用いて試料を観察した時の色収差補正、ＡＦ動作の調整について説明する。
図９は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは、複数波長の光を照射可能な波長選択ユニット１３６からの紫外波長（例えば、２４８ｎｍ、４０５ｎｍ）を使用した際のＡＦユニット１１９、波長選択ユニット１３５の調整を示す。このフローチャートは、図８のＧＵＩ（７００）に基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより実行される。
【００７８】
まず、ユーザは、ＧＵＩ７００上のＣｈ１（７０１）、Ｃｈ２（７０２）を選択することで、照明光に用いる波長を選択する（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と称する）。例えば、予めＣｈ１には２４８ｎｍ、Ｃｈ２には４０５ｎｍが設定されているとする。
【００７９】
Ｓ１において選択されたボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ２）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ３）。Ｓ１において選択されたボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ２）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ４）。
【００８０】
パラメータＹは、波長選択ユニット１３６及び制御部１３４へ送信する波長選択コマンド及びＡＦコマンドを選択するためのパラメータである。ここで、波長選択コマンドとは、どの波長を選択するのかを指示するコマンドを不揮発性メモリ４０４から呼び出すコマンドである。ＡＦコマンドとは、ＡＦパラメータを不揮発性メモリ４０４から呼び出すコマンドである。
【００８１】
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ  Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ５）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図３参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。
【００８２】
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させ、それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。
【００８３】
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させることによりＺステージを移動させる。それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。
【００８４】
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ  Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ６）。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図５参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。
【００８５】
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により選択された波長に合った色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。
【００８６】
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した照明波長において、ＧＵＩ上に表示されたＣｈ１、Ｃｈ２を選択するだけで、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
【００８７】
本実施形態によれば、照明光の波長ごとに色収差レンズの位置を、位置補正するように構成している。これにより、波長ごとの色収差のばらつきをキャンセルし、良好な焦点検出を行うことができる。また、ＡＦ信号の追跡速度も波長毎に制御することで、波長毎に違う焦点深度差から生じるＡＦのエラーをキャンセルすることができる。この結果、広帯域波長照明ユニットの使用時に、確実にかつ迅速にピント調整を可能とする。
【００８８】
なお、第１の実施形態において、広帯域波長照明に対して専用対物レンズは１つとしたが、これに限定されず、専用対物レンズを複数用意することを可能としても構わない。その場合には、図３のＡＦパラメータテーブルを専用対物レンズ毎に用意する必要がある。
【００８９】
＜第２の実施の形態＞
本実施形態では、第１の実施形態にさらに、可視光ユニットを組み合わせた顕微鏡システムについて説明する。本実施形態については、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９０】
図１０は、本実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。第１の実施の形態と異なるのは、照明ユニット１４１が追加された点である。さらに顕微鏡本体１には、レボルバユニット１０４を設けている。このレボルバユニット１０４には複数の対物レンズ、例えば可視光用対物レンズの５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍と、２００ｎｍ〜４５０ｎｍまでに対応した広帯域波長用の専用対物レンズ（例えば１００倍）が取り付けられる。なお、広帯域波長光に紫外光が含まれる場合、光学性能の劣化を生じやすいため、劣化が生じにくい専用対物レンズを用いたほうが良い。
【００９１】
図１０において、顕微鏡本体１には、サンプル１０２を搭載可能なＸ−Ｙステージ１０３に対向させた位置にレボルバユニット１０４が配置されている。このレボルバユニット１０４は、複数の対物レンズの設置が可能で、ここでは、１個の専用対物レンズ１０５と、倍率が異なる５個の可視光用対物レンズ１０１とを設置する。なお、ここでは図示しないレボルバの穴の数は６個とし、そのレボルバ穴のそれぞれには番号＃１〜６が割り当てられている。
【００９２】
また、レボルバユニット１０４は、マウンタ１０６と、レボルバモータ１０７と、レボルバセンサ群１０８から構成されている。マウンタ１０６は、専用対物レンズ１０５、対物レンズ１０１を取り付けるためのものである。レボルバモータ１０７は、専用対物レンズ１０５、対物レンズ１０１を電動で光軸に挿入させるため、制御部１３４の制御によりマウンタ１０６を駆動する。
【００９３】
レボルバセンサ群１０８は、不図示の、レボルバ接続センサ、穴番号センサと、移動完了センサから構成されている。レボルバ接続センサは、レボルバユニット１０４が接続されていることを検知する。穴番号センサは、現在の穴番号を検知する。移動完了センサは、専用対物レンズ１０５、可視光用の対物レンズ１０１が光軸に挿入されたことを検知する。
【００９４】
照明ユニット１４１は、サンプル１０２を照明するための可視域の光を出射する照明光源１４３（例えば、ハロゲンランプ）を備えている。照明光源１４３からの光は照明系レンズ１３９、光学絞り１４０を通過し、ハーフミラー１４２へと導かれる。
【００９５】
ハーフミラー１４２により９０度屈曲された光は、可視光用の対物レンズ１０１を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、対物レンズ１０１を通過後、ハーフミラー１４２を透過してレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。
【００９６】
図１１は、本実施形態における制御部１３４を示す。制御部１３４は、周知のＣＰＵ回路を有するものである。制御部１３４は、ＣＰＵ本体４０１と、揮発性メモリＲＡＭ４０２と、ＲＯＭ４０３と、不揮発性メモリ４０４と、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４０５ａと、Ｚステージ入出力インターフェース（以下、「ＺステージＩ／Ｏ」と称する）４０５ｂと、ＡＦ入出力インターフェース（以下、「ＡＦＩ／Ｏ」と称する）４０５ｃと、Ｚステージドライバ４０６ｂ、色収差レンズドライバ４０６ｃ、レボルバユニット入出力インターフェース（以下、「レボルバユニットＩ／Ｏ」と称する）４０５ｄから構成されている。
【００９７】
ＲＡＭ４０２は、顕微鏡システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０３は、顕微鏡システムを制御するために必要なプログラムを格納する。不揮発性メモリ４０４には波長毎に変化する色収差を補正する色収差補正レンズ１２５の位置やＡＦ信号の追跡速度（ＡＦパラメータ）が記憶されている（図１２参照）。
【００９８】
コマンドＩ／Ｏ４０５ａは、ＰＣ１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂは、Ｚステージの入出力インターフェースである。ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃは、ＡＦユニット１１９の入出力インターフェースである。
【００９９】
Ｚステージドライバ４０６ｂは、Ｚステージモータ１３８を駆動するためのドライバである。色収差レンズドライバ４０６ｃは、ＡＦユニット１１９内のモータを駆動するためのドライバである。レボルバドライバ４０６ｄは、レボルバユニット１０４内のモータを駆動するためのドライバである。
【０１００】
次に、広帯域波長照明ユニット１０９について説明する。広帯域波長照明ユニット１０９には、サンプル１０２に複数の中から選択された波長の光（例えば２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ）を照明するための波長選択ユニット１３６を備えている。
【０１０１】
波長選択ユニット１３６で選択された波長の光はファイバー１３７を通して、照明系レンズ１１０を通過し、ハーフミラー１１３へと導かれる。ハーフミラー１１３により９０度屈曲された光は、光軸上に配置された専用対物レンズ１０５（ここでは、広帯域波長用の専用対物レンズ）を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、専用対物レンズ１０５を通過後、ハーフミラー１１３を透過しレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。
【０１０２】
尚、広帯域波長照明ユニット１０９からの複数波長の光は、２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍとしたが、これに限定されず、５波長以上でも良く、また、紫外域〜赤外域内のどの波長を使用しても構わない。
【０１０３】
図１２は、本実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。ＡＦパラメータテーブルは、上述したように、制御部１３４の不揮発性メモリ４０４に格納されている。ＡＦパラメータテーブルのデータ項目は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、パラメータＹ＝１，２，３，４に対応する「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」の組み合わせが格納されている。
【０１０４】
図１３は、本実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。波長選択テーブルは、上述したように、波長選択ユニット１３６の不揮発性メモリ４１０に格納されている。ＡＦパラメータテーブルのデータ項目は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、波長選択テーブルにはＣｈ１〜４に対応する４種類の波長が格納されている。
【０１０５】
図１４は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ８００が表示される。
【０１０６】
このＧＵＩ（８００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（８０１），Ｃｈ２（８０２），Ｃｈ３（８０３），Ｃｈ４（８０４）によって構成される。各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長が設定されている。ここで選択された波長によって、波長選択コマンドが波長選択ユニット１３６へ送信され、ＡＦコマンドが制御部１３４へ送信される。尚、ここでは、ＧＵＩに表示されるＣＨは、Ｃｈ１〜４としたが、波長選択ユニット１３６から出射される波長数に合わせて、減らしても、増やしてもよい。
【０１０７】
図１５は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは図１４のＧＵＩ（８００）に基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより処理される。
【０１０８】
まず、制御部１３４は、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているかどうかをレボルバセンサ群１０８により検知する。その検知信号に基づいて、制御部１３４は専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かの信号をＰＣ１３５へ送信する。ＰＣ１３５では、その信号に基づいて、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かのメッセージをＰＣ１３５の表示部に表示させる（Ｓ１１）。
【０１０９】
専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されている旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ１３へ進む。専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されていない旨のメッセージが表示された場合は、ユーザは広帯域用の専用対物レンズ１０５ヘの切り替えるため、レボルバユニット１０４に対して所定の操作を行い、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５を光軸に挿入する（Ｓ１２）。
【０１１０】
なお、本実施形態では、ＰＣ１３５の表示部に表示されたメッセージに基づいて、ユーザがレボルバユニット１０４へ操作指示を行ったが、これに限定されない。例えば、レボルバセンサ群１０８により検知した信号に基づいて、制御部１３４がレボルバユニット１０４を制御して専用対物レンズ１０５を自動でセットするようにしてもよい。
【０１１１】
次に、ＧＵＩ（８００）上のＣｈ１〜４を選択することで、照明光に用いる波長を選択する（Ｓ１３）。これにより、波長選択ユニット１３６および制御部１３４へ送信するコマンドが選択されることになる。
【０１１２】
Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ１５）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ１６）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ３」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「３」がセットされる（Ｓ１７）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ４」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「４」がセットされる（Ｓ１８）。
【０１１３】
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ  Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ１９）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図１２参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。
【０１１４】
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させることによりズーム機構を機能させる。それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。
【０１１５】
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させる、それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。
【０１１６】
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ  Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ２０）。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図１３参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。
【０１１７】
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により選択された波長に合った色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。
【０１１８】
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した照明波長において、ＧＵＩ上に表示されたＣｈ１〜Ｃｈ４を選択するだけで、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
【０１１９】
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、従来の可視光ユニットと広帯域波長照明ユニットを組み合わせて用いても、容易にかつ迅速にピント調整ができる。
また、観察者は試料に照射する照明光の波長を、紫外域波長の光から赤外域波長の光まで任意に選択できるようになり、観察したい試料に応じた波長を広帯域の中から自由に選択することも可能となる。
【０１２０】
＜第３の実施の形態＞
本実施形態では、複数波長が混在した照明を使用する場合の顕微鏡システムについて説明する。本実施形態については、第１及び第２の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１２１】
図１６は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ９００が表示される。
【０１２２】
このＧＵＩ（９００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（９０１），Ｃｈ２（９０２），Ｃｈ３（９０３），Ｃｈ４（９０４）に加えて、「マニュアル」ボタン９０５、「セミオート」ボタン９０６、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９、「実行」ボタン９１０によって構成される。
【０１２３】
各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長（例えば、２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ）が設定されている。「マニュアル」ボタン９０５は、波長選択ボタンが複数選択された場合、その波長のうちどの波長のＡＦパラメータを基準とするかについて決定するためのボタン（すなわち、波長の選択方法を決定するボタン）である。
【０１２４】
「セミオート」ボタン９０６は、セミオートモードに移行するためのボタンである。「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９は、セミオート時またセミオート時の事前に用意された波長パラメータを選択するボタンである。「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７は、Ｃｈ１〜２の中間値の波長パラメータを選択できる。「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８は、Ｃｈ２〜３の中間値の波長パラメータを選択できる。「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９は、Ｃｈ３〜４の中間値の波長パラメータを選択できる。
【０１２５】
ここで選択された波長によって波長選択ユニット１３６、制御部１３４ヘコマンドが送信され、色収差補正レンズの位置、ＡＦ動作の速度制御、広帯域波長照明の波長選択が設定される。その他、ここに記載されていない構成は、第１または第２の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【０１２６】
なお、本実施形態では、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９にはそれぞれのＣｈの中間値が設定されているが、これに限定されず、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７であればＣｈ１〜Ｃｈ２の間の任意の波長、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８であればＣｈ３〜Ｃｈ４の間の任意の波長、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９であればＣｈ３〜Ｃｈ４の間の任意の波長が設定されていてもよい。
【０１２７】
図１７は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは、照明に複数の波長（以後、多波長とする）を同時に使用した際（例えば、２４８ｎｍの光と、２９７ｎｍの光を同時照射する）のＡＦユニット１１９、波長選択ユニット１３５の調整を示す。このフローチャートは図１６のＧＵＩに基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより実行される。
【０１２８】
まず、ユーザは、予め、波長選択ボタンＣｈ１〜４を選択し、実行ボタン９１０を押下する（Ｓ２１）。
すると、制御部１３４は、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているかどうかをレボルバセンサ群１０８により検知する。その検知信号に基づいて、制御部１３４は専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かの信号をＰＣ１３５へ送信する。ＰＣ１３５では、その信号に基づいて、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かのメッセージをＰＣ１３５の表示部に表示させる（Ｓ２２）。
【０１２９】
Ｓ２２において、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されている旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ２３へ進む。
Ｓ２２において、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されていない旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ２１へ戻る。このとき、ユーザは広帯域用の専用対物レンズ１０５ヘの切り替えるため、レボルバユニット１０４に対して所定の操作を行い、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５を光軸に挿入する。
【０１３０】
なお、本実施形態では、ＰＣ１３５の表示部に表示されたメッセージに基づいて、ユーザがレボルバユニット１０４へ操作指示を行ったが、これに限定されない。例えば、レボルバセンサ群１０８により検知した信号に基づいて、制御部１３４がレボルバユニット１０４を制御して専用対物レンズ１０５を自動でセットするようにしてもよい。
【０１３１】
次に、波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されているかが判断される（Ｓ２３）。波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されている場合はＳ２４へ進む。波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されていない場合はＳ２１へ戻る。
【０１３２】
次に、Ｓ２３で選択された波長選択ボタン（９０１〜９０４）の個数が判断される（Ｓ２４）。選択された波長選択ボタン（９０１〜９０４）が１個の場合は単波長とみなし、Ｓ２５へ進む。２個以上の場合は多波長とみなし、Ｓ３０へ進む。
【０１３３】
Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ２６）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ２７）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ３」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「３」がセットされる（Ｓ２８）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ４」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「４」がセットされる（Ｓ２９）。Ｓ２６〜Ｓ２９の処理後、Ｓ３８へ進む。
【０１３４】
Ｓ２４において、選択されたボタンが２個以上と判断された場合、ＰＣ１３５の表示部に、基準となる波長の選択をマニュアルもしくはセミオートのいずれで選択するかのメッセージが表示される。そこで、ユーザは、「マニュアル」ボタン９０５または「セミオート」ボタン９０６を選択する（Ｓ３０）。
【０１３５】
Ｓ３０において、「マニュアル」ボタン９０５が選択された場合（Ｓ３１で「Ｎｏ」へ進む）、ＰＣ１３５の表示部に、ＡＦパラメータで制御するために基準となる波長を選択するようにＣｈ１〜４のボタンのいずれかを選択するよう促すメッセージが表示される。そこで、ユーザはＣｈ１〜４のボタンのいずれかを選択する（Ｓ３２）。すると、Ｓ２５へ移動する。
【０１３６】
Ｓ３０において、「セミオート」ボタン９０６が選択された場合（Ｓ３１で「Ｙｅｓ」へ進む）、ＰＣ１３５の表示部に、ＡＦパラメータで制御するために基準となる波長を選択するように「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９のいずれかを選択するよう促すメッセージが表示される。
【０１３７】
そこで、ユーザは「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９のいずれかを選択する（Ｓ３３）。すると、Ｓ３４へ移動する。
次に、Ｓ３３で選択された内容に基づいて、波長選択ユニット１３６および制御部１３４へ送信するコマンドが選択される。ここでは、Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ１〜２」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「５」がセットされる（Ｓ３５）。Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ２〜３」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「６」がセットされる（Ｓ３６）。Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ３〜４」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「７」がセットされる（Ｓ３７）。
【０１３８】
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ  Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ３８）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図１２参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。
【０１３９】
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させることによりズーム機構を機能させる。それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。
【０１４０】
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させることによりＺステージを移動させる。それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。
【０１４１】
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ  Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ３９）。また、複数の波長選択ボタンが選択された場合には、基準となる波長以外の選択波長に関する波長情報も波長選択コマンドにより送信されている。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図１３参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する（複数波長が選択されている場合にはそれらの波長を全て設定する）。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。
【０１４２】
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により、選択された波長にあった適切な色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。
【０１４３】
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した多波長同時照明において、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
【０１４４】
本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態の効果に加え、任意に選択した多波長同時照射を行っても、容易かつ迅速にピント調整ができる。
なお、第１の実施形態において、広帯域波長照明の観察を単波長観察としているが、多波長観察にしても構わない。また、第２及び第３の実施形態において、ＡＦの動作、ＡＦの基準とする照明波長選択、色収差補正レンズの位置調整を全てＰＣからの操作としたが、これは操作部を別途用意することで、ＰＣなしでも操作を可能としても構わない。
【０１４５】
また、第３の実施形態において、ＡＦ信号の追跡に必要なパラメータを、デフォルトではＣｈ１〜２、Ｃｈ２〜３、Ｃｈ３〜４と用意してあるが、これらのパラメータは任意に設定することも可能である。
【０１４６】
また、第２及び第３の実施形態において、広帯域波長照明に対して専用対物レンズは１つと設定してあるが、使用できる対物レンズの数はこれに限らない（これ以上も可能とする）。
【０１４７】
フローチャートを用いて各動作の説明を行ったが、詳細なフローの順番や項目についてはこれに限定されない。
全ての実施形態において、広帯域波長照明としているが、この広帯域波長照明とは赤外光から紫外光まで任意の波長を選択することを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】第１の実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。
【図２】第１の実施形態における制御部を示す。
【図３】第１の実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。
【図４】第１の実施形態における波長選択ユニットを示す。
【図５】第１の実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。
【図６Ａ】中倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。
【図６Ｂ】高倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。
【図６Ｃ】低倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。
【図７Ａ】低倍・中倍・高倍対物レンズのＡ，Ｂ信号を示す。
【図７Ｂ】Ａ信号，Ｂ信号から演算した（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を示す。
【図８】第１の実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。
【図９】第１の実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。
【図１０】第２の実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。
【図１１】第２の実施形態における制御部を示す。
【図１２】第２の実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。
【図１３】第２の実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。
【図１４】第２の実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。
【図１５】第２の実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。
【図１６】第３の実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。
【図１７】第３の実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。
【符号の説明】
【０１４９】
１      顕微鏡本体
１０２  サンプル
１０３  Ｘ−Ｙステージ
１０４  レボルバユニット
１０５  対物レンズ
１０６  マウンタ
１０７  レボルバモータ
１０８  電動レボルバセンサ群
１０９  広帯域波長照明ユニット
１１０  照明系レンズ
１１３  ハーフミラー
１１４  チューブレンズ
１１７  Ｚステージ
１１６  ＣＣＤカメラ
１２０  ＬＤ
１２１  光源駆動部
１２２  投光部ストッパ
１２３  ＰＢＳ
１２４  ズーム機構
１２５  色収差補正レンズ
１２６  λ／４板
１２７  ダイクロックミラー
１２８  受光部ストッパ
１２９  受光側集光レンズ
１２９ａ  集光レンズ
１３０  ２分割ＰＤ
１３１  増幅器
１３２  Ａ／Ｄ変換器
１３３  コリメートレンズ
１３４  制御部
１３５  ＰＣ
１３６  波長選択ユニット
１３７  集光レンズ
１３７  ファイバー
１３８  ステージモータ
１３９  照明系レンズ
１４０  光学絞り
１４１  照明ユニット
１４２  ハーフミラー
１４３  照明光源
４０１  ＣＰＵ本体
４０２  ＲＡＭ
４０３  ＲＯＭ
４０４  不揮発性メモリ
４０５ａ  コマンドＩ／Ｏ
４０５ｂ  ＺステージＩ／Ｏ
４０５ｃ  ＡＦＩ／Ｏ
４０５ｄ  レボルバユニットＩ／Ｏ
４０６ｂ  Ｚステージドライバ
４０６ｃ  色収差レンズドライバ
４０６ｄ  レボルバドライバ
４０７  ＣＰＵ
４０８  ＲＡＭ
４０９  ＲＯＭ
４１０  不揮発性メモリ
４１１  光源
４１２ａ  ファイバー出力Ｉ／Ｏ
４１２ｂ  コマンドＩ／Ｏ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2007286250.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１５】
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【図１７】
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【図８】
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【図１４】
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【図１６】
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