(57)【要約】【課題】本発明では、フォーカス検出精度を向上させたフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法を提供することを目的とする。【解決手段】対物レンズを介して試料に光を投射する投光手段と、前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動手段と、前記試料側からの反射光強度を前記対物レンズを介して検出する光検出手段と、前記相対的位置に応じて検出した前記光強度に基づきフォーカス信号を生成する信号生成手段と、前記対物レンズに起因した補正値を取得する取得手段と、前記補正値に応じて前記フォーカス信号を補正し補正済フォーカス信号を生成する信号補正手段と、前記補正済フォーカス信号に基づいてフォーカス位置検出を行うフォーカス位置検出手段と、を備えたフォーカス位置検出装置により対物レンズによる収差やフレアの影響を除去し、上記課題の解決を図る。【選択図】    図１
2012083487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを介して試料を観察する顕微鏡に用いられるフォーカス検出装置であって、
前記対物レンズを介して前記試料に光を投射する投光手段と、
前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を前記光の光軸方向に移動させることにより、前記ステージと前記対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動手段と、
前記試料により反射された前記光に応じた光強度を前記対物レンズを介して検出する光検出手段と、
前記ステージと前記対物レンズとの相対的位置に応じて前記光検出手段が検出した前記光強度に基づきフォーカス信号を生成する信号生成手段と、
前記対物レンズに起因して発生する前記フォーカス信号に対する補正値を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記補正値に応じて前記フォーカス信号を補正し補正済フォーカス信号を生成する信号補正手段と、
前記補正済フォーカス信号に基づいてフォーカス位置検出を行うフォーカス位置検出手段と、
を備えることを特徴とするフォーカス検出装置。
【請求項２】
前記対物レンズを複数装着できる対物レンズ取り付け部と、
前記対物レンズ取り付け部に装着された前記対物レンズの識別情報を検出する対物レンズ識別手段と、
前記補正値を記憶する記憶手段と、
をさらに有し、
前記記憶手段は、前記対物レンズ識別手段から得られた複数の前記対物レンズの識別情報と、前記取得手段が取得した複数の前記対物レンズに応じた前記補正値とを互いに関連付けて記憶することを特徴とする請求項１記載のフォーカス検出装置。
【請求項３】
前記取得手段は、前記試料を前記ステージと前記対物レンズとの間から取り除いた状態で前記光検出手段が検出した入射光強度を補正値として取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォーカス検出装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記ステージと前記対物レンズとの距離が所定距離以上となる位置において前記光検出手段が検出した入射光強度を補正値として取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォーカス検出装置。
【請求項５】
前記取得手段に前記補正値の取得を開始させる開始指示信号を出力する取得開始指示手段をさらに有し、
前記駆動手段は、前記取得開始指示手段が前記開始指示信号を出力すると、前記ステージと前記対物レンズとの距離を前記所定距離以上になるように前記ステージまたは前記対物レンズの少なくとも一方を移動させ、
前記取得手段は、前記移動の後に前記補正値の取得を開始することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフォーカス検出装置。
【請求項６】
前記光路中に配置された前記対物レンズの識別情報を検出する配置レンズ識別手段、
をさらに有し、
前記取得手段は、前記配置レンズ識別手段から得られた前記識別情報に対応する前記補正値を前記記憶手段から取得することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のフォーカス検出装置。
【請求項７】
前記識別情報に対応する前記補正値が前記記憶手段に記憶されていない場合には警告を発する警告手段
をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のフォーカス検出装置。
【請求項８】
前記光検出器は、少なくとも２つに分割された独立して光を検出可能な部分検出部を有しており、
前記取得手段は、少なくとも２つの前記部分検出部の各々について補正値を取得することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のフォーカス検出装置。
【請求項９】
前記取り付け部に装着された複数の前記対物レンズの中のひとつを前記光路中に配置するレンズ配置手段と、
前記配置レンズ識別工程で得られた前記識別情報に対応する前記補正値が、前記記憶手段に記憶されているか否かを判別する記憶判別手段と、
前記記憶判別手段が前記補正値が記憶されていないと判別すると、前記取得手段は前記補正値の取得を行い、前記補正値が記憶されていると判別すると、前記レンズ配置手段が前記対物レンズとは別の対物レンズを前記光路中に配置したのち、前記取得手段が前記補正値の取得を行うことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のフォーカス検出方法。
【請求項１０】
前記フォーカス位置検出手段の検出結果に基づき、前記フォーカス位置に前記ステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を移動させるように前記駆動手段を制御するフォーカス制御手段、
をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のフォーカス検出装置。
【請求項１１】
対物レンズと、前記対物レンズを介して観察する対象の試料とを、所定距離以上離した取得位置に配置する配置工程と、
前記取得位置において、前記対物レンズを介して前記試料側に投射された光の反射光の強度を前記対物レンズを介して検出し補正値として取得する取得工程と、
前記対物レンズと前記観察試料との距離を変化させ前記距離に応じて前記光検出手段が検出した前記光強度に基づきフォーカス信号を生成する信号生成工程と、
前記補正値により前記フォーカス信号を補正し、補正済フォーカス信号を生成する信号補正工程と、
前記補正済フォーカス信号に基づいてフォーカス位置検出を行うフォーカス位置検出工程と、
を備えることを特徴とするフォーカス検出方法。
【請求項１２】
前記補正値を前記対物レンズの種類と関連付けて記憶する記憶工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のフォーカス検出方法。
【請求項１３】
前記光の光路中に配置された前記対物レンズの識別情報を検出する配置レンズ識別工程と、
前記配置レンズ識別工程で得られた前記識別情報に対応する前記補正値が、前記記憶手段に記憶されているか否かを判別する記憶判別工程と、
前記記憶判別工程において前記補正値が記憶されていなければ、前記取得工程を実行し、前記補正値が記憶されていれば、前記対物レンズとは別の対物レンズを前記光路中に配置し、前記配置工程に戻ることを特徴とする請求項１２に記載のフォーカス検出方法。
【請求項１４】
前記フォーカス位置検出方法により検出された前記フォーカス位置に、前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を前記光の光軸方向に移動させるフォーカス調整工程、
をさらに有することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載のフォーカス位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡などの光学装置におけるフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長時間のタイムラプス観察において顕微鏡のフォーカスを安定に維持する手段として、レーザ投射式のフォーカス検出装置が考案されている。このようなフォーカス検出装置においては、対物レンズを介してフォーカスを検出するいわゆるＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式が採用されているため、対物レンズ自身の温度変化による光学的なフォーカスドリフトが発生してもその影響を受けずにフォーカスを検出し維持することができる。
【０００３】
このＴＴＬ方式のフォーカス検出装置のフォーカス検出は、カバーガラスと、観察対象の試料となる例えば細胞との境界面でのレーザ光ビームの反射を利用している。しかし、試料の屈折率よりもＮＡの大きいレーザ光ビームを入射すると、入射光はカバーガラスと試料との境界面で全反射してしまい、全反射領域をレーザ光ビームの多くが通過する。よって、試料の屈折率より小さいＮＡである全反射領域以外を通過するレーザ光ビームは少なく、そのため全反射領域以外を通過するレーザ光ビームの強度は、全反射領域を通過するレーザ光ビームの強度と比較して極めて小さくなり、全反射領域を通るレーザ光ビームがフォーカスの検出において支配的になってしまう。この全反射領域を通るレーザ光ビームは球面収差の大きい対物レンズの枠付近を通過するため、収差による影響が大きく、フォーカス精度を低下させるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決する手段として、レボルバに装着され光路中に挿入された対物レンズを検出し、検出された対物レンズが試料の屈折率よりも大きいＮＡの対物レンズだった場合は、シボリを挿入する方法が考案されている。この方法によれば、フォーカス検出用のレーザ光ビーム径は、試料となる例えば細胞や培養液の屈折率よりも小さいＮＡに相当するレーザ光ビーム径となる。このため、球面収差の大きい全反射領域を通過することなくフォーカスを検出することができ、フォーカス精度の低下を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フォーカス検出をするためのレーザ光のビーム径をシボリによって絞ると、対物レンズの反射に起因する対物レンズ固有のスポットフレアの影響が大きくなりフォーカス検出の精度が低下することが生じる。このようなフォーカス検出の精度の低下について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、２分割の光検出器を用いてフォーカス検出を行う際に得られる光信号の一例を、対物レンズと試料との距離に対して示した図である。図１０において、縦軸は、光検出器の２つの検出部、光検出部Ａおよび光検出部Ｂにより検出された入射光強度Ｉ、横軸は、焦点距離に対する対物レンズと試料との距離の差をデフォーカス量ｄとして表している。ここで、信号Ａ１および信号Ａ１’は、光検出部Ａから得られた信号、信号Ｂ１および信号Ｂ１’は、光検出部Ｂから得られた信号とする。このとき、焦点位置は、光検出部Ａから得られた信号と光検出部Ｂから得られた信号とが等しい位置となる。
【０００７】
図１０に示すように、理想的には信号Ａ１と信号Ｂ１は、入射光強度が「０」となる部分を有し、点Ｆ０において、信号Ａ１＝信号Ｂ１となるような山形の波形が得られる。しかし、スポットフレアの影響が大きくなると、信号Ａ１’、信号Ｂ１’のように入射光強度「０」を有さず、オフセットがかかった信号となる。その結果、点Ｆ０より「Ｅ」の分だけフォーカス位置よりずれた点Ｆ１を焦点位置と判断してしまうといった問題が生ずる。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明では、カバーガラスと試料である例えば細胞など生物系物質との境界面での全反射による球面収差およびフレア等の影響や、フォーカス検出レーザ光ビームをシボリによって絞ったときに生じる対物レンズ固有のフレアによる影響等を除去する。これにより、フォーカス検出の精度を向上させることが可能なフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるフォーカス検出装置は、対物レンズを介して試料を観察する顕微鏡に用いられるフォーカス検出装置であって、前記対物レンズを介して前記試料に光を投射する投光手段と、前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を前記光の光軸方向に移動させることにより、前記ステージと前記対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動手段と、前記試料により反射された前記光に応じた光強度を前記対物レンズを介して検出する光検出手段と、前記ステージと前記対物レンズとの相対的位置に応じて前記光検出手段が検出した前記光強度に基づきフォーカス信号を生成する信号生成手段と、前記対物レンズに起因して発生する前記フォーカス信号に対する補正値を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記補正値に応じて前記フォーカス信号を補正し補正済フォーカス信号を生成する信号補正手段と、前記補正済フォーカス信号に基づいてフォーカス位置検出を行うフォーカス位置検出手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
ここで、前記対物レンズを複数装着できる対物レンズ取り付け部と、前記対物レンズ取り付け部に装着された前記対物レンズの識別情報を検出する対物レンズ識別手段と、前記補正値を記憶する記憶手段と、をさらに有し、前記記憶手段は、前記対物レンズ識別手段から得られた複数の前記対物レンズの識別情報と、前記取得手段が取得した複数の前記対物レンズに応じた前記補正値とを互いに関連付けて記憶するようにしてもよい。
【００１１】
前記取得手段は、前記試料を前記ステージと前記対物レンズとの間から取り除いた状態で前記光検出手段が検出した入射光強度を補正値として取得することができる。また、前記取得手段は、前記ステージと前記対物レンズとの距離が所定距離以上となる位置において前記光検出手段が検出した入射光強度を補正値として取得することもできる。
【００１２】
前記取得手段に前記補正値の取得を開始させる開始指示信号を出力する取得開始指示手段をさらに有し、前記駆動手段は、前記取得開始指示手段が前記開始指示信号を出力すると、前記ステージと前記対物レンズとの距離を前記所定距離以上になるように前記ステージまたは前記対物レンズの少なくとも一方を移動させ、前記取得手段は、前記移動の後に前記補正値の取得を開始するようにしてもよい。
【００１３】
前記光路中に配置された前記対物レンズの識別情報を検出する配置レンズ識別手段、をさらに有し、前記取得手段は、前記配置レンズ識別手段から得られた前記識別情報に対応する前記補正値を前記記憶手段から取得することもできる。前記識別情報に対応する前記補正値が前記記憶手段に記憶されていない場合には警告を発する警告手段をさらに有するようにしてもよい。
【００１４】
前記光検出器は、少なくとも２つに分割された独立して光を検出可能な部分検出部を有しており、前記取得手段は、少なくとも２つの前記部分検出部の各々について補正値を取得することが好ましい。
【００１５】
前記取り付け部に装着された複数の前記対物レンズの中のひとつを前記光路中に配置するレンズ配置手段と、前記配置レンズ識別工程で得られた前記識別情報に対応する前記補正値が、前記記憶手段に記憶されているか否かを判別する記憶判別手段と、前記記憶判別手段が前記補正値が記憶されていないと判別すると、前記取得手段は前記補正値の取得を行い、前記補正値が記憶されていると判別すると、前記レンズ配置手段が前記対物レンズとは別の対物レンズを前記光路中に配置したのち、前記取得手段が前記補正値の取得を行うようにしてもよい。
【００１６】
前記フォーカス位置検出手段の検出結果に基づき、前記フォーカス位置に前記ステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を移動させるように前記駆動手段を制御するフォーカス制御手段、をさらに有することもできる。
【００１７】
本発明にかかるフォーカス検出方法は、対物レンズと、前記対物レンズを介して観察する対象の試料とを、所定距離以上離した取得位置に配置する配置工程と、前記取得位置において、前記対物レンズを介して前記試料側に投射された光の反射光の強度を前記対物レンズを介して検出し補正値として取得する取得工程と、前記対物レンズと前記観察試料との距離を変化させ前記距離に応じて前記光検出手段が検出した前記光強度に基づきフォーカス信号を生成する信号生成工程と、前記補正値により前記フォーカス信号を補正し、補正済フォーカス信号を生成する信号補正工程と、前記補正済フォーカス信号に基づいてフォーカス位置検出を行うフォーカス位置検出工程と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
前記補正値を前記対物レンズの種類と関連付けて記憶する記憶工程をさらに含むことができる。また、前記光の光路中に配置された前記対物レンズの識別情報を検出する配置レンズ識別工程と、前記配置レンズ識別工程で得られた前記識別情報に対応する前記補正値が、前記記憶手段に記憶されているか否かを判別する記憶判別工程と、前記記憶判別工程において前記補正値が記憶されていなければ、前記取得工程を実行し、前記補正値が記憶されていれば、前記対物レンズとは別の対物レンズを前記光路中に配置し、前記配置工程に戻ることを特徴とするようにしてもよい。
【００１９】
さらに、前記フォーカス位置検出方法により検出された前記フォーカス位置に、前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの少なくとも一方を前記光の光軸方向に移動させるフォーカス調整工程、を有することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法によれば、対物レンズにより生ずる収差や固有のフレアの影響を除去することにより、顕微鏡などの光学装置におけるフォーカス検出の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態による顕微鏡用フォーカス検出装置の構成を示すブロック図。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出時の結像状態を説明する図であり、（ａ）は、図１の紙面上方から見た光線の概念図、（ｂ）は、受光センサを集光レンズ側から見た場合の結像状態を示す図、（ｃ）は、横軸を受光センサの図１における左右方向、縦軸を光の強度とした場合の光の強度分布を示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出時の結像状態を説明する図であり、（ａ）は、図１の紙面上方から見た光線の概念図、（ｂ）は、受光センサを集光レンズ側から見た場合の結像状態を示す図、（ｃ）は、横軸を受光センサの図１における左右方向、縦軸を光の強度とした場合の光の強度分布を示す図。
【図２Ｃ】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出時の結像状態を説明する図であり、（ａ）は、図１の紙面上方から見た光線の概念図、（ｂ）は、受光センサを集光レンズ側から見た場合の結像状態を示す図、（ｃ）は、横軸を受光センサの図１における左右方向、縦軸を光の強度とした場合の光の強度分布を示す図。
【図３】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出信号の一例を示す図。
【図４】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出信号の補正値を取得する手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出信号の補正値の一例を示す図。
【図６】本発明の一実施の形態による補正値を示すデータテーブルの一例を示す図。
【図７】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出の手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の一実施の形態によるフォーカス検出信号の補正方法を説明する図。
【図９】変形例１による補正値を取得する手順を説明する図。
【図１０】従来のフォーカス検出信号を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明のフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法について説明する。図１から図８を参照しながら、本発明の一実施の形態による顕微鏡用フォーカス検出装置（以下、単にフォーカス検出装置という）１００について説明する。図１は、本実施形態におけるフォーカス検出装置１００の全体構成を示す。本実施の形態によるフォーカス検出装置１００は、対物レンズ３を介して観察試料Ｓを観察する際に、観察試料Ｓと対物レンズ３との距離を調整することにより観察試料Ｓに焦点を合わせるための装置である。本明細書において、観察試料Ｓに対して対物レンズ３側を下、逆側を上という。
【００２３】
図１に示すように、フォーカス検出装置１００は、アクティブ型の自動フォーカス光学系を有している。アクティブ型のフォーカス光学系は、基準光源１３、レーザ駆動部１９、ビーム径シボリ１２、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）９、投光側ストッパ１０、集光レンズ群８、オフセットレンズ群７、オフセットレンズ駆動部２４、オフセットレンズ駆動用モータ１６、λ／４板６、ダイクロイックミラー５、集光レンズ群１４、及び受光センサ１５から構成されている。アクティブ型自動フォーカスのための基準光源１３としては、例えば赤外線レーザが使用される。基準光源１３は、レーザ駆動部１９により制御される。レーザ駆動部１９は、基準光源１３のパルス点灯等を行い、光源の強弱を制御する。
【００２４】
ビーム径シボリ１２は、基準光源１３からのレーザ光の径を所望の値に制限する。コリメートレンズ１１は、入射したレーザ光を平行光にする。投光側ストッパ１０は、レーザ光の光束径の半分をカットするために設けられている。ＰＢＳ９は、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。集光レンズ群８は、少なくとも１つのレンズより構成され、平行光を集光し、集光された光を平行光に戻す。オフセットレンズ群７は、少なくとも１つのレンズより構成され、平行光を集光し、集光された光を平行光に戻す。オフセットレンズ群７は、レーザ光の光軸に沿って移動可能であり、後述するフォーカス信号のオフセット調整に用いられる。λ／４板６は、偏光状態を変化させるために設けられている波長板である。ダイクロイックミラー５は、基準光源１３からの光を反射するために設けられている。
【００２５】
集光レンズ群１４は、観察試料Ｓからの反射光を受光センサ１５上に集光するためのレンズである。受光センサ１５は、光軸を中心に図１における左右方向に光検出部Ａおよび光検出部Ｂに２分割されたフォトダイオードである。
【００２６】
ダイクロイックミラー５と観察試料Ｓとの間には、複数の対物レンズ３ａ、対物レンズ３ｂ等（以下、まとめて対物レンズ３ともいう）をレーザ光の光軸に対して挿脱可能な電動レボルバが配置されている。電動レボルバは、レボルバ本体４、複数の対物レンズ３、レボルバ回転用モータ１８、レボルバ用モータ駆動部２１、及びレボルバ位置検出部２２から構成されており、コントロール部２５により制御される。対物レンズ３としては、対物レンズ３ａ、対物レンズ３ｂ等、倍率の異なる対物レンズが複数備えられ、それぞれレボルバ本体４に固定されている。レボルバ本体４は、コントロール部２５からの信号により駆動され、回転する。レボルバ本体４の回転によって、対物レンズ３は光路中に挿入され、または脱出される。レボルバ位置検出部２２は、レボルバ本体４のどの対物レンズ取り付け穴が現在光路中に挿入されているかを検出する。図１においては、対物レンズ３ａが光路中に挿入されている。
【００２７】
コントロール部２５は、レボルバ位置検出部２２から出力される現在光路中に挿入されている対物レンズを示す信号に応じて、レボルバ用モータ駆動部２１を制御する。レボルバ用モータ駆動部２１は、レボルバ回転用モータ１８を駆動し、レボルバ本体４を回転させる。
【００２８】
レボルバ本体４には、焦準用モータ１７が接続され、焦準用モータ１７には、焦準用モータ駆動部２０が接続されている。焦準用モータ１７は、焦準用モータ駆動部２０により電気的に駆動され、レボルバ本体４を光軸ｃに沿った方向に上下動させる。
【００２９】
コントロール部２５には、外部操作部２６、記憶装置２７、補正値取得開始指示部２８、表示部２９が接続されている。外部操作部２６は、ユーザがフォーカス検出装置１００に指示を与えるために用いられる。フォーカス検出装置１００は、ユーザが外部操作部２６を用いて操作指示を与えると、コントロール部２５により各構成要素の各部を制御される。記憶装置２７は、コントロール部２５へ入力された各情報を記憶する。補正値取得開始指示部２８は、後述するフォーカス信号の補正値の取得を開始する指示を行う。表示部２９は、観察試料Ｓの画像などを表示する。
【００３０】
さらに、コントロール部２５には、信号処理部２３およびオフセットレンズ駆動部２４が接続されている。信号処理部２３は、受光センサ１５で検出した信号を用いてフォーカス制御信号を生成するなどの処理を行う。オフセットレンズ駆動部２４は、コントロール部２５の指示に従いモータ１６を駆動し、オフセットレンズ群７の位置を光軸に沿って移動させる。
【００３１】
観察対象の標本は、例えば、ガラス容器１に配置された観察試料Ｓから構成される。ここではガラス容器１を例として示しているが、プレパラートのような、ガラスを材料とし観察用途として用いるものであれば他のものでもよい。観察試料Ｓは移動ステージ２の上に載置され、対物レンズ３を介して観察される。
【００３２】
上記のようなフォーカス検出装置１００において、基準光源１３からのレーザ光は、ビーム径シボリ１２によってビームを絞られた後、平行光を保つ為のコリメートレンズ１１を通り、光束径の半分が投光側ストッパ１０によりカットされる。その後、そのレーザ光は、ＰＢＳ９でＰ偏光成分のみがそのまま透過され、観察試料Ｓ側に導かれる。
【００３３】
集光レンズ群８により一旦集光された光束は、オフセットレンズ群７を通過する。コントロール部２５は、オフセットレンズ駆動部２４を介してオフセットレンズ駆動用モータ１６を制御する。その結果、このオフセットレンズ群７は、光軸ｃに沿った方向への移動、すなわちフォーカス位置のオフセットが可能となる。
【００３４】
オフセットレンズ群７を通過した光は、λ／４板６を通過する時に円偏光に偏光され、ダイクロイックミラー５に入射する。ここで、ダイクロイックミラー５は赤外域の光のみ反射する為、基準光源１３が発するレーザ光束は反射される。反射された光束は、対物レンズ３により観察試料Ｓを入れるガラス容器１の底面にスポット形状の像を形成する。
【００３５】
観察試料Ｓにより反射された光束は、対物レンズ３を介してダイクロイックミラー５に入射する。ダイクロイックミラー５で反射された光束は、λ／４板６を再び通過する時に直線偏光に偏光され、Ｓ偏光成分に切り換えられる。さらに光束は、オフセットレンズ群７と集光レンズ群８を通り、ＰＢＳ９へ入射される。このとき光束はＳ偏光成分になっているので、ＰＢＳ９で反射され、集光レンズ群１４を通過した後に光軸を中心に設置された２分割フォトダイオードからなる受光センサ１５に結像される。
【００３６】
次に図２Ａ〜図２Ｃを参照しながら、フォーカス検出信号について説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、受光センサ１５の結像の状態を示す。受光センサ１５への結像状態は、対物レンズ３と観察試料Ｓ間との距離によって変化する。さらには、オフセットレンズ群７の位置によってもその結像状態は変化する。
【００３７】
図２Ａ〜図２Ｃは、オフセットレンズ群７をある位置に固定し、対物レンズ３と観察試料Ｓとの間の距離を変化させたとき、つまり、焦準用モータ駆動部２０によりレボルバ本体４を光軸ｃに沿って移動させたときの受光センサ１５への結像状態を示したものである。図２Ａ〜図２Ｃの（ａ）は、図１の紙面上方から見た光線の概念図、（ｂ）は、受光センサ１５を集光レンズ群１４側から見た場合の結像状態を示す図、（ｃ）は、横軸を受光センサ１５の図１における左右方向、縦軸を光の強度とした場合の光の強度分布を示す図、（ｄ）は（ａ）のＸ方向矢視図である。
【００３８】
観察試料Ｓがピント位置にある場合には、図２Ｂ（ａ）、（ｄ）に示すように、試料Ｓ側からの光は集光レンズ群１４により受光センサ１５の中央部に結像される。よって、受光センサ１５に結像されたスポット光は、図２Ｂ（ｂ）、（ｃ）に示すように、ピークが光検出部Ａと光検出部Ｂとの境界付近にあり、横軸の範囲が狭く縦軸方向に高い強度分布になる。
【００３９】
観察試料Ｓがピント位置から下側（後ピン位置）にある場合は、図２Ａ（ａ）、（ｄ）に示すように、試料Ｓ側からの光は集光レンズ群１４により受光センサ１５より集光レンズ群１４側に集光される。よって、受光センサ１５に結像されたスポット光は、図２Ａ（ｂ）、（ｃ）に示すように、光検出部Ｂの範囲に偏った強度分布になる。
【００４０】
観察試料Ｓがピント位置から上側（前ピン位置）にある場合は、図２Ｃ（ａ）、（ｄ）に示すように、試料Ｓ側からの光は集光レンズ群１４により受光センサ１５より集光レンズ群１４から遠い側に集光される。よって、受光センサ１５に結像されたスポット光は、図２Ｃ（ｂ）、（ｃ）に示すように光検出部Ａの範囲に偏った強度分布になる。このように、受光センサ１５に結像されたスポット光は、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃ（ｃ）中に示した検出信号に変換される。
【００４１】
図３は、上記検出信号から算出される信号の強度分布を示す図である。ここで、受光センサ１５の光検出部Ａで検出された信号を信号Ａ、検出器Ｂで検出された信号を信号Ｂという。受光センサ１５で変換された検出信号は、信号処理部２３で、図２Ａ〜図２Ｃ（ｃ）に示した光検出部Ａと光検出部Ｂの範囲に分割され、それぞれの範囲における強度の総和が算出される。従って、図３の信号Ａおよび信号Ｂに示す様に、横軸を対物レンズ３の焦点位置からの上下方向の距離をデフォーカスｄとして示すと、ピント位置を挟んで左右対称な信号Ａおよび信号Ｂの２つのカーブからなる信号が算出される。信号処理部２３は算出された信号Ａおよび信号Ｂから、さらに誤差信号（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）をフォーカス検出信号ＦＳとして算出する。このフォーカス検出信号ＦＳはコントロール部２５へ入力され、この信号に基づきフォーカス検出を行う。
【００４２】
次に、本実施の形態によるフォーカス検出装置１００におけるフォーカス検出動作について図４〜図５を参照しながら説明する。本実施の形態によるフォーカス検出動作においては、上述のようなフォーカス検出信号ＦＳを補正し、補正した後の信号でフォーカス位置を検出する。
【００４３】
図４は、本実施形態における対物レンズ固有のスポットフレアの影響等を除去するための補正値の取得方法の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザは観察試料Ｓ及びガラス容器１を移動ステージ２から取り外し、観察試料Ｓ及びガラス容器１からの反射光が受光センサ１５へと入力されないようにする（Ｓ４０１）。次に、ユーザは補正値を取得する対象の対物レンズ３を、外部操作部２６を操作することで選択する（Ｓ４０２）。このとき、対物レンズ３はレボルバ本体４に複数装着されており、上述のようにレボルバ位置検出部２２によって、レボルバ本体４に複数設けられた穴のどれにどの対物レンズが装着されているかを判別できる。
【００４４】
ユーザが対物レンズ３を選択した後、コントロール部２５は、対物レンズ３を光路に挿入し、外部操作部２６を操作して信号Ａおよび信号Ｂを取得する（Ｓ４０３）。このときのオフセットレンズ群７の位置は光学上の原点にする。この信号Ａと信号Ｂから信号の補正値を信号処理部２３で取得する（Ｓ４０４）。尚、取得する信号Ａおよび信号Ｂは図５に示すような波形形状となっている。
【００４５】
図５は、フォーカス検出信号ＦＳの補正値の一例を示す図である。横軸は、デフォーカスｄを紙面左側が上側へのデフォーカスとなるように表し、縦軸は検出した入射光強度Ｉを示す。図５に示すように、ガラス容器１および観察試料Ｓを移動ステージ２から取り外した状態においては、デフォーカスｄの量にかかわらず光検出部Ａで検出された信号Ａ０は、Ｉ＝ａ１、光検出部Ｂで検出された信号Ｂ０は、Ｉ＝ｂ１となる。このとき、光路中に配置されている対物レンズ３を対物レンズ３ａとすると、取得する補正値は、図５に示す信号Ａ０に対する補正値ａ１と信号Ｂ０に対する補正値ｂ１である。ここで取得した補正値は、記憶装置２７に記憶させる（Ｓ４０５）。
【００４６】
図６は、記憶装置２７に記憶する各対物レンズ３に対する補正値を示すデータテーブル７０である。図６に示すように、列７５は対物レンズ３の種類、列７６は光検出部Ａに対する補正値、列７８は、光検出部Ｂに対する補正値を示している。例えば、行７２に示すように、対物レンズ３ａについて、光検出部Ａで検出された信号に対する補正値がａ１、光検出部Ｂで検出された信号に対する補正値がｂ１であることを記憶させる。
【００４７】
続いてＳ４０６に進み、ユーザは、レボルバ本体４に装着されており、且つ、フォーカス検出を行う対物レンズ３毎に補正値を取得する作業を、全てのレンズについて終了したか否かを判定する（Ｓ４０６）。Ｓ４０６の判定がＮｏの場合には、Ｓ４０２に戻って繰り返し行う。フォーカス検出を行う全ての対物レンズに関して補正値を記憶装置２７へ記憶させることが完了したら、スポットフレアの影響等を除去するための信号Ａおよび信号Ｂの補正値の取得は完了である（Ｓ４０６で「Ｙｅｓ」）。
【００４８】
図７は、図４の方法で取得した補正値を適用してフォーカス検出を行う方法を示すフローチャートである。まず、ユーザは外部操作部２６を操作して、図１に示すフォーカス検出装置１００にフォーカス検出を開始させる。フォーカス検出が開始されると、コントロール部２５は、レボルバ位置検出部２２より、装着されている対物レンズ３の情報を取得し、対物レンズ３の種類を検出する（Ｓ５０１）。その後、コントロール部２５は、図６に示す補正値のデータテーブルを記憶装置２７から読出し、装着されている対物レンズ３に対応した補正値を、コントロール部２５から信号処理部２３へ送信する（Ｓ５０２）。
【００４９】
信号処理部２３では、記憶装置２７から読み出したデータテーブル７０に基づき、信号の補正を行う。ここでは、図６に示す対物レンズ３ａを例にして補正の方法と補正値の適用方法を説明する。上述のように、対物レンズ３ａについて、図６のデータテーブル７０に示すように信号Ａに対して補正値ａ１、信号Ｂに対して補正値ｂ１という値が記憶されている。
【００５０】
図８は、デフォーカスｄに対する光検出部Ａおよび光検出部Ｂで検出された入射光強度Ｉの変化を示す図である。信号Ａ２は、光検出部Ａで得られた入射光強度変化、信号Ｂ２は、光検出部Ａで得られた入射光強度変化である。また、信号（Ａ２−ａ１）、信号（Ｂ２−ｂ１）は、補正値を適用した後の信号を示している。信号処理部２３では、フォーカス検出信号を算出する前に、信号Ａ２は信号（Ａ２−ａ１）、信号Ｂ２は信号（Ｂ２−ｂ１）といったように、信号Ａの各デフォーカス値に対する信号強度と補正値ａ１との差分、および信号Ｂの各デフォーカス値に対する信号強度と補正値ｂ１との差分を演算する。
【００５１】
このとき、差分の演算を行いながら補正値を適用した信号（Ａ２―ａ１）、信号（Ｂ２−ｂ１）信号の取得を行う。そして図８に示すように、信号処理部２３では取得した信号（Ａ２−ａ１）、信号（Ｂ２−ｂ１）を基にフォーカス検出信号ＦＳ２＝（（Ａ２−ａ１）−（Ｂ２−ｂ１））／（（Ａ２−ａ１）＋（Ｂ２−ｂ１））の演算を行う。信号処理部２３は、このフォーカス検出信号ＦＳ２が「０」となるレボルバ本体４の位置を、フォーカス位置として検出する。このフォーカス位置は、補正値を適用しない場合のフォーカス検出信号ＦＳ１＝（Ａ２−Ｂ２）／（Ａ２＋Ｂ２）により検出したフォーカス位置とは「Ｅ」だけ異なっている。
【００５２】
信号処理部２３は、演算されたフォーカス検出信号ＦＳ２を基に検出したフォーカス位置に応じた焦点位置情報をコントロール部２５へ出力する（Ｓ５０３）。コントロール部２５は、信号処理部２３で演算された焦点位置情報を基に焦準用モータ駆動部２０へ命令を与え、焦準用モータ１７を動かし、レボルバ本体４をフォーカス位置へ動かす。（Ｓ５０４）。なお、補正値取得時はレーザ駆動部１９によりレーザを点灯させ、取得終了時はレーザ駆動部１９により消灯させる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の一実施の形態によれば、ガラス容器１および試料Ｓを取り外した状態で受光センサ１５の光検出部Ａおよび光検出部Ｂにより検出される入射光強度を補正値として取得する。この補正値の取得は、レボルバ本体４に装着されている複数の対物レンズ３について個々に行い、対物レンズ３の種類毎に光検出部Ａおよび光検出部Ｂのそれぞれについて互いに関連付けてデータテーブル７０に記録する。フォーカス検出を行う際には、レボルバ本体４に装着された対物レンズ３の種類を検出し、データテーブル７０から補正値を取得する。次に、ガラス容器１および試料Ｓを移動ステージ２に載置した状態で、レボルバ本体４を光軸Ｃに沿って移動させながら、光検出部Ａおよび光検出部Ｂにより入射光強度Ｉを検出する。検出した光検出部Ａおよび光検出部Ｂの入射光強度Ｉは、それぞれの検出器毎の補正値によって補正する。補正した入射光強度を用いてフォーカス検出信号ＦＳを算出し、フォーカス検出信号ＦＳに基づきフォーカス位置を検出する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によるフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法によれば、観察試料Ｓの透過率や対物レンズの収差および固有のスポットフレアの影響を最小限に抑制することにより、精度の高いフォーカス検出を行うことが可能になる。
【００５５】
（変形例１）  次に、変形例１について図１および図９を参照しながら説明する。変形例１において、上記実施の形態と同様の構成および動作については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。変形例１は、上記実施の形態による補正値取得方法に関する変形例である。上記実施の形態による補正値の取得は、図4に示したように、移動ステージ２からガラス容器１と観察試料Ｓとを外した状態で行った。本変形例では、ガラス容器１と観察試料Ｓとが移動ステージ２の上部に載置されている状態で補正値の取得を行う。
【００５６】
図９は、ガラス容器１と観察試料Ｓが移動ステージ２の上部に載置されている場合における補正値の取得方法を示すフローチャートである。まず、ユーザは外部操作部２６を操作し、ガラス容器１および観察試料Ｓからの反射光が受光センサ１５へ入力されないように、レボルバ本体４を下限リミットまで移動させる（Ｓ９０１）。下限リミットとは、対物レンズ３が、ガラス容器１および観察試料Ｓから離れ、光検出部Ａおよび光検出部Ｂの入射光強度Ｉが図５に示したように一定になっている位置のことをいう。この後、図９に示すＳ９０２〜Ｓ９０６は、図７に示すＳ５０２〜Ｓ５０６に示す処理と同様である。すなわち、光路中に配置する対物レンズ３を選択し（Ｓ９０２）、レボルバ本体４を下限リミットに移動させて光検出部Ａおよび光検出部Ｂの入射光強度Ｉに対応する信号を取得し（Ｓ９０３）、それぞれ光検出部Ａ、光検出部Ｂの補正値とし（Ｓ９０４）、記憶装置２７に記憶する（Ｓ９０５）。この補正値の取得および記憶を、レボルバ本体４に装備されているすべての対物レンズ３に対して繰り返す（Ｓ９０６）。
【００５７】
以上説明したように、変形例１によれば、移動ステージ２にガラス容器１および観察試料２が載置されている場合に、光路中に配置する対物レンズ３を選択し、レボルバ本体４を受光センサ１５で検出される信号がレボルバ本体４のｃ軸方向の移動に対して一定となる下限リミットまで移動させる。この状態で、光検出部Ａおよび光検出部Ｂの入射光強度Ｉを取得し、それぞれの検出器の補正値とし、記憶装置２７に記憶する。この補正値の取得をすべての対物レンズ３について繰り返し行い、対物レンズ３および光検出部Ａ、光検出部Ｂと関連付けてテーブルに記憶する。
【００５８】
この後、所望の対物レンズ３を光路中に配置し、レボルバ本体４を光軸Ｃに沿って移動させながら、光検出部Ａおよび光検出部Ｂの信号を取得し、さらに記憶装置２７に記憶された補正値を用いて信号を補正する。得られた補正後の信号を用いて、フォーカス検出信号ＦＳを算出し、フォーカス検出を行う。
【００５９】
以上のように、変形例１によれば、移動ステージ２上に観察試料Ｓを載置した状態でレボルバ本体４を下限リミットに一旦移動させることにより、補正値を取得することができる。また、補正値の取得後にフォーカス検出を行うことにより、記憶装置２７に記憶された補正値を用いて補正した信号に基づいてフォーカス検出を行うことが可能になる。よって、補正により対物レンズ３による収差やスポットフレアの影響を最小限に抑制することができ、より正確なフォーカス検出ができる。また、補正値の取得のために観察試料Ｓを取り外す手間が不要となり、より簡便にフォーカス検出を行うことができる。
【００６０】
（変形例２）  以下、変形例２について図１および図４を参照しながら説明する。変形例２において、上記実施の形態または変形例１と同様の構成および動作については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。変形例２は、補正値の自動取得方法を用いる例である。ここでは、図１に示したフォーカス検出装置１００における、補正値取得開始指示部２８を用いる。
【００６１】
まず、補正値を取得しようとする対物レンズ３が光路中に配置された状態で、ユーザは補正値取得開始指示部２８を操作し、補正値取得を開始するための指示を行う。コントロール部２５は、補正値取得開始指示部２８の操作を検知すると、焦準用モータ駆動部２０へ指令を送出し、焦準用モータ１７により下限リミットまでレボルバ本体４を下げる。レボルバ本体４が下限リミットに配置された状態で、現在レボルバ本体４に装着されており光路中に挿入されている対物レンズ３に関して、図４のＳ４０３〜Ｓ４０５の通りに自動的に補正値を取得するとともに、記憶装置２７に記憶させる。補正値取得の済んでいない対物レンズ３がある場合には、コントロール部２５によりレボルバ本体４を操作して光路中に配置される対物レンズ３を交換し、補正値取得開始指示部２８を操作して再び補正値取得開始の指示を行う。
【００６２】
すべての対物レンズ３に対して補正値の取得が完了し、フォーカス検出を行うときには、レボルバ本体４を光軸ｃに沿って情報に移動させながら、光検出部Ａおよび光検出部Ｂの入射光強度Ｉを取得し、補正値で補正を行う。補正を行った信号を用いてフォーカス検出信号ＦＳを算出することにより、フォーカス位置検出を行う。
【００６３】
以上説明したように、変形例２において、移動ステージ２にガラス容器１および観察試料２を載置した状態で、補正値を取得する対物レンズ３が光路中に配置されるようにレボルバ本体４を調整する。補正値取得開始指示部２８から補正値取得を開始する指示が入力されると、コントロール部２５は開始指示を検知し、焦準用モータ駆動部２０へ指示を送出し、焦準用モータ１７を駆動し、下限リミットまでレボルバ本体４を移動する。この状態で、補正値の取得および記憶を行う。補正値の取得および記憶は、同様の手順で全ての対物レンズ３について行う。フォーカス検出は、受光センサ１５の信号を、取得した補正値で補正した信号に基づいて算出したフォーカス検出信号ＦＳを用いて行う。
【００６４】
以上のように、変形例２によれば、開始の指示を与えるだけで、補正値の取得および記憶を行うことが可能であり、対物レンズによる収差やスポットフレアの影響を最小限に抑制することにより正確なフォーカス検出が可能であるとともに、操作がより簡便な顕微鏡用フォーカス検出装置とすることができる。
【００６５】
（変形例３）  次に、変形例３について、図１、図４および図７を参照しながら説明する。変形例２において、上記実施の形態または変形例１と同様の構成および動作については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００６６】
変形例３として、装着されている対物レンズ３に関して補正値の取得からフォーカス検出までの流れを自動で行う例について説明する。まず、観察に用いる対物レンズ３が光路中に配置された状態で、ユーザは補正値取得開始指示部２８を操作する。コントロール部２５は、補正値取得開始指示部２８からの開始指示を検知すると、焦準用モータ駆動部２０へ指令を送出し、焦準用モータ１７によりガラス容器１と観察試料Ｓから離れる下限リミットまでレボルバ本体４を下げる。次に、図４のフローで示したＳ４０３〜Ｓ４０５で補正値を記憶装置２７へ記憶させ、続いて図７のフローで示したＳ５０２〜Ｓ５０４のステップでフォーカス検出を行う。
【００６７】
以上説明したように、変形例３においては、移動ステージ２上にガラス容器１および観察試料２を載置し、観察に用いる対物レンズ３を光路中に配置した状態で、ユーザは補正値取得開始指示部２８を操作することにより、開始指示を入力する。コントロール部２５は、開始指示を検知すると、レボルバ本体４を下限リミットに移動させ、補正値を取得し記憶する。続いて、レボルバ本体４を光軸ｃに沿って上方に移動させながら、光検出部Ａおよび光検出部Ｂで検出される入射光強度Ｉをそれぞれ検出し、記憶装置２７に記憶された補正値で補正する。さらに補正した信号を用いてフォーカス検出信号ＦＳを算出し、算出した信号に基づきフォーカス検出を行う。
【００６８】
以上のように、変形例３によれば、補正値取得開始指示部２８で開始指示を行うことにより、補正値の取得およびフォーカス検出の一連の動作を自動的に行うことが可能になる。また、ユーザが装着した任意の対物レンズを用いて試料Ｓの観察を行う際にも、フォーカス検出を行う前に使用する対物レンズに対応した補正値を取得することが可能になる。よって、さらに簡便で、ユーザによる対物レンズの変更にも柔軟に対応可能な顕微鏡用フォーカス検出装置とすることができる。
【００６９】
（変形例４）  次に、変形例４について、図１、図４および図７を参照しながら説明する。変形例４において、上記実施の形態、変形例１、変形例２または変形例３と同様の構成および動作については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。変形例４は、レボルバ本体４に装着されている対物レンズ３に対応する補正値を、記憶装置２７が記憶しているかどうかを表示部２６に表示させる動作を含む例である。
【００７０】
ユーザは、レボルバ本体４に装着されている任意の対物レンズ３を光路中に挿入する。任意の対物レンズ３が光路中に挿入されると、レボルバ位置検出部２２は、光路中に挿入されている対物レンズ３の情報を検出し、コントロール部２５へ送信する。コントロール部２５は、送信されてきた対物レンズ３の情報に応じて記憶装置２７へ信号を送り、記憶装置２７が対物レンズ３に関して図６に示すようなデータテーブル７０を記憶しているか否かの確認を行う。記憶装置２７に、対物レンズ３に関する図６に示すようなデータテーブル７０を記憶していない場合には、コントロール部２５は表示部２９へ命令を送り、表示部２９はユーザに、光路中の対物レンズ３に関して補正値を取得していないことを認識させる表示、または警告を行う。記憶装置２７が光路中の対物レンズ３に関してデータテーブル７０を記憶していると、コントロール部２５から表示部２９へ命令を送り、表示部２９はユーザに光路中の対物レンズ３に関して補正値を取得済みであることを認識させる表示を行う。
【００７１】
補正値が取得済みでない場合、表示部２９に取得済みでないことを表示するとともに、上記実施の形態または変形例１〜３のような方法で補正値を取得するようにする。その後、検出器１５で検出した信号を補正した信号に基づきフォーカス検出を行う。
【００７２】
以上説明したように、変形例４によれば、コントロール部２５は、光路中に挿入された対物レンズ３を検知し、その対物レンズ３に対する補正値が記憶装置２７に記憶されているか否かを確認する。補正値が記憶されていれば、補正値が取得済みであることを表示部２９に表示する。補正値が記憶されていなければ、表示部２９に取得済みでないことの表示を行い、任意の方法で補正値を取得した後、フォーカス検出を行う。
【００７３】
以上のように、変形例４によれば、光路中に挿入された対物レンズ３をコントロール部２５が検知し、記憶装置２７に補正値が記憶されているか否か確認して表示するので、少なくとも予め使用する対物レンズ３に関する補正値が取得されていればよく、使用しない対物レンズ３の補正値を取得する手間を省くことができる。また、補正値を取得していない対物レンズ３を使用するときには、取得されていないことが表示されるので、確実に補正値の取得を行うことができる。
【００７４】
上記実施形態および変形例１〜変形例４は、高ＮＡ対物レンズのフォーカス検出に関して特に有効である。例えば、高ＮＡ対物レンズとはＮＡが１．３８以上のものを指す。また、上記実施形態および変形例１〜変形例４において、基準光源１３は本発明の投光手段に相当し、焦準用モータ駆動部２０は、駆動手段およびフォーカス制御手段に相当し、受光センサ１５は、光検出手段に相当し、信号処理部２３は、取得手段、信号補正手段、およびフォーカス位置検出手段、に相当する。レボルバ本体４は、対物レンズ取り付け部に相当し、レボルバ位置検出部２２は、対物レンズ識別手段および配置レンズ識別手段に相当し、記憶装置２７は、記憶手段に相当し、補正値取得開始指示部２８は、取得開始指示手段に相当し、表示部２９は、警告手段に相当する。光検出部Ａおよび光検出部Ｂは、部分検出部に相当し、レボルバ用モータ駆動部２１は、レンズ配置手段に相当し、コントロール部２５は、フォーカス制御手段および記憶判断手段に相当する。
【００７５】
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態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内で種々の構成または実施形態を取ることができる。すなわち、例えば、上記実施形態および変形例のフォーカス検出装置およびフォーカス検出方法では複数の光検出部を有する瞳分割方式のフォーカス検出装置を例に説明を行ったが、これに限定されない。公知のフォーカス検出方式であるピンホール法などのアクティブ方式のフォーカス検出装置であってもよい。
【００７６】
また、上記実施形態および変形例においては、ユーザが手動で対物レンズ３を選び、外部操作部２６を操作して補正値を繰り返し取得する方式を示したが、補正値の取得を自動化してもよい。ユーザは外部操作部２６を操作することでレボルバ本体４に装着されている対物レンズ３の全てをレボルバ位置検出部２２で検出し、補正値を自動的に取得する方式でもよい。さらに、補正値の検出およびフォーカス検出信号の取得の際には、レボルバ本体４を移動させることにより移動ステージ２と対物レンズ３との相対的位置を変化させたが、例えば移動ステージ２を移動させるなど、観察試料Ｓと対物レンズ３との距離を変化させる他の方法を用いてもよい。
【００７７】
上記実施の形態および変形例においては、オフセットレンズ群７を光学上の原点とし、対物レンズ３ごとの補正値を取得する方法を示したが、オフセットレンズ群７は光学上の原点になくてもよい。オフセットレンズ群７を光軸方向へ動かすことで任意の位置へフォーカスをオフセットさせることができるので、ユーザはオフセットさせたいフォーカス位置に対応した位置へオフセットレンズ群７を動かしてから、補正値を取得してもよい。また、フォーカスのオフセット量に対するオフセットレンズ群７の位置の制御を自動化し、オフセット位置に応じて補正値を取得する方式としてもよい。
【００７８】
さらに、上記実施の形態および変形例においては、信号Ａと信号Ｂの両方から各補正値ａ１と補正値ｂ１とを減ずる方法を示した。しかし、この例では投光側ストッパ１０の影響により信号Ａ、信号Ｂの片側にオフセットが大きくかかることがわかっている。よって、上記実施の形態のように信号Ｂに大きくオフセットがかかる場合には、フォーカス検出信号ＦＳは、ＦＳ≒（Ａ２−（Ｂ２−ｂ１））／（Ａ２＋（Ｂ２−ｂ１））と演算してもよい。
【００７９】
なお、上記実施の形態および変形例では、細胞の観察といった生物分野の試料の観察を例としたが、これに限らず、フォーカス検出光学系に対し透過率が所定以上の試料である場合、例えば工業用分野や検査装置分野にも適用が可能である。また、顕微鏡用フォーカス検出装置として、図１に示すような倒立型顕微鏡を例に挙げて説明したが、本発明は、上述した構成例への適用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で、対物レンズを使用し、光を照射してフォーカスを検出する正立顕微鏡や検査装置のような各種光学装置に対して広く適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１      ガラス容器
２      移動ステージ
３      対物レンズ
４      レボルバ本体
５      ダイクロイックミラー
６      λ／４板
７      オフセットレンズ群
８      集光レンズ群
９      偏光ビームスプリッタ
１０    投光側ストッパ
１１    コリメートレンズ
１２    ビーム径シボリ
１３    基準光源
１４    集光レンズ
１５    受光センサ
１６    オフセットレンズ駆動用モータ
１７    焦準用モータ
１８    レボルバ回転用モータ
１９    レーザ駆動部
２０    焦準用モータ駆動部
２１    レボルバ用モータ駆動部
２２    レボルバ位置検出部
２３    信号処理部
２４    オフセットレンズ駆動部
２５    コントロール部
２６    外部操作部
２７    記憶装置
２８    補正値取得開始指示部
２９    表示部
１００  顕微鏡用フォーカス検出装置
【図２Ａ】
2012083487.tif 000003
【図２Ｂ】
2012083487.tif 000004
【図２Ｃ】
2012083487.tif 000005
【図３】
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【図４】
2012083487.tif 000007
【図５】
2012083487.tif 000008
【図６】
2012083487.tif 000009
【図７】
2012083487.tif 000010
【図８】
2012083487.tif 000011
【図９】
2012083487.tif 000012
【図１０】
2012083487.tif 000013
【図１】
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