(57)【要約】【課題】サンプル種別および／または動作モードに応じて迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる顕微鏡を提供する。【解決手段】ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、サンプルの種類および／または当該顕微鏡の動作モードに応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う制御部を備える。【選択図】図１
2013160815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、
前記サンプルの種類および／または当該顕微鏡の動作モードに応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、前記サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う制御部を備えたことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記サンプルの種類は、反射率によって複数の種類に分類され、
前記自動露出のターゲット値は、前記反射率が大きい種類ほど小さい値を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記動作モードは、前記サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスモードと、所定のサンプルに設けられたラインアンドスペースの線幅を測定する線幅測定モードとを有し、
前記自動露出のターゲット値は、前記オートフォーカスモードに設定されている場合の値が前記線幅測定モードに設定されている値よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記制御部は、
前記オートフォーカスにおけるコントラスト値のピーク判定を、該ピークの候補値に対してその後に得られるコントラスト値の割合に基づいて行い、
前記自動露出のターゲット値は、該ターゲット値をパラメータとする以下の条件式（１）を満たす値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡：
ノイズによるコントラスト値×ＡＦ判定閾値＜バックグラウンドノイズ                                                                          ・・・（１）
ここで、前記バックグラウンドノイズは、ピント外位置で前記自動露出のターゲット値を変えた場合の前記コントラスト値の飽和値、または前記サンプルのピント面のコントラスト曲線における前記コントラスト値の最小値である。
【請求項５】
前記制御部は、
前記オートフォーカスにおけるコントラスト値のピーク判定を、該ピークの候補値と所定の基準値との比較に基づいて行い、
前記自動露出のターゲット値は、該ターゲット値をパラメータとする以下の条件式（２）を満たす値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡：
ノイズによるコントラスト値＜ピーク値−前記基準値・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象のサンプルの像を結像し、この像を撮像する機能を有する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡の分野では、オートフォーカス（ＡＦ）機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置を搭載し、撮像装置が撮像した画像を表示部で表示する構成を有するものが知られている。撮像装置のＡＦ処理では、ＣＣＤ等の撮像素子における隣接画素を比較してコントラスト演算を行い、そのコントラスト演算値が最大となる位置を合焦位置とする方法（コントラストＡＦ）が実用化されている。
【０００３】
顕微鏡観察におけるコントラストＡＦでは、電気制御によって上下方向に移動するステージなどの焦準部の位置(以下、Ｚ位置と呼ぶ)を変えて撮像を行った後、ＣＰＵなどの制御部からＺ位置情報を取得し、そのＺ位置情報を画像の位置情報として登録し、コントラスト演算の結果からコントラスト値が最大となる合焦位置を探す山登り法が広く実用化されている。この山登り法におけるコントラスト演算は、隣接画素の差分または隣接画素の差分の自乗を画素全体または指定した範囲で平均化することによって算出するのが一般的である。
【０００４】
コントラストＡＦの一例として、ステージをＡＦ開始位置から細かいピッチで移動させながら、コントラストＡＦを行う技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、コントラストＡＦを高速化するために、ステージの駆動ピッチが大きい粗フォーカス動作（以下、Roughスキャンと呼ぶ）と、ステージの駆動ピッチが小さい密フォーカス動作（以下、Fineスキャンと呼ぶ）の２種類のＡＦ処理を行う。より具体的には、Roughスキャンで大まかな合焦位置を見つけた後に、Fineスキャンで正確な合焦位置を見つけている。この技術では、撮像装置が撮像した画像データを取得してコントラスト演算を行っているが、撮像するたびに露出時間を最適化しなければならず、ＡＦ処理に時間を要してしまうという問題がある。
【０００５】
上述した特許文献１の問題を解決するために、観察条件に適した電荷の蓄積条件を設定し、この条件と撮像素子の出力値に基づいて最適な露出時間を定める技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。この技術によれば、迅速かつ安定したＡＦ処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９７７８４号公報
【特許文献２】特開平７−１３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術のように露出時間を制御するという方法の場合、例えば以下のようなサンプルを用いる場合にＡＦによって合焦することができなかった。
【０００８】
（１）ハレーションを起こしやすいサンプル
例えば金属等から成るサンプルである。この場合、ハレーションを起こすとピント位置で白飛びしてコントラストがなくなってしまい、ＡＦによって合焦することができない。
【０００９】
（２）キャリブレーションサンプル
キャリブレーションサンプルは、ズームキャリブレーションを行う際に使用されるサンプルであり、ガラスの基材の表面に予めピッチ寸法が分かっている金属のパターンを蒸着したサンプルである。キャリブレーションサンプルを用いてキャリブレーションを行う場合、ズームのストローク中の数点について、各ズーム倍率でピクセル数をカウントし、理想の倍率におけるピクセル数と比較して誤差率を算出し、測定値間を予め決まった関数で補間することにより、全ズーム領域に対してＸＹ平面測定用の倍率誤差の補正が施される。
【００１０】
図１３は、ズーム倍率の誤差を測定する際に使用するサンプルの構成を示す図である。同図に示すキャリブレーションサンプル２０１は、ガラスの基材の表面に金属のパターンを蒸着等によって形成したラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）サンプルである。キャリブレーションサンプル２０１の表面２０２には、高倍対物レンズ用のＬ／ＳパターンＬＳ１、中倍対物レンズ用のＬ／ＳパターンＬＳ２、および低倍対物レンズ用のＬ／ＳパターンＬＳ３が形成されている。各Ｌ／Ｓパターンは、線幅およびピッチが互いに異なる。例えば、低倍とは５倍以下であり、中倍とは５〜２０倍であり、高倍とは２０倍以上である。
【００１１】
図１４は、キャリブレーションサンプル２０１の顕微鏡画像の表示例を示す図である。同図に示す顕微鏡画像３０１では、ガラスと金属製のＬ／Ｓパターンとの明暗が逆転する。すなわち、顕微鏡画像３０１では、金属部分の反射率の高い部分の画像の輝度値は高く（白く）なり、ガラス部分の反射率の低い部分の画像の輝度値は低く（黒く）なる。
【００１２】
キャリブレーションサンプルのライン幅とスペース幅の測定は、コントラスト演算値の最大値（ピーク）からの半値幅に相当するピクセル数から求めるのが一般的である。このため、正確な線幅測定を行うためには、画像輝度値が飽和せず、自動露出のターゲット値が低め（露光アンダー）である必要がある。図１５および図１６は、自動露出のターゲット値が低め（７０）である場合の顕微鏡画像を示す図および直線上の輝度プロファイルの一部拡大図である。また、図１７および図１８は、自動露出のターゲット値が高め（１８０）である場合の顕微鏡画像を示す図および直線上の輝度プロファイルの一部拡大図である。図１７および図１８に示すように画像の輝度が飽和していると、正確な線幅測定結果を得ることができない。このように、正確な線幅測定を行うためには、自動露出のターゲット値が低めであることが望ましい。
【００１３】
ズームキャリブレーションを行う際には、ズーム変倍によるキャリブレーション中のピントズレを発生させないために、相対的に焦点深度が小さいズーム高倍におけるキャリブレーションを実施した後、相対的に焦点深度が大きいズーム低倍におけるキャリブレーションを実施する。この場合、最初にズーム高倍でＡＦを実行すると、広いサーチ範囲の中で狭い焦点深度の範囲のピントを探さなければならず、時間がかかってしまう。そこで、キャリブレーションの速度を上げるために、ズーム低倍でＡＦを行った後、ズーム高倍でＡＦをかけることが一般的である。
【００１４】
しかし、ＡＦ処理中の露出がアンダーである場合、ＡＦ時にピントから大きく外れた位置において、撮像素子が受光する光量が激減し、顕微鏡画像が暗くなってしまう。この傾向は、更にデフォーカスした場合に顕著になる。コントラスト値を算出する際には、画像素子の隣接画素を比較しているため、顕微鏡画像が暗くなってしまうと、輝度にノイズが現れ、コントラスト値が大きくなる。図１９はこのような場合の例として、ピント内外で撮像素子への入射光量が激的に変化するズーム高倍で自動露出のターゲット値が７０である場合において、ピント位置から大きく外れた位置（ＡＦ開始位置に相当する位置）の直線上の輝度プロファイルを示す図である。図２０は、撮像素子のシャッタスピード、ゲイン等の露出条件が図１９と同様で、自動露出のターゲット値が１００である場合の直線上の輝度プロファイルを示す図であり、図１９に示す状態よりもピント位置に近づいた状態における直線上の輝度プロファイルを示す図である。図１９と図２０の比較からも明らかなように、撮像素子への入射光量はピント位置に近づくにつれ大きくなるため、画像輝度値が大きくなり、またノイズ成分も小さくなる。このため、コントラスト値は、ピント位置に近づくにつれて小さくなる。
【００１５】
このように、ノイズが加わった画像でピント位置に大きく外れた場所からＡＦを実行すると、ピント位置に近づくにつれてコントラスト値が小さくなり、本体検出すべき合焦位置と異なる位置で合焦してしまう現象（偽合焦）が発生する。図２１は、偽合焦が発生する状況を説明する図である。ズーム低倍におけるＡＦ処理によってキャリブレーションサンプル２０１の表面２０２にピントが合った後、ズーム倍率が最大の状態でＡＦ処理を行うと、本来のピーク位置よりもNear側でコントラストが大きくなるように立ち上がる（コントラスト曲線ＣＨ）。このため、ズーム高倍のＡＦ処理を行う際、低コントラストの合焦位置ＯからNear側に移動し、移動後の位置Ｐ1からコントラスト演算処理を開始すると、コントラスト曲線ＣＨが立ち上がった位置でサーチを行うため、ピークからのくだりに対応する変化を検出して合焦位置とは異なる位置Ｐ2で偽合焦してしまう。
【００１６】
これに対して、自動露出のターゲット値が高め（露出オーバー）であれば、露光時間が長くなり、撮像素子が受光する光の光量は積分されるため、ノイズ成分は劇的に減少し、コントラスト値も小さくなる。図２２は、ピント位置から大きく外れた位置（ＡＦ開始位置に相当する位置）で自動露出のターゲット値が２００である場合の直線上の輝度プロファイルを示す図である。図２２では、図１９や図２０に示す輝度プロファイルよりもノイズが劇的に減少していることがわかる。
【００１７】
以上説明したように、自動露出のターゲット値は、サンプルや動作モード等の条件に応じて最適値が変化するにも関わらず、従来の顕微鏡では、そのような条件の違いに応じた自動露出が考慮されていなかった。
【００１８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サンプル種別および／または動作モードに応じて迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡は、ステージ上に載置されたサンプルからの光を対物レンズによって集光し、この集光した光をもとに前記サンプルの像を撮像することによって観察用の画像データを生成する顕微鏡であって、前記サンプルの種類および／または当該顕微鏡の動作モードに応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、前記サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う制御部を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記サンプルの種類は、反射率によって複数の種類に分類され、前記自動露出のターゲット値は、前記反射率が大きい種類ほど小さい値を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記動作モードは、前記サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスモードと、所定のサンプルに設けられたラインアンドスペースの線幅を測定する線幅測定モードとを有し、前記自動露出のターゲット値は、前記オートフォーカスモードに設定されている場合の値が前記線幅測定モードに設定されている値よりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記制御部は、前記オートフォーカスにおけるコントラスト値のピーク判定を、該ピークの候補値に対してその後に得られるコントラスト値の割合に基づいて行い、前記自動露出のターゲット値は、該ターゲット値をパラメータとする以下の条件式（１）を満たす値であることを特徴とする：
ノイズによるコントラスト値×ＡＦ判定閾値＜バックグラウンドノイズ                                                                          ・・・（１）
ここで、前記バックグラウンドノイズは、ピント外位置で前記自動露出のターゲット値を変えた場合の前記コントラスト値の飽和値、または前記サンプルのピント面のコントラスト曲線における前記コントラスト値の最小値である。
【００２３】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記制御部は、前記オートフォーカスにおけるコントラスト値のピーク判定を、該ピークの候補値と所定の基準値との比較に基づいて行い、前記自動露出のターゲット値は、該ターゲット値をパラメータとする以下の条件式（２）を満たす値であることを特徴とする：
ノイズによるコントラスト値＜ピーク値−前記基準値・・・（２）
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、サンプルの種類および／または当該顕微鏡の動作モードに応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、前記サンプルの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行うため、サンプル種別および／または動作モードに応じて迅速かつ正確なオートフォーカス処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が備える記憶部が記憶するサンプルごとのＡＥターゲット値を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡においてキャリブレーションサンプルを用いて実験した結果得られたコントラスト曲線を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が備える記憶部が記憶するＡＥのステップと撮像素子のシャッタスピードとの関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が備える表示装置のモニタ画面における表示例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が行うＡＦ処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が行うＡＦ処理の概要を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡が行うワンショットＡＥ処理の概要を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡が備える記憶部が記憶するモードごとのＡＥターゲット値を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡が備える表示装置のモニタ画面における表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡が行うズームキャリブレーション処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、キャリブレーションサンプルの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、キャリブレーションサンプルの顕微鏡画像の表示例を示す図である。
【図１５】図１５は、自動露出のターゲット値が７０である場合の顕微鏡画像を示す図である。
【図１６】図１６は、自動露出のターゲット値が７０である場合の顕微鏡画像を示す図である。
【図１７】図１７は、自動露出のターゲット値が１８０である場合である直線上の輝度プロファイルの一部拡大図である。
【図１８】図１８は、自動露出のターゲット値が１８０である場合の直線上の輝度プロファイルの一部拡大図である。
【図１９】図１９は、ピント内外で撮像素子への入射光量が激的に変化するズーム高倍で自動露出の自動露出のターゲット値が７０である場合において、ピント位置から大きく外れた位置の直線上の輝度プロファイルを示す図である。
【図２０】図２０は、撮像素子のシャッタスピード、ゲイン等の露出条件が図１９と同様で、図１９に示す状態よりもピント位置に近づいた状態における直線上の輝度プロファイルを示す図である。
【図２１】図２１は、偽合焦が発生する状況を説明する図である。
【図２２】図２２は、自動露出のターゲット値が２００である場合の直線上の輝度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の構成を示す図である。同図に示す顕微鏡１は、オートフォーカス（ＡＦ）機能を有しており、顕微鏡架台２、ステージ３、投光管４、撮像装置５、制御装置６、表示装置７を備える。
【００２８】
顕微鏡架台２は、ステージ３を固定して支持するステージ支持部２１と、投光管４を上下動可能に支持する投光管支持部２２と、投光管４の上下動を制御する駆動モータ制御部２３とを有する。
駆動モータ制御部２３は、制御装置６から送られてくるモータ駆動量に基づいて、投光管４が有する駆動モータ４５を駆動させることにより、投光管４および撮像装置５を上下動させる。
【００２９】
投光管４は、結像光学系４１と、光源４２と、光源制御部４３と、ハーフミラー４４と、駆動モータ４５と、を有する。投光管４は、対物レンズ８を保持する。
光源４２から出射した光は、ハーフミラー４４で反射して対物レンズ８を経由してステージ３に載置されたサンプルＳｐへ照射される。これに対し、サンプルＳｐによって反射された光は、対物レンズ８からハーフミラー４４を経由し、結像光学系４１を通過して撮像素子５１で集光されて電気信号へ光電変換される。
駆動モータ４５は、投光管４および撮像装置５を駆動する駆動手段の機能を有する。以下、投光管４および撮像装置５をまとめて「ヘッド部」という。
【００３０】
撮像装置５は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子５１と、撮像素子５１が取得した信号に対してＡ／Ｄ変換等の信号処理を施す信号処理部５２と、撮像装置５の動作を制御する撮像制御部５３とを有する。
【００３１】
制御装置６は、入力部６１と、コントラスト演算部６２と、記憶部６３と、制御部６４とを有する。
コントラスト演算部６２は、撮像装置５から画像データを受信し、該画像データのコントラスト値を算出するコントラスト演算を行うコントラスト演算を行う。
【００３２】
記憶部６３は、サンプルごとのＡＥターゲット値、およびＡＥのステップと撮像素子のシャッタスピードテーブルとの関係を記憶している。また、記憶部６３は、顕微鏡１の動作を制御するプログラム（アプリケーションソフトウェア）を記憶する。
【００３３】
図２は、記憶部６３が記憶するサンプルごとのＡＥターゲット値を示す図である。同図に示すテーブルＴｂ１は、サンプル反射率で分類されるサンプルごとのＡＥターゲット値を記録している。ＡＥターゲット値は、各サンプルで予めコントラスト曲線を取得し、以下の条件式（１）を満足するような値が格納されている。
ノイズによるコントラスト値×ＡＦ判定閾値＜バックグラウンドノイズ                                                                          ・・・（１）
ここで、ピーク（候補値）に対してその後に得られるコントラスト値の割合を与えるＡＥ判定閾値として、例えば１／２をとることができる。右辺のバックグラウンドノイズについては、図３を参照して以下に説明する。
【００３４】
図３は、顕微鏡１においてキャリブレーションサンプルを用いて実験した結果得られたコントラスト曲線を示す図である。図３では、ピントから大きく外れたＺ位置（ＡＦ開始時のＺ位置）での露光アンダー（ＡＥ７０）で、露出条件を固定した場合のコントラスト曲線Ｃ1に真のピーク値よりも大きいコントラスト値がＺのNear側に生じており、偽合焦を生じる可能性がある。これに対して、ピントから大きく外れたＺ位置（ＡＦ開始時のＺ位置）での露光オーバー（ＡＥ２１０）で、露出条件を固定した場合のコントラスト曲線Ｃ2は、真のピーク値よりも大きいコントラスト値はない。このため、真のピーク値で合焦できる可能性が高い。このように、ＡＦモードでは、移動露出のターゲット値が高め（露光オーバー）の方が、偽合焦を生じにくい。なお、図３において、バックグラウンドノイズとは、ピント外位置でＡＥのターゲット値を変えてコントラスト値が飽和する位置（点Ａ）におけるコントラスト値、またはサンプルのピント面のコントラスト曲線のボトム位置（点Ｂ）におけるコントラスト値（最小値）のことである。
【００３５】
図４は、記憶部６３が記憶するＡＥのステップと撮像素子のシャッタスピードとの関係を示す図である。同図に示すテーブルＴｂ２は、ＡＥテーブル番号が１から１０の１０段階の撮像素子のシャッタスピードが記録されている。
【００３６】
制御部６４は、ＣＰＵ等を用いて構成され、顕微鏡１全体の動作を統括的に制御する。制御部６４は、観察対象のサンプルＳｐの種類に応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、サンプルＳｐの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う。制御部６４は、コントラスト演算部６２による演算結果の最大値および該最大値をとるときのＺ座標等を記憶部６３に書き込んで記憶させる。制御部６４は、光源制御部４３に対して光源４２の明るさを調整するための指示信号を送信する。
【００３７】
表示装置７は、顕微鏡画像等を表示するモニタ画面と、顕微鏡操作用ＧＵＩタッチパネルとを有する。タッチパネルは、モニタ画面上に積層され、外部からの接触位置に応じた入力信号を受け付ける。
【００３８】
図５は、表示装置７のモニタ画面における表示例を示す図である。同図に示す表示画像７０は、顕微鏡画像を表示する顕微鏡画像表示部７１と、ヘッド部を動作させてフォーカス操作を行わせる際の操作信号を入力可能なフォーカス操作入力部７２と、オートフォーカスの実行を指示するＡＦ信号を入力可能なＡＦ操作入力部７３と、光源４２の明るさやオン・オフを操作する信号を入力可能な光源操作入力部７４と、を有する。各操作入力部７２〜７４にそれぞれ表示されているアイコンの部分に外部からの接触があると、タッチパネルがその接触を検知して、接触位置に応じた信号の入力を受け付ける。
【００３９】
ＡＦ操作入力部７３には、ＡＦ処理の実行を指示するＡＦアイコン７３１と、サンプルの反射率を選択するサンプル反射率アイコン７３２〜７３４が表示されている。サンプル反射率アイコン７３２は「６０％以上」、サンプル反射率アイコン７３３は「１０％−６０％」、サンプル反射率アイコン７３４は「１０％以下」の反射率をそれぞれ選択するためのアイコンである。サンプル反射率が６０％以上のサンプルの例は金属であり、サンプル反射率が１０％−６０％であるサンプルの例は基板であり、サンプル反射率が１０％以下のサンプルの例はガラスである。
【００４０】
図６は、以上の構成を有する顕微鏡１が行うＡＦ処理の概要を示すフローチャートである。図７は、顕微鏡１が行うＡＦ処理の概要を説明する図である。
【００４１】
制御部６４は、駆動モータ制御部２３に対して信号を送り、ヘッド部が予め決まっているＡＦ開始位置に移動するように駆動モータ４５を駆動する（ステップＳ１）。
【００４２】
続いて、制御部６４は、ワンショットＡＥ処理を実行する（ステップＳ２）。図８は、ワンショットＡＥ処理の概要を示すフローチャートである。まず、制御部６４は、記憶部６３が記憶するテーブルＴｂ１から、現在選択されているサンプルのＡＥターゲット値を取得する（ステップＳ２１）。
【００４３】
続いて、制御部６４は、記憶部６３が記憶するテーブルＴｂ２から、現在のＡＥテーブル番号に相当するシャッタースピードを取得し、撮像制御部５３に対してシャッタースピードの設定情報を送信する（ステップＳ２２）。なお、ＡＥテーブル番号の初期値は５である。
【００４４】
その後、制御部６４は、撮像装置５から画像データを取得し、指定範囲の平均輝度値を算出する（ステップＳ２３）。
【００４５】
続いて、制御部６４は、ステップＳ２３で算出した平均輝度値と、ＡＥターゲット値  に対して予め定められているマージン値とを比較する（ステップＳ２４）。平均輝度値が、ＡＥターゲット値−マージン値より大きくかつＡＥターゲット値＋マージン値よりも小さい場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、制御部６４はワンショットＡＥ処理を終了する。これに対し、平均輝度値がＡＥターゲット値−マージン値以下であるか、またはＡＥターゲット値＋マージン値以上である場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、顕微鏡１はステップＳ２５へ進む。
【００４６】
ステップＳ２５において、制御部６４は、現在平均輝度値とターゲット値の比較を行う（ステップＳ２５）。比較の結果、平均輝度値がターゲット値より小さい場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、制御部６４は、ＡＥテーブル値を１増やし（ステップＳ２６）、ステップＳ２２へ戻る。一方、比較の結果、平均輝度値がターゲット値以上である場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、制御部６４は、ＡＥテーブル値を１減らし（ステップＳ２７）、ステップＳ２２へ戻る。
【００４７】
図６のメインルーチンを再び説明する。ステップＳ３において、制御部６４は、駆動モータ制御部２３に対して、予め決まっている粗サーチピッチで駆動モータ４５を駆動する指示信号を出力する（ステップＳ３）。
【００４８】
続いて、制御部６４は、撮像装置５が撮像した画像データを取得し（ステップＳ４）、コントラスト演算を行う（ステップＳ５）。
【００４９】
その後、制御部６４は、サーチ終了条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ６）。サーチ終了条件の条件式は、以下の式（３）で与えられる。
コントラスト演算のピーク値×１／２＞現在のコントラスト値    ・・・（３）
なお、左辺の１／２の代わりに１より小さい別の値を適用してもよい。また、サーチ終了条件として式（３）を適用する代わりに、例えばピーク値を超えてから所定回数連続してコントラスト演算の値が小さくなった場合にサーチを終了するようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ６でサーチ条件が成立する場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部６４はステップＳ７へ移行する。一方、ステップＳ６でサーチ条件が成立しない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御部６４はステップＳ３へ戻る。
【００５１】
ステップＳ７において、制御部６４は、検出したピーク位置（検出ピーク位置）からFar方向へ戻した位置である微サーチ開始位置を算出する（ステップＳ７）。
【００５２】
続いて、制御部６４は、駆動モータ制御部２３に信号を送り、駆動モータ４５を駆動させてヘッド部を移動させる（ステップＳ８）。
【００５３】
その後、制御部６４は、駆動モータ制御部２３に対して信号を送信し、予め決まっている微サーチピッチで駆動モータ４５を駆動させる（ステップＳ９）。この後、制御部６４は、撮像装置５が撮像した画像データを取得し（ステップＳ１０）、コントラスト演算を行う（ステップＳ１１）。
【００５４】
続いて、制御部６４は、上記式（３）のサーチ終了条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１２）。判定の結果、サーチ終了条件が成立する場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ヘッド部を検出ピーク位置へ移動させ（ステップＳ１３）、一連のＡＦ処理を終了する。
【００５５】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、各サンプルで最適な条件でＡＦを実行することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡の構成を示す図である。同図に示す顕微鏡１１は、ＡＦ機能を有しており、顕微鏡架台２、ステージ３、投光管９、撮像装置５、制御装置１０、表示装置７を備える。投光管９および制御装置１０を除く顕微鏡１１の構成は、実施の形態１に係る顕微鏡１と同様である。
【００５７】
投光管９は、結像光学系４１、光源４２、光源制御部４３、ハーフミラー４４、および駆動モータ４５に加え、対物レンズ８からの光学像を拡大または縮小するズーム光学系９１と、ズーム光学系９１を駆動するズームモータ９２と、ズームモータ９２の動作を制御するズームモータ制御部９３とを有する。ズームモータ制御部９３は、制御部６４から送られてくる駆動量に基づいてズームモータ９２を駆動させることにより、ズーム光学系９１を移動させる。
【００５８】
制御装置１０は、入力部６１と、コントラスト演算部６２と、記憶部１０１と、制御部６４とを有する。制御部６４は、顕微鏡１の動作モードに応じて定められる自動露出のターゲット値を用いて、サンプルＳｐの像を自動的に合焦するオートフォーカスを行う。
【００５９】
記憶部１０１は、設定されたモードとＡＥターゲット値との関係を記憶している。図１０は、記憶部１０１が記憶するモードごとのＡＥターゲット値を示す図である。同図に示すテーブルＴｂ３は、ＡＦモードとキャリブレーションモードにおけるＡＥターゲット値を記憶している。ＡＥターゲット値は、予め実験によって決められて記憶される。この実験は、ズーム倍率が最大の状態で行われる。
【００６０】
ＡＦモードについては、キャリブレーションサンプルによって、予めコントラスト曲線を実験で取得しておき、上述した条件（１）を満足するＡＥターゲット値が格納されている。キャリブレーションモードについては、予めキャリブレーションサンプルで画像を取得し、金属部分の画像輝度値が飽和しない値が格納されている。
【００６１】
図１１は、顕微鏡１１が有する表示装置のモニタ画面における表示例を示す図である。同図に示す表示画像１７０は、顕微鏡画像を表示する顕微鏡画像表示部１７１と、ヘッド部を駆動させてフォーカス操作を行わせる際の操作信号を入力可能なフォーカス操作入力部１７２と、オートフォーカスの実行を指示するＡＦ信号を入力可能なＡＦ操作入力部１７３と、光源４２の明るさやオン・オフを操作する信号を入力可能な光源操作入力部１７４と、キャリブレーションの実行を指示するキャリブレーション信号を入力可能なキャリブレーション操作入力部１７５と、ズーム倍率を変更する指示信号を入力可能なズーム操作入力部１７６とを有する。各操作入力部１７２〜１７６にそれぞれ表示されているアイコンの部分に外部からの接触があると、タッチパネルがその接触を検知して、接触位置に応じた信号の入力を受け付ける。
【００６２】
図１２は、顕微鏡１１が行うズームキャリブレーション処理の概要を示すフローチャートである。制御部６４は、ズームモータ制御部９３に信号を送り、ズーム光学系９１が位置合わせ用のズーム倍率（最小）となるようにズームモータ９２を移動させる（ステップＳ３１）。
【００６３】
続いて、制御部６４は、記憶部６３が記憶するテーブルＴｂ１から、現在選択されているサンプルのＡＥターゲット値を取得し、撮像制御部５３に対してＡＥターゲット値の設定情報を送信する（ステップＳ３２）。
【００６４】
この後、制御部６４は、ＡＦ処理を実行する（ステップＳ３３）。
【００６５】
ズーム倍率が最小の状態でピントが合った後、制御部６４は、ズームモータ制御部９３を介してズームモータ９２を駆動し、ズーム光学系９１のズーム倍率を、キャリブレーション開始倍率であるズーム倍率（最大）にする（ステップＳ３４）。
【００６６】
その後、制御部６４は、再びＡＦ処理を実行し、ズーム倍率が最大の状態でピントを合わせる（ステップＳ３５）。
【００６７】
続いて、制御部６４は、ズームキャリブレーションを実行するために、記憶部１０１が記憶するテーブルＴｂ３から、現在のモードに対応するＡＥターゲット値を取得し、撮像制御部５３に対してＡＥターゲットの設定情報を送信する（ステップＳ３６）。
【００６８】
続いて、制御部６４は、ズームキャリブレーション処理を実行する（ステップＳ３７）。具体的には、顕微鏡画像を適切な画像にキャリブレーションする。この後、ズーム倍率を徐々に下げながらＡＥ処理を実行し、Ｌ／Ｓの線幅を測定するキャリブレーション処理をズーム倍率が最小となるまで実行する。ここでのズームキャリブレーション処理は、キャリブレーションサンプル２０１の表面２０２のＬ／Ｓパターンを用いた公知の手法によって行われる。
【００６９】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、動作モード（ＡＦモード、線幅測定モード）に応じて最適な条件でＡＦを実行することができる。
【００７０】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、本発明において、ＡＦモードでの時のワンショットＡＥは、予め実験で決めるのではく、ＡＦ開始時にラインプロファイルまたは指定した関心領域（ＲＯＩ）をとって隣接画素にノイズがない露出時間を使うこととしてもよい。
【００７１】
また、本発明において、キャリブレーションモードでのワンショットＡＥは、予め実験で決めるのではく、直線上の輝度プロファイルまたは指定した関心領域（ＲＯＩ）をとって飽和しない露出時間を使うこととしてもよい。
【００７２】
また、本発明において、各種テーブルを更新するための上書きを行うことができるようにしてもよい。
【００７３】
また、本発明において、ＡＦ時にステージはピッチ送りとしているが、投光管を連続的に動かして、撮像毎にモータ制御部から現在の座標を取得することとしてもよい。
【００７４】
また、本発明において、ＡＦのピーク検出方法として、オートフォーカスにおけるコントラスト値のピーク判定を、該ピークの候補値と所定の基準値との比較に基づいて行う場合、ＡＥターゲット値は、該ターゲット値をパラメータとする以下の条件式（２）を満たすものであればよい。
ノイズによるコントラスト値＜ピーク値−基準値    ・・・（２）
【００７５】
なお、本発明において、上述した３つのテーブルＴｂ１〜Ｔｂ３を記憶部に記憶させておくことも可能である。この場合には、表示装置のモニタ画面上でオートフォーカスとキャリブレーションを選択できるとともに、サンプル反射率に応じたオートフォーカスも選択できるように表示すればよい。
【００７６】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１、１１  顕微鏡
２  顕微鏡架台
３  ステージ
４、９  投光管
５  撮像装置
６、１０  制御装置
７  表示装置
８  対物レンズ
２１  ステージ支持部
２２  投光管支持部
２３  駆動モータ制御部
４１  結像光学系
４２  光源
４３  光源制御部
４４  ハーフミラー
４５  駆動モータ
５１  撮像素子
５２  信号処理部
５３  撮像制御部
６１  入力部
６２  コントラスト演算部
６３、１０１  記憶部
６４  制御部
７０、１７０  表示画像
７１、１７１  顕微鏡画像表示部
７２、１７２  フォーカス操作入力部
７３、１７３  ＡＦ操作入力部
７４、１７４  光源操作入力部
９１  ズーム光学系
９２  ズームモータ
９３  ズームモータ制御部
１７５  キャリブレーション操作入力部
１７６  ズーム操作入力部
２０１  キャリブレーションサンプル
２０２  表面
３０１  顕微鏡画像
７３２〜７３４  サンプル反射率アイコン
Ｃ1、Ｃ2  コントラスト曲線
Ｓｐ  サンプル
Ｔｂ１〜Ｔｂ３  テーブル
【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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【図８】
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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１４】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１５】
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【図１７】
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