JP3628741B2

JP3628741B2 - オートフォーカス顕微鏡

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Publication number: JP3628741B2
Application number: JP2424695A
Authority: JP
Inventors: 篤成田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JPH08220418A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、オートフォーカス（以下、ＡＦと称する）機能を有する顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＦ機能を有する顕微鏡としてコンフォーカルＡＦを用いたものがある。図６は、このようなコンフォーカルＡＦが適用される顕微鏡の原理図を示すもので、標本１からの反射光を対物レンズ２、ミラー３、集光レンズ４を透過させ、ハーフミラー５で光量を均等に２方向に分割している。そして、対物レンズ２と該対物レンズ２の合焦点までの距離をＬ１、集光レンズ４と該集光レンズ４の合焦点までの距離をＬ２とすると、標本１に焦点があったときの集光レンズ４の合焦点ＡよりＬだけ前方の光軸上にピンホールＡを設け、合焦点ＢよりＬだけ後方の光軸上にピンホールＢを設けている。
【０００３】
そして、これらのピンホールＡ、ピンホールＢについて、それぞれの位置をＡ、Ｂ、受光量をａ、ｂとして、図６を光学的な距離に基づいて概念図に置き換えると、図７に示すように表すことができる。
【０００４】
しかして、同図において、対物レンズ２を移動して、合焦点Ｙをずらしていくと、ａ、ｂ、ａ＋ｂは、図８（ａ）に示すように変化し、また、ＡＦ信号を表す（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）については、同図（ｂ）に示すように変化するようになる。
【０００５】
この場合、理想的には（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０のとき、合焦点ＹはＡ、Ｂの中点に位置し、この時の合焦点Ｘは標本１上に位置することから、標本１に合焦したと考えることができる。
【０００６】
しかし、単純に（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０のとき、標本１に合焦したと判断すると、例えば、合焦点ＹがＡより前方またはＢより後方にあるような場合、ａ、ｂ自身が小さな値を取るため、標本１での反射率が高いとノイズやａ、ｂを検出するディテクタの検出能力等の影響で、ａ、ｂのノイズが拡大され（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０のＳ／Ｎが悪化し、例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように合焦位置以外の擬合焦位置Ｚでも（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０が成立することがあり、合焦点ＹがＡ、Ｂの中点にないにもかかわらず（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０と誤認して、標本に合焦したと誤判断してしまう。
【０００７】
そこで、このような擬合焦を防ぐため、図８（ａ）に示すようにスレッシュホールドＳを設け、ａ＋ｂがスレッシュホールドＳを超える範囲をＡＦ範囲に設定して、このＡＦ範囲で（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０になったとき、標本１に合焦したと判断するようにしている。ここで、合焦の判定に（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）を用い、（ａ−ｂ）をそのまま用いないのは、（ａ−ｂ）は合焦位置からのずれが同じでも、標本１から返ってくる光量の大小によって値が変わるためで、これに対して、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）は、光量の比を表すので、標本の反射率、合焦点Ｙの合焦位置からのずれが同じならば、標本１から返ってくる光量の大小によらず値が一定になるからである。
【０００８】
一方、このようなＡＦ機能を有する顕微鏡として西ドイツ特許出願公告第２１０２９２２号に開示されるような瞳分割型ＡＦを用いたものもある。
図１０は、このような瞳分割型ＡＦが適用される顕微鏡の原理図を示すもので、レーザダイオード６からのレーザ光をビームスプリッタ７で反射させ、対物レンズ８を介して標本９に照射し、この標本９からの反射光を、反射側光路を通って対物レンズ８、ビームスプリッタ７を透過させ、受光素子１０で受光するようにしたもので、標本９を照射するレーザ光の光路の一部を遮ると、合焦点がずれたとき標本９からの反射光が受光素子１０の片側に偏って照射することを利用するようにしている。この場合、受光素子１０は、図１１に示すように受光面を２分割して受光面ＡとＢを有していて、標本９に合焦したとき受光面Ａ、Ｂの境界面Ｃに反射光が集まり、標本９の前方に合焦点があるとき受光面Ａに反射光が集光まり、標本９の後方に合焦点があるとき受光面Ｂに反射光が集まるようになっている。
【０００９】
しかして、ここでも受光面Ａでの受光信号をａ、受光面Ｂでの受光信号をｂとして、上述したコンフォーカルＡＦと同様の制御をすると、ａ、ｂ、ａ＋ｂは、図１２に示すように変化し、また、ＡＦ信号を表す（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）についても、同図中に示すように変化するようになる。
【００１０】
ところが、この場合も単純に（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０のとき、標本に合焦したと判断すると、上述したように標本９での反射率が高い場合、合焦位置以外の擬合焦位置でも（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０が成立し、合焦点が受光面Ａ、Ｂの境界面Ｃにないにもかかわらず（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０と誤認して、標本９に合焦したと判断することがある。
【００１１】
従って、このような瞳分割型ＡＦについても、擬合焦を防ぐため、スレッシュホールドを設け、スレッシュホールドＳを超える範囲をＡＦ範囲に設定して、このＡＦ範囲で（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０になったとき、標本９に合焦したと判断するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の顕微鏡に適用されるＡＦでは、標本での反射率が高い場合には、ＡＦ範囲が広くなり過ぎ、ノイズやディテクタの検出能力などの影響で合焦位置でない擬合焦を合焦位置と誤認することがあり、このため擬合焦を防ぐ目的でスレッシュホールドを設けることが考えられているが、今度は標本での反射率が低くなると、図１３に示すようにａ＋ｂがスレッシュホールドＳを超えないことがあり、このためＡＦ範囲が見つからず、ＡＦ動作が行われないことがあるという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、反射率の異なる標本に対しても安定して合焦点を検出できるオートフォーカス顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スレッシュホールドによりオートフォーカス範囲を設定し、該設定されたオートフォーカス範囲で合焦位置になるように標本又は対物レンズを移動制御し自動的に合焦させるオートフォーカス顕微鏡において、前記対物レンズを通して前記標本上を照射する光源と、前記光源により照射された前記標本からの反射光を前記対物レンズを通して受光して前記標本の反射率を検出する反射率検出手段と、予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係を記憶する記憶手段と、前記反射率検出手段により前記標本に前記対物レンズが前記標本に合焦したときの反射率を検出するとともに、この検出された反射率に基づいて前記記憶手段より最適なスレッシュホールドを選定し、ここで選定されたスレッシュホールドと前記合焦したときのスレッシュホールドとを比較して等しくなったときに正しい合焦点と判断する合焦判断手段とにより構成している。
【００１５】また、本発明は、スレッシュホールドによりオートフォーカス範囲を設定し、該設定されたオートフォーカス範囲で標本に対する合焦動作を実行するオートフォーカス顕微鏡において、前記標本の反射率を検出する反射率検出手段と、予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係を記憶する記憶手段と、任意に設定されたスレッシュホールドにより設定したオートフォーカス範囲で合焦動作を実行し、合焦と判断されたときの前記標本の反射率に対応する前記記憶手段に記憶されたスレッシュホールドとを比較し両者が等しいときに正しい合焦位置と判断し合焦動作を終了し、両者が異なるときには前記前記反射率検出手段により検出された反射率により前記記憶手段より対応する最適なスレッシュホールドに再設定し合焦動作を実行させるオートフォーカス制御手段により構成している。
【００１６】
【作用】
この結果、本発明によれば、標本の反射率を反射率検出手段により検出し、この検出された反射率により、予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係を記憶した記憶手段より対応するスレッシュホールドを決定するようにしている。これにより、反射率が低いときは、スレッシュホールドを下げ、反射率が高いときはスレッシュホールドを上げるなど、標本によって反射率が大きく変動するような場合でも最良のスレッシュホールドを決定でき、最適なオートフォーカス範囲を設定できる。
【００１７】
また、本発明によれば、標本からの反射光が結像される撮像手段の画像信号のピーク値から反射率を検出するようにしているので、標本に合焦したときの反射率に対応したスレッシュホールドを決定できるようになる。
【００１８】
また、本発明によれば、レーザ光から直接得られる光量と、前記レーザ光の標本からの反射光から得られる光量から反射率を算出するようにしているので、直接的に標本からの反射率を求めることができ、さらに最適なスレッシュホールドを決定できる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に従い説明する。
（第１実施例）
図１は第１実施例の概略構成を示している。この場合、第１実施例では、コンフォーカルＡＦを用いる場合を示している。
【００２０】
図において、２１は顕微鏡の鏡筒で、この鏡筒２１には、ＣＰＵ２２および画像処理部２３を接続し、この画像処理部２３にモニター２４を接続している。
この場合、ＣＰＵ２２は、鏡筒２１の後述するディテクタ４６、４８からの光量信号ａ、ｂと同鏡筒２１の後述する撮像素子３９からの画像信号ｃが与えられるようになっていて、ディテクタ４６、４８からの光量信号ａ、ｂより上述した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の合焦点を求めるべき駆動信号ｄをモータ２５に与え、鏡筒２１の後述する対物レンズ３４（または標本３５）を移動するようにし、また、撮像素子３９からの画像信号ｃのピーク値に対して予め記録されている画像信号のピーク値とスレッシュホールドの関係から、この時の画像信号ｃのピーク値に最適なスレッシュホールドを決定するようにしている。
【００２１】
この場合の画像信号ｃのピーク値とスレッシュホールドの関係は、予め実験などにより標本に合焦したときの画像信号のピーク値と最適なスレッシュホールドの対応を求めたもので、これらの関係を記憶手段に記憶している。
【００２２】
また、画像処理部２３は、鏡筒２１の後述する撮像素子３９からの画像信号ｃに対して種々の画像処理を施すもので、この画像処理した信号をモニタ２４に送出して、画像表示するようにしている。
【００２３】
図２は、上述の鏡筒２１の概略構成を示している。
図において、３１は光源で、この光源３１を出た光を集光レンズ３２で集光し、ハーフミラー３３で反射させた光を対物レンズ３４を通して標本３５に照明するようにしている。そして、標本３５からの反射光を対物レンズ３４を通し、その後、ハーフミラー３３を透過させ、ハーフミラー３６で反射させ、さらにハーフミラー３７で反射させた光を結像レンズ３８を通して、撮像素子３９上に結像させる。
【００２４】
一方、レーザ発振器４０から射出したレーザ光をビームエクスパンダ４１で平行光に変換し、この平行光をハーフミラー４２、３６、３３を透過させ、対物レンズ３４を通して、標本３５上にレーザスポットとして集光するようにしている。そして、標本３５からの反射光を対物レンズ３４を通し、その後、ハーフミラー３３、３６を透過させ、ハーフミラー４２で反射させた光を集光レンズ４３を通して、ハーフミラー４４で反射光と透過光に分離させる。
【００２５】
そして、ハーフミラー４４での反射光を、合焦点Ａより前方に設置されたピンホール４５を通して、ディテクタ４６に与え、光量信号ａとして検出し、また、ハーフミラー４４での透過光を、合焦点Ｂより後方に設置されたピンホール４７を通して、ディテクタ４８に与え、光量信号ｂとして検出するようにしている。なお、ここでのピンホール４５と合焦点Ａ間の距離と、合焦点Ｂとピンホール４７間の距離は等しいものとする。
【００２６】
次に、以上のように構成した実施例の動作を説明する。
この場合、予め実験などにより標本３５に合焦したときの画像信号ｃのピーク値と最適なスレッシュホールドの関係を求めておき、これらの関係をＣＰＵ２２中に記憶しているものとする。なお、最初の検鏡に用いるスレッシュホールドは、任意の値のものが設定される。
【００２７】
この状態から、光源３１を出た光が集光レンズ３２で集光され、ハーフミラー３３で反射され対物レンズ３４を通して標本３５に照明されると、標本３５からの反射光は、対物レンズ３４を通り、ハーフミラー３３を透過し、ハーフミラー３６で反射され、さらにハーフミラー３７で反射され結像レンズ３８を通して、撮像素子３９上で結像される。これにより、撮像素子３９からは標本３５の反射率に応じた画像信号ｃが出力され、この画像信号ｃは、ＣＰＵ２２に送られると同時に、画像処理部２３により画像処理され、モニタ２４に送られ画像表示される。
【００２８】
一方、レーザ発振器４０から射出したレーザ光がビームエクスパンダ４１で平行光に変換され、ハーフミラー４２、３６、３３を透過し、対物レンズ３４を通して、標本３５上にレーザスポットとして集光され、標本３５からの反射光は、対物レンズ３４を通り、ハーフミラー３３、３６を透過し、ハーフミラー４２で反射され、集光レンズ４３を通して、ハーフミラー４４で反射光と透過光に分離され、合焦点Ａより前方に設置されたピンホール４５を通して、ディテクタ４６で受光されるとともに、合焦点Ｂより後方に設置されたピンホール４７を通して、ディテクタ４８で受光される。これにより、ディテクタ４６より光量信号ａ、ディテクタ４８より光量信号ｂがそれぞれ出力され、これら光量信号ａ、ｂは、ＣＰＵ２２に送られる。
【００２９】
これにより、ＣＰＵ２２より、図３に示すフローチャートが実行される。
この場合、ステップ３０１で、ディテクタ４６、４８からの光量信号ａ、ｂより上述した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点を求めるべき駆動信号ｄを出力し、この駆動信号ｄをモータ２５に与える。これにより、鏡筒２１の対物レンズ３４が駆動され、最初に任意の値で設定されたスレッシュホールドの下でＡＦ動作を実行する。また、このＡＦ動作実行とともに、ステップ３０２で、撮像素子３９の画像信号ｃのピーク値を求める。
【００３０】
ステップ３０３で（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点が見付かりＹＥＳと判断されると、ステップ３０４で駆動信号ｄを停止する。次に、ステップ３０７で得られた画像信号ｃのピーク値に対して最適なスレッシュホールドを、予め記録されている画像信号ピーク値とスレッシュホールドの関係から選定し、現在使用しているスレッシュホールドの値と比較する。両者が等しい場合は、正しい合焦点が検出されたと判断して処理を終了する。一方、両者が異なる場合は、スレッシュホールドが最適でないため疑合焦点を検出した恐れがあると判断してステップ３０６に進んでスレッシュホールドを設定し直して再度ＡＦ動作を行う。
【００３１】
ステップ３０３で（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点が見付からずＮＯと判断された場合は、スレッシュホールドが不適切でＡＦ範囲が見付からないと判断してステップ３０５に進み、モータ２５に対する駆動信号ｄを停止して、ステップ３０６に進む。
【００３２】
ステップ３０６では、画像信号ｃのピーク値に対して予め記録されている画像信号のピーク値とスレッシュホールドの関係から、最適なスレッシュホールドを設定し直す。そして、ステップ３０１に戻り、この設定し直されたスレッシュホールドの下で、上述したようにＡＦ動作を実行するようになる。
【００３３】
従って、このような第１実施例によれば、標本３５からの反射光が結像される撮像素子３９からの画像信号のピーク値を標本３５の反射率として検出し、この検出されたピーク値から、予め記憶された画像信号のピーク値に対するスレッシュホールドの関係に基づいて最適なスレッシュホールドを決定するようにしている。これにより、仮に、反射率が低く、（ａ＋ｂ）がスレッシュホールドを越えない状態でオートフォーカスを行うと、対物レンズ３４の合焦点は標本３５を通過して移動することで画像信号のピーク値は標本３５に合焦したときの値になることから反射率に適したスレッシュホールドが設定でき、一方、反射率が高く合焦点の手前で擬合焦を見つけ、ＡＦ動作を終了したような場合も対物レンズ３４の合焦点は標本３５の手前で止まることで、画像信号のピーク値は標本３５に合焦したときの値よりも低くなるが、撮像素子３９はディテクタ４６、４８と違いピンホールを用いていないので光量はカットされず、このときの画像信号のピーク値と標本３５に合焦したときの画像信号のピーク値と大差がないことから、この場合も反射率に適したスレッシュホールドが設定でき、この結果として反射率の異なる標本に対しても最適なオートフォーカス範囲を設定でき、安定して合焦点を検出できることになる。
（第２実施例）
図４は第２実施例の概略構成を示もので、図１と同一部分には同符号を付している。この場合、ＣＰＵ２２は、鏡筒２１の後述するディテクタ４６、４８の光量信号ａ、ｂと、同鏡筒２１の後述する反射率測定のためのディテクタ５２、５４の光量信号ｅ、ｆが与えられるようになっていて、ディテクタ４６、４８からの光量信号ａ、ｂより上述した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の合焦点を求めるべき駆動信号ｄをモータ２５に与え、鏡筒２１の後述する対物レンズ３４を駆動するようにし、また、ディテクタ５２、５４からの光量信号ｅ、ｆより標本の反射率の平均値を求め、この平均値に対して予め記録されている反射率とスレッシュホールドの関係から、最適なスレッシュホールドを設定するようにしている。
【００３４】
この場合の反射率の平均値とスレッシュホールドの関係は、予め実験などにより標本の反射率の平均値に応じた最適なスレッシュホールドを求めたもので、これらの関係を記憶している。
【００３５】
図５は、鏡筒２１の概略構成を示すもので、図２と同一部分には同符号を付している。この場合、光源３１からの光は、第１実施例と同様の経路で撮像素子３９に到達する。一方、レーザ発振器４０から射出したレーザ光をビームエクスパンダ４１で平行光に変換し、この平行光をハーフミラー４２を透過させ、ハーフミラー３６で反射光と透過光に分離させて、反射光を集光レンズ５１で集光して、ディテクタ５２に与え、光量信号ｅとして検出するようにしている。また、ハーフミラー３６での透過光をハーフミラー３３を透過させ、対物レンズ３４を通して、標本３５上にレーザスポットとして集光し、この標本３５からの反射光を対物レンズ３４を通し、ハーフミラー３３を透過させ、ハーフミラー３６で反射光と透過光に分離させて、反射光をハーフミラー３７を透過させ、集光レンズ５３で集光して、ディテクタ５４に与え、光量信号ｆとして検出するようにしている。ここでの集光レンズ５１とディテクタ５２間の距離と、集光レンズ５３とディテクタ５４間の距離は等しいものとする。
【００３６】
なお、ハーフミラー３６での透過光は、第１実施例と同様の経路でディテクタ４６、４８に達する。
次に、以上のように構成した実施例の動作を説明する。
【００３７】
この場合も予め実験などにより標本の反射率と最適なスレッシュホールドの関係を求めておき、これらの関係をＣＰＵ２２中に記憶しているものとする。また、最初の検鏡に用いるスレッシュホールドは、任意の値のものが設定される。
【００３８】
そして、この状態から、光源３１からの光は第１実施例と同様の経路で撮像素子９に結像され、撮像素子３９より画像信号ｃが出力され、画像処理部２３で画像処理され、モニタ２４に送られ画像表示される。
【００３９】
一方、レーザ発振器４０から射出したレーザ光は、ビームエクスパンダ４１で平行光に変換され、ハーフミラー４２を透過し、ハーフミラー３６で反射光と透過光に分離され、反射光は集光レンズ５１で集光され、ディテクタ５２より光量信号ｅとして検出される。
【００４０】
また、ハーフミラー３６の透過光は、ハーフミラー３３を透過し、対物レンズ３４を通して、標本３５上にレーザスポットとして集光され、この標本３５からの反射光は対物レンズ３４を通し、ハーフミラー３３を透過し、ハーフミラー３６で反射光と透過光に分離され、反射光はハーフミラー３７を透過し、集光レンズ５３で集光され、ディテクタ５４より光量信号ｆとして検出される。
【００４１】
なお、ハーフミラー３６での透過光は、第１実施例と同様の経路でディテクタ４６、４８に達し、光量信号ａ、ｂとして検出される。
そして、これらディテクタ４６、４８、５２、５４で検出された光量信号ａ、ｂ、ｅ、ｆは、ＣＰＵ２２に送られる。
【００４２】
すると、ＣＰＵ２２では、ディテクタ４６、４８からの光量信号ａ、ｂより上述した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点を求めるべき駆動信号ｄを出力し、この駆動信号ｄをモータ２５に与える。これにより、鏡筒２１の対物レンズ３４が駆動され、最初に任意の値で設定されたスレッシュホールドの下でＡＦ動作を実行する。また、このＡＦ動作実行とともに、ディテクタ５２、５４で検出された光量信号ｅ、ｆに基づいて標本３５の反射率の平均値の計算を行う。（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点が見付かった場合の合焦・疑合焦の判断と疑合焦時のスレッシュホールド再設定処理、および（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）＝０の点が見付からなかった場合のスレッシュホールド再設定処理などは第１実施例と同様にして行われ、最終的には、最適なスレッシュホールドでＡＦ動作が実行されることになる。ただし、本実施例では、ディテクタ５２、５４で検出された光量信号ｅ、ｆに基づいて算出された標本３５の反射率によってスレッシュホールドが選定される点が第１実施例と異なっている。
【００４３】
従って、このような第２実施例によれば、レーザ発振器４０からのレーザ光を直接ディテクタ５２により光量信号ｅとして検出し、標本３５からの反射光をディテクタ５４により光量信号として検出し、これら光量信号ｅ、ｆから標本３５での反射率を算出するようにしているので、直接的に標本３５の反射率を求めることができるようになり、さらに適切なスレッシュホールドを決定でき、この結果として最適なオートフォーカス範囲を設定でき、安定して合焦点を検出できることになる。
【００４９】なお、上述した実施例では、コンフォーカルＡＦを用いた場合について述べたが、瞳分割型ＡＦを用いたときも同様にして適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、標本の反射率により、予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係から最適なスレッシュホールドを決定できるようにしたので、標本によって反射率が異なる場合でも自動的にＡＦのスレッシュホールドに適切な値が決定され、最適なオートフォーカス範囲を設定でき、安定した合焦点検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す図。
【図２】第１実施例に用いられる鏡筒の概略構成を示す図。
【図３】第１実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第２実施例の概略構成を示す図。
【図５】第２実施例に用いられる鏡筒の概略構成を示す図。
【図６】コンフォーカルＡＦが適用される顕微鏡の原理図。
【図７】コンフォーカルＡＦの原理を説明するための概念図。
【図８】コンフォーカルＡＦの原理を説明するための図。
【図９】コンフォーカルＡＦの原理を説明するための図。
【図１０】瞳分割型ＡＦが適用される顕微鏡の原理図
【図１１】瞳分割型ＡＦの原理を説明するための図。
【図１２】瞳分割型ＡＦの原理を説明するための図。
【図１３】コンフォーカルＡＦおよび瞳分割型ＡＦの不都合を説明するための図。
【符号の説明】
２１…鏡筒、２２…ＣＰＵ、２３…画像処理部、２４…モニター、２５…モータ、３１…光源、３２…集光レンズ、３３…ハーフミラー、３４…対物レンズ、３５…標本、３６、３７…ハーフミラー、３８…結像レンズ、３９…撮像素子、４０…レーザ発振器、４１…ビームエクスパンダ、４２…ハーフミラー、４３…集光レンズ、４４…ハーフミラー、４５…ピンホール、４６…ディテクタ、４７…ピンホール、４８…ディテクタ、５１…集光レンズ、５２…ディテクタ、５３…集光レンズ、５４…ディテクタ。

Claims

スレッシュホールドによりオートフォーカス範囲を設定し、該設定されたオートフォーカス範囲で合焦位置になるように標本又は対物レンズを移動制御し自動的に合焦させるオートフォーカス顕微鏡において、
前記対物レンズを通して前記標本上を照射する光源と、
前記光源により照射された前記標本からの反射光を前記対物レンズを通して受光して前記標本の反射率を検出する反射率検出手段と、
予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係を記憶する記憶手段と、
前記反射率検出手段により前記標本に前記対物レンズが前記標本に合焦したときの反射率を検出するとともに、この検出された反射率に基づいて前記記憶手段より最適なスレッシュホールドを選定し、ここで選定されたスレッシュホールドと前記合焦したときのスレッシュホールドとを比較して等しくなったときに正しい合焦点と判断する合焦判断手段と、
を具備したことを特徴とするオートフォーカス顕微鏡。
前記合焦判断手段で正しい合焦と判断した際のスレッシュホールドを最適と決定するスレッシュホールド決定手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス顕微鏡。
スレッシュホールドによりオートフォーカス範囲を設定し、該設定されたオートフォーカス範囲で標本に対する合焦動作を実行するオートフォーカス顕微鏡において、
前記標本の反射率を検出する反射率検出手段と、
予め標本の反射率に対するスレッシュホールドの関係を記憶する記憶手段と、
任意に設定されたスレッシュホールドにより設定したオートフォーカス範囲で合焦動作を実行し、合焦と判断されたときの前記標本の反射率に対応する前記記憶手段に記憶されたスレッシュホールドとを比較し両者が等しいときに正しい合焦位置と判断し合焦動作を終了し、両者が異なるときには前記反射率検出手段により検出された反射率により前記記憶手段より対応する最適なスレッシュホールドに再設定し合焦動作を実行させるオートフォーカス制御手段と、
を具備したことを特徴とするオートフォーカス顕微鏡。
前記反射率検出手段は、前記標本を撮像する撮像手段の画像信号のピーク値から前記標本の反射率を検出することを特徴とする請求項１又は３記載のオートフォーカス顕微鏡。
前記反射率検出手段は、前記標本からの反射光と前記標本を照射する光源からの直接光を受光して前記標本の反射率の平均値を求めることを特徴とする請求項１又は３記載のオートフォーカス顕微鏡。
前記光源は、オートフォーカス用光源からなり、前記反射率検出手段は、前記オートフォーカス用光源からの直接光と対物レンズを通過した前記標本からの反射光を夫々異なる反射率検出用の受光素子で受光することを特徴とする請求項５記載のオートフォーカス顕微鏡。