JPS60103323A - 自動焦点調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、顕微鏡や精密撮影装置等の結像光学系にお
ける自動焦点調整方法に関する。

従来技術 近年、特に精密技術の発達に伴い、製品の製造。

検査等の工程に顕微鏡が用いられるようになっているが
、その焦点調整（ピント合わせ）の自動化は殆んどなさ
れていない現状である。

その理由は、顕微鏡では被写体である試料と対物レンズ
との距離が数十μｍ違っただけでも全（像が得られなく
なり、合焦（ジャスト・ピント）の位置は非常に狭い範
囲に限られ、＃’！＋Ｃ二被写界深度の浅い高倍率の対
物レンズを使用する場合には、自動焦点調整を行うこと
が極めて困難であったからである。

そのため、高倍率顕微鏡の焦点調整操作は、熟練者の勘
と経験に頼っていた。

しかしながら、例えば上述のような精密製品の製造、検
査等の工程に顕微鏡を使用する場合、次々とセットされ
る被写体（ワーク）に対して合フ、（４が得られるよう
に予め焦点調整しておいても、各被検体の厚さ等の僅か
なバラツキにより必ずしも正確な合焦が得られないので
、その都度若干の補正を必要とし、その自動化が強く望
まれている。

一方、カメラにおいては、近年特にコンパクトノノメラ
において自動焦点調整（オートフォーカス）の実用化が
進んでおり、−眼しフカメラ、シイ・カメラ、ビデオカ
メラ等の撮影装置についても各種の自動焦点調整方法の
実用化が試みられている。

例えば、特開昭５６−１０１１１１号公報、特開昭５６
−１６２７０７号公報等にｉ’　Ｔ　Ｌ方式による理想
的な自動ブ、（・点調整方法及びその装機が示されてい
る。

この発明は、上記焦点調整方法をさらに発展させたもの
であるので、先ずその原理を簡単に説明する。

第１図に示すように、被写体（被検体）１から結像光学
系の対物レンズ（撮影レンズ）２の右半部と左半部のよ
うに異なる部分を通過した光束ＡとＢをビームスプリッ
タ６によって分割して、それぞれ一対の検出用結像レン
ズ４，５によって結１象させて、その被写体像の強度分
１１」（明１１ｉ１の分、（ｌｉ）をＣＣＪ）等のイメ
ージセンサ６．７によってそれぞれ検出する。

この時、被写体１と対物レンズ２が）Ｌ゛全に合焦の距
離Ｆｌにあれば、光束Ａと光束Ｂ（二よる各イメージセ
ンサ６と７上の像は完全に一致し、その強度分布も一致
する。

ところが、被写体１と対物レンズ２の相対位（ｂが合焦
位置からずれると、光束Ａ、１３による各イメージセン
サ６．７上の像ＩＡ、１１１は、ボケるだけでなく第２
図に示すように小レンズ４，５の各光軸０１，０２（第
１図の各イメージセンサ６゜７の中心はこの光軸０１，
０２上に配置しておく）゛じ対して同じ量だけ反対方向
にシフトする。

このシフト量をδとし、被写体１と対物レンズ２０合焦
位置からのずれ川をＸとすると、δ−吉し　・・・・・
・・・・（＋１ の関係がある。ここでｌ、＋は対物レンズの焦点距離。

ｆは結像レンズ４，５の焦点距離、Ｒは光束ＡとＢの各
中心（結像レンズ４，５の光＠１１０ｘ、（１と一致）
間距離の１７２である。

すなわち、第２図において、 ｆ−克　・・・・・・（３） Ｊ−且　・・・・・・（２１１，１ｆ Ｘ−１・゛ であるから、この（２）式と（３）式からΔを消去して
（１）式な得る。

第２図で、被写体像ＩＡ、ＩＢが対物レンズ２の光軸Ｚ
に近づく方向にシフトする場合なδ＜０゜遠ざかる方向
にシフトする場合なδ〉０とすると、ｘくＯは被写体１
と対物レンズ２が離れすぎていることを、ｘ＞ＩＪは同
じく近づきすぎていることを意味する。

そこで、イメージセンサの受光エレメントのピッチを６
とすると、Ｎを被写体像のすｉｌの絵素数として、 δ＝Ｎε　・・・・・・・・・・　（４）と表わすこと
ができる。

したがって、（１＋式とこの（４）式からｘ−−Ｐ−Ｎ
ε・・・・・・（５） ＩＬ となり、イメージセンサ上の絵素のずれ数Ｎを検出すれ
ば、Ｘすなわち被写体と対物レンズの合焦距１離からの
ずれ量がまるので、それを補正するように被写体と対物
レンズのいずれか一方を移動させて相対距離を直圧すれ
ば、合）、＠を得ることができるわけである。

この原理による自動焦点調整方法は、一般の一眼レフカ
メラやフイ・カメラ、ビデオカメラ舌の比較的焦点深度
の深い、あるいは合１、（イＶ容範囲の広い撮影装置に
適用した場合には極めて有効であるが、顕微鏡、特に高
倍率の合焦許容範囲の極めて狭い顕微鏡や、ＩＣパター
ン撮影用カメラのよう（１超精密撮影装置等に適用する
場合には、次のような問題があった。

すなわち、現在得られるＣ　ＣＩ）　拓のイメージセン
サの受光エレメントのピッチε（絵素分餉能を示す）は
１０μｍ程度であり、例えば顕ＣＯＸ鏡にノ凶用する場
合第２図のｌ灯ま５航程度である。

その場合、検出限界である１絵素のずれ（Ｎ＝１）（二
よる被写体と対物レンズの合ｊ、Ｉ−距離からのずれＸ
は、（５）式に上記各数値を代入して次式によって得ら
れる。

２Ｆ２　− Ｘ−丁〔μｍ」・・・・・・・（６） これを、曹通じ使用されている工業用の顕畝鏡について
あてはめてみると、例えば対物レンズの１（・点距離１
・゛が佃朋の場合、 ２００ Ｘ：ゴ〔ｉ〕〔μｍ〕 となり、１″１０μｍ」の精度を得るためには、検出用
結像レンズの焦点距離ｆが３２０頚となり、「１μｍ」
の積取では　（＝　３２００　ｍＭとなるので、実現性
が乏しくなる。

目　１白 この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、前述した自動焦点調整方法をさらに改良して
、高倍率の顕微鏡や超精密撮影装置等に容易に適用でき
、高精度のピント合せを自動的に行うことのできる自動
焦点調整方法を提供することを目的とする。

発明の構成及び基本原理の説明 そのため、この発明による自動焦点調整方法は、前述の
方法と同様に、同一の被写体から結像光学系の対物レン
ズの異なる部分を通過した光束によってそれぞれ結（象
される２つの被写体像の強度分布（明暗の分布）を夫々
イメージセンサによ１）て検出する。

そして、対物レンズ及び被勾体のいずハか一力を他方に
対して近づけるか又は遠ざけるように移動させながら、
上記イメージセンサによって検出される２つの被写体像
の強度分酒」信号の一致・不一致を検出して、その検出
結果が不一致から一致又は一致から不一致に変わる２ｉ
ｕＱｒの変換点を検出し、その２箇所の変換点からｎ「
定の関数（二上って合焦位置を算出して、その合焦位置
へ上記移動させた対物レンズ又は被写体をｆσ１６″さ
せ−Ｃ合焦を得るものである。

すなわち、この発明は、前述した自動（，１勺、！：ｉ
、調整方法において、合焦位置の両側近傍で絵素ずれが
対称的であることを利用するものである。

例えば、第６図に示すように、テレセンドリンクな対物
レンズ２に対して被写体（被検体）を、合焦位置を含む
所定の可動範囲で、一方の限界点ＬＬ位置から少しづつ
移動させて合ブ、←位置に近づけると、ある点まではイ
メージセンサからの２つの像あ強度分布（Ｉｔ号は一致
せず、やがである点ａで一致する。

逆に他方の限界点ＵＬ粒位置ら少しづつ合焦位ｉ１１　
に向って移動させると、もう１つの点すで一致する。

この一致する範囲は、（５）式より合焦点に対してであ
るが、この２箇所の一致・不一致の変換点ａ。

ｂの中点（ａ、４．、ｂ点のＰｉ−’４位置からの距離
なａ。

ｂとすると列上）が完全な合焦点であるから、その位置
へ被検体を位置させるようにその移動を制御すればよい
。

被検体を固定して対物レンズを移動させる場合も同様で
ある。

なお、テレセントリックな対物レンズでない場合には、
合焦位置がこの２つの変換点ａ、ｂの中小からずれ、被
写体までの距離等に応じた所定の関数によってめられる
。

実施例 り、−ト、この発明による自動焦点調整方法を’ｄｆ＋
　ｍ’に鏡（：適用した実施例につい−〔、第４図以ｉ
；：１−を参照して説明する。

第４図は、この発明を実施した顕微鵜９の主として光学
系、を示す構成図である。

１０は被検体（被写体に相当する）１１を載置する試料
台であり、パルスモータ１２によって図示しない送りね
じ機構等を介して第４図（ロ）に矢小のように上下方向
にミクロンオーダで移動される。

そして、この試料台１０の位ｆｆｘ弓ま位置検出用エン
コーダ１３によって検出される。また、この試料台１０
の移動範囲は、ストツバ１４によってその下限（Ｌ　Ｌ
、）及び上限（ＵＬ）を規制されている。

１５はテレセンドリンクな対物レンズ、１６は接眼レン
ズで、試料台１０上に載置された被検体の像を観察者の
眼１７又は図４＜シない構台用撮像装置の受光面に結像
させるための結像光学系を構成している。

この対物レンズ１５と接眼レンズ１６との間に、内部に
ハーフミラ−１８２を形成した透明ガラスブロックから
なるビームスプリッタ１８を介挿し、そのハーフミラ−
１８ａ（二上って観察用光束の一部を９０’屈折させて
側方に取り出す。

そして、第４図（イ）に明示されるように、この取（月
、＋１だ光束を同一性能の一文］の検出用結像レンズ１
９Ａ、ｉ９ｎによって２つに分けて、それぞれ合（、Ｉ
、Ｊ時に眼１７と共役の位置に結像させるようにしてい
る。

すなわち、第４図（ロ）で対物レンズの手前側半部を通
過した光束Ａは結像レンズ１９Ａにより、後側半部を通
過した光束１３は結像レンズ１９Ｂによってそれぞれ結
像される。

その合フ１；時の結像位置である眼１７と共役位置に、
夫々受光面を位置させるように一対のイメージセンサ２
０Ａ、２０Ｂを配置している。

このイメージセンサ２ＯＡ、２０Ｂとしては、例えは２
５６ビツトの受光エレメントを持つ１個のＣＣＤＣＤセ
フレアレイいて、その−半部の１２８ビツトを光束Ａに
よる像の強度分布検知用に、他半部の１２８ビツトを光
束Ｂによる１イ九）強度分布検知用に充当することがで
きるが、この例では説明の便宜上２個のイメージセンサ
２ＯＡ、２Ｑｎを使用するものとしている。

２１は自動焦点検出回路クロックであり、イメージセン
サ２０’Ａ、２０Ｂによる強度分布イ６ん゛が、ら合焦
位置を検出し、パルスモータ１２を！Ｉ＋（４動制御し
７て試料台１０を合焦位置へ移動させる回路を内蔵して
いる。

次に、この自動焦点検出回路の一例を第５図に示し、そ
のオートフォーカス動作を説明する。

この回路全体はシーケンス制御回路６０によって制御さ
れる。

このシーケンス制御回路６０は、オートフォーカス動作
の開始を指令するスタート信号Ｓｓが人力すると、先ず
入力切換器６１へ切換信号を送り、引算器６２からの信
号をモータ駆動回路６６へ人力させるようにする。同時
に、ステップ伯チ発生器６４をクリアし、ステップ信号
ＳＴを「ｏ」にする。

したがって、この時は上限信号発生器６５によって発生
される上限信号ＵＬが引算器６２及び入力切換器６１を
介してそのままモータ駆動回路６６へ入力し、このモー
タ駆動回路６６が試料台１０を上限位置へ移動させるよ
うにモータ１２を駆動する。

この時、試料台１０の位置はエンコーダ１６によって検
出され、コード変換器６６によってコード変換された位
置信号ｓｐが、比較器５７．３８によって上限信号発生
器６５からの上限信号ＵＬ及び下限信号発生器３９から
の下限信号ＬＬと比較される。

そして、試料台１０が上限位置に達すると、位置信号ｓ
ｐが上限信号ＵＬと一致するため、比較器６７が上限到
達信号Ｓｕをシーケンス制御回路６０へ出力する。

それ（二よって、シーケンス制徒」回路６０はステップ
信号発生器６４をインクリメントし、ステップ信号Ｓ′
ｖを「１」にする。したがって、引算器６２によって、
上限信号ＵＬから「１」を引かれだ信号がモータ駆動回
路６６へ人力し１、モータ１２を駆動して試料台１０を
］ステップＦ降させる。

一方、センサドライバ４０は、各イメージセンサ２ＯＡ
、２０Ｂにドライブクロックφ１．φ２を出力して、光
束Ａ及びＢによる像の強度分布に応じて各イメージセン
サ２ＯＡ、２０Ｂの各受光−ｃレメントに蓄積された電
荷による信号を順次読出し、１フレーム毎の画像４′Ｂ
号（強度分布仁号）Ｖｌ（ｔ）、　Ｖ２（ｔ）として一
致検出回路４１へ入力させる。

また、このセンサドライバ４０は、−数回「８４１へ直
接シフトクロックφＳとフレーム完了イに号■、Ｎｅを
送り、シーケンス制御回路６０へもフレームブ（ア信号
Ｆｅを送る。

一致検出回路４１は各フレーム毎に、２個のイメージセ
ンサ２０Ａ、２０Ｂから１トｌ、送される１ド１」像信
号Ｖ　１　（ｔ　）と■２（ｔ）が一致しでいるか台か
を判定し、一致した時に一致信号Ｑを出力する。なお、
この−数回路４１の詳細は後述する。

シーケンス制御回路６０は、この一致検出回路４１から
の一致信ぢＱとセンサドライバ４０からのフレーム究°
ｒ信号１，１　ｅをモニタし７ており、センサドライバ
４０が数フレームのスキャンする間に一致イ１Ｌ￥Ｑが
来なければ、ステップ信号発生器６４をさらにインクリ
メントして、モータ駆動回路６６によりモータ１２を駆
動させて試料台１０をさらに１ステップト降させる。

一致信号Ｑが来るまで、この動作を繰返して試料台を１
スデツプづつ順次下降させ、一致信号Ｑが来れば、演算
器４２に格納指令信号を送ってその時の試料台１０の位
置を示す位置信号Ｓｐを演算器４２のレジスタＲｔに格
納させる。

次に、シーケンス制御回路６０は、ステップ信号発生器
６４をクリアすると共に、演算器４２にレジスタ切換信
号を出して位置信号を格納するレジスタをもう１つのレ
ジスタ■も２に切換える。

これを冗了すると、切換信号を入力切換器６１に送り、
加γ、１．器４２からの信号をモータ駆動回路６６へ入
力させるように回路を切換える。

この時、ステップ信号発生器３４はクリアされテステッ
プ信号ＳＴが「Ｏ」になっているので、下限伯月発生器
６９からの下限１ｒ、弓ＬＬがそのままモータ駆動回路
６６に人力し、試゛（，１台１０を１−゛限位置へ移動
させるようにモータ１２を駆動−Ｊ−ル。

試料台１０が下限位置に達すると、コード変換器６６か
らの位置信号Ｓｐが下限イ菖号ＬＬ、と一致するので、
比較器６８が下限到達４１１号Ｓ＋、をシーケンス制御
回路６０へ出力する。

その後、シーケンス制御回路６０は、ステップ信号発生
器６４をインクリメントし、加算回路４２からモータド
ライブ回路６６く一人力するイ、−１号を１ステツプ増
加させ、モータ１２を駆動して試料台１０を１ステツプ
上昇させる。

そして、前述の場合と同様に一致信吋Ｑとフレーム完了
信号Ｆｅをモニタし、一致（ｇ↓シＱが来るまでステッ
プ信号発生器６４をインクリメントして、試料台１０を
順次１ステツプづつ上昇させる。

−数構出回路４１から一致信号Ｑが来ると、シーケンス
制御回路６０は演算器４２に格納指令信号を送って、そ
の時の試料台１０の位置を示す位置信号Ｓｐを演算器４
２のレジスター２に格納させる。

そして、次に演算器４２に演算指令を送り、２個のレジ
スターｊ１．Ｒ２に格納した値の和の１／２の値をめる
演算を行わせる。

演算器４２は　’　（Ｒｔ＋Ｒ２）の演算を行って、力
端子に人力させる。

そこで、シーケンス制御回路６０は入力切換器６１に切
換信号を送って、演算器４２からの中点位置信号ＳＣを
モータ駆動回路６６へ入力させるように回路を切換える
。

そわにより、モータ駆動回路６６はモーター２を駆動し
て、試料台１０を中点位置信号ＳＣに対応する位置、す
なわち光束ＡとＢによる像の強度分布が不一致から一致
に変わる２箇所の変換点の中点位置へ移動させ、台無さ
せる。

／−ケンス制御回路６０は位置信号ｓｐをモニタして、
この信号が安定すれば、すなわち試料台１０が台用位置
に達して安定すれは、）を了（ｉ’、’ｊ’　”ｊ’　
Ｓ　ｅを出力して一連のオートフォーカス動作が）Ｖ了
したことを外部に知らせ、次のスタートイ１．壮が入力
されるまで休止する。

なお、このシーケンス制御回路６０はロジック回路又は
マイクロコンピュータで構成さｉする。

コード変換器６６は、エンコーダ１６によって発生され
る位置コードを、演算器４２に合致するコード体系に変
換するものである。

これらのコードはデジタル往路であってもよいし、アナ
ログ量であってもよい。演算器４２もそれに従ってデジ
タル演算器でもアナログ演算器でもよい。

モータ１２がパルスモータである時は、その回転ステッ
プに対する試料台１０の位置は予め判る（７）テ、エン
コーダ１６を省略してもよく、その場合は第５図に破線
で示すように、モータ駆動回路６６からのモータ駆動パ
ルスと回転方向をボず信号をコード変換器６６に入力し
、てコード変換し、位置信号Ｓｐを得るようにすｔばよ
い。

上限信号発生器６５．下限信号発生器６９．及び比較器
３７．３８等はマイクロコンピュータが受け捕ってもよ
いし・、さらにステップ信号発生器６４、演算器４２．
引算器３２．加算器４２．入力切換器６１．及びコード
変換器６６等もマイクロコンピュータが受け持つように
してもよい。

次に、−数構出回路４１の一例を第６図によって説明す
る。

この−数構出回路４１は、一対づつの２値化器４１１．
４１２及び／フトレジスタ４１３，４１４と、このシフ
トレジスタのビット数（第５図のイメージセンサ２０Ａ
、２０Ｂの受光エレメント数すなわち絵素数と同じで、
例えば１２８）と同数の１１〕Ｘ−ＮＯＲ，回路４１５
ａ〜４１５ｎと、同数（７）　Ａカ端子を持つ加算器４
１６と、比較器４１７．一致度データ発生器４１８．及
びラッチゲート４１９等によって構成されている。

そして、第５図の一対のイメージセンサ２０Ａ。

２０Ｂからそれぞれ転送される１フレ一ム分の画像信号
Ｖｌ（ｔ）、　Ｖ２’（ｔ）を、夫々２値化器４１１゜
４１２によって２値化して、一対の７ノトレジスタ４１
３，４１４に順次格納する。

このシフトレジスタ４１３，４１４の各対応するビット
毎のデータ（１１１１＋が’　ｏ　”　）を、各Ｊ’ｉ
　Ｘ−０１も回路４１５８〜４１５１１で人々比較して
、一致するビットのみ加算器４１６の人力をＪ″にする
。

加算器４１６は、一致するビットの数を加算し、その結
果が比較器４１７によって一致度データ発生器４１８か
らの一致度データと比較される。

一致度データは、筐通はイメージセンサ２ＯＡ。

２０Ｂの受光エレメント数、ずなゎぢンフトレジ−’Ｉ
４１３，４１４のビット数と等しくしておくが、精度が
ゆるやかでよい場合や、ノイズが多くて全ビットの一致
が得られ難い場合にはこれ〆より小さい数とすることも
できる。

この比較器４１７による比較の結果、加算器４１６から
の一致数が一致度データと等しいがそれより太きければ
、一致信号Ｑがランチゲート４１９を通して出力される
。

ランチゲート４１９は、ソフトレジスタ４１６゜４１４
ＥＩフレームの画像データを転送中は閉じ、フレーム完
了信号Ｉ、Ｙ　ｅによって比較器４１７の出力をラッチ
し、転送中はラッチしている前の状態を出力して誤動作
を生じないようにするために設けている。

一致検出回路の他の例を第７図によって説明する。

この−数構出回路は、第６図の回路における比較器４１
７に代えて、ピーク検出器４２０．クロック発生器４２
１．カウンタ４２２．及び引算器４２６等を設けて、相
関ピーク検出器を構成している。

第５図のイメージセンサ２０Ａ、２０Ｂからの１フレー
ムの画像信号Ｖ１（ｔ）、　Ｖｚ（ｔ）を２値化器４１
１，４１２で２値化して、シフトレジスタ４１３．４１
４への転送を完了すると、フレームブこ子信号Ｉｌｌ　
ｅによってカウンタ４２２がクリアされ、加算器４１６
によって加算された一致ビット数はピーク検出器４２０
に入力される。

そして、クロック発生器４２１がトリガされて所定の周
１υｊでシフトレジスタ４１３，４１４のビット数（絵
素数）に相当するＮ個のパルスＰＣを発生し、それが一
方のシフトレジスタ４１６に入力する毎に、各ビットの
データが］ビットづつ順環的にシフト（ローティト）さ
れ、その都度一対の／フトレジスタ４１３，４１４の対
応する各ビア１□（７）チー９がＩ’；Ｘ−０１（、回
路４１５ａ〜４１５ｎによって比較され、加算器４１６
によって一致数が算出されてピーク検出器４２０へ送ら
れる。

このようにして、シフトレジスタ４１６のデータがＮビ
ットシフトされて丁度−周して元にｊ夫るまで一致数の
検出がイｊわれ、ピーク検出器４２０によって一致度の
ピーク、すなわち最大の相関を検出する。

カウンタ４２２は、クロック発生器４２１からパルスｐ
ｃが発生ずる毎に、すなわち１回のローティト毎に１ず
つカウントアツプし、ピーク検出器４２０からピーク検
出信号１）ｐが人力すると、一旦リセットされて０から
カランｉ・し直す。

そして、カウンタ４２２はＮ（固のパルスｌ）ｃが発生
した後、すなわち／フトレジスタ４１６の一周後に、そ
の時のカウント値を引算器４２６へ出力する。

引算器４２６は、そのカウント値をデータ発生器；４２
４からのデータＮから引いた差を出力する。

例えはＮ１回のローティト時にピークが検出されたとす
わば、そのＩＩ；ｌ、のカウンタ４２２のカウント１Ｉ
ｆ４はＮ１であり、引算器４２６の出力データは（Ｎ−
Ｍ）である。

もし、合焦状態にあれは、最初に相関のピークがあるわ
けで、ピーク検出器４２０によってピークが検出される
のは最初であり、したがって、カウンタ４２２は途中で
はリセットされず、Ｎ個のパルスＰＣが発生した時のカ
ウンタ４２２のカウント値はＮであるから、引算器４２
６の出力データはＮ−Ｎ＝０であり、出力端子の全部が
０″になる。

そこで、この各出力端子のデータを夫々インバータで反
転して入力するＡＮＤ回路４２５の出力が°゛１″にな
り、ラッチゲー＋・４１９を通して一致信弓Ｑどして出
力される。なお、引ｔ１シ器４２６の出力データは、合
焦状態からのすノ１．し１′ｉ、すなわち非合焦度を表
わすことになる。

この−数構出回路は、一致イ１３号が発生しない場合は
、絵素をずらした状態の方がより一致度が人であること
を確かめているので、より確実性が高い上に、光学系の
誤差やノイズ橘により一致度が低下しても、その検出は
相対的であるので、より正確に一致信号を発生させるこ
とができる。

しかも、非合焦度、すなわちピントのずれシ１）を検出
し得るので、試料台又は対物レンズを速かに合焦点付近
傍に移動させることもできる。

ところで、第５図の実施例では、試料台１０を上限位置
から下降及び−上限位置から」１昇させて、イメージセ
ンサ２０Ａと２０Ｂの画像信号が不一致から一致に変わ
る２箇所の変換点を検出したが、試料台１０を上限又は
下限位置から一方向にのみ移動させて、２つの画像信号
が不一致から一致に友わる変換点と、一致から不一致に
変わる変換点とを検出し、その中点位置を算出してそこ
へ試料台１０を移動させるようにしてもよい。

また、試料台１０を固定して、対物レンズ１５（第４図
）をモータ１２によって移動させるようにしてもよい。

さらに、第８図に示すように凹凸のある被検体にピント
を合わせる場合、上述のように２箇所の変換点の中点位
置へ試料台又は対物レンズを移動させると、通常は表面
である入面にピントが合うが、特に四部の１３而にピン
トを合わせたい場合には、そのへこみＵ、１ａμ分だけ
中点位置から対物レンズと被検体とを近づけるようにシ
フトさせた位置に試料台又は対物レンズを移動させるよ
うにすればよい。

この発明は、顕微鏡に限るものではなく、精密撮影装置
や放送用ビデオカメラ等、高精度のピント合わせを要求
される光学装置に適用しても同様な効果を上げることが
できる。

効果 以上説明してきたように、この発明による自動焦点調整
方法は、被写体像の強度分布を検出するイメージセンサ
の受光エレメントのピンチ（分解能）によって合焦精度
が制約されることがなく、検出用結象レンズの焦点距離
を異常に長くするような必要もなく、短時間で高精度の
ビン）合せを自動的に行うことが可能である。

したがって、工業用顕ｆｌをはじめ、その他の顕ａ鋭や
精密撮影装置等に適用して、そのピント合わせの効率及
び精度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明の基礎となる従来の自動
焦点調整方法の原理を説明するだめの光学系の光路図で
ある。 第６図は、この発明の詳細な説明するための説明図、 第４図（イ）（ロ）は、この発明の一実施例である顕微
鏡の主として光学系を示す構成図、 第５図は、自動焦点検出回路の一例を示すブロック回路
図、 第６区は、第５図における−・故検出回路４１の一例を
小ずブロック回路図、 第７図は、同じく一致検出回路の他の例を示すブ［Ｊツ
ク回路図である。 第８図は、凹凸のある被検体の例を示す側面図である。 １・・被写体　２・対物レンズ（撮影レンズ）４．５・
・・検出用結像レンズ ６．７・・・イメージセンサ １０・・・試Ａ：・１台　１１・・・被検体（被写体）
１２・モータ　１６・・・エンコーダ １５・・対物レンズ　１６・・・接眼レンズ１８・・ビ
ームスプリッタ １９Ａ、１９Ｂ・・・検出用結像レンズ２０Ａ、２０１
１・・・イメージセンサ２１・・・自動焦点検出回路ブ
ロック ６０・・・シーケンス制御回路 ６６・・・モータ駆動回路 ６４・・・ステップ信号発生器 ４０・・センサＦライパ ４２・・演神器 出願人　ライトロン　株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　同一被写体から結像光学系の対物レンズの異なる部
   分を通過した光束によってそれぞれ結像される２つの被
   写体像の強度分布を夫々イメージセンザによって検出し
   、前記対物レンズ及び被写体のいずれか一方を他方に対
   して近づけるか又は遠ざけるように移動させながら、前
   記イメージセンサじよって検出される２つの被写体像の
   強度分布信号の一致・不一致を検出して、その検出結果
   がイく一致から一致又は一致から不一致に変わる２箇所
   の変換点を検出し、その２箇所の変換点から所定の関数
   によって合焦位置を算出して、該合焦位置へ前記移動さ
   せた対物レンズ又は被写体を位置させて合焦を得ること
   を特徴とする自動焦点調整方法。