JP2003005021A

JP2003005021A - 顕微鏡用焦点合わせ装置およびそれを備えた顕微鏡

Info

Publication number: JP2003005021A
Application number: JP2001190122A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 章渡辺
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】操作者にとってコントラストの高い像を良好
に観察できる位置に焦点を合わせることが可能な焦点合
わせ装置およびそれを備えた顕微鏡を提供する。【解決手段】対物レンズを介して形成される標本の像
のコントラストに基づいて、標本と対物レンズとの相対
的な位置関係を自動的に調整する第１自動調整手段(11,
16,17,32〜36,38)と、対物レンズを介して標本に検出光
を照射する照射部を有し、検出光が照射された標本から
の反射光に基づいて、位置関係を自動的に調整する第２
自動調整手段(11,16,21〜31,36,38)と、予め定めたオフ
セット量を記憶するオフセット記憶手段(36,37,71)と、
第２自動調整手段による調整後であって第１自動調整手
段による調整前に、オフセット量に基づいて位置関係を
自動的に調整する第３自動調整手段(11,36,38)とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標本の観察に用い
られる顕微鏡用の焦点合わせ検出装置、およびそれを備
えた顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、顕微鏡用の焦点合わせ装置と
して、画像コントラスト方式を採用した構成が知られて
いる。画像コントラスト方式とは、標本の像を画像とし
て取り込み、その画像のコントラストが最大となるよう
に焦点合わせを行う方式である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像コ
ントラスト方式だけでは、迅速な焦点調整が困難であ
る。

【０００４】また、上記した従来の装置を用いて焦点合
わせを行った後に、操作者が標本の像を観察する場合、
必ずしもコントラストの高い像が良好に観察できるとは
限らなかった。これは、標本の像の形成に関わる光学系
が焦点合わせ装置と操作者の観察用(接眼レンズなど)と
で別に構成され、一般に、各々の結像位置がずれている
からである（機械誤差）。結像位置のずれは、装置の組
み立て時に生じるだけでなく、経年変化によっても生じ
得る。

【０００５】本発明の目的は、操作者にとってコントラ
ストの高い像を良好に観察できる位置に焦点を合わせる
ことが可能な顕微鏡用焦点合わせ装置およびそれを備え
た顕微鏡を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡用焦点合
わせ装置は、対物レンズを介して形成される標本の像の
コントラストに基づいて、標本と対物レンズとの相対的
な位置関係を自動的に調整する第１自動調整手段と、対
物レンズを介して標本に検出光を照射する照射部を有
し、検出光が照射された標本からの反射光に基づいて、
位置関係を自動的に調整する第２自動調整手段と、予め
定めたオフセット量を記憶するオフセット記憶手段と、
第２自動調整手段による調整後であって第１自動調整手
段による調整前に、オフセット記憶手段に記憶されてい
るオフセット量に基づいて位置関係を自動的に調整する
第３自動調整手段とを備えたものである。

【０００７】また、本発明の顕微鏡用焦点合わせ装置
は、対物レンズを介して形成される標本の像のコントラ
ストに基づいて、標本と対物レンズとの相対的な位置関
係を自動的に調整する第１調整手段と、外部からの手動
操作に基づいて、位置関係を微調整する第２調整手段
と、第１調整手段による調整後の位置関係と第２調整手
段による調整後の位置関係とのずれを検出する第１検出
手段と、第１検出手段によって検出された前記ずれを記
憶する第１記憶手段と、第１調整手段による調整後であ
って第２調整手段による調整前に、第１記憶手段に前記
ずれが記憶されているか否かを判定し、ずれが記憶され
ている場合には、該ずれに基づいて位置関係を自動的に
調整する第３調整手段とを備えたものである。

【０００８】本発明の顕微鏡は、対物レンズおよび接眼
レンズを有し、標本の像を形成する結像光学系と、対物
レンズと接眼レンズとの間に配置された請求項１から請
求項４の何れか１項に記載の顕微鏡用焦点合わせ装置と
を備えたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００１０】本発明の実施形態は、請求項１〜請求項５
に対応する。本実施形態の顕微鏡１０は、図１に示すよ
うに、観察対象となる標本(不図示)を載置するステージ
１１と、標本の拡大像を形成する対物レンズ１２および
接眼レンズ１３と、対物レンズ１２と接眼レンズ１３と
の間のアフォーカル系に組み込まれた焦点合わせ装置
(２１〜３９)とで構成されている。

【００１１】ここで、不図示の標本は、カバーガラス１
４とスライドガラス１５との間に挟まれた生物標本(例
えば細胞)である。図示省略したが、顕微鏡１０には、
ステージ１１上に載置された標本を照明する照明装置も
設けられる。照明装置は、透過型または落射型である。
透過型の照明装置はステージ１１の下方に配置され、落
射型の照明装置はステージ１１の上方に配置される。

【００１２】また、図１には１本の対物レンズ１２のみ
を示したが、本実施形態の顕微鏡１０は、倍率が異なる
複数の対物レンズ１２によって観察可能である。複数の
対物レンズ１２は、不図示の電動レボルバに装着されて
いる。そして、電動レボルバ(不図示)は、これを回転駆
動する駆動部１８に接続されている。さらに、顕微鏡１
０には、対物レンズ１２と接眼レンズ１３との間（アフ
ォーカル系）に、ダイクロイックミラー１６とハーフミ
ラー１７とが配置されている。ダイクロイックミラー１
６は、赤外光Ｌａ,Ｌｂを反射して可視光Ｌｃを透過す
る。ハーフミラー１７は、可視光の一部Ｌｄを反射して
他の一部Ｌｅを透過する。ダイクロイックミラー１６と
ハーフミラー１７とは、焦点合わせ装置(２１〜３９)を
組み込むために配置した光学素子である。

【００１３】さて、顕微鏡１０の焦点合わせ装置(２１
〜３９)について具体的に説明する。焦点合わせ装置(２
１〜３９)は、ステージ１１を駆動する駆動部３８と、
ダイクロイックミラー１６に向けてスリット状の赤外光
Ｌｆ(検出光)を射出する赤外射出部(２１〜２４)と、ダ
イクロイックミラー１６からの赤外光Ｌｇを受光する赤
外受光部(２５〜３０)と、赤外受光部(２５〜３０)から
の出力信号を処理する信号処理部３１と、ハーフミラー
１７からの可視光Ｌｅを受光する可視受光部(３２〜３
４)と、可視受光部(３２〜３４)からの出力信号を処理
する信号処理部３５と、ＣＰＵ３６と、メモリ３７と、
入力部３９とで構成されている。

【００１４】まず、ステージ１１の駆動部３８について
説明する。駆動部３８には、図２に示すように、ステー
ジ１１に取り付けられたＤＣモータ４１と、ＣＰＵ３６
からの上下動制御信号に基づいてＤＣモータ４１を回転
させるモータドライバ４２と、ＤＣモータ４１の回転角
を検出するロータリーエンコーダ４３と、ロータリーエ
ンコーダ４３の検出結果に基づいてステージ１１の上下
動をカウントするアップ/ダウンカウンタ４４とが設け
られる。アップ/ダウンカウンタ４４のカウント結果
は、上下動位置信号としてＣＰＵ３６に出力される。

【００１５】ステージ１１は、上記したＤＣモータ４１
が回転すると、その回転角に応じて上下動する。そし
て、ステージ１１上に載置された標本もカバーガラス１
４,スライドガラス１５と共に上下動し、標本と対物レ
ンズ１２との位置関係が調整される。また、駆動部３８
には、リミットセンサ４５が設けられている。リミット
センサ４５は、ステージ１１の上下動の限界点を検出す
るセンサであり、対物レンズ１２とカバーガラス１４と
の接触を回避するために設けたものである。

【００１６】次に、赤外射出部(２１〜２４)について説
明する。赤外射出部(２１〜２４)は、図１に示すよう
に、ＬＥＤ光源２１と、スリット部材２２と、コレクタ
レンズ２３と、第１瞳制限マスク２４とで構成される。
ＬＥＤ光源２１は、赤外光を発光する。スリット部材２
２は、長方形の細長いスリット開口２２ａを有する。ス
リット開口２２ａの長手方向は、紙面に垂直である。コ
レクタレンズ２３は、拡散光を集光して平行光に変換す
る。

【００１７】第１瞳制限マスク２４は、瞳の半分を遮光
する。第１瞳制限マスク２４によって遮光される領域
は、コレクタレンズ２３の光軸２３ａを含むと共にスリ
ット開口２２ａの長手方向に平行な面(紙面に垂直な面)
によって２分される領域のうち一方(図中上方)の領域で
ある。この赤外射出部(２１〜２４)において、ＬＥＤ光
源２１からの赤外光は、スリット開口２２ａを通過し、
コレクタレンズ２３で平行光に変換され、第一瞳制限マ
スク２４で半分が遮光されたのち、ダイクロイックミラ
ー１６に向けて射出される。赤外射出部(２１〜２４)か
ら射出される光Ｌｆは、スリット状の赤外光である。

【００１８】赤外射出部(２１〜２４)からの光Ｌｆは、
ダイクロイックミラー１６に達すると、そこで反射され
(光Ｌａ)、対物レンズ１２の光軸１２ａを含む面によっ
て２分される領域のうち一方(図中左方)を通って対物レ
ンズ１２に入射し、対物レンズ１２を介してステージ１
１上の標本に照射される(光Ｌｈ)。なお、ステージ１１
上の標本がカバーガラス１４によって覆われているた
め、赤外射出部(２１〜２４)からダイクロイックミラー
１６と対物レンズ１２とを介して導かれたスリット状の
赤外光Ｌｈは、カバーガラス１４の表面に投影され、そ
こで反射する。

【００１９】そして、この反射光Ｌｋは、対物レンズ１
２を通過して平行光となり、対物レンズ１２の光軸１２
ａを含む面によって２分される領域のうち他方(図中右
方)を通ってダイクロイックミラー１６に入射し(光Ｌ
ｂ)、そこで反射される。ダイクロイックミラー１６で
反射された光は、赤外受光部(２５〜３０)に向けて進行
することになる(光Ｌｇ)。

【００２０】次に、赤外受光部(２５〜３０)について説
明する。赤外受光部(２５〜３０)は、ハーフミラー２５
と、第２対物レンズ２６と、リレーレンズ系２７と、第
２瞳制限マスク２８と、シリンドリカルレンズ２９と、
ＣＣＤセンサ３０とで構成される。ハーフミラー２５
は、赤外光Ｌｇの一部を反射すると共に赤外光Ｌｆの一
部を透過する。第２対物レンズ２６は、平行光を集光し
て結像光に変換し、スリット像を形成する。リレーレン
ズ系２７は、第２対物レンズ２６によって形成されたス
リット像をリレーし、シリンドリカルレンズ２９を介し
て、ＣＣＤセンサ３０の撮像面に再結像する。

【００２１】第２瞳制限マスク２８は、瞳の半分を遮光
する。第２瞳制限マスク２８によって遮光される領域
は、上記した第１瞳制限マスク２４によって遮光される
領域に対応している。シリンドリカルレンズ２９は、所
定方向のみに屈折作用を持つ。ＣＣＤセンサ３０は、複
数の受光部が１次元に配列されたラインセンサである。
なお、ＣＣＤセンサ３０は、２次元に配列されたエリア
センサであっても良い。

【００２２】この赤外受光部(２５〜３０)において、ダ
イクロイックミラー１６からの赤外光Ｌｇは、ハーフミ
ラー２５での反射後、第２対物レンズ２６とリレーレン
ズ系２７とを介してシリンドリカルレンズ２９に入射
し、このシリンドリカルレンズ２９により所定方向のみ
スリット像が圧縮され（スリット像の長手方向が圧縮さ
れ）、ＣＣＤセンサ３０の撮像面に結像される。

【００２３】このとき、ＣＣＤセンサ３０の撮像面に
は、圧縮されたスリット像が形成される。ＣＣＤセンサ
３０の撮像面の中で圧縮スリット像が形成される位置
は、ステージ１１の上下動によって標本やカバーガラス
１４の位置が変わると、ＣＣＤセンサ３０の長手方向に
移動する。ＣＣＤセンサ３０では、撮像面に形成された
圧縮スリット像に応じて、各々の受光部に電荷が蓄積さ
れる。そして、ＣＣＤセンサ３０の各受光部に蓄積され
た電荷は、ＣＣＤを介して転送され、撮像信号として第
１信号処理部３１（スリット投影式ＡＦ制御回路）に出
力される。

【００２４】なお、ＣＣＤセンサ３０は、第１信号処理
部３１への撮像信号の出力を開始するとき、ＣＰＵ３６
に対してスタートパルスを出力する。ここで、ＣＣＤセ
ンサ３０から第１信号処理部３１に出力される撮像信号
について、図３を用いて説明しておく。図３の横軸は、
ＣＣＤセンサ３０の受光位置を示し、各時刻ｔにおける
撮像信号のピーク位置（受光位置）を示す。図３の縦軸
は撮像信号の電圧値を表している。

【００２５】ＣＣＤセンサ３０から第１信号処理部３１
に出力される撮像信号は、例えば図３の実線(ａ)で示す
ように、１つのピークを持つ(時刻ｔｐ)。撮像信号にピ
ークが現れる時刻ｔｐは、ＣＣＤセンサ３０の撮像面の
中で圧縮スリット像が形成される受光位置に対応してい
る。このため、ステージ１１の上下動によって標本やカ
バーガラス１４の位置が変わり、撮像面における圧縮ス
リット像の形成位置が移動すると、撮像信号におけるピ
ークを示す受光位置(時刻ｔｐ)もシフトする。すなわ
ち、ステージ１１の上下動により、対物レンズ１２の焦
点調整を行っている。

【００２６】例えば、ステージ１１が後ピン側に向けて
移動すると、撮像信号のピークを示す受光位置(時刻ｔ
ｐ)は、時刻ｔｓ側に向けてシフトする（実線(ａ)→点
線(ｂ)）。逆に、ステージ１１が前ピン側に向けて移動
すると、撮像信号のピークを示す受光位置(時刻ｔｐ)
は、時刻ｔｅ側に向けてシフトする（実線(ａ)→点線
(ｃ)）。

【００２７】次に、第１信号処理部３１（スリット投影
式ＡＦ制御回路）について説明する。第１信号処理部３
１は、図２に示すように、ＤＣカット回路５１と、プロ
グラマブル・ゲイン・アンプ(ＰＧＡ)５２と、積分回路
５３,５４と、差分回路５５と、Ａ/Ｄコンバータ５６と
で構成されている。ＤＣカット回路５１は、ＣＣＤセン
サ３０から出力される撮像信号のＤＣ成分をカットす
る。ＰＧＡ５２は、ＤＣ成分がカットされた撮像信号の
ピーク電圧が一定となるように規格化する。

【００２８】積分回路５３,５４は、規格化された撮像
信号の電圧値を積分する。だたし、積分回路５３の積分
範囲は、図４(ａ),(ｂ)に示すように、時刻ｔｓから積
分境界線(時刻ｔｋ)までの範囲である。また、積分回路
５４の積分範囲は、積分境界線(時刻ｔｋ)から時刻ｔｅ
までの範囲である。積分境界線(時刻ｔｋ)は、ＣＰＵ３
６からの制御信号に応じて設定される。

【００２９】上記のように、ステージ１１の上下動によ
って標本やカバーガラス１４の位置が変わると、撮像信
号におけるピークを示す受光位置(時刻ｔｐ)がシフトす
る(図３参照)ため、積分回路５３から出力される積分値
信号(Ａ)の大きさと、積分回路５４から出力される積分
値信号(Ｂ)の大きさとは、それぞれ変化する。撮像信号
のピークが積分境界線(時刻ｔｋ)より前に現れる場合
(図４(ａ),ｔｐ＜ｔｋ)、積分値信号(Ａ)の方が積分値
信号(Ｂ)より大きくなる(Ａ＞Ｂ)。このときのステージ
１１の上下動の位置(Ｚ位置)をＺａとする。

【００３０】逆に、撮像信号のピークが積分境界線(時
刻ｔｋ)より後に現れる場合(図４(ｂ),ｔｐ＞ｔｋ)、積
分値信号(Ａ)の方が積分値信号(Ｂ)より小さくなる(Ａ
＜Ｂ)。このときのステージ１１のＺ位置をＺｂとす
る。そして、撮像信号のピークが積分境界線(時刻ｔｋ)
とほぼ同時に現れる場合(図５,ｔｐ＝ｔｋ)、積分値信
号(Ａ)と積分値信号(Ｂ)とは互いに等しくなる(Ａ＝
Ｂ)。このときのステージ１１のＺ位置をＺ₁とする。

【００３１】上記の積分回路５３,５４の後段に接続さ
れた差分回路５５は、積分回路５３からの積分値信号
(Ａ)と積分回路５４からの積分値信号(Ｂ)との差(Ａ−
Ｂ)を算出し、差分信号を出力する。Ａ/Ｄコンバータ５
６は、差分回路５５からの差分信号をデジタルデータ化
し、差分データとしてＣＰＵ３６に出力する。ここで、
Ａ/Ｄコンバータ５６からＣＰＵ３６に出力される差分
データについて、図６を用いて説明しておく。図６の横
軸は、ステージ１１のＺ位置を表し、縦軸は、差分デー
タの値を表している。

【００３２】例えば、図４(ａ)のように積分値信号がＡ
＞Ｂのとき(ステージ１１はＺａ,撮像信号のピークはｔ
ｐ＜ｔｋ)、差分データは正の値をとる。また、図５の
ように積分値信号がＡ＝Ｂのとき(Ｚ₁,ｔｐ＝ｔｋ)、差
分データは零となる。また、図４(ｂ)のように積分値信
号がＡ＜Ｂのとき(Ｚｂ,ｔｐ＞ｔｋ)、差分データは負
の値をとる。

【００３３】詳細は後述するが、ＣＰＵ３６は、上記し
た差分データ(図６)の値に基づいて、差分データの値が
零となるようにステージ１１の駆動部３８を制御し、差
分データの値が零になると、ステージ１１を停止させる
（Ｚ位置＝Ｚ₁）。このとき、本実施形態の顕微鏡１０
では、カバーガラス１４の表面が対物レンズ１２の焦点
面に一致する（図８(ａ)参照）。

【００３４】ここで、上記した差分データ(図６)の値に
基づくステージ１１の位置制御を「スリット投影式ＡＦ
制御」という。また、スリット投影式ＡＦ制御によるス
テージ１１の停止位置(Ｚ₁)を「合焦位置Ｚ₁」という。
なお、ステージ１１,駆動部３８,赤外射出部(２１〜２
４),ダイクロイックミラー１６,赤外受光部(２５〜３
０),信号処理部３１,ＣＰＵ３６は、請求項の「第４調
整手段」,「第２自動調整手段」に対応する。赤外射出
部(２１〜２４),ダイクロイックミラー１６は、請求項
の「照射部」に対応する。

【００３５】次に、可視受光部(３２〜３４)について説
明する。可視受光部(３２〜３４)は、図１に示すよう
に、第２対物レンズ３２と、中間変倍レンズ３３と、Ｃ
ＣＤセンサ３４とで構成される。第２対物レンズ３２
は、ハーフミラー１７からの平行光(可視光Ｌｅ)を集光
して結像光に変換する。中間変倍レンズ３３は、結像倍
率を切り替える。ＣＣＤセンサ３４は、複数の受光部が
２次元に配列されたエリアセンサである。

【００３６】この可視受光部(３２〜３４)において、ハ
ーフミラー１７を透過した可視光Ｌｅは、第２対物レン
ズ３２と中間変倍レンズ３３とを通過し、ＣＣＤセンサ
３４の撮像面に結像される。なお、可視光Ｌｅは、標本
から発生して対物レンズ１２とダイクロイックミラー１
６とを通過し、ハーフミラー１７に達した可視光の一部
である。このため、ＣＣＤセンサ３４の撮像面には、標
本像が形成される。標本像のコントラストは、周知のよ
うに、ステージ１１の上下動によって標本の位置が変わ
ると変化する。

【００３７】ＣＣＤセンサ３４では、撮像面に形成され
た標本像のコントラストに応じて、各々の受光部に電荷
が蓄積される。そして、ＣＣＤセンサ３４の各受光部に
蓄積された電荷は、ＣＣＤを介して転送され、画像信号
として第２信号処理部３５に出力される。次に、第２信
号処理部３５について説明する。

【００３８】信号処理部３５は、図２に示すように、Ｄ
Ｃカット回路６１と、ＰＧＡ６２と、バンドパスフィル
タ(ＢＰＦ)６３と、微分回路６４と、積分回路６５と、
Ａ/Ｄコンバータ６６とで構成されている。ＤＣカット
回路６１は、ＣＣＤセンサ３４から出力される画像信号
のＤＣ成分をカットする。ＰＧＡ６２は、ＤＣ成分がカ
ットされた画像信号のピーク電圧が一定となるように規
格化する。

【００３９】ＢＰＦ６３は、規格化された画像信号から
不要な周波数成分(低周波成分)を除去する。微分回路６
４と積分回路６５とは、ＢＰＦ６３から出力される画像
信号(高周波成分)の電圧値を積分する。Ａ/Ｄコンバー
タ６６は、積分回路６５からの画像信号をデジタルデー
タ化し、コントラストデータとしてＣＰＵ３６に出力す
る。

【００４０】ここで、Ａ/Ｄコンバータ６６からＣＰＵ
３６に出力されるコントラストデータについて、図７を
用いて説明しておく。図７の横軸は、ステージ１１のＺ
位置を表し、縦軸は、コントラストデータの値を表して
いる。コントラストデータの値は、標本像のコントラス
トの高低を示すため、ステージ１１の上下動によって標
本の位置が変わると変化し、あるＺ位置(Ｚ₂とする)で
最大となる。

【００４１】詳細は後述するが、ＣＰＵ３６は、上記し
たコントラストデータ(図７)の値に基づいて、コントラ
ストデータの値が最大となるようにステージ１１の駆動
部３８を制御し、コントラストデータが最大値になる
と、ステージ１１を停止させる（Ｚ位置＝Ｚ₂）。この
とき、本実施形態の顕微鏡１０では、標本の中の任意の
面１０ａが対物レンズ１２の焦点面に一致する（図８
(ｂ)参照）。

【００４２】ここで、上記したコントラストデータ(図
７)の値に基づくステージ１１の位置制御を「画像コン
トラスト式ＡＦ制御」という。また、画像コントラスト
式ＡＦ制御によるステージ１１の停止位置(Ｚ₂)を「合
焦位置Ｚ₂」という。なお、ステージ１１,駆動部３８,
ダイクロイックミラー１６,ハーフミラー１７,可視受光
部(３２〜３４),第２信号処理部３５,ＣＰＵ３６は、請
求項の「第１調整手段」,「第１自動調整手段」に対応
する。

【００４３】次に、対物レンズ１２が装着されている電
動レボルバ（図１では図示せず）の駆動部１８につい
て、図２を用いて説明する。図２に示すように、駆動部
１８には、電動レボルバ１２ａに取り付けられたＤＣモ
ータ４６と、ＣＰＵ３６からの回転制御信号に基づいて
ＤＣモータ４６を回転させるモータドライバ４７とが設
けられる。

【００４４】電動レボルバ１２ａは、上記したＤＣモー
タ４６の回転に応じて回転する。そして、電動レボルバ
１２ａに装着された複数の対物レンズ１２も共に回転
し、何れか１つの対物レンズ１２が顕微鏡１０の観察光
路上に位置決めされる。駆動部１８には、電動レボルバ
１２ａのレボルバ穴(例えば６個)のうち、顕微鏡１０の
観察光路上に位置決めされたレボルバ穴の番号(１〜６)
を検知するセンサ(不図示)も設けられる。

【００４５】顕微鏡１０の構成説明の最後に、入力部３
９について説明する。入力部３９には、図２に示すよう
に、キーボード７１と、対物レンズ切換スイッチ７２
と、アップ/ダウン微調整スイッチ７３と、合焦補正記
憶スイッチ７４と、合焦補正許可スイッチ７５と、合焦
制御開始スイッチ７６とが設けられている。本実施形態
の顕微鏡１０において、キーボード７１は、カバーガラ
ス１４の厚さＧ（図８(ａ)）を入力するときに使用され
る。キーボード７１から入力されたカバーガラス１４の
厚さＧに関するデータは、メモリ３７に記憶される。カ
バーガラス１４の厚さデータ（請求項の「オフセット
量」）を記憶するメモリ３７の領域を「メモリＭ_G」と
いう。

【００４６】対物レンズ切換スイッチ７２は、顕微鏡１
０の観察光路上に位置決めされた対物レンズ１２を別の
対物レンズ１２に切り換えるときに使用される。ＣＰＵ
３６は、対物レンズ切換スイッチ７２から入力された切
換信号に基づいて電動レボルバ１２ａの駆動部１８を制
御し、切換信号によって指定されたレボルバ穴を顕微鏡
１０の観察光路上に位置決めする。

【００４７】アップ/ダウン微調整スイッチ７３は、手
動操作によってステージ１１の上下動を微調整するとき
に使用される。ＣＰＵ３６は、アップ/ダウン微調整ス
イッチ７３から入力された微調整信号に基づいてステー
ジ１１の駆動部３８を制御し、微調整信号によって指定
された通りにステージ１１を位置決めする。

【００４８】なお、アップ/ダウン微調整スイッチ７３
の操作は、操作者が顕微鏡１０の接眼レンズ１３を介し
て標本の像を観察しながら行われる。そして、操作者に
とってコントラストの高い像が良好に観察できた時点
で、アップ/ダウン微調整スイッチ７３の操作は終了
し、ステージ１１が停止する（Ｚ位置＝Ｚ₃）。このと
き、本実施形態の顕微鏡１０では、標本の中の任意の面
１０ｂが対物レンズ１２の焦点面に一致する（図８(ｃ)
参照）。

【００４９】一般に、接眼レンズ１３を介して観察され
る標本像のコントラストは、上記したＣＣＤセンサ３４
の撮像面に形成される標本像のコントラストと異なって
いる（ステージ１１を停止させた場合）。これは、標本
像の形成に関わる光学系が別構成だからである。接眼レ
ンズ１３を介して観察される標本像も、ＣＣＤセンサ３
４の撮像面に形成される標本像も、標本から発生して対
物レンズ１２とダイクロイックミラー１６とを通過した
可視光(Ｌｃ)がハーフミラー１７で２分された光(Ｌｄ,
Ｌｅ)に起因するが、一方の光Ｌｄは接眼レンズ１３を
介して標本像となり、他方の光Ｌｅは第２対物レンズ３
２,中間変倍レンズ３３を介して標本像となるため、互
いのコントラストは一致しない。

【００５０】したがって、アップ/ダウン微調整スイッ
チ７３による手動操作の結果、位置決めされたステージ
１１の停止位置（Ｚ₃）は、上記したコントラストデー
タ(図７)の値に基づく画像コントラスト式ＡＦ制御によ
るステージ１１の停止位置(合焦位置Ｚ₂)からずれてい
る。手動操作によるステージ１１の停止位置(Ｚ₃)を
「合焦位置Ｚ₃」という。

【００５１】詳細は後述するが、本実施形態の顕微鏡１
０では、画像コントラスト式ＡＦ制御による合焦位置Ｚ
₂と手動操作による合焦位置Ｚ₃とのずれＮ(＝Ｚ₃−
Ｚ₂）に基づいて、ステージ１１の上下動を自動補正す
ることができる。なお、ステージ１１,駆動部３８,ＣＰ
Ｕ３６,アップ/ダウン微調整スイッチ７３は、請求項の
「第２調整手段」に対応する。

【００５２】合焦補正記憶スイッチ７４は、上記した合
焦位置Ｚ₂,Ｚ₃のずれＮ(＝Ｚ₃−Ｚ₂）を検出した後、こ
のずれＮに関するデータ（以下「補正データＮ」とい
う）をメモリ３７に記憶させるときに使用される。ここ
で、補正データＮを記憶するメモリ３７の領域は、合焦
位置Ｚ₂,Ｚ₃のずれＮ(＝Ｚ₃−Ｚ₂）を検出したときの対
物レンズ１２ごとに、つまり、その対物レンズ１２が装
着されているレボルバ穴の番号(１〜６)ごとに、個別に
確保されている。

【００５３】ＣＰＵ３６は、合焦補正記憶スイッチ７４
が操作されると、顕微鏡１０の観察光路に位置決めされ
ているレボルバ穴の番号ａ(＝１〜６)を確認し、番号ａ
に対応するメモリ３７の領域（以下「メモリＭ_N[ａ]」
という。図９参照）に補正データＮを記憶させる。な
お、合焦補正記憶スイッチ７４,ＣＰＵ３６,メモリＭ
_N[ａ]は、請求項の「第１記憶手段」に対応する。

【００５４】合焦補正許可スイッチ７５は、上記のメモ
リＭ_N[ａ]に記憶されている補正データＮに基づいて、
ステージ１１の上下動を自動補正するか否かを設定する
ときに使用される。ＣＰＵ３６は、合焦補正許可スイッ
チ７５が操作されると、自動補正する場合には「許可」
を表すデータ、自動補正しない場合には「禁止」を表す
データを、メモリ３６の所定領域（以下「メモリＭ_o」
という）に記憶させる。

【００５５】合焦制御開始スイッチ７６は、顕微鏡１０
における合焦制御の開始を指示するときに使用される。
ＣＰＵ３６は、合焦制御開始スイッチ７６が操作される
と、スリット投影式ＡＦ制御や画像コントラスト式ＡＦ
制御、さらには、上記の補正データＮ（図９）に基づく
自動補正制御などを順次に実行する。このように、ＣＰ
Ｕ３６は、メモリ３７に格納された制御プログラムや各
種データ、第１信号処理部３１からの差分データ(図
６)、第２信号処理部３５からのコントラストデータ(図
７)、入力部３９から入力された各種の信号などを適宜
参照しながら、上記したステージ１１の駆動部３８や電
動レボルバ１２ａの駆動部１８を制御する。

【００５６】なお、メモリ３７には、上記したメモリＭ
_G,メモリＭ_N[ａ],メモリＭ_oの他に、スリット投影式Ａ
Ｆ制御によって得られる合焦位置Ｚ₁（図８(ａ)）のデ
ータを記憶するメモリＭ₁と、画像コントラスト式ＡＦ
制御によって得られる合焦位置Ｚ₂（図８(ｂ)）のデー
タを記憶するメモリＭ₂と、手動操作によって得られる
合焦位置Ｚ₃（図８(ｃ)）のデータを記憶するメモリＭ₃
と、カバーガラス１４の裏面と合焦位置Ｚ₂とのずれＭ
(＝Ｚ₂−Ｚ₁−Ｇ）に関するデータ（以下「差分データ
Ｍ」という）を記憶するメモリＭ_Mとが含まれる。ＣＰ
Ｕ３６,メモリＭ_Mは、請求項の「第２記憶手段」に対応
する。

【００５７】さらに、メモリ３７には、画像コントラス
ト式ＡＦ制御におけるサーチ範囲を限定するためのデー
タ（図１０(ａ)）も記憶されている。サーチ範囲（下
限,上限）のデータは、ステージ１１の駆動部３８を構
成するアップ/ダウンカウンタ４４のカウント値によっ
て表されている。ちなみに、本実施形態のアップ/ダウ
ンカウンタ４４の１カウントは、０.０５μｍに相当す
る。

【００５８】このサーチ範囲のデータ（図１０(ａ)）を
記憶するメモリ３７の領域は、対物レンズ１２ごとに、
つまり、その対物レンズ１２が装着されているレボルバ
穴の番号(１〜６)ごとに、個別に確保されている。ま
た、メモリ３７には、顕微鏡１０において使用する可能
性のある７本の対物レンズ１２に関して、図１０(ｂ)に
示すように、各々の倍率に応じて設定された合焦可能範
囲(μｍ)のデータと、アップ/ダウンカウンタ４４のカ
ウント値に換算したサーチ範囲のデータとが、予め記憶
されている。

【００５９】図１０(ａ)に示すサーチ範囲のデータは、
電動レボルバ１２ａに実際に装着されている対物レンズ
１２のデータであり、各々の対物レンズ１２が装着され
ているレボルバ穴の番号(１〜６)に対応づけて、図１０
(ｂ)に示す７本の対物レンズ１２に関するデータからコ
ピーしたものである。ＣＰＵ３６は、画像コントラスト
式ＡＦ制御に際して、図１０(ａ)に示すサーチ範囲（下
限,上限）のデータを参照する（後述する）。

【００６０】また、図１０(ａ)に示すサーチ範囲データ
は、各対物レンズ１２ごとに、対物レンズ自体に内蔵さ
れた電子素子(ＩＣなど)に記憶されていても良く、その
データは、信号通信により顕微鏡本体に読み込まれる。
なお、上記したアップ/ダウンカウンタ４４,ＣＰＵ３６
は、請求項の「第１検出手段」,「第２検出手段」に対
応する。また、ステージ１１,駆動部３８,ＣＰＵ３６
は、請求項の「第３調整手段」,「第５調整手段」,「第
３自動調整手段」に対応する。ＣＰＵ３６は、請求項の
「阻止手段」に対応する。キーボード７１,ＣＰＵ３６,
メモリＭ_Gは、「オフセット記憶手段」に対応する。

【００６１】次に、上記のように構成された顕微鏡１０
における焦点合わせ動作について、図１１〜図１３のフ
ローチャートを用いて説明する。図１２,図１３に示す
手順(ステップＳ２１〜Ｓ４０)は、図１１に示す手順
(ステップＳ１〜Ｓ１７)の中のステップＳ１１の処理を
詳細に示したものである。ＣＰＵ３６は、顕微鏡１０に
電源が投入されると、まず、顕微鏡１０の各部（メモリ
３７など）を初期化する(図１１のステップＳ１)。この
初期化によって、上記のメモリＭ_G,Ｍ_N[１]〜Ｍ_N[６],
Ｍ₁,Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ_Mには「０」が入力され、メモリＭ_oには
「許可」を示すデータが記憶される。

【００６２】そして、初期化の後、ＣＰＵ３６は、入力
部３９からの入力信号に基づく設定を行い（図１１のス
テップＳ２〜Ｓ９）、その後、合焦制御開始スイッチ
(ＳＷ)７６の入力があれば（ステップＳ１０がＹ）、合
焦制御を実行する（ステップＳ１１)(図１２,図１３の
ステップＳ２１〜Ｓ４０)。まず初めに、対物レンズ切
換スイッチ７２からの入力は無く(ステップＳ２がＮ)、
キーボード７１からの入力があり(ステップＳ５がＹ)、
合焦補正許可スイッチ７５からの入力も無い(ステップ
Ｓ８がＮ)ときに、合焦制御開始スイッチ７６が入力さ
れ(ステップＳ１０がＹ)、合焦制御(ステップＳ１１)を
実行する場合について説明する。

【００６３】この場合、合焦制御(ステップＳ１１)の開
始に先立って、キーボード７１からカバーガラス１４の
厚さＧが入力され(ステップＳ６)、この厚さＧに関する
データがメモリＭ_Gに記憶される(ステップＳ７)。その
結果、メモリＭ_G≠０となる。他の設定は、上記した初
期化時(ステップＳ１)のままであり、メモリＭ_N[１]〜
Ｍ_N[６],Ｍ₁,Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ_Mには「０」が入力され、メモ
リＭ_oには「許可」を示すデータが記憶されている。

【００６４】さて、合焦制御(ステップＳ１１)を開始す
ると、ＣＰＵ３６は、図１２のステップＳ２１におい
て、合焦位置Ｚ₁,Ｚ₂（図８(ａ),(ｂ)）のデータを記憶
するメモリＭ₁,Ｍ₂の初期化を改めて行う。次に、ＣＰ
Ｕ３６は、上記したスリット投影式ＡＦ制御により、差
分データ(図６)の値が零となるようにステージ１１の駆
動部３８を制御し、合焦位置Ｚ₁の検出処理を行う(ステ
ップＳ２２,Ｓ２３)。そして、合焦位置Ｚ₁を検出する
と(ステップＳ２３がＹ)、スリット投影式ＡＦ制御によ
る処理を終了させ、この時点でのアップ/ダウンカウン
タ４４のカウント値を読み取り、合焦位置Ｚ₁のデータ
としてメモリＭ₁に記憶させる(ステップＳ２４)。

【００６５】スリット投影式ＡＦ制御(ステップＳ２２,
Ｓ２３)による処理の結果、対物レンズ１２の焦点面に
は、カバーガラス１４の表面が位置決めされる（図８
(ａ)）。なお、相対的に、停止しているステージ１１に
対して対物レンズ１２の焦点面が上下動すると考える
と、スリット投影式ＡＦ制御(ステップＳ２２,Ｓ２３)
による処理は、図１４に矢印で示すように進行するこ
とになる。

【００６６】次に、ＣＰＵ３６は、上記した画像コント
ラスト式ＡＦ制御を開始するｚ位置までステージ１１を
上下動させるため、上記の差分データＭがメモリＭ_Mに
記憶されているか否かの判定(ステップＳ２５)と、カバ
ーガラス１４の厚さＧに関するデータがメモリＭ_Gに記
憶されているか否かの判定(ステップＳ２６)とを行う。

【００６７】現時点において、メモリＭ_M＝０(ステップ
Ｓ２５がＮ)、メモリＭ_G≠０(ステップＳ２６がＹ)であ
るため、ＣＰＵ３６は、カバーガラス１４の厚さＧの分
だけステージ１１を上下動させる(ステップＳ２７)。こ
の処理を図１４で説明すると、カバーガラス１４の厚さ
Ｇ分の上下動は、矢印で示すように進行することにな
る。その結果、対物レンズ１２の焦点面には、カバーガ
ラス１４の裏面が位置決めされる。

【００６８】続いて、ＣＰＵ３６は、この位置から上記
の画像コントラスト式ＡＦ制御を開始する。つまり、コ
ントラストデータ(図７)の値が最大となるようにステー
ジ１１の駆動部３８を制御し、合焦位置Ｚ₂の検出処理
を行う(ステップＳ２９〜Ｓ３３)。このサーチ動作は、
カバーガラス１４の裏面から図１４の矢印で示すよう
に進行することになる。

【００６９】なお、サーチ動作の進行中に、ＣＰＵ３６
は、リミットセンサ４５からの出力信号を監視しており
(ステップＳ３０)、ステージ１１の上下動の限界点(リ
ミット位置)を示すリミット信号が出力された場合(Ｓ３
０がＹ)には、合焦不能としてエラー処理を行い(ステッ
プＳ４０)、合焦制御を終了する。また、ＣＰＵ３６
は、上記の差分データＭがメモリＭ_Mに記憶されている
か否かの判定(ステップＳ３１)を行い、記憶されている
場合(Ｓ３１がＹ)にはステップＳ３２に進み、現在進行
中のサーチ動作が図１０(ａ)に示すサーチ範囲を超えた
か否かの判定を行う。ただし、現時点において、メモリ
Ｍ_M＝０(ステップＳ３１がＮ)であるため、ステップＳ
３２の処理については後述する。

【００７０】そして、ＣＰＵ３６は、上記のサーチ動作
によって合焦位置Ｚ₂を検出すると(ステップＳ３３が
Ｙ)、画像コントラスト式ＡＦ制御による処理を終了さ
せる。この時点でのステージ１１は合焦位置Ｚ₂を通り
過ぎているため、ＣＰＵ３６は、通り過ぎた分だけステ
ージ１１を上下動させる(ステップＳ３４)。この処理
は、図１４の矢印で示すように進行する。その結果、
対物レンズ１２の焦点面には、標本の中の任意の面１０
ａが位置決めされる（図８(ｂ)）。

【００７１】次に、ＣＰＵ３６は、この時点でのアップ
/ダウンカウンタ４４のカウント値を読み取り、合焦位
置Ｚ₂のデータとしてメモリＭ₂に記憶させる(ステップ
Ｓ３５)。さらに、ＣＰＵ３６は、メモリＭ_G内のカバー
ガラス１４の厚さＧのデータと、メモリＭ₁内の合焦位
置Ｚ₁のデータと、メモリＭ₂内の合焦位置Ｚ₂のデータ
とに基づいて、差分データＭ(＝Ｚ₂−Ｚ₁−Ｇ）を求
め、メモリＭ_Mに記憶させる(ステップＳ３６)。

【００７２】次のステップＳ３７において、ＣＰＵ３６
は、合焦補正許可スイッチ７５の操作(図１１のステッ
プＳ８９)に応じて設定されたメモリＭ_oの内容を確認
し、メモリＭ_oに「許可」を示すデータが記憶されてい
る場合(Ｓ３７がＹ)にはステップＳ３８に進み、「禁
止」を示すデータが記憶されている場合(Ｓ３７がＮ)に
は合焦制御を終了する。

【００７３】現時点において、メモリＭ_oには「許可」
を示すデータが記憶されている(Ｓ３７がＹ)ため、ＣＰ
Ｕ３６は、ステップＳ３８において、上記の補正データ
ＮがメモリＭ_N[ａ]に記憶されているか否かの判定を行
い、記憶されている場合(Ｓ３８がＹ)にはステップＳ３
９に進む。ただし、現時点において、メモリＭ_N[ａ]＝
０(Ｓ３８がＮ)であるため、ＣＰＵ３６は、ステップＳ
３９の処理を実行せずに、合焦制御を終了する。ステッ
プＳ３９の処理については後述する。

【００７４】このようにして合焦制御が終了した後、Ｃ
ＰＵ３６は、図１１のステップＳ１２においてメモリＭ
₂の内容を確認する。そして、メモリＭ₂に合焦位置Ｚ₂
のデータが記憶されている場合(Ｓ１２がＹ)にはステッ
プＳ１３に進み、記憶されていない場合(Ｓ１２がＮ)に
はステップＳ２の処理に戻る。メモリＭ₂に合焦位置Ｚ₂
のデータが記憶されている場合(Ｓ１２がＹ)とは、ステ
ップＳ１１の合焦制御が正常に終了した場合である。ま
た、メモリＭ₂に合焦位置Ｚ₂のデータが記憶されていな
い場合(Ｓ１２がＮ)とは、ステップＳ１１の合焦制御が
正常に終了しなかった場合、つまり、エラー処理(図１
３のステップＳ４０)によって終了した場合である。

【００７５】次に、上記したステップＳ１１の合焦制御
が正常に終了して、メモリＭ₂に合焦位置Ｚ₂のデータが
記憶された場合の処理（ステップＳ１３〜Ｓ１７）につ
いて、説明する。この時点では、上記したように、対物
レンズ１２の焦点面に標本の中の任意の面１０ａが位置
決めされ（図８(ｂ),合焦位置Ｚ₂）、ＣＣＤセンサ３４
(図１)の撮像面に形成される標本像のコントラストは最
大となっている。

【００７６】しかし、接眼レンズ１３を介して観察され
る標本像のコントラストは、必ずしも最大とは限らな
い。このため、ＣＰＵ３６は、ステップＳ１３におい
て、アップ/ダウン微調整スイッチ７３の入力があるか
否かを判定し、入力が無い場合(Ｓ１３がＮ)には、ステ
ップＳ２の処理に戻る。一方、アップ/ダウン微調整ス
イッチ７３の入力がある場合(Ｓ１３がＹ)、ＣＰＵ３６
は、アップ/ダウン微調整スイッチ７３からの微調整信
号に基づいてステージ１１の駆動部３８を制御し、微調
整信号によって指定された通りにステージ１１を上下動
させる(ステップＳ１４)。アップ/ダウン微調整スイッ
チ７３の操作は、操作者が顕微鏡１０の接眼レンズ１３
を介して標本の像を観察しながら行われる。この手動
操作によるステージ１１の上下動は、図１４の矢印で
示すように進行する。そして、操作者にとってコントラ
ストの高い像が良好に観察できた時点で、アップ/ダウ
ン微調整スイッチ７３の操作は終了する。このとき、対
物レンズ１２の焦点面には、標本の中の任意の面１０ｂ
が位置決めされる（図８(ｃ)）。

【００７７】次に、ＣＰＵ３６は、合焦補正記憶スイッ
チ７４の入力があるか否かを判定し(ステップＳ１５)、
入力が無い場合(Ｓ１５がＮ)にはステップＳ２の処理に
戻る。そして、合焦補正記憶スイッチ７４の入力がある
場合(Ｓ１５がＹ)、ＣＰＵ３６は、この時点でのアップ
/ダウンカウンタ４４のカウント値を読み取り、合焦位
置Ｚ₃のデータとしてメモリＭ₃に記憶させる(ステップ
Ｓ１６)。

【００７８】さらに、ＣＰＵ３６は、メモリＭ₃内の合
焦位置Ｚ₃のデータと、メモリＭ₂内の合焦位置Ｚ₂のデ
ータとに基づいて、補正データＮ(＝Ｚ₃−Ｚ₂）を求
め、対物レンズ１２のレボルバ穴の番号ａに応じたメモ
リＭ_N[ａ]に記憶させる(ステップＳ１７)。その後、ス
テップ２の処理に戻る。以上のようにして、メモリＭ_G
≠０、メモリＭ_N[ａ],Ｍ_M＝０、メモリＭ_o＝「許可」と
いう設定下での焦点合わせ動作が終了すると、メモリＭ
_Mには、差分データＭ(＝Ｚ₂−Ｚ₁−Ｇ）が記憶される
(図１３のステップＳ３６)。その結果、メモリＭ_M≠０
となる。また、図１１のステップＳ１７の処理を実行し
た場合には、メモリＭ_N[ａ]に、補正データＮ(＝Ｚ₃−
Ｚ₂）が記憶される。その結果、メモリＭ_M≠０となる。

【００７９】次に、メモリＭ_G,Ｍ_N[ａ],Ｍ_M≠０、メモ
リＭ_o＝「許可」という設定下での合焦制御(図１１のス
テップＳ１１)(図１２,図１３のステップＳ２１〜Ｓ４
０)について説明する。今回の合焦制御は、図１５に示
す矢印〜にしたがって処理が進行することになる。
ＣＰＵ３６は、前回と同様にステップＳ２１〜Ｓ２４の
処理を実行し、スリット投影式ＡＦ制御によって合焦位
置Ｚ₁を検出して(図１５の矢印)、合焦位置Ｚ₁のデー
タをメモリＭ₁に記憶させる。このとき、対物レンズ１
２の焦点面にはカバーガラス１４の表面が位置決めされ
る（図８(ａ)）。

【００８０】次に、ＣＰＵ３６は、前回と同様にステッ
プＳ２５の処理を実行し、今回はメモリＭ_M≠０(Ｓ２５
がＹ)であるため、ステップＳ２８に進み、カバーガラ
ス１４の厚さＧと差分データＭ(＝Ｚ₂−Ｚ₁−Ｇ)とを合
計した分だけステージ１１を上下動させる(図１５の矢
印)。その結果、対物レンズ１２の焦点面には、前回
の画像コントラスト式ＡＦ制御で検出された合焦位置Ｚ
₂（図８(ｂ)）における標本の面１０ａが位置決めされ
る。そして、この位置から今回の画像コントラスト式Ａ
Ｆ制御が開始される。つまり、今回の画像コントラスト
式ＡＦ制御のサーチ動作は、標本の面１０ａから図１５
の矢印で示すように進行することになる。

【００８１】ＣＰＵ３６は、サーチ動作の進行中(ステ
ップＳ２９〜Ｓ３３)、前回と同様にステップＳ３０の
処理（リミットセンサ４５からの出力信号の監視）を実
行する。さらに、今回は、差分データＭがメモリＭ_Mに
記憶されている(Ｓ３１がＹ)ため、ステップＳ３２に進
み、現在進行中のサーチ動作が図１０(ａ)に示すサーチ
範囲を超えたか否かの判定を行う。

【００８２】ＣＰＵ３６は、図１０(ａ)に示すサーチ範
囲のデータの中から、顕微鏡１０の観察光路に位置決め
されているレボルバ穴の番号ａ(＝１〜６)に対応するデ
ータを読み出し、読み出したサーチ範囲のデータを参照
しながらサーチ動作を行う。そして、サーチ範囲を超え
た場合(Ｓ３２がＹ)には、合焦不能としてエラー処理を
行い(ステップＳ４０)、合焦制御を終了する。

【００８３】サーチ範囲を超えることなく合焦位置Ｚ₂
を検出し終えると(ステップＳ３３がＹ)、ＣＰＵ３６
は、画像コントラスト式ＡＦ制御による処理を終了さ
せ、前回と同様にステップＳ３４〜Ｓ３６の処理を実行
する。つまり、合焦位置Ｚ₂を通り過ぎた分だけステー
ジ１１を上下動させる(図１５の矢印,Ｓ３４)と共
に、今回の合焦位置Ｚ₂のデータをメモリＭ₂に記憶させ
(Ｓ３５)、今回の差分データＭ(＝Ｚ₂−Ｚ₁−Ｇ）をメ
モリＭ_Mに記憶させる(Ｓ３６)。

【００８４】次に、ＣＰＵ３６は、メモリＭ_Oに「許
可」を示すデータが記憶されていることを確認する(ス
テップＳ３７がＹ)と共に、メモリＭ_N[ａ]に補正データ
Ｎ(＝Ｚ ₃−Ｚ₂）が記憶されていることを確認する(ステ
ップＳ３８がＹ)と、ステップＳ３９に進む。そして、
メモリＭ_N[ａ]に記憶されている補正データＮ(＝Ｚ₃−
Ｚ₂）に基づいて、ステージ１１を上下動させる(図１５
の矢印)。そして、合焦制御の処理を終了する。

【００８５】このとき、対物レンズ１２の焦点面には、
前回の手動操作によって検出された合焦位置Ｚ₃（図８
(ｃ)）における標本の面１０ｂ近傍が位置決めされる。
そして、合焦制御が終了した後、ＣＵＰ３６は、前回と
同様に図１１のステップＳ１２〜１７の処理を実行し、
適宜、メモリＭ_N[ａ]内のデータを記憶させる。以上の
ようにして、メモリＭ_G,Ｍ_N[ａ],Ｍ_M≠０、メモリＭ_o＝
「許可」という設定下での焦点合わせ動作が終了する
と、メモリＭ_Mに記憶された差分データＭ(＝Ｚ₂−Ｚ₁−
Ｇ）は今回のデータに応じて更新される。また、図１１
のステップＳ１７の処理を実行した場合には、メモリＭ
_N[ａ]に記憶された補正データＮ(＝Ｚ₃−Ｚ₂）も今回の
データに応じて更新される。

【００８６】したがって、対物レンズ切換スイッチ７２
からの入力が無く(図１１のステップＳ２がＮ)、合焦補
正許可スイッチ７５からの入力も無い(ステップＳ８が
Ｎ）場合には、上記したメモリＭ_G,Ｍ_N[ａ],Ｍ_M≠０、
メモリＭ_o＝「許可」という設定下での焦点合わせ動作
が繰り返し実行される。そして、合焦補正許可スイッチ
７５の操作(図１１のステップＳ８がＹ)に応じて、メモ
リＭ_oの内容が「禁止」に変更される(ステップＳ８)
と、ＣＰＵ３６は、焦点合わせ動作の繰り返しの中で、
図１３のステップＳ３８,Ｓ３９の処理（補正データＮ
に基づくステージ１１の自動補正処理）を実行せずに、
合焦制御(図１１のステップＳ１１)を終了する。

【００８７】また、対物レンズ切換スイッチ７２の入力
があれば(図１１のステップＳ２がＹ)、ＣＰＵ３６は、
顕微鏡１０の観察光路上に位置決めされている対物レン
ズ１２を別の対物レンズ１２に切り換える制御を行い
(ステップＳ３)、次いで、補正データＭを記憶するメモ
リＭ_Mの初期化を行う(ステップＳ４)。その結果、Ｍ_M＝
０となる。この場合の合焦制御は、他の設定が、メモリ
Ｍ_G,Ｍ_N[ａ]≠０、メモリＭ_o＝「許可」であるとき、図
１４の矢印〜にしたがって処理が進行することにな
る。

【００８８】上記のように、本実施形態の顕微鏡１０に
よれば、メモリＭ_o＝「許可」,メモリＭ_N[ａ]≠０とい
う設定下において、画像コントラスト式ＡＦ制御(図１
３のステップＳ２９〜３４)の後に、メモリＭ_N[ａ]内の
補正データＮ（前回までに求めた手動操作による合焦位
置Ｚ₃と画像コントラスト式ＡＦ制御による合焦位置Ｚ₂
との差）に基づいてステージ１１の上下動を自動補正す
る(ステップＳ３９)ため、操作者にとってコントラスト
の高い像を良好に観察することができる。

【００８９】また、本実施形態の顕微鏡１０によれば、
メモリＭ_oの記憶内容を「許可」から「禁止」に設定変
更することによって、上記の補正データＮに基づくステ
ージ１１の自動補正を実行しないようにできるため、標
本の像を接眼レンズ１３ではなく例えばＴＶモニタに表
示させて観察する場合にも対応できる。さらに、本実施
形態の顕微鏡１０によれば、画像コントラスト式ＡＦ制
御の前に、スリット投影式ＡＦ制御(図１２のステップ
Ｓ２２,Ｓ２３)を実行し、次いで、所定量だけステージ
１１の上下動を自動補正する(図１２のステップＳ２７
またはＳ２８)ため、画像コントラスト式ＡＦ制御によ
るサーチ動作の範囲を狭くすることができる。その結
果、合焦制御(図１１のステップＳ１１)に要する時間の
短縮が図られ、顕微鏡画像を短時間で取得することがで
きる。

【００９０】特に、スリット投影式ＡＦ制御を実行した
後、カバーガラス１４の厚さＧと差分データＭ(＝Ｚ₂−
Ｚ₁−Ｇ)とを合計した分だけステージ１１の上下動を自
動補正した場合(図１５の矢印)には、画像コントラス
ト式ＡＦ制御によるサーチ動作の範囲を確実に狭くする
ことができ、合焦制御の時間と顕微鏡画像の取得時間を
確実に短縮できる。

【００９１】上記した実施形態では、落射型または透過
型の照明によって生物標本を蛍光観察する顕微鏡１０の
例を説明したが、本発明は、生物標本に限らず、例えば
半導体ウエハを落射照明で観察する顕微鏡などにも適用
できる。さらに、上記した実施形態では、標本と対物レ
ンズ１２との位置関係を調整するためにステージ１１を
上下動させる例を説明したが、対物レンズ１２を上下動
させても良いし、対物レンズ１２と標本との双方を上下
動させても良い。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
迅速な焦点調整が可能となり、操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の顕微鏡の全体構成を示す図であ
る。

【図２】本実施形態の顕微鏡の電気的な構成を示すブロ
ック図である。

【図３】標本と対物レンズとの位置関係が変化したとき
に撮像信号のピークがシフトする様子を示す図である。

【図４】撮像信号のピークと積分境界線との位置関係を
例示する図である。

【図５】撮像信号のピークと積分境界線とがほぼ一致す
る様子を示す図である。

【図６】差分データがステージの位置に応じて変化する
様子を示す図である。

【図７】コントラストデータがステージの位置に応じて
変化する様子を示す図である。

【図８】本実施形態の顕微鏡における３種類の合焦位置
を示した説明図である。

【図９】補正データＮを記憶するメモリの説明図であ
る。

【図１０】画像コントラスト式ＡＦ制御におけるサーチ
範囲を規定したメモリの説明図である。

【図１１】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作
を示すフローチャートである。

【図１２】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作
を示すフローチャートである。

【図１３】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作
を示すフローチャートである。

【図１４】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作
の段階を示す説明図である。

【図１５】本実施形態の顕微鏡における焦点合わせ動作
の段階を示す説明図である。

【符号の説明】

１０顕微鏡１１ステージ１２対物レンズ１３接眼レンズ１４カバーガラス１５スライドガラス１６ダイクロイックミラー１７，２５ハーフミラー２１ＬＥＤ光源２２スリット部材２３コンデンサレンズ２４第１瞳制限マスク２６，３２第２対物レンズ２７リレーレンズ系２８第２瞳制限マスク１９シリンドリカルレンズ３０，３４ＣＣＤセンサ３１第１信号処理部３５第２信号処理部３３中間変倍レンズ３６ＣＰＵ３７メモリ１８，３８駆動部３９入力部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 7/11 ＤＦターム(参考） 2F065 AA06 DD09 FF66 GG07 GG21 JJ02 JJ25 LL08 LL28 LL46 MM03 PP24 QQ03 QQ14 QQ51 2H051 AA11 BA44 BA45 BA70 CB20 CB22 DA02 DA31 2H052 AD09 AD19 AF03 AF06 AF14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを介して形成される標本の像
のコントラストに基づいて、前記標本と前記対物レンズ
との相対的な位置関係を自動的に調整する第１自動調整
手段と、前記対物レンズを介して前記標本に検出光を照射する照
射部を有し、前記検出光が照射された前記標本からの反
射光に基づいて、前記位置関係を自動的に調整する第２
自動調整手段と、予め定めたオフセット量を記憶するオフセット記憶手段
と、前記第２自動調整手段による調整後であって前記第１自
動調整手段による調整前に、前記オフセット記憶手段に
記憶されている前記オフセット量に基づいて前記位置関
係を自動的に調整する第３自動調整手段とを備えたこと
を特徴とする顕微鏡用焦点合わせ装置。
【請求項２】対物レンズを介して形成される標本の像
のコントラストに基づいて、前記標本と前記対物レンズ
との相対的な位置関係を自動的に調整する第１調整手段
と、外部からの手動操作に基づいて、前記位置関係を微調整
する第２調整手段と、前記第１調整手段による調整後の前記位置関係と前記第
２調整手段による調整後の前記位置関係とのずれを検出
する第１検出手段と、前記第１検出手段によって検出された前記ずれを記憶す
る第１記憶手段と、前記第１調整手段による調整後であって前記第２調整手
段による調整前に、前記第１記憶手段に前記ずれが記憶
されているか否かを判定し、前記ずれが記憶されている
場合には、該ずれに基づいて前記位置関係を自動的に調
整する第３調整手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡
用焦点合わせ装置。
【請求項３】請求項２に記載の顕微鏡用焦点合わせ装
置において、前記第３調整手段による前記位置関係の調整を阻止する
阻止手段を備えたことを特徴とする顕微鏡焦点位置検出
装置。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の顕微鏡
用焦点合わせ装置において、前記対物レンズを介して前記標本に検出光を照射する照
射部を有し、前記検出光が照射された前記標本からの反
射光に基づいて、前記位置関係を自動的に調整する第４
調整手段と、前記第４調整手段による調整後の前記位置関係と前記第
１調整手段による調整後の前記位置関係とのずれを検出
する第２検出手段と、前記第２検出手段によって検出された前記ずれを記憶す
る第２記憶手段と、前記第４調整手段による調整後であって前記第１調整手
段による調整前に、前記第２記憶手段に前記ずれが記憶
されているか否かを判定し、前記ずれが記憶されている
場合には、該ずれに基づいて前記位置関係を自動的に調
整する第５調整手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡
用焦点合わせ装置。
【請求項５】対物レンズおよび接眼レンズを有し、標
本の像を形成する結像光学系と、前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に配置された請
求項１から請求項４の何れか１項に記載の顕微鏡用焦点
合わせ装置とを備えたことを特徴とする顕微鏡。