JP2000098256A - Aiming device for microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡における観
察標本のピント合わせに用いられる焦準装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing device used for focusing an observation sample on a microscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、顕微鏡における観察標本のピント
合わせに用いられる焦準装置として、標本を載置するス
テージまたは対物レンズの上下動をラックとピニオンの
組み合わせた構成を用いて手動操作によりピント合わせ
を行なうものや、これらのラックとピニオンの駆動をス
テッピングモータなどのアクチュエータと連動させる電
動操作によりピント合わせを行なうものが用いられてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a focusing device used for focusing an observation sample in a microscope, a stage on which a sample is mounted or an up-and-down movement of an objective lens is manually focused by using a combination of a rack and a pinion. And those that perform focusing by an electric operation that interlocks the drive of these racks and pinions with an actuator such as a stepping motor are used.
【０００３】特公昭６３−５６９６１号公報および特公
平５−８７８０４号公報は、自動合焦動作（オートフォ
ーカス／ＡＦ）によるピント合わせを速やかに行なうた
めのもので、前者は、ＡＦ動作時の駆動制御において、
撮影レンズが合焦点近傍の所定範囲内であるか否かで駆
動速度を変化させたもの、後者は、合焦開始時に合焦検
出のための画像情報が得られない場合は、予め合焦位置
近傍の基準位置までステージを移動させ、その後、合焦
動作を再開させるようにしたもので、このような焦準装
置によれば、ピント合わせを速やかに、且つ手際よく行
なうことができる。[0003] Japanese Patent Publication No. 63-56961 and Japanese Patent Publication No. 5-87804 are for speedy focusing by an automatic focusing operation (auto focus / AF). In control
The driving speed is changed depending on whether the photographing lens is within a predetermined range near the focal point, and the latter is based on the pre-focus position if image information for focus detection cannot be obtained at the start of focusing. The stage is moved to a nearby reference position, and then the focusing operation is restarted. According to such a focusing device, focusing can be performed quickly and skillfully.
【０００４】ところが、これらのものは、いずれもＡＦ
機能に付加されることを前提としており、つまり、ＡＦ
動作時に限定して用いられるものであるため、例えば、
観察標本の反射率や画像情報などの原因でピント合わせ
が不可能に陥ったような場合で、ＡＦ機能を外した状態
でのピント合わせについては、依然として粗／微動スイ
ッチを切換えて、合焦位置付近までのアプローチ、およ
び合焦位置近傍でのピントの微調整を行なわなければな
らず、このため粗動状態のままでピント位置を通り過ぎ
てしまうことがあり、ピント合わせに時間がかかってし
まうことになる。[0004] However, all of these devices are AF
It is assumed that it is added to the function, that is, AF
Because it is used only during operation, for example,
When focusing becomes impossible due to the reflectance of the observation sample or image information, etc. For focusing with the AF function removed, the coarse / fine switch is still switched and the focus position is changed. The approach to the vicinity and the fine adjustment of the focus in the vicinity of the focus position must be performed, so that the camera may pass the focus position in the coarse movement state, and it takes time to focus. become.
【０００５】また、一般的な顕微鏡では、標本の交換
時、対物レンズの交換時などでは、標本と対物レンズの
衝突による標本破損を防ぐため、一旦ステージと対物レ
ンズの間の距離を十分に離し、標本交換、対物レンズ交
換を行なった後に再び元の位置まで復帰させるようにし
ているが、上述した公報に開示されるものは、このよう
な場合の駆動動作に費やす効率の最適化は考えられてお
らず、例えばステージ退避スイッチなどを別途用意し
て、ステージの高速待機／復帰を行なっている。Further, in a general microscope, when exchanging a specimen or an objective lens, the distance between the stage and the objective lens is once sufficiently increased to prevent the specimen from being damaged due to collision between the specimen and the objective lens. After the sample exchange and the objective lens exchange are performed, the original position is returned to the original position. However, the one disclosed in the above-mentioned publication is considered to optimize the efficiency spent on the driving operation in such a case. However, for example, a stage retreat switch or the like is separately prepared to perform high-speed standby / return of the stage.
【０００６】この結果として、粗／微動スイッチやステ
ージ退避スイッチを取り扱わなければならず、効率のよ
い作業が望めないのが現状であった。これに対して、特
開平９−２１１３３５号公報では、合焦位置付近に位置
検出センサを設け、センサが検出されている範囲、つま
り合焦位置付近と、センサが検出されない範囲、つまり
合焦位置範囲外とで駆動手段の移動量を変化させ、単一
操作だけで粗／微動の切換を実現させ、標本交換、対物
レンズ交換に費やす時間の短縮化を可能にしたものが考
えられている。As a result, the coarse / fine movement switch and the stage retreat switch must be handled, so that efficient work cannot be expected at present. On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-213335, a position detection sensor is provided near the in-focus position, and a range where the sensor is detected, that is, the vicinity of the in-focus position, and a range where the sensor is not detected, that is, the in-focus position It has been considered that the amount of movement of the driving means is changed outside the range, coarse / fine switching is realized by a single operation, and the time required for exchanging the sample and the objective lens can be reduced.
【０００７】ところで、通常の顕微鏡では、倍率の異な
る種々の対物レンズを装着するが、これら対物レンズ
は、その種類によってピント位置から対物レンズまでの
距離（ＷＤ）や、画像のぼけ方が大きく異なる。例え
ば、１００倍の高倍対物レンズは、５倍程度の低倍の対
物レンズに対して極端にＷＤが小さく、標本のぼけ方も
急峻である。すなわち、対物レンズの倍率が高くなるほ
ど駆動手段における合焦位置付近の微動範囲が狭くなる
ことから、正確なピント合わせを行なうには、微動範囲
での移動速度を対物レンズの倍率に合わせて調整するな
どの工夫が必要である。By the way, in an ordinary microscope, various objective lenses having different magnifications are mounted, and the distance (WD) from the focus position to the objective lens and the manner of blurring the image greatly differ depending on the type of the objective lens. . For example, a 100 × high-magnification objective lens has an extremely small WD and a sharp blur of a sample compared to a low-magnification objective lens of about 5 ×. That is, as the magnification of the objective lens increases, the fine movement range in the vicinity of the in-focus position in the driving means becomes narrower. To perform accurate focusing, the moving speed in the fine movement range is adjusted according to the magnification of the objective lens. Ingenuity such as is necessary.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した構
成のものでは、位置検出センサの物理的長さ（範囲）に
よって、駆動手段における微動範囲が一義的に決定され
ることから、位置センサの検出範囲が対物レンズの種類
によって変更できなかった。このため、微動範囲を低倍
対物レンズに対応させて、ピント位置から十分に距離を
とった場合、高倍対物レンズの分解能に合わせて駆動手
段のＺ移動量を小さく設定すると、ピント合わせに時間
がかかるという問題が生じる。そこで、スピードアップ
化を図るため、駆動手段のＺ移動量を大きく設定する
と、今度は、高倍率での分解能が損なわれ、正確なピン
ト合わせが困難になるという問題がある。さらに、位置
検出センサが固定されていると、標本の厚みや対物レン
ズに応じた最適な微動範囲に設定することができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、焦準のた
めの作業を効率よく短時間で行なうことができる顕微鏡
の焦準装置を提供することを目的とする。However, in the above configuration, the fine movement range of the driving means is uniquely determined by the physical length (range) of the position detection sensor. The range could not be changed depending on the type of objective lens. For this reason, when the fine movement range is set to correspond to the low-magnification objective lens and a sufficient distance from the focus position is set, if the Z movement amount of the driving means is set to be small in accordance with the resolution of the high-magnification objective lens, the time for focusing becomes short Such a problem arises. Therefore, when the Z movement amount of the driving means is set to be large in order to increase the speed, there is a problem that the resolution at high magnification is impaired, and it is difficult to perform accurate focusing. Furthermore, if the position detection sensor is fixed, it is not possible to set an optimal fine movement range according to the thickness of the sample and the objective lens.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a focusing device for a microscope that can efficiently perform a focusing operation in a short time.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
標本を載置するステージと対物レンズとの間の距離を調
整してピント合わせを行なう顕微鏡の焦準装置におい
て、前記ステージまたは対物レンズを、これらステージ
および対物レンズの間の距離を調整するように駆動する
駆動手段と、前記対物レンズの焦点位置を基準にして前
記ステージまたは対物レンズの微動および粗動範囲を初
期設定する設定手段と、前記駆動手段による駆動を制御
するとともに、前記設定手段で初期設定された微動およ
び粗動範囲に対応させて前記ステージまたは対物レンズ
の微動駆動および粗動駆動を実行させる制御手段とによ
り構成している。According to the first aspect of the present invention,
In a focusing device for a microscope that performs focusing by adjusting the distance between a stage on which a sample is mounted and an objective lens, the stage or the objective lens is adjusted so that the distance between the stage and the objective lens is adjusted. Driving means for driving, setting means for initially setting the fine movement and coarse movement ranges of the stage or the objective lens with reference to the focal position of the objective lens, and controlling the driving by the driving means, And control means for executing fine movement driving and coarse movement driving of the stage or the objective lens in accordance with the set fine movement and coarse movement ranges.
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記制御手段は、前記設定手段により初期
設定される微動範囲を可変可能にしたことを特徴として
いる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control means is capable of changing a fine movement range initially set by the setting means.
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、さらに自動合焦手段を有し、前記制御手段
は、前記自動合焦手段での合焦検出をまって前記ステー
ジまたは対物レンズの微動駆動を実行させることを特徴
としている。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there is further provided an automatic focusing means, wherein the control means detects the focus by the automatic focusing means and controls the stage or the object. It is characterized in that fine movement driving of the lens is executed.
【００１２】この結果、請求項１記載の発明によれば、
対物レンズごとに最適な粗／微動範囲を初期設定するこ
とにより、ピント合わせを効率よく短時間で行なうこと
ができるとともに、標本交換などの作業でも、ステージ
退避に特別な操作を行なうことなく、単一の操作のみで
効率よく行なうことができる。As a result, according to the first aspect of the present invention,
By initially setting the optimum coarse / fine movement range for each objective lens, focusing can be performed efficiently and in a short time, and even in work such as sample exchange, there is no need to perform any special operation to retract the stage. It can be performed efficiently with only one operation.
【００１３】請求項２記載の発明によれば、微動範囲の
絞り込みを行なうことができるので、厚みが等しい複数
の標本に対して、さらに効率のよいステージ退避、復
帰、ピント合わせが可能になり、一方で、厚みの異なる
標本に対しても粗／微動範囲の最適化を簡単に行なうこ
とができる。According to the second aspect of the invention, since the fine movement range can be narrowed down, more efficient stage retraction, return, and focusing can be performed for a plurality of samples having the same thickness. On the other hand, it is possible to easily optimize the coarse / fine movement range even for samples having different thicknesses.
【００１４】請求項３記載の発明によれば、自動合焦手
段を組み合わせることで、ピント合わせのための一連の
作業のフルオート化を実現できるとともに、対物レンズ
の交換時にも余計な設定作業を一切不要にできる。According to the third aspect of the present invention, a series of operations for focusing can be fully automated by combining the automatic focusing means, and unnecessary setting operations can be performed even when the objective lens is replaced. It can be completely unnecessary.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明が適用される顕微
鏡の焦準装置の概略構成を示すものである。図におい
て、１はステージで、このステージ１上には、標本Ｓを
載置している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a focusing device of a microscope to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes a stage on which a sample S is mounted.
【００１６】ステージ１の下方には、照明光学系２０１
を設けている。この照明光学系２０１は、標本Ｓを照明
するための光源２を備え、この光源２からの照明光をコ
レクタレンズ３、調光のためのＮＤフィルタ４、視野絞
り５を介してミラー６に入射し、このミラー６で反射し
た照明光をコンデンサレンズ７を介して標本Ｓに照射す
るようにしている。An illumination optical system 201 is provided below the stage 1.
Is provided. The illumination optical system 201 includes a light source 2 for illuminating the sample S, and the illumination light from the light source 2 is incident on a mirror 6 via a collector lens 3, an ND filter 4 for dimming, and a field stop 5. Then, the illumination light reflected by the mirror 6 is applied to the sample S via the condenser lens 7.
【００１７】一方、ステージ１の上方には、観察光学系
８０１を配置している。この観察光学系８０１は、標本
Ｓを透過した光束をレボルバ９に取付けられた対物レン
ズ８を通過させ、その一部を接眼レンズ１０に導いて、
標本観察を可能にするとともに、その他の光束をオート
フォーカス（ＡＦ）ユニット１１に導入するようにして
いる。このＡＦユニット１１は、標本Ｓの画像を光電変
換した信号に基づいて、合焦状態を検出するものであ
る。On the other hand, above the stage 1, an observation optical system 801 is arranged. The observation optical system 801 passes the light beam transmitted through the sample S through an objective lens 8 attached to a revolver 9, and guides a part of the light beam to an eyepiece 10.
The sample observation is made possible, and other light fluxes are introduced into the auto focus (AF) unit 11. The AF unit 11 detects a focused state based on a signal obtained by photoelectrically converting an image of the sample S.
【００１８】ＡＦユニット１１には、ＣＰＵ１２を接続
している。そして、ＣＰＵ１２には、るステージ駆動部
１３、下限センサ１５および外部コントローラ１６を接
続している。The CPU 12 is connected to the AF unit 11. The CPU 12 is connected with a stage drive unit 13, a lower limit sensor 15, and an external controller 16.
【００１９】ここで、ステージ駆動部１３は、ステージ
１を光軸方向、つまりＺ軸方向に駆動するものである。
下限センサ１５は、フォトインタラプタからなるもの
で、ステージ１が最下限位置まで下降した時、ステージ
１に設けられた遮光板１４により光を遮られ、下限通知
信号を出力するものである。外部コントローラ１６は、
ユーザにより操作されるもので、対物レンズ８の交換、
オートフォーカス機能の開始／停止、対物レンズ８の種
類などの設定および種々の設定／切換えなどを行なう複
数のスイッチ１７を有するとともに、回転操作により所
定のパルス信号を出力するジョグ１８を有している。Here, the stage drive section 13 drives the stage 1 in the optical axis direction, that is, the Z axis direction.
The lower limit sensor 15 is composed of a photo interrupter, and when the stage 1 is lowered to the lowermost position, the light is blocked by the light shielding plate 14 provided on the stage 1 to output a lower limit notification signal. The external controller 16
It is operated by the user to replace the objective lens 8,
It has a plurality of switches 17 for starting / stopping the autofocus function, setting the type of the objective lens 8 and various other settings / switching, and has a jog 18 for outputting a predetermined pulse signal by a rotating operation. .
【００２０】ＣＰＵ１２は、ＡＦユニット１１からの信
号に基づいて合焦判定を行ない標本Ｓを合焦位置に移動
させるためのステージ移動量および方向信号を生成し、
ステージ駆動部１３に出力するとともに、外部コントロ
ーラ１６のジョグ１８からのパルス信号に基づいてステ
ージ１をＺ軸方向に駆動するための信号をステージ駆動
部１３に出力するなど、各種の制御を実行するものであ
る。また、ＣＰＵ１２は、外部コントローラ１６により
設定される各対物レンズ８に対応するステージ１の最適
な微動範囲ａと粗動範囲ｂを、予め格納された装着対物
レンズ情報とレボルバ９から受け取る対物レンズ装着穴
情報から決定するようにしている。The CPU 12 makes a focus determination based on a signal from the AF unit 11 and generates a stage movement amount and a direction signal for moving the sample S to a focus position.
Various controls are executed, such as outputting to the stage drive unit 13 and outputting a signal for driving the stage 1 in the Z-axis direction to the stage drive unit 13 based on a pulse signal from the jog 18 of the external controller 16. Things. Further, the CPU 12 receives the optimal fine movement range a and the coarse movement range b of the stage 1 corresponding to each objective lens 8 set by the external controller 16 from the mounting objective lens information stored in advance and the revolver 9 from the objective lens mounting. It is determined from the hole information.
【００２１】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。まず、図示しない電源スイッチを投入す
ると、図２に示すステージ位置初期化処理を示すフロー
チャートが実行される。Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, when a power switch (not shown) is turned on, a flowchart showing a stage position initialization process shown in FIG. 2 is executed.
【００２２】この場合、ステップ２０１で、電源スイッ
チがオンになると、ステップ２０２で、ステージ駆動部
１３によりステージ１を下方向に駆動し、ステップ２０
３で、下限センサ１５からの下限通知信号が検出される
までステージ１を移動させる。In this case, when the power switch is turned on in step 201, the stage 1 is driven downward by the stage driving unit 13 in step 202, and
At 3, the stage 1 is moved until the lower limit notification signal from the lower limit sensor 15 is detected.
【００２３】そして、ステップ２０３、２０４で、ステ
ージ１の遮光板１４が下限センサ１５を遮った時点で、
下限センサ１５からの下限通知信号をＣＰＵ１２が受け
取ると、この時点の位置をステージ原点位置であるステ
ージ最下限位置Ｃに設定する。In steps 203 and 204, when the light shielding plate 14 of the stage 1 blocks the lower limit sensor 15,
When the CPU 12 receives the lower limit notification signal from the lower limit sensor 15, the position at this time is set as the stage lower limit position C which is the stage origin position.
【００２４】ところで、図３に示すように対物レンズ８
の焦点位置Ａは、対物レンズ８の胴付き面Ｂから４５ｍ
ｍで統一されている。このため、ステージ最下限位置Ｃ
から対物レンズ８の焦点位置Ａまでの距離は一義的に決
定されるが、ステージ１に載置される標本Ｓには、多少
なりとも厚みがあるため、実際のステージ１上面を基準
面とした場合のピント合わせ位置は、焦点位置Ａより標
本Ｓの厚さ分だけ下側になる。By the way, as shown in FIG.
Is 45 m from the barreled surface B of the objective lens 8
m. Therefore, the stage lowermost position C
The distance from to the focal position A of the objective lens 8 is uniquely determined. However, since the sample S mounted on the stage 1 has some thickness, the actual upper surface of the stage 1 is used as a reference plane. In this case, the focus position is below the focal position A by the thickness of the sample S.
【００２５】この状態で、ＣＰＵ１２は、焦点位置Ａを
おおよそのピント位置とし、このピント位置を基準にし
て、各種対物レンズ８の焦点深度に応じてに最適なステ
ージ１の微動範囲ａと粗動範囲ｂを決定する。ここでの
微動範囲ａと粗動範囲ｂは、外部コントローラ１６によ
り設定されたもので、ステップ２０５において、ＣＰＵ
１２がレボルバ９から受け取る対物レンズ装着穴情報と
予め格納された装着対物レンズ情報などの対物レンズ種
類のデータに基づいて決定される。ここで、微動範囲ａ
のうち焦点位置Ａより上側の微動範囲部分は、標本Ｓが
対物レンズ８に衝突しない範囲で予め設定されるもので
ある。また、Ｄは、標本Ｓの厚みを考慮に入れ、対物レ
ンズ８との接触の恐れがないようなステージ１上面の上
限位置である。In this state, the CPU 12 sets the focal position A as an approximate focus position, and based on this focus position, the fine movement range a and the coarse movement of the stage 1 which are optimal according to the focal depth of the various objective lenses 8. Determine the range b. Here, the fine movement range a and the coarse movement range b are set by the external controller 16.
Reference numeral 12 is determined based on objective lens mounting hole information received from the revolver 9 and objective lens type data such as mounting objective lens information stored in advance. Here, the fine movement range a
The fine movement range portion above the focus position A is set in advance in a range where the sample S does not collide with the objective lens 8. D is an upper limit position of the upper surface of the stage 1 such that there is no possibility of contact with the objective lens 8 in consideration of the thickness of the sample S.
【００２６】この場合、一例として、図４に示すよう
に、焦点深度が深く、ＷＤの大きな低倍の対物レンズ
８’の場合は、その焦点深度の深さに対応させて、焦点
位置Ａを基準にした標本側を比較的広くした微動範囲
ａ’に設定するとともに、この微動範囲ａ’でのステー
ジ１の移動量を大きく設定する。また、焦点深度が浅
く、ＷＤの小さい高倍の対物レンズ８’’の場合には、
焦点位置Ａを基準にした標本側を比較的狭くし、微動範
囲ａ’’に設定するとともに、この微動範囲ａ’’内で
のステージ１の移動量を小さく設定するようになる。な
お、粗動範囲ｂでのステージ１の移動量は、微動範囲
ａ’での移動量に比して非常に大きく設定され、ステー
ジ１のスピードアップ化が図れる。In this case, as an example, as shown in FIG. 4, in the case of a low-magnification objective lens 8 'having a large depth of focus and a large WD, the focal position A is set to correspond to the depth of focus. The reference side of the specimen is set to a relatively wide fine movement range a ', and the amount of movement of the stage 1 in the fine movement range a' is set large. In the case of a high-magnification objective lens 8 ″ having a small depth of focus and a small WD,
The specimen side with respect to the focal position A is relatively narrowed to set the fine movement range a ″, and the amount of movement of the stage 1 within the fine movement range a ″ is set small. The movement amount of the stage 1 in the coarse movement range b is set to be much larger than the movement amount in the fine movement range a ', and the speed of the stage 1 can be increased.
【００２７】このようにして、対物レンズ８に対する微
動範囲ａと粗動範囲ｂが初期設定された状態から、図２
に示すステップ２０６で、ステージ駆動部１３によりス
テージ１をステージ最下限位置Ｃから上方向に駆動さ
せ、粗動範囲ｂおよび微動範囲ａを移動させる一連の動
作を実行する。この時、ステップ２０７で、ステージ１
のステージ最下限位置Ｃから上方向への移動にともなう
位置と移動速度の関係をＣＰＵ１２の図示しない記憶手
段に記憶させ、ステップ２０８で、ステージ位置初期化
処理を終了する。As described above, from the state where the fine movement range a and the coarse movement range b for the objective lens 8 are initially set, FIG.
In step 206 shown in (2), a series of operations for moving the stage 1 upward from the stage lowermost position C by the stage driving unit 13 and moving the coarse movement range b and the fine movement range a are executed. At this time, in step 207, stage 1
The relationship between the position associated with the upward movement from the lowermost stage position C of the stage and the moving speed is stored in a storage means (not shown) of the CPU 12, and in step 208, the stage position initialization processing ends.
【００２８】その後、標本観察を行なうような場合、観
察開始指示とともに、標本Ｓを載置したステージ１をス
テージ最下限位置Ｃまで移動させる。この状態から、今
度は、外部コントローラ１６のジョグ１８を回転操作し
て、ジョグ１８からのパルス信号をＣＰＵ１２に入力す
る。すると、この時のジョグ１８の操作により、ステー
ジ駆動部１３より駆動信号が出力され、ステージ１が上
方向に駆動される。この場合、ステージ１の駆動状態
は、ＣＰＵ１２により管理されるステージ位置初期化設
定にしたがって、粗動範囲ｂでは高速移動する粗動駆動
となり、また、微動範囲ａでは、選択された対物レンズ
８に最適な微動駆動になってピント合わせが行なわれ
る。つまり、ジョグ１８を回転操作するのみで、標本Ｓ
のピント位置付近の微動範囲では微動駆動によるピント
合わせが行なわれ、それ以外の粗動範囲では、高速の粗
動駆動によるステージ１の移動が行なわれる。Thereafter, when the sample observation is performed, the stage 1 on which the sample S is mounted is moved to the stage lowermost position C together with the observation start instruction. From this state, this time, the jog 18 of the external controller 16 is rotated to input a pulse signal from the jog 18 to the CPU 12. Then, by the operation of the jog 18 at this time, a drive signal is output from the stage drive unit 13 and the stage 1 is driven upward. In this case, the driving state of the stage 1 is a coarse driving in which the moving speed is high in the coarse moving range b according to the stage position initialization setting managed by the CPU 12, and the selected objective lens 8 is moved in the fine moving range a. Focusing is performed with optimal fine movement driving. In other words, only by rotating the jog 18, the sample S
In the fine movement range near the focus position, focusing is performed by fine movement, and in the other coarse movement range, the stage 1 is moved by high-speed coarse movement.
【００２９】従って、このようにすれば、対物レンズ８
の胴付き面Ｂから焦点位置Ａまでの距離が統一されてい
ることを着目して、ステージ原点位置であるステージ最
下限位置Ｃからの位置管理と対物レンズ情報により、お
およそのピント位置を決定するとともに、この位置に基
づいて対物レンズ８ごとに最適な粗／微動範囲を初期設
定しているので、ピント合わせを効率よく短時間で行な
うことができるとともに、標本交換などの作業でも、ス
テージ退避に特別な操作を行なうことなく、ジョグ１８
による単一の操作のみで効率よく行なうことができる。
また、ステージ１がピント位置から離れていても、ジョ
グ１８の少ない回転操作でピント位置付近までアプロー
チすることができるので、ピント位置調整に費やす時間
が大幅に短縮でき、ピント位置付近までの素早いアプロ
ーチが可能になる。さらに、ピント位置付近の微動範囲
では、対物レンズ８に応じて十分な分解能での微動駆動
が可能であるため、ピント位置を通り過ごしてしまうと
いったわずらしい誤操作の発生も軽減でき、ピント位置
を素早く確実に合わせることができる。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
を説明する。この場合、顕微鏡の焦準装置の構成につい
ては、第１の実施の形態で述べた図１と同様なので、こ
こでは、同図を援用して、説明を省略する。Therefore, by doing so, the objective lens 8
Focusing on the fact that the distance from the body-attached surface B to the focal position A is unified, the approximate focus position is determined by position management from the stage lowermost position C, which is the stage origin position, and objective lens information. At the same time, the optimal coarse / fine movement range is initially set for each objective lens 8 based on this position, so that focusing can be performed efficiently and in a short time, and the stage can be retracted during work such as sample exchange. Jog 18 without any special operation
Can be performed efficiently with only a single operation.
Further, even if the stage 1 is far from the focus position, it is possible to approach the vicinity of the focus position with a small number of rotation operations of the jog 18, so that the time spent for adjusting the focus position can be greatly reduced, and a quick approach to the vicinity of the focus position can be achieved. Becomes possible. Furthermore, in the fine movement range near the focus position, fine movement drive with sufficient resolution is possible according to the objective lens 8, so that the occurrence of erroneous erroneous operations such as passing through the focus position can be reduced, and the focus position can be reduced. Quick and reliable fit. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this case, since the configuration of the focusing device of the microscope is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, the description is omitted here with reference to FIG.
【００３０】一般にステージ１に載置される標本Ｓは、
均一の厚みを持つスライドガラスとカバーガラスで挟ま
れたものであったり、同一の厚みを持つ半導体ウェハな
どであることが多い。Generally, the specimen S mounted on the stage 1 is
In many cases, the slide glass is sandwiched between a slide glass and a cover glass having a uniform thickness, or a semiconductor wafer having the same thickness.
【００３１】このような標本Ｓは、ピント位置の範囲を
狭く限定できるので、かかる標本Ｓを複数連続して観察
するような場合は、始めの標本Ｓにおけるピント位置に
相当するステージ１の位置をＣＰＵ１２に記憶させるこ
とで、図３で述べたステージ１の微動範囲ａを極めて狭
くすることができる。Since the range of the focus position of such a sample S can be limited to a narrow range, when a plurality of such samples S are continuously observed, the position of the stage 1 corresponding to the focus position of the first sample S is determined. The fine movement range a of the stage 1 described with reference to FIG.
【００３２】この場合、第１の実施の形態で述べたステ
ージ位置の初期設定を行なった後、例えば、図５に示す
ようにステージ１がスタート位置Ｅにある場合、最初の
標本Ｓについて、初期設定により決定された微動範囲ａ
と粗動範囲ｂの状態で、ピント合わせを行ない、標本Ｓ
がピント位置Ｆに来た状態で、外部コントローラ１６の
スイッチ１７中の図示しないピント位置設定スイッチを
操作する。In this case, after performing the initial setting of the stage position described in the first embodiment, for example, when the stage 1 is at the start position E as shown in FIG. Fine movement range a determined by setting
Focusing is performed in the state of
Is operated at a focus position setting switch (not shown) in the switch 17 of the external controller 16 in a state in which the is at the focus position F.
【００３３】すると、ＣＰＵ１２では、今度は、標本Ｓ
のピント位置Ｆを基準にして、初期設定された微動範囲
ａより狭い微動範囲ａ１を設定する。この微動範囲ａ１
は、各標本Ｓの厚みのばらつきを考慮したものである
が、標本間の厚みにばらつきが少ない場合には、初期設
定したものより、さらに狭くすることが可能である。Then, in the CPU 12, the sample S
A fine movement range a1 narrower than the initially set fine movement range a is set with reference to the focus position F. This fine movement range a1
Is based on the variation in the thickness of each sample S, but when the thickness between the samples is small, the thickness can be made smaller than the initial setting.
【００３４】従って、このようにすれば、初期設定によ
り決定された微動範囲ａと粗動範囲ｂでピント合わせを
行なった後、外部コントローラ１６により図示しないピ
ント位置設定スイッチを操作するのみで、微動範囲をさ
らに絞り込むことができるので、厚みのばらつきの少な
い標本Ｓに対しては、さらに素早いピント位置へのアプ
ローチを行なうことができ、また、粗動範囲が広がるの
で、少ないジョグ１８の回転操作で、ステージ１を速や
かに退避位置まで移動させることもできる。Therefore, according to this configuration, after focusing is performed in the fine movement range a and the coarse movement range b determined by the initial setting, the external controller 16 only operates the focus position setting switch (not shown) to perform the fine movement. Since the range can be further narrowed down, a quicker approach to the focus position can be performed for the sample S having a small variation in thickness, and the coarse movement range is widened. Alternatively, the stage 1 can be promptly moved to the retreat position.
【００３５】また、ステージ１の微動範囲の基準位置
（ピント位置Ｆ）を任意に変更できるので、厚みの異な
る種々の標本Ｓについてもピント位置Ｆで設定動作を行
なうのみで、最適な微動範囲を設定することもできる。Further, since the reference position (focus position F) of the fine movement range of the stage 1 can be arbitrarily changed, the optimum fine movement range can be set for various samples S having different thicknesses only by performing the setting operation at the focus position F. Can also be set.
【００３６】つまり、第２の実施の形態によれば、微動
範囲の基準位置を１アクションで設定でき、微動範囲の
絞り込みを行なうことができるので、厚みが等しい複数
の標本Ｓに対して、さらに効率のよいステージ退避、復
帰、ピント合わせが可能になり、一方で、厚みの異なる
種々の標本Ｓに対しても、粗／微動範囲の最適化を簡単
に行なうことができる。 （第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態
を説明する。この場合の顕微鏡の焦準装置の構成につい
ては、第１の実施の形態で述べた図１と同様なので、こ
こでも、同図を援用して、説明を省略する。That is, according to the second embodiment, the reference position of the fine movement range can be set by one action, and the fine movement range can be narrowed down. Efficient stage retracting, returning, and focusing can be performed efficiently, and the coarse / fine movement range can be easily optimized for various samples S having different thicknesses. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the focusing device of the microscope in this case is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, the description will be omitted here with reference to FIG.
【００３７】第２の実施の形態では、ステージ微動範囲
の設定は、外部コントローラ１６のスイッチ１７中の図
示しないピント位置設定スイッチの操作により実現して
いたが、この第３の実施の形態では、ＡＦ機能が付加さ
れた顕微鏡において、自動設定できるようにしている。In the second embodiment, the setting of the stage fine movement range is realized by operating a focus position setting switch (not shown) in the switch 17 of the external controller 16, but in the third embodiment, In a microscope to which an AF function is added, automatic setting can be performed.
【００３８】この場合、第１の実施の形態で述べたステ
ージ位置の初期設定を行なった後、例えば、図６に示す
ようにステージ１がスタート位置Ｅにある場合、外部コ
ントローラ１６のスイッチ１７中の図示しないＡＦ開始
スイッチを押し操作する。In this case, after performing the initial setting of the stage position described in the first embodiment, for example, when the stage 1 is at the start position E as shown in FIG. And presses an AF start switch (not shown).
【００３９】ＣＰＵ１２は、このＡＦ開始スイッチの押
し操作を検出すると、ＡＦユニット１１からの信号に基
づいて合焦判定を行ない、この時の判定結果に応じて標
本Ｓを合焦位置に移動させるためにステージ１の移動量
および方向信号を求め、ステージ駆動部１３に出力す
る。When the CPU 12 detects the pressing operation of the AF start switch, the CPU 12 performs focus determination based on a signal from the AF unit 11, and moves the sample S to a focus position according to the determination result at this time. Then, the movement amount and direction signal of the stage 1 are obtained, and output to the stage drive unit 13.
【００４０】これにより、ステージ１は、標本Ｓのピン
ト位置Ｆに相当するステージ位置へ移動される。そし
て、ステージ１が標本Ｓのピント位置Ｆに相当するステ
ージ位置まで移動されると、ＣＰＵ１２は、このステー
ジ位置を基準として、初期設定された微動範囲ａより狭
い微動範囲ａ２を設定する。Thus, the stage 1 is moved to a stage position corresponding to the focus position F of the sample S. When the stage 1 is moved to a stage position corresponding to the focus position F of the sample S, the CPU 12 sets a fine movement range a2 smaller than the initially set fine movement range a with reference to the stage position.
【００４１】一方、標本Ｓの画像コントラスト、反射率
が低く、ＡＦユニット１１からの信号が不足して、自動
合焦動作が失敗したような場合は、ＣＰＵ１２は、新た
な微動範囲ａ２の自動設定は行なわず、初期設定の微動
範囲ａの下限Ｇの位置でステージ１を停止させ、外部コ
ントローラ１６の図示しないＬＥＤなどを介してＡＦ動
作が失敗したことを報知する。On the other hand, when the image contrast and the reflectance of the sample S are low and the signal from the AF unit 11 is insufficient and the automatic focusing operation fails, the CPU 12 automatically sets a new fine movement range a2. Is not performed, the stage 1 is stopped at the position of the lower limit G of the initially set fine movement range a, and the fact that the AF operation has failed via the LED (not shown) of the external controller 16 is notified.
【００４２】この場合でも、初期設定時の微動範囲ａに
よりピント合わせを行なうことができ、さらにピント位
置Ｆを見つけた場合は、第２の実施の形態と同様に、外
部コントローラ１６のスイッチ１７内の図示しないピン
ト位置設定スイッチを押し操作することで、微動範囲ａ
を、さらに狭い微動範囲ａ２に絞り込むことができる。Also in this case, focusing can be performed according to the fine movement range a at the time of the initial setting, and when the focus position F is found, as in the second embodiment, the switch 17 of the external controller 16 is used. By pressing and pressing a focus position setting switch (not shown), the fine movement range a
Can be narrowed down to a narrower fine movement range a2.
【００４３】また、外部コントローラ１６のスイッチ１
７内の図示しない対物レンズ切換えスイッチを押し操作
した場合は、ＣＰＵ１２は、予め設定されているステー
ジ待機距離にしたがって対物交換時の標本接触を回避す
るに十分な距離だけステージ１を下方向に移動させた
後、レボルバ９を回転させ、次の対物レンズ８が光軸中
に挿入されたことを検出し、その後、再度ＡＦ動作を行
なう。この場合においても、ピント位置を検出した場合
は、上述した微動範囲の絞り込みを、またピント位置が
検出できなかった場合は、上述したように現在の対物レ
ンズ８に最適な粗動／微動範囲の初期設定値に基づいて
ステージ１を移動させるようになる。The switch 1 of the external controller 16
When a not-shown objective lens changeover switch in 7 is pressed, the CPU 12 moves the stage 1 downward by a distance sufficient to avoid sample contact at the time of objective exchange according to a preset stage standby distance. After that, the revolver 9 is rotated to detect that the next objective lens 8 has been inserted into the optical axis, and then the AF operation is performed again. Also in this case, when the focus position is detected, the fine movement range is narrowed down, and when the focus position is not detected, as described above, the optimal coarse / fine movement range for the current objective lens 8 is set. The stage 1 is moved based on the initial setting value.
【００４４】従って、このようにすれば、ＡＦ機能が付
加された顕微鏡の場合、ＡＦ開始スイッチを操作するだ
けで、ピント位置の検出から微動範囲の絞り込みまで
を、全て自動的に行なうことができ、しかも、ＡＦ動作
後も対物レンズ８および標本Ｓに応じて最も効率のよい
ステージ駆動が得られるので、単一の操作（ジョグ１８
の回転操作）のみで、非常に効率のよい作業を行なうこ
とができる。つまり、ＡＦユニット１１と組み合わせる
ことで、ピント合わせのための一連の作業のフルオート
化を実現できるとともに、対物レンズ８の交換時にも余
計な設定作業をする必要がなくなり、より一層の作業効
率の向上を実現できる。Therefore, in this manner, in the case of a microscope having an AF function, the entire operation from the detection of the focus position to the narrowing of the fine movement range can be automatically performed only by operating the AF start switch. Moreover, since the most efficient stage drive can be obtained according to the objective lens 8 and the sample S even after the AF operation, a single operation (the jog 18
Only the rotation operation) can perform a very efficient operation. That is, by combining with the AF unit 11, a series of operations for focusing can be fully automated, and there is no need to perform extra setting work even when the objective lens 8 is replaced. Improvement can be realized.
【００４５】また、ＡＦ動作を失敗した場合でも、マニ
ュアルでの効率のよいピント合わせを行なうことができ
るので、どんな種類の標本Ｓに対しても、良好なピント
合わせを行なうことができる。Further, even when the AF operation has failed, efficient and efficient focusing can be performed manually, so that good focusing can be performed on any type of sample S.
【００４６】なお、上述した実施の形態では、標本Ｓと
対物レンズ８間の距離の調節は、ステージ１の上下移動
により行なうようにしているが、対物レンズ８を装着す
るレボルバ９を上下動するようにしてもよい。この場
合、図１に示すように対物レンズ８を上下動する対物レ
ンズ駆動部１９を設けるとともに、対物レンズ８が最上
限位置まで上昇したときに上限通知信号を出力する上限
センサ２０を設けるようになる。また、上述した実施の
形態では、対物レンズ８の種類情報は、外部コントロー
ラ１６から得るようにしているが、例えばレボルバ９の
近くに対物レンズ８の種類を検出する検出手段を設け、
この検出手段からの対物レンズ８の種類情報を得るよう
にしてもよい。In the above embodiment, the distance between the sample S and the objective lens 8 is adjusted by moving the stage 1 up and down. However, the revolver 9 on which the objective lens 8 is mounted is moved up and down. You may do so. In this case, as shown in FIG. 1, an objective lens driving unit 19 that moves the objective lens 8 up and down is provided, and an upper limit sensor 20 that outputs an upper limit notification signal when the objective lens 8 has risen to the uppermost position is provided. Become. In the above-described embodiment, the type information of the objective lens 8 is obtained from the external controller 16. However, for example, a detection unit that detects the type of the objective lens 8 is provided near the revolver 9.
The type information of the objective lens 8 may be obtained from this detection means.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上のべたように、本発明によれば、対
物レンズごとに最適な粗／微動範囲を初期設定すること
により、ピント合わせを効率よく短時間で行なうことが
できるとともに、標本交換などの作業でも、ステージ退
避に特別な操作を行なうことなく、単一の操作のみで効
率よく行なうことができる。また、ステージがピント位
置から離れていても、マニュアルでのピント位置調整に
費やす時間を大幅に短縮でき、ビント位置付近までの素
早いアプローチが可能になる。さらに、ピント位置を通
り過ごしてしまうといったわずらしい誤操作の発生も軽
減できる。As described above, according to the present invention, by initially setting the optimum coarse / fine movement range for each objective lens, focusing can be performed efficiently and in a short time, and sample exchange is possible. Such operations can be efficiently performed with only a single operation without performing any special operation for evacuation of the stage. Further, even if the stage is far from the focus position, the time required for manual focus position adjustment can be greatly reduced, and a quick approach to the vicinity of the bin position can be performed. Furthermore, the occurrence of an erroneous operation such as passing through the focus position can be reduced.
【００４８】また、微動範囲の絞り込みを行なうことが
できるので、厚みが等しい複数の標本に対して、さらに
効率のよいステージ退避、復帰、ピント合わせが可能に
なり、一方で、厚みの異なる標本に対しても粗／微動範
囲の最適化を簡単に行なうことができる。Further, since the fine movement range can be narrowed down, more efficient stage retraction, return, and focusing can be performed on a plurality of samples having the same thickness. On the other hand, the coarse / fine movement range can be easily optimized.
【００４９】さらに、自動合焦手段を組み合わせること
で、ピント合わせのための一連の作業のフルオート化を
実現できるとともに、対物レンズの交換時にも余計な設
定作業する必要がなくなり、より一層の作業効率の向上
を実現できる。Further, by combining the automatic focusing means, a series of operations for focusing can be fully automated, and there is no need to perform any extra setting work when exchanging the objective lens. The efficiency can be improved.
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment.
【図３】第１の実施の形態の動作を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.
【図４】第１の実施の形態の動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するた
めの図。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するた
めの図。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.
１…ステージ ２０１…照明光学系 ２…光源 ３…コレクタレンズ ４…ＮＤフィルタ ５…視野絞り ６…ミラー ７…コンデンサレンズ ８０１…観察光学系 ８…対物レンズ ９…レボルバ １０…接眼レンズ １１…ＡＦユニット １２…ＣＰＵ １３…ステージ駆動部 １４…遮光板 １５…下限センサ １６…外部コントローラ １７…スイッチ １８…ジョグ １９…対物レンズ駆動部 ２０…上限センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stage 201 ... Illumination optical system 2 ... Light source 3 ... Collector lens 4 ... ND filter 5 ... Field stop 6 ... Mirror 7 ... Condenser lens 801 ... Observation optical system 8 ... Objective lens 9 ... Revolver 10 ... Eyepiece 11 ... AF unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... CPU 13 ... Stage drive part 14 ... Light shielding plate 15 ... Lower limit sensor 16 ... External controller 17 ... Switch 18 ... Jog 19 ... Objective lens drive part 20 ... Upper limit sensor
Claims (3)
の間の距離を調整してピント合わせを行なう顕微鏡の焦
準装置において、 前記ステージまたは対物レンズを、これらステージおよ
び対物レンズの間の距離を調整するように駆動する駆動
手段と、 前記対物レンズの焦点位置を基準にして前記ステージま
たは対物レンズの微動および粗動範囲を初期設定する設
定手段と、 前記駆動手段による駆動を制御するとともに、前記設定
手段で初期設定された微動および粗動範囲に対応させて
前記ステージまたは対物レンズの微動駆動および粗動駆
動を実行させる制御手段とを具備したことを特徴とする
顕微鏡の焦準装置。1. A focusing device for a microscope that performs focusing by adjusting a distance between a stage on which a sample is mounted and an objective lens, wherein the stage or the objective lens is disposed at a distance between the stage and the objective lens. A driving unit that drives so as to adjust, a setting unit that initially sets a fine movement and a coarse movement range of the stage or the objective lens based on a focal position of the objective lens, and controls driving by the driving unit, A focusing device for a microscope, comprising: control means for performing fine movement driving and coarse movement driving of the stage or the objective lens in accordance with the fine movement and coarse movement ranges initially set by the setting means.
期設定される微動範囲を可変可能にしたことを特徴とす
る請求項１記載の顕微鏡の焦準装置。2. A focusing device for a microscope according to claim 1, wherein said control means is capable of changing a fine movement range initially set by said setting means.
て前記ステージまたは対物レンズの微動駆動を実行させ
ることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡の焦準装置。3. The apparatus according to claim 2, further comprising an automatic focusing unit, wherein the control unit executes the fine movement drive of the stage or the objective lens by detecting the focus by the automatic focusing unit. 2. The focusing device of the microscope according to 1.
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- 1998-09-22 JP JP26830098A patent/JP4434340B2/en not_active Expired - Fee Related
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