JP2003185913A - 焦点検出装置、焦点合わせ装置、およびそれを備えた顕微鏡 - Google Patents
焦点検出装置、焦点合わせ装置、およびそれを備えた顕微鏡Info
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- JP2003185913A JP2003185913A JP2001389216A JP2001389216A JP2003185913A JP 2003185913 A JP2003185913 A JP 2003185913A JP 2001389216 A JP2001389216 A JP 2001389216A JP 2001389216 A JP2001389216 A JP 2001389216A JP 2003185913 A JP2003185913 A JP 2003185913A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標本からの光量や標本の内部構造などの影響
を受けることなく良好に焦点検出を行える焦点検出装
置、焦点合わせ装置、および顕微鏡を提供する。 【解決手段】 標本20を保持する保持部材11,21
と、保持部材に設けられた焦点検出用のパターン部材2
2と、保持部材を光軸10aに対し交差する方向に移動
させて「標本が光軸上に位置決めされる状態」または
「パターン部材が光軸上に位置決めされる状態」に切り
替える切替手段12と、パターン部材が光軸上に位置決
めされたときに、光軸の方向に関するパターン部材の位
置に基づいて焦点検出を行う検出手段とを備える。
を受けることなく良好に焦点検出を行える焦点検出装
置、焦点合わせ装置、および顕微鏡を提供する。 【解決手段】 標本20を保持する保持部材11,21
と、保持部材に設けられた焦点検出用のパターン部材2
2と、保持部材を光軸10aに対し交差する方向に移動
させて「標本が光軸上に位置決めされる状態」または
「パターン部材が光軸上に位置決めされる状態」に切り
替える切替手段12と、パターン部材が光軸上に位置決
めされたときに、光軸の方向に関するパターン部材の位
置に基づいて焦点検出を行う検出手段とを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、標本の観察や検査
などに用いられる焦点検出装置、焦点合わせ装置、およ
びそれを備えた顕微鏡に関する。
などに用いられる焦点検出装置、焦点合わせ装置、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、画像コントラスト方式やアク
ティブ方式を採用した焦点検出装置が知られている。画
像コントラスト方式では、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に基づいて焦点検出を行
う。アクティブ方式では、標本に対して焦点検出用の検
出光を照射すると共に、検出光が照射された標本からの
反射光を受光し、この反射光の受光位置のずれに基づい
て焦点検出を行う。
ティブ方式を採用した焦点検出装置が知られている。画
像コントラスト方式では、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に基づいて焦点検出を行
う。アクティブ方式では、標本に対して焦点検出用の検
出光を照射すると共に、検出光が照射された標本からの
反射光を受光し、この反射光の受光位置のずれに基づい
て焦点検出を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の画像コントラスト方式は、標本から発生する光
の光量の影響を受けやすく、光量が少ないと焦点検出が
困難になる。一方、上記した従来のアクティブ方式は、
標本の反射率の影響を受けやすく、反射率が低いと光量
が少なくなるため、焦点検出が困難になる。さらに、ア
クティブ方式は、標本の内部構造やパターンの影響を受
けやすく、内部構造やパターンによって検出結果が異な
ってしまう。
た従来の画像コントラスト方式は、標本から発生する光
の光量の影響を受けやすく、光量が少ないと焦点検出が
困難になる。一方、上記した従来のアクティブ方式は、
標本の反射率の影響を受けやすく、反射率が低いと光量
が少なくなるため、焦点検出が困難になる。さらに、ア
クティブ方式は、標本の内部構造やパターンの影響を受
けやすく、内部構造やパターンによって検出結果が異な
ってしまう。
【0004】本発明の目的は、良好に焦点検出を行える
焦点検出装置、焦点合わせ装置、および顕微鏡を提供す
ることにある。
焦点検出装置、焦点合わせ装置、および顕微鏡を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の焦点検
出装置は、標本を保持する保持部材と、前記保持部材に
設けられた焦点検出用のパターン部材と、前記保持部材
を照明光学系の光軸に対し交差する方向に移動させて、
前記標本が前記光軸上に位置決めされる状態、または、
前記パターン部材が前記光軸上に位置決めされる状態の
何れかに切り替える切替手段と、前記切替手段により前
記保持部材の状態が切り替えられ、前記パターン部材が
前記光軸上に位置決めされたときに、前記光軸の方向に
関する前記パターン部材の位置に基づいて焦点検出を行
う検出手段とを備えたものである。
出装置は、標本を保持する保持部材と、前記保持部材に
設けられた焦点検出用のパターン部材と、前記保持部材
を照明光学系の光軸に対し交差する方向に移動させて、
前記標本が前記光軸上に位置決めされる状態、または、
前記パターン部材が前記光軸上に位置決めされる状態の
何れかに切り替える切替手段と、前記切替手段により前
記保持部材の状態が切り替えられ、前記パターン部材が
前記光軸上に位置決めされたときに、前記光軸の方向に
関する前記パターン部材の位置に基づいて焦点検出を行
う検出手段とを備えたものである。
【0006】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の焦点検出装置において、前記光軸の方向に関する前記
パターン部材の位置と前記標本の位置とのオフセット量
を記憶する記憶手段をさらに備え、前記検出手段は、前
記記憶手段に記憶されている前記オフセット量を加味し
て前記パターン部材の位置を検出し、前記焦点検出を行
うものである。
の焦点検出装置において、前記光軸の方向に関する前記
パターン部材の位置と前記標本の位置とのオフセット量
を記憶する記憶手段をさらに備え、前記検出手段は、前
記記憶手段に記憶されている前記オフセット量を加味し
て前記パターン部材の位置を検出し、前記焦点検出を行
うものである。
【0007】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載の焦点検出装置において、前記切替手段
が、前記保持部材と当接可能な位置決め用の基準部材を
有し、前記保持部材は、前記標本または前記パターン部
材が前記光軸上に位置決めされる状態のときに前記基準
部材と当接するものである。請求項4に記載の発明は、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載した焦点検出
装置を備えた焦点合わせ装置であって、前記検出手段に
よる検出結果に基づいて、前記パターン部材と前記光学
系との相対的な位置関係を自動的に調整する調整手段を
備え、前記保持部材は、前記調整手段による調整後、前
記切替手段によって前記標本が前記光軸上に位置決めさ
れる状態に切り替えられるものである。
請求項2に記載の焦点検出装置において、前記切替手段
が、前記保持部材と当接可能な位置決め用の基準部材を
有し、前記保持部材は、前記標本または前記パターン部
材が前記光軸上に位置決めされる状態のときに前記基準
部材と当接するものである。請求項4に記載の発明は、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載した焦点検出
装置を備えた焦点合わせ装置であって、前記検出手段に
よる検出結果に基づいて、前記パターン部材と前記光学
系との相対的な位置関係を自動的に調整する調整手段を
備え、前記保持部材は、前記調整手段による調整後、前
記切替手段によって前記標本が前記光軸上に位置決めさ
れる状態に切り替えられるものである。
【0008】請求項5に記載の顕微鏡は、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、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4に記載の焦点合わせ装置とを備えたものであ
る。
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4に記載の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。
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、サンプルホルダ11と、サンプルホルダ11を駆
動するステージ部(12〜14)と、透過型の照明光学系
15と、観察光学系16と、アクティブ方式の焦点検出
部17と、制御部18とで構成されている。
に対応する。本実施形態の顕微鏡10は、図1に示すよ
うに、サンプルホルダ11と、サンプルホルダ11を駆
動するステージ部(12〜14)と、透過型の照明光学系
15と、観察光学系16と、アクティブ方式の焦点検出
部17と、制御部18とで構成されている。
【0011】以下の説明において、照明光学系15およ
び観察光学系16の光軸10aの方向を「Z方向」と
し、Z方向に垂直で紙面にも垂直な方向を「X方向」と
し、Z方向およびX方向に垂直な方向を「Y方向」とす
る。光軸10aは請求項の「光軸」に対応する。ここ
で、顕微鏡10における観察対象の標本20は、スライ
ドガラス21の上に載置され、この状態で顕微鏡10の
サンプルホルダ11に設置される。スライドガラス21
およびサンプルホルダ11は、請求項の「保持部材」に
対応する。なお、標本20が生物標本(例えば細胞)の場
合、その上面はカバーガラス(不図示)によって覆われ
る。
び観察光学系16の光軸10aの方向を「Z方向」と
し、Z方向に垂直で紙面にも垂直な方向を「X方向」と
し、Z方向およびX方向に垂直な方向を「Y方向」とす
る。光軸10aは請求項の「光軸」に対応する。ここ
で、顕微鏡10における観察対象の標本20は、スライ
ドガラス21の上に載置され、この状態で顕微鏡10の
サンプルホルダ11に設置される。スライドガラス21
およびサンプルホルダ11は、請求項の「保持部材」に
対応する。なお、標本20が生物標本(例えば細胞)の場
合、その上面はカバーガラス(不図示)によって覆われ
る。
【0012】また、スライドガラス21の上には、焦点
検出用のパターン部材22が設けられている。パターン
部材22には、その表面全体に反射膜(例えばクロムな
どの金属膜)が蒸着されている。パターンはライン&ス
ペースまたは全面に膜が形成されたものでも良い。ここ
では、説明を簡単にするために、スライドガラス21の
表面からパターン部材22の表面までの高さ(約数千
Å)が、スライドガラス21の表面から標本20の表面
までの高さと一致しており、その表面を観察する例を説
明する。図2に、サンプルホルダ11をZ方向から見た
図を示す。
検出用のパターン部材22が設けられている。パターン
部材22には、その表面全体に反射膜(例えばクロムな
どの金属膜)が蒸着されている。パターンはライン&ス
ペースまたは全面に膜が形成されたものでも良い。ここ
では、説明を簡単にするために、スライドガラス21の
表面からパターン部材22の表面までの高さ(約数千
Å)が、スライドガラス21の表面から標本20の表面
までの高さと一致しており、その表面を観察する例を説
明する。図2に、サンプルホルダ11をZ方向から見た
図を示す。
【0013】さて、顕微鏡10のサンプルホルダ11
は、上記のスライドガラス21を顕微鏡10に設置する
ための枠部材であり、図2に示すような矩形状の開口部
11aを有している。開口部11aは、後述する透過照
明光L(図1(a))の通過穴である。このサンプルホルダ
11は、次に説明するステージ部(12〜14)によって
駆動され、XYZ方向に移動可能である。
は、上記のスライドガラス21を顕微鏡10に設置する
ための枠部材であり、図2に示すような矩形状の開口部
11aを有している。開口部11aは、後述する透過照
明光L(図1(a))の通過穴である。このサンプルホルダ
11は、次に説明するステージ部(12〜14)によって
駆動され、XYZ方向に移動可能である。
【0014】なお、サンプルホルダ11にスライドガラ
ス21が設置されたとき、スライドガラス21上の標本
20とパターン部材22とは、その配列方向がY方向に
沿っているとする。ステージ部(12〜14)は、サンプ
ルホルダ11を直接駆動してY方向に一定のストローク
で移動させる切替ステージ12と、切替ステージ12に
接続された切替スイッチ13と、切替ステージ12を直
接駆動してXYZ方向に移動させるXYZステージ14
とで構成されている。
ス21が設置されたとき、スライドガラス21上の標本
20とパターン部材22とは、その配列方向がY方向に
沿っているとする。ステージ部(12〜14)は、サンプ
ルホルダ11を直接駆動してY方向に一定のストローク
で移動させる切替ステージ12と、切替ステージ12に
接続された切替スイッチ13と、切替ステージ12を直
接駆動してXYZ方向に移動させるXYZステージ14
とで構成されている。
【0015】また、切替ステージ12は、ベース部材2
3と、このベース部材23上に固定された位置決め用の
基準部材24と、サンプルホルダ11に対してXYZ方
向の駆動力を付与するアクチュエータ(不図示)とで構成
されている。ベース部材23は、その上面23aがサン
プルホルダ11をXY方向に案内するための案内面とな
っている。ベース部材23の中心部には、図2に示すよ
うな矩形状の開口部23bが設けられている。開口部2
3bは、後述する透過照明光L(図1(a))の通過穴であ
る。
3と、このベース部材23上に固定された位置決め用の
基準部材24と、サンプルホルダ11に対してXYZ方
向の駆動力を付与するアクチュエータ(不図示)とで構成
されている。ベース部材23は、その上面23aがサン
プルホルダ11をXY方向に案内するための案内面とな
っている。ベース部材23の中心部には、図2に示すよ
うな矩形状の開口部23bが設けられている。開口部2
3bは、後述する透過照明光L(図1(a))の通過穴であ
る。
【0016】基準部材24は、サンプルホルダ11とX
YZ方向に当接可能な枠部材であり、剛性の高い材料に
よって構成されている。また、基準部材24の内面は、
平面度の高い状態に仕上げられている。基準部材24の
内面には、X方向に対向する2つの平面24x(図2)
と、Y方向に対向する2つの平面24y(1),(2)と、Z
方向にベース部材23の上面23aと対向する枠状の平
面24z(図1)とが含まれる。
YZ方向に当接可能な枠部材であり、剛性の高い材料に
よって構成されている。また、基準部材24の内面は、
平面度の高い状態に仕上げられている。基準部材24の
内面には、X方向に対向する2つの平面24x(図2)
と、Y方向に対向する2つの平面24y(1),(2)と、Z
方向にベース部材23の上面23aと対向する枠状の平
面24z(図1)とが含まれる。
【0017】基準部材24の内面のうち、2つの平面2
4x(図2)の間隔は、サンプルホルダ11のX方向の幅
より僅かに大きい程度である。基準部材24の枠状の平
面24z(図1)とベース部材23の上面23aとの間隔
は、サンプルホルダ11のZ方向の幅より僅かに大きい
程度である。
4x(図2)の間隔は、サンプルホルダ11のX方向の幅
より僅かに大きい程度である。基準部材24の枠状の平
面24z(図1)とベース部材23の上面23aとの間隔
は、サンプルホルダ11のZ方向の幅より僅かに大きい
程度である。
【0018】また、基準部材24の内面のうち、2つの
平面24y(1),(2)の間隔(図2)は、サンプルホルダ1
1のY方向の幅より距離Ysだけ大きい。この距離Ys
は、切替ステージ12によるサンプルホルダ11の移動
ストロークに対応する。このように構成された切替ステ
ージ12において、サンプルホルダ11は、アクチュエ
ータ(不図示)からの駆動力を受けると、基準部材24の
内面のうち、2つの平面24xおよび枠状の平面24z
に対して常に接触しながら、Y方向に移動する(図2
(b)の状態)。
平面24y(1),(2)の間隔(図2)は、サンプルホルダ1
1のY方向の幅より距離Ysだけ大きい。この距離Ys
は、切替ステージ12によるサンプルホルダ11の移動
ストロークに対応する。このように構成された切替ステ
ージ12において、サンプルホルダ11は、アクチュエ
ータ(不図示)からの駆動力を受けると、基準部材24の
内面のうち、2つの平面24xおよび枠状の平面24z
に対して常に接触しながら、Y方向に移動する(図2
(b)の状態)。
【0019】そして、基準部材24の一方の平面24y
(1)に当接すると(図1(a),図2(a)の状態)、サンプ
ルホルダ11は、アクチュエータ(不図示)からの駆動力
によって、基準部材24の平面24y(1),24z,24
xに向けて押し付けられる。このとき、サンプルホルダ
11に設置されたスライドガラス21の上の標本20が
光軸10a上に位置決めされた状態となる。以下、この
状態を「標本観察状態」という。
(1)に当接すると(図1(a),図2(a)の状態)、サンプ
ルホルダ11は、アクチュエータ(不図示)からの駆動力
によって、基準部材24の平面24y(1),24z,24
xに向けて押し付けられる。このとき、サンプルホルダ
11に設置されたスライドガラス21の上の標本20が
光軸10a上に位置決めされた状態となる。以下、この
状態を「標本観察状態」という。
【0020】また、サンプルホルダ11がアクチュエー
タ(不図示)から逆方向の駆動力を受けてY方向に移動
し、基準部材24の他方の平面24y(2)に当接すると
(図1(b),図2(c)の状態)、サンプルホルダ11
は、アクチュエータ(不図示)からの駆動力によって、基
準部材24の平面24y(2),24z,24xに向けて押
し付けられる。このとき、サンプルホルダ11に設置さ
れたスライドガラス21の上のパターン部材22が光軸
10a上に位置決めされた状態となる。以下、この状態
を「焦点検出状態」という。
タ(不図示)から逆方向の駆動力を受けてY方向に移動
し、基準部材24の他方の平面24y(2)に当接すると
(図1(b),図2(c)の状態)、サンプルホルダ11
は、アクチュエータ(不図示)からの駆動力によって、基
準部材24の平面24y(2),24z,24xに向けて押
し付けられる。このとき、サンプルホルダ11に設置さ
れたスライドガラス21の上のパターン部材22が光軸
10a上に位置決めされた状態となる。以下、この状態
を「焦点検出状態」という。
【0021】このように、切替ステージ12によれば、
サンプルホルダ11をY方向に一定のストロークYsで
移動させて、標本20が光軸10a上に位置決めされる
状態(標本観察状態)、または、パターン部材22が光
軸10a上に位置決めされる状態(焦点検出状態)の何
れかに切り替えることができる。切替ステージ12は、
請求項の「切替手段」に対応する。
サンプルホルダ11をY方向に一定のストロークYsで
移動させて、標本20が光軸10a上に位置決めされる
状態(標本観察状態)、または、パターン部材22が光
軸10a上に位置決めされる状態(焦点検出状態)の何
れかに切り替えることができる。切替ステージ12は、
請求項の「切替手段」に対応する。
【0022】さらに、切替ステージ12では、サンプル
ホルダ11を基準部材24の平面度が高い内面に向けて
押し付けることにより、スライドガラス21の上の標本
20またはパターン部材22を光軸10a上に位置決め
するため、切り替え時のXYZ位置の再現性が何れも良
好に確保される。また、本実施形態では、既に説明した
ように、スライドガラス21の表面からパターン部材2
2の表面までの高さが標本20の表面までの高さと一致
するように構成したため、焦点検出状態(図1(b),図
2(c))でのパターン部材22の表面のZ位置と、標本
観察状態(図1(a),図2(a))での標本20の表面の
Z位置とが再現性良く一致する。
ホルダ11を基準部材24の平面度が高い内面に向けて
押し付けることにより、スライドガラス21の上の標本
20またはパターン部材22を光軸10a上に位置決め
するため、切り替え時のXYZ位置の再現性が何れも良
好に確保される。また、本実施形態では、既に説明した
ように、スライドガラス21の表面からパターン部材2
2の表面までの高さが標本20の表面までの高さと一致
するように構成したため、焦点検出状態(図1(b),図
2(c))でのパターン部材22の表面のZ位置と、標本
観察状態(図1(a),図2(a))での標本20の表面の
Z位置とが再現性良く一致する。
【0023】切替スイッチ13は、切替ステージ12上
のサンプルホルダ11をY方向に移動させて、焦点検出
状態(図1(b),図2(c))または標本観察状態(図1
(a),図2(a))に切り替えるときに、顕微鏡10のユ
ーザーによって操作されるスイッチである。XYZステ
ージ14は、切替ステージ12を直接駆動してXYZ方
向に移動させるステージであり、切替ステージ12に対
してZ方向の駆動力を付与するZアクチュエータとXY
方向の駆動力を付与するXYアクチュエータとを有して
いる(何れも不図示)。
のサンプルホルダ11をY方向に移動させて、焦点検出
状態(図1(b),図2(c))または標本観察状態(図1
(a),図2(a))に切り替えるときに、顕微鏡10のユ
ーザーによって操作されるスイッチである。XYZステ
ージ14は、切替ステージ12を直接駆動してXYZ方
向に移動させるステージであり、切替ステージ12に対
してZ方向の駆動力を付与するZアクチュエータとXY
方向の駆動力を付与するXYアクチュエータとを有して
いる(何れも不図示)。
【0024】このうち、Zアクチュエータは、後述する
制御部18に接続され、制御部18からの制御信号に応
じて切替ステージ12をZ方向に移動させる(自動焦点
合わせ)。制御部18によるXYZステージ14(Zア
クチュエータ)のZ位置調整は、上記した焦点検出状態
(図1(b),図2(c))にて行われる。さらに、XYZ
ステージ14のZアクチュエータには、不図示の手動微
調整装置(例えばジョクダイヤル)も接続されている。
また、XYアクチュエータには、上記と同様の手動微調
整装置(不図示)が接続されている。これらの手動微調整
装置によるXYZステージ14(Zアクチュエータ,X
Yアクチュエータ)のXYZ位置調整は、上記した標本
観察状態(図1(a),図2(a))にて行われる。
制御部18に接続され、制御部18からの制御信号に応
じて切替ステージ12をZ方向に移動させる(自動焦点
合わせ)。制御部18によるXYZステージ14(Zア
クチュエータ)のZ位置調整は、上記した焦点検出状態
(図1(b),図2(c))にて行われる。さらに、XYZ
ステージ14のZアクチュエータには、不図示の手動微
調整装置(例えばジョクダイヤル)も接続されている。
また、XYアクチュエータには、上記と同様の手動微調
整装置(不図示)が接続されている。これらの手動微調整
装置によるXYZステージ14(Zアクチュエータ,X
Yアクチュエータ)のXYZ位置調整は、上記した標本
観察状態(図1(a),図2(a))にて行われる。
【0025】なお、XYZステージ14によって切替ス
テージ12がXYZ方向に駆動されると、サンプルホル
ダ11も切替ステージ12と共に移動する。このとき、
切替ステージ12に対するサンプルホルダ11の位置が
変化することはない。透過型の照明光学系15(図1
(a))は、標本20を下方から照明するための光学系で
あり、光軸10aに沿って配置されたランプ31,コレ
クタレンズ32,視野絞り33,レンズ34,開口絞り3
5,コンデンサレンズ36により構成される。ランプ3
1は可視光光源である。
テージ12がXYZ方向に駆動されると、サンプルホル
ダ11も切替ステージ12と共に移動する。このとき、
切替ステージ12に対するサンプルホルダ11の位置が
変化することはない。透過型の照明光学系15(図1
(a))は、標本20を下方から照明するための光学系で
あり、光軸10aに沿って配置されたランプ31,コレ
クタレンズ32,視野絞り33,レンズ34,開口絞り3
5,コンデンサレンズ36により構成される。ランプ3
1は可視光光源である。
【0026】観察光学系16は、透過照明光Lによって
照明された標本20の拡大像を観察するための光学系で
あり、光軸10aに沿って配置された対物レンズ37,
リレーレンズ38,接眼レンズ39により構成される。
照明光学系15と観察光学系16とを用いた標本20の
観察は、上記した標本観察状態(図1(a),図2(a))
にて行われる。このとき、照明光学系15からの透過照
明光Lは、切替ステージ12の開口部23bとサンプル
ホルダ11の開口部11aとを介して、標本20に導か
れる。
照明された標本20の拡大像を観察するための光学系で
あり、光軸10aに沿って配置された対物レンズ37,
リレーレンズ38,接眼レンズ39により構成される。
照明光学系15と観察光学系16とを用いた標本20の
観察は、上記した標本観察状態(図1(a),図2(a))
にて行われる。このとき、照明光学系15からの透過照
明光Lは、切替ステージ12の開口部23bとサンプル
ホルダ11の開口部11aとを介して、標本20に導か
れる。
【0027】焦点検出部17は、光軸10aに垂直な光
軸10bに沿って配置された光源41,レンズ42,スリ
ット43,コレクタレンズ44,遮光板45,ハーフミラ
ー46,ダイクロイックミラー47と、光軸10bに垂
直な光軸10cに沿って配置されたレンズ48,撮像素
子49とで構成される。光源41は、照明光学系15の
ランプ31とは波長の異なるオートフォーカス用の光
(赤外光などのAF光)を射出する。
軸10bに沿って配置された光源41,レンズ42,スリ
ット43,コレクタレンズ44,遮光板45,ハーフミラ
ー46,ダイクロイックミラー47と、光軸10bに垂
直な光軸10cに沿って配置されたレンズ48,撮像素
子49とで構成される。光源41は、照明光学系15の
ランプ31とは波長の異なるオートフォーカス用の光
(赤外光などのAF光)を射出する。
【0028】なお、ハーフミラー46は光軸10c上に
も配置され、ダイクロイックミラー47は光軸10a上
の対物レンズ37とリレーレンズ38との間にも配置さ
れる。ダイクロイックミラー47は、赤外光などのAF
光を反射すると共に、可視光を透過する特性を持つ。
も配置され、ダイクロイックミラー47は光軸10a上
の対物レンズ37とリレーレンズ38との間にも配置さ
れる。ダイクロイックミラー47は、赤外光などのAF
光を反射すると共に、可視光を透過する特性を持つ。
【0029】焦点検出部17において、光源41からの
AF光は、レンズ42,スリット43,コレクタレンズ4
4を介して平行光となり、遮光板45によって瞳の半分
が遮光される。その後、AF光は、ハーフミラー46を
透過し、ダイクロイックミラー47で反射されて、光軸
10a上に導かれる。ちなみに、焦点検出部17を用い
たAF光による焦点検出は、上記した焦点検出状態(図
1(b),図2(c))にて行われる。つまり、光軸10a
上には、スライドガラス21の上のパターン部材22が
位置決めされている。
AF光は、レンズ42,スリット43,コレクタレンズ4
4を介して平行光となり、遮光板45によって瞳の半分
が遮光される。その後、AF光は、ハーフミラー46を
透過し、ダイクロイックミラー47で反射されて、光軸
10a上に導かれる。ちなみに、焦点検出部17を用い
たAF光による焦点検出は、上記した焦点検出状態(図
1(b),図2(c))にて行われる。つまり、光軸10a
上には、スライドガラス21の上のパターン部材22が
位置決めされている。
【0030】このため、ダイクロイックミラー47から
光軸10a上に導かれたAF光は、対物レンズ37を介
してパターン部材22の表面に照射される。このとき、
パターン部材22の表面には、スリット像が投影され
る。既に説明した通り、パターン部材22の表面全体に
は、反射膜(例えばクロムなどの金属膜)が蒸着されて
いる。
光軸10a上に導かれたAF光は、対物レンズ37を介
してパターン部材22の表面に照射される。このとき、
パターン部材22の表面には、スリット像が投影され
る。既に説明した通り、パターン部材22の表面全体に
は、反射膜(例えばクロムなどの金属膜)が蒸着されて
いる。
【0031】そして、パターン部材22の表面で反射さ
れたスリット状のAF光は、再び対物レンズ37,ダイ
クロイックミラー47を介してハーフミラー46に入射
し、そこで反射される。さらに、ハーフミラー46で反
射したスリット状のAF光は、レンズ48を介して、撮
像素子49の撮像面に結像される。このとき、撮像素子
49の撮像面には、スリット像が形成される。
れたスリット状のAF光は、再び対物レンズ37,ダイ
クロイックミラー47を介してハーフミラー46に入射
し、そこで反射される。さらに、ハーフミラー46で反
射したスリット状のAF光は、レンズ48を介して、撮
像素子49の撮像面に結像される。このとき、撮像素子
49の撮像面には、スリット像が形成される。
【0032】撮像素子49では、撮像面に形成されたス
リット像に応じて、撮像素子の各々の受光部に電荷が蓄
積される。そして、撮像素子49の各受光部に蓄積され
た電荷は、撮像信号として制御部18に出力される。こ
のように構成された焦点検出部17では、遮光板45に
よって瞳半分を遮光するため、光軸10a上に位置決め
されたパターン部材22の表面のZ位置、つまり、AF
光が反射する面のZ位置に応じて、撮像素子49の撮像
面に形成されるスリット像の光強度分布が変化すること
になる。
リット像に応じて、撮像素子の各々の受光部に電荷が蓄
積される。そして、撮像素子49の各受光部に蓄積され
た電荷は、撮像信号として制御部18に出力される。こ
のように構成された焦点検出部17では、遮光板45に
よって瞳半分を遮光するため、光軸10a上に位置決め
されたパターン部材22の表面のZ位置、つまり、AF
光が反射する面のZ位置に応じて、撮像素子49の撮像
面に形成されるスリット像の光強度分布が変化すること
になる。
【0033】その結果、焦点検出部17から制御部18
に出力される撮像信号の波形は、図3(a),(b),(c)に
示すように変化する。図3(a)〜(c)の横軸は、スリッ
ト像の短手方向の座標(撮像素子49での受光位置)を
表し、縦軸は、撮像信号の電圧値(スリット像の光強
度)を表している。図3(a)は、パターン部材22の表
面が対物レンズ37の焦点Zfocusと一致するフォーカ
ス時(図4(a))の信号波形である。図3(b)は、パター
ン部材22の表面が対物レンズ37の焦点Zfocusより
上にずれたデフォーカス時(図4(b))の信号波形であ
る。図3(c)は、パターン部材22の表面が対物レンズ
37の焦点Zfocusより下にずれたデフォーカス時(図4
(c))の信号波形である。
に出力される撮像信号の波形は、図3(a),(b),(c)に
示すように変化する。図3(a)〜(c)の横軸は、スリッ
ト像の短手方向の座標(撮像素子49での受光位置)を
表し、縦軸は、撮像信号の電圧値(スリット像の光強
度)を表している。図3(a)は、パターン部材22の表
面が対物レンズ37の焦点Zfocusと一致するフォーカ
ス時(図4(a))の信号波形である。図3(b)は、パター
ン部材22の表面が対物レンズ37の焦点Zfocusより
上にずれたデフォーカス時(図4(b))の信号波形であ
る。図3(c)は、パターン部材22の表面が対物レンズ
37の焦点Zfocusより下にずれたデフォーカス時(図4
(c))の信号波形である。
【0034】つまり、制御部18では、焦点検出部17
の撮像素子49から出力される撮像信号(図3(a)〜
(c))の波形に基づいて、パターン部材22の表面のZ
位置(図4(a)〜(c))を把握することができる。この
ため、制御部18は、撮像信号(図3(a)〜(c))の波
形に基づいてパターン部材22の表面のZ位置を把握
し、パターン部材22の表面のZ位置に基づいて焦点検
出を行う。焦点検出部17および制御部18は、請求項
の「検出手段」に対応する。
の撮像素子49から出力される撮像信号(図3(a)〜
(c))の波形に基づいて、パターン部材22の表面のZ
位置(図4(a)〜(c))を把握することができる。この
ため、制御部18は、撮像信号(図3(a)〜(c))の波
形に基づいてパターン部材22の表面のZ位置を把握
し、パターン部材22の表面のZ位置に基づいて焦点検
出を行う。焦点検出部17および制御部18は、請求項
の「検出手段」に対応する。
【0035】さらに、制御部18は、上記した焦点検出
の結果に基づいて、XYZステージ14のZアクチュエ
ータ(不図示)を制御し、切替ステージ12をZ方向に移
動させることで、パターン部材22と対物レンズ37と
の相対的な位置関係を自動的に調整する(自動焦点合わ
せ)。制御部18およびXYZステージ14のZアクチ
ュエータは、請求項の「調整手段」に対応する。
の結果に基づいて、XYZステージ14のZアクチュエ
ータ(不図示)を制御し、切替ステージ12をZ方向に移
動させることで、パターン部材22と対物レンズ37と
の相対的な位置関係を自動的に調整する(自動焦点合わ
せ)。制御部18およびXYZステージ14のZアクチ
ュエータは、請求項の「調整手段」に対応する。
【0036】そして、焦点検出部17の撮像素子49か
ら出力される撮像信号の波形が図3(a)のようになる
と、制御部18は、XYZステージ14のZアクチュエ
ータに対する制御、すなわち、パターン部材22と対物
レンズ37との位置関係の調整を終了させて、切替ステ
ージ12のZ方向の移動を停止させる。このとき、パタ
ーン部材22の表面は、図4(a)に示すように、対物レ
ンズ37の焦点Zfocusと一致することになる。
ら出力される撮像信号の波形が図3(a)のようになる
と、制御部18は、XYZステージ14のZアクチュエ
ータに対する制御、すなわち、パターン部材22と対物
レンズ37との位置関係の調整を終了させて、切替ステ
ージ12のZ方向の移動を停止させる。このとき、パタ
ーン部材22の表面は、図4(a)に示すように、対物レ
ンズ37の焦点Zfocusと一致することになる。
【0037】その後、切替ステージ12上のサンプルホ
ルダ11をY方向に移動させて、焦点検出状態(図1
(b),図2(c))から標本観察状態(図1(a),図2
(a))に切り替えることにより、光軸10a上には、ス
ライドガラス21の上の標本20が位置決めされる。既
に説明したように、本実施形態では、スライドガラス2
1の表面からパターン部材22の表面までの高さと標本
20の表面までの高さとが一致するため、標本観察状態
(図1(a),図2(a))での標本20の表面は、焦点検
出状態(図1(b),図2(c))でのパターン部材22の
表面とZ位置が等しく、対物レンズ37の焦点Zfocus
と一致する(図5)。
ルダ11をY方向に移動させて、焦点検出状態(図1
(b),図2(c))から標本観察状態(図1(a),図2
(a))に切り替えることにより、光軸10a上には、ス
ライドガラス21の上の標本20が位置決めされる。既
に説明したように、本実施形態では、スライドガラス2
1の表面からパターン部材22の表面までの高さと標本
20の表面までの高さとが一致するため、標本観察状態
(図1(a),図2(a))での標本20の表面は、焦点検
出状態(図1(b),図2(c))でのパターン部材22の
表面とZ位置が等しく、対物レンズ37の焦点Zfocus
と一致する(図5)。
【0038】したがって、この場合には、標本20の表
面にピントが合った状態で、照明光学系15と観察光学
系16とを用いて、標本20の表面をコントラスト良く
観察することができる。ところで、標本20が生物標本
(例えば細胞)の場合、内部は立体構造になっているた
め、Z方向の厚さのうち観察したい任意の面にピントを
合わせて観察したいことがある。この場合には、制御部
18内の記憶部(不図示)に、フォーカスオフセット量を
記憶させて、このフォーカスオフセット量を加味して上
記の焦点検出を行えば良い。このときの焦点検出も、焦
点検出状態(図1(b),図2(c))で行われる。
面にピントが合った状態で、照明光学系15と観察光学
系16とを用いて、標本20の表面をコントラスト良く
観察することができる。ところで、標本20が生物標本
(例えば細胞)の場合、内部は立体構造になっているた
め、Z方向の厚さのうち観察したい任意の面にピントを
合わせて観察したいことがある。この場合には、制御部
18内の記憶部(不図示)に、フォーカスオフセット量を
記憶させて、このフォーカスオフセット量を加味して上
記の焦点検出を行えば良い。このときの焦点検出も、焦
点検出状態(図1(b),図2(c))で行われる。
【0039】フォーカスオフセット量は、以下のように
して設定する。まず、観察者が、標本20の内部の観察
したい位置を見て、手動でXYZステージ14のZ方向
の移動を行い、合焦を行う。この合焦位置は、パターン
部材22の表面位置に対応していないため、パターン部
材22の表面を基準にするとデフォーカス状態となって
いる。このデフォーカス状態の位置とパターン部材22
の表面までの間隔をフォーカスオフセット量とする。
して設定する。まず、観察者が、標本20の内部の観察
したい位置を見て、手動でXYZステージ14のZ方向
の移動を行い、合焦を行う。この合焦位置は、パターン
部材22の表面位置に対応していないため、パターン部
材22の表面を基準にするとデフォーカス状態となって
いる。このデフォーカス状態の位置とパターン部材22
の表面までの間隔をフォーカスオフセット量とする。
【0040】例えば、フォーカスオフセット量として図
3(b)に示す信号波形を記憶させた場合、制御部18
は、焦点検出部17の撮像素子49から出力される撮像
信号の波形が図3(b)のようになるまで、XYZステー
ジ14のZアクチュエータ(不図示)を制御し、切替ステ
ージ12をZ方向に移動させる。そして、撮像信号の波
形が図3(b)のようになると、制御部18は、XYZス
テージ14のZアクチュエータに対する制御、すなわ
ち、パターン部材22と対物レンズ37との位置関係の
調整を終了させて、切替ステージ12のZ方向の移動を
停止させる。このとき、パターン部材22の表面は、図
4(b)に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocusよ
り上にずれたデフォーカス状態となる。
3(b)に示す信号波形を記憶させた場合、制御部18
は、焦点検出部17の撮像素子49から出力される撮像
信号の波形が図3(b)のようになるまで、XYZステー
ジ14のZアクチュエータ(不図示)を制御し、切替ステ
ージ12をZ方向に移動させる。そして、撮像信号の波
形が図3(b)のようになると、制御部18は、XYZス
テージ14のZアクチュエータに対する制御、すなわ
ち、パターン部材22と対物レンズ37との位置関係の
調整を終了させて、切替ステージ12のZ方向の移動を
停止させる。このとき、パターン部材22の表面は、図
4(b)に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocusよ
り上にずれたデフォーカス状態となる。
【0041】その後、切替ステージ12上のサンプルホ
ルダ11をY方向に移動させて、焦点検出状態(図1
(b),図2(c))から標本観察状態(図1(a),図2
(a))に切り替えることで、光軸10a上に標本20を
位置決めする。この状態では、標本20の表面も、図6
に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocusより上に
ずれたデフォーカス状態となるが、標本20の内部の任
意の観察面20aにピントが合った状態で、照明光学系
15と観察光学系16とを用いて、標本20の観察面2
0aをコントラスト良く観察することができる。
ルダ11をY方向に移動させて、焦点検出状態(図1
(b),図2(c))から標本観察状態(図1(a),図2
(a))に切り替えることで、光軸10a上に標本20を
位置決めする。この状態では、標本20の表面も、図6
に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocusより上に
ずれたデフォーカス状態となるが、標本20の内部の任
意の観察面20aにピントが合った状態で、照明光学系
15と観察光学系16とを用いて、標本20の観察面2
0aをコントラスト良く観察することができる。
【0042】なお、実際の標本観察においては、前述し
たように、スライドガラス21の表面から標本20の表
面までの高さとスライドガラス21の表面からパターン
部材22の表面までの高さが一致することは希である。
この場合、フォーカスオフセット量を加味した焦点検出
を行う必要がある。また、制御部18内の記憶部(不図
示)にフォーカスオフセット量を記憶させておくことに
より、XYZステージ14が光軸10aに対して傾いて
いる場合でも、標本20の観察面20a内の複数の箇所
を、何れもコントラスト良く観察することができる。こ
の場合の動作について、図7〜図9を用いて説明する。
動作を開始する時点では、制御部18内の記憶部のフォ
ーカスオフセット量は0とする。
たように、スライドガラス21の表面から標本20の表
面までの高さとスライドガラス21の表面からパターン
部材22の表面までの高さが一致することは希である。
この場合、フォーカスオフセット量を加味した焦点検出
を行う必要がある。また、制御部18内の記憶部(不図
示)にフォーカスオフセット量を記憶させておくことに
より、XYZステージ14が光軸10aに対して傾いて
いる場合でも、標本20の観察面20a内の複数の箇所
を、何れもコントラスト良く観察することができる。こ
の場合の動作について、図7〜図9を用いて説明する。
動作を開始する時点では、制御部18内の記憶部のフォ
ーカスオフセット量は0とする。
【0043】まず、焦点検出状態(図7(a))におい
て、焦点検出部17でパターン部材22の表面に検出光
が合焦するようにステージを移動させ、パターン部材2
2の表面にピントを合わせた後、サンプルホルダ11を
移動させて、標本観察状態(図7(b))に切り替える。
このとき、標本20の表面にピントが合った状態とな
る。次に、標本20の内部の観察しようとする任意の観
察面20aをコントラスト良く観察したい場合は、顕微
鏡10のユーザーによりXYZステージ14のZアクチ
ュエータの手動微調整装置(不図示)が操作され、図8
(a)に示すように、切替ステージ12がZ方向に移動す
る。その結果、標本20も同量だけZ方向に移動する。
このような手動操作は、接眼レンズ39を介して標本2
0を目視観察しながら行われる。
て、焦点検出部17でパターン部材22の表面に検出光
が合焦するようにステージを移動させ、パターン部材2
2の表面にピントを合わせた後、サンプルホルダ11を
移動させて、標本観察状態(図7(b))に切り替える。
このとき、標本20の表面にピントが合った状態とな
る。次に、標本20の内部の観察しようとする任意の観
察面20aをコントラスト良く観察したい場合は、顕微
鏡10のユーザーによりXYZステージ14のZアクチ
ュエータの手動微調整装置(不図示)が操作され、図8
(a)に示すように、切替ステージ12がZ方向に移動す
る。その結果、標本20も同量だけZ方向に移動する。
このような手動操作は、接眼レンズ39を介して標本2
0を目視観察しながら行われる。
【0044】そして、標本20の観察面20aをコント
ラスト良く観察できるようになると、XYZステージ1
4の手動操作は終了する。このとき、標本20の観察面
20aの1箇所(点A)にピントが合った状態で、点Aを
コントラスト良く観察することができる。次に、標本2
0の観察面20aの別の箇所を観察したい場合、一旦、
焦点検出状態(図8(b))に切り替えられる。このと
き、パターン部材22の表面は、対物レンズ37の焦点
Zfocusより上にずれたデフォーカス状態となってい
る。つまり、ピントは、パターン部材22の内部に合っ
た状態になっている。
ラスト良く観察できるようになると、XYZステージ1
4の手動操作は終了する。このとき、標本20の観察面
20aの1箇所(点A)にピントが合った状態で、点Aを
コントラスト良く観察することができる。次に、標本2
0の観察面20aの別の箇所を観察したい場合、一旦、
焦点検出状態(図8(b))に切り替えられる。このと
き、パターン部材22の表面は、対物レンズ37の焦点
Zfocusより上にずれたデフォーカス状態となってい
る。つまり、ピントは、パターン部材22の内部に合っ
た状態になっている。
【0045】制御部18では、この状態において、焦点
検出部17の撮像素子49から出力される撮像信号の波
形(例えば図3(b)のような信号波形)を取り込み、フ
ォーカスオフセット量として記憶部(不図示)に記憶させ
る。このフォーカスオフセット量は、光軸10aにおけ
る対物レンズ37の焦点Zfocusとパターン部材22の
表面までの間隔のずれ量ΔZOSに応じたものである。
検出部17の撮像素子49から出力される撮像信号の波
形(例えば図3(b)のような信号波形)を取り込み、フ
ォーカスオフセット量として記憶部(不図示)に記憶させ
る。このフォーカスオフセット量は、光軸10aにおけ
る対物レンズ37の焦点Zfocusとパターン部材22の
表面までの間隔のずれ量ΔZOSに応じたものである。
【0046】フォーカスオフセット量を記憶させる処理
が終了すると、標本観察状態(図8(c))に切り替えら
れる。図8(c)の状態は、上記した図8(a)と同じ状態
であり、標本20の観察面20aの1箇所(点A)にピン
トが合っている。
が終了すると、標本観察状態(図8(c))に切り替えら
れる。図8(c)の状態は、上記した図8(a)と同じ状態
であり、標本20の観察面20aの1箇所(点A)にピン
トが合っている。
【0047】そして、標本20の観察面20aの別の箇
所を観察するために、顕微鏡10のユーザーによりXY
Zステージ14のXYアクチュエータの手動微調整装置
(不図示)が操作され、図8(d)に示すように、切替ステ
ージ12がXY方向に移動する。その結果、標本20も
同量だけXY方向に移動する。このような手動操作は、
接眼レンズ39を介して標本20を目視観察しながら行
われる。
所を観察するために、顕微鏡10のユーザーによりXY
Zステージ14のXYアクチュエータの手動微調整装置
(不図示)が操作され、図8(d)に示すように、切替ステ
ージ12がXY方向に移動する。その結果、標本20も
同量だけXY方向に移動する。このような手動操作は、
接眼レンズ39を介して標本20を目視観察しながら行
われる。
【0048】このとき、XYZステージ14が光軸10
aに対して傾いていると、標本20の観察面20aの別
の観察箇所を探している間に、標本20の観察面20a
のピントが大きくずれてしまう(図8(d)の状態)。こ
の場合、一旦、ステージを移動して焦点検出状態(図9
(a))に切り替えられる。このとき、パターン部材22
の表面は、対物レンズ37の焦点Zfocusより大きくず
れたデフォーカス状態となっている。図9(a)では、ピ
ントは、スライドガラス21の内部に合った状態になっ
ている。
aに対して傾いていると、標本20の観察面20aの別
の観察箇所を探している間に、標本20の観察面20a
のピントが大きくずれてしまう(図8(d)の状態)。こ
の場合、一旦、ステージを移動して焦点検出状態(図9
(a))に切り替えられる。このとき、パターン部材22
の表面は、対物レンズ37の焦点Zfocusより大きくず
れたデフォーカス状態となっている。図9(a)では、ピ
ントは、スライドガラス21の内部に合った状態になっ
ている。
【0049】制御部18では、この状態において、先ほ
ど(図8(b)の状態で)記憶部に記憶させたフォーカスオ
フセット量ΔZOSを加味して焦点検出を行い、自動焦点
合わせを行う。その結果、パターン部材22の表面は、
図9(b)に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocus
よりフォーカスオフセット量ΔZOSの分だけ上にずれた
デフォーカス状態となる。
ど(図8(b)の状態で)記憶部に記憶させたフォーカスオ
フセット量ΔZOSを加味して焦点検出を行い、自動焦点
合わせを行う。その結果、パターン部材22の表面は、
図9(b)に示すように、対物レンズ37の焦点Zfocus
よりフォーカスオフセット量ΔZOSの分だけ上にずれた
デフォーカス状態となる。
【0050】その後、再度ステージを移動して標本観察
状態(図9(c))に切り替えることで、光軸10a上に
標本20を位置決めすると、標本20の観察面20aの
別の箇所(点B)にピントが合った状態となり、点Bをコ
ントラスト良く観察することができる。さらに、標本2
0の観察面20aの別の箇所を続けて観察したい場合に
は、XYZステージ14の手動操作(図8(d))と、焦
点検出状態(図9(a),(b))でのフォーカスオフセッ
ト量ΔZOSを考慮した自動焦点合わせとが、繰り返し行
われる。
状態(図9(c))に切り替えることで、光軸10a上に
標本20を位置決めすると、標本20の観察面20aの
別の箇所(点B)にピントが合った状態となり、点Bをコ
ントラスト良く観察することができる。さらに、標本2
0の観察面20aの別の箇所を続けて観察したい場合に
は、XYZステージ14の手動操作(図8(d))と、焦
点検出状態(図9(a),(b))でのフォーカスオフセッ
ト量ΔZOSを考慮した自動焦点合わせとが、繰り返し行
われる。
【0051】これにより、XYZステージ14が光軸1
0aに対して傾いている場合でも、標本20の観察面2
0a内の複数の箇所(点A,B,…)または全面を、何れも
コントラスト良く観察することができる。上記したよう
に、第1実施形態の顕微鏡10によれば、焦点検出用の
パターン部材22を用い、焦点検出状態(光軸10aに
パターン部材22が位置決めされた状態)に切り替えて
焦点検出を行うため、標本20から発生する光量が少な
い場合(例えば蛍光観察時)でも、標本20の反射率が
低い場合でも、焦点検出時の光量を十分に確保すること
ができ、一定の光量による良好な焦点検出結果を得るこ
とができる。さらに、標本20の内部構造やパターンの
影響により、焦点検出結果が異なってしまうこともな
い。
0aに対して傾いている場合でも、標本20の観察面2
0a内の複数の箇所(点A,B,…)または全面を、何れも
コントラスト良く観察することができる。上記したよう
に、第1実施形態の顕微鏡10によれば、焦点検出用の
パターン部材22を用い、焦点検出状態(光軸10aに
パターン部材22が位置決めされた状態)に切り替えて
焦点検出を行うため、標本20から発生する光量が少な
い場合(例えば蛍光観察時)でも、標本20の反射率が
低い場合でも、焦点検出時の光量を十分に確保すること
ができ、一定の光量による良好な焦点検出結果を得るこ
とができる。さらに、標本20の内部構造やパターンの
影響により、焦点検出結果が異なってしまうこともな
い。
【0052】このため、第1実施形態の顕微鏡10によ
れば、標本20の観察状態(蛍光観察,明視野観察,暗視
野観察,微分干渉観察など)に関わらず、常に、安定し
た焦点検出動作および焦点合わせ動作を行うことができ
る。なお、上記した実施形態では、標本20を透過照明
する顕微鏡10の例を説明したが、本発明は、標本20
を落射照明する顕微鏡にも適用できる。この場合、サン
プルホルダ11の開口部11aと切替ステージ12の開
口部23bとを省略することができる。また、スライド
ガラス21に代えて、不透明な材料で構成された平行平
面板を用いることができる。
れば、標本20の観察状態(蛍光観察,明視野観察,暗視
野観察,微分干渉観察など)に関わらず、常に、安定し
た焦点検出動作および焦点合わせ動作を行うことができ
る。なお、上記した実施形態では、標本20を透過照明
する顕微鏡10の例を説明したが、本発明は、標本20
を落射照明する顕微鏡にも適用できる。この場合、サン
プルホルダ11の開口部11aと切替ステージ12の開
口部23bとを省略することができる。また、スライド
ガラス21に代えて、不透明な材料で構成された平行平
面板を用いることができる。
【0053】さらに、上記した実施形態では、パターン
部材22の表面全体に反射膜(例えばクロムなどの金属
膜)を蒸着する例を説明したが、全面蒸着に代えて、格
子状のパターンやライン&スペースパターンなどを形成
するように部分的に反射膜を蒸着しても良い。また、上
記した実施形態では、スライドガラス21の表面からパ
ターン部材22の表面までの高さが、スライドガラス2
1の表面から標本20の表面までの高さと一致している
例を説明したが、本発明は、この構成に限定されない。
部材22の表面全体に反射膜(例えばクロムなどの金属
膜)を蒸着する例を説明したが、全面蒸着に代えて、格
子状のパターンやライン&スペースパターンなどを形成
するように部分的に反射膜を蒸着しても良い。また、上
記した実施形態では、スライドガラス21の表面からパ
ターン部材22の表面までの高さが、スライドガラス2
1の表面から標本20の表面までの高さと一致している
例を説明したが、本発明は、この構成に限定されない。
【0054】例えば、スライドガラス21の表面に直に
反射膜を蒸着することにより、パターン部材を構成して
も良い。この場合、フォーカスオフセット量が0であれ
ば、焦点検出状態(光軸10aにパターン部材が位置決
めされた状態)において、スライドガラス21の表面に
ピントを合わせることができる。その後、標本観察状態
(光軸10aに標本が位置決めされた状態)に切り替え
ると、標本20のスライドガラス21側の面にピントが
合っているが、フォーカスオフセット量を上記と同じ要
領で設定することにより、標本20の中の任意の観察面
にピントを合わせることができる。
反射膜を蒸着することにより、パターン部材を構成して
も良い。この場合、フォーカスオフセット量が0であれ
ば、焦点検出状態(光軸10aにパターン部材が位置決
めされた状態)において、スライドガラス21の表面に
ピントを合わせることができる。その後、標本観察状態
(光軸10aに標本が位置決めされた状態)に切り替え
ると、標本20のスライドガラス21側の面にピントが
合っているが、フォーカスオフセット量を上記と同じ要
領で設定することにより、標本20の中の任意の観察面
にピントを合わせることができる。
【0055】また、上記した実施形態では、対物レンズ
37を介してAF光を照射すると共にパターン部材22
で反射したAF光を取り込む方式の焦点検出部17を説
明したが、本発明は、その他の様々な焦点検出方式にも
適用できる。例えば、焦点検出部17に代えて、斜入射
型でアクティブ方式の焦点検出部を用いてもよい。さら
に、アクティブ方式の焦点検出部に代えて、画像コント
ラスト方式の焦点検出部を用いても良い。この場合、標
本20に対する照明光を用いてパターン部材22を照明
することで、パターン部材22の像を画像として取り込
み、その画像のコントラストに基づいて焦点検出が行わ
れる。
37を介してAF光を照射すると共にパターン部材22
で反射したAF光を取り込む方式の焦点検出部17を説
明したが、本発明は、その他の様々な焦点検出方式にも
適用できる。例えば、焦点検出部17に代えて、斜入射
型でアクティブ方式の焦点検出部を用いてもよい。さら
に、アクティブ方式の焦点検出部に代えて、画像コント
ラスト方式の焦点検出部を用いても良い。この場合、標
本20に対する照明光を用いてパターン部材22を照明
することで、パターン部材22の像を画像として取り込
み、その画像のコントラストに基づいて焦点検出が行わ
れる。
【0056】このため、標本20を透過照明する顕微鏡
の場合には、パターン部材として透過部材(上記の部分
的に反射膜を蒸着したパターン部材や反射膜に代えて遮
光膜を部分的に蒸着したパターン部材)が用いられる。
また、標本20を落射照明する顕微鏡の場合には、パタ
ーン部材として反射部材が用いられる。また、上記した
実施形態では、焦点検出用のパターン部材をスライドガ
ラス21上に設けたが、サンプルホルダ11上に設けて
もよい。
の場合には、パターン部材として透過部材(上記の部分
的に反射膜を蒸着したパターン部材や反射膜に代えて遮
光膜を部分的に蒸着したパターン部材)が用いられる。
また、標本20を落射照明する顕微鏡の場合には、パタ
ーン部材として反射部材が用いられる。また、上記した
実施形態では、焦点検出用のパターン部材をスライドガ
ラス21上に設けたが、サンプルホルダ11上に設けて
もよい。
【0057】さらに、上記した実施形態では、標本20
をスライドガラス21上に載置した(生物顕微鏡)が、
スライドガラス21を用いることなく、サンプルホルダ
11の上に標本を載置してもよい(工業顕微鏡)。この
とき、焦点検出用のパターン部材も、標本と同様に、サ
ンプルホルダ11の上に設けられる。
をスライドガラス21上に載置した(生物顕微鏡)が、
スライドガラス21を用いることなく、サンプルホルダ
11の上に標本を載置してもよい(工業顕微鏡)。この
とき、焦点検出用のパターン部材も、標本と同様に、サ
ンプルホルダ11の上に設けられる。
【0058】また、上記した実施形態では、サンプルホ
ルダ11を切替ステージ12の基準部材24の内面に向
けて押し付けることにより、標本20またはパターン部
材22を光軸10a上に位置決めしたが、本発明はこの
構成に限定されない。例えば、サンプルホルダ11に代
えて図10に示すサンプルホルダ51を用い、スライド
ガラス21を切替ステージ12の基準部材24の内面に
向けて押し付ける構成でも、標本20またはパターン部
材22を光軸10a上に位置決めする際のXYZ位置の
再現性を良好に確保できる。
ルダ11を切替ステージ12の基準部材24の内面に向
けて押し付けることにより、標本20またはパターン部
材22を光軸10a上に位置決めしたが、本発明はこの
構成に限定されない。例えば、サンプルホルダ11に代
えて図10に示すサンプルホルダ51を用い、スライド
ガラス21を切替ステージ12の基準部材24の内面に
向けて押し付ける構成でも、標本20またはパターン部
材22を光軸10a上に位置決めする際のXYZ位置の
再現性を良好に確保できる。
【0059】さらに、切替ステージ12の基準部材24
に代えて、ステッピングモータを用いた場合でも、XY
Z位置の再現性を確保することができる。また、焦点検
出用のパターン部材22を、その表面のZ位置が可変と
なるように構成してもよい。この場合、パターン部材2
2のZ位置を変えることで、フォーカスオフセット量を
加味した焦点検出を行うことができる。
に代えて、ステッピングモータを用いた場合でも、XY
Z位置の再現性を確保することができる。また、焦点検
出用のパターン部材22を、その表面のZ位置が可変と
なるように構成してもよい。この場合、パターン部材2
2のZ位置を変えることで、フォーカスオフセット量を
加味した焦点検出を行うことができる。
【0060】さらに、接眼レンズ39に代えて、標本2
0の拡大像を撮像するイメージセンサ(CCD撮像素
子)を用いてもよい。スライドガラス21に代えて、平
行平板ガラスからなるパターン板を用いてもよい。ま
た、上記した実施形態では、本発明の焦点検出装置およ
び焦点合わせ装置を顕微鏡に組み込む例を説明したが、
半導体や液晶の検査装置における光学系の焦点検出に適
用することもできる。さらに、半導体露光装置や液晶露
光装置におけるアライメント光学系の焦点検出に適用す
ることもできる。この場合、半導体ウエハや液晶基板が
上記した標本に対応する。
0の拡大像を撮像するイメージセンサ(CCD撮像素
子)を用いてもよい。スライドガラス21に代えて、平
行平板ガラスからなるパターン板を用いてもよい。ま
た、上記した実施形態では、本発明の焦点検出装置およ
び焦点合わせ装置を顕微鏡に組み込む例を説明したが、
半導体や液晶の検査装置における光学系の焦点検出に適
用することもできる。さらに、半導体露光装置や液晶露
光装置におけるアライメント光学系の焦点検出に適用す
ることもできる。この場合、半導体ウエハや液晶基板が
上記した標本に対応する。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
標本に対して容易に焦点を合わせることができる。
標本に対して容易に焦点を合わせることができる。
【図1】本実施形態の顕微鏡10の全体構成図である。
【図2】切替ステージ12によるサンプルホルダ11の
切り替えを説明する図である。
切り替えを説明する図である。
【図3】焦点検出部17から制御部18に出力される撮
像信号を説明する図である。
像信号を説明する図である。
【図4】対物レンズ37の焦点と焦点検出用のパターン
部材22の表面との位置関係を示す図である。
部材22の表面との位置関係を示す図である。
【図5】パターン部材22の表面をフォーカス状態とし
た後で標本観察状態に切り替えたときの標本20を説明
する図である。
た後で標本観察状態に切り替えたときの標本20を説明
する図である。
【図6】パターン部材22の表面をデフォーカス状態と
した後で標本観察状態に切り替えたときの標本20を説
明する図である。
した後で標本観察状態に切り替えたときの標本20を説
明する図である。
【図7】XYZステージ14が光軸10aに対して傾い
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
【図8】XYZステージ14が光軸10aに対して傾い
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
【図9】XYZステージ14が光軸10aに対して傾い
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
ている場合の焦点合わせ動作を説明する図である。
【図10】別のサンプルホルダ51を用いた場合の位置
決め状態を説明する図である。
決め状態を説明する図である。
10 顕微鏡
11,51 サンプルホルダ
12 切替ステージ
13 切替スイッチ
14 XYZステージ
15 照明光学系
16 観察光学系
17 焦点検出部
18 制御部
20 標本
21 スライドガラス
22 パターン部材
23 ベース部材
24 基準部材
Claims (5)
- 【請求項1】 標本を保持する保持部材と、 前記保持部材に設けられた焦点検出用のパターン部材
と、 前記保持部材を照明光学系の光軸に対し交差する方向に
移動させて、前記標本が前記光軸上に位置決めされる状
態、または、前記パターン部材が前記光軸上に位置決め
される状態の何れかに切り替える切替手段と、 前記切替手段により前記保持部材の状態が切り替えら
れ、前記パターン部材が前記光軸上に位置決めされたと
きに、前記光軸の方向に関する前記パターン部材の位置
に基づいて焦点検出を行う検出手段とを備えたことを特
徴とする焦点検出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の焦点検出装置におい
て、 前記光軸の方向に関する前記パターン部材の位置と前記
標本の位置とのオフセット量を記憶する記憶手段をさら
に備え、 前記検出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記オ
フセット量を加味して前記パターン部材の位置を検出
し、前記焦点検出を行うことを特徴とする焦点検出装
置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の焦点検
出装置において、 前記切替手段は、前記保持部材と当接可能な位置決め用
の基準部材を有し、 前記保持部材は、前記標本または前記パターン部材が前
記光軸上に位置決めされる状態のときに前記基準部材と
当接することを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3の何れか1項に記
載した焦点検出装置を備えた焦点合わせ装置であって、 前記検出手段による検出結果に基づいて、前記パターン
部材と前記光学系との相対的な位置関係を自動的に調整
する調整手段を備え、 前記保持部材は、前記調整手段による調整後、前記切替
手段によって前記標本が前記光軸上に位置決めされる状
態に切り替えられることを特徴とする焦点合わせ装置。 - 【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4に記載の焦点合わせ装置とを備えたことを特徴と
する顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001389216A JP2003185913A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 焦点検出装置、焦点合わせ装置、およびそれを備えた顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001389216A JP2003185913A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 焦点検出装置、焦点合わせ装置、およびそれを備えた顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003185913A true JP2003185913A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27597502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001389216A Pending JP2003185913A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 焦点検出装置、焦点合わせ装置、およびそれを備えた顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003185913A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006184303A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Olympus Corp | 画像検査装置 |
JP2007248501A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Horon:Kk | フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置 |
JP2013044825A (ja) * | 2011-08-23 | 2013-03-04 | Tokai Hit:Kk | 顕微鏡観察用加温装置 |
JP2014090692A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 細胞培養容器および細胞観察方法 |
JP2015527599A (ja) * | 2012-06-07 | 2015-09-17 | モレキュラー デバイシーズ, エルエルシー | 顕微鏡検査撮像システムにおいて対物レンズの焦点位置を決定するためのシステム、方法、およびデバイス |
CN106707488A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 梅木精密工业(珠海)有限公司 | 一种快速对焦显微镜 |
-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001389216A patent/JP2003185913A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006184303A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Olympus Corp | 画像検査装置 |
JP2007248501A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Horon:Kk | フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置 |
JP2013044825A (ja) * | 2011-08-23 | 2013-03-04 | Tokai Hit:Kk | 顕微鏡観察用加温装置 |
JP2015527599A (ja) * | 2012-06-07 | 2015-09-17 | モレキュラー デバイシーズ, エルエルシー | 顕微鏡検査撮像システムにおいて対物レンズの焦点位置を決定するためのシステム、方法、およびデバイス |
JP2014090692A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 細胞培養容器および細胞観察方法 |
CN106707488A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 梅木精密工业(珠海)有限公司 | 一种快速对焦显微镜 |
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