JP2007101578A - 顕微鏡のフォーカス維持装置及び顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対物レンズの焦点位置又は標本を、光軸方向に設定されたサーチ範囲で移動することにより、フォーカス位置を所定のタイミングで繰り返し検出し、標本への合焦状態の経時的な変化を補正する顕微鏡のフォーカス維持装置であって、初回のフォーカス位置検出時には、サーチ範囲を、予め設定されている初期範囲に設定し、2回目以降のフォーカス位置検出時には、サーチ範囲を、直近のフォーカス位置を含み、且つ、初回のサーチ幅よりも狭いサーチ幅とするサーチ範囲設定手段を具備する顕微鏡のフォーカス維持装置を提供する。
【選択図】 図1
Description
上記特許文献1には、対物レンズを介したフォーカス検出光路と対物レンズを介した観察光路を独立に備えた顕微鏡において、フォーカス検出光学系と観察光学系の温度変化によるフォーカスドリフトを同一にすることにより、常に良好な合焦状態を維持することのできる技術が開示されている。
本発明は、対物レンズの焦点位置又は標本を、光軸方向に設定されたサーチ範囲で移動することにより、フォーカス位置を所定のタイミングで繰り返し検出し、前記標本への合焦状態の経時的な変化を補正する顕微鏡のフォーカス維持装置であって、初回のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲を、予め設定されている初期範囲に設定し、2回目以降のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲を、直近の前記フォーカス位置を含み、且つ、初回のサーチ幅よりも狭いサーチ幅とするサーチ範囲設定手段を具備する顕微鏡のフォーカス維持装置を提供する。
これにより、フォーカス位置が存在する可能性が高い範囲にサーチ範囲を設定することができるので、フォーカス位置の検出を効率的に行うことができる。
フォーカスドリフトは、顕微鏡本体の設置状態によって変化する。従って、傾きセンサを設けることにより、顕微鏡本体の設置状態を速やかに検知することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る顕微鏡装置の要部を示す図である。
本実施形態に係る顕微鏡装置は、顕微鏡1及びフォーカス維持装置2を備えている。
顕微鏡1は、標本11を置載するステージ12、ステージを駆動する駆動系(図示略)、ステージ11上に置載された標本11に光を照射する光学系13等を備えている。光学系13は、対物レンズ14を備えている。ステージ12は、光軸(Z軸)に沿って上下移動可能に構成されている。
フォーカス情報記憶部21は、オートフォーカス機構により検出されたフォーカス位置等の情報を記憶する、いわゆるメモリである。処理部22は、本発明の特徴的な要素であり、オートフォーカス機構により実施されるフォーカス位置検出のサーチ範囲を設定するものである。この処理部22により行われるサーチ範囲の設定等の詳細については後述する。
上記入力装置7は、キーボード71、マウス72、外部スイッチ73を備えており、ユーザによって所定の入力操作がされた場合に、制御部3に対してフォーカス検出実行指令や画像取得指令を指示する。
まず、図2のステップSA1において、制御部3内の処理部22は、フォーカス情報記憶部21にフォーカス位置が格納されているか否かを確認する。
例えば、初回のフォーカス位置検出の場合には、フォーカス位置がフォーカス情報記憶部21に格納されていない状態にあるので、ステップSA1において「NO」と判断し、ステップSA2に進む。ステップSA2では、フォーカス位置検出のサーチ範囲を初期サーチ範囲に設定する。
処理部22は、オートフォーカス機構からフォーカス位置等の情報を受け取ると、この情報をフォーカス情報記憶部21に格納する(ステップSA5)。これにより、フォーカス情報記憶部21には、フォーカス位置検出処理が行われるたびに、その検出結果が蓄積されることとなる。
図3は、実際の観察動作の例として、XYZ観察(平面画像(XY走査によって取得する画像)をZ方向に所定間隔で複数枚取得すること)におけるZ軸方向位置の変化の様子の一例を示した図である。
Z1Sはサーチ動作の開始点、Z1はサーチの結果得られた合焦点(合焦は、標本のスライドガラス又はカバーガラスの表面に対して行われる)、Z11はXYZ観察の開始点、Z12乃至Z15は、XYZ観察において平面画像を取得する各Z位置である。Z11乃至Z16で合計6枚の平面画像を取得して、一回のXYZ観察が終了する。その後、予め設定された時間が経過した後、再びXYZ観察が実行されるが、それに先立ってサーチ動作が行われる。サーチ開始点はZ2Sである。前回の合焦点Z1と今回の合焦点Z2の差異が時間経過によって生じたドリフト量となる。2回目のXYZ観察は、合焦点Z2を基準にして実行される。観察開始点Z21までの移動量(Z2とZ21との間の距離)は、予め設定された観察開始位置であって、1回目のXYZ観察の観察開始点Z11と合焦点Z1との間の距離と同じ値を用いるようにするので、常に標本のスライドガラス又はカバーガラスを基準とした一定のZ位置で観察を行うことができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る顕微鏡装置について説明する。本実施形態に係る顕微鏡装置は、フォーカス維持装置2の処理部22によるサーチ範囲の設定手法が上述した第1の実施形態と異なる。
以下、上述した第1の実施形態と異なる点について図4を参照して説明する。
まず、図4のステップSB1において、制御部3内の処理部22は、フォーカス情報記憶部21にフォーカス位置が格納されているか否かを確認する。このとき、初回のフォーカス位置検出時においては、フォーカス情報記憶部21にはフォーカス位置が格納されていないため(ステップSB1において「NO」)、ステップSB2に進み、フォーカス位置検出のサーチ範囲を初期サーチ範囲に設定する。
ステップSB10では、ステップSB9にて算出したドリフト量、今回取得したフォーカス位置、及び検出の成功又は失敗をフォーカス情報記憶部21に格納する。なお、ステップSB9においてドリフト量が算出されなかった場合には、ドリフト量の格納は行われないこととなる。
この結果、直近のドリフト量がその一つ前のドリフト量未満であった場合には、ステップSB6に進み、前回のフォーカス位置を含み、且つ、前回のサーチ幅よりも狭いサーチ幅のサーチ範囲を設定し、このサーチ範囲をオートフォーカス機構へ出力する。
一方、直近のドリフト量がその一つ前のドリフト量以上であった場合には、ステップSB7に進み、前回のフォーカス位置を含み、且つ、前回のサーチ幅よりも広いサーチ幅のサーチ範囲を設定し、このサーチ範囲をオートフォーカス機構へ出力する。
そして、上述した処理が繰り返し行われることにより、フォーカス位置及びドリフト量等の情報がフォーカス情報記憶部21に蓄積されることとなる。
また、上記フローチャートでは、ドリフト量の増減に応じてサーチ幅を狭めたり広げたりしていたが、サーチ幅の決定手法については、この例に限定されることはない。例えば、各ドリフト量に対応するサーチ幅を設定したサーチ幅テーブルを作成し、このサーチ幅テーブルを参照することにより、直近のドリフト量に対応するサーチ幅を取得し、このサーチ幅を用いてサーチ範囲を設定するようにしても良い。この場合には、直近のドリフト量が1つあればサーチ幅を特定することができ、更に、細やかなサーチ幅の設定が可能となる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る顕微鏡装置について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置は、上述した第1又は第2の実施形態のように、前回検出されたフォーカス位置等に基づいてサーチ範囲を設定するのではなく、顕微鏡本体等に取り付けたセンサにより検出された値に基づいてサーチ範囲の設定を行うものである。
本実施形態では、例えば、顕微鏡本体又は顕微鏡本体が設置されている周辺環境の状態を検出するセンサを設ける。このセンサとしては、例えば、顕微鏡本体に設けられ、本体、特に、対物レンズ近傍の温度を検出する温度センサや、顕微鏡本体の設置状態、特に、傾き状態を検出する傾きセンサ等が一例として挙げられる。また、上記温度センサとして、室内温度を検出する温度センサを更に設けるようにしても良い。
例えば、上記第1乃至第3の実施形態においては、ステージ12をZ軸に沿って移動させることによりフォーカス位置を検出する例に付いて述べたが、対物レンズ14をZ軸に沿って移動させることによりフォーカス位置を検出するような構成としても良い。
3 制御部
4 カメラ
5 表示部
6 記憶装置
7 入力装置
11 標本
12 ステージ
13 光学系
14 対物レンズ
21 フォーカス情報記憶部
22 処理部
71 キーボード
72 マウス
73 外部スイッチ
Claims (7)
- 対物レンズの焦点位置又は標本を、光軸方向に設定されたサーチ範囲で移動することにより、フォーカス位置を所定のタイミングで繰り返し検出し、前記標本への合焦状態の経時的な変化を補正する顕微鏡のフォーカス維持装置であって、
初回のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲を、予め設定されている初期範囲に設定し、2回目以降のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲を、直近の前記フォーカス位置を含み、且つ、初回のサーチ幅よりも狭いサーチ幅とするサーチ範囲設定手段を具備する顕微鏡のフォーカス維持装置。 - 2回目以降のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲設定手段が、直近の前記フォーカス位置を略中心としたサーチ範囲を設定する請求項1に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置。
- 前記フォーカス位置の検出履歴を記憶する記憶手段を備え、
3回目以降のフォーカス位置検出時には、前記サーチ範囲設定手段が、前記フォーカス位置の移動量に基づいて、前記サーチ範囲のサーチ幅を変更する請求項1又は請求項2に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置。 - 顕微鏡本体又は前記顕微鏡本体が設置されている周辺環境の状態を検出するセンサを備え、
前記サーチ範囲設定手段が、前記センサの検出結果に応じて前記サーチ範囲を設定する請求項1から請求項3のいずれかの項に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置。 - 前記センサが、温度センサである請求項4に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置。
- 前記センサが、前記顕微鏡本体の設置状態の傾きを検出する傾きセンサである請求項4に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置。
- 請求項1から請求項6のいずれかの項に記載の顕微鏡のフォーカス維持装置を備える顕微鏡装置。
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