JP2007286250A - Focus detection control system and microscope system having the focus detection control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察用照明光として複数の波長の光を選択的に使用した場合でも、観察試料のピント位置の調整を自動的に行うことが可能な焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムに関する。 The present invention provides a focus detection control system capable of automatically adjusting the focus position of an observation sample even when light of a plurality of wavelengths is selectively used as illumination light for observation, and the focus detection control system thereof The present invention relates to a microscope system including
近年、顕微鏡は、微細な試料を観察したり、観察像をビデオ画像として記録したりできるようになった。そこで、このような顕微鏡は、医学、生物学の研究を始め、ＩＣウェハや磁気ヘッドの検査、金属組織などの品質管理、新素材の研究開発等の工業分野においても幅広く利用されている。 In recent years, a microscope can observe a minute sample and record an observation image as a video image. Therefore, such microscopes are widely used in industrial fields such as medical and biological research, inspection of IC wafers and magnetic heads, quality control of metal structures, and research and development of new materials.
このような顕微鏡を利用する場合、通常は照準ハンドル操作により観察試料と対物レンズとの距離を調整することで、試料に対する合焦を行っている。しかし、このような作業は手動操作のため非常に手間がかかる。 When such a microscope is used, the sample is usually focused by adjusting the distance between the observation sample and the objective lens by an aiming handle operation. However, such work is very troublesome because of manual operation.
さらに、高倍率の対物レンズを使用する場合には焦点深度が非常に浅いため、相応の熟練度を要する作業となる。
そこで、これらの問題を解決する手段として、ＡＦ（オートフォーカス）ユニットを搭載した顕微鏡が種々提案されてきた。また、そのようなＡＦユニットを搭載した顕微鏡の改善を目的とした提案も数多くなされてきた（例えば、特許文献１、特許文献２。）。
Furthermore, when using a high-magnification objective lens, the depth of focus is very shallow, which requires work with a certain level of skill.
Therefore, various microscopes equipped with an AF (autofocus) unit have been proposed as means for solving these problems. In addition, many proposals have been made for the purpose of improving a microscope equipped with such an AF unit (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献１では、焦点検出用の赤外光を試料に照射し、この反射光に基づいて試料に対する自動合焦動作を行うと共に、焦点検出用の赤外光と観察用照明光である可視光との波長差及び、複数の対物レンズを切り換える際に生じる対物レンズ毎の色収差の違いによる焦点検出位置のばらつきを補償するための提案がなされている。 In Patent Document 1, a sample is irradiated with infrared light for focus detection, an automatic focusing operation is performed on the sample based on the reflected light, and infrared light for focus detection and visible light that is illumination light for observation are used. In order to compensate for the variation in focus detection position due to the difference in wavelength and the difference in chromatic aberration for each objective lens that occurs when switching a plurality of objective lenses.
さらに、特許文献２では、焦点検出を行う際に、対物レンズの倍率や標本の厚みに拘わらず、常に広範囲の合焦判定範囲を確保しつつ、焦点検出機能を確実かつ高速に行うことを実現する提案がなされている。
ここで、近年の顕微鏡は、例えば半導体ウェハ等、試料の微細化や複雑化に伴い、照明光に様々な波長の光を用いたり、さらに広帯域波長の光から複数の波長を選択的に用いたりする要求が高まっている。 Here, with recent microscopes, for example, semiconductor wafers, etc., with the miniaturization and complication of samples, various wavelengths of light are used as illumination light, and a plurality of wavelengths are selectively used from light of a broad band wavelength. There is a growing demand to do so.
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に挙げた従来技術では対応しきれない以下のような問題が生じてしまう。
上記に挙げた従来技術では、対物レンズ毎に色収差補正レンズの位置を予め記憶させておき、対物レンズを切り換える毎に色収差補正レンズの位置を移動させ、使用中の対物レンズに応じた色収差の補正を行い、焦点検出位置のばらつきを補償している。
However, the following problems that cannot be dealt with by the conventional techniques listed in Patent Document 1 and Patent Document 2 occur.
In the above-described conventional techniques, the position of the chromatic aberration correction lens is stored in advance for each objective lens, and the position of the chromatic aberration correction lens is moved each time the objective lens is switched to correct the chromatic aberration according to the objective lens in use. To compensate for variations in focus detection position.
しかしながら、１つの対物レンズに対して試料に照射する照明光に複数の波長の光を選択的に用いた場合、例えば焦点深度の深い４３６ｎｍから焦点深度の浅い２４８ｎｍに変更した場合、対物レンズに対して使用する波長の違いによって色収差が発生し、焦点位置がばらついてしまう。 However, when light of a plurality of wavelengths is selectively used as illumination light to irradiate the sample with respect to one objective lens, for example, when the depth of focus is changed from 436 nm to 248 nm with a shallow depth of focus, Depending on the wavelength used, chromatic aberration occurs and the focal position varies.
これにより、焦点検出用の光によって検出された合焦位置と異なる位置が観察用の焦点面となり、改めて自動合焦動作を行っても良好な合焦判定を得られない。そのため、照明光の波長を切り換える際には、改めて観察者が色収差補正レンズの位置を手動で調整し直す必要があった。このような操作は煩わしいばかりでなく、作業時間の増大や観察者に対する負担の増加を招いてしまうおそれがある。 As a result, a position different from the focus position detected by the focus detection light becomes the focal plane for observation, and a good focus determination cannot be obtained even if the automatic focus operation is performed again. Therefore, when switching the wavelength of the illumination light, the observer has to manually adjust the position of the chromatic aberration correction lens again. Such an operation is not only troublesome, but may increase work time and burden on the observer.
通常、対物レンズは照明光に対する色収差の補正がなされている。しかしながら、複数の波長や広帯域の波長の光に対して完全に色収差を補正することは難しい。また、それら複数の波長の光に対してある程度の色収差補正がなされた対物レンズはあるが、非常に高価である。 Usually, the objective lens is corrected for chromatic aberration with respect to illumination light. However, it is difficult to completely correct chromatic aberration for light of a plurality of wavelengths or broadband wavelengths. In addition, there is an objective lens in which a certain degree of chromatic aberration correction is performed on the light having the plurality of wavelengths, but it is very expensive.
そこで、本発明では、複数の波長の光を照明光として使用した場合でも、安価で、使用する波長に応じて色収差補正が可能な、焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムを提供する。 Therefore, in the present invention, even when light of a plurality of wavelengths is used as illumination light, the focus detection control system is inexpensive and can correct chromatic aberration according to the wavelength used, and a microscope including the focus detection control system Provide a system.
本発明にかかる、複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載される焦点検出制御システムは、前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得する取得手段と、前記波長特定情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う合焦制御手段と、前記波長特定情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う色収差補正手段と、を備えることを特徴とする。 A microscope having an observation optical system according to the present invention, in which illumination light of an arbitrary wavelength selected from a plurality of wavelengths is irradiated on a sample, and an image of the sample is obtained by forming an image of reflected light from the sample The mounted focus detection control system includes: acquisition means for acquiring wavelength specifying information for specifying the selected wavelength; and measurement for focus detection of the objective lens in the observation optical system based on the wavelength specifying information. Focus control means for controlling the sample to be focused by reflected light from the sample onto which the light is projected, and illumination light having the wavelength specified by the wavelength specifying information based on the wavelength specifying information Chromatic aberration correction means for correcting chromatic aberration with the measurement light.
前記焦点検出制御システムは、前記照明光は、紫外波長領域から赤外波長領域内の範囲に含まれ２波長以上の光であることを特徴とする。
前記焦点検出制御システムは、さらに、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段を備えることを特徴とする。
The focus detection control system is characterized in that the illumination light is light having two or more wavelengths included in a range from an ultraviolet wavelength region to an infrared wavelength region.
The focus detection control system further includes position information of a correction lens that corrects chromatic aberration caused by a difference between a wavelength of illumination light irradiated on the sample and a wavelength of the measurement light, and a focusing speed at which the sample is focused. Focusing-related information storage means for storing focusing-related information, which is information associated with the information, is provided.
前記合焦関連情報には、さらに、前記試料に照射される照明光の波長毎に異なる焦点深度に対する目標閾値が関係付けられていることを特徴とする。
前記焦点検出制御システムにおいて、前記合焦制御手段は、前記波長特定情報に対応する前記合焦速度情報に基づいて、前記顕微鏡のステージの光軸方向への移動速度を制御し、前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させることを特徴とする。
The focus-related information is further associated with a target threshold for a different depth of focus for each wavelength of illumination light irradiated on the sample.
In the focus detection control system, the focusing control unit controls a moving speed of the microscope stage in the optical axis direction based on the focusing speed information corresponding to the wavelength specifying information, and the chromatic aberration correcting unit. Is characterized in that the correction lens is moved based on position information of the correction lens corresponding to the wavelength specifying information.
前記焦点検出制御システムにおいて、前記合焦速度情報は、前記照明光の照射波長が短いほど、低速に設定されていることを特徴とする。
前記合焦関連情報は、前記対物レンズ毎に存在することを特徴とする。
In the focus detection control system, the focusing speed information is set to a lower speed as the irradiation wavelength of the illumination light is shorter.
The focusing-related information exists for each objective lens.
前記焦点検出制御システムは、顕微鏡システムに搭載されることを特徴とする。
複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、該試料からの反射光を結像させて該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡の焦点検出を制御する方法は、前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得し、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段から、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報と前記試料へ合焦させる合焦速度情報とを取り出し、前記合焦速度情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行い、前記補正レンズの位置情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う、ことを特徴とする。
The focus detection control system is mounted on a microscope system.
Controls focus detection of a microscope having an observation optical system that irradiates a sample with illumination light of an arbitrary wavelength selected from a plurality of wavelengths and forms an image of the sample by forming an image of reflected light from the sample The method acquires wavelength specifying information for specifying the selected wavelength, and corrector lens position information for correcting chromatic aberration caused by the difference between the wavelength of illumination light irradiated on the sample and the wavelength of the measurement light; From focusing-related information storage means storing focusing-related information, which is information related to speed information for focusing on the sample, position information of the correction lens corresponding to the wavelength specifying information, and the information Focusing speed information for focusing on the sample is extracted, and based on the focusing speed information, the objective lens in the observation optical system is reflected by the reflected light from the sample on which the measurement light for focus detection is projected. Focus on the sample Performs control, on the basis of the positional information of the correction lens carries out the correction of chromatic aberration of the illumination light of the wavelength specified by the wavelength specific information and the measurement light, it is characterized.
焦点検出制御システム、及びその焦点検出制御システムを備えた顕微鏡システムにおいて、任意に選択した波長毎に違う焦点深度の差によって起こり得るＡＦエラー（ＡＦ信号の追従スピードによるエラー）を無くし、さらに、選択した波長毎の色収差のばらつきを無くし、良好な焦点検出を行うことができる。 In the focus detection control system and the microscope system equipped with the focus detection control system, the AF error (error due to the tracking speed of the AF signal) that can occur due to the difference in depth of focus for each arbitrarily selected wavelength is eliminated and further selected. The variation in chromatic aberration for each wavelength can be eliminated and good focus detection can be performed.
本発明の実施形態によれば、焦点検出制御システムは、複数波長の中から選択された任意の波長の照明光が試料に照射され、試料からの反射光を結像させて当該試料の像を得る観察光学系を有した顕微鏡に搭載することができる。 According to the embodiment of the present invention, the focus detection control system irradiates the sample with illumination light having an arbitrary wavelength selected from a plurality of wavelengths, forms an image of the sample by imaging the reflected light from the sample. It can be mounted on a microscope having an observation optical system to be obtained.
本発明の実施形態によれば、焦点検出制御システム（本実施形態では、制御部１３４とＡＦユニット１１９とからなるシステムに相当する）は、取得手段と、合焦制御手段と、色収差補正手段とを備える。取得手段は、複数波長の中から選択された波長を特定する波長特定情報を取得する。合焦制御手段は、波長特定情報に基づいて、観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う。色収差補正手段は、波長特定情報に基づいて、この波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との波長の違いにより生じる色収差の補正を行う。 According to the embodiment of the present invention, the focus detection control system (corresponding to the system including the control unit 134 and the AF unit 119 in the present embodiment) includes an acquisition unit, a focus control unit, and a chromatic aberration correction unit. Is provided. The acquisition means acquires wavelength specifying information for specifying a wavelength selected from a plurality of wavelengths. The focus control means performs control for focusing the objective lens in the observation optical system on the sample by the reflected light from the sample on which the measurement light for focus detection is projected based on the wavelength specifying information. The chromatic aberration correcting unit corrects chromatic aberration caused by the difference in wavelength between the illumination light having the wavelength specified by the wavelength specifying information and the measurement light based on the wavelength specifying information.
これにより、選択された波長に応じて、合焦の制御、及び色収差の補正の制御を行うことができる。また、本発明の実施形態によれば、照明光は、紫外波長領域から赤外波長領域内の範囲に含まれる複数波長の照明光を用いることができる。 Thereby, focusing control and chromatic aberration correction control can be performed according to the selected wavelength. Moreover, according to the embodiment of the present invention, illumination light having a plurality of wavelengths included in a range from the ultraviolet wavelength region to the infrared wavelength region can be used as the illumination light.
本発明の実施形態によれば、前記焦点検出制御システムは、さらに、前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報（色収差補正レンズの移動量）と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報（ＡＦ信号の追跡速度）と、が関係付けられた情報である合焦関連情報（ＡＦパラメータ）が格納されている合焦関連情報格納手段を備える。 According to an embodiment of the present invention, the focus detection control system further includes positional information (chromatic aberration) of a correction lens that corrects chromatic aberration caused by a difference between the wavelength of illumination light irradiated on the sample and the wavelength of the measurement light. In-focus information (AF parameter), which is information related to the amount of movement of the correction lens) and in-focus speed information (AF signal tracking speed) for focusing on the sample, is stored. Related information storage means is provided.
これにより、補正レンズの位置情報と合焦速度情報を含む合焦関連情報を格納することができるので、色収差の補正及び焦点検出の制御を行うことができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦関連情報には、さらに、前記試料に照射される照明光の波長毎に異なる焦点深度に対する目標閾値が関係付けられている。これにより、目標閾値（ＦＴＨ）を用いてＺステージが合焦位置にあるか否かを判定することができる。
As a result, it is possible to store focus-related information including position information of the correction lens and focus speed information, so that correction of chromatic aberration and control of focus detection can be performed.
Further, according to the embodiment of the present invention, the focus-related information is further associated with a target threshold for a different depth of focus for each wavelength of illumination light irradiated on the sample. Thereby, it is possible to determine whether or not the Z stage is in the in-focus position using the target threshold value (FTH).
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦制御手段は、前記波長特定情報に対応する前記合焦速度情報に基づいて、前記顕微鏡のステージの光軸方向への移動速度を制御し、前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させる。 Further, according to the embodiment of the present invention, the focusing control unit controls the moving speed of the microscope stage in the optical axis direction based on the focusing speed information corresponding to the wavelength specifying information, The chromatic aberration correction unit moves the correction lens based on position information of the correction lens corresponding to the wavelength specifying information.
これにより、合焦関連情報に基づいて、ＡＦ信号の追跡速度及び色収差レンズの移動量を調整することができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦速度情報は、前記照明光の照射波長が短いほど、低速に設定されている。これにより、前記照明光の照射波長が短いほど焦点深度が小さくなることに対応してＡＦ信号の追跡速度を低速にできる。
Thereby, the tracking speed of the AF signal and the moving amount of the chromatic aberration lens can be adjusted based on the focus-related information.
According to the embodiment of the present invention, the focusing speed information is set to a lower speed as the irradiation wavelength of the illumination light is shorter. Accordingly, the tracking speed of the AF signal can be reduced corresponding to the fact that the focal depth becomes smaller as the irradiation wavelength of the illumination light becomes shorter.
また、本発明の実施形態によれば、前記合焦関連情報は、前記対物レンズ毎に存在する。これにより、複数の対物レンズを切り換えて使用する場合にも対応することができる。
また、本発明の実施形態によれば、前記焦点検出制御システムは、顕微鏡システムに搭載されることを特徴とする。これにより、複数の波長の光を照明光として使用した場合でも、安価で、使用する波長に応じて色収差補正と焦点検出制御ができる。
Further, according to an embodiment of the present invention, the focusing related information exists for each objective lens. Accordingly, it is possible to cope with a case where a plurality of objective lenses are switched and used.
According to an embodiment of the present invention, the focus detection control system is mounted on a microscope system. Thereby, even when light of a plurality of wavelengths is used as illumination light, it is inexpensive and chromatic aberration correction and focus detection control can be performed according to the wavelength used.
それでは、以下に本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
本実施形態では、広帯域波長照明ユニットに対して広帯域専用対物レンズを１つだけ用いた場合の顕微鏡システムについて説明する。
Now, embodiments of the present invention will be described below.
<First Embodiment>
In the present embodiment, a microscope system in the case where only one broadband objective lens is used for the broadband wavelength illumination unit will be described.
図１は、本実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。顕微鏡本体１には、サンプル１０２を搭載可能なＸ−Ｙステージ１０３に対向させた位置に広帯域波長照明の専用対物レンズ１０５が設置されている。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a microscope system in the present embodiment. The microscope main body 1 is provided with a dedicated objective lens 105 for broadband wavelength illumination at a position facing the XY stage 103 on which the sample 102 can be mounted.
広帯域波長照明ユニット１０９は、波長選択ユニット１３６、照明系レンズ１１０、ハーフミラー１１３から構成される。波長選択ユニット１３６は、複数の中から選択された波長（例えば２４８ｎｍと４０５ｎｍ）の光１１２をサンプル１０２に照明するための光源である。 The broadband wavelength illumination unit 109 includes a wavelength selection unit 136, an illumination system lens 110, and a half mirror 113. The wavelength selection unit 136 is a light source for illuminating the sample 102 with light 112 having a wavelength (for example, 248 nm and 405 nm) selected from a plurality of wavelengths.
波長選択ユニット１３６で選択された波長の光１１２は、ファイバー１３７を通して、照明系レンズ１１０を通過し、ハーフミラー１１３へと導かれる。
ハーフミラー１１３により９０度偏向された光は、光軸上に配置された専用対物レンズ１０５を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、専用対物レンズ１０５を通過後、ハーフミラー１１３を透過してレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。
The light 112 having the wavelength selected by the wavelength selection unit 136 passes through the illumination system lens 110 through the fiber 137 and is guided to the half mirror 113.
The light deflected 90 degrees by the half mirror 113 passes through the dedicated objective lens 105 disposed on the optical axis and is irradiated onto the sample 102. The light reflected by the sample 102 passes through the dedicated objective lens 105, passes through the half mirror 113, is guided to the lens 114, and enters the CCD camera 116. Then, the observer can observe the sample 102 through an image (not shown) obtained by the CCD camera 116.
尚、ここでは、広帯域波長照明ユニット１０９からの複数波長の光は、２４８ｎｍと４０５ｎｍの２波長としたが、これに限定されず３波長以上でも良く、また、紫外域〜赤外域内のどの波長を使用しても構わない。 Here, the light of a plurality of wavelengths from the broadband wavelength illumination unit 109 is two wavelengths of 248 nm and 405 nm, but is not limited to this, and may be three or more wavelengths, and any wavelength within the ultraviolet region to the infrared region. May be used.
Ｘ−Ｙステージ１０３は、サンプル１０２を搭載するもので、Ｘ−Ｙ方向に移動可能である。さらに、Ｘ−Ｙステージ１０３は、Ｚ方向に移動可能なＺステージ１１７の上に取り付けられている。観察者はＺステージ１１７を動かすことにより、サンプル１０２を専用対物レンズ１０５のピント位置に合せることができる。 The XY stage 103 mounts the sample 102 and is movable in the XY direction. Further, the XY stage 103 is mounted on a Z stage 117 that can move in the Z direction. The observer can adjust the sample 102 to the focus position of the dedicated objective lens 105 by moving the Z stage 117.
ＡＦユニット１１９は、レーザーダイオード（以下、ＬＤと称する）１２０、光源駆動部１２１、コリメートレンズ１３３、投光側ストッパ１２２、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１２３、集光レンズ１２９ａ、色収差補正レンズ１２５、λ／４板１２６、ダイクロックミラー１２７、ズーム機構１２４、受光側ストッパ１２８、受光側集光レンズ１２９、２分割フォトダイオード（以下、ＰＤと称する）１３０、増幅器１３１、Ａ／Ｄ変換器１３２から構成される。 The AF unit 119 includes a laser diode (hereinafter referred to as LD) 120, a light source driving unit 121, a collimator lens 133, a light projection side stopper 122, a PBS (polarized beam splitter) 123, a condensing lens 129a, a chromatic aberration correction lens 125, λ / 4 plate 126, dichroic mirror 127, zoom mechanism 124, light receiving side stopper 128, light receiving side condensing lens 129, two-division photodiode (hereinafter referred to as PD) 130, amplifier 131, and A / D converter 132. Is done.
ＬＤ１２０は、赤外領域の光（例えば７８５ｎｍ）を発光するレーザーダイオードである。光源駆動部１２１は、制御部１３４の制御に基づいて、ＬＤ１２０を駆動する。
ＬＤ１２０から発せられたＡＦ光は、コリメートレンズ１３３を通り、平行光束となり、光束の半分をカットする投光側ストッパ１２２を介してＰＢＳ１２３でＰ偏光成分のみが反射され、集光レンズ１２９ａへと導かれる。
The LD 120 is a laser diode that emits light in the infrared region (for example, 785 nm). The light source driving unit 121 drives the LD 120 based on the control of the control unit 134.
The AF light emitted from the LD 120 passes through the collimating lens 133 to become a parallel light beam, and only the P-polarized light component is reflected by the PBS 123 via the projection-side stopper 122 that cuts half of the light beam, and is guided to the condensing lens 129a. It is burned.
集光レンズ１２９ａにより一旦集光された光束は色収差補正レンズ１２５を通り、λ／4板１２６を透過して４５度偏光され、ダイクロックミラー１２７により反射される。
色収差補正レンズ１２５は、専用対物レンズ１０５における、ＡＦ光の赤外波長と、広帯域波長照明ユニット１０９で選択される波長との焦点位置の不一致を調節するため、ズーム機構１２４によりＡＦ光の焦点距離を変更することができる。
The light beam once condensed by the condenser lens 129 a passes through the chromatic aberration correction lens 125, passes through the λ / 4 plate 126, is polarized by 45 degrees, and is reflected by the dichroic mirror 127.
The chromatic aberration correction lens 125 adjusts the focal position mismatch between the infrared wavelength of the AF light and the wavelength selected by the broadband wavelength illumination unit 109 in the dedicated objective lens 105, so that the zoom mechanism 124 uses the focal length of the AF light. Can be changed.
ダイクロックミラー１２７は、赤外波長域の光（例えば７８５ｎｍ）のみが反射され、それ以外の光、例えば広帯域波長照明ユニット１０９で選択される２４８ｎｍ、４０５ｎｍの波長は通過する性質をもっている。これにより、ＡＦ光はダイクロックミラー１２７で反射し、専用対物レンズ１０５を介し、サンプル１０２へ照射される。 The dichroic mirror 127 has a property that only light in the infrared wavelength region (for example, 785 nm) is reflected, and other light, for example, wavelengths of 248 nm and 405 nm selected by the broadband wavelength illumination unit 109 pass therethrough. As a result, the AF light is reflected by the dichroic mirror 127 and irradiated onto the sample 102 via the dedicated objective lens 105.
サンプル１０２により反射されたＡＦ光は、専用対物レンズ１０５を通過し、ダイクロックミラー１２７で反射し、λ／４板１２６を通過する時にさらに４５度偏光され、Ｓ偏光成分に切り換わる。 The AF light reflected by the sample 102 passes through the dedicated objective lens 105, is reflected by the dichroic mirror 127, is further polarized by 45 degrees when passing through the λ / 4 plate 126, and is switched to the S polarization component.
その後、色収差補正レンズ１２５、集光レンズ１２９ａを通過し、ＰＢＳ１２３へ入射する。ここで光束は上記した様にＳ偏光成分になっているので、そのままＰＢＳ１２３を透過し、受光側ストッパ１２８、受光側集光レンズ１２９を通過した後に２分割ＰＤ１３０に結像される。 Thereafter, the light passes through the chromatic aberration correction lens 125 and the condenser lens 129 a and enters the PBS 123. Here, since the light beam is an S-polarized component as described above, it passes through the PBS 123 as it is, passes through the light receiving side stopper 128 and the light receiving side condensing lens 129, and then forms an image on the two-divided PD 130.
２分割ＰＤ１３０は、光軸を中心に２個のフォトダイオード（センサＡ，センサＢ）が並ぶ光検出器である。２分割ＰＤ１３０で結像されたスポットの光強度に応じた電流信号は、電流／電圧変換された後に増幅器１３１により所定の増幅率をもって増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３２によりデジタル値に変換されてから制御部１３４で演算処理される。 The two-divided PD 130 is a photodetector in which two photodiodes (sensor A and sensor B) are arranged around the optical axis. The current signal corresponding to the light intensity of the spot imaged by the two-divided PD 130 is amplified with a predetermined amplification factor by the amplifier 131 after being subjected to current / voltage conversion, and is converted into a digital value by the A / D converter 132. To the control unit 134.
図２は、本実施形態における制御部１３４を示す。制御部１３４は、周知のＣＰＵ回路を有するものである。制御部１３４は、ＣＰＵ本体４０１と、ＲＡＭ４０２と、ＲＯＭ４０３と、不揮発性メモリ４０４と、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４０５ａと、Ｚステージ入出力インターフェース（以下、「ＺステージＩ／Ｏ」と称する）４０５ｂと、ＡＦ入出力インターフェース（以下、「ＡＦＩ／Ｏ」と称する）４０５ｃと、Ｚステージドライバ４０６ｂと、色収差レンズドライバ４０６ｃから構成されている。 FIG. 2 shows the control unit 134 in the present embodiment. The controller 134 has a well-known CPU circuit. The control unit 134 includes a CPU main body 401, a RAM 402, a ROM 403, a nonvolatile memory 404, a command input / output interface (hereinafter referred to as “command I / O”) 405a, and a Z stage input / output interface (hereinafter referred to as “command I / O”). 405b, AF input / output interface (hereinafter referred to as "AFI / O") 405c, Z stage driver 406b, and chromatic aberration lens driver 406c.
ＲＡＭ４０２は、顕微鏡システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０３は、顕微鏡システムを制御するために必要なプログラムを格納する。不揮発性メモリ４０４には、波長毎に変化する色収差を補正する色収差補正レンズ１２５の位置やＡＦ信号の追跡速度（ＡＦパラメータ）が記憶されている（図３参照）。 The RAM 402 is a volatile memory that temporarily stores data necessary for controlling the microscope system. The ROM 403 stores a program necessary for controlling the microscope system. The nonvolatile memory 404 stores the position of the chromatic aberration correction lens 125 that corrects chromatic aberration that changes for each wavelength and the tracking speed (AF parameter) of the AF signal (see FIG. 3).
コマンドＩ／Ｏ４０５ａは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂは、Ｚステージの入出力インターフェースである。ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃは、ＡＦユニット１１９の入出力インターフェースである。 The command I / O 405 a is an input / output interface for sending and receiving commands to and from a PC (personal computer) 135. The Z stage I / O 405b is an input / output interface for the Z stage. The AFI / O 405 c is an input / output interface of the AF unit 119.
Ｚステージドライバ４０６ｂは、Ｚステージモータ１３８を駆動するためのドライバである。色収差レンズドライバ４０６ｃは、ＡＦユニット１１９内のモータ１２４を駆動するためのドライバである。 The Z stage driver 406b is a driver for driving the Z stage motor 138. The chromatic aberration lens driver 406c is a driver for driving the motor 124 in the AF unit 119.
ＡＦパラメータは、前記ＡＦ光と広帯域波長照明光との色収差を補正する補正レンズ１２５の位置パラメータとＡＦ信号の追跡速度から構成される。ＡＦ動作を行う基準光は赤外光（ここでは７８５ｎｍ）であり、前記広帯域波長照明光（ここでは、２４８ｎｍと４０５ｎｍ）とは波長が異なる。 The AF parameter includes a position parameter of the correction lens 125 that corrects chromatic aberration between the AF light and the broadband wavelength illumination light, and a tracking speed of the AF signal. The reference light for performing the AF operation is infrared light (here, 785 nm), and has a wavelength different from that of the broadband wavelength illumination light (here, 248 nm and 405 nm).
そのため、オートフォーカス装置が合焦と判断しても、色収差により観察位置とのピントがずれている可能性がある。また、波長毎に焦点深度が異なる（波長が短くなればなるほど、焦点深度は狭くなる。）。 Therefore, even if the autofocus device determines that the subject is in focus, there is a possibility that the observation position is out of focus due to chromatic aberration. Further, the depth of focus differs for each wavelength (the shorter the wavelength, the narrower the depth of focus).
よって、ＡＦ信号の追跡速度を波長毎に変化させないと、ＡＦ動作がエラーになる可能性がある（短い波長におけるＡＦ追跡速度を長い波長と同様の速度で行うと焦点深度内に入ったことを検出できない可能性がある）。 Therefore, if the tracking speed of the AF signal is not changed for each wavelength, there is a possibility that the AF operation becomes an error (if the AF tracking speed at a short wavelength is performed at a speed similar to that at a long wavelength, it is within the depth of focus. May not be detected).
そこで、色収差補正レンズ移動量は照射光の波長毎に決められる。また、ＡＦ信号の追跡速度は、焦点深度が狭い波長には低速にするように設定し、広い波長には高速にするように設定する。ＡＦパラメータについては、図６〜図７で詳述する。 Therefore, the amount of chromatic aberration correction lens movement is determined for each wavelength of irradiation light. The tracking speed of the AF signal is set so as to be low for wavelengths with a narrow depth of focus and high for wide wavelengths. The AF parameter will be described in detail with reference to FIGS.
以上のパラメータを装置組み立て及び調整時に予め波長毎の色収差補正レンズ移動量をＲＯＭ４０３、あるいは不揮発性メモリ４０４に記憶しておくことで、そのデータに基づき各々の補正作業が可能となる。 By storing the chromatic aberration correction lens movement amount for each wavelength in the ROM 403 or the non-volatile memory 404 in advance when the above parameters are assembled and adjusted, each correction operation can be performed based on the data.
図３は、本実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。ＡＦパラメータテーブルは、上述したＡＦパラメータが格納されたテーブルである。ＡＦパラメータテーブルは、制御部１３４の不揮発性メモリ４０４に格納されている。 FIG. 3 shows an example of the AF parameter table in the present embodiment. The AF parameter table is a table in which the AF parameters described above are stored. The AF parameter table is stored in the nonvolatile memory 404 of the control unit 134.
ＡＦパラメータテーブルは、少なくとも「パラメータＹ」、「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」のデータ項目から構成される。 The AF parameter table includes at least data items of “parameter Y”, “positional movement amount of chromatic aberration lens”, “tracking speed of AF signal”, and “FTH (focus determination threshold)”.
「パラメータＹ」は、後述するようにＡＦコマンドのパラメータである。パラメータＹが決定すれば、ＡＦパラメータテーブルを参照することによりそのパラメータに対応する「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」も決定する。なお、これらの各項目の詳細は後述する。 “Parameter Y” is a parameter of the AF command as will be described later. When the parameter Y is determined, by referring to the AF parameter table, the “positional movement amount of the chromatic aberration lens”, “AF signal tracking speed”, and “FTH (focus determination threshold)” corresponding to the parameter are also determined. Details of these items will be described later.
図４は、本実施形態における波長選択ユニットを示す。波長選択ユニット１３６は、ＣＰＵ４０７と、ＲＡＭ４０８と、ＲＯＭ４０９と、光源４１１と、不揮発性メモリ４１０と、ファイバー出力インターフェース（以下、「ファイバー出力Ｉ／Ｏ」と称する）４１２ａと、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４１２ｂから構成されている。 FIG. 4 shows the wavelength selection unit in this embodiment. The wavelength selection unit 136 includes a CPU 407, a RAM 408, a ROM 409, a light source 411, a nonvolatile memory 410, a fiber output interface (hereinafter referred to as “fiber output I / O”) 412a, and a command input / output interface (hereinafter referred to as “fiber input / output interface”). , Referred to as “command I / O”) 412b.
ＲＡＭ４０８は、システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０９は、システムを制御するために必要なプログラムを格納する。光源４１１は、広帯域波長照明用の光源（例えば、キセノンランプや水銀キセノンランプ）である。 The RAM 408 is a volatile memory that temporarily stores data necessary for controlling the system. The ROM 409 stores a program necessary for controlling the system. The light source 411 is a light source for broadband wavelength illumination (for example, a xenon lamp or a mercury xenon lamp).
不揮発性メモリ４１０は、ファイバー１３７に出力する波長データを記憶している（図５参照）。ファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａは、光源４１１からファイバー１３７へ光を出力するためのインターフェースである。コマンドＩ／Ｏ４１２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。 The nonvolatile memory 410 stores wavelength data output to the fiber 137 (see FIG. 5). The fiber output I / O 412 a is an interface for outputting light from the light source 411 to the fiber 137. The command I / O 412 is an input / output interface for sending and receiving commands to and from a PC (personal computer) 135.
図５は、本実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。波長選択テーブルは、上述したように、波長選択ユニット１３６の不揮発性メモリ４１０に格納されている。波長選択テーブルは、少なくとも「パラメータＹ」、「波長［ｎｍ］」のデータ項目から構成される。 FIG. 5 shows an example of a wavelength selection table in the present embodiment. The wavelength selection table is stored in the nonvolatile memory 410 of the wavelength selection unit 136 as described above. The wavelength selection table includes at least data items of “parameter Y” and “wavelength [nm]”.
「パラメータＹ」は、後述するように波長選択コマンドのパラメータである。パラメータＹが決定すれば、波長選択テーブルを参照することによりそのパラメータに対応する「波長［ｎｍ］」も決定する。なお、これらの各項目の詳細は後述する。 “Parameter Y” is a parameter of the wavelength selection command as will be described later. If the parameter Y is determined, the “wavelength [nm]” corresponding to the parameter is also determined by referring to the wavelength selection table. Details of these items will be described later.
ここで、ＡＦ動作の原理を簡単に説明する。
図６Ａは、中倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。ここで仮にサンプル１０２の位置が合焦位置より上、すなわち専用対物レンズ１０５から近い位置の場合を想定すると、ＡＦ光はサンプル１０２から早く反射され、２分割ＰＤ１３０に結像されるスポット像６０１ａは、中心位置からセンサＢ寄りに結像される。
Here, the principle of the AF operation will be briefly described.
FIG. 6A is a diagram illustrating a state of image formation on the two-divided PD 130 when the medium magnification objective lens is used. Assuming that the position of the sample 102 is above the in-focus position, that is, a position close to the dedicated objective lens 105, the AF light is reflected from the sample 102 quickly, and the spot image 601a formed on the two-divided PD 130 is The image is formed near the sensor B from the center position.
一方、サンプル１０２が合焦位置より下にある場合、すなわち専用対物レンズ１０５から遠い位置の場合には、２分割ＰＤ１３０に結像されるスポット像６０２ａはセンサＡ寄りに結像される。 On the other hand, when the sample 102 is below the in-focus position, that is, when it is far from the dedicated objective lens 105, the spot image 602a formed on the two-divided PD 130 is formed closer to the sensor A.
また、サンプル１０２が正確に合焦位置にある場合のスポット像６０３ａは、センサＡ，Ｂ共に均等な範囲でほぼ光軸の中心に結像する。しかも、この場合は焦点位置にあるために中心の光強度は最も高くなっている。 Further, the spot image 603a in the case where the sample 102 is accurately at the in-focus position is formed on the center of the optical axis in the same range in both the sensors A and B. In addition, in this case, the light intensity at the center is the highest because of the focal position.
図６Ｂは、高倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。焦点深度が小さい高倍対物レンズの場合、合焦位置より上、下のスポットの形状６０１ｂ，６０２ｂは、中倍対物レンズのスポット像６０１ａ，６０２ａに比べて大きくなる。 FIG. 6B is a diagram illustrating a state of image formation on the two-divided PD 130 when a high-magnification objective lens is used. In the case of a high-magnification objective lens having a small focal depth, the spot shapes 601b and 602b above and below the in-focus position are larger than the spot images 601a and 602a of the medium-magnification objective lens.
図６Ｃは、低倍対物レンズを使用した場合の２分割ＰＤ１３０への結像の様子を表した図である。焦点深度が大きい低倍対物レンズの場合、合焦位置より上、下のスポットの形状６０１ｃ，６０２ｃは、中倍対物レンズのスポット像６０１ａ，６０２ａに比べて小さくなる。 FIG. 6C is a diagram illustrating a state of image formation on the two-divided PD 130 when the low-magnification objective lens is used. In the case of a low-magnification objective lens having a large focal depth, the spot shapes 601c and 602c above and below the in-focus position are smaller than the spot images 601a and 602a of the medium-magnification objective lens.
図７Ａは、低倍・中倍・高倍対物レンズのＡ，Ｂ信号を示す。縦軸はＰＤ信号（Ａ信号、Ｂ信号）の出力の大きさ、横軸はＺステージの位置を示している。Ａ信号とはセンサＡから出力されたＰＤ信号であり、Ｂ信号とはセンサＢから出力されたＰＤ信号である。「ＮＴＨ」は、ノイズ判定閾値を示す。 FIG. 7A shows the A and B signals of the low magnification / medium magnification / high magnification objective lens. The vertical axis represents the output level of the PD signal (A signal, B signal), and the horizontal axis represents the position of the Z stage. The A signal is a PD signal output from the sensor A, and the B signal is a PD signal output from the sensor B. “NTH” indicates a noise determination threshold value.
曲線５６０は、図６Ａに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０１ａの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ａの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ａの場合を示している。 A curve 560 is a curve of the A and B signals corresponding to FIG. 6A. That is, the A and B signals corresponding to the right side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 601a in FIG. 6A. Further, the A and B signals corresponding to the left side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 602a in FIG. 6A. Further, the A and B signals corresponding to the center position 540 of the Z stage are shown as the spot image 603a in FIG. 6A.
曲線５７０は、図６Ｂに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ｂのスポット像６０１ｂの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ｂの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ｂの場合を示している。 A curve 570 is a curve of the A and B signals corresponding to FIG. 6B. That is, the A and B signals corresponding to the right side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 601b in FIG. 6B. Further, the A and B signals corresponding to the left side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 602b in FIG. 6A. Further, the case where the A and B signals corresponding to the center position 540 of the Z stage is the spot image 603b in FIG.
曲線５５０は、図６Ｃに対応するＡ，Ｂ信号の曲線である。すなわち、Ｚステージの中央位置５４０より右側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０１ｃの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０より左側に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０２ｃの場合を示している。また、Ｚステージの中央位置５４０に対応するＡ，Ｂ信号が図６Ａのスポット像６０３ｃの場合を示している。 A curve 550 is a curve of the A and B signals corresponding to FIG. 6C. That is, the A and B signals corresponding to the right side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 601c in FIG. 6A. Further, the A and B signals corresponding to the left side of the center position 540 of the Z stage are the spot image 602c in FIG. 6A. Further, the case where the A and B signals corresponding to the center position 540 of the Z stage is the spot image 603c in FIG. 6A is shown.
図７Ｂは、Ａ信号及びＢ信号から演算した（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を示す。縦軸は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）信号出力、横軸はＺステージの位置を示している。
制御部１３４では、Ａ＋Ｂ信号、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を用いて合焦位置の判定を行う。最初に（Ａ＋Ｂ）信号と、ノイズ判定閾値（ＮＴＨ）との比較を行う。ノイズ判定閾値（ＮＴＨ）は、対物レンズ毎に設定されており、不揮発性メモリ４０４に記憶されている。
FIG. 7B shows (A−B) / (A + B) calculated from the A signal and the B signal. The vertical axis indicates the (A−B) / (A + B) signal output, and the horizontal axis indicates the position of the Z stage.
The control unit 134 determines the in-focus position using the A + B signal, (A−B) / (A + B). First, the (A + B) signal is compared with the noise determination threshold value (NTH). The noise determination threshold value (NTH) is set for each objective lens and is stored in the nonvolatile memory 404.
比較結果が「（Ａ＋Ｂ）＜ＮＴＨ」であれば、制御部１３４は、サンプル１０２を捕捉していないと判定し、「（Ａ＋Ｂ）≧ＮＴＨ」が成立するように、Ｚステージ１１７を動かす。 If the comparison result is “(A + B) <NTH”, the control unit 134 determines that the sample 102 has not been captured, and moves the Z stage 117 so that “(A + B) ≧ NTH” is satisfied.
ここで図７Ａに示す通り、サンプル１０２を補足する範囲は、低倍対物レンズが５０１で示した範囲であり、同様に中倍対物レンズが５０２で示した範囲であり、高倍対物レンズが５０３で示した範囲となる。このサンプル１０２を補足する範囲は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなる。 Here, as shown in FIG. 7A, the range for supplementing the sample 102 is the range indicated by 501 for the low magnification objective lens, similarly the range indicated by 502 for the medium magnification objective lens, and 503 for the high magnification objective lens. This is the range shown. The range for supplementing the sample 102 is the narrowest for the high-magnification objective lens and becomes wider as the magnification of the objective lens is reduced.
「（Ａ＋Ｂ）≧ＮＴＨ」となれば、制御部１３４はＺステージ１１７を、
−ＦＴＨ ＜ （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） ＜ ＋ＦＴＨ （１）
が成立する位置へ移動させて、成立したところでＺステージ１１７の動作を止める。ここでＦＴＨは合焦判定閾値である。ＦＴＨは、Ｚステージ位置が各対物レンズの焦点深度の範囲内５０４に必ず移動されるように決められており、不揮発性メモリ４０４内に、対物レンズ毎に設定されている。
If “(A + B) ≧ NTH”, the control unit 134 moves the Z stage 117,
-FTH <(AB) / (A + B) <+ FTH (1)
Is moved to a position where is established, and when it is established, the operation of the Z stage 117 is stopped. Here, FTH is a focus determination threshold value. The FTH is determined so that the Z stage position is surely moved within the focal depth range 504 of each objective lens, and is set in the nonvolatile memory 404 for each objective lens.
この対物レンズの焦点深度の範囲５０４は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなる。そのため、Ｚステージの移動速度も高倍対物レンズが最も遅くなるように制御される。 The focal depth range 504 of the objective lens is the narrowest for the high-magnification objective lens and becomes wider as the magnification of the objective lens is reduced. Therefore, the moving speed of the Z stage is also controlled so that the high magnification objective lens is the slowest.
また、照明光の照射波長の変化に応じて焦点深度も変化し、その焦点深度の変化に応じてＦＴＨも変化する。すなわち、照明光の照射波長が短いほど焦点深度が小さくなるので、それに対応してＦＴＨも設定する必要がある。また、ＦＴＨに対応して照明光の照射波長が短いほど、ＡＦ信号の追跡速度も低速にする必要がある。 Also, the depth of focus changes according to the change in the irradiation wavelength of the illumination light, and the FTH also changes according to the change in the depth of focus. That is, the shorter the irradiation wavelength of the illumination light, the smaller the depth of focus. Therefore, it is necessary to set the FTH accordingly. Further, the tracking speed of the AF signal needs to be lowered as the irradiation wavelength of the illumination light is shorter corresponding to the FTH.
式（１）が成立する位置が合焦位置となり、ＦＴＨは対物レンズの焦点深度以下になる値に決められている。この一連動作をＡＦ動作、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）信号をＡＦ信号と称する。 The position where Formula (1) is established is the in-focus position, and FTH is determined to be a value that is equal to or less than the focal depth of the objective lens. This series of operations is referred to as an AF operation, and the (A−B) / (A + B) signal is referred to as an AF signal.
よって、上述の通り、対物レンズの焦点深度の範囲５０４は、高倍対物レンズが最も狭く、対物レンズの倍率が小さくなるほど広くなるため、Ｚステージの移動速度、すなわち、ＡＦ信号の追跡速度も高倍対物レンズが最も遅くなるように制御される。 Therefore, as described above, since the focal depth range 504 of the objective lens is the narrowest for the high-magnification objective lens and becomes wider as the magnification of the objective lens is reduced, the Z-stage moving speed, that is, the AF signal tracking speed is also high-magnification objective. The lens is controlled to be the slowest.
次にＰＣ１３５について説明する。ＰＣ１３５は、図示していない表示部を備えている。その表示部には、図８に示すようなＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）７００が表示される。このＧＵＩ（７００）のＣｈ１（７０１）またはＣｈ２（７０２）を押すことで、波長選択ユニット１３６からの照射波長、ＡＦユニット１１９の色収差補正（レンズの移動、ＡＦ信号の追跡速度等）を制御することができる。また、その他の顕微鏡駆動の指示により、顕微鏡駆動部を制御することができる。 Next, the PC 135 will be described. The PC 135 includes a display unit (not shown). A GUI (graphical user interface) 700 as shown in FIG. 8 is displayed on the display unit. By pressing Ch1 (701) or Ch2 (702) of this GUI (700), the irradiation wavelength from the wavelength selection unit 136 and the chromatic aberration correction of the AF unit 119 (lens movement, AF signal tracking speed, etc.) are controlled. be able to. Further, the microscope driving unit can be controlled by other microscope driving instructions.
図８は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ７００が表示される。ＧＵＩ（７００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（７０１）、Ｃｈ２（７０２）によって構成されている。 FIG. 8 is a GUI operation screen by the microscope unit operation software in this embodiment. This microscope unit operation software is installed in the hard disk of the PC 135, and when this software is started, it is read by the CPU of the PC 135 and the GUI 700 is displayed on the monitor (not shown) of the PC 135. The GUI (700) is configured by Ch1 (701) and Ch2 (702) which are wavelength selection buttons.
各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長が設定されている。ここで選択された波長に基づいて、波長選択コマンドが波長選択ユニット１３６へ送信され、ＡＦコマンドが制御部１３４へ送信される。尚、ここでは、ＧＵＩに表示されるＣｈは、Ｃｈ１、Ｃｈ２としたが、波長選択ユニット１３６から出射される波長数に合わせて、増やしてもよい。 A wavelength emitted from the wavelength selection unit 136 is set for each Ch. Based on the wavelength selected here, a wavelength selection command is transmitted to the wavelength selection unit 136, and an AF command is transmitted to the control unit 134. Here, Ch displayed on the GUI is Ch1 and Ch2, but may be increased in accordance with the number of wavelengths emitted from the wavelength selection unit 136.
次に、広帯域波長照明ユニット１０９による照明を用いて試料を観察した時の色収差補正、ＡＦ動作の調整について説明する。
図９は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは、複数波長の光を照射可能な波長選択ユニット１３６からの紫外波長（例えば、２４８ｎｍ、４０５ｎｍ）を使用した際のＡＦユニット１１９、波長選択ユニット１３５の調整を示す。このフローチャートは、図８のＧＵＩ（７００）に基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより実行される。
Next, chromatic aberration correction and AF operation adjustment when a sample is observed using illumination by the broadband wavelength illumination unit 109 will be described.
FIG. 9 shows a flowchart for adjusting the AF unit 119 and the wavelength selection unit 135 in this embodiment. This flowchart shows the adjustment of the AF unit 119 and the wavelength selection unit 135 when using an ultraviolet wavelength (for example, 248 nm, 405 nm) from the wavelength selection unit 136 capable of emitting light of a plurality of wavelengths. This flowchart is based on the GUI (700) of FIG. 8 and is executed by the CPU of the PC 135.
まず、ユーザは、ＧＵＩ７００上のＣｈ１（７０１）、Ｃｈ２（７０２）を選択することで、照明光に用いる波長を選択する（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と称する）。例えば、予めＣｈ１には２４８ｎｍ、Ｃｈ２には４０５ｎｍが設定されているとする。 First, the user selects a wavelength to be used for illumination light by selecting Ch1 (701) and Ch2 (702) on the GUI 700 (step 1. Hereinafter, the step is referred to as “S”). For example, 248 nm is set in advance for Ch1, and 405 nm is set for Ch2.
Ｓ１において選択されたボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ２）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ３）。Ｓ１において選択されたボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ２）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ４）。 When the button selected in S1 is “Ch1” (S2), “1” is set in the parameter Y (S3). When the button selected in S1 is “Ch2” (S2), “2” is set in the parameter Y (S4).
パラメータＹは、波長選択ユニット１３６及び制御部１３４へ送信する波長選択コマンド及びＡＦコマンドを選択するためのパラメータである。ここで、波長選択コマンドとは、どの波長を選択するのかを指示するコマンドを不揮発性メモリ４０４から呼び出すコマンドである。ＡＦコマンドとは、ＡＦパラメータを不揮発性メモリ４０４から呼び出すコマンドである。 The parameter Y is a parameter for selecting a wavelength selection command and an AF command to be transmitted to the wavelength selection unit 136 and the control unit 134. Here, the wavelength selection command is a command for calling from the nonvolatile memory 404 a command for instructing which wavelength to select. The AF command is a command for calling an AF parameter from the nonvolatile memory 404.
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ５）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図３参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。 Next, an AF command (“AFPRM Y”) is transmitted from the PC 135 to the control unit 134 (S5). On the control unit 134 side, the CPU 401, based on the received AF command, from the AF parameter table (see FIG. 3) of the nonvolatile memory 404, the AF parameter corresponding to the parameter Y (the position movement amount of the chromatic aberration lens 125 and the amount of movement). Read AF signal tracking speed).
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させ、それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。 The CPU 404 sets the “chromatic movement amount of the chromatic aberration lens” among the read AF parameters to the chromatic aberration lens driver 406c via the AFI / O 405c. The chromatic aberration lens driver 406c drives the motor 124 based on the position movement amount of the correction lens, thereby correcting the position of the chromatic aberration lens 125 and correcting chromatic aberration.
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させることによりＺステージを移動させる。それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。 Further, the CPU 404 sets the “AF signal tracking speed” among the read AF parameters to the Z stage driver 406b via the Z stage I / O 405b. The Z stage driver 406b moves the Z stage by driving the motor 138 based on the tracking speed of the AF signal. Thereby, the tracking speed of the AF signal is corrected.
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ６）。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図５参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。 Next, a wavelength selection command (“CH_OPEN Y”) is transmitted from the PC 135 to the wavelength selection unit 136 (S6). On the wavelength selection unit 136 side, the CPU 407 sets the wavelength corresponding to the parameter Y in the fiber output I / O 412a from the wavelength selection table (see FIG. 5) based on the received wavelength selection command. Then, the light having the set wavelength enters the fiber 137.
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により選択された波長に合った色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。 With the above operation, the position of the chromatic aberration correction lens 125 corresponding to the wavelength selected by the AF parameters (the position of the chromatic aberration correction lens 125 and the tracking speed of the AF signal) stored in the nonvolatile memory 404 in the control unit 134, And the tracking speed of the AF signal is set.
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した照明波長において、ＧＵＩ上に表示されたＣｈ１、Ｃｈ２を選択するだけで、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
Further, the wavelength parameter is transmitted to the command I / O 412b in the wavelength selection unit 136, and the illumination wavelength to be output to the fiber 137 is set.
Therefore, the observer can easily correct chromatic aberration due to the AF unit and observation automatically only by selecting Ch1 and Ch2 displayed on the GUI at an arbitrarily selected illumination wavelength. In addition, since the tracking speed of the AF signal is set, the autofocus can be used reliably and promptly.
本実施形態によれば、照明光の波長ごとに色収差レンズの位置を、位置補正するように構成している。これにより、波長ごとの色収差のばらつきをキャンセルし、良好な焦点検出を行うことができる。また、ＡＦ信号の追跡速度も波長毎に制御することで、波長毎に違う焦点深度差から生じるＡＦのエラーをキャンセルすることができる。この結果、広帯域波長照明ユニットの使用時に、確実にかつ迅速にピント調整を可能とする。 According to this embodiment, the position of the chromatic aberration lens is corrected for each wavelength of illumination light. Thereby, the dispersion | variation in the chromatic aberration for every wavelength can be canceled, and favorable focus detection can be performed. Also, by controlling the tracking speed of the AF signal for each wavelength, it is possible to cancel an AF error caused by a difference in depth of focus for each wavelength. As a result, focus adjustment can be reliably and quickly performed when the broadband wavelength illumination unit is used.
なお、第１の実施形態において、広帯域波長照明に対して専用対物レンズは１つとしたが、これに限定されず、専用対物レンズを複数用意することを可能としても構わない。その場合には、図３のＡＦパラメータテーブルを専用対物レンズ毎に用意する必要がある。 In the first embodiment, one dedicated objective lens is used for broadband wavelength illumination. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of dedicated objective lenses may be prepared. In that case, it is necessary to prepare the AF parameter table of FIG. 3 for each dedicated objective lens.
＜第２の実施の形態＞
本実施形態では、第１の実施形態にさらに、可視光ユニットを組み合わせた顕微鏡システムについて説明する。本実施形態については、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
<Second Embodiment>
In this embodiment, a microscope system in which a visible light unit is further combined with the first embodiment will be described. In the present embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.
図１０は、本実施形態における顕微鏡システムの概略構成を示す。第１の実施の形態と異なるのは、照明ユニット１４１が追加された点である。さらに顕微鏡本体１には、レボルバユニット１０４を設けている。このレボルバユニット１０４には複数の対物レンズ、例えば可視光用対物レンズの５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍と、２００ｎｍ〜４５０ｎｍまでに対応した広帯域波長用の専用対物レンズ（例えば１００倍）が取り付けられる。なお、広帯域波長光に紫外光が含まれる場合、光学性能の劣化を生じやすいため、劣化が生じにくい専用対物レンズを用いたほうが良い。 FIG. 10 shows a schematic configuration of the microscope system in the present embodiment. The difference from the first embodiment is that a lighting unit 141 is added. Further, the microscope body 1 is provided with a revolver unit 104. The revolver unit 104 includes a plurality of objective lenses, for example, 5 times, 10 times, 20 times, 50 times, and 100 times that of a visible light objective lens, and a dedicated objective lens for a broadband wavelength corresponding to 200 nm to 450 nm (for example, 100 times) is attached. In addition, when the ultraviolet light is included in the broadband wavelength light, the optical performance is likely to be deteriorated. Therefore, it is better to use a dedicated objective lens that is not easily deteriorated.
図１０において、顕微鏡本体１には、サンプル１０２を搭載可能なＸ−Ｙステージ１０３に対向させた位置にレボルバユニット１０４が配置されている。このレボルバユニット１０４は、複数の対物レンズの設置が可能で、ここでは、１個の専用対物レンズ１０５と、倍率が異なる５個の可視光用対物レンズ１０１とを設置する。なお、ここでは図示しないレボルバの穴の数は６個とし、そのレボルバ穴のそれぞれには番号＃１〜６が割り当てられている。 In FIG. 10, a revolver unit 104 is arranged in the microscope main body 1 at a position facing an XY stage 103 on which a sample 102 can be mounted. The revolver unit 104 can have a plurality of objective lenses. Here, one dedicated objective lens 105 and five visible light objective lenses 101 having different magnifications are installed. Here, the number of revolver holes (not shown) is six, and numbers # 1 to # 6 are assigned to the respective revolver holes.
また、レボルバユニット１０４は、マウンタ１０６と、レボルバモータ１０７と、レボルバセンサ群１０８から構成されている。マウンタ１０６は、専用対物レンズ１０５、対物レンズ１０１を取り付けるためのものである。レボルバモータ１０７は、専用対物レンズ１０５、対物レンズ１０１を電動で光軸に挿入させるため、制御部１３４の制御によりマウンタ１０６を駆動する。 The revolver unit 104 includes a mounter 106, a revolver motor 107, and a revolver sensor group 108. The mounter 106 is for attaching the dedicated objective lens 105 and the objective lens 101. The revolver motor 107 drives the mounter 106 under the control of the control unit 134 to electrically insert the dedicated objective lens 105 and the objective lens 101 into the optical axis.
レボルバセンサ群１０８は、不図示の、レボルバ接続センサ、穴番号センサと、移動完了センサから構成されている。レボルバ接続センサは、レボルバユニット１０４が接続されていることを検知する。穴番号センサは、現在の穴番号を検知する。移動完了センサは、専用対物レンズ１０５、可視光用の対物レンズ１０１が光軸に挿入されたことを検知する。 The revolver sensor group 108 includes a revolver connection sensor, a hole number sensor, and a movement completion sensor (not shown). The revolver connection sensor detects that the revolver unit 104 is connected. The hole number sensor detects the current hole number. The movement completion sensor detects that the dedicated objective lens 105 and the visible light objective lens 101 are inserted into the optical axis.
照明ユニット１４１は、サンプル１０２を照明するための可視域の光を出射する照明光源１４３（例えば、ハロゲンランプ）を備えている。照明光源１４３からの光は照明系レンズ１３９、光学絞り１４０を通過し、ハーフミラー１４２へと導かれる。 The illumination unit 141 includes an illumination light source 143 (for example, a halogen lamp) that emits visible light for illuminating the sample 102. The light from the illumination light source 143 passes through the illumination system lens 139 and the optical diaphragm 140 and is guided to the half mirror 142.
ハーフミラー１４２により９０度屈曲された光は、可視光用の対物レンズ１０１を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、対物レンズ１０１を通過後、ハーフミラー１４２を透過してレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。 The light bent 90 degrees by the half mirror 142 passes through the objective lens 101 for visible light and is irradiated to the sample 102. The light reflected by the sample 102 passes through the objective lens 101, passes through the half mirror 142, is guided to the lens 114, and enters the CCD camera 116. Then, the observer can observe the sample 102 through an image (not shown) obtained by the CCD camera 116.
図１１は、本実施形態における制御部１３４を示す。制御部１３４は、周知のＣＰＵ回路を有するものである。制御部１３４は、ＣＰＵ本体４０１と、揮発性メモリＲＡＭ４０２と、ＲＯＭ４０３と、不揮発性メモリ４０４と、コマンド入出力インターフェース（以下、「コマンドＩ／Ｏ」と称する）４０５ａと、Ｚステージ入出力インターフェース（以下、「ＺステージＩ／Ｏ」と称する）４０５ｂと、ＡＦ入出力インターフェース（以下、「ＡＦＩ／Ｏ」と称する）４０５ｃと、Ｚステージドライバ４０６ｂ、色収差レンズドライバ４０６ｃ、レボルバユニット入出力インターフェース（以下、「レボルバユニットＩ／Ｏ」と称する）４０５ｄから構成されている。 FIG. 11 shows the control unit 134 in the present embodiment. The controller 134 has a well-known CPU circuit. The control unit 134 includes a CPU main body 401, a volatile memory RAM 402, a ROM 403, a nonvolatile memory 404, a command input / output interface (hereinafter referred to as “command I / O”) 405a, and a Z stage input / output interface ( Hereinafter, “Z stage I / O” 405b, AF input / output interface (hereinafter referred to as “AFI / O”) 405c, Z stage driver 406b, chromatic aberration lens driver 406c, revolver unit input / output interface (hereinafter referred to as “A stage I / O”) , Referred to as “revolver unit I / O”) 405d.
ＲＡＭ４０２は、顕微鏡システムを制御するために必要なデータを一時的に格納する揮発性メモリである。ＲＯＭ４０３は、顕微鏡システムを制御するために必要なプログラムを格納する。不揮発性メモリ４０４には波長毎に変化する色収差を補正する色収差補正レンズ１２５の位置やＡＦ信号の追跡速度（ＡＦパラメータ）が記憶されている（図１２参照）。 The RAM 402 is a volatile memory that temporarily stores data necessary for controlling the microscope system. The ROM 403 stores a program necessary for controlling the microscope system. The nonvolatile memory 404 stores the position of the chromatic aberration correction lens 125 that corrects chromatic aberration that changes for each wavelength and the tracking speed (AF parameter) of the AF signal (see FIG. 12).
コマンドＩ／Ｏ４０５ａは、ＰＣ１３５との間でのコマンドの送受のための入出力インターフェースである。ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂは、Ｚステージの入出力インターフェースである。ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃは、ＡＦユニット１１９の入出力インターフェースである。 The command I / O 405 a is an input / output interface for sending and receiving commands to and from the PC 135. The Z stage I / O 405b is an input / output interface for the Z stage. The AFI / O 405 c is an input / output interface of the AF unit 119.
Ｚステージドライバ４０６ｂは、Ｚステージモータ１３８を駆動するためのドライバである。色収差レンズドライバ４０６ｃは、ＡＦユニット１１９内のモータを駆動するためのドライバである。レボルバドライバ４０６ｄは、レボルバユニット１０４内のモータを駆動するためのドライバである。 The Z stage driver 406b is a driver for driving the Z stage motor 138. The chromatic aberration lens driver 406c is a driver for driving a motor in the AF unit 119. The revolver driver 406d is a driver for driving the motor in the revolver unit 104.
次に、広帯域波長照明ユニット１０９について説明する。広帯域波長照明ユニット１０９には、サンプル１０２に複数の中から選択された波長の光（例えば２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ）を照明するための波長選択ユニット１３６を備えている。 Next, the broadband wavelength illumination unit 109 will be described. The broadband wavelength illumination unit 109 includes a wavelength selection unit 136 for illuminating the sample 102 with light having a wavelength selected from a plurality of wavelengths (for example, 248 nm, 297 nm, 365 nm, and 405 nm).
波長選択ユニット１３６で選択された波長の光はファイバー１３７を通して、照明系レンズ１１０を通過し、ハーフミラー１１３へと導かれる。ハーフミラー１１３により９０度屈曲された光は、光軸上に配置された専用対物レンズ１０５（ここでは、広帯域波長用の専用対物レンズ）を通り、サンプル１０２へ照射される。サンプル１０２で反射した光は、専用対物レンズ１０５を通過後、ハーフミラー１１３を透過しレンズ１１４へ導かれ、ＣＣＤカメラ１１６へ入射する。そうすると、観察者はＣＣＤカメラ１１６で得られた画像をモニタ（不図示）を通じて、サンプル１０２を観察することが可能となる。 The light of the wavelength selected by the wavelength selection unit 136 passes through the illumination system lens 110 through the fiber 137 and is guided to the half mirror 113. The light bent 90 degrees by the half mirror 113 passes through a dedicated objective lens 105 (here, a dedicated objective lens for a broadband wavelength) disposed on the optical axis and is irradiated onto the sample 102. The light reflected by the sample 102 passes through the dedicated objective lens 105, passes through the half mirror 113, is guided to the lens 114, and enters the CCD camera 116. Then, the observer can observe the sample 102 through an image (not shown) obtained by the CCD camera 116.
尚、広帯域波長照明ユニット１０９からの複数波長の光は、２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍとしたが、これに限定されず、５波長以上でも良く、また、紫外域〜赤外域内のどの波長を使用しても構わない。 In addition, although light of a plurality of wavelengths from the broadband wavelength illumination unit 109 is 248 nm, 297 nm, 365 nm, and 405 nm, it is not limited to this, and may be 5 wavelengths or more, and any wavelength in the ultraviolet region to infrared region may be used. You can use it.
図１２は、本実施形態におけるＡＦパラメータテーブルの一例を示す。ＡＦパラメータテーブルは、上述したように、制御部１３４の不揮発性メモリ４０４に格納されている。ＡＦパラメータテーブルのデータ項目は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、パラメータＹ＝１，２，３，４に対応する「色収差レンズの位置移動量」、「ＡＦ信号の追跡速度」、「ＦＴＨ（合焦判定閾値）」の組み合わせが格納されている。 FIG. 12 shows an example of the AF parameter table in the present embodiment. As described above, the AF parameter table is stored in the nonvolatile memory 404 of the control unit 134. The data items of the AF parameter table are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, combinations of “the amount of movement of the chromatic aberration lens position”, “the tracking speed of the AF signal”, and “FTH (focus determination threshold)” corresponding to the parameter Y = 1, 2, 3, 4 are stored. Yes.
図１３は、本実施形態における波長選択テーブルの一例を示す。波長選択テーブルは、上述したように、波長選択ユニット１３６の不揮発性メモリ４１０に格納されている。ＡＦパラメータテーブルのデータ項目は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、波長選択テーブルにはＣｈ１〜４に対応する４種類の波長が格納されている。 FIG. 13 shows an example of a wavelength selection table in the present embodiment. The wavelength selection table is stored in the nonvolatile memory 410 of the wavelength selection unit 136 as described above. The data items of the AF parameter table are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, four types of wavelengths corresponding to Ch1 to Ch4 are stored in the wavelength selection table.
図１４は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ８００が表示される。 FIG. 14 is a GUI operation screen by the microscope unit operation software in the present embodiment. This microscope unit operation software is installed in the hard disk of the PC 135, and when this software is started, it is read by the CPU of the PC 135 and the GUI 800 is displayed on the monitor (not shown) of the PC 135.
このＧＵＩ（８００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（８０１），Ｃｈ２（８０２），Ｃｈ３（８０３），Ｃｈ４（８０４）によって構成される。各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長が設定されている。ここで選択された波長によって、波長選択コマンドが波長選択ユニット１３６へ送信され、ＡＦコマンドが制御部１３４へ送信される。尚、ここでは、ＧＵＩに表示されるＣＨは、Ｃｈ１〜４としたが、波長選択ユニット１３６から出射される波長数に合わせて、減らしても、増やしてもよい。 The GUI (800) includes wavelength selection buttons Ch1 (801), Ch2 (802), Ch3 (803), and Ch4 (804). A wavelength emitted from the wavelength selection unit 136 is set for each Ch. Depending on the wavelength selected here, a wavelength selection command is transmitted to the wavelength selection unit 136, and an AF command is transmitted to the control unit 134. Here, the CH displayed on the GUI is Ch1 to Ch4, but may be reduced or increased in accordance with the number of wavelengths emitted from the wavelength selection unit 136.
図１５は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは図１４のＧＵＩ（８００）に基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより処理される。 FIG. 15 shows a flowchart for adjustment of the AF unit 119 and the wavelength selection unit 135 in the present embodiment. This flowchart is based on the GUI (800) of FIG. 14, and is processed by the CPU of the PC 135.
まず、制御部１３４は、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているかどうかをレボルバセンサ群１０８により検知する。その検知信号に基づいて、制御部１３４は専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かの信号をＰＣ１３５へ送信する。ＰＣ１３５では、その信号に基づいて、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かのメッセージをＰＣ１３５の表示部に表示させる（Ｓ１１）。 First, the control unit 134 detects whether or not the dedicated objective lens 105 for broadband wavelength is inserted on the optical axis by the revolver sensor group 108. Based on the detection signal, the control unit 134 transmits to the PC 135 a signal indicating whether or not the dedicated objective lens 105 is inserted on the optical axis. Based on the signal, the PC 135 displays a message as to whether or not the dedicated objective lens 105 is inserted on the optical axis on the display unit of the PC 135 (S11).
専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されている旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ１３へ進む。専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されていない旨のメッセージが表示された場合は、ユーザは広帯域用の専用対物レンズ１０５ヘの切り替えるため、レボルバユニット１０４に対して所定の操作を行い、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５を光軸に挿入する（Ｓ１２）。 If a message indicating that the dedicated objective lens 105 is inserted in the optical axis is displayed, the process proceeds to S13. When a message indicating that the dedicated objective lens 105 is not inserted into the optical axis is displayed, the user performs a predetermined operation on the revolver unit 104 to switch to the dedicated objective lens 105 for the broadband, and the broadband wavelength The dedicated objective lens 105 is inserted into the optical axis (S12).
なお、本実施形態では、ＰＣ１３５の表示部に表示されたメッセージに基づいて、ユーザがレボルバユニット１０４へ操作指示を行ったが、これに限定されない。例えば、レボルバセンサ群１０８により検知した信号に基づいて、制御部１３４がレボルバユニット１０４を制御して専用対物レンズ１０５を自動でセットするようにしてもよい。 In the present embodiment, the user gives an operation instruction to the revolver unit 104 based on a message displayed on the display unit of the PC 135, but the present invention is not limited to this. For example, the control unit 134 may control the revolver unit 104 based on a signal detected by the revolver sensor group 108 to automatically set the dedicated objective lens 105.
次に、ＧＵＩ（８００）上のＣｈ１〜４を選択することで、照明光に用いる波長を選択する（Ｓ１３）。これにより、波長選択ユニット１３６および制御部１３４へ送信するコマンドが選択されることになる。 Next, by selecting Ch1 to 4 on the GUI (800), the wavelength used for the illumination light is selected (S13). As a result, a command to be transmitted to the wavelength selection unit 136 and the control unit 134 is selected.
Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ１５）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ１６）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ３」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「３」がセットされる（Ｓ１７）。Ｓ１３において選択されたボタンが「Ｃｈ４」の場合（Ｓ１４）、パラメータＹに「４」がセットされる（Ｓ１８）。 When the button selected in S13 is “Ch1” (S14), “1” is set in the parameter Y (S15). When the button selected in S13 is “Ch2” (S14), “2” is set in the parameter Y (S16). When the button selected in S13 is “Ch3” (S14), “3” is set in the parameter Y (S17). When the button selected in S13 is “Ch4” (S14), “4” is set in the parameter Y (S18).
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ１９）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図１２参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。 Next, an AF command (“AFPRM Y”) is transmitted from the PC 135 to the control unit 134 (S19). On the control unit 134 side, the CPU 401, based on the received AF command, from the AF parameter table (see FIG. 12) of the nonvolatile memory 404, the AF parameter corresponding to the parameter Y (the position movement amount of the chromatic aberration lens 125 and the amount of movement). Read AF signal tracking speed).
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させることによりズーム機構を機能させる。それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。 The CPU 404 sets the “chromatic movement amount of the chromatic aberration lens” among the read AF parameters to the chromatic aberration lens driver 406c via the AFI / O 405c. The chromatic aberration lens driver 406c causes the zoom mechanism to function by driving the motor 124 based on the position movement amount of the correction lens. Thereby, the position of the chromatic aberration lens 125 is corrected, and chromatic aberration can be corrected.
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させる、それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。 Further, the CPU 404 sets the “AF signal tracking speed” among the read AF parameters to the Z stage driver 406b via the Z stage I / O 405b. The Z stage driver 406b drives the motor 138 based on the tracking speed of the AF signal, thereby correcting the tracking speed of the AF signal.
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ２０）。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図１３参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。 Next, a wavelength selection command (“CH_OPEN Y”) is transmitted from the PC 135 to the wavelength selection unit 136 (S20). On the wavelength selection unit 136 side, the CPU 407 sets the wavelength corresponding to the parameter Y in the fiber output I / O 412a from the wavelength selection table (see FIG. 13) based on the received wavelength selection command. Then, the light having the set wavelength enters the fiber 137.
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により選択された波長に合った色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。 With the above operation, the position of the chromatic aberration correction lens 125 corresponding to the wavelength selected by the AF parameters (the position of the chromatic aberration correction lens 125 and the tracking speed of the AF signal) stored in the nonvolatile memory 404 in the control unit 134, And the tracking speed of the AF signal is set.
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した照明波長において、ＧＵＩ上に表示されたＣｈ１〜Ｃｈ４を選択するだけで、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
Further, the wavelength parameter is transmitted to the command I / O 412b in the wavelength selection unit 136, and the illumination wavelength to be output to the fiber 137 is set.
Therefore, the observer can automatically correct the chromatic aberration due to the AF unit and observation simply by selecting Ch1 to Ch4 displayed on the GUI at an arbitrarily selected illumination wavelength. In addition, since the tracking speed of the AF signal is set, the autofocus can be used reliably and promptly.
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、従来の可視光ユニットと広帯域波長照明ユニットを組み合わせて用いても、容易にかつ迅速にピント調整ができる。
また、観察者は試料に照射する照明光の波長を、紫外域波長の光から赤外域波長の光まで任意に選択できるようになり、観察したい試料に応じた波長を広帯域の中から自由に選択することも可能となる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, focus adjustment can be performed easily and quickly even when a conventional visible light unit and a broadband wavelength illumination unit are used in combination.
In addition, the observer can arbitrarily select the wavelength of illumination light to irradiate the sample, from light in the ultraviolet region to light in the infrared region, and freely select the wavelength according to the sample to be observed from a wide band. It is also possible to do.
＜第３の実施の形態＞
本実施形態では、複数波長が混在した照明を使用する場合の顕微鏡システムについて説明する。本実施形態については、第１及び第２の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
<Third Embodiment>
In this embodiment, a microscope system in the case of using illumination in which a plurality of wavelengths are mixed will be described. In the present embodiment, only the parts different from the first and second embodiments will be described.
図１６は、本実施形態における顕微鏡ユニット操作ソフトウェアによるＧＵＩの操作画面である。この顕微鏡ユニット操作ソフトウェアは、ＰＣ１３５のハードディスクにインストールされており、このソフトウェアを起動させると、ＰＣ１３５のＣＰＵにより読み込まれて、ＰＣ１３５のモニタ（不図示）にＧＵＩ９００が表示される。 FIG. 16 is a GUI operation screen by the microscope unit operation software in the present embodiment. This microscope unit operation software is installed in the hard disk of the PC 135, and when this software is started, it is read by the CPU of the PC 135, and the GUI 900 is displayed on the monitor (not shown) of the PC 135.
このＧＵＩ（９００）は、波長選択ボタンであるＣｈ１（９０１），Ｃｈ２（９０２），Ｃｈ３（９０３），Ｃｈ４（９０４）に加えて、「マニュアル」ボタン９０５、「セミオート」ボタン９０６、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９、「実行」ボタン９１０によって構成される。 This GUI (900) includes “Manual” button 905, “Semi-auto” button 906, “Ch1” to “Ch1” in addition to Ch1 (901), Ch2 (902), Ch3 (903), and Ch4 (904) as wavelength selection buttons. 2 ”button 907,“ Ch2-3 ”button 908,“ Ch3-4 ”button 909, and“ execute ”button 910.
各Ｃｈには、波長選択ユニット１３６から出射される波長（例えば、２４８ｎｍ、２９７ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ）が設定されている。「マニュアル」ボタン９０５は、波長選択ボタンが複数選択された場合、その波長のうちどの波長のＡＦパラメータを基準とするかについて決定するためのボタン（すなわち、波長の選択方法を決定するボタン）である。 A wavelength (for example, 248 nm, 297 nm, 365 nm, and 405 nm) emitted from the wavelength selection unit 136 is set for each Ch. A “manual” button 905 is a button for determining which of the wavelengths the AF parameter is to be a reference for when a plurality of wavelength selection buttons are selected (that is, a button for determining a wavelength selection method). is there.
「セミオート」ボタン９０６は、セミオートモードに移行するためのボタンである。「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９は、セミオート時またセミオート時の事前に用意された波長パラメータを選択するボタンである。「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７は、Ｃｈ１〜２の中間値の波長パラメータを選択できる。「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８は、Ｃｈ２〜３の中間値の波長パラメータを選択できる。「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９は、Ｃｈ３〜４の中間値の波長パラメータを選択できる。 A “semi-auto” button 906 is a button for shifting to the semi-auto mode. A “Ch1-2” button 907, a “Ch2-3” button 908, and a “Ch3-4” button 909 are buttons for selecting wavelength parameters prepared in advance during semi-auto or semi-auto. The “Ch 1-2” button 907 can select an intermediate wavelength parameter of Ch 1-2. The “Ch2-3” button 908 can select an intermediate wavelength parameter of Ch2-3. The “Ch3-4” button 909 can select an intermediate wavelength parameter of Ch3-4.
ここで選択された波長によって波長選択ユニット１３６、制御部１３４ヘコマンドが送信され、色収差補正レンズの位置、ＡＦ動作の速度制御、広帯域波長照明の波長選択が設定される。その他、ここに記載されていない構成は、第１または第２の実施形態と同様であり、説明を省略する。 A command is transmitted to the wavelength selection unit 136 and the control unit 134 according to the wavelength selected here, and the position of the chromatic aberration correction lens, the speed control of the AF operation, and the wavelength selection of the broadband wavelength illumination are set. Other configurations that are not described here are the same as those in the first or second embodiment, and a description thereof is omitted.
なお、本実施形態では、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９にはそれぞれのＣｈの中間値が設定されているが、これに限定されず、「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７であればＣｈ１〜Ｃｈ２の間の任意の波長、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８であればＣｈ３〜Ｃｈ４の間の任意の波長、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９であればＣｈ３〜Ｃｈ４の間の任意の波長が設定されていてもよい。 In this embodiment, the “Ch1-2” button 907, the “Ch2-3” button 908, and the “Ch3-4” button 909 are set with intermediate values of the respective Ch. However, the present invention is not limited to this. In the case of the “Ch1-2” button 907, any wavelength between Ch1 and Ch2, and in the case of the “Ch2-3” button 908, any wavelength between Ch3 and Ch4, the “Ch3-4” button 909 For example, an arbitrary wavelength between Ch3 and Ch4 may be set.
図１７は、本実施形態におけるＡＦユニット１１９及び波長選択ユニット１３５の調整についてのフローチャートを示す。このフローチャートは、照明に複数の波長（以後、多波長とする）を同時に使用した際（例えば、２４８ｎｍの光と、２９７ｎｍの光を同時照射する）のＡＦユニット１１９、波長選択ユニット１３５の調整を示す。このフローチャートは図１６のＧＵＩに基づいたものであり、ＰＣ１３５のＣＰＵにより実行される。 FIG. 17 shows a flowchart for adjusting the AF unit 119 and the wavelength selection unit 135 in this embodiment. This flowchart shows the adjustment of the AF unit 119 and the wavelength selection unit 135 when a plurality of wavelengths (hereinafter referred to as multiple wavelengths) are simultaneously used for illumination (for example, simultaneous irradiation of 248 nm light and 297 nm light). Show. This flowchart is based on the GUI of FIG. 16 and is executed by the CPU of the PC 135.
まず、ユーザは、予め、波長選択ボタンＣｈ１〜４を選択し、実行ボタン９１０を押下する（Ｓ２１）。
すると、制御部１３４は、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているかどうかをレボルバセンサ群１０８により検知する。その検知信号に基づいて、制御部１３４は専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かの信号をＰＣ１３５へ送信する。ＰＣ１３５では、その信号に基づいて、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されているか否かのメッセージをＰＣ１３５の表示部に表示させる（Ｓ２２）。
First, the user previously selects the wavelength selection buttons Ch1 to Ch4 and presses the execution button 910 (S21).
Then, the control unit 134 detects whether the dedicated objective lens 105 for broadband wavelength is inserted on the optical axis by the revolver sensor group 108. Based on the detection signal, the control unit 134 transmits to the PC 135 a signal indicating whether or not the dedicated objective lens 105 is inserted on the optical axis. Based on the signal, the PC 135 displays a message on the display unit of the PC 135 as to whether or not the dedicated objective lens 105 is inserted on the optical axis (S22).
Ｓ２２において、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されている旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ２３へ進む。
Ｓ２２において、専用対物レンズ１０５が光軸に挿入されていない旨のメッセージが表示された場合は、Ｓ２１へ戻る。このとき、ユーザは広帯域用の専用対物レンズ１０５ヘの切り替えるため、レボルバユニット１０４に対して所定の操作を行い、広帯域波長用の専用対物レンズ１０５を光軸に挿入する。
If a message indicating that the dedicated objective lens 105 is inserted in the optical axis is displayed in S22, the process proceeds to S23.
If a message indicating that the dedicated objective lens 105 is not inserted into the optical axis is displayed in S22, the process returns to S21. At this time, in order to switch to the broadband dedicated objective lens 105, the user performs a predetermined operation on the revolver unit 104 to insert the broadband wavelength dedicated objective lens 105 into the optical axis.
なお、本実施形態では、ＰＣ１３５の表示部に表示されたメッセージに基づいて、ユーザがレボルバユニット１０４へ操作指示を行ったが、これに限定されない。例えば、レボルバセンサ群１０８により検知した信号に基づいて、制御部１３４がレボルバユニット１０４を制御して専用対物レンズ１０５を自動でセットするようにしてもよい。 In the present embodiment, the user gives an operation instruction to the revolver unit 104 based on a message displayed on the display unit of the PC 135, but the present invention is not limited to this. For example, the control unit 134 may control the revolver unit 104 based on a signal detected by the revolver sensor group 108 to automatically set the dedicated objective lens 105.
次に、波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されているかが判断される（Ｓ２３）。波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されている場合はＳ２４へ進む。波長選択ボタン（９０１〜９０４）が押されていない場合はＳ２１へ戻る。 Next, it is determined whether the wavelength selection buttons (901 to 904) are pressed (S23). If the wavelength selection buttons (901 to 904) are pressed, the process proceeds to S24. If the wavelength selection buttons (901 to 904) are not pressed, the process returns to S21.
次に、Ｓ２３で選択された波長選択ボタン（９０１〜９０４）の個数が判断される（Ｓ２４）。選択された波長選択ボタン（９０１〜９０４）が１個の場合は単波長とみなし、Ｓ２５へ進む。２個以上の場合は多波長とみなし、Ｓ３０へ進む。 Next, the number of wavelength selection buttons (901 to 904) selected in S23 is determined (S24). When the selected wavelength selection button (901 to 904) is one, it is regarded as a single wavelength, and the process proceeds to S25. If there are two or more, it is regarded as a multi-wavelength and the process proceeds to S30.
Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ１」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「１」がセットされる（Ｓ２６）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ２」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「２」がセットされる（Ｓ２７）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ３」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「３」がセットされる（Ｓ２８）。Ｓ２３において選択された波長選択ボタンが「Ｃｈ４」の場合（Ｓ２５）、パラメータＹに「４」がセットされる（Ｓ２９）。Ｓ２６〜Ｓ２９の処理後、Ｓ３８へ進む。 When the wavelength selection button selected in S23 is “Ch1” (S25), “1” is set in the parameter Y (S26). When the wavelength selection button selected in S23 is “Ch2” (S25), “2” is set in the parameter Y (S27). When the wavelength selection button selected in S23 is “Ch3” (S25), “3” is set in the parameter Y (S28). When the wavelength selection button selected in S23 is “Ch4” (S25), “4” is set in the parameter Y (S29). After the processing of S26 to S29, the process proceeds to S38.
Ｓ２４において、選択されたボタンが２個以上と判断された場合、ＰＣ１３５の表示部に、基準となる波長の選択をマニュアルもしくはセミオートのいずれで選択するかのメッセージが表示される。そこで、ユーザは、「マニュアル」ボタン９０５または「セミオート」ボタン９０６を選択する（Ｓ３０）。 If it is determined in S24 that there are two or more selected buttons, a message as to whether to select the reference wavelength manually or semi-automatically is displayed on the display unit of the PC 135. Therefore, the user selects the “manual” button 905 or the “semi-auto” button 906 (S30).
Ｓ３０において、「マニュアル」ボタン９０５が選択された場合（Ｓ３１で「Ｎｏ」へ進む）、ＰＣ１３５の表示部に、ＡＦパラメータで制御するために基準となる波長を選択するようにＣｈ１〜４のボタンのいずれかを選択するよう促すメッセージが表示される。そこで、ユーザはＣｈ１〜４のボタンのいずれかを選択する（Ｓ３２）。すると、Ｓ２５へ移動する。 When the “manual” button 905 is selected in S30 (proceed to “No” in S31), the buttons of Ch1 to 4 are used to select the reference wavelength for control by the AF parameter on the display unit of the PC 135. A message prompting you to select one of these will be displayed. Therefore, the user selects one of the buttons of Ch1 to Ch4 (S32). Then, it moves to S25.
Ｓ３０において、「セミオート」ボタン９０６が選択された場合（Ｓ３１で「Ｙｅｓ」へ進む）、ＰＣ１３５の表示部に、ＡＦパラメータで制御するために基準となる波長を選択するように「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９のいずれかを選択するよう促すメッセージが表示される。 When the “semi-auto” button 906 is selected in S30 (proceed to “Yes” in S31), “Ch1 to 2” is selected on the display unit of the PC 135 so as to select a reference wavelength to be controlled by the AF parameter. A message prompting the user to select one of the button 907, the “Ch2-3” button 908, and the “Ch3-4” button 909 is displayed.
そこで、ユーザは「Ｃｈ１〜２」ボタン９０７、「Ｃｈ２〜３」ボタン９０８、「Ｃｈ３〜４」ボタン９０９のいずれかを選択する（Ｓ３３）。すると、Ｓ３４へ移動する。
次に、Ｓ３３で選択された内容に基づいて、波長選択ユニット１３６および制御部１３４へ送信するコマンドが選択される。ここでは、Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ１〜２」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「５」がセットされる（Ｓ３５）。Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ２〜３」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「６」がセットされる（Ｓ３６）。Ｓ３３で選択されたボタンが「Ｃｈ３〜４」の場合（Ｓ３４）、パラメータＹに「７」がセットされる（Ｓ３７）。
Therefore, the user selects any one of the “Ch1-2” button 907, the “Ch2-3” button 908, and the “Ch3-4” button 909 (S33). Then, it moves to S34.
Next, a command to be transmitted to the wavelength selection unit 136 and the control unit 134 is selected based on the content selected in S33. Here, when the button selected in S33 is “Ch1-2” (S34), “5” is set in the parameter Y (S35). When the button selected in S33 is “Ch2-3” (S34), “6” is set in the parameter Y (S36). When the button selected in S33 is “Ch3-4” (S34), “7” is set in the parameter Y (S37).
次に、ＡＦコマンド（“ＡＦＰＲＭ Ｙ”）がＰＣ１３５から制御部１３４へ送信される（Ｓ３８）。制御部１３４側では、ＣＰＵ４０１は、その受信したＡＦコマンドに基づいて、不揮発性メモリ４０４のＡＦパラメータテーブル（図１２参照）から、そのパラメータＹに対応するＡＦパラメータ（色収差レンズ１２５の位置移動量とＡＦ信号の追跡速度）を読み出す。 Next, an AF command (“AFPRM Y”) is transmitted from the PC 135 to the control unit 134 (S38). On the control unit 134 side, the CPU 401, based on the received AF command, from the AF parameter table (see FIG. 12) of the nonvolatile memory 404, the AF parameter corresponding to the parameter Y (the position movement amount of the chromatic aberration lens 125 and the amount of movement). Read AF signal tracking speed).
ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「色収差レンズの位置移動量」を、ＡＦＩ／Ｏ４０５ｃを介して、色収差レンズドライバ４０６ｃに設定する。色収差レンズドライバ４０６ｃは、その補正レンズの位置移動量に基づいて、モータ１２４を駆動させることによりズーム機構を機能させる。それにより、色収差レンズ１２５の位置が補正されて、色収差を補正することができる。 The CPU 404 sets the “chromatic movement amount of the chromatic aberration lens” among the read AF parameters to the chromatic aberration lens driver 406c via the AFI / O 405c. The chromatic aberration lens driver 406c causes the zoom mechanism to function by driving the motor 124 based on the position movement amount of the correction lens. Thereby, the position of the chromatic aberration lens 125 is corrected, and chromatic aberration can be corrected.
また、ＣＰＵ４０４は、読み出したＡＦパラメータのうち「ＡＦ信号の追跡速度」を、ＺステージＩ／Ｏ４０５ｂを介してＺステージドライバ４０６ｂに設定する。Ｚステージドライバ４０６ｂは、そのＡＦ信号の追跡速度に基づいて、モータ１３８を駆動させることによりＺステージを移動させる。それにより、ＡＦ信号の追跡速度が補正される。 Further, the CPU 404 sets the “AF signal tracking speed” among the read AF parameters to the Z stage driver 406b via the Z stage I / O 405b. The Z stage driver 406b moves the Z stage by driving the motor 138 based on the tracking speed of the AF signal. Thereby, the tracking speed of the AF signal is corrected.
次に、波長選択コマンド（“ＣＨ＿ＯＰＥＮ Ｙ”）がＰＣ１３５から波長選択ユニット１３６へ送信される（Ｓ３９）。また、複数の波長選択ボタンが選択された場合には、基準となる波長以外の選択波長に関する波長情報も波長選択コマンドにより送信されている。波長選択ユニット１３６側では、ＣＰＵ４０７は、その受信した波長選択コマンドに基づいて、波長選択テーブル（図１３参照）から、そのパラメータＹに対応する波長をファイバー出力Ｉ／Ｏ４１２ａに設定する（複数波長が選択されている場合にはそれらの波長を全て設定する）。すると、設定された波長の光がファイバー１３７へ入射する。 Next, a wavelength selection command (“CH_OPEN Y”) is transmitted from the PC 135 to the wavelength selection unit 136 (S39). In addition, when a plurality of wavelength selection buttons are selected, wavelength information regarding a selected wavelength other than the reference wavelength is also transmitted by the wavelength selection command. On the wavelength selection unit 136 side, the CPU 407 sets the wavelength corresponding to the parameter Y in the fiber output I / O 412a from the wavelength selection table (see FIG. 13) based on the received wavelength selection command (multiple wavelengths are set). If selected, set all those wavelengths). Then, the light having the set wavelength enters the fiber 137.
以上の動作によって、制御部１３４内の不揮発性メモリ４０４に記憶されているＡＦパラメータ（色収差補正レンズ１２５の位置とＡＦ信号の追跡速度）により、選択された波長にあった適切な色収差補正レンズ１２５の位置、及びＡＦ信号の追跡速度が設定される。 With the above operation, an appropriate chromatic aberration correction lens 125 suitable for the wavelength selected by the AF parameters (the position of the chromatic aberration correction lens 125 and the tracking speed of the AF signal) stored in the non-volatile memory 404 in the control unit 134. And the tracking speed of the AF signal are set.
さらに、波長選択ユニット１３６内のコマンドＩ／Ｏ４１２ｂへ波長パラメータが送信され、ファイバー１３７へ出力する照明波長が設定される。
よって、観察者は任意に選択した多波長同時照明において、自動的にＡＦユニットと観察による色収差を容易に補正できる。また、ＡＦ信号の追跡速度も設定されるので、オートフォーカスを確実に、迅速に使用することができる。
Further, the wavelength parameter is transmitted to the command I / O 412b in the wavelength selection unit 136, and the illumination wavelength to be output to the fiber 137 is set.
Therefore, the observer can easily correct chromatic aberration due to the AF unit and observation automatically in multi-wavelength simultaneous illumination arbitrarily selected. In addition, since the tracking speed of the AF signal is set, the autofocus can be used reliably and promptly.
本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態の効果に加え、任意に選択した多波長同時照射を行っても、容易かつ迅速にピント調整ができる。
なお、第１の実施形態において、広帯域波長照明の観察を単波長観察としているが、多波長観察にしても構わない。また、第２及び第３の実施形態において、ＡＦの動作、ＡＦの基準とする照明波長選択、色収差補正レンズの位置調整を全てＰＣからの操作としたが、これは操作部を別途用意することで、ＰＣなしでも操作を可能としても構わない。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, focus adjustment can be performed easily and quickly even when arbitrarily selected multi-wavelength simultaneous irradiation is performed.
In the first embodiment, the observation of the broadband wavelength illumination is the single-wavelength observation, but it may be the multi-wavelength observation. In the second and third embodiments, the AF operation, the selection of the illumination wavelength as the AF reference, and the position adjustment of the chromatic aberration correction lens are all performed from the PC, but this requires a separate operation unit. Thus, the operation can be performed without a PC.
また、第３の実施形態において、ＡＦ信号の追跡に必要なパラメータを、デフォルトではＣｈ１〜２、Ｃｈ２〜３、Ｃｈ３〜４と用意してあるが、これらのパラメータは任意に設定することも可能である。 In the third embodiment, the parameters required for tracking the AF signal are prepared as Ch1-2, Ch2-3, and Ch3-4 by default. However, these parameters can be arbitrarily set. It is.
また、第２及び第３の実施形態において、広帯域波長照明に対して専用対物レンズは１つと設定してあるが、使用できる対物レンズの数はこれに限らない（これ以上も可能とする）。 Further, in the second and third embodiments, one dedicated objective lens is set for the broadband wavelength illumination, but the number of objective lenses that can be used is not limited to this (more than this is possible).
フローチャートを用いて各動作の説明を行ったが、詳細なフローの順番や項目についてはこれに限定されない。
全ての実施形態において、広帯域波長照明としているが、この広帯域波長照明とは赤外光から紫外光まで任意の波長を選択することを可能としている。
Although each operation has been described using the flowchart, the detailed flow order and items are not limited to this.
In all the embodiments, broadband wavelength illumination is used, but with this broadband wavelength illumination, it is possible to select any wavelength from infrared light to ultraviolet light.
１ 顕微鏡本体
１０２ サンプル
１０３ Ｘ−Ｙステージ
１０４ レボルバユニット
１０５ 対物レンズ
１０６ マウンタ
１０７ レボルバモータ
１０８ 電動レボルバセンサ群
１０９ 広帯域波長照明ユニット
１１０ 照明系レンズ
１１３ ハーフミラー
１１４ チューブレンズ
１１７ Ｚステージ
１１６ ＣＣＤカメラ
１２０ ＬＤ
１２１ 光源駆動部
１２２ 投光部ストッパ
１２３ ＰＢＳ
１２４ ズーム機構
１２５ 色収差補正レンズ
１２６ λ／４板
１２７ ダイクロックミラー
１２８ 受光部ストッパ
１２９ 受光側集光レンズ
１２９ａ 集光レンズ
１３０ ２分割ＰＤ
１３１ 増幅器
１３２ Ａ／Ｄ変換器
１３３ コリメートレンズ
１３４ 制御部
１３５ ＰＣ
１３６ 波長選択ユニット
１３７ 集光レンズ
１３７ ファイバー
１３８ ステージモータ
１３９ 照明系レンズ
１４０ 光学絞り
１４１ 照明ユニット
１４２ ハーフミラー
１４３ 照明光源
４０１ ＣＰＵ本体
４０２ ＲＡＭ
４０３ ＲＯＭ
４０４ 不揮発性メモリ
４０５ａ コマンドＩ／Ｏ
４０５ｂ ＺステージＩ／Ｏ
４０５ｃ ＡＦＩ／Ｏ
４０５ｄ レボルバユニットＩ／Ｏ
４０６ｂ Ｚステージドライバ
４０６ｃ 色収差レンズドライバ
４０６ｄ レボルバドライバ
４０７ ＣＰＵ
４０８ ＲＡＭ
４０９ ＲＯＭ
４１０ 不揮発性メモリ
４１１ 光源
４１２ａ ファイバー出力Ｉ／Ｏ
４１２ｂ コマンドＩ／Ｏ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope main body 102 Sample 103 XY stage 104 Revolver unit 105 Objective lens 106 Mounter 107 Revolver motor 108 Electric revolver sensor group 109 Broadband wavelength illumination unit 110 Illumination system lens 113 Half mirror 114 Tube lens 117 Z stage 116 CCD camera 120 LD
121 Light source driving unit 122 Projecting unit stopper 123 PBS
124 zoom mechanism 125 chromatic aberration correction lens 126 λ / 4 plate 127 dichroic mirror 128 light receiving portion stopper 129 light receiving side condensing lens 129a condensing lens 130 two-division PD
131 Amplifier 132 A / D Converter 133 Collimating Lens 134 Control Unit 135 PC
136 Wavelength selection unit 137 Condensing lens 137 Fiber 138 Stage motor 139 Illumination system lens 140 Optical aperture 141 Illumination unit 142 Half mirror 143 Illumination light source 401 CPU main body 402 RAM
403 ROM
404 Non-volatile memory 405a Command I / O
405b Z stage I / O
405c AFI / O
405d Revolver unit I / O
406b Z stage driver 406c Chromatic aberration lens driver 406d Revolver driver 407 CPU
408 RAM
409 ROM
410 Nonvolatile memory 411 Light source 412a Fiber output I / O
412b Command I / O
Claims (9)
前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得する取得手段と、
前記波長特定情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行う合焦制御手段と、
前記波長特定情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う色収差補正手段と、
を備えることを特徴とする焦点検出制御システム。 Focus detection mounted on a microscope having an observation optical system that illuminates a sample with illumination light of an arbitrary wavelength selected from a plurality of wavelengths and forms an image of the sample by forming an image of reflected light from the sample A control system,
Obtaining means for obtaining wavelength specifying information for specifying the selected wavelength;
Focusing control means for controlling the objective lens in the observation optical system to be focused on the sample by reflected light from the sample on which measurement light for focus detection is projected based on the wavelength specifying information; ,
Chromatic aberration correcting means for correcting chromatic aberration between the illumination light of the wavelength specified by the wavelength specifying information and the measurement light based on the wavelength specifying information;
A focus detection control system comprising:
前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる合焦速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段
を備えることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出制御システム。 The focus detection control system further includes:
Information related to position information of a correction lens that corrects chromatic aberration caused by the difference between the wavelength of the illumination light irradiated to the sample and the wavelength of the measurement light, and focusing speed information for focusing on the sample The focus detection control system according to claim 1, further comprising: focus related information storage means in which focus related information is stored.
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。 The focus detection control system according to claim 3, wherein the focus-related information is further associated with a target threshold for a different depth of focus for each wavelength of illumination light irradiated on the sample.
前記色収差補正手段は、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報に基づいて、該補正レンズを移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。 The focusing control means controls the moving speed of the microscope stage in the optical axis direction based on the focusing speed information corresponding to the wavelength specifying information,
The focus detection control system according to claim 3, wherein the chromatic aberration correction unit moves the correction lens based on position information of the correction lens corresponding to the wavelength specifying information.
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。 The focus detection control system according to claim 3, wherein the focusing speed information is set to be lower as the irradiation wavelength of the illumination light is shorter.
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出制御システム。 The focus detection control system according to claim 3, wherein the focusing-related information exists for each objective lens.
前記選択された波長を特定する波長特定情報を取得し、
前記試料に照射される照明光の波長と前記測定光の波長との違いにより生じる色収差を補正する補正レンズの位置情報と、前記試料へ合焦させる速度情報と、が関係付けられた情報である合焦関連情報が格納されている合焦関連情報格納手段から、前記波長特定情報に対応する前記補正レンズの位置情報と前記試料へ合焦させる合焦速度情報とを取り出し、
前記合焦速度情報に基づいて、前記観察光学系内の対物レンズを焦点検出のための測定光が投光された前記試料からの反射光により前記試料へ合焦させる制御を行い、
前記補正レンズの位置情報に基づいて、該波長特定情報により特定される前記波長の照明光と前記測定光との色収差の補正を行う、
ことを特徴とする顕微鏡の焦点検出を制御する方法。 Controls focus detection of a microscope having an observation optical system that irradiates a sample with illumination light of an arbitrary wavelength selected from a plurality of wavelengths and forms an image of the sample by forming an image of reflected light from the sample A method,
Obtaining wavelength specifying information for specifying the selected wavelength;
It is information in which position information of a correction lens that corrects chromatic aberration caused by the difference between the wavelength of illumination light irradiated on the sample and the wavelength of the measurement light and speed information for focusing on the sample are related to each other. From the focus related information storage means in which the focus related information is stored, the position information of the correction lens corresponding to the wavelength specifying information and the focus speed information for focusing on the sample are extracted,
Based on the focusing speed information, the objective lens in the observation optical system is controlled to focus on the sample by the reflected light from the sample projected with the measurement light for focus detection,
Based on the position information of the correction lens, correction of chromatic aberration between the illumination light having the wavelength specified by the wavelength specifying information and the measurement light is performed.
A method of controlling focus detection of a microscope characterized by:
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| JP2006112239A JP2007286250A (en) | 2006-04-14 | 2006-04-14 | Focus detection control system and microscope system having the focus detection control system |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2010005013A1 (en) * | 2008-07-09 | 2012-01-05 | 株式会社ニコン | measuring device |
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2006
- 2006-04-14 JP JP2006112239A patent/JP2007286250A/en not_active Withdrawn
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