JP3403447B2 - 顕微鏡 - Google Patents
顕微鏡Info
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Description
焦装置を備えてなる顕微鏡に関する。
光学系を通して得られる被検体の光学像をイメージセン
サに入力し、このイメージセンサから出力される電気信
号から被検体像の隣接画素出力の差分の総和を演算した
り、電気信号の高域成分の電圧をバンドパスフィルタを
通して取出される信号、すなわちコントラスト信号から
いわゆる山登り方式によって合焦位置を決定する方式が
ある。
又は標本ステージを最初任意の一方向に移動させ、コン
トラスト信号の強度を移動の前後で比較し、移動後のコ
ントラスト信号の強度が増加すれば同方向に、移動後コ
ントラスト信号の強度が減少すれば、逆方向に移動させ
コントラストが最大となる位置へフォーカスレンズまた
は標本ステージを移動することによりフォーカスレンズ
または標本ステージの位置を合焦位置に一致させる方式
である。
ンズまたは標本ステージを合焦状態へ移動させながらイ
メージセンサの隣接画素出力の差分をとり、それをコン
トラスト信号として合焦動作を行う場合、イメージセン
サの出力が飽和してしまうときは、イメージセンサの蓄
積時間を短くして適正出力になるようにするが、ここで
イメージセンサの隣接画素出力における電気信号の差を
とると、蓄積時間を短くする前よりもその差分が小さく
なってしまう。
ト信号が強ければ強い程合焦状態に近付いて行くが、上
記のようにイメージセンサの蓄積時間を短くすると、コ
ントラスト信号が弱くなり、見掛け上合焦状態へ向かう
方向から遠ざかってしまう状態に陥る。このような状態
になると、システムは蓄積時間を変更する前の状態をコ
ントラスト強度最大の点、すなわち合焦位置と判断して
フォーカスレンズまたは標本ステージを本来の合焦位置
とは異なる位置へ移動させてしまい誤動作してしまう。
ジを合焦状態から移動させた場合にイメージセンサの電
気信号が小さい時は、イメージセンサの蓄積時間を長く
して適正出力となるようにするが、今度は蓄積時間を変
更する前よりもコントラスト信号が強くなってしまい、
これより先に再びコントラスト信号が強くならなけれ
ば、この位置を合焦状態と判断してしまい、フォーカス
レンズまたは標本ステージをその位置に移動させてしま
い誤動作を引き起こす。
れたもので、イメージセンサの蓄積時間が変更されても
電気信号の差分、つまりコントラスト信号が変化せず、
合焦位置のずれによる誤動作を防止することができる自
動合焦装置を備えた顕微鏡を提供することを目的とす
る。
成するため、光学系を通して得られる被検体の光学像を
イメージセンサに入力し、このイメージセンサから出力
される電気信号に基づいて合焦度を演算し、その演算結
果に応じて山登りサーボ方式により対物レンズまたは標
本ステージを駆動してフォーカシングを行う自動合焦装
置を備えた顕微鏡において、前記自動合焦装置は、イメ
ージセンサからの電気信号をディジタル変換してコント
ラストを演算する演算手段と、前記イメージセンサから
の電気信号がA/D変換器の入力電圧範囲に対して適性
レベルになっているか否かを判定するレベル判定手段
と、このレベル判定手段により前記イメージセンサから
の電気信号がA/D変換器の入力電圧範囲に対して不適
正であると判定されると前記イメージセンサの電荷蓄積
時間を補正レベルに設定変更する設定変更手段と、この
設定変更手段により設定変更された電荷蓄積時間をパラ
メータとして、前記イメージセンサの蓄積時間が前回の
k倍に設定変更したとき演算手段により隣接画素出力の
総和から求められるコントラストの演算結果を1/k倍
してコントラストを補正する補正手段とから構成され
る。
置にイメージセンサの電荷蓄積時間が設定されてもその
蓄積時間に基づいてコントラスト演算結果を補正する機
能を持たせることにより、合焦動作中にイメージセンサ
の蓄積時間がk倍になってもコントラスト演算された演
算結果が1/k倍されるので、コントラスト値のピーク
を誤認識することなく、正確な合焦動作を行うことがで
きる。
する。図1は本発明による顕微鏡の自動合焦装置のシス
テム構成例を示すものである。本実施例の顕微鏡の光学
系は、図1に示すように観察標本である被検体1を上下
方向に移動可能な標本ステージ2を備え、図示しない落
射用光源または透過用光源の何ずれかによって得られる
被検体1からの光束が対物レンズ3を通過し、光束の一
部は接眼レンズLへ、他の光束は結像対物レンズ4で結
像され、固体撮像素子(CCDセンサ)5に投影され
る。
その入射光量と電荷蓄積時間に応じた電圧の画像信号に
変換し、この画像信号はアナログ処理部6に入力され
る。アナログ処理部6はアナログ信号を増幅し、フィル
タ処理等のアナログ処理を行ってA/D変換器7に入力
される。このA/D変換器7ではアナログ信号をディジ
タル信号に変換し、このディジタル信号は演算回路8に
送られる。
示す所定の評価関数に従った演算を実行すると共に、C
CDセンサ5の出力のピーク値を求め、その結果はCP
U9に送出される。
れた合焦度レベルに基いて焦点状態を確認し、合焦点か
ら外れている場合にはステージ駆動回路10にステージ
駆動信号を出力し、標本ステージ2を上下動させること
により、焦点調節を行う。
算回路8で求められたCCDセンサ5の出力ピーク値を
取込んでCCDセンサ5からの電気信号がA/D変換器
7の入力電圧範囲に対して適正レベルになっているか否
かを判定する判定手段9−1と、この判定手段9−1に
より不適正レベルであると判定されると適正な電荷蓄積
時間を算出してタイミングジェネレータ11に対してC
CDセンサ5の電荷蓄積時間を設定変更する蓄積時間設
定変更手段9−2と、この蓄積時間設定変更手段9−2
によりCCDセンサ5の電荷蓄積時間が前回のk倍に変
更されると演算回路8の算出結果を1/k倍した合焦度
レベルに補正する補正手段9−3とを備えている。この
場合、タイミングジェネレータ11は設定された条件に
従ってCCDセンサ5に駆動パルスを出力する。
合焦装置の作用について述べる。いま、CPU9により
演算回路8で算出された合焦度レベルに基いて焦点状態
を確認し、山登り方式によりステージ駆動信号がステー
ジ駆動回路10に出力されている状態にあるものとすれ
ば、標本ステージ2はステージ駆動回路10により上下
方向に移動し、焦点調節が行われる。このときCCDセ
ンサ5に投影される被検体像が合焦状態に近づくにつれ
て被検体像のコントラストが高くなり、明暗の差が大き
くなるので、CCDセンサ5の出力ピークレベルも大き
くなる。
アナログ処理回路6に入力され、所定の処理を受けてA
/D変換器7によりディジタル信号に変換された後、演
算回路8に送られると、この演算回路8ではコントラス
ト等の合焦度を示す所定の評価関数に従った演算を行う
と共に、CCDセンサ5の出力ピーク値を演算してその
結果がCPU9に送られる。
ク値が取込まれると、まず判定手段9−1によりCCD
センサ5からの電気信号がA/D変換器7の入力電圧範
囲に対して適正レベルになっているか否かを判定し、不
適性レベルであると判定されると蓄積時間設定変更手段
9−2により適正な電荷蓄積時間を算出してタイミング
ジェネレータ11に対してCCDセンサ5の電荷蓄積時
間を設定変更する。
差分の総和を合焦度(コントラスト)として演算してい
るので、例えばコントラストの増加により蓄積時間が1
/2に設定変更されると、演算回路8で算出される結果
はコントラストが上がっているにもかかわらず減ってし
まう。
3(a)は、ある蓄積時間をT(sec)の場合のCCDセ
ンサ5の出力であり、図3(b)はT/2(sec)とした
場合の出力である。
でとらえたとしても、蓄積時間によってCCDセンサ5
より出力される画像信号のレベルが変わってしまうの
で、隣接画素出力の差分の総和を求めた結果も図3
(a)の方が図3(b)よりも大きく、2倍となってし
まう。
9−2によりCCDセンサ5の電荷蓄積時間が前回より
短く1/k倍(k>1)に設定変更した場合には、その
設定された蓄積時間によって得られた画像信号の隣接画
素出力の差分の総和が演算回路8により求められると、
補正手段9−3によりその算出結果にk倍したものを合
焦度レベルとし、逆に前回よりも長くk倍(k>1)に
設定変更した場合には、その設定された蓄積時間によっ
て得られた画像信号の隣接画素出力の差分の総和が演算
回路8により求められると、補正手段9−3によりその
算出結果に1/k倍したものを合焦度レベルとして補正
される。
は演算回路8により演算された隣接画素出力の差分の総
和に対して蓄積時間の変化による補正が行なわれるの
で、山登りサーボ方式により合焦点をサーチする過程に
おいて演算したコントラストが急激に変化することがな
くなり、滑らかなコントラストカーブを得ることがで
き、安定した焦点調節が可能となる。
上下動させることにより、焦点調節を行うようにした
が、無限遠対物光学系を用いてその対物レンズを上下動
させ、焦点調節を行う場合でも前述同様の補正を採用す
ることにより前記実施例と同様の作用効果が得られる。
算方式として隣接画素出力の差部ん総和を求めるように
したが、隣接画素出力の差分のN乗の総和をコントラス
トの演算方式とする場合には蓄積時間が前回のk倍(k
>0)に変えたことによって得られるコントラストに対
して1/kN倍の補正をすることにより、前記実施例と
同様の作用効果が得られると共に、コントラストを強調
しながら補正することができる等の効果を得ることがで
きる。
算方式として隣接画素出力の差分の総和に対して設定変
更された蓄積時間をパラメータとして補正をしたが、蓄
積時間以外の要因による補正を重ねて行うような場合に
はまず隣接画素出力の差分それぞれに設定変更された蓄
積時間による補正を行い、その後他の補正を行うことに
よって複数の補正を重ねても前記実施例と同様の作用効
果を得ることができる。
りサーチ方式により合焦点をサーチする場合、イメージ
センサの蓄積時間を途中で変化させてもコントラストの
演算結果がその影響を受けることなく、なめらかに変化
させることができるので、安定した焦点調節を行うこと
ができる自動合焦装置を備えた顕微鏡を提供できる。
実施例を示すシステム構成図。
ック図。
画像信号を示す図。
像レンズ、5…CCDセンサ、6…アナログ処理回路、
7…A/D変換器、8…演算回路、9…CPU、9−1
…判定手段、9−2…蓄積時間設定変更手段、9−3…
補正手段、10…ステージ駆動回路、11…タイミング
ジェネレータ。
Claims (2)
- 【請求項1】 光学系を通して得られる被検体の光学像
をイメージセンサに入力し、このイメージセンサから出
力される電気信号に基づいて合焦度を演算し、その演算
結果に応じて山登りサーボ方式により対物レンズまたは
標本ステージを駆動してフォーカシングを行う自動合焦
装置を備えた顕微鏡において、 前記自動合焦装置は、 前記イメージセンサからの電気信号をディジタル変換し
てコントラストを演算する演算手段と、 前記イメージセンサからの電気信号がA/D変換器の入
力電圧範囲に対して適性レベルになっているか否かを判
定するレベル判定手段と、 このレベル判定手段により前記イメージセンサからの電
気信号がA/D変換器の入力電圧範囲に対して不適正で
あると判定されると前記イメージセンサの電荷蓄積時間
を補正レベルに設定変更する設定変更手段と、この設定変更手段により設定変更された電荷蓄積時間を
パラメータとして、前記イメージセンサの蓄積時間が前
回のk倍に設定変更したとき演算手段により隣接画素出
力の総和から求められるコントラストの演算結果を1/
k倍してコントラストを補正する補正手段とから構成さ
れたことを特徴とする自動合焦装置を備えた顕微鏡。 - 【請求項2】 光学系を通して得られる被検体の光学像
をイメージセンサに入力し、このイメージセンサから出
力される電気信号に基づいて合焦度を演算し、その演算
結果に応じて山登りサーボ方式により対物レンズまたは
標本ステージを駆動してフォーカシングを行う自動合焦
装置を備えた顕微鏡において、 前記自動合焦装置は、 前記イメージセンサからの電気信号をディジタル変換し
て隣接する画素の差分のN乗の差分総和を用いてコント
ラストを演算する演算手段と、 前記イメージセンサからの電気信号がA/D変換器の入
力電圧範囲に対して適性レベルになっているか否かを判
定するレベル判定手段と、 このレベル判定手段により前記イメージセンサからの電
気信号がA/D変換器の入力電圧範囲に対して不適正で
あると判定されると前記イメージセンサの電荷 蓄積時間
を基準蓄積時間に対してk倍することにより補正レベル
に設定変更する設定変更手段と、 この設定変更手段により設定変更され、前記演算手段に
より隣接画素出力のN乗の総和から求められるコントラ
ストの演算結果を1/k N 倍してコントラストを補正す
る補正手段とから構成されたことを特徴とする自動合焦
装置を備えた顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10939293A JP3403447B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10939293A JP3403447B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06324254A JPH06324254A (ja) | 1994-11-25 |
JP3403447B2 true JP3403447B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=14509078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10939293A Expired - Fee Related JP3403447B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3403447B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3335572B2 (ja) | 1997-11-28 | 2002-10-21 | 沖電気工業株式会社 | オートフォーカス装置 |
JP2006527852A (ja) * | 2003-06-19 | 2006-12-07 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | オートフォーカシング手段を有する分析装置と方法 |
CN100357779C (zh) * | 2004-12-17 | 2007-12-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 影像自动对焦***及方法 |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP10939293A patent/JP3403447B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06324254A (ja) | 1994-11-25 |
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