JP3403451B2 - Automatic focusing device for microscope - Google Patents
Automatic focusing device for microscopeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡の自動合焦装置
に係り、さらに詳しくは各種の対物レンズ，各種の検鏡
法を切換えて観察する際の焦点調節技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic focusing device for a microscope, and more particularly to a focus adjusting technique for observing by switching between various objective lenses and various spectroscopic methods.
【０００２】[0002]
【従来の技術】撮影レンズを介して被写体像を電荷蓄積
型イメージセンサ（固体撮像素子）で撮像し、そのイメ
ージセンサの出力信号から撮影レンズの焦点状態を求め
る合焦演算を行い、その演算結果に応じて撮影レンズを
移動させて合焦させる自動合焦装置が知られている。2. Description of the Related Art A subject image is picked up by a charge storage type image sensor (solid-state image pickup device) through a photographing lens, and a focus calculation for obtaining a focus state of the photographing lens is performed from an output signal of the image sensor. There is known an automatic focusing device that moves a photographing lens in accordance with the above conditions.
【０００３】かかる自動合焦装置では、合焦時間の短縮
化，合焦精度の向上を図る上で、イメージセンサの蓄積
時間制御が重要である。自動焦点調節におけるイメージ
センサの電荷蓄積時間に関する技術が、特開昭６１−２
６０１６号公報に記載されている。In such an automatic focusing device, it is important to control the accumulation time of the image sensor in order to shorten the focusing time and improve the focusing accuracy. A technique relating to the charge storage time of an image sensor in automatic focusing is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-2
No. 6016.
【０００４】この自動合焦装置は、イメージセンサの蓄
積時間を被写体の輝度に応じて変えられるように構成
し、自動焦点調節に要する時間をできるだけ短縮すると
共に、積分中の手振れによる影響を考慮して、最大積分
時間は規制されるようにしている。This automatic focusing device is constructed so that the accumulation time of the image sensor can be changed in accordance with the brightness of the object to shorten the time required for automatic focus adjustment as much as possible and to consider the influence of camera shake during integration. Therefore, the maximum integration time is regulated.
【０００５】例えば、通常は最大積分時間を１００ｍｓ
ｅｃに規制しておき、光量が少ないためにセンサ出力が
所定値に達しないときにだけ、最大積分時間を２００ｍ
ｓｅｃに延長して自動焦点検出の低輝度限界を広げるよ
うにしている。また被写体のコントラストが所定値以下
のローコントラスト状態の場合に、デフォーカス量が大
き過ぎると判断して、ローコントラスト状態を抜け出す
ためにレンズをスキャンするようにしている。For example, normally, the maximum integration time is 100 ms.
The maximum integration time is 200 m only when the sensor output does not reach a predetermined value due to a small amount of light.
It is extended to sec to extend the low brightness limit of automatic focus detection. Further, when the contrast of the subject is in a low contrast state of a predetermined value or less, it is determined that the defocus amount is too large, and the lens is scanned to get out of the low contrast state.
【０００６】ところで、顕微鏡では、検鏡法等の条件に
より形成される画像に様々な特徴がある。例えば、ある
検鏡法においては合焦状態で適当な画像光量が得られて
いても、合焦状態から外れていくのに従って急激に光量
が減少し、大きく外れると暗黒状態となってしまうこと
がある。By the way, in a microscope, an image formed under various conditions such as a microscopic method has various characteristics. For example, in a certain spectroscopic method, even if an appropriate amount of image light is obtained in the in-focus state, the light amount suddenly decreases as it deviates from the in-focus state, and if it largely deviates, it becomes a dark state. is there.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな観察画像の場合、上述した方法で固体撮像素子の蓄
積時間を制御したのでは、蓄積時間を固体撮像素子上に
投影される照度に追従して制御してしまうため、次のよ
うに問題が生じる。However, in the case of such an observation image, if the storage time of the solid-state image pickup device is controlled by the above-mentioned method, the storage time follows the illuminance projected on the solid-state image pickup device. Therefore, the following problems occur.
【０００８】すなわち、暗黒状態では蓄積時間を非常に
長く設定してしまうため、対物レンズ又は標本ステージ
を移動させることにより合焦点に近付いて急激に照度が
上がったとしても照度の変化に追従できず、合焦点を検
出できなかったりする。That is, since the accumulation time is set to be very long in the dark state, even if the objective lens or the sample stage is moved to approach the focal point and the illuminance is rapidly increased, it cannot follow the change in illuminance. , The focal point cannot be detected.
【０００９】また焦点から大きく外れた状態で暗黒状態
となると、標本の照度が規定レベル以下であると判断し
て合焦検出不可として合焦動作を自動的に中止してしま
うといった不具合があった。Further, when a dark state occurs when the focus is largely out of focus, there is a problem that it is judged that the illuminance of the sample is below a specified level, focus detection cannot be performed, and the focus operation is automatically stopped. .
【００１０】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、固体撮像素子における適正な蓄積時間の制
御や光量過不足の判断基準を様々な検鏡法に対して設定
することができ、種々の検鏡法に対して固体撮像素子の
出力を適正に保つことができ、合焦点検出を安定かつ高
速で行うことのできる顕微鏡用自動合焦装置を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to set proper control of the accumulation time in the solid-state image pickup device and set a criterion for determining whether the light quantity is excessive or insufficient for various speculum methods. It is an object of the present invention to provide an automatic focusing device for a microscope, which can maintain the output of the solid-state image pickup device appropriately for various spectroscopic methods and can perform the focus detection stably and at high speed.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成した。請求項１に対応す
る顕微鏡用自動合焦装置は、顕微鏡の観察光学系で拡大
した標本の標本像を蓄積型固体撮像素子で撮像し、その
蓄積型固体撮像素子の出力から所定の演算によって前記
観察光学系の合焦状態を求め、その合焦状態に応じた焦
点調節を実行する顕微鏡用自動合焦装置において、前記
観察光学系の観察条件を判断する条件判断手段と、前記
条件判断手段で判断した観察条件に適した蓄積時間条件
を設定する蓄積条件設定手段と、前記観察光学系と前記
標本を載置したステージを相対移動させるステージ駆動
手段と、前記条件判断手段からの信号に基づき前記ステ
ージ駆動手段と前記蓄積条件設定手段とを制御する最適
化手段とを具備し、前記最適化手段は、ステージの上下
動に際して、合焦点から外れても合焦点に対する光量変
化が比較的少ない観察条件の場合には、蓄積型固体撮像
素子の最長蓄積時間を長く設定し、合焦点の前後で光量
が変化しやすく、合焦点から大きく外れると暗黒状態と
なるような観察条件の場合には、蓄積型固体撮像素子の
最長蓄積時間を短く設定する構成とした。In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. An automatic focusing device for a microscope according to claim 1 captures a sample image of a sample magnified by an observation optical system of a microscope with a storage-type solid-state imaging device, and performs a predetermined calculation from an output of the storage-type solid-state imaging device. In the automatic focusing device for a microscope that obtains the focus state of the observation optical system and executes focus adjustment according to the focus state, the condition determination means for determining the observation condition of the observation optical system, and the condition determination means A storage condition setting means for setting a storage time condition suitable for the determined observation condition, a stage drive means for relatively moving the observation optical system and the stage on which the sample is mounted, and the above-mentioned based on a signal from the condition determination means. The stage driving means and the optimizing means for controlling the storage condition setting means are provided, and the optimizing means changes the light amount with respect to the in-focus point when the stage moves up and down. There for relatively small viewing conditions, storage type solid longest accumulation time set longer of the imaging device, easy to light intensity before and after the change of focus, the observation conditions such that deviates significantly from the focus point and the dark state In the case of,
The maximum storage time is set short.
【００１２】請求項２に対応する顕微鏡用自動合焦装置
は、上記した構成において、前記最適化手段は、合焦点
から大きく外れると暗黒状態となるような観察条件の場
合には、前記標本を少なくとも１回合焦点付近を通過さ
せてから合焦動作を行う構成とした。According to a second aspect of the present invention , there is provided an automatic focusing device for a microscope, wherein the optimizing means has a focusing point.
If the observation conditions are such that a dark state occurs if the
The specimen, pass the sample at least once near the in-focus point.
After that, the focusing operation is performed .
【００１３】[0013]
【００１４】[0014]
【作用】請求項１に対応する顕微鏡用自動合焦装置で
は、条件判断手段により判断された観察光学系の観察条
件により蓄積条件設定手段が蓄積時間条件を設定する。
蓄積時間条件が設定されると、最適化手段により蓄積型
固体撮像素子の出力値と蓄積条件設定手段で設定した蓄
積時間条件とから最適蓄積時間が定められる。この様に
して定められた最適蓄積時間で蓄積型固体撮像素子の読
出しが制御されることとなる。ここで、最適化手段は、
例えば、ステージの上下動に際して、合焦点から外れて
も合焦点に対する光量変化が比較的少ない観察条件の場
合には、蓄積型固体撮像素子の最長蓄積時間を長く設定
し、合焦点の前後で光量が変化しやすく、合焦点から大
きく外れると暗黒状態となるような観察条件の場合に
は、蓄積型固体撮像素子の最長蓄積時間を短く設定す
る。このような設定により、合焦点へ近付いて照度が上
がってきたときに光量変化に追従して蓄積時間制御がで
きるようになる。つまり、合焦点から大きく外れている
状態では、照度に合わせて蓄積時間を制御せず、合焦点
に近付いてきてから照度に合った蓄積制御が開始され
る。その結果、合焦点付近での急激な照度変化に対して
も追従でき、合焦点検出に適した蓄積時間制御ができ
る。In the automatic focusing device for a microscope according to the first aspect, the accumulation condition setting means sets the accumulation time condition according to the observation condition of the observation optical system judged by the condition judgment means.
When the storage time condition is set, the optimizing means determines the optimum storage time from the output value of the storage-type solid-state imaging device and the storage time condition set by the storage condition setting means. Thus, the reading of the storage-type solid-state image pickup device is controlled by the optimum storage time determined in this way. Here, the optimization means is
For example, when the stage is moved up and down, if the observation condition is such that the change in the light amount relative to the in-focus point is relatively small even when it is out of the in-focus point, set the longest storage time of the storage-type solid-state image sensor to a long value and When the observation condition is such that the value of the storage-type solid-state image sensor is likely to change and a dark state occurs when the focus is largely deviated, the maximum storage time of the storage-type solid-state imaging device is set to be short. With such a setting, the storage time can be controlled by following the change in the light amount when the illuminance increases as the focus is approached. That is, in a state where the focus is largely deviated, the accumulation time is not controlled according to the illuminance, and the accumulation control suitable for the illuminance is started after approaching the focus. As a result, it is possible to follow a rapid change in illuminance near the in-focus point, and it is possible to perform storage time control suitable for in-focus point detection.
【００１５】このように、検鏡法，対物レンズの種別，
対物レンズの倍率等、観察光学系の観察条件に応じて最
適な蓄積型固体撮像素子の蓄積時間の制御内容が定めら
れるので、合焦点検出を安定かつ高速で行うことができ
るようになる。Thus, the microscopic method, the type of objective lens,
Since the optimal control contents of the storage time of the storage-type solid-state imaging device are determined according to the observation conditions of the observation optical system such as the magnification of the objective lens, it becomes possible to perform the focus detection stably and at high speed.
【００１６】[0016]
【００１７】請求項２に対応する顕微鏡用自動合焦装置
では、観察光学系の対物レンズ又はステージがある位置
において固体撮像素子上へ投影される光量が非常に少な
く画像の状態を検出できなくても、予定合焦点付近をス
キャンして、それでもなお光量が規定値を上回らなかっ
た場合にのみ光量不足と判断する。従って、合焦点付近
では十分光量が得られるにも拘らず、ある位置で光量が
不足しているために光量不足による焦点検出不可という
判断を下すことがなくなる。In the automatic focusing device for a microscope according to the second aspect , the amount of light projected onto the solid-state image pickup device at the position where the objective lens or stage of the observation optical system is present is very small and the state of the image cannot be detected. Also, the light amount is judged to be insufficient only when the light amount does not exceed the specified value by scanning near the planned focus point. Therefore, even though a sufficient amount of light is obtained in the vicinity of the in-focus point, it is not necessary to determine that focus detection cannot be performed due to insufficient amount of light because the amount of light is insufficient at a certain position.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例に係る顕微鏡用自
動合焦装置の全体構成を示す。本実施例の顕微鏡用自動
合焦装置は、標本１の画像が対物レンズ２を通過して鏡
筒プリズム３に入射して２方向に分岐される。鏡筒プリ
ズム３で分岐した一方の光は接眼レンズ４に入射し、も
う一方の光は投影レンズ６に入射する。投影レンズ６の
結像位置に固体撮像素子７を配置している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the entire structure of an automatic focusing device for a microscope according to an embodiment of the present invention. In the automatic focusing device for a microscope of this embodiment, the image of the sample 1 passes through the objective lens 2 and enters the lens barrel prism 3 and is branched into two directions. One of the lights branched by the lens barrel prism 3 enters the eyepiece lens 4, and the other light enters the projection lens 6. The solid-state image sensor 7 is arranged at the image forming position of the projection lens 6.
【００１９】固体撮像素子７は投影レンズ６により受光
面に投影された標本像を電気的な画像信号に変換してア
ナログ処理回路８へ出力する。アナログ処理回路８で所
定の処理を施しデジタル信号に変換した画像信号を演算
回路９に入力している。The solid-state image pickup device 7 converts the sample image projected on the light receiving surface by the projection lens 6 into an electric image signal and outputs it to the analog processing circuit 8. An image signal which has been subjected to predetermined processing by the analog processing circuit 8 and converted into a digital signal is input to the arithmetic circuit 9.
【００２０】演算回路９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合焦演算を行い合焦度レベ
ルを検出し、かつ、固体撮像素子７の出力のピーク値を
演算で求め、演算で求めた合焦度レベル及びピーク値を
ＣＰＵ１０へ送出する。The calculation circuit 9 detects the focus level by performing focus calculation according to a predetermined evaluation function indicating the focus level such as contrast, and calculates the peak value of the output of the solid-state image sensor 7. The focus level and the peak value obtained by the calculation are sent to the CPU 10.
【００２１】ＣＰＵ１０は、演算回路９によって算出し
た合焦度レベルに基づいて現在の合焦状態を認識し、合
焦点から外れている場合にはステージ駆動回路１１に対
してステージ駆動信号を出力し、ステージ１２を上下動
させて焦点調節を行う。また固体撮像素子７の出力ピー
ク値から適正な蓄積時間を算出し、その算出した蓄積時
間をタイミングジェネレータ１３に設定する。The CPU 10 recognizes the current focus state based on the focus level calculated by the arithmetic circuit 9 and outputs a stage drive signal to the stage drive circuit 11 when it is out of focus. , The stage 12 is moved up and down to adjust the focus. Further, an appropriate storage time is calculated from the output peak value of the solid-state image sensor 7, and the calculated storage time is set in the timing generator 13.
【００２２】タイミングジェネレータ１３は、固体撮像
素子７の電荷蓄積時間が、ＣＰＵ１０から設定された蓄
積時間となるようなタイミングで固体撮像素子７に対し
て駆動パルスを出力する。このようにして固体撮像素子
７の出力を常に適正な値となるように制御している。The timing generator 13 outputs a drive pulse to the solid-state image sensor 7 at a timing such that the charge accumulation time of the solid-state image sensor 7 becomes the accumulation time set by the CPU 10. In this way, the output of the solid-state image sensor 7 is controlled so as to always have an appropriate value.
【００２３】また、顕微鏡には様々な光学素子が取付け
可能であり各種の検鏡法に対応できるようになってい
る。ＣＰＵ１０は、検鏡者により操作スイッチ１４から
入力される検鏡法に応じて、図２に示すフローチャート
に基づく処理を実施し、常に最適に蓄積時間を設定す
る。Further, various optical elements can be attached to the microscope so that various microscope methods can be applied. The CPU 10 carries out the processing based on the flowchart shown in FIG. 2 in accordance with the speculum method input by the spectroscope operator from the operation switch 14, and always sets the storage time optimally.
【００２４】本実施例における蓄積時間設定のための原
理は次のようなものである。すなわち、明視野観察は、
ステージ１２の上下動に対して固体撮像素子７上に投影
される光量が変化しずらく、また合焦点から外れていて
も合焦点に対する光量変化は比較的少ないという特徴を
持っている。そこで、明視野観察の場合は、蓄積時間の
設定範囲を広げ、光量が少なくてもその様な光量に追従
するような蓄積時間制御を行うようにする。The principle for setting the accumulation time in this embodiment is as follows. That is, bright-field observation
It is characterized in that the amount of light projected on the solid-state image sensor 7 is unlikely to change with the vertical movement of the stage 12, and that the amount of light change with respect to the in-focus point is relatively small even if it is out of the in-focus point. Therefore, in the case of bright-field observation, the setting range of the accumulation time is widened, and the accumulation time is controlled so as to follow such a light quantity even if the light quantity is small.
【００２５】蛍光観察は、ステージ１２の上下動に対し
て固体撮像素子７上に投影される光量が急激に変化しや
すく、焦点から大きくはずれると暗黒状態となってしま
うといった特徴を持っている。そこで、蛍光観察の場合
は、固体撮像素子７の蓄積時間設定範囲のうち最長蓄積
時間を短く設定し、焦点から外れて暗黒状態となっても
短めに設定した最長蓄積時間を越えることが無いように
し、ステージ１２の上下動により合焦点に近付いて急激
に光量が増加したと時に蓄積時間が追従するようにす
る。The fluorescence observation has a feature that the amount of light projected on the solid-state image pickup device 7 is apt to change abruptly with respect to the vertical movement of the stage 12, and a dark state occurs when it is largely defocused. Therefore, in the case of fluorescence observation, the longest accumulation time is set to be short in the accumulation time setting range of the solid-state imaging device 7 so that the shortest accumulated time does not exceed the shortest accumulation time even when the image goes out of focus and enters the dark state. Then, when the stage 12 moves up and down to approach the in-focus point and the light amount suddenly increases, the accumulation time is made to follow.
【００２６】次に、固体撮像素子７における電荷蓄積時
間の設定動作について、図２を参照して説明する。な
お、予めＣＰＵ１０の検鏡法の認知は検鏡者により操作
スイッチ１４からＣＰＵ１０に対して検鏡モードが入力
されることによってなされるものとする。Next, the operation of setting the charge storage time in the solid-state image pickup device 7 will be described with reference to FIG. It is assumed that the CPU 10 recognizes the speculum method in advance by the spectrographer inputting a speculum mode from the operation switch 14 to the CPU 10.
【００２７】ＣＰＵ１０では、検鏡法が蛍光観察か否か
判断し（ステップＳ１）、蛍光観察であれば蓄積時間設
定範囲の最長蓄積時間を短めに設定し（ステップＳ
２）、蛍光観察でなければ最長蓄積時間を長めに設定す
る（ステップＳ３）。The CPU 10 determines whether or not the microscopic method is fluorescence observation (step S1). If fluorescence observation is used, the longest accumulation time of the accumulation time setting range is set to be short (step S).
2) If it is not fluorescence observation, the longest accumulation time is set longer (step S3).
【００２８】次に、演算回路９から読込んだ固体撮像素
子７の出力のピーク値を確認し、適正なレベルになって
いるか否か判断する（ステップＳ４）。ステップ４での
判断の結果、適正である場合には、現在の設定されてい
る蓄積時間が最長蓄積時間内に収まっていることを条件
にそのまま同じ蓄積時間を使う。また不適正である場合
には、ＣＰＵ１０が適正な蓄積時間を演算する（ステッ
プＳ５）。Next, the peak value of the output of the solid-state image pickup device 7 read from the arithmetic circuit 9 is confirmed and it is judged whether or not it is at an appropriate level (step S4). If the result of determination in step 4 is appropriate, the same accumulation time is used as it is, provided that the currently set accumulation time is within the longest accumulation time. If it is not appropriate, the CPU 10 calculates an appropriate accumulation time (step S5).
【００２９】ステップＳ５で求めた蓄積時間とステップ
Ｓ２，又はステップＳ３で定めた最長蓄積時間とを比較
し（ステップＳ６）、演算した蓄積時間が最長蓄積時間
よりも長い場合にはステップＳ２，又はステップＳ３で
定めた最長蓄積時間を最適蓄積時間としてタイミングジ
ェネレータ１３に設定し（ステップＳ７）、最長蓄積時
間よりも短い場合にはステップＳ５で求めた蓄積時間を
最適蓄積時間としてタイミングジェネレータ１３に設定
する（ステップＳ８）。The accumulation time obtained in step S5 is compared with the longest accumulation time determined in step S2 or step S3 (step S6). If the calculated accumulation time is longer than the longest accumulation time, step S2, or The longest storage time determined in step S3 is set in the timing generator 13 as the optimum storage time (step S7), and when it is shorter than the longest storage time, the storage time obtained in step S5 is set in the timing generator 13 as the optimum storage time. Yes (step S8).
【００３０】そして検鏡法に変更があるか否か判断し
（ステップＳ９）、変更がなければ上記したステップ４
〜ステップＳ８までの処理を繰り返す。また、検鏡法に
変更があれば、上記したステップＳ１に処理を戻し、再
び蓄積時間条件として最長蓄積時間の設定から処理を開
始する。Then, it is judged whether or not there is a change in the speculum method (step S9), and if there is no change, the above-mentioned step 4
~ The processing up to step S8 is repeated. If the microscopic method is changed, the process is returned to step S1 described above, and the process is started again from the setting of the longest accumulation time as the accumulation time condition.
【００３１】この様に本実施例によれば、検鏡法に応じ
て最長蓄積時間を決め、次に蓄積時間が適正となってい
るか否か判断し、最長蓄積時間を越えないような最適蓄
積時間を設定するようにしたので、様々な検鏡法に応じ
て固体撮像素子の蓄積時間を常に最適な蓄積時間に設定
でき、固体撮像素子７の出力を適正レベルに保つことが
でき、焦点検出を安定して行うことができる。As described above, according to the present embodiment, the longest accumulation time is determined according to the microscopic method, then it is judged whether or not the accumulation time is appropriate, and the optimum accumulation time that does not exceed the longest accumulation time is determined. Since the time is set, the accumulation time of the solid-state image sensor can be always set to the optimum accumulation time according to various spectroscopic methods, the output of the solid-state image sensor 7 can be maintained at an appropriate level, and focus detection can be performed. Can be done stably.
【００３２】次に上記実施例の変形例について説明す
る。本変形例は、ハードウエアの構成は上記実施例と同
様であるので、図１に示す構成を持って本変形例の構成
とする。本変形例における電荷蓄積時間の設定動作の内
容を図３及び図４に示す。Next, a modification of the above embodiment will be described. Since the hardware configuration of this modification is similar to that of the above-described embodiment, the configuration shown in FIG. 1 is used as the configuration of this modification. The contents of the charge accumulation time setting operation in this modification are shown in FIGS. 3 and 4.
【００３３】ＣＰＵ１０における検鏡法に応じた蓄積時
間の設定原理は、上述した実施例と同様であり、同様の
処理を実行している。またＣＰＵ１０は最適蓄積時間を
設定する前に（ステップＳ４〜ステップＳ５の間）、焦
点検出が可能か否かの判断を実施している。The principle of setting the accumulation time in the CPU 10 according to the microscopic method is the same as in the above-mentioned embodiment, and the same processing is executed. Further, the CPU 10 determines whether focus detection is possible before setting the optimum accumulation time (between steps S4 and S5).
【００３４】この焦点検出不可の判断原理は次のような
ものである。すなわち、明視野観察の場合には、合焦点
と合焦点から外れた位置とで固体撮像素子７上に投影さ
れる画像の光量に大きな差が出にくいので、最長蓄積時
間であっても光量が規定値を越えない場合には、光量不
足により焦点検出不可と判断するようにする。The principle of this focus detection impossibility is as follows. That is, in the case of bright-field observation, it is difficult to make a large difference in the light amount of the image projected on the solid-state image sensor 7 between the in-focus point and the position out of the in-focus point. If the specified value is not exceeded, it is determined that focus detection is impossible due to insufficient light quantity.
【００３５】また蛍光観察の場合には、合焦点では十分
光量があっても、焦点から外れると急激に光量が減少し
て暗黒となってしまうので、ある位置に置いて光量が規
定値以下となっていても光量不足とは判定せず、予定焦
点付近をスキャンしてから最終判定を行うようにしてい
る。Further, in the case of fluorescence observation, even if there is a sufficient amount of light at the in-focus point, the amount of light sharply decreases and becomes dark when it goes out of focus, so that the amount of light is below a specified value at a certain position. Even if it is, the light quantity is not judged to be insufficient, and the final judgment is made after scanning near the planned focus.
【００３６】以下、本変形例の動作について説明する。
先ず、ＣＰＵ１０で検鏡法を判断し（ステップＳ１）、
蛍光観察であれば蓄積時間設定範囲の最長蓄積時間を短
めに設定し（ステップＳ２）、蛍光観察でなければ最長
蓄積時間を長めに設定する（ステップＳ３）。次に、固
体撮像素子７のピーク値が適正なレベルになっているか
否か判断する（ステップＳ４）。The operation of this modification will be described below.
First, the CPU 10 determines the speculum method (step S1),
If it is fluorescence observation, the longest accumulation time of the accumulation time setting range is set short (step S2), and if it is not fluorescence observation, the longest accumulation time is set long (step S3). Next, it is determined whether or not the peak value of the solid-state image sensor 7 is at an appropriate level (step S4).
【００３７】ステップ４での判断の結果、不適正である
場合には、焦点検出が可能な状態であるか否か判断す
る。すなわち、固体撮像素子７の出力が予め定められて
いる規定値を越えているか否か判断し（ステップＴ
１）、越えていなければ蓄積時間を長くする（ステップ
Ｔ２）。そして上記ステップＳ２，又はステップＳ３で
定めた最長蓄積時間まで蓄積時間を延長しても規定値を
越えないときは（ステップＴ３）、操作スイッチ１４か
らＣＰＵ１０に対して設定されている検鏡法が蛍光観察
か否か判断する（ステップＴ４）。蛍光観察でない場合
には焦点検出は不可能であると判断する（ステップＴ
５）。If the result of determination in step 4 is incorrect, it is determined whether or not focus detection is possible. That is, it is determined whether or not the output of the solid-state image pickup device 7 exceeds a predetermined specified value (step T
1) If not, increase the accumulation time (step T2). If the specified value is not exceeded even if the storage time is extended to the longest storage time determined in step S2 or step S3 (step T3), the speculum method set for the CPU 10 by the operation switch 14 is used. It is determined whether or not fluorescence observation is performed (step T4). If it is not fluorescence observation, it is determined that focus detection is impossible (step T).
5).
【００３８】一方、上記ステップＴ４で蛍光観察である
と認識した場合は、ＣＰＵ１０からステージ駆動回路１
１へ駆動信号を出力してステージ１２を上下動し、標本
Ｓを予定焦点付近を通過させる（ステップＴ６）。その
際に、固体撮像素子７の出力と上記規定値とを連続的に
比較し、測光値≧規定値となる場所があるか否かチェッ
クする（ステップＴ７）。そして測光値が規定値を越え
ることがなければ焦点検出不可能であると判断し（ステ
ップＴ５）、測光値が規定値を越える場所があれば、ス
テップＳ５へ移行して規定値を越える測光値を用いて適
正な蓄積時間を演算する。ステップＳ５で求めた蓄積時
間とステップＳ２，又はステップＳ３で定めた最長蓄積
時間とを比較し（ステップＳ６）、演算した蓄積時間が
最長蓄積時間よりも長い場合にはステップＳ２，又はス
テップＳ３で定めた最長蓄積時間を最適蓄積時間として
タイミングジェネレータ１３に設定し（ステップＳ
７）、最長蓄積時間よりも短い場合にはステップＳ５で
求めた蓄積時間を最適蓄積時間としてタイミングジェネ
レータ１３に設定する（ステップＳ８）。On the other hand, when the fluorescence observation is recognized in step T4, the CPU 10 causes the stage drive circuit 1
A driving signal is output to 1 to move the stage 12 up and down to pass the sample S near the planned focus (step T6). At that time, the output of the solid-state image sensor 7 is continuously compared with the specified value to check whether there is a place where photometric value ≧ specified value (step T7). If the photometric value does not exceed the specified value, focus detection is determined to be impossible (step T5). If there is a place where the photometric value exceeds the specified value, the process proceeds to step S5 and the photometric value exceeds the specified value. To calculate the appropriate storage time. The accumulation time obtained in step S5 is compared with the longest accumulation time determined in step S2 or step S3 (step S6). If the calculated accumulation time is longer than the longest accumulation time, in step S2 or step S3. The determined longest storage time is set as the optimum storage time in the timing generator 13 (step S
7) If it is shorter than the longest accumulation time, the accumulation time obtained in step S5 is set in the timing generator 13 as the optimum accumulation time (step S8).
【００３９】また、ステップＴ１において測光値が規定
値を越えていれば、焦点検出不可の判断は行わずに、直
接ステップＳ５へ移行して最適蓄積時間の設定処理を実
行する。On the other hand, if the photometric value exceeds the specified value in step T1, the focus detection is not determined and the process directly proceeds to step S5 to execute the setting process of the optimum accumulation time.
【００４０】この様に本変形例によれば、上記実施例と
同様の作用効果を奏することができる上、検鏡法により
合焦点検出不可の判断基準を変更するようにしたので、
十分な光量が検出できるのにも拘らず光量不足であると
判断して焦点調節を断念してしまうといった不具合を解
消することができる。As described above, according to this modification, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and the criterion for determining that the in-focus point cannot be detected is changed by the microscopic method.
It is possible to solve the problem that the focus adjustment is abandoned because it is determined that the light amount is insufficient despite that a sufficient light amount can be detected.
【００４１】なお、上記実施例及び変形例では、検鏡者
が操作スイッチ１４からＣＰＵ１０に対して検鏡法を入
力するように構成しているが、ＣＰＵ１０が顕微鏡各部
の光学要素の状態から検鏡法を認識するように構成して
も良い。It should be noted that in the above-described embodiments and modified examples, the speculum operator is configured to input the spectroscopic method from the operation switch 14 to the CPU 10. However, the CPU 10 detects from the state of the optical elements of each part of the microscope. It may be configured to recognize the mirror method.
【００４２】また以上の説明では観察光学系の観察条件
として検鏡法について説明したが、その他に対物レンズ
の種別，対物レンズの倍率等に応じて蓄積時間設定範
囲，焦点検出不可の判断基準を変更するように構成する
こともできる。また蓄積時間設定範囲のうち最長蓄積時
間のみを制御するのではなく、最短蓄積時間を制御する
ようにしても良い。さらに焦点検出不可の判断に用いる
規定値は光量不足の規定値とするだけでなく、光量過多
の場合に対する規定値を設定するようにしても良い。本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。In the above description, the microscopic method has been described as the observation condition of the observation optical system. In addition, the accumulation time setting range and the criteria for determining whether focus detection cannot be performed according to the type of objective lens, the magnification of the objective lens, and the like. It can also be configured to change. Further, the shortest accumulation time may be controlled instead of controlling only the longest accumulation time in the accumulation time setting range. Further, the prescribed value used for the determination that focus detection is impossible is not limited to the prescribed value of insufficient light amount, but a prescribed value for the case of excessive light amount may be set. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、固
体撮像素子における適正な蓄積時間の制御や光量過不足
の判断基準を様々な検鏡法に対して設定することがで
き、種々の検鏡法に対して固体撮像素子の出力を適正に
保つことができ、合焦点検出を安定して行うことのでき
る顕微鏡用自動合焦装置を提供できる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to appropriately control the accumulation time in the solid-state image pickup device and set the criterion for determining whether the light amount is excessive or insufficient for various spectroscopic methods. It is possible to provide an automatic focusing device for a microscope, which can appropriately maintain the output of the solid-state image pickup device in the microscopic method and can stably perform focus detection.
【図１】本発明の一実施例に係る顕微鏡用自動合焦装置
の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an automatic focusing device for a microscope according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例に係る顕微鏡用自動合焦装置におけ
る蓄積時間の設定動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an accumulation time setting operation in the microscope automatic focusing apparatus according to the embodiment.
【図３】上記一実施例の変形例に係る顕微鏡用自動合焦
装置における蓄積時間の設定動作及び焦点検出不可の判
断動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing an accumulation time setting operation and a focus detection impossible judgment operation in the automatic focusing apparatus for a microscope according to a modified example of the one embodiment.
【図４】上記変形例の部分的な動作を示すフローチャー
トである。FIG. 4 is a flowchart showing a partial operation of the modified example.
１…標本、２…対物レンズ、３…鏡筒プリズム、４…接
眼レンズ、６…投影レンズ、７…固体撮像素子、８…ア
ナログ処理回路、９…演算回路、１０…ＣＰＵ，１１…
ステージ駆動回路、１２…ステージ、１３…タイミング
ジェネレータ、１４…操作スイッチ。1 ... Sample, 2 ... Objective lens, 3 ... Lens barrel prism, 4 ... Eyepiece lens, 6 ... Projection lens, 7 ... Solid-state image sensor, 8 ... Analog processing circuit, 9 ... Arithmetic circuit, 10 ... CPU, 11 ...
Stage drive circuit, 12 ... Stage, 13 ... Timing generator, 14 ... Operation switch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 7/28 G02B 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 7/28 G02B 21/00
Claims (2)
本像を蓄積型固体撮像素子で撮像し、その蓄積型固体撮
像素子の出力から所定の演算によって前記観察光学系の
合焦状態を求め、その合焦状態に応じた焦点調節を実行
する顕微鏡用自動合焦装置において、 前記観察光学系の観察条件を判断する条件判断手段と、 前記条件判断手段で判断した観察条件に適した蓄積時間
条件を設定する蓄積条件設定手段と、 前記観察光学系と前記標本を載置したステージを相対移
動させるステージ駆動手段と、 前記条件判断手段からの信号に基づき前記ステージ駆動
手段と前記蓄積条件設定手段とを制御する最適化手段と
を具備し、 前記最適化手段は、ステージの上下動に際して、合焦点
から外れても合焦点に対する光量変化が比較的少ない観
察条件の場合には、蓄積型固体撮像素子の最長蓄積時間
を長く設定し、合焦点の前後で光量が変化しやすく、合
焦点から大きく外れると暗黒状態となるような観察条件
の場合には、蓄積型固体撮像素子の最長蓄積時間を短く
設定することを特徴とする顕微鏡用自動合焦装置。1. A sample image of a sample magnified by an observation optical system of a microscope is picked up by a storage-type solid-state imaging device, and a focusing state of the observation optical system is obtained by a predetermined calculation from an output of the storage-type solid-state imaging device. , An automatic focusing device for a microscope that executes focus adjustment according to the focusing state, a condition determination unit that determines the observation condition of the observation optical system, and an accumulation time suitable for the observation condition determined by the condition determination unit Storage condition setting means for setting conditions, stage driving means for relatively moving the observation optical system and the stage on which the sample is mounted, the stage driving means and the storage condition setting means based on a signal from the condition judging means. And an optimizing means for controlling, wherein the optimizing means, when the stage is moved up and down, has a relatively small change in light amount with respect to the in-focus point even when the stage is out of the in-focus point. Expediently, storage type solid set longer the maximum storage time of the image sensor, tends quantity changes before and after the focus, when the observation conditions such that deviates significantly from the focus point and dark state, storage-type An automatic focusing device for a microscope, characterized in that the longest storage time of the solid-state image sensor is set to be short.
れると暗黒状態となるような観察条件の場合には、前記
標本を少なくとも１回合焦点付近を通過させてから合焦
動作を行うことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用自
動合焦装置。2. The optimizing means performs the focusing operation after passing the sample at least once near the in-focus point in the case of an observing condition in which a dark state occurs when the out-of-focus point largely deviates from the in-focus point. The automatic focusing device for microscopes according to claim 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14204793A JP3403451B2 (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Automatic focusing device for microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14204793A JP3403451B2 (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Automatic focusing device for microscope |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0713064A JPH0713064A (en) | 1995-01-17 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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1993
- 1993-06-14 JP JP14204793A patent/JP3403451B2/en not_active Expired - Fee Related
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