JP4910382B2 - 顕微鏡 - Google Patents
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Description
前記対物レンズを含む光学系であって、焦点検出用照明光学系で形成された光像が対象物から反射され、前記光像の反射光を焦点検出用の光電変換器に結像させる焦点検出光学系と、
前記対物レンズを含む光学系であって、前記対象物を観察する観察光学系と、
前記光電変換器で得られた前記反射像の信号に基づいて、或いはその信号とは無関係に、前記観察光学系の結像位置を調節する観察光学系結像調節手段と、
前記焦点検出光学系の結像位置を調節するオフセットレンズを備え、前記観察光学系の焦点位置に所定のオフセット量を与えるために前記オフセットレンズを調整する焦点検出光学系結像調節手段と、
前記対物レンズを別の対物レンズに切替える対物レンズ切替手段と、
前記観察光学系結像調節手段または前記焦点検出光学系結像調節手段に前記光電変換器からの信号を切替える切替制御手段と、
前記対物レンズ切替手段により前記対物レンズを前記別の対物レンズに切替えた場合に、切替前の前記対物レンズの前記オフセット量と切替前後の前記対物レンズと前記別の対物レンズとの同焦点ずれ量とに基づき、切替後の前記別の対物レンズの光軸方向の補正量を求め、前記観察光学系結像調節手段により前記補正量に応じて切替後の前記別の対物レンズを駆動し、その後、前記切替制御手段により前記光電変換器からの信号を前記焦点検出光学系結像調整手段に入力させる第1制御手段と、
前記前記焦点検出光学系結像調整手段による調節後、前記切替制御手段により前記光電変換器からの信号を前記観察光学系結像調節手段に入力させる第2制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡を提供する。
スライドガラス15に載置された標本18にカバーガラス14をセットしてステージ11にセットした後、対物レンズ12を合焦ダイアル54を上下に移動して標本18とカバーガラス14の標本面14bに対物レンズ12の焦点fを位置付ける。この時、オフセットレンズ8の位置はオフセットゼロ位置にセットされており、観察光学系3の焦点位置f(破線で示す)と焦点検出光学系7の焦点位置a(実線で示す)とが一致している。
この状態にセットした後、オートフォーカス制御開始スイッチをONにし、対物レンズAF制御を開始し、対物レンズ12の焦点位置を所定の位置に維持するように制御する。
続いて、対物レンズ12の観察光学系の焦点位置fを標本18中の所望の位置に移動するために、オフセット調節ダイアル51を回動してオフセットレンズ8を光軸に沿って移動する。オフセットレンズ8を移動(例えば、移動量x)すると、焦点検出光学系7の焦点位置aが標本面14bからずれるため、これを補正するように対物レンズ12が標本18方向にOS移動し、焦点検出光学系7の焦点位置aが標本面14bに一致する。
対物レンズ12が標本方向に距離OS移動した結果、観察光学系3の焦点位置fが標本18中に移動して所望の位置の光学像が観察可能になり、対物レンズAF制御によって焦点位置が維持される。
対物レンズ12を切替えるか判断する。切替えない場合はステップ3に戻る。対物レンズを切替える時はステップS7の「対物レンズ切替シーケンス」を実行する。
対物レンズ12の切替の指令を入力部42から入力する。この時、入力部43から電動リボルバに位置決めされている対物レンズ12を選択指示する(例えば、電動リボルバの穴番号を入力する)。
対物レンズ12による対物レンズAF制御を行いながら(S7−2)、オフセットレンズ8が固定され(S7−3)、現在光路中に挿入されている対物レンズ12の光軸に沿ったZ位置(Za値)がエンコーダ53を介して読み取られてCPU41に送られメモリ42に記憶される(S7−4)。
対物レンズ12による対物レンズAF制御(S7−5)を行いながらオフセットレンズ8をオフセットゼロ位置(オフセット基準位置)に移動し(S7−6)、このときの対物レンズ12のZ位置(Zb値)をエンコーダ53を介して読み取りCPU41に送りメモリ42に記憶する(S7−7)。オフセット基準位置では、標本面14bに焦点位置fとaが位置付けられる。
CPU41を介して対物レンズ12のオートフォーカス制御開始スイッチがOFFにされ対物レンズAF制御が解除され、電動リボルバ駆動部35にCPU41から回転の指示が送られ、指定された対物レンズ12が電動リボルバ駆動部35を介して選択され光路中に挿入される。
電動リボルバ駆動部35からの交換完了信号を受け、交換後の対物レンズ12の対物レンズAF制御を開始する。オフセットレンズ8はオフセット基準位置に固定されているので対物レンズ12の焦点検出光学系7の焦点位置aは標本面14bに位置付けられるように対物レンズBが制御される。
この状態における対物レンズ12の光軸に沿ったZ位置(Zc値)がエンコーダ53を介して読み取られてCPU41に送られメモリ42に記憶される。
CPU41において、Za値、Zb値、及びZc値から交換前の対物レンズと交換後の対物レンズのZ位置の補正値(Za−(Zb−Zc))が計算される。ここで(Zb−Zc)が交換前の対物レンズと交換後の対物レンズの同焦点ずれに相当する。計算されたZ位置の補正値の基づき対物レンズ12が移動されるが、この時、対物レンズ12への対物レンズAF制御が一旦OFFにされた状態でZ方向に補正値だけ移動される。
ステップ7−11で対物レンズ12を移動したので、焦点検出光学系7の焦点位置aがずれてしまう。これを補正するために、焦点検出用信号処理部31からの信号を用いた焦点調節をオフセットレンズ駆動部9に与えて、オフセットレンズ8によるフォーカス制御(これをオフセットレンズAF制御と言う)を行うようにCPU41で信号を切替える。これにより、焦点検出用CCDセンサー30上で結像のボケが無いようにオフセットレンズ8が光軸に沿って移動され、焦点検出光学系7の焦点位置aが境界面14bに位置付けられる。以上のステップにより対物レンズの同焦点ずれの補正が完了する。
その後、CPU41はオートフォーカス制御をオフセットレンズAF制御から対物レンズAF制御に切替、さらに対物レンズ12における所定のオフセット量をオフセットレンズ8に与えることで、交換前の対物レンズで観察していた観察光学系3の焦点位置fに対物レンズ12における観察光学系の焦点位置fを位置付けることが可能になる。交換後の対物レンズのオフセットレンズ8の移動量とオフセット量の関係は、メモリ42中に前もって保存されており、このデータから交換後の対物レンズ12におけるオフセットレンズ8の移動量を算出して所定の焦点位置に位置付けすることが可能になる。
オフセットレンズ8が所定の位置にセットされた時点でオフセットレンズ8は固定される。以後、対物レンズAF制御が継続され観察光学系3の焦点位置fが所望の観察位置に維持される。
標本18をステージ11に設置後、オフセットレンズ8の位置をオフセットゼロ位置にセットする。この状態では、図2(a)に示すように観察光学系3の焦点位置f(破線で示す)と焦点検出光学系7の焦点位置a(実線で示す)とは一致している。
焦点検出用信号処理部31からの信号をCPU41が受けて、この信号に基づくオフセットレンズAF制御を開始する。オフセットレンズAF制御は前述と同様である。
オフセットレンズAF制御を行い、接眼レンズを介して標本像を観察しながら顕微鏡の合焦リング53を操作して標本18中の所望の観察位置に観察光学系3の焦点位置fを位置付けする。この際、オフセットレンズAF制御が行われているので、焦点検出光学系7の焦点位置aは、標本面14bに位置付けされるようにオフセットレンズ駆動部9により光軸に沿って前後に移動する。
オフセットレンズAF制御から対物レンズAF制御にCPU41を介して切替える。これにより標本18の所望の位置に観察光学系3の焦点位置fを所望の位置に位置付けし続けることが可能になる。なお、オフセットAF制御と対物レンズAF制御の切替は、手動の場合には入力部43の焦点検出信号切替スイッチにより切替えることで行うことが可能である。また、自動で切替える場合には、CPU41が合焦ダイアル54からの入力信号を検出し、所定時間合焦ダイアル54からの信号に変化がない場合自動的に切替えるようにすることで可能になる。
対物レンズ12を切替えるか判断する。切替えない場合はステップ3に戻る。対物レンズを切替える時はステップS7の「対物レンズ切替シーケンス」を実行する。ステップS7以降のシーケンスは、前述の図5、図6と同様であり説明を省略する。これら同様のシーケンスを実行することにより、同様の効果を奏することができる。
5 焦点検出用照明光学系
7 焦点検出光学系
8 オフセットレンズ
9 オフセットレンズ駆動部
10 光学フィルタ
11 ステージ
12 第1対物レンズ(対物レンズ)
13 接眼用第2対物レンズ
14 カバーガラス
15 スライドガラス
16 ダイクロイックミラー
17 第2ハーフミラー
18 標本
20 LED光源
21 第1コレクタレンズ
22 スリット板
23 第2コレクタレンズ
24 第1瞳制限マスク
25 第1ハーフミラー
26 焦点検出用第2対物レンズ
27 焦点検出用リレーレンズ
28 第2瞳制限マスク
29 シリンドリカルレンズ
30 焦点検出用CCDセンサー
31 焦点検出用信号処理部
34 ステージ駆動部
35 電動リボルバ駆動部
36 カメラ用第2対物レンズ
37 カメラ用リレーレンズ
38 カメラ用CCDセンサー
41 顕微鏡制御部(CPU)
42 メモリ
43 入力部
51 オフセットレンズ位置調節ダイアル
52 対物レンズ駆動部
53 エンコーダ
54 焦準ダイアル
118 蛍光フィルタ
Claims (3)
- 対物レンズと、
前記対物レンズを含む光学系であって、焦点検出用照明光学系で形成された光像が対象物から反射され、前記光像の反射光を焦点検出用の光電変換器に結像させる焦点検出光学系と、
前記対物レンズを含む光学系であって、前記対象物を観察する観察光学系と、
前記光電変換器で得られた前記反射像の信号に基づいて、或いはその信号とは無関係に、前記観察光学系の結像位置を調節する観察光学系結像調節手段と、
前記焦点検出光学系の結像位置を調節するオフセットレンズを備え、前記観察光学系の焦点位置に所定のオフセット量を与えるために前記オフセットレンズを調整する焦点検出光学系結像調節手段と、
前記対物レンズを別の対物レンズに切替える対物レンズ切替手段と、
前記観察光学系結像調節手段または前記焦点検出光学系結像調節手段に前記光電変換器からの信号を切替える切替制御手段と、
前記対物レンズ切替手段により前記対物レンズを前記別の対物レンズに切替えた場合に、切替前の前記対物レンズの前記オフセット量と切替前後の前記対物レンズと前記別の対物レンズとの同焦点ずれ量とに基づき、切替後の前記別の対物レンズの光軸方向の補正量を求め、前記観察光学系結像調節手段により前記補正量に応じて切替後の前記別の対物レンズを駆動し、その後、前記切替制御手段により前記光電変換器からの信号を前記焦点検出光学系結像調整手段に入力させる第1制御手段と、
前記前記焦点検出光学系結像調整手段による調節後、前記切替制御手段により前記光電変換器からの信号を前記観察光学系結像調節手段に入力させる第2制御手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡。 - 前記複数の対物レンズの前記焦点検出光学系結像調節手段の移動量に対応する前記オフセット量の情報を保存する記憶部を有することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
- 前記記憶部は、前記切替え前後の対物レンズの同焦点ずれ量を保存することを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡。
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