JPH10142516A - Focusing device for confocal microscope - Google Patents
Focusing device for confocal microscopeInfo
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- JPH10142516A JPH10142516A JP30303296A JP30303296A JPH10142516A JP H10142516 A JPH10142516 A JP H10142516A JP 30303296 A JP30303296 A JP 30303296A JP 30303296 A JP30303296 A JP 30303296A JP H10142516 A JPH10142516 A JP H10142516A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点型顕微鏡に
適用される合焦装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing device applied to a confocal microscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、広く用いられている合焦装置に
は、画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値をデ
フォーカス量として扱い、焦点検出を行うものが知られ
ている。つまり、このような合焦装置では、試料の撮像
画像をＣＣＤで取り込み、この時の画像信号の高周波成
分に現れるコントラスト値が図１２に示すように合焦位
置ではコントラスト値が最大となり、デフォーカス量の
増大とともにコントラスト値が減少していく特性を利用
して、いわゆる山登りサーボ方式により合焦制御を行う
ようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a widely used focusing apparatus which detects a focus value by treating a contrast value appearing in a high frequency component of an image signal as a defocus amount. That is, in such a focusing device, the captured image of the sample is captured by the CCD, and the contrast value appearing in the high-frequency component of the image signal at this time becomes maximum at the focusing position as shown in FIG. Focusing control is performed by a so-called hill-climbing servo method, utilizing the characteristic that the contrast value decreases as the amount increases.
【０００３】このような方法によれば、合焦位置の近傍
ではコントラスト値の変化が緩やかになることから、こ
の緩やかな範囲で合焦位置を見付けることになり、さら
にこの緩やかな範囲が狭いほど合焦位置の精度が高いも
のになる。According to such a method, since the change of the contrast value becomes gradual in the vicinity of the focus position, the focus position is found in this gradual range. The accuracy of the focus position is high.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際は、コ
ントラスト値の変化の緩やかな範囲から合焦位置を決定
するのは難しく、合焦位置がある程度ばらつくことがあ
る。これに対して、例えば、ＣＣＤカメラを用いた光学
顕微鏡の場合であれば、観察光学系の焦点深度が大きい
ので、ＣＣＤカメラの撮像画像の合焦位置のばらつきは
吸収され、ピントのあった画像が得られるが、共焦点型
顕微鏡の場合には、共焦点画像の焦点深度が非常に小さ
いため、合焦位置のばらつきを吸収し切れず、ピントの
ずれた画像になってしまうことがある。However, in practice, it is difficult to determine the focus position from a gradual change range of the contrast value, and the focus position may vary to some extent. On the other hand, for example, in the case of an optical microscope using a CCD camera, since the depth of focus of the observation optical system is large, the variation in the focus position of the image captured by the CCD camera is absorbed, and the focused image is obtained. However, in the case of the confocal microscope, since the depth of focus of the confocal image is very small, the variation of the in-focus position cannot be completely absorbed, and the image may be out of focus.
【０００５】また、従来では、コントラスト値を利用し
ているので、観察範囲の中でコントラストの高い領域に
合焦してしまい、これは観察したい場所に合焦するとは
限らないという問題もあった。本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、安定した自動合焦を実現できる共
焦点型顕微鏡の合焦装置を提供することを目的とする。Conventionally, since a contrast value is used, focusing is performed on an area having a high contrast in an observation range, which is not necessarily focused on a place to be observed. . The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a focusing device for a confocal microscope that can realize stable automatic focusing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
試料に対して光源からの光を走査し、該走査に応じた試
料像の共焦点検出を可能にした共焦点光学系を有する共
焦点型顕微鏡において、前記共焦点光学系より深い焦点
深度を有し前記試料像を検出可能にした検出光学系と、
この検出光学系により検出される試料像上の任意の位置
情報と前記試料の光軸方向の移動範囲の１回ごとの移動
量を設定する設定手段と、この設定手段に設定された１
回の移動量に応じた移動ごとの前記共焦点光学系により
検出された試料像について前記任意の位置情報に対応す
る画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶された画像データから最大輝度に対応する合焦位置を
演算する合焦位置演算手段とにより構成している。According to the first aspect of the present invention,
In a confocal microscope having a confocal optical system that scans a sample with light from a light source and enables confocal detection of a sample image in accordance with the scanning, the microscope has a deeper depth of focus than the confocal optical system. A detection optical system capable of detecting the sample image,
Setting means for setting arbitrary position information on the sample image detected by the detection optical system and an amount of movement of the sample in a moving range in the optical axis direction each time;
Storage means for storing image data corresponding to the arbitrary position information with respect to the sample image detected by the confocal optical system for each movement according to the amount of movement of each time; A focus position calculating means for calculating a focus position corresponding to the luminance.
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、記憶手段は、前記任意の位置情報に対応する画像
データと該画像データ近傍の画像データの平均値を記憶
し、合焦位置演算手段は、前記記憶手段に記憶された平
均化された画像データから最大輝度に対応する合焦位置
を演算するようにしている。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the storage means stores an average value of image data corresponding to the arbitrary position information and image data near the image data, and calculates a focus position. The means calculates a focus position corresponding to the maximum luminance from the averaged image data stored in the storage means.
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載にお
いて、さらに、前記設定手段に設定された１回の移動量
に応じた移動ごとの前記共焦点光学系により検出された
試料像について前記任意の位置情報に対応する画像デー
タとともに予め設定された所定範囲の画像データを記憶
する第２の記憶手段と、この第２の記憶手段に記憶され
た画像データを所定の重み付けで処理して前記任意の位
置情報に対応する画像データに置換える画像データ処理
手段とを有し、この画像データ処理手段により置換えら
れた画像データを前記任意の位置情報に対応する画像デ
ータとして前記記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶さ
れた画像データから最大輝度に対応する合焦位置を演算
するようにしている。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the sample image detected by the confocal optical system for each movement according to the amount of one movement set by the setting means. A second storage unit for storing image data in a predetermined range set in advance together with image data corresponding to arbitrary position information, and processing the image data stored in the second storage unit with a predetermined weight, Image data processing means for replacing the image data with image data corresponding to the arbitrary position information, and storing the image data replaced by the image data processing means in the storage means as image data corresponding to the arbitrary position information. The focus position corresponding to the maximum luminance is calculated from the image data stored in the storage means.
【０００９】この結果、請求項１記載の発明によれば、
予め共焦点光学系より深い焦点深度を有する検出光学系
を用い、この検出光学系にて得られた試料像から試料像
上の任意の位置情報と試料の光軸方向の移動範囲の１回
ごとの移動量が設定され、この設定された１回の移動量
に応じた移動ごとの共焦点光学系により検出された試料
像について任意の位置情報に対応する画像データを記憶
手段に記憶し、この記憶された画像データから最大輝度
に対応する合焦位置を演算するようにしているので、合
焦したい位置の画像データに複数点のデータを合焦候補
として取り込むようになり、始めから１点の画像データ
のみを採用するのに比べ、合焦したい位置に対して精度
の高い自動合焦を実現できる。As a result, according to the first aspect of the present invention,
A detection optical system having a deeper depth of focus than the confocal optical system is used in advance. From the sample image obtained by this detection optical system, arbitrary position information on the sample image and each time the movement range of the sample in the optical axis direction are obtained. Of the sample image detected by the confocal optical system for each movement corresponding to the set amount of one movement, image data corresponding to arbitrary position information is stored in the storage means. Since the in-focus position corresponding to the maximum luminance is calculated from the stored image data, data of a plurality of points are taken in as image data at the position to be in-focused as a focus candidate, and one point from the beginning is obtained. Compared to the case where only image data is employed, highly accurate automatic focusing can be realized at a position where focusing is desired.
【００１０】また、請求項２記載の発明によれば、試料
表面に凹凸があっても安定した光軸方向の輝度分布が得
られ、安定した自動合焦を実現できる。また、請求項３
記載の発明によれば、段差のある試料の段部の境界部を
指示したような場合でも、段差の上段または下段を安定
的に検出できるようになり、安定した自動合焦を実現で
きる。Further, according to the second aspect of the present invention, a stable luminance distribution in the optical axis direction can be obtained even if the sample surface has irregularities, and a stable automatic focusing can be realized. Claim 3
According to the described invention, even when the boundary of the step of the sample having the step is indicated, the upper or lower step of the step can be stably detected, and stable automatic focusing can be realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明が適用される共焦
点型顕微鏡の合焦装置の概略構成を示している。図にお
いて、１は共焦点型顕微鏡本体で、この共焦点型顕微鏡
本体１は、レーザ光源２、走査光学系３、対物レンズ
４、ビームスプリッタ５、ミラー６、共焦点光学系７、
非共焦点光学系８、ステージ１０を有している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a focusing device of a confocal microscope to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes a confocal microscope main body, and the confocal microscope main body 1 includes a laser light source 2, a scanning optical system 3, an objective lens 4, a beam splitter 5, a mirror 6, a confocal optical system 7,
It has a non-confocal optical system 8 and a stage 10.
【００１２】そして、レーザ光源２から出力されたレー
ザ光をビームスプリッタ５を介して走査光学系３に入射
し、対物レンズ４を通ってステージ１０上の試料９に照
射するようにしている。Then, the laser light output from the laser light source 2 is incident on the scanning optical system 3 via the beam splitter 5 and irradiates the sample 9 on the stage 10 through the objective lens 4.
【００１３】ここで、走査光学系３は、レーザビームを
２次元走査するためのもので、２つの光偏向器を有し、
第１の光偏向器でレーザ光をＸ方向に偏向し、第２の光
偏向器によりＹ方向に偏向することにより、レーザ光を
光軸に垂直な面に沿って２次元に偏向するようにしてい
る。なお、走査光学系３に対する走査の制御は、後述す
るコントローラボックス１１を介してコンピュータ１６
からの指示により行われる。これにより、対物レンズ４
を通してステージ１０の試料９上に集光されるレーザ光
を、微小なスポットとして、走査光学系３の走査制御に
合わせて試料９上をＴＶのラスター走査と同じようにし
て２次元に移動するようにしている。The scanning optical system 3 is for scanning a laser beam two-dimensionally and has two optical deflectors.
The first light deflector deflects the laser light in the X direction, and the second light deflector deflects the laser light in the Y direction so that the laser light is two-dimensionally deflected along a plane perpendicular to the optical axis. ing. The scanning of the scanning optical system 3 is controlled by a computer 16 via a controller box 11 described later.
It is performed according to the instruction from. Thereby, the objective lens 4
The laser light condensed on the sample 9 of the stage 10 through the laser beam is moved as a minute spot on the sample 9 two-dimensionally in the same manner as the raster scan of the TV according to the scanning control of the scanning optical system 3. I have to.
【００１４】一方、試料９上から反射したレーザ光を、
入射した光路と逆に戻して、ビームスプリッタ５で反射
してミラー６に入射するようにしている。このミラー６
は、光路に対して出し入れ自在になっていて、ミラー６
を光路に挿入した場合、反射光を共焦点光学系７に入射
して共焦点画像を得、ミラー６を光路から外した場合、
反射光を非共焦点光学系８に入射して非共焦点画像を得
られるようにしている。On the other hand, the laser beam reflected from the sample 9 is
The light is returned to the reverse of the incident optical path, and is reflected by the beam splitter 5 to enter the mirror 6. This mirror 6
Can be moved in and out of the optical path.
Is inserted into the optical path, reflected light enters the confocal optical system 7 to obtain a confocal image, and when the mirror 6 is removed from the optical path,
The reflected light enters the non-confocal optical system 8 so that a non-confocal image can be obtained.
【００１５】このように構成した共焦点型顕微鏡本体１
には、コントロールボックス１１を接続し、このコント
ロールボックス１１にコンピュータ１６を接続してい
る。コントロールボックス１１は、画像用メモリ１２、
ラインメモリ１３、演算回路１４を有している。The confocal microscope main body 1 thus constructed
Is connected to a control box 11, and a computer 16 is connected to the control box 11. The control box 11 includes an image memory 12,
It has a line memory 13 and an arithmetic circuit 14.
【００１６】画像用メモリ１２は、共焦点光学系７およ
び非共焦点光学系８からの画像信号を輝度データとして
保存するものである。この場合の輝度画像は、上述した
ＸＹ走査が行われる度に毎回更新される。そして、画像
用メモリ１２の出力データを、コンピュータ１６に送っ
て、ディスプレイ１７に試料９の輝度信号として表示
し、また、この出力データの一部を、ラインメモリ１３
に送るようにしている。The image memory 12 stores image signals from the confocal optical system 7 and the non-confocal optical system 8 as luminance data. The luminance image in this case is updated every time the above-described XY scanning is performed. Then, the output data of the image memory 12 is sent to the computer 16 and displayed on the display 17 as a luminance signal of the sample 9, and a part of the output data is stored in the line memory 13.
To send to.
【００１７】ラインメモリ１３は、試料９が光軸方向に
移動する度に、画像用メモリ１２から輝度データを取り
込み、これを保存するものである。ここでの試料９の光
軸方向の移動は、コンピュータ１６の指示によりＺ駆動
回路１５によってステージ１０を光軸方向に移動するこ
とで実現している。また、自動合焦時におけるステージ
１０の駆動は、一定の処理にしたがって自動的に行うよ
うにしている。Each time the sample 9 moves in the optical axis direction, the line memory 13 takes in luminance data from the image memory 12 and stores it. The movement of the sample 9 in the optical axis direction is realized by moving the stage 10 in the optical axis direction by the Z drive circuit 15 in accordance with an instruction from the computer 16. In addition, the stage 10 is driven automatically during automatic focusing according to a predetermined process.
【００１８】演算回路１４は、ラインメモリ１３の輝度
データとコンピュータ１６からの光軸方向の移動データ
をもとに合焦位置を演算するもので、この演算結果をコ
ンピュータ１６に送り、Ｚ駆動回路１５に対し駆動信号
を出力することで、ステージ１０を合焦位置に移動させ
るようにしている。The arithmetic circuit 14 calculates the in-focus position based on the luminance data of the line memory 13 and the movement data in the optical axis direction from the computer 16. The arithmetic result is sent to the computer 16, and the Z drive circuit is sent. By outputting a drive signal to the stage 15, the stage 10 is moved to the in-focus position.
【００１９】ここで、自動合焦時以外では、ステージ１
０は、コンピュータ１６より観察者が自由に制御できる
ようになっている。なお、１８は、コンピュータ１６に
接続したマウスである。Here, except for the automatic focusing, the stage 1
0 allows the observer to freely control the computer 16. Reference numeral 18 denotes a mouse connected to the computer 16.
【００２０】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。まず、最初にステージ１０に試料９を載
置し、コンピュータ１６よりレーザ走査の指示を行う。
この場合、予めミラー６を光路より外し試料９からの反
射光を非共焦点光学系８に入射させて、この非共焦点光
学系８からの画像をディスプレイ１７に表示するように
設定しておく。これは、非共焦点光学系８の方が、共焦
点光学系７の画像に比べ焦点深度の深い画像が得られる
ためで、自動合焦を行いたい試料９上の位置設定を簡単
に行うためにも必要である。Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, the sample 9 is placed on the stage 10 and the computer 16 issues a laser scanning instruction.
In this case, the mirror 6 is removed from the optical path, the reflected light from the sample 9 is made incident on the non-confocal optical system 8, and an image from the non-confocal optical system 8 is set to be displayed on the display 17. . This is because the non-confocal optical system 8 can obtain an image with a deeper depth of focus than the image of the confocal optical system 7, and can easily set the position on the sample 9 where autofocusing is to be performed. Is also necessary.
【００２１】この状態から、レーザ走査開始によりレー
ザ光源２からのレーザ光をビームスプリッタ５、走査光
学系３および対物レンズ４を通してステージ１０上の試
料９に照射すると、試料９からの反射光が、入射した光
路と逆に戻って、ビームスプリッタ５を介して非共焦点
光学系８に入射される。これにより、非共焦点光学系８
からの画像信号が画像用メモリ１２に記憶され、さらに
画像用メモリ１２の出力データがコンピュータ１６より
ディスプレイ１７に送られる。In this state, when the laser beam from the laser light source 2 is irradiated on the sample 9 on the stage 10 through the beam splitter 5, the scanning optical system 3 and the objective lens 4 by starting the laser scanning, the reflected light from the sample 9 becomes The light returns to the direction opposite to the incident optical path, and enters the non-confocal optical system 8 via the beam splitter 5. Thereby, the non-confocal optical system 8
Is stored in the image memory 12, and the output data of the image memory 12 is sent from the computer 16 to the display 17.
【００２２】しかし、ここで、試料９が合焦位置から大
きく外れているものとすると、画像用メモリ１２の出力
データは、ほとんどゼロに近い値になるので、ディスプ
レイ１７には何も表示されない。However, if it is assumed that the sample 9 is far from the in-focus position, the output data of the image memory 12 becomes almost zero, so that nothing is displayed on the display 17.
【００２３】そこで、観察者がコンピュータ１６に指示
を与えてステージ１０を動かすか、図示しないステージ
１０の粗動ハンドルを回転させて試料９を大まかな合焦
位置まで移動させる。Therefore, the observer gives an instruction to the computer 16 to move the stage 10, or rotates the coarse movement handle of the stage 10 (not shown) to move the sample 9 to a rough focus position.
【００２４】この状態で、例えば、試料９面が図２に示
すように高さの異なるＡ、Ｂ、Ｃ面を有するものとし、
このうちのＢ面がほぼ合焦する位置に一致したとする
と、ディスプレイ１７に表示される試料９の画像は、図
３に示すようにＢ面ではほぼピントの合った状態で、図
示斜線部分のＡ面とＣ面ではピントの合っていない状態
で表示されるようになる。In this state, for example, it is assumed that the sample 9 surface has A, B, and C surfaces having different heights as shown in FIG.
If it is assumed that the surface B of the sample 9 substantially coincides with the in-focus position, the image of the sample 9 displayed on the display 17 is substantially in focus on the surface B as shown in FIG. The A and C planes are displayed in an out-of-focus state.
【００２５】ここから、ピントの合っていないＣ面に合
焦させるには、まず、新たな合焦位置を指示するため、
図３に示すように矢印Ｍにより合焦させたいＣ面を指示
する。具体的には、観察者は、コンピュータ１６に接続
されているマウス１８を操作し、矢印ＭをＣ面上の合焦
させたい位置Ｘに移動させ、目的とする位置に矢印Ｍが
移動したところでマウス１８でクリック操作し、この位
置Ｘの情報をコンピュータ１６に記憶させる。From here, in order to focus on the out-of-focus C-plane, first, in order to specify a new focus position,
As shown in FIG. 3, an arrow M indicates a C plane to be focused. Specifically, the observer operates the mouse 18 connected to the computer 16 to move the arrow M to a position X on the C plane where the user wants to focus, and when the arrow M moves to a target position. A click operation is performed with the mouse 18, and the information on the position X is stored in the computer 16.
【００２６】この場合、ディスプレイ１７に表示されて
いる画像の位置は、コントロールボックス１１の画像用
メモリ１２の画素と１対１で対応するので、マウス１８
のクリック操作で入力された位置Ｘの情報がコントロー
ルボックス１１に送られ、この位置Ｘに対応した画像用
メモリ１２の画素のデータがラインメモリ１３に出力さ
れる。In this case, the position of the image displayed on the display 17 corresponds to the pixel of the image memory 12 of the control box 11 on a one-to-one basis.
Is transmitted to the control box 11, and the pixel data of the image memory 12 corresponding to the position X is output to the line memory 13.
【００２７】次に、位置Ｘの光軸方向の輝度分布を得る
ため、試料９を光軸方向に移動させる。この場合、上述
したように輝度分布のデータは、試料９の移動ごとにラ
インメモリ１３に記憶されるので、試料９の移動は離散
的に行われることになる。ここで、一回当りの試料９の
移動量を細かくすれば、情報量が多くなるので、後の合
焦位置の計算結果の精度が上がるが、データ収集に時間
がかかり速やかな合焦動作が望めない。したがって、観
察者は、この点を考慮しながら、移動範囲と１回の光軸
方向の移動量の設定を行う。Next, the sample 9 is moved in the optical axis direction in order to obtain a luminance distribution at the position X in the optical axis direction. In this case, as described above, the luminance distribution data is stored in the line memory 13 every time the sample 9 moves, so that the movement of the sample 9 is performed discretely. Here, if the amount of movement of the sample 9 per time is made smaller, the amount of information increases, so that the accuracy of the calculation result of the subsequent focusing position increases. However, it takes time to collect data and a quick focusing operation is performed. I can't hope. Therefore, the observer sets the movement range and the amount of one movement in the optical axis direction while considering this point.
【００２８】その後、試料９の移動範囲と１回の光軸方
向の移動量の設定が完了すると、観察者はコンピュータ
１６に自動合焦の命令を与える。この場合、コンピュー
タ１６により、図４に示すフローが実行される。まず、
ステップ４０１で、ラインメモリ１３の内容をクリアす
る。次いで、ステップ４０２で、ミラー６を光路に挿入
し、試料９からの反射光を共焦点光学系７に入射させる
ことで共焦点光学系７を選択する。この場合、共焦点光
学系７は、非共焦点光学系８と共通の光学系により画像
が得られるので、非共焦点光学系８の際に設定した位置
Ｘは、共焦点光学系７でもまったく同位置となる。After that, when the setting of the moving range of the sample 9 and the one moving amount in the optical axis direction is completed, the observer gives an instruction for automatic focusing to the computer 16. In this case, the flow shown in FIG. 4 is executed by the computer 16. First,
In step 401, the contents of the line memory 13 are cleared. Next, in step 402, the mirror 6 is inserted into the optical path, and the confocal optical system 7 is selected by causing the reflected light from the sample 9 to enter the confocal optical system 7. In this case, since the confocal optical system 7 can obtain an image using the same optical system as the non-confocal optical system 8, the position X set for the non-confocal optical system 8 does not change even in the confocal optical system 7. It becomes the same position.
【００２９】次に、ステップ４０３で、試料９を移動範
囲の上限位置もしくは下限位置に移動する。ここでは上
限位置に移動するものとする。この状態から、ステップ
４０４で、レーザ走査を開始する。すると、試料９から
の反射光が、ビームスプリッタ５、ミラー６を介して，
今度は共焦点光学系７に入射される。この場合、共焦点
光学系７では、試料９が合焦位置にないと、反射光がピ
ンホールによって遮光されるため、画像用メモリ１２に
は、ほとんどゼロに近い値のデータが保存される。Next, in step 403, the sample 9 is moved to the upper limit position or the lower limit position of the movement range. Here, it is assumed that it moves to the upper limit position. From this state, in step 404, laser scanning is started. Then, the reflected light from the sample 9 passes through the beam splitter 5 and the mirror 6, and
This time, the light enters the confocal optical system 7. In this case, in the confocal optical system 7, when the sample 9 is not at the in-focus position, the reflected light is blocked by the pinhole, so that the image memory 12 stores data having a value close to zero.
【００３０】その後、ステップ４０５で、１回のレーザ
走査を終了すると、ステップ４０６で、画像用メモリ１
２のうち位置Ｘに対応した画素データがラインメモリ１
３に出力され記憶される。そして、ステップ４０８で、
予め設定された移動量でステージ１０を光軸に沿って下
限方向に移動させ、この移動が終了すると、ステップ４
０４に戻って、再びレーザ走査を行う。このような動作
は、ステップ４０７で、ステージ１０が下限位置に到達
するのを検出されるまで繰り返し実行される。Thereafter, in step 405, when one laser scan is completed, in step 406, the image memory 1
2, the pixel data corresponding to the position X is stored in the line memory 1
3 and stored. Then, in step 408,
The stage 10 is moved in the lower limit direction along the optical axis by a predetermined moving amount.
Returning to step 04, laser scanning is performed again. Such an operation is repeatedly executed until it is detected in step 407 that the stage 10 reaches the lower limit position.
【００３１】そして、ステージ１０が下限位置に達する
と、すべての動作を一旦停止し、ラインメモリ１３のデ
ータに基づく合焦位置の演算を行う。この場合、共焦点
光学系７は、焦点深度が非常に浅いため、合焦位置の近
傍で輝度強度が急激に変化する。従って、輝度強度が最
大の位置を求めれば、合焦位置を検出できることにな
る。When the stage 10 reaches the lower limit position, all the operations are temporarily stopped, and the calculation of the focus position based on the data in the line memory 13 is performed. In this case, since the depth of focus of the confocal optical system 7 is very shallow, the luminance intensity changes abruptly near the in-focus position. Therefore, if the position where the luminance intensity is maximum is obtained, the in-focus position can be detected.
【００３２】図５は、横軸にステージ１０の光軸方向の
移動距離を取った場合のラインメモリ１３での輝度デー
タの変化の一例を示したものである。この場合、図から
も明らかなように、ラインメモリ１３の輝度データは、
離散的なため、このデータをそのまま使用すると、例え
ば輝度データａと輝度データｂの間に本当の最大輝度デ
ータがあるような場合も、輝度データａを最大輝度と判
断してしまう。つまり、ラインメモリ１３の輝度データ
だけから合焦位置を求めようとすると、真の合焦位置か
らずれを生じることがある。FIG. 5 shows an example of a change in luminance data in the line memory 13 when the horizontal axis indicates the moving distance of the stage 10 in the optical axis direction. In this case, as is clear from the figure, the luminance data of the line memory 13 is
Since this data is discrete, if this data is used as it is, the luminance data a is determined to be the maximum luminance even when there is real maximum luminance data between the luminance data a and the luminance data b, for example. That is, if an attempt is made to obtain the focus position only from the luminance data in the line memory 13, a deviation from the true focus position may occur.
【００３３】そこで、本発明では、真の合焦位置を求め
るため、ステップ４０９で、ラインメモリ１３の離散的
なデータに対してさらに演算回路１４で、２次もしくは
３次の多項式近似を演算し、この演算結果から、ステッ
プ４１０で、最大輝度でのステージ位置（合焦位置）を
求めるようになる。Therefore, in the present invention, in order to obtain a true focus position, in step 409, a second-order or third-order polynomial approximation is further performed on the discrete data in the line memory 13 by the calculation circuit 14. From this calculation result, in step 410, the stage position (in-focus position) at the maximum luminance is obtained.
【００３４】この場合、演算回路１４の演算結果は、図
６に示すようになり、同図から明らかなように真の最大
輝度が求められるとともに、真の合焦位置が判明する。
ここで、演算回路１４により演算される多項式のアルゴ
リズムは、周知のスプライン補間による適正化手法など
により一般化された方法が用いられる。これにより、演
算回路１４は、１チップマイコンにより実現が可能であ
る。In this case, the operation result of the operation circuit 14 is as shown in FIG. 6. As is apparent from FIG. 6, the true maximum luminance is obtained and the true focus position is determined.
Here, as a polynomial algorithm calculated by the arithmetic circuit 14, a generalized method using a well-known optimization method based on spline interpolation or the like is used. Thereby, the arithmetic circuit 14 can be realized by a one-chip microcomputer.
【００３５】そして、演算回路１４で求められた真の合
焦位置情報は、コンピュータ１６に送られ、コンピュー
タ１６は、送られてきた情報に基づいて、ステップ４１
１で、移動指令をＺ駆動回路１５に出力する。これによ
り、ステージ１０は、合焦位置に移動し、試料９に対し
て正確な合焦が行われるようになる。The true in-focus position information obtained by the arithmetic circuit 14 is sent to the computer 16, and the computer 16 executes step 41 based on the sent information.
At step 1, a movement command is output to the Z drive circuit 15. As a result, the stage 10 moves to the focusing position, and accurate focusing on the sample 9 is performed.
【００３６】従って、このようにすれば、予め共焦点光
学系７より深い焦点深度を有する非共焦点光学系８を用
意し、この非共焦点光学系８にて得られた試料像から合
焦させたい位置Ｘと試料９の光軸方向の移動範囲の１回
ごとの移動量を設定し、次に、共焦点光学系７に切換え
て、予め設定された１回の移動量に応じた移動ごとの試
料像について位置Ｘに対応する画像データをラインメモ
リ１３に記憶し、この記憶された画像データから演算回
路１４により最大輝度に対応する合焦位置を演算するよ
うしたので、合焦したい位置Ｘに対して複数点のデータ
を合焦候補として取り込むことができるようになり、始
めから１点の画像データのみを採用するのに比べ、合焦
したい位置に対して精度の高い自動合焦が可能になり、
これにより顕微鏡観察においてピントずれによる影響を
なくして常に精度の高い観察が可能になる。 （第２の実施の形態）図７は、第２の実施の形態の概略
構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付して
いる。Therefore, according to this configuration, a non-confocal optical system 8 having a deeper depth of focus than the confocal optical system 7 is prepared in advance, and focusing is performed from the sample image obtained by the non-confocal optical system 8. The position X to be made and the moving amount of the sample 9 in the optical axis direction for each time are set, and then the confocal optical system 7 is switched to move according to the preset one time moving amount. The image data corresponding to the position X is stored in the line memory 13 for each sample image, and the calculation circuit 14 calculates the focus position corresponding to the maximum luminance from the stored image data. It becomes possible to take in data of a plurality of points for X as focusing candidates, and it is possible to perform automatic focusing with high accuracy at a position to be focused as compared with employing only one point of image data from the beginning. Becomes possible,
This makes it possible to always perform high-precision observation without the influence of defocus in microscope observation. (Second Embodiment) FIG. 7 shows a schematic configuration of a second embodiment, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００３７】この場合、共焦点型顕微鏡本体１には、最
初の合焦位置を求めるのに、ＴＶ画像を用いている。こ
こでは、ＴＶ画像を得るため、非共焦点光学系８に代え
て、白色光源６０、ハーフミラー６１、切換えミラー６
２および撮像素子６３を有している。白色光源６０は、
ハロゲンランプなどの従来の光学顕微鏡で用いられてい
るものと同一である。そして、白色光源６０からの照明
光をハーフミラー６１を通し、走査光学系３と対物レン
ズ４の間に挿入される切換えミラー６２で反射させ、対
物レンズ４を介して試料９を照明するようにしている。
また、試料９からの反射光を切換えミラー６２で反射さ
せ、さらにハーフミラー６１で反射させて撮像素子６３
に集光するようにしている。ここで、切換えミラー６２
は、自動合焦が開始されると、光路から退避するように
なっている。In this case, in the confocal microscope main body 1, a TV image is used to determine an initial focus position. Here, in order to obtain a TV image, the white light source 60, the half mirror 61, and the switching mirror 6 are used instead of the non-confocal optical system 8.
2 and an image sensor 63. The white light source 60
This is the same as that used in a conventional optical microscope such as a halogen lamp. Then, the illumination light from the white light source 60 passes through the half mirror 61, is reflected by the switching mirror 62 inserted between the scanning optical system 3 and the objective lens 4, and illuminates the sample 9 through the objective lens 4. ing.
Further, the reflected light from the sample 9 is reflected by the switching mirror 62 and further reflected by the half mirror 61 so that the imaging device 63
To focus the light. Here, the switching mirror 62
Is configured to retreat from the optical path when automatic focusing is started.
【００３８】撮像素子６３には、ＣＣＤが用いられ、試
料９の画像を撮像する。そして、撮像素子６３からの信
号をコントロールボックス１１を経由してコンピュータ
１６に取り込み、ディスプレイ１７に表示する。A CCD is used as the image pickup device 63 to pick up an image of the sample 9. Then, a signal from the image sensor 63 is taken into the computer 16 via the control box 11 and displayed on the display 17.
【００３９】しかして、撮像素子６３で得られる画像
は、第１の実施の形態における非共焦点光学系８と同じ
で、共焦点光学系７に比べて焦点深度の深い画像である
ことから、非共焦点光学系８の説明で述べたように、最
初の合焦位置を決定する際の画像として使用することが
できる。この場合、撮像素子６３としてカラーＣＣＤを
用いれば、試料９の色情報も得られるので、さらに位置
設定が容易になる。The image obtained by the image sensor 63 is the same as the non-confocal optical system 8 in the first embodiment, and has a deeper depth of focus than the confocal optical system 7. As described in the description of the non-confocal optical system 8, it can be used as an image when determining the first in-focus position. In this case, if a color CCD is used as the image sensor 63, the color information of the sample 9 can also be obtained, so that the position setting is further facilitated.
【００４０】なお、第２の実施の形態の場合、合焦位置
の設定をＴＶ画像で行い、合焦処理は、共焦点光学系７
で行うようになっていて、異なる２つの光学系を用いて
いるので、それぞれの位置関係については、予め調整す
る必要がある。これには、例えば画像処理によってスケ
ールなどの試料をＴＶ画像と共焦点光学系７の画像を重
ねて表示し、共焦点光学系７の画像がＴＶ画像と一致す
るように、走査光学系の振り幅を調整するようにすれば
よい。In the case of the second embodiment, the focusing position is set on the TV image, and the focusing process is performed by the confocal optical system 7.
Since two different optical systems are used, it is necessary to adjust each positional relationship in advance. For this, for example, a sample such as a scale is displayed by superimposing a TV image and an image of the confocal optical system 7 by image processing, and the scanning optical system is swung so that the image of the confocal optical system 7 matches the TV image. The width may be adjusted.
【００４１】従って、このようにしても第１の実施の形
態で述べたと同様な効果が期待できる。また、この第２
の実施の形態では、さらに、画像用メモリ１２とライン
メモリ１３の間に平均処理回路６４を配置している。Therefore, even in this case, the same effect as that described in the first embodiment can be expected. Also, this second
In the embodiment, the averaging circuit 64 is further disposed between the image memory 12 and the line memory 13.
【００４２】つまり、第１の実施の形態では、画像上の
１点の情報をラインメモリ１３に記憶している。この場
合、試料９の表面が鏡面であれば１点の情報でも問題な
いが表面全体に細かい凹凸があるような場合は、試料表
面の状態によっては、反射光の光量が不安定になること
があり、このような状態では、図５に示すような輝度分
布のデータが得られなくなってしまう。That is, in the first embodiment, information of one point on an image is stored in the line memory 13. In this case, if the surface of the sample 9 is a mirror surface, there is no problem with one point of information, but when there is fine unevenness on the entire surface, the amount of reflected light may become unstable depending on the state of the sample surface. In such a state, data of the luminance distribution as shown in FIG. 5 cannot be obtained.
【００４３】そこで、第２の実施の形態では、図３で指
定した位置Ｘでの輝度データとともに、その周辺の画像
の輝度データを平均処理回路６４で平均化したものを使
用している。これにより、試料表面に凹凸があるような
場合でも、安定した反射光量が確保できることから、正
確な輝度データが確保できることになる。Therefore, in the second embodiment, the luminance data at the position X designated in FIG. 3 and the luminance data of the peripheral image are averaged by the averaging circuit 64. Thus, even when the sample surface has irregularities, a stable amount of reflected light can be secured, so that accurate luminance data can be secured.
【００４４】なお、平均化を行うための位置Ｘの周辺の
範囲は、コンピュータ１６により観察者が自由に設定で
きるようになっている。従って、このようにすれば、さ
らに、試料９の表面に凹凸があっても安定した光軸方向
の輝度分布が得られるようになり、安定した自動合焦を
実現できる。 （第３の実施の形態）第１の実施の形態では、マウス１
８により入力されて指示された位置Ｘの１点の画像デー
タをラインメモリ１３に順次格納するようになってお
り、また、第２の実施の形態では、微小領域の画像信号
の平均値をラインメモリ１３に格納するもので、反射光
の光量が不安定の場合にも安定した輝度データを得られ
るようになっているが、例えば、試料９上に段差がある
ような場合で、指示した試料上り位置が段差の境界部で
あったような場合、段差の上段、下段のいずれの位置を
輝度ピークとして検出するかが不安定になることがあ
る。The range around the position X for averaging can be freely set by the observer using the computer 16. Accordingly, with this configuration, even if the surface of the sample 9 has irregularities, a stable luminance distribution in the optical axis direction can be obtained, and stable automatic focusing can be realized. (Third Embodiment) In the first embodiment, the mouse 1
8 is sequentially stored in the line memory 13 at one point at the position X designated and input by the line 8. In the second embodiment, the average value of the image signal of the minute area is stored in the line memory 13. It is stored in the memory 13 so that stable luminance data can be obtained even when the amount of reflected light is unstable. For example, when there is a step on the sample 9, the designated sample When the ascending position is at the boundary of the step, it may become unstable which of the upper and lower positions of the step is detected as the luminance peak.
【００４５】そこで、この第３の実施の形態では、段差
のある試料の境界部を指示した場合でも段差の上段また
は下段を安定的に検出できるようにしている。この場
合、図８は、第３の実施の形態の要部を示すもので、画
像メモリ１２とラインメモリ１３の間に空間メモリ７０
およびフィルタ演算機構７１を挿入している。その他
は、図１と同様である。Therefore, in the third embodiment, the upper or lower step can be stably detected even when the boundary of the sample having the step is indicated. In this case, FIG. 8 shows a main part of the third embodiment, in which a space memory 70 is provided between the image memory 12 and the line memory 13.
And a filter operation mechanism 71. Others are the same as FIG.
【００４６】つまり、かかる第３の実施の形態では、上
述した第１の実施の形態のラインメモリ１３は、指示位
置である１点の画像データの内容を観察高さの順に格納
する１次元的なものであったが、このラインメモリ１３
の他に図９に示すように３次元の空間メモリ７０を用い
ている。That is, in the third embodiment, the line memory 13 of the first embodiment stores the contents of one point of image data, which is the designated position, in the order of the observation height. The line memory 13
In addition, a three-dimensional space memory 70 is used as shown in FIG.
【００４７】この空間メモリ７０は、指示位置の画像デ
ータの内容とともに、その近傍の画像データの内容も同
時に記憶できるようにしたものである。つまり、最初の
観察高さ位置での指示位置の画像データの値を空間メモ
リ７０の１階層目のｅに格納するとともに、その近傍の
画像データをａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉにそれぞ
れの位置に対応して格納するようにしている。The space memory 70 is capable of simultaneously storing not only the contents of the image data at the designated position but also the contents of the image data in the vicinity thereof. That is, the value of the image data at the designated position at the first observation height position is stored in the first layer e of the spatial memory 70, and the image data in the vicinity is stored in a, b, c, d, f, g, h and i are stored corresponding to the respective positions.
【００４８】そして、ラインメモリ１３の場合と同様
に、観察位置を順に変更し、それぞれの高さの位置での
画像データを空間メモリ７０の２階層目、３階層目と順
に格納していく。この時、格納位置は、１階層目と同様
に指示位置の画像データがｅに格納し、その近傍の画像
データをａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉの位置に格納
するようにしている。Then, as in the case of the line memory 13, the observation position is changed in order, and the image data at each height position is stored in the second and third layers of the spatial memory 70 in order. At this time, the image data at the designated position is stored in e, and the image data in the vicinity is stored in positions a, b, c, d, f, g, h, and i, as in the first hierarchy. Like that.
【００４９】そして、このような空間メモリ７０の各階
層での代表値を決めるための演算処理をフィルタ演算機
構７１により行うようにしている。このフィルタ演算機
構７１は、ワンチップマイコンの組み込みにより容易に
実現可能である他、演算回路を使って演算処理すること
で実現することも可能である。The arithmetic operation for determining the representative value at each level of the spatial memory 70 is performed by the filter operation mechanism 71. The filter operation mechanism 71 can be easily realized by incorporating a one-chip microcomputer, and can also be realized by performing arithmetic processing using an arithmetic circuit.
【００５０】つまり、空間メモリ７０に格納された指示
位置およびその近傍の観察高さ位置に対応した画像デー
タについてフィルタ演算機構７１により演算処理を実行
して、図１０に示すようなフィルタ処理後の値として各
階層の代表値を求め、これら各階層の代表値をラインメ
モリ１３に格納し、第１の実施の形態で説明したと同様
な処理によって段差の上段、下段を選択的に検出するよ
うにしている。That is, the filter operation mechanism 71 executes an operation process on the image data corresponding to the designated position stored in the space memory 70 and the observation height position in the vicinity thereof. The representative value of each layer is obtained as a value, the representative value of each layer is stored in the line memory 13, and the upper and lower steps of the step are selectively detected by the same processing as described in the first embodiment. I have to.
【００５１】図１０では、７２が空間メモリ７０に格納
された各階層の画像データを示し、これをフィルタ演算
機構７１のフィルタ７３の画像フィルタ係数により処理
することで、各階層の出力代表値７４を求めるようにし
ている。In FIG. 10, reference numeral 72 denotes the image data of each layer stored in the spatial memory 70, which is processed by the image filter coefficients of the filter 73 of the filter operation mechanism 71, so that the output representative value 74 of each layer is obtained. I want to ask.
【００５２】ここでのフィルタ７３での各画像フィルタ
係数は、Ｘ方向のソーベルフィルタと呼ばれるもので、
Ｘ方向の左から右に輝度が高く変化すると出力代表値が
大きくなり、逆に左から右に輝度が低く変化すると出力
代表値が負の方向に大きくなるようなものである。Each image filter coefficient in the filter 73 is called a sobel filter in the X direction.
When the luminance changes from left to right in the X direction, the output representative value increases. On the contrary, when the luminance changes from left to right, the output representative value increases in the negative direction.
【００５３】しかして、いま、図１１に示すような段差
を有する試料９の場合で、試料９のＺ方向の各位置
（１）（２）（３）を観察した場合の、それぞれの観察
画像を像（１）、像（２）、像（３）とすると、これら
の画像データに対しフィルタ７３の画像フィルタ係数を
用いて求められた代表値は、図示右端に示すものとな
る。Now, in the case of the sample 9 having steps as shown in FIG. 11, respective observation images when observing the positions (1), (2), and (3) in the Z direction of the sample 9 are obtained. Are image (1), image (2), and image (3), the representative values obtained by using the image filter coefficients of the filter 73 for these image data are those shown at the right end in the figure.
【００５４】ここでの画像データの値は、画像用メモリ
１２の１画素が８ｂｉｔの場合で計算しており、（１）
（３）の明部が２５６、暗部が０の場合の結果を示し、
また、（２）の中間の場合は、画像データがすべて１２
８として計算している。The value of the image data here is calculated when one pixel of the image memory 12 is 8 bits, and (1)
(3) shows the result when the bright part is 256 and the dark part is 0,
In the intermediate case of (2), all image data are 12
It is calculated as 8.
【００５５】これにより、左から暗から明に変化する場
合に最大値１０２４となり、逆に明から暗に変化する場
合は最小値−１０２４となる。この性質を用いて右側の
上段に焦点を合わせる場合は、代表値が最大となる位置
を検出すればよく、左側の下段に焦点を合わせる場合は
代表値の符号を反転させた値が最大となる位置を検出す
ればよい。Thus, the maximum value is 1024 when changing from dark to light from the left, and the minimum value is -1024 when changing from light to dark. When focusing on the upper right side using this property, the position where the representative value becomes the maximum may be detected, and when focusing on the lower left side, the value obtained by inverting the sign of the representative value becomes the maximum. What is necessary is just to detect a position.
【００５６】なお、フィルタ７３の画像フィルタ係数
は、画像データの輝度変化に応じて、Ｙ方向の輝度変化
を検出するようにフィルタ係数の値を変えて使うことも
可能である。また、ここまでは、空間メモリ７０の各階
層での処理対象とするデータ範囲を３×３の９データと
してきたが、より広い領域の情報に基づいてピーク位置
を検出するには、５×５、７×７としても前述の効果は
同様に得られる。The image filter coefficient of the filter 73 can be used by changing the value of the filter coefficient so as to detect a luminance change in the Y direction according to the luminance change of the image data. Up to this point, the data range to be processed in each layer of the spatial memory 70 has been set to 9 data of 3 × 3. However, to detect a peak position based on information of a wider area, 5 × 5 , 7 × 7, the above-described effect can be obtained in the same manner.
【００５７】従って、このようにすれば、さらに段差の
ある試料の段部の境界部を指示した場合でも、段差の上
段または下段を安定的に検出できるようになり、安定し
た自動合焦を実現できる。Therefore, even when the boundary of the step of the sample having a step is further designated, the upper or lower step of the step can be detected stably, and stable automatic focusing can be realized. it can.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、合焦
したい位置に対して精度の高い自動合焦を実現でき、共
焦点顕微鏡観察においてピントずれによる影響をなくし
て精度の高い観察が実現できる。また、試料表面に凹凸
があっても安定した光軸方向の輝度分布が得られ、安定
した自動合焦を実現できる。さらに、段差のある試料の
段部の境界部を指示したような場合でも、段差の上段ま
たは下段を安定的に検出できるようになり、安定した自
動合焦を実現できる。As described above, according to the present invention, high-precision automatic focusing can be realized at the position to be focused, and high-precision observation can be performed without the influence of defocus in the confocal microscope observation. realizable. Further, even if the sample surface has irregularities, a stable luminance distribution in the optical axis direction can be obtained, and stable automatic focusing can be realized. Further, even when the boundary of the step of the sample having the step is indicated, the upper or lower step of the step can be stably detected, and stable automatic focusing can be realized.
【図１】本発明の第１の実施の形態の共焦点型顕微鏡の
合焦装置の概略構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a focusing device of a confocal microscope according to a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施の形態に用いられる試料面を説明す
るための図。FIG. 2 is a diagram for explaining a sample surface used in the first embodiment.
【図３】第１の実施の形態に用いられる試料面でのピン
トの状態を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a state of focus on a sample surface used in the first embodiment.
【図４】第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment.
【図５】第１の実施の形態に用いられるラインメモリで
の輝度データの変化の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a change in luminance data in a line memory used in the first embodiment.
【図６】第１の実施の形態に用いられる演算回路での演
算結果を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a calculation result in a calculation circuit used in the first embodiment.
【図７】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３の実施の形態の要部のみの概略構
成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of only a main part according to a third embodiment of the present invention.
【図９】第３の実施の形態に用いられる空間メモリを説
明するための図。FIG. 9 is a diagram illustrating a space memory used in the third embodiment.
【図１０】第３の実施の形態での代表値の決定方法を説
明するための図。FIG. 10 is a view for explaining a method of determining a representative value according to the third embodiment.
【図１１】第３の実施の形態での段差のある試料を説明
するための図。FIG. 11 is a diagram illustrating a sample having a step according to the third embodiment.
【図１２】従来の自動合焦の方法の一例を説明するため
の図。FIG. 12 is a view for explaining an example of a conventional automatic focusing method.
１…共焦点型顕微鏡本体、 ２…レーザ光源、 ３…走査光学系、 ４…対物レンズ、 ５…ビームスプリッタ、 ６…ミラー、 ７…共焦点光学系、 ８…非共焦点光学系、 ９…試料、 １０…ステージ、 １１…コントローラボックス、 １２…画像用メモリ、 １３…ラインメモリ、 １４…演算回路、 １５…Ｚ駆動回路、 １６…コンピュータ、 １７…ディスプレイ、 １８…マウス、 ６０…白色光源、 ６１…ハーフミラー、 ６２…切換えミラー、 ６３…撮像素子、 ６４…平均処理回路、 ７０…空間メモリ、 ７１…フィルタ演算機構、 ７２…各階層の画像データ、 ７３…フィルタ、 ７４…各階層の出力代表値。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Confocal microscope main body, 2 ... Laser light source, 3 ... Scanning optical system, 4 ... Objective lens, 5 ... Beam splitter, 6 ... Mirror, 7 ... Confocal optical system, 8 ... Non-confocal optical system, 9 ... Sample, 10: Stage, 11: Controller box, 12: Image memory, 13: Line memory, 14: Operation circuit, 15: Z drive circuit, 16: Computer, 17: Display, 18: Mouse, 60: White light source, 61: half mirror, 62: switching mirror, 63: image sensor, 64: averaging circuit, 70: spatial memory, 71: filter operation mechanism, 72: image data of each layer, 73: filter, 74: output of each layer Representative value.
Claims (3)
走査に応じた試料像の共焦点検出を可能にした共焦点検
出光学系を有する共焦点型顕微鏡において、 前記共焦点光学系より深い焦点深度を有し前記試料像を
検出可能にした検出光学系と、 この検出光学系により検出される試料像上の任意の位置
情報と前記試料の光軸方向の移動範囲の１回ごとの移動
量を設定する設定手段と、 この設定手段に設定された１回の移動量に応じた移動ご
との前記共焦点光学系により検出された試料像について
前記任意の位置情報に対応する画像データを記憶する記
憶手段と、 この記憶手段に記憶された画像データから最大輝度に対
応する合焦位置を演算する合焦位置演算手段とを具備し
たことを特徴とする共焦点型顕微鏡の合焦装置。1. A confocal microscope having a confocal detection optical system that scans a sample with light from a light source and enables confocal detection of a sample image in accordance with the scanning. A detection optical system having a deeper depth of focus and capable of detecting the sample image, arbitrary position information on the sample image detected by the detection optical system, and each time the movement range of the sample in the optical axis direction is changed Setting means for setting the amount of movement of the image data, and image data corresponding to the arbitrary position information with respect to the sample image detected by the confocal optical system for each movement according to the amount of one movement set in the setting means And a focus position calculating means for calculating a focus position corresponding to the maximum luminance from the image data stored in the storage means. .
する画像データと該画像データ近傍の画像データの平均
値を記憶し、 合焦位置演算手段は、前記記憶手段に記憶された平均化
された画像データから最大輝度に対応する合焦位置を演
算することを特徴とする請求項１記載の共焦点型顕微鏡
の合焦装置。2. The storage means stores image data corresponding to the arbitrary position information and an average value of image data in the vicinity of the image data, and the focus position calculating means stores the average value stored in the storage means. 2. A focusing device for a confocal microscope according to claim 1, wherein a focusing position corresponding to the maximum luminance is calculated from the obtained image data.
の移動量に応じた移動ごとの前記共焦点光学系により検
出された試料像について前記任意の位置情報に対応する
画像データとともに予め設定された所定範囲の画像デー
タを記憶する第２の記憶手段と、 この第２の記憶手段に記憶された画像データを所定の重
み付けで処理して前記任意の位置情報に対応する画像デ
ータに置換える画像データ処理手段とを有し、 この画像データ処理手段により置換えられた画像データ
を前記任意の位置情報に対応する画像データとして前記
記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶された画像データ
から最大輝度に対応する合焦位置を演算することを特徴
とする請求項１記載の共焦点型顕微鏡の合焦装置。3. A sample image detected by the confocal optical system for each movement according to the amount of one movement set by the setting means is set in advance together with image data corresponding to the arbitrary position information. A second storage unit for storing the image data in the predetermined range, and processing the image data stored in the second storage unit with a predetermined weight to replace the image data with image data corresponding to the arbitrary position information. Image data processing means, wherein the image data replaced by the image data processing means is stored in the storage means as image data corresponding to the arbitrary position information, and the image data stored in the storage means 2. A focusing device for a confocal microscope according to claim 1, wherein a focusing position corresponding to luminance is calculated.
Priority Applications (1)
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1996
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