特許 6378565 顕微鏡装置、及び、顕微鏡装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6378565

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】顕微鏡装置、及び、顕微鏡装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/00 20060101AFI20180813BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20180813BHJP

   G02B 7/36 20060101ALI20180813BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/00

   G02B7/28 J

   G02B7/36

   G02B7/28 N

   G03B13/36

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-147169(P2014-147169)

(22)【出願日】2014年7月17日

(65)【公開番号】特開2016-24279(P2016-24279A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】泉 修平

(72)【発明者】

【氏名】阿部 雅也

(72)【発明者】

【氏名】小室 智也

【審査官】 堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０９５０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４９０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２４０７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１４８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１０５１７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６０−１１５９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６８６３６０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ １９／００ − ２１／３６

Ｇ０２Ｂ ７／２８ − ７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対物レンズを介して試料からの光を検出する光検出器と、
前記対物レンズを取り付けるための複数の取付け穴が形成されたレボルバ装置であって、前記試料からの光が前記光検出器に至る検出光路上に前記複数の取付け穴のいずれかが位置する第１の状態と前記複数の取付け穴のいずれも位置しない第２の状態との間での状態変化を検出するレボルバ装置と、
前記光検出器で検出された光に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス処理を実行するオートフォーカス手段であって、前記オートフォーカス処理を実行中に、前記レボルバ装置が前記第１の状態から前記第２の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を一時的に停止するオートフォーカス手段と、
前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの倍率を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶する記憶手段と、を備え、
前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス処理の一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を再開し、
前記レボルバ装置は、前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、
前記オートフォーカス手段は、
前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、
前記状態変化前に前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの倍率が前記状態変化後に前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの倍率よりも高い場合に、前記オートフォーカス処理を終了する
ことを特徴とする顕微鏡装置。

【請求項2】

請求項１に記載の顕微鏡装置において、
前記記憶手段は、前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの情報を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶し、
前記レボルバ装置は、前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、
前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの情報に応じて前記オートフォーカス処理の設定を変更し、前記オートフォーカス処理を再開する
ことを特徴とする顕微鏡装置。

【請求項3】

請求項２に記載の顕微鏡装置において、
前記オートフォーカス手段は、
光軸方向に移動可能な収差補正レンズを備えたアクティブ方式のオートフォーカス装置であり、
前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの情報に応じた位置に前記収差補正レンズを移動させて、前記オートフォーカス処理を再開する
ことを特徴とする顕微鏡装置。

【請求項4】

対物レンズを取り付けるための複数の取付け穴が形成されたレボルバ装置を備える顕微鏡装置の制御方法であって、
試料からの光が光検出器に至る検出光路上に前記複数の取付け穴のいずれかが位置する第１の状態と前記複数の取付け穴のいずれも位置しない第２の状態との間での状態変化を検出し、
前記光検出器で検出された光に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス処理を実行中に、前記第１の状態から前記第２の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を一時的に停止し、
前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの倍率を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶し、
前記オートフォーカス処理の一時停止中に、前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を再開し、
前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、
前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記状態変化前に特定された取付け穴に関連付けて記憶されている対物レンズの倍率が前記状態変化後に特定された取付け穴に関連付けて記憶されている対物レンズの倍率よりも高い場合に、前記オートフォーカス処理を終了する
ことを特徴とする顕微鏡装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オートフォーカス機能を有する顕微鏡装置、及び、顕微鏡装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

顕微鏡装置には、観察作業を効率的に行うために、オートフォーカス（以降、ＡＦと記す）機能を有するものがある。例えば、特許文献１には、アクティブ方式のＡＦ装置（自動合焦装置）を備えた顕微鏡が開示されている。また、特許文献２には、パッシブ方式のＡＦ装置（焦点検出装置）を備えた顕微鏡が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２７４６０９号公報

【特許文献2】特開２００５−１１４８５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

顕微鏡装置に設けられたＡＦ装置は、対物レンズを介して検出した試料からの光の状態に基づいて駆動装置を制御して、対物レンズとステージの間の距離を変化させる。

【0005】

しかしながら、ＡＦ装置の動作中に対物レンズの切換えが発生すると、一時的に、試料からの光がレボルバ装置によって遮られてしまう。特に、アクティブ方式のＡＦ装置を備えた顕微鏡装置や落射照明手段を備えた顕微鏡装置の場合には、レボルバ装置で反射・散乱した光を検出してしまう可能性がある。この様な状況では、駆動装置の制御が正常に行われない。このため、従来の顕微鏡装置では、レボルバ装置を操作して対物レンズを切換える際には、事前に利用者がＡＦ装置の動作を停止することが推奨されている。

【0006】

以上のような実情を踏まえて、本発明は、対物レンズの切換え時におけるＡＦ装置の予期しない動作を防止する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、対物レンズを介して試料からの光を検出する光検出器と、前記対物レンズを取り付けるための複数の取付け穴が形成されたレボルバ装置であって、前記試料からの光が前記光検出器に至る検出光路上に前記複数の取付け穴のいずれかが位置する第１の状態と前記複数の取付け穴のいずれも位置しない第２の状態との間での状態変化を検出するレボルバ装置と、前記光検出器で検出された光に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス処理を実行するオートフォーカス手段であって、前記オートフォーカス処理を実行中に、前記レボルバ装置が前記第１の状態から前記第２の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を一時的に停止するオートフォーカス手段と、前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの倍率を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶する記憶手段と、を備え、前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス処理の一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を再開し、前記レボルバ装置は、前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記状態変化前に前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの倍率が前記状態変化後に前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの倍率よりも高い場合に、前記オートフォーカス処理を終了する顕微鏡装置を提供する。

【0009】

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡装置において、前記記憶手段は、前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの情報を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶し、前記レボルバ装置は、前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの情報に応じて前記オートフォーカス処理の設定を変更し、前記オートフォーカス処理を再開する顕微鏡装置を提供する。

【0010】

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の顕微鏡装置において、前記オートフォーカス手段は、光軸方向に移動可能な収差補正レンズを備えたアクティブ方式のオートフォーカス装置であり、前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記レボルバ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記レボルバ装置によって特定された取付け穴に関連付けて前記記憶手段に記憶されている対物レンズの情報に応じた位置に前記収差補正レンズを移動させて、前記オートフォーカス処理を再開する顕微鏡装置
を提供する。

【0012】

本発明の第４の態様は、対物レンズを取り付けるための複数の取付け穴が形成されたレボルバ装置を備える顕微鏡装置の制御方法であって、試料からの光が光検出器に至る検出光路上に前記複数の取付け穴のいずれかが位置する第１の状態と前記複数の取付け穴のいずれも位置しない第２の状態との間での状態変化を検出し、前記光検出器で検出された光に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス処理を実行中に、前記第１の状態から前記第２の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を一時的に停止し、前記レボルバ装置に形成された取付け穴に取り付けられた対物レンズの倍率を、当該対物レンズが取り付けられた取付け穴と関連付けて記憶し、前記オートフォーカス処理の一時停止中に、前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記オートフォーカス処理を再開し、前記検出光路上に位置する取付け穴を特定し、前記オートフォーカス処理を一時停止中に、前記第２の状態から前記第１の状態への状態変化を検出すると、前記状態変化前に特定された取付け穴に関連付けて記憶されている対物レンズの倍率が前記状態変化後に特定された取付け穴に関連付けて記憶されている対物レンズの倍率よりも高い場合に、前記オートフォーカス処理を終了する顕微鏡装置の制御方法を提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、対物レンズの切換え時におけるＡＦ装置の予期しない動作を防止する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例１に係る顕微鏡装置の構成を例示した図である。

【図2】本発明の実施例１に係るＡＦ装置の構成を例示した図である。

【図3】ワンショットモードにおける、本発明の実施例１に係るＡＦ装置の動作を示すフローチャートである。

【図4】トラックモードにおける、本発明の実施例１に係るＡＦ装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】アシストモードにおける、本発明の実施例１に係るＡＦ装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】オートフォーカス処理の動作モードと具体的な動作の関係を示した図である。

【図7】本発明の実施例１に係るレボルバ装置の構成を例示した図である。

【図8】本発明の実施例１に係る顕微鏡装置の状態遷移図である。

【図9】ＡＦ処理再開後のアシストモードにおける、本発明の実施例２に係るＡＦ装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】ＡＦ処理再開後のワンショットモードにおける、本発明の実施例４に係るＡＦ装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0015】

図１は、本実施例に係る顕微鏡装置１００の構成を例示した図である。まず、図１を参照しながら、顕微鏡装置１００の構成について説明する。

【0016】

顕微鏡装置１００は、オートフォーカス機能を有する顕微鏡装置である。顕微鏡装置１００は、顕微鏡装置本体と、顕微鏡装置本体の動作を制御する制御装置５００と、制御装置５００に接続された入力装置６００とを備えている。入力装置６００は、利用者が直接操作する装置であり、例えば、タッチパネルディスプレイ装置、キーボード、マウスなどである。

【0017】

顕微鏡装置本体のフレーム１０１には、試料Ｓが配置されるステージ１０５と、レボルバ装置３００とが取り付けられている。レボルバ装置３００には、複数の対物レンズ（対物レンズ４０１、対物レンズ４０２、対物レンズ４０３、これらを区別しない場合には、対物レンズ４００と記す。）が装着されていて、これらの対物レンズ４００は、レボルバ装置３００の回転により切換えて使用される。なお、レボルバ装置３００に装着された対物レンズ４００に関する情報は、制御装置５００が有する記憶装置５０１に予め記憶されている。

【0018】

レボルバ装置３００上方には、投光管１０３と、ＡＦ装置２００と、鏡筒１０２が設けられている。さらに、フレーム１０１内には、モータ１０６が設けられている。モータ１０６は、ステージ１０５と対物レンズ４００の間の距離を変更し、ステージ１０５に対する対物レンズ４００の相対的な位置（以降、Ｚ位置と記す）を変更する駆動装置である。モータ１０６は、ステージ１０５、又は、鏡筒１０２、ＡＦ装置２００、投光管１０３及び対物レンズ４００が装着されているレボルバ装置３００からなる焦準部を上下に動かすことで、Ｚ位置を変更する。なお、モータ１０６は、通常は制御装置５００によって制御されるが、後述するオートフォーカス処理（以降、ＡＦ処理）の実行中は基本的にＡＦ装置２００によって制御される。

【0019】

投光管１０３は、光源１０４からの光を対物レンズ４００の光軸に導く照明光学系を備えている。光源１０４は、ＬＥＤやハロゲンランプなどである。光源１０４からの光は、投光管１０３及び対物レンズ４００を介して試料Ｓに照射される。鏡筒１０２は、光源１０４からの光で照明された試料Ｓを観察する観察光学系を備えている。顕微鏡装置１００の利用者は、鏡筒１０２に設けられた接眼レンズを介して試料Ｓの像を観察する。なお、鏡筒１０２には、撮像素子が設けられてもよく、その撮像素子で撮像された試料Ｓの像が図示しない表示装置に表示されてもよい。

【0020】

図２は、本実施例に係るＡＦ装置２００の構成を例示した図である。図２を参照しながら、ＡＦ装置２００の構成、及び、顕微鏡装置１００での合焦位置の検出方法について説明する。

【0021】

ＡＦ装置２００は、レーザダイオード（以降、ＬＤと記す）２０１からの光を、対物レンズ４００を介して試料Ｓに照射し、試料Ｓで反射した光を、対物レンズ４００を介してフォトダイオード（以降、ＰＤと記す）２１１で検出する、アクティブ方式のＡＦ装置である。

【0022】

ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従って、ＡＦ処理を開始する。ＬＤ２０１から出射したレーザ光Ｌ１は、コリメートレンズ２０２でコリメートされ、ストッパ２０３でその光束の半分が遮断される。ストッパ２０３を通過した残りの半分の光束（レーザ光Ｌ１）は、偏光ビームスプリッタ（以降、ＰＢＳと記す）２０４を透過して、レンズ２０５、収差補正レンズ２０６、１／４λ板２０７を介してダイクロイックミラー２０８に入射する。その後、レーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２０８で反射してＡＦ装置２００から出射し、レボルバ装置３００に装着された対物レンズ４００を介して、試料Ｓに照射される。

【0023】

試料Ｓで反射したレーザ光Ｌ２は、対物レンズ４００を介してＡＦ装置２００に入射する。ＡＦ装置２００に入射したレーザ光Ｌ２の光束は、図２に示すように、ＡＦ装置２００から出射したレーザ光Ｌ１の光束が通過する領域とは光軸に対して反対側の領域を通って、ＰＢＳ２０４に入射する。試料Ｓ側からＰＢＳ２０４に入射したレーザ光Ｌ２は、ＬＤ２０１側からＰＢＳ２０４に入射したレーザ光Ｌ１とは直交する偏光面を有しているため、ＰＢＳ２０４で反射する。その後、ストッパ２０９で迷光が遮断され、迷光が除去されたレーザ光Ｌ２が、レンズ２１０を介してＰＤ２１１に入射する。

【0024】

ＰＤ２１１は、光軸を中心に受光面が２分割された２分割されたＰＤであり、２つの受光面（受光面Ｐ１、受光面Ｐ２）のそれぞれで検出した光量に応じた検出信号を出力する。それらの検出信号は、増幅器２１２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２１３でデジタル信号に変換されて、ＡＦ制御部２１４へ出力される。

【0025】

ＡＦ制御部２１４は、受信した検出信号に基づいて、Ｚ位置が合焦位置にあるか否かを判定する。より具体的には、ＡＦ制御部２１４は、例えば、検出信号が所定値以上であり、且つ、受光面Ｐ１に対応する検出信号と受光面Ｐ２に対応する検出信号との差が所定範囲内にあるときに、Ｚ位置が合焦位置にあると判定し、合焦位置の検出を制御装置５００に通知する。一方、ＡＦ制御部２１４は、Ｚ位置が合焦位置にないと判定すると、モータ１０６を制御してステージ１０５と対物レンズ４００との間の距離を変更して、再度、上記の判定処理（以降、合焦判定処理）を行う。

【0026】

このように、顕微鏡装置１００では、ＡＦ装置２００が検出信号に基づく合焦判定処理とモータ１０６の駆動制御処理とを繰り返すことで合焦位置が検出される。即ち、顕微鏡装置１００では、ＡＦ装置２００がＰＤ２１１で検出された光に基づいて合焦位置を検出するＡＦ処理を実行するオートフォーカス手段として機能する。

【0027】

ＡＦ装置２００は、制御装置５００からのＡＦ処理の開始が指示されると、ワンショットモード、トラックモード、アシストモードのいずれかの動作モードでＡＦ処理を実行する。以下、これらのモードの違いについて、図３から図６を参照しながら説明する。

【0028】

図３は、ワンショットモードにおけるＡＦ装置２００の動作を示すフローチャートである。ワンショットモードは、一度だけ合焦位置を検出する動作モードである。制御装置５００からの指示に従ってワンショットモードでＡＦ処理が開始されると、ＡＦ装置２００は、まず、初期設定処理を行う（ステップＳ１０１）。ここでは、ＡＦ装置２００は、制御装置５００から対物レンズの倍率の情報を受信して、倍率に応じた設定を行う。具体的には、例えば、後述する判定処理で使用される閾値の設定、駆動制御処理での駆動速度の設定、サーチ範囲の設定などが行われる。

【0029】

次に、ＡＦ装置２００は、合焦判定処理を行う。つまり、合焦位置を判定するための値を検出信号に基づいて算出する合焦演算処理を行い（ステップＳ１０２）、合焦位置が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、合焦位置が検出されると（ステップＳ１０３ＹＥＳ）、ＡＦ装置２００は、合焦位置の検出を制御装置５００に通知して（ステップＳ１０４）、ＡＦ処理を停止して終了する。

【0030】

合焦位置が検出されないと（ステップＳ１０３ＮＯ）、ＡＦ装置２００は、予め決められたサーチ範囲で合焦位置が検出されなかったかどうか、さらに、ＡＦ処理開始後所定時間経過していないか（タイムアウトしていないか）どうかを判定する（ステップＳ１０５）。サーチが完了している又はタイムアウトしていると判定されると（ステップＳ１０５ＹＥＳ）、ＡＦ装置２００は、合焦位置の検出が失敗したことを制御装置５００に通知して（ステップＳ１０６）、後述するアシストモードへ移行する。サーチが未だ完了せず且つタイムアウトもしていないと判定されると（ステップＳ１０５ＮＯ）、ＡＦ装置２００は、モータ１０６の駆動制御処理を行ってサーチ範囲内を移動し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に戻って上述した処理を繰り返す。以降では、ステップＳ１０２の合焦演算処理、ステップＳ１０３の合焦位置検出処理、ステップＳ１０７の駆動制御処理をまとめて、サーチ動作と記す。

【0031】

図４は、トラックモードにおけるＡＦ装置２００の動作を示すフローチャートである。トラックモードは、合焦位置を検出した後、その状態（合焦状態）を保ち続ける動作モードである。なお、トラックモードのステップＳ２０１からステップＳ２０７までの処理は、ワンショットモードのステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理と同じである。ＡＦ装置２００は、合焦位置の検出を制御装置５００へ通知した後、再び、合焦演算処理を行い（ステップＳ２０８）、合焦位置が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０９）。

【0032】

合焦状態から非合焦状態への状態変化が発生し、ステップＳ２０９で合焦位置が検出されないと、モータ１０６の駆動制御処理を行って（ステップＳ２１０）、装置を合焦状態へ復帰させる。ここでは、ＡＦ装置２００は、ステップＳ２０８で算出された合焦位置を判定するための値に基づいて、合焦位置が存在する方向を特定して、Ｚ位置が合焦位置に近づくようにモータ１０６を駆動する。これにより、装置が合焦状態から非合焦状態へ遷移しても直ぐに合焦状態へ復帰することになるため、合焦状態が安定して維持される。以降では、ステップＳ２０８の合焦演算処理、ステップＳ２０９の合焦位置検出処理、ステップＳ２１０の駆動制御処理をまとめて、追従動作と記す。

【0033】

図５は、アシストモードにおけるＡＦ装置２００の動作を示すフローチャートである。アシストモードは、ワンショットモード又はトラックモードで合焦位置の検出に失敗したときに移行するモードである。ワンショットモード又はトラックモードで動作中は、モータ１０６はＡＦ装置２００によって排他的に制御されるのに対して、アシストモードで動作中は、モータ１０６は、ＡＦ装置２００と制御装置５００の両方によって制御される。より具体的には、アシストモードでは、Ｚ位置が合焦位置から離れた位置にある間は利用者の操作に従って制御装置５００がモータ１０６を制御するが、Ｚ位置が合焦位置に近づくとＡＦ装置２００がモータ１０６を制御する。顕微鏡装置１００は、ＡＦ装置２００がモータ１０６を制御している期間中は、利用者が操作しても制御装置５００がモータ１０６を制御しないように構成されている。

【0034】

ワンショットモード又はトラックモードで合焦位置の検出に失敗し、アシストモードへ移行すると、ＡＦ装置２００は、合焦位置を判定するための値を検出信号に基づいて算出する合焦演算処理を行う（ステップＳ３０１）。ここでは、ＰＤ２１１全体で受光した光量に関連する値（例えば、受光面Ｐ１に対応する検出信号と受光面Ｐ２に対応する検出信号の合計値）、受光面Ｐ１で受光した光量と受光面Ｐ２で受光した光量の差に関連する値、などが算出される。なお、この処理は、ワンショットモードのステップＳ１０２、トラックモードのステップＳ２０２の処理と同様である。

【0035】

その後、ＡＦ装置２００は、Ｚ位置が合焦位置近傍にあるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここでは、ステップＳ３０１で算出したＰＤ２１１全体で受光した光量に関連する値が所定の閾値を上回っている場合には、Ｚ位置が合焦位置近傍にあると判定する。Ｚ位置が合焦位置近傍にないと判定されると（ステップＳ３０２ＮＯ）、Ｚ位置が合焦位置近傍にあると判定されるまで、ステップＳ３０１とステップＳ３０２の処理を繰り返す。この間は、モータ１０６はＡＦ装置２００によって制御されず、制御装置５００によって制御される。

【0036】

利用者が入力装置６００を操作して、制御装置５００がモータ１０６を制御すると、ステージ１０５と対物レンズ４００の間の距離が変化する。そして、ステップＳ３０２でＺ位置が合焦位置近傍にあると判定されると（ステップＳ３０２ＹＥＳ）、さらに、合焦位置が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。なお、この処理は、ワンショットモードのステップＳ１０３、トラックモードのステップＳ２０３の処理と同様である。

【0037】

その後、ＡＦ装置２００は、合焦位置が検出されるまで、モータ１０６の駆動制御処理（ステップＳ３０５）と上述した処理（ステップＳ３０１からステップＳ３０３）を繰り返す。なお、ステップＳ３０５では、ＡＦ装置２００は、トラックモードにおけるステップＳ２１０と同様に、ステップＳ３０１で算出された合焦位置を判定するための値に基づいて、合焦位置が存在する方向を特定して、Ｚ位置が合焦位置に近づくようにモータ１０６を駆動する。

【0038】

合焦位置が検出されると（ステップＳ３０３ＹＥＳ）、ＡＦ装置２００は、合焦位置の検出を制御装置５００に通知する（ステップＳ３０４）。通知後は、動作モードがワンショットモードから移行したアシストモードである場合には、ＡＦ処理を停止して終了する。動作モードがトラックモードから移行したアシストモードである場合には、合焦状態が維持されるように図４に示す追従動作が行われる。以降では、図５に示す一連の動作をまとめて、引き込み動作と記す。

【0039】

ＡＦ処理の動作モードと各動作モードで行われる具体的な動作の関係は、図６に示すとおりである。なお、ＡＦ装置２００は、動作モードによらず、制御装置５００からＡＦ処理の停止指示、又は、一時停止指示を受信すると、ＡＦ処理を停止して終了する。

【0040】

図７は、本実施例に係るレボルバ装置３００の構成を例示した図である。図７を参照しながら、レボルバ装置３００の構成について説明する。

【0041】

レボルバ装置３００は、顕微鏡装置１００に固定された本体部と、本体部に対して回転する回転部３０１と、を備えている。回転部３０１には、対物レンズ４００を取り付けるための複数の取付け穴（取付け穴３０２ａ、・・・、取付け穴３０２ｆ、これらを区別しない場合には、取付け穴３０２と記す。）が形成されている。さらに、回転部３０１には、取付け穴３０２毎に識別部（識別部３０３ａ、・・・、識別部３０３ｆ、これらを区別しない場合には、識別部３０３と記す。）が設けられている。各識別部３０３は、状態識別部３０４（状態識別部３０４ａ、・・・、状態識別部３０４ｆ）と、穴識別部３０５（穴識別部３０５ａ、・・・、穴識別部３０５ｆ）を有している。

【0042】

一方、本体部には、識別部３０３の情報を読み取る読取部３１０と、読取部３１０で読み取った情報に基づいてレボルバ装置３００の状態を判定する判定部３１１と、が設けられている。そして、顕微鏡装置１００の検出光路上に取付け穴３０２が位置するときにその取付け穴３０２に対応する識別部３０３が読取部３１０によって読み取られる位置にくるように、レボルバ装置３００は構成されている。検出光路は、試料Ｓからの光が鏡筒１０２の接眼レンズに至る光路であり、試料Ｓからの光がＡＦ装置２００のＰＤ２１１に至る光路でもある。

【0043】

状態識別部３０４には、例えば、永久磁石が配置されている。判定部３１１は、レボルバ装置３００が、検出光路上に複数の取付け穴３０２のいずれかが位置する状態（以降、第１の状態、又は、穴位置確定状態と記す）にあるか、それとも、複数の取付け穴３０２のいずれも位置しない状態（以降、第２の状態、又は、穴位置不定状態と記す）にあるかを、読取部３１０が状態識別部３０４から磁界（磁気情報）を検出するか否かによって判定する。そして、レボルバ装置３００は、判定部３１１の判定結果に従って第１の状態と第２の状態の間での状態変化を検出すると、その状態変化を制御装置５００へ通知する。なお、レボルバ装置３００は、状態変化の代わりに状態そのものを定期的に制御装置５００へ通知してもよい。

【0044】

穴識別部３０５には、例えば、最大３つの永久磁石が配置されている。より詳細には、複数の穴識別部３０５の各々には、図７に示すように、他の穴識別部３０５とは異なる数の永久磁石が配置されているか、又は、同じ数の永久磁石が異なる配置で配置されている。判定部３１１は、レボルバ装置３００が第１の状態にあると判定すると、穴識別部３０５からの磁界を読取部３１０が検出した結果に基づいて、検出光路上に位置する取付け穴３０２を特定する。そして、レボルバ装置３００は、特定された取付け穴３０２の情報を制御装置５００へ出力する。

【0045】

このように、レボルバ装置３００は、第１の状態と第２の状態との間での状態変化を検出する機能と、第１の状態における検出光路上に位置する取付け穴を特定する機能を有している。

【0046】

図８は、顕微鏡装置１００の状態遷移図である。図８を参照しながら、利用者の操作に基づいて行われる制御装置５００による顕微鏡装置１００の動作制御について説明する。

【0047】

図８には、顕微鏡装置１００の状態として、レボルバ装置３００の状態とＡＦ装置２００の状態で定義される以下の４状態（状態６０１から状態６０４）が示されている。状態６０１は、レボルバ装置３００が第２の状態（穴位置不定状態）であって、ＡＦ装置２００がＡＦ処理を停止している状態である。状態６０２は、レボルバ装置３００が第１の状態（穴位置確定状態）であって、ＡＦ装置２００がＡＦ処理を停止している状態である。状態６０３は、レボルバ装置３００が第１の状態（穴位置確定状態）であって、ＡＦ装置２００がＡＦ処理を実行している状態である。状態６０４は、レボルバ装置３００が第２の状態（穴位置不定状態）であって、ＡＦ装置２００がＡＦ処理を一時的に停止している状態である。また、図８には、各状態における入力と出力の関係がその状態から延びる矢印の傍に記載されている。矢印の傍に記載されている／よりも前方部分は制御装置５００への入力（イベント）を示し、／の後方部分は制御装置５００からの出力（動作）を示している。

【0048】

状態６０１における制御装置５００による制御動作について説明する。
利用者が入力装置６００を操作してＡＦ処理の開始を指示すると、制御装置５００にＡＦ処理の開始指示が入力される（イベント６０１ａ）。これに対して、制御装置５００は、指示を受け付けても何もしない。つまり、制御装置５００は、ＡＦ装置２００にＡＦ処理の開始を指示しない。なお、イベント６０１ａの発生により顕微鏡装置１００の状態遷移は生じない。

【0049】

いずれかの取り付け穴３０２が検出光路上に位置するように利用者がレボルバ装置３００を回転させると、レボルバ装置３００が第２の状態から第１の状態への状態変化の通知と検出光路上に位置する取付け穴３０２の情報とを制御装置５００に出力する（イベント６０１ｂ）。これに対して、制御装置５００は、記憶装置５０１に記憶されている対物レンズ４００に関する情報を参照して、検出光路上に位置する取付け穴３０２に取り付けられている対物レンズ４００の倍率を特定し、その情報をＡＦ装置２００へ出力する。出力された情報は、ＡＦ装置２００で初期設定処理に利用される。記憶装置５０１には、レボルバ装置３００に装着された対物レンズ４００に関する情報として、対物レンズ４００の倍率などがその対物レンズ４００が取り付けられた取付け穴３０２と関連付けて記憶されている。なお、イベント６０１ｂの発生により顕微鏡装置１００の状態は状態６０１から状態６０２に遷移する。

【0050】

状態６０２における制御装置５００による制御動作について説明する。
利用者が入力装置６００を操作してＡＦ処理の開始を指示すると、制御装置５００にＡＦ処理の開始指示が入力される（イベント６０２ａ）。これに対して、制御装置５００は、ＡＦ装置２００にＡＦ処理の開始を指示する。そして、ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従ってＡＦ処理を開始する。なお、イベント６０２ａの発生により顕微鏡装置１００の状態は状態６０２から状態６０３へ遷移する。

【0051】

取付け穴３０２のいずれもが検出光路上に位置しないように利用者がレボルバ装置３００を回転させると、レボルバ装置３００が第１の状態から第２の状態への状態変化の通知を制御装置５００に出力する（イベント６０２ｂ）。これに対して、制御装置５００は何もしない。なお、イベント６０２ｂの発生により、顕微鏡装置１００の状態は状態６０２から状態６０１に遷移する。

【0052】

状態６０３における制御装置５００による制御動作について説明する。
利用者が入力装置６００を操作してＡＦ処理の停止を指示すると、制御装置５００にＡＦ処理の停止指示が入力される（イベント６０３ａ）。これに対して、制御装置５００は、ＡＦ装置２００にＡＦ処理の停止を指示する。そして、ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従ってＡＦ処理を停止して終了する。なお、イベント６０３ａの発生により顕微鏡装置１００の状態は状態６０３から状態６０２へ遷移する。

【0053】

取付け穴３０２のいずれもが検出光路上に位置しないように利用者がレボルバ装置３００を回転させると、レボルバ装置３００が第１の状態から第２の状態への状態変化を検出して制御装置５００に出力する（イベント６０３ｂ）。これに対して、制御装置５００はＡＦ処理を一時的に停止するようにＡＦ装置２００に指示する。そして、ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従ってＡＦ処理を一時的に停止する。なお、イベント６０３ａの発生により、顕微鏡装置１００の状態は状態６０３から状態６０４に遷移する。

【0054】

状態６０４における制御装置５００による制御動作について説明する。
利用者が入力装置６００を操作してＡＦ処理の停止を指示すると、制御装置５００にＡＦ処理の停止指示が入力される（イベント６０４ａ）。これに対して、制御装置５００は、ＡＦ装置２００にＡＦ処理の停止を指示する。そして、ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従ってＡＦ処理を停止して終了する。なお、イベント６０４ａの発生により顕微鏡装置１００の状態は状態６０４から状態６０１へ遷移する。

【0055】

いずれかの取り付け穴３０２が検出光路上に位置するように利用者がレボルバ装置３００を回転させると、レボルバ装置３００が第２の状態から第１の状態への状態変化の通知と検出光路上に位置する取付け穴３０２の情報とを制御装置５００に出力する（イベント６０４ｂ）。これに対して、制御装置５００は、記憶装置５０１に記憶されている対物レンズ４００に関する情報を参照して、検出光路上に位置する取付け穴３０２に取り付けられている対物レンズ４００の倍率を特定し、その情報をＡＦ装置２００へ出力する。さらに、制御装置５００は、ＡＦ装置２００に一時的に停止しているＡＦ処理の再開を指示する。そして、ＡＦ装置２００は、制御装置５００からの指示に従ってＡＦ処理を再開する。このとき、ＡＦ装置２００は、図９に示すアシストモードでＡＦ処理を再開する。

【0056】

図９は、ＡＦ処理再開後のアシストモードにおけるＡＦ装置２００の動作を示すフローチャートである。図９に示すアシストモードの動作は、合焦演算処理（ステップＳ３０１）の前に初期設定処理（ステップＳ３００）が行われる点が、図５に示すアシストモードの動作とは異なっている。ステップＳ３００の初期設定処理は、ワンショットモードのステップＳ１０１、トラックモードのステップＳ２０１の処理と同じである。これにより、ＡＦ処理再開時に対物レンズ４００が変更されている場合であっても、適切な設定でＡＦ処理を再開することができる。

【0057】

本実施例に係る顕微鏡装置１００では、ＡＦ装置２００は、レボルバ装置３００が第１の状態から第２の状態への変化を検出すると、実行中のＡＦ処理を一時的に停止するように構成されている。従って、顕微鏡装置１００によれば、対物レンズ４００の切換え時におけるＡＦ装置２００の予期しない動作を防止することができる。

【0058】

さらに、ＡＦ装置２００は、レボルバ装置３００が第２の状態から第１の状態への変化を検出すると、一時停止中のＡＦ処理を再開するように構成されている。そして、顕微鏡装置１００では、ＡＦ処理の一時停止と再開がいずれも自動的に行われる。従って、顕微鏡装置１００によれば、対物レンズ４００の切換え前にＡＦ装置の動作を手動で停止して、切換え後にＡＦ装置の動作を手動で再開させるといった作業を省略することが可能であり、観察に関する作業効率を改善することができる。

【0059】

また、ＡＦ装置２００は、ＡＦ処理をアシストモードで再開するように構成されている。つまり、再開後にサーチ動作は行われない。一般的に、対物レンズ４００は一定の同焦点距離（例えば、４５ｍｍなど）となるように設計されている。このため、対物レンズ４００を切換えても合焦位置がほとんど変化しない。また、レボルバ装置３００には、例えば、５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍のように、回転により徐々に倍率が高くなるように複数の対物レンズ４００が装着されるのが通常である。倍率などの対物レンズ４００の光学特性によってＡＦ装置２００が合焦位置近傍であると判断する範囲に違いはあるが、切換え前後の対物レンズの光学特性が近い場合にはその違いは大きくない。これらを考慮すると、ＡＦ処理を一時停止する前にＺ位置が合焦位置またはその近傍にある場合には、ＡＦ処理再開後もＺ位置が合焦位置またはその近傍にある可能性が高い。このため、ＡＦ処理をアシストモードで再開する顕微鏡装置１００によれば、無駄なサーチ動作を省略することができるため、再開後、素早く合焦位置を検出することができる。

【実施例2】

【0060】

本実施例に係る顕微鏡装置は、実施例１に係る顕微鏡装置１００と同様の構成を有しているが、ＡＦ装置２００がワンショットモード又はトラックモードでＡＦ処理を再開する点が異なっている。

【0061】

本実施例に係る顕微鏡装置では、ＡＦ装置２００は、ＡＦ処理再開後にサーチ動作を行う。このため、ＡＦ処理を一時停止する前にＺ位置が合焦位置から離れている場合や切換え前後の対物レンズの光学特性の違いが大きい場合であっても、サーチ範囲内に合焦位置が存在する限り、利用者の操作なしで自動的に合焦位置を検出することができる。

【実施例3】

【0062】

本実施例に係る顕微鏡装置は、実施例１に係る顕微鏡装置１００と同様の構成を有しているが、ＡＦ装置２００が初期設定処理（図３のステップＳ１０１、図４のステップＳ２０１、図９のステップＳ３００）で検出光路上に位置する対物レンズ４００の倍率に応じて、収差補正レンズ２０６の位置を自動的に移動させる機能を有している点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００とは異なっている。

【0063】

なお、アクティブＡＦでは赤外光などを出射するＬＤを用いるため、色収差によりＡＦ装置２００が検出する合焦位置は観察光学系での合焦位置からずれた位置となる。収差補正レンズとは、ＡＦ装置２００が検出する合焦位置を、観察光学系での合焦位置に合わせるためのもので、この収差補正レンズの位置は対物レンズ４００の倍率に応じて調整する必要がある。

【0064】

本実施例に係る顕微鏡装置では、ＡＦ装置２００は、収差補正レンズ２０６が倍率に応じて自動的に移動することで、切換え前後の対物レンズ４００の光学特性に差がある場合であっても、ＡＦ装置２００が合焦位置近傍であると判断する範囲の差を小さく抑えることができる。これにより、ＡＦ処理を一時停止する前にＺ位置が合焦位置またはその近傍にある場合には、ＡＦ処理再開後もＺ位置が合焦位置またはその近傍にある可能性がより高くなる。このため、無駄なサーチ動作を省略して、再開後、素早く合焦位置を検出し、観察光学系での観察をより連続して行うことができる。

【実施例4】

【0065】

本実施例に係る顕微鏡装置は、実施例１に係る顕微鏡装置１００と同様の構成を有しているが、ＡＦ装置２００が、ＡＦ処理再開後に図１０に示す処理を実行する点が、顕微鏡装置１００とは異なっている。

【0066】

図１０に示すワンショットモードの動作は、初期設定処理（ステップＳ１０１）の前にＡＦ処理の再開前後で対物レンズ４００の倍率が上昇したか否かを判定し（ステップＳ１００）、倍率が上昇している場合には、ＡＦ処理の終了を制御装置５００に通知してＡＦ処理を停止する点が、図３に示すワンショットモードの動作とは異なっている。倍率が低下している場合には、図３に示すワンショットモードの動作と同様である。

【0067】

本実施例に係る顕微鏡装置では、ＡＦ処理中に対物レンズ４００がより倍率の高い対物レンズ４００に切換えられた場合には、ＡＦ装置２００は、ＡＦ処理を再開後すぐに停止する。これは、一般に対物レンズ４００の倍率が高いほどサーチ範囲は狭くなり合焦位置の検出に失敗する可能性が高くなるため、ＡＦ処理が無駄になる可能性が高いためである。従って、本実施例に係る顕微鏡装置によれば、無駄なＡＦ処理の実行を防止することができる。

【0068】

なお、対物レンズ４００をより高い倍率の対物レンズ４００に切換えた場合にＡＦ処理が無駄になる可能性が特に高いのは、切換え前のＡＦ処理で合焦位置の検出に失敗している場合である。従って、ステップＳ１００では、ＡＦ処理の再開前後で対物レンズ４００の倍率が上昇し、且つ、再開前のＡＦ処理で合焦位置の検出に失敗している否かを判定してもよい。そして、その両条件に該当する場合にのみ、ＡＦ処理を停止してもよい。

【0069】

上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。顕微鏡装置は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。この明細書で説明される個別の実施例の文脈におけるいくつかの特徴を組み合わせて単一の実施例としてもよい。

【0070】

例えば、上述した実施例では、利用者がレボルバ装置３００を手動で回転させる場合を例に説明したが、利用者による入力装置６００の操作に従って、制御装置５００がレボルバ装置３００の回転を制御してもよい。また、利用者は、ＡＦ処理の開始／停止指示、モータ１０６の駆動指示、レボルバ装置３００の回転指示の他に、光源１０４の調光指示などの各種指示を、入力装置６００を操作して制御装置５００に入力してもよい。

【0071】

また、アクティブ方式のＡＦ処理は様々あり、上述した実施例のＡＦ処理に限定されるものでない。例えば、試料Ｓからの反射光の集光位置に対して、前側および後側にそれぞれ配置された２つ光検出器（ＰＤ）で検出した光量に応じた検出信号を出力し、それらの検出信号によってＡＦ処理を行う構成等であってもよい。また、アクティブ方式のＡＦ処理を例に説明したが、顕微鏡装置１００で行われるＡＦ処理は、アクティブ方式に限られず、ＣＣＤなどの撮像素子やラインセンサなどを用いたパッシブ方式のＡＦ処理であってもよい。また、永久磁石を用いてレボルバ装置３００の状態を検出する例を示したが、レボルバ装置３００は他の手段によって状態を検出してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１００ 顕微鏡装置
１０１ フレーム
１０２ 鏡筒
１０３ 投光管
１０４ 光源
１０５ ステージ
１０６ モータ
２００ ＡＦ装置
２０１ ＬＤ
２０２ コリメートレンズ
２０３、２０９ ストッパ
２０４ ＰＢＳ
２０５、２１０ レンズ
２０６ 収差補正レンズ
２０７ １／４λ板
２０８ ダイクロイックミラー
２１１ ＰＤ
２１２ 増幅器
２１３ Ａ／Ｄ変換器
２１４ ＡＦ制御部
３００ レボルバ装置
４００、４０１、４０２、４０３ 対物レンズ
５００ 制御装置
５０１ 記憶装置
６００ 入力装置
３０１ 回転部
３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅ、３０２ｆ 取付け穴
３０３、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ｅ、３０３ｆ 識別部
３０４、３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ 状態識別部
３０５、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅ、３０５ｆ 穴識別部
３１０ 読取部
３１１ 判定部
Ｓ 試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】