自動合焦装置
【課題】 組み合わせる鏡器や対物レンズを変更しても合焦位置の調整が可能である自動合焦装置を提供する。
【解決手段】 シリンドリカルレンズ７は、光源１から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する。対物レンズ１０は、標本１１についての観察光学系を構成する要素のひとつである。受光素子１４は、対物レンズ１０の結像面と共役な位置に受光面が配置されている。光学素子１４及び対物レンズ１０を通過させた光を標本１１の表面へ照射したときに当該表面で反射して対物レンズ１０を戻る戻り光が当該受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と対物レンズ１０との間の距離を制御する。支持駆動機構７１は、観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じてシリンドリカルレンズ７の位置を前述の光軸方向に沿って移動させる。
【解決手段】 シリンドリカルレンズ７は、光源１から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する。対物レンズ１０は、標本１１についての観察光学系を構成する要素のひとつである。受光素子１４は、対物レンズ１０の結像面と共役な位置に受光面が配置されている。光学素子１４及び対物レンズ１０を通過させた光を標本１１の表面へ照射したときに当該表面で反射して対物レンズ１０を戻る戻り光が当該受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と対物レンズ１０との間の距離を制御する。支持駆動機構７１は、観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じてシリンドリカルレンズ７の位置を前述の光軸方向に沿って移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡の技術に関し、特に、自動合焦の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から顕微鏡に用いられている自動合焦技術に関し、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。以下、この技術を説明する。
図４は、顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第一の例の概念図である。なお、この例は、特許文献１においても従来の技術として説明がされているものである。
【０００３】
同図において、光源１から発せられた不可視ＡＦ（Auto Focus）光は、コリメーションレンズ４によって平行光束にされた後、正確にその光束の半分を遮光板５で遮光されることにより半月形の断面を持つ光束となる。
【０００４】
その後、この光束はハーフミラー６を透過してダイクロックミラー８で光路を折り曲げられて対物レンズ１０に入射して結像せしめられるが、その結像面の近傍には標本表面１１がある。この標本表面１１で反射された光束が対物レンズ１０で平行光束に戻されると、その光束は入射時とは光軸を挟んで反対側に半月形の断面を持つものとなる。
【０００５】
この光束はその後ダイクロックミラー８で折り曲げられた後、ハーフミラー６で今度は反射され、結像光学系１３を通った後に受光素子１４近傍に再び結像する。
受光素子１４の受光面は予め結像光学系１３の焦点面に対して正確に位置決めされており、また結像光学系１３の当該焦点面（すなわち受光素子１４の受光面）は対物レンズ１０の焦点面と共役になるように予め組み立て調整されている。従って、標本表面１１が対物レンズ１０の結像面に一致するときには、標本表面１１には極小のスポット５２が結像せしめられると共に、受光素子１４上にも極小の点が結像する。
【０００６】
ここで、標本表面１１が例えばニアフォーカスの位置にあるときには、標本表面からの戻り光が対物１０の下流で扇の骨の如く末広がりの不平行になり、受光素子１４のファー側に結像しようとして、当該受光素子１４の図中右半分の表面へ、半月状の広がりを以って到達する。逆に、標本表面が対物レンズ１０のファーフォーカスの位置にあるときには、標本表面からの戻り光は結像光学系１３のニア側に結像して、当該受光素子１４の図中左半分の表面へ、半月状の広がりを以って到達する。そこで、受光素子１４へ到達するときのこの戻り光の分布を検出し、この戻り光が受光素子１４の中央に極小の点を結ぶように標本表面１１の高さ（すなわち対物レンズ１０と標本表面１１との間の距離）を不図示の制御手段により駆動制御すれば、自動合焦が実現する。
【０００７】
なお、図４において、１５、１６、及び１７は、落射照明系及び観察系を構成する光学素子群であり、ここでは詳細な説明を省くが、この落射光学系／観察系の観察光と前述した不可視ＡＦ光とは色収差の乖離が生じないように不図示の手段によって色収差の補正がなされているので、光源１からの不可視ＡＦ光で標本表面１１に合焦させたときには、観察像も良好に合焦する。
【０００８】
特許文献１においても指摘されているが、上述した合焦装置においては、例えば標本表面が凹凸に富む場合にその凹凸の絶壁部分にＡＦ光が当たると、これが散乱性の反射をしてしまうために対物レンズ１０に殆ど戻らなくなる結果、自動合焦が困難になることがある。また、ＡＦ光は、標本の僅かな位置ズレによって微細な凹凸の凹部に当たることもあれば凸部に当たることもあり不確定であるため、検鏡の度にニアフォーカス気味に合焦を完了してしまうこともあればファーフォーカス気味に合焦を完了してしまうこともあり、観察画像の質が安定しない。半導体検査装置を初めとする自動機などでは、操作者が装置に付きっきりで焦点の微調整をするわけにいかないので、この問題は重大なものであった。
【０００９】
これに対し、特許文献１では、図５に示すような自動合焦装置を提案している。この第二の従来例に係る自動合焦装置は、図４に示した自動合焦装置に、シリンドリカルレンズ７が追加されて構成されている。言うまでもなく、シリンドリカルレンズとは、入射した光を光軸と直交する直線上に集光する、一方向にのみ集光作用を持つ円筒面のレンズである。
【００１０】
図５において、実線で描かれている光束は、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持たない面内での光跡であり、これは図４に描かれているものと同様である。一方、図５において破線で描かれている光束は、これと直交する面内の光跡を便宜的に紙面に重ねて描いたものであり、すなわち、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持つ面内の様子を表しているものである。
【００１１】
これによると、シリンドリカルレンズ７に入射した平行光束は集光作用を持つ面内でのみ集光するのであるが、ここで、その焦点が対物レンズ１０の後焦点面に一致するように、シリンドリカルレンズ７の位置が予め調整されている。そのため、破線の光跡は対物レンズ１０を通過すると対物レンズ１０と標本表面１１との間で平行光束になる。従って、標本表面１１の高さが対物レンズ１０の焦点面に一致しているときには、標本表面１１に線１２が現れる。ここで、この線１２の幅方向は、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持つ方向に対し直交する方向である。
【００１２】
このようにして、線１２を標本表面１１へ投影するようにすると、標本表面の凹凸の絶壁部分でＡＦ光が例え散乱したとしても、線１２の他の大部分からの反射光が対物レンズ１０に戻るので正常な自動合焦を行うことができる。また、標本表面の凹凸の平均の高さに自動合焦がされるので、観察画像の合焦具合がいつも一定になるのである。
【特許文献１】特開平０８−２５４６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図５に示した自動合焦装置では、シリンドリカルレンズ７の焦点を対物レンズ１０の後焦点面に一致させることが肝要である。しかし、とりわけ高倍の対物レンズにおいては、焦点距離が短いために、その後焦点面が対物レンズの枠の内部に位置しているものもある。そのような対物レンズを使用する場合、組み合わせる対物レンズの後焦点面の位置を自動合焦装置の組み立て調整時に実地に確認することは困難であるから、シリンドリカルレンズ７の位置の調整は不可能であった。
【００１４】
また、自動合焦装置を組み込もうとする鏡器には複数の系列があるのが普通である。すなわち、例えば、透過照明で生物系標本を観察することを主に考えられた鏡器、同軸落射照明で大きな金属系標本を観察できるように考えられた鏡器、あるいは、自動検査装置の可動ガントリ上に載せられて鏡器自体をＸＹ方向に移動自在にするべく、小型にまとめられた鏡器などである。これらの鏡器は、使用の主目的に合わせるべく各部の寸法が当然異なっているため、それらに自動合焦装置を組み込んだ場合、図５におけるダイクロックミラー８から対物胴付（不図示）までの距離も相違している場合が多い。
【００１５】
更に、対物レンズについていえば、顕微鏡にはレボルバが備えられていて複数種の対物レンズを切り換えて併用しながら検鏡するのが普通であるが、対物胴付から後焦点面までの距離は対物レンズの品種毎に異なる。すなわち、シリンドリカルレンズ７の位置調整の基準となるべき対物レンズの後焦点面の位置は、組み合わせる鏡器や対物レンズの品種によってまちまちであるため、組み合わせる鏡器や対物レンズ毎にシリンドリカルレンズ７をいちいち位置調整するのは困難であった。
【００１６】
以上のように、標本表面１１にＡＦ光を線１２状に投影しようとする自動合焦装置では、組み合わせる鏡器や対物レンズが変わる毎にシリンドリカルレンズ７の位置調整をすることが困難であり、とりわけ高倍の対物レンズと組み合わせる場合には、対物レンズの後焦点面を実地に確認できないため、位置調整自体が不可能であるという問題点があった。
【００１７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、組み合わせる鏡器や対物レンズを変更しても合焦位置の調整が可能である自動合焦装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そして、本発明の態様のひとつである自動合焦装置は、光源から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する光学素子と、標本についての観察光学系を構成する要素のひとつである対物レンズと、当該対物レンズの結像面と共役な位置に受光面が配置されている受光素子と、当該光学素子及び当該対物レンズを通過させた光を当該標本の表面へ照射したときに当該表面で反射して当該対物レンズを戻る戻り光が当該受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と当該対物レンズとの間の距離を制御する距離制御手段と、当該観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて当該光学素子の位置を当該光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１９】
なお、上述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光学素子は、シリンドリカルレンズであってもよい。
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該駆動手段は、当該観察光学系の光学特性と当該光学素子の位置との関係を示す関係情報であって予め用意されている当該関係情報に基づいて当該光学素子の位置を移動させるように構成してもよい。
【００２０】
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光学素子に到来する光の光路中に挿入され、当該光の当該光路における色収差を補正する色収差補正手段と、当該観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて当該色収差の補正量を制御する色収差補正量制御手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００２１】
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光源から発せられて当該対物レンズへ導かれる光の光束を平行光束とするコリメートレンズを更に有し、当該受光素子の受光面は当該コリメートレンズの焦点に配置されており、当該駆動手段は、当該光学素子と当該コリメートレンズとを一体で移動させる、ように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以上のように構成することにより、組み合わせる鏡器や対物レンズを変更しても合焦位置を調整できるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第一の例の構成を示している。なお、同図において、図４や図５に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付し、これらについては個別の説明を省略する。
【００２４】
図１において、光源１はＡＦ光である赤外光を発する。
支持駆動機構７１はシリンドリカルレンズ７を光軸方向に沿って移動可能に支持駆動させるものであり、具体的には、市販の玉循環式直動案内であるが、クロスローラガイドや直進アリ溝など、他の形式でもよい。
【００２５】
７３はモータであり、変換機構７２は、モータ７３の回転運動を直進運動に変え、支持駆動機構７１に伝える変換機構である。
コンピュータ７４は制御手段として機能するものであり、データ記憶部を含む場合がある。また、７５はモータドライバであり、モータ７３の回転動作をコンピュータ７４の指示に応じて制御する。
【００２６】
赤外カットフィルタ７６は観察光学系に挿抜自在に設けられている。光源１から発せられる赤外光はダイクロックミラー８で光路を折り曲げられるのであるが、実際には一部が観察光学系に漏れてしまうため、この漏れを阻止するために赤外カットフィルタ７６が用いられる。赤外カットフィルタ７６は、普段の標本検鏡時はこれを観察系の光路に挿入しておくが、後述のようにシリンドリカルレンズ７の位置調整をするときには光路から抜かれる。なお、光源１から発せられる光の波長は必ずしも赤外域でなくてもよいのであるが、その場合には、赤外カットフィルタ７６の代わりに、光源１から発せられる光を遮光する特性を有するフィルタを用いるようにする。
【００２７】
観察光学系の終端に置かれているカメラ７７は観察画像を撮像するものである。カメラ７７としては、観察波長域の他に赤外域にも感度を有しているものを使用する。なお、光源１で生じさせる光の波長が赤外域でない場合には、カメラ７７として、観察波長域の他に当該光源１で生じさせる光の波長においても感度を有しているものを用いるようにする。
【００２８】
次に、図１に示した構成における自動合焦装置で適切な自動合焦動作を行わせるために必要な、シリンドリカルレンズ７の位置調整の手順について説明する。
まず、この自動合焦装置を鏡器や対物レンズ１０と組み合わせ、装置として使用可能な状態にする。なお、このとき、赤外カットフィルタ７６は観察光学系から抜いておく。すると標本表面１１上に投影される線１２の様子がカメラ７７で撮像される。
【００２９】
ここで、標本表面１１の高さを、不図示の上下機構により繰り返し上下させてみる。このときにシリンドリカルレンズ７の焦点面が対物レンズ１０の後焦点面に一致していれば、シリンドリカルレンズ７の作用する方向においてＡＦ光は対物レンズ１０と標本表面１１との間で平行になるので、標本表面１１を上下させても、そこに投影される線１２の長さは変化しないはずである。従って、このときに線１２の長さが変化するようであれば、コンピュータ７４へシリンドリカルレンズ７の相対移動量の移動命令若しくは絶対位置の移動命令を入力してモータドライバ７５への制御指示を与えさせてモータ７３を回転せしめ、シリンドリカルレンズ７の位置を変化させる。そして、線１２の長さが変化しない位置を見出すことにより、シリンドリカルレンズ７の位置調整が完了する。
【００３０】
なお、この自動合焦装置を異なる鏡器や対物レンズと組み合わせて使用する場合には、上記の調整を組み合わせる鏡器や対物レンズ毎に予め行っておき、調整完了時のシリンドリカルレンズ７の絶対位置を示す情報（鏡器や対物レンズの種別で決まる観察光学系の光学特性と調整完了時のシリンドリカルレンズ７の絶対位置との関係を示す関係情報）を、コンピュータ７４に含まれる記憶部に格納しておくようにする。そして、上記の組み合わせを変更したときには、その変更の度に、その変更後の組み合わせに対応するシリンドリカルレンズ７の絶対位置の情報をコンピュータ７４が記憶装置から読み出し、その情報に基づいた絶対位置の移動命令をモータドライバ７５に与えてモータ７３を回転させ、シリンドリカルレンズ７を当該情報に係る絶対位置へ移動させると、その組み合わせの変更に伴う位置の再調整が瞬時に且つ自動で完了する。
【００３１】
以上のように、図１に示した構成の自動合焦装置によれば、専門的な光学調整の知識技能を持たないような使用者であっても、シリンドリカルレンズ７の位置調整を容易に行うことができ、適切な自動合焦機能が利用可能となる。
【００３２】
次に図２について説明する。同図は本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第二の例の構成を示しており、図１に示した第一の例に係る自動合焦装置の変形例である。なお、図２において、図１に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付している。
【００３３】
図２において、図１におけるものから主に追加または置き換えた構成要素について説明する。
光源１は赤外レーザ光を発する。
【００３４】
６ａは、図１におけるハーフミラー６の代わりのＰＢＳ（Polarized Beam Splitter ）６ａである。
リレーレンズ２１及び２２は、ＡＦ光である赤外光の光路における色収差を補正する色収差補正レンズであり、両者の間に中間結像位置を有している。
【００３５】
支持駆動機構２３はリレーレンズ２２を光軸に沿って移動自在に支持するものであり、モータ２４は支持駆動機構２３を駆動する。また、モータドライバ２５はモータ２４の回転動作を、コンピュータであるコントロール部７４の指示に応じて制御する。
【００３６】
この他、シリンドリカルレンズ７の支持駆動機構などは、図１に示した実施例におけるものと同様のものである。
なお、１０は偏光板であり、ＰＢＳ６ａで光路を分割するためには必要なものであるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３７】
この図２に示した顕微鏡において、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…を様々に切り換えながら検鏡する場合、観察光である可視光と、ＡＦ光である赤外光との色収差の乖離量は対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の品種毎に異なるため、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の品種を入れ替えると、ＡＦ光の戻り光がレンズ２２で再結像する位置は異なることとなる。
【００３８】
そこで、レンズ２２を光軸方向に移動可能な支持駆動機構２３で支持するようにし、コントロール部１がモータドライバ２５へ移動命令を送り、モータ２４を回転せしめて支持駆動機構２３に支持されてレンズ２２を移動させ、レンズ２２によるＡＦ戻り光の焦点をレンズ２１の焦点面に一致させるようにする。このようにすると、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…のいずれを用いても、その色収差を補正して、観察像を常に良好に合焦させることができる。
【００３９】
なお、このとき、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の各々に対応したレンズ２２の位置を示す位置情報をコントロール部１が有している記憶部に予め格納しておくようにし、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の切り換えの度に対応する位置情報を読み出し、その位置情報に係る位置にレンズ２２を動かすようにすると、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…を切り換えても、いずれの対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の色収差補正を瞬時に且つ自動で完了させることができる。また、組み合わせる鏡器を変えた場合も、同様にすることができる。
【００４０】
ところで、色収差補正レンズ２１及び２２とシリンドリカルレンズ７とは、これを具備する目的が異なるので、それらの支持駆動機構のもたらす作用効果も異なる。
もしもリレーレンズ２１及び２２を移動させる支持駆動機構２３が設けられておらず、色収差の適切な補正ができないとすると、赤外光を使って自動合焦装置が合焦と判定した標本高さにおいても、観察光では合焦していないという不具合が生じ得る。しかしながら、この場合、自動合焦の感度自体は劣化していない。
【００４１】
これに対し、もしもシリンドリカルレンズ７を移動させる支持駆動機構７１が設けられておらず、シリンドリカルレンズ７の位置が適切でないとすると、これは、シリンドリカルレンズ７が作用する方向において対物レンズ１０と標本表面１１との間で光束が平行にならないということであるから、標本表面１１からの戻り光がシリンドリカルレンズ７を通った後に元の平行光に戻らないということになる。これは、標本高さを変化させても受光素子１４上でスポットが極小の点になることがないということであるから、これはすなわち自動合焦の感度が損なわれてしまうことを意味するものである。
【００４２】
以上のように、図２に示した構成の自動合焦装置によれば、シリンドリカルレンズ７の位置調整のみならず、色収差補正をも自動で行うことができる。
次に図３について説明する。同図は本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第三の例の構成を示している。なお、図３において、図１に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付している。
【００４３】
図３に示す構成においては、シリンドリカルレンズ７は光源１とコリメーションレンズ４との間に配置されている。そしてシリンドリカルレンズ７の作用する方向において、コリメーションレンズ４の集光作用と合成して、対物レンズ１０の後焦点面にＡＦ光が集光するように構成されている。
【００４４】
図３においては図１におけるハーフミラー６の代わりにミラー６ｂが備えられている。ミラー６ｂは標本表面１１からの戻り光の光軸を分離するためのものであるが、図３においては光源１とコリメーションレンズ４との間にミラー６ｂが配置されている。また、この図３におけるミラー６ｂは、図１における遮光板５の機能をも兼ねており、光束の正確に半分だけを遮光するように挿入されている。このようにしても、ＡＦ光が標本表面１１で線状に投影されることは、図１に示した構成例と同様である。
【００４５】
なお、受光素子１４はコリメーションレンズ４の焦点位置に配置されている。また、支持駆動機構７１は、光源１、シリンドリカルレンズ７、コリメーションレンズ４、ミラー６ｂ、及び受光素子１４を含む一体の部組７８を支持しており、これらが一体的に移動する。
【００４６】
なお、７６は観察光学系に挿抜可能なＩＲカットフィルタであり、図１におけるものと同様のものである。
図３の構成において、ＡＦ光は標本表面１１で線上に投影された後反射して対物レンズ１０へと戻った後には、シリンドリカルレンズ７を通らずに受光素子１４の受光面へ達するから、標本表面１１が合焦高さにある場合、受光素子１４上には線状の像が結像する。ここで、標本表面１１がデフォーカスすると、その線幅が図３における「ＰＡ」側にボケて膨らむか、若しくは「ＰＢ」側にボケて膨らむかのどちらかの状態となるので、受光素子１４の受光面上で結像している線が極小の幅になるように標本表面１１の高さを調整すれば、自動合焦が実現する。
【００４７】
なお、シリンドリカルレンズ７の位置の調整手順自体は、図１に示した実施例における調整手順と同様である。ここで、前述したように、図３の構成においては、光源１、シリンドリカルレンズ７、コリメーションレンズ４、ミラー（兼遮光板）６ｂ、及び受光素子１４が一体的に移動する。この光線の動きを考察すると、シリンドリカルレンズ７が作用する方向において、調整の完了した状態で標本表面１１が合焦高さにあれば、往路で対物レンズ１０の後焦点面を通ったＡＦ光が復路で再び対物レンズ１０の後焦点面を通るのであるから、光源１と共役の位置に配置されている受光素子１４の受光面上には幅極小の線が投影される。従って、これらを一体の部組７８として移動させるようにしても、シリンドリカルレンズ７の位置調整が可能なのである。
【００４８】
以上のように、図３に示した構成の自動合焦装置によれば、シリンドリカルレンズ７の位置調整を行うことができる上に、装置全体を小型にまとめることができる。
以上説明してきたように、上述した本発明の各実施例に係る自動合焦装置のいずれによっても、シリンドリカルレンズが作用して集光する位置を対物レンズの後焦点面に常に一致させることができるので、自動合焦の感度を鋭敏に保つことができる。
【００４９】
その他、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第一の例の構成を示す図である。
【図２】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第二の例の構成を示す図である。
【図３】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第三の例の構成を示す図である。
【図４】顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第一の例の概念図である。
【図５】顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第二の例の概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 光源
４ コリメーションレンズ
５ 遮光板
６ ハーフミラー
６ａ ＰＢＳ
６ｂ ミラー
７ シリンドリカルレンズ
８ ダイクロイックミラー
１０、１０ａ、１０ｂ 対物レンズ
１１ 標本表面
１２ 線
１３ 結像光学系
１４ 受光素子
１５、１６、１７ 光学素子
２１、２２ リレーレンズ（色収差補正レンズ）
２３、７１ 支持駆動機構
２４、７３ モータ
２５、７５ モータドライバ
２６ 偏光板
５２ スポット
７２ 変換機構
７４ コンピュータ
７６ 赤外カットフィルタ
７７ カメラ
７８ 部組
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡の技術に関し、特に、自動合焦の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から顕微鏡に用いられている自動合焦技術に関し、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。以下、この技術を説明する。
図４は、顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第一の例の概念図である。なお、この例は、特許文献１においても従来の技術として説明がされているものである。
【０００３】
同図において、光源１から発せられた不可視ＡＦ（Auto Focus）光は、コリメーションレンズ４によって平行光束にされた後、正確にその光束の半分を遮光板５で遮光されることにより半月形の断面を持つ光束となる。
【０００４】
その後、この光束はハーフミラー６を透過してダイクロックミラー８で光路を折り曲げられて対物レンズ１０に入射して結像せしめられるが、その結像面の近傍には標本表面１１がある。この標本表面１１で反射された光束が対物レンズ１０で平行光束に戻されると、その光束は入射時とは光軸を挟んで反対側に半月形の断面を持つものとなる。
【０００５】
この光束はその後ダイクロックミラー８で折り曲げられた後、ハーフミラー６で今度は反射され、結像光学系１３を通った後に受光素子１４近傍に再び結像する。
受光素子１４の受光面は予め結像光学系１３の焦点面に対して正確に位置決めされており、また結像光学系１３の当該焦点面（すなわち受光素子１４の受光面）は対物レンズ１０の焦点面と共役になるように予め組み立て調整されている。従って、標本表面１１が対物レンズ１０の結像面に一致するときには、標本表面１１には極小のスポット５２が結像せしめられると共に、受光素子１４上にも極小の点が結像する。
【０００６】
ここで、標本表面１１が例えばニアフォーカスの位置にあるときには、標本表面からの戻り光が対物１０の下流で扇の骨の如く末広がりの不平行になり、受光素子１４のファー側に結像しようとして、当該受光素子１４の図中右半分の表面へ、半月状の広がりを以って到達する。逆に、標本表面が対物レンズ１０のファーフォーカスの位置にあるときには、標本表面からの戻り光は結像光学系１３のニア側に結像して、当該受光素子１４の図中左半分の表面へ、半月状の広がりを以って到達する。そこで、受光素子１４へ到達するときのこの戻り光の分布を検出し、この戻り光が受光素子１４の中央に極小の点を結ぶように標本表面１１の高さ（すなわち対物レンズ１０と標本表面１１との間の距離）を不図示の制御手段により駆動制御すれば、自動合焦が実現する。
【０００７】
なお、図４において、１５、１６、及び１７は、落射照明系及び観察系を構成する光学素子群であり、ここでは詳細な説明を省くが、この落射光学系／観察系の観察光と前述した不可視ＡＦ光とは色収差の乖離が生じないように不図示の手段によって色収差の補正がなされているので、光源１からの不可視ＡＦ光で標本表面１１に合焦させたときには、観察像も良好に合焦する。
【０００８】
特許文献１においても指摘されているが、上述した合焦装置においては、例えば標本表面が凹凸に富む場合にその凹凸の絶壁部分にＡＦ光が当たると、これが散乱性の反射をしてしまうために対物レンズ１０に殆ど戻らなくなる結果、自動合焦が困難になることがある。また、ＡＦ光は、標本の僅かな位置ズレによって微細な凹凸の凹部に当たることもあれば凸部に当たることもあり不確定であるため、検鏡の度にニアフォーカス気味に合焦を完了してしまうこともあればファーフォーカス気味に合焦を完了してしまうこともあり、観察画像の質が安定しない。半導体検査装置を初めとする自動機などでは、操作者が装置に付きっきりで焦点の微調整をするわけにいかないので、この問題は重大なものであった。
【０００９】
これに対し、特許文献１では、図５に示すような自動合焦装置を提案している。この第二の従来例に係る自動合焦装置は、図４に示した自動合焦装置に、シリンドリカルレンズ７が追加されて構成されている。言うまでもなく、シリンドリカルレンズとは、入射した光を光軸と直交する直線上に集光する、一方向にのみ集光作用を持つ円筒面のレンズである。
【００１０】
図５において、実線で描かれている光束は、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持たない面内での光跡であり、これは図４に描かれているものと同様である。一方、図５において破線で描かれている光束は、これと直交する面内の光跡を便宜的に紙面に重ねて描いたものであり、すなわち、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持つ面内の様子を表しているものである。
【００１１】
これによると、シリンドリカルレンズ７に入射した平行光束は集光作用を持つ面内でのみ集光するのであるが、ここで、その焦点が対物レンズ１０の後焦点面に一致するように、シリンドリカルレンズ７の位置が予め調整されている。そのため、破線の光跡は対物レンズ１０を通過すると対物レンズ１０と標本表面１１との間で平行光束になる。従って、標本表面１１の高さが対物レンズ１０の焦点面に一致しているときには、標本表面１１に線１２が現れる。ここで、この線１２の幅方向は、シリンドリカルレンズ７が集光作用を持つ方向に対し直交する方向である。
【００１２】
このようにして、線１２を標本表面１１へ投影するようにすると、標本表面の凹凸の絶壁部分でＡＦ光が例え散乱したとしても、線１２の他の大部分からの反射光が対物レンズ１０に戻るので正常な自動合焦を行うことができる。また、標本表面の凹凸の平均の高さに自動合焦がされるので、観察画像の合焦具合がいつも一定になるのである。
【特許文献１】特開平０８−２５４６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図５に示した自動合焦装置では、シリンドリカルレンズ７の焦点を対物レンズ１０の後焦点面に一致させることが肝要である。しかし、とりわけ高倍の対物レンズにおいては、焦点距離が短いために、その後焦点面が対物レンズの枠の内部に位置しているものもある。そのような対物レンズを使用する場合、組み合わせる対物レンズの後焦点面の位置を自動合焦装置の組み立て調整時に実地に確認することは困難であるから、シリンドリカルレンズ７の位置の調整は不可能であった。
【００１４】
また、自動合焦装置を組み込もうとする鏡器には複数の系列があるのが普通である。すなわち、例えば、透過照明で生物系標本を観察することを主に考えられた鏡器、同軸落射照明で大きな金属系標本を観察できるように考えられた鏡器、あるいは、自動検査装置の可動ガントリ上に載せられて鏡器自体をＸＹ方向に移動自在にするべく、小型にまとめられた鏡器などである。これらの鏡器は、使用の主目的に合わせるべく各部の寸法が当然異なっているため、それらに自動合焦装置を組み込んだ場合、図５におけるダイクロックミラー８から対物胴付（不図示）までの距離も相違している場合が多い。
【００１５】
更に、対物レンズについていえば、顕微鏡にはレボルバが備えられていて複数種の対物レンズを切り換えて併用しながら検鏡するのが普通であるが、対物胴付から後焦点面までの距離は対物レンズの品種毎に異なる。すなわち、シリンドリカルレンズ７の位置調整の基準となるべき対物レンズの後焦点面の位置は、組み合わせる鏡器や対物レンズの品種によってまちまちであるため、組み合わせる鏡器や対物レンズ毎にシリンドリカルレンズ７をいちいち位置調整するのは困難であった。
【００１６】
以上のように、標本表面１１にＡＦ光を線１２状に投影しようとする自動合焦装置では、組み合わせる鏡器や対物レンズが変わる毎にシリンドリカルレンズ７の位置調整をすることが困難であり、とりわけ高倍の対物レンズと組み合わせる場合には、対物レンズの後焦点面を実地に確認できないため、位置調整自体が不可能であるという問題点があった。
【００１７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、組み合わせる鏡器や対物レンズを変更しても合焦位置の調整が可能である自動合焦装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そして、本発明の態様のひとつである自動合焦装置は、光源から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する光学素子と、標本についての観察光学系を構成する要素のひとつである対物レンズと、当該対物レンズの結像面と共役な位置に受光面が配置されている受光素子と、当該光学素子及び当該対物レンズを通過させた光を当該標本の表面へ照射したときに当該表面で反射して当該対物レンズを戻る戻り光が当該受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と当該対物レンズとの間の距離を制御する距離制御手段と、当該観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて当該光学素子の位置を当該光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１９】
なお、上述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光学素子は、シリンドリカルレンズであってもよい。
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該駆動手段は、当該観察光学系の光学特性と当該光学素子の位置との関係を示す関係情報であって予め用意されている当該関係情報に基づいて当該光学素子の位置を移動させるように構成してもよい。
【００２０】
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光学素子に到来する光の光路中に挿入され、当該光の当該光路における色収差を補正する色収差補正手段と、当該観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて当該色収差の補正量を制御する色収差補正量制御手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００２１】
また、前述した本発明に係る自動合焦装置において、当該光源から発せられて当該対物レンズへ導かれる光の光束を平行光束とするコリメートレンズを更に有し、当該受光素子の受光面は当該コリメートレンズの焦点に配置されており、当該駆動手段は、当該光学素子と当該コリメートレンズとを一体で移動させる、ように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以上のように構成することにより、組み合わせる鏡器や対物レンズを変更しても合焦位置を調整できるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第一の例の構成を示している。なお、同図において、図４や図５に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付し、これらについては個別の説明を省略する。
【００２４】
図１において、光源１はＡＦ光である赤外光を発する。
支持駆動機構７１はシリンドリカルレンズ７を光軸方向に沿って移動可能に支持駆動させるものであり、具体的には、市販の玉循環式直動案内であるが、クロスローラガイドや直進アリ溝など、他の形式でもよい。
【００２５】
７３はモータであり、変換機構７２は、モータ７３の回転運動を直進運動に変え、支持駆動機構７１に伝える変換機構である。
コンピュータ７４は制御手段として機能するものであり、データ記憶部を含む場合がある。また、７５はモータドライバであり、モータ７３の回転動作をコンピュータ７４の指示に応じて制御する。
【００２６】
赤外カットフィルタ７６は観察光学系に挿抜自在に設けられている。光源１から発せられる赤外光はダイクロックミラー８で光路を折り曲げられるのであるが、実際には一部が観察光学系に漏れてしまうため、この漏れを阻止するために赤外カットフィルタ７６が用いられる。赤外カットフィルタ７６は、普段の標本検鏡時はこれを観察系の光路に挿入しておくが、後述のようにシリンドリカルレンズ７の位置調整をするときには光路から抜かれる。なお、光源１から発せられる光の波長は必ずしも赤外域でなくてもよいのであるが、その場合には、赤外カットフィルタ７６の代わりに、光源１から発せられる光を遮光する特性を有するフィルタを用いるようにする。
【００２７】
観察光学系の終端に置かれているカメラ７７は観察画像を撮像するものである。カメラ７７としては、観察波長域の他に赤外域にも感度を有しているものを使用する。なお、光源１で生じさせる光の波長が赤外域でない場合には、カメラ７７として、観察波長域の他に当該光源１で生じさせる光の波長においても感度を有しているものを用いるようにする。
【００２８】
次に、図１に示した構成における自動合焦装置で適切な自動合焦動作を行わせるために必要な、シリンドリカルレンズ７の位置調整の手順について説明する。
まず、この自動合焦装置を鏡器や対物レンズ１０と組み合わせ、装置として使用可能な状態にする。なお、このとき、赤外カットフィルタ７６は観察光学系から抜いておく。すると標本表面１１上に投影される線１２の様子がカメラ７７で撮像される。
【００２９】
ここで、標本表面１１の高さを、不図示の上下機構により繰り返し上下させてみる。このときにシリンドリカルレンズ７の焦点面が対物レンズ１０の後焦点面に一致していれば、シリンドリカルレンズ７の作用する方向においてＡＦ光は対物レンズ１０と標本表面１１との間で平行になるので、標本表面１１を上下させても、そこに投影される線１２の長さは変化しないはずである。従って、このときに線１２の長さが変化するようであれば、コンピュータ７４へシリンドリカルレンズ７の相対移動量の移動命令若しくは絶対位置の移動命令を入力してモータドライバ７５への制御指示を与えさせてモータ７３を回転せしめ、シリンドリカルレンズ７の位置を変化させる。そして、線１２の長さが変化しない位置を見出すことにより、シリンドリカルレンズ７の位置調整が完了する。
【００３０】
なお、この自動合焦装置を異なる鏡器や対物レンズと組み合わせて使用する場合には、上記の調整を組み合わせる鏡器や対物レンズ毎に予め行っておき、調整完了時のシリンドリカルレンズ７の絶対位置を示す情報（鏡器や対物レンズの種別で決まる観察光学系の光学特性と調整完了時のシリンドリカルレンズ７の絶対位置との関係を示す関係情報）を、コンピュータ７４に含まれる記憶部に格納しておくようにする。そして、上記の組み合わせを変更したときには、その変更の度に、その変更後の組み合わせに対応するシリンドリカルレンズ７の絶対位置の情報をコンピュータ７４が記憶装置から読み出し、その情報に基づいた絶対位置の移動命令をモータドライバ７５に与えてモータ７３を回転させ、シリンドリカルレンズ７を当該情報に係る絶対位置へ移動させると、その組み合わせの変更に伴う位置の再調整が瞬時に且つ自動で完了する。
【００３１】
以上のように、図１に示した構成の自動合焦装置によれば、専門的な光学調整の知識技能を持たないような使用者であっても、シリンドリカルレンズ７の位置調整を容易に行うことができ、適切な自動合焦機能が利用可能となる。
【００３２】
次に図２について説明する。同図は本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第二の例の構成を示しており、図１に示した第一の例に係る自動合焦装置の変形例である。なお、図２において、図１に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付している。
【００３３】
図２において、図１におけるものから主に追加または置き換えた構成要素について説明する。
光源１は赤外レーザ光を発する。
【００３４】
６ａは、図１におけるハーフミラー６の代わりのＰＢＳ（Polarized Beam Splitter ）６ａである。
リレーレンズ２１及び２２は、ＡＦ光である赤外光の光路における色収差を補正する色収差補正レンズであり、両者の間に中間結像位置を有している。
【００３５】
支持駆動機構２３はリレーレンズ２２を光軸に沿って移動自在に支持するものであり、モータ２４は支持駆動機構２３を駆動する。また、モータドライバ２５はモータ２４の回転動作を、コンピュータであるコントロール部７４の指示に応じて制御する。
【００３６】
この他、シリンドリカルレンズ７の支持駆動機構などは、図１に示した実施例におけるものと同様のものである。
なお、１０は偏光板であり、ＰＢＳ６ａで光路を分割するためには必要なものであるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３７】
この図２に示した顕微鏡において、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…を様々に切り換えながら検鏡する場合、観察光である可視光と、ＡＦ光である赤外光との色収差の乖離量は対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の品種毎に異なるため、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の品種を入れ替えると、ＡＦ光の戻り光がレンズ２２で再結像する位置は異なることとなる。
【００３８】
そこで、レンズ２２を光軸方向に移動可能な支持駆動機構２３で支持するようにし、コントロール部１がモータドライバ２５へ移動命令を送り、モータ２４を回転せしめて支持駆動機構２３に支持されてレンズ２２を移動させ、レンズ２２によるＡＦ戻り光の焦点をレンズ２１の焦点面に一致させるようにする。このようにすると、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…のいずれを用いても、その色収差を補正して、観察像を常に良好に合焦させることができる。
【００３９】
なお、このとき、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の各々に対応したレンズ２２の位置を示す位置情報をコントロール部１が有している記憶部に予め格納しておくようにし、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の切り換えの度に対応する位置情報を読み出し、その位置情報に係る位置にレンズ２２を動かすようにすると、対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…を切り換えても、いずれの対物レンズ１０ａ、１０ｂ、…の色収差補正を瞬時に且つ自動で完了させることができる。また、組み合わせる鏡器を変えた場合も、同様にすることができる。
【００４０】
ところで、色収差補正レンズ２１及び２２とシリンドリカルレンズ７とは、これを具備する目的が異なるので、それらの支持駆動機構のもたらす作用効果も異なる。
もしもリレーレンズ２１及び２２を移動させる支持駆動機構２３が設けられておらず、色収差の適切な補正ができないとすると、赤外光を使って自動合焦装置が合焦と判定した標本高さにおいても、観察光では合焦していないという不具合が生じ得る。しかしながら、この場合、自動合焦の感度自体は劣化していない。
【００４１】
これに対し、もしもシリンドリカルレンズ７を移動させる支持駆動機構７１が設けられておらず、シリンドリカルレンズ７の位置が適切でないとすると、これは、シリンドリカルレンズ７が作用する方向において対物レンズ１０と標本表面１１との間で光束が平行にならないということであるから、標本表面１１からの戻り光がシリンドリカルレンズ７を通った後に元の平行光に戻らないということになる。これは、標本高さを変化させても受光素子１４上でスポットが極小の点になることがないということであるから、これはすなわち自動合焦の感度が損なわれてしまうことを意味するものである。
【００４２】
以上のように、図２に示した構成の自動合焦装置によれば、シリンドリカルレンズ７の位置調整のみならず、色収差補正をも自動で行うことができる。
次に図３について説明する。同図は本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第三の例の構成を示している。なお、図３において、図１に示したものと対応している構成要素には同一の符号を付している。
【００４３】
図３に示す構成においては、シリンドリカルレンズ７は光源１とコリメーションレンズ４との間に配置されている。そしてシリンドリカルレンズ７の作用する方向において、コリメーションレンズ４の集光作用と合成して、対物レンズ１０の後焦点面にＡＦ光が集光するように構成されている。
【００４４】
図３においては図１におけるハーフミラー６の代わりにミラー６ｂが備えられている。ミラー６ｂは標本表面１１からの戻り光の光軸を分離するためのものであるが、図３においては光源１とコリメーションレンズ４との間にミラー６ｂが配置されている。また、この図３におけるミラー６ｂは、図１における遮光板５の機能をも兼ねており、光束の正確に半分だけを遮光するように挿入されている。このようにしても、ＡＦ光が標本表面１１で線状に投影されることは、図１に示した構成例と同様である。
【００４５】
なお、受光素子１４はコリメーションレンズ４の焦点位置に配置されている。また、支持駆動機構７１は、光源１、シリンドリカルレンズ７、コリメーションレンズ４、ミラー６ｂ、及び受光素子１４を含む一体の部組７８を支持しており、これらが一体的に移動する。
【００４６】
なお、７６は観察光学系に挿抜可能なＩＲカットフィルタであり、図１におけるものと同様のものである。
図３の構成において、ＡＦ光は標本表面１１で線上に投影された後反射して対物レンズ１０へと戻った後には、シリンドリカルレンズ７を通らずに受光素子１４の受光面へ達するから、標本表面１１が合焦高さにある場合、受光素子１４上には線状の像が結像する。ここで、標本表面１１がデフォーカスすると、その線幅が図３における「ＰＡ」側にボケて膨らむか、若しくは「ＰＢ」側にボケて膨らむかのどちらかの状態となるので、受光素子１４の受光面上で結像している線が極小の幅になるように標本表面１１の高さを調整すれば、自動合焦が実現する。
【００４７】
なお、シリンドリカルレンズ７の位置の調整手順自体は、図１に示した実施例における調整手順と同様である。ここで、前述したように、図３の構成においては、光源１、シリンドリカルレンズ７、コリメーションレンズ４、ミラー（兼遮光板）６ｂ、及び受光素子１４が一体的に移動する。この光線の動きを考察すると、シリンドリカルレンズ７が作用する方向において、調整の完了した状態で標本表面１１が合焦高さにあれば、往路で対物レンズ１０の後焦点面を通ったＡＦ光が復路で再び対物レンズ１０の後焦点面を通るのであるから、光源１と共役の位置に配置されている受光素子１４の受光面上には幅極小の線が投影される。従って、これらを一体の部組７８として移動させるようにしても、シリンドリカルレンズ７の位置調整が可能なのである。
【００４８】
以上のように、図３に示した構成の自動合焦装置によれば、シリンドリカルレンズ７の位置調整を行うことができる上に、装置全体を小型にまとめることができる。
以上説明してきたように、上述した本発明の各実施例に係る自動合焦装置のいずれによっても、シリンドリカルレンズが作用して集光する位置を対物レンズの後焦点面に常に一致させることができるので、自動合焦の感度を鋭敏に保つことができる。
【００４９】
その他、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第一の例の構成を示す図である。
【図２】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第二の例の構成を示す図である。
【図３】本発明を実施する自動合焦装置を含む顕微鏡の第三の例の構成を示す図である。
【図４】顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第一の例の概念図である。
【図５】顕微鏡に用いられる従来の自動合焦装置の第二の例の概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 光源
４ コリメーションレンズ
５ 遮光板
６ ハーフミラー
６ａ ＰＢＳ
６ｂ ミラー
７ シリンドリカルレンズ
８ ダイクロイックミラー
１０、１０ａ、１０ｂ 対物レンズ
１１ 標本表面
１２ 線
１３ 結像光学系
１４ 受光素子
１５、１６、１７ 光学素子
２１、２２ リレーレンズ（色収差補正レンズ）
２３、７１ 支持駆動機構
２４、７３ モータ
２５、７５ モータドライバ
２６ 偏光板
５２ スポット
７２ 変換機構
７４ コンピュータ
７６ 赤外カットフィルタ
７７ カメラ
７８ 部組
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する光学素子と、
標本についての観察光学系を構成する要素のひとつである対物レンズと、
前記対物レンズの結像面と共役な位置に受光面が配置されている受光素子と、
前記光学素子及び前記対物レンズを通過させた光を前記標本の表面へ照射したときに当該表面で反射して当該対物レンズを戻る戻り光が前記受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と当該対物レンズとの間の距離を制御する距離制御手段と、
前記観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて前記光学素子の位置を前記光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、
を有することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
前記光学素子は、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記観察光学系の光学特性と前記光学素子の位置との関係を示す関係情報であって予め用意されている当該関係情報に基づいて当該光学素子の位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記光学素子に到来する光の光路中に挿入され、当該光の当該光路における色収差を補正する色収差補正手段と、
前記観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて前記色収差の補正量を制御する色収差補正量制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載の自動合焦装置。
【請求項５】
前記光源から発せられて前記対物レンズへ導かれる光の光束を平行光束とするコリメートレンズを更に有し、
前記受光素子の受光面は前記コリメートレンズの焦点に配置されており、
前記駆動手段は、前記光学素子と前記コリメートレンズとを一体で移動させる、
ことを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載の自動合焦装置。
【請求項１】
光源から入射した光を光軸に直交する直線上へ集光する光学素子と、
標本についての観察光学系を構成する要素のひとつである対物レンズと、
前記対物レンズの結像面と共役な位置に受光面が配置されている受光素子と、
前記光学素子及び前記対物レンズを通過させた光を前記標本の表面へ照射したときに当該表面で反射して当該対物レンズを戻る戻り光が前記受光面に結ぶ像の大きさを最小とするように当該表面と当該対物レンズとの間の距離を制御する距離制御手段と、
前記観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて前記光学素子の位置を前記光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、
を有することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
前記光学素子は、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記観察光学系の光学特性と前記光学素子の位置との関係を示す関係情報であって予め用意されている当該関係情報に基づいて当該光学素子の位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記光学素子に到来する光の光路中に挿入され、当該光の当該光路における色収差を補正する色収差補正手段と、
前記観察光学系の光学特性を変更したときに、当該変更に応じて前記色収差の補正量を制御する色収差補正量制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載の自動合焦装置。
【請求項５】
前記光源から発せられて前記対物レンズへ導かれる光の光束を平行光束とするコリメートレンズを更に有し、
前記受光素子の受光面は前記コリメートレンズの焦点に配置されており、
前記駆動手段は、前記光学素子と前記コリメートレンズとを一体で移動させる、
ことを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載の自動合焦装置。
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２７６３２０（Ｐ２００６−２７６３２０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３４４８（Ｐ２００５−９３４４８）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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