JP4388298B2

JP4388298B2 - 顕微鏡システム

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Publication number: JP4388298B2
Application number: JP2003114682A
Authority: JP
Inventors: 英明遠藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP2004317970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば対物レンズと標本との間の相対距離を調節して標本に対するオートフォーカスを行う電動焦準装置などを備えた顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、微細な標本を観察したり、標本の観察像をビデオ画像データとして記録することができる顕微鏡がある。この顕微鏡は、例えば生物分野の研究をはじめ、工業分野の検査工程にまで幅広く利用されている。この顕微鏡を利用する場合、通常、焦準ハンドルの操作により標本に対する焦点調整を行ってピント合せ作業を行う。ところが、高倍対物レンズのように焦点深度が浅く、フォーカス範囲が狭い場合には、素早くピント合わせ作業を行うのにかなりの熟練を要し、作業性が悪い。
【０００３】
このように作業性が悪いと、観察者の疲労、工業分野における生産効率の低下という悪影響を及ぼすことになる。特に検査工程などのルーチン作業中では、ピント合わせの作業を素早く行って検査時間を短縮することが非常に重要になる。
【０００４】
このような実情からピント合わせ作業を自動的にできる顕微鏡用のオートフォーカス（以下、ＡＦと称する）装置が種々提案され、さらにこれらの改善を目的とした提案も数多く行われている。
【０００５】
工業分野におけるＡＦ装置は、前述した操作性、スループットの向上のみならず、例えば多層形成された半導体ウエハのような段差形状を有する標本に対してそれぞれの層の欠陥及びパターン間の線幅を漏れなく検出、測定したり、標本上の微小に段差形状を高精度に測定するというニーズがあり、これらの検査、測定に適した性能を有するＡＦ装置が提案されている。
【０００６】
このような工業分野のＡＦ装置では、標本への対応性、ＡＦ時間の短縮等の理由から例えば赤外光レーザ等の光を標本に投射し、標本からの反射光の状態を検出してフォーカス動作を行う、いわゆるアクティブ型ＡＦ方式が多い。
【０００７】
一方、生物分野におけるＡＦ装置では、より正確なピント位置が要求されること、アクティブ方式において不可能な反射率の低い透過型の標本を使用することなどから、観察画像のコントラストを検出してＡＦ動作を行ういわゆるパッシブ型ＡＦ方式が主流である。
【０００８】
最近では、工業分野、生物分野に限らず、標本を載置するステージの平面（ＸＹ平面）方向への駆動を電動化し、ＡＦと併用することで標本の検査を自動化、高速化するケースが増えている。例えば、生物分野では、病理組織を遠隔地から検査するようないわゆるテレパソロジー技術が該当し、工業分野では、前述した半導体ウエハの自動欠陥検査装置などが該当する。
【０００９】
このようなＡＦ装置を備えた顕微鏡システムでは、ＸＹ平面内の移動に伴うＡＦによりピントのズレ、すなわち標本をＸＹ平面内で移動した場合、特定の位置、例えばアクティブ型ＡＦであれば標本の反射率が極端に低い範囲、パッシブ型ＡＦであればコントラストの極端に低い範囲などで、各ＡＦ方式でピント合わせが困難とされる標本エリアでＡＦ動作に失敗し、ピント位置がズレてしまう。
【００１０】
このようなピントのズレが生じると、正確な標本の検査が行えなくなって検査ミスが生じたり、又観察者の手動によるピント合わせが必要になるなどしてスループットの低下に繋がる。
【００１１】
このような問題を軽減するために例えば特開２００１−９１８４６には、ＡＦが成功した場合のＸＹＺ位置を順次記憶し、現在位置においてＡＦが失敗に終わった場合、前回ＡＦが成功したときのＺ位置を読み出し、このＺ位置へステージを移動させることで、ＡＦ失敗によるピントズレを最小限に留めることが記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、標本面に傾きがあると、前回のＡＦが現在位置から遠い位置で行われた場合、前回ＡＦが行われた位置と現在位置とでは、それぞれピントを合わせるためのＺ位置が全く異なり、前回ＡＦが成功したときのＺ位置へステージを移動させたとしても、現在位置ではピント位置が大きくズレてしまう。
【００１３】
又、特開２００１−９１８４６公報には、初期設定として基準標本をステージ上に載置し、この基準標本上の各位置でＡＦを行ってそのピント位置（Ｚ位置）を予め記憶し、これらピント位置を用いて標本のＸＹ平面内の移動に伴うステージのＺ位置の補正を行うことが開示されている。
【００１４】
しかしながら、このピント位置の補正では、ステージ自体の傾きの補正しか考慮されておらず、このステージ上に載置されている標本面の傾きに対しては何ら対策が施されていない。そのうえ、初期設定を行うのに多大な時間を要する。
【００１５】
そこで本発明は、標本内に対してＡＦが動作しないところがあっても、標本に対するピントズレを極力抑えて、安定して標本の画像を得ることができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、標本を載置するステージを対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して前記標本に対するオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、前記標本に対して前記オートフォーカスされたときの前記ステージの平面方向での座標を示す位置データと、前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータとを記憶する位置記憶手段と、前記標本に対して前記オートフォーカスがされない場合、このオートフォーカスされない前記座標から最も近い座標の前記位置データを前記位置記憶手段から検索し、この検索された前記位置データに対応する前記フォーカスデータを用いて前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を変化させるフォーカス位置補正手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡システムである。
【００１７】
また、本発明の第２の態様は、標本を載置するステージを対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ、前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して前記標本に対するオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、前記標本に対して前記オートフォーカスされたときの前記ステージの平面方向での座標を示す位置データと、前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータを記憶する位置記憶手段と、前記位置記憶手段に記憶されている少なくとも２箇所の座標における前記位置データ及び前記フォーカスデータに基づいて、前記標本面の傾きを算出する標本傾き算出手段と、前記標本に対して前記オートフォーカスがされない場合、このオートフォーカスされない座標での前記位置データと、前記標本傾き算出手段によって算出された前記標本の傾きと、に基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に基づいて前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を変化させるフォーカス位置補正手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡システムである。
【００１８】
本発明の第３の態様は、前記標本について、前記各座標での前記オートフォーカスが可能であるか否かを判断するオートフォーカス実行可否判断手段を含むことを特徴とする第１の態様または第２の態様の顕微鏡システムである。
また、本発明の第４の態様は、標本を載置するステージを、対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ、前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して常に前記標本に対してフォーカス位置を追従するリアルタイムオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、前記ステージの前記平面方向への移動量が予め設定された移動量に達する毎に、前記ステージの前記平面方向における位置データと、前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータと、を記憶する位置記憶手段と、前記位置記憶手段に記憶されている少なくとも２箇所の前記オートフォーカス位置の前記位置データ及び前記フォーカスデータに基づいて、前記標本面の傾きを算出する標本傾き算出手段と、前記標本に対するフォーカス位置の追従ができない場合、このフォーカス位置の追従ができない範囲内において、前記標本傾き算出手段により算出された前記標本面の傾きに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従って前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動するフォーカス位置補正手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡システムである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は顕微鏡システムの構成図である。電動レボルバを構成するレボルバ本体１には、複数の対物レンズ２が取付けられている。このレボルバ本体１は、レボルバ用モータ３の駆動によって回転し、任意の倍率を持った対物レンズ２を光路中に挿入させるものとなっている。
【００２１】
レボルバ穴（以下、レボ穴と省略する）位置検出部４は、レボルバ本体１のどの穴位置に対物レンズ２が取付けられているかを検出してその検出信号をコントロール部５に送出する。
【００２２】
このコントロール部５は、操作部６からの対物レンズ２の選択信号を受け、この選択信号により指示される対物レンズ２が光路中に挿入するための信号をレボルバ用モータ駆動部７に送出する機能を有する。
【００２３】
このレボルバ用モータ駆動部７は、コントロール部５からの信号を入力し、レボルバ用モータ３を駆動してレボルバ本体１を回転し、指示された対物レンズ２を光路中に挿入する。
【００２４】
コントロール部５は、図２に示すようにＣＰＵ本体８に対してデータバス９を介してＲＯＭ１０、ＲＡＭ１１及びＩ／Ｏポート１２が接続されている。このうちＲＯＭ１０には、顕微鏡システムを制御するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ１１は、顕微鏡システムの制御に必要なデータを格納する例えば揮発性メモリである。Ｉ／Ｏポート１２は、制御信号の入出力を行う。又、コントロール部５には、図示しないがＣＰＵ本体８を制御するために必要な発振器、アドレスデコーダ等の周辺回路が備えられている。各々の周辺装置に対する制御は、Ｉ／Ｏポート１２及びデータバス９を介して行われる。
【００２５】
Ｚステージ１３上には、ＸＹステージ１４が設けられている。このＸＹステージ１４上には、標本Ｓが載置される。Ｚステージ１３は、Ｚ方向（光軸方向）に移動可能であって、焦準用モータ１５の駆動によって光軸方向に上下動する。ＸＹステージ１４は、光軸方向に対して垂直なＸＹ平面内に移動可能であって、ＸＹステージ用モータ１６の駆動によってＸＹ平面内に２次元移動する。
【００２６】
焦準用モータ１５には焦準用モータ駆動部１７が接続され、ＸＹステージ用モータ１６にはＸＹステージ用モータ駆動部１８が接続され、これらモータ１５、１６はそれぞれ各モータ駆動部１７、１８によって駆動する。又、焦準用モータ駆動部１７及びＸＹステージ用モータ駆動部１８は、それぞれコントロール部５のＩ／Ｏポート１２に接続され、コントロール部５からの制御信号を入力する。
【００２７】
操作部６は、顕微鏡システムに対する操作指示を行うもので、ＡＦ開始スイッチ、フォーカス設定スイッチ、ＸＹ移動スイッチが設けられている。
【００２８】
一方、基準光源１９は、ＡＦに用いられるもので、例えば赤外線レーザ等の可視外光波長領域の波長のレーザ光を出力する。この基準光源１９は、レーザ駆動部２０によってパルス点灯され、かつ出射するレーザ光の強度が制御される。
【００２９】
この基準光源１９から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２１によって平行光に成形され、投光側ストッパ２２により光束の径の半分がカットされる。このカットされたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称する）２３に入射し、ここでＰ偏光成分のみが反射する。
【００３０】
このＰＢＳ２３で反射したＰ偏光成分のレーザ光束は、集光レンズ群２４により一旦集光されて色収差レンズ群２５に入射する。この色収差レンズ群２５は、色収差レンズ駆動部２６によって色収差レンズ駆動用モータ２７が駆動することにより光軸方向（矢印イ方向）に移動する。この色収差レンズ群２５の光軸方向への移動により色収差の補正が可能になる。なお、色収差レンズ駆動部２６は、コントロール部５から送出される制御信号に従って色収差レンズ駆動用モータ２７を駆動する。
【００３１】
この色収差レンズ群２５を通過したレーザ光束は、λ／４板２８を透過して４５°偏光されてダイクロイックミラー２９に入射する。このダイクロイックミラー２９は、赤外域のみのレーザ光束を反射する。このダイクロイックミラー２９で反射したレーザ光束は、対物レンズ２により集光されて標本Ｓ上にスポット形状の像として照射される。
【００３２】
標本Ｓで反射された光束は、標本Ｓに対するレーザ光束の照射の光路とは逆の光路、すなわち対物レンズ２、ダイクロイックミラー２９を進行してλ／４板２８に入射し、ここで４５°偏光されてＳ偏光成分に切り換わる。このλ／４板２８により偏光された光束は、色補正レンズ群２５、集光レンズ群２４を進行してＰＢＳ２３に入射する。そして、ＰＢＳ２３に入射した光束は、Ｓ偏光成分になっているので、ＰＢＳ２３をそのまま透過し、さらに集光レンズ群３０により受光センサ３１上に結像される。
【００３３】
この受光センサ３１は、２分割フォトダイオードであって、その分割ライン３１ａによってＡ範囲とＢ範囲との各受光領域に分けられる。この受光センサ３１は、分割ライン３１ａを光軸上に一致させて配置される。
【００３４】
この受光センサ３１に結像される光束のスポットは、図３(a)(b)に示すようにフォーカス位置の場合（標本Ｓがピント位置にある場合）にそのスポット領域が狭くなる。従って、受光センサ３１は、高い光強度を示すセンサ信号を出力する。又、スポットが図４(a)(b)に示すようにピント位置から上側（前ピン位置）にある場合は、Ａ範囲に偏った光強度分布となり、受光センサ３１は、かかる光強度分布を示すセンサ信号を出力する。又、スポットが図５(a)(b)に示すようにピント位置から下側（後ピン位置）にある場合は、Ｂ範囲に偏った光強度分布となり、受光センサ３１は、かかる光強度分布を示すセンサ信号を出力する。
【００３５】
信号処理部３２は、受光センサ３１から出力されたセンサ信号を入力し、このセンサ信号をＡ範囲とＢ範囲との各信号成分（Ａ範囲信号、Ｂ範囲信号）に分割し、これらＡ範囲信号、Ｂ範囲信号毎の各光強度の総和をそれぞれ算出し、図６(a)に示すような横軸をＺステージ１３の上下方向（デフォーカス）としたピント位置を挟んで左右対称なＡ範囲信号、Ｂ範囲信号の各カーブを検出し、これらカーブをコントローラ５に送出する。
【００３６】
このコントローラ５は、Ａ範囲信号、Ｂ範囲信号を入力し、これら信号から次式
（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） …（１）
を算出して図６(b)に示すようなカーブを求め、このカーブにおける入射光強度がゼロクロス点になるようにＺステージ１３を上下方向に制御する制御信号を焦準用モータ駆動部１７に送出し、フォーカス動作を行う。
【００３７】
以上のようにレーザ光を出射する光源１９を点灯制御し、標本Ｓに照射したときの反射光を検出することで、アクティブ型のＡＦ光学系が構成される。
【００３８】
一方、標本Ｓを観察するための照明用光源３３が設けられている。この照明用光源３３から放射された照明光は、レンズ３４を通り、ハーフミラー３５で反射して標本Ｓを上側から照射する。標本Ｓからの反射光は、対物レンズ２を通り、ハーフミラー３５を透過した後、ダイクロイックミラー２９を透過し、観察光となる。
【００３９】
なお、図示しないマニュアル焦準機構などを用いてＺステージ１３を光軸方向に上下動させたときの移動量を検出するエンコーダ３６が設けられている。このエンコーダ３６の出力パルスは、パルスカウンタ３７によりカウントされ、このカウント値がコントロール部５に送られるようになっている。
【００４０】
コントロール部５は、図７に示すように位置記憶部３８とフォーカス位置補正部３９とを有する。このうち位置記憶部３８は、標本Ｓに対してＡＦされたときのＸＹステージ１４の平面方向の位置データ（ＸＹ座標）と、標本Ｓと対物レンズ２との間の距離のフォーカスデータすなわちＺステージ１３のＺ方向の位置とを例えばＲＡＭ１１に記憶する機能を有する。
【００４１】
フォーカス位置補正部３９は、標本Ｓに対してＡＦがされないと、このＡＦされないＸＹステージ１４のＸＹ座標から最も近い位置のＸＹ座標をＲＡＭ１１から検索し、この検索されたＸＹ座標に対応するＺ方向の位置に従ってＺステージ１３を光軸方向に移動させる機能を有する。
【００４２】
次に、上記の如く構成された装置のＡＦ動作について説明する。
【００４３】
観察者は、例えば図８に示すように半導体ウエハＳの表面上に対して複数の観察位置Ｑ_Ａ、Ｑ_Ｂ、Ｑ_Ｃ、…にピントを合わせながら半導体ウエハＳの検査を行う。
【００４４】
先ず、観察者は、観察位置Ｑ_Ａにおいて操作部６のＡＦ開始スイッチを押し、初回目のＡＦ動作を行わさせる。すなわち、基準光源１９から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２１によって平行光に成形され、投光側ストッパ２２により光束の径の半分がカットされ、このカットされたレーザ光がＰＢＳ２３に入射してＰ偏光成分のみが反射する。このＰＢＳ２３で反射したＰ偏光成分のレーザ光束は、集光レンズ群２４により一旦集光されて色収差レンズ群２５に入射し、この色収差レンズ群２５を通過したレーザ光束は、λ／４板２８を透過して４５°偏光されてダイクロイックミラー２９に入射し、このダイクロイックミラー２９で反射した赤外域のみのレーザ光束は、対物レンズ２により集光されて標本Ｓ上にスポット形状の像として照射される。
【００４５】
標本Ｓで反射された光束は、標本Ｓに対するレーザ光束の照射の光路とは逆の光路を通ってＰＢＳ２３に入射し、このＰＢＳ２３をそのまま透過し、集光レンズ群３０により受光センサ３１上に結像される。
【００４６】
この受光センサ３１は、結像される光束のスポットが図３(a)(b)に示すフォーカス位置の場合と、図４(a)(b)に示すピント位置から上側（前ピン位置）にある場合と、図５(a)(b)に示すピント位置から下側（後ピン位置）にある場合とがあり、それぞれ光強度分布を示すセンサ信号を出力する。
【００４７】
信号処理部３２は、受光センサ３１から出力されたセンサ信号を入力し、このセンサ信号をＡ範囲信号とＢ範囲信号とに分割し、これらＡ範囲信号、Ｂ範囲信号毎の各光強度の総和をそれぞれ算出し、図６(a)に示すような横軸をＺステージ１３の上下方向（デフォーカス）としたピント位置を挟んで左右対称なＡ範囲信号、Ｂ範囲信号の各カーブを検出し、これらカーブをコントローラ５に送出する。
【００４８】
このコントローラ５は、Ａ範囲信号、Ｂ範囲信号を入力し、これら信号から上記式（１）を算出して図６(b)に示すようなカーブを求め、このカーブにおける入射光強度がゼロクロス点になるようにＺステージ１３をＺ方向に制御する制御信号を焦準用モータ駆動部１７に送出し、フォーカス動作を行う。
【００４９】
ここで、観察位置Ｑ_ＡにおいてＡＦ動作が成功すれば、上述したフォーカス位置の手動調整及びフォーカス位置記憶の際のスイッチ操作などは必要なく、ＡＦ動作完了の後、コントロール部５の位置記憶部３８は、現在（観察位置Ｑ_Ａ）のＺステージ１３のＺ位置を初回の観察位置Ｑ_Ａにおけるピント位置（Ｚ_Ａ）とし、このピント位置（Ｚ_Ａ）を観察位置Ｑ_ＡのＸＹ座標（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）と共に、すなわちフォーカス位置（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ，Ｚ_Ａ）としてＲＡＭ１１に記憶する。
【００５０】
一方、正常にピントが合わない、すなわち標本Ｓの形状や反射率等の要因によりＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５は、図示しない表示手段にＡＦ失敗を表示して観察者に通知し、かつ手動によるピント合わせを促す。
【００５１】
観察者は、エンコーダ３６又は図示しないマニュアル焦準機構を使ってＺステージ１３を光軸方向に移動させ、標本Ｓをピント位置に移動させ、この後に操作部６のフォーカス設定スイッチを押す。このフォーカス設定スイッチの押し操作を受けてコントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ａにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ，Ｚ_Ａ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００５２】
次に、観察位置Ｑ_Ａにおいて標本Ｓの観察が終了した観察者は、操作部６のＸＹ移動スイッチを用いてＸＹステージを移動させ、観察位置Ｑ_Ｂを視野内に移動させ、ＡＦ動作を開始する。このＡＦ動作が成功した場合、上記初回目と同様に、コントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ｂにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ，Ｚ_Ｂ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００５３】
一方、ＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５の位置記憶部３８は、初回目にＡＦ動作又は手動によりピント合わせを行ったときのピント位置Ｚ_ＡをＲＡＭ１１から読み出し、このピント位置Ｚ_ＡにＺステージ１３をＺ方向に移動させ、ＡＦ失敗によりピントの大幅なボケを防止する。
【００５４】
次に、観察者は、操作部６のＸＹ移動スイッチを用いてＸＹステージを移動させ、観察位置Ｑ_Ｃを視野内に移動させ、ＡＦ動作を開始する。このＡＦ動作が成功した場合、上記同様に、コントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ｃおけるフォーカス位置（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ，Ｚ_Ｃ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００５５】
一方、ＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５のフォーカス位置補正部３９は、現在（観察位置Ｑ_Ｃ）の座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）と、前回までにＡＦ動作が成功してＲＡＭ１１に記憶されている観察位置の各座標（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）を読み出し、これら座標（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）のうち現在の座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）に最も近い観察位置、すなわち
（Ｘ_Ｃ−Ｘ_Ｎ）^２＋（Ｙ _Ｃ −Ｙ _Ｎ） ^２…（２）
が最も小さくなるようなＡＦ動作の成功した観察位置のフォーカス位置（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ，Ｚ_Ｎ）を選択し、このフォーカス位置でのＺ位置Ｚ_ＮにＺステージ１３を移動させる。
【００５６】
すなわち、図８に示す半導体ウエハＳの観察においては、２つの観察位置Ｑ_Ａ、Ｑ_ＢにおいてＡＦ動作が成功している場合、観察位置Ｑ_Ｃに対する観察位置Ｑ_Ａと観察位置Ｑ_Ｂとの各距離を比較すると、観察位置Ｑ_Ａよりも観察位置Ｑ_Ｂの方が観察位置Ｑ_Ｃに近いので、フォーカス位置補正部３９は、観察位置Ｑ_Ｂにおけるピント位置Ｚ_Ｂを検索し、このピント位置Ｚ_Ｂにする制御信号を焦準用モータ駆動部１７に送出する。これにより、Ｚステージ１３は、ピント位置Ｚ_Ｂに移動する。
【００５７】
なお、観察位置Ｑ_ＢにおいてＡＦ動作が失敗していれば、Ｚステージ１３は、ピント位置Ｚ_Ａに移動する。
【００５８】
このように上記第１の実施の形態においては、任意の観察位置Ｑ_ｎ（例えばＱ_Ｃ）においてＡＦ動作が失敗した場合、過去にＡＦ動作が成功した観察位置Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，…，のうち最も距離の近い観察位置Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，…，（例えばＱ_Ｂ）のフォーカス位置（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ，Ｚ_Ｂ）に基づいてＺステージ１３をＺ方向に移動するので、ＡＦ動作が失敗したとしても、標本Ｓの傾きによるピントずれの影響を極力回避でき、最もピント位置に近いとされるＺ位置に標本Ｓを載置するＸＹステージ１４をＸＹ方向に移動して標本Ｓに対して殆ど正確に近いピントの合った標本像を得ることができる。
【００５９】
標本Ｓのピント位置は、主に標本Ｓの傾きに依存する場合が多いので、ＡＦ動作を失敗した観察位置が過去にＡＦ動作の成功した観察位置に距離的に近いほど、Ｚステージ１３のＺ位置の補正により移動したピント位置は、本来のＡＦ動作により成功したときのピント位置に近くなり、殆ど正確に近いピント位置を得ることができる。換言すれば、同じ標本Ｓ上の複数の観察位置Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，…，Ｑ_ＮにおいてＡＦ動作の成功回数が多いほど、より正確なＺ位置補正ができる。そして、このようにＡＦ動作の成功したフォーカス位置（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ，Ｚ_Ｂ）を多くＲＡＭ１１に記憶しておけば、標本Ｓに対してランダムな位置で観察を行って、たとえＡＦ動作が失敗したとてしも、殆ど正確に近いピントの合った標本像を得ることができる。
【００６０】
従って、例えば半導体ウエハの欠陥検査等では、同一半導体ウエハ表面上において多くの観察位置Ｑ_Ｎにおいて検査を行うので、本発明によるＡＦ動作失敗時のＺ位置補正は有効である。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００６２】
本発明の顕微鏡システムは、上記第１の実施の形態と比較してコントロール部５に図９の機能ブロック図に示すように標本傾き算出部４０及びフォーカス位置補正部４１を備えている。
【００６３】
標本傾き算出部４０は、ＲＡＭ１１に記憶されている少なくとも２箇所のオートフォーカス位置のＸＹステージ１４のＸＹ座標及びＺステージ１３のＺ方向の位置に基づいて標本Ｓ面の傾きを算出する機能を有する。
【００６４】
フォーカス位置補正部４１は、標本Ｓに対してＡＦ動作がされないと、このＡＦ動作されないＸＹステージ１４のＸＹ座標と、標本傾き算出部４０により算出された標本Ｓ面の傾きとに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従ってＺステージ１３をＺ方向に移動する機能を有する。
【００６５】
次に、上記の如く構成された装置のＡＦ動作について説明する。
【００６６】
観察者は、例えば図１０に示すように半導体ウエハＳの表面上に対して複数の観察位置Ｑ_Ａ、Ｑ_Ｂ、Ｑ_Ｃ、Ｑ_Ｄ、…にピントを合わせながら半導体ウエハＳの検査を行う。
【００６７】
先ず、観察者は、観察位置Ｑ_Ａにおいて操作部６のＡＦ開始スイッチを押し、初回目のＡＦ動作を行わさせる。ここで、観察位置Ｑ_ＡにおいてＡＦ動作が成功すれば、上述したフォーカス位置の手動調整及びフォーカス位置記憶の際のスイッチ操作などは必要なく、ＡＦ動作完了の後、コントロール部５の位置記憶部３８は、現在のＺステージ１３のＺ位置を初回の観察位置Ｑ_Ａにおけるピント位置（Ｚ_Ａ）とし、このピント位置（Ｚ_Ａ）を観察位置Ｑ_ＡのＸＹ座標（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）と共に、すなわちフォーカス位置（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ，Ｚ_Ａ）としてＲＡＭ１１に記憶する。
【００６８】
一方、正常にピントが合わずにＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５は、図示しない表示手段にＡＦ失敗を表示して観察者に通知し、かつ手動によるピント合わせを促す。観察者は、エンコーダ３６又は図示しないマニュアル焦準機構を使ってＺステージ１３をＺ方向に移動させ、標本Ｓをピント位置に移動させ、この後に操作部６のフォーカス設定スイッチを押す。このフォーカス設定スイッチの押し操作を受けてコントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ａにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ，Ｚ_Ａ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００６９】
次に、観察者は、操作部６のＸＹ移動スイッチを用いてＸＹステージを移動させ、観察位置Ｑ_Ｂを視野内に移動させ、ＡＦ動作を開始する。このＡＦ動作が成功した場合、上記初回目と同様に、コントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ｂにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ，Ｚ_Ｂ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００７０】
さらに、コントロール部５の標本傾き算出部４０は、現在（観察位置Ｑ_Ｂ）のＺステージ１３のＺ位置、すなわちピント位置Ｚ_Ｂと観察位置Ｑ_Ａの座標（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）におけるピント位置Ｚ_Ａとの差分ΔＺ_Ａ−Ｂ
ΔＺ_Ａ−Ｂ＝（Ｚ_Ｂ−Ｚ_Ａ） …（３）
を算出し、この差分ΔＺ_Ａ−Ｂを観察位置Ｑ_ＡからＱ_Ｂへの移動に伴うピント位置の変化としてＲＡＭ１１に記憶する。
【００７１】
一方、ＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５の位置記憶部３８は、ピント位置Ｚ_Ｂとピント位置Ｚ_Ａとの差分ΔＺ_Ａ−Ｂの算出を行わず、初回目にＡＦ動作又は手動によりピント合わせを行ったときのピント位置Ｚ_ＡをＲＡＭ１１から読み出し、このピント位置Ｚ_ＡにＺステージ１３をＺ方向に移動させる。
【００７２】
次に、観察者は、操作部６のＸＹ移動スイッチを用いてＸＹステージを移動させ、観察位置Ｑ_Ｃを視野内に移動させ、ＡＦ動作を開始する。このＡＦ動作が成功した場合、上記同様に、コントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ｃにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ，Ｚ_Ｃ）をＲＡＭ１１に記憶する。
【００７３】
さらに、コントロール部５の標本傾き算出部４０は、現在（観察位置Ｑ_Ｃ）のＺステージ１３のＺ位置、すなわちピント位置Ｚ_Ｃと、観察位置Ｑ_Ｂの座標（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ）におけるピント位置Ｚ_Ｂとの差分ΔＺ_Ｂ−Ｃ
ΔＺ_Ｂ−Ｃ＝（Ｚ_Ｃ−Ｚ_Ｂ） …（４）
を算出し、この差分ΔＺ_Ｂ−Ｃを観察位置Ｑ_ＢからＱ_Ｃへの移動に伴うピント位置の変化としてＲＡＭ１１に記憶する。
【００７４】
一方、ＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５の位置記憶部３８は、ピント位置Ｚ_Ｂとピント位置Ｚ_Ｃとの差分ΔＺ_Ｂ−Ｃの算出を行わず、現在位置（観察位置Ｑ_Ｃ）に最も近いＡＦ動作の成功位置、例えば観察位置Ｑ_ＢでＡＦ動作が成功していればかかる観察位置Ｑ_Ｂ、失敗していれば観察位置Ｑ_Ａにおけるピント位置Ｚ_Ｂ又はＺ_ＡにＺステージ１３を移動する。
【００７５】
ところで、ここまでの操作において各観察位置Ｑ_Ｂ、Ｑ_ＣでＡＦ動作が成功している場合、ＲＡＭ１１に記憶された各観察位置Ｑ_Ｂ、Ｑ_Ｃの各ＸＹ座標と各ピント位置のずれとから標本Ｓを平面とした場合の傾きが算出できる。
【００７６】
すなわち、Ｘ軸方向の傾きをαとし、Ｙ軸方向の傾きをβとすると、
α・ΔＸ_Ａ−Ｂ＋β・ΔＹ_Ａ−Ｂ＝ΔＺ_Ａ−Ｂ …（５）
α・ΔＸ_Ｂ−Ｃ＋β・ΔＹ_Ｂ−Ｃ＝ΔＺ_Ｂ−Ｃ …（６）
の２式におけるΔＸ_Ａ−Ｂ、ΔＹ_Ａ−Ｂ、ΔＺ_Ａ−Ｂ、ΔＸ_Ｂ−Ｃ、ΔＹ_Ｂ−Ｃ、ΔＺ_Ｂ−Ｃに対してＲＡＭ１１に記憶されている各差分ΔＸ_Ａ−Ｂ、ΔＹ_Ａ−Ｂ、ΔＺ_Ａ−Ｂ、ΔＸ_Ｂ−Ｃ、ΔＹ_Ｂ−Ｃ、ΔＺ_Ｂ−Ｃの値を代入することで、Ｘ軸方向の傾きαとＹ軸方向の傾きβとが求められる。
【００７７】
なお、これら差分ΔＸ_Ａ−Ｂ、ΔＹ_Ａ−Ｂ、ΔＸ_Ｂ−Ｃ、ΔＹ_Ｂ−Ｃの値は、図１０に示すように各観察位置Ｑ_ＡとＱ_Ｂ、Ｑ_ＢとＱ_Ｃとの各間におけるＸＹステージ１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向における各移動量であって、コントロール部５の標本傾き算出部４０により観察位置Ｑ_ＡからＱ_Ｂ、Ｑ_ＢからＱ_Ｃにそれぞれ移動する毎に求めてＲＡＭ１１に記憶される。
【００７８】
従って、フォーカス位置補正部４１は、上記各式（５）及び（６）を演算して現在の標本Ｓにおける平面の傾き、すなわちＸ軸方向の傾きをα及びＹ軸方向の傾きをβを算出することで、任意のＸＹ軸方向への移動（ΔＸ，ΔＹ）に伴うピント位置のずれΔＺを
ΔＺ＝α・ΔＸ＋β・ΔＹ …（７）
の式により近似し、予測することが可能になる。
【００７９】
次に、観察者は、操作部６のＸＹ移動スイッチを用いてＸＹステージを移動させ、観察位置Ｑ_Ｄを視野内に移動させ、ＡＦ動作を開始する。このＡＦ動作が成功した場合、上記同様に、コントロール部５の位置記憶部３８は、自動的に観察位置Ｑ_Ｄにおけるフォーカス位置（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ，Ｚ_Ｄ）をＲＡＭ１１に記憶すると共に、現在（観察位置Ｑ_Ｄ）のＺステージ１３のＺ位置Ｚ_Ｄと観察位置Ｑ_Ｃの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）におけるピント位置Ｚ_Ｃとの差分ΔＺ_Ｃ−Ｄ（＝Ｚ_Ｄ−Ｚ_Ｃ）を求め、これを観察位置Ｑ_ＣからＱ_Ｄへの移動に伴うピント位置の変化としてＲＡＭ１１に記憶する。
【００８０】
一方、ＡＦ動作が失敗に終わった場合、コントロール部５のフォーカス位置補正部４１は、ＸＹ平面の移動量ΔＸ_Ｃ−Ｄ、ΔＹ_Ｃ−Ｄから上記式（７）を演算して
ΔＺ_Ｃ−Ｄ＝α・ΔＸ_Ｃ−Ｄ＋β・ΔＹ_Ｃ−Ｄ …（８）
なる観察位置Ｑ_ＣとＱ_Ｄとの間のピント位置のずれΔＺ_Ｃ−Ｄを求め、このずれΔＺ_Ｃ−Ｄに従ってＺステージ１３をＺ方向に移動する制御信号を焦準用モータ駆動部１７に送出する。これにより、Ｚステージ１３は、Ｚ方向にΔＺ_Ｃ−Ｄだけ移動する。
【００８１】
このように上記第２の実施の形態においては、標本傾き算出部４０によりＲＡＭ１１に記憶されている少なくとも２箇所のオートフォーカス位置のＸＹ座標及びピント位置Ｚに基づいて標本Ｓ面の傾きを算出し、標本Ｓに対してＡＦ動作がされない場合、フォーカス位置補正部４１によりＡＦ動作されないＸＹステージ１４のＸＹ座標と、標本傾き算出部４０により算出された標本Ｓ面の傾きとに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従ってＺステージ１３を移動するので、任意の観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）においてＡＦ動作が失敗した場合のピント位置の補正量を、標本Ｓの傾きを加味した値にすることができ、これにより、均一な勾配を持つ標本Ｓ面上に対するＡＦ動作失敗時におけるＺステージ１３のＺ位置を、標本Ｓ面の傾きに影響されず、最もピント位置に近い位置に移動することができる。
【００８２】
又、上記第１の実施の形態と同様に、同じ標本Ｓ上の複数の観察位置Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，…，Ｑ_ＮにおいてＡＦ動作の成功回数が多いほど、標本Ｓの傾きの予測がより正確にできる。
【００８３】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００８４】
本発明の顕微鏡システムは、上記第２の実施の形態と比較して、ＡＦ動作の形態と、コントロール部５に図１１の機能ブロック図に示すようにフォーカス位置補正部４２とを備えた点が異なる。
【００８５】
ＡＦ動作の形態について説明すると、上記第２の実施の形態では、観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）及びピント位置Ｚ_Ｎの取得及びその記憶は、その観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）においてＡＦ動作を開始させ、このＡＦ動作の成功／失敗の判断を行った後である。すなわち、各観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）においてＡＦ動作が開始され、それぞれ異なる各観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）間の移動時には、ＡＦ動作が行われていないことが前提である。このＡＦ動作の形態は、いわゆるワンショットＡＦと呼ばれ、各観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）において一度だけ行うＡＦ動作である。
【００８６】
これに対して各観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）への移動の際にもＡＦ動作を行い、常にピント位置を追従するタイプのＡＦ動作をリアルタイムＡＦと称し、連続的にピント像を得る場合に多用される。
【００８７】
リアルタイムＡＦの場合、上記第２の実施の形態で説明したワンショットＡＦのように標本Ｓの観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）及びピント位置Ｚ_Ｎを取得するタイミングであるＡＦ開始の指令は、始めの観察位置Ｑ_Ａのみで、その後の各観察位置Ｑ_Ｎ（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）では発せられない。
【００８８】
リアルタイムＡＦの動作において、標本Ｓに対するピント位置が得られない（ＡＦ失敗）場合は、主として標本Ｓの反射率が低い場合である。この場合、ピント位置の追従動作は行わず、Ｚステージ１３はＺ方向に対して停止したままとなり、再び標本Ｓの反射率が所定値を超えてピント位置の追従ができるようになるまで待機状態になるのが通常である。
【００８９】
例えば、図１２に示すように標本Ｓの面上において、観察位置ａからリアルタイムＡＦを開始し、ＸＹステージ１４のＸＹ方向への移動により観察位置を観察軌跡Ｋに沿って移動した場合、例えば反射率の低い範囲Ｇ内においてピント位置が検出できず、ピント位置の追従動作ができなくなると、Ｚステージ１３は、範囲Ｇと接する位置ｂからＺ方向への移動を停止し、範囲Ｇから出る位置ｃからピント位置の追従動作を再開する。なお、Ｚステージ１３は、範囲Ｇ内を移動しているとき、Ｚ位置は位置ｂにおけるＺ位置のままとなる。
【００９０】
従って、標本Ｓに勾配があると、リアルタイムＡＦが出来ない範囲Ｇ内では、標本Ｓの像が次第にボケてしまう。
【００９１】
このような事からフォーカス位置補正部４２は、標本Ｓに対するフォーカス位置の追従ができなければ、このフォーカス位置の追従できない範囲Ｇ内において、標本傾き算出部４０により算出された標本Ｓの面の傾きに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従ってＺステージ１３をＺ方向に移動する機能を有する。
【００９２】
このフォーカス位置補正部４２を備えることにより、リアルタイムＡＦが出来ない範囲Ｇ内において、ピント位置に最も近いとされるＺステージ１３のＺ位置を算出し、標本Ｓに対する観察位置の移動に伴って随時Ｚ位置の補正を行い、再びリアルタイムＡＦ動作が可能になる位置ｃまで、ピント位置のズレを極力抑えた標本像を取得可能になる。
【００９３】
次に、上記の如く構成された装置のＡＦ動作について説明する。
【００９４】
フォーカス位置補正部４２は、図１３中の破線により示すようにＸＹ軸に対する各長さΔＸ、ΔＹ（例えば１ｍｍ程度）により格子状の複数のエリアに区分けする。なお、これら長さΔＸ、ΔＹは、操作部６により任意の値に設定可能である。
【００９５】
観察者によってリアルタイムＡＦ動作を標本Ｓ上の位置ａから開始し、観察軌跡Ｋに沿って観察位置を移動させたとき、Ｘ方向の移動量がΔＸ以上となった場合、又はＹ方向の移動量がΔＹ以上となった場合に、フォーカス位置補正部４２は、現在の観察位置の座標（Ｘ，Ｙ）及びピント位置Ｚを取得すると共に、これら座標（Ｘ，Ｙ）及びピント位置ＺをＲＡＭ１１に記憶する。例えば図１３に示す標本Ｓ上においては、観察軌跡Ｋ上の各観察位置Ｑ_１〜Ｑ_７における各座標（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_７，Ｙ_７）及びピント位置Ｚ_１〜Ｚ_７がＲＡＭ１１に記憶される。
【００９６】
標本傾き算出部４０は、上記第２の実施の形態と同様に、ＲＡＭ１１に記憶されている少なくとも２箇所のＡＦ位置、例えば図１３中の各観察位置Ｑ_１〜Ｑ_７のＸＹ座標（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_７，Ｙ_７）及びピント位置Ｚ_１〜Ｚ_７に基づいて標本Ｓ面の傾きを算出する。
【００９７】
これにより、観察位置が図１３中の観察位置ｂを通過してリアルタイムＡＦ動作が出来ない範囲Ｇ内に入るまでに、標本ＳのＸＹ方向への移動に伴うピント位置Ｚの補正式、すなわち上記式（７）を演算してピント位置のずれΔＺが求められることになる。
【００９８】
従って、フォーカス位置補正部４２は、ＸＹ平面の移動量ΔＸ、ΔＹから上記式（７）を演算して観察位置の観察軌跡Ｋ上におけるピント位置のずれΔＺを求め、このずれΔＺに従ってＺステージ１３をＺ方向に移動する制御信号を焦準用モータ駆動部１７に送出する。これにより、Ｚステージ１３は、Ｚ方向にΔＺだけ随時移動する。
【００９９】
この結果、リアルタイムＡＦ動作ができない範囲Ｇ内においてもピント位置の追従が可能になる。
【０１００】
このように上記第３の実施の形態においては、リアルタイムＡＦ動作を行う場合に、標本Ｓに対するフォーカス位置の追従ができなければ、このフォーカス位置の追従できない範囲Ｇ内において、標本Ｓの面の傾きに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従ってＺステージ１３をＺ方向に移動するので、リアルタイムＡＦ動作が出来ない範囲Ｇ内においても、標本Ｓの勾配によるピント位置のズレを回避したＺステージ１３のＺ方向の制御ができ、かつ再びリアルタイムＡＦ動作が可能になる位置ｃで、自動的に通常のリアルタイムＡＦ動作に切り替わることができ、ピントボケにより検査不能、さらにはマニュアルによるピント調整、ＡＦ動作の再開などの余計な操作を回避でき、常にピントの合った標本像を取得できる。
【０１０１】
なお、本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【０１０２】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【０１０３】
例えば、上記第１乃至第３の実施の形態において、標本Ｓと対物レンズ２との距離は、Ｚステージ１３を移動させているが、これに限らず例えば対物レンズ２を装着するレボルバ１をＺ方向に移動させる方式に変更してもよく、又Ｚステージ１３とレボルバ１とを相互にＺ方向に移動させる方式にしてもよい。
【０１０４】
又、上記第１乃至第３の実施の形態では、レーザ光を標本Ｓに照射し、その反射光の状態に基づいてＡＦ動作を行ういわゆるアクティブ型ＡＦについて説明したが、標本Ｓの像をＣＣＤラインセンサ等で検出し、これにより取得される画像データのコントラスト値に基づいてＡＦ動作を行ういわゆるパッシブ型のＡＦに対しても適用でき、上記第１乃至第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
又、ＡＦ動作の可否判断、例えば図１３中の位置ｂ、ｃにおけるＡＦ又はＺ位置補正動作の切替えは、図６(a)(b)に示すような受光センサ３１に入射されるレーザ光の強度（Ａ＋Ｂ）に対し、所定のしきい値を設けることで実現しているが、例えばコントラスト方式などのパッシブ型ＡＦの場合には、ＣＣＤラインセンサ等で検出された標本Ｓの像のコントラストの総和値を使用すれば、アクティブ型ＡＦと同様のＡＦ可否判断ができる。
【０１０６】
又、ＡＦ機能を備えた顕微鏡システムであれば、落射型、透過型の顕微鏡やレーザ走査型などの各種顕微鏡に適用できる。
【０１０７】
さらに、上記第１乃至第３の実施の形態では、標本Ｓに傾きがある場合として説明したが、Ｚステージ１３又はＸＹステージ１４のいずれか一方又は両方に傾きがあって標本Ｓが傾いている場合であっても、標本Ｓに対するピントズレを極力抑えて、安定して標本の画像を得ることができる。この場合、Ｚステージ１３又はＸＹステージ１４の傾きは常に一定であるので、予め基準の標本Ｓを用いて複数箇所のフォーカス位置（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ，Ｚ_Ａ）をＲＡＭ１１に記憶してデータベース化し、このデータベースを用いてピント位置のずれを補正してもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、標本内に対してＡＦが動作しないところがあっても、標本に対するピントズレを極力抑えて、安定して標本の画像を得ることができる顕微鏡システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態におけるコントロール部の構成図。
【図３】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態におけるフォーカス位置の場合の受光センサ上の光強度分布を示す図。
【図４】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態における前ピン位置の場合の受光センサ上の光強度分布を示す図。
【図５】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態における後ピン位置の場合の受光センサ上の光強度分布を示す図。
【図６】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態におけるコントローラによるフォーカス動作を説明するための図。
【図７】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態におけるコントローラの機能を示すブロック図。
【図８】本発明に係わる顕微鏡システムの第１の実施の形態のＡＦ動作を説明するための図。
【図９】本発明に係わる顕微鏡システムの第２の実施の形態におけるコントローラの機能を示すブロック図。
【図１０】本発明に係わる顕微鏡システムの第２の実施の形態のＡＦ動作を説明するための図。
【図１１】本発明に係わる顕微鏡システムの第３の実施の形態におけるコントローラの機能を示すブロック図。
【図１２】通常のリアルタイムＡＦの追従動作を説明するための図。
【図１３】本発明に係わる顕微鏡システムの第３の実施の形態のＡＦ動作を説明するための図。
【符号の説明】
１：レボルバ本体
２：対物レンズ
３：レボルバ用モータ
４：レボ穴位置検出部
５：コントロール部
６：操作部
７：レボルバ用モータ駆動部
８：ＣＰＵ本体
９：データバス
１０：ＲＯＭ
１１：ＲＡＭ
１２：Ｉ／Ｏポート
１３：Ｚステージ
１４：ＸＹステージ
１５：焦準用モータ
１６：ＸＹステージ用モータ
１７：焦準用モータ駆動部
１８：ＸＹステージ用モータ駆動部
１９：基準光源
２０：レーザ駆動部
２１：コリメータレンズ
２２：投光側ストッパ
２３：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
２４：集光レンズ群
２５：色収差レンズ群
２６：色収差レンズ駆動部
２７：色収差レンズ駆動用モータ
２８：λ／４板
２９：ダイクロイックミラー
３０：集光レンズ群
３１：受光センサ
３２：信号処理部
３３：照明用光源
３４：レンズ
３５：ハーフミラー
３６：エンコーダ
３７：パルスカウンタ
３８：位置記憶部
３９：フォーカス位置補正部
４０：標本傾き算出部
４１，４２：フォーカス位置補正部
Ｓ：標本

Claims

標本を載置するステージを対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して前記標本に対するオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、
前記標本に対して前記オートフォーカスされたときの前記ステージの平面方向での座標を示す位置データと、前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータとを記憶する位置記憶手段と、
前記標本に対して前記オートフォーカスがされない場合、このオートフォーカスされない前記座標から最も近い座標の前記位置データを前記位置記憶手段から検索し、この検索された前記位置データに対応する前記フォーカスデータを用いて前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を変化させるフォーカス位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡システム。
前記標本を載置するステージを対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ、前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して前記標本に対するオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、
前記標本に対して前記オートフォーカスされたときの前記ステージの平面方向での座標を示す位置データと、
前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータを記憶する位置記憶手段と、
前記位置記憶手段に記憶されている少なくとも２箇所の座標における前記位置データ及び前記フォーカスデータに基づいて、前記標本面の傾きを算出する標本傾き算出手段と、
前記標本に対して前記オートフォーカスがされない場合、このオートフォーカスされない座標での前記位置データと、前記標本傾き算出手段によって算出された前記標本の傾きと、に基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に基づいて前記ステージと前記対物レンズとの相対的な距離を変化させるフォーカス位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡システム。
前記標本について、前記各座標での前記オートフォーカスが可能であるか否かを判断するオートフォーカス実行可否判断手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡システム。
標本を載置するステージを、対物レンズの光軸に対して垂直な平面方向に移動可能とし、かつ、前記ステージと前記対物レンズとの間の距離を相対的に調整して常に前記標本に対してフォーカス位置を追従するリアルタイムオートフォーカスを行う顕微鏡システムにおいて、
前記ステージの前記平面方向への移動量が予め設定された移動量に達する毎に、前記ステージの前記平面方向における位置データと、前記標本と前記対物レンズとの間の距離のフォーカスデータと、を記憶する位置記憶手段と、
前記位置記憶手段に記憶されている少なくとも２箇所の前記オートフォーカス位置の前記位置データ及び前記フォーカスデータに基づいて、前記標本面の傾きを算出する標本傾き算出手段と、
前記標本に対するフォーカス位置の追従ができない場合、このフォーカス位置の追従ができない範囲内において、前記標本傾き算出手段により算出された前記標本面の傾きに基づいてフォーカス位置を予測し、このフォーカス位置に従って前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動するフォーカス位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡システム。