JPH063578A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPH063578A
JPH063578A JP15812592A JP15812592A JPH063578A JP H063578 A JPH063578 A JP H063578A JP 15812592 A JP15812592 A JP 15812592A JP 15812592 A JP15812592 A JP 15812592A JP H063578 A JPH063578 A JP H063578A
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JP
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reflected
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Withdrawn
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JP15812592A
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English (en)
Inventor
Takeshi Yamagishi
毅 山岸
Toshiaki Matsuzawa
聡明 松沢
Masahiro Aoki
雅弘 青木
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、被検体の表面形状に影響されること
なく、高精度に合焦制御を行うことができる焦点検出装
置を提供する。 【構成】本発明は、レーザーダイオード23から出射さ
れたレーザービームによって照明された被検体39の表
面41から反射した反射光を2分割受光素子49に集光
させ、この2分割受光素子によって受光された光量に基
づいて焦点検出を行う焦点検出装置に設けられており、
被検体39の表面41から反射した反射光のうち、焦点
検出に有害な反射光のみを遮光する制限エッジ45を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡あるいは光学測
定機等において、被検体に対して焦点合わせを行う焦点
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置として、特開昭60
−42725号公報(以下、従来例と称する)に開示さ
れた焦点検出装置が知られている。図3には、従来例の
焦点検出装置の構成が概略的に示されている。
【0003】図3に示すように、レーザーダイオード
(LD)1から出射したレーザービームは、コリメータ
レンズ3を介して平行光束に規制された後、光路中に配
置された遮蔽板5によって、その半分の光束が遮光され
る。残り半分の光束は、集光レンズ7によって結像(中
間結像位置P)された後、偏光ビームスプリッタ9に照
射される。偏光ビームスプリッタ9によって反射された
レーザービームは、1/4波長板11、結像レンズ13
及び対物レンズ15を介して被検体17の表面19に集
光される。
【0004】被検体17の表面19から反射した反射光
は、再び、対物レンズ15、結像レンズ13及び1/4
波長板11を介して偏光ビームスプリッタ9に照射され
る。このとき偏光ビームスプリッタ9に照射された反射
光の偏光方向は、1/4波長板11によって最初の偏光
方向に対して90°ずらされている。このため、反射光
は、偏光ビームスプリッタ9を透過して2分割受光素子
21に結像する(結像位置Sで示す)。
【0005】2分割受光素子21は、2つの光電変換部
A、Bを備えており、これら光電変換部A、Bは、夫
々、受光した光量に対応した電圧信号を出力する機能を
有している。図4(a)には、図1に示された状態にお
いて、被検体17の位置を横軸とし光電変換部A、Bか
ら出力された電圧信号A、Bの変化特性が示されてい
る。このような特性を有する電圧信号は、夫々対応する
検出機構(図示しない)に入力され、所定の演算が施さ
れて焦点検出信号が出力される。図4(b)には、電圧
信号A、Bに対して演算が施された結果得られた信号特
性が示されており、かかる信号特性から焦点検出信号が
得られる。
【0006】具体的には、点線Cが(A−B)/(A+
B)の演算結果から得られた信号特性を示し、実線Dが
(A−B)の演算結果から得られた信号特性を示す。こ
れら2つの信号特性C、Dのゼロクロス信号に基づいて
焦点検出信号が得られ、この焦点検出信号から合焦位置
が算出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すように、従来例の装置において、合焦動作時、被検
体17の表面19(図3参照)に集光させる集光スポッ
ト径は、回折限界まで絞られ非常に微小となる。このた
め、粗さやICパターンのような微細構造を有する被検
体17の表面19にレーザービームを集光させた場合、
被検体17の表面19の粗さによる乱反射、ICパター
ン等による回折、被検体17の傾斜等によって、本来通
らない光路をたどる反射光(図中、矢印Qで示す反射
光)が発生することがある。なお、図5には、説明の都
合上、図3に示す装置の構成を簡略化して示してある。
【0008】図6(a)に示すように、かかる反射光が
発生すると、2分割受光素子21の光電変換部A、Bか
ら出力される電圧信号A、Bに乱れが生じる。このこと
は、被検体17の表面19がミラー面である場合に出力
される電圧信号(図6(a)中、点線で示す電気信号)
と比べると明らかである。
【0009】また、電圧信号A、Bの乱れ(図6(a)
参照)は、焦点検出信号にも図6(b)に示すような乱
れを引起こし、結果、符号c、dで示すような擬合焦と
なる。
【0010】本発明は、このような弊害を除去するため
になされ、その目的は、被検体の表面形状に影響される
ことなく、高精度に焦点検出を行うことができる焦点検
出装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の焦点検出装置は、光源から出射され
た照明光によって照明された被検体の表面から反射した
反射光を分割受光素子に集光させ、この分割受光素子に
よって受光された光量に基づいて焦点検出を行う焦点検
出系と、この焦点検出系に設けられ、前記被検体の表面
から反射した反射光のうち、焦点検出に有害な反射光の
みを遮光する制限エッジとを備える。
【0012】
【作用】光源から出射された照明光は、焦点検出系を介
して被検体の表面に集光され、かかる表面から反射した
反射光は、制限エッジによって焦点検出に有害な反射光
のみが除去されて、分割受光素子に集光される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る焦点検出装置
について、図1を参照して説明する。図1には、本実施
例の焦点検出装置の構成が概略的に示されている。
【0014】図1に示すように、レーザーダイオード
(LD)23から出射したレーザービームは、第1のコ
リメータレンズ25を介して平行光束に規制された後、
光路中に配置された遮蔽板27によって、その半分の光
束が遮光される。残り半分の光束は、第1の集光レンズ
29によって結像された後(中間結像位置Fで示す)、
偏光ビームスプリッタ31に照射される。偏光ビームス
プリッタ31によって反射されたレーザービームは、1
/4波長板33、結像レンズ35及び対物レンズ37を
介して被検体39の表面41に集光される。
【0015】被検体39の表面41から反射した反射光
は、再び、対物レンズ37、結像レンズ35及び1/4
波長板33を介して偏光ビームスプリッタ31に照射さ
れる。このとき偏光ビームスプリッタ31に照射された
反射光の偏光方向は、1/4波長板33によって最初の
偏光方向に対して90°ずらされている。このため、反
射光は、偏光ビームスプリッタ31を透過する。
【0016】本実施例の焦点検出装置には、偏光ビーム
スプリッタ31を透過した反射光が結像する位置(即
ち、中間結像位置G)を挟んで偏光ビームスプリッタ3
1と対面して第2のコリメータレンズ43が配置されて
いる。従って、偏光ビームスプリッタ31を透過した反
射光は、中間結像(符号Gで示す)した後、第2のコリ
メータレンズ43を介して平行光束に規制される。
【0017】第2のコリメータレンズ43によって平行
光束に規制された反射光は、本来反射光の無い側の半分
の光束が制限エッジ45によって遮光される。残り半分
の光束は、第2の集光レンズ47を介して2分割受光素
子49に結像される(結像位置R)。
【0018】2分割受光素子49は、2つの光電変換部
J、Kを備えており、これら光電変換部J、Kは、夫
々、受光した光量に対応した電圧信号を出力する機能を
有している。
【0019】これら光電変換部J、Kから出力された電
圧信号は、夫々、対応する演算機構に出力され、所定の
演算が施される。そして、かかる演算データを基に焦点
検出が行われる。
【0020】このように、本実施例の焦点検出装置は、
第2のコリメータレンズ43と第2の集光レンズ47と
の間の光路中に、かかる光路を導光された反射光の半分
の光束を遮光するように、制限エッジ45が配置されて
いるため、被検体39の表面41の粗さによる乱反射、
微細パターンによる回折、被体17の傾斜等によって、
本来通らない光路をたどる反射光即ち焦点検出に有害な
ノイズ光(図中、矢印Nで示す)を遮光させることがで
きる。この結果、被検体39の表面形状に影響されるこ
となく、S/N比の高い高精度な焦点検出を行うことが
できる。
【0021】なお、本発明は、上述した実施例の構成に
限定されることはなく、請求の範囲内で種々変更するこ
とができ得る。例えば、図2に示すように、レーザーダ
イオード(LD)23から出射したレーザービームを、
直接、第1の集光レンズ29を介して変更ビームスプリ
ッタ31に照射させるように構成することも可能であ
る。ただし、第2のコリメータレンズ43と第2の集光
レンズ47との間の光路中には、かかる光路を導光され
た反射光の半分の光束を遮光するように、制限エッジ4
5が配置されているため、たとえ光路中にノイズ光N
(図1参照)が混入したとしても、かかるノイズ光N
は、確実に制限エッジ45で遮光することができるから
である。また、上述した実施例には、2分割受光素子4
9が適用されているが、例えば、ポジションセンサ(P
SD)を適用することも可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明の焦点検出装置は、焦点検出系の
光路中に制限エッジが配置されているため、被検体の表
面の粗さによる乱反射、微細パターンによる回折、被体
の傾斜等によって、本来通らない光路をたどる反射光即
ち焦点検出に有害なノイズ光を遮光させることができ
る。この結果、被検体の表面形状に影響されることな
く、S/N比の高い高精度な焦点検出を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る焦点検出装置の構成を
概略的に示す図。
【図2】図1に示す装置の変形例を示す図。
【図3】従来の焦点検出装置の構成を概略的に示す図。
【図4】(a)は、図3に示す装置に適用された2分割
受光素子から出力された電気信号の変化特性を示す図、
(b)は、電圧信号に対する演算の結果得られた信号特
性を示す図。
【図5】図3に示す装置において、本来通らない光路を
たどる反射光が発生した状態を示す図。
【図6】(a)は、図5に示す反射光によって、2分割
受光素子から出力される電圧信号に乱れが生じている状
態を示す図、(b)は、電圧信号の乱れによって焦点検
出信号に乱れが引起こされた状態を示す図。
【符号の説明】
23…レーザーダイオード、39…被検体、41…表
面、45…制限エッジ、49…2分割受光素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から出射された照明光によって照明
    された被検体の表面から反射した反射光を分割受光素子
    に集光させ、この分割受光素子によって受光された光量
    に基づいて焦点検出を行う焦点検出系と、 この焦点検出系に設けられ、前記被検体の表面から反射
    した反射光のうち、焦点検出に有害な反射光のみを遮光
    する制限エッジと、を備えることを特徴とする焦点検出
    装置。
JP15812592A 1992-06-17 1992-06-17 焦点検出装置 Withdrawn JPH063578A (ja)

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JP15812592A JPH063578A (ja) 1992-06-17 1992-06-17 焦点検出装置

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JPH063578A true JPH063578A (ja) 1994-01-14

Family

ID=15664840

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889276A (en) * 1996-06-25 1999-03-30 Nikon Corporation Focus-detecting method and device having a light blocking member placed substantially at the conjugate image point of the pupil of the object lens
JP2010152408A (ja) * 2010-04-05 2010-07-08 Olympus Corp フォーカス維持装置及び焦点検出装置

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US5889276A (en) * 1996-06-25 1999-03-30 Nikon Corporation Focus-detecting method and device having a light blocking member placed substantially at the conjugate image point of the pupil of the object lens
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831