JPH0843016A - Microscope apparatus - Google Patents
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- JPH0843016A JPH0843016A JP17892894A JP17892894A JPH0843016A JP H0843016 A JPH0843016 A JP H0843016A JP 17892894 A JP17892894 A JP 17892894A JP 17892894 A JP17892894 A JP 17892894A JP H0843016 A JPH0843016 A JP H0843016A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被検体に対して合焦を
行う焦点検出装置を備えた顕微鏡装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope apparatus equipped with a focus detection device for focusing on a subject.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プローブ光を対物レンズを通して被測定
面に照射し、その被測定面からの反射光に基づいて、被
検体に対し焦点検出を行う焦点検出装置が従来から知ら
れている。この種の焦点検出装置としては、幾つかの構
成が知られているが、これらのうち代表的な二種につい
て以下に説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a focus detecting apparatus which irradiates a surface to be measured with a probe light through an objective lens and detects a focus on an object based on the reflected light from the surface to be measured. Several configurations are known as this type of focus detection apparatus, and two typical types of them will be described below.
【０００３】図５は、従来の焦点検出装置の構成を示す
図である。この図に示すように、まず半導体レーザ１か
ら出射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ２
に入射する。偏光ビームスプリッタ２で反射された光
は、１／４波長板３を介して半導体レーザ１の発振波長
に合わせた特定波長域の光のみを反射するダイクロイッ
クミラー４によって反射される。この反射光は、結像レ
ンズ５で平行光束に変換され、対物レンズ６を介して被
測定面７に集光される。そして、この被測定面７で反射
された反射光は、再度、対物レンズ６，結像レンズ５，
ダイクロイックミラー４及び１／４波長板３を介して偏
光ビームスプリッタ２に入射する。このとき、前記入射
光は、１／４波長板３を透過した際、その偏光の方向が
９０度ずらされる。従って、この入射光は、偏光ビーム
スプリッタ２を透過することが可能になり、更にビーム
スプリッタ８によって二方向に振り分けられる。そし
て、この一方の光線は、結像レンズ５の焦点位置Ｐの位
置より前に配置された第一の絞り９を介して第一の受光
素子１０に照射され、又、他方の光線は、結像レンズ５
の焦点位置Ｐより後に配置された第二の絞り１１を介し
て第二の受光素子１２に照射されるようになっている。FIG. 5 is a diagram showing the structure of a conventional focus detection device. As shown in this figure, first, the laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is transmitted through the polarization beam splitter 2
Incident on. The light reflected by the polarization beam splitter 2 is reflected by the dichroic mirror 4 that reflects only the light in a specific wavelength range matching the oscillation wavelength of the semiconductor laser 1 through the quarter-wave plate 3. This reflected light is converted into a parallel light flux by the imaging lens 5, and is condensed on the measured surface 7 via the objective lens 6. Then, the reflected light reflected by the surface to be measured 7 is again the objective lens 6, the imaging lens 5,
It is incident on the polarization beam splitter 2 via the dichroic mirror 4 and the quarter-wave plate 3. At this time, when the incident light passes through the quarter-wave plate 3, the polarization direction of the incident light is shifted by 90 degrees. Therefore, this incident light can be transmitted through the polarization beam splitter 2, and is further divided into two directions by the beam splitter 8. Then, one of the light rays is applied to the first light receiving element 10 via the first diaphragm 9 arranged before the position of the focal point P of the imaging lens 5, and the other light ray is connected. Image lens 5
The second light receiving element 12 is irradiated with light through a second diaphragm 11 arranged after the focal point position P.
【０００４】第一の受光素子１０及び第二の受光素子１
２は、夫々受光した被測定面７からの反射光の光量に対
応した電気信号を信号処理系１３へ送出する機能を有し
ている。この信号処理系１３は、入力された各信号に対
して所定の演算を行い、被測定面７の変位に応じた変位
信号を出力する機能を備えている。今、第一の受光素子
１０及び第二の受光素子１２から信号処理系１３に向け
て、図６（ａ）に示すような特性を有する電気信号が送
出されたとすると、信号処理系１３によって、図６
（ｂ）に示すような特性を有する変位信号が形成され
る。そして、この変位信号に基づいて被測定面７におけ
る合焦判定が行われる。又、ダイクロイックミラー４の
透過側（図５中、ダイクロイックミラー４の上側）に
は、接眼レンズ１４が配置されており、図示しない照明
系により照明された被測定面７上の被検体の拡大像を観
察できるようになっている。First light receiving element 10 and second light receiving element 1
The reference numeral 2 has a function of sending to the signal processing system 13 an electric signal corresponding to the quantity of the reflected light from the measured surface 7 which is respectively received. The signal processing system 13 has a function of performing a predetermined calculation on each input signal and outputting a displacement signal according to the displacement of the measured surface 7. Now, assuming that an electric signal having the characteristics shown in FIG. 6A is transmitted from the first light receiving element 10 and the second light receiving element 12 to the signal processing system 13, the signal processing system 13 Figure 6
A displacement signal having a characteristic as shown in (b) is formed. Then, based on this displacement signal, the focus determination on the measured surface 7 is performed. An eyepiece lens 14 is disposed on the transmission side of the dichroic mirror 4 (upper side of the dichroic mirror 4 in FIG. 5), and an enlarged image of the subject on the measured surface 7 illuminated by an illumination system (not shown). You can observe.
【０００５】図７は、図５に示したものとは異なるもう
一つの従来の焦点検出装置の構成を示した図である。こ
の図に示したように、半導体レーザ１から出射したレー
ザビームは、コリメータレンズ１５を介して平行光束に
された後、光路中に配置された遮蔽板１６によって、そ
の光束の半分が遮光される。又、その光束の残り半分
は、集光レンズ１７によって結像（Ｐは結像レンズ５の
焦点位置）された後、偏光ビームスプリッタ２に入射す
る。偏光ビームスプリッタ２によって反射されたレーザ
ビームは、順に、１／４波長板３，ダイクロイックミラ
ー４，結像レンズ５及び対物レンズ６を介して被測定面
７に集光されるようになっている。FIG. 7 is a diagram showing the structure of another conventional focus detection device different from that shown in FIG. As shown in this figure, the laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is made into a parallel light flux through the collimator lens 15, and then half of the light flux is shielded by the shielding plate 16 arranged in the optical path. . The other half of the light flux is focused by the condenser lens 17 (P is the focal position of the focusing lens 5) and then enters the polarization beam splitter 2. The laser beam reflected by the polarization beam splitter 2 is sequentially focused on the measured surface 7 via the quarter-wave plate 3, the dichroic mirror 4, the imaging lens 5 and the objective lens 6. .
【０００６】被測定面７で反射された光は、再度対物レ
ンズ６，結像レンズ５及びダイクロイックミラー４を介
して、１／４波長板３へ入射する。このとき、前記光線
が１／４波長板３を透過する際、その偏光方向が９０°
ずらされる。このようにして、被測定面７からの反射光
は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、二分割受光素子
１８上に結像する（Ｐは結像レンズ５の焦点位置）。The light reflected by the surface 7 to be measured again enters the quarter-wave plate 3 via the objective lens 6, the imaging lens 5 and the dichroic mirror 4. At this time, when the light rays pass through the quarter-wave plate 3, the polarization direction thereof is 90 °.
It is displaced. In this way, the reflected light from the surface 7 to be measured passes through the polarization beam splitter 2 and forms an image on the two-divided light receiving element 18 (P is the focal position of the imaging lens 5).
【０００７】この二分割受光素子１８は、二つの光電変
換部Ａ，Ｂを備えている。そして、これら光電変換部
Ａ，Ｂは、夫々受光した光量に応じた電圧信号を出力で
きるようになっている。図８（ａ）には、図５に示した
焦点検出装置における光電変換部Ａ，Ｂから出力された
電圧信号ａ，ｂの変化特性が夫々示されている（横軸は
被測定面７の位置を示している）。そして、これらの電
圧信号ａ，ｂは、夫々信号処理系１３に送出され、所定
の演算が実行されて焦点検出信号が形成される。又、図
８（ｂ）には、電圧信号ａ，ｂに対して演算が実行され
た結果得られた変位信号特性が示されており、図５に示
した焦点検出装置では、かかる変位信号から焦点検出信
号が得られるようになっている。具体的には、点線ｃが
（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算結果から得られた変位信
号特性を示し、実線ｄが（ａ−ｂ）の演算結果から得ら
れた変位信号特性を示している。これら何れかの変位信
号ｃ，ｄのゼロクロスに基づいて合焦の状態が判定され
るようになっている。このような構成を有する装置にお
いても、前述の第一の従来例と同様に、ダイクロイック
ミラー４の透過側には接眼レンズ１４が配置され、図示
しない照明系によって照明された被測定面７上の被検体
の拡大像を観察できるようになっている。The two-divided light receiving element 18 is provided with two photoelectric conversion units A and B. Each of the photoelectric conversion units A and B can output a voltage signal corresponding to the amount of light received. FIG. 8A shows the change characteristics of the voltage signals a and b output from the photoelectric conversion units A and B in the focus detection device shown in FIG. 5 (the horizontal axis represents the measured surface 7). Position is shown). Then, these voltage signals a and b are respectively sent to the signal processing system 13 and a predetermined calculation is executed to form a focus detection signal. Further, FIG. 8B shows the displacement signal characteristic obtained as a result of the calculation performed on the voltage signals a and b, and the focus detection device shown in FIG. A focus detection signal can be obtained. Specifically, the dotted line c indicates the displacement signal characteristic obtained from the calculation result of (ab) / (a + b), and the solid line d indicates the displacement signal characteristic obtained from the calculation result of (ab). ing. The in-focus state is determined based on the zero cross of any one of the displacement signals c and d. Also in the apparatus having such a configuration, similarly to the above-described first conventional example, the eyepiece 14 is disposed on the transmission side of the dichroic mirror 4, and on the measured surface 7 illuminated by the illumination system (not shown). A magnified image of the subject can be observed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焦点検出装置では、光学部材による反射光ノイズ，信号
の電気的ノイズ又は光学部材の調整度等により、合焦判
定に誤差を生じることがある。このような誤差は、観察
側との合焦位置のずれとして現れ、特に、焦点検出装置
を光学測定機器に用いた場合には、測定精度上問題とな
る。However, in the conventional focus detection device, an error may occur in the focus determination due to the reflected light noise due to the optical member, the electrical noise of the signal, the adjustment degree of the optical member, or the like. Such an error appears as a shift of the in-focus position from the observation side, and becomes a problem in measurement accuracy particularly when the focus detection device is used in an optical measurement device.
【０００９】そこで、本発明は上記のような従来技術の
有する問題点に鑑みなされたもので、光学部材による反
射光ノイズ等が発生した状況下においても、安定した合
焦点の判定を行うことができる焦点検出装置を備えた顕
微鏡装置を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to make a stable focus determination even in a situation where reflected light noise due to an optical member or the like occurs. An object of the present invention is to provide a microscope apparatus equipped with a focus detection device that can be used.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段及び手段】上記目的を達成
するため、本発明による顕微鏡装置は、被検体を拡大観
察する顕微鏡装置において、観察光学系と、この観察光
学系に比べて大きな倍率を有する焦点光学系と、この焦
点光学系を介して前記被検体にプローブ光を照射する光
源と、前記焦点光学系を介して前記被検体からの反射光
の光量に対応した信号を出力する光検出手段と、この光
検出手段からの信号に基づき前記被検体の位置を判断す
るための信号を出力する信号処理系と、を備えたことを
特徴とする。更に、本発明の装置は、前記光検出手段が
集光点の前後の位置に配置された絞り手段と光電変換手
段とから構成されているか、又は、前記光検出手段は集
光点に配置された分割受光素子から構成されていること
を特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, the microscope apparatus according to the present invention is a microscope apparatus for magnifying and observing an object, and has an observation optical system and a magnification larger than that of the observation optical system. A focusing optical system having, a light source for irradiating the subject with probe light through the focusing optical system, and light detection for outputting a signal corresponding to the amount of light reflected from the subject through the focusing optical system. And a signal processing system for outputting a signal for determining the position of the subject based on the signal from the light detecting means. Further, in the apparatus of the present invention, the light detecting means is composed of diaphragm means and photoelectric conversion means arranged at positions before and after the condensing point, or the light detecting means is arranged at the condensing point. It is characterized in that it is composed of a divided light receiving element.
【００１１】以下、図４に基づき本発明の概念を説明す
る。前述のように、光学部材による反射光ノイズ，信号
の電気的ノイズ又は光学部材の調整誤差等が発生した場
合でも、安定した合焦判定を行うためには、図４に示す
ように、合焦点Ｆ近傍での変位信号の傾きを大きく設定
し、同量のノイズ成分に対して測定面の変位量が小さく
なるように制御すればよい。これを実現するためには、
焦点検出装置に備えられた光学系の倍率を観察光学系の
倍率よりも大きく設定すれば良い。これによって、測定
面の移動に対し、像側での集光点位置の移動量が大きく
なり、その結果、変位信号の合焦点Ｆ近傍での傾きが大
きくなる。The concept of the present invention will be described below with reference to FIG. As described above, in order to perform stable focus determination even when the reflected light noise due to the optical member, the electrical noise of the signal, or the adjustment error of the optical member occurs, as shown in FIG. The inclination of the displacement signal in the vicinity of F may be set to be large, and the displacement of the measurement surface may be controlled to be small for the same amount of noise component. To achieve this,
The magnification of the optical system provided in the focus detection device may be set larger than the magnification of the observation optical system. As a result, the amount of movement of the focal point position on the image side with respect to the movement of the measurement surface increases, and as a result, the inclination of the displacement signal near the focal point F increases.
【００１２】図４（ａ）及び（ｂ）には、前述の第一の
従来例の装置と本発明の装置とを比較した倍率変化とそ
の変位信号に対する効果を、同図（ｃ）及び（ｄ）には
前述した第二の従来例の装置と本発明の装置とを比較し
た倍率変化とその変位信号に対する効果を夫々示してい
る。このように、焦点検出装置の光学系の倍率を観察系
の倍率と比較してより大きく設定することで、観察系の
合焦範囲（焦点深度）に対して、より安定した合焦判定
を行うことができる。FIGS. 4 (a) and 4 (b) show the change in magnification and the effect on the displacement signal when comparing the device of the first conventional example with the device of the present invention. In (d), the change in magnification and the effect on the displacement signal when the device of the second conventional example and the device of the present invention are compared are shown. In this way, by setting the magnification of the optical system of the focus detection device to be larger than that of the observation system, more stable focus determination is performed with respect to the focus range (depth of focus) of the observation system. be able to.
【００１３】[0013]
【実施例】第一実施例 図１は、本実施例にかかる顕微鏡装置の構成を示した図
である。本実施例の装置は、結像レンズ２５の像側焦点
位置Ｐを集光レンズ２３によって点Ｑに拡大投影し、こ
の点Ｑに対する焦点検出系が構成されたものである。 First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a microscope apparatus according to this embodiment. The apparatus of this embodiment is configured such that the image-side focal position P of the imaging lens 25 is enlarged and projected onto a point Q by the condenser lens 23, and a focus detection system for this point Q is configured.
【００１４】本実施例の装置では、図１に示すように、
まず、点Ｑの位置に配置されたレーザ出射手段（光源）
２０から出射されたレーザビームは、偏光ビームスプリ
ッタ２１によって反射され、１／４波長板２２を介して
集光レンズ２３へ入射する。そして、集光レンズ２３に
入射した光は、集光レンズ２３によって結像レンズ２５
の像側焦点位置Ｐに縮小投影された後、特定波長域の光
のみを反射するダイクロイックミラー２４で反射され
る。この反射光は、結像レンズ２５で平行光束に変換さ
れ、対物レンズ２６を介して被検体が載置された被測定
面２７上に集光される。In the apparatus of this embodiment, as shown in FIG.
First, laser emitting means (light source) arranged at the position of point Q
The laser beam emitted from 20 is reflected by the polarization beam splitter 21, and enters the condenser lens 23 via the quarter-wave plate 22. Then, the light that has entered the condenser lens 23 is formed by the condenser lens 23 into an image forming lens 25.
After being reduced and projected to the image-side focal position P, the light is reflected by the dichroic mirror 24 that reflects only light in a specific wavelength range. The reflected light is converted into a parallel light flux by the imaging lens 25, and is condensed via the objective lens 26 on the measured surface 27 on which the subject is placed.
【００１５】次に、被測定面２７で反射された光は、再
度、対物レンズ２６，結像レンズ２５を通過して、ダイ
クロイックミラー２４によって反射され、前記点Ｐに集
光される。点Ｐに集光されたスポットは、集光レンズ２
３により拡大されて１／４波長板２２に導かれる。そし
て、１／４波長板２２を通過した光は、偏光ビームスプ
リッタ２１を透過して、ビームスプリッタ２８に導かれ
る。そして、ビームスプリッタ２８に入射した光は、こ
のビームスプリッタ２８により二方向に分割されるよう
になっている。前記二方向に分割された光のうち、ビー
ムスプリッタ２８を透過した光は、点Ｑの位置より手前
に配置された第一の絞り２９を介して第一の受光素子３
０に入射する。又、ビームスプリッタ２８により反射さ
れた光は、点Ｑの位置より後側に配置された第二の絞り
３１を介して、第二の受光素子３２に入射するように構
成されている。Next, the light reflected by the surface 27 to be measured again passes through the objective lens 26 and the imaging lens 25, is reflected by the dichroic mirror 24, and is condensed at the point P. The spot condensed at the point P is the condenser lens 2
It is expanded by 3 and guided to the quarter-wave plate 22. Then, the light that has passed through the quarter-wave plate 22 passes through the polarization beam splitter 21 and is guided to the beam splitter 28. The light incident on the beam splitter 28 is split by the beam splitter 28 into two directions. Of the light split into the two directions, the light that has passed through the beam splitter 28 passes through the first diaphragm 29 arranged in front of the position of the point Q, and then the first light receiving element 3
It is incident on 0. Further, the light reflected by the beam splitter 28 is configured to enter the second light receiving element 32 via the second diaphragm 31 arranged on the rear side of the position of the point Q.
【００１６】第一の受光素子３０及び第二の受光素子３
２は光電変換素子であり、夫々受光した被測定面２７か
らの反射光に対応して出力した電気信号を信号処理系３
３に送出する機能を備えている。又、信号処理系３３
は、入力された各信号に対し所定の演算を行って、被測
定面２７の変位に対応した変位信号を出力し得る機能を
備えている。尚、ダイクロイックミラー２４の透過側
（図１中、ダイクロイックミラー２４の上側）には、従
来の装置と同様に、接眼レンズ３４が配置されており、
図示しない照明系により照明された被測定面２７上の被
検体の拡大像を観察できるようになっている。First light receiving element 30 and second light receiving element 3
Reference numeral 2 denotes a photoelectric conversion element, which outputs an electric signal output corresponding to the reflected light from the measured surface 27 which is respectively received.
3 is provided. In addition, the signal processing system 33
Has a function of performing a predetermined calculation on each input signal and outputting a displacement signal corresponding to the displacement of the measured surface 27. An eyepiece 34 is disposed on the transmission side of the dichroic mirror 24 (the upper side of the dichroic mirror 24 in FIG. 1), as in the conventional device.
A magnified image of the subject on the surface 27 to be measured illuminated by an illumination system (not shown) can be observed.
【００１７】このように、本実施例の顕微鏡装置では、
結像レンズ２５，対物レンズ２６及び接眼レンズ３４に
より観察光学系５１が構成されている。又、偏光ビーム
スプリッタ２１，１／４波長板２２，集光レンズ２３，
ダイクロイックミラー２４，結像レンズ２５，対物レン
ズ２６，ビームスプリッタ２８及び絞り２９，３１によ
り焦点光学系５２が構成されている。As described above, in the microscope apparatus of this embodiment,
The imaging lens 25, the objective lens 26, and the eyepiece lens 34 constitute an observation optical system 51. Further, the polarization beam splitter 21, the quarter-wave plate 22, the condenser lens 23,
The dichroic mirror 24, the imaging lens 25, the objective lens 26, the beam splitter 28, and the diaphragms 29 and 31 constitute a focusing optical system 52.
【００１８】上記のように、本実施例の顕微鏡装置で
は、焦点光学系の倍率が観察光学系の倍率と比較して大
きく設定されているため、装置を構成している光学部材
による反射光ノイズ等が発生した場合のような悪条件の
下でも、通常状態下での合焦点判定と変わらない安定し
た合焦点の判定を行うことができる。As described above, in the microscope apparatus of this embodiment, the magnification of the focusing optical system is set to be larger than that of the observation optical system, so that the reflected light noise due to the optical members constituting the apparatus is large. Even under adverse conditions such as when a situation such as the above occurs, it is possible to perform stable focus determination that is the same as the focus determination in the normal state.
【００１９】第二実施例 図２は、本実施例にかかる顕微鏡装置の構成を示す図で
ある。本実施例は第一実施例において示した装置の変形
例を示したものであり、以下第一実施例の装置と同一の
部材には同一の符号を付して説明する。本実施例の顕微
鏡装置は、図２に示すように、レーザ出射手段２０から
出射されたレーザビームをコリメータレンズ３５を介し
て光軸に平行な光束とした後、光路中に配置された遮蔽
板３６によって前記平行光束の半分が遮断される。そし
て、残り半分の光が偏光ビームスプリッタ３７によって
反射され、１／４波長板３８を介して集光レンズ３９に
よって、結像レンズ２５の像側焦点位置Ｐに集光され
る。更に、この光線は、特定波長域の光のみを反射する
ダイクロイックミラー２４によって反射され、結像レン
ズ２５，対物レンズ２６を順に介して、被検体が載置さ
れた被測定面２７上に集光されるようになっている。 Second Embodiment FIG. 2 is a view showing the arrangement of the microscope apparatus according to this embodiment. This embodiment shows a modified example of the device shown in the first embodiment, and the same members as those of the device of the first embodiment will be described with the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the microscope apparatus according to the present embodiment forms a laser beam emitted from the laser emission means 20 through the collimator lens 35 into a light beam parallel to the optical axis, and then arranges a shield plate in the optical path. Half of the parallel light flux is blocked by 36. Then, the remaining half of the light is reflected by the polarization beam splitter 37, and is condensed at the image-side focal position P of the imaging lens 25 by the condenser lens 39 via the quarter-wave plate 38. Further, this light ray is reflected by the dichroic mirror 24 that reflects only light in a specific wavelength range, and is focused on the measured surface 27 on which the subject is placed, through the imaging lens 25 and the objective lens 26 in this order. It is supposed to be done.
【００２０】次に、被検体面２７からの反射光は、第一
実施例において示した装置と同様に、対物レンズ２６，
結像レンズ２５を順に介してダイクロイックミラー２４
に入射される。この入射光は、ダイクロイックミラー２
４で反射されて、集光レンズ３９，１／４波長板３８を
順に介して平行光とされ、このまま偏光ビームスプリッ
タ３７を透過する。更に、この透過光は、集光レンズ４
０を介して点Ｑの位置に配置された二分割受光素子４１
上に集光される。この二分割受光素子４１は光電変換素
子であり、受光した被測定面２７からの反射光をこれに
対応したＡ，Ｂ二つの電気信号に変換した後、夫々を信
号処理系３３に送出する。そして、信号処理系３３にお
いて、所定の演算が行われて、被測定面２７の変位信号
が得られるようになっている。Next, the reflected light from the subject surface 27 is converted into the objective lens 26, as in the device shown in the first embodiment.
The dichroic mirror 24 through the imaging lens 25 in order.
Is incident on. This incident light passes through the dichroic mirror 2
The light is reflected by the beam No. 4 and is collimated through the condenser lens 39 and the quarter-wave plate 38 in order, and is transmitted through the polarization beam splitter 37 as it is. Further, this transmitted light is collected by the condenser lens 4
Two-divided light receiving element 41 arranged at the position of point Q through 0
Focused on top. The two-divided light receiving element 41 is a photoelectric conversion element, which converts the received reflected light from the measured surface 27 into two electric signals A and B corresponding thereto, and then sends them to the signal processing system 33. Then, a predetermined calculation is performed in the signal processing system 33 to obtain the displacement signal of the measured surface 27.
【００２１】尚、本実施例の装置では、集光レンズ３９
の焦点距離ｆ1 と集光レンズ４０の焦点距離ｆ2 とが、
ｆ2 ＞ｆ1 となるように設定されている。このため、点
Ｑは、点Ｐの拡大投影となっている。又、ダイクロッイ
ックミラー２４の透過側（図２中、ダイクロイックミラ
ー２４の上側）に接眼レンズ３４が配置されているの
は、第一実施例に示した装置と同様である。In the apparatus of this embodiment, the condenser lens 39
The focal length f 1 of the and the focal length f 2 of the condenser lens 40,
It is set so that f 2 > f 1 . Therefore, the point Q is an enlarged projection of the point P. Further, the eyepiece lens 34 is disposed on the transmission side of the dichroic mirror 24 (the upper side of the dichroic mirror 24 in FIG. 2), as in the device shown in the first embodiment.
【００２２】このように、本実施例の顕微鏡装置では、
結像レンズ２５，対物レンズ２６及び接眼レンズ３４に
より観察光学系５１が構成されている。又、ダイクロイ
ックミラー２４，結像レンズ２５，対物レンズ２６，コ
リメータレンズ３５，遮蔽板３６，偏光ビームスプリッ
タ３７，１／４波長板３８，集光レンズ３９及び集光レ
ンズ４０により焦点光学系５３が構成されている。As described above, in the microscope apparatus of this embodiment,
The imaging lens 25, the objective lens 26, and the eyepiece lens 34 constitute an observation optical system 51. In addition, the dichroic mirror 24, the imaging lens 25, the objective lens 26, the collimator lens 35, the shielding plate 36, the polarization beam splitter 37, the quarter wavelength plate 38, the condenser lens 39, and the condenser lens 40 form a focusing optical system 53. It is configured.
【００２３】上記のように、本実施例の顕微鏡装置にお
いても、焦点光学系の倍率が観察光学系の倍率と比較し
て大きく設定されているため、装置を構成している光学
部材による反射光ノイズ等が発生した場合のような悪条
件の下でも、通常状態下での合焦点判定と変わらない安
定した合焦点の判定を行うことができる。As described above, also in the microscope apparatus of this embodiment, the magnification of the focusing optical system is set to be larger than that of the observation optical system, so that the light reflected by the optical members constituting the apparatus is reflected. Even under adverse conditions such as when noise occurs, it is possible to perform stable focus determination that is the same as the focus determination under normal conditions.
【００２４】第三実施例 図３は、本実施例にかかる顕微鏡装置の構成を示す図で
ある。本実施例も第一実施例において示した装置の変形
例を示したものであり、以下第一実施例に示した装置と
同一の部材には同一の符号を付して説明する。本実施例
の装置は、図３に示すように、まず、レーザ出射手段２
０から出射されたレーザビームが、偏光ビームスプリッ
タ４１で反射されて、１／４波長板４２を介し、集光レ
ンズ４３に入射する。この入射光は、集光レンズ４３に
よって平行光束とされた後、ミラー４４で反射され、更
に特定波長域の光のみを反射するダイクロイックミラー
４５により反射され、対物レンズ２６を介し被検体が載
置された被測定面２７上に集光される。次に、被測定面
２７からの反射光は、前記とは逆の光路、即ち対物レン
ズ２６を介し、ダイクロイックミラー４５及びミラー４
４において順次反射され、集光レンズ４３，１／４波長
板４２を順に介して、偏光ビームスプリッタ４１に導か
れる。このとき、１／４波長板４２を透過する光は、そ
の偏光の方向が９０°ずらされる。従って、１／４波長
４２を透過した光は、偏光ビームスプリッタ４１を透過
することができる。そして、偏光ビームスプリッタ４１
を透過した光は、ビームスプリッタ４６により二つの方
向に分割される。 Third Embodiment FIG. 3 is a view showing the arrangement of the microscope apparatus according to this embodiment. This embodiment also shows a modification of the device shown in the first embodiment, and the same members as those of the device shown in the first embodiment will be described with the same reference numerals. As shown in FIG. 3, the apparatus of the present embodiment first comprises a laser emitting means 2
The laser beam emitted from 0 is reflected by the polarization beam splitter 41 and enters the condenser lens 43 via the quarter-wave plate 42. This incident light is made into a parallel light flux by the condenser lens 43, reflected by the mirror 44, and further reflected by the dichroic mirror 45 that reflects only the light in the specific wavelength range, and the subject is placed through the objective lens 26. The light is focused on the measured surface 27. Next, the reflected light from the surface to be measured 27 passes through the optical path opposite to the above, that is, the objective lens 26, and then passes through the dichroic mirror 45 and the mirror 4.
4 is sequentially reflected at 4, and is guided to the polarization beam splitter 41 through the condenser lens 43 and the quarter wavelength plate 42 in order. At this time, the light passing through the quarter-wave plate 42 has its polarization direction shifted by 90 °. Therefore, the light transmitted through the quarter wavelength 42 can be transmitted through the polarization beam splitter 41. Then, the polarization beam splitter 41
The light that has passed through is split into two directions by the beam splitter 46.
【００２５】前記二方向に分割された光のうち、ビーム
スプリッタ４６を透過した光は、点Ｑの位置より手前に
配置された第一の絞り２９を介し第一の受光素子３０に
入射する。又、ビームスプリッタ４６により反射された
光は、点Ｑの位置より後側に配置された第二の絞り３１
を介して第二の受光素子３２に入射する。受光素子３０
及び３２は光電変換素子であり、夫々受光した被測定面
２７からの反射光に対応した電気信号に変換した後、こ
の電気信号を信号処理系３３に送出する機能を備えてい
る。又、信号処理系３３は、入力された各信号に対し所
定の演算を行って、被測定面２７の変位に対応した変位
信号を出力し得る機能を備えている。尚、ダイクロイッ
クミラー４５の透過側（図３中、ダイクロイックミラー
４５の上側）には、結像レンズ２５及び接眼レンズ３４
が配置されており、図示しない照明系により照明された
被測定面２７の拡大像を観察できるようになっている。
又、本実施例の装置では、集光レンズ４３の焦点距離ｆ
1 と結像レンズ２５の焦点距離ｆ2 とが、ｆ1 ＞ｆ2 と
なるように設定されている。Of the light split into the two directions, the light transmitted through the beam splitter 46 is incident on the first light receiving element 30 via the first diaphragm 29 arranged in front of the position of the point Q. In addition, the light reflected by the beam splitter 46 is reflected by the second diaphragm 31 disposed behind the position of the point Q.
It is incident on the second light receiving element 32 via. Light receiving element 30
Reference numerals 32 and 32 denote photoelectric conversion elements, each of which has a function of converting the received electric signal into an electric signal corresponding to the reflected light from the surface 27 to be measured and then transmitting the electric signal to the signal processing system 33. The signal processing system 33 has a function of performing a predetermined calculation on each input signal and outputting a displacement signal corresponding to the displacement of the measured surface 27. Incidentally, on the transmission side of the dichroic mirror 45 (the upper side of the dichroic mirror 45 in FIG. 3), the imaging lens 25 and the eyepiece lens 34 are provided.
Are arranged so that an enlarged image of the measured surface 27 illuminated by an illumination system (not shown) can be observed.
Further, in the apparatus of this embodiment, the focal length f of the condenser lens 43 is
1 and the focal length f 2 of the imaging lens 25 are set so that f 1 > f 2 .
【００２６】このように、本実施例の顕微鏡装置では、
結像レンズ２５，対物レンズ２６及び接眼レンズ３４に
より観察光学系５４が構成されている。又、ダイクロイ
ックミラー４５，対物レンズ２６，偏光ビームスプリッ
タ４１，１／４波長板４２，集光レンズ４３，ミラー４
４，ビームスプリッタ４６及び絞り２９，３１により焦
点光学系５５が構成されている。又、集光レンズ４３の
倍率は結像レンズ２５の倍率よりも大きく設定されてい
るため、焦点光学系５５の倍率は観察光学系５４の倍率
よりも大きくなっている。As described above, in the microscope apparatus of this embodiment,
The imaging lens 25, the objective lens 26, and the eyepiece lens 34 constitute an observation optical system 54. Further, the dichroic mirror 45, the objective lens 26, the polarization beam splitter 41, the quarter-wave plate 42, the condenser lens 43, and the mirror 4
4, the beam splitter 46 and the diaphragms 29 and 31 constitute a focus optical system 55. Further, since the magnification of the condenser lens 43 is set to be larger than that of the imaging lens 25, the magnification of the focus optical system 55 is larger than that of the observation optical system 54.
【００２７】上記のように、本実施例の顕微鏡装置にお
いても、焦点光学系の倍率が観察光学系の倍率と比較し
て大きく設定されているため、装置を構成している光学
部材による反射光ノイズ等が発生した場合のような悪条
件の下でも、通常状態下での合焦点判定と変わらない安
定した合焦点の判定を行うことができる。As described above, also in the microscope apparatus of this embodiment, the magnification of the focusing optical system is set to be larger than that of the observation optical system, so that the light reflected by the optical members constituting the apparatus is reflected. Even under adverse conditions such as when noise occurs, it is possible to perform stable focus determination that is the same as the focus determination under normal conditions.
【００２８】[0028]
【発明の効果】上述のように、本発明による顕微鏡装置
は、焦点光学系の倍率が観察光学系の倍率よりも大きく
設定されているため、装置に備えられた光学部材の反射
光ノイズや電気的ノイズ等が発生した状況下でも、合焦
点判定において生じる誤差を小さく抑えることができ、
より安定した合焦判定を行うことができるという実用上
優れた利点を有する。As described above, in the microscope apparatus according to the present invention, the magnification of the focusing optical system is set to be larger than that of the observation optical system. Even in the situation where static noise etc. occurs, the error that occurs in the focus determination can be suppressed to a small level.
It has a practically excellent advantage that more stable focus determination can be performed.
【図１】本発明の第一実施例にかかる顕微鏡装置の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第二実施例にかかる顕微鏡装置の構成
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a microscope apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第三実施例にかかる顕微鏡装置の構成
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a microscope apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図４】（ａ）及び（ｂ）は第一の従来例の装置と本発
明の装置とを比較した倍率変化とその変位信号に対する
効果を示した図であり、（ｃ）及び（ｄ）は第二の従来
例の装置と本発明の装置とを比較した倍率変化とその変
位信号に対する効果を示した図である。4 (a) and 4 (b) are diagrams showing a change in magnification and an effect thereof on a displacement signal when the device of the first conventional example and the device of the present invention are compared, and FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a change in magnification and an effect on a displacement signal in comparison between the device of the second conventional example and the device of the present invention.
【図５】従来の焦点検出装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional focus detection device.
【図６】（ａ）は図５に示した装置に備えられている受
光素子による出力信号の特性を示した図であり、（ｂ）
は（ａ）に示した信号に基づき信号処理系により出力さ
れた合焦を判定するための信号を示した図である。6A is a diagram showing characteristics of an output signal by a light receiving element provided in the device shown in FIG. 5, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a signal for determining the focus, which is output by a signal processing system based on the signal shown in FIG.
【図７】従来の焦点検出装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional focus detection device.
【図８】（ａ）は図７に示した装置に備えられている受
光素子による出力信号の特性を示した図であり、（ｂ）
は（ａ）に示した信号に基づき信号処理系により出力さ
れた合焦を判定するための信号を示した図である。8A is a diagram showing characteristics of an output signal by a light receiving element provided in the device shown in FIG. 7, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a signal for determining the focus, which is output by a signal processing system based on the signal shown in FIG.
２０ レーザ出射手段 ２１，３７，４１ 偏光ビームスプリッタ ２２，３８，４２ １／４波長板 ２３，３９，４０，４３ 集光レンズ ２４，４５ ダイクロイックミラー ２５ 結像レンズ ２６ 対物レンズ ２７ 被測定面 ２８，４６ ビームスプリッタ ２９ 第一の絞り ３０ 第一の受光素子 ３１ 第二の絞り ３２ 第二の絞り ３３ 信号処理系 ３４ 接眼レンズ ３５ コリメータレンズ ３６ 遮蔽手段 ４４ ミラー ５１，５４ 観察光学系 ５２，５３，５５ 焦点光学系 Ｐ，Ｑ 集光点 20 Laser emitting means 21, 37, 41 Polarization beam splitter 22, 38, 42 1/4 wavelength plate 23, 39, 40, 43 Condensing lens 24, 45 Dichroic mirror 25 Image forming lens 26 Objective lens 27 Measured surface 28, 46 beam splitter 29 first diaphragm 30 first light receiving element 31 second diaphragm 32 second diaphragm 33 signal processing system 34 eyepiece 35 collimator lens 36 shielding means 44 mirror 51,54 observation optical system 52,53,55 Focusing optical system P, Q Focusing point
Claims (3)
て、観察光学系と、該観察光学系に比べて大きな倍率を
有する焦点光学系と、該焦点光学系を介して前記被検体
にプローブ光を照射する光源と、前記焦点光学系を介し
て前記被検体からの反射光の光量に対応した信号を出力
する光検出手段と、該光検出手段からの信号に基づき前
記被検体の位置を判断するための信号を出力する信号処
理系と、を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。1. A microscope apparatus for magnifying and observing a subject, an observation optical system, a focus optical system having a larger magnification than that of the observation optical system, and probe light to the subject through the focus optical system. A light source for irradiating, a light detecting means for outputting a signal corresponding to the amount of light reflected from the subject through the focusing optical system, and a position of the subject is judged based on the signal from the light detecting means. And a signal processing system that outputs a signal for
に配置された絞り手段と光電変換手段とからなることを
特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。2. The microscope apparatus according to claim 1, wherein the light detection unit includes a diaphragm unit and a photoelectric conversion unit arranged at positions before and after a condensing point.
分割受光素子からなることを特徴とする請求項１に記載
の顕微鏡装置。3. The microscope apparatus according to claim 1, wherein the light detecting means is composed of a divided light receiving element arranged at a condensing point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17892894A JP3542171B2 (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Microscope equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17892894A JP3542171B2 (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Microscope equipment |
Publications (2)
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| JPH0843016A true JPH0843016A (en) | 1996-02-16 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101647991B1 (en) * | 2015-09-18 | 2016-08-18 | 주식회사 레이저앱스 | Vertical Multi-Beam laser processing system |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17892894A patent/JP3542171B2/en not_active Expired - Fee Related
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