JPH11142111A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH11142111A JPH11142111A JP9305883A JP30588397A JPH11142111A JP H11142111 A JPH11142111 A JP H11142111A JP 9305883 A JP9305883 A JP 9305883A JP 30588397 A JP30588397 A JP 30588397A JP H11142111 A JPH11142111 A JP H11142111A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の焦点検出装置は、反射光の等位相面の傾
きを検出してフォーカスエラー信号を得ている。このた
め、被検物体が傾くと反射光の等位相面も傾き、フォー
カスエラー信号も変化してしまい、正確な焦点検出およ
び変位検出ができないという問題があった。 【解決手段】被検物体５に光を照射するための照明手段
１と、被検物体５からの反射光を検出するための検出手
段を有する焦点検出装置において、検出手段は、ダブル
モード導波路１２，２２とダブルモード導波路１２，２
２を２本の導波路１３，１４，２３，２４に分岐させる
導波路分岐領域とを有する２つのチャネル導波路と、導
波路分岐領域に接続された２本の導波路を伝搬する光を
検出する検出素子１５，１６，２５，２６と、を有し、
２つのチャネル導波路は各々のダブルモード導波路に入
射する被検物体からの反射光の集光位置に対して各々の
ダブルモード導波路の中心軸がわずかにシフトされるよ
うに配置されるようにした。
きを検出してフォーカスエラー信号を得ている。このた
め、被検物体が傾くと反射光の等位相面も傾き、フォー
カスエラー信号も変化してしまい、正確な焦点検出およ
び変位検出ができないという問題があった。 【解決手段】被検物体５に光を照射するための照明手段
１と、被検物体５からの反射光を検出するための検出手
段を有する焦点検出装置において、検出手段は、ダブル
モード導波路１２，２２とダブルモード導波路１２，２
２を２本の導波路１３，１４，２３，２４に分岐させる
導波路分岐領域とを有する２つのチャネル導波路と、導
波路分岐領域に接続された２本の導波路を伝搬する光を
検出する検出素子１５，１６，２５，２６と、を有し、
２つのチャネル導波路は各々のダブルモード導波路に入
射する被検物体からの反射光の集光位置に対して各々の
ダブルモード導波路の中心軸がわずかにシフトされるよ
うに配置されるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路を用いた
焦点検出装置に関する。
焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信、光計測の分野で光導波路
が注目されている。その理由は光導波路を用いることに
よって光学系の小型、軽量化を図ることができ、また、
光軸の調整が不要になるという利点を有しているからで
ある。光導波路を利用した計測器の一つとして、焦点検
出装置が提案されている。この装置は図５のように光導
波路としてダブルモード導波路が用いられている。
が注目されている。その理由は光導波路を用いることに
よって光学系の小型、軽量化を図ることができ、また、
光軸の調整が不要になるという利点を有しているからで
ある。光導波路を利用した計測器の一つとして、焦点検
出装置が提案されている。この装置は図５のように光導
波路としてダブルモード導波路が用いられている。
【０００３】ダブルモード導波路にレーザ光を入射させ
ると、入射レーザ光の振幅分布に対応して導波路内に０
次モードと１次モードが励振される。これら２つのモー
ドは導波路内で干渉し、全体としての光強度分布に非対
称性が生じる。ここで、導波路内の光強度分布の非対称
性をもたらすものとして２つの要素が考えられる。ひと
つは入射レーザ光の強度分布に非対称性がある場合であ
り、もうひとつは入射レーザ光の位相分布に非対称性が
ある場合である。ダブルモード領域の長さを適当に選べ
ば、いずれの場合の非対称性も良く検出できる(H.Ookia
nd J. Iwasaki, Optics Communications 85(1991)17
7)。
ると、入射レーザ光の振幅分布に対応して導波路内に０
次モードと１次モードが励振される。これら２つのモー
ドは導波路内で干渉し、全体としての光強度分布に非対
称性が生じる。ここで、導波路内の光強度分布の非対称
性をもたらすものとして２つの要素が考えられる。ひと
つは入射レーザ光の強度分布に非対称性がある場合であ
り、もうひとつは入射レーザ光の位相分布に非対称性が
ある場合である。ダブルモード領域の長さを適当に選べ
ば、いずれの場合の非対称性も良く検出できる(H.Ookia
nd J. Iwasaki, Optics Communications 85(1991)17
7)。
【０００４】このダブルモード導波路におけるモード干
渉を利用して入射レーザ光の光軸方向の変位(焦点位置
ずれ)を検出する。ダブルモード導波路の入り口はレー
ザスポットの入射位置からわずかにずらした（シフトし
た）構成となっている。レーザスポットが焦点位置にあ
るときには光の等位相面は傾きを持たないが（図６
(b))、レーザスポットが焦点位置からずれている場合に
は、光の等位相面に傾きが生じ(図６(a)、(ｃ))、これ
による位相分布の非対称性を検出することによって焦点
位置ずれを検出する。
渉を利用して入射レーザ光の光軸方向の変位(焦点位置
ずれ)を検出する。ダブルモード導波路の入り口はレー
ザスポットの入射位置からわずかにずらした（シフトし
た）構成となっている。レーザスポットが焦点位置にあ
るときには光の等位相面は傾きを持たないが（図６
(b))、レーザスポットが焦点位置からずれている場合に
は、光の等位相面に傾きが生じ(図６(a)、(ｃ))、これ
による位相分布の非対称性を検出することによって焦点
位置ずれを検出する。
【０００５】図５において、光源１０１から発せられた
光はコリメータレンズ１０２で平行光となった後、ハー
フミラー１０３で反射して、対物レンズ１０４によって
被検物体１０５に集光される。被検物体１０５上で反射
した光は再び対物レンズ１０４を通り、ハーフミラー１
０３を透過して、集光レンズ１０６によって基板１１０
上に形成されたダブルモード導波路１１１の入射端１０
７に集光される。入射端１０７に集光される光の集光位
置はダブルモード導波路１１１の中心から横方向にわず
かにシフトした位置にある。
光はコリメータレンズ１０２で平行光となった後、ハー
フミラー１０３で反射して、対物レンズ１０４によって
被検物体１０５に集光される。被検物体１０５上で反射
した光は再び対物レンズ１０４を通り、ハーフミラー１
０３を透過して、集光レンズ１０６によって基板１１０
上に形成されたダブルモード導波路１１１の入射端１０
７に集光される。入射端１０７に集光される光の集光位
置はダブルモード導波路１１１の中心から横方向にわず
かにシフトした位置にある。
【０００６】ダブルモード導波路１１１は適当な長さの
ところで導波路１１２、１１３に分岐する。導波路１１
２、１１３からの出射光を光検出器１１４、１１５で検
出し、差動増幅器１１６で差をとれば、図７のフォーカ
スエラー信号１１７が得られ、被検物体１０５の焦点位
置ずれを知ることができる。図５の従来例ではダブルモ
ード導波路領域の長さLは、完全結合長（０次モードと
１次モードの位相差がπとなる長さ)をＬcとして、物体
の位相分布を観察する条件である
ところで導波路１１２、１１３に分岐する。導波路１１
２、１１３からの出射光を光検出器１１４、１１５で検
出し、差動増幅器１１６で差をとれば、図７のフォーカ
スエラー信号１１７が得られ、被検物体１０５の焦点位
置ずれを知ることができる。図５の従来例ではダブルモ
ード導波路領域の長さLは、完全結合長（０次モードと
１次モードの位相差がπとなる長さ)をＬcとして、物体
の位相分布を観察する条件である
【０００７】
【数１】 Ｌ＝Ｌc（２ｍ＋１）／２ （ｍ＝０、１、２・・・） （１）式 とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の図５の焦点検出
装置は、反射光の等位相面の傾きを検出してフォーカス
エラー信号を得ている。このため、被検物体105が傾く
と反射光の等位相面も傾き、フォーカスエラー信号も変
化してしまい、正確な焦点検出および変位検出ができな
いという問題があった。
装置は、反射光の等位相面の傾きを検出してフォーカス
エラー信号を得ている。このため、被検物体105が傾く
と反射光の等位相面も傾き、フォーカスエラー信号も変
化してしまい、正確な焦点検出および変位検出ができな
いという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、被検物体に光を照射するための照明手段
と、被検物体からの反射光を検出するための検出手段を
有する焦点検出装置において、検出手段は、ダブルモー
ド導波路とダブルモード導波路を２本の導波路に分岐さ
せる導波路分岐領域とを有する２つのチャネル導波路
と、導波路分岐領域に接続された２本の導波路を伝搬す
る光を検出する検出素子と、を有し、２つのチャネル導
波路は各々のダブルモード導波路に入射する被検物体か
らの反射光の集光位置に対して各々のダブルモード導波
路の中心軸がわずかにシフトされるように配置されるよ
うにした。
め、本発明は、被検物体に光を照射するための照明手段
と、被検物体からの反射光を検出するための検出手段を
有する焦点検出装置において、検出手段は、ダブルモー
ド導波路とダブルモード導波路を２本の導波路に分岐さ
せる導波路分岐領域とを有する２つのチャネル導波路
と、導波路分岐領域に接続された２本の導波路を伝搬す
る光を検出する検出素子と、を有し、２つのチャネル導
波路は各々のダブルモード導波路に入射する被検物体か
らの反射光の集光位置に対して各々のダブルモード導波
路の中心軸がわずかにシフトされるように配置されるよ
うにした。
【００１０】この場合に、被検物体が照明光軸に対して
傾いたとき、２つのダブルモード導波路のうちの一方に
入射する光軸と、他方のダブルモード導波路に入射する
光軸が、各々ダブルモード導波路の中心軸に対して対称
な方向に傾くようにすることは好ましい。また、ダブル
モード導波路の中心軸と前記反射光が集光される位置と
がシフトされる方向が２つのチャネル導波路において対
称な方向にすることは好ましい。
傾いたとき、２つのダブルモード導波路のうちの一方に
入射する光軸と、他方のダブルモード導波路に入射する
光軸が、各々ダブルモード導波路の中心軸に対して対称
な方向に傾くようにすることは好ましい。また、ダブル
モード導波路の中心軸と前記反射光が集光される位置と
がシフトされる方向が２つのチャネル導波路において対
称な方向にすることは好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図５の従来例において被検物体１
０５がθ傾いたときの様子を図８に示す。被検物体が傾
いたことによって、被検物体からの反射光も傾く。この
ため、反射光の等位相面も傾き、フォーカスエラー信号
は傾きの影響を受ける。被検物体が傾いたときのフォー
カスエラー信号のシミュレーンョン結果を図９に示す。
図９(a)、(b)は各々被検物体が１°、−１°傾いたとき
のフォーカスエラー信号である。被検物体が傾いたこと
によって信号にオフセットが生じ、傾きの方向によって
オフセット方向が逆になっている。従って、このままで
は正確な焦点検出および変位検出が行えない。
０５がθ傾いたときの様子を図８に示す。被検物体が傾
いたことによって、被検物体からの反射光も傾く。この
ため、反射光の等位相面も傾き、フォーカスエラー信号
は傾きの影響を受ける。被検物体が傾いたときのフォー
カスエラー信号のシミュレーンョン結果を図９に示す。
図９(a)、(b)は各々被検物体が１°、−１°傾いたとき
のフォーカスエラー信号である。被検物体が傾いたこと
によって信号にオフセットが生じ、傾きの方向によって
オフセット方向が逆になっている。従って、このままで
は正確な焦点検出および変位検出が行えない。
【００１２】図９(a)、(b)の信号Ｓ1、Ｓ2の和をとって
２で割った信号を図１０に示す。図１０のフォーカスエ
ラー信号の中心付近の直線部分は、被検物体１０５の傾
きがない場合のフォーカスエラー信号(図７)と一致す
る。図９、１０ではθ＝１°の場合を示したが、θの値
が異なる場合も同様であった。従って、被検物体がθ傾
いたときと、−θ傾いたときのフォーカスエラー信号を
同時に検出できれば、これらの信号の和をとることによ
って、被検物体の傾きに依らないフォーカスエラー信号
を得ることができる。
２で割った信号を図１０に示す。図１０のフォーカスエ
ラー信号の中心付近の直線部分は、被検物体１０５の傾
きがない場合のフォーカスエラー信号(図７)と一致す
る。図９、１０ではθ＝１°の場合を示したが、θの値
が異なる場合も同様であった。従って、被検物体がθ傾
いたときと、−θ傾いたときのフォーカスエラー信号を
同時に検出できれば、これらの信号の和をとることによ
って、被検物体の傾きに依らないフォーカスエラー信号
を得ることができる。
【００１３】図１に本発明の実施の形態による焦点検出
装置の概略構成図を示す。図１は被検物体が傾いていな
い場合の説明図である。光源１から発せられた光はコリ
メータレンズ２で平行光となった後、ハーフミラー３で
反射して対物レンズ４によって被検物体５に集光され
る。被検物体５上で反射した光は再び対物レンズ４を通
り、ハーフミラー３を透過して、もうひとつのハーフミ
ラー６によって２つに分岐される。ハーフミラー６を透
過した光は集光レンズ７によって、基板１０上に形成さ
れたダブルモード導波路１２の入射端１１に集光され
る。また、ハーフミラー６で反射した光は集光レンズ８
によって、基板２０上に形成されたダブルモード導波路
２２の入射端２１に集光される。
装置の概略構成図を示す。図１は被検物体が傾いていな
い場合の説明図である。光源１から発せられた光はコリ
メータレンズ２で平行光となった後、ハーフミラー３で
反射して対物レンズ４によって被検物体５に集光され
る。被検物体５上で反射した光は再び対物レンズ４を通
り、ハーフミラー３を透過して、もうひとつのハーフミ
ラー６によって２つに分岐される。ハーフミラー６を透
過した光は集光レンズ７によって、基板１０上に形成さ
れたダブルモード導波路１２の入射端１１に集光され
る。また、ハーフミラー６で反射した光は集光レンズ８
によって、基板２０上に形成されたダブルモード導波路
２２の入射端２１に集光される。
【００１４】ダブルモード導波路１２と２２は同じ形状
であり、各々の入射端１１、１２に集光される光の集光
位置はダブルモード導波路１２、２２の中心から横方向
にほぼ同量だけわずかにシフトした位置にある。ダブル
モード導波路１２は適当な長さのところで導波路１３、
１４に分岐し、導波路１３、１４からの出射光は光検出
器１５、１６で検出され、差動増幅器１７で差がとられ
る。同様に、ダブルモード導波路２２は適当な長さのと
ころで導波路２３、２４に分岐し、導波路２３、２４か
らの出射光は光検出器２５、２６で検出され、差動増幅
器２７で差がとられる。差動増幅器１７、２７からの信
号１８、２８は加算器３０で和がとられる(信号３１)。
であり、各々の入射端１１、１２に集光される光の集光
位置はダブルモード導波路１２、２２の中心から横方向
にほぼ同量だけわずかにシフトした位置にある。ダブル
モード導波路１２は適当な長さのところで導波路１３、
１４に分岐し、導波路１３、１４からの出射光は光検出
器１５、１６で検出され、差動増幅器１７で差がとられ
る。同様に、ダブルモード導波路２２は適当な長さのと
ころで導波路２３、２４に分岐し、導波路２３、２４か
らの出射光は光検出器２５、２６で検出され、差動増幅
器２７で差がとられる。差動増幅器１７、２７からの信
号１８、２８は加算器３０で和がとられる(信号３１)。
【００１５】ダブルモード導波路１２、２２はともにダ
ブルモード領域の長さが物体の位相分布を観察する条件
を満たすように（１）式で表される長さに設定されてい
る。差動増幅器１７、２７の信号１８、２８はともに、
従来例図５で被検物体が傾いていないときのフォーカス
エラー信号(図７)に対応し(信号強度は１／２)、加算器
３０で和をとった信号３１は図７のフォーカスエラー信
号に相当する。
ブルモード領域の長さが物体の位相分布を観察する条件
を満たすように（１）式で表される長さに設定されてい
る。差動増幅器１７、２７の信号１８、２８はともに、
従来例図５で被検物体が傾いていないときのフォーカス
エラー信号(図７)に対応し(信号強度は１／２)、加算器
３０で和をとった信号３１は図７のフォーカスエラー信
号に相当する。
【００１６】図２は被検物体５がθ傾いた場合の概略図
である。被検物体５が傾いている場合には、反射光も傾
き、ダブルモード導波路１２、２２に入射する光も傾
く。ここで、ダブルモード導波路１２に入射する光の傾
きは、従来例図８で被検物体１０５がθ傾いた場合にダ
ブルモード導波路１１１に入射する光の傾きに相当す
る。一方、ダブルモード導波路２２に入射する光の傾き
は、従来例図８で被検物体１０５が−θ傾いた場合にダ
ブルモード導波路１１１に入射する光の傾きに相当す
る。従って、被検物体１０５が照明光軸に対してθ傾い
た場合に、２つのダブルモード導波路１２、２２に入射
する光の光軸は、各々のダブルモード導波路の中心軸に
対して対称な方向に同じ角度だけ傾いている。
である。被検物体５が傾いている場合には、反射光も傾
き、ダブルモード導波路１２、２２に入射する光も傾
く。ここで、ダブルモード導波路１２に入射する光の傾
きは、従来例図８で被検物体１０５がθ傾いた場合にダ
ブルモード導波路１１１に入射する光の傾きに相当す
る。一方、ダブルモード導波路２２に入射する光の傾き
は、従来例図８で被検物体１０５が−θ傾いた場合にダ
ブルモード導波路１１１に入射する光の傾きに相当す
る。従って、被検物体１０５が照明光軸に対してθ傾い
た場合に、２つのダブルモード導波路１２、２２に入射
する光の光軸は、各々のダブルモード導波路の中心軸に
対して対称な方向に同じ角度だけ傾いている。
【００１７】図２で差動増幅器１７、２７の信号１８、
２８は各々、図９の(a)、(b)のフォーカスエラー信号に
相当する。但し、信号強度は１／２になっている。従っ
て、加算器３０で和をとれば、図１０と同様のフォーカ
スエラー信号が得られ、焦点位置付近の直線部分は被検
物体5が傾いていないときの信号と同様の信号となる。
２８は各々、図９の(a)、(b)のフォーカスエラー信号に
相当する。但し、信号強度は１／２になっている。従っ
て、加算器３０で和をとれば、図１０と同様のフォーカ
スエラー信号が得られ、焦点位置付近の直線部分は被検
物体5が傾いていないときの信号と同様の信号となる。
【００１８】この信号３１は被検物体５の傾きによらな
い信号であり、これによって被検物体５が傾いても正確
にフォーカスエラー信号を検出することができる。上述
の実施の形態では２つのチャネル導波路を用いて各々の
ダブルモード導波路に入射する光軸の傾きを対称にする
ことによって、被検物体の傾きが測定結果に影響しない
ようにしたが、下記の方法でも行うことが出来る。
い信号であり、これによって被検物体５が傾いても正確
にフォーカスエラー信号を検出することができる。上述
の実施の形態では２つのチャネル導波路を用いて各々の
ダブルモード導波路に入射する光軸の傾きを対称にする
ことによって、被検物体の傾きが測定結果に影響しない
ようにしたが、下記の方法でも行うことが出来る。
【００１９】図５の従来例において被検物体１０５が１
°傾いたときのフォーカスエラー信号のシミュレーンョ
ン結果を図１１に示す。被検物体が傾いたことによって
信号にオフセットが生じている。従って、このままでは
正確な焦点検出および変位検出が行えない。ダブルモー
ド導波路１１１への入射端１０７が、ダブルモード導波
路１１１の中心から図５の従来例とは反対方向にシフト
している場合のフォーカスエラー信号を図１２に示す。
図１２(a)は被検物体１０５が傾いていない場合、(b)は
１°傾いている場合の信号である。図６の原理説明図か
らもわかるように、入射端に集光される光の集光位置の
シフト方向がダブルモード導波路の中心に対して逆にな
ると、光の等位相面の傾きも逆になるので、フォーカス
エラー信号は極性が逆転する。
°傾いたときのフォーカスエラー信号のシミュレーンョ
ン結果を図１１に示す。被検物体が傾いたことによって
信号にオフセットが生じている。従って、このままでは
正確な焦点検出および変位検出が行えない。ダブルモー
ド導波路１１１への入射端１０７が、ダブルモード導波
路１１１の中心から図５の従来例とは反対方向にシフト
している場合のフォーカスエラー信号を図１２に示す。
図１２(a)は被検物体１０５が傾いていない場合、(b)は
１°傾いている場合の信号である。図６の原理説明図か
らもわかるように、入射端に集光される光の集光位置の
シフト方向がダブルモード導波路の中心に対して逆にな
ると、光の等位相面の傾きも逆になるので、フォーカス
エラー信号は極性が逆転する。
【００２０】従来例のフォーカスエラー信号(図７、１
１)と、従来例とは入射端のシフト方向が逆の場合のフ
ォーカスエラー信号(図１２)について差をとって２で割
った信号を図１３に示す。図１３(a)、(b)は各々被検物
体１０５の傾きが０°、１°の場合である。図１３
(a)、(b)のフォーカスエラー信号の中心付近の直線部分
はほぼ一致している。
１)と、従来例とは入射端のシフト方向が逆の場合のフ
ォーカスエラー信号(図１２)について差をとって２で割
った信号を図１３に示す。図１３(a)、(b)は各々被検物
体１０５の傾きが０°、１°の場合である。図１３
(a)、(b)のフォーカスエラー信号の中心付近の直線部分
はほぼ一致している。
【００２１】すなわち、従来例において、入射端のシフ
ト方向が逆の場合のフォーカスエラー信号も検出すれ
ば、これらの信号の差をとることによって、被検物体の
傾きに依らないフォーカスエラー信号を得ることができ
る。図１３ではθ＝１°の場合を示したが、θの値が異
なる場合も同様であった。図３に本発明による焦点検出
装置の概略構成図を示す。図３は被検物体が傾いていな
い場合の説明図である。光源２０１から発せられた光は
コリメータレンズ２０２で平行光となった後、ハーフミ
ラー２０３で反射して対物レンズ２０4によって被検物
体２０５に集光される。被検物体２０５上で反射した光
は再び対物レンズ２０４を通り、ハーフミラー２０３を
透過して、もうひとつのハーフミラー２０６によって２
つに分岐される。ハーフミラー２０６を透過した光は集
光レンズ２０８によって、基板２１０上に形成されたダ
ブルモード導波路２１２の入射端２１１に集光される。
また、ハーフミラー２０６で反射した光はミラー２０７
で反射した後、集光レンズ２０８によって、基板２１０
上に形成されたダブルモード導波路２２２の入射端２２
１に集光される。
ト方向が逆の場合のフォーカスエラー信号も検出すれ
ば、これらの信号の差をとることによって、被検物体の
傾きに依らないフォーカスエラー信号を得ることができ
る。図１３ではθ＝１°の場合を示したが、θの値が異
なる場合も同様であった。図３に本発明による焦点検出
装置の概略構成図を示す。図３は被検物体が傾いていな
い場合の説明図である。光源２０１から発せられた光は
コリメータレンズ２０２で平行光となった後、ハーフミ
ラー２０３で反射して対物レンズ２０4によって被検物
体２０５に集光される。被検物体２０５上で反射した光
は再び対物レンズ２０４を通り、ハーフミラー２０３を
透過して、もうひとつのハーフミラー２０６によって２
つに分岐される。ハーフミラー２０６を透過した光は集
光レンズ２０８によって、基板２１０上に形成されたダ
ブルモード導波路２１２の入射端２１１に集光される。
また、ハーフミラー２０６で反射した光はミラー２０７
で反射した後、集光レンズ２０８によって、基板２１０
上に形成されたダブルモード導波路２２２の入射端２２
１に集光される。
【００２２】ダブルモード導波路２１２と２２２は同じ
形状であり、各々の入射端２１１、２２１に集光される
光の集光位置は、ダブルモード導波路２１２、２２２の
中心から横方向にわずかにほぼ同量だけシフトした位置
にあり、シフトの方向はダブルモード導波路の中心から
逆になっている。ダブルモード導波路２１２は適当な長
さのところで導波路２１３、２１４に分岐し、導波路２
１３、２１４からの出射光は光検出器２１５、２１６で
検出され、差動増幅器２１７で差がとられる。同様に、
ダブルモード導波路２２２は適当な長さのところで導波
路２２３、２２４に分岐し、導波路２２３、２２４から
の出射光は光検出器２２５、２２６で検出され、差動増
幅器２２７で差がとられる。差動増幅器２１７、２２７
からの信号２１８、２２８は差動増幅器２３０で差がと
られる(信号２３１)。
形状であり、各々の入射端２１１、２２１に集光される
光の集光位置は、ダブルモード導波路２１２、２２２の
中心から横方向にわずかにほぼ同量だけシフトした位置
にあり、シフトの方向はダブルモード導波路の中心から
逆になっている。ダブルモード導波路２１２は適当な長
さのところで導波路２１３、２１４に分岐し、導波路２
１３、２１４からの出射光は光検出器２１５、２１６で
検出され、差動増幅器２１７で差がとられる。同様に、
ダブルモード導波路２２２は適当な長さのところで導波
路２２３、２２４に分岐し、導波路２２３、２２４から
の出射光は光検出器２２５、２２６で検出され、差動増
幅器２２７で差がとられる。差動増幅器２１７、２２７
からの信号２１８、２２８は差動増幅器２３０で差がと
られる(信号２３１)。
【００２３】ダブルモード導波路２１２、２２２はとも
にダブルモード領域の長さを物体の位相分布を観察する
条件を満たすように（１）式で表される長さに設定され
ている。差動増幅器２１７、２２７の信号２１８、２２
８は各々、従来例図５で被検物体が傾いていないときの
フォーカスエラー信号図７、図１２(a)に対応し（信号
強度は１／２）、差動増幅器２３０で差をとった信号２
３１（図１３(a)）は被検物体の傾きが０゜の場合のフ
ォーカスエラー信号である。
にダブルモード領域の長さを物体の位相分布を観察する
条件を満たすように（１）式で表される長さに設定され
ている。差動増幅器２１７、２２７の信号２１８、２２
８は各々、従来例図５で被検物体が傾いていないときの
フォーカスエラー信号図７、図１２(a)に対応し（信号
強度は１／２）、差動増幅器２３０で差をとった信号２
３１（図１３(a)）は被検物体の傾きが０゜の場合のフ
ォーカスエラー信号である。
【００２４】図４は被検物体２０５がθ傾いた場合の概
略図である。被検物体２０５が傾いている場合には、反
射光も傾き、ダブルモード導波路２１２、２２２に入射
する光も傾く。ここで、ダブルモード導波路２１２に入
射する光は、従来例図８で被検物体１０５がθ傾いた場
合にダブルモード導波路１１１に入射する場合に相当す
る。一方、ダブルモード導波路２２２に入射する光は、
従来例図８とは入射端のシフト方向が逆の場合に相当す
る。従って、図４で差動増幅器２１７、２２７の信号２
１８、２２８は各々、図１１、図１２(b)のフォーカス
エラー信号に相当する。但し、信号強度は１／２になっ
ている。従って、差動増幅器２３０で差をとれば、図１
３(b)と同様のフォーカスエラー信号が得られる。これ
は被検物体２０５の傾きによらない信号であり、これに
よって被検物体２０５が傾いても被検物体の変位検出が
行える。
略図である。被検物体２０５が傾いている場合には、反
射光も傾き、ダブルモード導波路２１２、２２２に入射
する光も傾く。ここで、ダブルモード導波路２１２に入
射する光は、従来例図８で被検物体１０５がθ傾いた場
合にダブルモード導波路１１１に入射する場合に相当す
る。一方、ダブルモード導波路２２２に入射する光は、
従来例図８とは入射端のシフト方向が逆の場合に相当す
る。従って、図４で差動増幅器２１７、２２７の信号２
１８、２２８は各々、図１１、図１２(b)のフォーカス
エラー信号に相当する。但し、信号強度は１／２になっ
ている。従って、差動増幅器２３０で差をとれば、図１
３(b)と同様のフォーカスエラー信号が得られる。これ
は被検物体２０５の傾きによらない信号であり、これに
よって被検物体２０５が傾いても被検物体の変位検出が
行える。
【００２５】上述した図３の装置ではダブルモード導波
路２１２と２２２を同じ構造にして、入射光のシフト方
向を逆にしたが、シフトの方向を同じにする構造でもよ
い。この場合には一方のダブルモード導波路のダブルモ
ード領域の長さＬ1を
路２１２と２２２を同じ構造にして、入射光のシフト方
向を逆にしたが、シフトの方向を同じにする構造でもよ
い。この場合には一方のダブルモード導波路のダブルモ
ード領域の長さＬ1を
【００２６】
【数２】 Ｌ1＝Ｌc（２ｍ＋１）／２ （ｍ＝０、１、２・・・） （２）式 とし、もう一方のダブルモード導波路のダブルモード領
域の長さＬ2を
域の長さＬ2を
【００２７】
【数３】 Ｌ2＝Ｌ1＋（２ｎ＋１）Ｌc （ｎ＝０、１、２・・・） （３）式 とする。尚、上記実施の形態ではフォーカスエラー信号
を求める焦点検出装置を例にあげて説明したが、図１
０、１３から分かるように信号３１、２３１はフォーカ
スエラー信号を表しているが、同時にフォーカス位置か
らの被検物体５、２０５の高さ（変位）を表している。
従って、本実施の形態の焦点検出装置をそのまま変位検
出装置や表面高さ測定装置として用いることができる。
また、信号３１、２３１の情報を被検物体の高さ調節に
フィードバックかけるようにしてオートフォーカス装置
を構成してもよい。
を求める焦点検出装置を例にあげて説明したが、図１
０、１３から分かるように信号３１、２３１はフォーカ
スエラー信号を表しているが、同時にフォーカス位置か
らの被検物体５、２０５の高さ（変位）を表している。
従って、本実施の形態の焦点検出装置をそのまま変位検
出装置や表面高さ測定装置として用いることができる。
また、信号３１、２３１の情報を被検物体の高さ調節に
フィードバックかけるようにしてオートフォーカス装置
を構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば被検物体が傾いた場合で
も、正確な焦点検出および変位検出を行うことができ
る。
も、正確な焦点検出および変位検出を行うことができ
る。
【図１】本発明による焦点検出装置の概略構成図。
【図２】本発明による焦点検出の被検物体が傾いた場合
の概略図。
の概略図。
【図３】本発明による焦点検出装置の概略構成図。
【図４】本発明による焦点検出の被検物体が傾いた場合
の概略図。
の概略図。
【図５】従来例による焦点検出装置の概略構成図。
【図６】従来例による焦点検出装置の原理説明図。
【図７】従来例による焦点検出装置のフォーカスエラー
信号。
信号。
【図８】従来例による焦点検出装置の被検物体が傾いた
場合の概略図。
場合の概略図。
【図９】従来例による焦点検出装置の被検物体が傾いた
場合のフォーカスエラー信号。
場合のフォーカスエラー信号。
【図１０】本発明による被検物体が傾いた場合のフォー
カスエラー信号。
カスエラー信号。
【図１１】従来例による焦点検出装置の被検物体が傾い
た場合のフォーカスエラー信号。
た場合のフォーカスエラー信号。
【図１２】従来例による焦点検出装置とはシフト方向が
逆の場合のフォーカスエラー信号。
逆の場合のフォーカスエラー信号。
【図１３】本発明によるフォーカスエラー信号。
1,101,201・・・光源 5,105,205・・・被検物体 3,6,103,106,203,206・・・ハーフミラー 12,22,111,212,222・・・ダブルモード導波路 13,14,23,24,112,113,213,214,223,224・・・導波路 15,16,25,26,114,115,215,216,225,226・・・光検出器 17,27,116,217,227,230・・・差動増幅器
Claims (3)
- 【請求項１】被検物体に光を照射するための照明手段
と、前記被検物体からの反射光を検出するための検出手
段を有する焦点検出装置において、 前記検出手段は、ダブルモード導波路と該ダブルモード
導波路を２本の導波路に分岐させる導波路分岐領域とを
有する２つのチャネル導波路と、該導波路分岐領域に接
続された2本の導波路を伝搬する光を検出する検出素子
と、を有し、前記２つのチャネル導波路は各々のダブル
モード導波路に入射する前記被検物体からの反射光の集
光位置に対して各々のダブルモード導波路の中心軸がわ
ずかにシフトされるように配置されることを特徴とする
焦点検出装置。 - 【請求項２】前記被検物体が照明光軸に対して傾いたと
き、前記２つのダブルモード導波路のうちの一方に入射
する光軸と、他方のダブルモード導波路に入射する光軸
は、各々ダブルモード導波路の中心軸に対して対称な方
向に傾くことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装
置。 - 【請求項３】前記ダブルモード導波路の中心軸と前記反
射光が集光される位置とがシフトされる方向は２つのチ
ャネル導波路において対称な方向であることを特徴とす
る請求項１に記載の焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305883A JPH11142111A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305883A JPH11142111A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142111A true JPH11142111A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17950471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305883A Pending JPH11142111A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7146229B2 (en) | 2004-02-13 | 2006-12-05 | Shimadzu Corporation | Controller for an analyzer |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305883A patent/JPH11142111A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7146229B2 (en) | 2004-02-13 | 2006-12-05 | Shimadzu Corporation | Controller for an analyzer |
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