JP2004361581A

JP2004361581A - オートフォーカス方法及びその装置

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Publication number: JP2004361581A
Application number: JP2003158361A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takagi; 修高木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP4384446B2

Abstract

【課題】短時間で高精度に観察対象にフォーカスを合わせること。
【解決手段】対物レンズ４に隣接する測距センサ７によりガラス基板５との間の距離を測定し、この測定された距離に基づいて対物レンズ４を下降させて対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置させ、この状態で対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に合わせる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡を用いて観察対象である例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に用いられるガラス基板を観察する際に、対物レンズのフォーカス位置をガラス基板面上に合わせるオートフォーカス方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
観察用大型顕微鏡では、対物レンズのフォーカス位置をガラス基板面上に合わせるのに周知のコントラスト方式のオートフォーカスを用いている。このオートフォーカスは、対物レンズを予め設定されたホームポジションからガラス基板に向って所定ステップで下降させながらガラス基板の画像を順次撮像し、これら画像データを画像処理してコントラストのピーク値を検出し、このピーク値のＺ座標位置を対物レンズのフォーカス位置として決定している。
【０００３】
又、ガラス基板の検査時にフォーカス合わせを行う技術を記載するものとして例えば特許文献１がある。この特許文献１は、被検体上の基準面の変位量を検出する高さセンサを有する基板搬送部と、被検体の外観検査を行う基板検査部とを別離して設け、被検体を検査部に搬送するまでに被検体上の基準面の変位量を検出し、被検体の外観検査を行う際に、高さセンサにより検出した被検体上の基準面の変位量に基づいて被検体に対するフォーカス合わせを行う。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２６６６９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コントラスト方式のオートフォーカスにおいて、複数の画像データからコントラストの最も高くなる画像データを検出するには、対物レンズをステップ移動により下降させながら、ステップ移動毎に各画像を取り込まなければならない。このため、対物レンズのホームポジションからフォーカス位置までの距離が長くなると、画像データの処理に時間がかかりフォーカス位置を検出するまでに時間がかかる。このスキャニング時間を短くするために、ガラス基板上における観察位置を変更するためにガラス基板を移動させる際に、対物レンズの位置を現在位置で固定したりしている。
【０００６】
ところが、フォーカス位置を固定すると、ガラス基板を載置するステージの面精度が低い場合やガラス基板の表面の平面度が得られずに歪みが生じている場合には、対物レンズのフォーカス位置がガラス基板面上からずれてしまうことがある。この場合、ガラス基板が対物レンズのフォーカス位置がガラス基板面よりも下方にずれることがある。この下方にずれた状態からオートフォーカスを実行すると、対物レンズは、さらに下降し、そのままフォーカス位置を検出することなく下方のリミット位置まで下降しながらスキャニングを行ってしまう。下方のリミット位置に到達すると、対物レンズは、上昇してホームポジションに戻って再び下降しながらスキャニングを開始することになり、さらにフォーカス位置を検出するのに時間が掛かる。
【０００７】
一方、特許文献１では、高さセンサを有する基板搬送部と基板検査部とが離れているために、高さセンサが配置された基板搬送部と基板検査部との間に搬送される被検体の高さ位置が同一でないと、基板搬送部において被検体上の基準面の変位量を高精度に検出したとしても、この変位量に基づいて基板検査部において精度高く被検体に対するフォーカス合わせることが困難になる。又、基板搬送部は、基板検査部のステージに比べて面精度が低いために、高さセンサで検出された変位量に基づいて基板検査部において精度高く被検体にフォーカスを合わせることが困難になる。
【０００８】
そこで本発明は、短時間で高精度に観察対象にフォーカスを合わすことができるオートフォーカス方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、顕微鏡本体に取り付けられた対物レンズにより観察する観察対象の距離を測定し、この測定された距離に基づいて対物レンズと観察対象を光軸方向に相対的に移動させ、この状態で対物レンズに対するオートフォーカスを実行して対物レンズのフォーカス位置を観察対象に合わせるオートフォーカス方法である。
【００１０】
本発明は、顕微鏡本体に取り付けられた対物レンズにより観察する観察対象の距離を測定する測距手段と、測距手段により測定された距離に基づいて対物レンズと観察対象との距離を相対的に移動させる第１のフォーカス制御手段と、第１のフォーカス制御手段により対物レンズと観察対象との距離を相対的に移動させた状態で、対物レンズに対するオートフォーカスを実行して対物レンズのフォーカス位置に観察対象を合わせる第２のフォーカス制御手段とを具備したオートフォーカス装置である。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は観察用大型顕微鏡に用いられるオートフォーカス装置の構成図である。顕微鏡取付ステージ１には、顕微鏡本体２が上下方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられている。
【００１３】
この顕微鏡本体２の下部には、レボルバ３が回転可能に設けられている。このレボルバ３には、それそれ倍率の異なる複数の対物レンズ４が取り付けられている。これら対物レンズ４の下方には、ステージ３３上に液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に用いられるガラス基板５が基準位置に位置決めされて載置されている。
【００１４】
又、顕微鏡本体２の下部には、センサ取付金具６を介して光学式の測距センサ７がレボルバ３の回転により選択されて顕微鏡本体２の光軸Ｐ上にセットされる対物レンズ４と干渉しない位置に固定される。この測距センサ７は、対物レンズ４に対して近傍に並設することが好ましい。
【００１５】
又、測距センサ７の測定基準位置は、例えば対物レンズ４のフォーカス開始位置の基準点となるホームポジション位置に対応させて、予め設定された高さ位置Ａに設けられる。この測距センサ７は、例えばレーザ光をガラス基板５の表面に対して垂直方向に照射し、ガラス基板５の表面からの反射光を受光して、レーザ光の出射から受光するまでのタイミングに基づいてガラス基板５との間の距離を測定し、その測定距離信号を出力する。この測距センサ７は、例えば所定期間毎に逐次ガラス基板５との間の距離を測定してその測定距離信号を出力する。
【００１６】
フォーカス制御部８は、第１のフォーカス制御部としての粗精度フォーカス制御部９と第２のフォーカス制御部としての高精度フォーカス制御部１０とを有する。
【００１７】
粗精度フォーカス制御部９は、測距センサ７からの測定距離信号と各対物レンズ４のフォーカス位置や同焦ずれ補正データとに基づいて対物レンズ４の焦点深度内にガラス基板５の表面を位置させるための対物レンズ４の移動距離、例えば対物レンズ４をホームポジションから下降させて、対物レンズ４のフォーカス位置を当該対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置に位置させるための下降距離を算出し、この下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。
【００１８】
この下降距離で対物レンズ４を下降させれば、対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置に対物レンズ４のフォーカス位置が存在することになる。このときの対物レンズ４のフォーカス位置のガラス基板５の表面位置に対するずれ分が次の高精度フォーカス制御部１０によりオートフォーカスで合わせられるオフセット分になる。
【００１９】
なお、下降距離は、レボルバ３の回転により選択された対物レンズ４の倍率に応じた焦点距離によって異なる。
【００２０】
高精度フォーカス制御部１０は、対物レンズ４の焦点深度内にガラス基板５が位置している状態に、対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の面上に合わせる移動制御信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。このオートフォーカスは、対物レンズ４を予め設定されたホームポジションからガラス基板５に向って下降させながらスキャニングを行って対物レンズ４を通してガラス基板５の画像を順次撮像し、これら画像データを画像処理してコントラストの最も高くなる画像データを撮像したときの対物レンズ４の高さ位置をフォーカス位置として決定する。
【００２１】
次に、上記の如く構成された装置の動作について図２に示すオートフォーカスフローチャートに従って説明する。
【００２２】
顕微鏡本体２は、上限位置から下方向又は上方向から下方向に移動し、バックラッシュを取り対物レンズ４をホームポジションに位置させる。
【００２３】
測距センサ７は、ステップ＃１において、レーザ光をガラス基板５の表面に対して垂直方向に照射し、このガラス基板５の表面からの反射光を受光して、レーザ光の出射から受光するまでのタイミングに基づいてガラス基板５との間の距離を測定し、その測定距離信号を出力する。
【００２４】
次に、粗精度フォーカス制御部９は、ステップ＃２において、入力される測距センサ７からの測定距離信号と対物レンズ４の倍率に応じたフォーカス位置とに基づいて対物レンズ４をホームポジションから下降させて対物レンズ４の焦点深度内で、かつ対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高く位置させる下降距離を算出する。
【００２５】
次に、粗精度フォーカス制御部９は、ステップ＃３において、算出した下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。これにより顕微鏡本体２は、顕微鏡取付ステージ１に対して下降し、対物レンズ４をホームポジションから下降させる。そして、粗精度フォーカス制御部９は、顕微鏡本体２を下降距離だけ下降すると、顕微鏡本体２の下降を停止する。
【００２６】
これにより、対物レンズ４は、当該対物レンズ４の焦点深度内で、かつ当該対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高い位置に制御される。
【００２７】
このように粗精度フォーカス制御部９は、測距センサ７からの測定距離信号を入力して対物レンズ４のフォーカス位置を、対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置するものとなる。
【００２８】
次に、高精度フォーカス制御部１０は、ステップ＃４において、常に対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置している状態に、対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の面上に合わせる移動制御信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。この結果、顕微鏡本体２は、対物レンズ４の焦点深度内でずれているフォーカス位置のオフセット分だけ昇降し、対物レンズ４のフォーカス位置がガラス基板５上に合わせられる。
【００２９】
このように上記第１の実施の形態においては、対物レンズ４に隣接する測距センサ７によりガラス基板５との間の距離を測定し、この測定された距離に基づいて対物レンズ４を下降させて対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置させ、この状態で対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に合わせる。
【００３０】
これにより、従来のように対物レンズをホームポジションからステップ移動せずに、一度に下降させて、対物レンズ４のフォーカス位置を当該対物レンズ４の焦点深度内までに短時間で合わせることができる。
【００３１】
この後、対物レンズ４の焦点深度内でフォーカス位置よりも上方にずれているオフセット分だけ下降させればよいので、対物レンズ４に対するオートフォーカスのスキャニング距離を短くでき、処理時間を短縮することができる。
【００３２】
この結果、最終的に対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に合わせの時間を大幅に短縮できる。
【００３３】
又、対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置させた後に対物レンズ４に対するオートフォーカスを行うので、このオートフォーカスにより対物レンズ４を下降させれば、必ず対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に合わせることができ、従来のように再度対物レンズ４をホームポジションに戻してオートフォーカスをやり直すことがなく、安定したオートフォーカス動作を行うことができる。
【００３４】
さらに、測距センサ７を対物レンズ４に隣接して設けたので、測距センサ７によるガラス基板５との間の距離の測定と、対物レンズ４のガラス基板５に対するフォーカス合わせとを同一基板ステージ上でかつ対物レンズ４の視野近傍で行うことができ、ガラス基板５の表面に対して高精度にフォーカス合わせをすることができる。
【００３５】
なお、対物レンズ４は、高倍率程焦点深度が小さく、低倍率で焦点深度が大きくなるが、低倍率の対物レンズ４を選択した場合には、測距センサ７によりガラス基板５との間の距離に基づいて対物レンズ４を下降させるだけで、対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に合わせることができる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
図３は観察用大型顕微鏡に用いられるオートフォーカス装置の構成図である。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。顕微鏡本体２の下部には、支持体２０を介して測距センサを構成する測距センサ照射部（光照射部）２１が対物レンズ４に近接して設けられている。この測距センサ照射部２１は、顕微鏡本体２の光軸Ｑ（対物レンズ４の光軸）に対して所定の角度θａでかつ対物レンズ４のフォーカス位置を通る方向にレーザ光を照射する。
【００３８】
又、顕微鏡本体２の下部には、支持体２２を介して測距センサを構成する測距センサ受光部（受光部）２３が対物レンズ４に近接して設けられている。この測距センサ受光部２３は、顕微鏡本体２の光軸Ｑを介して測距センサ照射部２１と対向する位置に設けられ、測距センサ照射部２１によりレーザ光をガラス基板５面上に照射したときのガラス基板５面上からの反射光を受光し、この受光位置を示す受光位置信号を出力する。
【００３９】
これら測距センサ照射部２１と測距センサ受光部２３とは、対物レンズ４に対して干渉しない位置に設ければよく、図１に示すようにレボルバ３に複数の対物レンズ４を取り付けた場合には、レボルバ３の回転により移動する各対物レンズ４に干渉しない位置に設ければよい。
【００４０】
この測距センサ受光部２３は、例えば図４に示すように複数の受光素子２３ａを一列に配列したラインセンサを用いる。同図に示すようにガラス基板５の位置が対物レンズ４のフォーカス位置よりも下がると、測距センサ照射部２１から出射されたレーザ光のガラス基板５面上における照射位置が変化し、これによりラインセンサ２３におけるガラス基板５面上からの反射光の受光位置がラインセンサ２３の各受光素子２３ａの配列方向に変位する。
【００４１】
従って、対物レンズ４のフォーカス位置にガラス基板５の面が位置しているときのラインセンサ２３上の受光位置（受光素子の位置）Ｐａを予め設定しておけば、この受光位置Ｐａとフォーカス合わせのときのラインセンサ２３上の受光位置とのずれｄから対物レンズ４のフォーカス位置とガラス基板５とのフォーカスずれ量を求めることができる。
【００４２】
粗精度フォーカス制御部２４は、ラインセンサ２３から出力される受光位置信号を入力し、このラインセンサ２３上の受光位置に基づいて対物レンズ４のフォーカス位置とガラス基板５とのフォーカスずれ量を求め、このフォーカスずれ量から対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置にフォーカス位置を位置させるための下降距離を算出し、この下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。
【００４３】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００４４】
顕微鏡本体２の下降に伴なって対物レンズ４は、ホームポジションから下降する。この状態に測距センサ照射部２１は、対物レンズ４の光軸Ｑに対して所定の角度θａでかつ対物レンズ４のフォーカス位置を通る方向にレーザ光を照射する。
【００４５】
測距センサ受光部２３としてのラインセンサは、測距センサ照射部２１によりレーザ光をガラス基板５面上に照射したときのガラス基板５面上からの反射光を受光し、この受光位置を示す受光位置信号を出力する。このとき、ラインセンサ２３上におけるガラス基板５面上からの反射光の受光位置は、対物レンズ４の下降と共に各受光素子２３ａの配列方向に変位する。
【００４６】
粗精度フォーカス制御部２４は、ラインセンサ２３から出力される受光位置信号を入力し、このラインセンサ２３上の受光位置に基づいて対物レンズ４のフォーカス位置とガラス基板５とのフォーカスずれ量を求め、このフォーカスずれ量から対物レンズ４の焦点深度内でかつ対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高く位置させるための下降距離を算出し、この下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。
【００４７】
次に、粗精度フォーカス制御部９は、算出した下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。これにより顕微鏡本体２は、顕微鏡取付ステージ１に対して下降し、対物レンズ４をホームポジションから下降させる。そして、粗精度フォーカス制御部９は、顕微鏡本体２を下降距離だけ下降すると、顕微鏡本体２の下降を停止する。
【００４８】
これにより、対物レンズ４は、当該対物レンズ４の焦点深度内で、かつ当該対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高い位置に制御される。
【００４９】
次に、高精度フォーカス制御部１０は、上記同様に、対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の面上に合わせる移動制御信号を顕微鏡取付ステージ１に送出するので、対物レンズ４のフォーカス位置がガラス基板５上に合わせられる。
【００５０】
このように上記第２の実施の形態においては、測距センサ照射部２１とラインセンサ２３とからなる測距センサを顕微鏡本体２の下部に設け、ラインセンサ２３上の受光位置に基づいて対物レンズ４のフォーカス位置を対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置に位置させるので、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、顕微鏡本体２の光軸Ｑ上で、対物レンズ４のフォーカス位置を対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置に位置させることができる。この結果、対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に精度高く合わすことができる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５２】
図５は観察用大型顕微鏡に用いられるオートフォーカス装置の構成図である。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。顕微鏡本体２の内部には、測距センサ３０が内蔵されている。この測距センサ３０は、測距レーザ光Ｌを対物レンズ４を通してガラス基板５に照射し、このガラス基板５からの反射光を対物レンズ４を通して受光し、この反射光の受光タイミングに基づいてガラス基板５との間の距離を求める。
【００５３】
この測距センサ３０から出力される測距レーザ光Ｌの光路上でかつ顕微鏡本体２の光軸Ｑには、ミラー３１が設けられている。このミラー３１は、測距センサ３０から出力される測距レーザ光Ｌを対物レンズ４側に反射し、かつガラス基板５からの反射光を測距センサ３０側に反射する。このミラー３１は、対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の面上に合わせるときに顕微鏡本体２の光軸Ｑ上に配置され、顕微鏡本体２によりガラス基板５を観察するときに顕微鏡本体２の光軸Ｑ上から退避する。
【００５４】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００５５】
対物レンズ４がホームポジションから下降している状態に、
測距センサ３０は、所定期間毎に測距レーザ光Ｌを出力する。この測距レーザ光Ｌは、顕微鏡本体２の光軸Ｑ上に配置されているミラー３１で反射し、対物レンズ４を通ってガラス基板５の面上に照射される。
【００５６】
このガラス基板５の面上からの反射光は、再び対物レンズ４を通り、ミラー３１で反射して測距センサ３０に戻る。
【００５７】
この測距センサ３０は、測距レーザ光Ｌの出射からガラス基板５からの反射光を受光するまでのタイミングに基づいてガラス基板５との間の距離を測定し、その測定距離信号を出力する。
【００５８】
次に、粗精度フォーカス制御部９は、逐次入力される測距センサ３０からの測定距離信号と対物レンズ４の倍率に応じたフォーカス位置とに基づいて対物レンズ４をホームポジションから下降させて対物レンズ４の焦点深度内で、かつ対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高く位置させる下降距離を算出する。
【００５９】
次に、粗精度フォーカス制御部９は、算出した下降距離に従って顕微鏡本体２を下降させる下降信号を顕微鏡取付ステージ１に送出する。これにより顕微鏡本体２は、顕微鏡取付ステージ１に対して下降し、対物レンズ４をホームポジションから下降させる。そして、粗精度フォーカス制御部９は、顕微鏡本体２を下降距離だけ下降すると、顕微鏡本体２の下降を停止する。
【００６０】
これにより、対物レンズ４は、当該対物レンズ４の焦点深度内で、かつ当該対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面位置よりも高い位置に制御される。
【００６１】
次に、高精度フォーカス制御部１０は、上記同様に、対物レンズ４に対するオートフォーカスを実行して対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の面上に合わせる移動制御信号を顕微鏡取付ステージ１に送出するので、対物レンズ４のフォーカス位置がガラス基板５上に合わせられる。
【００６２】
このように上記第３の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、顕微鏡本体２の光軸Ｑ上で、対物レンズ４のフォーカス位置を対物レンズ４の焦点深度内でかつガラス基板５の表面位置よりも高い位置に位置させることができるので、対物レンズ４のフォーカス位置をガラス基板５の表面上に精度高く合わすことができる。
【００６３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００６４】
例えば、上記第１乃至第３の実施の形態では、対物レンズ４のフォーカス位置を対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも高い位置に位置させ、この状態にオートフォーカスを行って高精度にフォーカスを行っているが、これに限らず、対物レンズ４のフォーカス位置を対物レンズ４の焦点深度内でガラス基板５の表面よりも低い位置に位置させ、この状態でオートフォーカスにより対物レンズ４を上昇させてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、短時間で高精度に観察対象にフォーカスを合わすことができるオートフォーカス方法及びその装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるオートフォーカス装置の第１の実施の形態を用いた観察用大型顕微鏡を示す構成図。
【図２】同装置におけるオートフォーカスフローチャート。
【図３】本発明に係わるオートフォーカス装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】同装置における測距センサでの測定作用を示す図。
【図５】本発明に係わるオートフォーカス装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
１：顕微鏡取付ステージ、２：顕微鏡本体、３：レボルバ、４：対物レンズ、５：ガラス基板、６：センサ取付金具、７：測距センサ、８：フォーカス制御部、９：粗精度フォーカス制御部、１０：高精度フォーカス制御部、２０，２２：支持体、２１：測距センサ照射部（光照射部）、２３：測距センサ受光部（受光部）、２４：粗精度フォーカス制御部、３０：測距センサ。

Claims

顕微鏡本体に取り付けられた対物レンズにより観察する観察対象の距離を測定し、
この測定された前記距離に基づいて前記対物レンズと前記観察対象を光軸方向に相対的に移動させ、この状態で前記対物レンズに対するオートフォーカスを実行して前記対物レンズのフォーカス位置を前記観察対象に合わせることを特徴とするオートフォーカス方法。
前記対物レンズと前記観察対象を光軸方向に相対的に移動させて、前記対物レンズ位置近傍に前記観察対象を移動させることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス方法。
前記対物レンズのフォーカス位置近傍は、前記対物レンズの焦点深度範囲内であることを特徴とする請求項２記載のオートフォーカス方法。
顕微鏡本体に取り付けられた対物レンズにより観察する観察対象の距離を測定する測距手段と、
前記測距手段により測定された前記距離に基づいて前記対物レンズと前記観察対象との距離を相対的に移動させる第１のフォーカス制御手段と、
前記第１のフォーカス制御手段により前記対物レンズと前記観察対象との距離を相対的に移動させた状態で、前記対物レンズに対するオートフォーカスを実行して前記対物レンズのフォーカス位置に前記観察対象を合わせる第２のフォーカス制御手段と、
を具備したことを特徴とするオートフォーカス装置。
前記第１のフォーカス制御手段は、前記対物レンズのフォーカス位置近傍に、前記観察対象を位置させることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記第１のフォーカス制御手段は、前記対物レンズの焦点深度内に前記観察対象を位置させることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記第１のフォーカス制御手段は、前記測距手段により測定された前記距離と前記対物レンズのフォーカス位置とに基づいて、前記対物レンズのフォーカス位置からの前記観察対象のずれ量を算出し、このがれ量に基づいて前記対物レンズと前記観察対象とを光軸方向に相対的に移動させ、前記対物レンズのフォーカス位置を前記対物レンズの焦点深度内に位置させることを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
前記顕微鏡本体に対して回転可能に設けられたレボルバに前記対物レンズが複数取り付けられ、
前記測距手段は、前記顕微鏡本体に対して取付部材を介して設けられ、前記レボルバの回転により選択される前記対物レンズに対して並設されることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記測距手段は、非接触式の測距センサであることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記測距手段は、光学式の測距センサであることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記測距手段は、前記対物レンズに対して予め設定された高さ位置に設けられることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記測距手段は、前記対物レンズの光軸に対して所定の角度でかつ前記対物レンズの前記フォーカス位置を通る方向に光を照射する光照射部と、前記光照射部により光を照射されたときの前記観察対象からの反射光を受光する受光部とを有し、
前記受光部により受光された前記観察対象からの反射光の受光位置に基づいて前記観察対象との間の距離を求めることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
前記受光部は、ラインセンサであることを特徴とする請求項１２記載のオートフォーカス装置。
前記測距手段は、前記顕微鏡本体内に内蔵され、光を前記対物レンズを通して前記観察対象に照射し、かつ前記観察対象からの反射光を前記対物レンズを通して受光し、前記反射光の受光タイミングに基づいて前記観察対象との間の距離を求めることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。