JP3078083B2 - 自動合焦装置 - Google Patents
自動合焦装置Info
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Description
学測定機等の光学機器に適用され、観察中の対象物に対
して自動的に焦点合せを行う自動合焦装置に関する。
***特許公開第2102922号公報、特開昭58−2
17909号公報及び特開昭60−42725号公報等
に開示された装置が知られている。
うに、測定用光源1から出射された直線偏光の測定用光
束27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、偏光ビームスプリッタ5を介してλ/4板7
を透過する。λ/4板7を透過して円偏光に変換された
測定用光束は、ダイクロイックミラー9に照射され、所
定の波長領域を有する測定用光束のみが対物レンズ11
方向に反射される。
観察対象物15に集光された測定用光束は、この観察対
象物15の表面で反射され、再び、対物レンズ11を介
してダイクロイックミラー9に照射される。
光束31は、その一部分が、ダイクロイックミラー9を
透過し、観察用結像レンズ17を介して結像位置19に
像を結び、残りの部分が、ダイクロイックミラー9から
反射してλ/4板7に照射される。
初の直線偏光に対して90°ずれた直線偏光となってい
るため、偏光ビームスプリッタ5で反射され、結像レン
ズ19を介して受光装置21に集光される。
受光装置21に集光された反射光束31の結像状態が検
知され、そのデータを駆動装置25に出力する。駆動装
置25は、入力したデータに基づいて試料台13又は対
物レンズ11を光軸方向に移動させて、光学系の合焦を
行う。
(a)、(b)に示すように、測定用光束27が、凹凸
表面を有する観察対象物15の段差部29に集光された
場合、この段差部29から2つの反射光束31が発生
し、この結果、受光装置21上にも2つの集光点が形成
される。かかる場合の合焦方法は、2つの反射光束31
を合成したものを用いて行われている関係上、正規の場
合(反射光束が1つの場合)の合焦位置に対してずれが
生じてしまうという問題がある。
光束27が、観察対象物15の湾曲部33に集光された
場合、この湾曲部33から複数の反射光束31が発生
し、この結果、受光装置21上にも複数の集光点が形成
される。かかる場合、合焦位置の検出が狂ってしまうと
いう問題がある。
光束27が、表面反射率の異なる2つの物質35、37
から成る観察対象物15の境界部39に集光された場
合、半分が明るく他の半分は暗い反射光束31が発生す
る。また、図5の(b)に示すように、測定用光束27
が、表面反射率の異なる2つの物質35、37から成
り、境界部41が湾曲している観察対象物15の境界部
41に集光された場合、この境界部41から複数の反射
光束31が発生する。図5に示されたいずれの場合も、
合焦位置の検出にずれが生じてしまうという問題があ
る。
観察中の対象物の動きに合わせて自動的に合焦動作を行
う装置では、ピンボケを引き起こしてしまうという欠点
もある。
ためになされ、その目的は、表面形状及び材質の如何を
問わずに、観察対象物に対して高精度に焦点合わせを行
うことができる自動合焦装置を提供することにある。
るために、本発明の自動合焦装置は、観察対象物が配置
された光学系に適用されており、
物に集光させる第1の集光手段と、前記観察対象物から
の観察光の一部を受光手段に集光させる第2の集光手段
と、前記光学系又は前記第1の集光手段を移動して、前
記観察対象物に対する焦点合わせを行う駆動手段と、
量変化を検出し、この光量変化が所定範囲内に維持され
ているとき、前記駆動手段を作動させて合焦動作を行わ
せると共に、前記光量変化が所定範囲外のとき、前記駆
動手段を作動させて合焦動作前の初期位置に前記光学系
又は前記第1の集光手段を復帰させる制御手段と、を備
えていることを特徴とする。
集光される観察光の光量変化を検出し、この光量変化が
所定範囲内に維持されているとき、駆動手段を作動させ
て光学系又は第1の集光手段を光軸方向に移動させて合
焦動作を行わせる。また、光量変化が所定範囲外のと
き、駆動手段を作動させて合焦動作前の初期位置に光学
系又は第1の集光手段を復帰させる。
装置について、図1を参照して説明する。
の構成が概略的に示されている。なお、本実施例の自動
合焦装置は、落射照明型顕微鏡に適用されているものと
する。
射された直線偏光の測定用光束45は、コリメータレン
ズ47を介して平行光束に規制された後、偏光ビームス
プリッタ49を介してλ/4板51を透過する。λ/4
板51を透過して円偏光に変換された測定用光束45
は、ダイクロイックミラー53に照射され、所定の波長
領域を有する測定用光束のみが対物レンズ55方向に反
射される。
57上の観察対象物59に集光された測定用光束45
は、この観察対象物59の表面で反射され、対物レンズ
55の他の片側を透過してダイクロイックミラー53に
照射される。
射光束61は、その一部分が、ダイクロイックミラー5
3を透過し、観察用結像レンズ63を介して結像位置6
5に像を結び、残りの部分が、ダイクロイックミラー5
3から反射してλ/4板51に照射される。
最初の直線偏光に対して90°ずれた直線偏光となって
いるため、偏光ビームスプリッタ49で反射され、結像
レンズ67の片側を透過して受光装置69に集光され
る。受光装置69に集光された反射光束61は、電気信
号に変換されて制御装置71に出力される。
数値がメモリされた合焦判定数値メモリー部73と、合
焦判定数値メモリー部73から出力された数値信号と受
光装置69から出力された電気信号とを比較して、その
比較信号を出力する反射光量比較電気回路75と、受光
装置69から出力された電気信号を基に合焦位置を検出
し、その検出信号を出力する合焦位置演算電気回路77
と、反射光量比較電気回路75及び合焦位置演算電気回
路77から出力された比較信号及び検出信号に基づいて
演算された演算信号を駆動装置81に出力して、試料台
57又は対物レンズ55を光軸方向に移動させて合焦制
御を行わせる合焦判定回路79と、を備えている。
る合焦判定数値は、任意に設定することが可能であり、
観察中の観察対象物や観察倍率あるいは観察方法によっ
て、適宜、最良の数値を設定することができる。
合焦動作が可能であると判定された場合は、合焦動作判
定回路79によって演算された演算信号が、駆動装置8
1に出力され、この駆動装置81を駆動させて、試料台
57又は対物レンズ55を光軸方向に移動させる。この
結果、観察対象物59に対する高精度な焦点合わせが行
われる。
と判定された場合は、合焦動作判定回路79によって演
算された演算信号によって駆動装置81が駆動され、試
料台57又は対物レンズ55が合焦動作前の初期位置に
復帰される。
ト合わせが行われた指定位置あるいは合焦動作が停止
(OFF)される前に所定時間(例えば、0.1ms)
だけ前記検出信号が同一位置に維持されていた位置等が
該当する。
ると、観察対象物59の境界等からの反射光によって装
置が誤動作して、例えば、装置のON・OFF動作が繰
り返され、合焦誤判定がされる結果となる。
に維持されていた位置での光量を記憶しておき、この値
から合焦動作を判定する数値を算出し、算出された数値
を基に合焦制御させることも好ましい。かかる方法は、
特に、観察対象物59の移動に同期して自動的に合焦動
作を連続させる場合に有効であり、合焦動作中に、連続
的に変化する判定数値が連続的にメモリされ、観察対象
物59の移動に対応した合焦制御が行われる。
では、合焦動作をOFFする必要はない。なぜなら、観
察対象物59が移動している状態では、上述した初期位
置には既に観察対象物59の境界は存在しないからであ
る。
てOFFする方が有効である場合とそうでない場合とが
あり、初期位置に戻ってOFFし、一定時間経過後に合
焦動作をONする方法が好ましい。
焦装置について、図2を参照して説明する。なお、本実
施例の説明に際し、第1の実施例と同一の構成には、同
一符号を付してその説明を省略する。
に、受光装置69から出力された電気信号をデジタル信
号に変換して出力するA/D変換器83と、予め設定さ
れた合焦判定数値がメモリされた合焦判定数値メモリー
部73と、A/D変換器83から出力されたデジタル信
号及び合焦判定数値メモリー部73から出力された数値
信号を受信して、これらデジタル信号と数値信号とを比
較演算して合焦動作が可能か否かを判定し、その判定信
号を駆動装置81に出力するマイクロコンピュータ85
と、が設けられている点である。他の構成は、第1の実
施例と同一であるため、本実施例では、上述した制御装
置71の動作のみを説明する。
動作が可能であると判定された場合は、マイクロコンピ
ュータ85によって比較演算された判定信号が、駆動装
置81に出力され、この駆動装置81を駆動させて、試
料台57又は対物レンズ55を光軸方向に移動させる。
この結果、観察対象物59に対する高精度な焦点合わせ
が行われる。
と判定された場合は、マイクロコンピュータ85によっ
て比較演算された判定信号によって駆動装置81が駆動
され、上述した第1の実施例と同様に試料台57又は対
物レンズ55が合焦動作前の初期位置に復帰される。
焦装置は、観察対象物の表面形状が均一でない箇所に合
焦させる場合、観察中の観察対象物が移動している場合
でも、合焦動作の可否を観察対象物からの反射光を用い
て判定することによって、自動的に合焦動作を行うこと
が可能であると共に、合焦誤動作や物質と物質との境界
等が原因となるピンボケを防止することもでき、合焦動
作を高精度に維持させることができる。
ルに対して利用価値が高い。具体的には、液晶パネルの
パターンは、線密度がIC標本ほどはっきりしておら
ず、物質の異なる滑らかな面が交互に並んでいるだけで
ある。しかし、各実施例の装置を用いることによって、
パターンの境界に照明光のスポットが当たった時の誤動
作のみを制御するだけで、高精度に焦点を合わせること
ができる。
用したが、これに限定されることはなく、透過型の顕微
鏡あるいはその他の顕微鏡や、測定機等の光学機器に適
用することもできる。
表面形状が均一でない箇所に合焦させる場合、観察中の
観察対象物が移動している場合でも、合焦動作の可否を
観察対象物からの観察光の光量変化を監視するだけで、
自動的に合焦動作を行うことが可能であると共に、合焦
誤動作や物質と物質との境界等が原因となるピンボケを
防止することもでき、合焦動作を高精度に維持させるこ
とができる。
体の構成を概略的に示す図。
体の構成を概略的に示す図。
す図。
用いて凹凸表面を有する観察対象物に測定用光束を照射
させた場合に発生する複数の反射光束の例を示す図。
表面反射率の異なる2つの物質から成る観察対象物に測
定用光束を照射させた場合に発生する複数の反射光束の
例を示す図。
ズ、57…試料台、59…観察対象物、61…反射光
束、67…結像レンズ、69…受光装置、71…制御装
置、81…駆動装置。
Claims (1)
- 【請求項1】 観察対象物が配置された光学系に適用さ
れており、 光源から出射された照明光を前記観察対象物に集光させ
る第1の集光手段と、 前記観察対象物からの観察光の一部を受光手段に集光さ
せる第2の集光手段と、 前記光学系又は前記第1の集光手段を移動して、前記観
察対象物に対する焦点合わせを行う駆動手段と、 前記受光手段に集光される前記観察光の光量変化を検出
し、この光量変化が所定範囲内に維持されているとき、
前記駆動手段を作動させて合焦動作を行わせると共に、
前記光量変化が所定範囲外のとき、前記駆動手段を作動
させて合焦動作前の初期位置に前記光学系又は前記第1
の集光手段を復帰させる制御手段と、を備えていること
を特徴とする自動合焦装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3192192A JP3078083B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 自動合焦装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3192192A JP3078083B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 自動合焦装置 |
Publications (2)
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JPH05232378A JPH05232378A (ja) | 1993-09-10 |
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ID=12344442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3192192A Expired - Fee Related JP3078083B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 自動合焦装置 |
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-
1992
- 1992-02-19 JP JP3192192A patent/JP3078083B2/ja not_active Expired - Fee Related
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