JPH08304694A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH08304694A JPH08304694A JP11487195A JP11487195A JPH08304694A JP H08304694 A JPH08304694 A JP H08304694A JP 11487195 A JP11487195 A JP 11487195A JP 11487195 A JP11487195 A JP 11487195A JP H08304694 A JPH08304694 A JP H08304694A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正確な合焦判定に加え、より安定した合焦動
作を被検体の高さ方向に沿う広い領域に亘って行うこと
ができ、様々な形状を有する被検体への対応が可能な焦
点検出装置を提供する。 【構成】 本発明の焦点検出装置は、レーザ出射手段２
０からの測定光を結像レンズ２３，対物レンズ２４を含
む光学系を介して被測定面２５に照射しその反射光から
被測定面２５に焦点を合わせる受光素子２８，２９及び
信号処理系３１を備えた焦点検出手段と、前記光学系を
介し被測定面２５からの反射光の光量から被測定面２５
が焦点位置より所定量離れたことを検出する受光素子３
８，しきい値電圧発生器３５及び比較器３４を備えた位
置検出手段と、により構成されている。
作を被検体の高さ方向に沿う広い領域に亘って行うこと
ができ、様々な形状を有する被検体への対応が可能な焦
点検出装置を提供する。 【構成】 本発明の焦点検出装置は、レーザ出射手段２
０からの測定光を結像レンズ２３，対物レンズ２４を含
む光学系を介して被測定面２５に照射しその反射光から
被測定面２５に焦点を合わせる受光素子２８，２９及び
信号処理系３１を備えた焦点検出手段と、前記光学系を
介し被測定面２５からの反射光の光量から被測定面２５
が焦点位置より所定量離れたことを検出する受光素子３
８，しきい値電圧発生器３５及び比較器３４を備えた位
置検出手段と、により構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡若しくは光学測
定機器等に用いられる被検体に対して合焦を行う焦点検
出装置に関する。
定機器等に用いられる被検体に対して合焦を行う焦点検
出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プローブ光を対物レンズを通して被検体
の測定面（以下、被測定面という）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装置について以下に説明する。
の測定面（以下、被測定面という）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装置について以下に説明する。
【０００３】図３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を介して結像レンズ４で平行光束に
され、対物レンズ５を介して被測定面６に集光される。
そして、この被測定面６で反射された反射光は、再度、
対物レンズ５，結像レンズ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を透過し、ビームスプリッタ７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４の集光点Ｐより距離Ｌだけ前方に配置され
た第一の絞り８を介して第一の受光素子９に照射され、
又、他方の光線は、結像レンズ４の集光点Ｐより距離Ｌ
だけ後方に配置された第二の絞り１０を介して第二の受
光素子１１に照射されるようになっている。
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を介して結像レンズ４で平行光束に
され、対物レンズ５を介して被測定面６に集光される。
そして、この被測定面６で反射された反射光は、再度、
対物レンズ５，結像レンズ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を透過し、ビームスプリッタ７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４の集光点Ｐより距離Ｌだけ前方に配置され
た第一の絞り８を介して第一の受光素子９に照射され、
又、他方の光線は、結像レンズ４の集光点Ｐより距離Ｌ
だけ後方に配置された第二の絞り１０を介して第二の受
光素子１１に照射されるようになっている。
【０００４】第一の受光素子９及び第二の受光素子１１
は、夫々受光した被測定面６からの反射光の光量に対応
した電気信号を生成して信号処理系１２へ送出する機能
を有している。又、この信号処理系１２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６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９及び第二の受光素子１０から信号処理系１
２に向けて、図４（ａ）に示すような特性を有する電気
信号Ｂ，Ａが夫々送出されたとすると、信号処理系１２
によって被測定面６の変位を検知する信号として（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算が行われ、図４（ｂ）に示すよ
うな合焦点Ｆにおいて０となる変位信号が求められる。
そして、この変位信号が０となる、即ち、｛（Ａ−Ｂ）
／（Ａ＋Ｂ）｝＝０を満たす位置に被測定面６がくるよ
うに、被測定面６自体若しくは焦点検出装置を移動させ
て、合焦動作を行っている。
は、夫々受光した被測定面６からの反射光の光量に対応
した電気信号を生成して信号処理系１２へ送出する機能
を有している。又、この信号処理系１２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６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９及び第二の受光素子１０から信号処理系１
２に向けて、図４（ａ）に示すような特性を有する電気
信号Ｂ，Ａが夫々送出されたとすると、信号処理系１２
によって被測定面６の変位を検知する信号として（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算が行われ、図４（ｂ）に示すよ
うな合焦点Ｆにおいて０となる変位信号が求められる。
そして、この変位信号が０となる、即ち、｛（Ａ−Ｂ）
／（Ａ＋Ｂ）｝＝０を満たす位置に被測定面６がくるよ
うに、被測定面６自体若しくは焦点検出装置を移動させ
て、合焦動作を行っている。
【０００５】又、図４（ａ）に示したグラフからも明ら
かなように、合焦点Ｆから離れた位置に被測定面６があ
る場合には、生成される信号Ａ，Ｂの出力レベルは低く
なるため、電気的影響，光学ノイズの影響を受け易くな
る。これにより、被測定面６が真の合焦点Ｆ以外に位置
するときでも、｛（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）｝＝０という
判定結果を生む場合がある。（以下、擬合焦という）。
そこで、このような擬合焦の発生を防止するために、図
４（ｃ）に示すように、信号（Ａ＋Ｂ）に対してしきい
値Ｔを設定し、光量レベルがしきい値Ｔより低下したよ
うな場合、即ち、被測定面６が合焦点Ｆよりある程度以
上離れた場合には、合焦判定を行わないようにして、合
焦動作範囲を限定している。
かなように、合焦点Ｆから離れた位置に被測定面６があ
る場合には、生成される信号Ａ，Ｂの出力レベルは低く
なるため、電気的影響，光学ノイズの影響を受け易くな
る。これにより、被測定面６が真の合焦点Ｆ以外に位置
するときでも、｛（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）｝＝０という
判定結果を生む場合がある。（以下、擬合焦という）。
そこで、このような擬合焦の発生を防止するために、図
４（ｃ）に示すように、信号（Ａ＋Ｂ）に対してしきい
値Ｔを設定し、光量レベルがしきい値Ｔより低下したよ
うな場合、即ち、被測定面６が合焦点Ｆよりある程度以
上離れた場合には、合焦判定を行わないようにして、合
焦動作範囲を限定している。
【０００６】
【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、装置が有する光学部材での反射光ノ
イズ、電気的ノイズ若しくは光学部材の調整度等によ
り、合焦点Ｆの判定に誤差を生じる場合がある。この合
焦誤差は、特に焦点検出装置を、被測定面に対して合焦
させたときの対物レンズ若しくは被検体の高さの位置を
測定することで被検体の高さ方向の寸法を測定する光学
測定機器に用いた場合に、測定精度上問題となる。
焦点検出装置では、装置が有する光学部材での反射光ノ
イズ、電気的ノイズ若しくは光学部材の調整度等によ
り、合焦点Ｆの判定に誤差を生じる場合がある。この合
焦誤差は、特に焦点検出装置を、被測定面に対して合焦
させたときの対物レンズ若しくは被検体の高さの位置を
測定することで被検体の高さ方向の寸法を測定する光学
測定機器に用いた場合に、測定精度上問題となる。
【０００７】このようなノイズ等を考慮した現実的な場
面で、より正確な合焦判定を行うためには、後述のよう
に、合焦点Ｆ近傍における変位信号の傾きを大きくとり
（図５参照）、同量のノイズに対し被測定面の変位を小
さく制御できるようにすればよい。これを実行するため
の装置構成としては、焦点検出装置に備えられた光学系
の倍率、即ち、図３に示した従来例においては対物レン
ズ５及び結像レンズ４による倍率を、大きく設定すれば
よい。これにより、被測定面６の変位に対する受光素子
１１側の結像レンズ４の集光点Ｐの移動量が大きくな
り、変位信号の合焦点Ｆ近傍での傾きを大きくすること
ができるようになる。
面で、より正確な合焦判定を行うためには、後述のよう
に、合焦点Ｆ近傍における変位信号の傾きを大きくとり
（図５参照）、同量のノイズに対し被測定面の変位を小
さく制御できるようにすればよい。これを実行するため
の装置構成としては、焦点検出装置に備えられた光学系
の倍率、即ち、図３に示した従来例においては対物レン
ズ５及び結像レンズ４による倍率を、大きく設定すれば
よい。これにより、被測定面６の変位に対する受光素子
１１側の結像レンズ４の集光点Ｐの移動量が大きくな
り、変位信号の合焦点Ｆ近傍での傾きを大きくすること
ができるようになる。
【０００８】図５（ａ），（ｂ）には前述の従来例にお
ける光学系の倍率変化とその変位信号に対する効果が示
されている。しかしながら、従来の装置構成において
は、焦点検出装置の光学系の倍率を大きくすると、光検
出器出力も図５（ａ）に示す如く変化し、合焦点Ｆ近傍
の狭い領域に圧縮されてしまうことになる。又、前述の
信号（Ａ＋Ｂ）も同様に変化する。このため、実質上合
焦動作を行える範囲が狭い領域に限定されてしまう。
ける光学系の倍率変化とその変位信号に対する効果が示
されている。しかしながら、従来の装置構成において
は、焦点検出装置の光学系の倍率を大きくすると、光検
出器出力も図５（ａ）に示す如く変化し、合焦点Ｆ近傍
の狭い領域に圧縮されてしまうことになる。又、前述の
信号（Ａ＋Ｂ）も同様に変化する。このため、実質上合
焦動作を行える範囲が狭い領域に限定されてしまう。
【０００９】以上のように、従来の焦点検出装置では、
正確な合焦判定と、より広い領域に亘る合焦動作とを同
時に実現することは困難であった。このことは、特に焦
点検出装置の光学測定機器への適用において、測定精度
の高さと測定可能な高さ方向範囲の広さとが両立できな
いという問題となっていた。
正確な合焦判定と、より広い領域に亘る合焦動作とを同
時に実現することは困難であった。このことは、特に焦
点検出装置の光学測定機器への適用において、測定精度
の高さと測定可能な高さ方向範囲の広さとが両立できな
いという問題となっていた。
【００１０】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たものであり、合焦判定の正
確さを確保しつつ、被検体の高さ方向に沿う広い領域に
亘る合焦動作を行うことができ、様々な形状を有する被
検体への対応が可能な焦点検出装置を提供することを目
的とする。
の有する問題点に鑑みなさたものであり、合焦判定の正
確さを確保しつつ、被検体の高さ方向に沿う広い領域に
亘る合焦動作を行うことができ、様々な形状を有する被
検体への対応が可能な焦点検出装置を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による焦点検出装置は、測定光を光学系を介
して被検体に照射しその反射光から被検体に焦点を合わ
せる焦点検出手段と、前記光学系を介し前記被検体から
の反射光の光量から前記被検体が合焦位置から所定距離
範囲内にあることを検出する位置検出手段と、を備えて
いる。又、本発明による焦点検出装置の焦点検出手段
は、光出射手段と、この光出射手段からの測定光を被検
体に照射し被検体から反射光を集光させる光学系と、前
記反射光を分割する光分割手段と、前記反射光の集光位
置に対して前側及び後側に夫々配置された第一，第二の
光検出手段と、信号処理系と、から構成されていること
を特徴とする。更に、本発明による装置の位置検出手段
は、前記光学系の結像位置に配置された光検出手段と、
この光検出手段からの出力にしきい値を設定するしきい
値設定手段と、から構成されていることを特徴とする。
に、本発明による焦点検出装置は、測定光を光学系を介
して被検体に照射しその反射光から被検体に焦点を合わ
せる焦点検出手段と、前記光学系を介し前記被検体から
の反射光の光量から前記被検体が合焦位置から所定距離
範囲内にあることを検出する位置検出手段と、を備えて
いる。又、本発明による焦点検出装置の焦点検出手段
は、光出射手段と、この光出射手段からの測定光を被検
体に照射し被検体から反射光を集光させる光学系と、前
記反射光を分割する光分割手段と、前記反射光の集光位
置に対して前側及び後側に夫々配置された第一，第二の
光検出手段と、信号処理系と、から構成されていること
を特徴とする。更に、本発明による装置の位置検出手段
は、前記光学系の結像位置に配置された光検出手段と、
この光検出手段からの出力にしきい値を設定するしきい
値設定手段と、から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の焦点検出装置では、焦点検出手段とは
別に位置検出手段が設けられており、この位置検出手段
により被検体の被測定面が合焦点から所定量離れている
ことを検出することができる。そのため、位置検出手段
による検出可能範囲を、焦点検出手段の合焦検出可能範
囲を含むさらに広い範囲に設定することにより、位置検
出手段の検出結果に基づいて被測定面を焦点検出手段に
よる合焦動作可能な範囲内に追い込むことが可能とな
り、合焦可能な範囲が実質的に拡張される。
別に位置検出手段が設けられており、この位置検出手段
により被検体の被測定面が合焦点から所定量離れている
ことを検出することができる。そのため、位置検出手段
による検出可能範囲を、焦点検出手段の合焦検出可能範
囲を含むさらに広い範囲に設定することにより、位置検
出手段の検出結果に基づいて被測定面を焦点検出手段に
よる合焦動作可能な範囲内に追い込むことが可能とな
り、合焦可能な範囲が実質的に拡張される。
【００１３】
【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】図１は、本発明の焦点検出装置の構成を示
す図である。本発明の装置では、図１に示すように、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を介して結像レンズ２３へ入射する。そし
て、この入射光は、結像レンズ２３で平行光束にされ、
対物レンズ２４を介して被測定面２５に集光される。次
に、被測定面２５で反射された光は、再度、対物レンズ
２４，結像レンズ２３及び１／４波長板２２を透過した
後、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、ビームスプリ
ッタ３６に導かれ、ここで、二方向の光路に分割される
ようになっている。前記二方向に分割された光のうち、
一方は、ビームスプリッタ３６を透過した後、ビームス
プリッタ２６へ導かれ、ここで再び二方向の光路に分割
される。そして、その一方の光は、ビームスプリッタ２
６を透過した後、結像レンズ２３の集光点Ｑより前方に
配置された第一の絞り２７を介して第一の受光素子２８
に入射する。又、ビームスプリッタ２６により反射され
た光は、結像レンズ２３の集光点Ｑより後方に配置され
た第二の絞り２９を介して、第二の受光素子３０に入射
するように構成されている。
す図である。本発明の装置では、図１に示すように、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を介して結像レンズ２３へ入射する。そし
て、この入射光は、結像レンズ２３で平行光束にされ、
対物レンズ２４を介して被測定面２５に集光される。次
に、被測定面２５で反射された光は、再度、対物レンズ
２４，結像レンズ２３及び１／４波長板２２を透過した
後、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、ビームスプリ
ッタ３６に導かれ、ここで、二方向の光路に分割される
ようになっている。前記二方向に分割された光のうち、
一方は、ビームスプリッタ３６を透過した後、ビームス
プリッタ２６へ導かれ、ここで再び二方向の光路に分割
される。そして、その一方の光は、ビームスプリッタ２
６を透過した後、結像レンズ２３の集光点Ｑより前方に
配置された第一の絞り２７を介して第一の受光素子２８
に入射する。又、ビームスプリッタ２６により反射され
た光は、結像レンズ２３の集光点Ｑより後方に配置され
た第二の絞り２９を介して、第二の受光素子３０に入射
するように構成されている。
【００１５】第一の受光素子２８及び第二の受光素子３
０は、光電変換素子であり、夫々受光した被測定面２５
からの反射光に対応した電気信号Ｂ及びＡを生成し、こ
れらの電気信号を信号処理系３１に送出する機能を備え
ている。そして、信号処理系３１は、入力された信号
Ａ，Ｂに対し（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算を行って、
被測定面２５の変位に対応した変位信号を生成する機能
を備えている。
０は、光電変換素子であり、夫々受光した被測定面２５
からの反射光に対応した電気信号Ｂ及びＡを生成し、こ
れらの電気信号を信号処理系３１に送出する機能を備え
ている。そして、信号処理系３１は、入力された信号
Ａ，Ｂに対し（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算を行って、
被測定面２５の変位に対応した変位信号を生成する機能
を備えている。
【００１６】一方、前記ビームスプリッタ３６により反
射された光は、結像レンズ２３の集光点Ｑの位置に配置
された第三の絞り３７を介して第三の受光素子３８に導
かれる。この第三の受光素子３８も第一の受光素子２８
及び第二の受光素子３０と同様の光電変換素子である。
この第三の受光素子３８から出力される信号Ｃは比較器
３４へ送出され、ここでしきい値電圧発生器３５から送
出されるしきい値電圧Ｔ1 と比較され、合焦動作の範囲
を定める信号が出力されるようになっている。
射された光は、結像レンズ２３の集光点Ｑの位置に配置
された第三の絞り３７を介して第三の受光素子３８に導
かれる。この第三の受光素子３８も第一の受光素子２８
及び第二の受光素子３０と同様の光電変換素子である。
この第三の受光素子３８から出力される信号Ｃは比較器
３４へ送出され、ここでしきい値電圧発生器３５から送
出されるしきい値電圧Ｔ1 と比較され、合焦動作の範囲
を定める信号が出力されるようになっている。
【００１７】次に、図２に基づき、本発明の焦点検出装
置の動作説明を行う。同図（ａ）は従来の方法による合
焦動作範囲の設定方法を説明するためのグラフであり、
同図（ｂ）は本発明の装置による合焦動作範囲の設定方
法を説明するためのグラフである。
置の動作説明を行う。同図（ａ）は従来の方法による合
焦動作範囲の設定方法を説明するためのグラフであり、
同図（ｂ）は本発明の装置による合焦動作範囲の設定方
法を説明するためのグラフである。
【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、ほぼ山形
のカーブを成す信号（Ａ＋Ｂ）に対し擬合焦を避けるた
めのしきい値Ｔ1 を設定して、この値を下回らない信号
（Ａ＋Ｂ）のレベルの範囲を変位信号｛（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）｝の有効範囲と定め、この範囲内では従来と
同じ方法で合焦動作を行なう。
のカーブを成す信号（Ａ＋Ｂ）に対し擬合焦を避けるた
めのしきい値Ｔ1 を設定して、この値を下回らない信号
（Ａ＋Ｂ）のレベルの範囲を変位信号｛（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）｝の有効範囲と定め、この範囲内では従来と
同じ方法で合焦動作を行なう。
【００１９】又、信号（Ａ＋Ｂ）がしきい値Ｔ1 より小
さい場合は、第３の受光素子３８からの出力信号Ｃに対
し比較器３４にてしきい値電圧発生器３５から出力され
るしきい値Ｔ2 により、レベル判定を行うことにより、
合焦点Ｆを含み、合焦点Ｆから所定量離れるまでの範囲
を識別する事ができる。合焦動作については、この合焦
点Ｆを含む範囲内で、被測定面２５若しくは焦点検出装
置を移動させ、従来の合焦動作範囲内に追い込む事で、
行なう事が出来る。例えば、図２（ｂ）に示すように、
被測定面又は焦点検出装置を一度＋方向に動かして、合
焦点Ｆより所定量離れた事をしきい値Ｔ2 によるレベル
判定で識別した場合移動方向を逆転させれば、従来の合
焦動作範囲内に入れる事が出来、変位信号（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）により、従来と同様な方法で合焦に至らしめ
られる。この場合、信号Ｃのカーブは、第三の絞り３７
の径の大きさを変えることにより、変位信号｛（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）｝に影響を与えることなく拡縮するこ
とができ、しきい値Ｔ2 と合わせて、従来より広い合焦
動作範囲を任意に設定できる。
さい場合は、第３の受光素子３８からの出力信号Ｃに対
し比較器３４にてしきい値電圧発生器３５から出力され
るしきい値Ｔ2 により、レベル判定を行うことにより、
合焦点Ｆを含み、合焦点Ｆから所定量離れるまでの範囲
を識別する事ができる。合焦動作については、この合焦
点Ｆを含む範囲内で、被測定面２５若しくは焦点検出装
置を移動させ、従来の合焦動作範囲内に追い込む事で、
行なう事が出来る。例えば、図２（ｂ）に示すように、
被測定面又は焦点検出装置を一度＋方向に動かして、合
焦点Ｆより所定量離れた事をしきい値Ｔ2 によるレベル
判定で識別した場合移動方向を逆転させれば、従来の合
焦動作範囲内に入れる事が出来、変位信号（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）により、従来と同様な方法で合焦に至らしめ
られる。この場合、信号Ｃのカーブは、第三の絞り３７
の径の大きさを変えることにより、変位信号｛（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）｝に影響を与えることなく拡縮するこ
とができ、しきい値Ｔ2 と合わせて、従来より広い合焦
動作範囲を任意に設定できる。
【００２０】このように、本発明の装置では、信号Ｃと
しきい値Ｔ2 とを用いることによって、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、変位信号に影響を与えることなく
従来の方法による合焦動作範囲を超える合焦動作範囲を
任意に設定することが可能となる。従って、合焦精度確
保のために光学系倍率を高くしても広い合焦動作範囲が
確保でき、正確な合焦判定を広い合焦動作範囲をもって
実現できる。尚、焦点検出手段としては、実施例で説明
した方式に限らず、瞳分割法，非点収差法などの周知の
他の方式も適用することができる。
しきい値Ｔ2 とを用いることによって、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、変位信号に影響を与えることなく
従来の方法による合焦動作範囲を超える合焦動作範囲を
任意に設定することが可能となる。従って、合焦精度確
保のために光学系倍率を高くしても広い合焦動作範囲が
確保でき、正確な合焦判定を広い合焦動作範囲をもって
実現できる。尚、焦点検出手段としては、実施例で説明
した方式に限らず、瞳分割法，非点収差法などの周知の
他の方式も適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明の焦点検出装置
は、合焦判定の正確さを確保しつつ合焦動作をより広い
領域に亘って行うことができ、様々な形状を有する被検
体への対応も可能であるという利点を有している。
は、合焦判定の正確さを確保しつつ合焦動作をより広い
領域に亘って行うことができ、様々な形状を有する被検
体への対応も可能であるという利点を有している。
【図１】本発明による焦点検出装置の一実施例の構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明による焦点検出装置の作用を説明するた
めのグラフであり、（ａ）は従来方法が適用される合焦
動作可能範囲を示すグラフ、（ｂ）は本発明により拡大
された合焦動作可能範囲を示すグラフである。
めのグラフであり、（ａ）は従来方法が適用される合焦
動作可能範囲を示すグラフ、（ｂ）は本発明により拡大
された合焦動作可能範囲を示すグラフである。
【図３】従来の焦点検出装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は図３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すグラフ、（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
る合焦判定のための変位信号を示すグラフ、（ｃ）は
（ａ）に示した信号としきい値とにより合焦動作範囲が
決定される方法を説明するためのグラフである。
光素子による出力信号の特性を示すグラフ、（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
る合焦判定のための変位信号を示すグラフ、（ｃ）は
（ａ）に示した信号としきい値とにより合焦動作範囲が
決定される方法を説明するためのグラフである。
【図５】（ａ）は従来の焦点検出装置の光学系の倍率変
化とその光検出器出力との関係を示すグラフ、（ｂ）は
（ａ）の場合における合焦判定のための変位信号の変化
の様子を示すグラフである。
化とその光検出器出力との関係を示すグラフ、（ｂ）は
（ａ）の場合における合焦判定のための変位信号の変化
の様子を示すグラフである。
２０ レーザ出射手段 ２１ 偏光ビームスプリッタ ２２ １／４波長板 ２３ 結像レンズ ２４ 対物レンズ ２５ 被測定面 ２６，３６ ビームスプリッタ ２７ 第一の絞り ２８ 第一の受光素子 ２９ 第二の絞り ３０ 第二の受光素子 ３１ 信号処理系 ３４ 比較器 ３５ しきい値電圧発生器 ３７ 第三の絞り ３８ 第三の受光素子 Ｐ，Ｑ 集光点
Claims (3)
- 【請求項１】 測定光を光学系を介して被検体に照射し
その反射光から該被検体に焦点を合わせる焦点検出手段
と、前記光学系を介し前記被検体からの反射光の光量か
ら前記被検体が合焦位置から所定距離範囲内にあること
を検出する位置検出手段と、が備えられていることを特
徴とする焦点検出装置。 - 【請求項２】 前記焦点検出手段は、光出射手段と、該
光出射手段からの測定光を被検体に照射し該被検体から
の反射光を集光させる光学系と、前記反射光を分割する
光分割手段と、前記反射光の集光位置に対して前側及び
後側に夫々配置された第一，第二の光検出手段と、信号
処理系と、から構成されている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】 前記位置検出手段は、前記光学系の結像
位置に配置された光検出手段と、該光検出手段からの出
力にしきい値を設定するしきい値設定手段と、から構成
されてい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 |
|---|---|---|---|
| JP11487195A JPH08304694A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11487195A JPH08304694A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304694A true JPH08304694A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14648780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11487195A Pending JPH08304694A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08304694A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6549290B2 (en) | 1998-09-22 | 2003-04-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning target object |
| WO2008010469A1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | système de traitement laser et procédé de traitement laser |
-
1995
- 1995-05-12 JP JP11487195A patent/JPH08304694A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6549290B2 (en) | 1998-09-22 | 2003-04-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning target object |
| WO2008010469A1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | système de traitement laser et procédé de traitement laser |
| US8164027B2 (en) | 2006-07-19 | 2012-04-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser processing system and laser processing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040630 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040706 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040906 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050621 |