JPH10221013A - 合焦点検出方法 - Google Patents
合焦点検出方法Info
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- JPH10221013A JPH10221013A JP3147397A JP3147397A JPH10221013A JP H10221013 A JPH10221013 A JP H10221013A JP 3147397 A JP3147397 A JP 3147397A JP 3147397 A JP3147397 A JP 3147397A JP H10221013 A JPH10221013 A JP H10221013A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種光学機器において合焦操作を行うにあた
り、合焦点を容易に検出する。 【解決手段】 観察光学系の対物レンズ2に、第1縞パ
ターンの投影用光束と、第2縞パターンの投影用光束を
入射し、これらの縞パターンの投影原板10、20は観
察光学系の物体と共役の位置に配置する共に、物体面に
投影される投影像同士によりモアレ縞が発生するように
設定する。
り、合焦点を容易に検出する。 【解決手段】 観察光学系の対物レンズ2に、第1縞パ
ターンの投影用光束と、第2縞パターンの投影用光束を
入射し、これらの縞パターンの投影原板10、20は観
察光学系の物体と共役の位置に配置する共に、物体面に
投影される投影像同士によりモアレ縞が発生するように
設定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は合焦点検出方法に
関し、例えば、光学測定機器、顕微鏡、非接触段差測定
器、光学式三次元測定器、膜厚測定器、厚み測定器等の
各種光学機器において合焦操作を行うにあたり、合焦点
を容易に検出することを可能にした方法に関する。
関し、例えば、光学測定機器、顕微鏡、非接触段差測定
器、光学式三次元測定器、膜厚測定器、厚み測定器等の
各種光学機器において合焦操作を行うにあたり、合焦点
を容易に検出することを可能にした方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、測定顕微鏡において試料のZ軸
方向の長さを測定する場合等のように、合焦操作を行う
にあたり、合焦判断を容易にするために試料にターゲッ
トマーク等のマークを投影することが公知である。
方向の長さを測定する場合等のように、合焦操作を行う
にあたり、合焦判断を容易にするために試料にターゲッ
トマーク等のマークを投影することが公知である。
【0003】一方、判定をより容易にするために、第1
縞パターンを被写体に表示又は投影すると共に、第2縞
パターンを結像面に配して、合焦時にこれらにより生ず
るモアレ縞を目視することにより合焦点を検出する方法
が提案されている(特開昭55−103512)。
縞パターンを被写体に表示又は投影すると共に、第2縞
パターンを結像面に配して、合焦時にこれらにより生ず
るモアレ縞を目視することにより合焦点を検出する方法
が提案されている(特開昭55−103512)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術中、前
者については、投影されるマークのずれの有無により合
焦点を判定するものであるが、試料の状態によってはそ
の判定に熟練を要する問題があった。
者については、投影されるマークのずれの有無により合
焦点を判定するものであるが、試料の状態によってはそ
の判定に熟練を要する問題があった。
【0005】一方、後者の従来技術においては、第1縞
パターンを被写体に投影するための投影レンズと、この
投影像を第2縞パターンに結像させる結像レンズとの2
系統の光学系となっているため、それぞれのレンズの誤
差により合焦点の検出の精度が低下する問題があった。
パターンを被写体に投影するための投影レンズと、この
投影像を第2縞パターンに結像させる結像レンズとの2
系統の光学系となっているため、それぞれのレンズの誤
差により合焦点の検出の精度が低下する問題があった。
【0006】又、縞パターンが常に視界に現れるので、
合焦操作後はこれが却って観察を妨げる問題があった。
合焦操作後はこれが却って観察を妨げる問題があった。
【0007】更に、上記公知文献に開示されている光学
系においては、被写体面と2種の縞パターンと平行なの
で、被写体面と光軸が直交しておらず、、片ボケが発生
する問題があった。
系においては、被写体面と2種の縞パターンと平行なの
で、被写体面と光軸が直交しておらず、、片ボケが発生
する問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は以上の従来技
術の問題点に鑑みて、合焦点を容易且つ確実に検出する
方法を提供することを目的としたものであり、観察光学
系の対物レンズに、第1パターン投影光学系より照射さ
れる第1縞パターンの投影用光束と、第2パターン投影
光学系より投射される第2縞パターンの投影用光束を入
射し、この場合、第1パターン投影光学系及び第2パタ
ーン投影光学系に配されるそれぞれの投影原板は観察光
学系の物体と共役の位置に配置されると共に、物体面に
投影される投影像同士によりモアレ縞が発生するように
設定されることを特徴とする。
術の問題点に鑑みて、合焦点を容易且つ確実に検出する
方法を提供することを目的としたものであり、観察光学
系の対物レンズに、第1パターン投影光学系より照射さ
れる第1縞パターンの投影用光束と、第2パターン投影
光学系より投射される第2縞パターンの投影用光束を入
射し、この場合、第1パターン投影光学系及び第2パタ
ーン投影光学系に配されるそれぞれの投影原板は観察光
学系の物体と共役の位置に配置されると共に、物体面に
投影される投影像同士によりモアレ縞が発生するように
設定されることを特徴とする。
【0009】又、ここでは、上記の合焦点検出方法にお
いて第1縞パターン及び第2縞パターンの中間縮小像を
対物レンズの光軸外の入射瞳位置に形成させることによ
り、試料上に投影される縞パターンが、対物レンズ若し
くは試料の光軸方向の移動に伴って光軸に直交する方向
に平面移動させることも開示する。
いて第1縞パターン及び第2縞パターンの中間縮小像を
対物レンズの光軸外の入射瞳位置に形成させることによ
り、試料上に投影される縞パターンが、対物レンズ若し
くは試料の光軸方向の移動に伴って光軸に直交する方向
に平面移動させることも開示する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的実施例を
添付図面に基づいて説明する。ここでは、光学機器とし
て顕微鏡を想定しているものであり、図1はその光学系
を示す図である。図中符号Aは観察者が試料を観察する
ための観察光学系であり、ステージ上の試料1の観察光
束は対物レンズ2を通過して、ビームスプリッター3
(ここでは半透ミラーを採用している)により反射され
て偏向され、チューブレンズ4を通過し、更にミラー5
及びプリズム6により偏向され、接眼レンズ7に入射
し、観察者により観察される。
添付図面に基づいて説明する。ここでは、光学機器とし
て顕微鏡を想定しているものであり、図1はその光学系
を示す図である。図中符号Aは観察者が試料を観察する
ための観察光学系であり、ステージ上の試料1の観察光
束は対物レンズ2を通過して、ビームスプリッター3
(ここでは半透ミラーを採用している)により反射され
て偏向され、チューブレンズ4を通過し、更にミラー5
及びプリズム6により偏向され、接眼レンズ7に入射
し、観察者により観察される。
【0011】一方、図中符号B1は、第1縞パターンを
試料1に投影するための第1パターン投影光学系であ
り、光源13からの照明光束はスリット板12及び集光
レンズ11を介して、観察光学系の物体と共役の位置に
配置される第1縞パターンの投影原板10を通過した
後、下記する第2パターン投影光学系の光路とを振り分
けるビームスプリッター9を通過してパターン投影レン
ズ8に入射し、更にビームスプリッター3を通過して観
察光学系の対物レンズ2に入射される。この場合、この
実施例においては、光源13及びスリット板12のスリ
ットの中心を対物レンズ2の光軸X外に配している。
試料1に投影するための第1パターン投影光学系であ
り、光源13からの照明光束はスリット板12及び集光
レンズ11を介して、観察光学系の物体と共役の位置に
配置される第1縞パターンの投影原板10を通過した
後、下記する第2パターン投影光学系の光路とを振り分
けるビームスプリッター9を通過してパターン投影レン
ズ8に入射し、更にビームスプリッター3を通過して観
察光学系の対物レンズ2に入射される。この場合、この
実施例においては、光源13及びスリット板12のスリ
ットの中心を対物レンズ2の光軸X外に配している。
【0012】同じく、図中符号B2は、第2縞パターン
を試料1に投影するための第2パターン投影光学系であ
り、光源23からの照明光束はスリット板22及び集光
レンズ21を介して、観察光学系の物体と共役の位置に
配置される第2縞パターンの投影原板20を通過した
後、下記した第1パターン投影光学系の光路とを振り分
けるビームスプリッター9により反射されて偏向されて
パターン投影レンズ8に入射し、更にビームスプリッタ
ー3を通過して観察光学系の対物レンズ2に入射され
る。この場合、この実施例においては、光源23及びス
リット板22のスリットの中心を対物レンズ2の光軸X
外に配置している。
を試料1に投影するための第2パターン投影光学系であ
り、光源23からの照明光束はスリット板22及び集光
レンズ21を介して、観察光学系の物体と共役の位置に
配置される第2縞パターンの投影原板20を通過した
後、下記した第1パターン投影光学系の光路とを振り分
けるビームスプリッター9により反射されて偏向されて
パターン投影レンズ8に入射し、更にビームスプリッタ
ー3を通過して観察光学系の対物レンズ2に入射され
る。この場合、この実施例においては、光源23及びス
リット板22のスリットの中心を対物レンズ2の光軸X
外に配置している。
【0013】図2は上記の内、第1及び第2パターン投
影光学系の作用を、第2パターン投影光学系B2を例に
とり説明する図である。第1及び第2パターン投影光学
系において、スリット板12及び22のスリットの中心
(図においては22S)を対物レンズ2の光軸X外に配
することにより、縞パターンの中間縮小像は対物レンズ
2の光軸X外の入射瞳位置に形成されることとなる。こ
の場合、試料1上での縞パターン(図においては第2縞
パターン)の投影像P2は投影原板(図においては2
0)の縞パターンP1と左右上下が逆の状態となり、対
物レンズ2若しくは試料1の光軸X方向の移動に伴って
光軸Xに直交する方向に平面移動することとなる。
影光学系の作用を、第2パターン投影光学系B2を例に
とり説明する図である。第1及び第2パターン投影光学
系において、スリット板12及び22のスリットの中心
(図においては22S)を対物レンズ2の光軸X外に配
することにより、縞パターンの中間縮小像は対物レンズ
2の光軸X外の入射瞳位置に形成されることとなる。こ
の場合、試料1上での縞パターン(図においては第2縞
パターン)の投影像P2は投影原板(図においては2
0)の縞パターンP1と左右上下が逆の状態となり、対
物レンズ2若しくは試料1の光軸X方向の移動に伴って
光軸Xに直交する方向に平面移動することとなる。
【0014】一方、第1縞パターン及び第2縞パターン
はそれぞれの投影原板10及び20において、対物レン
ズ2の光軸Xを中心として任意の対称角度を持つように
対称に配置される。その結果、試料1上での第1縞パタ
ーンの投影像P1(図3に例示)及び第2縞パターンの
投影像P2(図4に例示)は合焦操作時には相互が交差
して(図5に投影像P3として例示)、合焦時には数本
の直線が出現する。この実施例では、接眼観察状態では
予め設定した位置に直線が出現した時点が合焦点となる
ように第1縞パターン及び第2縞パターンを設定する。
尚、焦点がずれている場合は第1縞パターン及び第2縞
パターンは鮮明には出現せず、交差ポイントも不鮮明な
ものとなるので、観察者は容易に判定することができ
る。
はそれぞれの投影原板10及び20において、対物レン
ズ2の光軸Xを中心として任意の対称角度を持つように
対称に配置される。その結果、試料1上での第1縞パタ
ーンの投影像P1(図3に例示)及び第2縞パターンの
投影像P2(図4に例示)は合焦操作時には相互が交差
して(図5に投影像P3として例示)、合焦時には数本
の直線が出現する。この実施例では、接眼観察状態では
予め設定した位置に直線が出現した時点が合焦点となる
ように第1縞パターン及び第2縞パターンを設定する。
尚、焦点がずれている場合は第1縞パターン及び第2縞
パターンは鮮明には出現せず、交差ポイントも不鮮明な
ものとなるので、観察者は容易に判定することができ
る。
【0015】よって、この発明によれば、焦点が大体合
うと先ず重なった2つの縞パターンによってモアレ縞が
現れ、更に焦点の調節に従ってモアレ縞が移動し、焦点
が完全に合った状態でモアレ縞が所定の位置に来ること
になる。即ち、合焦点は投影されるマークのずれの有無
ではなく、モアレ縞の移動として目視することができ、
この場合その移動量は縞パターン自体のずれの1/θ倍
となる(θは第1縞パターン及び第2縞パターンの傾き
−ラジアン−)ので、合焦点を容易且つ確実に検出する
ことが可能となる。
うと先ず重なった2つの縞パターンによってモアレ縞が
現れ、更に焦点の調節に従ってモアレ縞が移動し、焦点
が完全に合った状態でモアレ縞が所定の位置に来ること
になる。即ち、合焦点は投影されるマークのずれの有無
ではなく、モアレ縞の移動として目視することができ、
この場合その移動量は縞パターン自体のずれの1/θ倍
となる(θは第1縞パターン及び第2縞パターンの傾き
−ラジアン−)ので、合焦点を容易且つ確実に検出する
ことが可能となる。
【0016】ところで、この実施例においては第1パタ
ーン投影光学系B1及び第2パターン投影光学系B2用
の光源13及び23とは別に、独立した光源を有する試
料の観察用照明光学系を設けている。図中符号Cはこの
観察用照明光学系を示すものであり、光源31よりの照
明光束は集光レンズを介して試料1に照射されることと
なる。いうまでもなく、第1パターン投影光学系B1及
び第2パターン投影光学系B2からの光によって、試料
1は照明されるものであるが、これでは縞パターンが常
に視界に現れて、合焦操作後はこれが却って観察を妨げ
る弊害が生じるので、この実施例においては観察用照明
光学系Cを設け、それぞれの光源を任意に調光又は点滅
可能とすることによりこの問題を解消している。
ーン投影光学系B1及び第2パターン投影光学系B2用
の光源13及び23とは別に、独立した光源を有する試
料の観察用照明光学系を設けている。図中符号Cはこの
観察用照明光学系を示すものであり、光源31よりの照
明光束は集光レンズを介して試料1に照射されることと
なる。いうまでもなく、第1パターン投影光学系B1及
び第2パターン投影光学系B2からの光によって、試料
1は照明されるものであるが、これでは縞パターンが常
に視界に現れて、合焦操作後はこれが却って観察を妨げ
る弊害が生じるので、この実施例においては観察用照明
光学系Cを設け、それぞれの光源を任意に調光又は点滅
可能とすることによりこの問題を解消している。
【0017】尚、特に図示はしないが、上記の第1パタ
ーン投影光学系B1及び第2パターン投影光学系B2、
観察用照明光学系Cのそれぞれをユニット化し、観察用
光学系Aに択一的に連結する構成としてもよいことは勿
論である。
ーン投影光学系B1及び第2パターン投影光学系B2、
観察用照明光学系Cのそれぞれをユニット化し、観察用
光学系Aに択一的に連結する構成としてもよいことは勿
論である。
【0018】
【発明の効果】以上の構成よりなるこの発明は次の特有
の効果を奏する。 実施例の場合、合焦点は投影されるマークのずれの有
無ではなく、モアレ縞の移動として目視することがで
き、この場合その移動量は縞パターン自体のずれに比し
大きいので、合焦点を容易且つ確実に検出することが可
能となる。
の効果を奏する。 実施例の場合、合焦点は投影されるマークのずれの有
無ではなく、モアレ縞の移動として目視することがで
き、この場合その移動量は縞パターン自体のずれに比し
大きいので、合焦点を容易且つ確実に検出することが可
能となる。
【0019】上記の場合、第1縞パターンを被写体に
投影するための投影レンズと、この投影像を第2縞パタ
ーンに結像させる結像レンズとの2系統の光学系となっ
ている従来技術の場合と異なり、観察光学系の対物レン
ズに、第1パターン投影光学系より照射される第1縞パ
ターンの投影用光束と、第2パターン投影光学系より投
射される第2縞パターンの投影用光束を入射し、第1パ
ターン投影光学系及び第2パターン投影光学系に配され
るそれぞれの投影原板は観察光学系の物体と共役の位置
に配置されるので、縞パターン判定用の光学系が一本化
され、レンズの誤差による精度の低下を解消した。
投影するための投影レンズと、この投影像を第2縞パタ
ーンに結像させる結像レンズとの2系統の光学系となっ
ている従来技術の場合と異なり、観察光学系の対物レン
ズに、第1パターン投影光学系より照射される第1縞パ
ターンの投影用光束と、第2パターン投影光学系より投
射される第2縞パターンの投影用光束を入射し、第1パ
ターン投影光学系及び第2パターン投影光学系に配され
るそれぞれの投影原板は観察光学系の物体と共役の位置
に配置されるので、縞パターン判定用の光学系が一本化
され、レンズの誤差による精度の低下を解消した。
【0020】実施例の場合、観察光学系の光軸に対
し、2種の縞パターン及び被写体面が直角に配置される
ので、片ボケが発生しない。
し、2種の縞パターン及び被写体面が直角に配置される
ので、片ボケが発生しない。
【0021】実施例の場合、合焦点検出用の縞パター
ンは光源の点滅・調光により消去できるので、合焦操作
後の試料の観察を妨げない。
ンは光源の点滅・調光により消去できるので、合焦操作
後の試料の観察を妨げない。
【図1】この発明の合焦点検出方法を実施した顕微鏡の
光学系の構成図。
光学系の構成図。
【図2】同上、要部の光学系の構成図。
【図3】縞パターンの投影像の一例を示す平面図。
【図4】縞パターンの投影像の一例を示す平面図。
【図5】縞パターンが交差した投影像の一例を示す平面
図。
図。
【符号の説明】 1 試料 2 対物レンズ 10 (第1縞パターンの)投影原板 20 (第2縞パターンの)投影原板 A 観察光学系 B1 第1パターン投影光学系 B2 第2パターン投影光学系
Claims (4)
- 【請求項1】 観察光学系の対物レンズに、第1パター
ン投影光学系より照射される第1縞パターンの投影用光
束と、第2パターン投影光学系より投射される第2縞パ
ターンの投影用光束を入射し、この場合、第1パターン
投影光学系及び第2パターン投影光学系に配されるそれ
ぞれの投影原板は観察光学系の物体と共役の位置に配置
されると共に、物体面に投影される投影像同士によりモ
アレ縞が発生するように設定されることを特徴とする合
焦点検出方法。 - 【請求項2】 観察光学系の対物レンズからの観察光束
をビームスプリッターにより直角に偏向すると共に、第
1パターン投影光学系及び第2パターン投影光学系より
投射される投影用光束をこのビームスプリッターを通過
して対物レンズに入射する請求項1記載の合焦点検出方
法。 - 【請求項3】 第1パターン投影光学系及び第2パター
ン投影光学系用の光源とは別に、独立した光源を有する
試料の観察用照明光学系を設け、それぞれの光源を任意
に調光又は点滅可能にした請求項1又は2記載の合焦点
検出方法。 - 【請求項4】 第1縞パターン及び第2縞パターンの中
間縮小像を対物レンズの光軸外の入射瞳位置に形成させ
ることにより、試料上に投影される縞パターンが、対物
レンズ若しくは試料の光軸方向の移動に伴って光軸に直
交する方向に平面移動する請求項1から3の何れかに記
載の合焦点検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147397A JPH10221013A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 合焦点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147397A JPH10221013A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 合焦点検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10221013A true JPH10221013A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12332243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3147397A Pending JPH10221013A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 合焦点検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10221013A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023020324A1 (zh) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 深圳市卡提列光学技术有限公司 | 自动调焦*** |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP3147397A patent/JPH10221013A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023020324A1 (zh) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 深圳市卡提列光学技术有限公司 | 自动调焦*** |
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