JPH11211972A

JPH11211972A - 合焦検出装置

Info

Publication number: JPH11211972A
Application number: JP10027892A
Authority: JP
Inventors: Aiichi Ishikawa; 愛一石川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な条件下で確実に合焦状態を検出するこ
とができる合焦検出装置を提供すること。【解決手段】制御装置９に設けた判断部９１は、第１
検出装置７からの合焦検出信号と、第２検出装置８から
の合焦検出信号とを受けて、いずれの合焦信号を採用し
てレンズ駆動装置を制御するかを判断する。つまり、判
断部９１は、第１検出装置７を構成するセンサ駆動装置
７８からの合焦検出信号と、第２検出装置８を構成する
ＣＣＤ駆動装置８８からの合焦検出信号とを受けて、い
ずれの合焦検出信号を採用して合焦を行うかを判断す
る。判断部９１がセンサ駆動装置７８からの合焦検出信
号とＣＣＤ駆動装置８８からの合焦検出信号とのいずれ
か一方が所定の信号レベル以下になったと判断した場
合、判断部９１は、所定の信号レベル以上の他方の合焦
検出信号を採用する。制御装置９は、この他方の合焦検
出信号に基づいてレンズ駆動装置３１を介して対物レン
ズ３を光軸ＡＸ方向に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学顕微鏡その
他の光学装置の結像系に組み込まれる合焦検出装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来存在する合焦検出装置の構
成を説明する概念図である。図４（ａ）は、特開昭５８
−２１７９０９号公報や特開昭６０−１００１１４号公
報に開示されている合焦検出装置を説明する概念図であ
り、図４（ｂ）は、特開昭５３−５０８５１号公報に開
示されている合焦検出装置を説明する概念図である。

【０００３】図４（ａ）において、合焦用光源５１から
出射した合焦検出用の光は、その半分がミラー５２で反
射される。ミラー５２で反射された光は、さらにハーフ
ミラー５３で反射されて対物レンズ５４を通り対象物Ｓ
上に光源像を形成する。対象物Ｓで反射された光は、対
物レンズ５４及びハーフミラー５３を通って２分割セン
サ５７に入射する。対象物Ｓが合焦位置にある場合、２
分割センサ５７の検出面上に光源像が結像し、かつ、セ
ンサ５７ａ、５７ｂに入射する光量がバランスする。対
象物Ｓが合焦位置からずれた場合、センサ５７ａ、５７
ｂに入射する光量が合焦位置からのずれ方向及び量に対
応してアンバランスになる。これを利用して、合焦ずれ
がなくなるように対物レンズ５４を移動させて合焦を行
う。

【０００４】一方、図４（ｂ）において、観察用光源
（図示を省略）で照明された対象物Ｓ表面からの像光
は、対物レンズ６４を通ってハーフミラー６３で反射さ
れて光路分割プリズム６２に入射する。この光路分割プ
リズム６２で分割された像光は、ＣＣＤ６７上の２領域
Ａ、Ｂに入射する。両像光には光路差があるため、ＣＣ
Ｄ６７の領域Ａと領域Ｂではピント差が生じ、このピン
ト差が合焦検出信号を生じさせる。すなわち、ＣＣＤ６
７上の領域Ａからの画像信号と領域Ｂからの画像信号と
からそれぞれ高周波成分を抽出し、両高周波成分が同じ
になるように対物レンズ６４を移動させて合焦させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の合焦検
出装置（図４（ａ））では、合焦検出範囲が広いが、特
定条件下で正しい合焦信号が得られなくなる場合があ
る。例えば、対象物Ｓにおいて合焦検出用の光の入射点
に段差があると、そこで合焦検出用の光が乱反射してし
まい正しい合焦信号が得られなくなる。

【０００６】一方、後者の合焦検出装置（図４（ｂ））
では、合焦検出範囲が狭い。すなわち、対象物Ｓが合焦
位置からずれるに伴って、検出される高周波成分が急速
に減少してしまい合焦信号が得られなくなる。

【０００７】そこで、本発明は、様々な条件下で確実に
合焦状態を検出することができる合焦検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためのものであり、以下に、実施形態に示した
各図面を用いてその内容を説明する。

【０００９】本発明の合焦検出装置は、第１の合焦検出
方式を用いて対象物（Ｓ）表面に対する対物レンズ
（３）の合焦検出を行う第１検出装置（７）と、前記第
１の合焦検出方式と異なる方式の第２の合焦検出方式を
用いて前記対象物表面に対する前記対物レンズの合焦検
出を行う第２検出装置（８）とを備えることを特徴とす
る。

【００１０】また、好ましい態様によれば、前記第１検
出装置（７）は、前記対物レンズ（３）を通して合焦検
出光（スリット像又は光源像）を前記対象物（Ｓ）表面
に投影し、前記対象物表面で反射した前記合焦検出光を
前記対物レンズ（３）を通して受光することによって合
焦検出を行い、前記第２検出装置（８）は、前記対物レ
ンズ（３）を通過した前記対象物（Ｓ）表面からの光束
を２つに分割し、一方の光束を第１の結像位置（ＣＯ
１）に結像し、他方の光束を第２の結像位置（ＣＯ
２）に結像し、前記第１の結像位置と前記第２結像位置
との間に配置された光電変換素子（８７）からの受光信
号に基づいて合焦検出を行うことを特徴とする。

【００１１】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置（８）が検出した前記合焦検出信号が所定の合焦
ずれ量以上を示す場合に、前記第１検出装置（７）が検
出した前記合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ
（３）又は前記対象物（Ｓ）を相対移動させて前記対物
レンズ（３）の焦点位置を前記対象物（Ｓ）表面に一致
させることを特徴とする。

【００１２】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置（８）が検出した合焦検出信号が所定の合焦ずれ
量以下を示す場合に、前記第２検出装置（８）が検出し
た合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ（３）又は
前記対象物（Ｓ）を相対移動させて前記対物レンズ
（３）の焦点位置を前記対象物（Ｓ）表面に一致させる
ことを特徴とする。

【００１３】また、好ましい態様によれば、前記第１検
出装置（７）が出力する前記合焦検出信号と前記第２検
出装置（８）が出力する前記合焦検出信号とのいずれか
一方が所定の信号レベル以下になった場合に他方の合焦
検出信号に基づいて、前記対物レンズ（３）又は前記対
象物（Ｓ）を相対移動させて前記対物レンズ（３）の焦
点位置を前記対象物（Ｓ）表面に一致させることを特徴
とする。

【００１４】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置（８）が出力する合焦検出信号が所定の信号レベ
ル以下になった場合、前記第１検出装置（７）が出力す
る合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ（３）又は
前記対象物（Ｓ）を相対移動させて、前記対物レンズ
（３）の焦点位置を前記対象物（Ｓ）表面に一致させ、
前記第２検出装置（８）が出力する合焦検出信号が所定
の信号レベルを超えた場合、前記第２検出装置（８）が
出力する合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ
（３）又は前記対象物（Ｓ）を相対移動させて、前記対
物レンズ（３）の焦点位置を前記対象物（Ｓ）表面に一
致させる駆動装置（３１）を有することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の焦点
検出装置を組み込んだ顕微鏡について図面を参照しつつ
説明する。

【００１６】図１は、顕微鏡の全体構造を説明する概念
図である。この顕微鏡は、被検物Ｓを載置するステージ
２と、ステージ２上の被検物Ｓの像を拡大像として結像
する対物レンズ３と、対物レンズ３によって結像された
拡大像をこれに対応する画像信号に変換する画像センサ
４と、第１の合焦検出方式を用いて合焦検出を行う第１
検出装置７と、第１の合焦検出方式とは異なる第２の合
焦検出方式を用いて合焦検出を行う第２検出装置８と、
顕微鏡全体を統括的に制御する制御装置９とを備える。

【００１７】ステージ２は、制御装置９に制御されるス
テージ駆動装置２１に駆動されて、水平なＸ−Ｙ面内で
任意の位置に移動可能になっているとともに、対物レン
ズ３の光軸ＡＸに沿ったＺ方向にも必要に応じて適宜移
動可能となっている。

【００１８】対物レンズ３は、制御装置９に制御される
レンズ駆動装置３１に駆動されて、光軸ＡＸに沿ったＺ
方向に移動可能となっている。対物レンズ３の移動方向
及び移動量は、第１及び第２検出装置７、８からの合焦
検出出力に基づいて算出される。

【００１９】画像検出装置４は、制御装置９から制御信
号に基づいて検出面４ａ上に投影された被検物Ｓの可視
域での拡大像をこれに対応する電気信号に変換し、この
電気信号を画像信号として制御装置９に入力する。制御
装置９に入力された画像信号は、画像処理が行われた後
に、不図示のディスプレイに表示される。

【００２０】第１検出装置７は、合焦用の赤外光を発生
する点状光源であるレーザダイオード７１と、レーザダ
イオード７１から出射した赤外光を水平方向に反射する
ミラー７２と、ミラー７２で反射された赤外光を下方に
反射して対物レンズ３に入射させるハーフミラー７３
と、対物レンズ３を通り対象物Ｓ上に投影された赤外の
光源像を対物レンズ３、ハーフミラー７３等を介して検
出する２分割センサ７７と、この２分割センサ７７を駆
動するセンサ駆動装置７８とを備える。

【００２１】ここで、ミラー７２は、ナイフエッジ状の
ものであり、光軸ＡＸの片側にのみ配置されている。こ
のため、レーザダイオード７１から出射した赤外光のう
ち光軸ＡＸ片側の半分がハーフミラー７３に向けて反射
されるとともに、対象物Ｓ上の光源像から出射して対物
レンズ３で集光されハーフミラー７３で反射された赤外
光のうち光軸ＡＸ下側のものだけが２分割センサ７７に
入射する。

【００２２】２分割センサ７７は、一対のダイオード１
７７、２７７からなる。両ダイオード１７７、２７７に
設けた一対の検出面１７７ａ、２７７ａは、画像検出装
置４の検出面４ａと共役な位置に配置されており、それ
ぞれで投影された光源像を検出することができる。すな
わち、両ダイオード１７７、２７７は、センサ駆動装置
７８に制御されて、両ダイオード１７７、２７７に入射
する赤外光の光量に対応する電気信号を出力する。

【００２３】センサ駆動装置７８は、２分割センサ７７
の動作を制御するとともに、２分割センサ７７の両ダイ
オード１７７、２７７に入射する赤外光の光量差から赤
外光の光軸ＡＸからの重心ずれを検出して、被検物Ｓに
対する対物レンズ３の合焦ずれを検出できるようになっ
ている。

【００２４】合焦検出について具体的に説明すると、２
分割センサ７７は、対象物Ｓが対物レンズ３に対して合
焦位置にあるときに、その検出面１７７ａ、２７７ａ上
に光源像が結像し、かつ、両検出面１７７ａ、２７７ａ
に入射する光量がバランスするようにセットされてい
る。そして、対象物Ｓが対物レンズ３に対して合焦位置
にある場合は、両ダイオード１７７、２７７の出力する
電気信号が等しくなって、センサ駆動装置７８から出力
される合焦検出信号がゼロとなる。また、対象物Ｓが対
物レンズ３に対して合焦位置からずれている場合は、両
ダイオード１７７、２７７の出力する電気信号がアンバ
ランスとなって、センサ駆動装置７８から出力される合
焦検出信号が合焦ずれの方向及び量に応じて正又は負の
値となる。なお、合焦ずれ量とは、対物レンズ３の合焦
位置（つまり、画像センサ４の共役点）と対象物Ｓの表
面（つまり、測定面）との間隔に対応する。制御装置９
は、両ダイオード１７７、２７７の出力差に対応する合
焦検出信号の値からだいたいの合焦ずれ量を算出するこ
とができる。

【００２５】第２検出装置８は、対象物Ｓの可視域の像
光を対物レンズ３を通過した後に部分的に分割して水平
方向に取り出すハーフミラー８３と、ハーフミラー８３
で反射・分割された像光を２光路に分岐する光路分割プ
リズム８２と、この光路分割プリズム８２で分割された
一対の像光が投影されるリニアイメージセンサであるＣ
ＣＤ８７と、このＣＣＤ８７を駆動するＣＣＤ駆動装置
８８とを備える。

【００２６】光路分割プリズム８２は、ハーフミラー８
３で反射された像光を一対の平行な光軸ＡＸ１、ＡＸ２
に沿って出射する。光軸ＡＸ２に沿って出射する像光
は、光軸ＡＸ１に沿って出射する像光に比較して、ミラ
ー面８２ａ、８２ｂで反射される間に両光軸ＡＸ１、Ａ
Ｘ２の間隔に対応する距離だけ光路が長くなっていて、
両者の間にはピント差が生じている。

【００２７】ＣＣＤ８７は、光軸ＡＸ１に沿って出射す
る像光に関する検出面４ａの共役面ＣＯ１と、光軸ＡＸ
２に沿って出射する像光に関する検出面４ａの共役面Ｃ
Ｏ２との間に配置されている。そして、ＣＣＤ８７は、
光軸ＡＸ１、ＡＸ２に沿って入射する像光をそれぞれ領
域Ａ、Ｂで１次元の画像信号として検出する。

【００２８】ＣＣＤ駆動装置８８は、ＣＣＤ８７の動作
を制御するとともに、ＣＣＤ８７の出力する画像信号か
ら領域Ａ、Ｂごとに高周波成分を抽出してピントずれを
求める。つまり、対象物Ｓが対物レンズ３に対して合焦
位置にある場合は、ＣＣＤ８７上の２領域Ａ、Ｂで検出
される高周波成分（ピントずれ）が等しくなってＣＣＤ
駆動装置８８の出力する合焦検出信号がゼロとなり、対
象物Ｓが対物レンズ３に対して合焦位置からずれている
場合は、ＣＣＤ駆動装置８８の出力する合焦検出信号が
合焦ずれの方向及び量に応じて正又は負の値となる。

【００２９】制御装置９は、ステージ駆動装置２１や対
物レンズ駆動装置３１を制御する部分のほか、判断部９
１を備えている。この判断部９１は、第１検出装置７か
らの合焦検出信号と、第２検出装置８からの合焦検出信
号とを受けて、いずれの合焦信号を採用してレンズ駆動
装置３１を制御するかを判断する。つまり、判断部９１
は、第１検出装置７を構成するセンサ駆動装置７８から
の合焦検出信号と、第２検出装置８を構成するＣＣＤ駆
動装置８８からの合焦検出信号とを受けて、いずれの合
焦検出信号を採用して合焦を行うかを判断する。

【００３０】以下、図１の顕微鏡の動作について説明す
る。観察者は、制御装置９にコマンドを入力してステー
ジ２を適当な位置に移動させる。同時に、制御装置９
は、画像検出装置４から出力される画像信号に基づいて
被検物Ｓの画像をディスプレイ（図示を省略）上に表示
する。この際、制御装置９は、第１及び第２検出装置
７、８からの合焦検出信号に基づいてレンズ駆動装置３
１を動作させて、対物レンズ３の焦点位置を対象物Ｓ表
面に一致させる。

【００３１】制御装置９の判断部９１がセンサ駆動装置
７８からの合焦検出信号とＣＣＤ駆動装置８８からの合
焦検出信号とのいずれか一方が所定の信号レベル以下に
なったと判断した場合、判断部９１は、所定の信号レベ
ル以上の他方の合焦検出信号を採用する。制御装置９
は、この他方の合焦検出信号に基づいてレンズ駆動装置
３１を介して対物レンズ３を光軸ＡＸ方向に移動させ
る。これにより、第１及び第２検出装置７、８の少なく
とも一方から合焦検出信号が出力されている限り、対物
レンズ３の焦点位置を対象物Ｓ表面に一致させることが
でき、画像検出装置４によって常に一定以上の精度で被
検物Ｓの合焦像を得ることができる。

【００３２】例えば、第１検出装置７からの合焦検出用
の赤外光が被検物Ｓの段差に入射してセンサ駆動装置７
８から十分な合焦検出信号が出力されない場合、判断部
９１がセンサ駆動装置７８からの合焦検出信号が所定の
信号レベル以下になったと判断し、制御装置９は、他方
のＣＣＤ駆動装置８８の合焦検出信号に基づいて対物レ
ンズ３を光軸ＡＸ方向に移動させる。一方、ＣＣＤ８７
が両共役面ＣＯ１、ＣＯ２から大きくずれて十分な高周
波信号が得れない場合や、被検物Ｓの表面上パターンが
ほとんどない場合（つまり目標の像が大きく均一である
場合）、ＣＣＤ駆動装置８８から十分な合焦検出信号が
出力されない。この場合、判断部９１がＣＣＤ駆動装置
８８からの合焦検出信号が所定の信号レベル以下になっ
たと判断し、制御装置９は、他方のセンサ駆動装置７８
の合焦検出信号に基づいて対物レンズ３を光軸ＡＸ方向
に移動させる。

【００３３】また、センサ駆動装置７８からの合焦検出
信号とＣＣＤ駆動装置８８からの合焦検出信号とのいず
れもが所定の信号レベル以上である場合、ＣＣＤ駆動装
置８８が検出した合焦検出信号に基づいて対物レンズ３
を光軸ＡＸ方向に移動させて対物レンズ３を合焦させ
る。これにより、合焦近傍の状態では比較的精度の高い
第２検出装置８側のＣＣＤ駆動装置８８からの合焦検出
信号を利用して合焦を行うことができ、合焦から大きく
ずれた状態では比較的検出範囲の広い第１検出装置７側
のＣＣＤ駆動装置７８からの合焦検出信号を利用して合
焦を行うことができる。つまり、相互の検出方式の欠点
を補完した高精度の合焦検出が可能となる。

【００３４】なお、以上の説明では、第１検出装置７と
第２検出装置８を常時動作させて合焦検出信号を取り出
しているが、不要な場合、第１検出装置７と第２検出装
置８のいずれかの動作を停止させることもできる。さら
に、第１検出装置７と第２検出装置８とを時分割で動作
させていずれの合焦検出信号を採用するかを判断するこ
ともできる。このような場合、第２検出装置８で合焦検
出を行っているときには、第１検出装置７のレーザダイ
オード７１からの赤外光の出射を防止し、第２検出装置
８の合焦検出への影響を防止することができる。

【００３５】図２は、図１の顕微鏡の変形例の要部を説
明する図である。なお、図１と共通する部分について
は、同一の符号を付して重複説明を省略する。この変形
例では、第２検出装置８に指標投影装置１８１を設けて
いる。パターンが非常に少ない対象物Ｓを観察する場合
や、暗視野で対象物Ｓを観察する場合は、図１の第２検
出装置８では、合焦位置においてもＣＣＤ８７の検出信
号が小さくなる。このような場合に備えて、この変形例
では、対象物Ｓの表面に指標像を投影する指標投影装置
１８１を設けている。この指標投影装置１８１は、照明
光源１８１ａと、照明光源１８１ａからの照明光を均一
な平行光とするレンズ１８１ｂと、パターンの入った指
標板１８１ｃとを備える。照明光によって照明された指
標板１８１ｃは、対象物Ｓの表面と共役な位置に配置さ
れており、対象物Ｓの表面上には指標板１８１ｃのパタ
ーン像が投影される。これにより、合焦位置で像光量が
少ない場合であっても正確な合焦検出が可能となる。

【００３６】図３も、図１の顕微鏡の変形例の要部を説
明する図である。この変形例では、第１検出装置７のレ
ーザダイオード７１に代えて、合焦用のスリット像を投
影するためのスリット像投影装置１７１を設けている。
このスリット像投影装置１７１は、赤外光源であるレー
ザダイオード１７１ａと、レーザダイオード１７１ａか
らの照明光を均一な平行光とするレンズ１７１ｂと、ス
リットを有するスリット板１７１ｃとを備える。赤外光
によって照明されるスリット板１７１ｃは、対象物Ｓの
表面と共役な位置に配置されており、対象物Ｓの表面上
にはスリット像が投影される。これにより、対象物Ｓの
表面の一部に段差があっても、スリット像全体が段差に
かかっていなければ、ある程度の合焦検出信号を得るこ
とができるようになり、合焦検出が不可能となる場合を
減らすことができる。

【００３７】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
てきたが、この発明は上記実施形態に限定されるもので
はない。例えば、以上で説明した第１又は第２検出装置
７、８の代わりに、これらで用いている合焦検出方式と
は異なる各種合焦検出方式（対物レンズ３を通過した光
から合焦状態を検出するものに限らない）を組み合わせ
て、いずれかの合焦検出方式による合焦検出信号の内か
らより信頼度の高いものを選択しこれに基づいて対物レ
ンズ３を対象物Ｓに対して合焦させることができる。

【００３８】また、以上の実施形態では、対物レンズ３
を光軸ＡＸ方向に移動させて対物レンズ３を対象物Ｓに
対して合焦させることとしているが、対象物Ｓを載置す
るステージ２を光軸ＡＸ方向に移動させて対物レンズ３
を対象物Ｓに対して合焦させることもできる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
合焦検出装置によれば、第１の合焦検出方式を用いる第
１検出装置と、前記第１の合焦検出方式と異なる第２の
合焦検出方式を用いる第２検出装置とを備えるので、前
記第１の合焦検出方式と第２の合焦検出方式との特徴を
生かして前記第１の合焦検出方式と第２の合焦検出方式
とを使い分けることができる。これにより、両合焦検出
方式が相互に補完し合うことになり、様々な条件下でよ
り正確な合焦検出を行うことができる。

【００４０】また、好ましい態様によれば、前記第１検
出装置は、前記対物レンズを通して合焦検出光を前記対
象物表面に投影し、前記対象物表面で反射した前記合焦
検出光を前記対物レンズを通して受光することによって
合焦検出を行い、前記第２検出装置は、前記対物レンズ
を通過した前記対象物表面からの光束を２つに分割し、
一方の光束を第１の結像位置に結像し、他方の光束を
第２の結像位置に結像し、前記第１の結像位置と前記第
２結像位置との間に配置された光電変換素子からの受光
信号に基づいて合焦検出を行うので、特定条件下で前記
第１検出装置から正しい合焦信号が得られなくなった場
合、前記第２検出装置からの合焦検出信号を活用し、前
記第２検出装置によって合焦検出が可能なフォーカス方
向の範囲をはずれた場合、前記第１検出装置からの合焦
検出信号を活用することで、合焦可能な範囲を広くする
ことができる。

【００４１】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置が検出した前記合焦検出信号が所定の合焦ずれ量
以上を示す場合に、前記第１検出装置が検出した前記合
焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ又は前記対象物
を相対移動させて前記対物レンズの焦点位置を前記対象
物表面に一致させるので、合焦から大きく外れた状態で
は検出範囲の広い前記第１検出装置からの合焦検出信号
を利用して合焦を行うことができる。

【００４２】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置が検出した合焦検出信号が所定の合焦ずれ量以下
を示す場合に、前記第２検出装置が検出した合焦検出信
号に基づいて、前記対物レンズ又は前記対象物を相対移
動させて前記対物レンズの焦点位置を前記対象物表面に
一致させるので、合焦近傍の状態では比較的精度の高い
前記第２検出装置を利用して合焦を行うことができる。

【００４３】また、好ましい態様によれば、前記第１検
出装置が出力する前記合焦検出信号と前記第２検出装置
が出力する前記合焦検出信号とのいずれか一方が所定の
信号レベル以下になった場合に他方の合焦検出信号に基
づいて、前記対物レンズ又は前記対象物を相対移動させ
て前記対物レンズの焦点位置を前記対象物表面に一致さ
せるので、より確実な合焦信号に基づく合焦が可能にな
る。

【００４４】また、好ましい態様によれば、前記第２検
出装置が出力する合焦検出信号が所定の信号レベル以下
になった場合、前記第１検出装置が出力する合焦検出信
号に基づいて、前記対物レンズ又は前記対象物を相対移
動させて、前記対物レンズの焦点位置を前記対象物表面
に一致させ、前記第２検出装置が出力する合焦検出信号
が所定の信号レベルを超えた場合、前記第２検出装置が
出力する合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ又は
前記対象物を相対移動させて、前記対物レンズの焦点位
置を前記対象物表面に一致させる駆動装置を有するの
で、前記第２検出装置を前記第１検出装置によって補完
させることによって、確実な合焦が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の合焦検出装置を組み込んだ顕微鏡を
説明する概念図である。

【図２】図１の合焦検出装置の変形例を説明する図であ
る。

【図３】図１の合焦検出装置の変形例を説明する図であ
る。

【図４】従来の合焦検出装置の構造を説明する図であ
る。

【符号の説明】

２ステージ３対物レンズ４画像センサ７第１検出装置８第２検出装置９制御装置３１レンズ駆動装置７１レーザダイオード７２ミラー７３ハーフミラー７７２分割センサ７８センサ駆動装置８３ハーフミラー８２光路分割プリズム８７ＣＣＤ８８ＣＣＤ駆動装置ＡＸ光軸Ｓ被検物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の合焦検出方式を用いて対象物表面
に対する対物レンズの合焦検出を行う第１検出装置と、前記第１の合焦検出方式と異なる方式の第２の合焦検出
方式を用いて前記対象物表面に対する前記対物レンズの
合焦検出を行う第２検出装置とを備えることを特徴とす
る合焦検出装置。
【請求項２】前記第１検出装置は、前記対物レンズを
通して合焦検出光を前記対象物表面に投影し、前記対象
物表面で反射した前記合焦検出光を前記対物レンズを通
して受光することによって合焦検出を行い、前記第２検
出装置は、前記対物レンズを通過した前記対象物表面か
らの光束を２つに分割し、一方の光束を第１の結像位置
に結像し、他方の光束を第２の結像位置に結像し、前記
第１の結像位置と前記第２結像位置との間に配置された
光電変換素子からの受光信号に基づいて合焦検出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の合焦検出装置。
【請求項３】前記第２検出装置が検出した前記合焦検
出信号が所定の合焦ずれ量以上を示す場合に、前記第１
検出装置が検出した前記合焦検出信号に基づいて、前記
対物レンズ又は前記対象物を相対移動させて前記対物レ
ンズの焦点位置を前記対象物表面に一致させることを特
徴とする請求項２記載の合焦検出装置。
【請求項４】前記第２検出装置が検出した合焦検出信
号が所定の合焦ずれ量以下を示す場合に、前記第２検出
装置が検出した合焦検出信号に基づいて、前記対物レン
ズ又は前記対象物を相対移動させて前記対物レンズの焦
点位置を前記対象物表面に一致させることを特徴とする
請求項２記載の合焦検出装置。
【請求項５】前記第１検出装置が出力する前記合焦検
出信号と前記第２検出装置が出力する前記合焦検出信号
とのいずれか一方が所定の信号レベル以下になった場合
に他方の合焦検出信号に基づいて、前記対物レンズ又は
前記対象物を相対移動させて前記対物レンズの焦点位置
を前記対象物表面に一致させることを特徴とする請求項
１、請求項３及び請求項４のいずれか記載の合焦検出装
置。
【請求項６】前記第２検出装置が出力する合焦検出信
号が所定の信号レベル以下になった場合、前記第１検出
装置が出力する合焦検出信号に基づいて、前記対物レン
ズ又は前記対象物を相対移動させて、前記対物レンズの
焦点位置を前記対象物表面に一致させ、前記第２検出装置が出力する合焦検出信号が所定の信号
レベルを超えた場合、前記第２検出装置が出力する合焦
検出信号に基づいて、前記対物レンズ又は前記対象物を
相対移動させて、前記対物レンズの焦点位置を前記対象
物表面に一致させる駆動装置を有することを特徴とする
請求項１に記載の焦点検出装置。