KR19980063666A - 자동초점조정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정확한 초점조정을 행할 수 있는 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치에 관한 것이다. 이에 의하면, 대상물(4)와 대물렌즈(2) 사이의 위치관계가 초점을 조절하기 위해 측정된다. 대상물에 조사된 레이저광은 원통형 렌즈(7)를 통해 투과되어 한 방향으로만 집광된다. 한 방향으로 집광된 레이저광은 선형으로 대물렌즈(2)를 통해 대상물(4)에 조사된다. 대상물(4)에 의해 반사되어 조사된 레이저광은 검출부에 의해 적분되어 검출된다. 대상물과 대물렌즈 사이의 위치관계는 상기 검출된 반사 레이저광의 스폿(Spot)으로부터 측정되어 초점조절이 행해진다.

Description

자동초점조정방법 및 장치

본 발명은 대상물과 대물렌즈 사이에 거리를 측정하고 이 측정값에 따라 초점조절을 행하는 자동 초점 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.

광학현미경 또는 심도측정기 등과 같은 광학 기기 분야에서, 대상물을 관찰하기 위해 자동적으로 초점을 조절하는데 지금까지 자동초점조정장치가 사용되어 왔다.

자동초점조정장치 중에는, 레이저광빔이 대상물로 조사되고 대상물에 의해 반사된 레이저광빔이 검출되고 대상물로부터의 거리가 측정되어 자동 초점조절이 행해지는 것들이 있다. 이 자동초점조정장치는 포토다이오드와 같은 광검출기를 포함하고 이 광검출기로부터의 반사된 레이저광을 검출한다.

만약 상기 자동초점조정장치가 광학 현미경에 사용되면, 레이저광은 광원으로부터 조사되어 대물렌즈를 통해 대상물에 조사된다. 대물렌즈를 통해 조사된 레이저광은 대상물에 의해 반사되어 다시 대물렌즈를 통해 광검출기에 조사된다.

반사된 레이저광은 대상물과 대물렌즈 사이에 거리에 대응하여 광검출기에 스폿(Spot)을 형성한다. 자동초점조정장치가 탑재된 광학 현미경에 있어서, 광학 렌즈는 광검출기상의 소정의 위치에 반사 레이저광빔의 스폿을 형성하기 위해 이동된다. 이것으로 광학 현미경상에 초점조절이 행해진다.

그런데, 상기 자동초점조정장치는 예를들어 광디스크 등에 사용되는 광픽업용으로 개발되어 왔다. 상기 자동초점조정장치에서는, 그 광스폿이 원형스폿으로 감소될 수 있는 레이저광빔이 광원으로부터 조사된다.

상기 경우에, 자동초점조정장치에서 레이저 광 스폿의 직경을 가능한 한 작은 값으로 감소하기 위한 시도가 행해져 왔다. 이런식으로, 자동초점조정장치는 광픽업과 같은 광학 기기에 대해 미세 초점 조절을 행한다.

광학 현미경과 같은, 광학 기기에 사용되는 이 자동초점조정장치에서, 초점 조절은 밝고 어두운 부분 간에 심한 차이가 있거나 표면 상태가 매끄럽지 않은 물체에 대해 행해질 필요가 있다. 만약 물체의 표면 상태가 좋지 않고, 작은 직경의 원형 광스폿을 갖는 레이저 광빔이 자동초점조정장치에 사용되면, 반사 레이저광이 방해를 받는다. 따라서, 자동초점조정장치에 있어서, 반사 레이저광은 광검출기에 의해 최적으로 검출될 수 없고, 따라서 초점조절을 행할 수 없다.

한편, 만약 자동초점조정장치가 광학 현미경과 같은 광학 기기에 사용되면, 초점 조절은 레이저광빔의 스폿직경보다 큰 시야에 대해 행해질 필요가 있다. 그런데, 작은 스폿 직경을 갖는 레이저광빔이 대상물에 조사되므로, 레이저광에 의해 조사된 광학 현미경의 시야의 한점에 대해서만 초점 조절이 이루어진다. 만약 초점조절이 광학 현미경의 시야의 한점에 대해서만 이루어지면, 다른 부분에 대해서는 초점조절이 될 수 없는 불편함이 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해, 전 시야에 걸쳐 감소된 직경의 원형스폿을 주사하고 상기 주사선상의 각 점에 대해 얻어진 측정값을 평균하여 초점조절을 실현하는데 사용되는 평균값을 얻는 것이 제안되었다. 그런데, 만약 이 방법이 사용되면, 레이저광빔을 주사(Scan)하기 위한 기구가 필요하고 따라서 구조가 복잡하게 되고 초점 조절하는데 시간이 걸린다.

따라서 본 발명의 목적은 레이저광빔을 주사(Scan)하지 않고 대상물에 조사하여 정확한 초점조절을 실현하는 자동 초점조절 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 자동초점조정장치를 사용하는 광학 현미경을 나타내고 특히 이 자동초점조정장치의 레이저광을 일측면에서 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 자동초점조정장치를 사용하는 광학 현미경을 나타내고 특히 이 자동초점조정장치의 레이저광을 도 1에 도시된 측면과 수직인 방향에서 나타내는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 자동초점조정장치에 사용되는 레이저광 스폿을 나타내는 개략도이다.

도 4a 내지 도 4c는 2분할 검출기상에 형성된 반사 레이저광빔의 스폿을 설명하기 위한 광로를 나타내고, 여기에서, 도 4a는 대물렌즈와 대상물이 초점 거리보다 긴 거리로 분리되어 있는 경우를 나타내고, 도 4b는 대물렌즈와 대상물이 초점 거리와 동일한 거리로 분리되어 있는 경우를 나타내고, 도 4c는 대물렌즈와 대상물이 초점거리보다 작은 거리로 분리되어 있는 경우를 나타낸다.

도 5a 내지 도 5c는 2분할 검출기상에 형성된 반사 레이저광빔의 스폿을 설명하기 위한 평면도이도, 여기에서 도 5a는 대물렌즈와 대상물이 초점거리보다 긴 거리로 분리되어 있는 경우를 나타내고, 도 5b는 대물렌즈와 대상물이 초점 거리와 동일한 거리로 분리되어 있는 경우를 나타내고, 도 5c는 대물렌즈와 대상물이 초점 거리보다 작은 거리로 분리되어 있는 경우를 나타낸다.

도 6a는 포토다이오드(PA)와 포토다이오드(PB)에 조사된 반사 레이저광의 광량을 나타내는 그래프이고, 도 6b는 포토다이오드(PA)의 광량에서 포토다이오드(PB)의 광량을 감하여 얻어진 초점조절 오차 신호를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 일체형 광학 현미경을 나타내는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 광학현미경 2. 대물렌즈

3. 접안렌즈 4. 대상물

5. 경통부 6. 조명부

7. 자동초점조정장치 16. 광원

17. 원통형 렌즈 18. 나이프에지(Knife edge)

21. 광검출기 23. 2분할 검출기

24. 제어부

본 발명은 원통형 렌즈를 통해 대상물에 조사된 레이저광을 투과하고 이 레이저광을 한 방향으로만 집광하는 단계와, 선형으로 대물렌즈를 통해 대상물에 한방향으로만 상기와 같이 집광된 이 레이저광을 조사하는 단계와, 이 조사된 레이저광빔이 대상물에 반사되므로써 생성된 선형 반사 레이저광빔을 적분하고 검출하는 단계와, 이 검출된 반사 레이저광빔의 스폿으로부터 대상물과 대물렌즈간의 위치관계를 측정하여 초점조절을 행하는 단계를 포함하여 이루어지는, 초점조절을 실현하기 위해 대상물과 대물렌즈간의 위치관계를 측정하는 자동초점조정방법을 제공한다.

이 자동초점조정방법은 또한 레이저광이 한 방향으로 집광된 후에, 적어도 이의 한부분이 물체에 조사하기 위한 거울면을 갖는 차폐판에 의해 차폐되고, 차폐판에 의해 차폐되지 않은 레이저광은 물체에 의해 반사되고 차폐판의 거울면에 조사되고, 차폐판에 조사된 반사 레이저광은 거울면에 의해 반사되어 검출수단에 입사되도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 자동초점조정방법에 있어서, 레이저광은 레이저광의 광로상에 배치된 원통형 렌즈에 의해 선형 스폿으로 전환되어 대상물에 조사된다. 이 수법으로, 선형스폿으로서 조사된 반사 레이저광인 이 반사 레이저광이 검출된다. 그리고나서, 상기와 같이 검출된 반사 레이저광으로부터 대상물과 대물렌즈간의 거리가 측정되어 초점 조절이 실현된다.

따라서, 이 수법으로, 대상물의 명암 차이가 심하고 대상물의 표면이 매끄럽지 않더라도 반사 레이저광은 교란되지 않은 상태로 광검출기상에 조사된다. 따라서, 이 수법은, 광학 현미경과 같은 광학 기구에서 넓은 영역에 걸쳐 초점조절을 실현하고자 할 경우에 유용하다.

본 발명은 또한, 대상물에 레이저광을 조사하는 광원과, 이 광원으로부터 조사된 레이저광의 광축상에 배치되어 레이저광을 한방향으로만 집광하는 원통형 렌즈와, 이 원통형 렌즈를 통과하여 선형으로 조사된 레이저광을 대상물에 반사하여 얻어진 선형 반사 레이저광을 적분하고 검출하는 검출수단을 포함하여 이루어지는, 초점 조절을 실현하기 위해 대상물과 대물렌즈 간에 위치관계를 측정하는 자동초점조정장치를 제공한다.

본 발명에 의한 본 자동초점조정장치에 있어서, 원통형 렌즈는 광원으로부터 조사된 레이저광의 광로상에 배치되므로, 선형 레이저광빔이 대상물에 조사된다. 이 자동초점조정장치는 선형 레이저광빔의 반사 레이저광을 사용하여 초점 조절을 행한다. 따라서 본 자동 초점 조절 장치에 의하면, 대상물의 명암차이가 심하거나 대상물의 표면이 매끄럽지 않더라도 대상물과 대물렌즈 간의 거리가 측정되어 정확한 초점 조절이 행해질 수 있다.

본 발명에 의한 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치에 의하면, 선형 스폿이 있는 레이저광이 대상물과 대물렌즈 간의 위치관계를 측정하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 조사된 레이저광이 대상물의 표면상태에 의해 영향을 받지 않고 대상물과 대물렌즈간의 위치관계가 측정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치에 의하면, 짧은 시간에 넓은 영역에 걸쳐 정확한 초점 조절이 행해질 수 있다.

도면을 참고하여, 본 발명의 바람직한 실시예가 설명될 것이다.

본 발명의 제 1실시예에서, 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치가 도 1에 도시된 광학 현미경에 적용된다. 그런데, 본 발명에 의한 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치는 광학 현미경에 한정되지 않고 심도측정기와 같은 다른 광학 기기에 적용될 수도 있다.

상기 실시예에서, 광학 현미경(1)은 대물렌즈(2)와 접안렌즈(3)를 갖고 관찰될 대상물(4)을 향하도록 배열된 경통부(5)와 조사 광빔을 대상물(4)에 조사하기 위한 조명부(6)와 초점 조절 하기 위해 대물렌즈(2)와 대상물(4) 사이의 거리를 측정하는 자동초점조정장치(7)를 포함하여 구성된다.

본 광학 현미경(1)에서, 경통부(5)는 관찰될 대상물(4)을 향하도록 설치된 대물렌즈(2)와, 대물렌즈(2)를 통해 투과된 빛의 광축상에 배열된 접안렌즈(3)와, 대물렌즈(2)와 접안렌즈(3) 사이에 배열된 거울(8)을 포함하여 구성된다. 이 경통부(5)는 또한 투과된 빛을 검출하고 영상을 비추기 위해 거울(8)을 통해 투과된 빛의 광축상에 배열된 CCD(9)를 포함하여 구성된다.

본 광학 현미경(1)에서, 조명부(6)는 조명광을 조사하기 위한 조명광원(10), 제 1렌즈(11), 조리개(12), 필터(13), 제 2렌즈(14), 조사거울(15)을 동일한 광축상에 이 순서로 포함한다.

이 광학 현미경(1)에서, 자동초점조절장치(7)는 레이저 광빔을 조사하기 위한 레이저 다이오드로 이루어진 광원(16)과, 광원(16)으로부터 조사된 레이저 광빔의 광축상에 배치된 원통형 렌즈(17)와, 원통형 렌즈(17)를 통해 투과된 레이저광의 적어도 일부분을 차폐하기 위한 나이프에지(Knife edge)(18)와, 나이프에지(18)에 의해 차폐된 레이저광을 집광하기 위한 렌즈(19)와, 도 1과 도 2에 도시된 바와같이 렌즈(19)에 의해 집광된 레이저광을 대물렌즈(2)를 통해 투과시키기 위해 레이저광을 반사시키는 거울(20)을 포함하여 구성된다. 자동초점조정장치(7)는 또한 대상물(4)로부터 반사 레이저광을 검출하기 위한 광검출기(21)를 포함한다.

광검출기(21)는 상기한 나이프에지(18)와 나이프에지(18)에 의해 반사된 레이저광을 반사시키기 위한 반사 레이저광용 거울(22)과 반사 레이저광용 거울(22)에 의해 반사된 레이저광의 스폿을 검출하기 위한 2분할 검출기(23)를 포함한다.

상기 실시예에 의한 상기 광학 현미경(1)에 있어서, 대물렌즈(2)는 자동초점조정장치(7)에 의해 초점 조절하기 위해 대상물(4)로부터 멀어지는 방향과 대상물을 향하는 방향으로 이동된다.

자동초점조정장치(7)는 초점조정시에 대상물(4)에 레이저광을 조사한다. 자동초점조정장치(7)는 대상물(4)과 대물렌즈(2) 사이의 위치 관계를 측정하기 위해 광검출기(21)에 의해 대상물(4)로부터 반사된 조사 레이저광을 검출한다.

자동초점조정장치(7)에서, 소정의 레이저광이 광원(16)으로부터 조사되어 원통형 렌즈(17)에 입사한다. 원통형 렌즈(17)에 입사한 레이저광은 그 일방향은 평행하게 되는 반면, 다른 방향은 렌즈를 바로 통과하여서, 거의 타원형 광스폿을 가진다. 원통형 렌즈(17)를 통해 투과된 레이저광빔은 렌즈(19)에 입사되기 전에 나이프에지(18)에 의해 장축을 따라 거의 중간 위치에서 차폐된다.

레이저광이 렌즈(19)에 입사될 때, 거의 타원형 광스폿의 장축방향은 평행하게 되는 반면 그 단축방향은 집광된다. 그리고나서 레이저광은 거울(20)에 의해 반사되고 경통부(5)에 들어가서 대물렌즈(2)에 입사된다. 레이저광은 또한 대상물(4)에 조사되기 전에 대물렌즈(2)에 의해 집광된다.

광원으로부터 조사된 레이저광이 상기한 바와같이 원통형 렌즈(17)를 갖는 광시스템을 통해 투과되므로, 만약 대물렌즈(2)가 대상물(4)에 대해 초점조절되면 도 3에 도시된 바와같은 선형 광스폿(S)이 대상물에 형성된다.

대상물(4)에 조사된 레이저광은 그로부터 반사되어 반사 레이저광이 된다. 이 반사 레이저광은 대물렌즈(2)와 거울(20)과 렌즈(19)를 통해 나이프에지(18)에 조사되어 광검출기(21)에 입사된다. 나이프에지(18)에 조사된 반사 레이저광은 반사되고 이에의해 반사 레이저광용 거울(22)에 조사된다. 반사 레이저광은 반사 레이저광용 거울(22)에 의해 반사되어 2분할 검출기(23)에 조사된다. 반사 레이저광은 2분할 검출기(23)상에 스폿을 형성한다.

즉, 본 광학 현미경(1)에 있어서, 레이저광은 도 2에 화살표 A로 표시된 방향으로 자동초점조정장치(7)에 의해 조사되어 도 2에 화살표 B로 표시된 방향으로 반사 레이저광을 조사한다.

2분할 검출기는 그 위에 조사된 반사 레이저광을 검출하는 두 포토다이오드(PA, PB)로 이루어진다.

구체적으로 말하면, 만약 대상물(4)과 대물렌즈(2)가 도 4a에 도시된 바와같이 대물렌즈(2)의 초점 거리보다 큰 거리에 놓여지면 레이저광은 초점 조절되지 않은 상태로 2분할 검출기(23) 상에 조사된다. 이 경우에, 넓은 광스폿이 도 5a에 도시된 바와같이 포토다이오드(PA)상에만 형성된다.

만약 대상물(4)과 대물렌즈(2)가 도 4b에 도시된 바와같이 대물렌즈(2)의 초점 거리와 동일한 거리상에 놓여지면, 레이저광은 초점 조절된 상태로 2분할 검출기(23) 상에 조사된다. 이 경우에, 단일 선형 스폿이 형성되어 도 5b에 도시된 바와같이 포토다이오드(PA)와 (PB) 모두에 걸쳐서 놓인다.

만약 대상물(4)과 대물렌즈(2)가 도 4c에 도시된 바와같이 대물렌즈(2)의 초점 길이보다 작은 거리에 놓이면, 레이저광은 초점 조절되지 않은 상태로 2분할 검출기상에 조사된다. 이 경우에 도 5c에 도시된 바와같이 넓은 광스폿이 포토다이오드(PB)에만 조사된다.

본 자동초점조정장치(7)에 있어서는, 상기한 바와같이 2분할 검출기(23) 상에 형성된 반사 레이저광의 광스폿은 대상물(4)과 대물렌즈(2)사이의 위치관계에 따라 달라진다. 자동초점조정장치(7)는 2분할 검출기(23)상이 스폿을 검출하여 대상물(4)과 대물렌즈(2) 사이의 위치관계를 측정한다. 이 측정값에 따라, 자동초점조정장치(7)는 초점 조절을 위해 대물렌즈(2)를 구동한다.

구체적으로 말하면, 2분할 검출기(23)는 도 6a에 도시된 바와같이 포토다이오드(PA)와 (PB)에 입사된 광량을 검출한다. 2분할 검출기(23)는 도 6b에 도시된 바와같이 제어기(24)의 도움으로 포토다이오드(PB)의 신호와 포토다이오드(PA)의 신호간에 차이를 구한다. 이런식으로, 제어기(24)는 S형 곡선처럼 얻어진 이른바 초점 조절 신호에 따라 대물렌즈(2)를 구동한다.

본 자동초점조정장치(7)는 대물렌즈를 구동하여서 대물렌즈(2)와 대상물(4)이 도 4b에 도시된 바와같이 초점 조절된 상태가 되어서 광스폿이 도 5b에 도시된 바와같이 포토다이오드 (PA)와 (PB)상에 형성될 것이다. 즉, 본 자동초점조정장치(7)는 대물렌즈(2)를 구동하여서 제어기(24)에 초점 조절 오차 신호가 도 6b에 A로 도시된 점을 나타낼 것이다.

상기와 같이 자동초점조정장치(7)에 의해 초점 조절된 광학 현미경(1)에 있어서, 조명광은 조명부(6)에 의해 대상물(4)에 조사된다. 이 빛은 경통부(5)의 도움으로 대상물(4)의 상을 형성하는데 사용된다.

조명부(6)는 조명광원(10)으로부터 소정양의 빛을 조사한다. 이 조명광은 제 1렌즈(11)에 의해 집광되어서 조리개(12)와 필터(13)를 통해 제 2렌즈(14)에 입사된다. 제 2렌즈(14)에 입사된 조명광은 원하는 스폿직경으로 감소되고 조사거울(15)에 의해 반사되어 대물렌즈(2)에 입사된 경통부(5)로 입사된다. 조명광은 대물렌즈(2)에 의해 집광되어 원하는 스폿 사이즈로 대상물(4)에 조사된다.

광학 현미경(1)은 접안렌즈(3)와 CCD(9)에 의해 대물렌즈(2)에 의해 집광된 대상물(4)의 상을 형성하기 위해 상기와 같이 조사된 조명광을 사용한다. 광학 현미경(1)은 상기와 같이 원통형 렌즈(17)를 갖는 자동초점조정장치(7)에 의해 대상물(4)과 대물렌즈(2) 사이의 위치 관계를 측정하여 초점조절을 행한다.

즉, 자동 초점조정장치(7)는, 선형 레이저광을 대상물(4) 상에 조사하여 초점조정을 행한다. 따라서, 대상물(4)의 표면에 명암 차가 크다거나 또는 대상물(4)이 비균일의 표면이더라도, 레이저광이 전체로서 방해받지 않는다. 따라서, 자동초점조정장치(7)를 이용하게 되면, 대상물(4)의 표면상태와 무관하게 정확한 초점조정을 행할 수 있게 된다.

또한, 만일 자동초점조정장치(7)를 이용하여 광학 현미경(1)의 시야 전체에 대해 초점조정을 행할 경우에는, 초점조정을 위해 선형 레이저광이 이용되므로 짧은 시간 내에 초점조정을 행할 수 있다. 즉, 본 자동초점조정장치(7)를 이용하게 되면, 시야 전체에 대해 레이저광을 주사할 필요 없이, 선형 레이저광을 이용하여 초점조정을 행할 수 있다.

또한, 만일 광학 현미경(1)에 있어 대상물(4)이 2개 이상의 층을 가질 경우, 제어기(24)로 오프셋(offset)하므로써 레이저광으로 조사되는 층이 명확해 질 수 있다. 즉, 본 발명의 광학 현미경(1)을 이용하게 되면, 원하는 높이의 대상물(4)에만 초점조정을 행할 수 있다.

한편, 상기 설명된 광학 현미경은, 조명부(6)가 자동초점조정장치(7)와 다른 광로를 갖는 구성에 한정되지 않는다. 반대로, 광학 현미경(1)은, 조명부(6)가 자동초점조정장치(7)와 동일한 광경로를 갖게 되는 일체형 광학 현미경(30)일 수도 있다.

도 7에 도시된 일체형 광학 현미경(30)에 대한 다음의 설명에서는, 상기 설명된 광학 현미경(1)의 부품 및 구성성분에 대응하는 부품 및 구성 성분에 대해서는 동일한 참조 부호를 이용하며, 그 구성 및 작용에 대한 설명은 설명의 간략화를 위해 생략한다.

일체형 광학 현미경(30)은, 도 7에 도시된 바와같이 대략적으로, 대물렌즈(2)와 CCD(9)를 포함하고 대상물(4)에 대향하도록 배치되는 경통부(5)와, 조명광을 조사하기 위한 조명부(6)와 초점조정 레이저광빔을 조사하기 위한 자동초점조정장치(7)를 포함하여 구성되는 일체형 장치(31)로 이루어진다.

이러한 일체형 장치(31)는, 조명부(6)의 조명거울(15)이 자동초점조정장치(7)를 구성하는 렌즈(19)와 거울(20) 사이에 배치되도록 구성된다. 상기한 바와같은 일체형 광학 현미경(30)을 이용하게 되면, 일체형 장치(31)의 조명 광원(10)에서 조사되는 조명광의 광축과 자동초점조정장치(7)의 레이저광의 광축이 조명광으로써 서로 중첩되고, 레이저광이 경통부(5)에 입사된다. 조명광과 레이저광은 경통부(5) 내의 대물렌즈(2)에 입사되어 대상물(4)에 조사된다.

상기 설명된 일체형 광학 현미경(30)을 이용하게 되면, 대상물(4)과 대물렌즈(2) 사이의 초점조정을, 상기 설명된 광학 현미경(1)를 이용하는 것 만큼 정확하게 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일체형 광학 현미경(30)에서는 조명부(6)과 자동초점조정장치(7)를 일체형으로 형성하기 때문에, 현미경의 크기를 소형화할 수 있다.

본 발명에 따른 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치는 광학 현미경(1, 30)에 한정되지 않는다. 본 발명은 광학시스템을 가지고 초점조정할 필요가 있는 임의의 광학기기에 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 설명된 실시예에서는, 반사 레이저광을 검출하기 위한 검출수단으로써 나이프에지형의 차폐판을 이용하는 소위 나이프에지방법을 이용하였다. 그러나, 본 발명에 따른 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치는 반사 레이저광을 검출하기 위한 수단으로써 상기 검출수단에 한정되지 않으며, 푸코(Foucault)법이나 임계각법(critical angle method)을 이용할 수도 있다.

상기 상세한 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치에서는, 대상물과 대물렌즈의 위치관계를 측정하는 경우에, 선형의 스폿을 나타내는 레이저광이 사용된다. 그를 위해, 본 발명에서는, 조사되는 레이저광이 대상물의 표면상태에 영향받지 않으면서, 대상물과 대물렌즈와의 위치관계를 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의한 자동초점조정방법 및 자동초점조정장치는, 광범위하고, 정확하게 단시간에 초점조정을 행하는 것이 가능하다.

Claims (8)

1. 대상물과 대물렌즈 사이의 위치관계를 측정하여 초점조정을 행하기 위한 자동초점조정방법에 있어서,

   대상물에 조사되는 레이저광을 원통형 렌즈를 거쳐 투과하고, 그 레이저광을 한 방향에 대해서만 집광하는 단계와,

   상기 한 방향에 대해서만 집광된 레이저광을 대물렌즈를 거쳐 대상물에 선형으로 조사하는 단계와,

   조사된 레이저광이 대상물에 반사함으로써 생성된 선형의 반사 레이저광을 적분하여 검출하는 단계와,

   검출된 반사 레이저광의 스폿에서 대상물과 대물렌즈 사이의 위치관계를 측정하여 초점조정을 행하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동초점조정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 한 방향 집광된 레이저광의 적어도 일부를, 거울(mirror)면을 갖추어 구성된 차폐판을 이용하여 차폐하고, 부분적으로 차폐된 광을 대상물에 조사하는 단계와,

   상기 차폐판에 의해 차폐되지 않은 레이저광빔을 대상물에 반사한 후 그 반사광을 차폐판의 거울면 상에 조사하는 단계와,

   차폐판의 거울면 상에 조사되는 반사 레이저광을 차폐판의 거울면 상에 반사함으로써, 그 반사광빔을 검출수단에 입사하게 하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동초점조정방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 검출수단으로서는, 2개의 포토다이오드를 갖춘 2-분할 검출기가 이용되는 것을 특징으로 하는 자동초점조정방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 차폐판은 칼날처럼 형성된 레이저광 차폐단부를 갖춘 판인 것을 특징으로 하는 자동초점조정방법.
5. 대상물과 대물렌즈 사이에서 위치관계를 측정하여 초점조정을 행하기 위한 자동초점조정장치에 있어서,

   레이저광을 대상물에 조사하기 위한 광원과,

   광원에서 조사된 레이저광의 광축 상에 배치되고, 레이저광을 한 방향으로만 집광하도록 하기 위한 원통형 렌즈와,

   상기 원통형 렌즈를 통하여 선형으로 조사된 레이저광을 대상물에 반사하여 얻어지는 선형의 반사 레이저광빔을 적분하여 검출하기 위한 검출수단을 포함하여 구성되며,

   상기 검출수단은 반사 레이저광에 의해 형성되는 광스폿에 의해 대상물과 대물렌즈 사이의 위치관계를 측정하여 초점조정을 행하는 것을 특징으로 하는 자동초점조정장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 검출수단은, 거울면을 갖추고 적어도 레이저광의 일부를 차폐하는데 적합한 차폐판을 포함하여 구성됨으로써

   대상물에 반사된 후 그 선형의 반사 레이저광은, 차폐판의 거울면 상에 조사되며,

   차폐판의 거울면 상에 조사된 레이저광은 그 거울면에 의해 반사되어, 상기 검출수단에 입사되는 것을 특징으로 하는 자동초점조정장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 검출수단은 2개의 포토다이오드를 갖추어 형성된 2-분할 검출기로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동초점조정장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 차폐판은, 칼날처럼 형성된 레이저광 차폐 단부를 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 자동초점조정장치.