JP2001165625A

JP2001165625A - 高さ測定装置、焦点検出装置、焦点検出ユニット、および、合焦機能を備えた光学装置

Info

Publication number: JP2001165625A
Application number: JP35453899A
Authority: JP
Inventors: Noboru Amamiya; 昇雨宮
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】光量を減少させることなく、任意の測定範囲
で、任意の測定精度で被検物の高さ測定を行うことので
きる高さ測定装置を提供する。【解決手段】被検物体１３１からの光束を集光する集光
光学系１３５と、集光光学系１３５により集光された光
束が入射する位置に配置された光検出部１３６と、光束
を光検出部１３６上で相対的に走査させる走査部１３４
とを有する。光検出部１３６は、光束が相対的に走査す
る部分が、集光光学系１３５の光軸１０５に対して傾斜
するように配置され、走査方向１２４について検出した
光強度の分布を出力する構成である。演算部は１２１、
光検出部１３６の出力した光強度分布の最大の位置を被
検物体１３１の高さに換算して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検物体からの光
束の集光位置を検出する光学装置に関し、特に、集光位
置の検出結果から被検物体の高さを求める高さ測定装置
や、集光位置の検出結果から被検物体をレンズ系の焦点
位置に一致させる自動合焦装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検物体からの光束の集光位
置を検出することにより、自動合焦を行う光学装置や、
被検物体の高さを検出する光学装置が知られている。例
えば特公平６−４１８４８号公報には、被検物体に対し
てレンズ系により光を集光して照射し、その反射光を再
びレンズ系により集光させ、その集光位置を検出するこ
とにより、レンズ系の焦点位置に被検物を自動合焦させ
る光学系が開示されている。

【０００３】この光学系は、対物レンズにより光を集光
して被検物体に照射し、その反射光を再び対物レンズに
通過させた後、図３のような光が光学系に導く。そし
て、ミラー３０，３１，３３により、ハーフミラー３２
およびビームスプリッタ３６に反射光を導くことによ
り、反射光束を３つの光束４０，４１，４２に分割す
る。このうち２つの光束４０，４１は、いずれもレンズ
３４により格子スリット３７，３８付近に集光される。
スリット３７，３８とレンズ３４との間の光路長は、光
束４０，４１で異なっているため、２つの光束４０，４
１の集光位置は、光軸方向にずれている。よって、ミラ
ー３１により光束を振って格子スリット３７，３８上で
光束４０，４１を走査させながら、格子スリット３７，
３８を通過する光の強度や差異等を検出することによ
り、対物レンズの焦点に対する被検物体の位置ずれ、す
なわち被検物体の高さを検出することができる。

【０００４】また、光束４２には、凹レンズを含むレン
ズ３５が配置されており、ミラー３１により光束が振ら
れた場合の格子スリット３９上の光束４２の走査範囲
が、光束４０，４１よりも大きくなるように構成されて
いる。よって、格子スリット３９を通過した光の強度等
を検出することにより、対物レンズの焦点に対する被検
物体の位置ずれを、さらに高精度に検出できる。よっ
て、光束４０，４１により粗調整を行い、光束４２によ
り微調整を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の特公平６−４１
８４８号公報のように、異なる光路長の複数の光束を用
いて集光の位置ずれを検出する構成では、被検物体の高
さを精度良く測定したいという要求と、大きな測定範囲
を確保したいという要求を同時に満足させることが難し
い。というのは、大きな測定範囲を確保するためには、
光路長を少しずつ変えた多数の光束が必要になるため、
光束を多数に分割しなければならないが、一つ一つの光
束の光量は減少してしまうため、各光束の光強度を高精
度に測定することが困難になってしまうためである。

【０００６】本発明は、光量を減少させることなく、高
精度に被検物の高さ測定を行うことのできる高さ測定装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願によれば以下のような高さ測定装置が提供され
る。

【０００８】すなわち、被検物体からの光束を集光する
集光光学系と、前記集光光学系により集光された前記光
束が入射する位置に配置された光検出部と、前記光束を
光検出部上で相対的に走査させる走査部とを有し、前記
光検出部は、前記光束が相対的に走査する部分が、前記
集光光学系の光軸に対して傾斜するように配置され、前
記走査する方向についての光強度の分布を出力すること
を特徴とする被検物体の高さ測定装置を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を用いて説明する。（実施の形態１）まず、第１の実施の形態の表面形状測
定装置について、図１、図２（ａ），（ｂ）を用いて説
明する。

【００１０】本実施の形態の表面形状測定装置は、図１
のように、光軸１０１上に順に、対物レンズ１３２、ハ
ーフミラー１３３、光走査部１３４を備えている。光走
査部１３４は、ミラー１０２と、回転軸１０３を中心に
ミラー１０２を回転させる駆動部１４１とを含んでい
る。駆動部１４２は、光軸１０１を９０度折り曲げた光
軸１０５を中心に、予め定めた角度範囲で光束を走査す
るようにミラー１０２を駆動する構成である。また、光
軸１０５上には、集光レンズ１３５と、光検出部１３６
とが順に配置されている。また、ハーフミラー１３３で
光軸１０１から分離される光軸１０４上には、光源１４
２が配置されている。

【００１１】光検出部１３６は、図１および図４（ｂ）
のように基板１２０上に７つの光検出素子１１３〜１１
９を等間隔に一列に搭載した構成である。この光検出部
１３６は、図１のように、基板１２０の主平面が、光軸
１０５に垂直な面に対して角度θをなすように傾斜して
いる。しかも、光検出部１３６の長手方向は、光走査部
１３４による光束の走査方向と一致している。また、７
つの光検出素子１１３〜１１９のうち真ん中の光検出素
子１１６は、集光レンズ１３５の焦点面１４０に一致す
るように配置されている。

【００１２】また、本実施の形態の表面形状装置は、演
算装置１２１、表示装置１２２、被検物体１３１を搭載
するｘｙステージ１２３を有している。光検出部１３６
の７つの光検出素子１１３〜１１７の出力は、いずれも
演算装置１２１に入力される。また、演算装置１２１
は、光走査部１３４の駆動部１４１およびｘｙステージ
１２３の動作を制御するとともに、後述のように被検物
体１３１の表面形状を示す画像を生成する演算を行う。

【００１３】つぎに、この表面形状測定装置によって、
被検物体１３１の表面形状を測定する場合の各部の動作
について説明する。

【００１４】被検物体１３１は、ｘｙステージ１２３に
搭載される。光源１４２から発せられた平行光束は、ハ
ーフミラー１３３によって反射され、対物レンズ１３２
によって被検物体１３１上に集光される。被検物体１３
１による反射光は、再び対物レンズ１３２を通過し、ハ
ーフミラー１３３を透過して、光走査部１３４によって
反射され、集光レンズ１３５により光検出部１３６付近
に集光される。

【００１５】ここで、被検物体１３１の表面高さが、対
物レンズ１３２の焦点位置と一致している場合、被検物
体１３１の表面からの反射光束は、対物レンズ１３２を
通過することにより再び平行光束になるため、集光レン
ズ１３５により焦点面１４０上に集光される。よって、
光走査部１３４の駆動部１４１がミラー１０２を走査さ
せると、集光レンズ１３５の集光点は、焦点面１４０上
を図１の方向１２４に移動する。この移動方向１２４
は、光検出部１３６の長手方向と一致しているので、集
光レンズ１３５が集光した光束は、光検出部１３６上を
走査する。このとき、光検出素子１１３〜１１９で検出
される光の強度は、図５のようになる。すなわち、光が
最も集光されている焦点面１４０上に位置する光検出素
子１１６の出力が最大となり、焦点面１４０から遠い両
脇の光検出素子１１３，１１９の出力が最小の分布とな
る。演算装置１２１は、すべての光検出素子１１３〜１
１９の出力を取り込むことにより、真ん中の光検出素子
１１６の位置で出力が最大であることを検出する。これ
により、演算装置１２１は、被検物体１３１の表面が、
対物レンズ１３２の焦点位置にあることを求めることが
できる。

【００１６】つぎに、被検物体１３１の表面高さが、対
物レンズ１３２の焦点面よりも後ろ側（対物レンズ１３
２から遠い側）の位置１２５にある場合について説明す
る。この場合、被検物体１３１からの反射光は、対物レ
ンズ１３２を通過しても平行光束にはならず、集光レン
ズ１３５により集光される位置は、図２（ａ）のように
焦点面１４０よりも手前側（集光レンズ１３５に近い
側）の面２０１上になる。よって、光走査部１３４によ
り光検出部１３６上に光を走査させると、面２０１上に
位置する光検出素子１１３の出力が最大となる。そし
て、面２０１から離れた光検出素子ほど出力が小さくな
り、光検出素子１１９の出力が最小となる。演算装置１
２１は、すべての光検出素子１１３〜１１９の出力を取
り込むことにより、最も手前側の光検出素子１１３の位
置で出力が最大であることを検出する。これにより、被
検物体１３１の表面高さが、対物レンズ１３２の焦点位
置よりも後ろ側の位置１２５にあることを求めることが
できる。

【００１７】一方、被検物体１３１の表面高さが、対物
レンズ１３２の焦点面よりも手前側（対物レンズ１３２
に近い側）の位置１２６にある場合について説明する。
この場合も、被検物体１３１からの反射光は、対物レン
ズ１３２を通過しても平行光束にはならず、集光レンズ
１３５により集光される位置は、図２（ｂ）のように焦
点面１４０よりも後ろ側（集光レンズ１３５から遠い
側）の面２０２上になる。よって、光走査部１３４によ
り光検出部１３６上に光を走査させると、面２０２と一
致している光検出素子１１９の出力が最大となる。そし
て、面２０２から最も遠い光検出素子１１３の出力が最
小となる。演算装置１２１は、すべての光検出素子１１
３〜１１９の出力を取り込むことにより、最も後ろ側の
光検出素子１１９の位置で出力が最大であることを検出
する。これにより、被検物体１３１の表面高さが、対物
レンズ１３２の焦点位置よりも手前側の位置１２６にあ
ることを求めることができる。

【００１８】このように、演算装置１２１は、すべての
光検出素子１１３〜１１９の出力を取り込み、出力最大
の光検出素子の位置を求めることにより、位置１２６か
ら位置１２５のどの位置に被検物体１３１の表面が位置
するかを求めることができる。

【００１９】また、演算装置１２１は、光検出素子１１
３〜１１９の出力を図５のようにプロットし、プロット
した点に曲線５０１をフィッティングし、曲線５０１の
最大の位置を求める構成にすることができる。このよう
な構成にすることにより、光検出素子１１３〜１１９上
の位置に限らず、光検出素子と光検出素子との間の位置
に出力最大となる点がある場合も、その位置を高精度に
求めることができる。よって、演算装置１２１は、この
位置に対応する被検物体１３１の表面の位置をｚ方向に
連続的に求めることができる。

【００２０】演算装置１２１は、求めた被検物体１３１
の表面のｚ方向の位置と、そのときの被検物体１３１の
ｘｙ方向の位置とを対応させて、被検物体１３１の表面
形状を示す３次元画像を生成する。なお、被検物体１３
１のｘｙ方向の位置は、ｘｙステージ１２３に演算装置
１２１が指示した走査量から求める。そして、演算装置
１２１は、生成した表面形状を示す３次元画像を表示装
置１２２に出力し、表示させる。

【００２１】上述してきたように、本実施の形態の表面
形状測定装置は、複数の光検出素子１１３〜１１９が搭
載された光検出部１３６を光軸１０５に対して傾斜させ
て配置するとともに、光走査部１３４により光検出部１
３６上で光を走査させることにより、光束を分割するこ
となく、集光位置を検出することができる。したがっ
て、光量を弱めることなく検出できるため、被検物体１
３１のｚ方向の表面位置（すわなち高さ）を高精度に検
出できる。

【００２２】また、被検物体１３１の表面高さの検出範
囲は、光検出部１３６の傾斜角度θを大きくすることに
広くでき、傾斜角θを小さくすることにより小さくでき
る。また、測定精度は、傾斜配置された光検出部１３６
の光検出素子１１３等の間隔が光軸１０５の方向に密で
あるほど高精度になる。よって、必要とされる検出範囲
に応じて光検出部１３６の傾斜角θを定め、必要とされ
る測定精度に応じて、光検出部１３６に搭載する光検出
素子の密度を定めることにより、所望の検出範囲かつ精
度で、表面形状を測定することができる。

【００２３】また、図４（ａ）に示したように基板１２
０を屈曲させ、中央部分は傾斜角度θ１、両端部では傾
斜角度θ２（θ２＞θ１）にすることも可能である。こ
の構成は、光検出素子の数が少ないにも関わらず、中央
部分（焦点面１４０付近）では検出精度が高く、しかも
検出部全体としては検出範囲を広くできる。この図４の
光検出部は、表面の凹凸の少ない被検物体１３１に測定
に有効である。図４（ａ）の光検出部１３６を用いて測
定を行う場合には、まず、光検出部１３６のすべての光
検出素子の出力を用いて、被検物体１３１を対物レンズ
１３２の焦点面近傍に位置合わせし、その後光検出部の
中央部の光検出素子１１５〜１１７を用いて高さを検出
する。これにより、表面形状を高精度に測定できる。

【００２４】また、本実施の形態の光検出部１３６は、
図４（ｂ）のように基板１２０として幅が狭いものを用
い、光検出素子１１３等を一列に並べる構成であった
が、図４（ｃ）のように基板１２０の幅を広くし、光検
出素子１１３の受光面を基板１２０の幅いっぱいに広げ
た光検出部４３６を用いることもできる。図４（ｃ）の
光検出部４３６を用いた場合、光走査部１３４による光
の走査方向１２４が、基板１２０の長手方向に対して多
少斜めになっていても、光強度を検出することができる
ため、アライメントが容易になるという効果が得られ
る。また、図４（ｄ）のように、縦横に画素が配列され
たＣＣＤ４３７を光検出部として用いることも可能であ
る。この場合、演算装置１２１は、横一列の画素の出力
を合計したものを、１つの検出素子１１３の出力として
扱うことにより、図４（ｃ）の光検出部４３６の場合と
同様の効果が得られる。

【００２５】また、本実施の形態では、光走査部１３４
がミラー１０２により光を反射させる構成であったが、
ポリゴンミラーを用いることも可能である。

【００２６】なお、上述の実施の形態では、集光レンズ
が集光した光束を光検出部１３６に沿って走査させるた
めに、光走査部１３４が光束を振る構成を用いたが、光
束側を固定とし、光検出部１３６を光軸１０５に垂直に
移動させることにより光束を光検出部１３６に沿って走
査させる構成にすることも可能である。（実施の形態２）つぎに、本発明の第２の実施の形態と
して、自動合焦光学系を備えた顕微鏡について図６を用
いて説明する。

【００２７】本実施の形態の顕微鏡は、第１の実施の形
態の図１の装置と似た構成であるが、光走査部１３４の
ミラー１０２をハーフミラー６０２に代え、ハーフミラ
ー６０２を透過する光軸６０５上に結像レンズ６０１、
ＣＣＤ６３２を配置することにより、被検物体１３１の
像をＣＣＤ６３２に結像させ、撮像するようにしてい
る。また、ＣＣＤ６３２には、画像処理装置６０３と表
示装置６０４を接続している。

【００２８】また、被検物体１３１を搭載するステージ
６２３は、ｘｙ方向のみならず、ｚ方向についても駆動
可能なものを用い、光検出部１３６に接続された演算装
置６２１がステージ６２３のｚ方向の駆動を制御する構
成としている。

【００２９】図６において、光走査部１３４、集光レン
ズ１３５、光検出部１３６および演算装置６２１は、自
動合焦光学系を構成している。

【００３０】このような本実施の形態の顕微鏡によっ
て、被検物体１３１の拡大像を撮像する場合の各部の動
作について説明する。

【００３１】まず、被検物体１３１をｘｙｚステージ６
２３に搭載し、光源１４２から光を出射させる。出射さ
れた光束は、ハーフミラー１３３によって反射され対物
レンズ１３２によって被検物体１３１に集光される。被
検物体１３１からの反射光は、再び対物レンズ１３２を
通過し、ハーフミラー１３３を透過してハーフミラー６
０２に至る。ハーフミラー６０２で反射された光は、第
１の実施の形態と同様に集光レンズ１３５により集光さ
れる。光走査部１３４の駆動部１４１がハーフミラ６０
２を走査することにより、光検出部１３６の光検出素子
１１３〜１１９上を光が走査する。光検出素子１１３〜
１１９は、光強度を検出し、演算素子６２１に出力す
る。

【００３２】演算装置６２１は、ｘｙｚステージ６２３
に指示して被検物体１３１をｚ方向に予め定めた範囲で
移動させながら、光検出素子１１３〜１１９の出力を取
り込む。そして、演算装置６２１は、その出力をプロッ
トし、出力最大の位置が、真ん中の光検出素子１１６の
中心となるｚ位置を探索する。光検出素子１１６の中心
は、集光レンズ１３５の焦点面１４０と一致しているの
で、この位置に出力が最大となる位置が一致するｚ位置
が、被検物体１３１が対物レンズ１３２に合焦している
位置である。演算装置６２１は、探索したｚ位置をｘｙ
ｚステージ６２３に指示し、被検物体１３１を合焦状態
に位置させる。

【００３３】この合焦状態でハーフミラー６０２を透過
した光を、結像レンズ６０１によりＣＣＤ６３２上に結
像させることにより、被検物体１３１の所望の拡大像を
ＣＣＤ６３２で撮像することができる。画像処理装置６
０３は、ＣＣＤ６３２の撮像画像を取り込み、予め定め
られた２値化処理等の処理を行い、予め定められた箇所
の寸法等の検出を行う。そして、取り込んだ画像と共
に、測定した寸法等を表示装置６０４に表示させる。

【００３４】本実施の形態の顕微鏡の自動合焦光学系
は、光束を分割して光量を弱めることなく、集光位置を
検出することができるため、高精度に合焦位置を検出で
きる。しかも、複数の光検出素子１１３〜１１９が搭載
された光検出部１３６を光軸１０５に対して傾斜させて
配置するという簡単な構成で、低コストで自動合焦を実
現できる。

【００３５】また、光検出部１３６の傾斜角度θを大き
くすることにより、焦点位置合わせの範囲を広くでき、
傾斜角度θを小さくすることにより、高精度位置合わせ
が可能である。よって、被検物体に合わせて傾斜角度θ
を変更することにより、所望の位置合わせ範囲および精
度が自由に選択できるという利点もある。

【００３６】また、図４（ａ）に示した光検出部を用い
ることにより、光検出部１３６の両端部分で粗動の焦点
位置合わせを、光検出部１３６の中央部分で微動の焦点
位置合わせができる。これにより、図４（ａ）のような
単一の光検出部でしかも光検出素子の数の少ない構成で
ありながら、広い位置合わせ範囲と高精度位置合わせを
両立させることができる。

【００３７】また、本実施の形態の自動合焦光学系は、
簡単な構成であるから、図７のように、光走査部１３
４、集光レンズ１３５、光検出部１３６を鏡筒７０１に
搭載し、これに演算装置６２１を接続して、自動合焦ユ
ニットとして独立させることもできる。この自動合焦ユ
ニットの鏡筒７０１を、自動合焦光学系を備えていない
顕微鏡の鏡筒７０２に装着することにより、顕微鏡に自
動合焦機能を付加することができる。このとき、ハーフ
ミラー６０２が対物レンズ１３２と結像レンズ６０１の
間の平行光束の部分に挿入されるようにする。また、顕
微鏡のｘｙｚステージ７２３に演算装置６２１を接続
し、ｚ方向の駆動を演算装置６２１により制御させる。
なお、ｘｙｚステージ７２３がｚ方向の移動をつまみ７
２４の手動回転により行う構成の場合には、つまみ７２
４を挟み込んで回転させる回転機構７２５を取り付け、
これと演算装置６２１とを接続することにより、自動合
焦機能を付加することができる。

【００３８】また、図７の構成では、演算装置６２１を
ｘｙｚステージ７２３に接続しない構成にすることもで
きる。この場合、演算装置６２１が合焦状態を検出した
とき（すわなち、検出素子１１６が最大出力となったと
き）に、ユーザに合焦を知らせる表示または音を発生す
るようにしておく。これにより、ユーザは、現在のｚス
テージの位置が合焦位置にあることを知ることができ
る。よって、ユーザが、ｚステージをゆっくりと移動さ
せながら、演算装置が表示または音で合焦を知らせた位
置で、ｚステージ停止させることにより、被検物体１３
１を合焦位置に位置合わせすることができる。

【００３９】なお、図７の構成の場合、光検出部１３６
の光検出素子１１３〜１１９は、取り付ける顕微鏡の光
源１４２の出射波長に対して感度を有するものを用い
る。

【００４０】図６、図７の顕微鏡等の拡大撮像装置に自
動合焦光学系を付加することにより、光源１４２が可視
光でない場合であっても、焦点位置に被検物体１３１を
位置合わせすることができるため、撮像の作業効率が向
上するという効果が得られる。また、図６，図７のよう
な拡大撮像用の顕微鏡のみならず、コンフォーカル顕微
鏡等のように、合焦時以外は視野が暗く焦点位置合わせ
が困難な顕微鏡に、図６，図７の自動合焦光学系を適用
することにより、作業効率を向上させることもできる。

【００４１】また、図６，図７の構成においても、光検
出部１３６は、図４（ｂ）の構成に限らず、図４
（ｃ），（ｄ）の構成のものを用いることができる。

【００４２】また、図１，図６，図７に示した実施の形
態においては、光源１４２による照明は落射照明である
が、本発明は透過照明の場合にも適用できることは言う
までもない。

【００４３】

【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
光量を減少させることなく、任意の測定範囲で、任意の
測定精度で被検物の高さ測定を行うことのできる高さ測
定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の表面形状測定装置
の構成を示す説明図。

【図２】図１の表面形状測定装置において、（ａ）被検
物体１３１が対物レンズ１３２の焦点位置よりも後ろ側
にある場合、（ｂ）被検物体１３１が対物レンズ１３２
の焦点位置よりも手前側にある場合の、集光レンズ１３
５の集光位置を示すそれぞれ示す説明図。

【図３】従来例の自動合焦光学系の構造を示す説明図。

【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の表面形状測
定装置に用いることのできる他の光検出部の構造を示す
側面図、（ｂ）本発明の第１の実施の形態の表面形状測
定装置の光検出部１３６の正面図、（ｃ）および（ｄ）
本発明の第１の実施の形態の表面形状測定装置に用いる
ことのできる他の光検出部の構造を示す正面図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の表面形状測定装置
において、演算部１２１がプロットした光検出部１３６
の各光検出素子１１３〜１１９の出力を示すグラフ。

【図６】本発明の第２の実施の形態の自動合焦機能を備
えた顕微鏡の構成を示す説明図。

【図７】本発明の第２の実施の形態の自動合焦ユニット
を取り付けた顕微鏡の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１０１、１０４、１０５…光軸、１０２…ミラー、１１
３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９
…光検出素子、１２０…基板、１２１…演算装置、１２
２…表示装置、１２３…ｘｙステージ、１３１…被検物
体、１３２…対物レンズ、１３３…ハーフミラー、１３
４…光走査部、１３５…集光レンズ、１３６…光検出
部、１４１…駆動部、１４２…光源、６０１…結像レン
ズ、６０２…ハーフミラー、６０３…画像処理装置、６
０４…表示装置、６０５…光軸、６２１…演算装置、６
２３…ｘｙｚステージ、６３２…ＣＣＤ、７０１…合焦
ユニットの鏡筒、７０２…顕微鏡の鏡筒、７２３…ｘｙ
ｚステージ、７２４…つまみ、７２５…つまみ回転機
構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA04 AA24 AA54 BB05 DD03 FF10 FF42 FF65 GG01 HH12 JJ03 JJ05 JJ26 LL00 LL12 LL62 MM03 MM26 PP12 QQ21 QQ29 QQ32 SS13 2F112 AB07 BA06 CA08 CA12 DA01 DA05 DA08 DA15 DA28 FA31 FA35 FA39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物体からの光束を集光する集光光学系
と、前記集光光学系により集光された前記光束が入射す
る位置に配置された光検出部と、前記光束を光検出部上
で相対的に走査させる走査部とを有し、前記光検出部は、前記光束が相対的に走査する部分が、
前記集光光学系の光軸に対して傾斜するように配置さ
れ、前記走査する方向についての光強度の分布を出力す
ることを特徴とする被検物体の高さ測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の被検物体の高さ測定装置
において、前記光検出部の検出結果を演算する演算部を
さらに有し、該演算部は、前記光検出部の出力した前記
光強度が最大の位置を前記被検物体の高さに換算して出
力することを特徴とする被検物体の高さ測定装置。
【請求項３】被検物体からの光束を集光する集光光学系
と、前記集光光学系により集光された前記光束が入射す
る位置に配置された光検出部と、前記光束を光検出部上
で相対的に走査させる走査部とを有し、前記光検出部は、前記光束が相対的に走査する部分が、
前記集光光学系の光軸に対して傾斜するように配置さ
れ、前記走査する方向について検出した光強度が最大の
位置と予め定めた位置とのずれ量を焦点位置ずれ量とし
て出力することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】光学装置に装着されて、被検物体からの光
束を取り込む取り込み口と、前記取り込み口から取り込
んだ前記光束を集光する集光光学系と、前記集光光学系
により集光された前記光束が入射する位置に配置された
光検出部と、前記光束を光検出部上で相対的に走査させ
る走査部とを有し、前記光検出部は、前記光束が相対的に走査する部分が、
前記集光光学系の光軸に対して傾斜するように配置さ
れ、前記走査する方向について検出した光強度が最大の
位置と予め定めた位置とのずれ量を焦点位置ずれ量とし
て出力することを特徴とする焦点検出ユニット。
【請求項５】被検物体に照明光を照射する照明装置と、
前記被検物体を前記照明光の光軸方向に移動させるため
のステージと、前記被検物体からの光束を集光する集光
光学系と、前記集光光学系により集光された前記光束が
入射する位置に配置された光検出部と、前記光束を光検
出部上で相対的に走査させる走査部と、制御部とを有
し、前記光検出部は、前記光束が相対的に走査する部分が、
前記集光光学系の光軸に対して傾斜するように配置さ
れ、前記走査する方向について光強度分布を検出し、前記制御部は、前記光強度が最大の位置と予め定めた位
置とが一致する位置まで前記ステージを移動させる制御
を行うことを特徴とする合焦機能を有する光学装置。