JP2002156578A

JP2002156578A - 焦点検出装置、及びそれを備えた対物レンズ、光学顕微鏡又は光学検査装置

Info

Publication number: JP2002156578A
Application number: JP2000357627A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fujimoto; 靖藤本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、簡易化でき、生産性に優れ、かつ、異
なる倍率の対物レンズを用いても、精度よく信頼性の高
い焦点検出を行なうことができる焦点検出装置、及びそ
れを備えた対物レンズ、光学顕微鏡又は光学検査装置を
提供する。【解決手段】対物レンズ１１と接続するための第１の接
続部１と、観察装置と接続するための第２の接続部２を
備えた焦点検出装置であって、光源３と、光源３からの
照明光を標本Ｓ側に偏向させる第１の偏向部材４と、第
１の偏向部材４と同じ高さに配置されていて、標本Ｓで
反射した光束を光源３から第１の偏向部材４までの光路
とは異なる光路を通るように偏向させる第２の偏向部材
５と、第２の偏向部材５を介して偏向された光束を受光
する光検出器６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦点検出装置及び
それを備えた対物レンズ、光学顕微鏡又は光学検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学系を介して対象物の観察、測定、検
査を行う光学装置、例えば光学顕微鏡を用いる場合、観
察者は対象物の像を鮮明に観察するために、ステージ
（あるいは対物レンズ）を上下に移動させて、対物レン
ズと対象物の間隔を調整して焦点合わせをしなければな
らない。このとき、対物レンズの倍率が高い場合は焦点
深度が浅いため、ステージ（あるいは対物レンズ）を大
きく移動させると合焦位置を見つけることができない。
そこで観察者は、少しずつステージ（あるいは対物レン
ズ）を移動させなければならず、合焦位置を見つけるの
に時間がかかる。一方、対物レンズの倍率が低い場合は
焦点深度が深いため、観察者はどのステージ（あるいは
対物レンズ）位置で焦点が合っているのか判断すること
が困難になる場合がある。

【０００３】このような問題を解決するために、近年、
これらの光学装置に焦点検出装置を組み合わせるように
なってきている。焦点検出装置にはさまざまな方式のも
のがあるが、その１つとして、対象物に向かって光を照
射し、対象物から反射した反射光を光検出器で検出し、
反射光の状態によって合焦状態か非合焦状態かを判断す
るアクティブ方式の焦点検出装置がある。

【０００４】アクティブ方式の焦点検出装置の一構成例
を図１２に示す。図１２中、３は光源、８はコリメート
レンズ、７は遮光板、１５は偏光ビームスプリッタ、１
６は１／４波長板、１７はダイクロイックミラー、１１
Ａは対物レンズ光学系、Ｓは対象物である標本、９は結
像レンズ、６は光検出器である。

【０００５】光源３は、半導体レーザであって、赤外波
長域のレーザ光を射出する。また、偏光状態は直線偏光
である。レーザ光は、コリメートレンズ８で平行光束と
なり、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。このと
き、コリメートレンズ８と偏光ビームスプリッタ１５の
間に配置された遮光板７によって、光束の半分が遮光さ
れる。偏光ビームスプリッタ１５は、Ｐ偏光の直線偏光
を反射し、Ｓ偏光の直線偏光を透過する特性を備えてい
る。そこで、射出されるレーザ光の偏光方向がＰ偏光方
向と一致するようにあらかじめ半導体レーザを配置して
おけば、偏光ビームスプリッタ１５に入射したレーザ光
の全てが偏光ビームスプリッタ１５の反射面で反射され
るので光強度（光量）の損失が生じない。

【０００６】偏光ビームスプリッタ１５の反射面で反射
されたレーザ光は、１／４波長板１６に入射し、１／４
波長板１６を介してＰ偏光の直線偏光を円偏光にして射
出されダイクロイックミラー１７で反射され、対物レン
ズ光学系１１Ａを介して標本Ｓ上に集光される。

【０００７】標本Ｓで反射したレーザ光は、光軸を挟ん
で入射した光路とは反対側の光路を戻り、再び対物レン
ズ光学系１１Ａを通過し、ダイクロイックミラー１７で
反射され、１／４波長板１６に入射する。１／４波長板
１６に入射した円偏光のレーザ光は、直線偏光となって
射出されるが、今度は直線偏光の方向がＳ偏光方向とな
るので、次いで偏光ビームスプリッタ１５に入射したレ
ーザ光は、全て偏光ビームスプリッタ１５を通過して結
像レンズ９に入射し、結像レンズ９を介して集光され
る。集光位置には光検出器６が配置され、レーザ光の光
強度に応じた電気信号を発生するようになっている。光
検出器６は、独立した２つの受光部Ａ、Ｂが近接して配
置された構造を有しており、受光素子として例えば２分
割フォトダイオード２０が用いられている。

【０００８】このような焦点検出装置において、合焦・
非合焦状態がどのようにして判断（検出）されるかを図
１３を用いて説明する。光検出器６は２つの同じ形状の
受光部Ａ、受光部Ｂで構成されている。受光部Ａと受光
部Ｂの間にはわずかな空隙部（ここでは単純に実線で示
している）があり、この空隙部が光軸と一致している。
なお、図１３(a)，(b)，(c)夫々において、下側の図は
上側の図の矢印方向から見た図、右側の図は光検出器６
に集光した光束の光強度分布を示す参考図である。

【０００９】まず、合焦状態では、図１２の標本Ｓから
の反射光が、図１３(b)に示すように、光検出器６の空
隙部の位置に集光するため、光検出器６上に形成される
スポット光は、光軸に対して左右対称な光強度分布とな
る。すなわち、スポット光の半分は受光部Ａに形成さ
れ、残りの半分は受光部Ｂに形成されることになり、受
光部Ａと受光部Ｂの夫々に形成されたスポット光の面積
（光強度）は等しくなる。よって、合焦状態では２つの
受光部Ａ、受光部Ｂから発生する電気信号も等しくな
る。

【００１０】次に、非合焦状態であるが、これには図１
２の標本Ｓが焦点位置よりも対物レンズ光学系１１Ａか
ら離れた位置にある状態と、標本Ｓが焦点位置よりも対
物レンズ光学系１１Ａに近い位置にある状態の２つがあ
る。ここでは、前者の場合を後ピン状態、後者の場合を
前ピン状態と呼ぶことにする。後ピン状態では、図１２
の標本Ｓからの反射光が、図１３(a)に示すように、光
検出器６の手前で集光するため、光検出器６上には図１
３(b)と比べて大きな径の光束が形成される。しかも、
２つの受光部Ａ、Ｂに形成される光束は左右対称ではな
く、一方の受光部、例えば図１３(a)においては、受光
部Ｂに大きな光束が形成される。したがって、後ピン状
態では、受光部Ｂで発生する電気信号に比べて受光部Ａ
で発生する電気信号が小さくなる。逆に、前ピン状態で
は、図１３(c)に示すように、受光部Ａに大きな光束が
形成されるので、受光部Ｂで発生する電気信号に比べて
受光部Ａで発生する電気信号が大きくなる。

【００１１】このように、対物レンズ光学系１１Ａと標
本Ｓとの間隔によって受光部Ａと受光部Ｂで発生する電
気信号の大小関係が変化するので、その差をとった信号
（以後、フォーカスエラー信号）の値によって合焦状態
か非合焦状態かの判断、更には前ピン状態か後ピン状態
かを判断することができる。したがって、このような焦
点検出装置を光学顕微鏡や光学検査装置などの光学装置
に組み合わせて、フォーカスエラー信号がゼロになるよ
うにステージ（あるいは対物レンズ）を上下に移動させ
れば、自動的に標本に合焦することができる。

【００１２】なお、本発明においては、焦点検出装置か
らのフォーカスエラー信号に基づいて、ステージ（ある
いは対物レンズ）を上下に移動し、自動合焦を行う機構
のことを自動合焦手段と呼ぶことにする。

【００１３】アクティブ方式の焦点検出装置の他の構成
例を図１４に示す。図１４中、３は光源、８はコリメー
トレンズ、１５は偏光ビームスプリッタ、１６は１／４
波長板、１７はダイクロイックミラー、１１Ａは対物レ
ンズ光学系、Ｓは対象物である標本、９は結像レンズ、
１８はハーフミラー、１９Ａ、１９Ｂはピンホール、２
１Ａ、２１Ｂは光検出器である。

【００１４】光源３は、半導体レーザであって、赤外波
長域のレーザ光を射出する。また、偏光状態は直線偏光
である。レーザ光は、コリメートレンズ８で平行光束と
なり、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ１５は、Ｐ偏光の直線偏光を反射し、Ｓ偏
光の直線偏光を透過する特性を備えている。そこで、射
出されるレーザ光の偏光方向がＰ偏光方向と一致するよ
うにあらかじめ半導体レーザを配置しておけば、偏光ビ
ームスプリッタ１５に入射したレーザ光の全てが偏光ビ
ームスプリッタ１５の反射面で反射されるので光強度
（光量）の損失が生じない。

【００１５】偏光ビームスプリッタ１５の反射面で反射
されたレーザ光は、１／４波長板１６に入射し、１／４
波長板１６を介してP偏光の直線偏光を円偏光にして射
出されダイクロイックミラー１７で反射され、対物レン
ズ光学系１１Ａを介して標本Ｓ上に集光される。

【００１６】標本Ｓで反射したレーザ光は、再び対物レ
ンズ光学系１１Ａを通過し、ダイクロイックミラー１７
で反射され１／４波長板１６に入射する。１／４波長板
１６に入射した円偏光のレーザ光は、直線偏光となって
射出されるが、今度は直線偏光の方向がＳ偏光方向とな
るので、次いで偏光ビームスプリッタ１５に入射したレ
ーザ光は、全て偏光ビームスプリッタ１５を通過して結
像レンズ９に入射し、結像レンズ９を介して集光され
る。この途中の光路において、光束はハーフミラー１８
を介して２方向に分割される。分割された一方の光束の
光路上には、レーザ光の集光位置よりも後側の位置にピ
ンホール１９Ａと光検出器２１Ａを配置し、分割された
もう一方の光束の光路上には、レーザ光の集光位置の前
側にピンホール１９Ｂと光検出器２１Ｂが配置されてい
る。光検出器２１Ａと光検出器２１Ｂには、フォトダイ
オードが用いられており、光検出器２１Ａと２１Ｂは、
それぞれレーザ光の光強度に応じた電気信号を発生する
ようになっている。

【００１７】このような焦点検出装置においては、合焦
状態では、光検出器２１Ａと光検出器２１Ｂの夫々で発
生する電気信号はほぼ同程度であるが、後ピン状態で
は、光検出器２１Ｂで発生する電気信号のほうが光検出
器２１Ａの電気信号より大きくなり、前ピン状態では光
検出器２１Ａで発生する電気信号のほうが光検出器２１
Ｂの電気信号より大きくなる。

【００１８】このように、対物レンズ光学系１１Ａと標
本Ｓの間隔によって光検出器２１Ａと光検出器２１Ｂで
発生する電気信号の大小関係が変化するので、その差を
とった信号（フォーカスエラー信号）の値によって、合
焦状態か非合焦状態か、更には、前ピン状態か後ピン状
態か、を判断することができる。したがって、このよう
な焦点検出装置を光学顕微鏡や光学検査装置などの光学
装置に組み合わせて、フォーカスエラー信号がゼロにな
るようにステージ（あるいは対物レンズ）を上下に移動
させれば、自動的に標本に合焦することができる。

【００１９】従来、このようなアクティブ焦点検出装置
２９は、図１５に示すように、顕微鏡本体２６と観察鏡
筒（ここでは観察用結像レンズ２４と観察ユニット２７
との組合せ）との間に、着脱可能な中間鏡筒のような構
成、あるいは、図示はしていないが、落射投光管ととも
に顕微鏡本体に一体形成された構成、あるいは特公平２
−５９９６３号公報の第１図のように顕微鏡落射投光管
に内蔵された構成、あるいは特開平１−５５５１３号公
報の第５図のように観察鏡筒の上部に取付ける構成とな
っていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題（発明の目的）】しか
し、これらの構成の焦点検出装置では、いずれもダイク
ロイックミラーと対物レンズとの間の距離が離れている
ため、ダイクロイックミラーが大型化し、焦点検出装置
全体が大型化してしまうという問題があった。即ち、例
えば、図１５に示すダイクロイックミラー１７は、焦点
検出用の光束を十分にカバーするだけの大きさを備えて
いることが必要であるが、非合焦時には標本Ｓからの戻
り光の光束径が大きくなる場合があるので、更にその光
束をカバーするだけの大きさを備えていることが必要で
ある。また、ダイクロイックミラー１７は、観察光路中
に置かれており、ダイクロイックミラー１７を保持する
保持枠が観察光路を妨げないためには、ダイクロイック
ミラー１７そのものを大きくする必要がある。

【００２１】さらに、これらの構成の焦点検出装置で
は、対物レンズの倍率の違いによって、必要とされる照
明光束の光束径や強度が異なり、あるいは受光素子から
出力されるフォーカスエラー信号の強度や信号カーブが
異なるため、倍率の異なる対物レンズ夫々に適応させる
ための機構や電気回路が必要となり、装置の大型化、複
雑化を招いていた。

【００２２】また、近年では、顕微鏡対物レンズのライ
ンナップが増加して、例えば１倍から２５０倍までの対
物レンズがラインナップされる状況となったため、これ
らの構成の焦点検出装置を全ての対物レンズに適応させ
ることが困難となってきている。例えば、レーザ光の光
束径や強度を低倍対物レンズに最適化して焦点検出装置
を構成すると、超高倍対物レンズ使用時にレーザ光の強
度が不足ぎみになる。一方、超高倍対物レンズに最適化
して焦点検出装置を構成すると、低倍対物レンズ使用時
にレーザ光の光束径が不足する。また、図１４に示すピ
ンホール１９Ａ、１９Ｂと光検出器２１Ａ、２１Ｂで構
成されるような焦点検出装置では、最適なピンホール径
や最適なピンホール位置が対物レンズの倍率によって異
なるため、全ての倍率に適応させるのは非常に困難であ
る。

【００２３】このように、従来の焦点検出装置には、装
置の大型化、複雑化という問題や、さらには、対物レン
ズの全てのラインナップに適応させることが困難である
という問題があった。

【００２４】装置の大型化という問題に対しては、特開
平５−８８０７２号公報（出願人エヌテイエヌ株式会
社）に記載の発明において、対物レンズに焦点検出装置
を直接取付けることで装置の小型化が試みられている。
この発明では、対物レンズから射出される観察光束の光
束径が大きく広がる前の位置に焦点検出装置を配置して
いるため、ある程度まで装置を小型化することが可能で
ある。

【００２５】しかし、この公報に記載の発明の構成で
は、上記従来の焦点検出装置と同様に、焦点検出装置側
と観察光路側の光路を分割する１枚のミラーでもって、
それぞれ異なる光路を辿る光源から標本へ向かう光束と
標本から光検出器へ向かう光束とをカバーするように構
成されていたために大きくなり易く、焦点検出装置の観
察方向に沿う厚みをある程度以上には薄くできなかっ
た。

【００２６】また、このような構成では、光源からミラ
ーへ向かう光束とミラーから光検出器へ向かう光束の光
路が、一部で共通になっていて、光源からミラーへ向か
う光束を標本で反射し、ミラーを経た後に光検出器へ向
かわせるために、焦点検出装置内には、偏光ビームスプ
リッタや１／４波長板が内蔵されているため、焦点検出
装置をある程度以上には小型化できなかった。そのた
め、この公報に記載の発明では、小型化が不十分であ
り、複数個の穴が空いているレボルバに焦点検出装置を
それぞれ取付けることは、隣合う焦点検出装置同士が物
理的干渉を起こすためできなかった。

【００２７】また、この発明の焦点検出装置自体の基本
的な構成そのものが上述のように従来の焦点検出装置と
同じであるため、倍率の異なる対物レンズの夫々に最適
化させることは困難であり、仮に対物レンズごとに焦点
検出装置の内部構造を変更し、それぞれの対物レンズに
最適化させることができたとしても、大幅な内部構造の
変更が必要となり、それぞれの対物レンズに装置を揃え
ることは生産性が悪く実用的ではなかった。

【００２８】そこで、本発明は、小型化、簡易化でき、
生産性に優れ、かつ、異なる倍率の対物レンズを用いて
も、精度よく信頼性の高い焦点検出を行なうことができ
る焦点検出装置、及びそれを備えた対物レンズ、光学顕
微鏡又は光学検査装置を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の焦点
検出装置は、対物レンズと接続するための第１の接続部
と、観察装置と接続するための第２の接続部を備えた焦
点検出装置であって、光源と、該光源からの照明光を標
本側に偏向させる第１の偏向部材と、第１の偏向部材と
同じ高さに配置されていて、標本で反射した光束を光源
から第１の偏向部材までの光路とは異なる光路を通るよ
うに偏向させる第２の偏向部材と、第２の偏向部材を介
して偏向された光束を受光する光検出器とを備えたこと
を特徴とする。

【００３０】本発明の対物レンズは、観察装置と接続す
るための接続部を備えた対物レンズであって、光源と、
該光源からの照明光を標本側に偏向させる第１の偏向部
材と、第１の偏向部材と同じ高さに配置されていて、標
本で反射した光束を光源から第１の偏向部材までの光路
とは異なる光路を通るように偏向させる第２の偏向部材
と、第２の偏向部材を介して偏向された光束を受光する
光検出器を備えた焦点検出装置を像側に内蔵したことを
特徴とする。

【００３１】本発明の光学顕微鏡または光学検査装置
は、上記の焦点検出装置を備え、光検出器から出力され
るフォーカスエラー信号に基づいて、自動合焦を行う自
動合焦手段を備えたことを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。第１実施例本発明の第１実施例を図１と図２に示す。図１は第１実
施例の焦点検出装置の概略構成図であり、(a)は上方か
ら見た図、(b)は側方から見た図、図２は図１の焦点検
出装置における光束の進行方向を示す説明図である。

【００３３】本実施例の焦点検出装置１０は、対物レン
ズ１１と接続するための第１の接続部１と、ここでは図
示していない観察装置に接続するための第２の接続部２
を備えている。接続部１，２は、夫々、ネジあるいはバ
ヨネットによって対物レンズ１１および観察装置に焦点
検出装置１０を接続固定することができるようになって
いる。なお、本実施例での観察装置とは、光学顕微鏡や
光学検査装置を指している。また、第２の接続部２が接
続する観察装置の接続部は、複数の対物レンズが取付け
られるレボルバ構造のものでもよく、あるいは、１個の
対物レンズが取付けられる構造のものでもよい。対物レ
ンズ１１には、無限遠補正対物レンズを使用している。
なお、第２の接続部２の近傍には、ここでは図示しない
顕微鏡本体から光源３に電流を供給する電気端子と、光
検出器６からここでは図示しない制御回路に信号を伝達
する電気端子とが備えられている。

【００３４】また、焦点検出装置１０は、その内部に、
光源３と、第１の偏向部材４と、第２の偏向部材５と、
光検出器６を備えている。光源３は、例えば半導体レー
ザであって、赤外波長域（例えば７８０ｎｍ）のレーザ
光を射出するようになっている。第１の偏向部材４は、
光源３からの照明光を図２の標本Ｓ側に偏向させるよう
に配置されている。第２の偏向部材５は、第１の偏光部
材４と同じ高さにおいて、標本で反射した光束を光源３
から第１の偏光部材４までの光路とは観察光軸を挟んで
対称な光路の方向（図１、２においては左側）に偏向さ
せるように配置されている。光検出器６としては、独立
した２つの受光部Ａ、Ｂが近接して配置された構造を有
している２分割フォトダイオード２０が用いられてい
る。

【００３５】本実施例の焦点検出装置の光線の流れにつ
いて、図２を用いて説明する。光源３より射出されたレ
ーザ光は、遮蔽板７によって、光束の半分が遮光され、
残りの半分がコリメートレンズ８を介して平行光束とな
る。なお、図においては遮蔽板７を光源３とコリメート
レンズ８との間の光路上に配置したが、コリメートレン
ズ８を介して平行光束となった後の光路上に配置しても
同様に光束の半分を遮光することが可能であり、いずれ
の位置に配置しても構わない。コリメートレンズ８を射
出した平行光束は、第１の偏向部材４で反射され、対物
レンズ１１の方向へ偏向させられ、対物レンズ１１内の
光学系１１Ａを介して標本Ｓ上に集光される。

【００３６】標本Ｓで反射したレーザ光は、観察光軸を
挟んで入射した光路とは反対側の光路を戻り、再び対物
レンズ光学系１１Ａを透過する。対物レンズ光学系１１
Ａを透過した光は、第２の偏向部材５で反射されること
によって、光源３から第１の偏向部材４までの光路とは
観察光軸を挟んで対称な光路の方向（図１、２において
は左側）に偏向され、結像レンズ９によって集光され
る。集光位置には光検出器６が配置され、レーザ光の光
強度に応じた電気信号を発生するようになっており、光
検出器から出力される電気信号からフォーカスエラー信
号が得られるようになっている。

【００３７】なお、図１と図２では、コリメータレンズ
８と結像レンズ９として、下半分がカットされた形状の
ものを用いたが、実際の装置ではカットしない形状のレ
ンズを用いても十分に小型な装置を構成することが可能
である。ただし、その場合は光束の細いレーザ光束を使
用することが望ましい。

【００３８】なお、第１の偏向部材４及び第２の偏向部
材５としては、赤外波長域を反射し、可視波長域を透過
する特性を持つダイクロイックミラーが用いられてい
る。７８０ｎｍの半導体レーザを光源３として使用する
場合、４００ｎｍから７００ｎｍで透過し７８０ｎｍで
反射する特性のダイクロイックミラーを用いればよい。
これにより、対物レンズを透過する観察光束に影響を及
ぼさない。

【００３９】また、光源３として、赤外域ではない赤色
の半導体レーザを用いることも可能である。６７０ｎｍ
の半導体レーザを光源３として使用する場合は、４００
ｎｍから６００ｎｍで透過し６７０ｎｍで反射する特性
のダイクロイックミラーを用いる。ただし、この場合、
観察光に赤色の情報が不足するため、観察像は青味がか
ることに注意する必要がある。

【００４０】本実施例の構成によれば、それぞれ異なる
光路を辿る光源から標本へ向かう光束と標本から光検出
器へ向かう光束とを、夫々別々の偏光部材でカバーする
ようにしたので、従来のものに比べて偏光部材の大きさ
を小型化することができる。このため、焦点検出装置の
観察方向に沿う厚みを従来のものに比べて格段に薄くす
ることができる。

【００４１】また、光源から第１の偏光部材へ向かう光
束の光路と第２の偏向部材から光検出器へ向かう光束の
光路とが全く異なり、光源からの光束を標本で反射され
た後に光検出器へ向かわせるようにしたために、焦点検
出装置内に偏光ビームスプリッターや１／４波長板を使
用しなくて済み、焦点検出装置をより一層小型化でき
る。しかも、光源３の照明光は偏光を持たなくて済むた
め、光源３として、十分な強度を持つ赤色ＬＥＤあるい
は赤外ＬＥＤで代用することも可能である。

【００４２】第２実施例本発明の第２実施例を図３に示す。図３は第２実施例の
焦点検出装置の概略構成図である。

【００４３】本実施例の焦点検出装置は、第１実施例の
構成に加えて、ミラー１２が、コリメートレンズ８と第
１の偏向部材１４との間に、ミラー１３が、第２の偏向
部材５と結像レンズ９との間に夫々配置されており、光
源３から第１の偏向部材までの光路と、第２の偏向部材
から光検出器６までの光路がそれぞれ折り曲げられてい
る。本実施例によれば、焦点検出装置の幅を短くするこ
とができる。その他の構成及び作用効果は第１実施例と
同様であるので説明は省略する。

【００４４】第３実施例本発明の第３実施例を図４に示す。図４は第３実施例の
焦点検出装置の概略構成図である。本実施例の焦点検出
装置１０は、対物レンズ１１と接続するための第１の接
続部１と、ここでは図示していない観察装置に接続する
ための第２の接続部２を備えている。接続部１，２は、
夫々、ネジあるいはバヨネットによって対物レンズ１１
および観察装置に焦点検出装置１０を接続固定すること
ができるようになっている。なお、本実施例での観察装
置とは、光学顕微鏡や光学検査装置を指している。ま
た、第２の接続部２が接続する観察装置の接続部は、複
数の対物レンズが取付けられるレボルバ構造のものでも
よく、あるいは、１個の対物レンズが取付けられる構造
のものでもよい。対物レンズ１１には、無限遠補正対物
レンズを使用している。なお、第２の接続部２の近傍に
は、ここでは図示しない顕微鏡本体から光源３に電流を
供給する電気端子と、光検出器６からここでは図示しな
い制御回路に信号を伝達する電気端子とが備えられてい
る。

【００４５】また、焦点検出装置１０は、その内部に、
光源３と、第１の偏向部材４と、第２の偏向部材５と、
光検出器を備えている。光源３は、例えば半導体レーザ
であって、赤外波長城（例えば７８０ｎｍ）のレーザ光
を射出するようになっている。第１の偏向部材４は、光
源３からの照明光を図４の標本Ｓ側に偏向させるように
配置されている。第２の偏向部材５は、第１の偏光部材
４と同じ高さにおいて、標本で反射した光束を光源３か
ら第１の偏光部材４までの光路とは観察光軸を挟んで対
称な光路の方向（図４においては左側）に偏向させるよ
うに配置されている。

【００４６】光源３より射出されたレーザ光は、コリメ
ートレンズ８を介して平行光束となる。コリメートレン
ズ８を射出した平行光束は、第１の偏向部材４で反射さ
れ、対物レンズ１１へ偏向させられ、対物レンズ１１内
の光学系１１Ａを介して標本Ｓ上に集光される。

【００４７】標本Ｓで反射したレーザ光は、観察光軸を
挟んで入射した光路とは反対側の光路を戻り、再び対物
レンズ光学系１１Ａを透過する。対物レンズ光学系１１
Ａを透過した光は、第２の偏向部材５で反射されること
によって、光源３から第１の偏向部材４までの光路とは
観察光軸を挟んで対称な光路の方向（図４においては左
側）に偏向され、結像レンズ９によって集光される。

【００４８】集光位置と結像レンズ９の間にはハーフミ
ラー１８が設けられており、結像レンズ９を射出した光
束は、ハーフミラー１８を介してほぼ等しい光量に２分
割される。分割された一方の光束側には、レーザ光の集
光位置の後側に第１のピンホール１９Ａと第１の光検出
器２１Ａが配置され、分割されたもう一方の光束側に
は、レーザ光の集光位置の前側に第２のピンホール１９
Ｂと第２の光検出器２１Ｂが配置され、レーザ光の光強
度に応じた電気信号を発生するようになっている。本実
施例では、光検出器６は第１の光検出器２１Ａと第２の
光検出器２１Ｂとで構成され、夫々の光検出器にはフォ
トダイオードが用いられており、２つのフォトダイオー
ド２１Ａ、２１Ｂから出力される電気信号からフォーカ
スエラー信号が得られるようになっている。

【００４９】なお、第１の偏向部材４及び第２の偏向部
材５としては、赤外波長域を反射し、可視波長域を透過
する特性を持つダイクロイックミラーが用いられてい
る。７８０ｎｍの半導体レーザを光源３として使用する
場合、４００ｎｍから７００ｎｍで透過し７８０ｎｍで
反射する特性のダイクロイックミラーを用いればよい。
これにより、対物レンズを透過する観察光束に影響を及
ぼさない。

【００５０】また、光源３として、赤外域ではない赤色
の半導体レーザを用いることも可能である。６７０ｎｍ
の半導体レーザを光源３として使用する場合は、４００
ｎｍから６００ｎｍで透過し６７０ｎｍで反射する特性
のダイクロイックミラーを用いる。ただし、この場合、
観察光に赤色の情報が不足するため、観察像は青味がか
ることに注意する必要がある。

【００５１】本実施例の構成によれば、それぞれ異なる
光路を辿る光源から標本へ向かう光束と標本から光検出
器へ向かう光束とを、夫々別々の偏光部材でカバーする
ようにしたので、従来のものに比べて偏光部材の大きさ
を小型化することができる。このため、焦点検出装置の
観察方向に沿う厚みを従来のものに比べて格段に薄くす
ることができる。

【００５２】また、光源から第１の偏光部材へ向かう光
束の光路と第２の偏向部材から光検出器へ向かう光束の
光路とが全く異なり、光源からの光束を標本で反射され
た後に光検出器へ向かわせるようにしたために、焦点検
出装置内に偏光ビームスプリッターや１／４波長板を使
用しなくて済み、焦点検出装置をより一層小型化でき
る。しかも、光源３の照明光は偏光を持たなくて済むた
め、光源３として、十分な強度を持つ赤色ＬＥＤあるい
は赤外ＬＥＤで代用することも可能である。

【００５３】第４実施例本発明の第４実施例を図５に示す。図５は第４実施例の
焦点検出装置の概略構成図であり、(a)は高倍対物レン
ズに最適化した焦点検出装置を構成するモジュール、
(b)は低倍対物レンズに最適化した焦点検出装置を構成
するモジュール、(c)は２つのピンホールと２つの光検
出器とで構成されるような焦点検出装置を構成するモジ
ュール、(d)はそれらに接続する対物レンズを夫々示し
ている。本実施例の焦点検出装置は、実施例１〜３のよ
うな焦点検出装置１０を、光源３を備えた光源モジュー
ル１００と、対物レンズ１１と接続するための第１の接
続部１と観察装置と接続するための第２の接続部２と第
１の偏向部材４と第２の偏向部材５とを備えた偏向モジ
ュール１０１と、光検出器を備えた受光モジュール１０
２とに分割された夫々のモジュールを選択して組み合わ
せ可能に構成されている。

【００５４】光源モジュール１００は、偏向モジュール
１０１との接続部１００ａを備えている。受光モジュー
ル１０２は、偏向モジュール１０１との接続部１０２ａ
を備えている。偏向モジュール１０１は、光源モジュー
ル１００との接続部１０１ａと、受光モジュール１０２
との接続部１０１ｂとを備えている。モジュール１００
の接続部１００ａとモジュール１０１の接続部１０１
ａ、モジュール１０１の接続部１０１ｂとモジュール１
０２の接続部１０２ａは、夫々ネジあるいはバヨネット
によって互いに接続されるようになっている。

【００５５】図５(a)について説明する。図５(a)は高倍
対物レンズに最適化したモジュールの例である。図５
(a)の光源モジュール１００のコリメータレンズ８は、
比較的短い焦点距離を持つことを特徴とする。コリメー
タレンズ８の焦点距離を短くすることにより、光源３の
照明光を幅の狭い平行光にし、高倍対物レンズのような
瞳径の小さい対物レンズに効率よく入射させることがで
きる。また、図５(a)の受光モジュール１０２の結像レ
ンズ９は、比較的短い焦点距離を持つことを特徴とす
る。結像レンズ９の焦点距離を短くすることは、標本面
Ｓから光検出器６までの倍率（対物レンズ１１と結像レ
ンズ９による結像倍率）を小さくすることに相当する。
これにより、標本面のデフォーカス追従性能を向上させ
ることが可能となる。

【００５６】図５(b)について説明する。図５(b)は低倍
対物レンズに最適化したモジュールの例である。図５
(b)の光源モジュール１００のコリメートレンズ８は、
比較的長い焦点距離を持つことを特徴とする。コリメー
トレンズ８の焦点距離を長くすることにより、光源３の
照明光を幅の広い平行光にし、低倍対物レンズのような
瞳径の大きい対物レンズに効率よく入射させることがで
きる。仮に、幅の狭い平行光のまま入射させると、フォ
ーカスエラー信号の形がくずれることになり好ましくな
い。また、図５(b)の受光モジュール１０２の結像レン
ズ９は、比較的長い焦点距離を持つことを特徴とする。
結像レンズ９の焦点距離を長くすることにより、標本面
Ｓから光検出器６までの倍率を大きくし、標本面Ｓのデ
フォーカスに対するフォーカスエラー信号の動きを敏感
にし、低倍対物レンズの焦点検出精度を向上させること
が可能となる。

【００５７】なお、図５(c)のように、ピンホール１９
Ａ、１９Ｂと光検出器２１Ａ、２１Ｂで構成されるよう
な焦点検出装置においても、光源モジュール１００と受
光モジュール１０２に分割することができる。この場合
も、図５(a)や図５(b)と同様に、対物レンズの倍率ごと
に、ピンホール径やピンホール位置を最適化した受光モ
ジュール１０２、照明光束の強度や光束径を最適化した
光源モジュール１００を選択して取付けることにより、
各倍率の対物レンズ全てにおいて焦点検出精度を向上さ
せることができる。図５(c)のようなピンホールを使用
した焦点検出装置は、図５(a)や図５(b)のような構成の
焦点検出装置よりも焦点検出の精度が高く、さらに、標
本面がある程度の傾いても、焦点検出精度があまり劣化
しないという特性を持つので、標本の段差を測定するよ
うな用途に適している。

【００５８】このように、本実施例によれば、少ない部
品点数の交換だけで、倍率の異なる対物レンズに最適化
でき、さらに使用用途ごとに使い分けることが可能であ
るため、生産性に優れている。

【００５９】第５実施例本発明の第５実施例を図６に示す。図６は本発明の焦点
検出装置を内蔵した第５実施例の対物レンズの概略構成
図である。本実施例の焦点検出装置内蔵対物レンズ１４
は、その鏡体の一部に、ここでは図示しない観察装置に
接続するための接続部２を備えている。接続部２は、ネ
ジあるいはバヨネットによって観察装置に焦点検出装置
内蔵対物レンズ１４を接続固定することができるように
なっている。なお、本実施例での観察装置とは、光学顕
微鏡や光学検査装置を指している。また、接続部２が接
続する観察装置の接続部は、複数の対物レンズが取付け
られるレボルバ構造のものでもよく、あるいは、１個の
対物レンズが取付けられる構造のものでもよい。なお、
接続部２の近傍には、ここでは図示しない顕微鏡本体か
ら光源３に電流を供給する電気端子と、光検出器６から
ここでは図示しない制御回路に信号を伝達する電気端子
とが備えられている。

【００６０】対物レンズ１４は、その鏡体に、光源３
と、コリメートレンズ８と、遮蕨板７と、第１の偏向部
材４と、無限遠補正の対物レンズ光学系１１Ａと、第２
の偏向部材５と、結像レンズ９と、光検出器６の受光素
子として２分割フォトダイオード２０を内蔵している。
即ち、本実施例の対物レンズは、図２に示す第１実施例
において夫々別体の焦点検出装置１０と対物レンズ１１
とを対物レンズとして一体化したものであり、その鏡体
内を構成する光学要素は第１実施例の光学要素と同じで
ある。図２と同じ構成要素には同じ番号を付し、機能や
作用についての詳細な説明は省略する。

【００６１】第６実施例本発明の第６実施例を図７に示す。図７は本発明の焦点
検出装置を内蔵した第６実施例の対物レンズの概略構成
図である。本実施例の焦点検出装置内蔵対物レンズ１４
は、その鏡体の一部に、ここでは図示しない観察装置に
接続するための接続部２を備えている。接続部２は、ネ
ジあるいはバヨネットによって観察装置に焦点検出装置
内蔵対物レンズ１４を接続固定することができるように
なっている。なお、本実施例での観察装置とは、光学顕
微鏡や光学検査装置を指している。また、接続部２が接
続する観察装置の接続部は、複数の対物レンズが取付け
られるレボルバ構造のものでもよく、あるいは、１個の
対物レンズが取付けられる構造のものでもよい。なお、
接続部２の近傍には、ここでは図示しない顕微鏡本体か
ら光源３である半導体レーザに電流を供給する電気端子
と、２つの光検出器２１Ａ，２１Ｂからここでは図示し
ない制御回路に信号を伝達する電気端子とが備えられて
いる。

【００６２】対物レンズ１４は、その鏡体に、光源３
と、コリメートレンズ８と、第１の偏向部材４と、無限
遠補正の対物レンズ光学系１１Ａと、第２の偏向部材５
と、結像レンズ９と、ハーフミラー１８と、第１のピン
ホール１９Ａと、第２のピンホール２１Ｂと、光検出器
である第１のフォトダイオード２１Ａと、第２のフォト
ダイオード２１Ｂを内蔵している。即ち、本実施例の対
物レンズは、図４に示す第３実施例において夫々別体の
焦点検出装置１０と対物レンズ１１とを対物レンズとし
て一体化したものであり、その鏡体内を構成する光学要
素は第３実施例の光学要素と同じである。図４と同じ構
成要素には同じ番号を付し、機能や作用についての詳細
な説明は省略する。

【００６３】第７実施例本発明の第７実施例を図８に示す。図８は第７実施例の
光学顕微鏡を示す概略構成図である。図８に示す本実施
例の光学顕微鏡は、図１５に示す従来の光学顕微鏡とは
異なり、顕微鏡本体２６と観察鏡筒（ここでは観察用結
像レンズ２４と観察ユニット２７との組み合わせ）との
間にアクティブ検出装置２９（図１５参照）を設ける代
わりに、レボルバ２３に、対物レンズ１１と実施例１〜
４までの焦点検出装置１０とを組合せた物、あるいは実
施例５，６の焦点検出装置内蔵対物レンズ１４のいずれ
かを接続部２を介して接続して構成されている。接続部
２の近傍には、顕微鏡本体から光源３に電流を供給する
ための電気端子と、光検出器からの信号を制御回路３３
に伝達するための電気端子とが備えられている。

【００６４】本実施例の顕微鏡では、これらの焦点検出
装置内の光検出器からのフォーカスエラー信号によっ
て、自動合焦手段を用いて自動合焦を行う。自動合焦手
段は、ステージ２２を顕微鏡本体２６に対して上下させ
るモータのようなステージ移動手段３２と制御回路３３
との組合せや、あるいは、レボルバ２３を顕微鏡本体２
６に対して上下させる、ここでは図示していないレボル
バ移動手段とここでは図示していない制御回路との組合
せや、あるいは、接続部２とレボルバ２３との間に配置
され、レボルバ２３に対して対物レンズを上下させる、
ここでは図示していない対物レンズ移動手段とここでは
図示していない制御回路との組合せで構成されている。

【００６５】なお、本実施例の光学顕微鏡において、対
物レンズ１１、あるいは焦点検出装置内蔵対物レンズ１
４は、いずれも無限遠補正光学系の対物レンズであるた
め、観察用結像レンズ２４と組合せて使用される。合焦
時には、これらの対物レンズから射出される光束は平行
光束であり、観察用結像レンズ２４により、観察ユニッ
ト２７に結像され、モニタ２８を介して観察者により観
察される。観察ユニット２７の内部には、ＴＶカメラと
して、ＣＣＤ、電子撮像管などが使用されている。

【００６６】なお、観察ユニット２７は、目視用観察鏡
筒と目視用接眼レンズで構成されていてもよく、その場
合は観察者自身の眼によって観察を行う。

【００６７】第８実施例本発明の第８実施例を図９に示す。図９は第８実施例の
焦点検出装置の概略構成図であり、(a)はシングルスポ
ット投光の場合、(b)はマルチスポット投光の場合、(c)
はスリット投光の場合を夫々示し、(d)はそれらに接続
される対物レンズを示している。本実施例の焦点検出装
置は、実施例４と同様に、光源３を備えた光源モジュー
ル１００と、対物レンズ１１と接続するための第１の接
続部１と、観察装置と接続するための第２の接続部２
と、第１の偏向部材４と、第２の偏向部材５とを備えた
偏向モジュール１０１と、光検出器２０を備えた受光モ
ジュール１０２とに分割された夫々のモジュールを選択
して組み合わせ可能に構成されている。

【００６８】光源モジュール１００は、偏向モジュール
１０１との接続部１００ａを備えている。受光モジュー
ル１０２は、偏向モジュール１０１との接続部１０２ａ
を備えている。偏向モジュール１０１は、光源モジュー
ル１００との接続部１０１ａと、受光モジュール１０２
との接続部１０１ｂとを備えている。モジュール１００
の接続部１００ａとモジュール１０１の接続部１０１
ａ、モジュール１０１の接続部１０１ｂとモジュール１
０２の接続部１０２ａは、夫々ネジあるいはバヨネット
によって互いに接続されるようになっている。

【００６９】図９(a)は図５(a)と同様のモジュール構成
になっている。図９(a)のような光源モジュール１００
を使用すると、標本Ｓ上には図１０(a)の右側の図（Ｘ
方向矢視図）に示すような１個のスポット状の光束が集
光される。図１０(a)の右側の図のような投光形状をシ
ングルスポット投光と呼ぶ。このようなシングルスポッ
ト投光は、比較的段差の少ないなだらかな面に合焦する
ような用途や、標本中心の高さを測定するような用途に
適している。

【００７０】ところで、シングルスポット投光では、図
１１(b)に示すような凹凸部のエッジ（境界部）や段差
のエッジ部にスポット光が照射されると、エッジ部で光
が散乱されてしまい、その結果、光検出器６に戻る光の
強度が大幅に減少して焦点検出の精度が劣化してしまう
という問題や、光検出器６上に形成されるスポット光の
形状が変形してしまい、例えば、標本Ｓ位置と対物レン
ズ１１の合焦位置が一致しているにもかかわらず、フォ
ーカスエラー信号がゼロにならずに非合焦状態と誤って
判断してしまうという間題が生じる。

【００７１】また、図１１(c)に示すように、標本が複
数の高さの異なる凹凸形状を有している場合、スポット
光が照射している特定の高さの部分にのみ焦点が合って
しまう。そのため、例えば最も高い面に合焦してしまう
と他の凹凸部が極端にぼけてしまい、高さの異なる複数
の段差を一度に観察したり、複数の段差の幅を一度に測
定することができない。

【００７２】このようなシングルスポット投光の問題を
解決するために、図９(b)に示す実施例では、光源モジ
ュール１００に回折格子２９を内蔵し、回折格子２９を
回折透過した光が図１０(b)の右側の図に示すように標
本Ｓ上に複数のスポット光が投光されるようにしてい
る。なお、光源３からの照明光は遮光板７によって半分
の光束が遮蔽されるようになっている。図９(b)の構成
によれば、光束は、コリメートレンズ８を透過し平行光
束になった後、光路上に配置された回折格子２９を透過
することにより、角度が異なる多数の回折光（光束）と
なる。その後、それぞれの光束は、第１偏向部材４で反
射され、対物レンズ１１の方向へ偏向させられ、対物レ
ンズ１１内の光学系１１Ａを介して標本Ｓ上に集光され
る。このとき図１０(b)の右側の図に示すように、標本
Ｓ上には複数のスポット光が照射されることになる。こ
のように標本Ｓ上に複数のスポット光が投光される状態
をマルチスポット投光と呼ぶ。標本Ｓで反射された複数
のスポット光は、再び対物レンズ１１内の光学系１１Ａ
を透過し、第２の偏向部材５で反射されることによっ
て、光源３から第１の偏向部材４までの光路とは観察光
軸を挟んで対称な光路の方向（図９においては左側）に
偏向され、結像レンズ９によって光検出器６上に集光さ
れる。図１０(b)の左側の図（Ｙ方向矢視図）は、光検
出器６上での集光状態を示している。回折格子２９は、
図１０(b)の左側の図に示すように、光検出器６の受光
部Ａと受光部Ｂとの間のわずかな空隙部にマルチスポッ
ト光が並ぶように、その向きが調整されている。また、
標本Ｓに投光されるスポット光の間隔やスポット光の数
は、回折格子２９の形状や格子構造のピッチを最適化す
ることによって変更することが可能である。

【００７３】このようにマルチスポット投光とすること
で、標本に段差があったとしても、複数のスポット光の
うちいずれかのスポット光が光検出器６に戻るため、安
定した焦点検出を行うことができる。

【００７４】シングルスポット投光の問題点を解決する
もう１つの方法として、図９(c)のように、光源モジュ
ール１００に第２のコリメートレンズ３１と長方形形状
のスリット３０を内蔵し、図１０(c)の右側の図に示す
ように標本Ｓ上にスリット光を投光する方法もある。こ
のように標本Ｓ上にスリット光が投光される状態をスリ
ット投光と呼ぶ。スリット３０と標本Ｓは、共役な結像
位置に配置されている。光検出器２０上での集光状態を
図１０(c)の左側の図（Ｙ方向矢視図）に示す。スリッ
ト３０は、図１０(c)の左側の図に示すように、光検出
器６の受光部Ａと受光部Ｂとの間のわずかな空隙部とス
リット光の長辺が一致するように、その向きが調整され
ている。

【００７５】このようにスリット投光とすることで、標
本に段差があったとしても、スリット光のいずれかの部
分が光検出器６に戻るため、安定した焦点検出を行うこ
とができる。以上述べたような、図９(a)，(b),(c)の投
光法にはそれぞれ一長一短があり、用途によって使い分
けることが望ましい。

【００７６】本実施例８によれば、光源モジュール１０
０の交換だけで、用途にあった最適な投光法（シングル
スポット投光、マルチスポット投光、スリット投光）を
選択することができ、汎用性に優れている。

【００７７】

【発明の効果】本発明の構成によれば、本発明の焦点検
出装置および焦点検出装置内蔵対物レンズは、第１の偏
向部材４と第２の偏向部材５を用いることにより装置の
厚みを薄くすることができる。また、従来のような偏光
ビームスプリッタや１／４波長板が必要ないので、装置
そのものを小型化、簡易化することができる。これによ
り、複数の穴の空いたレボルバに、本発明の焦点検出装
置を取付けた対物レンズあるいは焦点検出装置内蔵対物
レンズを並べて取付けることが可能となる。

【００７８】更に、レーザ光の光束径や強度、ピンホー
ル径やピンホール位置、あるいは結像レンズ９の倍率を
各対物レンズごとに最適な構成とすることで、各対物レ
ンズで精度が良く信頼性の高い焦点検出を行うことがで
きる。このとき、従来の装置のように装置の構造のほと
んどを変更するのではなく、装置の一部のみの変更によ
って、各対物レンズに適応させることが可能であるた
め、生産性に優れている。

【００７９】さらに、これらの焦点検出装置、あるいは
焦点検出装置内蔵対物レンズを使用することで、精度が
良く信頼性の高い自動合焦の可能な顕微鏡を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の焦点検出装置の概略構成
図であり、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た図
である。

【図２】図１の焦点検出装置における光束の進行方向を
示す説明図である。

【図３】本発明の第２実施例の焦点検出装置の概略構成
図である。

【図４】本発明の第３実施例の焦点検出装置の概略構成
図である。

【図５】第４実施例の焦点検出装置の概略構成図であ
り、(a)は高倍対物レンズに最適化した焦点検出装置を
構成するモジュール、(b)は低倍対物レンズに最適化し
た焦点検出装置を構成するモジュール、(c)は２つのピ
ンホールと２つの光検出器とで構成されるような焦点検
出装置を構成するモジュール、(d)はそれらに接続する
対物レンズを夫々示している。

【図６】本発明の焦点検出装置を内蔵した第５実施例の
対物レンズの概略構成図である。

【図７】本発明の焦点検出装置を内蔵した第６実施例の
対物レンズの概略構成図である。

【図８】本発明の第７実施例であり、第１実施例から第
６実施例の焦点検出装置、内蔵対物レンズを使用した顕
微鏡の構成を示す図である。

【図９】本発明の第８実施例の焦点検出装置の概略構成
図であり、(a)はシングルスポット投光の場合、(b)はマ
ルチスポット投光の場合、(c)はスリット投光の場合、
(d)はそれらに接続する対物レンズを夫々示している。

【図１０】第８実施例における標本Ｓ上での投光の様
子、および光検出器２０上での集光の様子を示す図であ
り、(a)はシングルスポット投光の場合、(b)はマルチス
ポット投光の場合、(c)はスリット投光の場合を夫々示
している。

【図１１】シングルスポット投光において、凹凸がある
標本上に照射されるスポット光の様子を示す図であり、
(a)は凸部の平面に光スポットが照射されている場合、
(b)は凸部のエッジ部に光スポットが照射されている場
合、(c)は高さの異なる凹凸がある標本上に照射されて
いる場合を夫々示している。

【図１２】アクティブ焦点検出方法の一例を示す説明図
である。

【図１３】アクティブ焦点検出方法における光検出器上
の様子を示す図であり、(a)は非合焦状態（後ピン状
態）、(b)は合焦状態、(c)は非合焦状態（前ピン状態）
を夫々示している。

【図１４】アクティブ焦点検出方法の他の例を示す説明
図である。

【図１５】従来の焦点検出装置を搭載した顕微鏡の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１第１の接続部２第２の接続部３光源４第１の偏向部材５第２の偏向部材６光検出器７遮光板８コリメートレンズ９結像レンズ１０焦点検出装置１１対物レンズ１１Ａ対物レンズ光学系１２、１３ミラー１４焦点検出装置内蔵対物レンズ１５偏光ビームスプリッタ１６１／４波長板１７ダイクロイックミラー１８ハーフミラー１９Ａ、１９Ｂピンホール２０２分割フォトダイオード２０Ａ，２０Ｂ受光部２１Ａ、２１Ｂフォトダイオード２２ステージ２３レボルバ２４観察用結像レンズ２５落射投光管２６顕微鏡鏡体２７観察ユニット（ＴＶカメラ等）２８モニタ２９回折格子３０スリット３１第２のコリメートレンズ３２ステージ移動手段３３制御回路１００光源３を含む光源モジュール１００ａ，１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ接続部１０１第１の偏向部材４と第２の偏向部材５を含む偏
向モジュール１０２光検出器６を含む受光モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズと接続するための第１の接続部
と、観察装置と接続するための第２の接続部を備えた焦
点検出装置であって、光源と、該光源からの照明光を標
本側に偏向させる第１の偏向部材と、第１の偏向部材と
同じ高さに配置されていて、標本で反射した光束を光源
から第１の偏向部材までの光路とは異なる光路を通るよ
うに偏向させる第２の偏向部材と、偏向された光束を受
光する光検出器を備えたことを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項２】観察装置と接続するための接続部を備えた
対物レンズであって、光源と、該光源からの照明光を標
本側に偏向させる第１の偏向部材と、第１の偏向部材と
同じ高さに配置されていて、標本で反射した光束を光源
から第１の偏向部材までの光路とは異なる光路を通るよ
うに偏向させる第２の偏向部材と、偏向された光束を受
光する光検出器を備えた焦点検出装置を像側に内蔵した
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の焦点検出装
置を備え、光検出器から出力されるフォーカスエラー信
号に基づいて、自動合焦を行う自動合焦手段を備えた光
学顕微鏡又は光学検査装置。