JP2002328295A - 焦点検出装置及びそれを備えた光学顕微鏡又は光学検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品点数が少なく、小型で、調整が容易であ
り、設計時の最適化が容易な焦点検出装置を提供する。 【解決手段】光源３と、入射した光束を反射あるいは透
過させる面を有する光分割部材１５と、入射した光束を
集光する集光光学系９と、ピンホール１９と、光検出器
２１とを備え、光源３は第１の光路に配置され、集光光
学系９とピンホール１９と光検出器２１は第２の光路に
配置され、光分割部材１５は第１の光路の光軸と第２の
光路の光軸とが交わる位置に配置され、ピンホール１９
は集光光学系９による集光位置近傍に配置され、光検出
器２１はピンホール１９を挟んで集光光学系９とは反対
側に配置されている焦点検出装置であって、第２の光路
における集光光学系９とピンホール１９との間に可変焦
点素子１００を配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系を介して対
象物の観察、測定、検査を行う光学装置に用いられる焦
点検出装置に関する。

【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、例えば光学顕微鏡では、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する必要がある。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、
これらの光学装置は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構成例を
図１３に示す。図１３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、１１は対物レンズ、
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、２１Ａ、２１Ｂ
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。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１１を介して標本Ｓ上に集光される。標本Ｓで反射し
たレーザ光は、再び対物レンズ１１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２１
Ａ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。

【０００７】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（標
本Ｓが焦点位置よりも対物レンズ１１から離れた位置に
ある非合焦状態）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（標本Ｓが焦点位置よりも対物レンズ１
１に近い位置にある非合焦状態）では光検出器２１Ａで
発生する電気信号のほうが光検出器２１Ｂの電気信号よ
り大きくなる。

【０００８】このように、対物レンズ１１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。

【０００９】この方法は、ピンホール１９Ａと１９Ｂの
径や位置によって、焦点検出精度、焦点検出捕捉範囲
（焦点検出可能なステージの上下範囲）が大きく左右さ
れる。これらの径や位置を最適化することで、非常に精
度の高い焦点検出が可能である。

【００１０】なお、本明細書においては、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。図１４は自
動合焦手段を備えた光学顕微鏡の概略図である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題（発明の目的）】しか
し、上述の焦点検出装置を用いた焦点検出方法では、前
ピン状態と後ピン状態の判断を行うために、２個のピン
ホールと光検出器が必要となり、部品点数が多いという
問題があった。また、２個の光検出器の光路のスペース
を確保する必要があり、装置の小型化に限界があった。
さらに、それぞれの光路を個別に調整する必要があるた
め、組立の手間がかかるという問題があった。さらに、
ピンホールの径と配置位置によって、測定精度が大きく
左右されるため、設計時にそれぞれのパラメータ（径や
位置）を最適化するのに手間がかかるという問題があっ
た。

【００１２】そこで、本発明は、部品点数が少なく、小
型で、調整が容易であり、設計時の最適化が容易な焦点
検出装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本第１の発明の焦点検出装置は、光源と、
入射した光束を反射あるいは透過させる面を有する光分
割部材と、入射した光束を集光する集光光学系と、ピン
ホールと、光検出器とを備え、前記光源は第１の光路に
配置され、前記集光光学系と前記ピンホールと前記光検
出器は第２の光路に配置され、前記光分割部材は前記第
１の光路の光軸と前記第２の光路の光軸とが交わる位置
に配置され、前記ピンホールは前記集光光学系による集
光位置近傍に配置され、前記光検出器は前記ピンホール
を挟んで前記集光光学系とは反対側に配置されている焦
点検出装置であって、前記第２の光路における前記集光
光学系と前記ピンホールとの間に可変焦点素子を配置し
たことを特徴とする。

【００１４】また、本第２の発明の焦点検出装置は、光
源と、入射した光束を反射あるいは透過させる面を有す
る光分割部材と、入射した光束を集光する集光光学系
と、ピンホールと、光検出器とを備え、前記光源は第１
の光路に配置され、前記集光光学系と前記ピンホールと
前記光検出器は第２の光路に配置され、前記光分割部材
は前記第１の光路の光軸と前記第２の光路の光軸が交わ
る位置に配置され、前記ピンホールは前記集光光学系の
集光位置近傍に配置され、前記光検出器は前記ピンホー
ルを挟んで前記集光光学系の反対側に配置されている焦
点検出装置であって、前記集光光学系が可変焦点素子で
あることを特徴とする。

【００１５】また、本第１の発明の焦点検出装置では、
前記可変焦点素子を、反射面を持つ可変焦点ミラーで構
成するのが好ましい。

【００１６】また、本第１の発明又は本第２の発明の焦
点検出装置では、前記可変焦点素子を、可変焦点レンズ
で構成するのが好ましい。

【００１７】また、本第１の発明又は本第２の発明の焦
点検出装置では、前記光検出器からの出力される信号強
度が一定となる前記可変焦点素子の焦点変化量を検出す
るように構成するのが好ましい。

【００１８】本第３の発明の光学顕微鏡又は光学検査装
置は、前記本第１の発明又は本第２の発明の焦点検出装
置を備え、可変焦点素子の焦点変化量に基づいて、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。

【００１９】

【発明の実施の形態】第１実施例 本発明の第１実施例を図１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る。図１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、１
１は対物レンズ、Ｓは対象物である標本、９は結像レン
ズ、１００は可変焦点ミラー、１９はピンホール、２１
は光検出器である。

【００２０】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。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。

【００２１】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１１を介して標本Ｓ上に集光される。標本Ｓで反射し
たレーザ光は、再び対物レンズ１１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。

【００２２】光束が集光される途中の光路には可変焦点
ミラー１００が配置され、光束の方向を偏向している。
集光位置近傍にはピンホール１９が配置され、その後方
に光検出器２１が配置されている。光検出器２１には、
フォトダイオードが用いられており、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。

【００２３】可変焦点ミラー１００は、図２に示すよう
に、アルミコーティングされた薄膜（反射面）１００ａ
と複数の電極１００ｂからなる光学特性可変形状鏡（以
下、単に可変焦点ミラーと言う。）であり、１０１は各
電極１００ｂにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、
１０２は可変抵抗器１０１と電源スイッチ１０３を介し
て薄膜１００ａと電極１００ｂ間に接続された電源、１
０４は複数の可変抵抗器１０１の抵抗値を制御するため
の演算装置、１０５，１０６及び１０７はそれぞれ演算
装置１０４に接続された温度センサー、湿度センサー及
び距離センサーで、これらは図示のように配設されて１
つの光学装置を構成している。

【００２４】また、薄膜１００ａは、例えば、P.Rai-ch
oudhury編、Handbook of Michrolithography, Michroma
chining and Michrofabrication, Volume 2:Michromach
ining and Michrofabrication,P495,Fig.8.58, SPIE PR
ESS刊やOptics Communication, 140巻（1997年）P187〜
190に記載されているメンブレインミラーのように、複
数の電極１００ｂとの間に電圧が印加されると、静電気
力により薄膜１００ａが変形してその面形状が変化する
ようになっている。なお、電極１００ｂの形は、例えば
図４に示すように、薄膜１００ａの変形のさせ方に応じ
て選べばよい。

【００２５】図３は本実施例に適用可能な可変焦点ミラ
ーの他の構成例を示す概略構成図である。図３の可変焦
点ミラー１００は、薄膜１００ａと電極１００ｂとの間
に圧電素子１００ｃが介装されていて、これらが支持台
１０８上に設けられている。そして、圧電素子１００ｃ
に加わる電圧を各電極１００ｂ毎に変えることにより、
圧電素子１００ｃに部分的に異なる伸縮を生じさせて、
薄膜１００ａの形状を変えることができるようになって
いる。電極１００ｂの形は、図４に示すように、同心分
割であってもよいし、図５に示すように、矩形分割であ
ってもよく、その他、適宜の形のものを選択することが
できる。

【００２６】このような光学要素の配置構成において、
まず、可変焦点ミラー１００がパワーを持たない場合を
考える。合焦状態では、レーザー光はピンホール１９の
穴を全て通りその外周部で遮られないので光検出器２１
に全て入射し、光検出器２１からの信号強度が最大とな
る。後ピン状態および前ピン状態では、標本Ｓが合焦位
置から離れれば離れるほど、レーザー光はピンホール１
９の穴の外周部で遮られ、光検出器２１からの信号強度
は減少する。図６は可変焦点ミラーがパワーを持たない
場合における、ピント位置と光検出器２１からの信号強
度との関係を示すグラフである。しかし、この場合に
は、前ピン位置でも後ピン位置でも同じような信号強度
が得られるため、光検出器２１からの信号強度だけで
は、後ピン状態なのか前ピン状態なのかを判別すること
ができない。

【００２７】そこで、本実施例では、可変焦点ミラー１
００の焦点位置を変化させることで、後ピン状態なのか
前ピン状態なのかを判断する。前ピン状態では、光束は
ピンホール１９よりも後側に集光するので、可変焦点ミ
ラー１００の反射面を凹面に変形させて、最適な曲率と
すれば、ピンホール１９の位置に集光させることができ
る。一方、後ピン状態では、光束はピンホール１９より
も前側に集光するので、可変焦点ミラー１００の反射面
を凸面に変形させて、最適な曲率とすれば、ピンホール
１９の位置に集光させることができる。ここで、標本面
での合焦位置からのずれ量と可変焦点ミラー１００の焦
点位置変化量との相関関係を予め測定しておけば、ピン
トずれの量を算出することができる。図７は常に信号強
度が最大となるように、ピント位置のずれに合せて可変
焦点ミラーの焦点位置を変化させた場合の相関関係を示
すグラフである。この図では、焦点位置変化量をミラー
のパワーとして表している。なお、ミラーのパワーと
は、曲率Ｒから求めた焦点距離の逆数である。

【００２８】ただし、これだけでは、最初に焦点検出装
置の動作を開始した時に、前ピン状態なのか後ピン状態
なのか判別が付けられない。そこで、可変焦点ミラー１
００を一定の周期で常に焦点位置が変化するように変形
させて、光検出器２１から出力される信号強度が最も大
きくなるときの可変焦点ミラー１００の焦点位置変化量
からピントのずれ量を算出する。

【００２９】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、焦点変化量
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。

【００３０】なお、ダイクロイックミラー１７は、光源
３に７８０ｎｍの半導体レーザーを使用する場合には、
４００ｎｍから７００ｎｍで透過し７８０ｎｍで反射す
る特性のものを使用する。これにより、対物レンズを透
過する観察光束には影響を及ぼさない。

【００３１】また、光源３として、赤外域ではない赤色
の半導体レーザーを用いることも可能である。６７０ｎ
ｍの半導体レーザーを光源３として使用する場合は、４
００ｎｍ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。また、光源３
として、赤色ＬＥＤあるいは赤外ＬＥＤを用いることも
可能である。ただし、その場合は、ＬＥＤから射出され
た光線のうち一部の偏光状態の光線しか利用できないた
め、半導体レーザーよりも照明の効率が落ちる。また、
偏光ビームスプリッタ１５の代りに、ハーフミラーを使
用することも可能である。その場合は、１／４波長板１
６が不要となるため部品点数は少なくなるが、偏光ビー
ムスプリッタよりも照明の効率が大きく落ちる。

【００３２】第２実施例 本発明の第２実施例を図８に示す。図８は第２実施例の
焦点検出装置の概略構成図である。第２実施例では、第
１実施例の可変焦点ミラー１００（図１参照）の代わり
に可変焦点レンズ２００を配置し、偏光ビームスプリッ
タ１５、集光レンズ９を経たレーザー光を透過させて光
束の方向を偏向しない光路を形成している。なお、集光
位置近傍には、ピンホール１９が配置され、その後方に
光検出器２１が配置されている。

【００３３】可変焦点レンズ２００は、図９に示すよう
に、第１，第２の面としてのレンズ面２０２ａ，２０２
ｂを有する第１のレンズ２０４ａと、第３，第４の面と
してのレンズ面２０３ａ，２０３ｂを有する第２のレン
ズ２０４ｂと、これらレンズ間に透明電極２０５ａ，２
０５ｂを介して設けた高分子分散液晶層２０６とを有
し、入射光を第１，第２のレンズ２０４ａ，２０４ｂを
経て収束させるものである。透明電極２０５ａ，２０５
ｂは、スイッチ２０７を介して交流電源２０８に接続し
て、高分子分散液晶層２０６に交流電界を選択的に印加
するようにする。なお、高分子分散液晶層２０６は、そ
れぞれ液晶分子２０９を含む球状、多面体等の任意の形
状の多数の微小な高分子セル２１０を有して構成し、そ
の体積は、高分子セル２１０を構成する高分子および液
晶分子２０９がそれぞれ占める体積の和に一致させる。

【００３４】ここで、図９に示すように、スイッチ２０
７をオフ、すなわち高分子分散液晶層２０６に電界を印
加しない状態では、液晶分子２０９が様々な方向を向い
ているので、入射光に対する高分子分散液晶層２０６の
屈折率は高く、屈折力の強いレンズとなる。これに対
し、図１０に示すように、スイッチ２０７をオンとして
高分子分散液晶層２０６に交流電界を印加すると、液晶
分子２０９は、屈折率楕円体の長軸方向が可変焦点レン
ズ２００の光軸と平行となるように配向するので、屈折
率が低くなり、屈折力の弱いレンズとなる。

【００３５】なお、高分子分散液晶層２０６に印加する
電圧は、例えば、図１１に示すように、可変抵抗器２１
１により段階的あるいは連続的に変化させることもでき
る。このようにすれば、印加電圧が高くなるにつれて、
液晶分子２０９は、その楕円長軸が徐々に可変焦点レン
ズ２００の光軸と平行となるように配向するので、屈折
力を段階的あるいは連続的に変えることができる。

【００３６】第２実施例において、可変焦点レンズ２０
０がある一定のパワーを持つ場合（パワーを持たない場
合もパワーがゼロで一定になっているといえる）につい
て考えると第１実施例と同様に、合焦状態では、レーザ
ー光はピンホール１９の穴を全て通りその外周部で遮ら
れないので光検出器２１に全て入射し、光検出器２１か
らの信号強度が最大となる。後ピン状態および前ピン状
態では、標本Ｓが合焦位置から離れれば離れるほど、レ
ーザー光はピンホール１９の穴の外周部で遮られ、光検
出器２１からの信号強度は減少する。そして、本実施例
では、可変焦点レンズ２００の焦点位置を変化させるこ
とで、後ピン状態なのか前ピン状態なのかを判断する。
前ピン状態では、光束はピンホール１９よりも後側に集
光するので、可変焦点レンズ２００を正のパワーが強く
なるように変形させて、最適な曲率とすれば、ピンホー
ル１９の位置に集光させることができる。一方、後ピン
状態では、光束はピンホール１９よりも前側に集光する
ので、可変焦点レンズ２００を正のパワーが弱くなるよ
うに変形させて、最適な曲率とすれば、ピンホール１９
の位置に集光させることができる。さらに、可変焦点レ
ンズ２００を一定の周期で常に焦点位置が変化するよう
に変形させて、光検出器２１から出力される信号強度が
最も大きくなるときの可変焦点レンズ２００の焦点位置
変化量からピントのずれ量を算出すればよい。

【００３７】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、焦点変化量
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。その他の光学要素の配置構成、及び動作原理は第
１実施例と同様である。

【００３８】第３実施例 本発明の第３実施例を図１２に示す。図１２は第３実施
例の焦点検出装置の概略構成図である。第３実施例で
は、第２実施例の、集光レンズ９、可変焦点レンズ２０
０（図８参照）の代わりに結像レンズとしての機能を兼
ね備えた可変焦点レンズ２０１を配置しており、可変焦
点レンズ２０１は、偏光ビームスプリッタ１５からの平
行光束を結像する作用を有するとともに、変形すること
でピンホール１９の位置に集光させることができるよう
になっている。なお、可変焦点レンズ２０１の基本的な
動作原理は図９〜１１で説明した可変焦点レンズ２００
と同様である。その他の構成及び作用効果については、
実施例２とほぼ同様である。

【００３９】以上説明したように、本発明の焦点検出装
置及びそれを備えた光学顕微鏡又は光学検査装置は、特
許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような
特徴も備えている。

【００４０】（１）前記可変焦点素子は、反射面を持つ
可変焦点ミラーであることを特徴とする請求項１に記載
の焦点検出装置。

【００４１】（２）前記可変焦点素子は、可変焦点レン
ズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点
検出装置。

【００４２】（３）前記光検出器から出力される信号強
度が一定となる前記可変焦点素子の焦点変化量を検出す
ることを特徴とする請求項１、２、上記（１）、（２）
のいずれかに記載の焦点検出装置。

【００４３】（４）請求項１，２上記（１）〜（３）の
いずれかに記載の焦点検出装置を備え、可変焦点素子の
焦点変化量に基づいて、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。

【００４４】

【発明の効果】本発明の焦点検出装置によれば、部品点
数が少なく、小型で、調整が容易となり、設計時の最適
化が容易となる。

【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
図である。

【図２】本実施例に用いる可変焦点ミラー１００の一構
成例を示す概略構成図である。

【図３】本実施例に用いる可変焦点ミラー１００の他の
構成例を示す概略構成図である。

【図４】可変焦点ミラー１００の電極の一構成例を示す
説明図である。

【図５】可変焦点ミラー１００の電極の他の構成例を示
す説明図である。

【図６】可変焦点ミラーがパワーを持たない場合におけ
る、ピント位置と光検出器２１からの信号強度との関係
を示すグラフである。

【図７】常に信号強度が最大となるように、ピント位置
のずれに合せて可変焦点ミラーの焦点位置を変化させた
場合の相関関係を示すグラフである。

【図８】第２実施例の焦点検出装置の概略構成図であ
る。

【図９】本実施例に用いる可変焦点レンズ２００の原理
的構成を示す図である。

【図１０】図９に示す高分子分散液晶層に電界を印加状
態を示す図である。

【図１１】図９に示す高分子分散液晶層への印加電圧を
可変にする場合の一例の構成を示す図である。

【図１２】第３実施例の焦点検出装置の概略構成図であ
る。

【図１３】アクティブ方式の焦点検出装置の構成例を示
す概略構成図である。

【図１４】自動合焦手段を備えた光学顕微鏡の概略図で
ある。

【符号の説明】

３ 光源 ８ コリメートレンズ ９ 結像レンズ １１ 対物レンズ １５ 偏光ビームスプリッタ １６ １／４波長板 １７ ダイクロイックミラー １８ ハーフミラー １９，１９Ａ，１９Ｂ ピンホール ２１，２１Ａ，２１Ｂ 光検出器 １００ 可変焦点ミラー １００ａ 薄膜 １００ｂ 電極 １００ｃ 圧電素子 １００ｃ−１ 基板 １００ｃ−２ 電歪材料 １０１ 可変抵抗器 １０２ 電源 １０３ 電源スイッチ １０４ 演算装置 １０５ 温度センサー １０６ 湿度センサー １０７ 距離センサー １０８ 支持台 ２００，２０１ 可変焦点レンズ ２０５ａ，２０５ｂ 透明電極 ２０４ａ，２０４ｂ レンズ ２０２ａ 第１の面 ２０２ｂ 第２の面 ２０３ａ 第３の面 ２０３ｂ 第４の面 ２０６ 高分子分散液晶層 ２０７ スイッチ ２０８ 交流電源 ２０９ 液晶分子 ２１０ 高分子セル ２１１ 可変抵抗器 Ｓ 標本

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 DD02 FF44 GG04 GG07 GG12 GG22 LL05 LL19 LL20 LL32 2H042 DA02 DD11 DD13 DE00 DE09 2H051 AA11 AA15 CB01 CB11 GB01 2H052 AC04 AC34 AD09 AD18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 入射した光束を反射あるいは透過させる面を有する光分
   割部材と、 入射した光束を集光する集光光学系と、 ピンホールと、 光検出器とを備え、 前記光源は第１の光路に配置され、 前記集光光学系と前記ピンホールと前記光検出器は第２
   の光路に配置され、 前記光分割部材は前記第１の光路の光軸と前記第２の光
   路の光軸とが交わる位置に配置され、 前記ピンホールは前記集光光学系による集光位置近傍に
   配置され、前記光検出器は前記ピンホールを挟んで前記
   集光光学系とは反対側に配置されている焦点検出装置で
   あって、 前記第２の光路における前記集光光学系と前記ピンホー
   ルとの間に可変焦点素子を配置したことを特徴とする焦
   点検出装置。
2. 【請求項２】 光源と、 入射した光束を反射あるいは透過させる面を有する光分
   割部材と、 入射した光束を集光する集光光学系と、 ピンホールと、 光検出器とを備え、 前記光源は第１の光路に配置され、 前記集光光学系と前記ピンホールと前記光検出器は第２
   の光路に配置され、 前記光分割部材は前記第１の光路の光軸と前記第２の光
   路の光軸とが交わる位置に配置され、 前記ピンホールは前記集光光学系による集光位置近傍に
   配置され、 前記光検出器は前記ピンホールを挟んで前記集光光学系
   とは反対側に配置されている焦点検出装置であって、 前記集光光学系が可変焦点素子であることを特徴とする
   焦点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の焦点検出装置を
   備え、可変焦点素子の焦点変化量に基づいて、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。