JP2003131116A

JP2003131116A - 焦点検出装置

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Publication number: JP2003131116A
Application number: JP2001324035A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujii; 章弘藤井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP3944377B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた作業性が得られ、しかも微小な領域の
焦点検出も確実に行うことができる焦点検出装置を提供
する。【解決手段】レーザー光を被測定表面７に集光スポッ
トとして照射するとともに、被測定表面７から反射した
反射光を受光素子１０、１２で受光し、これらの出力に
より被測定表面７の合焦を検出する焦点検出装置であっ
て、レーザー光の投影像と光学的に共役の位置にピンホ
ール２２を配置するとともに、ピンホール２２をを照明
する可視光域の光を発光する光源２３が設けられ、光源
２３により照明されたピンホール２２の像の光をレーザ
ー光の光路を通して被測定表面７に照射するとともに、
被測定表面７から反射したピンホール２２の像を被測定
表面７上に照射されるレーザー光の集光スポットとして
観察可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＩＣ基板や
材料などの加工面に対して光学的に焦点を合わせる焦点
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の焦点検出装置として、図
５に示すように構成したものがある。図において、１は
測定光としての赤外域のレーザー光を発生する半導体レ
ーザーで、この半導体レーザー１から発せられたレーザ
ー光は、偏光ビームスプリッタ２に照射される。偏光ビ
ームスプリッタ２で反射された光は、結像レンズ３で平
行ビームに変換され、１／４波長板４、ダイクロイック
ミラー５を介して対物レンズ６に入射し、被検体である
被測定表面７(例えば、ＩＣ基板表面あるいは材料の加
工表面など)に集光される。そして、この被測定表面７
で反射された反射光は、再び対物レンズ６、ダイクロイ
ックミラー５、１／４波長板４および結像レンズ３を介
して偏光ビームスプリッタ２に照射される。

【０００３】この場合、反射光は、１／４波長板４を透
過する際、その偏光方向が９０°ずれるので、反射光
は、偏光ビームスプリッタ２を透過してビームスプリッ
タ８に入射され、ここで２方向に振り分けられる。

【０００４】このうちビームスプリッタ８を透過した光
は、合焦点より前に置かれた第１の絞り９を介して受光
手段としての第１の受光素子１０により受光され、ま
た、ビームスプリッタ８を反射した光は、合焦点より後
に置かれた第２の絞り１１を介して受光手段としての第
２の受光素子１２により受光される。これら第１および
第２の受光素子１０、１２は、それぞれ受光した反射光
の光量に応じた電気信号ａ、ｂを出力するもので、これ
ら電気信号ａ、ｂを信号処理系１３に入力する。信号処
理系１３は、入力された電気信号ａ、ｂに対して所定の
演算を実行し、被測定表面７の変位に対応した変位信号
を出力する。

【０００５】この場合、第１および第２の受光素子１
０、１２より、図６に示すような特性を有する電気信号
ａ、ｂが出力されたとすると、信号処理系１３により図
７に示すような特性を有する変位信号ｃが出力され、こ
の変位信号ｃに基づいて被測定表面７の変位が測定され
るとともに、この被測定表面７に対する焦点検出が行わ
れる。

【０００６】ところで、通常、このような焦点検出は、
被測定表面７を観察しながら行われる。この場合、上述
したダイクロイックミラー５は、赤外波長域以上の光成
分を反射するとともに、可視域の光を透過するような特
性のものが用いられ、観察光学系１４には、レーザー光
の入射を阻止し、可視光のみを取り込むことができるよ
うになっている。

【０００７】そして、被測定表面７の観察には、被測定
表面７を可視光で照明する。被測定表面７からの反射光
は、対物レンズ６を介してダイクロイックミラー５に照
射され、ダイクロイックミラー５を透過した光は、観察
光学系１４の結像レンズ１４ａにより集光され、被測定
表面７の観察像が図示しない接眼レンズやＣＣＤカメラ
により観察される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような焦点検出装
置では、被測定表面７に集光される半導体レーザー１の
スポットは、理論上回折限界まで絞られ、極めて微小な
集光スポットとなり、焦点検出は、このような微小な集
光スポットが照射される被測定表面７上の極微小な領域
を対象にして行われる。

【０００９】ところが、焦点検出の際に、被測定表面７
で反射されたレーザー光のスポットは、ダイクロイック
ミラー５により観察光学系１４への入射を阻止されてい
るので、被測定表面７を観察している観察者には、レー
ザー光のスポット位置を知ることができない。つまり、
観察者は、焦点検出を行っている状態で、被測定表面７
を観察しているものの、被測定表面７上のどの領域を対
象にして焦点検出が行われているかを全く知ることがで
きない。

【００１０】このため、従来では、例えば、被測定表面
７の微小な領域の焦点検出を行うような場合は、経験的
に覚えているレーザー光のスポット位置に対して検出対
象の領域を正確に移動させなければならず、このための
作業に熟練を要するという問題があった。

【００１１】また、熟練した技術を持たない観察者は、
検出対象の領域が十分な大きさの像になるように高倍の
対物レンズに切換え、この拡大された領域像をレーザー
光のスポット位置に移動させるようにしているが、高倍
の対物レンズを用いることで視野自体が著しく狭くなる
ため、さらに作業性が悪化するという問題があった。

【００１２】一方、レーザースポットの位置を明確にす
るため、ＣＣＤカメラにより撮像した観察像をＴＶモニ
タ上で観察し、ＴＶモニタ上でおおよそのレーザースポ
ットの位置に印を付けるような場合も合ったが、ＴＶシ
ステムを必要とするため、装置が大掛かりとなるととも
に、価格的にも高価であった。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、優れた作業性が得られ、しかも微小な領域の焦点検
出も確実に行うことができる焦点検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
測定光を被検体に対し集光スポットとして照射するとと
もに、前記被検体から反射した反射光を受光手段で受光
し、該受光手段の出力により前記被検体面の合焦を検出
する焦点検出装置において、前記測定光の投影像と光学
的に共役の位置に配置された指標と、前記指標を照明す
る可視光域の光を発光する光源と、を具備し、前記光源
により照明された前記指標の像の光を前記測定光の光路
を通して前記被検体に対し照射するとともに、前記被検
体から反射した前記指標の像を前記被検体上に照射され
る前記測定光の集光スポットとして観察可能にしたこと
を特徴としている。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記測定光は、レーザー光からなり、前記
指標はピンホールからなることを特徴としている。

【００１６】請求項３記載の発明は、測定光を被検体に
対し集光スポットとして照射するとともに、前記被検体
から反射した反射光を受光手段で受光し、該受光手段の
出力により前記被検体面の合焦を検出する焦点検出装置
において、前記測定光の投影像と光学的に共役の位置に
出射端が配置されるとともに、前記出射端より可視光域
の光を発する光ファイバを具備し、前記光ファイバの出
射端からの光を前記測定光の光路を通して前記被検体に
対し照射するとともに、前記被検体から反射した前記出
射端の像を前記被検体上に照射される前記測定光の集光
スポットとして観察可能にしたことを特徴としている。

【００１７】この結果、本発明によれば、焦点検出のた
めの測定光の被検体上での集光スポットの位置を指標の
像位置から容易に知ることができるので、観察者は、測
定光の位置を経験的に覚えるような必要がなくなり、焦
点検出のための一連の作業を簡単にすることができる。

【００１８】また、本発明によれば、被検体上の焦点検
出したい領域が極めて小さい場合も、指標の像位置を目
的の領域に移動させるだけで対応することができる。

【００１９】さらに、本発明によれば、光ファイバによ
り外部からの光を導くことができるので、外部光源を選
択することで被検体面に合わせた色の選択や光量の調整
を行うことが可能となり、これらを組み合わせることで
様々なユーザ要求に答えることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００２１】(第１の実施の形態)図１は、本発明が適用
される共焦点型の焦点検出装置の概略構成を示すもの
で、図５と同一部分には同符号を付している。

【００２２】この場合、図５で述べたダイクロイックミ
ラー５に代えてハーフミラー２０が配置されている。

【００２３】半導体レーザー１と偏光ビームスプリッタ
２との間の光路にビームスプリッタ２１が配置されてい
る。また、ビームスプリッタ２１より分割された光路に
は、指標として円形のピンホール２２が配置され、この
ピンホール２２の後方に、ピンホール２２を照明する可
視光域の光を発光するＬＥＤなどの光源２３が配置され
ている。この場合、ピンホール２２は、半導体レーザー
１の発光点の投影像と光学的に共役の位置に配置されて
いる。

【００２４】なお、光源２３については、常時点灯され
ていても焦点検出時のみ点灯するようにしてもよい。

【００２５】ハーフミラー２０と対物レンズ６の間の光
路には、ハーフミラー２４が配置され、このハーフミラ
ー２４の分割光路には、被測定表面７を照明する可視光
域の光を発光する光源２５が配置されている。

【００２６】また、ハーフミラー２０と観察光学系１４
との間の光路には、ＩＲカットフィルタ２６が配置され
ている。このＩＲカットフィルタ２６は、被測定表面７
で反射しハーフミラー２０を透過した反射光のうち、赤
外波長域以上の光成分の透過を阻止し、可視光域の光の
みを観察光学系１４側に透過させるためのものである。

【００２７】さらに、偏光ビームスプリッタ２とビーム
スプリッタ８との間の光路には、バンドパスフィルタ２
７が配置されている。このバンドパスフィルタ２７は、
被測定表面７で反射しハーフミラー２０で反射した反射
光のうち、可視光域の光の透過を阻止し、赤外波長域以
上の光成分を第１および第２の受光素子１０、１２側に
透過させるためのものである。

【００２８】このような構成において、いま、半導体レ
ーザー１からレーザー光が発せられると、ビームスプリ
ッタ２１を透過して偏光ビームスプリッタ２に照射され
る。偏光ビームスプリッタ２で反射された光は、結像レ
ンズ３で平行ビームに変換され、１／４波長板４を透過
し、ハーフミラー２０で反射して対物レンズ６に入射
し、被測定表面７にスポット状に集光される。

【００２９】また、被測定表面７で反射された反射光
は、再び対物レンズ６を透過し、ハーフミラー２０で反
射して１／４波長板４および結像レンズ３を介して偏光
方向が９０°ずれて偏光ビームスプリッタ２に照射され
る。

【００３０】これにより、反射光は、偏光ビームスプリ
ッタ２を透過してビームスプリッタ８に入射され、ここ
で２方向に振り分けられる。そして、ビームスプリッタ
８を透過した光は、合焦点より前に置かれた第１の絞り
９を介して第１の受光素子１０により受光され、また、
ビームスプリッタ８を反射した光は、合焦点より後に置
かれた第２の絞り１１を介して第２の受光素子１２によ
り受光される。また、これら受光された光量に応じた第
１および第２の受光素子１０、１２からの電気信号が信
号処理系１３に入力され、ここで、所定の演算が実行さ
れ、被測定表面７の変位に対応した変位信号が出力さ
れ、被測定表面７に対する焦点検出が行われる。

【００３１】この場合、半導体レーザー１のレーザー光
の被測定表面７で反射される反射光の一部は、ハーフミ
ラー２０を透過されるが、ＩＲカットフィルタ２６によ
り観察光学系１４側への入射は阻止される。

【００３２】一方、この状態で、光源２５より可視光域
の光が発せられると、この光は、ハーフミラー２４で反
射し、対物レンズ６を透過して被測定表面７に照射され
る。また、被測定表面７からの反射光は、対物レンズ６
を介してハーフミラー２４、２０を順に透過し、これら
ハーフミラー２４、２０を透過した光は、ＩＲカットフ
ィルタ２６を透過して観察光学系１４の結像レンズ１４
ａにより集光され、焦点検出が行われる被測定表面７の
観察像が図示しない接眼レンズやＣＣＤカメラにより観
察される。

【００３３】また、これと同時に、光源２３より可視光
域の光が発せられると、この光により照明されたピンホ
ール２２の像が、ビームスプリッタ２１に入射される。
その後は、半導体レーザー１からの光と同じ光路を通っ
て被測定表面７に結像される。また、被測定表面７で反
射されたピンホール２２の像は、対物レンズ６を介して
ハーフミラー２４、２０を順に透過し、これらハーフミ
ラー２４、２０を透過した光は、ＩＲカットフィルタ２
６を透過して観察光学系１４の結像レンズ１４ａにより
集光され、上述した接眼レンズやＣＣＤカメラにより観
察される被測定表面７の観察像上に重ねて表示される。

【００３４】この場合、ピンホール２２の位置は、半導
体レーザー１の発光点の投影像と光学的に共役な位置に
あるので、観察光学系１４で観察されるピンホール２２
の像位置は、被測定表面７上に集光されレーザー光のス
ポット位置と一致している。

【００３５】これにより、観察者は、焦点検出が行われ
る被測定表面７の観察像を観察しながら、この観察像上
に重ねて表示されるピンホール２２の像位置からレーザ
ー光のスポットの位置を容易に知ることができるので、
被測定表面７上のどの領域を対象にして焦点検出が行わ
れているかを簡単に確認でき、また、ピンホール２２の
像位置を被測定表面７上の焦点検出したい測定ポイント
に移動させるだけで、微小な領域に対するレーザー光の
スポットの位置決めを正確に行うことができる。

【００３６】この場合、光源２５からの可視光域の光お
よび光源２３からの可視光域の光により照明されたピン
ホール２２の像の被測定表面７で反射される光の一部
は、ハーフミラー２０で反射されるが、バンドパスフィ
ルタ２７により第１および第２の受光素子１０、１２側
への入射は阻止される。

【００３７】従って、このようにすれば、半導体レーザ
ー１からのレーザー光の被測定表面７上でのスポットの
位置を、観察像上に重ねて表示されるピンホール２２の
像位置から容易に知ることができるので、従来と比べ、
観察者は、レーザースポットの位置を経験的に覚えるよ
うな必要がなく、焦点検出のための作業に熟練する必要
もなくなり、焦点検出のための一連の作業を簡単にする
ことができる。

【００３８】また、対物レンズ６の倍率が低く、被測定
表面７上の焦点検出したい領域が極めて小さい場合も、
ピンホール２２の像位置を目的の領域に移動させるだけ
で対応できるので、優れた作業性、操作性が得られる。

【００３９】さらに、ＴＶシステムなどによりレーザー
スポットの位置に印を付けるような必要もないので、こ
れらＴＶシステム等を用いたものと比べてシステム構成
が簡単で、価格的にも安価にできる。

【００４０】(変形例)上述した実施の形態では、指標と
して円形のピンホール２２を用いた例を述べたが、この
形状に限らず、例えば十字線パターンなど、観察像中で
目印になるようなパターンであれば、どのような形状で
あってもよい。

【００４１】(第２の実施の形態)次に、本発明の第２の
実施の形態を説明する。

【００４２】図２は、第２の実施の形態の概略構成を示
すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

【００４３】この場合、図１で述べたピンホール２２と
光源２３に代えて光ファイバ３０が用いられている。こ
の光ファイバ３０は、ビームスプリッタ２１より分割さ
れた光路に出射端３０ａが配置されている。この出射端
３０ａは、半導体レーザー１の発光点の投影像と光学的
に共役の位置に配置されている。

【００４４】また、光ファイバ３０の入射端３０ｂに
は、装置外部に配置された可視光域の光を発する外部光
源３１が接続されている。この外部光源３１は、常時点
灯されていても焦点検出時のみ点灯するようにしてもよ
い。

【００４５】このような構成においても、外部光源３１
より可視光域の光が発せられると、光ファイバ３０の出
射端３０ａからの光がビームスプリッタ２１に入射され
る。その後は、半導体レーザー１からの光と同じ光路を
通って被測定表面７に結像される。また、被測定表面７
で反射された光ファイバ３０の出射端３０ａの像は、対
物レンズ６を介してハーフミラー２４、２０を順に透過
し、これらハーフミラー２４、２０を透過した光は、Ｉ
Ｒカットフィルタ２６を透過して観察光学系１４の結像
レンズ１４ａにより集光され、上述した接眼レンズやＣ
ＣＤカメラにより観察される被測定表面７の観察像上に
重ねて表示される。

【００４６】この場合、光ファイバ３０の出射端３０ａ
の位置は、半導体レーザー１の発光点の投影像と光学的
に共役な位置にあるので、観察光学系１４で観察される
出射端３０ａの像位置は、被測定表面７上に集光されレ
ーザー光のスポット位置と一致している。

【００４７】これにより、観察者は、焦点検出が行われ
る被測定表面７の観察像を観察しながら、この観察像上
に重ねて表示される出射端３０ａの像位置からレーザー
光のスポットの位置を容易に知ることができるので、被
測定表面７上のどの領域を対象にして焦点検出が行われ
ているかを簡単に確認でき、また、出射端３０ａの像位
置を被測定表面７上の焦点検出したい測定ポイントに移
動させるだけで、微小な領域に対するレーザー光のスポ
ットの位置決めを正確に行うことができる。

【００４８】従って、このようにしても上述した第１の
実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに、光ファイ
バ３０により外部光源３１からの光を導くようにしてい
るので、外部光源３１を選択することで被測定表面７に
合わせた色の選択や光量の調整を行うことが可能とな
り、これらを組み合わせることにより様々なユーザ要求
に答えることができる。

【００４９】(第３の実施の形態)次に、本発明の第３の
実施の形態を説明する。

【００５０】図３は、第３の実施の形態の概略構成を示
すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

【００５１】この場合、図１で述べたビームスプリッタ
２１、ピンホール２２および光源２３に代えて、１／４
波長板４とハーフミラー２０との間の光路にビームスプ
リッタ４０が配置され、このビームスプリッタ４０より
分割された光路には、結像レンズ４１が配置されてい
る。また、結像レンズ４１の焦点位置には、指標として
円形のピンホール４２が配置され、このピンホール４２
の後方に、ピンホール４２を照明する可視光域の光を発
光するＬＥＤなどの光源４３が配置されている。この場
合、ピンホール４２は、半導体レーザー１の発光点の投
影像と光学的に共役の位置に配置されている。

【００５２】なお、光源４３についても、常時点灯され
ていても焦点検出時のみ点灯するようにしてもよい。

【００５３】このような構成によっても、光源４３より
可視光域の光が発せられると、この光により照明された
ピンホール４２の像の光が、結像レンズ４１に入射さ
れ、平行光となってビームスプリッタ４０に入射され
る。その後は、半導体レーザー１からの光と同じ光路を
通って被測定表面７に投影される。また、被測定表面７
で反射されたピンホール４２の像は、対物レンズ６を介
してハーフミラー２４、２０を順に透過し、これらハー
フミラー２４、２０を透過した光は、ＩＲカットフィル
タ２６を透過して観察光学系１４の結像レンズ１４ａに
より集光され、上述した接眼レンズやＣＣＤカメラによ
り観察される被測定表面７の観察像上に重ねて表示され
る。

【００５４】この場合、ピンホール４２の位置は、半導
体レーザー１の発光点の投影像と光学的に共役な位置に
あるので、観察光学系１４で観察されるピンホール４２
の像位置は、被測定表面７上に集光されレーザー光のス
ポット位置と一致している。

【００５５】これにより、観察者は、焦点検出が行われ
る被測定表面７の観察像を観察しながら、この観察像上
に重ねて表示されるピンホール４２の像位置からレーザ
ー光のスポットの位置を容易に知ることができるので、
被測定表面７上のどの領域を対象にして焦点検出が行わ
れているかを簡単に確認でき、また、ピンホール４２の
像位置を被測定表面７上の焦点検出したい測定ポイント
に移動させるだけで、微小な領域に対するレーザー光の
スポットの位置決めを正確に行うことができる。

【００５６】従って、このようにしても上述した第１の
実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに、ピンホー
ル４２を被測定表面７上に投影するための結像レンズ４
１は、半導体レーザー１からのレーザー光の光路と無関
係な位置に配置しているので、結像レンズ４１の焦点距
離を適当に変更しても焦点検出光学系の特性は変化しな
い。このことは、焦点検出光学系の特性を変化させるこ
となく被測定表面７上でのピンホール４２の投影倍率を
変更できるので、使い勝手のよい投影倍率を設定するこ
とができる。

【００５７】(第４の実施の形態)ところで、上述した第
１乃至第３の実施の形態では、共焦点型の焦点検出装置
について述べたが、この第４の実施の形態では、瞳分割
方式の焦点検出装置に本発明を適用した例を示してい
る。

【００５８】図４は、第４の実施の形態の概略構成を示
すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

【００５９】この場合、半導体レーザー１から出射され
るレーザー光の光路中に、コリメータレンズ５１、遮蔽
板５２、集光レンズ５３が配置されており、レーザー光
は、コリメータレンズ５１により平行光に変換され、遮
蔽板５２により半分の光束が遮蔽され、残り半分の光束
が集光レンズ５３により中間結像位置Ｐに投影された
後、偏光ビームスプリッタ２に照射される。そして、偏
光ビームスプリッタ２で反射された光は、結像レンズ
３、１／４波長板４、ハーフミラー２０の図示光路Ｃを
介して対物レンズ６に入射し、被測定表面７に集光し、
この被測定表面７で反射された反射光は、再び対物レン
ズ６、ハーフミラー２０、１／４波長板４および結像レ
ンズ３の図示光路Ｄを介して偏光方向が９０°ずれて偏
光ビームスプリッタ２に照射される。これにより、反射
光は、偏光ビームスプリッタ２を透過してバンドパスフ
ィルタ２７を介して２分割受光素子５４に結像される。

【００６０】この２分割受光素子５４は、２つの光電変
換部Ａ、Ｂを有しており、これら光電変換部Ａ、Ｂは、
それぞれ受光した反射光の光量に応じた電気信号ａ、ｂ
を出力するもので、これら電気信号ａ、ｂを信号処理系
５５に入力する。信号処理系５５は、入力された電気信
号ａ、ｂに対して所定の演算を実行し、被測定表面７の
変位に対応した変位信号を出力する。

【００６１】この場合も、光電変換部Ａ、Ｂより、図６
に示すような特性を有する電気信号ａ、ｂが出力された
とすると、信号処理系５５により図７に示すような特性
を有する変位信号ｃが出力され、この変位信号ｃに基づ
いて被測定表面７の変位が測定されるとともに、この被
測定表面７に対する焦点検出が行われる。

【００６２】一方、集光レンズ５３と偏光ビームスプリ
ッタ２との間の光路にビームスプリッタ５６が配置され
ている。また、ビームスプリッタ５６より分割された光
路には、指標として円形のピンホール５７が配置され、
このピンホール５７の後方に、ピンホール５７を照明す
る可視光域の光を発光するＬＥＤなどの光源５８が配置
されている。この場合、ピンホール５７は、半導体レー
ザー１の発光点の投影像と光学的に共役の位置に配置さ
れている。

【００６３】なお、光源５８についても、常時点灯され
ていても焦点検出時のみ点灯するようにしてもよい。

【００６４】このような構成によっても、光源５８より
可視光域の光が発せられると、この光により照明された
ピンホール５７の像の光が、ビームスプリッタ５６に入
射される。その後は、半導体レーザー１からの光と同じ
光路を通って被測定表面７に照射される。また、被測定
表面７で反射されたピンホール５７の像は、対物レンズ
６を介してハーフミラー２４、２０を順に透過し、これ
らハーフミラー２４、２０を透過した光は、ＩＲカット
フィルタ２６を透過して観察光学系１４の結像レンズ１
４ａにより集光され、上述した接眼レンズやＣＣＤカメ
ラにより観察される被測定表面７の観察像上に重ねて表
示される。

【００６５】この場合、ピンホール５７の位置は、半導
体レーザー１の発光点の投影像と光学的に共役な位置に
あるので、観察光学系１４で観察されるピンホール５７
の像位置は、被測定表面７上に集光されレーザー光のス
ポット位置と一致している。

【００６６】これにより、観察者は、焦点検出が行われ
る被測定表面７の観察像を観察しながら、この観察像上
に重ねて表示されるピンホール５７の像位置からレーザ
ー光のスポットの位置を容易に知ることができるので、
被測定表面７上のどの領域を対象にして焦点検出が行わ
れているかを簡単に確認でき、また、ピンホール５７の
像位置を被測定表面７上の焦点検出したい測定ポイント
に移動させるだけで、微小な領域に対するレーザー光の
スポットの位置決めを正確に行うことができる。

【００６７】従って、このようにしても上述した第１の
実施の形態と同様な効果を期待することができる。

【００６８】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない
範囲で種々変形することが可能である。

【００６９】さらに、上記実施の形態には、種々の段階
の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件
における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄
で述べられている効果が得られる場合には、この構成要
件が削除された構成が発明として抽出できる。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、優れ
た作業性が得られ、しかも微小な領域の焦点検出も確実
に行うことができる焦点検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図５】従来の焦点検出装置の一例の概略構成を示す
図。

【図６】焦点検出装置の受光素子より出力される電気信
号の特性を示す図。

【図７】焦点検出装置の信号処理系より出力される変位
信号の特性を示す図。

【符号の説明】

１…半導体レーザー２…偏光ビームスプリッタ３…結像レンズ４…１／４波長板５…ダイクロイックミラー６…対物レンズ７…被測定表面８…ビームスプリッタ９…第１の絞り１０…第１の受光素子１１…第２の絞り１２…第２の受光素子１３…信号処理系１４…観察光学系１４ａ…結像レンズ２０…ハーフミラー２１…ビームスプリッタ２２…ピンホール２３…光源２４…ハーフミラー２５…光源２６…ＩＲカットフィルタ２７…バンドパスフィルタ３０…光ファイバ３０ａ…出射端３０ｂ…入射端３１…外部光源４０…ビームスプリッタ４１…結像レンズ４２…ピンホール４３…光源５１…コリメータレンズ５２…遮蔽板５３…集光レンズ５４…分割受光素子５５…信号処理系５６…ビームスプリッタ５７…ピンホール５８…光源

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA06 AA19 CC01 CC25 DD00 FF10 FF41 FF49 GG06 GG22 HH04 HH13 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL20 LL26 LL30 LL36 LL37 LL46 LL50 2H051 AA10 BA53 BA70 BA72 CB14 CC03 CC04 CC13 2H052 AC04 AC34 AD09 AF02 AF23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定光を被検体に対し集光スポットとし
て照射するとともに、前記被検体から反射した反射光を
受光手段で受光し、該受光手段の出力により前記被検体
面の合焦を検出する焦点検出装置において、前記測定光の投影像と光学的に共役の位置に配置された
指標と、前記指標を照明する可視光域の光を発光する光源と、を
具備し、前記光源により照明された前記指標の像の光を前記測定
光の光路を通して前記被検体に対し照射するとともに、
前記被検体から反射した前記指標の像を前記被検体上に
照射される前記測定光の集光スポットとして観察可能に
したことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】前記測定光は、レーザー光からなり、前
記指標はピンホールからなることを特徴とする請求項１
記載の焦点検出装置。
【請求項３】測定光を被検体に対し集光スポットとし
て照射するとともに、前記被検体から反射した反射光を
受光手段で受光し、該受光手段の出力により前記被検体
面の合焦を検出する焦点検出装置において、前記測定光の投影像と光学的に共役の位置に出射端が配
置されるとともに、前記出射端より可視光域の光を発す
る光ファイバを具備し、前記光ファイバの出射端からの光を前記測定光の光路を
通して前記被検体に対し照射するとともに、前記被検体
から反射した前記出射端の像を前記被検体上に照射され
る前記測定光の集光スポットとして観察可能にしたこと
を特徴とする焦点検出装置。