JP3944377B2

JP3944377B2 - Focus detection device

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Publication number: JP3944377B2
Application number: JP2001324035A
Authority: JP
Inventors: 章弘藤井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2003131116A

Description

【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１０、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、半導体レーザーから出射された赤外域の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、前記可視光域の光を発光する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の位置と前記被検体上に照射される前記測定光の集光スポット位置を一致させ、前記指標の像の位置を前記測定光の集光スポット位置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、前記指標は円形又は十字線パターンの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、請求項１記載の発明において、前記可視光域の光を発光する光源は、ＬＥＤであることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、半導体レーザーから出射された赤外域の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、前記測定光の発光点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、前記可視光域の光を発光する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の位置と前記被検体上に照射される前記測定光の集光スポット位置を一致させ、前記出射端の像の位置を前記測定光の集光スポット位置として観察可能にしたことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１または４記載の発明において、前記可視光域の光を発する光源は、常時点灯、または前記被検体面の合焦を検出する時のみ点灯することを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、前記赤外域の測定光の透過を阻止し、且つ、前記可視光域の光を発光する光源により照明された前記指標の像の光を透過させるＩＲカットフィルタを備えることを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項４記載の発明において、前記赤外域の測定光の透過を阻止し、且つ、前記可視光域の光を発光する光源により照明された前記出射端の像の光を透過させるＩＲカットフィルタを備える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２７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１４ａ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。
【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、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。
【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４１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。
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a focus detection apparatus that optically focuses a processing surface such as an IC substrate or a material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of focus detection apparatus is configured as shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser that generates laser light in the infrared region as measurement light. Laser light emitted from the semiconductor laser 1 is applied to the polarization beam splitter 2. The light reflected by the polarization beam splitter 2 is converted into a parallel beam by the imaging lens 3, enters the objective lens 6 through the ¼ wavelength plate 4 and the dichroic mirror 5, and is the surface to be measured 7 which is the subject. For example, the light is condensed on the surface of the IC substrate or the processed surface of the material. Then, the reflected light reflected by the surface to be measured 7 is irradiated again to the polarization beam splitter 2 through the objective lens 6, the dichroic mirror 5, the quarter wavelength plate 4 and the imaging lens 3.
[0003]
In this case, when the reflected light is transmitted through the quarter-wave plate 4, the polarization direction is shifted by 90 °, so that the reflected light is transmitted through the polarization beam splitter 2 and incident on the beam splitter 8, where two directions It is distributed to.
[0004]
Of these, the light transmitted through the beam splitter 8 is received by the first light receiving element 10 as the light receiving means through the first diaphragm 9 placed before the focal point, and the light reflected by the beam splitter 8. Is received by the second light receiving element 12 as the light receiving means through the second diaphragm 11 placed after the focal point. The first and second light receiving elements 10 and 12 output electrical signals a and b corresponding to the amount of reflected light received, respectively, and input the electrical signals a and b to the signal processing system 13. The signal processing system 13 performs a predetermined calculation on the input electrical signals a and b, and outputs a displacement signal corresponding to the displacement of the measured surface 7.
[0005]
In this case, assuming that the electrical signals a and b having the characteristics shown in FIG. 6 are output from the first and second light receiving elements 10 and 12, the signal processing system 13 has the characteristics shown in FIG. A displacement signal c is output, the displacement of the surface to be measured 7 is measured based on the displacement signal c, and focus detection for the surface to be measured 7 is performed.
[0006]
Incidentally, such focus detection is usually performed while observing the surface 7 to be measured. In this case, the dichroic mirror 5 described above has a characteristic that reflects light components in the infrared wavelength region or more and transmits light in the visible region, and the observation optical system 14 receives laser light. And only visible light can be captured.
[0007]
For observation of the surface 7 to be measured, the surface 7 to be measured is illuminated with visible light. Reflected light from the surface to be measured 7 is applied to the dichroic mirror 5 through the objective lens 6, and light transmitted through the dichroic mirror 5 is collected by the imaging lens 14 a of the observation optical system 14, and the surface to be measured 7 is measured. These observation images are observed by an eyepiece lens or a CCD camera (not shown).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In such a focus detection apparatus, the spot of the semiconductor laser 1 focused on the surface 7 to be measured is theoretically narrowed to the diffraction limit and becomes a very small focused spot. The measurement is performed on a very small area on the surface to be measured 7 irradiated with the light spot.
[0009]
However, since the spot of the laser beam reflected by the surface to be measured 7 is prevented from entering the observation optical system 14 by the dichroic mirror 5 at the time of focus detection, the observation for observing the surface to be measured 7 is observed. A person cannot know the spot position of the laser beam. That is, the observer observes the surface to be measured 7 while performing focus detection, but can completely know which region on the surface to be measured 7 is subjected to focus detection. Can not.
[0010]
For this reason, conventionally, for example, when focus detection is performed on a minute area of the surface 7 to be measured, the detection target area must be accurately moved with respect to the spot position of the laser light that is empirically remembered. In other words, there is a problem that the work for this requires skill.
[0011]
In addition, an observer who does not have a skillful technique switches to a high-magnification objective lens so that the detection target area becomes a sufficiently large image, and moves the enlarged area image to the spot position of the laser beam. However, since the field of view itself becomes extremely narrow by using a high-magnification objective lens, there is a problem that workability is further deteriorated.
[0012]
On the other hand, in order to clarify the position of the laser spot, the observation image captured by the CCD camera is observed on the TV monitor and the approximate position of the laser spot is marked on the TV monitor. Since a system is required, the apparatus becomes large and expensive in price.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a focus detection apparatus that can obtain excellent workability and can reliably perform focus detection in a minute region.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1In the infrared region emitted from the semiconductor laserIn a focus detection apparatus that irradiates a subject with measurement light as a focused spot, receives reflected light reflected from the subject with a light receiving means, and detects the focus of the subject surface by the output of the light receiving means An index placed at a position optically conjugate with the projected image of the measurement light, and a light source that emits light in a visible light range that illuminates the index,Emits light in the visible light rangeThe light of the index image illuminated by the light source is irradiated to the subject through the optical path of the measurement light, and the position of the index image reflected from the subject and the measurement irradiated onto the subject Light focusing spotThe position of the index image is matched with the position of the index image.It is characterized by being made observable.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the measurement light is a laser beam, and the index isPinhole with circular or cross patternIt is characterized by consisting of.
[0016]
  The invention described in claim 3The invention according to claim 1 is characterized in that the light source that emits light in the visible light region is an LED.
  The invention according to claim 4 is an infrared region emitted from a semiconductor laser.In a focus detection apparatus that irradiates a subject with measurement light as a focused spot, receives reflected light reflected from the subject with a light receiving means, and detects the focus of the subject surface by the output of the light receiving means The measurement lightOf luminous pointAn exit end is disposed at a position optically conjugate with the projected image, and an optical fiber that emits light in a visible light region from the exit end is provided.Emits light in the visible light rangeThe light from the output end of the optical fiber is irradiated to the subject through the optical path of the measurement light, and the position of the image of the output end reflected from the subject and the measurement light irradiated onto the subject Focus spotMatch the positionOutput endThe position of the focused light spot of the measurement lightIt is characterized by being made observable.
  According to a fifth aspect of the present invention, in the first or fourth aspect of the invention, the light source that emits light in the visible light region is always turned on or only when the in-focus state of the subject surface is detected. It is said.
  According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light of the index image illuminated by a light source that blocks the transmission of the measurement light in the infrared region and emits the light in the visible light region. An IR cut filter that transmits the light is provided.
The invention according to claim 7 is the light of the image of the emission end illuminated by a light source that blocks transmission of the measurement light in the infrared region and emits light in the visible light region. It is characterized by comprising an IR cut filter that transmits light.
[0017]
As a result, according to the present invention, since the position of the focused spot on the subject of the measurement light for focus detection can be easily known from the image position of the index, the observer can determine the position of the measurement light. There is no need to memorize empirically, and a series of operations for focus detection can be simplified.
[0018]
Further, according to the present invention, even when the region on the subject on which the focus is to be detected is extremely small, it is possible to cope with it by simply moving the image position of the index to the target region.
[0019]
Furthermore, according to the present invention, since light from the outside can be guided by the optical fiber, it is possible to select the color and adjust the light amount according to the subject surface by selecting the external light source. Various user requests can be answered by combining.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a confocal focus detection apparatus to which the present invention is applied, and the same parts as those in FIG.
[0022]
In this case, a half mirror 20 is arranged instead of the dichroic mirror 5 described in FIG.
[0023]
A beam splitter 21 is disposed in the optical path between the semiconductor laser 1 and the polarization beam splitter 2. In addition, a circular pinhole 22 is arranged as an index in the optical path divided by the beam splitter 21, and a light source such as an LED that emits light in the visible light region that illuminates the pinhole 22 behind the pinhole 22. 23 is arranged. In this case, the pinhole 22 is disposed at a position optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1.
[0024]
It should be noted that the light source 23 may be turned on only at the time of focus detection even if it is always turned on.
[0025]
A half mirror 24 is disposed in the optical path between the half mirror 20 and the objective lens 6, and a light source 25 that emits light in the visible light region that illuminates the surface to be measured 7 is disposed in the split optical path of the half mirror 24. Has been.
[0026]
An IR cut filter 26 is disposed in the optical path between the half mirror 20 and the observation optical system 14. This IR cut filter 26 prevents the transmission of light components in the infrared wavelength region or more out of the reflected light reflected from the surface 7 to be measured and transmitted through the half mirror 20, and only the light in the visible light region is observed in the observation optical system 14. It is for transmitting to the side.
[0027]
Further, a band pass filter 27 is disposed in the optical path between the polarization beam splitter 2 and the beam splitter 8. The band-pass filter 27 prevents the transmission of light in the visible light region out of the reflected light reflected by the surface 7 to be measured and reflected by the half mirror 20, and the first and second light components in the infrared wavelength region or more are blocked. It is for making it permeate | transmit to the light receiving elements 10 and 12 side.
[0028]
In such a configuration, when a laser beam is emitted from the semiconductor laser 1, the laser beam is transmitted through the beam splitter 21 and applied to the polarization beam splitter 2. The light reflected by the polarization beam splitter 2 is converted into a parallel beam by the imaging lens 3, passes through the quarter-wave plate 4, is reflected by the half mirror 20 and enters the objective lens 6, and the surface 7 to be measured 7 The light is collected in a spot shape.
[0029]
The reflected light reflected by the surface 7 to be measured is transmitted again through the objective lens 6, reflected by the half mirror 20, and the polarization direction is shifted by 90 ° via the quarter-wave plate 4 and the imaging lens 3. The polarized beam splitter 2 is irradiated.
[0030]
As a result, the reflected light passes through the polarization beam splitter 2 and enters the beam splitter 8, where it is distributed in two directions. The light transmitted through the beam splitter 8 is received by the first light receiving element 10 through the first diaphragm 9 placed before the focal point, and the light reflected from the beam splitter 8 is focused. The light is received by the second light receiving element 12 through the second diaphragm 11 placed later. In addition, electric signals from the first and second light receiving elements 10 and 12 corresponding to the received light quantities are input to the signal processing system 13, where a predetermined calculation is executed and the displacement of the surface 7 to be measured is detected. A displacement signal corresponding to is output, and focus detection on the surface 7 to be measured is performed.
[0031]
In this case, a part of the reflected light reflected by the surface 7 to be measured of the laser light of the semiconductor laser 1 is transmitted through the half mirror 20, but is prevented from entering the observation optical system 14 side by the IR cut filter 26. The
[0032]
On the other hand, when light in the visible light range is emitted from the light source 25 in this state, the light is reflected by the half mirror 24, passes through the objective lens 6, and is irradiated on the surface 7 to be measured. Reflected light from the surface 7 to be measured is transmitted through the half mirrors 24 and 20 in order through the objective lens 6, and the light transmitted through the half mirrors 24 and 20 is transmitted through the IR cut filter 26 and is observed optically. An observation image of the surface 7 to be measured, which is condensed by the imaging lens 14a of the system 14 and subjected to focus detection, is observed by an eyepiece lens or a CCD camera (not shown).
[0033]
At the same time, when light in the visible light range is emitted from the light source 23, an image of the pinhole 22 illuminated by this light is incident on the beam splitter 21. Thereafter, an image is formed on the measured surface 7 through the same optical path as the light from the semiconductor laser 1. Further, the image of the pinhole 22 reflected by the surface 7 to be measured is sequentially transmitted through the half mirrors 24 and 20 through the objective lens 6, and the light transmitted through these half mirrors 24 and 20 passes through the IR cut filter 26. The light is transmitted and condensed by the imaging lens 14a of the observation optical system 14, and is displayed superimposed on the observation image of the surface 7 to be measured which is observed by the eyepiece lens or the CCD camera described above.
[0034]
In this case, since the position of the pinhole 22 is optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1, the image position of the pinhole 22 observed by the observation optical system 14 is the surface 7 to be measured. It is focused on and coincides with the spot position of the laser beam.
[0035]
Thereby, the observer can easily locate the spot of the laser beam from the image position of the pinhole 22 displayed on the observation image while observing the observation image of the surface 7 to be measured on which the focus detection is performed. Since it is possible to know, it is possible to easily confirm which region on the surface to be measured 7 the focus detection is performed on, and to measure the image position of the pinhole 22 on the surface 7 to be measured. By simply moving to the point, the laser beam spot can be accurately positioned with respect to a minute region.
[0036]
In this case, a part of the light reflected by the measured surface 7 of the image of the pinhole 22 illuminated by the light in the visible light range from the light source 25 and the light in the visible light range from the light source 23 is generated by the half mirror 20. Although reflected, the band-pass filter 27 blocks incidence on the first and second light receiving elements 10 and 12 side.
[0037]
Therefore, in this way, the position of the spot of the laser light from the semiconductor laser 1 on the surface to be measured 7 can be easily known from the image position of the pinhole 22 displayed superimposed on the observation image. Therefore, compared with the conventional case, the observer does not need to memorize the position of the laser spot empirically, and does not need to be skilled in the task for focus detection, thus simplifying a series of tasks for focus detection. be able to.
[0038]
Further, even when the magnification of the objective lens 6 is low and the area on the surface 7 to be measured where the focus is to be detected is very small, it can be dealt with by simply moving the image position of the pinhole 22 to the target area. Operability is obtained.
[0039]
Furthermore, since it is not necessary to mark the position of the laser spot with a TV system or the like, the system configuration is simpler and less expensive than those using these TV systems.
[0040]
(Modification)
In the above-described embodiment, an example using the circular pinhole 22 as an index has been described. However, the shape is not limited to this shape, and any pattern can be used as a mark in an observation image, such as a crosshair pattern. Such a shape may be used.
[0041]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0042]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the second embodiment, and the same parts as those in FIG.
[0043]
In this case, an optical fiber 30 is used instead of the pinhole 22 and the light source 23 described in FIG. In the optical fiber 30, an output end 30 a is disposed on the optical path divided by the beam splitter 21. The emission end 30 a is disposed at a position optically conjugate with the projected image of the light emission point of the semiconductor laser 1.
[0044]
In addition, an external light source 31 that emits light in the visible light region disposed outside the apparatus is connected to the incident end 30 b of the optical fiber 30. The external light source 31 may be turned on only when focus detection is performed even if the external light source 31 is always turned on.
[0045]
Even in such a configuration, when light in the visible light range is emitted from the external light source 31, the light from the emission end 30 a of the optical fiber 30 enters the beam splitter 21. Thereafter, an image is formed on the measured surface 7 through the same optical path as the light from the semiconductor laser 1. Further, the image of the exit end 30a of the optical fiber 30 reflected by the surface 7 to be measured is sequentially transmitted through the half mirrors 24 and 20 through the objective lens 6, and the light transmitted through these half mirrors 24 and 20 is IR. The light passes through the cut filter 26, is condensed by the imaging lens 14 a of the observation optical system 14, and is superimposed on the observation image of the surface 7 to be measured that is observed by the eyepiece lens or the CCD camera described above.
[0046]
In this case, since the position of the exit end 30a of the optical fiber 30 is optically conjugate with the projected image of the emission point of the semiconductor laser 1, the image position of the exit end 30a observed by the observation optical system 14 is It is condensed on the surface to be measured 7 and coincides with the spot position of the laser beam.
[0047]
Thereby, the observer can easily locate the spot of the laser beam from the image position of the emission end 30a displayed on the observation image while observing the observation image of the surface to be measured 7 on which the focus detection is performed. Since it is possible to know, it is possible to easily confirm which region on the surface 7 to be measured is being subjected to focus detection, and to measure the image position of the exit end 30a on the surface 7 to be measured. By simply moving to the point, the laser beam spot can be accurately positioned with respect to a minute region.
[0048]
Therefore, even in this way, the same effect as that of the first embodiment described above can be expected. Furthermore, since the light from the external light source 31 is guided by the optical fiber 30, the external light source 31 is selected. Thus, it is possible to select a color and adjust the amount of light according to the surface 7 to be measured, and by combining these, various user requests can be answered.
[0049]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0050]
FIG. 3 shows a schematic configuration of the third embodiment, and the same parts as those in FIG.
[0051]
In this case, instead of the beam splitter 21, the pinhole 22, and the light source 23 described in FIG. 1, a beam splitter 40 is disposed in the optical path between the quarter wavelength plate 4 and the half mirror 20. An imaging lens 41 is disposed in the divided optical path. A circular pinhole 42 is disposed at the focal position of the imaging lens 41 as an index, and a light source 43 such as an LED that emits light in the visible light region that illuminates the pinhole 42 behind the pinhole 42. Is arranged. In this case, the pinhole 42 is disposed at a position optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1.
[0052]
Note that the light source 43 may also be turned on only at the time of focus detection even if it is always turned on.
[0053]
Even in such a configuration, when light in the visible light range is emitted from the light source 43, the light of the image of the pinhole 42 illuminated by this light is incident on the imaging lens 41 and becomes parallel light and becomes a beam splitter. 40 is incident. Thereafter, the light is projected onto the measurement surface 7 through the same optical path as the light from the semiconductor laser 1. Further, the image of the pinhole 42 reflected by the surface 7 to be measured is sequentially transmitted through the half mirrors 24 and 20 through the objective lens 6, and the light transmitted through these half mirrors 24 and 20 passes through the IR cut filter 26. The light is transmitted and condensed by the imaging lens 14a of the observation optical system 14, and is displayed superimposed on the observation image of the surface 7 to be measured which is observed by the eyepiece lens or the CCD camera described above.
[0054]
In this case, since the position of the pinhole 42 is optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1, the image position of the pinhole 42 observed by the observation optical system 14 is the surface 7 to be measured. It is focused on and coincides with the spot position of the laser beam.
[0055]
Thus, the observer can easily determine the position of the laser light spot from the image position of the pinhole 42 displayed superimposed on the observation image while observing the observation image of the surface 7 to be measured where the focus is detected. Since it is possible to know, it is possible to easily confirm which region on the surface 7 to be measured is being subjected to focus detection, and to measure the image position of the pinhole 42 on the surface 7 to be measured. By simply moving to the point, the laser beam spot can be accurately positioned with respect to a minute region.
[0056]
Therefore, even in this way, the same effect as that of the first embodiment described above can be expected. Further, the imaging lens 41 for projecting the pinhole 42 onto the surface 7 to be measured is provided by the semiconductor laser 1. Since it is disposed at a position unrelated to the optical path of the laser beam, the characteristics of the focus detection optical system do not change even if the focal length of the imaging lens 41 is appropriately changed. This can change the projection magnification of the pinhole 42 on the surface 7 to be measured without changing the characteristics of the focus detection optical system, so that a convenient projection magnification can be set.
[0057]
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments described above, the confocal focus detection device has been described. However, in the fourth embodiment, the present invention is applied to a pupil division type focus detection device. Is shown.
[0058]
FIG. 4 shows a schematic configuration of the fourth embodiment, and the same parts as those in FIG.
[0059]
In this case, a collimator lens 51, a shielding plate 52, and a condensing lens 53 are arranged in the optical path of the laser light emitted from the semiconductor laser 1, and the laser light is converted into parallel light by the collimator lens 51 and shielded. Half of the light beam is shielded by the plate 52, and the remaining half of the light beam is projected onto the intermediate imaging position P by the condenser lens 53 and then irradiated to the polarization beam splitter 2. The light reflected by the polarization beam splitter 2 enters the objective lens 6 via the optical path C of the imaging lens 3, the quarter-wave plate 4, and the half mirror 20, and is condensed on the surface to be measured 7. The reflected light reflected by the surface to be measured 7 is polarized light whose polarization direction is shifted by 90 ° again via the optical path D of the objective lens 6, the half mirror 20, the quarter wavelength plate 4 and the imaging lens 3. Irradiated to the splitter 2. As a result, the reflected light passes through the polarization beam splitter 2 and forms an image on the two-divided light receiving element 54 via the bandpass filter 27.
[0060]
The two-divided light receiving element 54 has two photoelectric conversion units A and B, and these photoelectric conversion units A and B output electric signals a and b corresponding to the amounts of received reflected light, respectively. Then, these electric signals a and b are input to the signal processing system 55. The signal processing system 55 performs a predetermined calculation on the input electrical signals a and b, and outputs a displacement signal corresponding to the displacement of the measured surface 7.
[0061]
Also in this case, assuming that the electrical signals a and b having the characteristics shown in FIG. 6 are output from the photoelectric conversion units A and B, the displacement signal c having the characteristics shown in FIG. The displacement of the surface 7 to be measured is measured based on the displacement signal c, and the focus detection for the surface 7 to be measured is performed.
[0062]
On the other hand, a beam splitter 56 is disposed in the optical path between the condenser lens 53 and the polarizing beam splitter 2. In addition, a circular pinhole 57 is arranged as an index in the optical path divided by the beam splitter 56, and a light source such as an LED that emits light in the visible light range that illuminates the pinhole 57 behind the pinhole 57. 58 is arranged. In this case, the pinhole 57 is disposed at a position optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1.
[0063]
Note that the light source 58 may also be turned on only at the time of focus detection even if it is always turned on.
[0064]
Even in such a configuration, when light in the visible light range is emitted from the light source 58, the light of the image of the pinhole 57 illuminated by this light is incident on the beam splitter 56. Thereafter, the surface to be measured 7 is irradiated through the same optical path as the light from the semiconductor laser 1. Further, the image of the pinhole 57 reflected by the surface 7 to be measured is sequentially transmitted through the half mirrors 24 and 20 through the objective lens 6, and the light transmitted through the half mirrors 24 and 20 passes through the IR cut filter 26. The light is transmitted and condensed by the imaging lens 14a of the observation optical system 14, and is displayed superimposed on the observation image of the surface 7 to be measured which is observed by the eyepiece lens or the CCD camera described above.
[0065]
In this case, since the position of the pinhole 57 is optically conjugate with the projected image of the light emitting point of the semiconductor laser 1, the image position of the pinhole 57 observed by the observation optical system 14 is the surface 7 to be measured. It is focused on and coincides with the spot position of the laser beam.
[0066]
Thus, the observer can easily determine the position of the laser light spot from the image position of the pinhole 57 displayed superimposed on the observation image while observing the observation image of the surface to be measured 7 on which focus detection is performed. Since it is possible to know, it is possible to easily confirm which region on the surface to be measured 7 the focus detection is performed on, and to measure the image position of the pinhole 57 on the surface 7 to be measured. By simply moving to the point, the laser beam spot can be accurately positioned with respect to a minute region.
[0067]
Therefore, even in this way, the same effect as that of the first embodiment described above can be expected.
[0068]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
[0069]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a focus detection apparatus that can obtain excellent workability and can reliably perform focus detection in a minute region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional focus detection apparatus.
FIG. 6 is a view showing characteristics of an electric signal output from a light receiving element of the focus detection device.
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of a displacement signal output from a signal processing system of the focus detection apparatus.
[Explanation of symbols]
1 ... Semiconductor laser
2 ... Polarizing beam splitter
3. Imaging lens
4 ... 1/4 wavelength plate
5 ... Dichroic mirror
6 ... Objective lens
7 ... surface to be measured
8 ... Beam splitter
9 ... 1st aperture
10: First light receiving element
11 ... Second aperture
12 ... Second light receiving element
13 ... Signal processing system
14 ... Observation optical system
14a ... Imaging lens
20 ... half mirror
21 ... Beam splitter
22 ... pinhole
23 ... Light source
24 ... Half mirror
25 ... Light source
26 ... IR cut filter
27 ... Band pass filter
30: Optical fiber
30a: emitting end
30b ... Incident end
31 ... External light source
40. Beam splitter
41 ... Imaging lens
42 ... pinhole
43 ... Light source
51 ... Collimator lens
52 ... Shield plate
53 ... Condensing lens
54. Split light receiving element
55. Signal processing system
56 ... Beam splitter
57 ... pinhole
58 ... Light source

Claims

Infrared measurement light emitted from the semiconductor laser is irradiated to the subject as a focused spot, and reflected light reflected from the subject is received by the light receiving means, and the output of the light receiving means is used to output the surface of the subject. In a focus detection device that detects in-focus,
An index placed at a position optically conjugate with the projected image of the emission point of the measurement light;
A light source that emits light in a visible light range that illuminates the indicator,
The light of the index image illuminated by the light source that emits light in the visible light range is irradiated to the subject through the optical path of the measurement light, and the position of the index image reflected from the subject and the position A focus detection apparatus characterized in that the position of the condensing spot of the measurement light irradiated on the subject is matched so that the position of the index image can be observed as the position of the condensing spot of the measurement light .

The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the measurement light is a laser beam, and the index is a pinhole.

The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the light source that emits light in the visible light region is an LED.

Infrared measurement light emitted from the semiconductor laser is irradiated to the subject as a focused spot, and reflected light reflected from the subject is received by the light receiving means, and the output of the light receiving means is used to output the surface of the subject. In a focus detection device that detects in-focus,
An emission end is disposed at a position optically conjugate with the projected image of the emission point of the measurement light, and an optical fiber that emits light in the visible light region from the emission end is provided.
The light from the output end of the optical fiber that emits light in the visible light range is irradiated to the subject through the optical path of the measurement light, and the position of the image of the output end reflected from the subject and the subject A focus detection apparatus characterized in that the position of the condensing spot of the measurement light irradiated thereon is made coincident so that the position of the image at the exit end can be observed as the position of the condensing spot of the measurement light .

5. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the light source that emits light in the visible light region is always turned on or is turned on only when the focus of the subject surface is detected.

2. An IR cut filter that prevents transmission of measurement light in the infrared region and transmits light of an image of the index illuminated by a light source that emits light in the visible light region. The focus detection apparatus described.

An IR cut filter that prevents transmission of the measurement light in the infrared region and transmits light of the image at the emission end illuminated by a light source that emits light in the visible light region is provided. 4. The focus detection apparatus according to 4.