JPH0563772B2 - - Google Patents
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- JPH0563772B2 JPH0563772B2 JP30803086A JP30803086A JPH0563772B2 JP H0563772 B2 JPH0563772 B2 JP H0563772B2 JP 30803086 A JP30803086 A JP 30803086A JP 30803086 A JP30803086 A JP 30803086A JP H0563772 B2 JPH0563772 B2 JP H0563772B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は透明体を介在する場合の焦点位置合
わせに好適な非接触自動焦点位置合わせ方法に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a non-contact automatic focus positioning method suitable for focus positioning when a transparent body is involved.
〈従来の技術〉
様々なサイズ、形状、物性を有する対象物へ、
光学的に非接触で焦点位置合わせすることは、技
術的に難しい問題である。しかし、その非接触に
よる焦点位置合わせ技術の用途が非常に多くある
ことから、今でも多くの学者が研究を重ねている
課題である。<Conventional technology> For objects with various sizes, shapes, and physical properties,
Optically non-contact focusing is a technically difficult problem. However, because there are so many uses for this non-contact focusing technology, it is still a subject that many scholars are researching.
そして、従来行われてきた一般的な焦点位置合
わせ技術として、コンピユータを利用した画像処
理技術があるが、この画像処理技術にあつては、
装置が大掛かりになること、また画像走査を行う
ので焦点位置合わせ速度が遅いこと等の問題点が
多くあり、あまり実用的であるとは言えなかつ
た。 As a conventional focus positioning technique, there is an image processing technique using a computer.
There are many problems such as the large size of the device and the slow focus positioning speed due to image scanning, so it cannot be said to be very practical.
そこで、本発明者は上記の如き要請に応じるた
め、長年にわたる鋭意研究をしてきた結果とし
て、先に非接触自動位置合わせ装置(特願昭60−
214773号参照)を提案した。 Therefore, in order to meet the above-mentioned demands, the present inventor has conducted intensive research over many years and has developed a non-contact automatic positioning device (patent application filed in 1983-
214773).
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、作今の技術進歩の速さに応じ
て、光学的感知の難しい透明体を介在して光学的
に焦点位置合わせを行わなければならない場合が
多くなつてきた。<Problems to be solved by the invention> However, with the speed of technological progress, it is increasingly necessary to optically align the focus using a transparent body that is difficult to detect optically. It's here.
そこで、本発明者はこの先の提案に基づいて研
究を重ね、そのような光学的に感知の難しい透明
体を介在する場合でも、正確且つ瞬時に焦点位置
合わせできる方法を開発したものである。 Therefore, the present inventor has conducted extensive research based on the previous proposal, and has developed a method that allows accurate and instantaneous focus positioning even when such a transparent object that is optically difficult to detect is interposed.
〈問題点を解決するための手段〉
この発明に係る非接触自動焦点位置合わせ方法
は、上記の目的を達成するために、光学機構の光
軸と平行に発せられた測定光束としての偏光He
−Neレーザ光線を、光軸に対して45度の傾斜角
度を保ちつつ平行移動自在な可動ミラーにて反射
し、該可動ミラーにて反射された測定光束を、光
軸と45度の傾斜角度で配された固定ミラーにて反
射し、該固定ミラーにて反射された測定光束を、
対物レンズで屈折せしめ、そして透明体を介在さ
せてから不透明体へ向けて照射し、該不透明体の
表面で反射された測定光束を、再度対物レンズに
屈折せしめてから光位置検出器にて受光し、該光
位置検出器からの位置信号に対応する焦点位置合
わせ機構にて、少なくとも不透明体と対物レンズ
との間の距離を調整することにより、測定光束を
不透明体の表面へ自動的に焦点位置合わせするも
のであつて、
前記可動ミラーを不透明体側へ平行移動させる
ことにより、固定ミラーにて反射された測定光束
を対物レンズの中心部側で屈折せしめ、測定光束
を光軸に接近させた小さい照射角度でもつて、介
在する透明体及び不透明体に照射するものであ
る。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the non-contact automatic focusing method according to the present invention uses polarized He as a measurement light beam emitted parallel to the optical axis of an optical mechanism.
-The Ne laser beam is reflected by a movable mirror that can be moved in parallel while maintaining an inclination angle of 45 degrees with respect to the optical axis, and the measurement light beam reflected by the movable mirror is reflected at an inclination angle of 45 degrees with respect to the optical axis. The measurement light beam reflected by the fixed mirror is reflected by the fixed mirror arranged at
It is refracted by an objective lens, then irradiated onto an opaque body through a transparent body, and the measurement light beam reflected on the surface of the opaque body is refracted by the objective lens and then received by an optical position detector. The measurement light beam is automatically focused onto the surface of the opaque body by adjusting at least the distance between the opaque body and the objective lens using a focus positioning mechanism corresponding to the position signal from the optical position detector. By moving the movable mirror in parallel toward the opaque body, the measurement light beam reflected by the fixed mirror is refracted toward the center of the objective lens, and the measurement light beam approaches the optical axis. Even at a small irradiation angle, the intervening transparent and opaque bodies are irradiated.
〈作用〉
可動ミラーを不透明体側へ平行移動させること
により、固定ミラーにおける測定光束の反射点を
光軸側へ変化させ、測定光束を光軸に接近させ
る。測定光束が光軸に接近すると、測定光束は対
物レンズの中心部側で屈折し、光軸に対する小さ
い照射角度でもつて介在する透明体及び不透明体
に照射される。すると、測定光束が光軸に接近し
ていることから、不透明体がよほど極小でない限
り、測定光束は透明体の介在にもかかわらず必ず
不透明体へ照射される。測定光束が不透明体へ照
射されれば、透明体の表面で反射される測定光束
よりも、不透明体の表面で反射された測定光束の
方が強いので、焦点は必ず不透明体の表面に合う
こととなる。<Operation> By moving the movable mirror in parallel toward the opaque body, the reflection point of the measurement light beam on the fixed mirror is changed toward the optical axis side, and the measurement light beam approaches the optical axis. When the measurement light beam approaches the optical axis, the measurement light beam is refracted at the center of the objective lens, and is irradiated onto the intervening transparent and opaque bodies even at a small irradiation angle with respect to the optical axis. Then, since the measurement light flux is close to the optical axis, the measurement light flux is always irradiated onto the opaque body, even though there is a transparent body, unless the opaque body is extremely small. When the measurement light beam is irradiated onto an opaque object, the measurement light beam reflected from the surface of the opaque object is stronger than the measurement light beam reflected from the surface of the transparent object, so the focus must always be on the surface of the opaque object. becomes.
実施例
以下この発明の好適な実施例を図面に基づいて
説明する。Embodiments Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
まず、最初に本発明を実施するための装置の基
本構造を、第1図〜第3図に基づいて説明する。
1はレーザ機構、2は光学機構〔図中二点鎖線で
囲んだ部分〕、3は焦点位置合わせ機構、4は対
象物、をそれぞれ示している。 First, the basic structure of an apparatus for carrying out the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 3.
Reference numeral 1 indicates a laser mechanism, 2 an optical mechanism (encircled by a two-dot chain line in the figure), 3 a focus positioning mechanism, and 4 an object.
レーザ機構1は、測定光束aとしての偏光He
−Neレーザ光線、つまり偏光されたHe−Neレ
ーザ光線を、後述する光学機構2の光軸5と平行
に発するものである。 The laser mechanism 1 emits polarized light He as the measurement light flux a.
-Ne laser beam, that is, a polarized He--Ne laser beam, is emitted parallel to the optical axis 5 of optical mechanism 2, which will be described later.
光学機構2は、可動ミラー6、固定ミラー7、
対物レンズ8、結像レンズ9、拡大レンズ10、
光位置検出器11、とを備えている。可動ミラー
6は、レーザ機構1から発せられた測定光束a
を、光軸5に対して平行移動しつつ直角方向へ反
射できるようになつている。固定ミラー7はハー
フミラーで、前記可動ミラー6にて反射された測
定光束bを再度直角に反射し、光軸5と平行な測
定光束cとするものである。固定ミラー7におけ
る反射点12は、可動ミラー6の平行移動位置に
応じて変化するものであり、またこの固定ミラー
7における反射点12の位置に応じて、固定ミラ
ー7から反射される測定光束cは光軸5に対して
接近・離反自在となる。 The optical mechanism 2 includes a movable mirror 6, a fixed mirror 7,
Objective lens 8, imaging lens 9, magnifying lens 10,
An optical position detector 11 is provided. The movable mirror 6 receives the measurement light beam a emitted from the laser mechanism 1.
can be reflected in a perpendicular direction while moving parallel to the optical axis 5. The fixed mirror 7 is a half mirror that reflects the measurement light beam b reflected by the movable mirror 6 at right angles again to form a measurement light beam c parallel to the optical axis 5. The reflection point 12 on the fixed mirror 7 changes depending on the parallel movement position of the movable mirror 6, and the measurement light beam c reflected from the fixed mirror 7 changes depending on the position of the reflection point 12 on the fixed mirror 7. can approach and move away from the optical axis 5.
次に、固定ミラー7にて反射された測定光束c
は、対物レンズ8にて屈折せしめられた後に対象
物4へ照射され、測定光束dとなつて焦点p1が
表面4aに合致する。対象物4への測定光束dの
照射角度θは、測定光束cの光軸5との距離に応
じて決定される。つまり、固定ミラー7で反射さ
れた測定光束cが光軸5から離反している場合
は、測定光束cは対物レンズ8の外周部側で屈折
するので大きい照射角度θでもつて対象物4へ照
射される。逆に、測定光束cが光軸5に接近して
いる場合は、測定光束cは対物レンズ8の中心部
側で屈折するので小さい照射角度θでもつて対象
物4へ照射されるものである。 Next, the measurement light beam c reflected by the fixed mirror 7
is refracted by the objective lens 8 and then irradiated onto the object 4, becoming a measuring light beam d whose focal point p1 coincides with the surface 4a. The irradiation angle θ of the measurement light beam d onto the object 4 is determined according to the distance of the measurement light beam c from the optical axis 5. In other words, when the measurement light beam c reflected by the fixed mirror 7 is away from the optical axis 5, the measurement light beam c is refracted at the outer peripheral side of the objective lens 8, so that it is irradiated onto the object 4 even at a large irradiation angle θ. be done. On the other hand, when the measurement light beam c is close to the optical axis 5, the measurement light beam c is refracted toward the center of the objective lens 8, so that it is irradiated onto the object 4 even at a small irradiation angle θ.
対象物4の表面4aにおいて照射角度θと同じ
反射角度でもつて反射した測定光束eは、対物レ
ンズ8にて再度屈折せしめられて光軸5と平行な
測定光束fとなる。この測定光束fは結像レンズ
9にて更に屈折されて測定光束gとなり、光軸5
上の再結像点p2を経て拡大レンズ10へと導か
れる。そして、測定光束gはこの拡大レンズ10
にて屈折され、測定光束hとなつて光位置検出器
11の2分割ホトセンサー11a,11bで受光
される。 The measurement light beam e reflected at the same reflection angle as the irradiation angle θ on the surface 4a of the object 4 is refracted by the objective lens 8 to become a measurement light beam f parallel to the optical axis 5. This measurement light flux f is further refracted by the imaging lens 9 to become a measurement light flux g, and the optical axis 5
It is guided to the magnifying lens 10 via the upper reimaging point p2. Then, the measurement light flux g is this magnifying lens 10
The light beam is refracted at , becomes a measurement light beam h, and is received by the two-split photosensors 11a and 11b of the optical position detector 11.
そして、この光位置検出器11としては、半導
体光位置検出器(PSD)を採用した。この半導
体光位置検出器(PSD)は、画像上で走査を行
わず入射光の位置情報を含んだ位置信号を得るこ
とができ、CCD,MOS等の固体撮像素子に比べ
て、より高い分解能を持ち高いサンプリンググレ
ードを得ることができる。そして、この光位置検
出器11は焦点位置合わせ機構3と電気的に接続
されており、光位置検出器11において測定光束
hがどちらのホトセンサー11a,11bにて受
光されたかを示す位置信号が焦点位置合わせ機構
3へ送られるようになつている。ホトセンサー1
1aは対象物4と対物レンズ8との距離を小さく
する信号を焦点位置合わせ機構3へ伝え、ホトセ
ンサー11bはその距離を大きくする位置信号を
伝えるようになつている。 As this optical position detector 11, a semiconductor optical position detector (PSD) was adopted. This semiconductor optical position detector (PSD) can obtain a position signal that includes position information of incident light without scanning the image, and has higher resolution than solid-state imaging devices such as CCD and MOS. A high sampling grade can be obtained. The optical position detector 11 is electrically connected to the focus alignment mechanism 3, and the optical position detector 11 receives a position signal indicating which photosensor 11a or 11b receives the measurement luminous flux h. It is designed to be sent to the focus positioning mechanism 3. Photo sensor 1
1a transmits a signal for reducing the distance between the object 4 and the objective lens 8 to the focus positioning mechanism 3, and the photosensor 11b transmits a position signal for increasing the distance.
焦点位置合わせ機構3としては、サーボ回路に
よつてモータを駆動させる非常に動作スピードの
速い「サーボ機構」を採用した。そして、この焦
点位置合わせ機構3は対象物4に接続してあり、
光位置検出器11からの位置信号に応じて、対象
物4と対物レンズ8との距離を調整し、対象物4
の表面4aで測定光束dの焦点p1が合致するよ
うにされている。尚、この焦点位置合わせ機構3
は、対物レンズ8(或いは光学機構2全体)の方
を移動させることもできるし、対象物4と対物レ
ンズ8(或いは光学機構2全体)の両方を移動さ
せることもできる。 As the focus positioning mechanism 3, a ``servo mechanism'' with an extremely fast operating speed, in which a motor is driven by a servo circuit, is adopted. This focus positioning mechanism 3 is connected to the object 4,
The distance between the object 4 and the objective lens 8 is adjusted according to the position signal from the optical position detector 11, and the distance between the object 4 and the objective lens 8 is adjusted.
The focal point p1 of the measurement light beam d is made to coincide with the surface 4a. In addition, this focus positioning mechanism 3
The objective lens 8 (or the entire optical mechanism 2) can be moved, or both the object 4 and the objective lens 8 (or the entire optical mechanism 2) can be moved.
焦点が合つている状態〔第1図参照〕
測定光束dの焦点p1が対象物4の表面4aに
合致している状態が、焦点位置合わせされている
状態であり、この状態において、対象物4から反
射された測定光束hは、ホトセンサー11a,1
1bの中立位置p3(即ち、バランスがとれてい
る位置)で受光され、焦点位置合わせ機構3を作
動させないようになつている。A focused state [see Fig. 1] A state in which the focal point p1 of the measurement light beam d matches the surface 4a of the object 4 is a focused state, and in this state, the object 4 The measurement luminous flux h reflected from the photosensors 11a, 1
The light is received at a neutral position p3 (that is, a balanced position) of 1b, and the focus positioning mechanism 3 is not activated.
対象物が光学機構側に近づいている状態〔第2図
参照〕
対象物4が光学機構2側へ外れて、焦点がズレ
ている場合には、対物レンズ8で屈折された測定
光束dが、対象物4表面4aにおける光軸5より
下方の反射点14にて反射され、そのまま対物レ
ンズ8、結像レンズ9を経て、先の再結像点p2
よりも先の再結像点15を通過し、拡大レンズ1
0の外周部側を通過して下側のホトセンサー11
bにて受光される。すると、その位置信号が焦点
位置合わせ機構3へ送られ、対象物4を光学機構
2から遠ざけるように移動させ、測定光束hがホ
トセンサー11a,11bの中立位置p3に来た
時に焦点位置合わせ機構3の作動は停止する。従
つて、前記第1図の如く測定光束dの焦点p1対
象物4の表面4aへ合うこととなる。A state in which the object is approaching the optical mechanism (see Figure 2). When the object 4 has moved toward the optical mechanism 2 and is out of focus, the measurement light beam d refracted by the objective lens 8 becomes It is reflected at a reflection point 14 below the optical axis 5 on the surface 4a of the object 4, passes through the objective lens 8 and the imaging lens 9, and then returns to the previous re-imaging point p2.
It passes through the re-imaging point 15 which is further ahead than the magnifying lens 1.
0 passing through the outer peripheral side of the lower photo sensor 11
The light is received at b. Then, the position signal is sent to the focus alignment mechanism 3, which moves the object 4 away from the optical mechanism 2, and when the measurement light beam h reaches the neutral position p3 of the photosensors 11a, 11b, the focus alignment mechanism 3 moves the object 4 away from the optical mechanism 2. 3 stops. Therefore, as shown in FIG. 1, the focal point p1 of the measurement light beam d is focused on the surface 4a of the object 4.
対象物が光学機構側から遠ざかつている状態〔第
3図参照〕
先とは逆に、対象物4が光学機構2から遠ざか
つて、表面4aが焦点p1からズレている場合に
は、対物レンズ8で屈折された測定光束dが、対
象物4の表面4aにおける光軸5より上方の反射
点16にて反射され、そのまま対物レンズ8、結
像レンズ9、拡大レンズ10、そして手前の再結
像点17を経て、上側のホトセンサー11aに受
光される。すると、その位置信号が焦点位置合わ
せ機構3へ送られ、焦点位置合わせ機構3が対象
物4を光学機構2側へ近づけるように移動させ、
前記1図の如く測定光束dの焦点位置合わせを行
えるようになつている。A state in which the object is moving away from the optical mechanism (see Figure 3).Contrary to the above, when the object 4 is moving away from the optical mechanism 2 and the surface 4a is deviated from the focal point p1, the objective lens 8 The measurement light beam d refracted by the object 4 is reflected at a reflection point 16 above the optical axis 5 on the surface 4a of the object 4, and is directly transferred to the objective lens 8, the imaging lens 9, the magnifying lens 10, and then re-imaging the near side. The light passes through point 17 and is received by the upper photosensor 11a. Then, the position signal is sent to the focus alignment mechanism 3, and the focus alignment mechanism 3 moves the object 4 closer to the optical mechanism 2,
As shown in FIG. 1, the focal position of the measurement light beam d can be adjusted.
このように、対象物4が対物レンズ8の焦点p
1から外れていたとしても、それを自動的に是
正・調整し、測定光束dの焦点p1を対象物4の
表面4aにピタリと合わせることができる。更
に、対象物4が、仮に光軸5に対して傾斜状態で
あつたとしても、その対象物4の表面4aからの
乱反射光にて光位置検出器11及び焦点位置合わ
せ機構3を作動することが出来るので問題はな
い。尚、以上の基本構造において、固定ミラー7
として、ハーフミラーを採用したが、ダイクロツ
クミラー、レーザミラーその他のミラーであつて
も構わない。また、光位置検出器11として半導
体光位置検出器(PSD)を採用したが、その他
の光位置検出器、例えばフオトダイオード(PD)
などを採用しても同程度の効果を期待できる。そ
して、焦点位置合わせ機構3として、サーボ機構
を採用したが、サーボ機構と同程度の動作スピー
ドを有する機構であれば他のものでも同じ効果を
得ることができる。更に、光位置検出器11の直
前位置に偏向フイルターを配し、偏光He−Neレ
ーザ光線と同波長(6328Å)付近の入射光を遮断
し、耐ノイズ性を向上させることも可能である。 In this way, the object 4 is at the focal point p of the objective lens 8.
Even if it deviates from 1, it can be automatically corrected and adjusted, and the focal point p1 of the measurement light beam d can be perfectly aligned with the surface 4a of the object 4. Furthermore, even if the object 4 is tilted with respect to the optical axis 5, the optical position detector 11 and the focus positioning mechanism 3 can be operated by the diffusely reflected light from the surface 4a of the object 4. There is no problem because it can be done. In addition, in the above basic structure, the fixed mirror 7
Although a half mirror is used as the mirror, a dichroic mirror, laser mirror, or other mirror may also be used. In addition, although a semiconductor optical position detector (PSD) was adopted as the optical position detector 11, other optical position detectors, such as a photodiode (PD)
Similar effects can be expected even if other methods are adopted. Although a servo mechanism is used as the focus positioning mechanism 3, the same effect can be obtained with other mechanisms as long as they have the same operating speed as the servo mechanism. Furthermore, it is also possible to arrange a polarizing filter immediately in front of the optical position detector 11 to block incident light having the same wavelength (6328 Å) as the polarized He--Ne laser beam, thereby improving noise resistance.
上記の装置を使用した本発明の説明を第4図及
び第5図に基づいて更に説明する。尚、先の基本
構造に説明と共通する部分については同一の符号
を付し、また光学機構2の対物レンズ8と対象物
4近辺だけを図示するものとし、その他の図示は
省略する。透明体19内部に小サイズの不透明体
(対象物4)20があり、その小サイズの不透明
体20の表面に焦点を合わせたい場合について説
明する。不透明体20が小さいので、照射角度θ
が大きいと対物レンズ8からの測定光束dは当た
らず、透明体19の表面19aで反射された測定
光束eにて光位置検出器11、焦点位置合わせ機
構3が作動し、この介在する透明体19の表面1
9aに焦点が合つてしまい、不透明体20に焦点
を合わせることができない〔第4図参照〕。 The present invention using the above-mentioned apparatus will be further explained with reference to FIGS. 4 and 5. In addition, the same reference numerals are given to the parts common to the above-mentioned basic structure and the explanation, and only the objective lens 8 of the optical mechanism 2 and the vicinity of the object 4 are illustrated, and the illustration of the other parts is omitted. A case will be described in which there is a small opaque body (object 4) 20 inside the transparent body 19 and it is desired to focus on the surface of the small opaque body 20. Since the opaque body 20 is small, the irradiation angle θ
If the value is large, the measuring light beam d from the objective lens 8 will not hit, and the optical position detector 11 and the focus positioning mechanism 3 will be activated by the measuring light beam e reflected by the surface 19a of the transparent body 19, and the intervening transparent body 19 surface 1
9a becomes in focus, and the opaque body 20 cannot be focused (see FIG. 4).
そこで、可動ミラー6を対象物側Bへ平行移動
させることにより、光軸5に接近させた小さい照
射角度θ1でもつて測定光束dを照射する〔第5
図参照〕。すると、測定光束dが光軸5に接近し
た状態で照射されるので、よほど不透明体20が
極小でない限り測定光束dは不透明体20に当た
ることとなる。測定光束dが不透明体20へ一旦
当たると、不透明体20から反射される測定光束
iの方が、透明体19の表面19aで反射される
測定光束eより強いので〔第6図参照〕。光位置
検出器11、焦点位置合わせ機構3はこの不透明
体20から反射した測定光束iにより作動し、不
透明体20の表面へ焦点を合わせることとなる
〔第7図参照〕。しかも、透明体19の厚さが大き
くても問題なく焦点位置合わせすることができ
る。従つて、電子回路(半導体等)を透明基板内
に封入した際の電子回路自体に焦点を合わせる場
合、本非接触自動焦点位置合わせ装置を顕微鏡に
組み込んで利用するとき、スライドガラスとカバ
ーガラスとで挟持された対象物としての検体自体
に焦点を合わせる場合などに好適である。更に、
不透明体20が透明体19の内部に存在する場合
だけでなく、前述と同様、透明体19の裏面19
b側に不透明体20などが接合又は離間配置され
ている場合も、その不透明体20の方へ焦点を合
わせることができる。 Therefore, by moving the movable mirror 6 parallel to the object side B, the measurement light beam d is irradiated even at a small irradiation angle θ1 that approaches the optical axis 5 [5th
See figure]. Then, since the measurement light flux d is irradiated close to the optical axis 5, the measurement light flux d will hit the opaque body 20 unless the opaque body 20 is very small. Once the measurement light flux d hits the opaque body 20, the measurement light flux i reflected from the opaque body 20 is stronger than the measurement light flux e reflected from the surface 19a of the transparent body 19 (see FIG. 6). The optical position detector 11 and the focus positioning mechanism 3 are activated by the measurement light beam i reflected from the opaque body 20, and focus on the surface of the opaque body 20 (see FIG. 7). Furthermore, even if the thickness of the transparent body 19 is large, the focal position can be adjusted without any problem. Therefore, when focusing on the electronic circuit (semiconductor, etc.) encapsulated in a transparent substrate, when using this non-contact automatic focus positioning device in a microscope, it is necessary to use the slide glass and cover glass. This is suitable when focusing on the specimen itself as an object held between the two. Furthermore,
Not only when the opaque body 20 is present inside the transparent body 19, but also when the back surface 19 of the transparent body 19 is present as described above.
Even when an opaque body 20 or the like is arranged on the b side, the focus can be set toward the opaque body 20.
〈効果〉
この発明に係る非接触自動焦点位置合わせ方法
は、以上説明してきた如き内容のものであつて、
可動ミラーを不透明体側へ平行移動させることに
より、測定光束の照射角度を小さくするので、透
明体を介在して不透明体へ焦点位置合わせしなけ
ればならない場合でも、不透明体自体へ焦点位置
合わせをすることができる。<Effects> The non-contact automatic focus positioning method according to the present invention has the contents as described above, and has the following features:
By moving the movable mirror in parallel toward the opaque object, the irradiation angle of the measurement light beam is reduced, so even if the focus needs to be adjusted to the opaque object through a transparent object, the focus can be aligned to the opaque object itself. be able to.
測定光束として偏光He−Neレーザ光線を採用
したので、他のレーザ光線に比べて光束が細いう
えに集光スポツトが非常に小さく広がらないの
で、その分、光位置検出器での位置検出を高精度
(高分解能)で行えるものである。この偏光He−
Neレーザ光線の集光スポツトの径は対物レンズ
の倍率にもよるが、大体1μ〜100μと非常に小さ
いものである(つまり、焦点位置合わせ精度が高
い)。 Since a polarized He-Ne laser beam is used as the measurement light beam, the light beam is narrower than other laser beams, and the focal spot is very small and does not spread out, so the position detection with the optical position detector is improved accordingly. This can be done with high precision (high resolution). This polarized light He−
Although the diameter of the condensing spot of the Ne laser beam depends on the magnification of the objective lens, it is very small, approximately 1 μ to 100 μ (that is, the focus positioning accuracy is high).
また、この発明の実施例によれば、
測定光束の変位を拡大レンズで拡大するので、
小さな変位も見逃さずに正確に拡大し、その後光
位置検出器にて位置検出するので、高精度の位置
検出を実現することができる。従つて、対物レン
ズと対象物との間隔が大きく焦点精度が低下しや
すい状況であつても、高精度の焦点位置合わせを
実現することができる(つまり、焦点位置合わせ
精度が高い)。 Further, according to the embodiment of the present invention, since the displacement of the measurement light beam is magnified by the magnifying lens,
Since even small displacements are accurately magnified without being overlooked, and the position is then detected by an optical position detector, highly accurate position detection can be achieved. Therefore, even in a situation where the distance between the objective lens and the object is large and the focus accuracy tends to decrease, highly accurate focus positioning can be achieved (that is, the focus positioning accuracy is high).
光位置検出器としての半導体光位置検出器
(PSD)は、検出した測定光束のスポツトの重心
位置を出力するだけなので、輝度分布が変化して
も影響を受けず、対象物の表面における輝度分布
(コントラスト)によつて焦点位置合わせ精度が
影響を受けない(つまり、耐ノイズ性、測定の確
実性が高い)。 The semiconductor optical position detector (PSD) as an optical position detector only outputs the position of the center of gravity of the spot of the detected measurement light beam, so it is not affected by changes in the brightness distribution, and the brightness distribution on the surface of the object Focus positioning accuracy is not affected by (contrast) (that is, noise resistance and measurement reliability are high).
光位置検出器として半導体光位置検出器
(PSD)を採用し、且つ焦点位置合わせ機構とし
てサーボ機構を採用したので、平均10mmsecの素
早い動作で、光学機構と対象物との間の距離を調
整することができる(つまり、焦点位置合わせ速
度が速い)。 A semiconductor optical position detector (PSD) is used as the optical position detector, and a servo mechanism is used as the focus positioning mechanism, so the distance between the optical mechanism and the object can be adjusted with a quick movement of 10 mmsec on average. (that is, the focus positioning speed is fast).
第1図は本発明の一実施例を実施する装置の基
本構造を示す概略説明図、第2図は対象物が光学
機構側へズレている状態を示す第1図相当の概略
説明図、第3図は対象物が反光学機構側へズレて
いる状態を示す第1図相当の概略説明図、第4図
は照射角度が大きい状態の拡大説明図、第5図は
照射角度が小さい状態を示す第4図相当の拡大説
明図、第6図は第5図中の矢示部分を示す拡大
図、第7図は不透明体に焦点が合つている状態を
示す第6図相当の拡大図である。
1…レーザ機構、2…光学機構、3…焦点位置
合わせ機構、4…対象物、5…光軸、6…可動ミ
ラー、7…固定ミラー、8…対物レンズ、9…結
像レンズ、11…光位置検出器、20…不透明体
(対象物)、p1…焦点、θ,θ1…照射角度、a
〜i…測定光束。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the basic structure of an apparatus implementing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram corresponding to FIG. Figure 3 is a schematic explanatory diagram equivalent to Figure 1 showing a state in which the object is shifted toward the opposite side of the optical mechanism, Figure 4 is an enlarged explanatory diagram of a state where the irradiation angle is large, and Figure 5 shows a state where the irradiation angle is small. FIG. 6 is an enlarged view corresponding to FIG. 4, FIG. 6 is an enlarged view showing the arrowed part in FIG. 5, and FIG. 7 is an enlarged view equivalent to FIG. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser mechanism, 2... Optical mechanism, 3... Focus alignment mechanism, 4... Target, 5... Optical axis, 6... Movable mirror, 7... Fixed mirror, 8... Objective lens, 9... Imaging lens, 11... Optical position detector, 20... Opaque body (object), p1... Focus, θ, θ1... Irradiation angle, a
~i...Measurement luminous flux.
Claims (1)
としての偏光He−Neレーザ光線を、光軸に対し
て45度の傾斜角度を保ちつつ平行移動自在な可動
ミラーにて反射し、 該可動ミラーにて反射された測定光束を、光軸
と45度の傾斜角度で配された固定ミラーにて反射
し、 該固定ミラーにて反射された測定光束を、対物
レンズで屈折せしめ、そして透明体を介在させて
から不透明体へ向けて照射し、 該不透明体の表面で反射された測定光束を、再
度対物レンズに屈折せしめてから光位置検出器に
て受光し、 該光位置検出器からの位置信号に対応する焦点
位置合わせ機構にて、少なくとも不透明体と対物
レンズとの間の距離を調整することにより、測定
光束を不透明体の表面へ自動的に焦点位置合わせ
するものであつて、 前記可動ミラーを不透明体側へ平行移動させる
ことにより、固定ミラーにて反射された測定光束
を対物レンズの中心部側で屈折せしめ、測定光束
を光軸に接近させた小さい照射角度でもつて、介
在する透明体及び不透明体に照射することを特徴
とする非接触自動焦点位置合わせ方法。[Claims] 1. A polarized He-Ne laser beam as a measurement light beam emitted parallel to the optical axis of an optical mechanism is applied to a movable mirror that can be moved in parallel while maintaining an inclination angle of 45 degrees with respect to the optical axis. The measuring beam reflected by the movable mirror is reflected by a fixed mirror arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis, and the measuring beam reflected by the fixed mirror is reflected by an objective lens. The measurement light beam is refracted and then irradiated onto an opaque body through a transparent body, and the measurement light beam reflected on the surface of the opaque body is refracted by an objective lens and then received by an optical position detector. By adjusting at least the distance between the opaque body and the objective lens using a focus positioning mechanism corresponding to the position signal from the optical position detector, the measurement light beam is automatically focused on the surface of the opaque body. By moving the movable mirror in parallel toward the opaque body, the measurement light beam reflected by the fixed mirror is refracted toward the center of the objective lens, and the measurement light beam approaches the optical axis at a small irradiation angle. A non-contact automatic focus positioning method characterized by irradiating an intervening transparent body and an opaque body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30803086A JPS63163314A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Noncontact automatic focus positioning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30803086A JPS63163314A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Noncontact automatic focus positioning method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63163314A JPS63163314A (en) | 1988-07-06 |
JPH0563772B2 true JPH0563772B2 (en) | 1993-09-13 |
Family
ID=17976041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30803086A Granted JPS63163314A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Noncontact automatic focus positioning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63163314A (en) |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP30803086A patent/JPS63163314A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63163314A (en) | 1988-07-06 |
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