JPH0588072A - 自動焦点装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は小型で応答性がよく、無地のワー
クであっても合焦点を検出しうる自動焦点装置を提供す
ることを主要な特徴とする。 【構成】 半導体レーザー２１で発光されたレーザー光
はレンズ２２でコリメートされ、偏光ビームスプリッタ
２３からλ／４板２４に入射され、円偏光とされ、ミラ
ー２５から対物レンズ２を介してワーク５に照射され
る。ワーク５で反射された光は対物レンズ２からミラー
２５，λ／４板２４に入射され、紙面に対して平行な直
線偏光となり、偏光ビームスプリッタ２３を通過して集
光レンズ２６および半円柱レンズ２７から４分割フォト
ディテクタ２８に与えられ、焦点ずれが検出される。オ
ートフオーカスコントローラ３０はその焦点ずれに応じ
て、圧電素子１３により、アクチュエータ１０を対物レ
ンズ２の光軸方向に微動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動焦点装置に関し、
たとえば顕微鏡などで焦点を自動的に合せることのでき
るような自動焦点装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の顕微鏡における自動焦点装
置を示す概略図である。図３において、鏡筒１の先端に
は対物レンズ２が設けられ、接眼レンズ３から対物レン
ズ２を介してワーク５を観察できるようになっている。
鏡筒１の他端にはテレビカメラ４が設けられていて、ワ
ーク５の画像が対物レンズ２を介してテレビカメラ４に
よって撮像される。テレビカメラ４の出力の影像信号は
影像処理回路８に与えられる。影像処理回路８は影像信
号をモニターテレビ９に与えてワーク５の影像をモニタ
ーテレビ９に映し出すとともに、影像信号の高周波成分
が最大の点を合焦点として検出し、その検出信号をモー
タードライバー７に与える。モータードライバ７は鏡筒
１を昇降させるための位置決めモータ６を駆動する。位
置決めモータ６は対物レンズ２がワーク５に合焦するよ
うに鏡筒１を昇降させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の自動焦点装置では、合焦させるために鏡筒
１全体を昇降させる必要があり、装置が大型化してしま
うという欠点がある。さらに合焦点を検出するために
は、テレビ画面の１フレーム分の影像信号が必要とな
り、応答性が悪いという問題点がある。しかも、合焦点
の検出が画像処理によるものであるため、白紙や無地の
ガラス板などは検出することができなかった。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型で応答性がよく、無地のワークであっても合焦点を検
出しうる自動焦点装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、顕微鏡の対物レンズなどの高倍率レンズから対象物
に光を照射し、その反射光に基いて高倍率レンズの焦点
位置からのずれを検出し、そのずれを修正する自動焦点
装置であって、対物レンズに関連してアクチュエータを
設け、ずれの検出信号に応じて高倍率レンズの光軸方向
に圧電素子を微動させる。

【０００６】請求項２にかかる発明は、請求項１にかか
るアクチュエータはヒンジ形１次元平行ばねによって弾
性支持される。

【０００７】請求項３にかかる発明は、レーザー光を発
光する発光素子と、レーザー光を受光する受光素子と、
発光素子からのレーザー光をアクチュエータに導き、ア
クチュエータから対物レンズを介して対象物にレーザー
光が照射されるときのその反射光を受光素子に導くため
のビームスプリッタとを設け、顕微鏡は対象物を観察す
るための光として単色光が用いられ、発光素子は単色光
とは異る波長のレーザー光を発光し、アクチュエータに
はビームスプリッタからのレーザー光を対物レンズに導
き、対象物で反射し、対物レンズを介して入射されたレ
ーザー光をビームスプリッタに導くための２色性ミラー
が設けられる。

【０００８】

【作用】この発明にかかる自動焦点装置は、対物レンズ
の焦点位置からのずれを検出し、そのずれに応じて圧電
素子を微動させてアクチュエータを微動させることによ
り、自動焦点させる。

【０００９】

【発明の実施例】図１はこの発明の一実施例の要部外観
図であり、図２は同じく光学系と制御系とを示す図であ
る。

【００１０】図１に示すように鏡筒１と対物レンズ２と
の間にはアクチュエータ１０が設けられる。アクチュエ
ータ１０は金属材料の弾性変形を応用したヒンジ形次元
平行ばね１１，１２によって保持され、アクチュエータ
１０の上に設けられた圧電素子１３によって駆動され、
ｚ軸方向に微小移動させて合焦を行なう。アクチュエー
タ１０の内部には、対物レンズ２を介してレーザー光を
ワーク５に投光し、その反射光から合焦点を検出する合
焦点検出光学系２０が内蔵されている。

【００１１】合焦点検出光学系２０は図２に示すよう
に、半導体レーザー２１を含み、半導体レーザー２１か
らの光はレンズ２２によってコリメート（平行方向にす
る）され、偏光ビームスプリッタ２３を介して鏡筒１側
に導かれる。このとき、半導体レーザー２１で発光され
たときの光の偏波面は紙面に対して垂直であるが、偏光
ビームスプリッタ２３を出た光はλ／４板２４の作用で
円偏光となる。この光はミラー２５によって反射され、
対物レンズ２を介してワーク５に照射される。なお、ミ
ラー２５はハーフミラーまたは２色性ミラーが用いられ
る。顕微鏡で用いる光はレーザー光のごとき単一波長で
あり、合焦用のレーザー光と異なる波長の場合は、２色
性ミラーを用いるのが望ましい。

【００１２】ワーク５で反射された光は、再び同一の光
路を逆戻りしてくるが、λ／４板２４で今度は紙面に対
して平行な直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ２３
を通過して集光レンズ２６および半円柱レンズ２７によ
り、非点収差が与えられて４分割フォトディテクタ２８
によって焦点ずれが検出される。フォトディテクタ２８
の検出出力はオートフォーカスコントローラ３０に与え
られる。オートフォーカスコントローラ３０は半導体レ
ーザー２１を駆動するとともに、フォトディテクタ２８
から出力される焦点ずれ信号に応じて、圧電素子１３に
駆動電圧を与え、合焦動作を行う。

【００１３】上述の実施例では、４分割フォトディテク
タ２８を用い、非点収差法によって合焦させるようにし
たが、これに限ることなく、臨界角法などを採用しても
よい

【００１４】。

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、対物
レンズに関連してアクチュエータを設け、対物レンズな
ど高倍率レンズの焦点位置からのずれを検出し、そのず
れの検出信号に応じて、圧電素子によってアクチュエー
タを高倍率レンズの方向に移動させて合焦を行なうよう
にしたので、小型で応答性がよく、無地のワークであっ
ても合焦点を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の要部外観図である。

【図２】この発明の一実施例の光学系と制御系とを示す
図である。

【図３】従来の顕微鏡における自動焦点装置を示す概略
図である。

【符号の説明】

１ 鏡筒 ２ 対物レンズ ５ ワーク １０ アクチュエータ １１，１２ ヒンジ形１次元平行ばね １３ 圧電素子 ２１ 半導体レーザー ２２ レンズ ２３ 偏光ビームスプリッタ ２４ λ／４板 ２５ ミラー ２６ 集光レンズ ２７ 半円柱レンズ ２８ ４分割フォトディテクタ ３０ オートフォーカスコントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕微鏡の対物レンズなどの高倍率レンズ
   から対象物に光を照射し、その反射光に基いて前記高倍
   率レンズの焦点位置からのずれを検出し、そのずれを修
   正する自動焦点装置において、 前記対物レンズに関連して設けられ、前記ずれの検出信
   号に応じて前記高倍率レンズの光軸方向に微動させる圧
   電素子を含むアクチュエータを備えたことを特徴とす
   る、自動焦点装置。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータは、ヒンジ形１次元
   平行ばねによって弾性支持される、請求項１の自動焦点
   装置。
3. 【請求項３】 さらに、レーザー光を発光する発光素子
   と、 レーザー光を受光する受光素子と、 前記発光素子からのレーザー光を前記アクチュエータに
   導き、前記アクチュエータから前記対物レンズを介して
   対象物に前記レーザー光が照射されたときのその反射光
   を前記受光素子に導くためのビームスプリッタとを含
   み、 前記顕微鏡は、前記対象物を観察するための光として単
   色光が用いられ、 前記発光素子は前記単色光とは異る波長のレーザー光を
   発光し、 前記アクチュエータには、前記ビームスプリッタからの
   レーザー光を前記対物レンズに導き、前記対象物で反射
   し前記対物レンズを介して入射されたレーザー光を前記
   ビームスプリッタに導くための２色性ミラーを含む、請
   求項１の自動焦点装置。