JPH08106040A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
- Publication number
- JPH08106040A JPH08106040A JP27693894A JP27693894A JPH08106040A JP H08106040 A JPH08106040 A JP H08106040A JP 27693894 A JP27693894 A JP 27693894A JP 27693894 A JP27693894 A JP 27693894A JP H08106040 A JPH08106040 A JP H08106040A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- light
- sensor
- light source
- sensors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】対象物面の濃淡模様の影響を受けずに高精度が
維持でき，組立調整が容易で，高速応答に対応できる位
置検出装置を提供することを目的とする． 【構成】光源１と対物レンズ５の間に配置する，対物レ
ンズ５側面が鏡面になっている遮光板２と，当該遮光板
で反射された光束を検出する２個の受光素子センサ
（Ａ）３およびセンサ（Ｂ）４で構成される．
維持でき，組立調整が容易で，高速応答に対応できる位
置検出装置を提供することを目的とする． 【構成】光源１と対物レンズ５の間に配置する，対物レ
ンズ５側面が鏡面になっている遮光板２と，当該遮光板
で反射された光束を検出する２個の受光素子センサ
（Ａ）３およびセンサ（Ｂ）４で構成される．
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，顕微鏡で対象物を観察
する際，対物レンズと対象物間の距離において，所定の
距離からのずれを検出する装置に関するものである． 【０００２】 【従来の技術】対物レンズを用いて対象物の像を観察す
る際，対象物を対物レンズに対して所定の距離に保持す
る必要が生じる．この作業を自動的に行うために現在ま
で多数の光学的位置検出装置が提案されてきた．最近
は，顕微的に対象物を測定する技術が高精度化した影響
で，対象物面に濃淡の模様がある場合でも高精度な位置
検出装置が要求されるようになり，従来の装置では対応
できなくなってきた．そこで，対象物の濃淡模様の影響
を受け難い位置検出装置が提案されるようになってきた 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出装置
は，対象物面に濃淡模様があるとその影響を受け，動作
に誤差を生じる不都合があった．また，濃淡模様の影響
を受けない方式も数種類提案されているが，いずれも，
構造が複雑であったり，高精度な調整が必要なものや，
高速応答に適さないものであった．本発明は，以上の欠
点を解決するものであり，対象物面の濃淡模様の影響を
受けずに高精度が維持でき，構造が簡単で，組立調整が
容易，そして，高速応答に対応できるものである． 【０００４】 【問題を解決するための手段】本発明の概略は，光源と
対物レンズの間に，対物レンズ側面が鏡面になっている
遮光板を配置し，当該遮光板の鏡面で反射された光束を
検出するセンサを二か所に配置し，当該二つのセンサ出
力の引算器を設け，該引算器出力を基に焦点ずれを検出
する．従来，これに酷似した構成の位置検出装置が多数
提案されているが，本発明との違いは，合焦時に当該二
つのセンサの何れにも原理的に光が照射しない光学系の
構成にある．この原理が，濃淡模様の影響を受けず，光
学系の調整を極めて容易にする効果を生み出している． 【０００５】 【作用】対物レンズと対象物が合焦距離より離れた状態
のとき，二か所に設けられた受光センサの光源に近い方
のセンサのみに光線が照射し，他方には照射しない．ま
た，対物レンズと対象物が合焦距離より接近した状態で
は，二か所に設けられた受光センサの対物レンズに近い
方のセンサのみに光線が照射する．そこで，当該二か所
の受光センサ出力の差を求めることにより，対物レンズ
と対象物間距離が合焦距離より近いか遠いかを検出す
る． 【０００６】 【実施例】本発明の実施例を図１に示しす．光源１から
出た光束は，遮光板２の端縁であるエッジ２ａ付近を通
過した後，対物レンズ５を通過して対象物６を照射す
る．そして，対象物６で反射した後，再度，対物レンズ
５を通過しエッジ２ａ付近に至る．図１は，エッジ２ａ
と対象物６が対物レンズ５に対して共役な位置にある場
合を描いている．図２と図３は，図１の光束の内，光源
１の各端部から出てエッジ２ａ付近を通過する光線を描
いている．何れも，エッジ２ａと対象物６が対物レンズ
５に対して共役な位置にある場合，復路の光線が遮光板
２を照射することはない．次に，図４は対象物６が，エ
ッジ２ａと共役な位置より対物レンズ５に近づいた場合
を描いている．この場合，同図に示すように光源１の端
から出た光線はセンサ（Ｂ）４を照射する．一方，光源
１の図４に示す位置と反対の端から出た光線は，図６に
描くようにセンサ（Ｂ）４，及び，センサ（Ａ）３のい
ずれもも照射しない．また，図５は対象物６が，エッジ
２ａと共役な位置より対物レンズ５から隔たった場合を
描いている．この場合，同図に示すように光源１の端か
ら出た光はセンサ（Ａ）３を照射する．一方，光源１の
図５に示す位置と反対の端から出た光線は，図７に描く
ようにセンサ（Ａ）３，及び，センサ（Ｂ）４のいずれ
をも照射しない．つぎに，以上の作用に基づいて，対物
レンズ５と対象物６との距離と，センサ（Ａ）３，及
び，センサ（Ｂ）４の出力の関係を図８と図９に示す．
図８の横軸は対象物６の光軸方向の位置を示し，縦軸は
センサ（Ａ）３の出力を示している．同様に，図９の横
軸は対象物６の光軸方向の位置を示し，縦軸はセンサ
（Ｂ）４の出力を示している．両図中，Ｋ点はエッジ２
ａと共役な位置を示し，Ｔ点は対物レンズ５の位置を示
している．図８において，対象物６が光軸上のＫ点より
対物レンズ５側，即ち同図Ｔ点側にあるときは，センサ
（Ａ）３の出力はゼロになる．光学的には図４，図６の
状態である．また，対象物６が該Ｋ点より紙面右側にあ
る場合は，センサ（Ａ）３の出力は図８の曲線で表す状
態になる．光学的には図５，図７の状態になる．つぎ
に，図９において，対象物６がＫ点より紙面右側にある
場合は，センサ（Ｂ）４の出力はゼロになる．光学的に
は図５，図７の状態になる．対象物６が光軸上のＫ点よ
り対物レンズ５側，即ち同図Ｔ点側にあるときセンサ
（Ｂ）４の出力は図９の曲線で表す状態になる，光学的
には図４，図６の状態になる．以上のようにして得られ
た図８と図９の曲線と引き算すると，図１０の曲線が得
られる．同曲線は，対象物６がエッジ２ａと共役な位置
にある場合，即ち，同図Ｋ点にある場合，ゼロになり，
対象物６が当該Ｋ点から光軸方向に隔たるに従って，そ
の向きに対応して極性と絶対値が変化する．このよう
に，図１０の曲線がエラーカーブとなり，同曲線により
焦点ずれの方向と距離を知ることができる． 【０００７】 【発明の効果】図２，及び，図３に示す性質から，対象
物６に反射率の異なる濃淡模様が存在しても，対象物６
がエッジ２ａと共役な位置にある場合は必ず，センサ
（Ａ）３とセンサ（Ｂ）４の出力は対象物６の濃淡模様
に関係なく共にゼロになる．その時，図１０に示すよう
に，センサ（Ｂ）とセンサ（Ａ）の出力の差はゼロにな
る．従って，対象物６の濃淡模様が精度に与える影響は
ない．また，図１に示すように，エッジ２ａは光源１か
らの光束に接していることが要求されるだけで，原理的
に，エッジ２ａ付近の光束の断面積が広くても支障がな
い．したがって，調整は極めて容易になる．
する際，対物レンズと対象物間の距離において，所定の
距離からのずれを検出する装置に関するものである． 【０００２】 【従来の技術】対物レンズを用いて対象物の像を観察す
る際，対象物を対物レンズに対して所定の距離に保持す
る必要が生じる．この作業を自動的に行うために現在ま
で多数の光学的位置検出装置が提案されてきた．最近
は，顕微的に対象物を測定する技術が高精度化した影響
で，対象物面に濃淡の模様がある場合でも高精度な位置
検出装置が要求されるようになり，従来の装置では対応
できなくなってきた．そこで，対象物の濃淡模様の影響
を受け難い位置検出装置が提案されるようになってきた 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出装置
は，対象物面に濃淡模様があるとその影響を受け，動作
に誤差を生じる不都合があった．また，濃淡模様の影響
を受けない方式も数種類提案されているが，いずれも，
構造が複雑であったり，高精度な調整が必要なものや，
高速応答に適さないものであった．本発明は，以上の欠
点を解決するものであり，対象物面の濃淡模様の影響を
受けずに高精度が維持でき，構造が簡単で，組立調整が
容易，そして，高速応答に対応できるものである． 【０００４】 【問題を解決するための手段】本発明の概略は，光源と
対物レンズの間に，対物レンズ側面が鏡面になっている
遮光板を配置し，当該遮光板の鏡面で反射された光束を
検出するセンサを二か所に配置し，当該二つのセンサ出
力の引算器を設け，該引算器出力を基に焦点ずれを検出
する．従来，これに酷似した構成の位置検出装置が多数
提案されているが，本発明との違いは，合焦時に当該二
つのセンサの何れにも原理的に光が照射しない光学系の
構成にある．この原理が，濃淡模様の影響を受けず，光
学系の調整を極めて容易にする効果を生み出している． 【０００５】 【作用】対物レンズと対象物が合焦距離より離れた状態
のとき，二か所に設けられた受光センサの光源に近い方
のセンサのみに光線が照射し，他方には照射しない．ま
た，対物レンズと対象物が合焦距離より接近した状態で
は，二か所に設けられた受光センサの対物レンズに近い
方のセンサのみに光線が照射する．そこで，当該二か所
の受光センサ出力の差を求めることにより，対物レンズ
と対象物間距離が合焦距離より近いか遠いかを検出す
る． 【０００６】 【実施例】本発明の実施例を図１に示しす．光源１から
出た光束は，遮光板２の端縁であるエッジ２ａ付近を通
過した後，対物レンズ５を通過して対象物６を照射す
る．そして，対象物６で反射した後，再度，対物レンズ
５を通過しエッジ２ａ付近に至る．図１は，エッジ２ａ
と対象物６が対物レンズ５に対して共役な位置にある場
合を描いている．図２と図３は，図１の光束の内，光源
１の各端部から出てエッジ２ａ付近を通過する光線を描
いている．何れも，エッジ２ａと対象物６が対物レンズ
５に対して共役な位置にある場合，復路の光線が遮光板
２を照射することはない．次に，図４は対象物６が，エ
ッジ２ａと共役な位置より対物レンズ５に近づいた場合
を描いている．この場合，同図に示すように光源１の端
から出た光線はセンサ（Ｂ）４を照射する．一方，光源
１の図４に示す位置と反対の端から出た光線は，図６に
描くようにセンサ（Ｂ）４，及び，センサ（Ａ）３のい
ずれもも照射しない．また，図５は対象物６が，エッジ
２ａと共役な位置より対物レンズ５から隔たった場合を
描いている．この場合，同図に示すように光源１の端か
ら出た光はセンサ（Ａ）３を照射する．一方，光源１の
図５に示す位置と反対の端から出た光線は，図７に描く
ようにセンサ（Ａ）３，及び，センサ（Ｂ）４のいずれ
をも照射しない．つぎに，以上の作用に基づいて，対物
レンズ５と対象物６との距離と，センサ（Ａ）３，及
び，センサ（Ｂ）４の出力の関係を図８と図９に示す．
図８の横軸は対象物６の光軸方向の位置を示し，縦軸は
センサ（Ａ）３の出力を示している．同様に，図９の横
軸は対象物６の光軸方向の位置を示し，縦軸はセンサ
（Ｂ）４の出力を示している．両図中，Ｋ点はエッジ２
ａと共役な位置を示し，Ｔ点は対物レンズ５の位置を示
している．図８において，対象物６が光軸上のＫ点より
対物レンズ５側，即ち同図Ｔ点側にあるときは，センサ
（Ａ）３の出力はゼロになる．光学的には図４，図６の
状態である．また，対象物６が該Ｋ点より紙面右側にあ
る場合は，センサ（Ａ）３の出力は図８の曲線で表す状
態になる．光学的には図５，図７の状態になる．つぎ
に，図９において，対象物６がＫ点より紙面右側にある
場合は，センサ（Ｂ）４の出力はゼロになる．光学的に
は図５，図７の状態になる．対象物６が光軸上のＫ点よ
り対物レンズ５側，即ち同図Ｔ点側にあるときセンサ
（Ｂ）４の出力は図９の曲線で表す状態になる，光学的
には図４，図６の状態になる．以上のようにして得られ
た図８と図９の曲線と引き算すると，図１０の曲線が得
られる．同曲線は，対象物６がエッジ２ａと共役な位置
にある場合，即ち，同図Ｋ点にある場合，ゼロになり，
対象物６が当該Ｋ点から光軸方向に隔たるに従って，そ
の向きに対応して極性と絶対値が変化する．このよう
に，図１０の曲線がエラーカーブとなり，同曲線により
焦点ずれの方向と距離を知ることができる． 【０００７】 【発明の効果】図２，及び，図３に示す性質から，対象
物６に反射率の異なる濃淡模様が存在しても，対象物６
がエッジ２ａと共役な位置にある場合は必ず，センサ
（Ａ）３とセンサ（Ｂ）４の出力は対象物６の濃淡模様
に関係なく共にゼロになる．その時，図１０に示すよう
に，センサ（Ｂ）とセンサ（Ａ）の出力の差はゼロにな
る．従って，対象物６の濃淡模様が精度に与える影響は
ない．また，図１に示すように，エッジ２ａは光源１か
らの光束に接していることが要求されるだけで，原理的
に，エッジ２ａ付近の光束の断面積が広くても支障がな
い．したがって，調整は極めて容易になる．
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成図
【図２】合焦状態の光路図
【図３】合焦状態の光路図
【図４】非合焦（ｎｅａｒ）時の光路図
【図５】非合焦（ｆａｒ）時の光路図
【図６】非合焦（ｎｅａｒ）時の光路図
【図７】非合焦（ｆａｒ）時の光路図
【図８】センサ（Ａ）３の出力曲線
【図９】センサ（Ｂ）４の出力曲線
【図１０】エラーカーブ
【符号の説明】
１は光源 ２は遮光板 ２ａは遮
光板２のエッジ ３はセンサ（Ａ） ４はセンサ（Ｂ） ５は対物
レンズ ６は対象物
光板２のエッジ ３はセンサ（Ａ） ４はセンサ（Ｂ） ５は対物
レンズ ６は対象物
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）遮光板２の端縁であるエッジ２ａを，光源１から
対物レンズ５に至る光路の途中に，当該光路に接するよ
うに配置した遮光板２． （２）対象物６が，エッジ２ａと共役な位置よりも対物
レンズ５側へ接近した場合に，光源１からの光束が遮光
板２の対物レンズ５側の面で反射した後に，当該光束が
通過する位置に配置したセンサ（Ｂ）４． （３）対象物６が，エッジ２ａと共役な位置よりも対物
レンズ５から隔たった場合に，光源１からの光束が遮光
板２の対物レンズ５側の面で反射した後に，当該光束が
通過する位置に配置したセンサ（Ａ）３． 以上で構成される位置検出装置．
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27693894A JPH08106040A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27693894A JPH08106040A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08106040A true JPH08106040A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17576503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27693894A Pending JPH08106040A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08106040A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011145016A1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autofocus imaging |
| EP2390706A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-11-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autofocus imaging. |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP27693894A patent/JPH08106040A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011145016A1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autofocus imaging |
| CN102893198A (zh) * | 2010-05-18 | 2013-01-23 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 自动聚焦成像 |
| US10061108B2 (en) | 2010-05-18 | 2018-08-28 | Koninklijke Philips N.V. | Autofocus imaging for a microscope |
| US10365468B2 (en) | 2010-05-18 | 2019-07-30 | Koninklijke Philips N.V. | Autofocus imaging |
| US10371929B2 (en) | 2010-05-18 | 2019-08-06 | Koninklijke Philips N.V. | Autofocus imaging |
| EP2390706A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-11-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autofocus imaging. |
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