JPH1010419A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH1010419A JPH1010419A JP8185655A JP18565596A JPH1010419A JP H1010419 A JPH1010419 A JP H1010419A JP 8185655 A JP8185655 A JP 8185655A JP 18565596 A JP18565596 A JP 18565596A JP H1010419 A JPH1010419 A JP H1010419A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Focusing (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】焦点検出に有害な回折光や散乱光を確実に遮光
することができる焦点検出装置を提供する。 【解決手段】物体8に対物レンズ7を通してパターン3
または光源像を投影し、物体8より反射されたパターン
または光源像を再び対物レンズ7に導き、該対物レンズ
7と後続の光学系9,11,13とによって複数回の結
像21,23を行い、最終結像面23に受光素子14を
配置し、複数回の結像のうちの隣接する結像面21,2
3の間に、光軸周りに非対称に形成した検出側遮光板1
2を配置することにより、受光素子14に至る光束を部
分的に遮光した焦点検出装置において、検出側遮光板1
2を、対物レンズ7の瞳共役像位置22またはその近傍
に配置したことを特徴とする。
することができる焦点検出装置を提供する。 【解決手段】物体8に対物レンズ7を通してパターン3
または光源像を投影し、物体8より反射されたパターン
または光源像を再び対物レンズ7に導き、該対物レンズ
7と後続の光学系9,11,13とによって複数回の結
像21,23を行い、最終結像面23に受光素子14を
配置し、複数回の結像のうちの隣接する結像面21,2
3の間に、光軸周りに非対称に形成した検出側遮光板1
2を配置することにより、受光素子14に至る光束を部
分的に遮光した焦点検出装置において、検出側遮光板1
2を、対物レンズ7の瞳共役像位置22またはその近傍
に配置したことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、落射照明型顕微鏡
の焦点検出装置に関するものである。
の焦点検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の落射照明型顕微鏡に用いられる焦
点検出装置としては、例えば、米国特許第372182
7号等で知られているように、スリットパターンを物体
に投影し、その反射像を受光素子で検出する方式が一般
的であった。これを図9及び図10によって説明する。
先ず図9は、有限系対物レンズでの例である。光源1か
らの照明光は、集光レンズ2によってスリット3を照明
している。スリット3から出た光束は、光軸周りに0〜
180°の部分のみを遮光した照明側遮光板4により光
束を半分にされ、ハーフミラー6で反射して対物レンズ
7により物体8上に結像している。物体8で反射された
光は再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透過し
て、受光素子14上に結像している。
点検出装置としては、例えば、米国特許第372182
7号等で知られているように、スリットパターンを物体
に投影し、その反射像を受光素子で検出する方式が一般
的であった。これを図9及び図10によって説明する。
先ず図9は、有限系対物レンズでの例である。光源1か
らの照明光は、集光レンズ2によってスリット3を照明
している。スリット3から出た光束は、光軸周りに0〜
180°の部分のみを遮光した照明側遮光板4により光
束を半分にされ、ハーフミラー6で反射して対物レンズ
7により物体8上に結像している。物体8で反射された
光は再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透過し
て、受光素子14上に結像している。
【0003】図10は、無限系対物レンズでの例であ
る。光源1からの照明光は、集光レンズ2によってスリ
ット3を照明している。スリット3から出た光束は、照
明側遮光板4により光束を半分にされ、コリメータレン
ズ5で平行光になり、ハーフミラー6で反射して対物レ
ンズ7により物体8上に結像している。物体8で反射さ
れた光は再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透
過して、第2対物レンズ9により受光素子14上に結像
している。図9と図10の従来例とも、受光素子14上
に結像するスリット像の重心位置の変化を読みとり焦点
検出している。
る。光源1からの照明光は、集光レンズ2によってスリ
ット3を照明している。スリット3から出た光束は、照
明側遮光板4により光束を半分にされ、コリメータレン
ズ5で平行光になり、ハーフミラー6で反射して対物レ
ンズ7により物体8上に結像している。物体8で反射さ
れた光は再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透
過して、第2対物レンズ9により受光素子14上に結像
している。図9と図10の従来例とも、受光素子14上
に結像するスリット像の重心位置の変化を読みとり焦点
検出している。
【0004】しかるに上記の如き従来の技術において
は、物体8が鏡面物体のように光強度分布及び位相分布
の差が小さいときには合焦精度が良いのであるが、物体
8がウエハパターンのように光強度分布及び位相分布の
差が大きいときには、それら物体8からの回折光や散乱
光が受光素子14上に到達し、合焦精度が悪くなるとい
う問題点があった。図9及び図10中点線で示されてい
る光が、それら回折光、散乱光である。この問題点を解
決するために、特開平6−3578号公報には、対物レ
ンズと受光素子との間で中間結像を行った後に平行光と
なる部分を設け、その平行光となる部分に、光軸周りに
非対称に形成した検出側遮光板を配置した焦点検出装置
が開示されている。
は、物体8が鏡面物体のように光強度分布及び位相分布
の差が小さいときには合焦精度が良いのであるが、物体
8がウエハパターンのように光強度分布及び位相分布の
差が大きいときには、それら物体8からの回折光や散乱
光が受光素子14上に到達し、合焦精度が悪くなるとい
う問題点があった。図9及び図10中点線で示されてい
る光が、それら回折光、散乱光である。この問題点を解
決するために、特開平6−3578号公報には、対物レ
ンズと受光素子との間で中間結像を行った後に平行光と
なる部分を設け、その平行光となる部分に、光軸周りに
非対称に形成した検出側遮光板を配置した焦点検出装置
が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平6−357
8号公報に開示された技術によるときには、焦点検出に
有害な回折光や散乱光は遮光されるが、検出側遮光板の
設置位置によっては、焦点検出に必要な光までもが遮光
されてしまい、焦点検出が不能になる。したがって本発
明は、焦点検出に有害な回折光や散乱光のみを確実に遮
光することができる焦点検出装置を提供することを課題
とする。
8号公報に開示された技術によるときには、焦点検出に
有害な回折光や散乱光は遮光されるが、検出側遮光板の
設置位置によっては、焦点検出に必要な光までもが遮光
されてしまい、焦点検出が不能になる。したがって本発
明は、焦点検出に有害な回折光や散乱光のみを確実に遮
光することができる焦点検出装置を提供することを課題
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、物体に対物レンズを通してパターンまた
は光源像を投影し、物体より反射されたパターンまたは
光源像を再び対物レンズに導き、該対物レンズと後続の
光学系とによって複数回の結像を行い、最終結像面に受
光素子を配置し、複数回の結像のうちの隣接する結像面
の間に、光軸周りに非対称に形成した検出側遮光板を配
置することにより、受光素子に至る光束を部分的に遮光
した焦点検出装置において、検出側遮光板を、対物レン
ズの瞳共役像位置またはその近傍に配置したことを特徴
とする焦点検出装置とした。ここで対物レンズの焦点深
度内で物体を移動すると、これに伴って対物レンズの瞳
共役像の前後に位置する結像面も移動するが、上記瞳共
役像位置の近傍とは、移動する前後の結像面によって常
に挟まれる位置を含む範囲である。
に、本発明は、物体に対物レンズを通してパターンまた
は光源像を投影し、物体より反射されたパターンまたは
光源像を再び対物レンズに導き、該対物レンズと後続の
光学系とによって複数回の結像を行い、最終結像面に受
光素子を配置し、複数回の結像のうちの隣接する結像面
の間に、光軸周りに非対称に形成した検出側遮光板を配
置することにより、受光素子に至る光束を部分的に遮光
した焦点検出装置において、検出側遮光板を、対物レン
ズの瞳共役像位置またはその近傍に配置したことを特徴
とする焦点検出装置とした。ここで対物レンズの焦点深
度内で物体を移動すると、これに伴って対物レンズの瞳
共役像の前後に位置する結像面も移動するが、上記瞳共
役像位置の近傍とは、移動する前後の結像面によって常
に挟まれる位置を含む範囲である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図1は第1実施例を示し、この第1実施例
は、有限系対物レンズ7によって1次像21を結像した
後に、正レンズであるリレーレンズ11によって受光素
子14上に2次像23を結像したものである。光源1か
らの照明光は、集光レンズ2によってスリット3を照明
している。スリット3から出た光束は、光軸周りに0〜
180°の部分のみを遮光した照明側遮光板4により光
束を半分にされ、ハーフミラー6で反射して対物レンズ
7により物体8上に結像している。物体8で反射された
光は、再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透過
して1次像21を結像し、更にリレーレンズ11によっ
て受光素子14上に2次像23を結像している。この結
果、リレーレンズ11と受光素子14との間に、対物レ
ンズの瞳20の共役像位置22が形成されるが、この瞳
共役位置22に、光軸周りに0〜180°の部分のみを
遮光した検出側遮光板12が、照明側遮光板4の遮光部
分と対応するように配置されている。図1中点線で示す
光線は、物体8からの回折光や散乱光などの検出に有害
な光を示し、同図に示すように、この有害光だけが検出
側遮光板12によって効率よく遮光できる。
て説明する。図1は第1実施例を示し、この第1実施例
は、有限系対物レンズ7によって1次像21を結像した
後に、正レンズであるリレーレンズ11によって受光素
子14上に2次像23を結像したものである。光源1か
らの照明光は、集光レンズ2によってスリット3を照明
している。スリット3から出た光束は、光軸周りに0〜
180°の部分のみを遮光した照明側遮光板4により光
束を半分にされ、ハーフミラー6で反射して対物レンズ
7により物体8上に結像している。物体8で反射された
光は、再び対物レンズ7を通り、ハーフミラー6を透過
して1次像21を結像し、更にリレーレンズ11によっ
て受光素子14上に2次像23を結像している。この結
果、リレーレンズ11と受光素子14との間に、対物レ
ンズの瞳20の共役像位置22が形成されるが、この瞳
共役位置22に、光軸周りに0〜180°の部分のみを
遮光した検出側遮光板12が、照明側遮光板4の遮光部
分と対応するように配置されている。図1中点線で示す
光線は、物体8からの回折光や散乱光などの検出に有害
な光を示し、同図に示すように、この有害光だけが検出
側遮光板12によって効率よく遮光できる。
【0008】本実施例の作用を図2によって説明する
と、先ず図2(A)は照明光の集光点位置に物体8が配
置されたジャストフォーカスの状態を示しており、この
とき受光素子14はスリツト(図示していない)の共役
位置になっている。この状態から同図(B)に示すよう
に、物体8を対物レンズ7側に移動すると、受光素子1
4上では検出側遮光板12によって遮光されていない側
にぼけた像が広がる。他方、同図(C)に示すように、
物体8を対物レンズ7側と反対の方向に移動すると、受
光素子14上では遮光板12によって遮光されている側
にぼけた像が広がる。こうして受光素子14によってス
リットの像を観測することにより、合焦状態を検出する
ことができる。
と、先ず図2(A)は照明光の集光点位置に物体8が配
置されたジャストフォーカスの状態を示しており、この
とき受光素子14はスリツト(図示していない)の共役
位置になっている。この状態から同図(B)に示すよう
に、物体8を対物レンズ7側に移動すると、受光素子1
4上では検出側遮光板12によって遮光されていない側
にぼけた像が広がる。他方、同図(C)に示すように、
物体8を対物レンズ7側と反対の方向に移動すると、受
光素子14上では遮光板12によって遮光されている側
にぼけた像が広がる。こうして受光素子14によってス
リットの像を観測することにより、合焦状態を検出する
ことができる。
【0009】さて図2(B)に示すように物体8を対物
レンズ7側に移動すると、1次像21の位置は受光素子
14側に移動し、ついには1次像21の位置はリレーレ
ンズ11を越える。しかし物体8を対物レンズ7側にい
かに接近させようとも、1次像21の位置は、対物レン
ズの瞳共役像位置22を越えて受光素子14側に移動す
ることはない。他方、同図(C)に示すように物体8を
対物レンズ7側と反対の方向に移動すると、1次像21
の位置は対物レンズ7側に移動し、2次像23の位置も
リレーレンズ11側に移動する。顕微鏡対物レンズは物
体側にテレセントリツクになっているので、物体8を対
物レンズ7側と反対の方向の無限遠に移動すると、1次
像21の位置は対物レンズ7の瞳位置20に至り、した
がって2次像の位置は瞳共役像位置22に至る。
レンズ7側に移動すると、1次像21の位置は受光素子
14側に移動し、ついには1次像21の位置はリレーレ
ンズ11を越える。しかし物体8を対物レンズ7側にい
かに接近させようとも、1次像21の位置は、対物レン
ズの瞳共役像位置22を越えて受光素子14側に移動す
ることはない。他方、同図(C)に示すように物体8を
対物レンズ7側と反対の方向に移動すると、1次像21
の位置は対物レンズ7側に移動し、2次像23の位置も
リレーレンズ11側に移動する。顕微鏡対物レンズは物
体側にテレセントリツクになっているので、物体8を対
物レンズ7側と反対の方向の無限遠に移動すると、1次
像21の位置は対物レンズ7の瞳位置20に至り、した
がって2次像の位置は瞳共役像位置22に至る。
【0010】ここでもしも検出側遮光板12を1次像2
1よりも物体8側に配置し、または2次像23よりも受
光素子14側に配置すると、焦点検出に必要な光までも
が遮光されてしまい、焦点検出が不能になる。しかるに
1次像21の位置は、対物レンズの瞳共役像位置22を
越えて受光素子14側に移動することはないし、また2
次像23の位置は、瞳共役像位置22を越えて物体8側
に移動することがない。それ故、検出側遮光板12の理
想位置は瞳共役像位置22である。すなわち遮光板12
を瞳共役像位置22に配置した場合には、物体8がどこ
にあっても、遮光板12は1次像21と2次像23との
間に位置することとなり、したがって必要な光は遮光さ
れない。
1よりも物体8側に配置し、または2次像23よりも受
光素子14側に配置すると、焦点検出に必要な光までも
が遮光されてしまい、焦点検出が不能になる。しかるに
1次像21の位置は、対物レンズの瞳共役像位置22を
越えて受光素子14側に移動することはないし、また2
次像23の位置は、瞳共役像位置22を越えて物体8側
に移動することがない。それ故、検出側遮光板12の理
想位置は瞳共役像位置22である。すなわち遮光板12
を瞳共役像位置22に配置した場合には、物体8がどこ
にあっても、遮光板12は1次像21と2次像23との
間に位置することとなり、したがって必要な光は遮光さ
れない。
【0011】図2(A)に示すように、 f1:対物レンズ7の焦点距離 f3:リレーレンズ11の焦点距離 β:対物レンズ7の倍率 d2:ジャストフォーカスのときの1次像21の位置か
らリレーレンズ11の主点までの距離 d3:リレーレンズ11の主点から対物レンズの瞳共役
像位置22までの距離 とすると、 である。すなわち検出側遮光板12の最適位置である瞳
共役像位置22は、(1)式で与えられる。
らリレーレンズ11の主点までの距離 d3:リレーレンズ11の主点から対物レンズの瞳共役
像位置22までの距離 とすると、 である。すなわち検出側遮光板12の最適位置である瞳
共役像位置22は、(1)式で与えられる。
【0012】以上のように検出側遮光板12の理想位置
は、(1)式で与えられる瞳共役像位置22であるが、
次にこの理想位置からの許容ずれ量について調べる。先
ず、図2(B)に示すように、物体8がジャストフォー
カス位置からΔだけ対物レンズ7側にずれた結果、1次
像21がリレーレンズ11よりも受光素子14側におい
て結像する場合には、 d4:1次像21がリレーレンズ11よりも受光素子1
4側で結像するときの、リレーレンズ11の主点から1
次像21までの距離 とすると、 となる。
は、(1)式で与えられる瞳共役像位置22であるが、
次にこの理想位置からの許容ずれ量について調べる。先
ず、図2(B)に示すように、物体8がジャストフォー
カス位置からΔだけ対物レンズ7側にずれた結果、1次
像21がリレーレンズ11よりも受光素子14側におい
て結像する場合には、 d4:1次像21がリレーレンズ11よりも受光素子1
4側で結像するときの、リレーレンズ11の主点から1
次像21までの距離 とすると、 となる。
【0013】また図2(C)に示すように、物体8がジ
ャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7とは反対
側にずれた場合には、 d5:リレーレンズ11の主点から2次像23までの距
離 とすると、 となる。したがって焦点検出可能範囲を±Δ以上に設定
するためには、検出側遮光板12の位置は、リレーレン
ズ11の主点からの距離がd3である瞳共役像位置22
をはさんで、少なくとも上記d4とd5との範囲内に入っ
ていなければならない。
ャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7とは反対
側にずれた場合には、 d5:リレーレンズ11の主点から2次像23までの距
離 とすると、 となる。したがって焦点検出可能範囲を±Δ以上に設定
するためには、検出側遮光板12の位置は、リレーレン
ズ11の主点からの距離がd3である瞳共役像位置22
をはさんで、少なくとも上記d4とd5との範囲内に入っ
ていなければならない。
【0014】例えば図2において、 β=−100 f1=2 f3=50 d2=100 とすると、(1)、(2)、(3)式より、 d3=60 となる。
【0015】焦点検出可能範囲Δは、使用する対物レン
ズの最大焦点深度により決められる。一般に使用する対
物レンズは5倍〜200倍程度であり、この場合5倍対
物レンズの焦点深度が最大となる。5倍対物レンズから
他の対物レンズに切り換えた場合にも焦点検出が可能で
あるためには、Δの値を5倍対物レンズの焦点深度にす
れば良い。5倍対物レンズの焦点深度は一般的に約±
0.03mmであるから、 Δ=0.03 故に、 d4=57.14 d5=62.5 を得る。すなわち検出側遮光板12は、リレーレンズ1
1の主点から受光素子側に60の位置に配置するのが最
適であり、焦点検出可能範囲として±0.03を確保す
るためには、57.14〜62.5の範囲に配置するの
が好ましい。
ズの最大焦点深度により決められる。一般に使用する対
物レンズは5倍〜200倍程度であり、この場合5倍対
物レンズの焦点深度が最大となる。5倍対物レンズから
他の対物レンズに切り換えた場合にも焦点検出が可能で
あるためには、Δの値を5倍対物レンズの焦点深度にす
れば良い。5倍対物レンズの焦点深度は一般的に約±
0.03mmであるから、 Δ=0.03 故に、 d4=57.14 d5=62.5 を得る。すなわち検出側遮光板12は、リレーレンズ1
1の主点から受光素子側に60の位置に配置するのが最
適であり、焦点検出可能範囲として±0.03を確保す
るためには、57.14〜62.5の範囲に配置するの
が好ましい。
【0016】次に図3は第2実施例を示し、この第2実
施例は、有限系対物レンズ7によって1次像21を結像
した後に、共に正レンズである第1のリレーレンズ11
と第2のリレーレンズ13によって、受光素子14上に
2次像23を結像したものであり、瞳共役像位置22は
両リレーレンズ11、13の間に位置している。この実
施例のd3、d4、及びd5は第1実施例と同じ式で与え
られる。したがって例えば図4において、 β=−100 f1=2 f3=50 f4=50 d2=50 Δ=0.03 とすると、(1)、(2)、(3)式より、 d3=62.5 d4=58.33 d5=66.67 を得る。よって第2実施例のこの数値例では、検出側遮
光板12を、第1のリレーレンズ11の主点から受光素
子側に62.5の位置に配置するのが最適であり、焦点
検出可能範囲として±0.03を確保するためには、5
8.33〜66.67の範囲に配置するのが好ましい。
施例は、有限系対物レンズ7によって1次像21を結像
した後に、共に正レンズである第1のリレーレンズ11
と第2のリレーレンズ13によって、受光素子14上に
2次像23を結像したものであり、瞳共役像位置22は
両リレーレンズ11、13の間に位置している。この実
施例のd3、d4、及びd5は第1実施例と同じ式で与え
られる。したがって例えば図4において、 β=−100 f1=2 f3=50 f4=50 d2=50 Δ=0.03 とすると、(1)、(2)、(3)式より、 d3=62.5 d4=58.33 d5=66.67 を得る。よって第2実施例のこの数値例では、検出側遮
光板12を、第1のリレーレンズ11の主点から受光素
子側に62.5の位置に配置するのが最適であり、焦点
検出可能範囲として±0.03を確保するためには、5
8.33〜66.67の範囲に配置するのが好ましい。
【0017】次に図5は第3実施例を示し、この第3実
施例は、無限系対物レンズ7と第2対物レンズ9によっ
て1次像21を結像した後に、正レンズであるリレーレ
ンズ11によって受光素子14上に2次像23を結像し
たものであり、瞳共役像位置22は受光素子14とリレ
ーレンズ11の間に位置している。この構成において
も、検出側遮光板12の最適位置は、対物レンズの瞳共
役像位置22であり、ここに検出側遮光板12を配置す
ることにより、点線で示す物体からの有害光(回折光や
散乱光)だけを効率よく遮光することができる。
施例は、無限系対物レンズ7と第2対物レンズ9によっ
て1次像21を結像した後に、正レンズであるリレーレ
ンズ11によって受光素子14上に2次像23を結像し
たものであり、瞳共役像位置22は受光素子14とリレ
ーレンズ11の間に位置している。この構成において
も、検出側遮光板12の最適位置は、対物レンズの瞳共
役像位置22であり、ここに検出側遮光板12を配置す
ることにより、点線で示す物体からの有害光(回折光や
散乱光)だけを効率よく遮光することができる。
【0018】図6(A)に示すように、 f1:対物レンズ7の焦点距離 f2:第2対物レンズ9の焦点距離 f3:リレーレンズ11の焦点距離 β:対物レンズ7の倍率 d1:対物レンズ7の射出瞳位置20から第2対物レン
ズ9の主点までの距離 d2:ジャストフォーカスのときの1次像21の位置か
らリレーレンズ11の主点までの距離 d3:リレーレンズ11の主点から対物レンズの瞳共役
像位置22までの距離 とすると、 である。すなわち検出側遮光板12の最適位置である瞳
共役像位置22は、(4)式で与えられる。
ズ9の主点までの距離 d2:ジャストフォーカスのときの1次像21の位置か
らリレーレンズ11の主点までの距離 d3:リレーレンズ11の主点から対物レンズの瞳共役
像位置22までの距離 とすると、 である。すなわち検出側遮光板12の最適位置である瞳
共役像位置22は、(4)式で与えられる。
【0019】次に、図6(B)に示すように、物体8が
ジャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7側にず
れた結果、1次像21がリレーレンズ11よりも受光素
子14側において結像する場合には、 d4:1次像21がリレーレンズ11よりも受光素子1
4側で結像するときの、リレーレンズ11の主点から1
次像21までの距離 とすると、 となる。
ジャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7側にず
れた結果、1次像21がリレーレンズ11よりも受光素
子14側において結像する場合には、 d4:1次像21がリレーレンズ11よりも受光素子1
4側で結像するときの、リレーレンズ11の主点から1
次像21までの距離 とすると、 となる。
【0020】また図6(C)に示すように、物体8がジ
ャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7とは反対
側にずれた場合には、 d5:リレーレンズ11の主点から2次像23までの距
離 とすると、 となる。したがって焦点検出可能範囲を±Δ以上に設定
するためには、検出側遮光板12の位置は、リレーレン
ズ11の主点からの距離がd3である瞳共役像位置22
をはさんで、少なくとも上記d4とd5との範囲内に入っ
ていなければならない。
ャストフォーカス位置からΔだけ対物レンズ7とは反対
側にずれた場合には、 d5:リレーレンズ11の主点から2次像23までの距
離 とすると、 となる。したがって焦点検出可能範囲を±Δ以上に設定
するためには、検出側遮光板12の位置は、リレーレン
ズ11の主点からの距離がd3である瞳共役像位置22
をはさんで、少なくとも上記d4とd5との範囲内に入っ
ていなければならない。
【0021】例えば図6において、 f1=2 f2=200 f3=50 d1=200 d2=100 Δ=0.03 とすると、(4)、(5)、(6)式より、 d3=50 d4=45.45 d5=53.85 を得る。よって第3実施例のこの数値例では、検出側遮
光板12を、リレーレンズ11の主点から受光素子側に
50の位置に配置するのが最適であり、焦点検出可能範
囲として±0.03を確保するためには、45.45〜
53.85の範囲に配置するのが好ましい。
光板12を、リレーレンズ11の主点から受光素子側に
50の位置に配置するのが最適であり、焦点検出可能範
囲として±0.03を確保するためには、45.45〜
53.85の範囲に配置するのが好ましい。
【0022】次に図7は第4実施例を示し、この第4実
施例は、無限系対物レンズ7と第2対物レンズ9によっ
て1次像21を結像した後に、共に正レンズである第1
のリレーレンズ11と第2のリレーレンズ13によっ
て、受光素子14上に2次像23を結像したものであ
り、瞳共役像位置22は両リレーレンズ11、13の間
に位置している。この実施例のd3、d4、及びd5は第
3実施例と同じ式で与えられる。したがって例えば図8
において、 f1=2 f2=200 f3=50 f4=50 d1=200 d2=50 Δ=0.03 とすると、(4)、(5)、(6)式より、 d3=50 d4=45.83 d5=54.17 を得る。よって第4実施例のこの数値例では、検出側遮
光板12を、第1のリレーレンズ11の主点から受光素
子側に50の位置に配置するのが最適であり、焦点検出
可能範囲として±0.03を確保するためには、45.
83〜54.17の範囲に配置するのが好ましい。
施例は、無限系対物レンズ7と第2対物レンズ9によっ
て1次像21を結像した後に、共に正レンズである第1
のリレーレンズ11と第2のリレーレンズ13によっ
て、受光素子14上に2次像23を結像したものであ
り、瞳共役像位置22は両リレーレンズ11、13の間
に位置している。この実施例のd3、d4、及びd5は第
3実施例と同じ式で与えられる。したがって例えば図8
において、 f1=2 f2=200 f3=50 f4=50 d1=200 d2=50 Δ=0.03 とすると、(4)、(5)、(6)式より、 d3=50 d4=45.83 d5=54.17 を得る。よって第4実施例のこの数値例では、検出側遮
光板12を、第1のリレーレンズ11の主点から受光素
子側に50の位置に配置するのが最適であり、焦点検出
可能範囲として±0.03を確保するためには、45.
83〜54.17の範囲に配置するのが好ましい。
【0023】なお上記各実施例ではスリット3のパター
ンを対物レンズ7を通して物体8に投影していたが、光
源1の像自体を対物レンズ7を通して物体8に投影する
こともできる。また上記各実施例では、照明側遮光板4
によって物体8に投影されるスリット3の像を部分的に
遮光していたが、照明側遮光板4を削除した構成とする
こともできる。
ンを対物レンズ7を通して物体8に投影していたが、光
源1の像自体を対物レンズ7を通して物体8に投影する
こともできる。また上記各実施例では、照明側遮光板4
によって物体8に投影されるスリット3の像を部分的に
遮光していたが、照明側遮光板4を削除した構成とする
こともできる。
【0024】
【発明の効果】本発明により、被検物体が光強度分布及
び位相分布の差が大きい場合でも、物体からの有害光
(回折光、散乱光)のみを効率良く遮光することがで
き、また焦点検出範囲も実質的に十分な焦点検出装置が
実現できる。
び位相分布の差が大きい場合でも、物体からの有害光
(回折光、散乱光)のみを効率良く遮光することがで
き、また焦点検出範囲も実質的に十分な焦点検出装置が
実現できる。
【図1】第1実施例の構成図
【図2】第1実施例の、(A)ジャストフォーカス状
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
【図3】第2実施例の構成図
【図4】第2実施例の、(A)ジャストフォーカス状
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
【図5】第3実施例の構成図
【図6】第3実施例の、(A)ジャストフォーカス状
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
【図7】第4実施例の構成図
【図8】第4実施例の、(A)ジャストフォーカス状
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
態、ピントが後方にずれた状態、及び(C)ピントが前
方にずれた状態を示す光路図
【図9】従来の有限系対物レンズにおける焦点検出装置
を示す構成図
を示す構成図
【図10】従来の無限系対物レンズにおける焦点検出装
置を示す構成図
置を示す構成図
1…光源 2…集光レ
ンズ 3…スリット 4…照明側
遮光板 5…コリメータレンズ 6…ハーフ
ミラー 7…対物レンズ 8…物体 9…第2対物レンズ 11、13
…リレーレンズ 12…検出側遮光板 14…受光
素子 20…対物レンズの瞳 21…1次
像 22…対物レンズの瞳共役像位置 23…2次
像
ンズ 3…スリット 4…照明側
遮光板 5…コリメータレンズ 6…ハーフ
ミラー 7…対物レンズ 8…物体 9…第2対物レンズ 11、13
…リレーレンズ 12…検出側遮光板 14…受光
素子 20…対物レンズの瞳 21…1次
像 22…対物レンズの瞳共役像位置 23…2次
像
Claims (3)
- 【請求項1】物体に対物レンズを通してパターンまたは
光源像を投影し、物体より反射された前記パターンまた
は光源像を再び前記対物レンズに導き、該対物レンズと
後続の光学系とによって複数回の結像を行い、最終結像
面に受光素子を配置し、前記複数回の結像のうちの隣接
する結像面の間に、光軸周りに非対称に形成した検出側
遮光板を配置することにより、前記受光素子に至る光束
を部分的に遮光した焦点検出装置において、 前記検出側遮光板を、前記対物レンズの瞳共役像位置ま
たはその近傍に配置したことを特徴とする焦点検出装
置。 - 【請求項2】対物レンズの焦点深度内で物体を移動した
ときに、対物レンズの前記瞳共役像の前後に位置する結
像面によって常に挟まれる位置に、前記検出側遮光板を
配置した、請求項1記載の焦点検出装置。 - 【請求項3】前記検出側遮光板による遮光部分と対応す
るように、光軸周りに非対称に形成した照明側遮光板に
よって、対物レンズを通して物体に投影する前記パター
ンまたは光源像を部分的に遮光した、請求項1又は2記
載の焦点検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8185655A JPH1010419A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 焦点検出装置 |
US08/881,018 US5889276A (en) | 1996-06-25 | 1997-06-23 | Focus-detecting method and device having a light blocking member placed substantially at the conjugate image point of the pupil of the object lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8185655A JPH1010419A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 焦点検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1010419A true JPH1010419A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16174568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8185655A Pending JPH1010419A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 焦点検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5889276A (ja) |
JP (1) | JPH1010419A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180102514A (ko) * | 2017-03-07 | 2018-09-17 | 일루미나, 인코포레이티드 | 차단 구조들을 사용하는 개선된 포커스 추적을 위한 시스템들 및 방법 |
US11143856B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-10-12 | Illumina, Inc. | Systems and methods for improved focus tracking using a light source configuration |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1008884B1 (en) * | 1997-08-29 | 2006-09-27 | Olympus Optical Co., Ltd. | Transmission illuminator for microscopes |
FR2779517B1 (fr) * | 1998-06-05 | 2000-08-18 | Architecture Traitement D Imag | Procede et dispositif d'acquisition opto-electrique de formes par illumination axiale |
JP4519987B2 (ja) * | 2000-04-13 | 2010-08-04 | オリンパス株式会社 | 焦点検出装置 |
US20040112535A1 (en) * | 2000-04-13 | 2004-06-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Focus detecting device |
US6657219B2 (en) * | 2001-02-12 | 2003-12-02 | International Business Machines Corporation | Optical detection and measurement system |
WO2005057249A2 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Sub-diffraction limit resolution in microscopy |
JP2006293222A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Olympus Corp | 焦点検出装置 |
US8628976B2 (en) | 2007-12-03 | 2014-01-14 | Azbil BioVigilant, Inc. | Method for the detection of biologic particle contamination |
NL2018853B1 (en) | 2017-05-05 | 2018-11-14 | Illumina Inc | Systems and methods for improved focus tracking using a hybrid mode light source |
US11086118B2 (en) | 2019-04-29 | 2021-08-10 | Molecular Devices, Llc | Self-calibrating and directional focusing systems and methods for infinity corrected microscopes |
CN116577075B (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 睿励科学仪器(上海)有限公司 | 一种物镜远心度的测量系统、方法及存储介质 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3721817A (en) * | 1970-10-07 | 1973-03-20 | Ind Inc | Recessed lighting fixture |
DD234340A3 (de) * | 1984-05-02 | 1986-04-02 | Zeiss Jena Veb Carl | Automatische fokussiereinrichtung |
DE3617421A1 (de) * | 1986-04-30 | 1987-11-05 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches bauelement und vorrichtung zu dessen verwendung |
JPH05142462A (ja) * | 1991-11-18 | 1993-06-11 | Olympus Optical Co Ltd | 合焦装置 |
JPH063578A (ja) * | 1992-06-17 | 1994-01-14 | Olympus Optical Co Ltd | 焦点検出装置 |
US5483079A (en) * | 1992-11-24 | 1996-01-09 | Nikon Corporation | Apparatus for detecting an in-focus position of a substrate surface having a movable light intercepting member and a thickness detector |
JPH0772378A (ja) * | 1993-09-02 | 1995-03-17 | Nikon Corp | 合焦装置 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP8185655A patent/JPH1010419A/ja active Pending
-
1997
- 1997-06-23 US US08/881,018 patent/US5889276A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20180102514A (ko) * | 2017-03-07 | 2018-09-17 | 일루미나, 인코포레이티드 | 차단 구조들을 사용하는 개선된 포커스 추적을 위한 시스템들 및 방법 |
US11125988B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-09-21 | Illumina, Inc. | Systems and methods for improved focus tracking using blocking structures |
US11143856B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-10-12 | Illumina, Inc. | Systems and methods for improved focus tracking using a light source configuration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5889276A (en) | 1999-03-30 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041008 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
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A521 | Request for written amendment filed |
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A02 | Decision of refusal |
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