JPS60115907A - 光学器械の自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学器械の放射路に導入できるとともに試料
の表面を走査するための測定ビームと・試料の表面に対
する光学器械の焦点調節の正確さを判定するための検出
器と、検出器で発生した自動焦点信号を最適化すること
で光学器械の焦点面に対する試料の相対位置を調節する
ための制御装置とを備えた顕微鏡の如き光学器械の自動
焦点調節装置に関する。

独国特許公告第２．２３４，４４８号公報から、顕微鏡
用自動焦点調節装置において光学器械の結像放射路に配
置された光抵抗器が焦点を合わせた最大ピーク値を有す
る信号を回路に与えることが知られている。この自動焦
点信号は、試料面々焦点面間で相対運動を起こすための
駆動装置を制御するために使用される。この配置におい
て、焦点調節、すなわち試料面と焦点面の一致は、自動
焦点信号のピーク値から得られる。自動焦点信号それ自
体は試ネ」の結像から直接得られる。すなわち、試料像
の明るさの変化は焦点調節程度の機能として直接的に判
定され、自動焦点信号として使用さレル。テスト結果を
改善するために、焦点調節に独立するｆＪＪ」るさ値は
、拡散粉砕したガラスによって被覆された別の光検出器
の助けを借りて、基準値として判定される。

独国特許公告第２．４４２．１６７号公報から、顕微鏡
の自動焦点調節装置においてレーザビームが反射光線装
置を介して顕微鏡に反射するとともに反射光線集光レン
ズに焦点を結ぶことが知られている。このレーザ光線の
点は、試料面と一致すべき焦点面において対物レンズに
よって正確に像が結ばれる。しかしながら、試料面が焦
点面に位置していなけれは、試料面上の光の点はいくぶ
ん大きな点にぼやける。この既知の装置において試料に
当たるレーザ光線の点が最小の直径にセットされている
と、これは顕微鏡中の試料に焦点を合わせている。

試料の像が現われる中間像面において、小領域光検出器
は、レーザ光線の点像中の明るさを測定する。明るさが
低いと、光の点は大きくなり、顕微鏡が焦点を外れてい
ることを意味する。明るさが最大であると、光の点は最
小となり、焦点に合わさっていることを示す。自動焦点
調節のために、電子式アナログ回路は顕微鏡台の高さ調
節用のモータを制御し、光検出器は最大の明るさを受番
することができる。この既知の装置は、レーザ用の需要
があるため比較的精巧である。

これに対し、本発明は、正確に働く簡単な自動焦点調節
装置を提供することを基本的な目的としている。

この目的を達成するために、本発明はその出発点として
、測定絞りの像を、例えば反射によって光学器械の主放
射路へ１例えば常套的な照射装置を介して結合するとい
う基本的概念を用いる。この配置において、測定絞りは
、要すれは焦点調節中に動いて、焦点にセットされる時
、測定絞りの中間像が試料面にあり、したがって同時に
焦点が合っているため焦点面にも位置するように、配置
されている。その後、この測定絞りの中間像は、適当な
検出器によって、要すれば検出絞りの助けを借りて、光
学器械の適当な位置で走査される。

自動焦点装置の焦点調節移動中に得られる検出器の出力
信号は、試料面が焦点面を通る時にピーク値を通るいわ
ゆる自動焦点信号として、制御装置に供給され、その制
御装置によって試料と光学器械間の焦点調節移動用駆動
装置か制御される。制御装置は自動焦点信号のピーク値
が焦点位置であることを認識する。

それで、本発明の原理は、明確化した形状を有するとと
もに焦点調節移動を制御するために測定された人為的な
コントラストを焦点面に発生させ−ることにある。これ
に対し、試料上のある種の最小コントラストは既知の自
動焦点装置でも要求されている。

本発明による光学器械の自動焦点調節装置は、測定ビー
ムによって光学器械の放射路に結像するとともに焦点を
結ぶとき絞り像の名目位置が試料の面に位置するように
測定絞りが配置され、光学器械の像面においてまたはそ
れと光学的に等価な面において、測定絞りに補足する検
出絞りが検出器の前方に配置されているという特徴を備
えている。それで、測定絞りは、測定ビームの助けを借
りて、例えば顕微鏡の常套的な照射装置の照射放射の一
部として、光学器械の放射路へ、測定絞りの中間像が、
焦点にない位置での試料面そして焦点面に位置するよう
に、結像される。この測定絞りの山間（ｉｌ＋　壷蛍昇
最の士紮射眩んを１て坦ゝＬの所で再ひ結像し、焦点調
節の質を分析する目的で適当な検出機構によって走査さ
れる。検出器の配置を単純比または容易にするために、
測定絞りを結像する放射の少なくとも一部は、半透明ミ
ラーの助けを借りて主放射路から分離し、主放射路の外
側に配置された検出器上に像を結ぶことができる。

最も簡単な実施例では、検出絞りは、検出器の前方に配
置されるとともに、測定絞りに補足するように、例えば
枠取り型測定絞りを伴う穴絞りとして、構成することが
できる。

光学器械が試料上に焦点を結ぶとき、検出器の出力側で
自動焦点信号が本発明の意義内で得られ、その自動焦点
信号は、試料面が光学器械の焦点面を通る時にピーク値
となり、ピーク時に焦点調節駆動装置用制御装置はその
操作状態が最適になる。

検出絞りおよび検出器組み合せの他の実例は、実施例に
おいて詳細に説明する。

λ本発明による自動焦点調節装置は、簡単な手段を用い
て極めて正確な自動焦点設定を得ることがてき、また試
料ホルダまたは光学器械の焦点の極めて浅い深みを有す
る試料スライドの調節の正確さについての厳しい要求に
合致さぜることがてきる。それて例えは、０．２μｍの
大きさおよびそれ以下の程度の光学器械に対する試料ホ
ルダの調節の正確さも全く容易に可能である。さらに、
光学器械の常套的な照射装置が使用できるので、適当形
状の測定絞りを照射放射路へ適宜位置、特に視野絞りの
面またはそれと共役な面に、挿入するのみてよく、例え
ばレーザの形態での令」加的な照射装置は必要としない
。

光学器械の視野が損われないように、測定絞りは、可能
ならば像か視野の外側に位置するような範囲に、光学器
械の光軸に対して側方向に片寄っているのか好ましい。

すでに１ｉｉＪに説明したように、主放射路から測定絞
りの像を含むビームを分離するとともに検出絞りと検出
器とから成る測定機構へ」−記ビームを投射して自動焦
点信号を発生するように、例えば半透明ミラーの形態で
のビームデバイダを、対物レンズと接眼レンズ間の光学
器械の主放射路中に配置することかできる。これにより
、主放射路およびとりわけ接眼レンズによる空間的制限
か大きく排除されるので、おそらく下流の検出絞りを含
む検出器構造を単純化できる。

以下に光学器械の２つの実施例を説明するか、それらの
光学器械においては常套的な試料照射か異なっており、
それぞれ透過光線および投射光線を用いて実施される。

透過光線を用いて照射を行う場合、その方法では、照射
ビームは光学器械の試料へ基本的には試料を通る光軸に
同軸的に放射され、本発明による測定絞りは、照射装置
の集光し／ズの前方てビーム方向に配置され、次いて集
光レンズは（透明な）試料ホルダの前方でビーム方向に
配置されているのが好都合である。自動的に焦点Ｗ・′
」節するために、測定絞りの第１中間像は、集光レンズ
の助けを借りて意図した試料面へしっかりと設定される
。試お１、試料ホルダ、集光レンズおよび測定絞りは互
いに結合したまま、光学器械、例えは顕微鏡に対する相
互空間を保持しながら、駆動装置の助けを借りて光軸方
向に移動することができる。試料向に位置した測定絞り
の中間像は、光学器械の助けを借りて、試料面と焦点面
とが一致する時のみ検出絞りに焦点を結ぶ。駆動装置に
より相対移動が行われると、検出器の自動焦点信号はピ
ーク値を通り、焦点調節機構はそのピーク値へ自動的に
調節する。

光学器械が投射光線を用いて操作される場合、測定絞り
は、光学器械の焦点面に中間像が生成するように、集光
レンズの前方の照射放射路へ挿入されているのが好まし
い。試料向も焦点面に位置していると、中間絞り像は試
料向で反射するとともに検出絞りへ焦点を合わせる。こ
れは、検出器の自動焦点信号がピーク値を有していて、
焦点を外れている場合、すなわち試料面が焦点面から離
れていると、中間絞り像は、試料而上へ焦点を外して到
着し、そこで反射し、検出絞り」−て焦点を欠いた状態
で映像する。その後、検出器の自動焦点信号はピーク値
からそれる。さらにその後、試料ホルダ用の駆動装置は
、前記したように自動焦点信号の助けを借りて、光学器
械に相対的に制伺１される。

上記したように、測定絞りは穴絞りまたは枠取り絞りと
して構成することができ、検出絞りは測定絞りに補足す
る枠取り絞りまたは穴絞りとして構成することができる
。測定絞りを片側だけの絃りとして構成し、検出絞りも
該当する補足的なｊ−”ｌ側だけの絞りとして構成する
Ｃとかできる。

好ましい実施例において、測定絞りは視野に対して方位
角絞りとして構成される。この機構において、検出絞り
は２つの検出器部から成り、その方位角空間は検出絞り
の位置で測定絞り像の幅に相当している。上記方位角絞
りは色収差か生じないという有益性を備えており、他方
、半径絞り、すなわち絞りのエツジが半径方向に位置し
ていると、レンズのエツジに向りて色収差が増大する。

試料向と焦点面間の相対位置のある初期の位置で焦点調
節移動を起こさね（」ならない方向を判定できるために
は、検出絞りを使用する場合、望まれる自動焦点信号ピ
ーク値が位置する方向を判定するように最初にテスト移
動を行う必要がある。

このテスト移動中、ピーク値の方向で自動焦点信号が変
化しなければ、焦点調節移動は逆転しなければならない
。

このテスト移動を節約するために、異なる像面に配置さ
れた好ましくは数個の検出絞りと関連する検出器を設け
ることができ、その異なる自動焦点信号から要求される
焦点調節移動方向、すなわち必要な調節方向を引き出す
ことができる。

本発明によると、調節移動を制御する制御装置は、自動
焦点信号を増幅する制御可能な増幅器と、増幅された自
動焦点信号をさらに処理するとともに駆動装置用調節信
号を発生するためのアナログまたはデジタルコンピュー
タとを備えている。この機構において、異なる照射状態
または変動する試料反射性でも同じ自動焦点信号を常に
得られるように、増幅器用制御信号がコンピュータによ
って発生するのが好ましい。実際の明暗度は、中間像面
に配置された基準探企１プローブを用いて、または実際
の焦点調節処理１〕ｉ」に焦点調節検出器を用いて測定
される。このようにして得られた基準信号は、増幅器の
出力信号を基準値に増幅するために使用される。

測定エラーをさらに平均化するために、本発明　−では
数個で特に同様の測定絞りを該当する面に設けることが
でき、該当する数の測定絞り像を関連した検出絞りおよ
び該当する検出器上に結ぶことができる。これは、ｉｆ
ｆ当な評価後、駆動装置用制御装置に測定信号として印
加される数個の自動焦点信号を与える。

各検出絞りの変形例として、２つの接近して隣接する検
出器を設けることもてき、その検出器は、出力信号の差
異の助けを借りて、関係する測定絞ＭＪのエツジで、コ
ントラスト測定を基本的に実施することができる。この
場合、最大コントラストは、測定絞りの結像が最適であ
り、試料に対して光学器械の焦点が合っていることを意
味する。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

図中、第１図は本発明による第１実施例を示すもので透
過光線顕微鏡の概略説明図、第２図は本発明による第２
実施例を示すもので投射光線顕微鏡の概略説明図、第３
図は自動焦点信号を表示するグラフ、第４図は制御装置
のブロック図、第５ａ図は片側だけの測定絞りの概略説
明図、＄５１．図は第５ａ図を補足する片側だけの検出
絞りの概略説明図、第５Ｃ図は対照測定目的用に２つの
接近隣接検出器を備えた、検出絞りに代わるものの概略
説明図、第６図は測定絞りと補足的な検出絞りとを備え
た、視野を示す概略説明図である。

以下は顕微鏡に関する説明であるが、本発明による自動
焦点調節装置は、他の光学器械にも同様に適用すること
ができる。

第１図に示す透過光線顕微鏡は、共通の光軸１′を有す
る対物レンズ１と接眼レンズ２とを備えている。平行照
射ビーム４は試料６を照射するための集光レンズ３によ
って焦点を結び、試料６を照射する。試料６は、透明な
試料ホルダ５を用いて、顕微鏡で観察する試料面が集光
レンズ３の焦点面に位置するように、集光レンズ３と相
対的に指定された位置に保持されている。また照射ビー
ムを使用して、集光レンズ３の前方の放射路に配置され
た測定絞りＭＢの像を、集光レンズ３の焦点面、すなわ
ち試料面へ映しだす。測定絞りＭＢの中間像ＭＢ’は自
動焦点調節のために使用される。

第１図に示すように、試料面はすてに顕微鏡の焦点面Ｆ
に正確に配置されている。すなわち顕微鏡はすでに試料
６に焦点を合わせている。この位置で、測定絞りＭＢの
中間像ＭＢ’は、もう一方の中間像Ｍ　Ｂ”　が所定位
置で得られるように対物レンズ１によって接眼レンズ２
に結像する。できることなら測定絞りとその映像によっ
て視界かそこなわれないように、測定絞りは、中間像Ｍ
　Ｂ″′　か接眼し／ズ２の視界絞りに当たる、すなわ
ち視界の外側に位置するように、光軸１′に対して側方
に片寄っている。顕微鏡の主放射路から映像ビームの一
部を結合するとともに検出絞りＩ）Ｂへ向けるために、
対物レンズ１と接眼レンズ２との間に、半透明ミラー７
かビームデバイダとして配置されている。この検出絞り
Ｉ）Ｂは、測定絞りＭＢの中間像ＭＢ″　のミラー７で
偏向した部分が、顕微鏡か試料に焦点を合わせていると
きそれに補足する検出絞りＤ　Ｔ３によってきっちりと
枠取りされるように５寸法を設定し配置されている。光
軸１′に対して測定絞りＭＢが片寄って配置されている
ため、検出絞りＤＢもまたミラー７によって偏向した第
２の光軸７′に対して側方に片寄っている。

検出絞りＩ）　Ｂを越えた所に、検出絞り１）　Ｂを透
過した光の機能として自動焦点信号Ａ　Ｆを発生する光
検出器８が配置されている。この自動焦点信号ＡＦは、
投射光線強度に基本的に比例している。

測定絞りＭＢ、集光レンズ３．試料ボルダ５および試料
６か共同して右に移動していて顕微鏡が試料６に対して
焦点かずれていて、これらの部品か再ひ焦点面Ｆを通る
ように左に移動し始めると、焦点路の機能として、第３
図に示した自動焦点信号Ａ　Ｆか得られる。試料６が対
物レンズ１に余りにも接近していると、枠取り絞りとし
て構成した測定絞りＭＢの中間像ＭＢ’は顕微鏡の焦点
面１２に位置ぜす、検出絞りＩ）Ｂで得られる測定絞り
Ｍ　１３の像ＭＢ″は不鮮明であってきわめてはやりた
像となる。これは絞りＤ　Ｂに光を透過させ、光検出器
８での自動焦点信号の強度は比較的高いものとなる。試
料６か焦点面Ｆに接近すると、測定絞りＭＢの像ＭＢ″
は絞りＩ）Ｂにおいて徐々に鮮明になり、光検出器８の
自動焦点信号は減少し、ついには焦点を結ぶとき最小と
なる。試料６か対物し／ズ］から離れて第１図の左手側
へ進むと、絞りＩ）　１３での像ＭＢ’は焦点か外れた
結果として再ひほやけ、自動焦点信号Ａ　Ｆは再ひ増大
する。第３図においてこの自動焦点１言号ＡＦは、信号
曲線の最小値の右方で最大値かあり、この最大値は、ひ
どい焦点すれを起こしている光検出器８の実質的に平穏
な照射にほぼ相当している。

試別および照射装置か対物レンズに対してさらに左側へ
移動すると、自動焦点信号は、一定の焦点すれを起こし
ながら、明るさか光臨からの距離の二乗で減少するので
、いわゆるゝ高原″領域に入る。

第１図において、光検出器８の自動焦点信号ＡＦは制御
装置９へ供給され、制御装置９は、ホルダまたは管１１
を顕微鏡に対して光軸１′の方向に動かすための駆動装
置１０を制御する。このホルダまたは管１１の内部で、
測定絞りＭＢ、集光レンズ３．透明な試料ホルダ５およ
び試料６は、測定絞りＭＢが照射されるとき、測定絞り
ＭＢの中間像ＭＢ’か試料面に位置するように、保持さ
れている。

制御装置９は、ホルダまたは管１１を顕微鏡に対して相
対移動するために装置１０を駆動することによって、ピ
ーク値（第３図における捕獲範囲中の曲線の最小値、一
般に、その範囲は、システムが、焦点調節移動のための
（測定絞り像のコントラストか消滅する情況の高原境界
内での）方向を認識していることを意味する）を推測す
るように自動焦点信号ＡＦに応答する。

このために、制御装置９は、例えば対物レンズを損傷し
ないように対物レンズに対して距離を増大することによ
ってホルダまたは管１１のテスト移動ができるように配
置し、制御装置は、このテスト移動中に自動焦点信号Ａ
　Ｆか増大するがまたは減少するか、したがって焦点位
置か第３図の信号曲線の最小値の右に位置するかまたは
左に位置するかを判定することができる。この判定結果
に基ついて、制御装置９は、駆動移動が最小値、すなわ
ち焦点位置へ達するように維持するがまたは逆転しなけ
ればならないかを判断する。焦点合わせは、信号変化が
漸進移動と共にゼロになり符号を変えるとき、すなわち
信号差がゼロを通るとき、達成されたことになる。この
ゼロ変移に達っしたとき、駆動装置１０は停止する。

上記したように、自動焦点信号が最小であるのは焦点面
にあるのに相当している。自動焦点制御はこの焦点の周
囲でいわゆる制御振動を行うことができる。相対する明
暗度変化の感度か高いためこれらの制御振動かほとんど
常に見えるので、自動焦点制御は停止すべきである。制
御の停止および開始はそれぞれり、下の可能性に従って
行われる：停止条件：　モータが運転方向をＮ回変えた
ら制御を停止する。

開始条件：　自動焦点信号を測定する検出器が明暗度変
化△Ｉを検出したら制御 を再始動する。この明暗度変化は 焦点が外れているかまたは試料表 面の反射特性の変化のために生じ ると考えられる。

Ｎおよび△Ｉの両者共に検出され、焦点調節を制御する
アナログまたはデジタルコンピュータによってその後の
演算処理に使用される。

焦点調節移動の始めに、試料が、焦点面Ｆの外側、すな
わち（第３図の右側の）いわゆる捕獲範囲の外側に離れ
て位置しておれば、制御装置９は、高原領域で低信号が
生じるので、捕獲範囲における信号曲線の一左手側下降
部ではないことを認識できる。

これから制御装置９は、捕獲範囲に達するまで初めは顕
微鏡の方向におけるホルダまたは管１１の比較的大きい
移動が行われねばならないと判断する。上記の一般的か
つ機能的に説明した制御装置９の操作モードは、制御装
置回路の多数の異なる詳細部を許す。しかしながら、こ
の回路に関する詳細は省略できるように、専門家には知
られている。特に、制御装置は、アナログまたはデジタ
ルまたはそれらを混合した技術において信号を処理でき
る。

第１図に比較して、第２図は、顕微鏡は投射光線と共に
操作される、すなわち試料面は顕微鏡の観察方向から照
射される点において、基本的に相違する。このために、
照射ビームは、照射集光レンズ３′と半透明ミラー１２
とを介して、対物レンズ１と管状レンズ１３間の光軸１
′にほぼ直角に、顕微鏡の主放射ビームへ反射する。こ
の照射集光レンズ３′は管状レンズ１３と同一または類
似の光学特性（品質等）を有するのか好ましい。この集
光レンズ３′は顕微鏡の焦点１ｍＦを照射する。すなわ
ち、照射ビーム４の放射路に配置された測定絞りＭＢは
、顕微鏡の焦点面Ｆに像を結ぶとともに、この点で中間
像Ｍ］３′が得られる。測定絞りＭＩ３は。

第１図で説明したのと同様の理由から、光軸１′に対し
て片寄っている。

第２図に示すように、試料ホルダ５′に取り付けられた
試料６（不透明でもよい）が顕微鏡の焦点面Ｆに位置し
ていない、例えば焦点面Ｆの左にあると、試料６の表面
には測定絞りＭＢの不鮮明な像が作られる。顕微鏡は、
測定絞りＭＢと試料６の両方の該当する不鮮明な像を投
射する。検出絞りＤＢには、測定絞りＭＢの該当する不
鮮明な像ＭＢ〃が現われる。試料面が焦点面Ｆにあると
きのみ、測定絞りＭＢの鮮明な像が試料６の表面に得ら
れ、検出絞りＤＢにも測定絞りの像Ｍ　Ｂ”は鮮明であ
り、光検出器８の自動焦点信号ＡＦは第３図の曲線にお
いて最小値となる。その他については、試料ホルダ５′
用駆動装置１０の制御は、第１図の実施例におけるもの
に該当している。

照射状態が異なってもまたは試料の反射性が変動しても
常に変わらない自動焦点信号ＡＦが得られるように、第
４図による制御装置９は、自動焦点信号用に制御可能な
アナログ増幅器９ａを備えている。例えばアナログ増幅
器９ａの利得率を震災するための制御信号は、駆動装置
１０用の制御信号をも発生するアナログまたはデジタル
コノピユータ９ｂによって発生される。この機構におい
て、実際の明暗度は、顕微鏡の中間像面中て基準探針プ
ローブ（図示せず）を用いて測定され、基準信号９ｄと
して増幅器９Ｃに印加される。基準信号はまた、焦点調
節が始まる前は、光検出器８から直接引き出すこともて
きる。増幅器９ａの利得率は適当な値にセットし焦点調
節中は一定に維持される。

第１図および第２図に関連して、枠取り測定絞りＭＢと
それに補足する検出絞りＩ）Ｂとは、穴絞りの形態で開
示されている。これらの絞りは、例えば、第５ａ図によ
る片側だけの絞り形状（測定絞り）に、またそれに補足
する片側だけの検出絞りＤＢ（−第５ｂ図）の形状に構
成することかできる。検出絞りＤＢに代えて、互いに小
さい距離に配置した２つの検出器１〕１および１〕〆へ
微分回路２−１を介して絞り像のエツジでコントラスト
を１ｌｌｌｌ定するように配置することかできる。した
がって、測定絞りは最大コントラストて鮮明に像を結ぶ
。このような配置を第５ｃ図に示す。

コントラスト測定は測定絞りを用いずに中間像中て直接
的に実施することもできる。しかしながらこの方法は、
コントラストのない表面、例えば未加工ウェハーでは失
敗する。

第６図によると、半径絞りおよび方位角絞りを使用でき
るが、半径絞りはレンズエツジに向すて増大する色収差
を避けるために光１１１１からの距１す１（は余り大き
くならないように注意しなけれはならない。これに対し
、方位角絞りでは色収差は発生しない。第６図は、その
ような方位角測定絞りＭ、　Ｂとそれに関連する検出絞
り１．）　Ｂ１およびＤ　Ｂ２を示すものである。さら
に、接眼レンズ絞り（約１８ｍｍ直径を有する穴絞り）
によって開閉する視野２゜が示されている。

本発明による自動焦点調節は顕微鏡の対物レンズを通し
て実施されるので、焦点調節の正確さは同じ測定におい
て焦点の深さが減すると共に増大し、調節の正確さは、
（入射光線法における）対物レンズとは独立して、焦点
の深さに常に相当して得られる。

この焦点調節は、口径絞りの調節、照射末件、および（
測定絞りが使用されるならは）試料の表面特性とも無関
係である。照射［」径か増大すると、焦点深さが減少し
て調節の正確さか改善される。

透過光線法（第１図参照）と比較して、本発明による自
動焦点調節は、（第２図の）投射光線法において、予（
＋ｉｉｉ調節後調節材の（ｉ７置およびｊ！〕みとは無
関係に、中間像ＭＩ３’は常に顕ｅ、鏡の焦点面にある
という利点を備えでいる。対物レンズを交換しても、測
定絞りは対物レンズによって初め１：１１１の像の大き
さく倍率）に従って焦点面に像を結ひ、次いて検出絞り
の面にｍ　：　１に拡大して結像するので、測定絞りの
調節を変える必要はない。

それて対物レンズの像の大きさは、測定絞り像ＭＪ′Ｓ
Ｎ　の位置および大きさに影響しない。これは、拡大比
率の（ショートニンクアウ１−　［５ｈｏｒｔｃｎｉ＋
疏ｏｕＬ）に相当する。

４、図面の１７１’ｉ　’ｌｉな説明 第１図は本発明の第１実施例の透過光線顕微鏡の概略説
明図、第２図は本発明の第２実施例の投射光線顕微鏡の
概略説明図、第３図は自動焦点信号を表わすグラフ、第
４図は制御装置のブロック図、第５ａ図は片側だけの測
定絞りの概略説明図、第５ｂ図は第５ａ図を補足する片
側だけの検出絞わるものの概略説明図、第６図は測定絞
りと補足的な検出絞りとを備えた視野を表わす概略説明
図である。

１・・対物し／ズ、ｌ’、７’・・・光軸、２・・・接
眼レンズ、３・・・集光レンズ、３′・・・照射集光レ
ンズ、４・・・照射ビーム、５，５′・・・試料ホルダ
、６・・試料、７．１２・・・半透明ミラー、８・・・
光検出器、９・・・制御装置、９ａ・・・制御可能なア
ナログ増幅器、９ｂ・・・アナログまたはデジタルコン
ピュータ、９ｄ・・基準信号、１０・・・駆動装置、１
１・・ホルダまたは管、１３・・・管状レンズ、２０・
・・視野、２１・・・微分回路、Ｍト・・１ｌｌｌｌ定
絞り、Ｍ　Ｂ’　、　Ｍ　Ｂ″、　Ｍ　Ｂ”　・・・（
象２Ｄ１シ、検出絞り、１）ｉ３□、　Ｉ）　１３．・
・補足的な絞り、Ａｌ１・・・自動焦点信号、Ｆ・・・
焦点１ｎ１、Ｄｌ”２’・・検出器−＼ｆフト・ミ゛ン
ト・ベシュレンクテｌし・ノ飄フソン′り・ラント・コ
ンパニー 代理人弁理士青　山　葆　は力）］名 Ｆｌ（ｉ、　５ａ Ｆｌ（ｉ、　５ｂ Ｆｌ（ｉ、　５ｒ ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）光学器械の放射路に導入できるとともに試料６
   の表面を走査するための測定ビームと、ｂ）試料６の表
   面に対する光学器械の焦点調節の正確さを判定するため
   の検出器８と、Ｃ）検出器８で発生した自動焦点信号Ａ
   Ｆを最適化することで光学器械の焦点面Ｆに対する試料
   ６の相対位置を調節するための制御装置９とを備えた顕
   微鏡の如き光学器械の自動焦点調節装置において、 ｄ）測定ビームによって光学器械の放射路に結像すると
   ともに焦点を結ぶとき絞り像ＭＢ’の名目位置が試料６
   の面に位置するように測定絞りＭＢが配置され、 Ｃ）光学器械の像面Ｍ　Ｂ″′　においてまたはそれと
   光学的に等価な面ＭＢ’において、測定絞りＭＢに補足
   する検出絞りＤＢが検出器８の前方に配置されているこ
   とを特徴とする、光学器械の自動焦点調節装置。 ２、測定絞りＭＢは光学器械の光軸１′に対して側方向
   に片寄っている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、測定絞りＭＢの片寄りは、絞り像Ｍ　Ｂ″　が接眼
   レンズ２中の視野２０の外側に位置するような配置大き
   さである特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、対物レンズ１と接眼レンズ２との間で光学器械の放
   射路中に、主放射路から測定ビームを分離するためのビ
   ームデバイダ７を配置した特許請求の範囲第１項〜第３
   項のいずれかに記載の装置。 ５、光学器械は透過光線を用いて操作され、ａ）測定ビ
   ームは照射ビーム４に基本的に平行に走行し、ｂ）測定
   絞りＭＢは集光レンズ３のｎｊＪ方でビーム方向に配置
   され、集光レンズ３は試料ホルダ５のＡｉＪ方に配置さ
   れ、Ｃ）測定絞りＭＢの像Ｍ１３′　は試料ホルダ５の
   試料面に予め設定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第４項のいすれかに記載の装置。 ６．試料ホルダ５は、試料６．集光レンズ３および測定
   絞りＭＢと共に、光軸１′の方向に光学器械の焦点面Ｆ
   に相対的に動くことができる特許請求の範囲第５項記載
   の装置。 ７、光学器械は投射光線を用いて操作され、測定ヒーム
   は、対物レンズ１の後方でビーム方向において光学器械
   の放射路へ反射するとともに、対物レノズ１を通して光
   学器械の焦点面Ｆに像を結ぶことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の装置。 ８、試料ホルタ５′は試料６と共に光学器械の光軸１′
   の方向に焦点面Ｆに相対的に動くことができる特許請求
   の範囲第７項記載の装置。 ９、測定絞りＭＢは穴絞りまたは枠取り絞りとして構成
   され、検出絞りＤＢは測定絞りＭＢに補足する枠取りま
   たは穴絞りとして構成されている特許請求の範囲第１項
   〜第８項のいずれかに記載の装置。 １０、測定絞りＭＢは片側だけの絞りとして構成されて
   いる特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の
   装置。 １１、検出絞りＩ）Ｂは測定絞りＭＢに補足する片側だ
   けの絞りとして構成されている特許請求の範囲第１０項
   記載の装置。 １２、ｉｌｌ！Ｉ定絞りＭＢは視野２０に関して方位角
   方向の絞りとして構成され、検出絞り１つＩ３は方位角
   方向に間隔を置いて配置した２つの補足的な絞り１）Ｂ
   □、ＤＢ２　を設けている特許請求の範囲第１項〜第８
   項のいずれかに記載の装置。 １３、数個の測定絞りＭＢと、測定絞りＭＢに補足する
   とともに関連する検出器８を備えた数個の検出絞りＤＢ
   とを設けた特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか
   に記載の装置。 １４、関連する検出器８を備えた数個の検出絞りは異な
   る像面に配置されている特許請求の範囲第１項〜第１３
   項のいずれかに記載の装置。 １５、調節運動を制御する制置装置９は、自動焦点信号
   ＡＦを増幅する制御可能な増幅器９ａと、増幅された自
   動焦点信号Ａ　Ｉ”をさらに処理するとともに駆動装置
   １０用の調節信号を発生するアナログまたはデジタルコ
   ノピユータ９ｂとを備えている特許請求の範囲第１項〜
   第１４項のいずれかに記載の装置。 １６コンピユータ９ｂは増幅器９ａ用の制御信号を発生
   する特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７、増幅器９ａ用の基準信号を発生するために光学器
   械の中間像面に基準探針プローブを設けている特許請求
   の範囲第１６項記載の装置。 １８１つの機械的な検出絞りＤＢに代えて、測定絞りＭ
   Ｂの像コントラストを測定する少なくとも２つの検出器
   が像面に設けられている特許請求の範囲第１項〜第１７
   項のいずれかに記載の装置。