JPS62115114A - 自動合焦点制御装置 - Google Patents
自動合焦点制御装置Info
- Publication number
- JPS62115114A JPS62115114A JP25162786A JP25162786A JPS62115114A JP S62115114 A JPS62115114 A JP S62115114A JP 25162786 A JP25162786 A JP 25162786A JP 25162786 A JP25162786 A JP 25162786A JP S62115114 A JPS62115114 A JP S62115114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focusing
- sample
- periodic pattern
- signal
- projection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野］
本発明は、自動的に試料表面を合焦点状態にして試料の
微細な状態を観察、または測定できるようにした自動合
焦点制御装置に関する。
微細な状態を観察、または測定できるようにした自動合
焦点制御装置に関する。
［従来の技術］
従来の合焦点検出装置として、特公昭４２−１４０９６
号公報が知られていた。
号公報が知られていた。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来技術では、微細な不規則な凹凸が存在し、しか
も特定のパターンがない試料表面に正確に合焦点制御さ
せるという配慮がされておらず、上記微細な試料表面を
Ｉｊ！察、または測定出来ないという問題点を有してい
た。
も特定のパターンがない試料表面に正確に合焦点制御さ
せるという配慮がされておらず、上記微細な試料表面を
Ｉｊ！察、または測定出来ないという問題点を有してい
た。
本発明の目的は、微細な不規則な凹凸が存在し、しかも
特定のパターンがない試料表面において、合焦点状態か
ら僅かにずれても、そのずれに相当する信号を顕著に検
出できるようにして、正確に合焦点状態に制御できるよ
うにして、微細な試料表面を観察または測定できるよう
にした自動合焦点制御装置を提供することにある。
特定のパターンがない試料表面において、合焦点状態か
ら僅かにずれても、そのずれに相当する信号を顕著に検
出できるようにして、正確に合焦点状態に制御できるよ
うにして、微細な試料表面を観察または測定できるよう
にした自動合焦点制御装置を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的は、透過もしくは反射性の微細な周＋０１性パ
ターンを有し、光軸付近の異なる而にで、光軸方向に変
位させて少なくとも２個以」〕配置した射影物体と、該
射影物体を照明する光源と、該光源により照明された上
記射影物体の各々の周期性パターンの像を試料表面に投
影し、且つ試料表面上に投影された周期性パターンの各
々の像を結像せしめる光学系と、該光学系によって結像
された周期性パターンの各々の像を撮像する撮像装置と
、上記光学系もしくは試料のいずれか１つを光軸方向に
微動させる合焦点用微動機構と、」−記撮像装置から各
周期性パターンに対応して得られる各映像信号に基いて
各周期性パターンの周波数成分からなる信号の差信号を
検出する合焦点検出回路と、該合焦点検出回路で得られ
る差信号が零になるように上記合焦点用微動機構を作動
させて試料表面を合焦点状態にする制御手段を備えたこ
とによって達成される。
ターンを有し、光軸付近の異なる而にで、光軸方向に変
位させて少なくとも２個以」〕配置した射影物体と、該
射影物体を照明する光源と、該光源により照明された上
記射影物体の各々の周期性パターンの像を試料表面に投
影し、且つ試料表面上に投影された周期性パターンの各
々の像を結像せしめる光学系と、該光学系によって結像
された周期性パターンの各々の像を撮像する撮像装置と
、上記光学系もしくは試料のいずれか１つを光軸方向に
微動させる合焦点用微動機構と、」−記撮像装置から各
周期性パターンに対応して得られる各映像信号に基いて
各周期性パターンの周波数成分からなる信号の差信号を
検出する合焦点検出回路と、該合焦点検出回路で得られ
る差信号が零になるように上記合焦点用微動機構を作動
させて試料表面を合焦点状態にする制御手段を備えたこ
とによって達成される。
［作用コ
周期性パターンを光軸付近の異なる面上で、光軸方向に
変位させて少なくとも２個以上配置したことにより、撮
像装置から得られる各周期性パターンの周波数成分から
なる信号の差信号の変化は合焦点状態において最も変化
することからして正確に合焦点制御することが可能とな
った。
変位させて少なくとも２個以上配置したことにより、撮
像装置から得られる各周期性パターンの周波数成分から
なる信号の差信号の変化は合焦点状態において最も変化
することからして正確に合焦点制御することが可能とな
った。
また、周期性パターンを投影して、この周期性パターン
のコントラスト信号を検出するようにしたので、試料表
面に微細な凹凸があっても、しかも何らパターンが存在
しないものでも、平均的に試料表面に合焦点状態にする
ことができる。
のコントラスト信号を検出するようにしたので、試料表
面に微細な凹凸があっても、しかも何らパターンが存在
しないものでも、平均的に試料表面に合焦点状態にする
ことができる。
［実施例コ
以下本発明を実施例に基いて詳細に説明する。
即ち、第１図は本発明の自動合焦点制御装置の一実施例
を示したものである。光源１により射影物体２１．２２
；２３．２４を照明する。この射影物体２１．２２ ；
２３．２４は、第２図に示すように、光を透過する幅
ａの部分２ａと遮光する部−３＝ 分２ｂが一定周期Ｐで配列されている。この射影物体２
１．２２；２３．２４の部分２ａを透過した光は、射影
光学系３５により被測定物体（試料）４上に射影物体の
像を結像する。本実施例においては複数個の射影物体２
１．２２；２３．２４を射影光学系の光軸ＬＬ″近辺の
異なる位置に配置し、それぞれの射影物体を被測定物体
（試料）４上に投影し、撮像する。この際、各射影物体
は被測定物体上の異なる位置（水平面上で）に結像する
ようにしておき、それぞれの射影物体に対応する映像信
号を別々に得る。各映像信号から後述するようにして合
焦点検出信号０２１，０□２，０□３゜０２４を得る。
を示したものである。光源１により射影物体２１．２２
；２３．２４を照明する。この射影物体２１．２２ ；
２３．２４は、第２図に示すように、光を透過する幅
ａの部分２ａと遮光する部−３＝ 分２ｂが一定周期Ｐで配列されている。この射影物体２
１．２２；２３．２４の部分２ａを透過した光は、射影
光学系３５により被測定物体（試料）４上に射影物体の
像を結像する。本実施例においては複数個の射影物体２
１．２２；２３．２４を射影光学系の光軸ＬＬ″近辺の
異なる位置に配置し、それぞれの射影物体を被測定物体
（試料）４上に投影し、撮像する。この際、各射影物体
は被測定物体上の異なる位置（水平面上で）に結像する
ようにしておき、それぞれの射影物体に対応する映像信
号を別々に得る。各映像信号から後述するようにして合
焦点検出信号０２１，０□２，０□３゜０２４を得る。
即ち、各射影物体が合焦点状態で結像される位置が異な
るため、第３図（ａ）に示すように射影物体２１〜２４
に対応して合焦点信号０２□〜０２４が得られる。０２
□、ｏ２□は周期Ｐのパターンを用い、０．３，０２４
は大周期Ｐ′のパターンを用いているため、０□１，０
２４はｏ２１，０２□に比べ、裾が広がったパターンに
なっている。この合焦点信号から０２□−０２□、 ０
２４−０２３の信号を形成する差動合焦点回路を具備し
た合焦点検出回路７１′を用いることにより第３図（ｂ
）に示す差動信号を得る。第３図（ｃ）に示すそれぞれ
の差動信号の和信号（０２２−Ｏｚ□）＋ （０２４０
２３）を用いることにより、合焦点状態から離れた距離
から制御がかかり、精度の高い測定、または観察が可能
となる。
るため、第３図（ａ）に示すように射影物体２１〜２４
に対応して合焦点信号０２□〜０２４が得られる。０２
□、ｏ２□は周期Ｐのパターンを用い、０．３，０２４
は大周期Ｐ′のパターンを用いているため、０□１，０
２４はｏ２１，０２□に比べ、裾が広がったパターンに
なっている。この合焦点信号から０２□−０２□、 ０
２４−０２３の信号を形成する差動合焦点回路を具備し
た合焦点検出回路７１′を用いることにより第３図（ｂ
）に示す差動信号を得る。第３図（ｃ）に示すそれぞれ
の差動信号の和信号（０２２−Ｏｚ□）＋ （０２４０
２３）を用いることにより、合焦点状態から離れた距離
から制御がかかり、精度の高い測定、または観察が可能
となる。
このように、合焦点検出信号０２□−０２１，（０２、
−０２□） ＋ （０２４０２３）は第３図（ｂ）。
−０２□） ＋ （０２４０２３）は第３図（ｂ）。
（ｃ）に示すように被測定物体が合焦点位置２゜からず
れるに従って著しく変化する。
れるに従って著しく変化する。
ところで、被測定物体表面を合焦点位置に来るように制
御する方法として、被測定物体４を合焦点微動機構によ
り−Ｌ下に微動させる他、対物レンズから成る射影撮像
レンズ３５を合焦点微動機構９３により上下に駆動する
方法がある。またこのレンズ３５の駆動距離をこのレン
ズに直結したそれ自体周知のリニアスケール１０１をリ
ニアスケールヘッド１０２で読み取り、リニアスケール
回路１０３で電気処理して変位検出出力１０４を得てい
る。なお」１記実施例においては、２種類の周期パター
ンを用いたが、更に大きな第３の周期パターンをもちい
れば、更に広い範囲の粗調整（組合焦点制御）が可能と
なる。
御する方法として、被測定物体４を合焦点微動機構によ
り−Ｌ下に微動させる他、対物レンズから成る射影撮像
レンズ３５を合焦点微動機構９３により上下に駆動する
方法がある。またこのレンズ３５の駆動距離をこのレン
ズに直結したそれ自体周知のリニアスケール１０１をリ
ニアスケールヘッド１０２で読み取り、リニアスケール
回路１０３で電気処理して変位検出出力１０４を得てい
る。なお」１記実施例においては、２種類の周期パター
ンを用いたが、更に大きな第３の周期パターンをもちい
れば、更に広い範囲の粗調整（組合焦点制御）が可能と
なる。
次に、合焦点検出回路７１′を第５図を用いて説明する
。撮像装置６として、例えばテレビカメラを用い、第４
図（ａ）に示すようにテレビ画像」−にＸ＋ ｙ座標を
取ると、テレビカメラから掛られる映像信号は第４図（
ｂ）に示すように時間軸ｔに対して強度■が変化する。
。撮像装置６として、例えばテレビカメラを用い、第４
図（ａ）に示すようにテレビ画像」−にＸ＋ ｙ座標を
取ると、テレビカメラから掛られる映像信号は第４図（
ｂ）に示すように時間軸ｔに対して強度■が変化する。
時間軸しは又テレビ画面のＸ軸にも対応しており、図の
ｙ。の領域はｙ＝ｙｏの１ラスタの信号に対応している
。隣接ラスク間にある信号は不要であるので、信号処理
には用いていない。映像信号■は第５図の実施例に示す
ように微分もしくは差分され、その値の絶対値の積分も
しくは和分、もしくは最大値がまず演算回路で求められ
る。第５図（ａ）はこの回路を示す。映像信号Ｉは回路
７２により微分され、更にその絶対値が求められる。こ
の出力はＭ＆像画面の各絵素での合焦黒度Ｉｄを表わし
ている。これを回路７３により所望の画像領域Ｓで積分
することにより、その領域内での合焦点信号Ｏ□（０２
１ｔ ｏ２□、 ｏ２３．０２４） ヲ得る。画像領域
Ｓハエラスタ又はその一部分である。第５図（ｂ）は合
焦点検出回路の他の実施例を示す図である。７２゜７３
は第５図（ａ）に示すものと同一のものである。１ラス
タ分の積分値をＡ／Ｄ変換器７４でディジタル情報に変
換し、ディジタル加算器から成る二次元信号和回路７５
により、複数ラスタについての和を取り、二次元領域内
での合焦点信号０１（０２□、０□２，０□ａｙＯｚ４
）を得る。第５図（Ｃ）は映像信号から差分信号を求め
、更にその絶対値を回路７６で求め、その結果を回路７
７により和分演算している。この和分は１ラスタあるい
は複数のラスタについて行なわれる。このようにして得
られた合焦点信号０１（０□０，０２□、０２３゜０□
、）は、第５図（ｄ）に示すメモリ回路７９１と、比較
回路７９に入力される。比較回路７９は、時刻ｔの合焦
点信号Ｏ工（ｔ） （０□２−０２□（１）、（０゜
２−０□１） ＋ （０２４−０２３） （ｔ） ）
が入カされると同時にメモリ回路に保存されていた
時刻を一Δｔでの合焦点信号０１（ｔ−Δｔ）が入力さ
れ、比較（Ｏ□（ｔ）−ｏ工（を−Δ１））が行なわれ
、時刻を一Δｔから時刻ｔの間に生じた合焦点信号の変
化値０２（ｔ）が出力される。この変化値０２（ｔ）は
合焦点用駆動回路８に入力され、この変化値に応じて被
測定物体（試料）４を保持しているステージまたは射影
撮像レンズ３５を上下させるモータを有する合焦点微動
機構９３を駆動させる信号を合焦点駆動回路８で発生さ
せ、被測定物体表面が合焦点状態になるようにする。上
述の合焦点フィードバックはΔｔを周期として行なわれ
１合焦点状態になったとき、ステージまたはレンズの上
下運動は停止する。このようにして試料の表面に高精度
に対物レンズを合焦点状態に位置付け、試料の表面の状
態を測定、または観察することができる。
ｙ。の領域はｙ＝ｙｏの１ラスタの信号に対応している
。隣接ラスク間にある信号は不要であるので、信号処理
には用いていない。映像信号■は第５図の実施例に示す
ように微分もしくは差分され、その値の絶対値の積分も
しくは和分、もしくは最大値がまず演算回路で求められ
る。第５図（ａ）はこの回路を示す。映像信号Ｉは回路
７２により微分され、更にその絶対値が求められる。こ
の出力はＭ＆像画面の各絵素での合焦黒度Ｉｄを表わし
ている。これを回路７３により所望の画像領域Ｓで積分
することにより、その領域内での合焦点信号Ｏ□（０２
１ｔ ｏ２□、 ｏ２３．０２４） ヲ得る。画像領域
Ｓハエラスタ又はその一部分である。第５図（ｂ）は合
焦点検出回路の他の実施例を示す図である。７２゜７３
は第５図（ａ）に示すものと同一のものである。１ラス
タ分の積分値をＡ／Ｄ変換器７４でディジタル情報に変
換し、ディジタル加算器から成る二次元信号和回路７５
により、複数ラスタについての和を取り、二次元領域内
での合焦点信号０１（０２□、０□２，０□ａｙＯｚ４
）を得る。第５図（Ｃ）は映像信号から差分信号を求め
、更にその絶対値を回路７６で求め、その結果を回路７
７により和分演算している。この和分は１ラスタあるい
は複数のラスタについて行なわれる。このようにして得
られた合焦点信号０１（０□０，０２□、０２３゜０□
、）は、第５図（ｄ）に示すメモリ回路７９１と、比較
回路７９に入力される。比較回路７９は、時刻ｔの合焦
点信号Ｏ工（ｔ） （０□２−０２□（１）、（０゜
２−０□１） ＋ （０２４−０２３） （ｔ） ）
が入カされると同時にメモリ回路に保存されていた
時刻を一Δｔでの合焦点信号０１（ｔ−Δｔ）が入力さ
れ、比較（Ｏ□（ｔ）−ｏ工（を−Δ１））が行なわれ
、時刻を一Δｔから時刻ｔの間に生じた合焦点信号の変
化値０２（ｔ）が出力される。この変化値０２（ｔ）は
合焦点用駆動回路８に入力され、この変化値に応じて被
測定物体（試料）４を保持しているステージまたは射影
撮像レンズ３５を上下させるモータを有する合焦点微動
機構９３を駆動させる信号を合焦点駆動回路８で発生さ
せ、被測定物体表面が合焦点状態になるようにする。上
述の合焦点フィードバックはΔｔを周期として行なわれ
１合焦点状態になったとき、ステージまたはレンズの上
下運動は停止する。このようにして試料の表面に高精度
に対物レンズを合焦点状態に位置付け、試料の表面の状
態を測定、または観察することができる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、微細な凹凸のある
試料に対して非接触で正確に合焦点状態にすることがで
き、試料の表面状態を正確に測定したり、観察すること
ができる効果を奏する。
試料に対して非接触で正確に合焦点状態にすることがで
き、試料の表面状態を正確に測定したり、観察すること
ができる効果を奏する。
第１図は本発明の自動合焦点制御装置の一実施例を示し
た図、第２図は射影物体を示した図、第３図は第１図に
示す装置から得られる合焦点検出信号を示す図、第４図
は撮像装置で撮像するテレビ画面と撮像装置から得られ
る映像信号を示す図、第５図は第１図に示す合焦点検出
回路を示す構成図である。 １・・・光源 ４・・・被測定物体（試料）６
・・・撮像装置 ８・・・合焦点制御回路２１．２
２，２３，２４・・・射影物体３５・・・射影撮像レン
ズ（対物レンズ）７１′・・・合焦点検出回路 ９３・・・合焦点微動機構
た図、第２図は射影物体を示した図、第３図は第１図に
示す装置から得られる合焦点検出信号を示す図、第４図
は撮像装置で撮像するテレビ画面と撮像装置から得られ
る映像信号を示す図、第５図は第１図に示す合焦点検出
回路を示す構成図である。 １・・・光源 ４・・・被測定物体（試料）６
・・・撮像装置 ８・・・合焦点制御回路２１．２
２，２３，２４・・・射影物体３５・・・射影撮像レン
ズ（対物レンズ）７１′・・・合焦点検出回路 ９３・・・合焦点微動機構
Claims (1)
- １、透過もしくは反射性の微細な周期性パターンを有し
、光軸付近の異なる面上で、光軸方向に変位させて少な
くとも２個以上配置した射影物体と、該射影物体を照明
する光源と、該光源により照明された上記射影物体の各
々の周期性パターンの像を試料表面に投影し、且つ試料
表面上に投影された周期性パターンの各々の像を結像せ
しめる光学系と、該光学系によって結像された周期性パ
ターンの各々の像を撮像する撮像装置と、上記光学系も
しくは試料のいずれか１つを光軸方向に微動させる合焦
点用微動機構と、上記撮像装置から各周期性パターンに
対応して得られる各映像信号に基いて各周期性パターン
の周波数成分からなる信号を検出する合焦点検出回路と
、該合焦点検出回路で得られる各信号が等しくなるよう
に上記合焦点用微動機構を作動させて試料表面を合焦点
状態にする制御手段を備えたことを特徴とする自動合焦
点制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25162786A JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25162786A JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP396179A Division JPS5596406A (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | Device for determining roughness of surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115114A true JPS62115114A (ja) | 1987-05-26 |
| JPH0131124B2 JPH0131124B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=17225635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25162786A Granted JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115114A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006139182A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | V Technology Co Ltd | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
| JP2007171220A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-07-05 | V Technology Co Ltd | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP25162786A patent/JPS62115114A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006139182A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | V Technology Co Ltd | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
| JP2007171220A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-07-05 | V Technology Co Ltd | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0131124B2 (ja) | 1989-06-23 |
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