JPS6243482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、試料表面を自動的に合焦点状態にで
きるようにした自動焦点制御装置に関する。 従来、試料の表面に自動的に合焦点状態にする
方法として、鋭い先端を有する触針による接触型
表面粗さ計（第１の装置）、細いノズル先端から
噴出する空気の流れ抵抗からノズル端と物体表面
の間隙を求める装置（第２の装置）、静電容器か
ら隙間を求める非接触型の装置（第３の装置）等
があつた。 然るに、第１の装置は、表面の軟らかい物体に
は傷をつけるため硬い対象にのみに限られてい
た。第２、第３の装置は、物体の微細領域（例え
ば100μｓ以下）での合焦点制御が困難であつ
た。第２の装置では、物体に絶縁物を運ぶことは
不可能であり、第３の装置では空気圧により表面
の形状が変化する可塑性の試料を対象とすること
は不可能であつた。 以上の従来の諸欠点を解消すべく、本出願人
は、先に「表面粗さ測定装置」（特願昭54―3961
号）の出願を行つた。この先願発明は、一定の周
期を有するパターンを物体表面に投影し、その投
影像から、結像系とこの物体表面との相対的距離
を等価的に（即ち、完全結像状態の時の位置関係
になるように）一定ならしめるように制御するこ
とにより合焦点状態を検出し、この結像系の光軸
に垂直な方向にこの物体を移動せしめる時の上記
制御量より表面粗さを測定するようにしている。
更に、上記先願発明は上記投影像の撮像手段とし
て、ビジコン等の撮像管を用いている。従つて、
得られる信号は、撮像管が一画像撮像する周期毎
に発生することになるため、例えば15msec程度
の時間を要する。この時間がフイードバツク時間
となるため、合焦点に到達するまでにかなりの時
間を要し、高速度な測定ができなかつた。 本発明の目的は、高速度、高精度でもつて物体
の表面に対して合焦点状態に制御できるようにし
た自動焦点制御装置を提供することにある。 本発明の要旨は以下の通りである。光源を物体
表面に単に投影するのではなく、ストライプ状周
期性パターンを有する光パターン部を介して光を
物体表面に投影する。従つて、物体表面にはスト
ライプ状周期性パターンが投影される。更に、ビ
ジコン等の撮像管の代りに、アレイ状検知器を用
いるようにしたものである。このアレイ状検出器
は幾つかの形態より成る、第１は、検知素子をマ
トリツクス状に平面配置したアレイ状検知器であ
る。第２は検知素子をリニアに配置した一次元構
成のアレイ状検知器である。この他に検知素子の
各種の組合せが存在する。本発明では、これらの
アレイ状検知器のいずれをも採用可能にしてい
る。更に、本発明では、上記各種のアレイ状検知
器からの出力の取り出し方に特徴を持たせてい
る。出力の取り出しの際は、アレイ状検知器をい
かに走査するかが問題となる。この走査のやり方
が出力の取り出し方を決定することになる。従つ
て、本発明では、採用するアレイ状検出器の構成
に応じた独特な走査の仕方が提案されている。更
に、本発明では、上記走査によつて得られた信号
を特別の形態によつて処理し、この処理結果を利
用することによつて合焦点状態への高速な接近方
法を見出すようにしている。以下本発明を図面に
より詳述する。 第１図は本発明の表面粗さ測定装置の実施例を
示す図である。第２図は測定対象となる物体上に
投影すべき光パターンを示している。第１図に於
いて、光源１は白色光の光源であり、この光源１
から放出された白色光は照明用のレンズ１１を通
過して光パターン部２に到達する。光パターン部
２は、上記レンズ１１を通過してきた白色光の通
過方向に対して垂直な平面上に配置されており、
部分的に光を遮断する遮へい部と光をそのまま通
過させる通過部とより成る。この遮へい部と通過
部との組合せによつて暗部と明部とより成る光パ
ターンが形成されている。このパターンは、いわ
ゆるストライプ状周期性パターンである。その一
例を第２図に示す。図で斜線部は光遮へい部、非
斜線部が光通過部を示している。この光パターン
部２は２つの周期（周波数）のパターンを持つ。
第１は光遮へい部２２と光通過部２１とより成る
パターンであり、両部２１，２２の巾をＰとする
と２Ｐ周期のパターンとなる。第２は、上記２Ｐ
周期のパターンと巾広な遮へい部２３のパターン
との組合せによつて得られる２nP周期のパター
ンである。 以上の構成の光パターンを有する光パターン部
２を通過した白色光は、該光パターン形状で半透
鏡３６に投影され、次いで反射されて撮像レンズ
３５に至る。この撮像レンズ３５で撮像された光
パターンは被測定用の物体４の表面に投影され、
次いで、該表面の光学的性格に応じた反射光とな
りレンズ３５、半透鏡３６を介して図面上方に透
過してゆく。半透鏡３６を通過した光はその光路
上に設置された波長選択ミラー３７により水平方
向に反射され、色フイルタ６１を介してアレイ状
検知器６０上に結像し、該アレイ状検知器６０を
構成する検知素子によつて撮像される。 アレイ状検知器６０をマトリツクス状の平面構
造とした場合を想定し、このアレイ状検知器６０
と反射パターンによる結像との関係を第３図に示
す。図に示すように光パターンの周期とアレイ状
検知器６０の検知素子（アレイ素子）６０１の開
口（大きさ）の周期とは一定の関係を有してい
る。即ち、図では、アレイ素子開口の周期Ｐに対
し、パターンの周期は2Pである。然も、パター
ンの暗部及び明部の中心はアレイ素子開口の中心
と一致している。 第１図の説明に戻る。光源１０は上記白色光の
光源とは異なる波長、特に指向性の優れたレーザ
ビーム等の光源である。本実施例では、例えば半
導体レーザ（赤外光発生）を用いている。半導体
レーザ１０で放射された光は、半透鏡３６で反射
され撮像レンズ３５を通過した後、物体４に斜め
方向から照射される。物体４ではその表面の光学
的性格に応じた反射を行い、その反射光は再び撮
像レンズ３５、半透鏡３６を通過し、波長選択ミ
ラー３７、色フイルタ６４を介してポジシヨンセ
ンサ６２に入射する。撮像レンズ３５を介して上
記ビームが照射される物体４上の表面位置が、撮
像レンズの焦点位置にある時にはポジシヨンセン
サ６２への反射光は該ポジシヨンセンサ６２の中
心位置に入射する。然るに焦点位置より上側また
は下側（即ち、近い又は遠い）に表面位置がある
時には、ポジシヨンセンサ６２の中心に対しそれ
ぞれ右又は左に入射する。従つて、中心位置から
のずれの量を検出することによつて焦点ずれ方向
を知ることができる。従つて、かかる斜め入射光
の角度を適当に選択すると、焦点位置からのずれ
状態（例えば、１mm程度）を検出することが可能
なため、ポジシヨンセンサ６２の焦点ずれ検出信
号Ｉ_pを利用することによつて位置調整が可能と
なる。但しこの検出信号Ｉ_pによる位置調整は、
粗調整であり、微調整はアレイ状検知器６０から
得られる信号を利用することによつて行つてい
る。 次にポジシヨンセンサ６２からの検出信号Ｉ_p
の利用の仕方及びアレイ状検知器６０からの出力
信号の利用の仕方について述べよう。先ず、アレ
イ状検知器６０の出力信号の取り出し方及びその
出力信号の処理の仕方を述べよう。 アレイ状検知器６０の横方向を第３図に示すよ
うにｘ，縦方向をｙとする。ｘ方向はパターン明
暗変化方向であり、ｙ方向はパターン強度が一定
方向である。かかるアレイ状検知器６０からの出
力信号はｙ方向をパラレルに、ｘ方向をシリアル
に走査することによつて外部に設けられた検知器
読出し回路６に取り出されている。 この読出し回路６の出力はコントラスト検出回
路７によつて処理され、合焦点駆動回路８を駆動
する。今、ｙ方向のアレイ素子の数をｌ個とする
と、１回の走査でｌ個の検出信号が同時に得られ
ることになる。第３図ではｌ＝10とし、取り出さ
れる信号はS₁，S₂，……，S₁₀としている。 第４図は上記１回の走査で検出される検出信号
S₁，S₂，……，S₁₀の取り出しを含めた読出し回
路６及びコントラスト検出回路７の実施例を示し
ている。加算回路７１は１回の走査毎に得られる
10個の検出信号S₁，S₂，……S₁₀を取込み、総加
算

【式】を行つている。各走査毎の総加算値 Ｓ（ｔ）は、減算絶対値回路７３０，７３１、遅
延回路７２１，７２２の入力となる。遅延回路７
２１は、１素子間の走査に要する時間Δｔの遅延
時間を持ち、遅延回路７２１はｎ素子間の走査に
要する時間に対応する遅延時間ｎΔｔを持つてい
る。従つて、遅延回路７２１からは現在の走査時
点よりも１素子間ピツチ前の走査時点の総加算信
号Ｓ（ｔ−Δｔ）が出力として得られる。一方、
遅延回路７２２からは、現在の走査時点よりもｎ
素子間ピツチ前の走査時点の総加算信号Ｓ（ｔ−
ｎΔｔ）が出力として得られる。減算絶対値回路
７３０は、Ｓ（ｔ）とＳ（ｔ−Δｔ）との偏差を
とり、且つその絶対値｜Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−Δ
ｔ）｜の演算を行う。減算絶対値回路７３１では
Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−ｎΔｔ）の演算を行い、且つ
絶対値｜Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−ｎΔｔ）｜の演算を
行つている。次に、積分回路７４１では、回路７
３０で得られたD₁（ｔ）＝｜Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−
Δｔ）｜を順次取り込み所定区間（０〜t₀）にわ
たつて総加算、即ち積分∫_０ ^t0D₁（ｔ）dtを行
う。この積分値を制御信号I₁とする。一方、積分
回路７４２では、回路７３１で得られたDn
（ｔ）＝｜Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−ｎΔｔ）｜を順次取
り込み所定区間（０〜t₀）にわたつて総加算、即
ち積分∫_０ ^t0Dn（ｔ）dtを行う。この積分値を制
御信号Inとする。 次に、以上述べた出力である制御信号Ｉ_p，
I₁，Inの物理的性格について述べる。第５図はそ
の説明図である。合焦点位置に物体表面が存在す
る時の位置をZ₀（合焦点一致点）とし、その合焦
点位置からのずれを±ΔZiとする。この合焦点位
置からのずれによつて先ず、ポジシヨンセンサ６
２の出力Ｉ_pは第５図の如く変化する。但し、図
で、合焦点位置Z₀にある時のＩ_pの値Ｉ_p0の値は
理想的にはＩ_p0＝０であるが、光ビームは一般に
物体表面が合焦点位置に存在する時でも、その表
面下に部分的に入り込み乱反射を起すことがあ
る。この規模は当然のことながら、物体の光学的
性格によつて異なる。一方、出力I₁は、１走査区
間毎（第２図の短周期パターンに合わせている）
の検出値の絶対偏差の所定区間にわたつての総和
である。従つて、合焦点位置Z₀では第２図のパタ
ーンに従えば最大の値となり、そこからずれるこ
とによつてアレイ状検知器６０での結像パターン
はそのずれの量が大きくなるに従つてぼやけたも
のとなり、暗部と明部との区別がつきにくくな
る。この結果、相隣り合う検出値の絶対偏差も小
さくなつてゆく。即ち、出力I₁は第５図に示す如
き特性となる。図では±ΔZ₁をその限界値として
いる。この限界値±ΔZ₁を越えるとI₁＝０となつ
てしまう。一方、出力Inはｎ走査区間毎の検出値
の絶対偏差の所定区間にわたつての総和である。
このｎを第２図に示した長周期にあわせる。即
ち、第２図に示した長周期パターンに適用した場
合、ｎなる走査区間は短周期パターンと長周期パ
ターン（特に巾広パターン）との絶対偏差の所定
区間にわたつての総和が出力Inとなる。従つて、
第５図に示すように、合焦点位置Z₀でInは最大と
なり、ずれ量±ZnでInは０に近づく特性とな
る。以上、I₁とInについてみれば、I₁は合焦点位
置で鋭いピークを持つ狭い曲線となり、Inは巾の
広いなだらかな曲線となる。 次に以上述べた制御信号Ｉ_p，I₁，Inの利用の
仕方を述べよう。初期状態（試料台に物体を設置
し測定を開始する時の状態）では、一般に合焦点
位置Z₀から大きくはずれているので、Ｉ_pにより
粗調整が行われて合焦点に近い領域まで調整され
る。しかし、この粗調整は物体内に光が潜り込む
ような物体に対して大きな誤差を生ずるため、微
調整に用いることはできない。このＩ_pによる粗
調整後は、InとI₁とを利用する。第５図から明ら
かなように、Inは±ΔZnの焦点ずれまで検知可
能である。従つて、Ｉ_pによる粗調整終了後Inに
よつて第１段階の微調整に入る。次に、I₁を利用
して第２段階の微調整、即ち、合焦点位置への収
束を行う。 かかるＩ_p，In，I₁のいずれを利用するかは、I₁
に閾値Ｉ_1C，Inに閾値Incを設定しておき、該閾
値Ｉ_1C，Ｉ_oCとＩ_p，In，I₁との比較を行い、その
比較の結果に従つてＩ_p，In，I₁のいずれを採用
するかの決定を行う。即ち、 (1) In＜Incの時はＩ_pを選択し、このＩ_pによつ
て駆動を行う。 (2) In≧Inc且つI₁＜Ｉ_1Cの時はInを選択し、この
Inによつて駆動を行う。 (3) I₁≧Ｉ_1cの時は、I₁を選択し、このI₁によつて
駆動を行う。 以上の比較選択動作を行う合焦点駆動回路８の
実施例、特に実際の駆動の前段までを取り出して
なる実施例を第６図に示す。短周期パターン及び
長周期パターンのコントラストを示す出力信号
I₁，Inはそれぞれ、比較回路８１１，８１２遅延
回路８３１，８３２に入力する。比較回路８１
１，８１２では上述した各閾値Ｉ_1c，Ｉ_ocとI₁，
Inとの偏差I₁−Ｉ_1c，In−Incを求める。この２つ
の偏差は出力Ｉ_pと共に選択回路８４に入力す
る。この選択回路８４では上記３つの入力の比較
を行い、前述した比較結果に従つたＩ_p，In，I₁
のいずれの選択を行うかの選択信号を出力として
発生し、スイツチ回路８５に送る。一方、遅延回
路８３１，８３２は、それぞれ１走査区間t₀に相
当する遅延時間を持つている。この遅延回路８３
１，８３２の出力I₁（ｔ−t₀），In（ｔ−t₀）はそ
れぞれ比較回路８２１，８２２に入力し、I₁，In
との間で偏差I₁（ｔ）−I₁（ｔ−t₁），In（ｔ）−In
（ｔ−t₀）がとられる。 今、物体の合焦点のためのＺ方向の駆動に伴い
合焦点に近づくか遠ざかるかに応じて上記偏差I₁
（ｔ）−I₁（ｔ−t₀）及びIn（ｔ）−In（ｔ−t₀）は正
か負になる故、この符号に応じてテーブルを上下
させれば合焦点制御が可能となる。スイツチ回路
８５は、選択回路８４の選択結果に従つて駆動信
号SmをI₁（ｔ）−I₁（ｔ−t₀），In（ｔ）−In（ｔ
−t₀）、Ｉ_pのいずれにするかの選択を行つてい
る。かくして得られた駆動信号Smによつて合焦
点位置駆動を行えば、高速な合焦点位置への収束
が可能となる。 以上の本実施例によれば、一次元方向の一走査
のみで合焦点状態を表わすコントラスト信号が得
られ、この信号を基に上下方向の制御駆動ができ
るため、従来の二次元走査型のテレビカメラを用
いる方法に比べ、短時間（1ms程度で）フイード
バツク信号が得られるため、高速の測定が可能と
なる。なお本実施例ではアレイ状検知素子の走査
方向と周期パターンの周期方向は一致している
が、互に直交するような関係にし、並列に差の絶
対値を求めても、本発明の目的を達成することは
容易に分る。尚、I₁，Inとは、一般にIkで代表で
きる。I₁はｋ＝１の例，Inはｋ＝ｎの例である。 第７図イ，ロは本発明の他の実施例、特にアレ
イ状検知器に関する実施例である。イ図の実施例
では、波長選択ミラー３７と検知器読出し回路６
との間に、シリンドリカルレンズ６００及び一次
元アレイ検知器６５０を設けている。シリンドリ
カルレンズ６００は周期パターンの周期方向と直
交する方向をアレイ検知器６５０に結像集光させ
るように、且つ、周期方向は周期パターンの暗部
と明部の中心が一次元アレイ検知器の各開口の中
心と一致するように、配置されている。この一次
元アレイ検知器６５０の各アレイ素子（開口）か
らは、読出し回路６によつて信号Ｓ（ｔ）が読出
される。この読み出された信号Ｓ（ｔ）は一方向
での総加算信号であり、従つて、第４図の加算回
路７１の出力と同じとなる。以後の処理は上述の
実施例と同様となる。ロ図は、シリンドリカルレ
ンズを使用せず、実質的にシリンドカルレンズを
使用したのと同等の効果を発揮させるための検知
器の実施例図である。各検出素子６０１Ａは、暗
部２４，２６及び明部２５に対してそのパターン
明暗方向と直角な方向すべてを検出できるように
構成している。 次に、第８図は、本発明の他の実施例を説明す
るための図であり、第９図はその実施例の回路構
成を示している。第８図で、Ifは台焦点位置にあ
る時のアレイ検知器の結像パターンを示し、Idは
合焦点位置からずれた時の結像パターンを示して
いる。このパターンの周期を2Pとする時、アレ
イ検知器での検出周期をＰ／３とする。即ち、パター ンの半周期で３点の検出を行うようにしている。
半周期のスタートに近い点、半周期の中心点、半
周期の終了に近い点の３点を検出点としている。
従つて、一次元アレイ検知器の開口の端から０，
１，２，…と番号をつけた時、3m＋１（但し、
ｍは整数）番目の開口の中心線と明像縞及び暗像
縞の中心線が一致するように設置している。今、
例えば、第９図に示すように、開口６０１Ａ，６
０１Ｂ，６０１Ｃを半周期分の検出点の開口、開
口６０１Ｄ，６０１Ｅ，６０１Ｆを次の半周期分
の検出点の開口、開口６０１Ｇ，６０１Ｈ，６０
１Ｉをその次の半周期分の検出点の開口とする。
加算回路７４０（その出力はD′と表現する）で
は、開口６０１Ａ，６０１Ｃの検出信号の和、即
ち、3m及び3m＋２番目の信号Ｓ_3n及びＳ_3n+2の
和をとつている。加算回路７４２は次の半周期の
開口６０１Ｄ，６０１Ｆの検出信号Ｓ_3(n+1)，Ｓ
_3(n+1)+2の和、加算回路７４３は同様に開口６０
１Ｇ，６０１Ｉの検出信号Ｓ_3(n+2)，Ｓ_3(n+2)+2
の和をとつている。以下、図示していないが、各
半周期の両側の２点の和も同様に求められる。減
算絶対値回路７４４，７４５は、相隣り合う半周
期の中心点の開口での検出信号の差をとり、絶対
値で出力するようになつている。図では、減算絶
対値回路７４４は、開口６０１Ｂの検出信号Ｓ_3n
+1と開口６０１Ｅの検出信号Ｓ_3(n+1)+1とを入力
とし、Sm_L＝｜Ｓ_3n+1−Ｓ_3(n+1)+1｜の演算を行
つている。減算絶対値回路７４５は、同様にＳ_(n
+1)L＝｜Ｓ_3(n+1)+1−Ｓ_3(n+2)+1｜の演算を行つ
ている。次に、次段に設けられた減算絶対値回路
７４６（その出力をＳ_nHと表現する）は、加算回
路７４０，７４２の出力を入力とし、Ｓ_nH＝｜
（Ｓ_3n＋Ｓ_3n+2）−（Ｓ_3(n+1)＋Ｓ_3(n+1)+2）｜の演
算を行う。同様に減算絶対値回路７４７は、Ｓ_(n
+1)H＝｜（Ｓ_3(n+1)＋Ｓ_3(n+1)+2）−（Ｓ_3(n+2)＋Ｓ
_3(n+2)+2）｜の演算を行う。減算絶対値回路７４
４，７４５の出力は加算回路７４８で総加算さ
れ、

【式】（但し、Ｍはアレイ素子開 口総数）となる。更に、減算絶対値回路７４６，
７４７の出力は加算回路７４９で総加算され、

【式】となる。 以上述べた出力Ｉ_H及びＩ_Lの焦点ずれとの関係
を第１０図に示す。この関係をもとにＩ_HとＩ_Lの
持つ意味合いを述べよう。第８図から明らかなよ
うに、焦点からずれてくるとIfからIdの変化から
明らかなように、減算絶対値回路７４６，７４７
の出力は小さくなつてくる。従つて、その総和Ｉ
_Hもその反映した値となる。このＩ_Hは合焦点位置
を中心として鋭い特性を示す値となる。一方、減
算絶対値回路７４４，７４５の出力も焦点からず
れてくるに従つて小さくなつてゆく。この小さく
なる傾向はＩ_Hの場合に比して緩慢である。この
結果は、第１０図のようになる。以上の第１０図
を総括してみるに、合焦点位置ではステツプ関数
的に結像縞強度が変化するのに対して、わずかな
合焦点位置からの変動があると第８図のIdに示す
ように縞強度が変化するためにＩ_H，Ｉ_Lは合焦点
位置を中心にして減少してゆくのである。 以上の実施例に好適なアレイ検出器の１つは、
第７図イに示した如きアレイ検出器であり、シリ
ンドリカルレンズとの組合せたもの及びロ図の如
きものが適用される。但し、第９図から明らかな
ように、リニアな方向からパラレルに信号を取り
出すようにすることが現実的である。これによつ
て、全体のパターンの同時処理が可能となる。 以上の第９図を中心とする実施例によれば、１
種類の周期を有するパターンであつても、先に述
べた２種類の周期を有するパターンを用いるのと
同等の効果が得られる。更に本実施例の優れてい
る点は並列型の１次元検知器アレイを用いている
ため、走査を必要とせず高速でフイードバツク信
号が得られ、高速の表面粗さ測定装置を実現する
ことが可能である。なお上述の実施例でシリンド
リカルレンズを用いず一方向は時系列的読出し、
一方向は並列読み出しの２次元検知器アレイを用
い、並列読み出し方向と、撮像周期パターンの周
期方向を一致させ、第１０図Ｉ_H，Ｉ_Lの信号を時
系列的に得て、この時系列的に得られた信号の積
分を新たにＩ_H，Ｉ_Lとした時、このＩ_H，Ｉ_Lによ
り、合焦点制御を行うことによつても、本実施例
の目的を十分達成し得ることは容易にわかる。更
に、上記実施例では、半周期３点の事例を示した
が、中心点の他に両側の１点の総計２点であつて
もよい。この際には精度が若干低下する。又、３
点以外に５点等の多点検出も可能である。 以上の各実施例では、２つの光パターン及び１
つの光パターンの事例を示したが、２個以上の光
パターンの組合せによつても本発明の目的は達せ
られる。また、あらかじめ合焦点位置に近づいて
いる事例ではＩ_pは必要ではない。更に、本実施
例での合焦点位置への収束のため制御系は、物体
塔載用のテーブルの駆動を行うものであればよ
い。勿論、相対的な関係からみて光学系の駆動制
御であつてもよい。 以上の本発明によれば、アレイ状検知器を使用
し、且つその読出し駆動によつて同時処理的な処
理動作を行うことができるため、高速に合焦点状
態に制御できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例図、第２図は光パター
ン部の構成図、第３図はアレイ状検知器での光パ
ターン読取りの一例を示す図、第４図は本発明の
処理回路の実施例図、第５図はその特性図、第６
図は本発明の処理回路の他の実施例図、第７図
イ，ロは本発明の光学系及び検知器の他の実施例
図、第８図は他の光パターンの事例を示す図、第
９図はその光パターンの処理回路の実施例図、第
１０図はその特性図である。 １……白色光源、２……光パターン部、４……
物体、６……検知器読出し回路、７……コントラ
スト検出回路、３５……撮像レンズ、６０……ア
レイ状検知器、６２……ポジシヨンセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透過性を有する微細なストライプ状周期性パ
   ターンを有する光パターン部（射影物体）２と、
   該光パターン部２を照明する光源１と、該光源１
   により照射された光パターン部２のストライプ状
   周期性パターンの像を試料に投影し、且つ試料上
   に投影された上記ストライプ状周期性パターンの
   像を結像する光学系３５と、該光学系３５によつ
   て結像されたストライプ状周期性パターンの像を
   撮像すべく上記周期性パターンに対応させて素子
   を配列した２次元または１次元固体撮像素子６
   ０，６５０と、上記光学系３５もしくは試料のい
   ずれか１つを光軸方向に微動せしめる合焦点微動
   機構と、上記２次元または１次元固体撮像素子６
   ０，６５０から得られる映像信号Ｓ（ｔ）につい
   て、周期性パターンに対応させて差分 D₁（ｔ）＝｜Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−ｋΔt₀）｜及び
   【式】 ｛又は、D′（ｔ）＝Ｓ（ｔ）＋Ｓ（ｔ−ｋΔt₀）
   及び、Ｆ＝D′（ｔ）−D′（ｔ−Δｔ）｝の演算を
   行つて、上記周期性パターンの周波数成分を検出
   する合焦点検出回路７２１，７３０，７４１；７
   ４０，７４２，７４６，７４７と、該合焦点検出
   回路７２１，７３０，７４１；７４０，７４２，
   ７４６，７４７で検出される周期性パターンの周
   波数成分の信号が所定の値になるように上記合焦
   点微動機能を作動させて試料の表面を合焦点状態
   に位置付けする合焦点駆動回路とを備えたことを
   特徴とする自動焦点制御装置。 ２ 上記一次元固体撮像素子６０，６５０とし
   て、上記ストライプ状周期性パターンの像を該撮
   像素子の幅方向に圧縮するシリンドリカルレンズ
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の自動焦点制御装置。