JPS6289010A - Auto-focusing device for microscope - Google Patents

Auto-focusing device for microscope

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Publication number
JPS6289010A
JPS6289010A JP22863385A JP22863385A JPS6289010A JP S6289010 A JPS6289010 A JP S6289010A JP 22863385 A JP22863385 A JP 22863385A JP 22863385 A JP22863385 A JP 22863385A JP S6289010 A JPS6289010 A JP S6289010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
striped pattern
pattern
image sensor
projected
microscope
Prior art date
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Pending
Application number
JP22863385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Makihira
牧平 坦
Hitoshi Kubota
仁志 窪田
Satoshi Fushimi
智 伏見
Shunji Maeda
俊二 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22863385A priority Critical patent/JPS6289010A/en
Publication of JPS6289010A publication Critical patent/JPS6289010A/en
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Abstract

PURPOSE:To accurately detect the difference of brightness of a projected stripe pattern even if the image forming magnification is changed, by forming a strip pattern on a stripe pattern mask radially and in a ring shape and arranging photoelectric elements on image sensors in a ring shape. CONSTITUTION:A stripe pattern 3 on a stripe pattern mask 2 formed radially and in a ring shape is projected by the light from a light source 1 and is focused on the upper face of a sample 5 by an objective lens 4. The reflected light from the strip pattern is focused on light receiving faces of image sensors 9 and 10 by the lens 4. The light is focused by changing the height of a sample stage 16. A point where both contrasts of sensors 9 and 10 are equal is set to the focused surface of a sample observing image sensor 12 to detect the direction of out-of-focus by the comparison between both contrast values. In this case, the stripe pattern is detected correctly by the shape of the pattern and photoelectric elements 11 arranged in a ring shape on both sensors through the image forming magnification is different because distances from the lens 4 to sensors 9 and 10 are different from each other.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、顕微鏡自動焦点装置に係り、特にLSIウニ
八面へ観察する顕微鏡装置の焦点合わせに好適な顕微鏡
自動焦点装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a microscope automatic focusing device, and more particularly to a microscope automatic focusing device suitable for focusing a microscope device for observing eight surfaces of an LSI sea urchin.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

この種の従来技術としては、特開昭58−70540号
公報、特開昭58−120106号公報に示すように、
顕微鏡における焦点位置検出装置として、縞パターンを
試料面に投影し、そのコントラストを検出することによ
り焦点位置を検出する技術が知られている。
As this type of conventional technology, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-70540 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-120106,
As a focus position detection device for a microscope, a technique is known in which the focus position is detected by projecting a striped pattern onto a sample surface and detecting its contrast.

この従来技術においては、焦点ずれ方向を判定するため
、光軸方向に互いにずらせて2個一対のコントラスト検
出系を設ける必要がある。
In this conventional technique, in order to determine the direction of defocus, it is necessary to provide a pair of contrast detection systems that are shifted from each other in the optical axis direction.

その結果、両コントラスト検出系には、ずれ量に対応し
て結像倍率に差が生じるため、両コントラスト検出系の
撮像パターン寸法が同一でなくなる。例えば、投影縞パ
ターンを検出する場合、その線幅を一方のコントラスト
検出系では6画素で検出し、他方のコントラスト検出系
では5画素で検出する。このことは、縞パターンコント
ラストを比較する場合、正しい比較が困難となることを
意味する。
As a result, there is a difference in imaging magnification between the two contrast detection systems in accordance with the amount of deviation, so the dimensions of the imaging patterns of the two contrast detection systems are no longer the same. For example, when detecting a projected stripe pattern, one contrast detection system detects its line width using 6 pixels, and the other contrast detection system uses 5 pixels to detect the line width. This means that when comparing striped pattern contrast, it is difficult to make a correct comparison.

なお、光学系を追加して両コントラスト検出系の結像倍
率を一致させる方法も考えられるが、光学系の構造が複
雑となり、コスト上昇を招く。
Although it is possible to add an optical system to match the imaging magnifications of both contrast detection systems, this would complicate the structure of the optical system and increase costs.

〔発明の目的〕 本発明の目的は、前記従来技術の問題な讐決し、試料が
光軸方向に移動し、イメージセンサの受光面に結像する
投影縞パターンの結像倍率が変化しても、投影縞パター
ンの明暗差を正確に検出でき、かつ構造が簡素な顕微鏡
自動焦点装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The object of the present invention is to resolve the problems of the prior art, and to solve the problems of the prior art, even if the sample moves in the optical axis direction and the imaging magnification of the projected fringe pattern imaged on the light receiving surface of the image sensor changes. An object of the present invention is to provide a microscope automatic focusing device that can accurately detect the difference in brightness of a projected fringe pattern and has a simple structure.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、縞パターンマスクから投影される縞パターン
を、顕微鏡の対物レンズを介して試料面に投影し、試料
面から反射する投影縞パターンの反射光を、目11記対
物レンズを介してイメージセンサ上に結像させる際、試
料が元軸方向に移動することにより結像倍率が変化して
もイメージセンサの受光面に結像する投影縞パターンの
寸法、すなわち線幅および線間隔が変化しないようにす
るため、前記編パターンの形状を放射線状にかつリング
状とし、H11記イメージセンサな、リング状に光電エ
レメントを配列して構成したところに特徴を有する。
The present invention projects a striped pattern projected from a striped pattern mask onto a sample surface through an objective lens of a microscope, and images the reflected light of the projected striped pattern reflected from the sample surface through the objective lens. When forming an image on the sensor, even if the imaging magnification changes due to the sample moving in the direction of the original axis, the dimensions of the projected fringe pattern imaged on the image sensor's light-receiving surface, that is, the line width and line spacing, do not change. In order to achieve this, the shape of the knitting pattern is radial and ring-shaped, and the image sensor H11 is characterized in that photoelectric elements are arranged in a ring-shape.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図〜第8図は本発明の第1の実施例な示すもので、
その第1図は構成の概念図、第2図はイメージセンサと
対物レンズとイメージセンサの合焦面の位置関係を示す
図、第3図はイメージセンサと縞パターンの位置関係を
示す図、@4図は縞パターン検出画像信号の説明図、第
5図は試料位置とコントラストの関係を示す図、第6図
(αl 、 (blおよび第7図(αI 、(,61は
それぞれイメージセンサと投影縞パターンの位置関係を
示す図である。
1 to 8 show a first embodiment of the present invention,
Figure 1 is a conceptual diagram of the configuration, Figure 2 is a diagram showing the positional relationship between the image sensor, objective lens, and focusing plane of the image sensor, and Figure 3 is a diagram showing the positional relationship between the image sensor and the striped pattern. Figure 4 is an explanatory diagram of the fringe pattern detection image signal, Figure 5 is a diagram showing the relationship between sample position and contrast, Figure 6 (αl, (bl) and Figure 7 (αI, (, 61 are the image sensor and projection, respectively). It is a figure showing the positional relationship of a striped pattern.

これらの図に示す第1の実施例のものは、第1図に示す
ように、光源1と、この光源10投影元軸方向に配置さ
れた1枚の縞パターンマスク2と、顕微鏡の対物レンズ
4と、投影縞パターンの撮像光軸方向に配置されたハー
フミラ−6,7,8と、1げ記撮像光軸方向に互いに位
置をずらせて配置された投影縞パターン検出用の第1.
第2のイメージセンサ9.10と、試料観察用イメージ
センサ12と、@1.i2のイメージセンサ9,10を
接続1−ている焦点ずれ演算回路13と、これに接続さ
れた駆動回路14と、この駆動回路14に連結されたス
テージ微動機構15を有する試料台16とを備え【構成
されている。
As shown in FIG. 1, the first embodiment shown in these figures includes a light source 1, a striped pattern mask 2 arranged in the direction of the projection source axis of the light source 10, and an objective lens of a microscope. 4, half mirrors 6, 7, 8 arranged in the direction of the imaging optical axis of the projection stripe pattern, and a first half mirror 1.4 for detecting the projection stripe pattern arranged with their positions shifted from each other in the direction of the imaging optical axis.
A second image sensor 9.10, a sample observation image sensor 12, @1. It is equipped with a defocus calculation circuit 13 to which the image sensors 9 and 10 of i2 are connected, a drive circuit 14 connected to this, and a sample stage 16 having a stage fine movement mechanism 15 connected to this drive circuit 14. 【It is configured.

Nil 配光源1は、縞パターンマスク2の縞パターン
3を試料5に投影するとともに、試料5を観察するため
Kも用いられている。
The light distribution source 1 projects the striped pattern 3 of the striped pattern mask 2 onto the sample 5, and K is also used to observe the sample 5.

前記縞パターンマスク2には、放射線状Kかつリング状
に縞パターン3が形成されている。
The striped pattern mask 2 has a radially K and ring-shaped striped pattern 3 formed thereon.

前記対物レンズ4は、縞パターンマスク2に形成された
縞パターン3を試料5上に投影撮像させるとともに、試
料面からの投影縞パターンの反射光を第1.第2のイメ
ージセンサ9.10および試料観察用イメージセンサ1
2に結像させるようになっ【いる。
The objective lens 4 projects and images the striped pattern 3 formed on the striped pattern mask 2 onto the sample 5, and also captures the reflected light of the projected striped pattern from the sample surface. Second image sensor 9.10 and sample observation image sensor 1
It is now possible to form an image on 2.

前記試料観察用イメージセンサ12は、縞パターンマス
ク2の縞パターン結像面に焦点を合わせ【いる。
The sample observation image sensor 12 focuses on the striped pattern imaging plane of the striped pattern mask 2.

前記第1.第2のイメージセンサ9.10には、光電エ
レメント11が創記縞パターン3に対応させてリング状
に配列されている。また、第1.・第2のイメージセン
サ9.10は、互いに投影縞パターンの撮像光軸方向に
位置をずらせて配置されており、第2図に示すように、
縞パターンマスク2の投影縞パターン結像面、すなわち
試料観察用イメージセンサ12の合焦面の位置を挾んで
、対物レンズの反射光の光軸に涜つ″C前後にずれた位
置に合焦面が配置されるようになっている。
Said 1st. In the second image sensor 9.10, photoelectric elements 11 are arranged in a ring shape corresponding to the striped pattern 3. Also, 1st. - The second image sensors 9 and 10 are arranged with their positions shifted from each other in the imaging optical axis direction of the projection stripe pattern, and as shown in FIG.
The projection stripe pattern image formation plane of the stripe pattern mask 2, that is, the position of the focusing plane of the image sensor 12 for sample observation, is sandwiched between the two and focused at a position shifted forward and backward "C" from the optical axis of the reflected light of the objective lens. The faces are now arranged.

なお、第2図中、17 、18.19はそれぞれ試料観
察用イメージセンサ、第1.第2のイメージセンサの合
焦面の位置、Sl、S、、S、はそれぞれ対物レンズか
ら試料観察用イメージセンサ、第1 、m2のイメージ
センサの合焦面までの距離、5; 、 5t、 、 S
二はそれぞれ対物レンズから試料観察用イメージセンサ
、第1 、第2のイメージセンサまでの距離を示す。
In FIG. 2, 17, 18 and 19 are sample observation image sensors, and 1. The position of the focusing plane of the second image sensor, Sl, S, , S, is the distance from the objective lens to the focusing plane of the sample observation image sensor, the first image sensor, m2, respectively, 5; , 5t, , S
2 indicates the distance from the objective lens to the sample observation image sensor, the first image sensor, and the second image sensor, respectively.

前記焦点ずれ演算回路13は、前記第1.第2のイメー
ジセンサ9.10により検出された投影縞パターンの関
係から焦点ずれの方向を演算し、その演算結果ヶ駆動回
路14に出力するように構成されている。
The focus shift calculation circuit 13 is configured to operate the first . It is configured to calculate the direction of defocus from the relationship between the projection stripe patterns detected by the second image sensor 9 and 10, and output the calculation result to the drive circuit 14.

前記駆動回路14は、焦点ずれ演算回路13の演算結果
に基づいてステージ微動機構15に制御信号を出力する
ようになっている。
The drive circuit 14 outputs a control signal to the stage fine movement mechanism 15 based on the calculation result of the defocus calculation circuit 13.

+m記ステージ微動機構15は、例えばピエゾ素子によ
り構成されており、駆動回路14から制御信号を受けて
試料台16の高さを変位させるようになっている。
The +m stage fine movement mechanism 15 is composed of, for example, a piezo element, and is adapted to displace the height of the sample stage 16 in response to a control signal from the drive circuit 14.

BIJ記第1の実施例の顕微鏡自動焦点装置は、次のよ
うに操作され、動作する。
The microscope automatic focusing device according to the first embodiment of BIJ is operated and operated as follows.

まス、縞パターン5の円の中心と対物レンズ4の光軸と
第1.第2のイメージセンサ9,10の光電エレメント
11の配列円の中心とを一致させる。
The center of the circle of the striped pattern 5, the optical axis of the objective lens 4, and the first. The centers of the arrangement circles of the photoelectric elements 11 of the second image sensors 9 and 10 are made to coincide with each other.

ついで、放射線状にかつリング状に形成されり縞パター
ンマスク2の縞パターン5ヲ光fM1からの光により投
影し、対物レンズ4により試料5の上面に結像させる。
Next, the striped pattern 5 of the striped pattern mask 2, which is formed in a radial and ring shape, is projected by the light from the light fM1, and is imaged on the upper surface of the sample 5 by the objective lens 4.

ここで、試料面からの投影縞パターンの反射光は、前記
対物レンズ4により第1.第2のイメージセンサ9.1
0の受光面に結像し、縞パターンマスク2の縞パターン
結像面の焦点合わせは、前記第1.第2のイメージセン
サ9.10により検出した投影縞パターンの関係から焦
点ずれの方向を求め、その結果に従い、試料台16の高
さを変えることにより行う。
Here, the reflected light of the projected fringe pattern from the sample surface is reflected by the objective lens 4 into the first. Second image sensor 9.1
The image is formed on the light-receiving surface of the stripe pattern mask 2, and the focusing of the stripe pattern image formation surface of the stripe pattern mask 2 is performed by the first light receiving surface of the stripe pattern mask 2. This is done by determining the direction of defocus from the relationship between the projected fringe patterns detected by the second image sensor 9.10, and changing the height of the sample stage 16 according to the result.

投影縞パターン検出においては、第3図に示すように明
部20と暗部210周期的なパターンを、リング状に配
列した光電エレメント11で検出するため、検出信号は
第4図に示すように、明レベルと暗レベルの差として表
れる。この検出信号の明レベルと暗レベルの差、すなわ
ちコントラストは第1.第2のイメージセンサ9゜10
の合焦面の位置が第2図に示すようにずれているため、
第5図に示すよ5にコントラストの最大となる位置もず
れている。したがって、例えば第11第2のイメージセ
ンサ9.10の両コントラスト値の等しい点が試料観察
用イメージセンサ12の合焦面、すなわち第2図に示す
位置17に一致させるように設定しておくことKより、
第1.第2のイメージセンサ9.10の両コントラス)
 fl[の比較により焦点ずれの方向を検出することが
できる。
In the projection stripe pattern detection, as shown in FIG. 3, the periodic pattern of bright areas 20 and dark areas 210 is detected by the photoelectric elements 11 arranged in a ring shape, so the detection signal is as shown in FIG. It appears as the difference between the bright level and the dark level. The difference between the bright level and dark level of this detection signal, that is, the contrast, is the first. Second image sensor 9°10
Since the position of the focal plane of is shifted as shown in Figure 2,
As shown in FIG. 5, the position at which the contrast is maximum is also shifted. Therefore, for example, the point of the 11th and 2nd image sensors 9 and 10 with equal contrast values should be set to coincide with the focal plane of the sample observation image sensor 12, that is, the position 17 shown in FIG. From K.
1st. 2nd image sensor 9.10 both contrasts)
The direction of defocus can be detected by comparing fl[.

罰も己第1.第2のイメージセンサ9,10の位置は、
第2図に示すように、対物レンズ4からの距離が異なる
ため、納家倍率が異なる。すなわち、対物レンズ4に近
い第1のイメージセンサ9よりも第2のイメージセンサ
10の方が結球倍率が大きい。このことは、縞パターン
が平行縞の場合、第6図(αl 、(,61に示すよう
に、2つのイメージセンサの纂出稿パターン寸法が異な
ることを意味する。そのため、こり@6図(αl 、 
Ib1に示すものにおいては、イメージセンサの光電エ
レメント22と投影縞パターンとの対応が等しくなり、
正しい縞パターンコントラストが検出困難となる。
Punishment comes first. The positions of the second image sensors 9 and 10 are
As shown in FIG. 2, since the distances from the objective lens 4 are different, the magnifications are different. That is, the second image sensor 10 has a larger condensation magnification than the first image sensor 9 which is closer to the objective lens 4. This means that when the stripe pattern is parallel stripes, the output pattern dimensions of the two image sensors are different, as shown in Figure 6 (αl, (,61). ,
In the case shown in Ib1, the correspondence between the photoelectric element 22 of the image sensor and the projected fringe pattern is equal;
Correct fringe pattern contrast becomes difficult to detect.

本発明では、縞パターン3を放射線状でかつリング状と
し、gi 、i2のイメージセンサ9゜10ニは光電エ
レメント11をリング状に配列したものを用いることに
より、第7図(αl 、 (blに示すように、結像倍
率が異なりても元電エレメント11との対応は狂わず、
正しく投影縞パターンを検出することが可能となる。つ
まり、第7図(α1は結像倍率は小さく、第7図(jl
は結像倍率が大きい。したがって、検出される投影縞パ
ターンが第7図(α1では半径R1が第7図(blの半
径馬より小さいが投影縞パターンと光電エレメント11
との対応は第7図(αl、[AIにおいて同一である。
In the present invention, the striped pattern 3 is radial and ring-shaped, and the image sensors 9 and 10 of gi and i2 have photoelectric elements 11 arranged in a ring shape. As shown in , even if the imaging magnification is different, the correspondence with the Genden element 11 is not disturbed.
It becomes possible to correctly detect the projected fringe pattern. In other words, Fig. 7 (α1 is a small imaging magnification, Fig. 7 (jl
has a large imaging magnification. Therefore, the detected projected fringe pattern is shown in FIG. 7 (in α1, the radius R1 is smaller than the radius in FIG.
The correspondence is the same in FIG. 7 (αl, [AI).

第8図は本発明の第2の実施例を示すもので、試料面上
の投影縞パターンと試料観察用イメージセンナの撮像エ
リアの位置関係を示す図である。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and is a diagram showing the positional relationship between the projected stripe pattern on the sample surface and the imaging area of the sample observation image sensor.

前述の第1の実施例で使用している試料観察用イメージ
センサ12は、直巌状1次元イメージセンサである。こ
の試料観察用イメージセンサ12では、投影縞パターン
の一部を削除して観察視野を確保することが可能である
The sample observation image sensor 12 used in the first embodiment described above is a straight-shaped one-dimensional image sensor. In this sample observation image sensor 12, it is possible to secure an observation field of view by deleting a part of the projected stripe pattern.

そこで、本発明の第2の実施例では、第8図に示すよ5
に、円周上に投影される投影縞パターンの一部を削除し
、試料観察領域23を確保している。この第8図におい
て、20は投影縞パターンの明部、21は同暗部を示す
Therefore, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG.
In addition, a part of the projected striped pattern projected on the circumference is deleted to secure the sample observation area 23. In FIG. 8, reference numeral 20 indicates a bright part of the projected stripe pattern, and 21 indicates a dark part.

なお、この第2の実施例の他の構成1作用については、
前記第1の実施例と同様である。
Regarding other configuration 1 effects of this second embodiment,
This is the same as the first embodiment.

次に、第9図は本発明の第3の実施例の構成を示す概念
図である。
Next, FIG. 9 is a conceptual diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention.

この第3の実施例のものは、目σ記第1の実施例とは2
枚の縞パターンマスク24α、 247 ト、1個のイ
メージセンサ26を配置している点で異なっている。
This third embodiment is different from the first embodiment in Table σ.
The difference is that two striped pattern masks 24α, 247 and one image sensor 26 are arranged.

前記縞パターンマスク24α、24bは、放射線状にか
つリング状に配列された縞パターンを直径方向の分割面
で2分割した形状に形成されており、前記縞パターンマ
スク24α、24bには半円弧ずつ縞パターン25α、
25bが施されている。
The striped pattern masks 24α, 24b are formed in a shape in which a striped pattern arranged in a radial and ring shape is divided into two by a dividing plane in the diametrical direction, and each of the striped pattern masks 24α, 24b has a semicircular arc. striped pattern 25α,
25b is applied.

また、縞パターンマスク24α、24bは投影光軸方向
のNtr後に位置をずらせて配置されている。
Further, the striped pattern masks 24α and 24b are arranged with their positions shifted after Ntr in the projection optical axis direction.

前記イメージセンサ26には、光電エレメント27がリ
ング状に配列されている。
In the image sensor 26, photoelectric elements 27 are arranged in a ring shape.

この第3の実施例では、投影縞パターンの結像位置は第
2図における位置18 、19となり、イメージセンサ
26の合焦面は位1iii17となる。
In this third embodiment, the imaging positions of the projected stripe pattern are at positions 18 and 19 in FIG. 2, and the focal plane of the image sensor 26 is at position 1iii17.

また、イメージセンサ26における受光面忙結像される
縞パターンは、M7図(eLl 、 IbIに示すよう
に、大ぎさの異なる縞パターンが受光面を2分して投影
されるが、検出される画像信号での縞ピッチは同一であ
り、結像倍率に関係なく信号処理が可能である。
Furthermore, as shown in Figure M7 (eLl, IbI), the fringe pattern imaged on the light-receiving surface of the image sensor 26 is projected by dividing the light-receiving surface into two, but it is not detected. The fringe pitch in the image signal is the same, and signal processing is possible regardless of the imaging magnification.

なお、この第5の実施例の他の構成1作用は、前記第1
の実施例と同様である。
Note that the other configuration 1 effect of this fifth embodiment is the above-mentioned first
This is similar to the embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した不発明忙よれば、縞パターンマスクに、縞
パターンを放射線状にかつリング状に形成し、イメージ
センナに光電エレメントをリング状に配列しているので
、試料が光軸方向に移動し、イメージセンサの受光面に
結像する投影縞パターンの結像倍率が変化しても、光電
エレメントと投影縞パターン位置の対応が結像倍率の影
響を受けないため、正しく投影縞パターンの明暗差を検
出することができ、したがって高精度に焦点合わせを行
い得る効果がある。
According to the invention described above, the striped pattern is formed in a radial and ring shape on the striped pattern mask, and the photoelectric elements are arranged in a ring on the image sensor, so that the sample moves in the optical axis direction. Even if the imaging magnification of the projected fringe pattern formed on the light-receiving surface of the image sensor changes, the correspondence between the photoelectric element and the projection fringe pattern position is not affected by the imaging magnification, so the brightness difference of the projected fringe pattern is correct. can be detected, and therefore, there is an effect that focusing can be performed with high precision.

また、本発明によれば前述のごとく、縞パターンマスク
に、放射線状にかつリング状に縞パターンを形成し、イ
メージセンサに光電エレメントをリング状に配列するだ
けで足りるので、構造の簡累化を図り得る効果もある。
Furthermore, according to the present invention, as described above, it is sufficient to form a striped pattern in a radial and ring-shaped pattern on the striped pattern mask, and to arrange photoelectric elements in a ring-shaped pattern on the image sensor, which simplifies the structure. There are also effects that can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第8図は本発明の第1の実施例を示すもので、
その第1図は構成の概念図、第2図はイメージセンサと
対物レンズとイメージセンサの合焦面の位置関係を示す
図、w13図はイメージセンサと縞パターンの位置関係
を示す図、第4図は縞パターン検出画像信号の説明図、
第5図は試料位置とコントラストの関係を示す図、第6
図(αl 、 (blおよび第7図(αl 、 (Al
はそれぞれイメージセンサと投影縞パターンの位置関係
を示す図、第8図は本発明の第2の実施例を示すもので
、試料面上の投影縞パターンと試料観察用イメージセン
サの撮像エリアの位置関係を示す図、第9図は本発明の
第3の実施例の構成を示す概念図である。 1・・・光源      2・・・縞パターンマスク3
・・・縞パターン    4・−・顕微鏡の対物レンズ
5・・・試料 9.10・・・投影縞パターン検出用の第1.第2のイ
メージセンナ 11・・・第1.第2のイメージセンサのf!エレメン
ト 12・・・試料観察用イメージセンサ 13・・・焦点ずれ演算回路16・・・試料台17.1
ε、19・・・試料観察用イメージセンサ、第1 、第
2のイメージセンサの合焦面の位置20 、21・・・
投影縞パターンの明部、@部23・・・試料観察領域 24α、24b・・・縞パターンマスク25cL、25
b・・・縞パターン 26・・・投影縞パターン検出用のイメージセンサ27
・・・光電エレメント 篇 1 図 第 2 図 擢 3 図 第 4 圀 箔 5 図 賦″’M4iL置(Z) 第 6 図 第7 図 (c?’)        (ぷ) 郷 8 図
1 to 8 show a first embodiment of the present invention,
Figure 1 is a conceptual diagram of the configuration, Figure 2 is a diagram showing the positional relationship between the image sensor, objective lens, and focusing plane of the image sensor, Figure w13 is a diagram showing the positional relationship between the image sensor and the striped pattern, and Figure 4 The figure is an explanatory diagram of the striped pattern detection image signal.
Figure 5 shows the relationship between sample position and contrast, Figure 6
Figures (αl, (bl) and Figure 7 (αl, (Al
8 shows the positional relationship between the image sensor and the projection stripe pattern, respectively, and FIG. 8 shows the second embodiment of the present invention. FIG. 9, a diagram showing the relationship, is a conceptual diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention. 1... Light source 2... Striped pattern mask 3
...Fringe pattern 4...Microscope objective lens 5...Sample 9.10...First lens for detecting the projected fringe pattern. Second image sensor 11...first. f! of the second image sensor! Element 12... Image sensor for sample observation 13... Focus shift calculation circuit 16... Sample stage 17.1
ε, 19...Positions 20, 21... of the focusing planes of the sample observation image sensor, the first and second image sensors, 20, 21...
Bright part of projected fringe pattern, @ part 23...sample observation area 24α, 24b...stripe pattern mask 25cL, 25
b... Striped pattern 26... Image sensor 27 for detecting the projected striped pattern
...Photoelectric element edition 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Kokuhaku 5 Figure ''M4iL placement (Z) Figure 6 Figure 7 (c?') (P) Go 8 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、縞パターンマスクから投影される縞パターンを顕微
鏡の対物レンズを介して試料面に投影し、試料面から反
射する投影縞パターンを前記対物レンズを介して、光電
エレメントを配列したイメージセンサに結像させ、該イ
メージセンサにより撮像した画像信号から前記投影縞パ
ターンの明暗情報を得て該明暗差により試料面と顕微鏡
の合焦面の位置関係を検出する顕微鏡自動焦点装置にお
いて、前記縞パターンマスクに、縞パターンを放射線状
にかつリング状に形成し、前記イメージセンサに光電エ
レメントをリング状に配列したことを特徴とする顕微鏡
自動焦点装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記縞パターンマ
スクを1枚配置し、前記イメージセンサを対物レンズの
反射光の光軸方向の前後に位置をずらせて2個配置した
ことを特徴とする顕微鏡自動焦点装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記縞パターンマ
スクを、リング状に配列された縞パターンを直径方向の
分割面で2分割しかつ互いに投影光軸方向の前後に位置
をずらせて配置し、前記イメージセンサを1個配置した
ことを特徴とする顕微鏡自動焦点装置。 4、特許請求の範囲第1項において、試料観察領域の投
影縞パターンを削除したことを特徴とする顕微鏡自動焦
点装置。
[Claims] 1. A striped pattern projected from a striped pattern mask is projected onto a sample surface through an objective lens of a microscope, and the projected striped pattern reflected from the sample surface is transmitted through the objective lens to a photoelectric element. A microscope automatic focusing device that focuses an image on an array of image sensors, obtains brightness information of the projected fringe pattern from the image signal captured by the image sensor, and detects the positional relationship between the sample surface and the focal plane of the microscope based on the brightness difference. The microscope automatic focusing device according to the invention, wherein a striped pattern is formed in a radial and ring shape on the striped pattern mask, and photoelectric elements are arranged in a ring shape on the image sensor. 2. Claim 1 is characterized in that one striped pattern mask is disposed, and two image sensors are disposed with their positions shifted back and forth in the optical axis direction of the reflected light of the objective lens. Microscope autofocus device. 3. In claim 1, the striped pattern mask is arranged such that the striped pattern arranged in a ring shape is divided into two by a dividing plane in the diametrical direction, and the positions are shifted from each other in the direction of the projection optical axis. , A microscope automatic focusing device characterized in that one of the image sensors described above is arranged. 4. The microscope automatic focusing device according to claim 1, characterized in that the projection stripe pattern in the sample observation area is deleted.
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