JPS63138310A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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Publication number
JPS63138310A
JPS63138310A JP61286471A JP28647186A JPS63138310A JP S63138310 A JPS63138310 A JP S63138310A JP 61286471 A JP61286471 A JP 61286471A JP 28647186 A JP28647186 A JP 28647186A JP S63138310 A JPS63138310 A JP S63138310A
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JP
Japan
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index
light
image
objective lens
plane
Prior art date
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Pending
Application number
JP61286471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Mori
芳雄 森
Masahito Kumazawa
熊沢 雅人
Kenichi Kotaki
健一 小瀧
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPS63138310A publication Critical patent/JPS63138310A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize high-accuracy automatic focusing without generating any false focus error signal by the pattern of an object surface by setting an index projection surface where an index image is formed at a position which is not conjugate to an object projection surface about an object lens. CONSTITUTION:The cause of the influence of the pattern of the object surface 3 on the index image 5 on a photodetecting means is that the object surface 3 and index light projection surface 6 are set conjugate to each other about the objective 2, so this is utilized to set the optical arrangement between the object surface 3 and index projection surface 6 not to satisfy the conjugation relation about the objective 2. Consequently, even if the index light incident on the index projection surface 6 is under the influence of the object surface pattern, the pattern lighted by the index light is not image-formed sharply on the index projection surface 6, but formed in an out-of-focus state, so the light quantity distribution of the index image on the index projection surface 6 is averaged and the superposition of an error signal on the output of the photodetecting means is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、顕微鏡等に使用される焦点検出装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a focus detection device used in a microscope or the like.

(従来技術) 従来、この種の装置としては、米国特許3721827
号、特開昭60−118814号のものが知られている
(Prior Art) Conventionally, this type of device is disclosed in US Pat. No. 3,721,827.
No. 60-118814 is known.

これらの装置は、落射照明により物体面へ照明光を照射
する照明手段と、照明された物体面からの物体光を対物
レンズにより物体投影面に物体像として結像させる観察
手段とを備えており、ざらに物体投影面に物体像を合焦
させるための構成として、照明光とは波長の異なるスリ
ット光等の指標光を物体面に向けて照射する指標照射手
段と、物体面で反射され対物レンズを通過した指標光を
指標像として指標投影面に結像させる指標投影手段と、
物体面と対物レンズとの間隔に応じて指標像を指標投影
面上で移動させるべく対物レンズの瞳の片側を通過した
指標光が指標投影面に結像されるよう規定する規定手段
と、指標投影面に配置されて指標像の結像位置に対応し
た出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づい
て物体面と対物レンズとの間隔を制御する間隔制御手段
とを備えている。
These devices are equipped with an illumination device that irradiates illumination light onto an object surface using epi-illumination, and an observation device that images the object light from the illuminated object surface as an object image on the object projection surface using an objective lens. Roughly, the configuration for focusing the object image on the object projection plane includes an index irradiation means that irradiates index light such as a slit light having a wavelength different from that of the illumination light toward the object surface, and an index light that is reflected from the object surface and an index projection means for forming an index light that has passed through the lens on an index projection plane as an index image;
a defining means for determining that the index light that has passed through one side of the pupil of the objective lens is focused on the target projection plane in order to move the target image on the target projection plane according to the distance between the object plane and the objective lens; The apparatus includes a light receiving means disposed on the projection plane and generating an output corresponding to the imaging position of the index image, and an interval control means controlling the distance between the object plane and the objective lens based on the output of the light receiving means.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の焦点検出装置にあって
は、物体面の反射率が一様でなく、例えばパターンが形
成されているような場合、物体面に照射された指標光が
該パターンの照明光となって該パターンの像を指標投影
面に結像することとなるため、指標投影面上の指標像は
位置的に光量分布の異なる歪んだものとなった。そのた
め受光手段から得られる出力は、該パターンの影響によ
る誤差信号を含んだものとなり、正確な焦点調節が不可
能となる問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such conventional focus detection devices, when the reflectance of the object surface is not uniform, for example when a pattern is formed, The irradiated index light becomes the illumination light for the pattern, and an image of the pattern is formed on the index projection surface, so the index image on the index projection surface is a distorted one with a positionally different light intensity distribution. became. Therefore, the output obtained from the light receiving means includes an error signal due to the influence of the pattern, and there is a problem that accurate focus adjustment is impossible.

(問題点を解決するための手段) 本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、物体面のパターンによる誤差信号の発生を確実に回
避できるようになした焦点検出装置を提供することにあ
る。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of these conventional problems, and provides a focus detection device that can reliably avoid the generation of error signals due to patterns on the object surface. It is about providing.

この目的を達成するために本発明にあっては、物体面の
パターンが受光手段での指標像に影響を与える原因が、
物体面と指標光投影面とが対物レンズに関して共役の関
係に設定されていたためであることに着目し、物体面と
指標投影面との光学的配置を対物レンズに関して共役の
関係を満たさないように設定したものである。
In order to achieve this object, the present invention solves the following problems:
Focusing on the fact that the object plane and the index light projection plane were set in a conjugate relationship with respect to the objective lens, we changed the optical arrangement of the object plane and the index projection plane so that they did not satisfy the conjugate relationship with respect to the objective lens. This is the setting.

(作翔) このような本発明の構成によれば、指標投影面に入射す
る指標光が物体面パターンの[1を受けていても、指標
光により照明された該パターンは指標投影面に鮮明に結
像することはなく、ぼけた像となるので、指標投影面に
おける指標像の光量分布は平均化され、受光手段の出力
に該パターンによる誤差信号が重畳することが抑制され
るものである。
(Production) According to the configuration of the present invention, even if the index light incident on the index projection surface receives the [1] of the object plane pattern, the pattern illuminated by the index light is clearly visible on the index projection surface. The light intensity distribution of the target image on the target projection plane is averaged, and the error signal due to the pattern is suppressed from being superimposed on the output of the light receiving means. .

(実施例) 第1図は、本発明の主要な構成を示す説明図である。(Example) FIG. 1 is an explanatory diagram showing the main configuration of the present invention.

同図において、対物レンズ2a、2bは、同一のレンズ
2を物体面3を鏡面として展開して示したものである。
In the figure, objective lenses 2a and 2b are the same lens 2 developed with the object surface 3 as a mirror surface.

落射照明や透過照明等の方法で不図示の照明手段により
照明された物体面3からの物体光aは、物体像として物
体投影面4に結像する。
Object light a from the object plane 3 illuminated by an illumination means (not shown) using a method such as epi-illumination or transmitted illumination is focused on the object projection plane 4 as an object image.

一方、指標としての焦点検出用スリット5は、物体面3
とは対物レンズ2aを介して共役でない面5上に配置さ
れている。従ってスリット5からの指標光すは、対物レ
ンズ2aを介して、物体面3とは異なる面6で指標像と
しての空間像を結像する。このため指標像が結像される
指塊投彰面7は、物体投影面4とは位置が異なり、指標
光すにより照明された物体面3は指標投影面7ではぼけ
た像となる。従って、反射率(透過率)が位置によって
異なるパターンが物体面3上に形成されていても、指標
投影面7上には光」分布が平均化された指標像が形成さ
れることとなり、この指標投影面7上に設置される受光
手段の出力に該パターンによる誤差信号が重畳すること
が抑制される。
On the other hand, the focus detection slit 5 as an index
is placed on the non-conjugate surface 5 via the objective lens 2a. Therefore, the index light beam from the slit 5 forms an aerial image as an index image on a plane 6 different from the object plane 3 via the objective lens 2a. Therefore, the finger mass projection surface 7 on which the index image is formed is at a different position from the object projection surface 4, and the object surface 3 illuminated by the index beam becomes a blurred image on the index projection surface 7. Therefore, even if a pattern with different reflectance (transmittance) depending on the position is formed on the object plane 3, an index image with an averaged light distribution is formed on the index projection plane 7. Superimposition of error signals due to the pattern on the output of the light receiving means installed on the index projection surface 7 is suppressed.

第2図は第1図に示した本発明の基本概念に基づいた落
射顕微鏡における本発明の一実施例を示した説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention in an epi-illumination microscope based on the basic concept of the present invention shown in FIG.

まず構成を説明すると、15は可視光及び不可視光(例
えば赤外光)を含む波長域の照明光を発生する光源であ
り、光源15からの光線は実線で示1ように集光レンズ
16、開口絞り17、リレーレンズ18、更に視野絞り
14を介してハーフミラ−(半透過鏡)12に至り、ハ
ーフミラ−12で直角方向に反則され対物レンズ2を介
して物体面3を照明する。光源15により照明された物
体面3からの物体光aは実線で示すように対物レンズ2
及びハーフミラ−12を通って物体投影面面4上に結像
される。
First, to explain the configuration, numeral 15 is a light source that generates illumination light in a wavelength range including visible light and invisible light (for example, infrared light). The light passes through an aperture stop 17, a relay lens 18, and a field stop 14 to reach a half mirror (semi-transmitting mirror) 12, where it is reflected in the right angle direction and illuminates the object plane 3 through the objective lens 2. Object light a from the object plane 3 illuminated by the light source 15 is reflected by the objective lens 2 as shown by the solid line.
and is imaged onto the object projection plane 4 through the half mirror 12.

ここで、光源15、集光レンズ16、開口絞り17、リ
レーレンズ18、視野絞り14、ハーフミラ−12で成
る部分が照明光学系Δを構成し、ハーフミラ−12を介
して物体面3の物体像を観察するための対物レンズ2及
び物体投影面4の部分が観察光学系を構成する。
Here, a portion consisting of a light source 15, a condensing lens 16, an aperture diaphragm 17, a relay lens 18, a field diaphragm 14, and a half mirror 12 constitutes an illumination optical system Δ. The objective lens 2 for observing the object and the object projection surface 4 constitute an observation optical system.

一方、光源15からの不可視光(赤外光)を用いた焦点
検出のための光学系として、まず指標としての焦点検出
用スリット5が設けられる。この焦点検出用スリット5
は、光軸と紙面に直交する方向に長辺が形成されたスリ
ット開口を有し、該開口は光源15からの指標光として
の不可視光を透過し、スリット開口部を除く部分は不可
視光を遮光する。また、可視光に対しては焦点検出用ス
リット5は全透過となる。
On the other hand, as an optical system for focus detection using invisible light (infrared light) from the light source 15, a focus detection slit 5 as an index is first provided. This focus detection slit 5
has a slit opening with a long side formed in a direction perpendicular to the optical axis and the plane of the paper, the opening transmits invisible light as an index light from the light source 15, and the part other than the slit opening transmits invisible light. Block out light. Further, the focus detection slit 5 completely transmits visible light.

このため焦点検出用スリンl〜5からは破線で示す不可
視光線すからなる指標光によるスリット光束がハーフミ
ラ−12に照射される。ハーフミラ−12に照射された
破線の指標光は直交する方向に反射され、対物レンズ2
を介して物体面3とは異なる面6上に空間像として結像
される。その後、物体面3で反射されて観察光学系の途
中に設けられ、不可視光のみを反射し、可視光は透過す
るダイクロイックミラー11により抽出されて焦点検出
系Bに分岐される。
Therefore, the half mirror 12 is irradiated with a slit beam of index light consisting of invisible light rays shown by broken lines from the focus detection lenses 1 to 5. The index light indicated by the broken line illuminated on the half mirror 12 is reflected in the orthogonal direction, and is reflected by the objective lens 2.
is formed as an aerial image on a plane 6 different from the object plane 3. Thereafter, the light is reflected by the object surface 3 and is extracted by a dichroic mirror 11 provided in the middle of the observation optical system, which reflects only the invisible light and transmits the visible light, and is branched to the focus detection system B.

焦点検出系Bには、対物レンズ2の瞳の再結像位置に規
定手段としてのフィルタ17が、その背後にシリンドリ
カルレンズ8がそれぞれ設けられている。フィルタ17
には、ダイクロイックミラー11で抽出された指標光す
のうち、対物レンズ2の左側の瞳(ハツチング部分)を
通過した光のみを通過させる。シリンドリカルレンズ8
は、フィルタ16を介して得られた指標光をスリット長
手方向(紙面と直交する方向)で圧縮する。
The focus detection system B is provided with a filter 17 as a defining means at the re-imaging position of the pupil of the objective lens 2, and a cylindrical lens 8 behind it. Filter 17
Of the index light extracted by the dichroic mirror 11, only the light that has passed through the left pupil (hatched area) of the objective lens 2 is allowed to pass through. Cylindrical lens 8
compresses the index light obtained through the filter 16 in the longitudinal direction of the slit (direction perpendicular to the plane of the paper).

焦点検出系Aは、さらにシリンドリカルレンズ8から得
られた指標光すが長手方向に圧縮されたスリッ[・状の
指標像として結像される指標投影面7に置かれた受光部
材9を有している。受光部材9上での指標像の結像位置
は、フィルタ17の働きで対物レンズ2と物体面3との
間隔に対応した位置となる。受光部材9は、指標像の結
像位置に応じた受光出力を発生する。この受光部材9の
受光出力を演算手段19は受けて指標像の結像位置に応
じた焦点誤差信号を演算して駆動手段20に与え、焦点
誤差信号を零とするように対物レンズ2、若しくは物体
面3を光軸方向に駆動する。
The focus detection system A further includes a light receiving member 9 placed on the target projection surface 7 on which the target beam obtained from the cylindrical lens 8 is formed as a slit-shaped target image compressed in the longitudinal direction. ing. The imaging position of the index image on the light receiving member 9 becomes a position corresponding to the distance between the objective lens 2 and the object plane 3 due to the action of the filter 17. The light receiving member 9 generates a light receiving output according to the imaging position of the index image. The calculation means 19 receives the light reception output of the light receiving member 9, calculates a focus error signal according to the imaging position of the index image, and supplies it to the drive means 20, and the objective lens 2 or The object plane 3 is driven in the optical axis direction.

第2a図は第2図の指標光の光路状態を斜線部にて示す
FIG. 2a shows the optical path state of the index light in FIG. 2 with diagonal lines.

このような落射照明型顕微鏡における落射照明光学系及
び観察光学系に対する不可視光による焦点検出のための
光学系の配置により、焦点誤差信号を不可視光を用いた
指標像の結像位置で検知づ−る受光部材9と、物体面3
が共役関係にないため、受光部材9に結像される指標像
の中に物体面3の反射率の相違によるパターンが含まれ
ていても、物体面3のパターンはぼけた像となり、これ
によって指標像の光は分布が平均化されて物体面3のパ
ターンによる偽りの焦点誤差信号を生じないことになる
By arranging the optical system for focus detection using invisible light for the epi-illumination optical system and observation optical system in such an epi-illumination microscope, it is possible to detect a focus error signal at the imaging position of the target image using invisible light. the light-receiving member 9 and the object plane 3
are not in a conjugate relationship, so even if the index image formed on the light-receiving member 9 includes a pattern due to a difference in reflectance on the object surface 3, the pattern on the object surface 3 will be a blurred image. The distribution of the light of the index image is averaged, so that a false focus error signal due to the pattern of the object plane 3 does not occur.

次に、第2図の焦点検出系Bに設けたシリンドリカルレ
ンズの役割を説明する。
Next, the role of the cylindrical lens provided in the focus detection system B of FIG. 2 will be explained.

第3図(a)はシリンドリカルレンズが無いときの対物
レンズ2によって作られた指標像22を示した斜視図で
ある。
FIG. 3(a) is a perspective view showing the index image 22 created by the objective lens 2 when there is no cylindrical lens.

第3図(b)はシリンドリカルレンズ8を設けたときの
指標像22を示しており、この指標像22は第3図(a
)における矢印X方向から見た状態を示している。即ち
、第3図(b)において、シリンドリカルレンズ8は指
標像22の短辺に対してはパワーを持っていないため、
受光部材9の受光面、即ち指標像投影面9a上には指標
像22の長辺方向のエツジel、e2が結像される。
FIG. 3(b) shows the index image 22 when the cylindrical lens 8 is provided, and this index image 22 is shown in FIG. 3(a).
) as seen from the arrow X direction. That is, in FIG. 3(b), since the cylindrical lens 8 has no power for the short side of the index image 22,
Edges el and e2 in the long side direction of the index image 22 are formed on the light-receiving surface of the light-receiving member 9, that is, the index image projection surface 9a.

第3図(C)はシリンドリカルレンズ8を設けた状態で
指標像22を第3図(a>のX方向から見た図であり、
シリンドリカルレンズ8が無い場合には破線の光束f(
示すように指標像22が作られる。これに対しシリンド
リカルレンズ8を図示のように設けた場合には、受光部
材9の受光面9aより手前の位M23に長辺方向の大き
さを圧縮された指標像が結像されることとなる。
FIG. 3(C) is a diagram of the index image 22 viewed from the X direction in FIG. 3(a>) with the cylindrical lens 8 installed.
When there is no cylindrical lens 8, the luminous flux f(
An index image 22 is created as shown. On the other hand, when the cylindrical lens 8 is provided as shown, an index image whose size in the long side direction is compressed is formed at a position M23 in front of the light receiving surface 9a of the light receiving member 9. .

このため受光面9a上ではぼけた指標像となり、第3図
(a)k:おけるX方向の明るさのむらを平均化させる
役割を果たす。
Therefore, it becomes a blurred index image on the light-receiving surface 9a, and serves to average out the uneven brightness in the X direction in FIG. 3(a) k.

即ち、第2図の焦点検出系Bにあっては、受光部材9と
物体面3とを非共役の関係にしたことで、物体面の反射
率の異なるパターンが指標像に与える光量むらを平均化
することに加え、更に、シリンドリカルレンズ8によっ
て指標像の長辺方向のみを圧縮して受光手段上に長辺方
向にぼけ像を結像させて指標像の長辺方向の明るさのむ
らを更に平均化させ、物体面の反射率の異なるパターン
による偽りの焦点誤差信号の発生を防ぐようにしている
That is, in the focus detection system B of FIG. 2, by making the light-receiving member 9 and the object surface 3 in a non-conjugate relationship, it is possible to average out the unevenness in the amount of light given to the index image by patterns of different reflectances on the object surface. In addition, the cylindrical lens 8 compresses only the long side direction of the target image to form a blurred image on the light receiving means in the long side direction, thereby further reducing uneven brightness of the target image in the long side direction. This is done to prevent false focus error signals from being generated due to patterns of different reflectances on the object surface.

また指標像22が対物レンズ2と物体面3との間隔変化
に応じて変位するのはX方向と直交するV方向であり、
指標像22はX方向にぼけることなく、鮮明なエツジe
 L e 2を形成するので、焦点検出精度が悪化する
ことはない。
Further, the index image 22 is displaced in accordance with the change in the distance between the objective lens 2 and the object plane 3 in the V direction orthogonal to the X direction,
The index image 22 has a clear edge e without being blurred in the X direction.
Since L e 2 is formed, focus detection accuracy does not deteriorate.

第4図は第2図に示した焦点検出系Bの具体的な一実施
例を示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific embodiment of the focus detection system B shown in FIG. 2.

第4図において第2図に示した対物レンズ2によって結
像された指標像24はリレーレンズ25゜26によって
受光部材9の受光面に再結像される。
In FIG. 4, the target image 24 formed by the objective lens 2 shown in FIG. 2 is re-imaged on the light receiving surface of the light receiving member 9 by the relay lenses 25 and 26. In FIG.

このときリレーレンズ25と26の中には第2図に示し
た対物レンズ2の瞳と共役な面に瞳分割用のフィルタ1
7を設けて指標像の移動範囲のほとんどをカバーしてい
る。
At this time, in the relay lenses 25 and 26, a filter 1 for pupil division is provided on a plane conjugate with the pupil of the objective lens 2 shown in FIG.
7 to cover most of the moving range of the index image.

このフィルタ17は例えば第5図(a)に示されるよう
な光軸27を通る直径となる境界線28の一方の面17
aで不可視光からなる指標光を透過し、他方の面17b
では不可視光を含む全波長の光を遮断する構造を有する
This filter 17 has one surface 17 of a boundary line 28 having a diameter passing through the optical axis 27 as shown in FIG. 5(a), for example.
The index light consisting of invisible light is transmitted through the surface 17a, and the other surface 17b
It has a structure that blocks light of all wavelengths, including invisible light.

また、フィルタ16としては第5図(b)に示すように
、光軸27を外れた位置の境界線28の一方の面17a
で指標光を透過し、他の面17bの部分で全波長光を遮
断する構造としてもよく、更に第5図(C)に示すよう
に光軸27の外側の円形部分゛17aで指標光を透過し
、残りの部分17bで全波長光を遮断する構造としても
よい。いずれの場合も境界線28は、指標像22の変位
方向と直交する方向成分を持たせることが必要である。
Further, as shown in FIG. 5(b), the filter 16 has one surface 17a of the boundary line 28 located off the optical axis 27.
It is also possible to adopt a structure in which the index light is transmitted through the optical axis 17b and all wavelength light is blocked at the other surface 17b.Furthermore, as shown in FIG. A structure may be used in which the light is transmitted and the remaining portion 17b blocks all wavelength light. In either case, the boundary line 28 needs to have a directional component perpendicular to the direction of displacement of the index image 22.

第6図は第5図(a)に示す構造のフィルタ17を使用
したときの受光部材9の受光面9a上での指標像の結像
状態及び指標像の強度分布30と、その重心位置を矢印
31でを示した説明図であり、第6図(b)が合焦状態
を示し、第6図(a)は合焦状態から光軸方向前方の結
像位置にずれた前ピンの状態を示し、更に第6図(C)
は合焦状態から光軸方向後方の結像位置にずれた後ピン
の状態を示す。
FIG. 6 shows the imaging state of the index image on the light-receiving surface 9a of the light-receiving member 9, the intensity distribution 30 of the index image, and the position of its center of gravity when using the filter 17 having the structure shown in FIG. 5(a). FIG. 6(b) shows a focused state, and FIG. 6(a) shows a front focus state shifted from the focused state to an imaging position forward in the optical axis direction. 6(C)
indicates a state in which the image is out of focus after being shifted from the in-focus state to an imaging position rearward in the optical axis direction.

この第6図の受光部材9に対する指標像の結像状態に基
づく強度分布30から明らかなように、例えば受光部材
つとして特公昭58−42411号等に開示されたPS
Dを使用した場合、第6図(b)の合焦状態にあっては
PSDの2つの出力端子から得られる受光出力が等しく
なるように設定されており、第6図(a)の前ピンにあ
ってはPSDにおける2つの出力端子の一方の受光出力
が他方に対し大きくなり、第6図(C)の後ピンにあっ
ては、PSDにおける2つの出力端子の他方の受光出力
が一方に対して大きくなる。
As is clear from the intensity distribution 30 based on the imaging state of the index image on the light-receiving member 9 in FIG.
When using D, the settings are such that the received light outputs obtained from the two output terminals of the PSD are equal in the focused state shown in Fig. 6(b), and the front focus shown in Fig. 6(a) is set to be equal. In the case of the rear pin of FIG. 6(C), the light receiving output of one of the two output terminals in the PSD becomes larger than the other, and in the case of the rear pin of FIG. becomes larger.

第2図に示した演算手段19においてPSDで成る受光
部材9の2つの受光出力の偏差から焦点誤差信号を得る
ことができる。勿論、受光部材9としてはPSDの他に
、−次元CODラインセンサヤ2分割受光素子等を用い
ることもできる。
In the calculation means 19 shown in FIG. 2, a focus error signal can be obtained from the deviation of the two light receiving outputs of the light receiving member 9 made of PSD. Of course, as the light-receiving member 9, in addition to the PSD, a -dimensional COD line sensor layer two-split light-receiving element, etc. can also be used.

更に、第4図に示した焦点検出系Bにあっては、リレー
レンズ26に続いて第3図において詳細に示したシリン
ドリカルレンズ8を設けていることから、例えば第5図
(a)に示す構造のフィルタ17を使用することで光軸
を中心に半分がカットされた指標像は、シリンドリカル
レンズ8により第3図(a)に示したように受光部材9
aとは異なる位置に長辺方向に圧縮された状態で結像さ
れ、受光部9aに必ってはぼけ像となり、この結果、物
体面の反射率の相違によるパターンによる指標像の長辺
方向のむらが平均化され、受光部材9に対する指標像の
強度分布は第6図に示すように物体面のパターンの影響
を受けない均一な強度分布となる。
Furthermore, since the focus detection system B shown in FIG. 4 is provided with the cylindrical lens 8 shown in detail in FIG. 3 following the relay lens 26, the focus detection system B shown in FIG. By using the structured filter 17, the index image whose half is cut around the optical axis is transmitted to the light receiving member 9 by the cylindrical lens 8 as shown in FIG. 3(a).
The image is formed in a compressed state in the long side direction at a position different from a, and inevitably becomes a blurred image on the light receiving section 9a.As a result, the index image in the long side direction due to the pattern due to the difference in the reflectance of the object surface The unevenness is averaged out, and the intensity distribution of the index image with respect to the light receiving member 9 becomes a uniform intensity distribution that is not affected by the pattern on the object plane, as shown in FIG.

第7図は第2図の実施例に設けた照明系への他の実施例
を示した説明図であり、この実施例は不可視光を用いた
指標像形成用光源を別途設けたことを特徴とする。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another embodiment of the illumination system provided in the embodiment of FIG. 2, and this embodiment is characterized by separately providing a light source for forming an index image using invisible light. shall be.

第7図において照明光学系は第2図の実施例と同様、光
源15、集光レンズ16、開口絞り17、リレーレンズ
18及び視野絞り14を賜える。この照明光学系の光軸
に直交する位置に赤外光等の不可視光を発生する指1票
像形成用の光源32を設ける。光源32としては、ラン
プ、LED、レーザー等の適宜の光源を用いることがで
きる。光源32からの不可視光は集光レンズ33及びリ
レーレンズ34を通り、更に第1図に示した面5に相当
する位置に置かれたスリット5を通り、更に照明光学系
の光路中に設けたグイクロイックミラー若しくはハーフ
ミラ−35により反射されて照明光学系の光束中に導入
される。
In FIG. 7, the illumination optical system includes a light source 15, a condenser lens 16, an aperture stop 17, a relay lens 18, and a field stop 14, similar to the embodiment shown in FIG. A light source 32 for forming a single finger image, which generates invisible light such as infrared light, is provided at a position perpendicular to the optical axis of this illumination optical system. As the light source 32, an appropriate light source such as a lamp, LED, laser, etc. can be used. Invisible light from the light source 32 passes through a condensing lens 33 and a relay lens 34, further passes through a slit 5 placed at a position corresponding to the plane 5 shown in FIG. 1, and is further provided in the optical path of the illumination optical system. It is reflected by the guichroic mirror or half mirror 35 and introduced into the light beam of the illumination optical system.

この第7図の実施例によれば、指1票としての焦点検出
用スリット5として、落射照明用の可視光は全透過させ
、焦点検出用の不可視光は指標としてのスリット開口を
透過させるような特殊なフィルタを必要とせず、スリッ
ト開口部を備えた単なる遮光板を用いるだけで焦点検出
用スリット5としての目的を達することができる。
According to the embodiment shown in FIG. 7, visible light for epi-illumination is completely transmitted through the focus detection slit 5 as one finger, and invisible light for focus detection is transmitted through the slit opening as an index. The purpose of the focus detection slit 5 can be achieved by simply using a light shielding plate provided with a slit opening, without requiring any special filter.

第8図は第2図における焦点検出系Bの他の実施例を示
した説明図であり、この実施例にあっては、第4図に示
したフィルタ17による瞳分割をパイプリズムにより行
なうようにしたことを特徴とする。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another embodiment of the focus detection system B in FIG. 2. In this embodiment, the pupil division by the filter 17 shown in FIG. 4 is performed by pipe rhythm. It is characterized by the following.

第8図において、対物レンズ2からの指標光すは指(票
の空間像24を作った後、リレーレンズ25.26の間
の対物レンズ2の瞳と共役な位置に置かれた規定手段と
してのパイプリズム36に入射する。パイプリズム36
は光の偏光方向が互いに反対方向の一対のくさびプリズ
ムから成る。パイプリズム36は、入射して来た指標光
すを第1と第2の指標光bl、b2に分割する。雨上検
光b 1. b 2はそれぞれシリンドリカルレンズ8
を通った後、それぞれ第1と第2の受光部材9A。
In FIG. 8, the index light beam from the objective lens 2 is used as a defining means placed at a position conjugate with the pupil of the objective lens 2 between the relay lenses 25 and 26 after creating the aerial image 24 of the finger. is incident on the pipe rhythm 36. The pipe rhythm 36
consists of a pair of wedge prisms whose polarization directions are opposite to each other. The pipe rhythm 36 divides the incident index light beam into first and second index light beams bl and b2. Rain analysis b 1. b 2 is each cylindrical lens 8
After passing through the first and second light receiving members 9A, respectively.

9B上に指標像が投影される。An index image is projected onto 9B.

第9図は焦点検出系にパイプリズム36を設けた場合の
合焦時の指標光α(実線図示)と、デフォーカス時の指
標光β(破線図示〉と、更に受光部材9A、9B上の雨
上検光α、βによる指標像の強度分布31(実線図示>
、32 (破線図示)と、指標光αの強度分布の重心位
置33とをそれぞれを示す。
FIG. 9 shows the index light α (shown by a solid line) at the time of focusing, the index light β (shown by the broken line) at the time of defocusing, and the light receiving members 9A and 9B when a pipe rhythm 36 is provided in the focus detection system. Intensity distribution of index image by rain analysis α and β 31 (solid line diagram)
, 32 (indicated by broken lines) and the center of gravity position 33 of the intensity distribution of the index light α.

まずデフォーカス時の指、検光すにあっては、受光部材
9A、9B上の指標像は強度分イロ32で示すようにぼ
けると同時にユいに逆方向に移動し、この移動量の和が
焦点誤差信号となる。このためパイプリズム36を用い
た場合にも第4図に示したフィルタ17による光束カッ
トの場合と同様、瞳分割による指標像の合焦ずれに応じ
た移動を実現づることができる。
First, during defocusing, the index images on the light-receiving members 9A and 9B become blurred by the intensity, as shown by 32, and simultaneously move in the opposite direction, and the sum of this amount of movement becomes the focus error signal. Therefore, even when the pipe rhythm 36 is used, it is possible to realize movement according to the out-of-focus of the target image due to pupil division, similar to the case where the light beam is cut by the filter 17 shown in FIG.

次に、パイプリズム36により瞳分割を行なった場合の
利点を説明する。
Next, the advantages of performing pupil division using the pipe rhythm 36 will be explained.

第10図は観察対象となる物体面か傾いていないときの
指標光αと、物体面が傾いたときの指(柴光βを示した
説明図で市る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the index light α when the object surface to be observed is not tilted, and the index light β when the object surface is tilted.

即ち、指標像の結像面24、受光部材9A、9Bの受光
面が物体面と共役でないため、物体面が傾いたときの指
標光βについては、指標像の強度分布32が合焦時の指
標像の強度分布31に対して同一方向に移動する。
That is, since the imaging plane 24 of the index image and the light receiving surfaces of the light receiving members 9A and 9B are not conjugate with the object plane, the intensity distribution 32 of the index image when the object plane is tilted will be the same as the intensity distribution 32 of the index image when in focus. It moves in the same direction with respect to the intensity distribution 31 of the index image.

従って、物体面の傾き、即ち観察対象となるサンプルの
傾きによる同一方向への指標像の移動は、焦点誤差に伴
う逆方向への指標像の移動に対し明確に区別することが
できる。このためパイプリズム36を用いた焦点検出系
によれば、サンプルの傾きの影響を受けない焦点誤差信
号の検出が可能となる。
Therefore, the movement of the index image in the same direction due to the tilt of the object plane, that is, the tilt of the sample to be observed, can be clearly distinguished from the movement of the index image in the opposite direction due to focus error. Therefore, the focus detection system using the pipe rhythm 36 allows detection of a focus error signal that is not affected by the tilt of the sample.

更に、パイプリズム36を用いた場合には物体面の反則
率の異なるパターンの影響と、焦点誤差信号とを分離す
ることができる。
Furthermore, when the pipe rhythm 36 is used, it is possible to separate the influence of patterns having different fouling rates on the object plane from the focus error signal.

第11図は第9図に示したパイプリズム36を用いた焦
点検出系における受光部材9A、9Bにおける指標像の
強度分布を示した説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the intensity distribution of the index image in the light receiving members 9A and 9B in the focus detection system using the pipe rhythm 36 shown in FIG.

まず破線で示す強度分布37は、指標像内に物体面のパ
ターンの影響が無い場合であり、その重心位置は矢印3
8の位置となる。一方、指標像内に物体面のパターンの
影響が存在する場合には、位置によって反射率が相違す
るため、例えば実線で示す強度分布39を持つ指標像が
得られ、重心位置が矢印40の位置に示すように移動す
る。この物体面のパターンを含む指標像による重心位置
の移動は、受光部材9A、9Bについて同一方向となり
、焦点誤差に伴う指標像の逆方向の移動と区別すること
ができる。
First, the intensity distribution 37 shown by the broken line is the case where there is no influence of the object plane pattern in the index image, and its center of gravity is located at the arrow 3.
It will be in position 8. On the other hand, if the index image is affected by the pattern on the object surface, the reflectance differs depending on the position, so for example, an index image with an intensity distribution 39 shown by a solid line is obtained, and the center of gravity is at the position indicated by the arrow 40. Move as shown. The movement of the center of gravity position due to the index image including the object plane pattern is in the same direction for the light receiving members 9A and 9B, and can be distinguished from the movement of the index image in the opposite direction due to a focus error.

次に、パイプリズム36を用いた焦点検出系の受光部材
9A、9Bから得られる受光出力に基づいて焦点誤差に
伴う指標像の移動と、物体面の傾き及び物体面のパター
ンの影響による指標像の移動を分離して焦点検出及び合
焦駆動を行なうための実施例、即ち第2図に示した演算
手段19及び駆動手段20の実施例を第12図を参照し
て説明する。
Next, based on the light reception outputs obtained from the light receiving members 9A and 9B of the focus detection system using the pipe rhythm 36, the movement of the index image due to the focus error, and the index image due to the influence of the tilt of the object surface and the pattern of the object surface. An embodiment for performing focus detection and focusing drive by separating the movement of the lens, that is, an embodiment of the calculating means 19 and driving means 20 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 12.

第12図において、9A、9Bはパイプリズム36で瞳
分割された2つの指標光α、βによる指標像が結像され
る受光部材であり、この実施例にあっては受光面におけ
る受光位置に応じて、相補的に変化する2つの受光出力
を生ずるPSDを使用した場合を例にとる。
In FIG. 12, 9A and 9B are light-receiving members on which an index image is formed by two index lights α and β divided by the pipe rhythm 36, and in this embodiment, the light-receiving position on the light-receiving surface is Let us take as an example the case of using a PSD that produces two light receiving outputs that change in a complementary manner.

PSDを用いた受光部材9Aから得られる2つの受光出
力はプリアンプ42.43で増幅され、それぞれ加算回
路46及び減算回路48において2つの受光出力の加減
算を行ない、この結果を割算回路50に与えてPSDの
どの位置にパイプリズム36を通過してきた光の光量分
布の重心があるかの情報が割算回路50から直流電圧V
1として出力される。この割算回路50の出力が一般に
Sカーブといわれる波形となる。
The two light receiving outputs obtained from the light receiving member 9A using the PSD are amplified by preamplifiers 42 and 43, and the two light receiving outputs are added and subtracted in an adding circuit 46 and a subtracting circuit 48, respectively, and the results are given to a dividing circuit 50. Information on where the center of gravity of the light intensity distribution of the light that has passed through the pipe rhythm 36 is located in the PSD is output from the dividing circuit 50 to the DC voltage V.
Output as 1. The output of this divider circuit 50 has a waveform generally called an S curve.

PSDを用いた受光部材9Bについても同様に、2つの
受光出力をプリアンプ44.45で増幅した後、加算回
路47及び減算回路49で加減算して割算回路51に与
え、割算回路5つよりパイプリズムを通過してきた光の
光量分布の重心がどの位置にあるかの情報が直流型iV
2として出力される。
Similarly, for the light-receiving member 9B using PSD, the two light-receiving outputs are amplified by the preamplifiers 44 and 45, added and subtracted by the adder circuit 47 and the subtracter circuit 49, and then fed to the divider circuit 51. Direct current iV provides information on where the center of gravity of the light intensity distribution of light passing through the pipe rhythm is located.
Output as 2.

ここで割算回路50.51の出力信号V1.V2は、 で表わすことができ、△Vは物体面の傾き及び物体面の
パターンの影響によって発生する同相の誤差信号を表し
、vl及びv2は焦点誤差に伴う指標像の移動量に略比
例した電圧となる。
Here, the output signal V1. of the divider circuit 50.51. V2 can be expressed as follows, △V represents an in-phase error signal generated by the influence of the inclination of the object plane and the pattern of the object plane, and vl and v2 are approximately proportional to the amount of movement of the index image due to focus error. voltage.

割算回路50.51の出力は減算回路52に入力され、 Vl−V2=(Vl+Δv)−(v2+ΔV )= v
l −v2  ・・・(2) の演算を行なうことで物体面の傾き及び物体面のパター
ンによる影響を除去することができる。
The outputs of the division circuits 50 and 51 are input to the subtraction circuit 52, and Vl-V2=(Vl+Δv)-(v2+ΔV)=v
l −v2 (2) By performing the calculation, the influence of the inclination of the object surface and the pattern of the object surface can be removed.

ここで、減算回路52で行なわれる前記第(2)式の減
算において、焦点誤差に伴う指標像の移動量に比例した
電圧v1.v2は符号が異なり、絶対値が等しい信号で
あることから、vl= −v2=Vとすると、実際には
減算回路52は2vを出力することになる。このため減
算回路52は物体面の傾き及び物体面のパターンによる
影響を除去すると同時に、焦点誤差信号そのものの感度
を向上させることもできる。
Here, in the subtraction of equation (2) performed by the subtraction circuit 52, a voltage v1. Since v2 are signals with different signs and equal absolute values, if vl=-v2=V, the subtraction circuit 52 will actually output 2v. Therefore, the subtraction circuit 52 can eliminate the influence of the inclination of the object plane and the pattern of the object plane, and at the same time can improve the sensitivity of the focus error signal itself.

このようにして減算回路52から得られた焦点誤差検出
信号は、合焦位置では零ポルト、それ以外の状態では、
例えば前ピン側を正電圧とすると、復ピン側では負電圧
となり、この電圧の大きさは合焦位置からの距離に略比
例した電圧となる。
The focus error detection signal obtained from the subtraction circuit 52 in this way is zero at the in-focus position, and at other states.
For example, if the front pin side is a positive voltage, the rear pin side is a negative voltage, and the magnitude of this voltage is approximately proportional to the distance from the in-focus position.

そこで、減算回路52から得られた焦点誤差検出信号を
バッフ153及び9tE音成分を除去するローパスフィ
ルタ54を介し、合焦位置にステージを駆動するための
位置制御信号として加算回路55に与える。
Therefore, the focus error detection signal obtained from the subtraction circuit 52 is applied to the addition circuit 55 as a position control signal for driving the stage to the in-focus position via a buffer 153 and a low-pass filter 54 that removes the 9tE sound component.

加障回路55はステージ駆動系の制御ループのhO譚点
を構成しており、このステージ駆動ループはモータドラ
イブ回路57、ステージ駆動モータ60、タコジェネレ
ータ59、プリアンプ58、ローパスフィルタ56で成
る速度制御ループを構成しており、ローパスフィルタ5
4からの焦点誤差信号、即ち位置制御信号を制御目標と
したステージ駆動モータ60の駆動でステージ61の合
焦位置への駆動制御が行なわれ、リアルタイムで被検査
物の傾き及び物体面のパターン形状の影響を受けない精
度の高いオートフォーカスを実現することができる。
The interference circuit 55 constitutes the control loop of the stage drive system, and this stage drive loop is a speed control circuit consisting of a motor drive circuit 57, a stage drive motor 60, a tacho generator 59, a preamplifier 58, and a low-pass filter 56. It constitutes a loop, and a low pass filter 5
Drive control of the stage 61 to the focused position is performed by driving the stage drive motor 60 using the focus error signal from 4, that is, the position control signal, as a control target, and the tilt of the object to be inspected and the pattern shape of the object surface are determined in real time. It is possible to achieve highly accurate autofocus that is not affected by

尚、以上の実施例は、第1図に示したように指標光すは
、対物レンズ2aを通過することにより、即ち対物レン
ズ2への1回目の通過により、対物レンズ2aと物体面
3との間の空間に位置する結像面6に指標像を形成し、
その後、物体面3で反射してから対物レンズ2bを通過
することにより、即ち対物レンズ2への2回目の通過に
より、指標像を指標投影面7に再結像させたが、本発明
はこれに限るものではない。例えば、第13図に示すよ
うに、指標光すを、対物レンズ2a 、2bを通過させ
ることにより、対物レンズ2bと物体投影面4との間の
空間に位置する指1票投影面7に指標像を結像させても
良い。この場合、結像面6は指標投影面7と物体投影面
4との間に位置することになるが、指標像が実際に結像
されることはない。
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, by passing through the objective lens 2a, that is, by passing through the objective lens 2 for the first time, the index light beam is connected to the objective lens 2a and the object plane 3. forming an index image on an imaging plane 6 located in the space between the
Thereafter, the index image is re-formed on the index projection surface 7 by being reflected by the object surface 3 and then passing through the objective lens 2b, that is, by passing through the objective lens 2 a second time. It is not limited to. For example, as shown in FIG. 13, by passing the index light beam through the objective lenses 2a and 2b, the index beam is projected onto the finger projection surface 7 located in the space between the objective lens 2b and the object projection surface 4. An image may be formed. In this case, the imaging plane 6 will be located between the index projection plane 7 and the object projection plane 4, but the index image will not actually be formed.

尚、また本実施例では、照明光から区別するために指標
光として赤外光等の不可視光を採用したが、本発明はこ
れに限るものでもない。例えば、指標光に変調を与える
公知の手法を採用しても良い。また照明光と指標光との
波長スペクトルが同じでも、後者の光強度を前者に比べ
である程度高くすれば、物体面では指標光はぼけた一様
な照明となるので不都合はなく、一方、指標投影面では
一様な照明光による背景の中に輝度の高い指標像が形成
されることになるので、指標像の結像位置を検出するこ
とは可能である。
Furthermore, in this embodiment, invisible light such as infrared light is used as the index light in order to distinguish it from the illumination light, but the present invention is not limited to this. For example, a known method of modulating the index light may be employed. Furthermore, even if the wavelength spectra of the illumination light and the index light are the same, if the light intensity of the latter is made somewhat higher than the former, the index light will be a blurred and uniform illumination at the object plane, so there is no problem. On the projection plane, a high-luminance index image is formed in the background of uniform illumination light, so it is possible to detect the imaging position of the index image.

更に、本実施例は物体面の照明を落射照明により行なっ
たが、本発明はこれに限らず、透過照明により行なって
も良い。
Further, in this embodiment, the object plane is illuminated by epi-illumination, but the present invention is not limited to this, and transmitted illumination may be used.

(発明の効果〉 以上説明してきたように本発明によれば、不可視光で成
る指標光を物体面に投射してその反射光による指標像か
ら焦点検出を行なうようにしても、指標投影面におる受
光部材の受光面と物体面とが共役でないため、観察対象
となる物体面の反則率の異なるパターンは受光部材上に
ぼけ像として結像されるため、物体面のパターンにより
偽りの焦点誤差信号を生ずることがなく、精度の高いオ
ートフォーカスを行なうことができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, even if the index light made of invisible light is projected onto the object plane and focus detection is performed from the index image formed by the reflected light, the index projection plane Since the light-receiving surface of the light-receiving member and the object plane are not conjugate, patterns with different fouling rates on the object surface to be observed are formed as blurred images on the light-receiving member, resulting in false focus errors due to the pattern on the object surface. Highly accurate autofocus can be performed without generating a signal.

尚、実施例特有の効果として、受光部材の受光面におけ
る焦点ずれに応じた指標像の移動を実現するための瞳分
割として、パイプリズムを使用し、パイプリズムにより
指標光を2つに分けてそれぞれ受光部材に指標像を結像
させることにより、焦点誤差による指標像の移動方向と
物体面の傾き及び物体面のパターンによる指標像の移動
方向の相違に基づいて物体面の傾き及び物体面のパター
ンの影響を除去した焦点誤差信号を得ることができ、こ
れによって物体面の傾きや物体面上のパターンの影響を
受けることなく精度の高いオートフォーカスを行なうこ
とができる。
Note that, as an effect unique to the embodiment, a pipe rhythm is used as a pupil division to realize movement of the index image according to the focal shift on the light receiving surface of the light receiving member, and the index light is divided into two by the pipe rhythm. By forming index images on the respective light-receiving members, the tilt of the object surface and the tilt of the object surface are determined based on the differences in the moving direction of the index image and the tilt of the object surface due to focus errors, and the difference in the moving direction of the index image due to the pattern of the object surface. It is possible to obtain a focus error signal from which the influence of the pattern has been removed, and thereby it is possible to perform highly accurate autofocus without being influenced by the inclination of the object plane or the pattern on the object plane.

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

第1図は本発明の基本概念を示した説明図、第2図は落
射照明型顕微鏡における本発明の一実施例を示した説明
図、第2a図は第2図にあける指標売先による焦点検出
用の光路を示した説明図、第3図は第2図の焦点検出系
に設けたシリントリカルレンズの機能を示した説明図、
第4図は第2図の焦点検出系の具体的な一実施例を示し
た説明図、第5図は第4図の瞳分割用フィルタを取出し
て示した説明図、第6図は光束の一部カットによる指標
像の移動と強度分布を示した説明図、第7図は本発明に
おける照明光学系の他の実施例を示した説明図、第8図
は本発明のパイプリズムを用いた瞳分割を示した説明図
、第9図はパイプリズムによる合焦時と合焦ずれ時の指
標像の結像及び強度分布を示した説明図、第10図は物
体面が傾いたときの指標像の移動と強度分布を示した説
明図、第11図はパイプリズムによる瞳分割で得られる
物体面パターンによる指標像とその重心移動を示した説
明図、第12図はパイプリズムによる瞳分割に基づく焦
点誤差信号の検出及びオートフォーカス制御の一実施例
を示したブロック図、第13図は本発明の他の基本構成
を示した説明図である。 1.2:対物レンズ 3:物体面 4:像面 5:焦点検出用スリット 6:指標光の投影面 7:指標像の結像面 8ニジリントリカルレンズ 9.9△、9B:受光部材 11:ダイクロイックミラー(可視光透過、不可視光反
射) 12:ハーフミラ− 14:視野絞り 15:光源 17:開口絞り 16.33:集光レンズ 18.25,26,24ニリレーレンズ19:演算手段 20:駆動手段 22:指標像 23ニジリントリカルレンズの指標像 24:指標像 27:光軸 28:境界線 32:指標像形成用光源 36:パイプリズム 42.43,44,45,53.58 :プリアンプ4
6.47.55:加算回路 48.49,52:減算回路 50.5に割算回路 54.56:ローバスフィルタ 57:モータドライブ回路 59:タコジェネレータ 60:ステージ駆動モータ 61:検査用ステージ
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention in an epi-illumination microscope, and Fig. 2a is a focus based on the index sales target provided in Fig. 2. An explanatory diagram showing the optical path for detection, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the function of the cylindrical lens provided in the focus detection system of FIG. 2,
Fig. 4 is an explanatory diagram showing a specific embodiment of the focus detection system in Fig. 2, Fig. 5 is an explanatory diagram showing the pupil division filter shown in Fig. An explanatory diagram showing the movement and intensity distribution of the index image due to a partial cut, Fig. 7 is an explanatory diagram showing another embodiment of the illumination optical system according to the present invention, and Fig. 8 is an explanatory diagram showing another embodiment of the illumination optical system according to the present invention. An explanatory diagram showing pupil division, Fig. 9 is an explanatory diagram showing the formation and intensity distribution of the index image when in focus and out of focus by pipe rhythm, and Fig. 10 is an explanatory diagram showing the index when the object plane is tilted. An explanatory diagram showing the image movement and intensity distribution. Figure 11 is an explanatory diagram showing the index image and its center of gravity movement based on the object plane pattern obtained by pupil division using pipe rhythm. FIG. 13 is an explanatory diagram showing another basic configuration of the present invention. 1.2: Objective lens 3: Object plane 4: Image plane 5: Focus detection slit 6: Projection plane of index light 7: Image formation plane of index image 8 Nijilintrical lens 9.9Δ, 9B: Light receiving member 11 : Dichroic mirror (transmits visible light, reflects invisible light) 12: Half mirror 14: Field diaphragm 15: Light source 17: Aperture diaphragm 16. 33: Condensing lens 18. 25, 26, 24 relay lens 19: Calculating means 20: Driving means 22: Index image 23 Index image 24 of the lindrical lens: Index image 27: Optical axis 28: Boundary line 32: Index image forming light source 36: Pipe rhythm 42. 43, 44, 45, 53. 58: Preamplifier 4
6.47.55: Addition circuit 48.49, 52: Subtraction circuit 50.5 and division circuit 54.56: Low-pass filter 57: Motor drive circuit 59: Tacho generator 60: Stage drive motor 61: Inspection stage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物体面に照明光を照射する照明手段と;該照明手
段により照明された前記物体面からの物体光を物体像と
して物体投影面に結像させる対物レンズを有する観察手
段と;前記物体面に向けて指標光を照射する指標照射手
段と;前記物体面で反射され前記対物レンズを通過した
前記指標光を指標像として指標投影面に結像させる指標
投影手段と;前記物体面と前記対物レンズとの間隔に応
じて前記指標投影面上で前記指標像を移動させるために
、前記対物レンズの瞳の片側を主に通過した前記指標光
が前記指標像として前記指標投影面に結像されるよう規
定する規定手段と;該指標投影面に配置されて前記指標
像を受け、該指標像の結像位置に対応した出力を発生す
る受光手段と;該受光手段の出力に基づいて前記物体面
と前記対物レンズとの間隔を制御して前記物体投影面に
前記物体面の像を合焦させる間隔制御手段とを有する焦
点検出装置において、 前記対物レンズに関して前記物体投影面と非共役な位置
に前記指標像が結像する前記指標投影面を設定し、そこ
に前記受光手段を配置することを特徴とする焦点検出装
置。
(1) Illumination means for irradiating illumination light onto an object surface; Observation means having an objective lens for forming an object image on an object projection plane using object light from the object surface illuminated by the illumination means; an index irradiation means for irradiating an index light toward the surface; an index projection means for forming the index light reflected by the object surface and passed through the objective lens on an index projection plane as an index image; In order to move the index image on the index projection plane according to the distance from the objective lens, the index light that has mainly passed through one side of the pupil of the objective lens is formed as the index image on the index projection plane. a light receiving means disposed on the target projection surface to receive the target image and generate an output corresponding to the imaging position of the target image; A focus detection device comprising: an interval control means for controlling an interval between an object plane and the objective lens to focus an image of the object plane on the object projection plane, wherein the objective lens is non-conjugate with the object projection plane. A focus detection device characterized in that the index projection plane on which the index image is formed is set at a position, and the light receiving means is disposed there.
(2)前記規定手段は前記対物レンズの瞳位置と共役な
位置に配設された光分割器(36)であり、該光分割器
は前記指標光を該対物レンズの瞳の一方側を通過した第
1指標光と他方側を通過した第2指標光とに分割し、 前記指標投影手段は、前記第1指標光を第1指標像とし
て第1指標投影面に、前記第2指標光を第2指標像とし
て第2指標面に、それぞれ結像させ、 前記受光手段は、前記第1指標投影面に配置され前記第
1指標像の結像位置に対応した第1出力を発生する第1
受光器と、前記第2指標投影面に配置され前記第2指標
像の結像位置に対応した第2出力を発生する第2受光器
とを含み、 前記間隔制御手段は、前記第1出力と前記第2出力との
減算を行なう減算回路(52)を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の焦点検出装置。
(2) The defining means is a light splitter (36) disposed at a position conjugate with the pupil position of the objective lens, and the light splitter passes the index light through one side of the pupil of the objective lens. the first index light passing through the other side, and the second index light passing through the other side; images are respectively formed on the second index plane as second index images, and the light receiving means is arranged on the first index projection plane and generates a first output corresponding to the imaging position of the first index image.
a second light receiver disposed on the second target projection plane and generating a second output corresponding to the imaging position of the second target image; The focus detection device according to claim 1, further comprising a subtraction circuit (52) that performs subtraction with the second output.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0342611A (en) * 1989-07-10 1991-02-22 Nikon Corp Automatic focusing device for vertical illumination type microscope
JP2008122612A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Olympus Corp Focus detecting device

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