(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとを光学系の像面に結像させ、その像を観察する測定対象物に投影し、第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとの相互位置を調整して焦点合わせを行うフォーカス検出ユニットにおいて、
第１光軸上に位置する合焦パターンを観察する測定対象物に投影するとともに、第２光軸上に位置する合焦パターンを観察する測定対象物に投影する投影手段と、
前記第１の合焦パターンおよびこの第１の合焦パターンに対応する第２の合焦パターンを複数対備えた１つの合焦パターン形成部材と、
前記合焦パターン形成部材を切り換え動作させ、この合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンを前記第１光軸上に位置させるとともに、その第１の合焦パターンに対応する第２の合焦パターンを前記第２光軸上に位置させる切換手段と、
を備えたことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記第１の合焦パターンは帯輪状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記帯輪状パターンと同心でかつ中心からの距離が異なる帯輪状パターンを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記第１の合焦パターンは半帯輪状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記半帯輪状パターンと線対称の半帯輪状パターンを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記第１の合焦パターンは複数の三角形を並設した三角形列パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記三角形列パターンを挟んで配置された少なくとも２列の三角形列パターンを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項５】
請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記第１の合焦パターンは内部を複数の菱形形状に区画した大菱形形状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記大菱形形状パターン内に区画された区画菱形形状内に配置される複数の小菱形形状パターンを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記第１の合焦パターンおよび前記第２の合焦パターンは、照明される部分がジャストフォーカス時に互いに一致する形状に形成され、
両合焦パターンの照明される部分を補色の関係となる色で照明することを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記投影手段は、光軸上に配置された光源と、この光源から光軸に対して直角に出射された光束を前記光軸と平行な方向へ反射させ前記合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラーと、前記合焦パターン形成部材を透過した光束を前記光軸に向かって反射させる一対のミラーと、この一対のミラー間の光軸上に配置され各ミラーによって反射された光束を一対の斜面に入射させるプリズムと、このプリズムの前方に配置され投影レンズとを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットにおいて、
前記投影手段は、光軸上に配置された光ファイバと、この光ファイバの先端に配置されたプリズムと、このプリズムによって光軸に対して直角に反射された光束を前記光軸と平行な方向へ反射させ前記合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラーと、前記合焦パターン形成部材を透過した光束を前記光軸に向かって反射させる一対のミラーと、この一対のミラー間の光軸上に配置され各ミラーによって反射された光束を一対の斜面に入射させるプリズムと、このプリズムの前方に配置され投影レンズとを含むことを特徴とするフォーカス検出ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットを備えるとともに、
前記投影手段によって投影された像を測定対象物に結像させる対物レンズを有することを特徴とする光学式測定機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカス検出ユニットおよびそれを備えた光学式測定機に関する。詳しくは、第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとを光学系の像面に結像させ、その像を観察する測定対象物に投影し、第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとの相互位置を調整して焦点合わせを行うフォーカス検出ユニットおよびそれを備えた光学式測定機に関する。
【０００２】
【背景技術】
顕微鏡などの光学式測定機において、焦点合わせを行う方式として、スプリットプリズムを用いた線像ずれ合わせ方式、あるいは、ダブル線の間にシングル線を挟み込んで焦点合わせを行う挟み込み方式が知られている。
前者の方式では、スプリットプリズムが複雑な構造であるため、被検物全体を覆う大きさになってしまい、焦点がずれている場合には、ターゲット像の縦線が中央で左右にずれるだけでなく、焦点合わせがしにくいという問題がある。
後者の方式は、光学系が２系列になるため、光学系が繁雑で、その調整に手間取るという問題がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に、これらの問題を解消できるフォーカス検出ユニットを提案した（特開平１０−１４２５１５号公報参照）。
これは、照準ダブル線と照準シングル線を顕微鏡光学系の像面に結像させ、観察する被検物にその像を投影して、照準ダブル線の中央に照準シングル線を挟み込むように調整し焦点合わせを行うフォーカス検出ユニットにおいて、第１光源と第１光源からの光軸上に前記照準ダブル線を形成するように配置されたダブルスリットマスクと、第２光源と第２光源からの光軸上に前記照準シングル線を形成するように配置されたシングルスリットマスクと、任意角度の稜を形成する第１側面および第２側面と前記稜に対向する平面とにより三角柱を構成し、それぞれ第１側面と第２側面に入射された前記照準ダブル線と照準シングル線を前記稜前方に反射させるプリズムと、前記プリズムの稜前方に配置され反射された前記照準ダブル線と照準シングル線とを結像させ、観察する被検物に前記照準ダブル線と照準シングル線の像を投影する投影レンズと、を有する構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したフォーカス検出ユニットは、指定の観察倍率に対してパターン像の大きさが変わらないので、次のような欠点がある。
▲１▼  測定面上に、照準ダブル線像と照準シングル線像とを投影して挟み込むと、線像の幅が固定されるため、機械加工面の引き目の大きさと一致すると認識しづらくなる。たとえば、図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、凹凸を有するワークの場合、凹凸がスリット像と重なると、段差の影響を受けてスリット像の隙間を調整しづらくなる。
▲２▼  微小部分に焦点を合わせる場合、対物レンズの倍率を変更しなければならず、対物レンズを１個しか装備していない測定顕微鏡では、レンズを交換する必要があり、作業性が低下する。
▲３▼  照明光源を２箇所に配置しているため、光学部品が少ないが、ランプが２個でコスト高になる。
【０００５】
本発明の目的は、種々の測定対象物に適用することができるとともに、コストも低減できるフォーカス検出ユニットおよびそれを備えた光学式測定機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォーカス検出ユニットおよび光学式測定機は、上記目的を達成するために、次の構成を備える。
請求項１に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとを光学系の像面に結像させ、その像を観察する測定対象物に投影し、第１の合焦パターンと第２の合焦パターンとの相互位置を調整して焦点合わせを行うフォーカス検出ユニットにおいて、第１光軸上に位置する合焦パターンを観察する測定対象物に投影するとともに、第２光軸上に位置する合焦パターンを観察する測定対象物に投影する投影手段と、前記第１の合焦パターンおよびこの第１の合焦パターンに対応する第２の合焦パターンを複数対備えた１つの合焦パターン形成部材と、前記合焦パターン形成部材を切り換え動作させ、この合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンを前記第１光軸上に位置させるとともに、その第１の合焦パターンに対応する第２の合焦パターンを前記第２光軸上に位置させる切換手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、合焦パターン形成部材には複数対の第１、第２の合焦パターンが設けられ、これらを切換手段によって切換できるようにしたので、種々の測定対象物に適応できる。
たとえば、測定対象物の機械加工面に焦点合わせを行う場合でも、その機械加工面の引き目に一致することがない合焦パターンに切り換えて使用すれば、凹凸などを有する測定対象物に対しても容易に焦点合わせが可能になる。
また、対物レンズを１個しか装備していない測定顕微鏡などにおいて、微小部分に焦点合わせを行う場合でも、大きさの異なる合焦パターンに切り換えて使用すれば、レンズを交換することなく、焦点合わせが可能である。
【０００８】
請求項２に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記第１の合焦パターンは帯輪状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記帯輪状パターンと同心でかつ中心からの距離が異なる帯輪状パターンを含むことを特徴とする。
この発明によれば、合焦パターンが帯輪状であるから、方向性のある測定対象物や、粗さのある測定対象物に対しても、合焦パターンの視認性が向上するので、安定した焦点合わせが可能である。とくに、帯輪状の隙間の幅の変化に注目すれば、正確に焦点合わせが可能となるばかりでなく、方向性なく焦点合わせを行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記第１の合焦パターンは半帯輪状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記半帯輪状パターンと線対称の半帯輪状パターンを含むことを特徴とする。ここで、半帯輪状とは、半円形状、コ字型形状など、ジャストフォーカス時に第１および第２の合焦パターンが閉ループを構成するものであればよい。
請求項４に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記第１の合焦パターンは複数の三角形を並設した三角形列パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記三角形列パターンを挟んで配置された少なくとも２列の三角形列パターンを含むことを特徴とする。ここで、第１および第２の合焦パターンを構成する三角形の形状は、特に問わないが、正三角形や二等辺三角形などがよい。
請求項５に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記第１の合焦パターンは内部を複数の菱形形状に区画した大菱形形状パターンを含み、前記第２の合焦パターンは前記大菱形形状パターン内に区画された区画菱形形状内に配置される複数の小菱形形状パターンを含むことを特徴とする。
これらの発明によっても、請求項２に記載の発明と同等な効果が期待できる。
【００１０】
請求項６に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１に記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記第１の合焦パターンおよび前記第２の合焦パターンは、照明される部分がジャストフォーカス時に互いに一致する形状に形成され、両合焦パターンの照明される部分を補色の関係となる色で照明することを特徴とする。
この発明によれば、第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを補色の関係となる色で照明すると、パターンが重なった部分の色が消える。そのため、色が消えることによって焦点合わせが行え、かつ、焦点が合った位置では、パターン像の色が消えるため測定対象物の観察がより認識しやすくなる。しかも、パターンを消灯したり、切り換えるような作業も不要なため、操作性の一層の向上が可能である。
【００１１】
請求項７に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記投影手段は、光軸上に配置された光源と、この光源から光軸に対して直角に出射された光束を前記光軸と平行な方向へ反射させ前記合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラーと、前記合焦パターン形成部材を透過した光束を前記光軸に向かって反射させる一対のミラーと、この一対のミラー間の光軸上に配置され各ミラーによって反射された光束を一対の斜面に入射させるプリズムと、このプリズムの前方に配置され投影レンズとを含むことを特徴とする。
この発明によれば、投影手段が、光源と、二対のミラーと、プリズムと、投影レンズとによって構成されているから、つまり、１つの光源によって構成されているから、従来の照明光源を２箇所に配置したものに比べ、コストダウンできる。
【００１２】
請求項８に記載の発明（フォーカス検出ユニット）は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットにおいて、前記投影手段は、光軸上に配置された光ファイバと、この光ファイバの先端に配置されたプリズムと、このプリズムによって光軸に対して直角に反射された光束を前記光軸と平行な方向へ反射させ前記合焦パターン形成部材に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラーと、前記合焦パターン形成部材を透過した光束を前記光軸に向かって反射させる一対のミラーと、この一対のミラー間の光軸上に配置され各ミラーによって反射された光束を一対の斜面に入射させるプリズムと、このプリズムの前方に配置され投影レンズとを含むことを特徴とする。
この発明によれば、前記請求項７に記載の発明における光源に代えて、光ファイバおよびプリズムが用いられているから、請求項７に記載の発明と同等な効果が期待できるとともに、光学系に対する熱的影響を少なくできる。
【００１３】
請求項９に記載の発明（光学式測定機）は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフォーカス検出ユニットを備えるとともに、前記投影手段によって投影された像を測定対象物に結像させる対物レンズを有することを特徴とする。
この発明によれば、複数対の第１、第２の合焦パターンを切換手段によって切換できるようにしたフォーカス検出ユニットを備えた光学式測定機であるため、種々の測定対象物の寸法などを正確に測定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の光学式測定機を示している。同光学式測定機は、フォーカス検出ユニット１と、このフォーカス検出ユニット１により投影された像を測定対象物に結像させる対物レンズ２と、この対物レンズ２とフォーカス検出ユニット１との間に配置されたハーフミラー３とを備えた顕微鏡である。ハーフミラー３で半反射された像を接眼レンズ（図示省略）を介して肉眼で観察できるようになっている。なお、これらの光学系（フォーカス検出ユニット１、対物レンズ２、ハーフミラー３）は、測定対象物に対して接近、離間（具体的には、測定対象物に対して上下動）できるようになっている。
【００１５】
フォーカス検出ユニット１は、第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを複数対備えた合焦パターン形成部材としてのスライド板１０と、このスライド板１０に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンとの像が観察する測定対象物に投影されるように、前記スライド板１０を切り換える切換手段２０と、この切換手段２０によって切り換えられた合焦パターンの像を観察する測定対象物に投影する投影手段３０とを備える。
【００１６】
投影手段３０は、前記対物レンズ２の光軸Ｌ０上に配置された光源としてのランプ３１と、このランプ３１から左右（光軸Ｌ０に対して直角）に出射された光束を前記光軸Ｌ０と平行な方向Ｌ１，Ｌ２へ反射させ前記スライド板１０に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラー３２Ａ，３２Ｂと、前記スライド板１０を透過した光束を前記光軸Ｌ０に向かって反射させる一対のミラー３３Ａ，３３Ｂと、この一対のミラー３３Ａ，３３Ｂ間の光軸Ｌ０上に配置され各ミラー３３Ａ，３３Ｂによって反射された光束を任意角度の稜を形成する一対の斜面３４Ａ，３４Ｂに入射させるプリズム３４と、このプリズム３４の前方に配置された投影レンズ３５とから構成されている。
【００１７】
スライド板１０には、図２に示すように、２つのパターン描画部材１１，１２が取り付けられている。パターン描画部材１１には、２つの第１の合焦パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂがスライド方向に間隔を隔てて描画されている。パターン描画部材１２には、第１の合焦パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂと対応する２つの第２の合焦パターンＰ２Ａ，Ｐ２Ｂがスライド方向に間隔を隔てて描画されている。つまり、これらのパターン描画部材１１，１２には、第１の合焦パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂと、これに対応する第２の合焦パターンＰ２Ａ，Ｐ２Ｂが複数対（２対）設けられている。
【００１８】
ここで、第１の合焦パターンＰ１Ａおよびこれに対応する第２の合焦パターンＰ２Ａは、図３（Ａ）（Ｂ）に示す形状である。つまり、第１の合焦パターンＰ１Ａは、図３（Ａ）に示すように、上下の分離線を挟んで下側に互いに平行な３本のスリットＳ１〜Ｓ３と、このスリットＳ１〜Ｓ３の下端を接続する１本のスリットＳ４からなる「山」型形状である。第２の合焦パターンＰ２Ａは、上下の分離線を挟んで上側に互いに平行な２本のスリットＳ５，Ｓ６と、このスリットＳ５，Ｓ６の上端を接続する１本のスリットＳ７からなる「下向きコ」型形状である。
第１の合焦パターンＰ１Ｂおよびこれに対応する第２の合焦パターンＰ２Ｂは、図４（Ａ）（Ｂ）に示す形状である。つまり、第１の合焦パターンＰ１Ａは、図４（Ａ）に示すように、同心でかつ半径ｒ１，ｒ２の異なる２つの帯輪状パターンＲ１，Ｒ２を含む形状である。第２の合焦パターンＰ２Ｂは、帯輪状パターンＲ１，Ｒ２と同心でかつ半径ｒ３が帯輪状パターンＲ１，Ｒ２の半径ｒ１，ｒ２と異なる（ｒ１＜ｒ３＜ｒ２）１つの帯輪状パターンＲ３を含む形状で、これらの間（つまり、Ｒ１，Ｒ２とＲ３との間）に隙間ができる帯幅に形成されている。
【００１９】
切換手段２０は、図２に示すように、ベース２１と、このベース２１に対して前記スライド板１０を往復動自在に保持する保持部材２２と、前記スライド板１０にそのスライド方向へ突設された切換ノブ２３と、この切換ノブ２３によってスライド板１０がスライドされたとき、いずれかの第１の合焦パターンが光軸Ｌ１上に位置しかつそれに対応する第２の合焦パターンが光軸Ｌ２上に位置するようにスライド板１０を位置決めする位置決め手段２４とから構成されている。位置決め手段２４は、前記ベース２１の両側に設けられ先端にローラを有する板ばね２５，２６と、前記スライド板１０の下面に形成された２つのＶ溝２７，２８とから構成されている。
【００２０】
このような構成において、切換手段２０の切換操作によって、たとえば、第１の合焦パターンＰ１Ａおよび第２の合焦パターンＰ２Ａを光軸Ｌ１，Ｌ２上に位置させる。ここで、測定対象物に対して顕微鏡の焦点が合った場合、つまり、ジャストフォーカス１０２の場合では、図５（Ａ）に示すように、第１の合焦パターンＰ１Ａの中央に第２の合焦パターンＰ２Ａが位置される。
一方、焦点より手前の場合、つまり、前ピン１０２の場合、または、焦点より後方の場合、つまり、後ピン１０３の場合では、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、第１の合焦パターンＰ１Ａの中央に対して第２の合焦パターンＰ２Ａがどちらかに偏って位置される。従って、このような場合には、光学系（フォーカス検出ユニット１、対物レンズ２、ハーフミラー３）を、測定対象物に対して上下動させながら、第１の合焦パターンＰ１Ａの中央に第２の合焦パターンＰ２Ａが位置するように調整する。
【００２１】
また、切換手段２０の切換操作によって、第１の合焦パターンＰ１Ｂおよび第２の合焦パターンＰ２Ｂを光軸Ｌ１，Ｌ２上に位置させた状態において、光学系（フォーカス検出ユニット１、対物レンズ２、ハーフミラー３）を、測定対象物に対して上下動させると、合焦パターンは図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように変化する。
つまり、ジャストフォーカス１０２の場合では、図６（Ａ）に示すように、第１の合焦パターンＰ１Ｂと第２の合焦パターンＰ２Ｂとの隙間が全周に亘って一定となるが、前ピン１０２および後ピン１０３の場合では、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すように、第１の合焦パターンＰ１Ｂと第２の合焦パターンＰ２Ｂとの隙間変化が生じるから、この隙間を見ながら焦点合わせが可能となる。
とくに、この合焦パターンＰ１Ｂ，Ｐ２Ｂでは、測定対象物の測定面が機械の引目によって凹凸がある場合でも、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、機械加工面の凹凸と合焦パターンＰ１Ｂ，Ｐ２Ｂの方向が一致することがないので、機械加工を施した測定対象物でも焦点合わせが可能である。
【００２２】
従って、本実施形態によれば、スライド材１０には二対の第１、第２の合焦パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂ、Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂが設けられ、これらを切換手段２０によって光軸Ｌ１，Ｌ２上に切換できるようにしたので、種々の測定対象物に適応できる。
たとえば、測定対象物の機械加工面に焦点合わせを行う場合でも、その機械加工面の引き目に一致することがない合焦パターンに切り換えて使用すれば、凹凸などを有する測定対象物に対しても容易かつ正確に焦点合わせが可能になる。また、対物レンズを１個しか装備していない測定顕微鏡において、微小部分に焦点合わせを行う場合でも、大きさの異なる合焦パターンを切り換えて使用すれば、レンズを交換することなく、焦点合わせが可能である。
【００２３】
また、第１の合焦パターンとして、帯輪状パターンＲ１，Ｒ２を含んで構成するとともに、第２の合焦パターンとして、帯輪状パターンＲ１，Ｒ２と同心でかつ中心からの距離が異なる帯輪状パターンＲ３を含んで構成したので、方向性のある測定対象物や、粗さのある測定対象物に対しても、合焦パターンの視認性が向上するので、安定した焦点合わせが可能である。とくに、帯輪状の隙間の幅の変化に注目すれば、正確に焦点合わせが可能となるばかりでなく、方向性なく焦点合わせを行うことができる。
【００２４】
また、投影手段３０を、ランプ３１と、このランプ３１から左右に出射された光束を前記光軸Ｌ０と平行な方向へ反射させスライド材１０に描画されたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラー３２Ａ，３２Ｂと、前記スライド板１０を透過した光束を前記光軸Ｌ０に向かって反射させる一対のミラー３３Ａ，３３Ｂと、この一対のミラー３３Ａ，３３Ｂ間の光軸上に配置され各ミラー３３Ａ，３３Ｂによって反射された光束を一対の斜面３４Ａ，３４Ｂに入射させるプリズム３４と、このプリズム３４の前方に配置された投影レンズ３５とを含んで構成したので、つまり、１つのランプ３１によって構成されているから、従来の照明光源を２箇所に配置したものに比べ、コストダウンできる。
【００２５】
また、切換手段２０を、ベース２１と、このベース２１に対してスライド板１０を往復動自在に保持する保持部材２２と、スライド板１０に突設された切換ノブ２３と、この切換ノブ２３によってスライド板１０がスライドされたとき、いずれかの第１の合焦パターンが光軸Ｌ１上に位置しかつそれに対応する第２の合焦パターンが光軸Ｌ２上に位置するようにスライド板１０を位置決めする位置決め手段２４とから構成したので、スライド板１０を所定位置に正確に位置決めできる。しかも、位置決め手段２４は、ベース２１の両側に設けられ先端にローラを有する板ばね２５，２６と、スライド板１０の下面に形成された２つのＶ溝２７，２８とから構成されているから、つまり、板ばね２５，２６がスライド板１０を押し付けているから、保持部材２２とスライド板１０とのがたつきを小さくできる。
【００２６】
また、フォーカス検出ユニット１と、このフォーカス検出ユニット１の投影手段３０によって投影された像を測定対象物に結像させる対物レンズ２とを含む顕微鏡によれば、種々の測定対象物の寸法などを正確に測定できる。
【００２７】
なお、前記実施形態において、第１の合焦パターンＰ１Ａおよび第２の合焦パターンＰ２Ａを、図８に示すように、配置してもよい。つまり、第１の合焦パターンＰ１Ａを構成する３本のスリットＳ１〜Ｓ３の間に、第２の合焦パターンＰ２Ａを構成する２本のスリットＳ５，Ｓ６が挿入されるように配置してもよい。このようにすれば、スリットＳ１〜Ｓ３とスリットＳ５，Ｓ６との間隔をより正確に視認できる。
【００２８】
また、第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンとしては、前記実施形態で述べた形状に限らず、半帯輪状パターン、三角形列パターン、菱形形状パターン、線状パターン、色を変えたパターンなどでもよい。
たとえば、半帯輪状パターンとしては、図９に示すように、同心でかつ半径の異なる３つの半帯輪状パターンからなる第１の合焦パターンＰ１Ｃ（斜線部分）と、この第１の合焦パターンＰ１Ｃと線対称な第２の合焦パターンＰ２Ｃ（黒色部分）とから構成してもよい。
また、図１０に示すように、前記第１の合焦パターンＰ１Ｃおよび第２の合焦パターンＰ２Ｃを、矩形半輪状に形成した第１の合焦パターンＰ１Ｄ（斜線部分）および第２の合焦パターンＰ２Ｄ（黒色部分）とから構成してもよい。
また、図１１に示すように、ジャストフォーカス時の像が内部に矩形部を有する円盤形状になるように、半円盤状パターンに形成した第１の合焦パターンＰ１Ｅ（斜線部分）と第２の合焦パターンＰ２Ｅ（黒色部分）とから構成してもよい。
【００２９】
三角形状パターンとしては、図１２に示すように、複数の三角形を並設した２列の三角形列パターンを含む第１の合焦パターンＰ１Ｆ（斜線部分）と、前記１つの三角形列パターンを挟んで２列の三角形列パターンを配置した第２の合焦パターンＰ２Ｆ（黒色部分）とから構成してもよい。この場合、これらの第１および第２の合焦パターンを構成する三角形の形状は、特に問わないが、正三角形や二等辺三角形などがよい。
また、図１３に示すように、２つの三角形パターンを隣接並設した第１の合焦パターンＰ１Ｇと、ジャストフォーカス時に第１の合焦パターンＰ１Ｇの中央に配置される１つの三角形からなる第２の合焦パターンＰ２Ｇとから構成してもよい。
【００３０】
菱形形状パターンとしては、図１４に示すように、内部を４つの菱形形状に区画した大菱形形状パターンからなる第１の合焦パターンＰ１Ｈと、この大菱形形状パターンの各区画室内に僅かな隙間をもって配置された４つの小菱形形状パターンからなる第２の合焦パターンＰ２Ｈとから構成してもよい。
【００３１】
線状パターンとしては、図１５に示すように、互いに平行で一定間隔隔てて配置された３本の短線からなる第１の合焦パターンＰ１Ｊと、ジャストフォーカス時に第１の合焦パターンＰ１Ｊの３本の短線の中央に配置される２本の長線からなる第２の合焦パターンＰ２Ｊとから構成してもよい。
また、図１６に示すように、互いに平行で一定間隔隔てて配置された２つの矩形枠線からなる第１の合焦パターンＰ１Ｉと、ジャストフォーカス時に第１の合焦パターンＰ１Ｉの２つの矩形枠線の中央に配置される１本の長線からなる第２の合焦パターンＰ２Ｉとから構成してもよい。
【００３２】
色を変えたパターンとしては、図１７に示すように、第１の合焦パターンＰ１Ｋと第２の合焦パターンＰ２Ｋを、照明される部分がジャストフォーカス時に互いに一致する形状（同一の大きさの円）に形成され、両合焦パターンの照明される部分を補色の関係となる色で照明するよにしてもよい。
このようにすれば、パターンが重なった部分の色が消える。そのため、色が消えることによって焦点合わせが行え、かつ、焦点が合った位置では、パターン像の色が消えるため測定対象物の観察がより認識しやすくなる。しかも、パターンを消灯したり、切り換えるような作業も不要なため、操作性の一段の向上が可能である。
【００３３】
また、投影手段３０についても、前記実施形態で述べた構成に限らず、他の構成でもよい。
たとえば、図１８に示すように、光ファイバ３７と、この光ファイバ３７の先端に配置されたプリズム３８と、このプリズム３８によって左右（光軸Ｌ０に対して直角）に反射された光束を前記光軸Ｌ０と平行な方向へ反射させ前記スライド板１０に備えられたいずれかの第１の合焦パターンとそれに対応する第２の合焦パターンに照射する一対のミラー３２Ａ，３２Ｂと、前記スライド板１０を透過した光束を前記光軸Ｌ０に向かって反射させる一対のミラー３３Ａ，３３Ｂと、この一対のミラー３３Ａ，３３Ｂ間の光軸Ｌ０上に配置され各ミラー３３Ａ，３３Ｂによって反射された光束を一対の斜面３４Ａ，３４Ｂに入射させるプリズム３４と、このプリズム３４の前方に配置され投影レンズ３５とを含む構成でもよい。
このようにすれば、前記実施形態のランプ３１に代えて、光ファイバ３７およびプリズム３８を用いただけであるから、前記と同様な効果が期待できるとともに、光学系に対する熱的影響を少なくできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のフォーカス検出ユニットおよび光学式測定機によれば、種々の測定対象物に適用することができるとともに、コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォーカス検出ユニットを備えた光学式測定機の一実施形態を示す図である。
【図２】同上実施形態におけるスライド板および切換手段を示す図である。
【図３】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ａおよび第２の合焦パターンＰ２Ａを示す図である。
【図４】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ｂおよび第２の合焦パターンＰ２Ｂを示す図である。
【図５】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ａおよび第２の合焦パターンＰ２Ａの変化の様子を示す図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図６】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ｂおよび第２の合焦パターンＰ２Ｂの変化の様子を示す図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図７】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ｂおよび第２の合焦パターンＰ２Ｂを、測定対象物の機械加工面に投影したときの様子を示す図である。
【図８】同上実施形態における第１の合焦パターンＰ１Ａおよび第２の合焦パターンＰ２Ａの変形例を示す図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図９】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを半輪状パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１０】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを半矩形輪状パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１１】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、内部に矩形部を有する半円状パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１２】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、複数の三角形を並設した三角形列パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１３】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、３つの三角形によって構成した図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１４】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、菱形形状パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１５】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、線状パターンとした図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１６】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、台形枠状パターンと線状パターンとで構成した図で、（Ａ）がジャストフォーカス、（Ｂ）が前ピン、（Ｃ）が後ピンの状態である。
【図１７】第１の合焦パターンおよび第２の合焦パターンを、補色の関係の光で照明したときの図で、（Ａ）が各パターンを示し、また、（Ｂ）がジャストフォーカス、（Ｃ）が前ピン、（Ｄ）が後ピンの状態である。
【図１８】本発明のフォーカス検出ユニットを備えた顕微鏡の他の実施形態を示す図である。
【図１９】従来のフォーカス検出ユニットにおける問題点を示す図である。
【符号の説明】
１    フォーカス検出ユニット
２    対物レンズ
１０  スライド板（合焦パターン形成部材）
２０  切換手段
３０  投影手段
３１  ランプ（光源）
３２Ａ，３２Ｂ  ミラー
３３Ａ，３３Ｂ  ミラー
３４  プリズム
３４Ａ，３４Ｂ  斜面
３５  投影レンズ
３７  光ファイバ
３８  プリズム
Ｐ１Ａ〜Ｋ  第１の合焦パターン
Ｐ２Ａ〜Ｋ  第２の合焦パターン
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  帯輪状パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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