(57)【要約】【課題】透光性被検体の所望の面に容易に焦点合わせが行える焦点検出装置を提供する。【解決手段】焦点検出装置は、対物レンズ２１と、合焦判断のために透光パターンからなる二つの指標像を被検体Ｓに異なる方向から投影する指標投影光学系４０と、被検体Ｓからの反射光を検出する光検出光学系５０とを有している。指標投影光学系４０は光源４１と開口部４２とレンズ４３と光路分割プリズム４５と指標４６とハーフミラー４７とを含み、開口部４２は対物レンズ２１の射出瞳と共役な位置に配置され、光路分割プリズム４５は合焦状態の被検体Ｓと共役な位置に配置されている。光検出光学系５０はハーフミラー５１と一対の光検出器５２ａ，５２ｂとを含み、光検出器５２ａ，５２ｂは合焦状態の被検体Ｓと共役な位置に配置されている。焦点検出装置はさらに、光検出器５２ａ，５２ｂの出力を判定する判定部６１と、その判定結果を出力する出力機器６２とを有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合焦判断のために透光パターンからなる二つの指標像を対物レンズを介して被検体にそれぞれ異なる方向から投影する指標投影光学系と、
前記対物レンズを介した結像面に実質的に配置された少なくとも一つの光検出器を含む光検出光学系と、
前記少なくとも一つの光検出器の出力に基づいて前記被検体の第一の面が合焦面に位置する状態において前記合焦面以外の前記被検体の第二の面からの反射光の存在を検出する判定部とを備えている、焦点検出装置。
【請求項２】
前記光検出光学系は、前記結像面上において前記指標像を外してその片側に配置されたただ一つの光検出器を含み、前記判定部は、前記光検出器の出力の大きさにしたがって前記第一の面に対する前記第二の面の位置を判定する、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記光検出光学系は、前記結像面上において前記指標像を外してその両側に配置された二つの光検出器を含み、前記判定部は、前記二つの光検出器の出力を互いに比較して前記第二の面の有無および前記第一の面に対する前記第二の面の位置を判定する、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記光検出光学系は、前記結像面上において前記指標像を横切ってその両側に延びているただ一つの光検出器を含み、この光検出器は、一直線に整列した複数の光検出素子を有しており、前記判定部は、前記光検出器の左側の複数の光検出素子の出力の総和と右側の複数の光検出素子の出力の総和を互いに比較して前記第二の面の有無および前記第一の面に対する前記第二の面の位置を判定する、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記観察光学系の撮像装置で撮影された像に前記判定部の判定結果を示す視覚的に認識できる表記を重ねる画像処理部と、この画像処理部で得られた画像を表示するモニターとをさらに備えている。請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記判定部の判定結果を示す記号を、前記対物レンズを介した結像面に投影する記号投影光学系をさらに備えている、請求項１に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡の焦点合わせを行うための焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡において、被検体への焦点合わせは必須な操作であり、工業系の顕微鏡検査では、この程度いかんによって構造欠陥の検出などの検査能力が低下することもあり、特に重要な作業である。
【０００３】
このため、焦点合わせに関しては、安定して容易に焦点検出を行える焦点検出装置が考案されており、たとえばＧＢ２０７６１７６Ｂに開示されているような指標投影像を用いた合焦検出装置が知られている。
【特許文献１】ＧＢ２０７６１７６Ｂ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、顕微鏡観察においては、被検体が透光性の材質で構成されている場合が多くある。
【０００５】
たとえば液晶基板の検査では、１ｍｍ以下のガラス基板に対し、基材の傷検査から基板上に形成された配線構造の観察が低倍から高倍にわたり行われる。また、液晶に限らず、リソグラフィー工程により作製されるものでは透光性のレジストパターン観察が行われ、他にも透明膜を通して基材の構造を観察するような場面は多くある。
【０００６】
このような、透光性材質よりなる被検体では、反射面はおもて面だけでなくうら面にも存在し、場合によっては内部界面にも存在する。このため、従来例の焦点検出装置を用いて焦点合わせを行った場合、ある反射面への焦点合わせは容易に行えるが、その面が観察対象の面であるかどうかの判別はできない。観察する被検体のおもて面にある構造とうら面にある構造が既知である場合、観察した構造を手がかりに判断することが多い。
【０００７】
しかし、所望の面に構造が存在している場合でも、焦点合わせを行う段階では非合焦の状態にあり、観察対象の構造は確認できないことも多く、視野内にその構造が入っているかどうかも分からない。したがって、焦点合わせの後に、観察位置を移動させての構造による確認動作や、焦点合わせの動作が再度必要になることがある。
【０００８】
また、ガラス基板の傷検査のように被検体が単純なガラス材である場合には、観察対象面の構造によるおもて面かうら面かの判断は望めず、また、おもて面とうら面の反射率はほぼ同等となるため、明るさによる判断もできない。
【０００９】
このため、大きく光軸方向に移動させて別の面への焦点合わせを行い、検出した二つの反射面の上下関係をＺの操作方向と関連させて判断し、再度焦点を合わせるなどの操作が行われている。
【００１０】
したがって、顕微鏡観察に必須な焦点合わせの作業がより煩雑になり、検査作業の負担となり、疲労の伴う作業となることもがある。
【００１１】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたもので、その目的は、透光性の被検体に対しても、所望の面に容易に焦点合わせが行える焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による焦点検出装置は、合焦判断のために透光パターンからなる二つの指標像を対物レンズを介して被検体にそれぞれ異なる方向から投影する指標投影光学系と、前記対物レンズを介した結像面に実質的に配置された少なくとも一つの光検出器を含む光検出光学系と、前記少なくとも一つの光検出器の出力に基づいて前記被検体の第一の面が合焦面に位置する状態において前記合焦面以外の前記被検体の第二の面からの反射光の存在を検出する判定部とを備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透光性の被検体に対しても、所望の面に容易に焦点合わせが行える焦点検出装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態による焦点検出装置を備えた顕微鏡を図１に示す。図１に示すように、本実施形態における顕微鏡は、被検体Ｓを載置するＸＹＺステージ１０と、被検体Ｓを光学的に観察するための観察光学系２０と、被検体Ｓを照明する落射照明光学系３０と、合焦判断のために透光パターンからなる二つの指標像を被検体Ｓにそれぞれ異なる方向から投影する指標投影光学系４０と、被検体Ｓからの反射光を検出する光検出光学系５０とを有している。
【００１６】
観察光学系２０は、対物レンズ２１と接眼レンズ２２とから構成されている。
【００１７】
落射照明光学系３０は、対物レンズ２１に加えて、光源３１と集光レンズ３２とハーフミラー３３とを含んでいる。ハーフミラー３３は対物レンズ２１と接眼レンズ２２の間に配置されており、落射照明光学系３０の光路を観察光学系２０の光路に結合している。
【００１８】
指標投影光学系４０は、対物レンズ２１に加えて、光源４１と開口部４２とレンズ４３と光路分割プリズム４５と指標４６とハーフミラー４７とを含んでいる。ハーフミラー４７は対物レンズ２１と接眼レンズ２２の間に配置されており、指標投影光学系４０の光路を観察光学系２０の光路に結合している。光源４１はたとえばＬＥＤで構成されてよい。しかし光源４１は、これに限らず、他の任意の発光素子で構成されてよい。開口部４２は、レンズ４３を介して、対物レンズ２１の射出瞳と共役な位置に配置されている。光路分割プリズム４５は、図２に示すように、所定のウェッジ角を持つプリズム４５ａと、プリズム４５ａのウェッジ角の二倍のウェッジ角を持つプリズム４５ｂとを有している。二つのプリズム４５ａ，４５ｂは、傾斜方向を互いに反対向きにして隣接して配置されている。プリズム４５ｂは、傾斜方向に延びる直線のエッジ４５ｂｅがほぼ光軸上に位置するように配置されている。光路分割プリズム４５は、入射光ビームのプリズム４５ｂを通過する部分と通過しない部分とを反対方向に屈折させることにより、入射光ビームを光軸に対して互いに反対側に対称的に偏向された二本の光ビームａ，ｂに分割する。指標４６は、プリズム４５ｂに接するプリズム４５ａの面に設けられている。指標４６は、たとえば、プリズム４５ｂのエッジ４５ｂｅに垂直に延びている一本の直線状の開口を有する遮光膜で構成されている。光路分割プリズム４５は、対物レンズ２１を介して、合焦状態の被検体Ｓと共役な位置に配置されている。
【００１９】
光検出光学系５０は、対物レンズ２１とハーフミラー４７に加えて、ハーフミラー５１と一対の光検出器５２ａ，５２ｂとを含んでいる。ハーフミラー５１は光路分割プリズム４５とハーフミラー４７の間に配置されており、光検出光学系５０の光路を指標投影光学系４０の光路から分岐させている。光検出器５２ａ，５２ｂは、対物レンズ２１を介して、合焦状態の被検体Ｓと共役な位置に配置されている。
【００２０】
顕微鏡はさらに、光検出器５２ａ，５２ｂの出力を判定する判定部６１と、判定部６１による判定結果を出力する出力機器６２とを有している。出力機器６２は、これに限らないが、たとえば表示器で構成してよい。あるいは出力機器６２は、音声出力機器で構成してもよい。ここにおいて音声という用語は音と声を含む。
【００２１】
焦点検出装置は、対物レンズ２１と指標投影光学系４０と光検出光学系５０と判定部６１と出力機器６２とで構成されている。
【００２２】
図１において、光源４１から発した光ビームの一部は開口部４２を通過する。開口部４２を通過した光ビームはレンズ４３を通過して光路分割プリズム４５に入射する。光路分割プリズム４５に入射した光ビームは、指標４６によってその形状が直線状に成形されるとともに、二つのプリズム４５ａ，４５ｂによって光軸に対して互いに反対方向に対称的に偏向された二本の光ビームａ，ｂに分割される。分割された二本の光ビームａ，ｂは、ハーフミラー４７と対物レンズ２１を経た後、観察光学系２０の光軸に対して反対方向から斜めに同じ入射角で被検体Ｓに入射する。二本の光ビームａ，ｂの一方は入射面を基準にして観察光学系２０の視野の一方の側（第一の側たとえば上側）に入射し、二本の光ビームａ，ｂの他方は入射面を基準にして観察光学系２０の視野の他方の側（第二の側たとえば下側）に入射する。その結果、それぞれ指標４６の半分に対応する二つの指標像が被検体Ｓに、観察光学系２０の光軸（対物レンズ２１の中心軸）に対して反対方向から斜めに同じ入射角で投影される。二つの指標像は、それぞれ、観察光学系２０の視野の第一の側と第二の側（たとえば上側と下側）に投影される。二つの指標像はいずれも直線状の透光パターンで、第一の側と第二の側の境界線に垂直に延びている。被検体Ｓに投影された指標像は、落射照明光学系３０からの照明光による被検体Ｓの光学像とともに、観察光学系２０を介した目視によって観察される。
【００２３】
被検体Ｓに投影された二つの指標像は、観察光学系２０の光軸に沿った被検体Ｓの位置に応じて移動する。詳しくは、図３に示すように、被検体Ｓに投影される二つの指標像４８ａ，４８ｂは、非合焦状態では互いにずれて位置し、合焦状態では一直線上に整列する。これにより、指標像４８ａ，４８ｂの横ずれに基づいて合焦判定を容易に行える。
【００２４】
したがって、焦点合わせを行うには、二つの指標像４８ａ，４８ｂが一直線上に整列するように、ＸＹＺステージ１０によって被検体Ｓを観察光学系２０の光軸に沿って移動させて、被検体Ｓと対物レンズ２１の間の距離を調整すればよい。
【００２５】
上述したように光検出光学系５０は一対の光検出器５２ａ，５２ｂを有している。光検出器５２ａ，５２ｂの位置関係を図４に示す。図４は、対物レンズ２１とハーフミラー４７，５１を介した結像面における光検出器５２ａ，５２ｂの配置を示している。図４に示すように、光検出器５２ａ，５２ｂは、合焦状態の指標像４８ａを外してその近くかつその両側すなわち左右にそれぞれ配置されている。
【００２６】
被検体Ｓが不透光性材質からなり、反射面が被検体Ｓのおもて面だけの場合には、光検出器５２ａ，５２ｂには光は入射しない。しかし、被検体Ｓが透光性材質からなり、おもて面とうら面など、複数の反射面を有している場合、図４に示すように、合焦面に位置する反射面で反射された合焦状態の指標像４８ａ，４８ｂのほかに、合焦面から外れた別の反射面で反射された非合焦状態の指標像４９ａ，４９ｂが重なってくる。非合焦状態の指標像４９ａ，４９ｂは、図４に示すように、それぞれ、合焦状態の指標像４８ａ，４８ｂの左右にずれてぼやけている。非合焦状態の指標像４９ａ，４９ｂがそれぞれ合焦状態の指標像４８ａ，４８ｂに対して右にずれるか左にずれるかは、合焦面に位置する反射面と合焦面から外れた反射面との上下関係に依存する。また指標像４９ａと指標像４９ｂとではずれる方向が逆になる。たとえば、図１に示すように、合焦面に位置する反射面が合焦面から外れた反射面の上方に位置する場合すなわちおもて面が合焦面に位置する場合には、非合焦状態の指標像４９ａは合焦状態の指標像４８ａの右に現れる。この場合、合焦面から外れた反射面すなわちうら面で反射された光は光検出器５２ａに入射せず、光検出器５２ｂに入射する。反対に合焦面に位置する反射面が合焦面から外れた反射面の下方に位置する場合すなわちうら面が合焦面に位置する場合には、非合焦状態の指標像４９ａは合焦状態の指標像４８ａの左に現れる。この場合、合焦面から外れた反射面すなわちおもて面で反射された光は光検出器５２ａに入射し、光検出器５２ｂに入射しない。
【００２７】
光検出器５２ａ，５２ｂは受光光量を反映した電気信号を出力する。光検出器５２ａ，５２ｂの出力は判定部６１に送られる。判定部６１は、光検出器５２ａ，５２ｂの出力を互いに比較することにより、合焦面から外れた反射面が存在するかどうか、また存在する場合には、合焦面から外れた反射面が合焦面に位置する反射面に対して上に位置するか下に位置するかを判定する。たとえば、光検出器５２ａ，５２ｂの出力をそれぞれＡ，Ｂとしたとき、Ａ，Ｂの大小関係から、Ａ＝Ｂであれば合焦面以外の反射面は存在しないと判定し、Ａ＞Ｂであれば合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面の上方に存在すると判定し、Ａ＜Ｂであれば合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面の下方に存在すると判定する。
【００２８】
判定部６１は判定結果を出力機器６２に出力する。出力機器６２は表示器で構成し、合焦面以外の反射面の存在の有無および合焦面に対する位置（方向）を上下矢印の点灯や文字の表示など、視覚的に認識できる形で出力する。あるいは出力機器６２は音声出力機器で構成し、合焦面以外の反射面の存在の有無および合焦面に対する位置（方向）を音や声など、聴覚的に認識できる形で出力してもよい。
【００２９】
これにより、二つの指標像４８ａ，４８ｂを一直線上に整列させるように特定の反射面に対して焦点合わせを行うと同時に、焦点合わせを行った反射面以外の反射面の有無および合焦面に対する位置（方向）の判定を行える。
【００３０】
したがって、薄いガラス基板に対して焦点合わせを行うような場面においても、特別な操作を行わなくても目的の面に容易に焦点合わせを行える。
【００３１】
本実施形態では、光源４１の点灯方法に関して特に明記していないが、より好ましくは、光源４１をパルス点灯させ、点灯・消灯のタイミングに同期させて光検出器５２ａ，５２ｂの出力を取り込むとよく、これにより像観察用の落射照明光などによるノイズ光を除外して、合焦面から外れた反射面の検出をさらに安定して行える。
【００３２】
［変形例］
被検体Ｓが、おもて面とうら面のほかに、内部界面などのさらに別の反射面を有している場合、合焦面に位置する反射面で反射された合焦状態の指標像４８ａ，４８ｂのほかに、合焦面以外の別の反射面で反射された非合焦状態の指標像４９ａ，４９ｂが重なってくる。
【００３３】
判定部６１は、光検出器５２ａ，５２ｂの出力の大きさをそれぞれ調べることにより、たとえば光検出器５２ａ，５２ｂの出力をそれぞれ所定の基準値と比較することにより、合焦面以外の反射面が存在するかどうか、また存在する場合には、合焦面に対する位置（方向）を判定する。たとえば、光検出器５２ａ，５２ｂの出力をそれぞれＡ，Ｂとし、Ａ，Ｂが所定の基準値Ｒ以下のとき、Ａ≦Ｒ，Ｂ≦Ｒであれば合焦面以外の反射面は存在しないと判定し、Ａ，Ｂが所定の基準値Ｒを超えるとき、Ａ＞Ｒ，Ｂ＞Ｒであれば合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面の上方と下方に存在すると判定する。Ａ＞Ｒ，Ｂ≦Ｒであれば合焦面に位置する反射面の上方にのみ合焦面以外の反射面が存在すると判定し、Ａ≦Ｒ，Ｂ＞Ｒであれば合焦面に位置する反射面の下方にのみ合焦面以外の反射面が存在すると判定する。
【００３４】
＜第二実施形態＞
本実施形態は図１の焦点検出装置に代わる別の焦点検出装置に向けられている。本実施形態による焦点検出装置の主要部を図５に示す。図５に示すように、本実施形態では、光検出光学系５０Ａは、ただ一つの光検出器５２ａを有している。光検出器５２ａの位置関係を図６に示す。図６は、対物レンズ２１とハーフミラー４７，５１を介した結像面における光検出器５２ａの配置を示している。図６に示すように、光検出器５２ａは、合焦状態の指標像４８ａを外してその近くかつ片側たとえば左側に配置されている。別の言い方をすれば、光検出光学系５０Ａは、第一実施形態の光検出光学系５０から光検出器５２ｂを除去した構成をしている。
【００３５】
判定部６１Ａは、光検出器５２ａの出力の大きさを調べることにより、たとえば光検出器５２ａの出力を所定の基準値と比較することにより、合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面に対して上に位置するかどうかを判定する。たとえば、光検出器５２ａの出力をＡとし、所定の基準値をＲとしたとき、Ａ＞Ｒであれば合焦面から外れた反射面が合焦面に位置する反射面の上方に存在すると判定し、Ａ＜Ｒであれば合焦面が上方に存在しないと判定する。
【００３６】
判定部６１Ａは判定結果を出力機器６２に出力する。出力機器６２は、合焦面から外れた反射面の合焦面に対する位置を上下矢印の点灯や文字の表示などの視覚的に認識できる形で出力したり、音や声などの聴覚的に認識できる形で出力したりする。これにより、合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面に対して上に位置するかどうか、つまり、合焦面が最上面であるかどうか判定できる。
【００３７】
＜第三実施形態＞
本実施形態は図１の焦点検出装置に代わるまた別の焦点検出装置に向けられている。本実施形態による焦点検出装置の主要部を図７に示す。また図７の焦点検出装置における光検出器の位置関係を図８に示す。図８は、対物レンズ２１とハーフミラー４７，５１を介した結像面における光検出器５３の配置を示している。図７と図８に示すように、本実施形態では、光検出光学系５０Ｂは、合焦状態の指標像４８ａを横切ってその両側すなわち左右に延びている光検出器５３を有している。光検出器５３は、一直線に整列した複数の光検出素子５３ａを有している。つまり、光検出器５３を構成する複数の光検出素子５３ａは指標像４８ａに対して垂直な直線に沿って整列している。光検出器５３は、これに限らないが、たとえばフォトダイオードアレイやラインセンサーで構成されてよい。
【００３８】
判定部６１Ｂは、光検出器５３の左側の光検出素子の出力の総和と光検出器５３の右側の光検出素子の出力の総和とを比較することにより、たとえば、合焦状態の指標像４８ａを外れて左側に位置する光検出器５３の光検出素子の出力の総和と合焦状態の指標像４８ａを外れて右側に位置する光検出器５３の光検出素子の出力の総和とを比較することにより、合焦面以外の反射面が存在するかどうか、また存在する場合には、合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面に対して上に位置するか下に位置するかを判定する。たとえば、合焦状態の指標像４８ａを外れて左側に位置する光検出器５３の光検出素子の出力をＡとし、合焦状態の指標像４８ａを外れて右側に位置する光検出器５３の光検出素子の出力の総和をＢとしたとき、Ａ，Ｂの大小関係から、Ａ＝Ｂであれば合焦面以外の反射面は存在しないと判定し、Ａ＞Ｂであれば合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面の上方に存在すると判定し、Ａ＜Ｂであれば合焦面以外の反射面が合焦面に位置する反射面の下方に存在すると判定する。
【００３９】
判定部６１Ｂは判定結果を出力機器６２に出力する。出力機器６２は、合焦面以外の反射面の存在の有無および合焦面に対する位置を上下矢印の点灯や文字の表示などの視覚的に認識できる形で出力したり、音や声などの聴覚的に認識できる形で出力したりする。
【００４０】
光検出器５３が、合焦状態の指標像４８ａに垂直な直線に沿って整列した複数の光検出素子５３ａを有しているため、非合焦状態の指標像４９ａが光検出器５３から外れる心配がなく、合焦面以外の反射面の検出を安定して行える。
【００４１】
＜第四実施形態＞
本実施形態は図１の焦点検出装置に代わるさらに別の焦点検出装置に向けられている。本実施形態による焦点検出装置の主要部を図９に示す。図９に示すように、本実施形態では、観察光学系２０Ａは、観察光学系２０の接眼レンズ２２に代えて、対物レンズ２１によって結像された像を伝達するレンズ２３と、レンズ２３によって結像された像を撮影する撮像装置７１とを有している。撮像装置７１はたとえばＣＣＤカメラで構成されてよい。しかし撮像装置７１は、これに限らず、他の任意の撮像装置で構成されてよい。また焦点検出装置は、出力機器６２に代えて、撮像装置７１で撮影された像に、合焦面以外の反射面の存在の有無および合焦面に対する位置を示す上下矢印や文字などの視覚的に認識できる表記を重ねる画像処理部７２と、画像処理部７２で得られた画像を表示するモニター７３とを有している。
【００４２】
本実施形態では、判定部６１による判定結果を示す表記が被検体Ｓの像に重ねてモニター７３に表示されるので、操作者は、所望の面への焦点合わせの際に、モニター７３から視線を外すことなく、合焦面以外の反射面の情報を知ることができる。
【００４３】
＜第五実施形態＞
本実施形態は図１の焦点検出装置に代わるまたさらに別の焦点検出装置に向けられている。本実施形態による焦点検出装置の主要部を図１０に示す。図１０に示すように、本実施形態では、焦点検出装置は、出力機器６２に代えて、判定部６１の判定結果を示す記号を、対物レンズ４７を介した結像面に投影する記号投影光学系８０を有している。ここにおいて記号という用語は文字も含む。
【００４４】
記号投影光学系８０は、一対の光源８１ａ，８１ｂとテンプレート８２と結像レンズ８３とハーフミラー８４とを含んでいる。ハーフミラー８４はハーフミラー４７と接眼レンズ２２の間に配置されており、記号投射光学系８０の光路を観察光学系２０の光路に結合している。光源８１ａ，８１ｂはたとえばＬＥＤで構成されてよい。しかし光源８１ａ，８１ｂは、これに限らず、他の任意の発光素子で構成されてよい。テンプレート８２は光源８１ａ，８１ｂの前方に配置されている。テンプレート８２は、光源８１ａ，８１ｂに対応する位置にそれぞれ開口８２ａ，８２ｂを有している。開口８２ａ，８２ｂは互いに異なる形状をしており、たとえば、開口８２ａは上向き矢印の形状をしており、開口８２ｂは下向き矢印の形状をしている。結像レンズ８３は、テンプレート８２の開口８２ａ，８２ｂの像を対物レンズ２１による結像面に結像させる。
【００４５】
判定部６１による判定結果にしたがって、光源８１ａ，８１ｂの一方が選択的に点灯される。たとえば、光検出器５２ａ，５２ｂの出力Ａ，Ｂの大小関係に基づいて、Ａ＝Ｂであれば光源８１ａ，８１ｂは共に点灯されず、Ａ＞Ｂであれば光源８１ａが選択的に点灯され、Ａ＜Ｂであれば光源８１ｂが選択的に点灯される。
【００４６】
光源８１ａ，８１ｂから発せられた光の一部は、それぞれ、テンプレート８２の開口８２ａ，８２ｂを通過することにより、開口８２ａ，８２ｂの形状と同じ断面形状を有する光ビームとなり、結像レンズ８３とハーフミラー８４により、対物レンズ２１による結像面に結像される。
【００４７】
その結果、図１１に示すように、合焦面以外の反射面の情報が矢印８５ａ，８５ｂとして、被検体像および指標像４８ａ，４８ｂとともに、観察光学系２０を介した目視によって観察される。前述の例にしたがえば、Ａ＝Ｂであればいずれの矢印８５ａ，８５ｂも表示されず、Ａ＞Ｂであれば上向きの矢印８５ａが選択的に表示され、Ａ＜Ｂであれば下向きの矢印８５ｂが選択的に表示される。
【００４８】
このように、判定部６１による判定結果が被検体像および指標像４８ａ，４８ｂに重ねて表示されるので、操作者は、所望の面への焦点合わせの際に、接眼レンズ２２から視線を外すことなく、合焦面以外の反射面の情報を知ることができる。
【００４９】
本実施形態は、撮像素子やモニターなどの比較的高価なパーツを必要としないので、比較的安価に構成される。
【００５０】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００５１】
たとえば、上述した実施形態では、ハーフミラー５１は指標投影光学系４０の光路上に配置されているが、観察光学系２０の光路上に配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第一実施形態による焦点検出装置を備えた顕微鏡を示している。
【図２】図１に示した光路分割プリズムの拡大斜視図である。
【図３】合焦状態と非合焦状態のそれぞれにおける観察光学系による観察像を示している。
【図４】図１の焦点検出装置における光検出器の位置関係を示している。
【図５】第二実施形態による焦点検出装置の主要部を示している。
【図６】図５の焦点検出装置における光検出器の位置関係を示している。
【図７】第三実施形態による焦点検出装置の主要部を示している。
【図８】図７の焦点検出装置における光検出器の位置関係を示している。
【図９】第四実施形態による焦点検出装置の主要部を示している。
【図１０】第五実施形態による焦点検出装置の主要部を示している。
【図１１】図１０の構成における観察光学系による観察像を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１０…ＸＹＺステージ、２０，２０Ａ…観察光学系、２１…対物レンズ、２２…接眼レンズ、２３…レンズ、３０…落射照明光学系、３１…光源、３２…集光レンズ、３３…ハーフミラー、４０…指標投影光学系、４１…光源、４２…開口部、４３…レンズ、４５…光路分割プリズム、４５ａ，４５ｂ…プリズム、４５ｂｅ…エッジ、４６…指標、４７…ハーフミラー、４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ…指標像、５０，５０Ａ，５０Ｂ…光検出光学系、５１…ハーフミラー、５２ａ，５２ｂ，５３…光検出器、５３ａ…光検出素子、６１，６１Ａ，６１Ｂ…判定部、６２…出力機器、７１…撮像装置、７２…画像処理部、７３…モニター、８０…記号投影光学系、８１ａ，８１ｂ…光源、８２…テンプレート、８２ａ，８２ｂ…開口、８３…結像レンズ、８４…ハーフミラー、８５ａ，８５ｂ…矢印。
【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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