(57)【要約】【課題】確実な合焦動作を得られるとともに、光量ロスを抑え精度のよい合焦動作を確保でき、コンパクトで安価を実現できる自動焦点顕微鏡を提供する。【解決手段】微分干渉観察光路の対物レンズ１０の後方に挿脱自由に微分干渉用プリズム２７が配置される自動焦点顕微鏡であって、Ｐ偏光成分を反射、Ｓ偏光成分を透過させ、レーザ光源１から入射されるＰ偏光成分の光を反射する偏光ビームスプリッタ４を有し、ここで反射された光源１の光を微分干渉用プリズム２７、対物レンズ１０を介してして標本１１へ照射し、標本１１面で反射され微分干渉用プリズム２７を通して戻された光を１／４波長板７により直線偏光（Ｓ偏光）に変換するとともに、偏光ビームスプリッタ４を透過した光を２分割受光素子１８で、偏光ビームスプリッタ４を反射した光を２分割受光素子１５で検出し、これら２分割受光素子１８、１５の出力により合焦を制御する【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方振動方向に揃えられた光を発する光源と、
前記光源からの光を被測定面へ照射する間に光束を半分だけ通るようにした遮光手段と、
一方振動方向の光を反射し、前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光を透過するような特性を有し、前記光源からの光を反射する偏光光学素子と、
前記偏光光学素子で反射された前記光源からの光を前記被測定面へ照射する光路上に挿脱自由に配置されるシアリング可能な微分干渉用プリズムと、
前記微分干渉用プリズムを介して与えられる前記被測定面から反射された光を前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光に変換する光学素子と、
前記光学素子より前記偏光光学素子を透過される他方振動方向の光を検出する第１の光検出手段と、を具備した自動焦点顕微鏡において、
前記微分干渉用プリズムのシアリングによる光の振動方向のずれにより混合される一方振動方向の光を前記偏光光学素子で反射させるとともに、該反射光を検出する第２の光検出手段を有し、前記第１および第２の光検出手段の出力により前記被測定面の合焦を制御することを特徴とする自動焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記偏光光学素子で反射された光を前記第２の光検出手段に導く光学素子を有し、該光学素子と前記遮光手段を一体に構成したことを特徴とする請求項１記載の自動焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記偏光光学素子で反射された一方振動方向の光と前記偏光光学素子を透過される他方振動方向の光を合成する光合成手段を有し、
該光合成手段で合成された光により前記被測定面の合焦を制御することを特徴とする請求項１記載の自動焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出体に対して自動的に合焦を行うことができる自動焦点顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、顕微鏡は、工業分野における製品の検査工程に広く用いられる傾向にあり、特に、被検出体に対して自動的に合焦を行う機能を備えた自動焦点顕微鏡は、検査工程のスループット向上のためになくてはならないものとなっている。
【０００３】
一方、このような工業分野の顕微鏡の検鏡法としては、明視野観察や暗視野観察が主として用いられていたが、最近になって被検出体として、例えば半導体ウェハのように多種多様化、パターンの微細化、複雑化されたものが検査対象となるに伴い微分干渉観察の需要も高くなってきている。
【０００４】
従来、このような自動焦点を目的としたものとして、例えば、特開平４−２５７１１号公報に開示されるものが知られている。
【０００５】
かかる構成のものは、図４に示すように測定光を対物レンズを通して被検出体表面に照射し、その反射光に基づき被検出体表面に対し合焦動作を行うようにしている。この場合、対物レンズと被検出体（サンプル）との相対的な距離を光軸方向（Ｚ方向）に可変できるようにするため、ここではステージ１１６の位置を駆動器１１５により光軸方向に移動可能にしている。なお、図において、１１７は観察用の照明光源、１１８は観察光路系を示している。
【０００６】
この状態で、半導体レーザ１０１から出射した、振動方向がＰ偏光成分に揃えられたレーザビームは、コリメートレンズ１０２により平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０３に入射し、Ｐ偏光成分のレーザ光束のみ反射する。その後、１／４波長板１０４を透過して楕円偏光となり、レーザ光の波長成分のみを反射するダイクロイックミラー１０５で反射し、対物レンズ１０６を介してステージ１１６上の被検出体１０７の表面に集光される。
【０００７】
被検出体１０７の表面で反射されたレーザ光は、再び対物レンズ１０６、ダイクロイックミラー１０５で反射し、１／４波長板１０４を通り、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。ここで、楕円偏光であった戻り光路のレーザ光束は、１／４波長板１０４を通ることで直線偏光（Ｓ偏光）の光となるため、偏光ビームスプリッタ１０３では反射せずに透過し、結像レンズ１０８を通り、ビームスプリッタ１０９により２方向に振り分けられる。これら２方向に振り分けられレーザ光束は、結像レンズ１０８の焦点距離からある距離だけ前方と後方に配置された第１の絞り１１０及び第２の絞り１１２を介して、それぞれ第１の受光素子１１１および第２の受光素子１１３へ入射される。これら第１の受光素子１１１および第２の受光素子１１３に入射された光は、それぞれ出力信号Ａ、Ｂとなって信号処理系１１４に入力して演算され、この演算結果（Ａ−Ｂ／Ａ＋Ｂ）が駆動器１１５に与えられる。これにより、ステージ１１６が光軸方向に移動し、対物レンズ１０６と被検出体１０７の距離が光軸方向に相対的に変化され、合焦動作が行われる。
【０００８】
このような構成のものについて、微分干渉観察を行う場合には、図示のように対物レンズ１０６の光軸上に微分干渉用プリズム１１９、照明光源１１７の照明光路上にポラライザ１２０および観察光路系１１８の観察光路上にアナライザ１２１がそれぞれ配置される。。
【０００９】
ところが、このような構成とすると、レーザ光が微分干渉用プリズム１１９を通過することで、微分干渉用プリズム１１９のシアリング量の影響により、通常より多くの位相差がレーザ光束に生じてしまう。このことは、被検出体１０７で反射された光の戻り光路で、１／４波長板１０４でＳ偏光となるはずのレーザ光の振動方向がずれてＰ偏光とＳ偏光が混合した状態となり、偏光ビームスプリッタ１０３を透過する光量が減少し、受光素子１１１、１１３でのレーザ光の検出量が著しく減少し、微分干渉観察時の合焦精度を著しく悪化させるという問題を生じる。
【００１０】
この現象は、明視野観察、暗視野観察の通常観察においても、被検出体１０７の反射面がレーザ光の振動方向をずらしてしまうような偏光性を持っている場合にも、同じ問題が生じることがある。
【００１１】
このような偏光光学系を使用しない方式の合焦装置として、特開昭５８−２１７９０９号公報に開示されたものがある。かかる構成によれば、偏光による問題は回避できる。しかし、焦点検出部内でのレンズ等の光学部材による反射光や、観察用光源から入り込んでくる迷光が、被測定面からの光とともに光検出手段に入射してしまい、これらが合焦動作のための信号演算時のノイズとなり、焦点検出精度を著しく悪化させてしまう。
【００１２】
そこで、微分干渉観察時の偏光による問題を回避する方法として、特開２０００−１９９８４６号公報に開示された合焦装置が考えられている。
【００１３】
かかる構成では、図５に示すように半導体レーザ２０１から出射した、振動方向がＰ偏光成分に揃えられたレーザ光をコリメートレンズ２０２により平行光に変換した後、遮蔽板２０３により平行光束の半分を遮蔽する。半分にされたレーザ光束は、Ｐ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタ２０４に入射し、この偏光ビームスプリッタ２０４により、後述する特殊偏光ビームスプリッタ２０５の方向に反射される。そして、標本２１２からの戻り光のＰ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過する特殊偏光ビームスプリッタ２０５を通り、さらに、リレーレンズ２０６、２０７、１／４波長板２０８を透過して直線偏光から楕円偏光となり、レーザ光の波長成分のみを反射するダイクロイックミラー２０９で反射し、微分干渉用プリズム２１０、対物レンズ２１１を介して標本２１２に集光される。
【００１４】
また、標本２１２で反射されたレーザ光束は、再び対物レンズ２１１、微分干渉用プリズム２１０を通り、ダイクロイックミラー２０９で反射し、１／４波長板２０８を通って楕円偏光から直線偏光（Ｓ偏光）となり、特殊偏光ビームスプリッタ２０５でＳ偏光成分が透過し、Ｐ偏光成分が反射される。
【００１５】
特殊偏光ビームスプリッタ２０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ２０４を透過し、光路内で発生した半分の光束からはみ出す光が遮蔽板２１８で除去され、結像レンズ２１９により２分割受光素子２２０上に照射される。また、特殊偏光ビームスプリッタ２０５で反射した光は、ミラー２１４で反射し、透過の場合と同様に半分の光束からはみ出す光が遮蔽板２１５で除去され、結像レンズ２１６により２分割受光素子２１７上に照射される。これらの２分割受光素子２１７、２２０に照射されたレーザ光は、それぞれ出力信号となり、信号処理系２４１に入力されて演算される。
【００１６】
そして、信号処理系２４１から電動焦準部２３０へ駆動信号が出力され、標本２１２が光軸方向に移動し、対物レンズ２１１との距離が光軸方向に相対的に変化され合焦動作が行われる。
【００１７】
なお、２６０は落射照明用投光管で、この落射照明用投光管２６０は、光源２６１、投光レンズ２６２、ポラライザ２６３、ハーフミラー２６７を有している。光源２６１からの光は、投光レンズ２６２、ポラライザ２６３を通ってハーフミラー２６７に入射し、ハーフミラー２６７で反射して微分干渉用プリズム２１０、対物レンズ２１１を介して標本２１２に照射される。また、標本２１２からの光は、対物レンズ２１１、微分干渉用プリズム２１０を通り、ダイクロイックミラー２０９を透過し、アナライザ２６６を介して観察光学系２６５に導かれ、標本２１２の観察が行われる。
【００１８】
このようにすれば、特殊偏光ビームスプリッタ２０５を設けることにより、微分干渉用プリズム２１０のシアリング量により位相差が生じ、微分干渉用プリズム２１０が存在しない場合の振動方向と比べて振動方向がずれて、Ｐ偏光とＳ偏光が混合した状態になった場合でも、特殊偏光ビームスプリッタ２０５によりＳ偏光とＰ偏光を、それぞれ２分割受光素子２１７、２２０に導くことができるので、微分干渉観察時にも合焦動作を確実に行うことができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成によると、特殊偏光ビームスプリッタ２０５のような特別な光学素子が必要となるが、かかる特殊偏光ビームスプリッタ２０５は、光路上に配置するにあたって透過面と反射面の微妙な調整が必要であり、このために面倒な調整作業を必要とするという問題が生じる。また、特殊偏光ビームスプリッタ２０５を透過する際に、少なからず検出光量のロスが発生するため、合焦精度の低下を招くという問題もある。さらに、特殊偏光ビームスプリッタ２０５を用いることにより、スペース、コスト面でも、大型化、高価になってしまうという問題も生じる。
【００２０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、確実な合焦動作を得られるとともに、光量ロスを抑え精度のよい合焦動作を確保でき、さらにコンパクトで安価を実現できる自動焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、一方振動方向に揃えられた光を発する光源と、前記光源からの光を被測定面へ照射する間に光束を半分だけ通るようにした遮光手段と、一方振動方向の光を反射し、前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光を透過するような特性を有し、前記光源からの光を反射する偏光光学素子と、前記偏光光学素子で反射された前記光源からの光を前記被測定面へ照射する光路上に挿脱自由に配置されるシアリング可能な微分干渉用プリズムと、前記微分干渉用プリズムを介して与えられる前記被測定面から反射された光を前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光に変換する光学素子と、前記光学素子より前記偏光光学素子を透過される他方振動方向の光を検出する第１の光検出手段と、を具備した自動焦点顕微鏡において、前記微分干渉用プリズムのシアリングによる光の振動方向のずれにより混合される一方振動方向の光を前記偏光光学素子で反射させるとともに、該反射光を検出する第２の光検出手段を有し、前記第１および第２の光検出手段の出力により前記被測定面の合焦を制御することを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記偏光光学素子で反射された光を前記第２の光検出手段に導く光学素子を有し、該光学素子と前記遮光手段を一体に構成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記偏光光学素子で反射された一方振動方向の光と前記偏光光学素子を透過される他方振動方向の光を合成する光合成手段を有し、該光合成手段で合成された光により前記被測定面の合焦を制御することを特徴としている。
【００２４】
この結果、本発明によれば、レーザ光の振動方向ずれによらず、２つの光検出手段のいずれかで、被測定面より反射されるレーザ光束を検出できるので、微分干渉観察時や偏光性を持つ標本の観察であっても合焦動作を確実に行うことができる。
【００２５】
また、従来の特殊偏光ビームスプリッタを必要としないため、検出光量のロスを最小限に抑えることができ、その分精度のよい合焦動作を確保でき、さらに、スペース、コスト面でも、コンパクトで安価を実現できる。
【００２６】
また、遮光手段と受光光学手段を一体に構成したことにより、さらにコンパクトな構成にできる。
【００２７】
また、偏光光学素子を透過された光と反射された光を光合成手段により合成することで、光検出手段を１個にできるので、全体構成のさらなるコンパクト化が期待できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される自動焦点顕微鏡の概略構成を示している。
【００３０】
図において、１はレーザ光源で、このレーザ光源１は、振動方向がＰ偏光成分に揃えられたレーザ光を発するようになっている。このレーザ光源１からのレーザ光の光路には、コリメートレンズ２および遮光手段としての遮蔽板３が配置されている。コリメートレンズ２は、レーザ光源１からのレーザ光を平行光に変換するものである。遮蔽板３は、コリメートレンズ２からの平行光束を半分遮蔽するためのものである。
【００３１】
遮蔽板３により遮蔽されなかったレーザ光束の光路上には、偏光光学素子としての偏光ビームスプリッタ４が配置されている。この偏光ビームスプリッタ４は、Ｐ偏光成分を反射、Ｓ偏光成分を透過させるような特性を有しており、レーザ光源１から入射されるＰ偏光成分のレーザ光束を反射する。
【００３２】
偏光ビームスプリッタ４で反射されたレーザ光源１からのレーザ光の光路上には、投光光学系を構成するレーザ光束をリレーするためのリレーレンズ５、６および１／４波長板７が配置されている。
【００３３】
１／４波長板７は、リレーレンズ５、６でリレーされたＰ偏光のレーザ光束を楕円偏光に変換し、また、標本１１より反射された楕円偏光のレーザ光束を、上述のＰ偏光のレーザ光束の振動方向と直交する他方振動方向の直線偏光（Ｓ偏光）に変換するものである。
【００３４】
１／４波長板７で楕円偏光に変換されたレーザ光束は、レーザ光の波長域のみを反射するダイクロイックミラー８に入射される。ダイクロイックミラー８の反射光路側（微分干渉観察光路）には、対物レンズ１０が配置されている。対物レンズ１０は、ダイクロイックミラー８で反射されたレーザ光束を標本１１に照射するようにしている。
【００３５】
標本１１より反射してきたレーザ光束は、対物レンズ１０を通り、ダイクロイックミラー８で反射し、１／４波長板７により楕円偏光から直線偏光（Ｓ偏光）に変換され、リレーレンズ５、６を介して偏光ビームスプリッタ４に入射するようにしている。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ４は、標本１１より反射してきたレーザ光束のうち、Ｓ偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分を反射するもので、偏光ビームスプリッタ４のＳ偏光成分の透過光路には、遮蔽板１６、受光光学系を構成する結像レンズ１７および２分割受光素子１８が配置されている。ここで遮蔽板１６は、標本１１から反射してきたレーザ光束のうち、半分以外のはみ出した光束分を除去するためのものである。結像レンズ１７は、遮蔽板１６で、はみ出し分を除去されたレーザ光束を第１の光検出手段としての２分割受光素子１８に集光させるものである。また、偏光ビームスプリッタ４のＰ偏光成分の反射光路にも、遮蔽板１３、受光光学系を構成するミラー１２および結像レンズ１４、２分割受光素子１５が配置されている。ここでも遮蔽板１３は、標本１１から反射してきたレーザ光束のうち、半分以外のはみ出した光束分を除去するためのものである。結像レンズ１４は、遮蔽板１３で、はみ出し分を除去されたレーザ光束を第２の光検出手段としての２分割受光素子１５に集光させるものである。
【００３７】
これら２分割受光素子１５、１８には、信号処理系１９が接続されている。信号処理系１９は、２分割受光素子１５、１８で検出された光量に応じた出力信号を合成、演算し、合焦制御手段としての電動焦準部２０の駆動信号を出力するようになっている。
【００３８】
電動焦準部２０は、標本１１を載置したステージ２１を対物レンズ１０の光軸方向に上下動させるもので、信号処理系１９からの駆動信号に応じてステージ２１を移動し、標本１１と対物レンズ１０との距離を相対的に変化させることで合焦動作を行う。
【００３９】
ダイクロイックミラー８と対物レンズ１０の間には、落射照明用投光管２２が配置されている。この落射照明用投光管２２は、光源２３、投光レンズ２４、ポラライザ２５、ハーフミラー２６を有するもので、微分干渉観察時、光源２３からの光が、投光レンズ２４、ポラライザ２５を介してハーフミラー２６に入射し、ハーフミラー２６から対物レンズ１０の光軸上に反射し、標本１１上に照射されるようになっている。この場合、ポラライザ２５は、落射照明用投光管２２に対して挿脱可能になっている。また、落射照明用投光管２２と対物レンズ１０の間、つまり対物レンズ１０の後方には、微分干渉観察に用いるシアリング可能で挿脱自由な微分干渉用プリズム２７が挿入されている。
【００４０】
ダイクロイックミラー８の透過光路上には、挿脱自由なアナライザ２８が挿入されている。そして、標本１１からの光が、対物レンズ１０、微分干渉用プリズム２７を通り、ダイクロイックミラー８を透過し、アナライザ２８を介して観察光学系２９に導かれ、標本１１の観察が行われる。
【００４１】
このような構成において、自動焦点動作が指示されると、レーザ光源１から出射した、振動方向がＰ偏光成分に揃えられたレーザ光は、コリメートレンズ２により平行光となり、遮蔽板３により半分にされた後、偏光ビームスプリッタ４に入射される。
【００４２】
そして、この偏光ビームスプリッタ４で反射され、リレーレンズ５、６を通り、１／４波長板７を透過して直線偏光から楕円偏光に変換され、ダイクロイックミラー８に入射する。
【００４３】
ダイクロイックミラー８で反射したレーザ光束は、ハーフミラー２６、微分干渉用プリズム２７を透過し、対物レンズ１０により標本１１に照射される。
【００４４】
標本１１で反射されたレーザ光束は、再び対物レンズ１０、微分干渉用プリズム２７、ハーフミラー２６を通り、ダイクロイックミラー８で反射され、１／４波長板７により楕円偏光から直線偏光に変換される。
【００４５】
この場合、レーザ光束は、微分干渉用プリズム２７を２回通過したことにより、シアリング量による位相差を生じており、微分干渉用プリズム２７が存在しない場合の振動方向と比べて振動方向がずれて、Ｐ偏光とＳ偏光が混合した状態になっている。
【００４６】
このようなレーザ光束は、リレーレンズ６、５を通り、偏光ビームスプリッタ４に入射される。そして、この偏光ビームスプリッタ４によりＳ偏光成分が透過され、Ｐ偏光成分が反射される。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ４を透過したＳ偏光成分のレーザ光束は、遮蔽板１６により、標本１１から反射してきたレーザ光束のうち、半分以外のはみ出した光束分が除去され、結像レンズ１７により２分割受光素子１８上に集光される。また、偏光ビームスプリッタ４で反射したＰ偏光成分のレーザ光束は、ミラー１２で反射し、遮蔽板１３により、標本１１から反射してきたレーザ光束のうち、半分以外のはみ出した光束分（例えば標本１１の段差等で発生した部分）が除去され、結像レンズ１４により２分割受光素子１５上に集光される。
【００４８】
２分割受光素子１５、１８は、受光した光量に応じた出力信号を発生する。これら出力信号は、信号処理系１９に送られる。信号処理系１９は、これら２分割受光素子１５、１８の出力信号を合成、演算し、電動焦準部２０の駆動信号を出力する。これにより、電動焦準部２０は、信号処理系１９からの駆動信号に応じてステージ２１を対物レンズ１０の光軸方向に上下動させ、標本１１と対物レンズ１０との距離を相対的に変化させることにより合焦動作を行う。
【００４９】
その後、このような合焦動作により標本１１と対物レンズ１０との距離が合焦状態に設定されると、落射照明用投光管２２の光源２３からの光が、投光レンズ２４、ポラライザ２５を介してハーフミラー２６に入射し、ハーフミラー２６から対物レンズ１０の光軸上に反射し、標本１１上に照射される。また、標本１１からの光が、対物レンズ１０、微分干渉用プリズム２７を通り、ダイクロイックミラー８を透過し、アナライザ２８を介して観察光学系２９に導かれ、標本１１の微分干渉観察が行われる。
【００５０】
従って、このようにすれば、微分干渉観察のために微分干渉用プリズム２７を設けることで、微分干渉用プリズム２７をレーザ光束が透過することにより、そのシアリング量による位相差が生じ、微分干渉用プリズム２７が存在しない場合の振動方向と比べ、振動方向がずれてＰ偏光とＳ偏光が混合した状態が生じることから、従来の特殊偏光ビームスプリッタを用いることなく、既存の偏光ビームスプリッタ４によりＳ偏光とＰ偏光を、それぞれ２分割受光素子１５、１８に導くことができ、これら２分割受光素子１５、１８のいずれかで、標本１１からの光を検出できるので、微分干渉観察の際も合焦動作を確実に行うことができる。
【００５１】
このことは、明視野観察、暗視野観察の通常観察においても、標本での反射面がレーザ光束の振動方向をずらしてしまうような偏光性を持っている場合にも有効であり、この場合の合焦動作も確実に行うことができる。
【００５２】
また、従来の特殊偏光ビームスプリッタを必要としないため、検出光量のロスを最小限に抑えることができ、その分精度のよい合焦動作を確保でき、さらに、スペース、コスト面でも、コンパクトで安価を実現することができる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態では、全体構成をよりコンパクト化できるようにしている。
【００５４】
図２は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００５５】
この場合、コリメートレンズ２によりコリメートされた平行光を半分にする遮光手段としての遮蔽板と、標本１１から反射されて戻ってくるレーザ光束のうち、偏光ビームスプリッタ４で反射されるＰ偏光成分を２分割受光素子１５へと導くための受光光学手段を構成するミラーを一体とした遮蔽ミラー３１を用いるようにしている。
【００５６】
このような構成によると、レーザ光源１から出射した振動方向がＰ偏光成分に揃えられたレーザ光は、コリメートレンズ２により平行光となり、遮蔽ミラー３１により半分にされる。また、標本１１から反射されてきたレーザ光束のうち、偏光ビームスプリッタ４で反射されるＰ偏光成分は、遮蔽ミラー３１で反射し、遮蔽板１３により、半分以外のはみ出した光束分が除去され、結像レンズ１４により２分割受光素子１５上に集光される。
【００５７】
これ以後は、上述したと同様で、信号処理系１９より、２分割受光素子１５、１８の出力信号を合成、演算し、電動焦準部２０の駆動信号を出力する。電動焦準部２０は、信号処理系１９からの駆動信号に応じてステージ２１を対物レンズ１０の光軸方向に上下動させ、標本１１と対物レンズ１０との距離を相対的に変化させることにより合焦動作を行う。
【００５８】
従って、このようにすれば、上述した第１の実施の形態で述べた効果に加えて、さらにコリメートされたレーザ光を半分にする遮蔽板と、戻りレーザ光束を２分割受光素子側に導くミラーを一体構成した遮蔽ミラー３１を適用することにより、全体構成をさらにコンパクトにすることができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態も、全体構成をよりコンパクト化できるようにしている。
【００６０】
図３は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００６１】
この場合、受光素子を２分割受光素子４１のみとしている。偏光ビームスプリッタ４を透過するＳ偏光成分の光路側に、ミラー４２が配置されている。このミラー４２は、Ｓ偏光成分のレーザ光束を２分割受光素子４１側へ導くためのものである。また、偏光ビームスプリッタ４を反射するＰ偏光成分の光路側に、ミラー１２が配置されている。このミラー１２は、Ｐ偏光成分のレーザ光束を２分割受光素子４１側へ導くためのものである。
【００６２】
これらミラー４２、１２によるＳ偏光成分とＰ偏光成分の光路上には、光合成手段としての偏光ビームスプリッタ４３が配置されている。この偏光ビームスプリッタ４３は、Ｓ偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分を反射するもので、これらＳ偏光成分とＰ偏光成分のレーザ光束を合成し、同一光路に出射する。
【００６３】
偏光ビームスプリッタ４３の出射光路には、遮蔽板４４、結像レンズ４５および２分割受光素子４１が配置されている。遮蔽板４４は、標本１１から反射してきたレーザ光束のうち、半分以外のはみ出した光束分を除去するためのものである。結像レンズ４５は、遮蔽板４４で、はみ出し分を除去されたレーザ光束を２分割受光素子４１に集光させるものである。
【００６４】
このような構成によると、標本１１から反射して戻ってきたレーザ光束のうち、偏光ビームスプリッタ４を透過するＳ偏光成分は、ミラー４２で反射され偏光ビームスプリッタ４３に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ４で反射されたＰ偏光成分は、ミラー１２で反射され同じく偏光ビームスプリッタ４３へ入射する。
【００６５】
これら入射したＳ偏光成分とＰ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ４３で合成され、遮蔽板４４により標本１１の段差等で発生した半分以外のはみ出した光束分が除去され、結像レンズ４５により２分割受光素子４１上に集光される。
【００６６】
これ以後は、上述したと同様で、信号処理系１９より、２分割受光素子４１の出力信号を合成、演算し、電動焦準部２０の駆動信号を出力する。電動焦準部２０は、信号処理系１９からの駆動信号に応じてステージ２１を対物レンズ１０の光軸方向に上下動させ、標本１１と対物レンズ１０との距離を相対的に変化させることにより合焦動作を行う。
【００６７】
従って、このようにすれば、上述した第１の実施の形態で述べた効果に加えて、さらに２分割受光素子４１、遮蔽板４４、結像レンズ４５がそれぞれ１個づつで済むため、信号処理の単純化、遮蔽板４４、結像レンズ４５の調整なども簡易化でき、さらに全体構成のコンパクト化も期待できる。
【００６８】
なお、第３の実施の形態は、第１の実施の形態の構成を基本としたものについて述べたが、図２に示す第２の実施の形態の構成を基本としたものについても、同様に適用できる。
【００６９】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７０】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７１】
本発明の実施の形態には、以下の発明も含まれる。
【００７２】
（１）一方振動方向に揃えられた光を発する光源と、前記光源からの光を被測定面へ照射する間に光束を半分だけ通るようにした遮光手段と、一方振動方向の光を反射し、前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光を透過するような特性を有し、前記光源からの光を反射する偏光光学素子と、前記偏光光学素子で反射された前記光源からの光を前記被測定面へ照射する光路上に挿脱自由に配置されるシアリング可能な微分干渉用プリズムと、前記微分干渉用プリズムを介して与えられる前記被測定面から反射された光を前記一方振動方向と直交する他方振動方向の光に変換する光学素子と、を具備した自動焦点顕微鏡において、前記微分干渉用プリズムのシアリングによる光の振動方向のずれにより混合される一方振動方向の光を前記偏光光学素子で反射させ、この反射光と前記光学素子より前記偏光光学素子を透過される他方振動方向の光を合成し、これら合成された光を検出するとともに、この検出出力により前記被測定面の合焦を制御することを特徴としている。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、確実な合焦動作を得られるとともに、光量ロスを抑え精度のよい合焦動作を確保でき、さらにコンパクトで安価を実現できる自動焦点顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図４】従来の自動焦点顕微鏡の一例の概略構成を示す図。
【図５】従来の自動焦点顕微鏡の他の例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ光源
２…コリメートレンズ
３…遮蔽板
４…偏光ビームスプリッタ
５．６…リレーレンズ
７…波長板
８…ダイクロイックミラー
１０…対物レンズ
１１…標本
１２…ミラー
１３…遮蔽板
１４…結像レンズ
１５．１８…２分割受光素子
１６…遮蔽板
１７…結像レンズ
１９…信号処理系
２０…電動焦準部
２１…ステージ
２２…落射照明用投光管
２３…光源
２４…投光レンズ
２５…ポラライザ
２６…ハーフミラー
２７…微分干渉用プリズム
２８…アナライザ
２９…観察光学系
３１…遮蔽ミラー
４１…２分割受光素子
４２…ミラー
４３…偏光ビームスプリッタ
４４…遮蔽板
４５…結像レンズ
【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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