自动聚焦装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自动聚焦装置，其包括物镜、观察光学系统、在物镜的光轴方向上移动物镜的驱动机构、用于使光穿过物镜照射待测物体的待测面的照明光学系统光路、和图案投射光学系统光路。在所述图案投射光学系统光路上设置有电子控制遮光器、形成有预定图案的图案投射板、和投射透镜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动聚焦装置，其基于待测物体的图像的对比度移动物镜以使物镜始终聚焦在待测物体的待测面上。例如，该自动聚焦装置可用于在通过观察光学系统观 察待测物体的图像的同时测量待测物体的尺寸和形状的光学测量装置，例如图像测量装置 或显微镜。
技术介绍
迄今，在例如图像测量装置或显微镜等光学测量装置中，使用了自动聚焦装置，该 自动聚焦装置使用投射到待测物体的表面上的图案来进行聚焦。 例如，如图5所示，日本未审查专利申请2004-29069号公报中所论述的自动聚焦 装置包括光源1、投射透镜2、图案投射板3和进退机构4。图案投射板3介于光源1与投射 透镜2之间，并形成有预定图案(例如三角形图案)。进退机构4使图案投射板3进入光路 或者从光路退出。进退机构4包括弹簧和电磁线圈(solenoid)。该弹簧进行偏置操作，以 使图案投射板3沿着引导机构进入光路。该电磁线圈抵抗弹簧的偏置力，并使图案投射板 3从光路退出。引用标号5表示物镜，引用标号6表示光束分裂器，引用标号7表示管透镜 (tube lens)，而引用标号8表示CCD相机。 因此，例如，当对实质具有例如镜面或玻璃面等的低对比度的材料进行测量时，如 果图案投射板3进入光路中，则图案投射板3上的图案被投射到待测物体的待测面上。因 此，能够从该图案的对比度来进行聚焦。当无需投射图案时，如果激励电磁线圈，则能够使 图案投射板退出光路。 然而，在该现有技术自动聚焦装置中，当投射图案或不投射图案时，是通过弹簧的 偏置力或者电磁线圈的励磁或解磁来使图案投射板进入光路中或从光路中退出。因此，存 在例如流量(throughput)低、进行切换操作时生成的噪音大和寿命短等问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是处理上述问题，并提供一种自动聚焦装置，其能够克服有关 流量的问题、有关进行切换操作时生成的噪音的问题和有关寿命的问题。 根据本专利技术，提供了一种自动聚焦装置，其包括将光会聚在待测物体的待测面上 的物镜；能够基于来自所述物镜的光观察所述待测物体的图像的观察光学系统；基于在所 述观察光学系统获得的待测物体的图像的对比度使所述物镜在所述物镜的光轴方向上移 动的驱动机构；用于使光穿过所述物镜照射到所述待测物体的待测面上的照明光学系统光 路；和图案投射光学系统光路。在该自动聚焦装置中，在所述图案投射光学系统光路上设置 有形成有预定图案的图案投射板、投射透镜、和遮光器。 这里，除机械遮光器外，所述遮光器是指例如能够通过通电或不通电来切换成能 够透光的状态或者不能透光的状态的液晶板。机械遮光器优选是具有能够通过电子控制器 来打开或闭合这种结构的遮光器。 根据这种结构，由于能够使用图案投射光学系统光路来将预定图案投射到待测物体的待测面上，所以能够从图案的对比度通过使物镜在轴线方向上移动来进行聚焦。因此，即使使用了实质具有例如镜面或玻璃面等的低对比度的材料，也能够进行聚焦。 具体说，在所述图案投射光学系统光路上设置有形成有预定图案的图案投射板、投射透镜和遮光器；并且图案投射板的图案投射进行与否是通过遮光器来进行的。因此，与图案投射板由例如电磁线圈和弹簧来驱动进退的现有结构相比，能提高流量，能最小化在进行切换期间生成的噪音，并且能延长寿命。 本专利技术的自动聚焦装置还可包括光源；光分割部件，用于将来自光源的光分割 成沿着所述照明光学系统光路的光和沿着所述图案投射光学系统光路的光；和光合成部 件，用于使来自所述图案投射光学系统光路的光与所述照明光学系统光路的光合并。 根据这种结构，光分割部件将来自光源的光分割成沿着照明光学系统光路的光和 沿着图案投射光学系统光路的光。因此，只使用了一个光源。这有助于降低零部件数量和 成本。另外，来自图案投射光学系统光路的光与照明光学系统光路的光被合并。因此，与将 来自图案投射光学系统光路的光和来自照明光学系统光路的光分别入射到物镜上的结构 相比，能简化装置的结构。 在本专利技术的自动聚焦装置中，所述遮光器可以设置在由所述光分割部件分割出的 所述照明光学系统光路上。 根据这种结构，由于在照明光学系统光路上也设置了遮光器，所以能够在投射图 案时遮挡照明光。因此，当投射图案时，能够获得具有高对比度的图案，并且能够实现高精 度聚焦。 在本专利技术的自动聚焦装置中，所述光分割部件可以包括将来自光源的光分割成沿 着所述照明光学系统光路的光和沿着多条图案投射光学系统光路的光的多个光分割光学 元件；并且在所述多条图案投射光学系统光路上设置有形成有不同图案的多个图案投射板 和多个遮光器。 根据这种结构，设置了多条图案投射光学系统光路，并且形成有不同图案的图案 投射板和遮光器设置在相应的图案投射光学系统光路上。因此，能够按照待测物体的材料 和表面状态来选择具有最佳图案的图案投射板。 图案投射板上形成的图案可使用任意图案，只要它们能实现检测边缘。然而，图案 优选为例如三角形图案、斜点阵图案或波状图案。在这些情况下，即使待测物体的边缘具有 方向性，其边缘也会保留在那里。即，该边缘不会被这些图案中任一种隐藏。因此，能进行 稳定的聚焦。附图说明 图1是本专利技术第一实施例的图像测量装置的光学系统结构图； 图2示出了第一实施例中的图案投射板的示例性图案； 图3是本专利技术第二实施例的图像测量装置的光学系统结构图； 图4是本专利技术第三实施例的图像测量装置的光学系统结构图； 图5是现有技术图像测量装置的光学系统结构图。具体实施例方式下面将参考附图详细描述本专利技术的实施例。在描述实施例时，具有相同结构特征 或相同功能的相应零部件将使用相同的引用标号，并且将省略或简化相应零部件的重复描 述。 第一实施例 图1和2是本专利技术第一实施例的图像测量装置的光学系统结构图。 如图1所示，第一实施例的图像测量装置包括搁置台10、物镜11、光束分裂器12、 观察光学系统13、驱动机构16、光源20、光分割部件(lightdividing means) 21和光合成 部件(light synthesizing means) 22。搁置台IO上搁置待测物体W。物镜11使光会聚在 待测物体W的待测面上。光束分裂器12设置在物镜11的光轴上。观察光学系统13能够 基于透过光束分裂器12的光来观察待测物体W的图像。驱动机构16基于在观察光学系统 13获得的待测物体的图像的对比度，使物镜11在其光轴方向上移动。光分割部件21将来 自光源20的光分成沿着照明光学系统光路30的光和沿着图案投射光学系统光路40的光。 光合成部件22使来自图案投射光学系统光路40的光与照明光学系统光路30的光合并。 搁置台IO形成为能够在X轴方向(图1的左右方向)和Y轴方向(垂直于图1 纸面的方向)上移动。 观察光学系统13包括管透镜14和CCD相机15。管透镜14具有预定倍率并且设置在物镜11的光轴上。CCD相机15拾取由管透镜14放大或縮小成预定倍率的图像。 驱动机构16使物镜11在光轴方向上移动，以便物镜11的焦点位于待测物体W的待测面上。驱动机构16包括例如线圈17和磁体18。线圈17设置在保持物镜11的透镜保持器处。磁体18固定于装置本体侧的静止构件，以与线圈17相对。 光源20包括例如发光二级管(LED)，但并不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动聚焦装置，包括：将光会聚在待测物体的待测面上的物镜；能够基于来自所述物镜的光观察所述待测物体的图像的观察光学系统；基于在所述观察光学系统获得的待测物体的图像的对比度使所述物镜在所述物镜的光轴方向上移动的驱动机构；用于使光穿过所述物镜照射到所述待测物体的待测面上的照明光学系统光路；和图案投射光学系统光路；其中，在所述图案投射光学系统光路上设置有：形成有预定图案的图案投射板；投射透镜；和遮光器。

【技术特征摘要】
JP 2008-11-28 304779/08一种自动聚焦装置，包括将光会聚在待测物体的待测面上的物镜；能够基于来自所述物镜的光观察所述待测物体的图像的观察光学系统；基于在所述观察光学系统获得的待测物体的图像的对比度使所述物镜在所述物镜的光轴方向上移动的驱动机构；用于使光穿过所述物镜照射到所述待测物体的待测面上的照明光学系统光路；和图案投射光学系统光路；其中，在所述图案投射光学系统光路上设置有形成有预定图案的图案投射板；投射透镜；和遮光器。2. 如权利要求l所述的自动聚焦装置，其中，还包括 光源；光分割部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：长滨龙也，冈部宪嗣，松宫贞行，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]