焦点检测单元及光学设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于诸如显微镜等的光学设备的焦点检测单元以及光学设备。
【背景技术】
[0002]精确地检测焦点的技术已在诸如测量显微镜的光学设备中有所研究。例如，日本特开平(Hei) 10-142515号公开了使用插入系统的焦点检测单元。该焦点检测单元在显微镜光学系统的像平面上形成视线双光束的图像和视线单光束的图像，将该图像投射到所观察的物体上，并将视线单光束调整为夹在视线双光束的中央，从而获得焦点。如日本特开平(Hei) 10-142515号的图1所示，使用棱镜18将视线双光束和视线单光束彼此分开。与相关技术中的插入系统相比，这可以简化光学系统，并形成紧凑的焦点检测单元(日本特开平(Hei) 10-142515 号的第
[0024]-
[0026]段)。
【发明内容】
[0003]近年来，随着工件的微型化，进一步要求实现高精度化的焦点调整。在日本特开平(Hei) 10-142515号公开的上述焦点检测单元中，采用狭缝掩模形成视线双光束和视线单光束。因此，投射到物体上的图案的形状、投射位置等是受限制的，因此存在无法满足实现高精度化的要求的可能性。
[0004]鉴于以上情况，期望提供能够高精度地调整焦点的焦点检测单元和光学设备。
[0005]根据本发明一实施例提供一种焦点检测单元，用于调整光学系统所形成的物体的图像的焦点，所述焦点检测单元包括:第一出射部，包括第一光调制元件，所述第一光调制元件被配置为基于入射光生成第一图案图像，所述第一出射部被配置为射出所生成的第一图案图像；第二出射部，包括第二光调制元件，所述第二光调制元件被配置为基于入射光生成第二图案图像，所述第二出射部被配置为射出所生成的第二图案图像；以及投射光学系统，其被配置为投射所射出的第一图案图像和所射出的第二图案图像，使得所射出的第一图案图像和所射出的第二图案图像在所述光学系统的聚焦位置处具有预定位置关系。
[0006]在该焦点检测单元中，生成作为通过光调制元件调整焦点时的基准的第一图案图像和第二图案图像。这使得能够适当设置第一图案图像和第二图案图像的形状、投射位置等。结果，可以尚精度地调整焦点。
[0007]在该焦点检测单元中，所述第一图案图像具有第一中心部；所述第二图案图像具有第二中心部；以及所述投射光学系统投射所述第一图案图像和所述第二图案图像，使得所述第一中心部和所述第二中心部在所述聚焦位置处彼此邻接。
[0008]这样使得容易地判断焦点匹配。
[0009]所述第一光调制元件能够改变所述第一图案图像的形状；以及所述第二光调制元件能够将所述第二图案图像的形状改变为与所述第一图案图像的改变后的形状相对应的形状。
[0010]这样可以将第一图案图像和第二图案图像投射到例如微小的区域或具有特定形状的区域。
[0011]所述第一光调制元件包括多个第一像素，并且能够改变所述多个第一像素中的形成所述第一图案图像的第一图案图像像素的位置；以及所述第二光调制元件包括多个第二像素，并且能够将所述多个第二像素中的形成所述第二图案图像的第二图案图像像素的位置改变为与所述第一图案图像像素的改变后的位置相对应的位置。
[0012]采用这种方式，在第一光调制元件和第二光调制元件中，可以适当地分别改变形成第一图案图像和第二图案图像的第一图案图像像素和第二图案图像像素的位置。从而，可以适当地改变在聚焦位置具有预定位置关系的第一图案图像和第二图案图像的投射位置。
[0013]所述第一光调制元件生成多个第一图案图像；所述第二光调制元件生成分别与所述多个第一图案图像相对应的多个第二图案图像；以及所述投射光学系统将所述多个第一图案图像和分别与所述多个第一图案图像相对应的所述多个第二图案图像投射到不同的投射位置，使得所述多个第一图案图像中的各第一图案图像和所述多个第二图案图像中的对应第二图案图像在所述光学系统的聚焦位置处具有所述预定位置关系。
[0014]例如，这样可以在不移动物体的位置的情况下，将物体的不同区域的焦点调整为相匹配。结果，这样可以缩短例如测量时间。
[0015]所述第一出射部射出具有预定颜色的所述第一图案图像；以及所述第二出射部射出具有与所述预定颜色相对应的颜色的所述第二图案图像。
[0016]例如，根据物体的颜色适当地设置图案图像的颜色可以提高可视性，并且可以高精度地调整焦点。
[0017]所述预定颜色和与所述预定颜色相对应的颜色是相同颜色，并且所述预定颜色和与所述预定颜色相对应的颜色各自是投射所述物体的所述第一图案图像和所述第二图案图像的区域的颜色的补色。
[0018]这样可以充分地提高用户的可视性。
[0019]所述第一光调制元件和所述第二光调制元件各自包括液晶面板。
[0020]所述第一光调制元件和所述第二光调制元件各自包括微镜装置。
[0021]根据本发明另一实施例，提供一种光学设备，包括包括:载置部，其被配置为载置物体；成像光学系统，其被配置为形成载置在所述载置部上的所述物体的图像；以及焦点检测单元，其被配置为调整所形成的所述物体的图像的焦点，所述焦点检测单元包括:第一出射部，包括第一光调制元件，所述第一光调制元件被配置为基于入射光生成第一图案图像，所述第一出射部被配置为射出所生成的第一图案图像；第二出射部，包括第二光调制元件，所述第二光调制元件被配置为基于入射光生成第二图案图像，所述第二出射部被配置为射出所生成的第二图案图像；以及投射光学系统，其被配置为投射所射出的第一图案图像和所射出的第二图案图像，使得所射出的第一图案图像和所射出的第二图案图像在所述成像光学系统的聚焦位置处具有预定位置关系。
[0022]所述第一光调制元件生成多个第一图案图像；所述第二光调制元件生成分别与所述多个第一图案图像相对应的多个第二图案图像；以及所述投射光学系统将所述多个第一图案图像和分别与所述多个第一图案图像相对应的所述多个第二图案图像投射到不同的投射位置，使得所述多个第一图案图像中的各第一图案图像和所述多个第二图案图像中的对应第二图案图像在所述成像光学系统的聚焦位置处具有所述预定位置关系。
[0023]该光学设备还可以包括还包括:计算部，其被配置为在作为所述多个第一图案图像中的基准的第一基准图案图像和与该第一基准图案图像相对应的第二基准图案图像形成具有所述预定位置关系的图像的状态下，基于所述多个第一图案图像中的另一第一图案图像和所述多个第二图案图像中的与该另一第一图案图像相对应的第二图案图像的位置关系来计算第二投射面相对于第一投射面的高度，其中，所述第一基准图案图像和所述第二基准图案图像投射到所述第一投射面，所述另一第一图案图像和与该另一第一图案图像相对应的所述第二图案图像投射到所述第二投射面。
[0024]采用这种方式，可以根据第一图案图像和第二图案图像之间的位置关系来测量上述高度。
[0025]如上所述，根据本发明，可以高精度地调整焦点。需要注意的是，这里所描述的效果并非必要限定的，也可能产生任何其它没有公开的效果。
【附图说明】
[0026]图1是示出根据本发明一实施例的显微镜的外观的示意图；
[0027]图2(A)和(B)是各自示出根据本发明一实施例的检测单元的结构示例的示意图；
[0028]图3A和3B是各自示出根据本发明一实施例的液晶面板的结构示例的各示意图；
[0029]图4A和4B是各自示出投射到工件上的第一图案图像和第二图案图像的结构示例的图；
[0030]图5A和5B是各自示出投射到工件上的第一图案图像和第二图案图像的结构示例的图；
[0031]图6A和6B是各自示出投射到工件上的第一图案图像和第二图案图像的结构示例的图；
[0032]图7示出根据本发明的另一实施例的检测单元的结构示例的示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下将参照附图对本发明的实施例进行说明。
[0034]显微镜
[0035]图1是示出作为根据本发明的实施例的光学设备的显微镜的外观的示意图。显微镜100包括载置台200和显微镜主体300。载置台200包括基部210、支柱部220、X轴移动部230、Y轴移动部240和台架(载置部)250。基部210载置并固定至作业台(未示出)等。支柱部220与基部210连接，以在垂直方向(Z轴方向)延伸。
[0036]将X轴移动部230和Y轴移动部240设置于基部210上。X轴移动部230和Y轴移动部240与台架250连接。将台架250设置为在水平方向(XY平面方向)相对于基部210可移动。通过对X轴移动部230的旋转操作部231进行旋转操作，在X轴方向移动台架250。此外，通过对Y轴移动部240的旋转操作部241进行旋转操作，在Y轴方向移动台架250。需要注意的是，将作为观察目标的工件W(物体)载置在台架250上。
[0037]显微镜主体300设置于支柱部220，以便可以沿Z轴方向移动。显微镜主体300包括壳体310、Z轴移动部320、光源部330、相机端口 340、目镜350和物镜360。通过对Z轴移动部320的旋转操作部321进行旋转操作，使壳体310在Z轴方向移动。
[0038]光源部330例如包括诸如卤素灯的光源、或诸如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的固态光源。从光源部330射出的光穿过壳体310内的照明光学系统(未示出)，并沿大致垂直的方向应用到工件W上。应用到工件W上的光被反射，并