[發明專利]自動聚焦控制單元、電子設備以及自動聚焦控制方法

有效

• 申請號: 200910134426.5
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101556373A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 佐藤英樹;星光男;菊地清幸;松木康記;武山宅壽
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 剛;吳孟秋

相關申請的交叉參考

本發明包含于2008年4月11日向日本專利局提交的日本優先專利申請JP?2008-103984所披露的主題，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

總的來說，本發明涉及用于通過定位地調節測試樣本和物鏡來自動控制焦點的自動聚焦控制單元和方法。具體地，本發明涉及當為使用而切換多個物鏡時能夠根據物鏡來執行聚焦的自動聚焦控制單元和方法、以及電子設備。

背景技術

在諸如光學顯微鏡、深度計等的光學設備領域中，已使用自動聚焦裝置來作為用于自動聚焦到將被檢驗的測試樣本上的裝置。

自動聚焦裝置的實例包括以下這種裝置：為進行自動聚焦，激光束被導向測試樣本，從測試樣本反射的激光束被檢測作為反射激光束，并基于反射激光束來確定與測試樣本的位置關系。該自動聚焦裝置設置有檢測反射激光束的光學檢測器(例如，光電二極管)。

如果上述自動聚焦裝置被用在光學顯微鏡中，則激光束從光源發出并經由物鏡導向測試樣本。經由物鏡引導的激光束變成測試樣本上的反射激光束，該反射激光束再次經由物鏡導向光電檢測器。

反射激光束在光電檢測器上形成與在測試樣本和物鏡之間的距離相對應的光點。在其上安裝有自動聚焦裝置的光學顯微鏡中，移動物鏡，使得反射激光束可以在光電檢測器上的預定位置處形成光點。以這種方式，光學顯微鏡執行了聚焦。

用于顯微鏡的焦點檢測方法的已知實例包括刀口法、差分光斑尺寸法、散光法、橫向移動法以及傅科(Foucault)法。在這些方法中，本領域通常使用的是使用刀口法的技術。

刀口法是焦點檢測技術，其使用刀口鏡和雙分割光接收元件(dual?partitioning?light-receiving?element)來執行自動聚焦。例如，如圖12所示，在刀口鏡105遮蔽掉約一半的光通量的同時，從半導體二極管102發射的激光束經由準直透鏡106并經由物鏡101導向測試樣本103。從測試樣本103反射的激光束通過刀口鏡105的鏡表面反射向雙分光接收元件104。在物鏡101聚焦在測試樣本103的前表面上的同時，預先放置雙分光接收元件104以使相同量的反射激光束可以被導向構成雙分光接收元件104的兩個光接收部。

如果測試樣本103散焦，那么從測試樣本103反射的激光束從雙分光接收器104的入射位置偏移。這導致在來自構成雙分光接收元件104的兩個光接收部的輸出之間存在偏差。因此，刀口法通過使測試樣本103或物鏡101沿光軸方向移動至來自兩個光接收部的輸出變為彼此相等的位置來實現在測試樣本103上的聚焦。

順便提及，近年來，LCD面板、電子設備等已由微小電路圖案形成而基板日益大型化。其制造步驟和檢驗步驟日益期望能夠高速且高精確度地指定測試目標區域并聚焦在該測試目標區域上。為了滿足需要，如下已提出在顯微鏡下的部件檢測。提供了放大率互不相同的多個物鏡。當檢測用于大型測試樣本的對準標記時，使用低倍率物鏡，而當檢驗測試樣本的期望區域時，使用高倍率物鏡。即，根據檢驗部的位置或狀態來切換所使用的物鏡。

然而，在使用刀口法的焦點檢測法中，如果切換物鏡101而導致光軸的不對準或色差，那么雙分光接收元件104的入射位置將如圖13所示偏離。對于每個物鏡101，這就需要一種裝置來將校正值加到雙分光接收元件104的輸出上。

提出焦點控制方法作為用于校正色差的技術。在焦點控制方法中，即使色差校正透鏡沿著光軸方向移動并且具有不同色差特性的物鏡用作替換，仍能夠校正聚焦誤差。這種方法可能需要用于移動色差校正透鏡而不會使光軸不對準的裝置，該裝置可能需要高精度的配件。另外，增加的光學部件使其結構擴大，并且提高了焦點檢測設備的成本。因此，難以在傳統的標準顯微鏡上安裝焦點檢測裝備。

參見日本專利公開第Hei?10-161195號和第Hei?11-249027號。

發明內容

期望提供能夠通過校正由于切換物鏡而導致的光軸不對準和色差來高速且高精確度地執行聚焦的自動聚焦控制單元、裝有該自動聚焦控制單元的電子設備以及自動聚焦控制方法。