TWI406025B - 自動聚焦裝置及方法 - Google Patents

Description

自動聚焦裝置及方法

本發明是有關於一種聚焦裝置及方法，且特別是有關於一種自動調整成像精度之自動聚焦裝置及方法。

近年來隨著電子業的蓬勃發展，許多消費性電子產品如手機、相機、投影機等，走向精緻微型化已是市場主流趨勢。為了因應此電子產業的需求，關鍵零組件之加工成形方式則顯得重要。傳統的機械加工方式受限於刀片大小與機構限制，逐漸不敷使用。取而代之的加工方式則是精度較高、速度較快的雷射加工，如雷射鑽孔、雷射切割等等。為了使雷射加工之精確度不因加工件表面之高低起伏而影響，必須使雷射在加工時聚焦點皆需位於加工表面上，如此方能避免加工能量不足而失效，或是光點面積過大產生加工尺寸誤差，為達此功效需搭配自動聚焦裝置來達成精密加工之目的。

傳統上自動聚焦方式多以光學式自動聚焦裝置為主，雖然精確度較高，但價格也比一般的影像式自動聚焦裝置貴，因此會有成本較高、體積較大及組裝對位較複雜等問題。此外，光學式自動聚焦裝置的對焦次數越多，所需加工的時間也越長，不利於生產成本的下降，有待進一步的改善。

本發明係有關於一種自動聚焦裝置與方法，係利用兩個不同成像精度之成像光路，來調整待測物的離焦位置，以減少對焦的時間。

本發明提出一種自動聚焦裝置，其包括一光源、一成像單元、一光感測器以及一對焦調整單元。光源用以產生一光束。成像單元包括一物鏡以及一分光鏡。物鏡用以聚焦光束，以使光束投射在一待測物。光束經由待測物反射，以形成一反射光束。分光鏡用以將反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束。成像單元對應於第一子光束以及第二子光束分別具有不同成像精度的一第一成像光路以及一第二成像光路。光感測器用以偵測第一子光束或第二子光束所形成的影像，以判斷待測物的一離焦位置。對焦調整單元根據待測物的離焦位置，對待測物與物鏡的距離進行對焦並選擇成像精度，以使待測物的離焦位置依序位於第一成像光路的成像精度內及第二成像光路的成像精度內。

本發明提出一種自動聚焦裝置，其包括一光源、一成像單元、一光感測器以及一對焦調整單元。光源用以產生一光束。成像單元包括一物鏡以及一反射鏡。物鏡用以聚焦光束，以使光束投射在一待測物上。光束經由待測物反射，以形成一反射光束。反射鏡用以將反射光束之光路切換至一第一成像光路或一第二成像光路。光感測器用以偵測第一成像光路以及第二成像光路所形成的影像，以判斷待測物的一離焦位置。對焦調整單元根據待測物的離焦位置，對待測物與物鏡的距離進行對焦並選擇成像精度，以使待測物的離焦位置依序位於第一成像光路的成像精度內及第二成像光路的成像精度內。

本發明另提出一種自動聚焦方法，其包括之步驟如下：發射一光束；利用一物鏡聚焦光束，以使光束投射在一待測物，光束經由待測物反射，以形成一反射光束；將反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束，並使第一子光束以及第二子光束位於不同成像精度的一第一成像光路以及一第二成像光路上；以一光感測器偵測第一子光束或第二子光束所形成的影像，以判斷待測物的一離焦位置；根據待測物的離焦位置，對待測物與物鏡的距離進行第一次對焦，以使待測物的離焦位置位於第一成像光路的成像精度內；以及選擇第二成像光路之成像精度，對待測物與物鏡的距離進行第二次對焦，以使待測物的離焦位置位於第二成像光路的成像精度內。

本發明提出一種自動聚焦裝置，其包括一光源、一波片、一物鏡、一極化分光鏡、一光感測器以及一對焦調整單元。光源用以產生一線偏振光束。波片用以改變部分線偏振光束的線偏振方向。物鏡用以將線偏振光束投射在一待測物，且待測物反射部分線偏振光束，以形成一反射光束。極化分光鏡用以將反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束。光感測器用以偵測第一子光束或第二子光束所形成的影像，以判斷待測物的一離焦位置。對焦調整單元根據待測物的離焦位置，調整待測物與物鏡的距離，以使待測物的離焦位置更靠近物鏡的焦點位置。

本發明另提出一種自動聚焦方法，其包括之步驟如下：發射一線偏振光束；利用一波片改變部分線偏振光束的線偏振方向；利用一物鏡聚焦光束，以使線偏振光束投射在一待測物，待測物反射部分線偏振光束，以形成一反射光束；利用一極化分光鏡將反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束；以一光感測器偵測第一子光束或第二子光束所形成的影像，以判斷待測物的一離焦位置；以及根據待測物的離焦位置，調整待測物與物鏡的距離，以使待測物的離焦位置更靠近物鏡的焦點位置。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例之自動聚焦裝置及方法，係將光源所發出的光束分為不同光路之第一子光束以及第二子光束。第一子光束及第二子光束形成在光感測器上的影像例如是一光點，光感測器可根據光點的尺寸變化即可判斷待測物的離焦距離以及對焦之誤差值。例如，待測物的離焦位置位於物鏡的焦點前、焦點後或是在焦點上時，第一子光束之影像大小以及第二子光束的影像大小會隨著待測物的位置改變而產生變化。因此，光感測器可經由不同光點來判斷待測物係位於近焦位置、遠焦位置或焦點位置。因此，本實施例可根據光感測器所偵測到的待測物的離焦位置，調整待測物與物鏡的距離，以使待測物的離焦位置更靠近物鏡的焦點位置，以減少對焦的時間。

請同時參照第1及2圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施例之自動聚焦方法之流程圖，其包括步驟S10至步驟S60。第2圖繪示依照本發明一實施例之自動聚焦裝置之示意圖。如第2圖所示，自動聚焦裝置50包括一光源10、一成像單元20、一光感測器30以及一對焦調整單元40。成像單元20包括一物鏡22以及一分光鏡24，物鏡22用以聚焦光束，以使光束投射在一待測物S上。光束經由待測物S反射，以形成一反射光束B。分光鏡24用以將反射光束B分為一第一子光束B1以及一第二子光束B2，以使第一子光束B1以及第二子光束B2入射至不同成像精度的一第一成像光路L1以及一第二成像光路L2。此外，光感測器30用以偵測第一子光束B1及/或第二子光束B2所形成的影像，以判斷待測物S的一離焦位置。另外，對焦調整單元40根據待測物S的離焦位置，對待測物S與物鏡22的距離進行粗調及微調，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡22的焦點位置。

在另一實施例中，上述之分光鏡24亦可以一反射鏡取代(請參考第8及9圖)，以將反射光束B之光路切換至第一成像光路L1或第二成像光路L2。再由光感測器30來判斷待測物S的離焦位置，並以對焦調整單元40進行對焦，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡22的焦點位置。

以下係以第2圖所示之自動聚焦裝置50說明第1圖所示之自動聚焦方法。

如第1圖之步驟S10所示，發射一光束。接著，在步驟S20中，利用物鏡22聚焦此光束，以使此光束投射在一待測物S上。光束經由待測物S反射，以形成一反射光束B。之後，在步驟S30中，利用分光鏡24將反射光束B分為一第一子光束B1以及一第二子光束B2，並使第一子光束B1以及第二子光束B2位於不同成像精度的一第一成像光路L1以及一第二成像光路L2上。再者，在步驟S40中，以光感測器30偵測第一子光束B1或第二子光束B2所形成的影像，以判斷待測物S的一離焦位置。接著，在步驟S50中，根據待測物S的離焦位置，對待測物S與物鏡22的距離進行第一次對焦，以使待測物S的離焦位置位於第一成像光路L1的成像精度內；以及，在步驟S60中，選擇第二成像光路之成像精度，對待測物S與物鏡22的距離進行第二次對焦，以使待測物S的離焦位置位於第二成像光路L2的成像精度內。

在本實施例中，光源10可為同調光光源或非同調光光源，例如雷射光源、發光二極體光源或白熾光源。光感測器30可為光二極體陣列(Photo diode array,PD Array)、電荷耦合元件(Charge-coupled device,CCD)或互補金屬氧化半導體(Complementary metal oxide semiconductor,CMOS)光感測器。上述之光感測器30的數量不限定為兩個，亦可以單一個光感測器30，同時偵測不同光路上的第一子光束B1以及第二子光束B2，以降低自動對焦裝置之成本及體積。此外，對焦調整單元40可包括可程式化控制的步進馬達及驅動器等，可處理一個或一個以上光感測器30所得到的訊號，並驅動物鏡22或待測物S相對移動，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡22的焦點位置。

請參考第1至3圖，其中第3圖繪示待測物S之離焦位置的變化與不同成像精度之成像光路之間的關係圖。在步驟S50中，當待測物S距離物鏡22的離焦位置位在第一成像光路L1的對焦範圍內時，例如在A點，對焦調整單元可根據待測物S的離焦位置，對待測物S與物鏡22之間的距離進行粗調，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡22的焦點位置。例如，離焦位置由A點移動到P點，且P點係位於第一成像光路L1之成像精度內。接著，在步驟S60中，當離焦位置在P點，且正好位於第二成像光路L2的對焦範圍內時，可藉由第二子光束B2所形成的影像來判斷待測物S的離焦位置。此時，對焦調整單元40可根據離焦位置，對待測物S與物鏡22之間的距離進行微調，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡22的焦點位置。例如，離焦位置由P點移動到C點，且C點係位於第二成像光路L2之成像精度內。由此可知，本實施例之自動聚焦裝置及方法只進行二次對焦步驟，以減少對焦的時間。

舉例來說，當偵測到的離焦位置為893μm左右(例如A點)，且離焦位置位於第一成像光路L1的對焦範圍內(例如±900μm)時，先以第一子光束B1所形成的影像及成像精度來進行第一次對焦，以使離焦位置由893μm移動至23μm左右(例如是P點)，且P點的離焦位置位在第一成像光路L1的成像精度內(例如±30μm)。如此，第一次對焦大致上完成。由於第一成像光路L1的成像精度有一定的侷限，因此可藉由切換不同的光路或判斷第二子光束B2所形成的影像來進行第二次對焦。

承上所述，當P點的離焦位置正好在第二成像光路L2的對焦範圍內(例如±60μm)時，則選擇以第二子光束B2所形成的影像及成像精度來進行第二次對焦，以使離焦位置由23μm移動至1μm左右(例如是C點)，且C點的離焦位置位在第二成像光路L2的成像精度內(例如±2μm)。如此，第二次對焦大致上完成。

由此可知，本實施例只進行二次對焦步驟，即可將離焦位置由A點移到C點，明顯縮短對焦的時間。此外，本實施例相對於單獨使用第一成像光路L1而言，成像精度提高了15倍(±30μm降為±2μm)，且相對於單獨使用第二成像光路L2而言，對焦範圍也放大了15倍(由±60μm提高到±900μm)。因此，本實施例整合兩種不同成像光路之成像精度與對焦範圍，在不影響整體精度的前提下，提高自動聚焦之對焦範圍與對焦速度，以減少對焦的時間。

以下就不同型態的實施例介紹不同光路設計的自動聚焦裝置。

第一實施例

請參考第4圖，其繪示依照第一實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。在第4圖中，自動對焦裝置包括一光源100、一成像單元200、二個光感測器220、222以及一對焦調整單元300。此外，自動聚焦裝置更可以一顯微觀測單元400來做為即時影像觀測之用，其中顯微觀測單元400包括一無限遠修正光路系統401與一觀測相機402。成像單元200包括一光整形鏡組202、203、一光遮斷器204、多個分光鏡205、206、208、一物鏡207、第一倍率調整鏡211以及第二倍率調整鏡221。成像單元200又以分光鏡208分成第一成像光路L1與第二成像光路L2。第一倍率調整鏡211位於第一成像光路L1上，具有一第一焦距。第一倍率調整鏡211用以聚焦第一子光束B1於一光感測器220上。此外，第二倍率調整鏡221位於第二成像光路L2上，具有一第二焦距。第二倍率調整鏡221用以聚焦第二子光束B2於另一個光感測器222上。

在第4圖中，光源100所發出的光束，經過光整形鏡組202、203後，形成一準直的圓柱狀平行光束。此圓柱狀平行光束經過光遮斷器204後，形成一半圓柱狀平行光束，再經過分光鏡205與分光鏡206之反射後，通過物鏡207之聚焦而投射在待測物S上。光束經由待測物S反射後，先經過物鏡207後，再經過分光鏡206、分光鏡205與分光鏡208而分成一第一子光束B1與一第二子光束B2。第一子光束B1經過第一倍率調整鏡211後，投射在第一光感測器220上。第二子光束B2經過第二倍率調整鏡221後，投射在第二光感測器222上。由於第一倍率調整鏡211與第二倍率調整鏡221的焦距(或放大倍率)不同，因此第一成像光路L1的成像精度與第二成像光路L2的成像精度也會有所不同。焦距小，成像精度較差；反之，焦距大，成像精度較佳。因此，在本實施例中，對焦調整單元300可利用不同成像精度之第一成像光路L1與第二成像光路L2，以一驅動器302對待測物S與物鏡207的距離進行調整，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡207的焦點位置，如採用第3圖所示之對焦方式，以節省對焦的時間。在本實施例中，光感測器可為單一個光感測器250，如第5圖所示，光感測器250具有第一感測區250a(構成第一光感測器220)以及第二感測區250b(構成第二光感測器222)，用以偵測第一子光束B1以及第二子光束B2所形成的影像。

第二實施例

請參考第6及7圖，第一成像光路L1與第二成像光路L2可如第6圖與第7圖的方式配置。其中，光路切換器229與光路切換器228可分別移動地配置於反射光束B入射至光感測器250之前所經過的第一成像光路L1與第二成像光路L2上。

在第6圖中，當反射光束B經過分光鏡208而分成一第一子光束B1與一第二子光束B2後，第一子光束B1經過第一倍率調整鏡211之聚焦以及一反射鏡210之反射後，未受光路切換器229之阻擋，而直接入射至分光鏡260並成像在光感測器250上，以供光感測器250判斷待測物S的離焦位置。此外，第二子光束B2經過第二倍率調整鏡221之聚焦以及一反射鏡223之反射後，受到另一光路切換器228之阻擋而未投射在光感測器250上。

在第7圖中，當光路切換器228、229受驅動而移動位置時，第一子光束B1受到光路切換器229之阻擋，而未投射在光感測器250上，而第二子光束B2未受到另一光路切換器228之阻擋，入射至分光器260並成像在光感測器250上，以供光感測器250判斷待測物S的離焦位置。因此，光路切換器228、229可用來切換第一子光束B1以及第二子光束B2。

此外，本實施例可藉由對焦調整單元301或其他控制器(未繪示)來驅動光路切換器228、229，以切換不同成像精度之第一成像光路L1與第二成像光路L2，並以對焦調整單元301對待測物S與物鏡207的距離進行調整，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡207的焦點位置，如第3圖所示之對焦方式，以節省對焦的時間。

在本實施例中，光路切換器228、229的數量不限定為兩個，亦可由兩個切換部件結合為一個光路切換器，以節省成本。

第三實施例

請參考第8及9圖，在本實施例中，光感測器可為單一個光感測器250。第一成像光路L1與第二成像光路L2可如第8圖與第9圖的方式配置。其中，反射鏡209可移動地配置於反射光束B入射至光感測器250之前所經過的光路上。

在第8圖中，當反射光束B經過反射鏡209之反射而進入第一成像光路L1時，反射光束B經過第一倍率調整鏡211之聚焦以及一反射鏡210之反射後，而直接入射至分光鏡260並成像在光感測器250上，以供光感測器250判斷待測物S的離焦位置。

在第9圖中，當反射鏡209受驅動而移動位置時，反射光束B未受到反射鏡209之反射，而直接進入第二成像光路L2中，並經過第二倍率調整鏡221之聚焦以及一反射鏡223之反射後，入射至分光鏡260並成像在光感測器250上，以供光感測器250判斷待測物S的離焦位置。因此，反射鏡209可用來改變反射光束B之光路。

此外，本實施例可藉由對焦調整單元301或其他控制器(未繪示)來驅動反射鏡209，以改變反射光束B之光路為不同成像精度之第一成像光路L1或第二成像光路L2，並以對焦調整單元301對待測物S與物鏡207的距離進行調整，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡207的焦點位置，如第3圖所示之對焦方式，以節省對焦的時間。

第四實施例

請參考第10及11圖之二實施例，成像單元200’更包括一波片201，例如是λ/2波片。此二實施例之差異在於：在第10圖中，波片201係配置於光束投射至待測物S之前所經過的光路中；在第11圖中，波片201係配置於光束投射至待測物S之後所經過的光路中。波片201可用以改變部分光束的極性，並保持光束的外型及強度。相對於第一實施例而言，本實施例之第一光感測器219與第二光感測器224所感測的光強度可提高一倍，以加強光訊號的訊雜比。以下僅就第10圖所示之實施例進行說明，至於第11圖所示之元件及配置方式與第10圖大致上雷同，相同的標號代表相同的元件，在此不再贅述。

請參考第10圖，自動聚焦裝置包括一光源100、一成像單元200’、二個光感測器219、224以及一對焦調整單元300’。成像單元200’包括一波片201、多個反射鏡212、214、217、一分光鏡213、一物鏡215、一極化分光鏡216、第一倍率調整鏡211以及第二倍率調整鏡221。成像單元200’又以極化分光鏡216分成第一成像光路L1與第二成像光路L2。第一倍率調整鏡211位於第一成像光路L1上，具有一第一焦距。第一倍率調整鏡211用以聚焦第一子光束B1於一光感測器219上。此外，第二倍率調整鏡221位於第二成像光路L2上，具有一第二焦距。第二倍率調整鏡221用以聚焦第二子光束B2於另一光感測器224上。

在第10圖中，光源100用以發出一P極線偏振準直的圓柱狀平行光束。此平行光束經過λ/2波片201後，形成一P極半圓柱狀平行光束與一S極半圓柱狀平行光束，再經過反射鏡212、分光鏡213與反射鏡214後，通過物鏡215之聚焦而投射在待測物S上。光束經過待測物S反射後，先經過物鏡215，再經過反射鏡214、分光鏡213與極化分光鏡216而分成一第一子光束B1與一第二子光束B2。第一子光束B1經過第一倍率調整鏡211後，投射在第一光感測器219上。第二子光束B2經過第二倍率調整鏡221後，投射在第二光感測器224上。

由於第一倍率調整鏡211與第二倍率調整鏡221的焦距(或放大倍率)不同，因此第一成像光路L1的成像精度與第二成像光路L2的成像精度也會有所不同。據此，在本實施例中，對焦調整單元300’可利用不同成像精度之第一成像光路L1與第二成像光路L2，以一驅動器對待測物S與物鏡215的距離進行調整，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡215的焦點位置，如第3圖所示之對焦方式，以節省對焦的時間。

第五實施例

請參考第12圖，本實施例與第一實施例之差異在於：成像單元200’更包括一組光程差分光鏡225、230，分別位於第一成像光路L1上以及第二成像光路L2上，用以將第一子光束B1及第二子光束B2分為不同光程之多個光束，並投射在光感測器上。第一子光束B1經過第一倍率調整鏡211及一光程差分光鏡230後，分別投射在二光感測器231、232上。第二子光束B2經過第二倍率調整鏡221及另一光程差分光鏡225後，分別投射在二光感測器226、227上。由於第一倍率調整鏡211與第二倍率調整鏡221的焦距(或放大倍率)不同，因此第一成像光路L1的成像精度與第二成像光路L2的成像精度也會有所不同。據此，在本實施例中，對焦調整單元300可利用不同成像精度之第一成像光路L1與第二成像光路L2，以一驅動器302對待測物S與物鏡207的距離進行調整，以使待測物S的離焦位置更靠近物鏡207的焦點位置，如第3圖所示之對焦方式，以節省對焦的時間。

綜上所述，本發明上述實施例所揭露之自動聚焦裝置與方法，係利用兩個不同成像精度之成像光路，來調整待測物的離焦位置，以減少對焦次數。由於對焦次數減少，並能快速地調整待測物的離焦位置更靠近物鏡的焦點位置。因此，上述實施例之自動聚焦裝置與方法能減少對焦的時間、提高自動對焦之對焦範圍與對焦速度。在組裝上，自動聚焦裝置所需的光學元件較少，組裝更為容易，故能夠達到有效縮減體積以及降低成本的功效。

綜上所述，雖然本發明已揭露實施例如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．光源

20．．．成像單元

22．．．物鏡

24．．．分光鏡

30．．．光感測器

40．．．對焦調整單元

50．．．自動聚焦裝置

B．．．反射光束

B1．．．第一子光束

B2．．．第二子光束

L1．．．第一成像光路

L2．．．第二成像光路

S．．．待測物

100．．．光源

200、200’．．．成像單元

201．．．波片

202、203．．．光整形鏡組

204．．．光遮斷器

205、206、208．．．分光鏡

207．．．物鏡

209、210．．．反射鏡

211．．．第一倍率調整鏡

212、214、217．．．反射鏡

213．．．分光鏡

215．．．物鏡

216．．．極化分光鏡

219、220、222、224．．．光感測器

221．．．第二倍率調整鏡

223．．．反射鏡

225、230．．．光程差分光鏡

226、227．．．光感測器

231、232．．．光感測器

228、229．．．光路切換器

250．．．光感測器

250a．．．第一感測區

250b．．．第二感測區

260．．．分光鏡

300、300’、301．．．對焦調整單元

302．．．驅動器

400．．．顯微觀測單元

401．．．無限遠修正光路系統

402．．．觀測相機

第1圖繪示依照本發明一實施例之自動聚焦方法之流程圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之自動聚焦裝置之示意圖。

第3圖繪示待測物之離焦位置的變化與不同成像精度之成像光路之間的關係圖。

第4圖繪示依照第一實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。

第5圖係依照一實施例之單一光感測器的示意圖。

第6及7圖分別繪示依照第二實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。

第8及9圖分別繪示依照第三實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。

第10及11圖分別繪示依照第四實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。

第12圖繪示依照第五實施例之自動聚焦裝置的光路示意圖。

10．．．光源

20．．．成像單元

22．．．物鏡

24．．．分光鏡

30．．．光感測器

40．．．對焦調整單元

50．．．自動聚焦裝置

B．．．反射光束

B1．．．第一子光束

B2．．．第二子光束

L1．．．第一成像光路

L2．．．第二成像光路

S．．．待測物

Claims (16)

1. 一種自動聚焦裝置，包括：一光源，用以產生一光束；一成像單元，包括一物鏡以及一分光鏡，該物鏡用以聚焦該光束，以使該光束投射在一待測物，該光束經由該待測物反射，以形成一反射光束，該分光鏡用以將該反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束，該成像單元對應於該第一子光束以及該第二子光束分別具有不同成像精度的一第一成像光路以及一第二成像光路；一光感測器，用以偵測該第一子光束或該第二子光束所形成的影像，以判斷該待測物的一離焦位置；以及一對焦調整單元，根據該待測物的該離焦位置，對該待測物與該物鏡的距離進行對焦並選擇成像精度，以使該待測物的該離焦位置依序位於該第一成像光路的成像精度內及該第二成像光路的成像精度內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一第一倍率調整鏡，具有一第一焦距，該第一倍率調整鏡位於該第一成像光路上，用以聚焦該第一子光束於該光感測器上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一第二倍率調整鏡，具有一第二焦距，該第二焦距大於該第一焦距，該第二倍率調整鏡位於該第二成像光路上，用以聚焦該第二子光束於該光感測器上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一波片，配置於該光束投射至該待測物之前所經過的光路中或配置於該光束投射至該待測物之後所經過的光路中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一光路切換器，可移動地配置於該反射光束入射至該光感測器之前所經過的該第一成像光路或該第二成像光路上，用以切換該第一子光束以及該第二子光束。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動聚焦裝置，其中該分光鏡係為一極化分光鏡。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括至少一光程差分光鏡，用以將該第一子光束及該第二子光束分為不同光程之多個光束。
8. 一種自動聚焦裝置，包括：一光源，用以產生一光束；一成像單元，包括一物鏡以及一反射鏡，該物鏡用以聚焦該光束，以使該光束投射在一待測物上，該光束經由該待測物反射，以形成一反射光束，該反射鏡用以將該反射光束之光路切換至一第一成像光路或一第二成像光路；一光感測器，用以偵測該第一成像光路以及該第二成像光路所形成的影像，以判斷該待測物的一離焦位置；以及一對焦調整單元，根據該待測物的離焦位置，對該待測物與該物鏡的距離進行對焦並選擇成像精度，以使該待測物的該離焦位置依序位於該第一成像光路的成像精度內及該第二成像光路的成像精度內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一第一倍率調整鏡，具有一第一焦距，該第一倍率調整鏡位於該第一成像光路上，用以聚焦該光束於該光感測器上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一第二倍率調整鏡，具有一第二焦距，該第二焦距大於該第一焦距，該第二倍率調整鏡位於該第二成像光路上，用以聚焦該光束於該光感測器上。
11. 如申請專利範圍第8項所述之自動聚焦裝置，其中該成像單元更包括一波片，配置於該光束投射至該待測物之前所經過的光路中或配置於該光束投射至該待測物之後所經過的光路中。
12. 一種自動聚焦方法，包括：發射一光束；利用一物鏡聚焦該光束，以使該光束投射在一待測物，該光束經由該待測物反射，以形成一反射光束；將該反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束，並使該第一子光束以及該第二子光束位於不同成像精度的一第一成像光路以及一第二成像光路上；以一光感測器偵測該第一子光束或該第二子光束所形成的影像，以判斷該待測物的一離焦位置；根據該待測物的該離焦位置，對該待測物與該物鏡的距離進行第一次對焦，以使該待測物的該離焦位置位於該第一成像光路的成像精度內；以及選擇該第二成像光路之成像精度，對該待測物與該物鏡的距離進行第二次對焦，以使該待測物的該離焦位置位於該第二成像光路的成像精度內。
13. 一種自動聚焦裝置，包括：一光源，用以產生一線偏振光束；一波片，用以改變部分該線偏振光束的線偏振方向；一物鏡，用以將該線偏振光束投射在一待測物，且該待測物反射部分該線偏振光束，以形成一反射光束：一極化分光鏡，用以將該反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束；一光感測器，用以偵測該第一子光束或該第二子光束所形成的影像，以判斷該待測物的一離焦位置；一對焦調整單元，根據該待測物的該離焦位置，調整該待測物與該物鏡的距離，以使該待測物的該離焦位置更靠近該物鏡的焦點位置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之自動聚焦裝置，其中該波片係配置於該線偏振光束投射至該待測物之前所經過的光路中。
15. 如申請專利範圍第13項所述之自動聚焦裝置，其中該波片係配置於該線偏振光束投射至該待測物之後所經過的光路中。
16. 一種自動聚焦方法，包括：發射一線偏振光束；利用一波片改變部分該線偏振光束的線偏振方向；利用一物鏡聚焦該光束，以使該線偏振光束投射在一待測物，該待測物反射部分該線偏振光束，以形成一反射光束；利用一極化分光鏡將該反射光束分為一第一子光束以及一第二子光束；以一光感測器偵測該第一子光束或該第二子光束所形成的影像，以判斷該待測物的一離焦位置；以及根據該待測物的該離焦位置，調整該待測物與該物鏡的距離，以使該待測物的該離焦位置更靠近該物鏡的焦點位置。