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JPH1138298A - Method for adjusting optical system - Google Patents

Method for adjusting optical system

Info

Publication number
JPH1138298A
JPH1138298A JP19380797A JP19380797A JPH1138298A JP H1138298 A JPH1138298 A JP H1138298A JP 19380797 A JP19380797 A JP 19380797A JP 19380797 A JP19380797 A JP 19380797A JP H1138298 A JPH1138298 A JP H1138298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
lens group
parallel
pinhole array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19380797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoo Matsuno
清伯 松野
Manabu Ando
学 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP19380797A priority Critical patent/JPH1138298A/en
Publication of JPH1138298A publication Critical patent/JPH1138298A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to easily carry out the alignment of spot light sources with respect to lens groups. SOLUTION: This optical system is constituted to collimate light emitted from the many spot light sources of a pinhole array, etc., to parallel light rays by a first lens group 5a of first and second lens groups 5a, 5b constituting a telecentric optical system with respect to the spot light sources and to focus the parallel light rays to a focal plane by means of the second lens group 5b. In such a case, a transparent parallel flat plate 10 is inserted between the first and second lens groups described above. This parallel flat plate 10 is oscillated and the image formed on the focal plane as a result of this oscillation is observed. The positions of the spot light sources are adjusted so that the movement of the image by the oscillation of the parallel flat plate 10 is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点光学装置等
の光学系において、複数のレンズ群間の光が平行である
かどうかを観測して光学系の調整を行う光学系調整方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting an optical system in an optical system such as a confocal optical device by observing whether or not light between a plurality of lens groups is parallel. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は本発明を適用しようとする光学系
の一例である共焦点光学装置を示すもので、光源1から
出射された光はコンデンサレンズ2によって平行光に変
形され、2次元状に配列された投光ピンホールアレイ3
より点光源の2次元配列(アレイ)として出射される。
図1においては、そのうちの2光路だけを例として示し
てある。
FIG. 1 shows a confocal optical device which is an example of an optical system to which the present invention is applied. Light emitted from a light source 1 is transformed into a parallel light by a condenser lens 2 and is converted into a two-dimensional light. Light emitting pinhole array 3
The light is emitted as a two-dimensional array of point light sources.
In FIG. 1, only two optical paths are shown as an example.

【0003】この出射光はビームスプリッタ4を通過し
た後、第1・第2のレンズ群5a,5bによって被計測
物体6に集光される。そしてその反射光が第1・第2の
レンズ群5a,5bを逆に通過した後、ビームスプリッ
タ4で反射されて上記投光ピンホールアレイ3と共役な
関係にある受光ピンホールアレイ7に投射される。この
受光ピンホールアレイ7の背後には検出器アレイ8が配
置され、受光ピンホールアレイ7を通過した光の強度を
検出するようにしている。
After passing through the beam splitter 4, the emitted light is condensed on an object 6 to be measured by first and second lens groups 5a and 5b. Then, the reflected light passes through the first and second lens groups 5a and 5b in the opposite direction, is reflected by the beam splitter 4, and is projected on the light receiving pinhole array 7 conjugate with the light projecting pinhole array 3. Is done. Behind the light receiving pinhole array 7, a detector array 8 is arranged to detect the intensity of light passing through the light receiving pinhole array 7.

【0004】このとき、被計測物体6に投射された光
が、これの表面において焦点を結ぶ場合に、受光ピンホ
ールアレイ7を通過する光の量が最大になるため、被計
測物体6に近い方の第2のレンズ5bをZ方向(光軸方
向)に移動すれば、光を投射した範囲における被計測物
体6の表面形状を測定でき、これをXY方向(前後、左
右方向)に走査すればさらに広い範囲を測定することが
できる。
At this time, when the light projected on the measured object 6 is focused on the surface thereof, the amount of light passing through the light receiving pinhole array 7 becomes maximum, so that it is close to the measured object 6. If the second lens 5b is moved in the Z direction (optical axis direction), the surface shape of the measured object 6 in the range where light is projected can be measured, and this can be scanned in the XY directions (front-back, left-right directions). A wider range can be measured.

【0005】上記した第1・第2のレンズ群はテレセン
トリック光学系を形成しており、その詳細を図2に示
す。
The first and second lens groups form a telecentric optical system, the details of which are shown in FIG.

【0006】第1・第2のレンズ群5a,5bの各焦点
をf1 ,f2 とすると、投光ピンホールアレイ2から第
1のレンズ群5aの主点までの距離をf1 、第1のレン
ズ群5aの主点から第2のレンズ群5bの主点までの距
離をf1 +f2 だけ離間して両レンズ群5a,5bを互
いに平行に設置する。そして両レンズ群5a,5bの距
離が正確であり、しかも平行度が保たれている状態を、
この光学系においてアライメントが合っていると称す
る。
Assuming that the focal points of the first and second lens groups 5a and 5b are f 1 and f 2 , the distance from the light projecting pinhole array 2 to the principal point of the first lens group 5a is f 1 , The two lens groups 5a and 5b are installed in parallel with each other at a distance of f 1 + f 2 from the principal point of the first lens group 5a to the principal point of the second lens group 5b. The state where the distance between the two lens groups 5a and 5b is accurate and the degree of parallelism is maintained,
This optical system is referred to as being aligned.

【0007】このとき、投光ピンホールアレイ3からの
出射光は第1・第2のレンズ群5a,5b間では平行光
となり、投光ピンホールアレイ3を出射した光は、被計
測物体6にf2 /f1 倍の尺度で投影される。すなわ
ち、被計測物体6に投光された光点のピッチで計測が可
能である。
At this time, the light emitted from the light projecting pinhole array 3 becomes parallel light between the first and second lens groups 5a and 5b, and the light emitted from the light projecting pinhole array 3 becomes the object 6 to be measured. At a scale of f 2 / f 1 . That is, measurement can be performed at the pitch of the light spot projected on the measured object 6.

【0008】そして、図2に示すように、第2のレンズ
群5bをZ方向に移動させれば、点線で示したように焦
点位置はXY方向に動くことなしにZ方向に移動し、被
計測物体6の高さ計測を行うことが可能である。
As shown in FIG. 2, if the second lens group 5b is moved in the Z direction, the focal position moves in the Z direction without moving in the XY directions as indicated by the dotted line, and The height of the measurement object 6 can be measured.

【0009】このような共焦点光学系装置において、ピ
ンホールアレイ3,7とレンズ群5a,5bとのアライ
メントは、検査精度に深く関わる重要な問題である。
In such a confocal optical system, alignment between the pinhole arrays 3 and 7 and the lens groups 5a and 5b is an important problem that is deeply related to inspection accuracy.

【0010】すなわち、図3に示すように、投光ピンホ
ールアレイ3が第1のレンズ群5aに対して平行であっ
ても、その離間距離がf1 ′(≠f1 )のように、第1
のレンズ群5aの焦点f1 からずれていた場合、上記尺
度f2 /f1 が正確でなくなるため、被計測物体6に投
光された光点が、どのようなピッチであるかを知ること
ができず、これは計測の精度を著しく低下させる。
That is, as shown in FIG. 3, even if the light projecting pinhole array 3 is parallel to the first lens group 5a, the separation distance is f 1 ′ (≠ f 1 ). First
If deviated from the focus f 1 of the lens unit 5a, since the measure f 2 / f 1 is no longer accurate, light spot that is projected on the measurement object 6, to know what kind of pitch And this significantly reduces the accuracy of the measurement.

【0011】またこのとき同じ図3に示すように、両レ
ンズ群5a,5b間の光は平行にはならないことから、
検査のために、第2のレンズ群5bをZ方向に移動させ
た際に、焦点距離がXY方向にずれるという問題があ
り、同一の場所を測定できずに、計測誤差が生じる。ま
た図4に示すように、投光ピンホールアレイ3がレンズ
群5a,5bに対して平行でない場合には、焦点面が水
平にならず、やはり計測誤差が生じる。
At this time, as shown in FIG. 3, since the light between the two lens groups 5a and 5b is not parallel,
When the second lens group 5b is moved in the Z direction for inspection, there is a problem that the focal length shifts in the XY directions, and the same location cannot be measured, resulting in a measurement error. Further, as shown in FIG. 4, when the light projecting pinhole array 3 is not parallel to the lens groups 5a and 5b, the focal plane does not become horizontal, and a measurement error also occurs.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように、この種の
光学系において計測を正確に行うためには、第1のレン
ズ群5aと投光ピンホールアレイ3との距離、及び平行
度が正確に合っていなければならない。これには、投光
ピンホールアレイ3から出射した光束の全てが、第1・
第2のレンズ群5a,5bの間を通る際に、平行になる
ようにしなければならない。そして、この1本の光の平
行度を測定する装置として、キノ・メレスグリオ社のシ
ェアープレートという装置がある。これは、光の干渉縞
を利用するもので、これのプレートを通過する光が平行
光であるかを精度よく観測できる。
As described above, in order to perform accurate measurement in this type of optical system, the distance between the first lens group 5a and the light projecting pinhole array 3 and the degree of parallelism must be accurate. Must be suitable for For this purpose, all of the light beams emitted from the light projecting pinhole array 3 are first
When passing between the second lens groups 5a and 5b, they must be parallel. As an apparatus for measuring the parallelism of this single light, there is an apparatus called a shear plate manufactured by Kino Melles Griot. This utilizes interference fringes of light, and it is possible to accurately observe whether light passing through the plate is parallel light.

【0013】しかしながら、第1・第2のレンズ群5
a,5bの間は、複数の光が同時に通過するため、この
シェアープレートは使えない。このような理由で、これ
までには第1のレンズ群5aと投光ピンホールアレイ3
との間のアライメントを正確に合わせるのは非常に困難
であった。
However, the first and second lens groups 5
This shared plate cannot be used between a and 5b because a plurality of lights pass at the same time. For this reason, the first lens group 5a and the light emitting pinhole array 3
It was very difficult to accurately adjust the alignment between the two.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は上
記した従来の課題を解決するためになされたもので、そ
の光学系調整方法は、ピンホールアレイ等の多数の点光
源から出射された光を、この点光源に対してテレセント
リック光学系を構成する第1・第2のレンズ群の第1の
レンズ群にて上記点光源からの光を平行光にし、第2の
レンズ群にて焦点面に合焦するようにした光学系におい
て、上記第1・第2のレンズ群の間に、透明の平行平板
を挿入し、この平行平板を揺動し、その結果焦点面にで
きる像を観察して、平行平板の揺動による像の動きがな
くなるよう上記点光源の位置を調整するようにした
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the method of adjusting the optical system uses a method in which light is emitted from a number of point light sources such as a pinhole array. The light from the point light source is converted into parallel light by a first lens group of first and second lens groups constituting a telecentric optical system with respect to this point light source, and the light is focused by a second lens group. In an optical system focused on a plane, a transparent parallel plate is inserted between the first and second lens groups, and the parallel plate is swung to observe an image formed on the focal plane. Then, the position of the point light source is adjusted so that the image does not move due to the swing of the parallel plate.

【0015】そして上記光学系調整方法において、平行
平板をモータにて速度、角度を正確に、かつ安定して揺
動するようにし、また、点光源部材をアライメント調整
機構にて微動可能にし、焦点面にできる像を画像処理
し、この画像処理した結果の信号に基いて上記アライメ
ント調整機構を作動するようにした。
In the above-mentioned optical system adjusting method, the parallel flat plate can be accurately and stably rocked by a motor at a speed and an angle, and the point light source member can be finely moved by an alignment adjusting mechanism, so that the focus can be adjusted. An image formed on the surface is subjected to image processing, and the alignment adjustment mechanism is operated based on a signal resulting from the image processing.

【0016】上記光学系調整方法によれば、テレセント
リック光学系を構成する第1・第2のレンズ群に対する
点光源のアライメントを、平行平板を上記両レンズ群の
間に挿入してこれを揺動するだけで合わせることがで
き、このレンズ群に対する点光源のアライメントを簡単
に行うことができる。そして、光学系の焦点面における
画像に基づいて点光源のアライメントを自動的に行うこ
とができる。
According to the above optical system adjusting method, the alignment of the point light source with respect to the first and second lens groups constituting the telecentric optical system is performed by inserting a parallel plate between the two lens groups and swinging the same. The alignment of the point light source with respect to this lens group can be easily performed. Then, the alignment of the point light source can be automatically performed based on the image on the focal plane of the optical system.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図5以下に
基づいて説明する。この実施の形態は上述した従来の場
合と同様に共焦点光学装置に応用した実施の形態であ
り、従来のものと同一部材は同一の符号を付して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment applied to a confocal optical device as in the above-described conventional case, and the same members as those in the conventional case are denoted by the same reference numerals and described.

【0018】第1と第2のレンズ群5a,5bの間に上
面と下面とが正確に平行に仕上げられた透明の平行平板
10を介在させる。なおこの第1・第2のレンズ群4
a,4bはアライメントが合っているものとする。この
平行平板10は図6に示すように、共焦点光学装置の光
軸に対して直交する軸を中心にしてモータ11にて速
度、角度を正確に、かつ安定して揺動できるようになっ
ている。そして第2のレンズ群5bの複数個所の焦点位
置に、この各焦点映像を撮影する手段の一例であるCC
Dカメラ12a,12b,…が随時装脱可能に設置され
る。
Between the first and second lens groups 5a and 5b, there is interposed a transparent parallel flat plate 10 whose upper and lower surfaces are finished to be exactly parallel. The first and second lens groups 4
It is assumed that a and 4b are aligned. As shown in FIG. 6, the parallel plate 10 can be accurately and stably oscillated at a speed and an angle by a motor 11 about an axis orthogonal to the optical axis of the confocal optical device. ing. Then, CC which is an example of a means for photographing the respective focal images at a plurality of focal positions of the second lens group 5b
The D cameras 12a, 12b,...

【0019】投光ピンホールアレイ3はアライメント調
整機構13にて共焦点光学装置の光軸に対してアライメ
ントができるようになっている。このアライメント調整
機構13は、一例として図7に示すようにマイクロメー
タ13aを用いる。また第2のレンズ群5bにはこれを
光軸方向に移動するためのレンズ移動装置14が備えて
ある。
The projection pinhole array 3 can be aligned with the optical axis of the confocal optical device by an alignment adjusting mechanism 13. As an example, the alignment adjusting mechanism 13 uses a micrometer 13a as shown in FIG. The second lens group 5b includes a lens moving device 14 for moving the second lens group 5b in the optical axis direction.

【0020】上記構成の作用を図8、図9を参照して説
明する。図8に示すように、第1のレンズ群5aと第2
のレンズ群5b間の光が平行であれば、平行平板10を
矢印方向に揺動させても、第2のレンズ群5bへの入射
位置がずれるが、この第2のレンズ群5bによる焦点位
置はずれることがない。
The operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the first lens group 5a and the second lens group 5a
If the light between the lens groups 5b is parallel, the incident position on the second lens group 5b is shifted even if the parallel plate 10 is swung in the direction of the arrow, but the focal position by the second lens group 5b There is no deviation.

【0021】これに対して、図9に示すように、両レン
ズ群5a,5b間の光が平行でなければ、平行平板10
の揺動に従って第2のレンズ群5bの焦点位置はXY方
向に移動する。この焦点の移動はCCDカメラ12a,
12b,…にて撮影することにより知ることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, if the light between the two lens groups 5a and 5b is not parallel,
The focal position of the second lens group 5b moves in the X and Y directions according to the swing of. This movement of the focus is performed by the CCD camera 12a,
It can be known by taking a picture at 12b,.

【0022】図9に示すように、平行平板10の揺動に
従って焦点が移動する場合には投光ピンホールアレイ3
の両レンズ群5a,5bに対するアライメントが図3、
図4に示すようにずれていることになるから、この投光
ピンホールアレイ3をアライメント調整機構13にて、
上記焦点位置の移動がなくなるまで姿勢を調整してアラ
イメントを行う。平行平板10が揺動しているにもかか
わらず、全てのCCDカメラ12a,12b,…の映像
がずれない状態が投光ピンホールアレイ2と第1のレン
ズ群5aとのアライメントが完全に合っている場所であ
る。
As shown in FIG. 9, when the focal point moves in accordance with the swing of the parallel plate 10, the light emitting pinhole array 3
FIG. 3 shows the alignment of both lens groups 5a and 5b.
As shown in FIG. 4, the light emitting pinhole array 3 is shifted by the alignment adjusting mechanism 13.
The posture is adjusted and alignment is performed until the focus position does not move. Although the images of all the CCD cameras 12a, 12b,... Do not shift even though the parallel plate 10 swings, the alignment between the light projecting pinhole array 2 and the first lens group 5a is perfectly matched. Is where you are.

【0023】このとき、投光ピンホールアレイ3を光軸
方向に移動させると、焦点位置が光軸方向にずれ、CC
Dカメラ12a,12b,…で観察しようとしても焦点
がぼけて観察が難しくなる。このため、第2のレンズ群
5aをレンズ移動装置14にて光軸方向に移動すること
により観察が容易になる。
At this time, when the light projecting pinhole array 3 is moved in the optical axis direction, the focal position is shifted in the optical axis direction,
When the D cameras 12a, 12b,... Are observed, the focus becomes out of focus and the observation becomes difficult. Therefore, observation is facilitated by moving the second lens group 5a in the optical axis direction by the lens moving device 14.

【0024】上記した実施の形態では、投光ピンホール
アレイ3と第2のレンズ群5bの各移動手段であるアラ
イメント調整手段13及びレンズ移動装置14を互いに
独立して手動で操作するようにしているが、これはそれ
ぞれをマイクロモータを用いて電動にて操作するように
してもよい。この場合、図10に示すように、CCDカ
メラ12a,12b,…からの画像を画像処理装置15
にて処理してCPU16に取り込み、これによりマイク
ロモータドライバ17に信号を送って投光ピンホールア
レイ3と第2のレンズ群5bを微動させ、その結果の画
像を再び信号処理するという手順を繰り返すことによっ
て、アライメントを自動化することも可能である。
In the embodiment described above, the alignment adjusting means 13 and the lens moving device 14, which are moving means of the light projecting pinhole array 3 and the second lens group 5b, are manually operated independently of each other. However, each of them may be operated electrically using a micromotor. In this case, as shown in FIG. 10, images from the CCD cameras 12a, 12b,.
, And the signal is sent to the micromotor driver 17 to finely move the light projection pinhole array 3 and the second lens group 5b, and the resulting image is subjected to signal processing again. This makes it possible to automate the alignment.

【0025】また上記各実施の形態はテレセントリック
光学系を用いた共焦点光学装置の場合で説明したが、こ
の共焦点光学装置には図11から図13に示すようにホ
ログラムを用いたものがあり、本発明はこのホログラム
を用いた共焦点光学系にも応用できる。
In each of the embodiments described above, a confocal optical device using a telecentric optical system has been described. Some of these confocal optical devices use a hologram as shown in FIGS. The present invention can also be applied to a confocal optical system using this hologram.

【0026】この種の共焦点光学系は図11に示すよう
になっており、光源20の光は第1・第2拡大レンズ2
1a,21bを介して平行光となってホログラム22に
参照光として入射する。ホログラム22はピンホールア
レイ23の各ピンホール位置から出射する点光源と等価
な光を、上記参照光を回折することにより再生する。
FIG. 11 shows a confocal optical system of this type.
The light becomes parallel light via 1a and 21b and enters the hologram 22 as reference light. The hologram 22 reproduces light equivalent to a point light source emitted from each pinhole position of the pinhole array 23 by diffracting the reference light.

【0027】この再生光は、第2のレンズ群24bによ
って被計測物体6に投光され、被計測物体6で散乱し、
反射し、第2のレンズ群24b、ホログラム22を透過
し、第1のレンズ群24aを介してピンホールアレイ2
3に集光する。この図11は1つのピンホール位置の光
を代表して表現している。25は検出器アレイである。
The reproduced light is projected onto the object 6 by the second lens group 24b, scattered by the object 6, and
The light is reflected, transmitted through the second lens group 24b and the hologram 22, and passed through the first lens group 24a.
Focus on 3. FIG. 11 represents light at one pinhole position as a representative. 25 is a detector array.

【0028】図12、図13、図14は投光の第2のレ
ンズ群24bによる集光点と、被計測物体6の表面の光
軸方向(Z方向)の位置関係に対して、反射光がピンホ
ールアレイ23付近でどのように結像するかを示したも
のである。これによれば、図12に示すように集光点と
被計測物体6の表面が一致(合焦)したときのみ反射光
がピンホールアレイ23のピンホール23aを通過する
が、それ以外のとき、すなわち、図13に示すように集
光点が被計測物体6に反射した後にある場合(後ピ
ン)、あるいは図14に示すように、反射する前にある
場合(前ピン)には、反射光はピンホールアレイ23に
遮蔽されてほとんど通過できなくなり、いわゆる受光絞
り作用がなされる。
FIGS. 12, 13 and 14 show the relationship between the focal point of the projected light by the second lens group 24b and the positional relationship between the surface of the measured object 6 in the optical axis direction (Z direction). Shows how an image is formed in the vicinity of the pinhole array 23. According to this, as shown in FIG. 12, the reflected light passes through the pinhole 23a of the pinhole array 23 only when the focal point and the surface of the measured object 6 coincide (focus), but at other times That is, when the focal point is reflected on the object 6 to be measured as shown in FIG. 13 (back focus), or when it is before reflection as shown in FIG. The light is blocked by the pinhole array 23 and hardly passes therethrough, so that a so-called light receiving stop function is performed.

【0029】この特性を利用すれば、被計測物体6を光
軸方向(Z方向)に移動しながらピンホールアレイ23
aを通過する反射光の光量を図11に示すように、2次
元用の検出器アレイ25にて計測することにより、最大
の光量が得られた位置が物体の表面であること、すなわ
ち、被計測物体6の表面の位置が計測できることにな
る。これをピーク処理という。
By utilizing this characteristic, the pinhole array 23 is moved while moving the measured object 6 in the optical axis direction (Z direction).
By measuring the amount of reflected light passing through a with the two-dimensional detector array 25 as shown in FIG. 11, the position where the maximum amount of light is obtained is the surface of the object, that is, The position of the surface of the measurement object 6 can be measured. This is called peak processing.

【0030】一方上記ホログラム22は図15に示され
る工程にて製造される。すなわち、光源20′はレーザ
などのコヒーレントな光源であり、ビームスプリッタ2
7により波面分割され、それぞれホログラム22の参照
光、物体光の光源となる。光源20′の光が直線偏光の
特性を示す場合には、第1の1/2波長板28aの回転
により直線偏光の偏光方向を回転させ、ビームスプリッ
タ27に偏光ビームスプリッタを採用することにより、
分割の強度比を所望の値に設定する。
On the other hand, the hologram 22 is manufactured in a process shown in FIG. That is, the light source 20 ′ is a coherent light source such as a laser,
The light is divided by the wavefront 7 and becomes light sources for the reference light and the object light of the hologram 22, respectively. When the light from the light source 20 ′ exhibits linear polarization characteristics, the polarization direction of the linear polarization is rotated by rotation of the first half-wave plate 28 a, and a polarization beam splitter is adopted as the beam splitter 27.
The intensity ratio of the division is set to a desired value.

【0031】ビームスプリッタ27にて分割した参照光
と物体光は、第1・第2及び第3・第4の拡大レンズ2
9a,29b,29c,29dにより拡大されて、それ
ぞれ、ホログラム22、ピンホールアレイ23に入射さ
れる。ピンホールアレイ23を透過する光は、それぞれ
のピンホールで回折し、点光源と等価な光になり、第1
のレンズ群24aにより平行光に変換され、ホログラム
22に物体光として入射される。第2・第3の1/2波
長板28b,28cの調節により、参照光、物体光の偏
光方向が所望の方向(一般的には同じ方向になるように
する)に設定され、ホログラム露光の準備が完了する。
The reference light and the object light split by the beam splitter 27 are divided into first, second and third and fourth magnifying lenses 2.
The light is enlarged by 9a, 29b, 29c, and 29d and is incident on the hologram 22 and the pinhole array 23, respectively. The light transmitted through the pinhole array 23 is diffracted by each pinhole and becomes light equivalent to a point light source.
Is converted into parallel light by the lens group 24a, and is incident on the hologram 22 as object light. By adjusting the second and third half-wave plates 28b and 28c, the polarization directions of the reference light and the object light are set to desired directions (generally the same direction), and the hologram exposure is performed. Preparation is completed.

【0032】このようなホログラムを用いた共焦点光学
系においても、上記テレセントリック光学系の場合と同
様に第1のレンズ群24aとピンホールアレイ23との
距離、及び平行度が正確に合っていなければならない。
そのため、図16に示すように、物体光のみを照射した
状態で第1・第2のレンズ群24a,24bの間に透明
の平行平板10を挿入し、上述したようにこれを揺動さ
せ、第2のレンズ群24bを通して合焦した像をCCD
カメラ12aで観察し、像が動かないようにピンホール
アレイ23と第2のレンズ群24bを調整するならば、
ピンホールアレイ23と第1のレンズ群24aとのアラ
イメントが合わされる。
In the confocal optical system using such a hologram, the distance and the parallelism between the first lens group 24a and the pinhole array 23 must be exactly the same as in the case of the telecentric optical system. Must.
Therefore, as shown in FIG. 16, the transparent parallel flat plate 10 is inserted between the first and second lens groups 24a and 24b in a state where only the object light is irradiated, and is swung as described above. An image focused through the second lens group 24b is converted to a CCD image.
Observing with the camera 12a and adjusting the pinhole array 23 and the second lens group 24b so that the image does not move,
The pinhole array 23 and the first lens group 24a are aligned.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】テレセントリック光学系を使用した共焦点光学
装置を示す構成説明図である。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing a confocal optical device using a telecentric optical system.

【図2】テレセントリック光学系の作用説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of a telecentric optical system.

【図3】ピンホールアレイがレンズ群に対して平行で、
距離がずれている場合の光路図である。
FIG. 3 shows that a pinhole array is parallel to a lens group,
FIG. 4 is an optical path diagram when the distance is shifted.

【図4】ピンホールアレイがレンズ群に対して傾いてい
る場合の光路図である。
FIG. 4 is an optical path diagram when a pinhole array is inclined with respect to a lens group.

【図5】本発明の実施の態様を示す構成説明図である。FIG. 5 is a configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention.

【図6】平行平板を揺動させるための構成を示す斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration for swinging a parallel flat plate.

【図7】ピンホールアレイのアライメント調整機構の一
例を示す実施例を示す。
FIG. 7 shows an embodiment illustrating an example of an alignment adjustment mechanism of a pinhole array.

【図8】光が平行である場合の光路図である。FIG. 8 is an optical path diagram when light is parallel.

【図9】光が平行でない場合の光路図である。FIG. 9 is an optical path diagram when light is not parallel.

【図10】本発明方法を自動化した場合の装置の構成説
明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration of an apparatus when the method of the present invention is automated.

【図11】ホログラムを用いた共焦点光学系の概略的な
構成説明図である。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of a confocal optical system using a hologram.

【図12】反射光のピンホール付近での結像状態を示す
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an image forming state of a reflected light near a pinhole.

【図13】反射光のピンホール付近での結像状態を示す
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an image forming state of a reflected light near a pinhole.

【図14】反射光のピンホール付近での結像状態を示す
説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an image forming state of a reflected light near a pinhole.

【図15】ホログラムを露光する際の構成説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a configuration when exposing a hologram.

【図16】ホログラムを用いた共焦点光学系に応用した
実施の形態を示す光路図である。
FIG. 16 is an optical path diagram showing an embodiment applied to a confocal optical system using a hologram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,20,20′…光源 2…コンデンサレンズ 3,7,23…ピンホールアレイ 4,27…ビームスプリッタ 5a,5b,24a,24b…レンズ群 6…被計測物体 8,25…検出器アレイ 10…平行平板 11…モータ 12a,12b,…CCDカメラ 13…アライメント調整機構 14…レンズ移動装置 15…画像処理装置 16…cpu 1, 20, 20 'light source 2 condenser lens 3, 7, 23 pinhole array 4, 27 beam splitter 5a, 5b, 24a, 24b lens group 6 measured object 8, 25 detector array 10 ... Parallel plate 11 ... Motors 12a, 12b, ... CCD camera 13 ... Alignment adjustment mechanism 14 ... Lens moving device 15 ... Image processing device 16 ... cpu

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 21/00 G02B 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02B 21/00 G02B 21/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピンホールアレイ等の多数の点光源から
出射された光を、この点光源に対してテレセントリック
光学系を構成する第1・第2のレンズ群の第1のレンズ
群にて上記点光源からの光を平行光にし、第2のレンズ
群にて焦点面に合焦するようにした光学系において、上
記第1・第2のレンズ群の間に、透明の平行平板を挿入
し、この平行平板を揺動し、その結果焦点面にできる像
を観察して、平行平板の揺動による像の動きがなくなる
よう上記点光源の位置を調整するようにしたことを特徴
とする光学系調整方法。
1. The light emitted from a number of point light sources such as a pinhole array is transmitted to said point light source by a first lens group of first and second lens groups constituting a telecentric optical system. In an optical system in which light from a point light source is converted into parallel light and a focal plane is focused by a second lens group, a transparent parallel flat plate is inserted between the first and second lens groups. An optical system characterized by oscillating the parallel plate, observing an image formed on the focal plane as a result, and adjusting the position of the point light source so that the image does not move due to the swing of the parallel plate. System adjustment method.
【請求項2】 平行平板をモータにて速度、角度を正確
に、かつ安定して揺動するようにしたことを特徴とする
請求項1記載の光学系調整方法。
2. The optical system adjusting method according to claim 1, wherein the parallel plate is swung accurately and stably at a speed and an angle by a motor.
【請求項3】 点光源部材をアライメント調整機構にて
微動可能にし、焦点面にできる像を画像処理し、この画
像処理した結果の信号に基いて上記アライメント調整機
構を作動するようにしたことを特徴とする請求項1記載
の光学系調整方法。
3. The method according to claim 1, wherein the point light source member is finely movable by an alignment adjustment mechanism, an image formed on a focal plane is image-processed, and the alignment adjustment mechanism is operated based on a signal resulting from the image processing. The method for adjusting an optical system according to claim 1, wherein:
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