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JPH1138299A - Method for adjusting cofocal optical system - Google Patents

Method for adjusting cofocal optical system

Info

Publication number
JPH1138299A
JPH1138299A JP19405497A JP19405497A JPH1138299A JP H1138299 A JPH1138299 A JP H1138299A JP 19405497 A JP19405497 A JP 19405497A JP 19405497 A JP19405497 A JP 19405497A JP H1138299 A JPH1138299 A JP H1138299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
alignment
confocal optical
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
JP19405497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoo Matsuno
清伯 松野
Eri Suda
江利 須田
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 JP19405497A priority Critical patent/JPH1138299A/en
Publication of JPH1138299A publication Critical patent/JPH1138299A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate adjustment of the alignment and to execute the alignment with good accuracy. SOLUTION: A reflection object for alignment, such as a concave mirror 25, which is arranged in the position where the object to be measured is ought to exist and of which the contour plane in a direction perpendicular to the optical axis is not one and which plane is formed into a specified shape, is irradiated with the light from an arrayed spot light sources of the cofocal optical system. The reflected light thereof is observed or measured and the alignment of the optical system is executed.

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、共焦点光学系の投
光ピンホールアレイとレンズ群とのアライメントを行う
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 an adjustment method for performing alignment between a projection pinhole array of a confocal optical system and a lens group.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記共焦点光学系は物体の表面形状(高
さ)を精密に測定する測定装置として利用されるもの
で、ビームスプリッタを用いたものと、ホログラムを用
いたものがある。
2. Description of the Related Art The above-mentioned confocal optical system is used as a measuring device for precisely measuring the surface shape (height) of an object, and includes a system using a beam splitter and a system using a hologram.

【0003】図1はビームスプリッタを用いた共焦点光
学系を示すもので、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次元状に配置
された投光ピンホールアレイ3により点光源の2次元配
列(アレイ)として出射される。図においては、そのう
ちの1光路だけを例として示している。
FIG. 1 shows a confocal optical system using a beam splitter. Light emitted from a light source 1 is transformed into parallel light by a condenser lens 2, and is projected two-dimensionally into a light emitting pinhole array. 3, the light is emitted as a two-dimensional array of point light sources. In the figure, only one optical path is shown as an example.

【0004】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、上記レンズ群
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。受光ピンホールア
レイ7の背後には検出器アレイ8が配置されており、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。
After passing through the beam splitter 4, the emitted light is condensed on the measured object 6 by the first and second lens groups 5a and 5b. Then, the reflected light passes through the 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. A detector array 8 is arranged behind the light receiving pinhole array 7 and detects the intensity of light passing through the light receiving pinhole array 7.

【0005】このとき、被計測物体6に投射された光が
物体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、第2のレン
ズ群(対物レンズ)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
状を測定できる。そしてこれをXY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 of the object, the amount of light passing through the light receiving pinhole array 7 is maximized. By moving 5) 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. If this is scanned in the X and Y directions, a wider range can be measured.

【0006】このビームスプリッタを用いた共焦点光学
系における従来のアライメントの手順は、まず図2に示
すように、光源1からの光を照射し、ビームスプリッタ
4及び第1・第2のレンズ群5a,5bのアライメント
を合わせる。この際、第2のレンズ群5bの下側にCC
Dカメラ9等の撮影装置を配置し、その画像を観察しな
がら調整を行う。
In a conventional alignment procedure in a confocal optical system using this beam splitter, first, as shown in FIG. 2, light from a light source 1 is irradiated, and a beam splitter 4 and first and second lens groups are irradiated. The alignment of 5a and 5b is adjusted. At this time, CC below the second lens group 5b
An imaging device such as a D camera 9 is arranged, and adjustment is performed while observing the image.

【0007】次に図3に示すように、本来被計測物体6
が配置される位置、すなわち、第2のレンズ群5bの焦
点位置に平面鏡10を配置し、その反射光が均一であ
り、しかも受光ピンホールアレイ7を通過する際に出力
が最大になるように、受光ピンホールアレイ7及び検出
器アレイ8のアライメントを行う。この被計測物体6の
位置に平面鏡を配置してアライメントを行う技術は特開
平6−109958号公報に記載されている。
[0007] Next, as shown in FIG.
Is disposed, that is, the plane mirror 10 is disposed at the focal position of the second lens group 5b so that the reflected light is uniform and the output becomes maximum when passing through the light receiving pinhole array 7. , The light receiving pinhole array 7 and the detector array 8 are aligned. A technique for performing alignment by disposing a plane mirror at the position of the measured object 6 is described in JP-A-6-109958.

【0008】一方、図4はホログラムを用いた共焦点光
学系を示すもので、光源11の光は拡大レンズ12a,
12bを介して平行光となってホログラム13に参照光
として斜め方向から入射すると、ホログラム13はピン
ホールアレイ14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. 4 shows a confocal optical system using a hologram.
When the hologram 13 becomes parallel light via the reference light 12b and enters the hologram 13 as reference light in an oblique direction, the hologram 13 diffracts the light equivalent to a point light source emitted from each pinhole position of the pinhole array 14 into the reference light. Play by doing.

【0009】この再生光は第2のレンズ群(対物レン
ズ)15bによって被計測物体6に投光され、これに反
射し、第1のレンズ群15a、ホログラム13を透過
し、第1のレンズ群15aを介してピンホールアレイ1
4に集光する。この図では1つのピンホール位置の光を
代表して表現する。
The reproduced light is projected onto the object 6 to be measured by the second lens group (objective lens) 15b, reflected by the second lens group (objective lens), transmitted through the first lens group 15a and the hologram 13, and is reflected by the first lens group 15a via pinhole array 1
Focus on 4 In this figure, light at one pinhole position is represented as a representative.

【0010】そしてこのホログラムを用いた共焦点光学
系も、上記ビームスプリッタを用いたものと同様に、被
計測物体6に投射された光が物体表面において焦点を結
ぶ場合に、ピンホールアレイ14を通過する光の量が最
大になるため、第2のレンズ群15bをZ方向に移動
し、このときのピンホールアレイ14を通過した光をリ
レーレンズ17a,17bを介して検出器アレイ18に
て検出することにより、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る。
The confocal optical system using the hologram also uses the pinhole array 14 when the light projected on the object 6 to be measured focuses on the surface of the object, similarly to the system using the beam splitter. Since the amount of light passing therethrough is maximized, the second lens group 15b is moved in the Z direction, and the light that has passed through the pinhole array 14 at this time is detected by the detector array 18 via the relay lenses 17a and 17b. By detecting, the surface shape of the measured object 6 in the range where the light is projected can be measured.

【0011】図5は上記ホログラムを用いた共焦点光学
系のホログラム13を露光する際の様子を示すもので、
光源11′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19により波面分割され、それぞれホ
ログラム13の参照光、物体光の光源となる。光源1
1′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20a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19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。
FIG. 5 shows how a hologram 13 of a confocal optical system using the hologram is exposed.
The light source 11 'is a coherent light source such as a laser,
Wavefront splitting is performed by the beam splitter 19, and the light becomes the light source of the reference light and the object light of the hologram 13. Light source 1
In the case where the light of 1 ′ shows the characteristic of linearly polarized light, the first 1 /
The polarization direction of the linearly polarized light is rotated by rotation of the two-wavelength plate 20a, and a polarization beam splitter is used as the beam splitter 19, thereby setting the intensity ratio of the division to a desired value.

【0012】ビームスプリッタ19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
1a,21b,21c,21dにより拡大されて、それ
ぞれ、ホログラム13、ピンホールアレイ14に入射さ
れる。ピンホールアレイ14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15aにより平行光に変換され、ホログラム
13に物体光として入射される。第2・第3の1/2波
長板20b,20c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 19 are converted into first, second and third and fourth magnifying lenses 2.
The images are enlarged by 1a, 21b, 21c, and 21d and are incident on the hologram 13 and the pinhole array 14, respectively. The light transmitted through the pinhole array 14 is diffracted by each pinhole and becomes light equivalent to a point light source.
Is converted into parallel light by the lens group 15a, and is incident on the hologram 13 as object light. By adjusting the second and third half-wave plates 20b and 20c, 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.

【0013】このホログラムを用いた共焦点光学系にお
いても、各光学素子の間の距離及び角度を正確に合わせ
ないと計測精度が低下するため、従来はこれのアライメ
ントを上記したビームスプリッタを用いた共焦点光学系
と同様な手段にて行っていた。
In a confocal optical system using this hologram, the measurement accuracy is reduced unless the distance and angle between the optical elements are accurately adjusted. Therefore, the beam splitter described above is conventionally used for the alignment. This was performed by the same means as the confocal optical system.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
共焦点光学系におけるアライメント方法だけでは、精密
な位置合わせができず、共焦点光学装置としての計測精
度を充分に上げることができなかった。これはピンホー
ルアレイの自由度が非常に多いのに対して、複数のピン
ホールすべてについてのアライメントを合わせなければ
ならず、1箇所が合っても他の箇所が狂っているという
場合が常であり、これを平面鏡に反射した一平面状の面
での光量の強度の数値で比較しようとすると、どの状態
が最適かを決定するのが困難であるからである。
However, precise alignment cannot be performed only by the conventional alignment method in the confocal optical system, and the measurement accuracy of the confocal optical device cannot be sufficiently improved. This is because the degree of freedom of the pinhole array is extremely large, but alignment must be performed for all of the multiple pinholes. This is because it is difficult to determine which state is optimal when comparing this with a numerical value of the intensity of the light amount on a plane surface reflected by the plane mirror.

【0015】また、ある程度アライメントを合わせた後
は、ピンホールアレイを微小量動かしても検出器アレイ
に入射する光量はさほど変化せず、最終的な微調整が行
えなかった。これにもかかわらず、実際にレンズをZ方
向に動かすとアライメントの精度は測定の精度に重大な
影響を及ぼし、精度のよいアライメント方法が求められ
ていた。
Further, after the alignment has been performed to some extent, even if the pinhole array is moved by a small amount, the amount of light incident on the detector array does not change so much, and final fine adjustment cannot be performed. Nevertheless, when the lens is actually moved in the Z direction, the accuracy of the alignment has a significant effect on the accuracy of the measurement, and an accurate alignment method has been required.

【0016】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、アライメントを合わせるための調整が容易にな
り、しかも非常に精度よくアライメント合わせを行うこ
とができる共焦点光学系の調整方法を提供することを目
的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and provides a method of adjusting a confocal optical system in which adjustment for alignment can be easily performed and alignment can be performed very accurately. It is intended for.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本発明に係る共焦点光学系の調整方法
は、共焦点光学系において、アレイ状の点光源からの光
を、被計測物体があるべき位置に配置した、凹面鏡等、
光軸と直角方向の等高面が1つではなく、しかもその面
を一定の形状にしたアライメント用の反射物体に照射
し、その反射光を観察、あるいは計測して光学系のアラ
イメントを合わせるようにした。
In order to achieve the above-mentioned object, a method for adjusting a confocal optical system according to the present invention comprises the steps of: receiving light from an array of point light sources in a confocal optical system; A concave mirror, etc. placed at the position where the measurement object should be
It is necessary to irradiate a reflective object for alignment whose surface is not a single level surface perpendicular to the optical axis and that the surface has a fixed shape, and observe or measure the reflected light to align the optical system. I made it.

【0018】そして上記共焦点光学系が、光源からの光
を投光ピンホールアレイにてアレイ状の点光源にし、こ
の点光源の各光をビームスプリッタを透過し、レンズ群
を介して被計測物体に合焦照射し、その反射光をレンズ
群を通過し、ビームスプリッタにて反射し、上記投光ピ
ンホールアレイと共役の位置に設置した受光ピンホール
アレイを介して検出器アレイにて受光する共焦点光学系
である。
The confocal optical system converts the light from the light source into an array of point light sources using a light projecting pinhole array, transmits each light of the point light source through a beam splitter, and measures the light through a lens group. The object is focused and irradiated, and the reflected light passes through the lens group, is reflected by the beam splitter, and is received by the detector array via the light receiving pinhole array installed at a position conjugate with the light projecting pinhole array. Confocal optical system.

【0019】また、上記共焦点光学系が、光源からの光
を、平行光にしてホログラムに斜め方向から参照光とし
て照射し、この参照光により、あたかもピンホールアレ
イによる点光源が存在するかのような光をホログラムに
て再生し、この再生光を被計測物体にレンズ群を介して
合焦照射し、その反射光を上記レンズ群を介してしてピ
ンホールアレイを通過させ、この光を検出器アレイにて
受光する共焦点光学系である。
The confocal optical system converts the light from the light source into parallel light and irradiates the hologram as reference light from an oblique direction. The reference light determines whether or not a point light source using a pinhole array exists. Such a light is reproduced by a hologram, the reproduced light is focused on the object to be measured through a lens group, and the reflected light is passed through a pinhole array through the lens group. This is a confocal optical system that receives light at a detector array.

【0020】また光源からの光を投光ピンホールアレイ
にてアレイ状の点光源にし、この点光源の各光をビーム
スプリッタを透過し、レンズ群を介して被計測物体に合
焦照射し、その反射光をレンズ群を通過し、ビームスプ
リッタにて反射し、上記投光ピンホールアレイと共役の
位置に設置した受光ピンホールアレイを介して検出器ア
レイにて受光する共焦点光学系において、受光ピンホー
ルアレイがない状態で、上記被計測物体があるべき位置
に配置した、凹面鏡等、光軸と直角方向の等高面が1つ
ではなく、しかもその面が一定の形状にしたアライメン
ト用の反射物体に照射し、その反射光を観察、あるいは
計測して光学系の受光ピンホールアレイを除く部分のア
ライメントを合わせるようにした。
The light from the light source is formed into an array of point light sources by a light projecting pinhole array, and each light of the point light source is transmitted through a beam splitter and focused and irradiated on an object to be measured via a lens group. In a confocal optical system, the reflected light passes through a lens group, is reflected by a beam splitter, and is received by a detector array via a light receiving pinhole array installed at a position conjugate to the light projecting pinhole array. For alignment, where there is not one concave surface such as a concave mirror, etc. in the direction perpendicular to the optical axis, and the surface is fixed, without the light receiving pinhole array. Of the optical system, and the reflected light is observed or measured to adjust the alignment of the optical system except for the light receiving pinhole array.

【0021】上記本発明によれば、アライメント用の反
射物体からの反射光によって、共焦点光学系のアライメ
ントのずれを直感的に把握することができ、このアライ
メントを合わせるための調整が容易になる。しかも、こ
の発明によれば、非常に精度よくアライメント合わせを
行うことができる。
According to the present invention, the deviation of the alignment of the confocal optical system can be intuitively grasped by the reflected light from the reflecting object for alignment, and the adjustment for adjusting the alignment is facilitated. . In addition, according to the present invention, alignment can be performed very accurately.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図6以下に
基づいて説明する。図6から図20は本発明をビームス
プリッタを用いた共焦点光学系に適用した場合であり、
これの構成部材は上記した従来の技術にて説明したもの
と同じなので説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 to 20 show a case where the present invention is applied to a confocal optical system using a beam splitter.
The components of these components are the same as those described in the above-described related art, and thus description thereof will be omitted.

【0023】図6において、これのビームスプリッタ4
と第1・第2のレンズ群5a,5bのアライメントは図
2に示した従来例と同様に被計測物体6を配置する位置
に、これに代えてCCDカメラ9を配置し、その画像を
観察しながら調整することによりあらかじめ行ってお
く。
In FIG. 6, the beam splitter 4
The alignment of the first and second lens groups 5a and 5b is performed in the same manner as in the conventional example shown in FIG. This is done in advance by making adjustments.

【0024】この状態で、第2のレンズ群5bの集光点
近傍に被計測物体6に代えて凹面鏡25を配置して、光
源1から光を出射する。これにより投光ピンホールアレ
イ3の各ピンホールに対応する数の光が第2のレンズ群
5bにて凹面鏡25の表面に集光される。この各光の凹
面鏡25の表面に集光する様子を図7に、また、この凹
面鏡25に反射してビームスプリッタ4を介して受光ピ
ンホールアレイ7に入射する光の様子を図8に示す。こ
のとき、第2のレンズ群5bの焦点面が凹面鏡25の凹
面深さの中間にあるように凹面鏡25が配置されている
とすると、図7において、中心部分Aでは光は凹面鏡の
合焦せずに交差し、これの反射光は図8に受光ピンホー
ルアレイ7の手前で交差するため、検出器アレイ8のこ
の部分Aの出力は小さくなる。
In this state, the concave mirror 25 is arranged near the converging point of the second lens group 5b instead of the object 6 to be measured, and light is emitted from the light source 1. Thereby, the light corresponding to each pinhole of the light projecting pinhole array 3 is focused on the surface of the concave mirror 25 by the second lens group 5b. FIG. 7 shows how each light is condensed on the surface of the concave mirror 25, and FIG. 8 shows how light is reflected by the concave mirror 25 and enters the light receiving pinhole array 7 via the beam splitter 4. At this time, assuming that the concave mirror 25 is arranged so that the focal plane of the second lens group 5b is located at the middle of the concave depth of the concave mirror 25, in FIG. However, since the reflected light intersects before the light receiving pinhole array 7 in FIG. 8, the output of this portion A of the detector array 8 becomes small.

【0025】また、周辺部分Cでは光は焦点以前で表面
で反射し、この反射光は図8に示すように、受光ピンホ
ールアレイ7で妨げられ、やはり検出器アレイ8のこの
部分Cの出力は小さくなる。
In the peripheral portion C, light is reflected by the surface before the focal point, and the reflected light is blocked by the light receiving pinhole array 7 as shown in FIG. Becomes smaller.

【0026】これに対して、図7において、中間部分B
では凹面鏡25の表面で合焦するため、ほぼ全光量が受
光ピンホールアレイ7を通過し、検出器アレイ8のこの
部分の出力は大きくなる。
On the other hand, in FIG.
In this case, since focusing is performed on the surface of the concave mirror 25, almost the entire amount of light passes through the light receiving pinhole array 7, and the output of this portion of the detector array 8 increases.

【0027】このため、このときの検出器アレイ8の出
力をモニタなどに取り出したときの画像は図9に示すよ
うになる。図中散点で示したBの部分が明るい場所であ
り、その他のA,Cの場所は暗くなる。このように、明
るい部分Bの内側円と外側円が同心状で平行になり、か
つ明るさが明るい状態で受光ピンホールアレイ7と検出
器アレイ8とのアライメントが合っている場合である。
Therefore, an image obtained when the output of the detector array 8 is taken out to a monitor or the like at this time is as shown in FIG. The portion B indicated by the dotted points in the figure is a bright place, and the other places A and C are dark. Thus, the inner circle and the outer circle of the bright portion B are concentric and parallel, and the light receiving pinhole array 7 and the detector array 8 are aligned with the brightness being bright.

【0028】これに対して、上記アライメントが合って
いない場合の例を以下に示す。図10に示すように、明
るい部分Bと暗い部分A,Cの境目がぼやけている場合
や、図11に示すように、内側円と外側円が非対称に大
きくずれている場合、図12に示すように、円の一部が
切れている場合などがこれれに当てはまる。
On the other hand, an example in which the above-mentioned alignment is not matched will be described below. FIG. 12 shows a case where the boundary between the bright portion B and the dark portions A and C is blurred as shown in FIG. 10 or a case where the inner circle and the outer circle are largely asymmetrically shifted as shown in FIG. This is the case, for example, when a part of a circle is broken.

【0029】実際の装置においては、光の干渉などが組
み合わさって、さらに複雑な模様になるが、常に図9に
示すように検出画像が同心円状に、かつ境界が明瞭にな
るようにアライメントを合わせるようにすればよい。
In an actual apparatus, a more complicated pattern is formed due to a combination of light interference and the like. However, as shown in FIG. 9, alignment is always performed so that the detected image is concentric and the boundary is clear. What is necessary is just to match.

【0030】この方法では、アライメントのずれを多点
の数値ではなく、パターンで知ることができるため、検
出器アレイ8に対する受光ピンホールアレイ7の最適な
アライメントを見つけることが容易である。また、上記
アライメントが最適な場合の画像をあらかじめメモリ等
に登録しておき、画像処理によって、これと現在の画像
を比較してもよい。これにより、アライメント作動を自
動化することも可能である。さらに、像のパターンだけ
ではなく、光検出器で受光ピンホールアレイ7を透過し
た光の強度を測定すれば、アライメントの精度はさらに
向上する。
According to this method, the misalignment of the alignment can be known not by a multipoint numerical value but by a pattern. Therefore, it is easy to find an optimum alignment of the light receiving pinhole array 7 with respect to the detector array 8. Alternatively, an image when the alignment is optimal may be registered in a memory or the like in advance, and the image may be compared with the current image by image processing. This makes it possible to automate the alignment operation. Further, if the intensity of the light transmitted through the light receiving pinhole array 7 is measured not only by the image pattern but also by the photodetector, the alignment accuracy is further improved.

【0031】図13は他の実施の形態を示すもので、受
光ピンホールアレイ7と検出器アレイ8の間にリレーレ
ンズ26を配置してある。これは、検出器アレイ8と受
光ピンホールアレイ7のピッチが異なる場合や、検出器
アレイ8の構造上、両者を密着させられない場合に使わ
れる。
FIG. 13 shows another embodiment, in which a relay lens 26 is arranged between the light receiving pinhole array 7 and the detector array 8. This is used when the pitch between the detector array 8 and the light receiving pinhole array 7 is different or when the detector array 8 cannot be closely attached due to the structure of the detector array 8.

【0032】この装置において、まず検出器アレイ(共
焦点光学系に使用するものと同じものでなくてもよい)
8を受光ピンホールアレイ7の背後の点線で示した箇所
に配置し、上述の手順で凹面鏡25からの反射光に対し
て受光ピンホールアレイ7のアライメントを合わせる。
その後、この検出器アレイ8を実線の箇所に配置して、
これと受光ピンホールアレイ7との間にリレーレンズ2
6を配置し、受光ピンホールアレイ7のピンホールを通
過した光に対して検出器アレイ8のアライメントを合わ
せれば、全体のアライメントを正確に合わせることがで
きる。
In this apparatus, first, a detector array (not necessarily the same as that used for the confocal optical system)
The light-receiving pinhole array 7 is arranged at a position indicated by a dotted line behind the light-receiving pinhole array 7 and the alignment of the light-receiving pinhole array 7 is adjusted with respect to the reflected light from the concave mirror 25 in the above-described procedure.
Thereafter, the detector array 8 is arranged at the position indicated by the solid line,
A relay lens 2 is provided between the light receiving pinhole array 7
If the detector array 8 is aligned with the light passing through the pinholes of the light receiving pinhole array 7, the entire alignment can be accurately adjusted.

【0033】また、これまで述べてきたアライメントの
調整は、第2のレンズ群5bをある一点で静止させて行
う説明がなされているが、実際の測定では、第2のレン
ズ群5bまたは凹面鏡(被計測物体)25をZ軸(光
軸)方向に動かし、最大光量の検出される位置を、物体
の表面高さとするため、第2のレンズ群5bまたは凹面
鏡25をZ軸方向に動かしてもアライメントが狂わない
ことを確認しなければならない。
Although the alignment adjustment described so far is performed with the second lens group 5b stationary at a certain point, in actual measurement, the second lens group 5b or the concave mirror ( Even if the second lens group 5b or the concave mirror 25 is moved in the Z-axis direction in order to move the object (measurement object) 25 in the Z-axis (optical axis) direction and to set the position where the maximum amount of light is detected to the surface height of the object. You have to make sure that the alignment is correct.

【0034】これには、第2のレンズ群5b、あるいは
凹面鏡25をZ軸方向に移動させて、上記図9から図1
2に示した画像を確認する。このとき、図14(a),
(b)に示すように、第2のレンズ群5bあるいは凹面
鏡25が、あるZ方向の位置(図14(a))でも、他
の位置(図14(b))でも画像が同心円を保つように
なっていれば、アライメントがあっていることになる。
To do this, the second lens group 5b or the concave mirror 25 is moved in the Z-axis direction to
Check the image shown in 2. At this time, FIG.
As shown in (b), the second lens group 5b or the concave mirror 25 keeps the image concentric at any position in the Z direction (FIG. 14 (a)) or at another position (FIG. 14 (b)). If it is, the alignment is correct.

【0035】ところで、これまでは反射鏡に凹面鏡25
を用いた例で説明したが、図15に示すように、上記凹
面鏡25の代りに表面が球状の凸面鏡25aを用いても
よい。また、曲面が正確であれば、円筒や円柱を使うこ
ともできる。その場合、図16に示すように、ある一方
向に対するアライメントのみを確認することになり、他
の方向に対するずれを切り離すことができる。これはア
ライメントずれがどの方向であるかわからない場合など
にこの方法が効果をあげることができる。
By the way, up to now, the concave mirror 25 has been used as the reflecting mirror.
However, as shown in FIG. 15, a convex mirror 25a having a spherical surface may be used instead of the concave mirror 25 as shown in FIG. If the curved surface is accurate, a cylinder or a cylinder can be used. In this case, as shown in FIG. 16, the alignment in only one direction is confirmed, and the deviation in the other direction can be separated. This method is effective when the direction of the misalignment is not known.

【0036】また、別の実施の形態として、図17に示
すような円錐(または円錐状に凹んだ)形状の金型27
を被計測物体の代りに配置してもよい。なお上述した各
凹面鏡25、凸面鏡25aも、これらと同一形状の金型
(物体)に代えてもよい。この場合、単に全体の反射光
量が少なくなるだけで何ら問題はない。
As another embodiment, a mold 27 having a conical (or conically concave) shape as shown in FIG.
May be arranged instead of the object to be measured. Each of the concave mirror 25 and the convex mirror 25a described above may be replaced with a mold (object) having the same shape. In this case, there is no problem simply by reducing the total amount of reflected light.

【0037】同様に、このアライメント用の反射物体の
形状は上記各形状以外に、図18(a)〜(h)に示す
ように、三角錐(a)、四角錘(b)、円筒(c)、半
円筒(d)、一方向への傾斜面(e)、V字状の傾斜面
(f)、球面(g)、平面鏡を一方向へ傾斜した傾斜面
(h)等が考えられ、要は、等高面(Z軸方向の断面)
が1つでなく、つまりZ軸と直角状の平面ではなく、し
かもその面が常に一定の形状をしていればよい。その形
状が三角形、四角形のように規則的であればなおよく、
その等高面の形状が円形であれば、全ての方向に対して
アライメントがあっているかどうかを確認できる。
Similarly, in addition to the above shapes, the shape of the reflecting object for alignment is triangular pyramid (a), square pyramid (b), cylindrical (c) as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (h). ), A half cylinder (d), an inclined surface in one direction (e), a V-shaped inclined surface (f), a spherical surface (g), an inclined surface (h) in which a plane mirror is inclined in one direction, and the like. In short, the contour plane (cross section in the Z-axis direction)
Is not a single plane, that is, not a plane perpendicular to the Z axis, and the plane should always have a constant shape. It is even better if the shape is regular like triangles and squares,
If the shape of the contour surface is circular, it can be confirmed whether or not alignment is performed in all directions.

【0038】なお上記実施の形態において、投光ピンホ
ールアレイ3及びレンズ群5a,55bのアライメント
の調整は、図2に示す従来の技術と同様に第2のレンズ
群5bの下側にCCDカメラ9を設置していったが、こ
れに代えて図19に示すように、上記CCDカメラ9に
代えて凹面鏡25を配置して調整することができる。こ
の場合、受光ピンホールを取り去った状態で凹面鏡25
に光を照射して検出器8でこれの画像を観察するなら
ば、図20に示すように画像が同心円になるように投光
ピンホールアレイ3とレンズ群5a,5bを調整する。
In the above embodiment, the alignment of the light projecting pinhole array 3 and the lens groups 5a and 55b is adjusted by a CCD camera below the second lens group 5b as in the prior art shown in FIG. 19, the concave mirror 25 can be arranged in place of the CCD camera 9 and adjusted as shown in FIG. In this case, the concave mirror 25 is
If the image is observed by the detector 8 by irradiating light, the light projecting pinhole array 3 and the lens groups 5a and 5b are adjusted so that the image becomes concentric as shown in FIG.

【0039】次に図4、図5に示したホログラム13を
用いた共焦点光学装置に本発明を応用した実施の形態を
図21に示す。図5に示すホログラム13の露光工程が
終了し、これの拡大レンズ21c,21dに代えてリレ
ーレンズ17a,17bと検出器アレイ18を配置する
際に、被計測物体6の配置する位置に凹面鏡25(アラ
イメント用物体)を配置して上記ビームスプリッタを用
いたものと同様にアライメント合わせを行う。
Next, FIG. 21 shows an embodiment in which the present invention is applied to a confocal optical device using the hologram 13 shown in FIGS. When the exposure step of the hologram 13 shown in FIG. 5 is completed and the relay lenses 17a and 17b and the detector array 18 are arranged instead of the magnifying lenses 21c and 21d, the concave mirror 25 is placed at the position where the measured object 6 is arranged. (Alignment object) is arranged, and alignment is performed in the same manner as that using the beam splitter.

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

【図1】ビームスプリッタを用いた共焦点光学系を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a confocal optical system using a beam splitter.

【図2】CCDカメラを使った調整方法を示す説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an adjustment method using a CCD camera.

【図3】ビームスプリッタを用いた共焦点光学系の従来
の調整方法を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional adjusting method of a confocal optical system using a beam splitter.

【図4】ホログラムを用いた共焦点光学系を示す説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a confocal optical system using a hologram.

【図5】ホログラムを用いる共焦点光学系のホログラム
の露光状態を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an exposure state of a hologram of a confocal optical system using a hologram.

【図6】ビームスプリッタを用いた共焦点光学系の本発
明に係る調整方法を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method for adjusting a confocal optical system using a beam splitter according to the present invention.

【図7】被計測物体の位置に凹面鏡を置いたときの光の
照射状態を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an irradiation state of light when a concave mirror is placed at a position of an object to be measured.

【図8】アライメントが合っているときの光の受光ピン
ホールアレイと検出器アレイへの入射状態を示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state where light is incident on a light-receiving pinhole array and a detector array when alignment is performed.

【図9】アライメントが合っているときのアライメント
画像を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an alignment image when alignment is performed.

【図10】アライメントの合っていないときのアライメ
ント画像を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an alignment image when alignment is not performed.

【図11】アライメントの合っていないときのアライメ
ント画像を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an alignment image when alignment is not performed.

【図12】アライメントの合っていないときのアライメ
ント画像を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an alignment image when alignment is not performed.

【図13】検出器アレイの前にリレーレンズを配置した
装置の調整方法を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a method of adjusting an apparatus in which a relay lens is arranged in front of a detector array.

【図14】(a),(b)はレンズ群あるいは凹面鏡を
Z軸方向に移動したときのアライメント画像の変化を示
す図である。
14A and 14B are diagrams showing a change in an alignment image when a lens group or a concave mirror is moved in the Z-axis direction.

【図15】本発明による凸面鏡を用いた調整方法を示す
説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an adjustment method using a convex mirror according to the present invention.

【図16】本発明による円柱を用いた調整方法における
アライメント画像を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an alignment image in an adjustment method using a cylinder according to the present invention.

【図17】反射物体を円錐形状にした例を示す斜視図で
ある。
FIG. 17 is a perspective view showing an example in which a reflecting object has a conical shape.

【図18】(a),(b),(c),(d),(e),
(f),(g),(h)は反射物体の他例を示す斜視図
である。
18 (a), (b), (c), (d), (e),
(F), (g), (h) is a perspective view showing another example of a reflective object.

【図19】本発明によるレンズ群及び投光ピンホールア
レイの調整方法を示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a method for adjusting a lens group and a light projecting pinhole array according to the present invention.

【図20】受光ピンホールアレイのない状態でのアライ
メント画像を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing an alignment image without a light receiving pinhole array.

【図21】ホログラムを用いた共焦点光学系の調整方法
を示す説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a method of adjusting a confocal optical system using a hologram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,11′…光源 2…コンデンサレンズ 3…投光ピンホールアレイ 4,19…ビームスプリッタ 5a,5b,15c,15d…レンズ群 6…被計測物体 7…受光ピンホールアレイ 8,18…検出器アレイ 9…CCDカメラ 10…平面鏡 12a,12b,21a,21b,21c,21d…拡
大レンズ 13…ホログラム 14…ピンホールアレイ 17a,17b,26…リレーレンズ 20a,20b,20c…1/2波長板 25…凹面鏡 25a…凸面鏡
1, 11, 11 ': Light source 2: Condenser lens 3: Projection pinhole array 4, 19: Beam splitter 5a, 5b, 15c, 15d: Lens group 6: Object to be measured 7: Light receiving pinhole array 8, 18: Detector array 9 CCD camera 10 Planar mirror 12 a, 12 b, 21 a, 21 b, 21 c, 21 d Magnifying lens 13 Hologram 14 Pinhole array 17 a, 17 b, 26 Relay lens 20 a, 20 b, 20 c 1/2 wavelength Plate 25: concave mirror 25a: convex mirror

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共焦点光学系において、アレイ状の点光
源からの光を、被計測物体があるべき位置に配置した、
凹面鏡等、光軸と直角方向の等高面が1つではなく、し
かもその面を一定の形状にしたアライメント用の反射物
体に照射し、その反射光を観察、あるいは計測して光学
系のアライメントを合わせるようにしたことを特徴とす
る共焦点光学系の調整方法。
In a confocal optical system, light from an array of point light sources is arranged at a position where an object to be measured should be.
Alignment of the optical system by irradiating a reflective object for alignment, such as a concave mirror, which does not have one contour surface in the direction perpendicular to the optical axis, and whose surface has a fixed shape, and observing or measuring the reflected light And a method for adjusting a confocal optical system.
【請求項2】 共焦点光学系が、光源からの光を投光ピ
ンホールアレイにてアレイ状の点光源にし、この点光源
の各光をビームスプリッタを透過し、レンズ群を介して
被計測物体に合焦照射し、その反射光をレンズ群を通過
し、ビームスプリッタにて反射し、上記投光ピンホール
アレイと共役の位置に設置した受光ピンホールアレイを
介して検出器アレイにて受光する共焦点光学系であるこ
とを特徴とする請求項1記載の共焦点光学系の調整方
法。
2. A confocal optical system converts light from a light source into an array of point light sources using a light projecting pinhole array, transmits each light of the point light source through a beam splitter, and measures the light through a lens group. The object is focused and irradiated, and the reflected light passes through the lens group, is reflected by the beam splitter, and is received by the detector array via the light receiving pinhole array installed at a position conjugate with the light projecting pinhole array. 2. The method for adjusting a confocal optical system according to claim 1, wherein the confocal optical system is a confocal optical system.
【請求項3】 共焦点光学系が、光源からの光を、平行
光にしてホログラムに斜め方向から参照光として照射
し、この参照光により、あたかもピンホールアレイによ
る点光源が存在するかのような光をホログラムにて再生
し、この再生光を被計測物体にレンズ群を介して合焦照
射し、その反射光を上記レンズ群を介してしてピンホー
ルアレイを通過させ、この光を検出器アレイにて受光す
る共焦点光学系であることを特徴とする請求項1記載の
共焦点光学系の調整方法。
3. A confocal optical system converts light from a light source into parallel light and irradiates the hologram as reference light from an oblique direction, and by this reference light, it is as if a point light source by a pinhole array exists. Hologram, reconstructed light is focused on the object to be measured via a lens group, and the reflected light is passed through a pinhole array via the lens group to detect this light. 2. The method for adjusting a confocal optical system according to claim 1, wherein said confocal optical system is a confocal optical system for receiving light in a detector array.
【請求項4】 光源からの光を投光ピンホールアレイに
てアレイ状の点光源にし、この点光源の各光をビームス
プリッタを透過し、レンズ群を介して被計測物体に合焦
照射し、その反射光をレンズ群を通過し、ビームスプリ
ッタにて反射し、上記投光ピンホールアレイと共役の位
置に設置した受光ピンホールアレイを介して検出器アレ
イにて受光する共焦点光学系において、受光ピンホール
アレイがない状態で、上記被計測物体があるべき位置に
配置した、凹面鏡等、光軸と直角方向の等高面が1つで
はなく、しかもその面を一定の形状にしたアライメント
用の反射物体に照射し、その反射光を観察、あるいは計
測して光学系の受光ピンホールアレイを除く部分のアラ
イメントを合わせるようにしたことを特徴とする共焦点
光学系の調整方法。
4. A light from a light source is converted into an array of point light sources by a light projecting pinhole array, and each light of the point light source is transmitted through a beam splitter, and focused and irradiated on an object to be measured via a lens group. In a confocal optical system, the reflected light passes through a lens group, is reflected by a beam splitter, and is received by a detector array via a light receiving pinhole array installed at a position conjugate with the light projecting pinhole array. Alignment without a light receiving pinhole array, where the object to be measured is located at the position where the object should be located, such as a concave mirror, etc. A method of adjusting a confocal optical system, comprising irradiating a reflective object for use with a subject and observing or measuring the reflected light to adjust the alignment of a portion of the optical system other than the light receiving pinhole array.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013221960A (en) * 2012-04-13 2013-10-28 Nikon Corp Adjustment method for microscope, and microscope
JP2017116459A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 大塚電子株式会社 Optical characteristics measuring apparatus, and optical system
CN114415325A (en) * 2022-02-22 2022-04-29 北京半导体专用设备研究所(中国电子科技集团公司第四十五研究所) Focusing optical imaging system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013221960A (en) * 2012-04-13 2013-10-28 Nikon Corp Adjustment method for microscope, and microscope
JP2017116459A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 大塚電子株式会社 Optical characteristics measuring apparatus, and optical system
CN114415325A (en) * 2022-02-22 2022-04-29 北京半导体专用设备研究所(中国电子科技集团公司第四十五研究所) Focusing optical imaging system
CN114415325B (en) * 2022-02-22 2023-11-03 北京半导体专用设备研究所(中国电子科技集团公司第四十五研究所) Focusing optical imaging system

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