JPH09274139A - Confocal optical device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a correct and highly accurate measurement while absorbing abberation and distortion without enhancing performance of lense to be used in a confocal optical system by changing size of respective light receiving part of a light receiving array in accordance with the abberation of an objective lens. SOLUTION: Intensity of light passing through respective pin holes ph of the light receiving array are detected by respective photodetectors 10. In a light projecting pin hole array, diameters of respective pin holes are equal, however, the arrangement of them is distorted in a barrel shape. Moreover, in a light receiving pin hole array, diameters of respective pin holes of a peripheral part have larger diameters as compared with those of pin holes in a center part and the arrangement of them is distorted in the barrel shape. Next, light reflected on the surface of an object to be measured are reflected on a beam spitter to be projected on the light receiving pin holes array, however, the distrotion of the arrangement of spot light patterns is canceled because light go forth and back an objective lens and the arrangement of the spot light patterns becomes a roughly similar barrel shape. Further, diameters of spots are made larger in the peripheral part as abberation goes forth and back the objective lens.

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】この発明は 物体の３次元形
状を計測する３次元形状計測装置などに適用される共焦
点光学装置に関し、特にこの共焦点光学装置内に用いら
れるレンズの収差および歪曲を考慮しての改良に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal optical device applied to a three-dimensional shape measuring device or the like for measuring the three-dimensional shape of an object, and more particularly to the aberration and distortion of a lens used in this confocal optical device. Regarding improvement in consideration.

【０００２】[0002]

【従来の技術】物体の形状を測定する技術として共焦点
光学系があり、図１７にその構成を示す。2. Description of the Related Art There is a confocal optical system as a technique for measuring the shape of an object, and its configuration is shown in FIG.

【０００３】図１７において、光源１１０から出射した
光１１８はレンズ１１１で平行光に整形され、その一部
がピンホール１１２から点光源光として出射される。ビ
ームスプリッタ１１３を透過した光は、レンズ１１４ａ
及びレンズ１１４ｂからなるテレセントリック系を構成
する対物レンズ１１４で集光され、被計測物体１１５上
に点光源光として投影される。In FIG. 17, light 118 emitted from a light source 110 is shaped into parallel light by a lens 111, and a part thereof is emitted from a pinhole 112 as point light source light. The light transmitted through the beam splitter 113 is reflected by the lens 114a.
The light is condensed by an objective lens 114 that constitutes a telecentric system including a lens 114b and a lens 114b, and is projected as a point light source light on the measured object 115.

【０００４】この投影された光１１８が、被計測物体１
１５の表面で焦点を結んだ（合焦した）場合、反射光１
１９は被計測物体１１５の表面で反射し、往路と同じ経
路をたどって対物レンズ１１４を通過した後、ビームス
プリッタ１１３に到達する。そして、一部の光は反射
し、投光ピンホール１１２と共役な位置に置かれている
受光ピンホール１１６上で焦点を結ぶ。受光ピンホール
１１６の背後には光検出器１１７が配設されており、こ
の光検出器１１７によってピンホール１１６を通過した
光の強度を検出する。The projected light 118 is the object 1 to be measured.
When focused (focused) on the surface of 15, reflected light 1
19 is reflected on the surface of the object 115 to be measured, follows the same path as the outward path, passes through the objective lens 114, and then reaches the beam splitter 113. Then, a part of the light is reflected and focused on the light receiving pinhole 116 located at a position conjugate with the light projecting pinhole 112. A photodetector 117 is disposed behind the light receiving pinhole 116, and the photodetector 117 detects the intensity of light that has passed through the pinhole 116.

【０００５】一方、物体１１５の位置が焦点から遠方に
ずれた場合は（点線１１５Ａ）、反射光の経路は点線１
３０で示すようになる。すなわち、反射光１３０はピン
ホール１１６の前方で焦点を結び、ピンホール１１６に
達したときその光は大きくぼやけた状態となる。この結
果として、この場合には、合焦時に比べて光検出器１１
７に入る光量は大きく減少することになる。これは、被
計測物体１１５が焦点から近方にずれた場合も同じであ
る。On the other hand, when the position of the object 115 deviates far from the focus (dotted line 115A), the path of the reflected light is the dotted line 1
As indicated by 30. That is, the reflected light 130 is focused in front of the pinhole 116, and when the reflected light 130 reaches the pinhole 116, the light is greatly blurred. As a result, in this case, the photodetector 11 is
The amount of light entering 7 will be greatly reduced. This is the same when the measured object 115 deviates from the focus to the near side.

【０００６】図１８に、被計測物体１１５をＺ方向に動
かした場合における、光検出器１１７の受光光量の変化
を示す。すなわち、共焦点光学系においては、テレセン
トリック対物レンズ１１４の焦点が被計測物体１１５の
表面に合致した場合にのみ、極めて強い信号を観察する
ことができる。したがって、被計測物体１１５または対
物レンズ１１４などをＺ方向に変位させながら、光検出
器１１７の出力をサンプリングし、光検出器１１７の出
力が最大になったときのＺ方向位置を被計測物体１５の
表面位置として検出することができる。したがって、物
体をＸ，Ｙ方向に走査しながら、上記Ｚ方向の走査を繰
り返せば、物体１１５の表面形状を測定できる。FIG. 18 shows changes in the amount of light received by the photodetector 117 when the measured object 115 is moved in the Z direction. That is, in the confocal optical system, an extremely strong signal can be observed only when the focal point of the telecentric objective lens 114 matches the surface of the measured object 115. Therefore, while displacing the measured object 115 or the objective lens 114 in the Z direction, the output of the photodetector 117 is sampled, and the position in the Z direction when the output of the photodetector 117 is maximized is measured 15 Can be detected as the surface position of. Therefore, the surface shape of the object 115 can be measured by repeating the scanning in the Z direction while scanning the object in the X and Y directions.

【０００７】この図１７に示す従来技術は、一度に１点
のみしか測定できないために、被計測物体表面全体を測
定しようとした場合、Ｘ−Ｙ方向の走査を行わなければ
ならないために、計測に時間がかかる。In the prior art shown in FIG. 17, since only one point can be measured at a time, when it is attempted to measure the entire surface of the object to be measured, it is necessary to perform scanning in the XY directions. Takes time.

【０００８】図１９は、共焦点光学系を２次元に展開し
たものである。FIG. 19 is a two-dimensional development of the confocal optical system.

【０００９】図１９において、投光ピンホールアレイ１
２０は、図２０(a)に示すように、ピンホール１２１を
正方格子状に配列したもので、また受光ピンホールアレ
イ１２２は図２０(b)に示すように、ピンホール１２３
を正方格子状に配列したもので、光検出器アレイ１２４
は図２０(c)に示すように、光検出器１２５を正方格子
状に配列したものである。In FIG. 19, the projection pinhole array 1 is shown.
20 is an array of pinholes 121 in a square lattice pattern as shown in FIG. 20 (a), and a light-receiving pinhole array 122 is a pinhole 123 as shown in FIG. 20 (b).
Are arranged in a square lattice, and the photodetector array 124
As shown in FIG. 20 (c), the photodetectors 125 are arranged in a square lattice.

【００１０】図１９において、光１２６は、投光ピンホ
ールアレイ１２０から出射された点光源アレイのうちの
一つの光路を示すものである。すなわち、この図１９の
共焦点光学系においても、点光源１２０から出た光は、
被計測物体１１５で反射して受光ピンホールアレイ１２
２に到達し、光検出器アレイ１２４で検出される。In FIG. 19, light 126 indicates the optical path of one of the point light source arrays emitted from the light projecting pinhole array 120. That is, also in the confocal optical system of FIG. 19, the light emitted from the point light source 120 is
Light-receiving pinhole array 12 reflected by the measured object 115
2 is reached and detected by the photodetector array 124.

【００１１】この図１９の共焦点光学系においては、被
計測物体１１５は移動ステージ１２７上に搭載されてお
り、移動ステージ１２７をＺ方向に変位させながら、光
検出器アレイ１２４の個々の光検出器の出力を別々にサ
ンプリングし、各々の光検出器の出力が最大になったと
きのＺ方向位置を物体１１５の表面位置として検出す
る。In the confocal optical system of FIG. 19, the object 115 to be measured is mounted on the moving stage 127, and while the moving stage 127 is displaced in the Z direction, the individual photodetection of the photodetector array 124 is performed. The output of the detector is sampled separately, and the Z-direction position when the output of each photodetector is maximized is detected as the surface position of the object 115.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
技術によれば、２次元の投光アレイから点光源光を被計
測物体に投射し、反射光を受光アレイの共焦点効果を利
用して検出することにより物体の形状計測を行なうよう
にしているが、この従来技術では、対物レンズ１１４の
軸外収差を考慮してはおらず、このため図１９に示した
ような、２次元配列の投受光系をもつ共焦点光学装置に
おいては、以下のような種々の問題が発生する。As described above, according to the above prior art, the point light source light is projected from the two-dimensional light projecting array onto the object to be measured, and the reflected light is utilized by the confocal effect of the light receiving array. Although the shape of the object is measured by detecting the object, the prior art does not take into consideration the off-axis aberration of the objective lens 114, and therefore the two-dimensional array shown in FIG. In a confocal optical device having a light projecting and receiving system, the following various problems occur.

【００１３】ここで、収差には様々な種類があるが、こ
こではそれらを二つに分ける。Here, there are various kinds of aberrations, but here, they are divided into two.

【００１４】第１は、光を平面に投影したときに、像が
ぼける現象であり、以下の説明ではこれを収差と呼ぶ。
収差には、例えば色収差、コマ収差、球面収差、非点収
差などが含まれる。The first is a phenomenon in which an image is blurred when light is projected on a plane, and this is called aberration in the following description.
The aberration includes, for example, chromatic aberration, coma aberration, spherical aberration, astigmatism and the like.

【００１５】第２は、像はぼけないが形が歪むものであ
り、これを歪曲と呼ぶ。なお、同じレンズを向かい合わ
せに並べて光を往復させたとき、収差は増幅されるが、
歪曲はほぼキャンセルされるという性質がある。Second, the image is not blurred but its shape is distorted. This is called distortion. When the same lenses are arranged face to face and light is reciprocated, the aberration is amplified,
The distortion has the property of being almost canceled.

【００１６】まず、収差に関して説明する。First, the aberration will be described.

【００１７】図１９において、投光ピンホールアレイ１
２０から出射した点光源光は、対物レンズ１１４によっ
て物体１１５上に投射される。このとき、レンズ１１４
は必ず収差を有するため、点光源光がそのままの大きさ
を保って投影されることはなく、通常はぼけて、スポッ
ト径が大きくなる。しかも、このぼけ方には、レンズの
特性によって各種の態様があり、周辺部ほど大きくなっ
たり、局所的に最小になったりする。しかも、そのスポ
ット光は、常に円形のままの形を保つとは限らず、扇形
のような非対象な形状を取ることもある。In FIG. 19, the projection pinhole array 1 is shown.
The point light source light emitted from 20 is projected onto the object 115 by the objective lens 114. At this time, the lens 114
Necessarily has an aberration, the point source light is not projected with the same size as it is, and is usually blurred and the spot diameter becomes large. In addition, there are various modes of this blur depending on the characteristics of the lens, and the blur becomes larger toward the periphery or locally minimizes. Moreover, the spot light does not always maintain a circular shape, and may have an asymmetrical shape such as a fan shape.

【００１８】例えば、図２１(a)〜(c)は、図１９に符号
(a)〜(c)で示すように、それぞれ投光ピンホールアレイ
１２０、被計測物体表面１１５、受光ピンホール面１２
２でのスポット光ＳＰを示すものであり、この場合に
は、簡単のために、対物レンズ１１４の倍率は１：１
（等倍）としている。この図２１の例では、投光ピンホ
ールアレイ１２０では等しい大きさであった点光源光
が、被計測物体表面１１５、受光ピンホール面１２２で
は、周辺部ほど光のスポット径が大きくなってしまって
いる。For example, FIGS. 21 (a) to 21 (c) refer to FIG.
As shown in (a) to (c), the projecting pinhole array 120, the measured object surface 115, and the light receiving pinhole surface 12 respectively.
2 shows the spot light SP at 2, and in this case, for the sake of simplicity, the magnification of the objective lens 114 is 1: 1.
(1x). In the example of FIG. 21, the point source light having the same size in the light projecting pinhole array 120 has a larger spot diameter on the measured object surface 115 and the light receiving pinhole surface 122 toward the peripheral portion. ing.

【００１９】また、図２２の例においては、被計測物体
表面１１５および受光ピンホール面１２２でのスポット
光が、同図(b)(c)に示すように、特定の複数の位置でそ
の径が大きくなってしまっている。Further, in the example of FIG. 22, the spot light on the surface 115 of the object to be measured and the light receiving pinhole surface 122 has its diameters at a plurality of specific positions as shown in FIGS. Is getting bigger.

【００２０】また、図２３の例においては、被計測物体
表面１１５および受光ピンホール面１２２でのスポット
光が、同図(b)(c)に示すように、周辺部でその形状が扇
形になってしまっている。Further, in the example of FIG. 23, the spot light on the surface 115 of the object to be measured and the light receiving pinhole surface 122 has a fan shape in the peripheral portion as shown in FIGS. It has become.

【００２１】このように、共焦点光学系においては、対
物レンズ１１４の収差によって、被計測物体表面１１５
および受光ピンホール面１２２でのスポット光の大き
さ、形状にばらつきが発生していたが、従来技術では、
受光アレイ１２２のピンホール径及びその形状は、すべ
て同じように形成されていた。このため、従来技術で
は、受光ピンホール１２２のピンホール位置によって
は、かなりの割合の光がピンホールアレイの遮光部に蹴
られて、光検出器アレイ１２４に入射しないという不具
合があった。すなわち、収差が大きなところでは合焦時
における検出信号が弱くなって非合焦時のそれとの区別
がつかなくなり、共焦点効果が薄れて、被計測物体の形
状検出の精度が悪化していた。As described above, in the confocal optical system, the surface 115 of the object to be measured is affected by the aberration of the objective lens 114.
And the size and shape of the spot light on the light receiving pinhole surface 122 vary, but in the conventional technique,
The pinhole diameter and the shape of the light receiving array 122 were all formed in the same manner. Therefore, in the related art, there is a problem that a considerable proportion of light is blocked by the light shielding portion of the pinhole array and does not enter the photodetector array 124 depending on the pinhole position of the light receiving pinhole 122. That is, when the aberration is large, the detection signal at the time of focusing becomes weak and indistinguishable from that at the time of non-focusing, the confocal effect diminishes, and the shape detection accuracy of the measured object deteriorates.

【００２２】また、受光ピンホール面１２２の収差によ
るぼけが大きい場所では、検出光量が弱いために、ぼけ
量が小さい場所の光検出器のダイナミックレンジに合わ
せた光量の光源を使用すると、光を検出できないという
問題がある。これとは逆に、周辺部で充分な光が得られ
るように光源の光量を定めれば、中央部における光検出
器でその出力がオーバーフローする危険性があった。Further, in a place where blurring due to the aberration of the light receiving pinhole surface 122 is large, the amount of detected light is weak. Therefore, if a light source with a light amount that matches the dynamic range of the photodetector in a place where the amount of blur is small is used, There is a problem that it cannot be detected. On the contrary, if the light amount of the light source is determined so that sufficient light can be obtained in the peripheral portion, there is a risk that the output of the photodetector in the central portion overflows.

【００２３】また、一般のレンズにおいては、中央部に
比べ周辺部のほうが収差によるぼけの影響が大きい傾向
にあるが、光源にレーザを使う場合には投光部分の光量
が近似的にガウシアン分布になり、中央部ほど強い光が
投光される結果、上記の傾向はさらに顕著になる。In a general lens, the peripheral portion tends to be more affected by blurring than the central portion, but when a laser is used as a light source, the amount of light in the projected portion is approximately Gaussian distributed. As a result, stronger light is projected toward the central portion, so that the above tendency becomes more remarkable.

【００２４】次に、歪曲（ディストーション）について
説明する。Next, the distortion will be described.

【００２５】この歪曲という現象は、レンズによって例
えば図２４(a)に示すような、正方格子の配列を投影し
た場合に、輪郭が正方格子にならず、図２４(b)に示す
樽型や、図２４(c)に示す糸巻型になってしまうと現象
をいう。The phenomenon of this distortion is such that, when a square lattice array as shown in FIG. 24 (a) is projected by a lens, the contour does not become a square lattice, and the barrel shape shown in FIG. If it becomes a pincushion type as shown in FIG. 24 (c), it means a phenomenon.

【００２６】この歪曲の影響は、図１９に示した共焦点
光学系では、図２５に示すようになる。The effect of this distortion is as shown in FIG. 25 in the confocal optical system shown in FIG.

【００２７】すなわち、図２５(a)の各小円ＳＰが投光
ピンホールアレイ１２０のスポット光を表し、図２５
(b)が被計測物体表面１１５上でのスポット光配列を示
し、図２５(c)が受光ピンホール面１２２でのスポット
光配列を示している。なお。これらの図において、各ス
ポット光を結ぶ線は、歪曲をわかりやすく表示するため
の仮想的な線であって、これは以下の図においても同じ
である。That is, each small circle SP in FIG. 25 (a) represents the spot light of the projecting pinhole array 120, and FIG.
FIG. 25B shows the spot light arrangement on the surface 115 of the object to be measured, and FIG. 25C shows the spot light arrangement on the light receiving pinhole surface 122. In addition. In these figures, the line connecting the spot lights is a virtual line for displaying the distortion in an easy-to-understand manner, and this is the same in the following figures.

【００２８】このように、投光アレイ１２０の点光源配
列が正方格子状であったとしても、レンズ１１４を通過
する際に歪曲を起こし、物体１１５表面では例えば図２
５(b)に示すように、糸巻型配列として観察されてしま
う。なお、これらの光が反射して受光ピンホールアレイ
面１２２に投影される際には、歪曲はレンズ１１４でキ
ャンセルされ、そのスポット光配列は、同図(c)に示す
ように、正方格子配列に戻る。As described above, even if the point light source array of the light projecting array 120 has a square lattice shape, distortion occurs when passing through the lens 114, and on the surface of the object 115, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5 (b), it is observed as a pincushion type array. When these lights are reflected and projected on the light receiving pinhole array surface 122, the distortion is canceled by the lens 114, and the spot light array thereof is a square lattice array as shown in FIG. Return to.

【００２９】しかし、図２５(b)に示す被計測物体１１
５表面上でのスポット光配列に注目した場合、そのスポ
ット光配列のピッチは、中心部に比べ周辺部のほうが粗
くなっている。したがって、このようなスポット光配列
を用いて被計測物体１１５の表面形状、すなわち高さ測
定を行うようにした場合、周辺部は中心部に比べて粗い
ピッチで測定を行なうことになり、測定のピッチが一定
にならず、測定精度が低下してしまう。このため、係る
測定データを用いて３次元形状を正確に測定するために
は、コンピュータなどを用いてデータ補間処理を行う必
要があり、余分な時間と設備を要する。However, the measured object 11 shown in FIG.
5. Focusing on the spot light array on the surface, the pitch of the spot light array is coarser in the peripheral portion than in the central portion. Therefore, when the surface shape of the measured object 115, that is, the height is measured by using such a spot light array, the peripheral portion is measured at a coarser pitch than the central portion. The pitch is not constant and the measurement accuracy is reduced. Therefore, in order to accurately measure a three-dimensional shape using such measurement data, it is necessary to perform data interpolation processing using a computer or the like, which requires extra time and equipment.

【００３０】なお、収差及び歪曲がほとんどないレンズ
を作ることができれば、上記の問題はすべて解決でき
る。しかしながら、共焦点光学装置におけるピンホール
アレイの径やピッチはミクロン単位であり、それが少し
でもずれると装置の精度は極端に劣化する。また、そう
いった精密なレンズの製作には、多大な加工時間、設計
時間、組立時間および高価な材料を要する。さらに、レ
ンズの重量が増大するなどの問題もあって、その種の対
策は現実的ではない。If a lens having almost no aberration or distortion can be manufactured, all the above problems can be solved. However, the diameter and pitch of the pinhole array in the confocal optical device are in the unit of micron, and if the pinhole array deviates even a little, the accuracy of the device deteriorates extremely. In addition, manufacturing such a precise lens requires a great deal of processing time, design time, assembly time, and expensive materials. Further, there is a problem that the weight of the lens increases, and such a measure is not practical.

【００３１】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、共焦点光学系に用いるレンズの性能を上げる
ことなく、収差および歪曲を確実に吸収して、正確且つ
高精度の測定をなし得る共焦点光学装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and can accurately and accurately measure aberrations and distortions without increasing the performance of a lens used in a confocal optical system. It is an object to provide a confocal optical device to be obtained.

【００３２】[0032]

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
では、配列された複数の点光源による光を発生する点光
源アレイと、この点光源アレイから発生された光を検査
面上に集光する対物レンズと、 前記検査面上の被計測
物体で反射された光を前記対物レンズを介して受光する
複数の受光部が配列された受光アレイとを具えた共焦点
光学装置において、前記対物レンズの収差に応じて前記
受光アレイの各受光部の大きさを変化させるようにして
いる。According to a first aspect of the invention, a point light source array for generating light from a plurality of arranged point light sources, and the light generated by the point light source array are collected on an inspection surface. A confocal optical device comprising: an objective lens that emits light; and a light receiving array in which a plurality of light receiving portions that receive the light reflected by the object to be measured on the inspection surface are received through the objective lens, The size of each light receiving portion of the light receiving array is changed according to the aberration of the lens.

【００３３】すなわちかかる発明では、対物レンズの収
差に応じて前記受光アレイの各受光部の大きさを変化さ
せるようにしている。たとえば、受光アレイにおいて、
レンズに収差によって、中央部の光のスポット径よりも
周辺部の光のスポット径が大きくなるのであれば、中央
部の受光部の大きさを周辺部よりも大きくする。That is, in this invention, the size of each light receiving portion of the light receiving array is changed according to the aberration of the objective lens. For example, in the light receiving array,
If the spot diameter of the light in the peripheral portion is larger than the spot diameter of the light in the central portion due to the aberration of the lens, the size of the light receiving portion in the central portion is made larger than that of the peripheral portion.

【００３４】請求項５に対応する発明では、配列された
複数の点光源による光を発生する点光源アレイと、この
点光源アレイから発生された光を検査面上に集光する対
物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された
光を前記対物レンズを介して受光する複数の受光部が配
列された受光アレイとを具えた共焦点光学装置におい
て、前記対物レンズの収差に応じて前記受光アレイの各
受光部の形状を変化させるようにしている。In the invention corresponding to claim 5, a point light source array for generating light by a plurality of arranged point light sources, and an objective lens for condensing the light generated from the point light source array on an inspection surface, In a confocal optical device including a light receiving array in which a plurality of light receiving sections that receive the light reflected by the object to be measured on the inspection surface via the objective lens are arranged, depending on the aberration of the objective lens. The shape of each light receiving portion of the light receiving array is changed.

【００３５】すなわちこの発明では、対物レンズの収差
に応じて受光アレイの各受光部の形状を変化させるよう
にしている。That is, in the present invention, the shape of each light receiving portion of the light receiving array is changed according to the aberration of the objective lens.

【００３６】請求項８に対応する発明では、配列された
複数の点光源による光を発生する点光源アレイと、この
点光源アレイから発生された光を検査面上に集光する対
物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された
光を前記対物レンズを介して受光する複数の受光部が配
列された受光アレイとを具えた共焦点光学装置におい
て、前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピ
ッチとなるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記点
光源アレイの各点光源の配列を歪曲させるようにしてい
る。In the invention corresponding to claim 8, a point light source array for generating light by a plurality of arranged point light sources, and an objective lens for condensing the light generated by the point light source array on an inspection surface, In a confocal optical device comprising a light receiving array in which a plurality of light receiving sections for receiving light reflected by an object to be measured on the inspection surface via the objective lens are arranged, a light spot on the inspection surface The arrangement of the point light sources of the point light source array is distorted corresponding to the distortion of the objective lens so that the arrangement has a uniform pitch without distortion.

【００３７】すなわちこの発明では、検査面上での光点
の配列が歪みのない等間隔ピッチとなるよう前記対物レ
ンズの歪曲に対応して前記点光源アレイの各点光源の配
列を歪曲させるようにしている。例えば、対物レンズの
歪曲が糸巻き型である場合は、点光源アレイの各点光源
の配列はこれと反対の樽型とする。That is, according to the present invention, the array of the point light sources of the point light source array is distorted corresponding to the distortion of the objective lens so that the array of the light spots on the inspection surface has a uniform pitch without distortion. I have to. For example, when the distortion of the objective lens is a pincushion type, the arrangement of the point light sources in the point light source array is the barrel shape opposite to this.

【００３８】請求項１３に対応する発明では、配列され
た複数の点光源による光を発生する点光源アレイと、こ
の点光源アレイから発生された光を検査面上に集光する
対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射され
た光を前記対物レンズを介して受光する複数の受光部が
配列された受光アレイとを具えた共焦点光学装置におい
て、前記受光アレイに入射される光点配列に対応するよ
う前記受光アレイの各受光部の配列を歪曲させるように
した事を特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, a point light source array for generating light by a plurality of arranged point light sources, and an objective lens for condensing the light generated by the point light source array on an inspection surface, In a confocal optical device including a light receiving array in which a plurality of light receiving portions that receive the light reflected by the object to be measured on the inspection surface are received through the objective lens, the light incident on the light receiving array. It is characterized in that the arrangement of the respective light receiving portions of the light receiving array is distorted so as to correspond to the point arrangement.

【００３９】すなわちこの発明では、受光アレイに入射
される光点配列に対応するよう前記受光アレイの各受光
部の配列を歪曲させるようにしている。例えば、対物レ
ンズの歪曲によって受光アレイに入射される光点配列が
糸巻き型となる場合は、受光アレイの各受光部の配列は
これに対応させて糸巻き型とする。That is, according to the present invention, the arrangement of the light receiving portions of the light receiving array is distorted so as to correspond to the arrangement of the light spots incident on the light receiving array. For example, when the array of light spots incident on the light receiving array is a pincushion type due to the distortion of the objective lens, the array of each light receiving portion of the light receiving array is corresponding to the pincushion type.

【００４０】請求項１６に対応する発明では、配列され
た複数の点光源による光を発生する点光源アレイと、こ
の点光源アレイから発生された光を検査面上に集光する
対物レンズと、前記検査面上の被計測物体で反射された
光が前記対物レンズによって集光される位置に配設さ
れ、複数のピンホールが配列された受光ピンホールアレ
イと、この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過
した光を受光する複数の光検出器が配列された光検出器
アレイと、前記受光ピンホールの各ピンホールを通過し
た光を前記光検出器アレイの各光検出器に導光するリレ
ーレンズとを具えた共焦点光学装置において、前記検査
面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチとなるよ
うに前記対物レンズの歪曲に対応して前記点光源アレイ
の各点光源の配列を歪曲させるとともに、前記受光ピン
ホールアレイの各ピンホールの配列をこの受光ピンホー
ルアレイに入射される光点配列に対応するよう歪曲さ
せ、さらに前記リレーレンズと前記対物レンズとの歪曲
を同じに設定するようにしている。According to the sixteenth aspect of the present invention, a point light source array for generating light by a plurality of arranged point light sources, and an objective lens for condensing the light generated by the point light source array on the inspection surface are provided. A light receiving pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged, and each pin of the light receiving pinhole array is arranged at a position where the light reflected by the measured object on the inspection surface is condensed by the objective lens. A photodetector array in which a plurality of photodetectors that receive the light that has passed through the holes are arranged, and the light that has passed through the pinholes of the light-receiving pinhole is guided to the photodetectors of the photodetector array. In a confocal optical device including a relay lens, each point light source of the point light source array corresponding to the distortion of the objective lens so that the arrangement of the light spots on the inspection surface has a uniform pitch without distortion. An array of In addition to bending, the arrangement of each pinhole of the light-receiving pinhole array is distorted so as to correspond to the arrangement of light spots incident on the light-receiving pinhole array, and the distortion of the relay lens and the objective lens is set to be the same. I am trying to do it.

【００４１】即ち係る発明では、受光ピンホールアレイ
と受光レンズアレイの間にリレーレンズを配置した構成
において、前記検査面上での光点の配列が歪みのない等
間隔ピッチとなるように前記対物レンズの歪曲に対応し
て前記点光源アレイの各点光源の配列を歪曲させる。ま
た、前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの配列を
この受光ピンホールアレイに入射される光点配列に対応
するよう歪曲させることで、各受光ピンホールに対して
対応する検査面上での光点の光が全て入射されるように
する。さらにリレーレンズと対物レンズとの歪曲を同じ
に設定するようにして、光検出器アレイに対し配列歪み
のない等間隔ピッチの光が入射されるようにしている。That is, according to the above invention, in the structure in which the relay lens is arranged between the light receiving pinhole array and the light receiving lens array, the objectives are arranged so that the arrangement of the light spots on the inspection surface is a uniform pitch without distortion. The array of the point light sources of the point light source array is distorted corresponding to the distortion of the lens. Further, by distorting the arrangement of the pinholes of the light-receiving pinhole array so as to correspond to the arrangement of the light spots incident on the light-receiving pinhole array, the light on the inspection surface corresponding to each light-receiving pinhole is Make sure that all the light at the point is incident. Further, the distortions of the relay lens and the objective lens are set to be the same so that light having an equal interval pitch without array distortion is incident on the photodetector array.

【００４２】請求項１７に対応する発明では、複数のピ
ンホールが配列されたピンホールアレイと所定の検査面
に配設される被計測物体と、前記ピンホールアレイ位置
を第１の集光位置とし、前記検査面位置を第２の集光位
置とするよう光を導光する対物レンズと、前記ピンホー
ルアレイに対して光を入射する光源手段と、前記ピンホ
ールアレイを挟んで前記対物レンズと反対側に配設さ
れ、前記ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を検出する複数の光検出器を有する光検出器アレイとを
具え、前記光源手段からの光を前記ピンホールアレイお
よび対物レンズを介して前記被計測物体に投光すると共
に、該被計測物体で反射された光を対物レンズおよび前
記ピンホールアレイを介して前記光検出器アレイの各光
検出器に入射するようにした共焦点光学装置において、
前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記ピンホ
ールアレイの各ピンホールの配列を歪曲するようにして
いる。According to a seventeenth aspect of the present invention, a pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged, an object to be measured arranged on a predetermined inspection surface, and the pinhole array position are set to a first focusing position. And an objective lens that guides light so that the inspection surface position becomes the second condensing position, a light source unit that makes the light incident on the pinhole array, and the objective lens that sandwiches the pinhole array. And a photodetector array having a plurality of photodetectors for detecting light that has passed through each pinhole of the pinhole array, the light from the light source means being used for the pinhole array and The object to be measured is projected through the objective lens, and the light reflected by the object to be measured is incident on each photodetector of the photodetector array through the objective lens and the pinhole array. In confocal optical apparatus which,
The arrangement of the pinholes of the pinhole array is distorted corresponding to the distortion of the objective lens so that the arrangement of the light spots on the inspection surface has a uniform pitch without distortion.

【００４３】即ちこの発明は、投光用のピンホールアレ
イと受光用のピンホールアレイを１つのピンホールアレ
イで共用した構成の共焦点光学装置において、検査面上
での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチとなるよう前
記対物レンズの歪曲に対応して前記ピンホールアレイの
各ピンホールの配列を歪曲するようにしている。すなわ
ち、この発明では、投光用のピンホールアレイと受光用
のピンホールアレイを１つのピンホールアレイで共用し
ており、ピンホール径を変化させることができないの
で、レンズの歪曲による悪影響のみを取り除くようにし
ている。That is, according to the present invention, in a confocal optical device having a structure in which a pinhole array for projecting light and a pinhole array for receiving light are shared by one pinhole array, the arrangement of light spots on the inspection surface is distorted. The arrangement of the pinholes of the pinhole array is distorted in response to the distortion of the objective lens so that the pitch becomes evenly spaced. That is, according to the present invention, since the pinhole array for projecting light and the pinhole array for receiving light are shared by one pinhole array, and the pinhole diameter cannot be changed, only adverse effects due to lens distortion are affected. I'm trying to remove it.

【００４４】請求項１８に対応する発明では、配列され
た複数の点光源による光を発生する点光源アレイと、こ
の点光源アレイから発生された光を検査面上に集光する
対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射され
た光を前記対物レンズを介して受光する複数の受光部が
配列された受光アレイとを具えた共焦点光学装置におい
て、前記対物レンズの収差に応じて前記点光源アレイの
各点光源の大きさを変化させるようにしている。According to the eighteenth aspect of the present invention, a point light source array for generating light by a plurality of arranged point light sources, and an objective lens for condensing the light generated by the point light source array on an inspection surface, In a confocal optical device including a light receiving array in which a plurality of light receiving sections that receive the light reflected by the object to be measured on the inspection surface via the objective lens are arranged, depending on the aberration of the objective lens. The size of each point light source of the point light source array is changed.

【００４５】すなわちこの発明では、対物レンズの収差
に応じて前記点光源アレイの各点光源の大きさを変化さ
せるようにして、検査面上に大きさの等しい光点が配列
されるようにしている。That is, according to the present invention, the size of each point light source of the point light source array is changed according to the aberration of the objective lens so that light spots having the same size are arranged on the inspection surface. There is.

【００４６】[0046]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【００４７】［第１実施例］図２は、この発明の第１の
実施例を適用する共焦点光学装置の構成例を示すもので
ある。[First Embodiment] FIG. 2 shows a structural example of a confocal optical device to which the first embodiment of the present invention is applied.

【００４８】図２において、光源１の光はレンズ２を介
して平行光となり投光ピンホールアレイ３に入射され
る。投光ピンホールアレイ３は、図１(a)に示すよう
に、各ピンホールｐｈが樽型状に配設されたものであ
る。投光ピンホールアレイ３を通過した光はビームスプ
リッタ４を透過し、テレセントリック系を構成する対物
レンズ５によって集光され、移動ステージ７上の被計測
物体６に投光される。移動ステージ７は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−
θ（回転）方向に移動可能に構成されている。なお、Ｘ
−Ｙ方向への移動は、投光ピンホールアレイ３によって
投光される被計測物体６上の視野を移す場合に用いられ
る。In FIG. 2, the light from the light source 1 becomes parallel light through the lens 2 and enters the light projecting pinhole array 3. As shown in FIG. 1A, the projection pinhole array 3 has pinholes ph arranged in a barrel shape. The light passing through the light projecting pinhole array 3 passes through the beam splitter 4, is condensed by the objective lens 5 that constitutes the telecentric system, and is projected onto the measured object 6 on the moving stage 7. The moving stage 7 is XYZ-
It is configured to be movable in the θ (rotation) direction. Note that X
The movement in the −Y direction is used when the visual field on the measured object 6 projected by the projecting pinhole array 3 is moved.

【００４９】ただし、この実施例および以下の実施例に
おいて、対物レンズ５の倍率は、簡単化のために、１：
１（等倍）としている。また、前述したようにレンズに
よる歪曲には、通常、樽型と糸巻き型の２種類がある
が、この実施例および以下の実施例において、特に断わ
らない限り、対物レンズ５は糸巻型の歪曲収差を持つも
のとする。また、レンズ５の収差による光点ボケも、中
心部に比べ周辺部のほうがそのぼけが大きいものとす
る。However, in this embodiment and the following embodiments, the magnification of the objective lens 5 is 1: for simplification.
It is set to 1 (actual size). Further, as described above, there are usually two types of distortion by the lens, a barrel type and a pincushion type. In this example and the following examples, unless otherwise specified, the objective lens 5 is a pincushion type distortion aberration. Shall have. Further, the blur of the light spot due to the aberration of the lens 5 is larger in the peripheral portion than in the central portion.

【００５０】被計測物体６で反射された光は、レンズ５
で集光され、さらにビームスプリッタ４で反射されて受
光ピンホールアレイ８上に結像する。受光ピンホールア
レイ８は、図１(d)に示すように、投光ピンホールアレ
イ３と同じ樽形状のピンホールｐｈの配列を持ち、かつ
そのピンホール径は、中心部に比べ周辺部のほうが大き
な径を持つようになっている。The light reflected by the object 6 to be measured is reflected by the lens 5
Is condensed by the beam splitter 4 and is reflected by the beam splitter 4 to form an image on the light receiving pinhole array 8. As shown in FIG. 1D, the light receiving pinhole array 8 has the same array of barrel-shaped pinholes ph as the light projecting pinhole array 3, and the diameter of the pinhole is smaller than that of the central portion in the peripheral portion. It has a larger diameter.

【００５１】受光ピンホールアレイ８の背後には、各光
検出器１０が、図１(e)に示すように、正方マトリクス
状に配列された光検出器アレイ９が設けられており、こ
れらの各光検出器１０によって受光ピンホールアレイ８
の各ピンホールｐｈを通過した光強度を検出する。Behind the light-receiving pinhole array 8, there are provided photodetectors 10 and photodetector arrays 9 arranged in a square matrix as shown in FIG. 1 (e). Receiving pinhole array 8 by each photodetector 10
The light intensity that has passed through each pinhole ph is detected.

【００５２】かかる実施例においては、投光ピンホール
アレイ３は、図１(a)に示すように、各ピンホールｐｈ
の径は同じであるが、その配列は樽形状に歪めている。
また、受光ピンホールアレイ８は、図１(d)に示すよう
に、各ピンホールの径を中心部に比べ周辺部のほうが大
きな径を持つようにし、かつその配列は樽形状に歪めて
いる。In this embodiment, the light-projecting pinhole array 3 has each pinhole ph as shown in FIG. 1 (a).
Have the same diameter, but their arrangement is distorted into a barrel shape.
Further, in the light-receiving pinhole array 8, as shown in FIG. 1D, the diameter of each pinhole is larger in the peripheral portion than in the central portion, and the arrangement is barrel-shaped distorted. .

【００５３】したがって、この第１実施例においては、
樽形状のピンホール配列をした投光ピンホールアレイ３
から出射された各点光源光は、糸巻型の歪曲をもつ対物
レンズ５を通過することにより、その樽形状の配列歪み
が相殺されて、図１(b)に示すように、正方格子状とな
って被計測物体６に照射されることになる。したがっ
て、この実施例においては、被計測物体６上でのスポッ
ト光パターンは、全領域で等ピッチとなり、従来のよう
に、測定データの補間演算処理を行う必要はなくなる。
ただし、被計測物体６上でのスポット光パターンは、図
１(b)にも示すように、対物レンズ５の収差の影響で、
周辺部ほどそのスポット光径が大きくなっている。Therefore, in this first embodiment,
Projection pinhole array 3 with barrel-shaped pinhole array
Each point light source emitted from the light source passes through the objective lens 5 having a pincushion distortion, so that the barrel-shaped array distortion is canceled out, and as shown in FIG. Then, the measured object 6 is irradiated. Therefore, in this embodiment, the spot light pattern on the measured object 6 has an equal pitch in the entire area, and it is not necessary to perform the interpolation calculation processing of the measurement data as in the conventional case.
However, the spot light pattern on the measured object 6 is affected by the aberration of the objective lens 5 as shown in FIG.
The spot light diameter becomes larger toward the periphery.

【００５４】次に、被計測物体６の表面で反射した光
は、ビームスプリッタ４で反射され、受光ピンホールア
レイ８上に投光されるが、該投光光のパターンは、図１
(c)に示すようになる。すなわち、受光ピンホールアレ
イ８上でのスポット光パターンの配列は、対物レンズ５
を往復することにより、歪曲がキャンセルされて、投光
ピンホールアレイ３とほぼ同様の樽形状となる。また、
収差は、対物レンズ５を往復することにより、さらに倍
になって、周辺部ほどスポット径がさらに大きくなって
いる。なお、図１(c)に示したスポット光パターンは、
被計測物体６の表面のＺ位置が対物レンズ５の焦点に一
致している、合焦のときのものである。Next, the light reflected on the surface of the object 6 to be measured is reflected by the beam splitter 4 and projected onto the light-receiving pinhole array 8. The pattern of the projected light is as shown in FIG.
As shown in FIG. That is, the arrangement of the spot light patterns on the light receiving pinhole array 8 is the same as that of the objective lens 5
By reciprocating, the distortion is canceled and a barrel shape similar to that of the projection pinhole array 3 is obtained. Also,
The aberration is further doubled by reciprocating the objective lens 5, and the spot diameter becomes larger toward the peripheral portion. The spot light pattern shown in FIG. 1 (c) is
The Z position on the surface of the measured object 6 is in focus at the focus of the objective lens 5.

【００５５】ここで、受光ピンホールアレイ８は、前述
したように、樽形状のピンホールｐｈの配列を持ち、か
つそのピンホール径は中心部に比べ周辺部のほうが大き
な径を持つように設定されているが、この際のピンホー
ル配列およびピンホール径は、図１(c)に示した受光ピ
ンホールアレイ８上のスポット光パターンのものに一致
するように設定されている。Here, as described above, the light-receiving pinhole array 8 has an array of barrel-shaped pinholes ph, and the pinhole diameter is set so that the peripheral portion has a larger diameter than the central portion. However, the pinhole arrangement and the pinhole diameter at this time are set so as to match those of the spot light pattern on the light receiving pinhole array 8 shown in FIG.

【００５６】したがって、この受光ピンホールアレイ８
によれば、対物レンズ５の軸外収差によって受光ピンホ
ールアレイ８上に投光されるスポット光に径のばらつき
および歪曲が発生したとしても、合焦時には被計測物体
６の表面で反射した光を全て通過させ、非合焦時には物
体６の表面で反射した光の一部を遮る、完全なかたちで
の共焦点効果を得ることができる。Therefore, this light-receiving pinhole array 8
According to this, even if the spot light projected on the light receiving pinhole array 8 has a diameter variation and distortion due to the off-axis aberration of the objective lens 5, the light reflected on the surface of the measured object 6 at the time of focusing. It is possible to obtain a perfect confocal effect in which all of the light passes through and all the light reflected by the surface of the object 6 is blocked when the object is out of focus.

【００５７】光検出器アレイ９は、受光ピンホールアレ
イ８の配列に対応するような樽形状の配列を採用しても
よいが、高価になるため、この実施例では、図１(e)に
示すように、各光検出器１０が正方格子状の配列をした
通常市販されているＣＣＤアレイを用いている。The photodetector array 9 may employ a barrel-shaped array corresponding to the array of the light-receiving pinhole array 8, but this is expensive, so in this embodiment, as shown in FIG. As shown, each photodetector 10 uses a CCD array which is normally commercially available and has a square lattice arrangement.

【００５８】図１(f)に、光検出器アレイ９と受光ピン
ホールアレイ８上のスポット光パターンとを重ね合わせ
た状態を示す。この図１(f)からも判るように、各光検
出器１０は、対応する受光ピンホールを通過する光を全
て受光できるようになっており、しかも、隣の受光ピン
ホールを通過する光を受光しないようになっている。こ
れによって、異なるピンホールを通過した光の相互間の
クロストークを抑えることができ、共焦点光学系の分解
能などの性能を向上させることができる。FIG. 1 (f) shows a state in which the photodetector array 9 and the spot light pattern on the light receiving pinhole array 8 are superposed. As can be seen from FIG. 1 (f), each photodetector 10 can receive all the light passing through the corresponding photodetection pinhole, and moreover, can detect the light passing through the adjacent photodetection pinhole. It does not receive light. As a result, crosstalk between lights passing through different pinholes can be suppressed, and performance such as resolution of the confocal optical system can be improved.

【００５９】なお、この実施例では、収差及び歪曲の影
響がどちらも無視できないほど大きいものとしたが、対
物レンズ５の性質によっては、収差が小さく歪曲が大き
いものもあり、またその逆も場合もある。したがって、
例えば、歪曲がほとんど無視でき、収差のみが大きいレ
ンズを使う場合には、投光用ピンホールアレイ３として
は先の図２１(a)に示したような同一ピンホール径の正
方格子配列のものを用い、受光用ピンホールアレイ８と
しては先の図２１(c)に示すような、周辺のほうが中心
部に比べピンホール径が大きな正方格子配列のものを用
いるようにすればよい。In this embodiment, both the influences of aberration and distortion are so large that they cannot be ignored. However, depending on the characteristics of the objective lens 5, there are cases where the aberration is small and the distortion is large, and vice versa. There is also. Therefore,
For example, when using a lens in which the distortion can be almost ignored and only the aberration is large, the projection pinhole array 3 has a square lattice arrangement with the same pinhole diameter as shown in FIG. 21 (a). As the light-receiving pinhole array 8, a square lattice array having a larger pinhole diameter in the periphery than in the central portion may be used as shown in FIG. 21 (c).

【００６０】また、対物レンズ５の収差が、周辺部に行
けば行くほど大きなボケとなるような性質の場合は、こ
れに対応して、受光ピンホールアレイ８のピンホール径
を周辺部に行けば行くほど大きく設定するようにすれば
良い。If the aberration of the objective lens 5 is such that it becomes more blurred as it goes to the peripheral portion, the pinhole diameter of the light-receiving pinhole array 8 should be correspondingly moved to the peripheral portion. The larger the setting, the better.

【００６１】［第２実施例］図３に、この発明の第２実
施例を示す。[Second Embodiment] FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.

【００６２】先の第１実施例では、光源１、レンズ２及
び投光ピンホールアレイ３によって点光源アレイを実現
するようにしたが、この第２実施例では、発光素子１２
を２次元配列した発光素子アレイ１３によって点光源ア
レイを実現するようにしている。他の構成要素は先の第
１実施例と同様であり重複する説明は省略する。In the above first embodiment, the point light source array is realized by the light source 1, the lens 2 and the light projecting pinhole array 3. However, in the second embodiment, the light emitting element 12 is used.
The point light source array is realized by the light emitting element array 13 in which the elements are arranged two-dimensionally. The other components are the same as those in the first embodiment described above, and a duplicate description will be omitted.

【００６３】すなわち、この実施例では、図３(b)に示
すように、同じ大きさの発光素子１２を樽型に並べて発
光素子アレイ１３を構成するようにしている。なお、受
光ピンホールアレイ８は、先の実施例同様、図１(d)に
示すように、樽形状のピンホールｐｈの配列を持ち、か
つそのピンホール径は周辺部のほうが中心部に比べ大き
な径を持つようになっている。That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, the light emitting elements 12 of the same size are arranged in a barrel shape to form the light emitting element array 13. As in the previous embodiment, the light-receiving pinhole array 8 has an array of barrel-shaped pinholes ph as shown in FIG. 1 (d), and the diameter of the pinholes in the peripheral portion is larger than that in the central portion. It has a large diameter.

【００６４】この実施例によれば、先の第１実施例のよ
うに投光ピンホールアレイを用いた場合に比べ、光源の
光量がすべて無駄にならずに利用できるというメリット
がある。According to this embodiment, as compared with the case where the light projecting pinhole array is used as in the first embodiment, there is an advantage that the light quantity of the light source can be used without being wasted.

【００６５】［第３実施例］図４にこの発明の第３実施
例を示す。[Third Embodiment] FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.

【００６６】この実施例においては、先の第１実施例の
受光ピンホールアレイ８および光検出器アレイ９と同等
の機能を達成する受光側のアレイとして、その各光検出
器１５の受光面積がピンホールとほぼ同程度の大きさを
有する、小さな受光面積をもつ光検出器アレイ（ＣＣＤ
アレイ）１４を用いるようにしている。この光検出器ア
レイ１４は、特開平４−２６５９１８号公報などによっ
て周知である。しかし、この公報には、光検出器の配列
および受光面積の大きさについては何も触れられてはい
ない。In this embodiment, as a light-receiving side array that achieves the same functions as the light-receiving pinhole array 8 and the photodetector array 9 of the first embodiment, the light-receiving area of each photodetector 15 is Photodetector array (CCD) with a small light receiving area, which is almost the same size as a pinhole.
Array 14 is used. The photodetector array 14 is well known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-265918. However, this publication does not mention anything about the arrangement of the photodetectors and the size of the light receiving area.

【００６７】すなわちこの実施例においては、投光ピン
ホールアレイ３を樽型配列とするとともに、光検出器ア
レイ１４を、同図(b)に示すように、樽形状のＣＣＤ配
列とし、かつ各ＣＣＤの大きさ（受光面積）を周辺部の
ほうが中心部に比べ大きくするようにしている。That is, in this embodiment, the projection pinhole array 3 has a barrel-shaped array, and the photodetector array 14 has a barrel-shaped CCD array as shown in FIG. The size of the CCD (light receiving area) is made larger in the peripheral portion than in the central portion.

【００６８】［第４実施例］図５に、この発明の第４実
施例を示す。[Fourth Embodiment] FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.

【００６９】この実施例においては、受光ピンホールア
レイ８と光検出器アレイ９との間に、リレーレンズ１６
を配置するようにしている。このような構成は、例えば
光検出器アレイ９の構造上、検出器アレイ９と受光用ピ
ンホールアレイ８を密着させられない場合、あるいは光
検出器アレイ９の各光検出器のピッチと受光用ピンホー
ルアレイ８のピンホールピッチとを合致させられない場
合に使われる。In this embodiment, the relay lens 16 is provided between the light receiving pinhole array 8 and the photodetector array 9.
Is arranged. Such a structure is used, for example, when the detector array 9 and the light receiving pinhole array 8 cannot be brought into close contact with each other due to the structure of the photodetector array 9, or the pitch of each photodetector of the photodetector array 9 and the light receiving This is used when the pinhole pitch of the pinhole array 8 cannot be matched.

【００７０】ここで、新たに設けたリレーレンズ１６
も、収差及び歪曲を有している。まず、図６を用いて、
このリレーレンズ１６の歪曲が樽型歪曲である場合につ
いて説明する。なお、対物レンズ５の歪曲は、先の各実
施例同様、糸巻き型であるとする。Here, the newly provided relay lens 16
Also has aberrations and distortions. First, using FIG.
A case where the distortion of the relay lens 16 is barrel distortion will be described. The distortion of the objective lens 5 is assumed to be a pincushion type, as in the previous embodiments.

【００７１】この場合、対物レンズ５の歪曲および収差
は先の第１の実施例と同じであるとしているので、投光
ピンホールアレイ３および受光ピンホールアレイ８は第
１の実施例と同様のものを採用している。すなわち、投
光ピンホールアレイ３は図６(a)に示すように、各ピン
ホールｐｈの径は同じであるが、その配列は樽形状に歪
められている。また、受光ピンホールアレイ８は、図１
(d)に示すように、各ピンホールの径を中心部に比べ周
辺部のほうが大きな径を持つようにし、かつその配列は
樽形状に歪めている。In this case, since the distortion and the aberration of the objective lens 5 are the same as those in the first embodiment, the light projecting pinhole array 3 and the light receiving pinhole array 8 are the same as those in the first embodiment. The thing is adopted. That is, in the projection pinhole array 3, as shown in FIG. 6A, the pinholes ph have the same diameter, but the arrangement is distorted into a barrel shape. The light-receiving pinhole array 8 is shown in FIG.
As shown in (d), the diameter of each pinhole is larger in the peripheral portion than in the central portion, and the arrangement is distorted into a barrel shape.

【００７２】図５において、投光ピンホールアレイ３か
ら出射した樽型形状の点光源アレイ光は、対物レンズ５
を通過することにより歪曲がキャンセルされ、図６(b)
に示すような正方格子状の配列となって物体６の表面に
投射される。ただし、被計測物体６上でのスポット光パ
ターンは、図６(b)に示すように、対物レンズ５の収差
の影響で、周辺部ほどそのスポット光径が大きくなって
いる。In FIG. 5, the barrel-shaped point light source array light emitted from the light projecting pinhole array 3 is the objective lens 5
Distortion is canceled by passing through, and Fig. 6 (b)
It is projected on the surface of the object 6 in the form of a square lattice as shown in FIG. However, as shown in FIG. 6B, the spot light pattern on the measured object 6 has a spot light diameter that increases toward the peripheral portion due to the influence of the aberration of the objective lens 5.

【００７３】また、被計測物体６の表面で反射した光
は、ビームスプリッタ４で反射され、受光ピンホールア
レイ８上に投光されるが、該投光光のパターンは、図６
(c)に示すように、対物レンズ５を往復することによっ
て歪曲がキャンセルされて、投光ピンホールアレイ３と
ほぼ同様の樽形状となる。なお、収差は、対物レンズ５
を往復することにより、さらに倍になって、周辺部ほど
スポット径がさらに大きくなっている。以上までは、先
の第１の実施例と同様である。The light reflected by the surface of the object 6 to be measured is reflected by the beam splitter 4 and projected onto the light-receiving pinhole array 8. The pattern of the projected light is as shown in FIG.
As shown in (c), the distortion is canceled by reciprocating the objective lens 5, resulting in a barrel shape similar to that of the light projecting pinhole array 3. Note that the aberration is caused by the objective lens 5
By going back and forth, the spot diameter is further doubled, and the spot diameter becomes larger toward the periphery. The above is the same as in the first embodiment.

【００７４】このような光が、対物レンズ５とは反対の
樽型歪曲を持つリレーレンズ１６を通過すると、光検出
器アレイ９上では樽型歪曲が増幅されて図６(e)に示す
ようになる。このように、樽型歪曲を持つリレーレンズ
１６を通過させると樽型歪曲がさらに増幅されるので、
この場合光検出器アレイ９は、図６(f)に示すように、
光検出面の大きな光検出素子を用いるようにしている。
図６(g)は、光検出器アレイ９と光検出器アレイ９上の
スポット光パターンとを重ね合わせた状態を示してい
る。When such light passes through the relay lens 16 having the barrel distortion opposite to the objective lens 5, the barrel distortion is amplified on the photodetector array 9 and as shown in FIG. 6 (e). become. In this way, since the barrel distortion is further amplified when passing through the relay lens 16 having the barrel distortion,
In this case, the photodetector array 9 is, as shown in FIG.
A photodetection element having a large photodetection surface is used.
FIG. 6G shows a state in which the photodetector array 9 and the spot light pattern on the photodetector array 9 are superposed.

【００７５】すなわち、光検出器アレイ９は、各光検出
器１０が受光ピンホールアレイ８を通過した光をすべて
検出でき、しかも他のピンホールを通過した光が入らな
いようにそのピッチ、配列、形状、受光面積、開口率な
どを最適に設定することが必要となる。In other words, the photodetector array 9 has a pitch and arrangement so that each photodetector 10 can detect all the light that has passed through the light-receiving pinhole array 8 and that light that has passed through other pinholes does not enter. , It is necessary to optimally set the shape, the light receiving area and the aperture ratio.

【００７６】次に、図７を用いてリレーレンズ１６が対
物レンズ５と同じでかつ同程度の糸巻型歪曲を有する場
合について説明する。Next, the case where the relay lens 16 has the same pincushion distortion as that of the objective lens 5 will be described with reference to FIG.

【００７７】図７(a)(b)(c)(d)は、投光ピンホールアレ
イ３のピンホール配列、被計測物体６上での投光パター
ン、受光ピンホールアレイ８上での光パターン、受光ピ
ンホールアレイ８のピンホール配列をそれぞれ示すもの
で、これらは図６と同じである。7 (a), (b), (c) and (d) show the pinhole array of the projecting pinhole array 3, the projecting pattern on the measured object 6, and the light on the receiving pinhole array 8. The pattern and the pinhole array of the light-receiving pinhole array 8 are respectively shown, and these are the same as those in FIG.

【００７８】しかし、リレーレンズ１６の歪曲が対物レ
ンズ５と同じ糸巻型である場合には、糸巻型の歪曲をも
つリレーレンズ１６を通過させることにより、受光ピン
ホールアレイ８上では樽形状であった光パターンの配列
歪みが相殺されて、図７(e)に示すような、正方格子状
となって光検出器アレイ９に照射される。However, when the distortion of the relay lens 16 is the same pincushion type as the objective lens 5, it is barrel-shaped on the light receiving pinhole array 8 by passing through the relay lens 16 having a pincushion type distortion. The array distortion of the light pattern is canceled out, and the photodetector array 9 is irradiated with a square lattice as shown in FIG.

【００７９】図７(f)に、この場合に用いる光検出器ア
レイ９を示す。また、図７(g)に、光検出器アレイ９と
光検出器アレイ９上のスポット光パターンとを重ね合わ
せた状態を示す。FIG. 7 (f) shows the photodetector array 9 used in this case. Further, FIG. 7G shows a state in which the photodetector array 9 and the spot light pattern on the photodetector array 9 are superposed.

【００８０】すなわち、この場合には、光検出器アレイ
９上には、正方格子状のスポット光が照射されるので、
図６の場合のように、光検出面積の大きなものを用いる
必要がなくなり、光検出面積の小さな光検出器１０を採
用することができる。That is, in this case, since the spot light in the shape of a square lattice is irradiated onto the photodetector array 9,
Unlike the case of FIG. 6, it is not necessary to use a large photodetection area, and the photodetector 10 having a small photodetection area can be adopted.

【００８１】このように、リレーレンズ１６を用いる場
合には、このリレーレンズ１６の歪曲が対物レンズ５の
歪曲と同じものを用いるようにすれば、光検出器アレイ
９上には正方格子状のスポット光が照射することがで
き、光検出器アレイとして通常市販されている安価なＣ
ＣＤを用いることができる。As described above, when the relay lens 16 is used, if the distortion of the relay lens 16 is the same as the distortion of the objective lens 5, a square lattice pattern is formed on the photodetector array 9. An inexpensive C that can be irradiated with spot light and is usually commercially available as a photodetector array.
A CD can be used.

【００８２】［第５実施例］図８にこの発明の第５実施
例を示す。[Fifth Embodiment] FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.

【００８３】この第５実施例においては、先の実施例で
用いた投光ピンホールアレイ３の代わりにホログラム２
４を用い、このホログラム２４によって投光ピンホール
アレイ３から出射される点光源アレイ光と等価な光を再
生するようにしている。In the fifth embodiment, the hologram 2 is used instead of the projection pinhole array 3 used in the previous embodiment.
4 is used to reproduce the light equivalent to the point light source array light emitted from the light projecting pinhole array 3 by the hologram 24.

【００８４】図８において、２０は光検出器アレイ、２
１はリレーレンズ、２２は受光ピンホールアレイ、２３
は対物レンズ、２４はホログラム、２５は参照光、２６
は被計測物体、２７は移動ステージである。In FIG. 8, 20 is a photodetector array, and 2 is
1 is a relay lens, 22 is a light receiving pinhole array, 23
Is an objective lens, 24 is a hologram, 25 is a reference beam, 26
Is an object to be measured, and 27 is a moving stage.

【００８５】かかる構成において、ホログラム２４は点
光源光の発生手段として用いられるもので、参照光２５
が入射されることによって、あたかも受光ピンホールア
レイ２２の各ピンホールから光が出射したような光を再
生する。In this structure, the hologram 24 is used as a means for generating point source light, and the reference light 25 is used.
Is incident on the light-receiving pinhole array 22 to reproduce light as if it were emitted from each pinhole of the light-receiving pinhole array 22.

【００８６】したがって、参照光がホログラム２４に入
射されると、受光ピンホールアレイ２２の各ピンホール
に点光源が存在するのと等価な光がホログラム２４によ
って再生される。そして、該再生された光は対物レンズ
２３によって移動ステージ２７上の被計測物体２６上に
結像される。被計測物体２６で反射された光はレンズ２
３、ホログラム２４を介して受光ピンホールアレイ２２
の各ピンホール位置に結像された後、リレーレンズ２１
を介して光検出器アレイの９の各光検出器上に入射され
ることになる。Therefore, when the reference light enters the hologram 24, the hologram 24 reproduces the light equivalent to the point light source existing in each pinhole of the light receiving pinhole array 22. Then, the reproduced light is imaged on the object to be measured 26 on the moving stage 27 by the objective lens 23. The light reflected by the measured object 26 is reflected by the lens 2
3, the light receiving pinhole array 22 through the hologram 24
After focusing on each pinhole position of the relay lens 21
Is incident on each of the nine photodetectors of the photodetector array via

【００８７】ここで、この場合には、対物レンズ２３お
よびリレーレンズ２１は、同じ糸巻き型の歪曲特性を有
しているものとする。Here, in this case, it is assumed that the objective lens 23 and the relay lens 21 have the same pincushion type distortion characteristics.

【００８８】図９は、ホログラム２０を露光する際の構
成を示すもので、対物レンズ２３は、図８と同じものを
用い、且つ図８と同じ位置関係に配置する。また、露光
用ピンホール３７も、図８の受光ピンホール２２と同じ
位置関係に配設する。FIG. 9 shows a structure for exposing the hologram 20. The objective lens 23 is the same as that shown in FIG. 8 and is arranged in the same positional relationship as that shown in FIG. The exposure pinhole 37 is also arranged in the same positional relationship as the light receiving pinhole 22 of FIG.

【００８９】図９において、レーザ３０から出た光はコ
リメータレンズ３１で径の大きい平行光となり、ビーム
スプリッタ３２で分割される。直進した光３３は、ミラ
ー３４によって偏向され、露光用ピンホールアレイ３７
を通過して、点光源光となった後、対物レンズ２３を介
してホログラム２４に物体光として入射される、一方、
ビームスプリッタ３２で偏向された光３５は、ミラー３
６によってさらに偏向されて、ホログラム２４に参照光
として入射される。In FIG. 9, the light emitted from the laser 30 becomes parallel light having a large diameter by the collimator lens 31, and is split by the beam splitter 32. The straight light 33 is deflected by the mirror 34, and is exposed by the pinhole array 37 for exposure.
And becomes a point light source light, and then enters the hologram 24 as object light through the objective lens 23.
The light 35 deflected by the beam splitter 32 is reflected by the mirror 3
It is further deflected by 6 and enters the hologram 24 as reference light.

【００９０】この結果、ホログラム２４には、露光用ピ
ンホールアレイ３７の各ピンホール位置に点光源があ
り、かつレンズ２３（正確には上側のレンズのみ）が存
在しているのと等価な光が露光されることになる。As a result, light equivalent to the hologram 24 having a point light source at each pinhole position of the exposure pinhole array 37 and having the lens 23 (correctly, only the upper lens) is present. Will be exposed.

【００９１】ここで、図９に示す露光時の構成として、
露光用ピンホールアレイ３７は、先の図７(a)に示した
ような樽型のピンホール配列を用い、各ピンホールの径
は全て同じにしている。したがって、図９において、露
光用ピンホールアレイ３７から出射した樽形状の点光源
アレイ光は、糸巻き型歪曲特性を有する対物レンズ２３
を通過することによりその歪曲がキャンセルされて、先
の図７(b)に示すような、正方格子状となって検査面２
６に投光されることになる。ホログラム２４は、かかる
性質をそのまま露光記録するので、再生時にも同様の光
が検査面上に投影されることになる。Here, as the configuration at the time of exposure shown in FIG.
The exposure pinhole array 37 uses a barrel-shaped pinhole array as shown in FIG. 7A, and the pinholes have the same diameter. Therefore, in FIG. 9, the barrel-shaped point light source array light emitted from the exposure pinhole array 37 is the objective lens 23 having the pincushion distortion characteristic.
The distortion is canceled by passing through the inspection surface 2 to form a square lattice as shown in FIG.
It will be projected on 6. Since the hologram 24 records and records such a property as it is, the same light is projected on the inspection surface during reproduction.

【００９２】したがって、図８に示すホログラム再生時
の構成において、ホログラム２４に対して参照光２５を
入射すれば、先の図７(b)に示すような、正方格子状の
スポット光が被計測物体２６上に照射される。この照射
光は、被計測物体２６の表面で反射され、対物レンズ２
３およびホログラム２４を介して受光ピンホールアレイ
２２上に投光される。Therefore, in the hologram reproducing configuration shown in FIG. 8, if the reference light 25 is incident on the hologram 24, a square lattice spot light as shown in FIG. 7B is measured. The object 26 is illuminated. This irradiation light is reflected by the surface of the object to be measured 26, and the objective lens 2
Light is projected onto the light-receiving pinhole array 22 via the hologram 3 and the hologram 24.

【００９３】この受光ピンホールアレイ２２上での光の
パターンは、先の図７(c)に示すようになる。すなわ
ち、光が対物レンズ２３を往復することにより、歪曲が
キャンセルされて、先の図７(a)に示した露光用ピンホ
ールアレイ３とほぼ同様の樽形状となる。ただし、対物
レンズ５を往復することにより収差の影響が倍増され、
周辺部ではスポット径がさらに大きくなっている。The pattern of light on the light receiving pinhole array 22 is as shown in FIG. 7 (c). That is, as the light reciprocates through the objective lens 23, the distortion is canceled and the barrel shape is almost the same as the exposure pinhole array 3 shown in FIG. 7A. However, the effect of aberration is doubled by reciprocating the objective lens 5,
The spot diameter is larger in the peripheral area.

【００９４】したがって、図８の受光ピンホールアレイ
２２は、この図７(c)に示すピンホールアレイ２２上で
の光パターンに一致するようなピンホール配列およびピ
ンホール径を有するものを採用するようにしている。す
なわち、ピンホールアレイ２２のピンホールパターン
は、先の図７(d)に示すように、樽形状の配列を有し、
またそのピンホール径はピンホールアレイ２２上に入射
される光パターンと同様、周辺部のほうが中心部に比べ
その径が大きくなるように設定されている。すなわち、
露光用ピンホールアレイ３７と受光ピンホールアレイ２
２を比べた場合、これらのピンホールの配設位置は同じ
であるが、そのピンホール径は受光ピンホールアレイ２
２のほうが大きくなっている。Therefore, the light-receiving pinhole array 22 shown in FIG. 8 adopts a pinhole array and a pinhole diameter that match the light pattern on the pinhole array 22 shown in FIG. 7C. I am trying. That is, the pinhole pattern of the pinhole array 22 has a barrel-shaped array, as shown in FIG.
Further, the diameter of the pinhole is set so that the diameter of the peripheral portion is larger than that of the central portion, like the light pattern incident on the pinhole array 22. That is,
Exposure pinhole array 37 and light-receiving pinhole array 2
When the two are compared, the positions of these pinholes are the same, but the pinhole diameter is 2
2 is bigger.

【００９５】つぎに、この樽型のピンホール配列をした
受光ピンホールアレイ２２を通過した光は、リレーレン
ズ２１を通過することによって糸巻型の歪曲を受けるこ
とでて光の歪曲が相殺され、図７(e)に示すような正方
格子状のスポット光となって光検出器アレイ２０に入射
される。したがって、この場合の光検出器アレイ２０
は、先の図７(f)に示したような、正方格子状の光検出
器配列を採用することができ、また各光検出器の受光面
積もそれほど大きなものを用いる必要もない。Next, the light that has passed through the light-receiving pinhole array 22 having this barrel-shaped pinhole array is subjected to pincushion distortion by passing through the relay lens 21, and the distortion of the light is canceled out. The spot light having a square lattice shape as shown in FIG. 7 (e) is incident on the photodetector array 20. Therefore, the photodetector array 20 in this case
Can employ a square-lattice photodetector array as shown in FIG. 7 (f), and it is not necessary to use a photodetector having a large light receiving area.

【００９６】このように、ホログラムを利用して装置の
小型化を図った共焦点光学系においても、露光用ピンホ
ールアレイ３７及び受光用ピンホール２２のピンホール
径とピンホール配列を変化させることで、レンズの収差
及び歪曲の影響を最小限にする共焦点光学装置を実現す
ることができる。As described above, even in the confocal optical system in which the hologram is used to downsize the apparatus, the pinhole diameter and the pinhole array of the exposure pinhole array 37 and the light receiving pinhole 22 can be changed. Thus, it is possible to realize a confocal optical device that minimizes the effects of lens aberration and distortion.

【００９７】本実施例では、ホログラムの種類として透
過型のものを用いたが、もちろん反射型など別のタイプ
のものにも適用することができる。In this embodiment, the hologram type is a transmissive type, but it is of course applicable to another type such as a reflective type.

【００９８】［第６実施例］図１０に、この発明の第６
実施例を示す。[Sixth Embodiment] FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention.
An example will be described.

【００９９】この第６実施例においては、共焦点光学系
において、投光ピンホールアレイおよび受光ピンホール
アレイの機能を１つのピンホールアレイ４１で共用する
ようにし、この共用したピンホールアレイ４１のピンホ
ール配列形状をレンズによる歪曲を考慮して変化させて
いる。すなわち、この実施例においては、投受光ピンホ
ールアレイ４１を共用しているので、レンズの収差を考
慮したピンホール径の拡大処理を行うことはできず、ピ
ンホールの配列形状のみを樽型に設定するようにしてい
る。In the sixth embodiment, in the confocal optical system, the functions of the light projecting pinhole array and the light receiving pinhole array are shared by one pinhole array 41. The pinhole array shape is changed in consideration of the distortion caused by the lens. That is, in this embodiment, since the light emitting and receiving pinhole array 41 is shared, it is not possible to perform the enlargement processing of the pinhole diameter in consideration of the aberration of the lens, and only the arrangement shape of the pinholes is changed to the barrel shape. I am trying to set it.

【０１００】図１０において、光源１の光はレンズ２を
介して平行光となりビームスプリッタ４で反射され、糸
巻き型歪曲作用を持つリレーレンズ４０を介して投受光
ピンホール４１に入射される。投受光ピンホールアレイ
４１は、図１１(a)に示すように、同じ径を持つピンホ
ールが樽型状に配設されたものである。樽形状の投受光
ピンホールアレイ３を通過した光は、糸巻き型歪曲作用
を持つ対物レンズ５によって集光され、移動ステージ７
上の被計測物体６に投光される。この場合、被計測物体
６に投光されたスポット光配列は、対物レンズ５による
糸巻き型歪曲を受けて図１１(b)に示すように、正方格
子状となる。In FIG. 10, the light from the light source 1 becomes parallel light through the lens 2, is reflected by the beam splitter 4, and enters the light projecting / receiving pinhole 41 through the relay lens 40 having a pincushion distortion effect. As shown in FIG. 11A, the light emitting / receiving pinhole array 41 has barrel-shaped pinholes having the same diameter. The light that has passed through the barrel-shaped light emitting and receiving pinhole array 3 is condensed by the objective lens 5 having a pincushion type distortion action, and the moving stage 7
It is projected onto the object 6 to be measured. In this case, the spot light array projected on the object 6 to be measured is subjected to pincushion distortion by the objective lens 5 and becomes a square lattice as shown in FIG. 11 (b).

【０１０１】また、被計測物体６で反射された各光は、
再度レンズ５を通過することにより糸巻き型歪曲がキャ
ンセルされて、図１１(C)に示すように、樽型歪曲配列
をもつようになり、樽型歪曲配列を持つ投受光ピンホー
ルアレイ４１の各ピンホールに入射する。Each light reflected by the measured object 6 is
By passing through the lens 5 again, the pincushion type distortion is canceled, and as shown in FIG. 11 (C), a barrel type distortion array is formed, and each of the light emitting / receiving pinhole array 41 having the barrel type distortion array is formed. It is incident on a pinhole.

【０１０２】投受光ピンホールアレイ４１を通過した光
は、リレーレンズ４０による糸巻き型歪曲を受け、図１
１(d)に示すような、正方格子配列の光となって、ビー
ムスプリッタ４を介して光検出器アレイ９に入射され
る。この場合、光検出器アレイ９は、図１１(e)に示す
ように、比較的受光面積の小さな光検出器１０を正方格
子状に配列しており、入射された光を確実に受光するこ
とができる。なお、図１１(f)は、図１１(d)および(e)
を重ね合わせたものである。The light passing through the light emitting / receiving pinhole array 41 is subjected to pincushion distortion by the relay lens 40, and the light shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (d), the light has a square lattice arrangement and is incident on the photodetector array 9 via the beam splitter 4. In this case, in the photodetector array 9, as shown in FIG. 11 (e), the photodetectors 10 having a relatively small light receiving area are arranged in a square lattice shape, and the incident light is surely received. You can Note that FIG. 11 (f) is similar to FIG. 11 (d) and (e).
Are superimposed.

【０１０３】この実施例によれば、物体表面での光の配
列が正方格子になるので、測定の精度が上がる。また、
光検出器アレイ９に入射する光の配列も光検出器のマト
リクス配置と同じ正方格子状になるので、検出器アレイ
のアライメントが容易になる。According to this embodiment, the arrangement of light on the surface of the object is a square lattice, so that the accuracy of measurement is improved. Also,
The arrangement of the light incident on the photodetector array 9 also has the same square lattice shape as the matrix arrangement of the photodetectors, which facilitates alignment of the detector arrays.

【０１０４】さらに、投光アレイと受光アレイとを共用
する共焦点光学系の例として、他に、投光アレイをＬＤ
アレイで構成し、物体からの反射光がＬＤに入射したと
きのＬＤの出力が変化することを応用したものがある
が、このような共焦点光学装置においては、該ＬＤアレ
イの配列を対物レンズの歪曲に対応して歪曲するように
すればよい。Further, as an example of a confocal optical system that shares a light projecting array and a light receiving array, another light projecting array is an LD.
There is an application in which the output of the LD is changed when reflected light from an object is incident on the LD, which is configured by an array. In such a confocal optical device, the array of the LD array is an objective lens. The distortion may be made to correspond to the distortion of.

【０１０５】［第７実施例］上記各実施例では、投光ピ
ンホールアレイ、受光ピンホールアレイおよび光検出器
アレイの配列として、縦横のピッチが同じ正方格子状の
ものを示したが、これは市販のＣＣＤ等の検出アレイが
正方格子状の配列をしているものが最も多いことに加
え、検出面でのスポット光配列を正方格子状に配列する
ことが、物体の表面形状を把握するのに便利なことによ
る。[Seventh Embodiment] In each of the above embodiments, the light emitting pinhole array, the light receiving pinhole array, and the photodetector array are arranged in a square lattice pattern having the same vertical and horizontal pitches. In addition to the fact that commercially available CCDs and other detection arrays are arranged in a square lattice, the spot light arrangement on the detection surface is arranged in a square lattice to grasp the surface shape of the object. It's convenient for you.

【０１０６】しかしながら、他に、図１２に示すよう
な、縦横のピッチが異なる長方形配列を採用するように
してもよく、また、図１３に示すような、三角形の繰り
返しであるトライアングル配列を採用するようにしても
よい。すなわち、図１２及び図１３において、(a)は投
光アレイの配列を示し、(b)は被計測物体に投光された
光アレイを示す、(c)は受光ピンホール面における光ア
レイを示し、(d)は受光ピンホールのピンホール配列を
示し、(e)は光検出器アレイの配列を示している。However, in addition to this, a rectangular array having different vertical and horizontal pitches as shown in FIG. 12 may be adopted, and a triangular array in which triangles are repeated as shown in FIG. 13 is adopted. You may do it. That is, in FIGS. 12 and 13, (a) shows the arrangement of the light projecting array, (b) shows the light array projected onto the measured object, and (c) shows the light array on the light receiving pinhole surface. (D) shows the pinhole arrangement of the light-receiving pinholes, and (e) shows the arrangement of the photodetector array.

【０１０７】さらに、本発明は、２次元のアレイのみで
はなく、１次元のアレイにも適用することができる。１
次元の場合にも、使用するレンズの収差、歪曲に応じて
ピンホール径、各ピンホールを結ぶ線の形状などを可変
するようにすれば良い。Further, the present invention can be applied not only to a two-dimensional array but also to a one-dimensional array. 1
Also in the case of dimensions, the pinhole diameter, the shape of the line connecting the pinholes, and the like may be varied according to the aberration and distortion of the lens used.

【０１０８】［第８実施例］上述した実施例において
は、対物レンズまたはリレーレンズの収差は、ぼけが中
央部で小さく周辺部で大きくなる傾向にあることを前提
としたが、他のぼけばらつきを持つレンズもある。例え
ば、図１４に示すように、中央部と周辺部の間の、所定
の位置ｑで収差によるぼけが大きくなるようなレンズも
ある。図１４においては、(a)は投光アレイの配列を示
し、(b)は被計測物体に投光された光アレイを示す、(c)
は受光ピンホール面における光アレイを示し、(d)は受
光ピンホールのピンホール配列を示し、(e)は光検出器
アレイの配列を示している。[Eighth Embodiment] In the above-mentioned embodiments, the aberration of the objective lens or the relay lens is premised on that the blur tends to be small in the central portion and large in the peripheral portion. There is also a lens with. For example, as shown in FIG. 14, there is also a lens in which blurring due to aberration becomes large at a predetermined position q between the central portion and the peripheral portion. In FIG. 14, (a) shows an array of light projecting arrays, (b) shows an optical array projected onto an object to be measured, (c)
Shows an optical array on the light receiving pinhole surface, (d) shows a pinhole array of light receiving pinholes, and (e) shows an array of photodetector arrays.

【０１０９】したがって、このような場合には、図１４
(d)に示すように、上記ぼけ位置に対応して受光ピンホ
ールアレイのピンホール径を大きくすればよい。Therefore, in such a case, FIG.
As shown in (d), the pinhole diameter of the light-receiving pinhole array may be increased corresponding to the blur position.

【０１１０】［第９実施例］また、収差によるぼけは、
大きさが変わるだけではなく、形状が変化することもあ
る。例えば、図１５の例では、物体上に投光されるスポ
ット光は卵型になっている。このため、この場合には、
図１５(c)に示すように、受光ピンホールアレイの各ピ
ンホールの形状をレンズの収差に合わせて卵型にしてい
る。[Ninth Embodiment] Further, blur due to aberration is
Not only the size changes, but the shape may change. For example, in the example of FIG. 15, the spot light projected on the object has an egg shape. So in this case,
As shown in FIG. 15 (c), the shape of each pinhole of the light-receiving pinhole array is formed into an oval shape according to the aberration of the lens.

【０１１１】［第１０実施例］図１６にこの発明の第１
０実施例を示す。[Tenth Embodiment] FIG. 16 shows the first embodiment of the present invention.
Example 0 is shown.

【０１１２】以上の実施例においては、レンズの収差に
よる共焦点効果への悪影響を打ち消すために、投光ピン
ホールアレイは、各ピンホール径を変えずにそのピンホ
ール配列のみを変えるようにした。このため、上記実施
例では、例えば、図１(b)に示したように、物体に投光
される光のスポット径が、レンズの収差によって、中央
部と周辺部では異なるようになった。In the above embodiments, in order to cancel the adverse effect on the confocal effect due to the aberration of the lens, the projection pinhole array is configured to change only its pinhole arrangement without changing the diameter of each pinhole. . Therefore, in the above embodiment, for example, as shown in FIG. 1B, the spot diameter of the light projected on the object is different between the central portion and the peripheral portion due to the aberration of the lens.

【０１１３】ところが、共焦点光学系においては、スポ
ット径が拡がるほど共焦点効果が薄れ、測定精度を低下
させることになる。したがって、より精密な測定を行う
ためには、物体に投光される光のスポット径は、できる
だけ小さくしかつ均一であることが望ましい。However, in the confocal optical system, the confocal effect becomes weaker as the spot diameter becomes wider, and the measurement accuracy is lowered. Therefore, in order to perform more precise measurement, it is desirable that the spot diameter of the light projected on the object be as small as possible and uniform.

【０１１４】そこで、この実施例では、図１６(a)に示
すように、投光ピンホールアレイのピンホール径を、中
央部のほうが周辺部に比べ大きくするようにしている。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 16 (a), the pinhole diameter of the light projecting pinhole array is made larger in the central portion than in the peripheral portion.

【０１１５】この実施例では、共焦点光学系としては、
先の図２に示したものを想定しており、対物レンズ５は
そのレンズ面の周辺のほうが中心部に比べボケが大きく
なる収差を持つものとする。なお、ここでは歪曲は無視
する。In this embodiment, the confocal optical system is
Assuming the one shown in FIG. 2 above, it is assumed that the objective lens 5 has an aberration such that the peripheral portion of the lens surface is more blurred than the central portion. Note that distortion is ignored here.

【０１１６】したがって、図１６(a)に示したような、
中央部のほうが周辺部に比べ大きなピンホール径をもつ
投光ピンホールアレイ３から出射された光は、レンズ５
を通過することによりレンズ５の収差の影響を受け、被
計測物体６に到達した際には、図１６(b)に示すよう
に、そのスポット光の径は全領域でほぼ等しくなる。Therefore, as shown in FIG.
Light emitted from the projecting pinhole array 3 having a larger pinhole diameter in the central portion than in the peripheral portion is reflected by the lens 5
When it reaches the object 6 to be measured by being affected by the aberration of the lens 5 by passing through, the diameter of the spot light becomes almost the same in the whole area as shown in FIG. 16 (b).

【０１１７】一方、被計測物体で反射した光は、再度レ
ンズ５を通過することにより、さらに収差の影響を受
け、受光ピンホールアレイ８に到達した際には、図１６
(c)に示すように、そのスポット光の径は周辺部が中心
部に比べ大きくなっている。On the other hand, the light reflected by the object to be measured is further influenced by the aberration by passing through the lens 5 again, and when it reaches the light receiving pinhole array 8,
As shown in (c), the diameter of the spot light is larger in the peripheral portion than in the central portion.

【０１１８】したがって、この場合には、受光ピンホー
ルアレイ８のピンホール径は、これに対応するよう、図
１６(d)に示すように、周辺部のほうが中心部に比べ大
きくなるようにしている。また、図１６(e)は、光検出
器アレイ９の各光検出器の配列態様を示すもので、図１
６(f)は、図１６(d)(e)を重ね合わせたものである。Therefore, in this case, the pinhole diameter of the light-receiving pinhole array 8 is set to be larger in the peripheral portion than in the central portion, as shown in FIG. There is. 16 (e) shows the arrangement of the photodetectors of the photodetector array 9 shown in FIG.
6 (f) is a superposition of FIGS. 16 (d) (e).

【０１１９】光検出器アレイ９の各光検出器において
は、対応するピンホールを通過した光が全て当該光検出
器に入射され、他のピンホールを通過した光が当該光検
出器に入らないように、その配列、受光面積などを設定
している。In each photodetector of the photodetector array 9, all light passing through the corresponding pinhole is incident on the photodetector, and light passing through other pinholes does not enter the photodetector. Thus, the array, the light receiving area, etc. are set.

【０１２０】このようにこの実施例では、投光ピンホー
ルアレイのピンホール径を、中央部のほうが周辺部に比
べ大きくするようにしているので、物体に投光される各
スポット光の径が均一になり、これにより物体の３次元
形状測定精度を向上させることができる。As described above, in this embodiment, since the pinhole diameter of the light projecting pinhole array is made larger in the central portion than in the peripheral portion, the diameter of each spot light projected on the object is It becomes uniform, which can improve the three-dimensional shape measurement accuracy of the object.

【０１２１】なお、この実施例において、実際には、レ
ンズの歪曲の影響も加わるので、これに対応して投光ピ
ンホールアレイ３及び受光ピンホールアレイ８のピンホ
ール配列を、樽型あるいは糸巻き型などに設定するよう
にすればよい。In this embodiment, since the lens distortion is actually applied, the pinhole arrays of the light projecting pinhole array 3 and the light receiving pinhole array 8 are barrel-shaped or wound. It should be set to the type.

【０１２２】［変形例］なお、共焦点光学系の光源とし
ては、通常のランプ以外にレーザ等が考えられる。ま
た、投光アレイに対する光照射方法も、一括照射に限ら
ず、他に例えばレーザ光をスキャンする方法などもあ
る。[Modification] As a light source of the confocal optical system, a laser or the like can be considered in addition to a normal lamp. Further, the light irradiation method for the light projecting array is not limited to the collective irradiation, and other methods such as scanning with laser light are also available.

【０１２３】また上記実施例では、レンズによる収差お
よび歪曲の双方の影響を一度に打ち消すことができるよ
うにしてきた。しかしながら、レンズによっては歪曲あ
るいは収差のいずれか片方のみが問題となる場合もあ
り、その場合には片方だけを適用すればよい。例えば、
レンズの特性として歪曲が非常に小さく、収差が大きい
場合には、ピンホールの配列は正方格子のままで、収差
に合わせてピンホール径を変えればよい。Further, in the above embodiment, the influences of both the aberration and the distortion due to the lens can be canceled at once. However, depending on the lens, only one of the distortion and the aberration may be a problem, and in that case, only one of them may be applied. For example,
When the distortion of the lens is very small and the aberration is large, the pinhole array may remain a square lattice and the pinhole diameter may be changed according to the aberration.

【０１２４】また、上記実施例では、点光源アレイは、
発光素子を配列するあるいは投光ピンホールアレイに光
源光を入射することにによって実現するようにしていた
が、投光ピンホールアレイの代わりにマイクロレンズを
２次元に配列したマイクロレンズアレイを用い、このマ
イクロレンズアレイに光源からの光を入射することによ
り、点光源アレイを作り出してもよい。すなわち、点光
源アレイとしては、実質的に点光源が作りだせるもので
あれば、如何なる手法を用いるようにしてもよい。In the above embodiment, the point light source array is
Although it has been realized by arranging the light emitting elements or by injecting the light source light into the light projecting pinhole array, a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged is used instead of the light projecting pinhole array. A point light source array may be created by making light from a light source incident on the microlens array. That is, as the point light source array, any method may be used as long as it can substantially create a point light source.

【０１２５】また、これと同様に、受光側のアレイも、
ピンホールアレイ＋光検出器アレイで構成するようにし
てもよく、またその各受光面積がピンホールとほぼ同程
度である小さな受光面積をもつ光検出器を配列した光検
出器アレイのみで構成するようにしても良い。したがっ
て、本明細書において、受光アレイの各受光部の大きさ
を言う場合には、受光アレイがピンホールアレイ＋検出
器アレイから構成されていれば、ピンホールの大きさを
言い、受光アレイが受光面積の小さな検出器アレイであ
れば、その検出器自体の受光面積の大きさを表すことに
なる。Similarly, the array on the light receiving side is also
It may be configured by a pinhole array + photodetector array, or only by a photodetector array in which photodetectors having a small light receiving area whose light receiving area is about the same as a pinhole are arranged. You may do it. Therefore, in this specification, when the size of each light receiving portion of the light receiving array is referred to, if the light receiving array is composed of a pinhole array + a detector array, the size of the pinhole is referred to, and the light receiving array is If the detector array has a small light receiving area, it represents the size of the light receiving area of the detector itself.

【０１２６】[0126]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
高価なレンズを用いることなく、レンズの収差・歪曲の
影響を除去することができるので、充分な共焦点効果を
得る事ができ、これにより正確かつ高精度の高さ測定を
なし得る。。As described above, according to the present invention,
Since the effects of lens aberration and distortion can be removed without using an expensive lens, a sufficient confocal effect can be obtained, which allows accurate and highly accurate height measurement. .

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

【図１】この発明の第１実施例に関して各所の配列及び
光点パターンを示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing arrangements and light spot patterns at various places according to a first embodiment of the present invention.

【図２】この発明の第１実施例を適用する共焦点光学系
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a confocal optical system to which the first embodiment of the present invention is applied.

【図３】この発明の第２実施例を適用する共焦点光学系
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a confocal optical system to which a second embodiment of the present invention is applied.

【図４】この発明の第３実施例を適用する共焦点光学系
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a confocal optical system to which a third embodiment of the present invention is applied.

【図５】この発明の第４実施例を適用する共焦点光学系
を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a confocal optical system to which a fourth embodiment of the present invention is applied.

【図６】この発明の第４実施例に関して各所の配列及び
光点パターンを示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing arrangements and light spot patterns at various places according to the fourth embodiment of the present invention.

【図７】この発明の第４実施例に関して各所の他の配列
及び光点パターンを示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing another arrangement and light spot pattern at various places regarding the fourth embodiment of the present invention.

【図８】この発明の第５実施例を適用する共焦点光学系
を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a confocal optical system to which a fifth embodiment of the present invention is applied.

【図９】第５実施例のホログラム露光の際の光学系の配
置図。FIG. 9 is a layout diagram of an optical system during hologram exposure according to a fifth embodiment.

【図１０】この発明の第６実施例を適用する共焦点光学
系を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a confocal optical system to which a sixth embodiment of the present invention is applied.

【図１１】この発明の第６実施例に関して各所の配列及
び光点パターンを示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing arrangements and light spot patterns at various places according to the sixth embodiment of the present invention.

【図１２】この発明の第７実施例を説明するための図。FIG. 12 is a diagram for explaining the seventh embodiment of the present invention.

【図１３】この発明の第７実施例を説明するための図。FIG. 13 is a diagram for explaining the seventh embodiment of the present invention.

【図１４】この発明の第８実施例を説明するための図。FIG. 14 is a view for explaining the eighth embodiment of the present invention.

【図１５】この発明の第９実施例を説明するための図。FIG. 15 is a diagram for explaining the ninth embodiment of the present invention.

【図１６】この発明の第１０実施例を説明するための
図。FIG. 16 is a view for explaining the tenth embodiment of the present invention.

【図１７】従来技術を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a conventional technique.

【図１８】被計測物体の高さ方向位置と受光光量の関係
を示す図。FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the height direction position of the measured object and the amount of received light.

【図１９】従来技術を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a conventional technique.

【図２０】図１９の従来技術の各所配列を示す平面図。20 is a plan view showing the arrangement of various parts of the prior art of FIG.

【図２１】従来の不具合を説明する図。FIG. 21 is a diagram illustrating a conventional defect.

【図２２】従来の不具合を説明する図。FIG. 22 is a diagram illustrating a conventional defect.

【図２３】従来の不具合を説明する図。FIG. 23 is a diagram illustrating a conventional defect.

【図２４】従来の不具合を説明する図。FIG. 24 is a diagram illustrating a conventional defect.

【図２５】従来の不具合を説明する図。FIG. 25 is a diagram illustrating a conventional defect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…光源 ２…レンズ ３…投光ピンホールアレイ ４…ビームスプリッタ ５…対物レンズ ６…被計測物体 ７…移動ステージ ８…受光ピンホールアレイ ９…光検出器アレイ ２４…ホログラム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Lens 3 ... Emitting pinhole array 4 ... Beam splitter 5 ... Objective lens 6 ... Object to be measured 7 ... Moving stage 8 ... Photosensitive pinhole array 9 ... Photodetector array 24 ... Hologram

フロントページの続き (72)発明者 安藤 学 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 須田 江利 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内Front page continuation (72) Inventor Manabu Ando 1200 Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa Prefecture Komatsu Seisakusho Co., Ltd. (72) Inventor Eri Suda 1200 Hiratsuka, Kanagawa Prefectural Komatsu Seisakusho Co., Ltd.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】配列された複数の点光源による光を発生す
る点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光を前記対物レ
ンズを介して受光する複数の受光部が配列された受光ア
レイと、 を具えた共焦点光学装置において、 前記対物レンズの収差に応じて前記受光アレイの各受光
部の大きさを変化させるようにしたことを特徴とする共
焦点光学装置。1. A point light source array for generating light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens for condensing the light generated from the point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A confocal optical device comprising: a light-receiving array in which a plurality of light-receiving portions that receive light reflected by an object are received via the objective lens, wherein each light-receiving array receives light according to an aberration of the objective lens. A confocal optical device characterized in that the size of the part is changed. 【請求項２】前記受光アレイの各受光部の大きさは、周
辺部の方が中央部より大きく設定される請求項１記載の
共焦点光学装置。2. The confocal optical device according to claim 1, wherein the size of each light receiving portion of the light receiving array is set to be larger in the peripheral portion than in the central portion. 【請求項３】前記受光アレイは、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 を有し、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの径を前記対
物レンズの収差に応じて各ピンホール毎に変化させるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の共焦点光学装
置。3. The light receiving array, wherein the light receiving array is arranged at a position where the light reflected by the object to be measured on the inspection surface is condensed by the objective lens, and a plurality of pin holes are arranged. And a photodetector array in which a plurality of photodetectors for receiving the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole array are arranged, and the diameter of each pinhole of the light receiving pinhole array is The confocal optical device according to claim 1, wherein the pinhole is changed for each pinhole according to the aberration of the objective lens. 【請求項４】前記受光アレイは、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 前記受光ピンホールの各ピンホールを通過した光を前記
光検出器アレイの各光検出器に導光するリレーレンズ
と、 を有し、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの配列をこの
受光ピンホールアレイに入射される光点配列に対応する
よう歪曲させるとともに、 前記リレーレンズを介して各ピンホールからの光が対応
する光検出器に入射されるように光検出器アレイの各光
検出器の配列および受光面を設定するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の共焦点光学装置。4. The light receiving array, wherein the light receiving array is arranged at a position where the light reflected by the object to be measured on the inspection surface is collected by the objective lens, and a plurality of pin holes are arranged. And a photodetector array in which a plurality of photodetectors for receiving the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole array are arranged, and the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole is detected by the photodetector. A relay lens for guiding light to each photodetector of the array, and, while distorting the array of pinholes of the photodetection pinhole array to correspond to the array of light points incident on the photodetection pinhole array, The arrangement and the light-receiving surface of each photodetector of the photodetector array are set so that the light from each pinhole is incident on the corresponding photodetector via the relay lens. Confocal optical device according to claim 1, wherein. 【請求項５】配列された複数の点光源による光を発生す
る点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光を前記対物レ
ンズを介して受光する複数の受光部が配列された受光ア
レイと、 を具えた共焦点光学装置において、 前記対物レンズの収差に応じて前記受光アレイの各受光
部の形状を変化させるようにしたことを特徴とする共焦
点光学装置。5. A point light source array that generates light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens that collects the light generated from this point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A confocal optical device comprising: a light-receiving array in which a plurality of light-receiving portions that receive light reflected by an object are received via the objective lens, wherein each light-receiving array receives light according to an aberration of the objective lens. A confocal optical device characterized in that the shape of the portion is changed. 【請求項６】前記受光アレイは、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 を有し、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの形状を前記
対物レンズの収差に応じてに変化させるようにした事を
特徴とする請求項５記載の共焦点光学装置。6. The light receiving array, wherein the light receiving array is arranged at a position where the light reflected by the object to be measured on the inspection surface is condensed by the objective lens, and a plurality of pin holes are arranged. And a photodetector array in which a plurality of photodetectors for receiving light passing through each pinhole of the light-receiving pinhole array are arranged, and the shape of each pinhole of the light-receiving pinhole array is The confocal optical device according to claim 5, wherein the confocal optical device is configured to be changed according to the aberration of the objective lens. 【請求項７】前記点光源アレイは、参照光が入射される
ことにより、配列された複数の点光源からの光と等価な
光を再生するホログラムである請求項１または請求項５
記載の共焦点光学装置。7. The point light source array is a hologram that reproduces light equivalent to light from a plurality of arranged point light sources when a reference light is incident.
Confocal optical device as described. 【請求項８】配列された複数の点光源による光を発生す
る点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光を前記対物レ
ンズを介して受光する複数の受光部が配列された受光ア
レイと、 を具えた共焦点光学装置において、 前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記点光源
アレイの各点光源の配列を歪曲させるようにしたことを
特徴とする共焦点光学装置。8. A point light source array for generating light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens for condensing the light generated from the point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A confocal optical device comprising: a light-receiving array in which a plurality of light-receiving parts that receive light reflected by an object through the objective lens are arrayed, and the array of light spots on the inspection surface is undistorted. A confocal optical device characterized in that the array of each point light source of the point light source array is distorted in response to the distortion of the objective lens so that the pitches are equidistant. 【請求項９】前記点光源アレイは発光素子を複数配列し
たものであり、 前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記発光素
子の配列を歪曲させるようにしたことを特徴とする請求
項８記載の共焦点光学装置。9. The point light source array is an array of a plurality of light emitting elements, wherein the light spots on the inspection surface are arranged at equal pitches without distortion in correspondence with the distortion of the objective lens. 9. The confocal optical device according to claim 8, wherein the arrangement of the light emitting elements is distorted. 【請求項１０】前記点光源アレイは、 複数のピンホールが配列された投光ピンホールアレイ
と、この投光ピンホールアレイに平行光を入射する光源
手段とを有し、 前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記投光ピ
ンホールアレイの各ピンホールの配列を歪曲させるよう
にしたことを特徴とする請求項８記載の共焦点光学装
置。10. The point light source array includes a light projecting pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged, and a light source means for making parallel light incident on the light projecting pinhole array. 9. The arrangement of the pinholes of the light projecting pinhole array is distorted in response to the distortion of the objective lens so that the arrangement of the light spots of 1 has a uniform pitch without distortion. Confocal optical device as described. 【請求項１１】前記点光源アレイは、参照光が入射され
ることにより、配列された複数の点光源からの光と等価
な光を再生するホログラムであり、 該ホログラムを露光する際に用いる点光源アレイの点光
源配列を、ホログラム再生の際の前記検査面上での光点
の配列が歪みのない等間隔ピッチとなるように前記対物
レンズの歪曲に対応して歪曲させるようにしたことを特
徴とする請求項８記載の共焦点光学装置。11. The point light source array is a hologram that reproduces light equivalent to light from a plurality of arranged point light sources when a reference light is incident, and is used when exposing the hologram. The point light source array of the light source array is distorted corresponding to the distortion of the objective lens so that the array of the light spots on the inspection surface at the time of hologram reproduction has a uniform pitch without distortion. The confocal optical device according to claim 8, wherein the confocal optical device is a confocal optical device. 【請求項１２】前記受光アレイの受光部の配列を、前記
ホログラムを露光する際に用いる点光源アレイの点光源
配列と同じように歪曲させるようにしたことを特徴とす
る請求項１１記載の共焦点光学装置。12. The array according to claim 11, wherein the array of the light receiving portions of the light receiving array is distorted in the same manner as the array of point light sources of the point light source array used when exposing the hologram. Focus optics. 【請求項１３】配列された複数の点光源による光を発生
する点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光を前記対物レ
ンズを介して受光する複数の受光部が配列された受光ア
レイと、 を具えた共焦点光学装置において、 前記受光アレイに入射される光点配列に対応するよう前
記受光アレイの各受光部の配列を歪曲させるようにした
事を特徴とする共焦点光学装置。13. A point light source array that generates light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens that collects the light generated from this point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A confocal optical device comprising: a light-receiving array in which a plurality of light-receiving portions that receive the light reflected by an object through the objective lens are arranged; A confocal optical device characterized in that the arrangement of the respective light receiving portions of the light receiving array is distorted. 【請求項１４】前記受光アレイは、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 を有し、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの配列をこの
受光ピンホールアレイに入射される光点配列に対応する
よう歪曲させるようにした事を特徴とする請求項１３記
載の共焦点光学装置。14. A light-receiving pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged, the light-receiving array being arranged at a position where light reflected by an object to be measured on the inspection surface is condensed by the objective lens. And a photodetector array in which a plurality of photodetectors that receive the light that has passed through the pinholes of the light-receiving pinhole array are arrayed. 14. The confocal optical device according to claim 13, wherein the confocal optical device is configured to be distorted so as to correspond to an array of light spots incident on the light receiving pinhole array. 【請求項１５】前記受光アレイは、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 前記受光ピンホールの各ピンホールを通過した光を前記
光検出器アレイの各光検出器に導光するリレーレンズ
と、 を有し、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの配列をこの
受光ピンホールアレイに入射される光点配列に対応する
よう歪曲させるとともに、 前記リレーレンズを介して各ピンホールからの光が対応
する光検出器に入射されるように光検出器アレイの各光
検出器の配列および受光面を設定するようにしたことを
特徴とする請求項１３記載の共焦点光学装置。15. The light receiving array, wherein the light receiving array is arranged at a position where the light reflected by the object to be measured on the inspection surface is condensed by the objective lens, and a plurality of pin holes are arranged. And a photodetector array in which a plurality of photodetectors for receiving the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole array are arranged, and the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole is detected by the photodetector. A relay lens for guiding light to each photodetector of the array, and, while distorting the array of pinholes of the photodetection pinhole array to correspond to the array of light points incident on the photodetection pinhole array, The arrangement and the light-receiving surface of each photodetector of the photodetector array are set so that the light from each pinhole is incident on the corresponding photodetector via the relay lens. Confocal optical device according to claim 13,. 【請求項１６】配列された複数の点光源による光を発生
する点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光が前記対物レ
ンズによって集光される位置に配設され、複数のピンホ
ールが配列された受光ピンホールアレイと、 この受光ピンホールアレイの各ピンホールを通過した光
を受光する複数の光検出器が配列された光検出器アレイ
と、 前記受光ピンホールの各ピンホールを通過した光を前記
光検出器アレイの各光検出器に導光するリレーレンズ
と、 を具えた共焦点光学装置において、 前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるように前記対物レンズの歪曲に対応して前記点光
源アレイの各点光源の配列を歪曲させるとともに、 前記受光ピンホールアレイの各ピンホールの配列をこの
受光ピンホールアレイに入射される光点配列に対応する
よう歪曲させ、 さらに前記リレーレンズと前記対物レンズとの歪曲を同
じに設定するようにしたことを特徴とする共焦点光学装
置。16. A point light source array for generating light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens for condensing the light generated from the point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A light-receiving pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged and light received through each pinhole of the light-receiving pinhole array is arranged at a position where the light reflected by the object is condensed by the objective lens. A photodetector array in which a plurality of photodetectors are arranged, and a relay lens that guides the light passing through each pinhole of the light receiving pinhole to each photodetector of the photodetector array. In the confocal optical device, the array of each point light source of the point light source array is distorted in response to the distortion of the objective lens so that the array of light spots on the inspection surface has a uniform pitch without distortion. , Before The arrangement of the pinholes of the light receiving pinhole array is distorted so as to correspond to the arrangement of the light spots incident on the light receiving pinhole array, and the distortion of the relay lens and the objective lens is set to be the same. A confocal optical device characterized by the above. 【請求項１７】複数のピンホールが配列されたピンホー
ルアレイと所定の検査面に配設される被計測物体と、 前記ピンホールアレイ位置を第１の集光位置とし、前記
検査面位置を第２の集光位置とするよう光を導光する対
物レンズと、 前記ピンホールアレイに対して光を入射する光源手段
と、 前記ピンホールアレイを挟んで前記対物レンズと反対側
に配設され、前記ピンホールアレイの各ピンホールを通
過した光を検出する複数の光検出器を有する光検出器ア
レイとを具え、 前記光源手段からの光を前記ピンホールアレイおよび対
物レンズを介して前記被計測物体に投光すると共に、該
被計測物体で反射された光を対物レンズおよび前記ピン
ホールアレイを介して前記光検出器アレイの各光検出器
に入射するようにした共焦点光学装置において、 前記検査面上での光点の配列が歪みのない等間隔ピッチ
となるよう前記対物レンズの歪曲に対応して前記ピンホ
ールアレイの各ピンホールの配列を歪曲するようにした
ことを特徴とする共焦点光学装置。17. A pinhole array in which a plurality of pinholes are arranged, an object to be measured arranged on a predetermined inspection surface, the pinhole array position as a first converging position, and the inspection surface position An objective lens that guides light to a second focus position, a light source unit that inputs light to the pinhole array, and an objective lens that is arranged on the opposite side of the pinhole array with the pinhole array interposed therebetween. A photodetector array having a plurality of photodetectors for detecting light passing through each pinhole of the pinhole array, wherein the light from the light source means is transmitted through the pinhole array and the objective lens to the target object. A confocal optical device that projects light onto a measurement object and allows light reflected by the measurement object to enter each photodetector of the photodetector array through the objective lens and the pinhole array. Further, the arrangement of the pinholes of the pinhole array is distorted corresponding to the distortion of the objective lens so that the arrangement of the light spots on the inspection surface has a uniform pitch without distortion. And confocal optical device. 【請求項１８】配列された複数の点光源による光を発生
する点光源アレイと、 この点光源アレイから発生された光を検査面上に集光す
る対物レンズと、 前記検査面上の被計測物体で反射された光を前記対物レ
ンズを介して受光する複数の受光部が配列された受光ア
レイと、 を具えた共焦点光学装置において、 前記対物レンズの収差に応じて前記点光源アレイの各点
光源の大きさを変化させるようにしたことを特徴とする
共焦点光学装置。18. A point light source array for generating light from a plurality of arranged point light sources, an objective lens for condensing the light generated from the point light source array on an inspection surface, and a measured object on the inspection surface. A confocal optical device comprising: a light-receiving array in which a plurality of light-receiving portions that receive light reflected by an object are received via the objective lens, wherein each of the point light source arrays is arranged according to an aberration of the objective lens. A confocal optical device characterized in that the size of a point light source is changed. 【請求項１９】前記点光源アレイの各点光源の大きさ
は、周辺部の方が中央部より小さく設定される請求項１
８記載の共焦点光学装置。19. The size of each point light source of the point light source array is set to be smaller in the peripheral portion than in the central portion.
8. The confocal optical device according to item 8.