JPH10268199A - Point light source optical system, confocal optical device using it, hologram exposing device, and exposing method - Google Patents

Point light source optical system, confocal optical device using it, hologram exposing device, and exposing method

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JPH10268199A
JPH10268199A JP7167497A JP7167497A JPH10268199A JP H10268199 A JPH10268199 A JP H10268199A JP 7167497 A JP7167497 A JP 7167497A JP 7167497 A JP7167497 A JP 7167497A JP H10268199 A JPH10268199 A JP H10268199A
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JP
Japan
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light source
point light
glass plate
pinhole
hologram
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Application number
JP7167497A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoo Matsuno
清伯 松野
Manabu Ando
学 安藤
Eri Suda
江利 須田
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a point light source generating device allowing a point light source emitted from a pinhole to form a focal point at the same position via a lens group by arranging a thin film having the pinhole in the downstream of a light path. SOLUTION: The light 2 emitted from the light source 1 of a confocal optical device is made expanded parallel light by a condenser lens 3 and fed to a point light source generating device 4 on the light projection side. The light passing through the point light source generating device 4 is sent out as a point light source 5, it passes through a beam splitter 6, and it is converged by lens groups 7, 8 and applied to an object 9. A thin film 14 made of chrome, etc., and having a pinhole is applied on the surface of a glass sheet 13 made of optical glass to form the point light source generating device 4. The point light source generating device 4 is arranged in the attitude that the glass sheet 13 is located in the upstream of the path of the light passing through the pinhole. Since the point light source 5 emitted from the pinhole does not pass through the glass sheet 13, the focal point of the light is concentrated at one position by the lens groups 7, 8.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に物体表面
の凹凸形状を測定する共焦点光学装置の光路内に用いる
ピンホールからなる点光源発生装置及びこれを用いた共
焦点光学装置とホログラム露光装置及び露光方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a point light source generator comprising a pinhole used in the optical path of a confocal optical device for optically measuring the unevenness of the surface of an object, a confocal optical device using the same, and a hologram. The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記ピンホールからなる点光源発生装置
を用いた従来の共焦点光学装置は図1に示すようになっ
ていて、光源1から発する光2は拡大レンズ装置(コン
デンサレンズ)3によって拡大平行光となり、投光側の
点光源発生装置4に入射される。投光側の点光源発生装
置4を通過した光は点光源5として出射し、ビームスプ
リッタ6を通過して、テレセントリック系を形成する第
1レンズ群7、及び第2レンズ群8によって集光され、
被計測物体9に照射される。10はこのときの集光点で
ある。
2. Description of the Related Art A conventional confocal optical device using a point light source generator comprising a pinhole as shown in FIG. 1 is shown in FIG. 1. Light 2 emitted from a light source 1 is transmitted by a magnifying lens device (condenser lens) 3. The light becomes expanded parallel light and is incident on the point light source generator 4 on the light projecting side. The light passing through the point light source generator 4 on the light projecting side is emitted as a point light source 5, passes through a beam splitter 6, and is condensed by a first lens group 7 and a second lens group 8 forming a telecentric system. ,
The object to be measured 9 is irradiated. Numeral 10 is a condensing point at this time.

【0003】被計測物体9の表面で反射した光は、入射
時と同じ経路を逆にたどって第2レンズ群8、第1レン
ズ群7を通過して集光され、その一部がビームスプリッ
タ6によって反射され、これが上記投光側の点光源発生
装置4と共役な位置に結像される。この結像位置に受光
側の点光源発生装置11を配設し、この点光源発生装置
11を通過する光の光量を光検出器12で検出する。
The light reflected on the surface of the object 9 to be measured passes through the second lens group 8 and the first lens group 7 along the same path as that at the time of incidence, and is condensed. The light is reflected by the light source 6 and forms an image at a position conjugate with the point light source generator 4 on the light projecting side. A point light source generator 11 on the light receiving side is arranged at the image forming position, and the light detector 12 detects the amount of light passing through the point light source generator 11.

【0004】かかる従来の構成の共焦点光学装置では、
第2レンズ群8、または被計測物体9を光軸方向(Z方
向)に移動させると、投光側の点光源発生装置4から出
射された点光源5が被計測物体9の表面で合焦した場合
に光検出器12の検出信号が極大値を示す。従って、こ
のとき被計測物体9を光軸に垂直なXY方向に走査すれ
ば、被計測物体9の表面形状を精密に測定することがで
きる。このとき、被計測物体9をXY方向に走査する代
わりに、両点光源発生装置4,11及び光検出器12を
2次元に配置したアレイとすることにより、同時に多点
での計測を行うことができる。
In such a confocal optical device having the conventional configuration,
When the second lens group 8 or the object 9 to be measured is moved in the optical axis direction (Z direction), the point light source 5 emitted from the point light source generator 4 on the light projecting side is focused on the surface of the object 9 to be measured. In this case, the detection signal of the photodetector 12 shows a maximum value. Therefore, at this time, if the measured object 9 is scanned in the XY directions perpendicular to the optical axis, the surface shape of the measured object 9 can be measured accurately. At this time, instead of scanning the object 9 to be measured in the X and Y directions, the two-point light source generators 4 and 11 and the photodetector 12 are arranged in a two-dimensional array so that measurement at multiple points can be performed simultaneously. Can be.

【0005】ところで、かかる共焦点光学装置を利用し
た3次元計測装置においては、計測精度を向上させるた
めに、光源1に近い投光側の点光源発生装置4から投光
された点状の光はなるべく小さな焦点に集光させなけれ
ばならない。
In a three-dimensional measuring apparatus using such a confocal optical device, in order to improve the measurement accuracy, a point-like light emitted from a point light source generating device 4 on the light projecting side close to the light source 1 is used. Must be focused to as small a focus as possible.

【0006】図2はレンズ(第2レンズ群)8にて集光
された光の焦点近傍の拡大図である。この図において、
集光された光の径Rが大きい程共焦点効果が薄れ、装置
の精度が低下する。またこの図に示すように、焦点は光
の回折、レンズの収差などの影響により、光軸(Z)方
向にある程度伸びを持つが、この伸び長さdが大きい
程、やはり装置の精度が低下してしまう。
FIG. 2 is an enlarged view near the focal point of the light condensed by the lens (second lens group) 8. In this figure,
As the diameter R of the condensed light increases, the confocal effect decreases, and the accuracy of the device decreases. As shown in this figure, the focal point has a certain degree of elongation in the optical axis (Z) direction due to the effects of light diffraction, lens aberration, and the like. Resulting in.

【0007】ところで、図1における点光源発生装置4
は、簡単のためにピンホールを有する線でしか図示され
ていないが、実際には図3に示すように、平行に研磨さ
れた光学ガラスからなるガラス板13の表面に、ピンホ
ール14aを有するクロムや酸化クロム等の薄膜14を
蒸着等の手段にてコーティングした構成となっている。
これは、良質の点光源を作り出すためには、点光源発生
装置4の厚さをなるべく薄くし、ピンホール14aの形
状を正確に形成しなければならず、その結果、薄膜14
が単独では装置の中にこれを固定し得ないため、どうし
てもガラス板13を必要としている。
Incidentally, the point light source generator 4 shown in FIG.
Is shown only with a line having a pinhole for simplicity, but in practice, as shown in FIG. 3, a pinhole 14a is provided on the surface of a glass plate 13 made of optical glass polished in parallel. The thin film 14 of chromium, chromium oxide, or the like is coated by means such as vapor deposition.
This means that in order to produce a high quality point light source, the thickness of the point light source generator 4 must be reduced as much as possible, and the shape of the pinhole 14a must be accurately formed.
However, since it cannot be fixed in the apparatus by itself, the glass plate 13 is absolutely necessary.

【0008】従来の共焦点光学装置においての点光源発
生装置4では、このガラス板13による影響を考慮して
おらず、図4に示すように、上記したガラス板13とピ
ンホール14aを有する薄膜14とからなる投光側の点
光源発生装置4が、光源1からの光2の投光方向に対し
てガラス板13が下流側に位置するように配置され、ピ
ンホール14aからの出射光がガラス板13の内部を通
るようにしている。
In the point light source generator 4 in the conventional confocal optical device, the influence of the glass plate 13 is not taken into consideration, and as shown in FIG. 14 is disposed so that the glass plate 13 is located on the downstream side with respect to the projection direction of the light 2 from the light source 1, and the light emitted from the pinhole 14a is It passes through the inside of the glass plate 13.

【0009】また、上記点光源発生装置4は図3に示す
ようにガラス板13の一側面にピンホール14aを有す
る薄膜14をコーティングした構成を示したが、このよ
うな構成のものでは、薄膜14のピンホール14aに塵
や埃が付着したり、薄膜14が衝撃によって傷付いたり
する危険があるため、図5に示すように、薄膜14の表
面をカバーガラス15でカバーした点光源発生装置4′
もある。このとき、ガラス板13とカバーガラス15の
間にシリコンオイル等の屈折液を封入することもある。
Further, the point light source generating device 4 has a configuration in which a thin film 14 having a pinhole 14a is coated on one side surface of a glass plate 13 as shown in FIG. Since there is a danger that dust or dirt may adhere to the pinholes 14a of the thin film 14 and the thin film 14 may be damaged by impact, as shown in FIG. 4 '
There is also. At this time, a refraction liquid such as silicone oil may be sealed between the glass plate 13 and the cover glass 15.

【0010】またこの点光源発生装置4′の変形例とし
ては、図6に示すように、一方のガラスであるガラス板
13のかわりに減光フィルタ16を積層した構成の点光
源発生装置4″もある。
As a modified example of the point light source generator 4 ', as shown in FIG. 6, a point light source generator 4 "having a configuration in which a dimming filter 16 is laminated instead of a glass plate 13 which is one of the glasses. There is also.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】さて、上記した各従来
の技術には次のような問題がある。今、点光源発生装置
において、例えば単に薄膜14だけで構成された場合
と、図3に示すように薄膜14とガラス板13とから構
成されたものでの通過光路を図7、図8で比較してみ
る。図7は薄膜14だけの場合、図8は薄膜14とガラ
ス板13とからなる場合のそれぞれのピンホール14a
を出射した光路を示す。なお図8ではわかりやすいよう
に薄膜14とガラス板13とを離間して示している。
The above prior arts have the following problems. Now, in the point light source generator, for example, a comparison is made between FIG. 7 and FIG. 8 with respect to passing light paths of a case composed of only the thin film 14 and a structure composed of the thin film 14 and the glass plate 13 as shown in FIG. I will try. FIG. 7 shows a case where only the thin film 14 is provided, and FIG.
FIG. In FIG. 8, the thin film 14 and the glass plate 13 are shown separated from one another for easy understanding.

【0012】図7からわかるように、薄膜14だけの場
合には、ピンホール14aを出射した点光源5はその発
散角に関わらず、発散角が大きい光5aも、小さい光5
bも、第1、第2のレンズ群7,8を経て同一の場所に
集光される。これに対して、ガラス板13を挿入した場
合には、図8に示すように、発散角の大きい光5aと小
さい光5bはガラス板13によってそれぞれ異なる影響
を受ける。その結果として、第1、第2のレンズ群7,
8で集光された場合に焦点ずれ現象が発生して焦点位置
が異なることになる。
As can be seen from FIG. 7, when only the thin film 14 is used, the point light source 5 that has exited the pinhole 14a has a large divergence light 5a and a small divergence light 5 regardless of its divergence angle.
b is also focused on the same place via the first and second lens groups 7 and 8. On the other hand, when the glass plate 13 is inserted, the light 5a having a large divergence angle and the light 5b having a small divergence angle are differently affected by the glass plate 13, as shown in FIG. As a result, the first and second lens groups 7,
When the light is condensed in step 8, a defocus phenomenon occurs and the focal position is different.

【0013】焦点光における光は、さまざまな発散角の
総和であり、そのためピンホール14aより光路の下流
側にガラス板13が存在していることにより、集光性が
悪くなってしまう。図9はガラス板13がピンホール1
4aの光路の下流側に挿入された場合であり、ガラス板
13がピンホール14aの光路の下流側に挿入されてい
ることにより、図2に示したガラスを挿入しない場合に
比べて、集光部の光の径Rが大きくなると共に、光軸方
向への伸びdも大きくなり、光学装置の計測精度が低下
してしまうという問題があった。
The light in the focal light is the sum of various divergence angles, and therefore, the light collecting property is deteriorated by the presence of the glass plate 13 on the downstream side of the optical path from the pinhole 14a. FIG. 9 shows that the glass plate 13 has the pinhole 1.
In this case, the glass plate 13 is inserted downstream of the optical path of the pinhole 14a, so that the light is condensed compared to the case where the glass shown in FIG. 2 is not inserted. As the diameter R of the light of the portion increases, the elongation d in the direction of the optical axis also increases, and there is a problem that the measurement accuracy of the optical device decreases.

【0014】一方図5、図6に示したように、薄膜14
の両側にガラス板を有する点光源発生装置4′,4″に
あっても、ピンホール14aの光路の下流側に挿入され
ていることにより、上記した場合と同様の問題がある。
On the other hand, as shown in FIGS.
Even in the point light source generators 4 ', 4 "having glass plates on both sides, the same problem as described above occurs because the device is inserted downstream of the optical path of the pinhole 14a.

【0015】この問題を解決するために、レンズをあら
かじめピンホール14aの射出光の下流側にガラス板1
3が入ることを考慮して設計するという手段が考えられ
るが、従来のレンズが投光ピンホールから射出された光
を単純に等倍または変倍して投光するだけでよかったの
に対し、ガラスの影響を考慮するとなると設計・製作と
もに複雑となる。また、ガラス板13の厚みや屈折率を
変更した場合の対応が困難である。
In order to solve this problem, a lens is previously placed on the downstream side of the light emitted from the pinhole 14a.
Although there is a means of designing in consideration of the inclusion of 3, the conventional lens only has to simply project the light emitted from the projection pinhole at the same magnification or at a variable magnification. Considering the influence of glass, both design and manufacturing are complicated. Further, it is difficult to cope with a case where the thickness or the refractive index of the glass plate 13 is changed.

【0016】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、ピンホールから出射される点光源がレンズ群を介
して同一位置に焦点を結ぶことができるようにした点光
源発生装置及びこれを用いた共焦点光学装置とホログラ
ム露光装置及び露光方法を提供することを目的とするも
のである。
The present invention has been made in consideration of the above, and has been made in consideration of the above circumstances. A point light source generating apparatus and a point light source generating apparatus which enable a point light source emitted from a pinhole to be focused at the same position via a lens group. It is an object of the present invention to provide a confocal optical device, a hologram exposure device, and an exposure method.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る点光源光学系はピンホールを有する薄
膜をガラス板に固定してなる点光源発生装置に平行光を
照射し、上記ピンホールから発散する光をレンズ系にて
集光するようにした点光源光学系において、上記点光源
発生装置を、これのピンホールを有する薄膜を上記光の
経路の下流側に位置させて配置した構成となっている。
To achieve the above object, a point light source optical system according to the present invention irradiates a parallel light to a point light source generator in which a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, In a point light source optical system in which light diverging from the pinhole is condensed by a lens system, the point light source generator is arranged such that a thin film having the pinhole is located on the downstream side of the light path. The configuration is arranged.

【0018】この構成によれば、点光源発生装置のピン
ホールから出射された光はガラス板を通過しないで直接
出射される。従って、点光源発生装置のピンホールから
出射される光は、その発散角に関わらず、レンズ系を経
て同一の場所に集光することができ、点光源発生装置を
用いる光学系の性能を向上することができる。
According to this configuration, the light emitted from the pinhole of the point light source generator is directly emitted without passing through the glass plate. Therefore, the light emitted from the pinhole of the point light source generator can be focused on the same place via the lens system regardless of the divergence angle, and the performance of the optical system using the point light source generator is improved. can do.

【0019】また、本発明に関わる点光源光学系は、ピ
ンホールを有する薄膜の少なくとも一側をガラス板に固
定してなる点光源発生装置に平行光を照射し、これの上
記ピンホールから発散する光をレンズ系にて集光するよ
うにした点光源光学系において、上記点光源発生装置
を、ガラス板を上記光の経路の下流側に位置させて配置
すると共に、レンズ系の下流側に他のガラス板を配置し
た構成になっている。
Further, the point light source optical system according to the present invention irradiates parallel light to a point light source generator in which at least one side of a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and diverges from the pinhole. In a point light source optical system that focuses light to be emitted by a lens system, the point light source generating device is arranged with a glass plate positioned downstream of the light path and at the downstream side of the lens system. It has a configuration in which another glass plate is arranged.

【0020】この構成によれば、点光源発生装置のピン
ホールから出射された光がガラス板を通過して出射する
際に、このガラス板によって焦点ずれが生じるが、この
焦点ずれは他のガラス板によってキャンセルされる。従
って、この構成によれば、点光源発生装置のピンホール
を構成する薄膜の両側をガラス板にて保護することがで
き、光学系の精度を下げずに脆弱な薄膜を、埃や塵の付
着や損傷から保護することができる。
According to this configuration, when the light emitted from the pinhole of the point light source generator passes through the glass plate and exits, the glass plate causes a defocus, but this defocus is caused by another glass. Canceled by the board. Therefore, according to this configuration, both sides of the thin film constituting the pinhole of the point light source generator can be protected by the glass plate, and the fragile thin film can be adhered to the dust or dirt without lowering the accuracy of the optical system. And protect it from damage.

【0021】また、上記点光源装置を用いた共焦点光学
装置は、光源からの光を点光源発生装置を介してレンズ
系を経て集光して被計測物体に照射し、その反射光を上
記レンズ系を経て光検出器アレイに入射するようにした
共焦点光学装置の、上記点光源発生装置を、ピンホール
を有する薄膜をガラス板に固定した構成にし、この点光
源発生装置を、これの薄膜を上記光の経路の下流側に位
置させて配置した構成となっている。
In a confocal optical device using the above-mentioned point light source device, light from a light source is condensed via a lens system via a point light source generation device, and irradiates the object to be measured. The point light source generator of the confocal optical device configured to be incident on the photodetector array via the lens system has a configuration in which a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generator is The thin film is arranged so as to be located downstream of the light path.

【0022】また、光源からの光を点光源発生装置を介
してレンズ系を経て集光して被計測物体に照射し、その
反射光を上記レンズ系を経て光検出器アレイに入射する
ようにした共焦点光学装置の上記点光源発生装置を、ピ
ンホールを有する薄膜の少なくとも一側をガラス板に固
定した構成にし、この点光源発生装置を、これのガラス
板を光の経路の下流側に位置させて配置すると共に、レ
ンズ系と被計測物体との間に、上記点光源発生装置のガ
ラス板にて生じる焦点ずれをキャンセルするための他の
ガラス板を介装した構成となっている。
Further, light from a light source is condensed via a lens system via a point light source generator and is irradiated on an object to be measured, and the reflected light is incident on a photodetector array via the lens system. The point light source generating device of the confocal optical device is configured such that at least one side of a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generating device is arranged such that the glass plate is located downstream of a light path. In addition to being positioned and arranged, another glass plate is interposed between the lens system and the object to be measured to cancel the defocus caused by the glass plate of the point light source generator.

【0023】さらに、参照光を入射すると共に、点光源
発生装置を介して物体光を入射して露光されたホログラ
ムに、参照光を入射させ、この参照光にて再生した物体
光を被計測物体に集光して入射し、その反射光をホログ
ラムを通過して点光源発生装置を介して光検出器アレイ
に入射するようにした共焦点光学装置の、上記光検出器
アレイの光の経路の上流側に位置する点光源発生装置
を、ピンホールを有する薄膜の少なくとも一側をガラス
板に固定した構成にし、この点光源発生装置を、これの
ガラス板を上記光の経路の下流側に位置させて配置する
と共に、レンズ系の下流側に他のガラス板を配置した構
成となっている。
Further, the reference light is incident, the object light is incident through the point light source generator, and the reference light is incident on the exposed hologram, and the object light reproduced by the reference light is applied to the object to be measured. Of the light path of the photodetector array of the confocal optical device, wherein the reflected light passes through the hologram and is incident on the photodetector array via the point light source generator. The point light source generator located on the upstream side has a configuration in which at least one side of the thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generator is located on the downstream side of the light path. And a glass plate is disposed downstream of the lens system.

【0024】これらの共焦点光学装置では、点光源発生
装置を構成するガラス板による影響をなくすことがで
き、計測精度を向上することができる。
In these confocal optical devices, the influence of the glass plate constituting the point light source generator can be eliminated, and the measurement accuracy can be improved.

【0025】また、上記点光源発生装置を用いたホログ
ラム露光装置は、ホログラムに参照光と共に、点光源発
生装置を介して物体光を入射することによりホログラム
を露光するホログラム露光装置の、上記点光源発生装置
を、ピンホールを有する薄膜をガラス板に固定した構成
にし、この点光源発生装置を、これの薄膜を上記光の経
路の下流側に位置させて配置した構成となっており、ま
たこの点光源発生装置を用いたホログラム露光方法は、
ホログラムに参照光を入射すると共に、ピンホールを有
する薄膜をガラス板に固定してなる点光源発生装置を介
して入射することによりホログラムを露光する際に、点
光源発生装置を、これの薄膜を上記光の経路の下流側に
位置させて配置してピンホールから光が直接出射するよ
うにしたから、点光源発生装置を構成するガラス板の影
響を受けることなくホログラムを露光することができ
る。
The hologram exposing device using the point light source generating device may be a hologram exposing device for exposing a hologram by irradiating object light through the point light source generating device together with reference light to the hologram. The generating device has a configuration in which a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generating device has a configuration in which the thin film is located on the downstream side of the light path. A hologram exposure method using a point light source generator
When exposing the hologram by injecting the reference light into the hologram and exposing it through a point light source generator having a thin film having a pinhole fixed to a glass plate, the point light source generator Since the light is directly emitted from the pinhole by being disposed downstream of the light path, the hologram can be exposed without being affected by the glass plate constituting the point light source generator.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図1
0から図12に基づいて説明する。図10は上記図1で
示したビームスプリッタ6を用いた共焦点光学装置に適
用した例を示すもので、図1で示したものと同一構成部
材は同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Description will be made based on FIG. FIG. 10 shows an example in which the present invention is applied to a confocal optical device using the beam splitter 6 shown in FIG. 1, and the same components as those shown in FIG. .

【0027】この実施の形態では、図3で示した構成
の、ガラス板13にピンホール14aを有する薄膜14
とからなる点光源発生装置4を、これのガラス板13が
ピンホール14aを通る光の経路の上流側に位置する姿
勢で装置内に配置した。
In this embodiment, a thin film 14 having a pinhole 14a in a glass plate 13 having the structure shown in FIG.
The point light source generating device 4 is disposed in the device in such a manner that the glass plate 13 is located on the upstream side of the light path passing through the pinhole 14a.

【0028】この構成によれば、ピンホール14aから
出射された点光源5は、点光源発生装置4内において、
ガラス板13を通過しないから、この点光源5は図7に
示す場合と同様になって、第1、第2のレンズ群7,8
による光の焦点は1箇所に集中し、装置の性能が向上さ
れる。
According to this configuration, the point light source 5 emitted from the pinhole 14a is
Since the point light source 5 does not pass through the glass plate 13, the point light source 5 is similar to the case shown in FIG.
The light is focused on one place, and the performance of the device is improved.

【0029】図11、図12はピンホール14aを構成
する薄膜14とガラス板13とからなる点光源発生装置
4を、ホログラムを用いた共焦点光学装置に用いた場合
を示す。このホログラムを用いた共焦点光学装置は特開
平8−152308号公報にて開示されたもので、図1
1はホログラム21を露光するホログラム露光装置を、
また図12は、この露光されたホログラム21を用いた
共焦点光学装置を示す。
FIGS. 11 and 12 show a case where the point light source generator 4 including the thin film 14 and the glass plate 13 constituting the pinhole 14a is used in a confocal optical device using a hologram. A confocal optical device using this hologram is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-152308, and FIG.
1 is a hologram exposure device that exposes the hologram 21;
FIG. 12 shows a confocal optical device using the exposed hologram 21.

【0030】図11に示した上記ホログラム露光装置で
は、光源22から出射された光はビームスプリッタ23
で分岐され、その一方の光は第1の拡大レンズ装置24
にて拡大平行光となって参照光25としてホログラム2
1に斜め下方から入射される。他方の光は、第2の拡大
レンズ装置26にて拡大平行光となってピンホール14
aを2次元にアレイ状に設けた点光源発生装置4に物体
光として投光させ、アレイ状の各ピンホール14aから
の点光源がレンズ群27に投射され、これが物体光とし
てホログラム21が露光されて記録される。
In the hologram exposure apparatus shown in FIG. 11, the light emitted from the light source 22 is reflected by the beam splitter 23.
, And one of the lights is divided by the first magnifying lens device 24.
Is turned into an enlarged parallel light, and the hologram 2 is used as the reference light 25.
1 is incident from obliquely below. The other light becomes an enlarged parallel light by the second magnifying lens device 26 and becomes the pinhole 14.
are projected as object light to the point light source generator 4 provided in a two-dimensional array, and the point light source from each of the arrayed pinholes 14a is projected to the lens group 27, and the hologram 21 is exposed as object light. Recorded.

【0031】図12に示す共焦点光学装置は上記露光記
録されたホログラム21を用いるもので、光源22′か
らの光を拡大レンズ装置24′を介して参照光25′を
ホログラム21に照射すると、このホログラム21に上
記物体光が再生され、この再生物体光28は、あたかも
上方に図11に示される点光源発生装置4のピンホール
アレイが存在するかのように、それと同等の光が、ホロ
グラム21から出射される。これが第2レンズ群29に
よって集光され、点光源として被計測物体30に照射さ
れる。そしてこの再生物体光28は被計測物体30に反
射し、その反射光28′は、第2レンズ群29、ホログ
ラム21、レンズ群27を通過し、点光源発生装置4に
投射され、これを通過する成分が光検出器アレイ31に
て受光される。このとき、上記再生物体光28が被計測
物体30の表面上で合焦している場合にのみ、共焦点光
学系の原理から光検出器アレイ31の出力が最大とな
る。このことから、このときに被計測物体30あるい
は、第2レンズ群29を、X,Y,Z軸に沿って移動す
ることにより、被計測物体30の表面形状が測定され
る。
The confocal optical device shown in FIG. 12 uses the hologram 21 on which the above-described exposure recording has been performed. When the light from the light source 22 'is irradiated on the hologram 21 with the reference light 25' via the magnifying lens device 24 ', The object light is reproduced on the hologram 21. The reproduced object light 28 emits a light equivalent to the hologram as if the pinhole array of the point light source generator 4 shown in FIG. It is emitted from 21. The light is condensed by the second lens group 29 and is irradiated on the measured object 30 as a point light source. The reproduced object light 28 is reflected on the object 30 to be measured, and the reflected light 28 'passes through the second lens group 29, the hologram 21, and the lens group 27, is projected on the point light source generator 4, and passes therethrough. Is received by the photodetector array 31. At this time, only when the reproduction object light 28 is focused on the surface of the measured object 30, the output of the photodetector array 31 becomes the maximum from the principle of the confocal optical system. From this, at this time, the surface shape of the measured object 30 is measured by moving the measured object 30 or the second lens group 29 along the X, Y, and Z axes.

【0032】このようなホログラム露光装置及び共焦点
光学装置において、図3にて示したピンホール14aを
有する薄膜14とガラス板13とからなる点光源発生装
置4を、これのガラス板13がピンホール14aを通る
光の経路の上流側に位置する姿勢で装置内に配置する。
すなわち、ホログラム露光装置では図11に示すよう
に、ガラス板13が物体光の上流側となる拡大レンズ装
置26側に向けて配置する。
In such a hologram exposing device and confocal optical device, a point light source generator 4 composed of a thin film 14 having a pinhole 14a and a glass plate 13 shown in FIG. It is arranged in the apparatus in a posture located on the upstream side of the path of light passing through the hole 14a.
That is, in the hologram exposure apparatus, as shown in FIG. 11, the glass plate 13 is arranged toward the magnifying lens device 26 which is on the upstream side of the object light.

【0033】このように構成したことにより、ホログラ
ム露光装置では、点光源発生装置4より出射された物体
光はガラス板14の影響を受けることなく、ホログラム
21に入射され、ホログラムの性能を良くすることがで
き、これを用いた共焦点光学装置の測定精度をよくする
ことができる。
With this configuration, in the hologram exposing device, the object light emitted from the point light source generator 4 is incident on the hologram 21 without being affected by the glass plate 14, thereby improving the performance of the hologram. And the measurement accuracy of the confocal optical device using the same can be improved.

【0034】次に本発明の第2の実施の形態を図13か
ら図17に基づいて説明する。図13はこの実施の形態
の原理を模式的に示すもので、ピンホール14aを有す
る薄膜14の光路の下流側にガラス板13を位置させて
点光源発生装置4を配置した状態において、上記ピンホ
ール14aを出射した点光源5を結像するための第1、
第2のレンズ群7,8の光路方向の最下流側の第2のレ
ンズ群8の光路の下流側に第2のガラス板32を配置す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 schematically illustrates the principle of the present embodiment. In the state where the glass plate 13 is located on the downstream side of the optical path of the thin film 14 having the pinhole 14a and the point light source generator 4 is arranged, First, for forming an image of the point light source 5 emitted from the hole 14a,
The second glass plate 32 is disposed on the downstream side of the optical path of the second lens group 8 at the most downstream side in the optical path direction of the second lens groups 7 and 8.

【0035】この構成によれば、点光源発生装置4のピ
ンホール14aを出射した光5で、発散角が大きい光5
aと小さい光5bはガラス板13を透過して第1、第2
のレンズ群7,8を通る間に図8で説明したような焦点
ずれ現象が生じるが、この点光源発生装置4側のガラス
板13による焦点ずれ現象は第2のガラス板32を通る
間に補正され、上記ピンホール14aからの光5a,5
bは同一位置で焦点を結ぶ。従ってこの位置に被計測物
体9を位置して計測したときに、正確に計測される。
According to this configuration, the light 5 emitted from the pinhole 14a of the point light source generator 4 has a large divergence angle.
a and the small light 5b are transmitted through the glass plate
Although the defocusing phenomenon described with reference to FIG. 8 occurs while passing through the lens groups 7 and 8, the defocusing phenomenon caused by the glass plate 13 on the side of the point light source generating device 4 is caused while passing through the second glass plate 32. The light 5a, 5 from the pinhole 14a is corrected.
b focuses on the same position. Therefore, when the measurement object 9 is positioned at this position and measured, the measurement is accurately performed.

【0036】このとき、特別の例としてレンズ群7,8
が像を等倍に映すような構成になっていれば、上記第2
のガラス板32をガラス板13と同一の厚み、屈折率と
することが可能である。
At this time, as a special example, the lens groups 7 and 8
Is configured to project an image at the same magnification, the second
Glass plate 32 can have the same thickness and refractive index as glass plate 13.

【0037】この図13に示した説明では、薄膜14の
一側にガラス板13を配置した点光源発生装置4につい
て説明したが、図5に示したように、薄膜14の両側に
ガラス板13、カバーガラス15を配置した点光源発生
装置4′及びガラス板13を減光フィルタ16に置き換
えてなる点光源発生装置4″の場合も、ピンホール14
aの下流側にガラス板13あるいは減光フィルタ16が
有するものは図13において同等の作用を行う。
In the description shown in FIG. 13, the point light source generator 4 in which the glass plate 13 is disposed on one side of the thin film 14 has been described. However, as shown in FIG. Also, in the case of the point light source generator 4 ′ in which the cover glass 15 is disposed and the point light source generator 4 ″ in which the glass plate 13 is replaced with a neutral density filter 16,
Those provided in the glass plate 13 or the neutral density filter 16 on the downstream side of a perform the same operation in FIG.

【0038】図14は図1で示したものと同じビームス
プリッタ6を用いた共焦点光学装置に図5にて示したカ
バーガラス15を有する点光源発生装置4′を適用した
例を示すもので、この共焦点光学装置では、第2のレン
ズ群8と被計測物体9との間に第2のガラス板32を配
置した。
FIG. 14 shows an example in which a point light source generator 4 'having a cover glass 15 shown in FIG. 5 is applied to a confocal optical device using the same beam splitter 6 as that shown in FIG. In this confocal optical device, the second glass plate 32 is arranged between the second lens group 8 and the object 9 to be measured.

【0039】この共焦点光学装置では、点光源発生装置
4′にて発生した焦点ずれは第2のガラス板32にてキ
ャンセルされて、上記点光源発生装置4′のピンホール
14aは1つの焦点に集光される。この反射光は、第2
のガラス板32を上向きに通過した時点でまた焦点ずれ
の影響を受けるため、受光側の点光源発生装置11の入
射側(上流側)に受光側の点光源発生装置11の薄膜1
4を支持するガラス板100を設置するようにしてもよ
い。
In this confocal optical device, the defocus generated by the point light source generating device 4 'is canceled by the second glass plate 32, and the pinhole 14a of the point light source generating device 4' has one focus. Is collected. This reflected light is
When the light passes through the glass plate 32 upward, it is again affected by defocus. Therefore, the thin film 1 of the point light source generator 11 on the light receiving side
Alternatively, a glass plate 100 supporting the glass plate 4 may be provided.

【0040】図15、図16は図11、図12で示した
ものと同じホログラム21を用いた共焦点光学装置及び
ホログラム露光装置を示す。図15で示すホログラム露
光装置では、点光学発生装置4からの出射光をホログラ
ム21に記録し、これを図16で示す共焦点光学装置に
て再生して上記点光学発生装置4からの点光源と同等の
光を得るようにしたもので上記点光学発生装置のピンホ
ールは2次元のアレイ状になっている。
FIGS. 15 and 16 show a confocal optical device and a hologram exposure device using the same hologram 21 as those shown in FIGS. In the hologram exposure apparatus shown in FIG. 15, the light emitted from the point optical generator 4 is recorded on a hologram 21 and reproduced by a confocal optical apparatus shown in FIG. The pinholes of the above-mentioned point optical generator are arranged in a two-dimensional array.

【0041】上記ホログラム露光装置では、ピンホール
14aの光路の下流側にガラス板13が配置して点光源
発生装置4を用いた場合、この点光源発生装置4のガラ
ス板13による焦点ずれが生じた状態でホログラム21
に物体光が記録されてしまう。このため、このホログラ
ム21を用いて共焦点光学装置にて再生すると、被計測
物体9に照射される光は図8に示すように焦点ずれが生
じてぼやけてしまう。
In the above hologram exposure apparatus, when the glass plate 13 is arranged on the downstream side of the optical path of the pinhole 14a and the point light source generator 4 is used, a defocus occurs due to the glass plate 13 of the point light source generator 4. Hologram 21
Object light is recorded on the screen. Therefore, when the hologram 21 is used for reproduction by the confocal optical device, the light applied to the measured object 9 is defocused and blurred as shown in FIG.

【0042】この不具合を解消するために、図16で示
した共焦点光学装置では、第2のレンズ群8の光路下流
側に第2のガラス板32を配置し、これによって、ホロ
グラム21を露光する際に用いた点光学発生装置4のガ
ラス板13による影響がキャンセルされる。
In order to solve this problem, in the confocal optical device shown in FIG. 16, a second glass plate 32 is arranged on the downstream side of the optical path of the second lens group 8, thereby exposing the hologram 21 to light. The influence of the glass plate 13 of the point optics generator 4 used in the operation is canceled.

【0043】図17は図16に示した共焦点光学装置の
他例を示すもので、薄膜14の両側にガラス板13、カ
バーガラス15を有する図5で示した点光源発生装置
4′を用い、この点光源発生装置4′と光検出器アレイ
31との間を離間し、これの間にリレーレンズ33を配
置した構成となっていて、点光源装置ピンホール14a
を透過した光は、リレーレンズ33を介して光検出器ア
レイ31に投影している。この装置に用いるホログラム
21の露光は図15で示したものと同じ装置にて行われ
る。
FIG. 17 shows another example of the confocal optical device shown in FIG. 16, in which the point light source generator 4 'shown in FIG. 5 having a glass plate 13 and a cover glass 15 on both sides of a thin film 14 is used. The point light source device 4 'and the photodetector array 31 are spaced apart from each other, and a relay lens 33 is disposed therebetween.
Is projected onto the photodetector array 31 via the relay lens 33. The exposure of the hologram 21 used in this device is performed by the same device as that shown in FIG.

【0044】この装置の場合、点光源発生装置4′を透
過した光を検出器アレイ31で測定するので、光が正確
に光検出器アレイ31に焦点を結ぶことが好ましい。も
しも光の焦点がぼけると、光が他の光検出器に入った
り、検出器からはみ出したりするとするという問題が起
き、測定がうまくいかない恐れがある。
In the case of this apparatus, since the light transmitted through the point light source generator 4 'is measured by the detector array 31, it is preferable that the light be accurately focused on the photodetector array 31. If the light is out of focus, there is a problem that the light enters or exits another photodetector, and the measurement may not be successful.

【0045】しかしながらホログラム21は図15に示
すホログラム露光装置にて露光されているので、このホ
ログラム21はガラス板13による焦点ずれが生じた状
態で物体光が記録されている。従って、これをキャンセ
ルするために、第2のレンズ群8の光路の下流側に第2
のガラス板32を設ける。このほかに、カバーガラス1
5による焦点ずれの影響をキャンセルするために、リレ
ーレンズ33と光検出器アレイ31との間にも第2のガ
ラス板32を配置する。これによって光検出器アレイ3
1に入射される光の焦点ずれがなくなる。
However, since the hologram 21 is exposed by the hologram exposing device shown in FIG. 15, the hologram 21 is recorded with the object light in a state where the glass plate 13 is out of focus. Therefore, in order to cancel this, the second lens group 8 is located downstream of the optical path of the second lens group 8.
Is provided. In addition, cover glass 1
In order to cancel the influence of the defocus due to 5, the second glass plate 32 is also arranged between the relay lens 33 and the photodetector array 31. Thereby, the photodetector array 3
Defocus of the light incident on 1 is eliminated.

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

【図1】点光源発生装置を用いた共焦点光学装置を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a confocal optical device using a point light source generator.

【図2】レンズにて集光された光の焦点近傍の拡大図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged view near a focal point of light collected by a lens.

【図3】点光源発生装置の一例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a point light source generator.

【図4】従来の点光源発生装置を用いた共焦点光学装置
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a confocal optical device using a conventional point light source generator.

【図5】点光源発生装置の他例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing another example of the point light source generator.

【図6】点光源発生装置の他例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing another example of the point light source generator.

【図7】点光源発生装置が薄膜だけの場合の光路図であ
る。
FIG. 7 is an optical path diagram when the point light source generator is a thin film only.

【図8】薄膜より光路の下流側にガラス板が挿入された
場合の光路図である。
FIG. 8 is an optical path diagram when a glass plate is inserted downstream of the optical path from the thin film.

【図9】薄膜より光路の下流側にガラス板が挿入された
場合の集光部近傍を示す拡大図である。
FIG. 9 is an enlarged view showing the vicinity of a light condensing portion when a glass plate is inserted downstream of an optical path from a thin film.

【図10】本発明に係る共焦点光学装置を示す説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a confocal optical device according to the present invention.

【図11】本発明に係るホログラム露光装置を示す説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory view showing a hologram exposure apparatus according to the present invention.

【図12】本発明に係るホログラムを用いる共焦点光学
装置を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing a confocal optical device using a hologram according to the present invention.

【図13】本発明の他の実施の形態を示す原理図であ
る。
FIG. 13 is a principle view showing another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の他の実施の形態における共焦点光学
装置を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a confocal optical device according to another embodiment of the present invention.

【図15】点光源発生装置のガラス板を光路の下流側に
してホログラムを露光する状態を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which a hologram is exposed with the glass plate of the point light source generation device positioned downstream of the optical path.

【図16】図15で示す方法で露光したホログラムを用
いた共焦点光学装置の説明図である。
16 is an explanatory diagram of a confocal optical device using a hologram exposed by the method shown in FIG.

【図17】本発明の他の実施の形態における共焦点光学
装置を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a confocal optical device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,22,22′…光源 3…拡大レンズ装置 4,4′,4″,11…点光源発生装置 5…点光源 6…ビームスプリッタ 7,8…レンズ群 9,30…被計測物体 12…光検出器 13,32…ガラス板 14…薄膜 14a…ピンホール 15…カバーガラス 16…減光フィルタ 21…ホログラム 25,25′…参照光 28…再生物体光 31…光検出器アレイ 1, 22, 22 'light source 3 magnifying lens device 4, 4', 4 ", 11 point light source device 5 point light source 6 beam splitter 7, 8 lens group 9, 30 object to be measured 12 ... Photodetectors 13, 32 Glass plate 14 Thin film 14a Pinhole 15 Cover glass 16 Darkening filter 21 Hologram 25, 25 'Reference light 28 Reconstructed object light 31 Photodetector array

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピンホールを有する薄膜をガラス板に固
定してなる点光源発生装置に平行光を照射し、上記ピン
ホールから発散する光をレンズ系にて集光するようにし
た点光源光学系において、上記点光源発生装置を、これ
のピンホールを有する薄膜を上記光の経路の下流側に位
置させて配置したことを特徴とする点光源光学系。
1. A point light source optic which irradiates parallel light to a point light source generator having a thin film having a pinhole fixed to a glass plate, and condenses light diverging from the pinhole by a lens system. A point light source optical system, wherein the point light source generating device is arranged such that a thin film having a pinhole thereof is located downstream of the light path.
【請求項2】 ピンホールを有する薄膜の少なくとも一
側をガラス板に固定してなる点光源発生装置に平行光を
照射し、上記ピンホールから発散する光をレンズ系にて
集光するようにした点光源光学系において、上記点光源
発生装置を、これのガラス板を上記光の経路の下流側に
位置させて配置すると共に、レンズ系の下流側に他のガ
ラス板を配置したことを特徴とする点光源光学系。
2. A point light source having at least one side of a thin film having a pinhole fixed to a glass plate is irradiated with parallel light, and light diverging from the pinhole is collected by a lens system. In the point light source optical system described above, the point light source generator is arranged such that its glass plate is located downstream of the light path, and another glass plate is located downstream of the lens system. And a point light source optical system.
【請求項3】 光源からの光を点光源発生装置を介して
レンズ系を経て集光して被計測物体に照射し、その反射
光を上記レンズ系を経て光検出器アレイに入射するよう
にした共焦点光学装置の、上記点光源発生装置を、ピン
ホールを有する薄膜をガラス板に固定した構成にし、こ
の点光源発生装置を、これの薄膜を上記光の経路の下流
側に位置させて配置したことを特徴とする共焦点光学装
置。
3. A method in which light from a light source is condensed via a lens system via a point light source generator and irradiated on an object to be measured, and the reflected light is incident on a photodetector array via the lens system. In the confocal optical device, the point light source generating device has a configuration in which a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generating device is located on the downstream side of the light path. A confocal optical device characterized by being arranged.
【請求項4】 光源からの光を点光源発生装置を介して
レンズ系を経て集光して被計測物体に照射し、その反射
光を上記レンズ系を経て光検出器アレイに入射するよう
にした共焦点光学装置の、上記点光源発生装置を、ピン
ホールを有する薄膜の少なくとも一側をガラス板に固定
した構成にし、この点光源発生装置を、これのガラス板
を上記光の経路の下流側に位置させて配置すると共に、
レンズ系と被計測物体との間に、上記点光源発生装置の
ガラス板にて生じる焦点ずれをキャンセルするための他
のガラス板を介装したことを特徴とする共焦点光学装
置。
4. Light from a light source is condensed via a lens system via a point light source generator, irradiates an object to be measured, and the reflected light is incident on a photodetector array via the lens system. In the confocal optical device, the point light source generating device has a configuration in which at least one side of a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate, and the point light source generating device is connected to the glass plate downstream of the light path. While placing it on the side,
A confocal optical device, comprising another glass plate interposed between the lens system and the object to be measured for canceling out-of-focus caused by the glass plate of the point light source generator.
【請求項5】 参照光を入射すると共に、点光源発生装
置を介して物体光を入射して露光されたホログラムに、
参照光を入射させ、この参照光にて再生した物体光を被
計測物体に集光して入射し、その反射光をホログラムを
通過して点光源発生装置を介して光検出器アレイに入射
するようにした共焦点光学装置の、上記光検出器アレイ
の光の経路の上流側に位置する点光源発生装置を、ピン
ホールを有する薄膜の少なくとも一側をガラス板に固定
した構成にし、この点光源発生装置を、これのガラス板
を上記光の経路の下流側に位置させて配置すると共に、
レンズ系の下流側に他のガラス板を配置したことを特徴
とする共焦点光学装置。
5. A hologram that receives a reference beam and an object beam through a point light source generator and is exposed to light.
The reference light is made incident, the object light reproduced by the reference light is condensed and incident on the object to be measured, and the reflected light passes through the hologram and is incident on the photodetector array via the point light source generator. In the confocal optical device, the point light source generator located on the upstream side of the light path of the photodetector array has a configuration in which at least one side of a thin film having a pinhole is fixed to a glass plate. A light source generator is arranged with the glass plate positioned downstream of the light path,
A confocal optical device wherein another glass plate is arranged downstream of a lens system.
【請求項6】 ホログラムに参照光と共に、点光源発生
装置を介して物体光を入射することによりホログラムを
露光するホログラム露光装置の、上記点光源発生装置
を、ピンホールを有する薄膜をガラス板に固定した構成
にし、この点光源発生装置を、これの薄膜側を上記光の
経路の下流側に位置させて配置したことを特徴とするホ
ログラム露光装置。
6. A hologram exposing device for exposing a hologram by injecting object light through a point light source generating device together with a reference light into the hologram, wherein the point light source generating device is formed by converting a thin film having a pinhole into a glass plate. A hologram exposure apparatus having a fixed configuration, wherein the point light source generator is disposed with its thin film side positioned downstream of the light path.
【請求項7】 ホログラムに参照光を入射すると共に、
ピンホールを有する薄膜をガラス板に固定してなる点光
源発生装置を介して入射することによりホログラムを露
光する際に、点光源発生装置を、この薄膜を上記光の経
路の下流側に位置させて配置してピンホールから光が直
接出射するようにしたことを特徴とするホログラム露光
方法。
7. A hologram in which a reference beam is incident,
When exposing a hologram by entering a thin film having a pinhole through a point light source generator fixed to a glass plate, the point light source generator is positioned such that the thin film is located downstream of the light path. A hologram exposure method, wherein light is emitted directly from a pinhole.
JP7167497A 1997-03-25 1997-03-25 Point light source optical system, confocal optical device using it, hologram exposing device, and exposing method Pending JPH10268199A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103645034A (en) * 2013-11-28 2014-03-19 上海华力微电子有限公司 An integrated projection optics tester pin hole and an integrated projection optics tester
CN109974603A (en) * 2019-04-19 2019-07-05 北京理工大学 Bilateral dislocation differential confocal lens center thickness measurement method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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