JP3304533B2 - Pinhole element - Google Patents

Pinhole element

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JP3304533B2 JP21105293A JP21105293A JP3304533B2 JP 3304533 B2 JP3304533 B2 JP 3304533B2 JP 21105293 A JP21105293 A JP 21105293A JP 21105293 A JP21105293 A JP 21105293A JP 3304533 B2 JP3304533 B2 JP 3304533B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はピンホール素子に関する
ものである。さらに詳しくは、ピンホール位置と光学系
の焦点位置とを厳密に一致させる必要のある装置に搭載
するピンホール素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pinhole element. More specifically, the present invention relates to a pinhole element to be mounted on a device that requires the pinhole position and the focal position of the optical system to exactly match.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば走査型共焦点光学顕微鏡の
ピンホール素子の如くピンホール位置と光学系の焦点位
置又は光軸とを厳密に一致させる必要のある装置に使用
するピンホール素子の位置調整は容易ではなかった。従
来のこの種の装置を図5に示すような光学系において焦
点位置又は光軸にピンホールの位置を一致させる場合、
光源1から射出しミラー2で反射してレンズ3の焦点位
置に集光された光束をピンホール素子4のピンホール5
の近傍に紙6を置いて、光の紙6への当たり具合を見て
光軸上あるいは焦点位置を検出していた。そしてその光
の当たり具合によりピンホールの位置を調整していた。
あるいは紙6の代わりに図6に示すような、4分割セン
サ7を使用し、4個の分割センサ7a、7b、7c、7
dの出力を比較して中心位置を確認し、ピンホールの位
置をこれに一致させて配置するようにピンホールの位置
を移動させていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, the position of a pinhole element used in an apparatus such as a pinhole element of a scanning confocal optical microscope in which the pinhole position and the focal position or optical axis of an optical system must be exactly matched. Adjustment was not easy. In a case where a conventional apparatus of this type is used to match the position of a pinhole with a focal position or an optical axis in an optical system as shown in FIG.
The light flux emitted from the light source 1 and reflected by the mirror 2 and condensed at the focal position of the lens 3 is transmitted to the pinhole 5 of the pinhole element 4.
The paper 6 is placed in the vicinity of, and the degree of light hitting the paper 6 is detected to detect the position on the optical axis or the focus position. The position of the pinhole was adjusted according to the degree of the light hit.
Alternatively, a four-divided sensor 7 as shown in FIG. 6 is used instead of the paper 6, and four divided sensors 7a, 7b, 7c, 7
The center position was confirmed by comparing the output of d, and the position of the pinhole was moved so that the position of the pinhole was aligned with this.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の紙
を使用する方法によっては、紙への光の当たり具合から
確認した焦点位置にピンホールの位置を調整するとき、
両者の置換えが必須であり置換えに伴う誤差が発生して
いた。又、4分割センサを使用する方法によっては、4
分割センサの中心位置に置換えてピンホールを位置させ
るのは全く機械的に行われるから、光学的に両者が正確
に対応して配置されているか否かの光学的な保証は得ら
れなかった。又装置の稼働中に位置のずれが発生しても
これを検出することは不可能であった。
According to the conventional method using paper as described above, when adjusting the position of the pinhole to the focal position confirmed from the degree of light hitting the paper,
Replacement of both is indispensable, and an error accompanying the replacement has occurred. Also, depending on the method using the 4-split sensor, 4
Since the pinhole is positioned at the center position of the split sensor completely mechanically, no optical assurance can be obtained as to whether or not the two are arranged exactly correspondingly optically. Further, even if the position shifts during the operation of the apparatus, it has not been possible to detect this.

【0004】本発明は上記の課題に鑑み、光軸又は焦点
の位置に光学的な保証を与え、位置検出工具とピンホー
ルの置換により発生する誤差を除去でき、かつ装置稼働
中においても位置調整が可能であるピンホール素子を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an optical guarantee for the position of an optical axis or a focal point, eliminates an error generated by replacing a pinhole with a position detecting tool, and adjusts the position during operation of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a pinhole element capable of performing the following.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のピンホール素子は、光束が通過するピンホ
ールと、前記ピンホールの周辺で前記光束のうち前記ピ
ンホールを外れた光束を遮光する遮光部とを具備し、前
記遮光部は前記ピンホールを外れた光束を検知する光セ
ンサを有し、前記ピンホールは円形をなし、前記遮光部
の光センサは二次元位置センサであることを特徴とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object, a pinhole element according to the present invention comprises a pinhole through which a light beam passes, and a light beam out of the light beam which is out of the pinhole around the pinhole. A light-shielding portion that shields the light, the light-shielding portion has an optical sensor that detects a light beam that has deviated from the pinhole, the pinhole has a circular shape, and the optical sensor of the light-shielding portion is a two-dimensional position sensor. There is a feature.

【0006】[0006]

【0007】[0007]

【作用】ピンホールを外れた光束が遮光部により遮光さ
れたとき、遮光部は光センサを有しているから、ピンホ
ールの焦点位置からのずれを検出し、これに基づいて位
置調整が可能である。
[Function] When the light beam that has deviated from the pinhole is shielded by the light-shielding portion, the light-shielding portion has an optical sensor, so that the deviation from the focal position of the pinhole is detected, and the position can be adjusted based on this. It is.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の第1の実施例を図1乃至図3により
説明する。図1に示すようにピンホール素子8はほぼ正
方形の板状の光電変換素子である。中央に円形のピンホ
ール9が設けられ、光束はこのピンホール9において通
過が可能である。光電変換素子は、ピンホール9の中心
に交点を有する十文字状にほぼ4分割された4個の分割
素子10、11、12、13から構成されている。分割
素子10、11、12、13は入射光を個別に光電変換
して受光信号を出力する。又光束はこの分割素子10、
11、12、13において遮光される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the pinhole element 8 is a substantially square plate-like photoelectric conversion element. A circular pinhole 9 is provided at the center, and a light beam can pass through this pinhole 9. The photoelectric conversion element includes four divided elements 10, 11, 12, and 13 divided into four crosses each having an intersection at the center of the pinhole 9. The splitting elements 10, 11, 12, and 13 individually photoelectrically convert incident light and output a light receiving signal. The luminous flux is divided by the splitting element 10,
Light is shielded at 11, 12, and 13.

【0009】このピンホール素子1の光学系における配
置について説明する。図2に示すのは、走査型共焦点光
学顕微鏡の光学系の要部である。光源1から発した光束
14の光路には、光軸調整用のミラー2が配置され、次
いでレンズ3が配置されている。レンズ3は光束14を
集光するコンデンサレンズであり、その焦点位置にピン
ホール素子8のピンホール9が合致するように配置され
ている。ピンホール素子8は図示されていない二次元位
置決め機構に載置されている。光検出器15はピンホー
ル素子8のピンホール9を通過した光束14を検出す
る。
The arrangement of the pinhole element 1 in the optical system will be described. FIG. 2 shows the main part of the optical system of the scanning confocal optical microscope. In the optical path of the light beam 14 emitted from the light source 1, the mirror 2 for adjusting the optical axis is arranged, and then the lens 3 is arranged. The lens 3 is a condenser lens for condensing the light beam 14, and is arranged so that the pinhole 9 of the pinhole element 8 matches the focal position. The pinhole element 8 is mounted on a two-dimensional positioning mechanism (not shown). The light detector 15 detects the light beam 14 that has passed through the pinhole 9 of the pinhole element 8.

【0010】次に調整の動作について説明する。先ず、
レンズ3の焦点位置にピンホール9がほぼ合致するよう
に、ピンホール素子8を配置する。光源からの光束14
が分割素子10、11、12、13のいづれかに入射す
ると、受光した分割素子は受光信号を出力する。受光信
号の大きさに従い、二次元位置決め機構を操作して各分
割素子の受光量が均一且つ最小になるように調整する。
このときピンホール9が焦点位置に正確に合致する。
Next, the adjustment operation will be described. First,
The pinhole element 8 is arranged so that the pinhole 9 substantially matches the focal position of the lens 3. Luminous flux 14 from light source
Is incident on any of the splitting elements 10, 11, 12, and 13, the splitting element that has received light outputs a light receiving signal. According to the magnitude of the received light signal, the two-dimensional positioning mechanism is operated to adjust the amount of received light of each divided element to be uniform and minimum.
At this time, the pinhole 9 exactly matches the focal position.

【0011】焦点位置とピンホール素子1との調整は又
次のようにミラーの傾斜角の自動調整によっても行うこ
とができる。図3に示すように、処理回路16は分割素
子10、11、12、13の出力を処理し、各出力信号
の大きさを比較する。制御回路17は処理回路16から
の出力信号を受けて、駆動回路18に制御信号を出力す
る。ミラー2は駆動回路18の制御より光軸調整の制御
をする。
The adjustment of the focus position and the pinhole element 1 can also be performed by the automatic adjustment of the mirror tilt angle as follows. As shown in FIG. 3, the processing circuit 16 processes the outputs of the dividing elements 10, 11, 12, and 13, and compares the magnitude of each output signal. The control circuit 17 receives the output signal from the processing circuit 16 and outputs a control signal to the drive circuit 18. The mirror 2 controls the optical axis adjustment by the control of the drive circuit 18.

【0012】次に第2の実施例について説明する。第1
の実施例と同様又は類似の点の説明は省略する。図4に
示すようにピンホール素子19は二次元位置検出素子で
ある。中央に円形のピンホール20が設けられ、光束は
このピンホール20において通過が可能であるが、その
他の部分では遮光される。光束がピンホール20以外の
点に入射すると、入射点の位置が検出されるから、入射
点の位置がピンホール20に一致する方向にピンホール
素子19が二次元位置決め機構の操作で移動する。
Next, a second embodiment will be described. First
The description of the same or similar points as in the embodiment is omitted. As shown in FIG. 4, the pinhole element 19 is a two-dimensional position detecting element. A circular pinhole 20 is provided at the center, and a light beam can pass through the pinhole 20 but is shielded from light at other portions. When the light beam enters a point other than the pinhole 20, the position of the incident point is detected. Therefore, the pinhole element 19 is moved in the direction in which the position of the incident point coincides with the pinhole 20 by operating the two-dimensional positioning mechanism.

【0013】尚実施例においては、4分割センサと2次
元位置センサを示したが、他の形状の位置検出センサ、
例えばピンホールが設けられた3分割又は5分割等の多
分割センサでもよいことは言うまでもない。又、装置稼
働中でも光路を遮ることがないので、ピンホールと光軸
又は焦点位置のずれを検出し調整することができる。尚
走査型共焦点光学顕微鏡に限らず、ピンホール位置と光
学系の焦点位置、又はピンホール位置を光軸と厳密に一
致させる必要のある装置に広く使用可能であることも言
うまでもない。
In the embodiment, the four-division sensor and the two-dimensional position sensor have been described.
It goes without saying that, for example, a multi-division sensor such as a three-division or five-division sensor provided with a pinhole may be used. Further, since the optical path is not blocked even during operation of the apparatus, it is possible to detect and adjust the deviation between the pinhole and the optical axis or the focal position. It is needless to say that the present invention can be widely used not only in the scanning confocal optical microscope but also in an apparatus that requires the pinhole position and the focal position of the optical system or the pinhole position to exactly coincide with the optical axis.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明は、光束が通過するピンホール
と、ピンホールを外れた光束を遮光する遮光部とを具備
し、遮光部は光センサを有するピンホール素子であるか
ら、光軸又は焦点位置にピンホールを合致するように調
整することが直ちにピンホール位置の設定となる。従っ
て光軸又は焦点の位置にピンホール位置が合致している
ことに光学的な保証が与えられ、位置検出工具とピンホ
ール素子の置換により発生する誤差を除去することがで
きる。しかも装置稼働中においても調整が可能であると
言う効果がある。
The present invention comprises a pinhole through which a light beam passes, and a light-shielding portion for shielding the light beam that has passed through the pinhole. Since the light-shielding portion is a pinhole element having an optical sensor, the optical axis or Adjusting the pinhole to match the focal position immediately sets the pinhole position. Therefore, optical assurance is given that the pinhole position coincides with the position of the optical axis or the focal point, and errors caused by replacing the pinhole element with the position detection tool can be eliminated. Moreover, there is an effect that the adjustment can be performed even during operation of the apparatus.

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

【図1】第1の実施例の平面図。FIG. 1 is a plan view of a first embodiment.

【図2】第1の実施例を装備した光学系の要部を示す光
学図。
FIG. 2 is an optical diagram showing a main part of an optical system equipped with the first embodiment.

【図3】第1の実施例の自動位置調整のための回路図。FIG. 3 is a circuit diagram for automatic position adjustment according to the first embodiment.

【図4】第2の実施例の平面図。FIG. 4 is a plan view of a second embodiment.

【図5】従来例を装備した光学系の要部を示す光学図。FIG. 5 is an optical diagram showing a main part of an optical system equipped with a conventional example.

【図6】従来例の実施例の平面図。FIG. 6 is a plan view of a conventional example.

【符号の説明】 1・・・・・光源 2・・・・・ミラー 3・・・・・レンズ 8、19・・・・・ピンホール素子 9、20・・・・・ピンホール 10、11、12、13・・・・・分割素子 14・・・・・光束 15・・・・・光検出器[Description of Signs] 1... Light source 2... Mirror 3... Lens 8, 19... Pinhole element 9, 20. , 12, 13, .... Splitting element 14 ... Light flux 15 ... Photodetector

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光束が通過するピンホールと、前記ピンホ
ールの周辺で前記光束のうち前記ピンホールを外れた光
束を遮光する遮光部とを具備し、前記遮光部は前記ピン
ホールを外れた光束を検知する光センサを有し、前記ピ
ンホールは円形をなし、前記遮光部の光センサは二次元
位置センサであることを特徴とするピンホール素子。
A pinhole through which a light beam passes; and a light-shielding portion that shields a light beam out of the pinhole in the light beam around the pinhole, wherein the light-shielding portion is out of the pinhole. A pinhole element having an optical sensor for detecting a light beam, wherein the pinhole has a circular shape, and the optical sensor of the light shielding portion is a two-dimensional position sensor.
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