JPH0749210A - Pinhole element - Google Patents

Pinhole element

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JPH0749210A
JPH0749210A JP5211052A JP21105293A JPH0749210A JP H0749210 A JPH0749210 A JP H0749210A JP 5211052 A JP5211052 A JP 5211052A JP 21105293 A JP21105293 A JP 21105293A JP H0749210 A JPH0749210 A JP H0749210A
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pinhole
light
light flux
sensor
optical
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Hiroshi Nishida
浩 西田
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Abstract

PURPOSE:To provide a highly accurate and convenient pinhole element by equipping a photo sensor having a pinhole to allow the passage of a light flux and a shading section to block a light flux outside the pinhole. CONSTITUTION:A mirror 2 and a lens 3 for optical axis adjustment are laid on the optical path of a light flux 14 emitted from an illuminant 1, so as to keep the pinhole 9 of a pinhole element 8 aligned with the focal point of the lens 3. Also, the element 8 is placed on a two-dimensional positioning mechanism. A photo detector 15 detects the light flux 14 transmitted through the pinhole 9 of the element 8. When the flux 14 is incident on any of divided elements, the element exposed thereto outputs a signal for the receipt of light. Also, the two-dimensional positioning mechanism is operated according to the magnitude of the signal, for adjusting the amount of luminous energy received with each divided element at uniform and minimum level. As a result, the pinhole 9 is accurately aligned with the position of the focal point.

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 mounted on an apparatus in which the pinhole position and the focal position of the optical system must be exactly matched.

【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 a device such as a pinhole element of a scanning confocal optical microscope, which requires the pinhole position and the focal point of the optical system or the optical axis to exactly match. Adjustment was not easy. When a conventional device of this type is used in an optical system as shown in FIG. 5 to match the pinhole position with the focal position or the optical axis,
The light flux emitted from the light source 1, reflected by the mirror 2, and condensed at the focal position of the lens 3 is pinhole 5 of the pinhole element 4.
The paper 6 was placed in the vicinity of and the position of the focal point on the optical axis was detected by observing how the light hits the paper 6. The position of the pinhole was adjusted according to how the light hits.
Alternatively, instead of the paper 6, a four-division sensor 7 as shown in FIG. 6 is used, and four division sensors 7a, 7b, 7c, 7 are used.
The center position was confirmed by comparing the outputs 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 of using paper as described above, when the position of the pinhole is adjusted to the focus position confirmed from how the light hits the paper,
The replacement of both was indispensable and an error occurred due to the replacement. Also, depending on the method of using the 4-division sensor, 4
Positioning the pinhole by substituting it for the central position of the divided sensor is performed completely mechanically, so that it is not possible to optically obtain an optical guarantee as to whether or not the two are accurately arranged. Further, even if the position shift occurs during the operation of the apparatus, it is impossible 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。
In view of the above problems, the present invention gives an optical guarantee to the position of the optical axis or the focus, eliminates the error caused by the replacement of the position detection tool and the pinhole, and adjusts the position even while the apparatus is in operation. It is an object of the present invention to provide a pinhole device capable of

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、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
する光センサを有するものである。
According to the present invention, there is provided a pinhole through which a light beam passes, and a light-shielding portion which shields the light beam out of the pinhole out of the light beam around the pinhole. The section has an optical sensor that detects a light beam that has deviated from the pinhole.

【0006】前記ピンホールは円形をなし、前記遮光部
の光センサは前記円形の中心に交点を有する十文字状に
ほぼ4分割された分割センサ、又は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
あることが好ましい。
The pinhole has a circular shape, and the light sensor of the light shielding portion is a divided sensor divided into four substantially in a cross shape having an intersection at the center of the circle, or the pinhole has a circular shape and has a circular shape. The optical sensor is preferably a two-dimensional position sensor.

【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 blocked by the light-shielding portion, the light-shielding portion has an optical sensor, so that the deviation from the focus position of the pinhole can be detected and the position can be adjusted based on this. 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-shaped photoelectric conversion element. A circular pinhole 9 is provided in the center, and the light flux can pass through this pinhole 9. The photoelectric conversion element is composed of four dividing elements 10, 11, 12, and 13 which are divided into four substantially in a cross shape 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 reception signal. Also, the luminous flux is
The light is blocked 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, a mirror 2 for adjusting the optical axis is arranged, and then a lens 3 is arranged. The lens 3 is a condenser lens that condenses the light flux 14, and is arranged so that the pinhole 9 of the pinhole element 8 matches the focal position thereof. The pinhole element 8 is mounted on a two-dimensional positioning mechanism (not shown). The photodetector 15 detects the light flux 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 from the light source 14
Is incident on any of the splitting elements 10, 11, 12, and 13, the splitting element that receives the light outputs a light receiving signal. The two-dimensional positioning mechanism is operated according to the magnitude of the received light signal so that the amount of light received by each splitting element is uniform and minimized.
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 focus position and the pinhole element 1 can also be adjusted by automatically adjusting the tilt angle of the mirror 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 magnitudes of the respective output signals. 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 under 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 to those of the embodiment will be omitted. As shown in FIG. 4, the pinhole element 19 is a two-dimensional position detecting element. A circular pinhole 20 is provided in the center, and the light flux can pass through this pinhole 20, but is blocked at other portions. When the light beam is incident on a point other than the pinhole 20, the position of the incident point is detected, so that the pinhole element 19 moves 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。
Although the four-division sensor and the two-dimensional position sensor are shown in the embodiments, position detecting sensors of other shapes,
It goes without saying that, for example, a multi-divided sensor such as 3-divided or 5-divided sensor provided with pinholes may be used. Further, since the optical path is not blocked even when the apparatus is in operation, it is possible to detect and adjust the deviation between the pinhole and the optical axis or the focus position. It is needless to say that the present invention can be widely used not only for the scanning confocal optical microscope, but also for an apparatus in which the pinhole position and the focal position of the optical system or the pinhole position must be exactly aligned 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 that shields the light beam that has deviated from the pinhole, and the light-shielding portion is a pinhole element having an optical sensor. Adjusting the pinhole so that it matches the focus position immediately sets the pinhole position. Therefore, an optical guarantee is given that the pinhole position matches the position of the optical axis or the focal point, and the error caused by the replacement of the position detection tool and the pinhole element can be eliminated. Moreover, there is an effect that adjustment can be performed even while the apparatus is in operation.

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

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 1 ... Light source 2 ... Mirror 3 ... Lens 8, 19 ... Pinhole element 9, 20 ... Pinhole 10, 11, 12, 13 ... .... Splitting element 14 ... Luminous flux 15 ... Photodetector

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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することを
特徴とするピンホール素子。
1. A pinhole through which a light flux passes, and a light-shielding portion that shields a portion of the light flux that has deviated from the pinhole around the pinhole, and the light-shielding portion deviates from the pinhole. A pinhole element having an optical sensor for detecting a light flux.
【請求項2】前記ピンホールは円形をなし、前記遮光部
の光センサは前記円形の中心に交点を有する十文字状に
ほぼ4分割された分割センサであることを特徴とする請
求項1に記載のピンホール素子。
2. The pinhole has a circular shape, and the optical sensor of the light-shielding portion is a crossed sensor divided into approximately four in a cross shape having an intersection at the center of the circle. Pinhole element.
【請求項3】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
請求項1に記載のピンホール素子。
3. The pinhole element according to claim 1, wherein the pinhole has a circular shape, and the light sensor of the light shielding portion is a two-dimensional position sensor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309514A (en) * 2003-04-01 2004-11-04 Pulstec Industrial Co Ltd Pinhole element, and optical device using pinhole element
JP2007086095A (en) * 2005-09-16 2007-04-05 Toshiba Corp Surface inspecting device

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JP2007086095A (en) * 2005-09-16 2007-04-05 Toshiba Corp Surface inspecting device

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