JPH09133803A - 光学開口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非常に簡単な構成によってスポット系の小さな
単一焦点の点光源光を得ることができる光学開口装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】この発明では、光を投射して点光源を作る
開口を有する光学開口装置において、前記開口を間隙を
介して複数枚積層したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光を投射して点光
源を作る開口を有する光学開口装置すなわちピンホール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ピンホールを使用した技術として、例え
ば特開平４−２６５９１８号公報に示されるように、共
焦点光学系を２次元的に配置して物体の３次元形状を測
定するようにしたものがあり、図２１にその構成を示
す。

【０００３】図２１において、光源５０の光はコンデン
サレンズ５１によって平行光となり、円形開口を有する
ピンホール５２に入射される。ピンホール５２を通過し
た光の一部はビームスプリッタ５３を透過し、テレセン
トリック系を構成するレンズ５４ａ、５４ｂによって集
光され、被計測物体５５に投光される。被計測物体５５
の表面で反射された光はレンズ５４ａ、５４ｂで集光さ
れた後、ビームスプリッタ５３で反射され、ピンホール
５２と共役な位置に結像する。この結像位置にピンホー
ル５２と同じ大きさの円形開口を有するピンホール５６
を配設し、該ピンホール５６を通過する光の光量を、光
検出器５７で検出する。

【０００４】かかる従来構成によれば、レンズ５４ｂま
たは被計測物体５５を光軸方向（ｚ方向）に移動させる
と、図２２に示すように、ピンホール５２から投影され
る像が被計測物体５５の表面でフォーカスされたとき
に、光検出器の５７の検出信号が極大値を示す。したが
って、上記レンズ５４ｂまたは被計測物体５５のｚ方向
への移動に伴って被計測物体５５をｘ−ｙ方向に走査す
れば、被計測物体の５５の表面形状を計測することがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる共焦
点光学系を利用した３次元計測装置において、計測精度
を向上させるためには、ピンホール５２から投光される
光が被計測物体表面で正確に焦点を結ぶ必要があり、ま
た被計測物体表面に投射されるスポット光は小さいほど
共焦点効果が大きく、正確な測定を可能にする。

【０００６】しかしながら、上記従来装置では次のよう
な問題があった。

【０００７】(1)ピンホール５２を通過した光をレンズ
５４ａ，５４ｂで被計測物体上に投射すると、これらレ
ンズの性能よりも大きなスポットにしか集光できず、こ
れが計測精度を低下させる原因となっていた。

【０００８】(2)レンズ５４ｂで集光された光がｚ方向
の複数の異なる位置で焦点を持っていた。このため、レ
ンズ５４ｂをｚ方向に移動しながら光検出器の５７の検
査結果を見ると、反射光の強度が極大となる位置が複数
個存在し、何れの位置が本来の表面位置であるか判らな
い問題があった。

【０００９】そこで、発明者等による研究の結果、上記
現象の発生原因はピンホール５２にあることが判明し
た。

【００１０】図２３は、ピンホール５２を拡大して示し
たものであるが、ピンホール５２に照射された平行光Ｌ
の一部ＬOは、ピンホール５２の円形開口の縁６０で回
折されてドーナツ状に拡がっていく。そして、これらド
ーナツ状に拡がっていく光ＬOは、外側へ広がる光の強
度が強く、内側へ拡がる光の強度が弱いという分布を持
っている。

【００１１】これに対し、ピンホール５２の中心に照射
された光ＬIは、ピンホールの縁６０の影響を僅かに受
けるのみであるから、外側の光ＬOより小さな発散角で
拡がりながら直進する。

【００１２】このように、ピンホールを通過した光は、
上記２種類の光ＬO，ＬIが互いに干渉し合った合成波で
あるため、謂ゆる理想的な点光源光とは言えない光強度
分布を持っている。

【００１３】図２４(b)は、図２４(a)に示したピンホー
ル５２の通過直後の位置での光の空間光強度分布を示す
もので、また図２４(c)は図２４(a)に示したレンズ５４
ｂの焦点面６１での光の空間強度分布を示すもので、こ
れらの光強度波形は図２４(c)に示すように、ピンホー
ル５２の縁で大きく回折した光成分ＬO（ハッチングを
施した点線で表される）と、ピンホール中心付近を通る
光成分ＬI（中央部の点線で囲まれた部分）との合成波
となっている。

【００１４】このように図２１の従来技術によれば、ピ
ンホール５２を通過する光は、図２５６にも示すよう
に、ピンホール５２の縁で大きく回折した光成分ＬO
と、ピンホール中心付近を通る光成分ＬIとに分けら
れ、これらを同一のレンズ系で投影するようになってい
るので、レンズで投影されたピンホールの像もレンズの
性能によって決まるスポット径よりも大きなスポット径
を持つことになる。

【００１５】また、ピンホール５２の縁で大きく回折し
た光成分ＬOと、ピンホール中心付近を通る光成分ＬIと
は、その光の形状が異なるので、図２５及び図２６に示
すように、それぞれ異なる位置で集光されることにな
る。これは、図２１の共焦点光学系において、ｚ方向の
走査時に被計測物体の５５の表面に投影光の複数の焦点
が存在することを意味しており、何れの位置が本来の表
面位置であるか判らなくなる問題を発生させていた。

【００１６】また、従来のピンホールには他にも次のよ
うな問題点があった。

【００１７】(3)光学ピンホールは、通常、金属箔やガ
ラスの表面にコーティングされた多層膜のマスクに穴を
空けて形成されるが、開口における回折の悪影響を避け
るために、これらのマスクを数μｍから数１００μｍの
厚さにしなければならない。しかし、従来はマスクの厚
さが薄すぎるので、光がマスクを透過してしまうことが
あり、各種の悪影響を及ぼしていた。

【００１８】(4)被計測物体に照射される光のスポット
を小さくするために、ピンホールはできるだけ小さいほ
うが望ましいが、小さくし過ぎるとピンホールを通過す
る光量が極端に小さくなってしまい、この結果非常に高
精度の検出器や大光量の光源が必要となって装置コスト
が上昇すると共に装置が大型化する問題がある。

【００１９】(5)ピンホールの縁は精度良く加工しない
と、複雑な回折や干渉が起きて光の質が更に劣化する。
にもかかわらず、ピンホールが小さくなればなる程精度
良く加工するのが難しくなる。したがって、ピンホール
をアレイ状に並べたピンホールアレイを作成する場合、
その中の１つのピンホールでも加工に失敗すればピンホ
ールアレイ自体が不良品となってしまう。

【００２０】ところで、特開平４−３２７２８号公報に
おいては、ピンホールから出射された光のフラウンホー
ファ回折像の０次成分（直進成分）のみを切りとるべ
く、レンズの焦点位置にピンホールを設けるようにして
いる。

【００２１】この従来技術を図２１の共焦点光学系を利
用した３次元形状計測装置に適用した場合、その構成は
図２７に示すようなる。

【００２２】即ち、図２７においては、レンズ５４ｂの
焦点位置にピンホール５８を配置するようにしている。

【００２３】しかし、この図２７の構成では、ピンホー
ル５２で回折像が形成された後にレンズ５４ｂの焦点位
置で回折光の中心部のみを抽出しようとするものでしか
なく、前述した複数の異なる位置での焦点発生を抑える
ことはできない。

【００２４】また、この図２７の構成では、図２８に示
すように、ピンホール５８の位置で再び前述したよう
な、大きく外に広がる回折作用が発生し、その光は意図
するような品質の良いものではなくなる。

【００２５】さらに、この図２７の構成では、レンズ５
４ｂの焦点位置にピンホール５８を配設しなければなら
ず、被計測物体５５との干渉が大きな問題となる。

【００２６】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、非常に簡単な構成によってスポット系の小さ
な単一焦点の点光源光を得ることができる光学開口装置
を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明では、光を投射
して点光源を作る開口を有する光学開口装置において、
前記開口を間隙を介して複数枚積層したことを特徴とす
る。

【００２８】すなわち、第１の開口を通過する光のうち
中央部を通る光以外を第２以降のピンホールでカットす
ることにより、単一の焦点を持ちかつ集光性の良い点光
源光を得るようにする。

【００２９】

【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。

【００３０】図１はこの発明の実施例を示すもので、こ
の実施例のピンホールＰＨは、２つのピンホール（第１
のピンホールＰＨa，第２のピンホールＰＨb）を間隙１
を介して積層することによって構成されている。

【００３１】かかる２枚の積層構造のピンホールＰＨに
対して平行光線Ｌhを入射すると、この平行光線はまず
第１のピンホールＰＨaに入射される。すると、この平
行光線Ｌhは、前述したように、第１のピンホールＰＨa
の中心部を通って僅かに拡がる光ＬIと、第１のピンホ
ールＰＨaの縁で回折されて大きく拡がるドーナツ状の
光ＬOに分けられる。

【００３２】これらの２種類の光のうち外側で拡がる光
ＬOの大部分は、第２のピンホールＰＨbでカットされ、
残りが第２のピンホールＰＨbの縁で回折されるが、前
述したように、この光ＬOは外側へ広がる光の強度が強
く、内側へ拡がる光の強度が弱いという分布を持ってい
るので、各種の悪影響を及ぼす外側へ拡がる成分のほと
んどがカットされることになる。

【００３３】ピンホールＰＨaの中心部分を通る光ＬI
は、第２のピンホールＰＨbによって再び回折されて、
第２のピンホールＰＨbから出射され、もう一方の光ＬO
の第２のピンホールＰＨbを通過した光と合成される
が、これらの光はほぼ同一の拡がり角を持つ成分で構成
されているために、第２のピンホールＰＨbを通過した
光Ｌeは品質の良い点光源光であるといえる。

【００３４】図２(a)は、図１に示した２層構造のピン
ホールＰＨを通過させた光をテレセントリック系レンズ
２，３を使って下方に投影した場合の構成を示すもの
で、図２(b)は図２(a)におけるピンホールＰＨ直後の光
の空間強度分布を示すもので、図２(c)は図２(a)におけ
る焦点面４における光の空間強度分布を示すものであ
る。

【００３５】図２(b)(c)からも判るように、２層構造の
ピンホールＰＨを用いるようにすれば、理想的なものに
近い点光源光を投影するようにしているので、各位置で
の空間強度分布は大きさが若干違うだけでそれらの形状
はほぼ同一であり、また焦点面では非常に小さなスポッ
ト径で集光することができる。また、この場合、焦点位
置は１つのみとなり、他の位置に焦点は存在しなくな
る。

【００３６】図３は、図１に示した２層構造のピンホー
ルＰＨの詳細構成例を示すもので、第１のピンホールＰ
Ｈaは、ガラス板１０の表面に光を透過しない薄膜１１
（Ｃｒなど）を蒸着し、この薄膜１１に微小な孔（ピン
ホール）ｐｈを形成し、その上に透明な酸化クロム層１
２をコーティングする事によって形成される。酸化クロ
ム膜１２の厚みは、目標の波長に対して反射防止膜を形
成するよう設計されており、その効果を高めるために、
クロム膜１１とガラス板１０との間にもう一層の酸化ク
ロム膜を介在させる場合もある。

【００３７】第２のピンホールＰＨbも同様であり、ガ
ラス板１０の表面に光を透過しない薄膜１１（Ｃｒな
ど）を蒸着し、この薄膜１１に微小な孔（ピンホール）
ｐｈを形成し、その上に透明な酸化クロム層１２をコー
ティングする事によって形成される。

【００３８】これら第１のピンホールＰＨaと第２のピ
ンホールＰＨbを、スペーサ１３を挟んで各ピンホール
ｐｈが正確に対向するように位置決めし、枠体１４で固
定することにより、第１のピンホールＰＨaおよび第２
のピンホールＰＨbを間隙を介して正対させる。なお、
この場合、スペーサ１３は酸化クロム膜１２に接着する
ようにしてもよい。また、この場合スペーサ１３はピン
ホールｐｈのない端部に配置するようにしているが、ス
ペーサ１３の材質を光学ガラスなどの透明なものとし
て、スペーサ１３をピンホール近傍に介在せるようにし
てもよい。

【００３９】図４は、この発明の他の実施例を示すもの
で、(a)は断面図、(b)は平面図である。

【００４０】この図４の実施例は投光アレイとして使用
する場合の例であり、ピンホールｐｈを２次元的にマト
リックス状に配設しており、１０はガラス板、１１は複
数のピンホールｐｈが形成された薄膜層、１２は酸化ク
ロムなどのコーティング層、１３はスペーサである。こ
の場合、スペーサ１３によって形成された空隙内には、
液体１５を注入して、ガラス面における反射を軽減する
ようにしている。また、この液体１５の表面張力によっ
て上下のピンホール基板の接合が強固になるという効果
も有している。また、液体の量を正確に調整すれば、上
下の基板の間隔が決まり、スペーサ１３が不要になる。
液体１５の材質としては、オイル、屈折液、あるいは適
当な屈折率を持つ接着剤や樹脂などが考えられる。

【００４１】なお、上記実施例において、ピンホールｐ
ｈを一次元的に列設するようにしてもよい。

【００４２】図５および図６は、第１のピンホール基板
ＰＨaと第２のピンホール基板ＰＨbとのピンホールｐｈ
の位置のアライメントを行うための構成例であり、図５
は平面図、図６は断面図である。

【００４３】これらの図において、２０はスピリングプ
ランジャ、２１はマイクロメータ、２２はテーパ面をも
つ中空の枠体、２３はＣＣＤカメラ、２４は側壁、２５
は光である。

【００４４】アライメントを行う際には、下側のピンホ
ールアレイＰＨbを適宜の固定手段（図示せず）によっ
て固定し、その上にスペーサ１３およびオイル等の液体
１５を介在させて上側のピンホールアレイＰＨaを積重
ねる。上側のピンホールアレイＰＨaは、テーパを持っ
た枠体２２に固定しておく。

【００４５】この状態で光２５を上方から照射し、その
通過光をＣＣＤカメラ２３で観察し、その観察結果に基
づいて枠体２２の四方に設けたスプリングプランジャ２
０、マイクロメータ２１を用いて上側のピンホールアレ
イＰＨaをｘ−ｙ方向にスライドさせることにより、ピ
ンホール位置のアライメント調整を実行する。

【００４６】この場合、枠体２２にテーパ面を設けてい
るので、スプリングプランジャ２０、マイクロメータ２
１によって枠体２２にｘ−ｙ方向の力が加わった際、上
側のピンホールアレイＰＨaを下側に押し付ける力が働
き、これによりピンホールアレイＰＨaをｘ−ｙ方向に
動かしても間隙１５の間隔を変わらないようにすること
ができる。そして、上記間隙１５にオイルを充填してお
けば、ピンホールアレイＰＨaの動きをよりスムーズに
できるという利点ももつ。

【００４７】図７はこの発明の更に別の実施例を示すも
ので、この場合は、ガラス基板を挟んで上下にクロム層
１１を蒸着し、これらクロム層にピンホールｐｈを形成
した後、酸化クロム層１２を積層するようにしている。

【００４８】図８はこの発明の更に別の実施例を示すも
ので、この場合は、ガラス基板１０上にクロム層１１を
蒸着してピンホールｐｈを形成した後、酸化クロム膜１
２を積層し、さらにこの上にクロム膜１１を蒸着してピ
ンホールｐｈを形成した後、酸化クロム膜１２を積層す
るようにしている。

【００４９】図９は、この発明の更に別の実施例を示す
もので、この場合はピンホールを３層構造としている。
すなわちこの場合は、ガラス基板１０上にクロム層１１
を蒸着して第１層目のピンホールｐｈを形成した後、酸
化クロム膜１２を積層し、さらにこの上にクロム膜１１
を蒸着して第２層目のピンホールｐｈを形成した後、酸
化クロム膜１２を積層し、さらにこの上にクロム膜１１
を蒸着して第３層目のピンホールｐｈを形成した後、酸
化クロム膜１２を積層するようにしている。

【００５０】この場合は、光が上方から入射された場
合、第２層目のピンホールの縁で回折した光を第１層目
のピンホールで更にカットするので、２枚重ねよりも良
質の点光源光が得られる。

【００５１】なお、上記図７〜図９に示した各実施例で
は、１枚のガラス基板上に各層を積層することにより複
数重ねのピンホールを形成するようにしているので、ア
ライメントが不要になる利点がある。

【００５２】図１０は、前述した２枚重ねのピンホール
ＰＨを共焦点光学系を利用した３次元形状計測装置に適
用した場合の構成例を示すもので、先の図２１に示した
従来構成のピンホール５２を２枚重ねのピンホールＰＨ
に置換しており、その他の構成要素は全て同じである。
かかる構成によれば、理想的な点光源光に近い光が投影
されるために、従来技術に比べ計測精度が格段に向上す
る。また、ピンホールＰＨとして、ピンホールｐｈが２
次元配置されたピンホールアレイを用いれば、ｘ−ｙ方
向の走査が不要になり、装置構成をより簡単にすること
ができる。

【００５３】図１１は、２枚重ねのピンホールＰＨに投
射される光が拡散光３０である場合について示すもの
で、また図１２はこのピンホールＰＨに投射される光が
収束光３１である場合について示すものであるが、何れ
にしても本発明の２枚重ねのピンホールＰＨによれば、
第１のピンホールＰＨaの縁で回折される光を第２のピ
ンホールＰＨbでカットすることができるので、品質の
良い点光源光を得ることができる。なお、ピンホールＰ
Ｈに入射される光は、ガウシアンビームのような光であ
ってもよい。

【００５４】図１３は、この発明にかかるピンホールＰ
Ｈをスペイシャルフィルタ（コリメータ）に適用した場
合を示すものである。

【００５５】レーザ光を空間に伝播させる場合、共振器
や光学部品の表面に付着した塵などによって光が乱反射
し、ランダムな干渉パターンが作られる。この干渉パタ
ーンは干渉性が強く、計測などの目的に対してはノイズ
となって作用するために、これを取り去る必要がある。
そこで、スペイシャル（空間的）フィルタでは、レーザ
光を集光し、小さなピンホールを通すことによって前述
のノイズを取り去るようにしている。したがって、この
スペイシャルフィルタにおける従来の通常のピンホール
の変わりにこの発明にかかるピンホールＰＨを用いるよ
うにすれば、余分な回折を取り去り、よりノイズ成分の
少ない品質の良い光を取り出すことができる。なお、図
１３において、３２は集光レンズ、ＰＨは２枚重ねのピ
ンホール、３３はコリメータレンズである。

【００５６】かかるスペイシャルフィルタを応用した技
術として、図１４に示すような干渉計がある。

【００５７】図１４は、フィゾー干渉計であり、基準参
照平面と被測定平面の間に使用光源の可干渉距離に応じ
た可干渉間隔を空けて、被測定平面からの光波面と基準
参照平面からの光波面との干渉縞を生じさせて被測定平
面の面形状を測定するものである。

【００５８】図１４において、光源３４からの光はピン
ホールＰＨによって発散され、ハーフミラー３５を通過
してコリメータレンズ３６で平行光にされ、この光は基
準参照平面板３７で一部反射される。基準参照平面板３
７を透過した光は被測定平面板３８で反射され戻ってく
る。したがって、基準参照平面板３７で反射された光と
被測定平面板３８で反射された光の干渉縞をピンホール
３９を介して観察することにより被測定平面の面形状を
測定する。

【００５９】このフィゾー干渉系においてもこの発明に
かかる２枚重ねのピンホールを用いて発散光を得ている
ので、ノイズ成分の少ない品質の良い光による干渉測定
が可能になる。

【００６０】図１５は、上記２枚重ねのピンホールＰＨ
をマッハ・ツェンダー干渉計に適用した場合の構成を示
すもので、このマッハ・ツェンダー干渉計はフリンジ・
スキャニング・シェアリング干渉法を用いて被検査面の
形状測定に利用される。

【００６１】図１５において、レーザ発振器４０から出
射されたレーザ光は、集光レンズ、２枚重ねのピンホー
ルＰＨおよびコリメータレンズ４２から成るスペイシャ
ルフィルタによって平行光束となってハーフミラー４３
に入射され、ハーフミラー４３によって透過光と反射光
の２つに分かれる。透過光は、全反射鏡４６で反射さ
れ、ハーフミラー４５に至り、コリメータレンズ４７を
経て目に至る。反射光は全反射鏡４４で反射され、ハー
フミラー４５に至り、コリメータレンズ４７を経て目に
至る。すなわち、全反射鏡４４経由の光と全反射鏡４６
経由の光はハーフミラー４５で干渉して干渉縞を形成す
る。

【００６２】かかるマッハ・ツェンダー干渉計において
も、この発明にかかる２枚重ねのピンホールを用いたス
ペイシャルフィルタによって平行光束を得ているので、
ノイズ成分の少ない品質の良い光による干渉測定が可能
になる。

【００６３】図１６は上記２枚重ねのピンホールアレイ
ＰＨをホログラム露光装置に適用した場合の構成を示す
もので、このホログラム露光装置は、先の図１０に示し
た共焦点光学系を利用した３次元形状計測装置に対し、
ホログラムを点光源光の発生手段として採用する場合に
用いられる。

【００６４】すなわち、図１６において、レーザ発振器
６０から出射されるレーザ光は、１／２波長板６１を介
して偏光ハーフミラー６２を透過し、さらにレンズ６
３、６４を介して参照光としてホログラム６５に入射さ
れる。一方、偏光ハーフミラー６２で反射されたレーザ
光は、１／２波長板６６、ミラー６７、ミラー６８、レ
ンズ６９、レンズ７０を介して平行光束としてピンホー
ルアレイＰＨに入射される。ピンホールアレイＰＨの各
ピンホールで発散された後、レンズ７１を介して物体光
としてホログラム６５に入射される。このようにして、
物体光と参照光との干渉縞がホログラム６５に記録され
る。

【００６５】したがって、この後、図１６の１／２波長
板６６、ミラー６７、ミラー６８、レンズ６９、レンズ
７０を省略しかつ光検出器アレイ７５を配置した状態
で、ホログラム６５に参照光を入射すると、ホログラム
６５は、あたかもピンホールアレイＰＨの各ピンホール
から光が出射したような光を再生する。すなわち、ホロ
グラム６５は、参照光が入射されると、ピンホールアレ
イＰＨの各ピンホールに点光源が存在するのと等価な光
を再生する。そして、該再生された光はレンズ７２によ
って移動ステージ７４上の被計測物体７３上に結像され
る。被計測物体７３で反射された光はレンズ７２、ホロ
グラム６５、レンズ７１に入射され、レンズ７１によっ
てピンホールアレイＰＨの各ピンホール位置に結像され
る。

【００６６】光検出器アレイの７５の各光検出器はピン
ホールアレイＰＨの各ピンホールに対応する位置に配さ
れており、各ピンホールを通過した光の受光強度を検出
する。

【００６７】したがって、移動ステージ７４のＺ方向へ
の移動に伴って光検出器アレイ７５の個々の検出器の出
力を順次サンプリングし、各々の出力が最大になったと
きのＺ方向位置を被計測物体７３の表面位置として検出
する。

【００６８】かかる構成においても２枚重ねのピンホー
ルＰＨを用いているので、理想的な点光源光に近い光が
投影され、これにより従来技術に比べ計測精度が格段に
向上する。なお、この場合、ホログラム６５を、＊１ま
たは＊２の位置に配置して露光を行うようにしてもよ
い。

【００６９】図１７は、２枚重ねのピンホールＰＨをケ
プラータイプのビームエキスパンダに適用した場合の構
成を示すもので、レンズ８０によって集光された光は２
枚重ねのピンホールＰＨを通過することによってノイズ
成分が除去され、その後レンズ８１、８２によってビー
ムが拡げられた平行光束として出力される。このビーム
エキスパンダにおいても、２枚重ねのピンホールＰＨを
用いているために、余分な回折を取り去り、よりノイズ
成分の少ない品質の良い光を取り出すことができる。

【００７０】図１８は、２枚重ねのピンホールＰＨをツ
ェルニー・ターナー型分光器に適用した場合の構成例を
示すもので、２枚重ねのピンホールＰＨを通過させた光
を球面鏡８３、プリズムまたはグレーティング８４、球
面鏡８５、ピンホール８６の順で伝達することにより、
入射光を中心波成分と側帯波成分に分光する。このよう
な分光器においては、ピンホールＰＨによって理想的な
点光源光が出射されないと、出口で光が広がりを持つた
めに正確な測定をなし得ないが、図１８の構成では、２
枚重ねのピンホールＰＨを用いているために、理想的な
ものに近い点光源光が出射され、高精度の分光を行うこ
とができる。

【００７１】図１９は、テレセントリック光学系を利用
した投光器などの照明系に２枚重ねのピンホールを適用
した場合の構成例を示すもので、光源８７から発生され
た光は球面鏡８８で反射かつ集光されて、２枚重ねのピ
ンホールＰＨ、テレセントリックレンズ８９ａ，被測定
物９０，テレセントリックレンズ８９ｂ、ピンホール９
１を通過してスクリーン９２上に投影される。

【００７２】かかる構成においても、２枚重ねのピンホ
ールＰＨを用いているために、理想的なものに近い点光
源光が出射され、回折光による悪影響を削減できる。

【００７３】図２０は、２枚重ねのピンホールＰＨを顕
微鏡の照明系に適用した場合の構成例を示すもので、光
源９３の光は、球面鏡９４、２枚重ねのピンホールＰ
Ｈ、テレセントリックレンズ９４ａ、絞り９５、テレセ
ントリックレンズ９４ｂ、ミラー９６を経由して被測定
物９７を照明する。被測定物９７を透過した光は、対物
レンズ９８、絞り９９、ダハプリズム１００、焦点ガラ
ス１０１、接眼レンズ１０２を経由することにより、被
測定物９７の像が観察される。

【００７４】かかる構成においても、２枚重ねのピンホ
ールＰＨを用いているために、理想的なものに近い点光
源光が出射され、回折光による悪影響を削減でき、高精
度の顕微鏡観察を行うことができる。

【００７５】このように本発明のピンホールは、共焦点
光学系を利用した３次元計測装置、干渉計、ホログラム
露光装置、顕微鏡、分光器などピンホールを用いている
各種の光学装置に適用することができる。

【００７６】なお、実施例では、ピンホールの形状が円
形の場合について示したが、他にも矩形、スリット等の
場合にも適用することができる。

【００７７】また、上記実施例では、ピンホールを蒸着
膜で構成した場合について示したが、金属箔のような材
質を用いるようにしても良い。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
開口を複数枚積層するという簡単な構造によって、スポ
ット径の小さい単一焦点の点光源光を得ることができ
る。しかも本発明によれば、初めのピンホールの縁で回
折された光を２つ目以降のピンホールでカットするの
で、所望の点光源の大きさに比してピンホールの開口径
を比較的大きくとれる。またカットされる回折光の量
は、中心部を通る光に比べ少ないために、十分な光量を
確保することができる。さらに、本発明によれば、初め
のピンホールの縁で回折された光を２つ目以降のピンホ
ールでカットするので、ピンホールの縁の形状が多少乱
れていてもその影響が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のピンホールによる光透過態様を示す
図。

【図２】この発明のピンホールによる光をテレセントリ
ック系レンズを通過させた際の空間光強度分布を示す
図。

【図３】この発明のピンホールの詳細構成図。

【図４】この発明のピンホールの他の実施例を示す詳細
構成図。

【図５】上下ピンホールのアライメント装置の平面図。

【図６】上下ピンホールのアライメント装置の断面図。

【図７】この発明のピンホールの他の実施例を示す詳細
構成図。

【図８】この発明のピンホールの他の実施例を示す詳細
構成図。

【図９】この発明のピンホールの他の実施例を示す詳細
構成図。

【図１０】この発明のピンホールを共焦点光学系を利用
した３次元形状計測装置に適用した場合の構成図。

【図１１】この発明のピンホールに拡散光が入射された
場合の光透過態様を示す図。

【図１２】この発明のピンホールに収束光が入射された
場合の光透過態様を示す図。

【図１３】この発明のピンホールをスペイシャルフィル
タに適用した場合の構成図。

【図１４】この発明にかかるピンホールをフィゾー干渉
計に適用した場合の構成図。

【図１５】この発明のピンホールをマッハ・ツェンダー
干渉計に適用した場合の構成図。

【図１６】この発明のピンホールをホログラム露光装置
に適用した場合の構成図。

【図１７】この発明のピンホールをケプラータイプのビ
ームエキスパンダに適用した場合の構成図。

【図１８】この発明のピンホールをツェルニー・ターナ
ー型分光器に適用した場合の構成図。

【図１９】この発明のピンホールをテレセントリック光
学系を利用した投光器に適用した場合の構成図。

【図２０】この発明のピンホールを顕微鏡の照明に適用
した場合の構成図。

【図２１】従来のピンホールを用いた共焦点光学系の３
次元形状計測装置を示す図。

【図２２】図２１の３次元形状計測装置におけるｚ方向
走査と検出信号強度の関係を示す図。

【図２３】従来のピンホールによる光透過態様を示す
図。

【図２４】従来のピンホールによる光をテレセントリッ
ク系レンズを通過させた際の空間光強度分布を示す図。

【図２５】従来のピンホールによる２種類の光を示す
図。

【図２６】従来のピンホールによってできる複数の焦点
を示す図。

【図２７】従来技術を示す図。

【図２８】図２７の従来技術でのピンホール位置での光
透過態様を示す図。

【符号の説明】

ＰＨ…本発明のピンホール ＰＨa…第１のピンホール ＰＨb…第２のピンホール １…間隙 ２，３…テレセントリック系レンズ２，３ ４…焦点面 １０…ガラス板 １１…Ｃｒ膜 １２…酸化クロム膜 １３…スペーサ １４…枠体 １５…液体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を投射して点光源を作る開口を有する光
   学開口装置において、 前記開口を間隙を介して複数枚積層したことを特徴とす
   る光学開口装置。
2. 【請求項２】光を投射して複数の点光源を作る複数の開
   口を有する光学開口装置において、 前記複数の開口を間隙を介して複数枚積層したことを特
   徴とする光学開口装置。