JPH08152308A

JPH08152308A - 共焦点光学装置

Info

Publication number: JPH08152308A
Application number: JP24765895A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Wakai; 秀之若井; Masato Moriya; 正人守屋
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1996-06-11
Anticipated expiration: 2015-09-26
Also published as: JP3564210B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】装置の小型軽量化を図ると共に、３次元形状計
測を高速に精度よくなし得、かつ各部の位置合わせを容
易にでき、さらに光源光の利用効率を向上させるように
した共焦点光学装置を提供する。【解決手段】ホログラム２０は破線で示す位置＊１、ま
たは＊２の位置に配置してもよい。光源２１から参照光
をホログラム２０に入射するとともに、平行光を物体光
としてピンホールアレイＰＨに入射する。この結果、ピ
ンホールアレイに形成された複数の点光源像がレンズ１
４ａによって平行光になった状態でホログラム２０に入
射され、記録される。ホログラム２０の回折効率を例え
ば５０％とすれば、参照光の５０％が被計測物体７に照
射され、物体７からの反射光の約５０％がホログラム２
０を透過して光検出器アレイ９に入射されることにな
り、光源光の利用効率を従来より格段に向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は共焦点光学系を応
用した３次元形状計測装置に関し、特にホログラムを利
用した共焦点光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】物体の
形状を測定する技術としては、例えば特開平４−２６５
９１８号公報に示すように、共焦点光学系を２次元的に
配置したものがあり、図２０にその構成を示す。

【０００３】図２０において、光源１の光はレンズ２、
３を介して平行光となりピンホールアレイＰＨ1に入射
される。ピンホールアレイＰＨ1は、ピンホールがマト
リックス状に配設されたものである。ピンホールアレイ
ＰＨ1を通過した光はハーフミラー４を透過し、開口絞
りによってテレセントリック系を構成するレンズ５ａ、
５ｂによって集光され、被計測物体７に投光される。被
計測物体７はＺ軸方向に変位可能な移動ステージ８上に
載置されている。被計測物体７で反射された光はレンズ
５ａ、５ｂで集光され、ハーフミラー４で反射され、ピ
ンホールアレイＰＨ1と共役な位置に結像する。この結
像位置にピンホールアレイＰＨ2を配設し、ピンホール
を通過する光を、光検出器アレイ９の各光検出器で検出
する。

【０００４】かかる従来構成によれば、移動ステージ８
をＺ方向に変位させながら、光検出器９の個々の出力を
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７の表面位置として検出
することができる。

【０００５】しかしながら、上記従来装置には以下のよ
うな問題点がある。

【０００６】(1)精度の高い共焦点効果を得るために
は、ピンホールアレイＰＨ1およびＰＨ2をお互いのピン
ホールのピッチが正確に合うように例えばサブミクロン
の精度で精密に作成し、それらをハーフミラー４を挟ん
で共役な位置に前記精度で精密に位置決めし、かつこれ
らを固定維持する必要がある。特にハーフミラー４は通
常プリズム型が使用されるが、共焦点ユニットの光源の
焦点位置（ピンホールアレイＰＨ1）と受光の焦点（ピ
ンホールアレイＰＨ2）のハーフミラー４に対する距離
は共焦点ユニット毎に違ったものになるので、前記位置
決め精度を満足させるために、精度の高いプリズム型ハ
ーフミラーを製作する必要がある。 (2)光線がプリズム型ハーフミラー４を通過する際の収
差を考慮して対物レンズ５の設計を行う必要がある。プ
リズム型ハーフミラー４の収差は、このプリズム型ハー
フミラー４の辺長に相当する厚みを持った平板ガラスの
収差に相当するため、非常に大きく、この大きな収差を
考慮した対物レンズ５の設計は非常に難しいものとな
る。 (3)プリズム型ハーフミラー４は立方体領域を必要とす
るため、対物レンズ５ａから光源の焦点までの距離及び
対物レンズ５ａから受光の焦点までの距離はハーフミラ
ー４の立方体の辺長より小さくすることはできず、小型
軽量化に限界がある。また、焦点距離の短い対物レンズ
を使用して計測に必要な光学的開口率を得たい場合に非
常に不利となる。 (4)ピンホールアレイＰＨ1に入射する光源光はピンホー
ル以外の部分は透過しないので、光の利用効率が悪く、
光源光の数％しか利用できない。したがって、十分な検
出光量を得るために時間がかかり、ひいては物体の形状
を測定する時間を短縮するのに限界がある。などの問題がある。

【０００７】そこで、特開平１−５０３４９３号公報に
おいては、上記問題点(1)〜(3)を解決すべく、光源の焦
点位置と受光の焦点を同一ピンホールによって構成する
ようにしており、その構成を図２１に示す。

【０００８】図２１において、Ｓ偏光の平行光は偏光ハ
ーフミラー１１で反射されて、ピンホール基板１２に入
射される。ピンホール基板１２は、円盤にピンホールを
螺旋状に配置したニポウ型（Nipkow）ディスクであり、
入射平行光を複数の点光源光に変換する。ピンホール基
板１２はモータ１３によって回転されるようになってい
る。

【０００９】ピンホール基板１２を通過した光は開口絞
り１５によってテレセントリック系を構成したレンズ１
４ａ、１４ｂによって集光されるとともに、１／４波長
板１６によって円偏光に変換されて被計測物体７に投光
される。被計測物体７はＺ方向に移動可能な移動ステー
ジ８上に載置されている。被計測物体７で反射された光
は１／４波長板１６によってＰ偏光に変換されると共
に、レンズ１４ａ，１４ｂによって集光されてピンホー
ル基板１２の同じピンホールを通過する。ピンホール基
板１２を通過した光は、偏光ハーフミラー１１を透過
し、Ｐ偏光を通過させる偏光版１８を透過することによ
り接眼レンズ１７を介して肉眼で観察される。被計測物
体７のＸ−Ｙ方向の走査はモータ１３によってピンホー
ル基板１２を回転させることにより行う。

【００１０】この図２１に示す装置は光学顕微鏡に関す
る技術であるので、肉眼観察を前提にしている。従っ
て、この図２１に示す構成によって先の図２０に示した
ような光センサによる３次元計測を行うためには、接眼
レンズ１７の結像位置に光検出器アレイを配置すると共
に、ニポウ型ディスクのピンホール基板１２を先の図２
０に示したようなピンホールマトリックスアレイに置換
すればよい。

【００１１】かかる装置においては、光源の焦点と受光
の焦点が同一のピンホールによって構成されるために、
先の項目(1)〜(3)で示したような問題は解消されるが、
依然として以下のような問題が残る。

【００１２】(a)ピンホールアレイと光検出器アレイと
の関係において、偏光ハーフミラーによる収差、接眼レ
ンズによる結像収差を考慮して、ピンホールアレイの各
ピンホールと光検出器アレイの各光検出器とを１対１に
精度良く位置合わせする必要がある。 (b)ピンホールアレイ（ピンホール基板１２）に入射す
る光源光はピンホール以外の部分は透過しないので、光
の利用効率が悪く、光源光の数％しか利用できない。し
たがって、十分な検出光量を得るために時間がかかり、
ひいては物体の形状を測定する時間を短縮するのに限界
がある。すなわち、上記(4)の問題は全く改善されな
い。

【００１３】又、図２１の装置固有の問題点として、次
のようなものが挙げられる。 (c)ピンホール基板１２に入射する光源光はピンホール
以外の部分では反射してしまうので、ピンホール基板１
２の反射率を、前記偏向特性を利用したり、あるいはピ
ンホール基板１２自体を光軸に対してオフセットしたり
するなどを対策を行って反射光が観察されないようにす
ることが必要となる。すなわちこれは、ピンホール基板
の背後から光を投射して点光源を作り、同一のピンホー
ルによって受光する共焦点光学系によるところの問題で
あり、この反射光は観測信号のＳ／Ｎ比を悪化させるの
で、十分な対策が必要となる。

【００１４】さらに、前記図２０または図２１に示す装
置においては、形状計測時間を更に高速化するためには
移動ステージ８を更に高速移動させる必要があるが、移
動ステージ８は計測対象を載置しなくてはいけないの
で、その高速移動には限界がある。すなわち、例えば、
非常に重く大きな計測対象や、非常に繊細な構造を有す
るために高速変位による慣性力に耐えられない計測対象
等は、高速移動ステージによる移動が困難となる。

【００１５】この問題を解決するための手法として、計
測対象７を固定して計測器自体をＺ方向に移動変位させ
ることが考えられる。しかし、計測器を高速変位させる
ためには、計測器自体が小型軽量でかつその構造が堅牢
で高速変位による慣性力に耐えられなくてはならない。
ところが、上記従来技術では、高速移動用の対策がなさ
れていないために、高速移動した場合、共焦点光学系が
くずれるなどの問題が発生する可能性がある。

【００１６】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、装置の小型軽量化を図ると共に、３次元形状
計測を高速に精度よくなし得、かつ各部の位置合わせを
容易にでき、さらに光源光の利用効率を向上させるよう
にした共焦点光学装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１に対
応する第１発明では、開口と、所定の検査点上に配設さ
れる被計測物体と、前記開口位置を第１の集光位置と
し、前記検査点位置を第２の集光位置とするよう光を導
光する光学手段と、ホログラムの参照光用の光源と、前
記開口と検査点との間の所定位置に配設され、前記光源
からの光を参照光として前記開口から出射される点光源
光がこの所定位置を通過する際の光と等価な光を再生す
るホログラムと、前記開口を挟んで前記光学手段と反対
側に配設され、前記開口を通過した光を検出する光検出
器とを具え、前記被計測物体で散乱された前記ホログラ
ム再生光を前記ホログラム、光学手段及び開口を介して
前記光検出器に入射するようにしたことを特徴とする。
前記ホログラムは、実質的に、従来装置における点光源
アレイ（ピンホール）とハーフミラーの役割を兼ねる光
学部品として機能する。

【００１８】すなわち、第１発明では、ホログラムに参
照光を入射することにより、前記開口から出射される点
光源からの光と等価な光を再生し、この再生光を直接あ
るいは前記光学手段を介して被計測物体上に集光する。
被計測物体で散乱した光は光学手段、ホログラムを介す
ることにより開口に集光された後この開口を通過し、光
検出器で検出される。

【００１９】請求項２に対応する第２発明では、２次元
配置された複数の開口を有する開口アレイと、所定の検
査面上に配設される被計測物体と、前記開口アレイ位置
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光学手段と、ホログラムの参
照光用の光源と、前記開口アレイと検査面との間の所定
位置に配設され、前記光源からの光を参照光として前記
開口アレイの各開口から出射される各点光源光がこの所
定位置を通過する際の光と等価な光を再生するホログラ
ムと、前記開口アレイを挟んで前記光学手段と反対側に
配設され、前記開口アレイの各開口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、
前記被計測物体で散乱された前記ホログラム再生光を前
記ホログラム、光学手段および開口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こと
を特徴とする。

【００２０】係る第２発明によれば、ホログラムに参照
光を入射することにより、前記開口アレイの各開口から
出射される点光源からの光と等価な光を再生し、この再
生光を直接あるいは前記光学手段を介して被計測物体上
に集光する。被計測物体で散乱した光は光学手段、ホロ
グラムを介することにより開口アレイの各開口に集光さ
れた後各開口を通過し、光検出器アレイの各光検出器で
検出される。

【００２１】請求項４に対応する第３発明では、２次元
配置された複数の開口を有する開口アレイと、所定の検
査面上に配設される光透過性を有する被計測物体と、前
記開口アレイ位置を第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光学手段
と、ホログラムの参照光用の光源と、前記検査面上の被
計測物体を挟んで前記光学手段と反対側の所定位置に配
設され、前記光源からの光を参照光として前記開口アレ
イの各開口から出射される点光源光が前記所定位置を通
過する際の光と逆向きの光と等価な光を再生するホログ
ラムと、前記開口アレイを挟んで前記光学手段と反対側
に配設され、前記開口アレイの各開口を通過した光を検
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、前記被計測物体を透過した前記ホログラム再生光を
前記光学手段および開口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ことを特徴とす
る。

【００２２】係る第３発明によれば、ホログラムは前記
検査面上の被計測物体を挟んで前記光学手段と反対側の
所定位置に配設される。即ち第３発明では、ホログラム
に参照光を入射することにより、前記開口アレイの各開
口から出射される点光源光が前記所定位置を通過する際
の光と逆向きの光と等価な光を再生し、この再生光を前
記被計測物体を透過させる。被計測物体を透過した光は
光学手段を介することにより開口アレイの各開口に集光
された後各開口を通過し、光検出器アレイの各光検出器
で検出される。

【００２３】請求項１０に対応する第４発明では、複数
の光検出器を２次元配置した光検出器アレイと、所定
の検査面上に配設される被計測物体と、前記光検出器ア
レイの各光検出器位置を第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光学手
段と、ホログラムの参照光用の光源と、前記光検出器ア
レイと光学手段との間に配設され、前記光源からの光を
参照光として前記光検出器アレイの各光検出器位置から
出射される点光源光と等価な光を再生するホログラムと
を具え、前記再生されたホログラム再生光を前記光学手
段を介して被計測物体に照射するとともに、該被計測物
体で散乱されたホログラム再生光を前記光学手段および
ホログラムを介して前記光検出器アレイの各光検出器に
入射するようにしている。

【００２４】かかる第４発明では開口アレイを省略する
ようにしている。すなわちこの第４発明では、光検出器
アレイの各光検出器の位置にあたかも点光源があるよう
なホログラム露光を行う。したがって、再生されたホロ
グラム再生光は前記光学手段を介して被計測物体に照射
される。そして、被計測物体で散乱されたホログラム再
生光は前記光学手段およびホログラムを介して前記光検
出器アレイの各光検出器に入射される。

【００２５】請求項１２に対応する第５発明の光学装置
では、複数の開口が２次元配置された開口アレイと、こ
の開口アレイ下に積層されるガラス基板と、このガラス
基板下に積層され、参照光が入射されると前記開口アレ
イの各開口から出射される点光源光と等価な光を再生す
るホログラムとを具え、前記開口アレイとホログラムに
よってピンホールの作用をなすようにしたことを特徴と
している。

【００２６】かかる第５発明では、ホログラムによって
開口アレイの各開口に点光源が位置しているのと等価な
光を再生する。したがって、この場合、点光源光を発生
させるためには開口アレイを必要とはしない。開口アレ
イは、例えば、ホログラム再生光が被計測物体で反射さ
れた後の光を受光するために用いられる。すなわち、こ
のピンホール機能を有する光学装置では、発光作用はホ
ログラムで行い、受光作用を開口アレイで行う。

【００２７】

【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。

【００２８】図１はこの発明の第１実施例を示すもの
で、７は被計測物体、８はＺ方向に移動可能な移動ステ
ージ、９は複数の光検出器がマトリックス状に配置され
た光検出器アレイ、ＰＨは複数のピンホールがマトリッ
クス状に配置されたピンホールアレイ、１４ａ，１４ｂ
は対物レンズ、１５は開口絞り、２０はホログラム、２
１は参照光用光源、２２，２３はレンズ、３０は光検出
器の出力に基づいて被計測物体７の３次元計測を行う３
次元計測部、４０は移動ステージ８の移動制御を行う移
動制御部である。レンズ１４ａ，１４ｂは、開口絞り１
５によって謂ゆるテレセントリック光学系を形成する。

【００２９】かかる構成において、ホログラム２０は点
光源光の発生手段として用いられるもので、光源２１か
らの参照光が入射されることによって、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。

【００３０】したがって、光源１からレンズ２２、２３
を介して参照光がホログラム２０に入射されると、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
と等価な光がホログラム２０によって再生される。そし
て、該再生された光はレンズ１４ｂによって移動ステー
ジ８上の被計測物体７上に結像される。なお、図１で
は、便宜上１つのピンホールから出射した光を示してい
るが、実際は全てのピンホールから光が出射したのと等
価な複数の点像が検査面上に結像される。

【００３１】被計測物体７で反射された光はレンズ１４
ｂ、ホログラム２０、開口絞り１５を介してレンズ１４
ａに入射され、レンズ１４ａ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。光検出器アレイ
の９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。

【００３２】光検出器アレイ９の各光検出器の出力は３
次元計測部３０に入力されており、３次元計測部３０で
は移動制御部４０の制御による移動ステージ８のＺ方向
への移動に伴って光検出器アレイ９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７の表面位置として検出す
る。

【００３３】ここで、ホログラム２０に対する参照光の
入射角度Φとしては、ホログラム２０で反射または透過
した光が直接またはレンズ１４ｂ，開口絞り１５等を介
して被計測物体７の検査面あるいは前記光検出器アレイ
９の検出面に入射されないようにできるだけ小さくした
ほうが望ましい。しかし、入射角度Φを小さくし過ぎる
とホログラム媒質中に入る光が少なくなって満足な光量
の点光源を再生および露光することができなくなるの
で、これら両方の条件が満足されるように入射角度Φを
設定するようにする。なお、入射角度Φを小さくすると
いうことは、テレセントリック系の各光学部品１４ａ、
１４ｂ，１５の間隔を詰めて配置することができ、より
装置を小型化できるという利点も持つ。

【００３４】なお、図１において、ホログラム２０は破
線で示す位置＊１（ピンホールアレイＰＨとレンズ１４
ａの間）、または＊２の位置（レンズ１４ｂと検査面の
間）に配置するようにしてもよい。さらにこのホログラ
ム２０は、レンズ１４ａと開口絞り１５の間に配置する
ようにしてもよい。すなわち、ホログラム２０は、ピン
ホールアレイＰＨと検査面の間であれば、光路中のどの
に配置してもよい。

【００３５】図２は、ホログラム２０を露光する際の構
成を示すもので、ピンホールアレイＰＨ、レンズ１４
ａ、開口絞り１５、光源２１、およびレンズ２２，２３
として図１と同じものを用い、且つこれらを図１と同じ
位置関係に配置する。

【００３６】この状態で、光源２１から参照光をホログ
ラム２０に入射するとともに、平行光を物体光としてピ
ンホールアレイＰＨに入射する。この結果、ピンホール
アレイに形成された複数の点光源像がレンズ１４ａによ
って平行光になった状態でホログラム２０に入射され、
記録される。この場合は、参照光と物体光がホログラム
２０の片側から入射されるので、ホログラム２０は透過
型となる。

【００３７】ホログラム２０の回折効率を例えば５０％
とすれば、参照光の５０％が被計測物体７に照射され、
物体７からの反射光の約５０％がホログラム２０を透過
して光検出器アレイ９に入射されることになり、光源光
の利用効率を従来より格段に向上させることができる。

【００３８】ホログラム２０の材質としては、銀塩感光
材、ポリマー感光材などを用いることができるが、特に
ポリマー材の場合は、ホログラム露光後に紫外線照射や
加熱により回折効率の調整や定着が可能であるので、露
光したホログラム２０を図２の装置から取り外すことな
く定着が可能であり、その後のホログラム２０とピンホ
ールアレイＰＨとの位置合わせが不要になる。

【００３９】以上のようにしてホログラムの露光が終了
すると、ピンホールアレイＰＨの各ピンホールに各光検
出器の開口が合うように光検出器アレイ９を設置する。
そして、先のホログラム露光の際にレンズ１４ｂが未設
置の場合は、レンズ１４ｂを設置して光学系が完成す
る。

【００４０】なお、ホログラム２０を図示実線で示す位
置に配置する場合には、露光の際はレンズ１４ｂは不要
である。しかし、破線位置＊２にホログラム２０を配置
する場合には、露光の際もレンズ１４ｂを配置する。ま
た、破線位置＊１にホログラム２０を配置する場合に
は、露光の際、レンズ１４ａ，１４ｂは不要である。

【００４１】図３は、ホログラム露光時の光の利用率を
向上するためと、点光源の開口数ＮＡを所定の値に設定
するために、ピンホールアレイＰＨの前面にマイクロレ
ンズアレイ２４を設置した状態を示すもので、この状態
でホログラム露光を行うようにする。マイクロレンズア
レイ２４のレンズピッチはピンホールアレイＰＨの開口
ピッチと同じとする。

【００４２】図４はこの発明の第２実施例を示すもの
で、この場合はホログラム２０として反射型ホログラム
を用いるようにしている。すなわち、この場合は、ホロ
グラム２０を挟んでピンホールアレイＰＨの反対側から
参照光をホログラム２０に入射するようにしている。な
お、この図４に示すタイプにおいても、破線位置＊１，
＊２にホログラムを配置するようにしてもよい。勿論、
この実施例においても、ホログラム２０は、先の第１実
施例と同様、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。

【００４３】また、この図の実施例では、ピンホールア
レイＰＨの各ピンホールを通過する光を接眼レンズ１７
を介して１対１で光検出器アレイ９の各光検出器に結像
するようにしている。この場合、ピンホールアレイＰＨ
のピンホールのピッチと光検出器アレイ９の光検出器の
ピッチは同一である必要はなく、接眼レンズ１７の倍率
に対応して各々のピッチを設定すればよい。

【００４４】図５はこの発明の第３実施例を示すもので
あり、この第３実施例は先の図４の変形例であり、図４
の実施例において、ホログラム２０を破線位置＊１に配
置した場合の特殊な例である。この第３実施例において
は、図４の接眼レンズ１７を削除すると共に、光検出器
アレイ９、ピンホールアレイＰＨおよびホログラム２０
を、図６に示すように、平板状の積層構造として、一体
的に構成している。以下、この一体化部分を積層構造ユ
ニット５０という。

【００４５】すなわち、積層構造ユニット５０は、図６
に示すように、ホログラム２０、透明光学基板（ガラス
基板）２５、偏光板２６、ガラス基板２７、ピンホール
アレイＰＨ、光ファイバー２８、光検出器アレイ９を有
し、これらの積層構造となっている。

【００４６】かかる図６に示す構成において、ホログラ
ム２０とピンホールアレイＰＨとは近接した位置関係に
あるので、ホログラム２０を透過する参照光がピンホー
ルアレイＰＨを介して光検出器アレイ９の検出面に入射
される可能性がある。また、ホログラムの特性によって
は、散乱光や副次回折光が再生されるので、同様にこれ
らの光がピンホールアレイＰＨを介して光検出器アレイ
９の検出面に入射される可能性がある。

【００４７】これらを防止するために、ガラス基板２５
と２７の間に偏光板２６を配設するとともに、参照光を
偏光板２６によって遮断される側の直線偏光とするよう
にしている。

【００４８】図５、図６に示す構成においては、ホログ
ラム２０によって再生された点光源光は１／４波長板２
９の作用によって円偏光に変換されると共に、テレセン
トリック光学系レンズ１４ａ、１４ｂによって被計測物
体７の検査面上に結像する。被計測物体７で反射された
光は、前記同様にして、レンズ１４ｂ，１／４波長板２
９、レンズ１４ａを介してピンホールアレイＰＨのピン
ホールで結像する。なお、この際、被計測物体７で反射
された円偏光は１／４波長板２９の作用により参照光と
垂直な方向の直線偏光となるため、偏光板２６を通過す
ることができる。ピンホールに入射した光は光ファイバ
ー束２８を介して光検出器アレイ９の各光検出器に入射
される。

【００４９】かかる第３実施例においては、光検出器ア
レイ９、ピンホールアレイＰＨおよびホログラム２０を
平面上に積層して一体構成としているので、小型軽量且
つ堅牢な共焦点光学ユニットを実現できる。

【００５０】また、この第３実施例では、参照光を所定
の入射角を持つ平行光としかつ上記積層構造ユニット５
０をＸ−Ｙ方向に移動可能なように構成すれば、ピンホ
ールとピンホールの間の部分に対応する位置の３次元計
測を行うこともできる。

【００５１】さらにこの第３実施例では、ホログラム２
０が、その再生する点光源の距離がホログラムに近い、
謂ゆるイメージホログラムであるため、参照光の入射角
度選択性が高い。すなわち、参照光の空間コヒーレンス
や角度の許容度が大きいので、空間コヒーレンスの低い
光源を採用することができ、光源の位置ズレに対しても
許容度の高い構成となる。

【００５２】図７は上記積層構造ユニット５０のホログ
ラム２０を露光する際の構成を示すもので、まず、ガラ
ス基板２７の片面にピンホールアレイマスクＰＨを形成
すると共に、ガラス基板２５の片面にホログラム材２０
を塗布する。そして、この状態でピンホールアレイＰＨ
側から平行光を入射すると共に、ホログラム２０側から
参照光を入射することにより、ピンホールアレイＰＨか
ら出射される光をホログラム２０に記録する。但し、こ
の際、平行光と参照光との直線偏光の方向が異なれば露
光ができないので、これら双方の光は共に偏光板２６を
透過する方向の直線偏光にする。勿論、ホログラムを再
生する時の参照光は、前述したように、偏光板２６を透
過してピンホールに入射されないように、偏光板２６で
吸収される方向の直線偏光とする。

【００５３】なお、上記積層構造ユニットのホログラム
２０を露光する際、図８に示すように、マイクロレンズ
を２４を配置することにより、光の利用率を向上させる
とともに、点光源の開口数ＮＡを所望の値に設定するよ
うにしてもよい。

【００５４】図９は上記積層構造ユニット５０の変形例
を示すもので、この場合は光ファイバー２８とピンホー
ルアレイＰＨの間にマイクロレンズアレイ２４を配置す
るようにしている。

【００５５】図１０も上記積層構造ユニットの変形例を
示すもので、この場合は光検出器アレイ９とピンホール
アレイＰＨの間に平板型のマイクロレンズアレイ２４を
配置するようにしている。この場合は、平板型マイクロ
レンズアレイ２４と光検出器アレイ９との間に充分な密
着性が得られるので、光ファイバー２８を省略するよう
にしている。

【００５６】図１１はこの発明の第４実施例を示すもの
で、この場合はホログラム２０として、ＵＳＰ４６４３
５１５号に示されるような、エッジイルミネイテッドホ
ログラムを用いるようにしており、参照光はホログラム
２０のガラス基板の側面から入射させることができる。
図１２は、図１１の積層構造ユニット７０の詳細構成を
示すもので、エッジイルミネイテッドホログラム２０、
ガラス基板２９、ピンホールアレイＰＨ、光ファイバー
２８および光検出器アレイ９から構成されている。

【００５７】この第４実施例においては、参照光がホロ
グラム側面から入射される点のみが他の実施例と異な
り、それ以外は先の実施例と全く同様に動作する。な
お、この実施例においても、ホログラム２０を図示破線
位置＊１，＊２，＊３に配置するようにしてもよい。

【００５８】かかる第４実施例においては、参照光をホ
ログラムのガラス基板の側面から入射させることができ
るので、共焦点光学装置をさらに小型化できる。すなわ
ち、テレセントリック系のレンズ１４ａ，１４ｂは、収
差などの特性を改善するために通常は多群、複数枚構成
になっているが、先の図１，図４に示した構成におい
て、参照光のホログラムによる反射光や透過光が直接こ
れらのレンズや開口絞りに入射されないようにするため
には、これらテレセントリック系の各光学部品をある程
度の間隔を持って配置する必要がある。これに対し、上
記エッジイルミネイテッドホログラムを用いた場合は、
ホログラムでの反射光や透過光の角度が非常に浅いの
で、上記テレセントリック系の各光学部品の間隔を詰め
て配置することができ、より装置を小型化することが可
能になる。

【００５９】また、上記図１２の積層構造ユニット７０
においては、参照光のホログラム２０への入射角が浅い
ので、その反射光は通常はピンホールＰＨに入射されな
い。また、仮に、該反射光がピンホールに向かったとし
ても、ピンホール側のガラス界面への入射角度が浅いの
で、臨界角となった光は全反射し、ピンホールには入射
されない。よって、ホログラム２０の散乱光や副次回折
光の影響が少なければ、先の図６や図９に示した実施例
を用いた偏光板２６が不要になるという利点も持つ。

【００６０】図２２は、図１２の積層構造ユニット７０
の変形であり、反射型エッジイルミネイテッドホログラ
ムになっている。ホログラム２０を透過する参照光、あ
るいはホログラムの散乱光、副次回折光を遮断するため
に偏光板２６を配している。さらに１／４波長板１６も
積層構造としてガラスＣに密着させ、一体化している。

【００６１】これら積層構造ユニット７０において、ホ
ログラム２０は透過型あるいは反射型であるが、参照光
がエバネッセント波によるエッジイルミネイテッドホロ
グラムにしてもよい。

【００６２】また、上記積層構造ユニットにおいて、積
層する部品の間に光学マッチングのための屈折液を充填
し、不要な反射、屈折を防止することが有効である。

【００６３】また、図６、図１２の各積層構造ユニット
において、ピンホールアレイＰＨと光検出器アレイ９と
の間に適当な密着度、すなわち隣接ピンホールからの迷
光が光検出器に入射されない密着性が得られるのであれ
ば、光ファイバー２８を省略するようにしてもよい。

【００６４】図１３はこの発明の第５実施例を示すもの
で、この場合は先の図２１に示した構成に本発明を適用
するようにしている。

【００６５】この図１３の実施例においては、先の図２
１に示した構成に対し、前記と同様の作用をなすホログ
ラム２０をガラス基板４１を挟んでニポウ型（Nipkow）
ピンホール基板１２の下に配すると共に、ピンホール基
板１２の回転中心軸上に拡散球面波を発生する点光源を
４２を配置し、この光源４２から参照光をホログラム２
０に入射するようにしている。ピンホール基板１２の回
転中心軸上に配置される点光源４２を得るために、光を
レンズ４３によって集光して、ピンホール４４を通過さ
せるようにしており、ピンホール４４はピンホール基板
１２の回転中心軸上に配置する。

【００６６】このように、拡散球面波の光源４２をピン
ホール基板１２の回転軸に配置するようにしてるので、
ホログラムが回転されたとしても、ホログラム２０の同
じ半径距離を有する各位置では常に同じ入射角度を持つ
球面波が入射されることになり、ホログラムからの再生
光が回転によって変化することはない。

【００６７】かかる構成においては、ホログラム２０に
直線偏光を有する拡散球面波の参照光が入射されると、
ホログラム２０は、前記同様、ニポウ型（Nipkow）ピン
ホール基板１２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。該再生された光は１／４波長板１
６によって円偏光に変換されると共に、レンズ１４ａ，
開口絞り１５およびレンズ１４ｂによるテレセントリッ
ク光学系によって移動ステージ８上の被計測物体７上に
結像される。被計測物体７で反射された光は１／４波長
板１６によってその偏光面を９０゜回転されると共に、
レンズ１４ａ，１４ｂによって集光されてピンホール基
板１２の同じピンホールを通過する。ピンホール基板１
２を通過した光は、偏光板１８を介して接眼レンズ１７
に入射され、接眼レンズ１７によって光検出器アレイ９
の光検出器上に結像される。なお、偏光板１８は、参照
光のホログラム２０での透過光、散乱光、副次回折光が
ピンホール基板１２の各ピンホールを介して光検出器ア
レイ９に入射されないように設けられたもので、参照光
の偏光方向は偏光板１２で吸収されるように設定されて
いる。

【００６８】かかる実施例によれば、先の図２１に示し
た従来構成に比べ、光源（参照光）の利用率が格段に向
上すると共に、偏光ハーフミラー１１（図２１）による
収差も考慮する必要がなくなる。さらに、従来構成のよ
うに、ピンホール基板１２の背後から光を投射して点光
源を作り同一のピンホール基板の背後で受光するのでは
なく、ピンホール基板を通過した光と等価な点光源をホ
ログラムによって作り出すので、ピンホール基板１２の
反射光による観測信号のＳ／Ｎ比の悪化がない。

【００６９】図１４および図１５は、それぞれ図１３の
実施例で用いるホログラム２０を露光する際の構成を示
すもので、図１４はホログラム２０の基板全体を一括で
露光する場合を示し、図１５は分割露光する場合を示し
ている。

【００７０】図１４においては、ニポウ型ピンホール基
板１２、ガラス基板４１およびホログラム２０を積層し
た状態で、回転軸上の適宜位置に配した点光源４２から
球面波を参照光としてホログラム２０に一括照射すると
共に、平行光を物体光としてピンホールに一括照射する
ことにより、ホログラム２０を一括露光するようにして
いる。

【００７１】図１５においては、ニポウ型ピンホール基
板１２、ガラス基板４１およびホログラム２０を積層し
た状態で、回転軸上の適宜位置に配した点光源４２から
球面波を参照光としてホログラム２０の一部領域に照射
すると共に、この一部領域に対し平行物体光を照射する
ことにより、ホログラムの一部領域を露光する。次に、
基板全体を回転させることにより露光位置を変え、同様
の露光処理を実行する。このようにして、何回かに分け
てホログラムを露光する。なお、部分露光の際、未露光
領域および既に露光を終了した領域は、マスクで覆って
露光しないようにすることが必要である。

【００７２】図１６は上記図１３に示した第５実施例の
変形例であり、ホログラム２０をニポウ型ピンホール基
板１２から離して配置することにより、参照光のホログ
ラム２０での透過光がピンホール基板１２のピンホール
に入射されてこれが光検出器で観測されたり、あるいは
参照光がピンホール基板１２のピンホール以外の所で反
射されてこれらピンホールを通過して光検出器で観測さ
れたりすることを防止し、これにより先の図１３の実施
例における１／４波長板１６、偏光板１８を省略するよ
うにしている。勿論、図１６において、参照光は直線偏
光にする必要はなく、またホログラム２０の回転軸とピ
ンホールアレイ１２の回転軸は共通であり、これらは完
全に同期して回転する。

【００７３】なお、上記図１６の実施例では、ピンホー
ル基板１２とホログラム２０を共通の回転軸に固定する
ようにしたが、これらピンホール基板１２とホログラム
２０を共通の円筒に配設するようにしてもよい。

【００７４】図１７〜図１９はこの発明の第６実施例を
示すもので、透過型の共焦点光学装置に本発明を適用す
るようにしている。図１７は、３次元計測時の構成を示
すもので、図１８はホログラム露光時の構成を示すもの
である。

【００７５】ホログラム露光の際は、図１８に示すよう
に、ピンホールアレイＰＨ、レンズ１４ａ，１４ｂおよ
びホログラム２０を図１７と同一位置関係に配置すると
共に、ピンホールアレイＰＨに物体光を照射し、さらに
ホログラム２０に対し参照光を入射する。これにより、
ピンホールアレイＰＨの各ピンホール位置に配した点光
源像がレンズ１４ａ，１４ｂを介してホログラム２０に
入射された光を、参照光によってホログラム２０に記録
する。

【００７６】そして、３次元計測の際は、図１７に示す
ように、検査面に被計測物体７を配置するとともに、ホ
ログラム露光時の参照光と共役な光、すなわち参照光と
逆の方向に伝搬する光を、参照光としてホログラム２０
に入射する。この参照光によってホログラム２０は、図
１７に示すように、検査面で焦点を結び、かつピンホー
ルアレイＰＨでも焦点を結ぶ光、すなわち記録時と逆の
方向に進む光を再生する。

【００７７】したがって、検査面に置かれた被計測物体
はホログラム２０の再生光により照射され、その透過光
がピンホールアレイＰＨを介して光検出器アレイ９に入
射されので、その入射光を光検出器で観察する。なお、
この実施例において、図１９に示すように、ホログラム
２０と検査面の間にリレーレンズ４５を配置するように
してもよい。

【００７８】この実施例によれば、光源をホログラムに
置換することにより顕著な小型軽量化がなされ、かつ従
来装置で必要な投光側のピンホール、結像レンズおよび
それらの位置合わせが不要となる。また、光源光の利用
率も格段に向上する。

【００７９】図２３はこの発明の更に別の実施例を示す
ものであり、この実施例ではピンホールアレイＰＨを削
除し、その位置にガラス基板２５を配設している。ま
た、ホログラム２０、ガラス基板２５、および光検出器
アレイ９を平板状の積層構造として、一体的に構成して
いる。

【００８０】この実施例において、ホログラム２０の露
光の際は、例えば、光検出器アレイ９の位置にピンホー
ルアレイ（光検出器アレイの各光検出器の位置とピンホ
ールアレイの各ピンホールの位置が１対１に対応してい
る）を配置した状態で例えば図３に示すような平行光を
ピンホールアレイに入射し、この状態で参照光をホログ
ラムに入射することにより、光検出器アレイ９の各光検
出器の位置にあたかも点光源があるような露光を行う。

【００８１】したがって、この図２３に示す実施例にお
いては、参照光がホログラム２０に入射されると、光検
出器アレイ９の各光検出器の位置に点光源が存在するの
と等価な光がホログラム２０によって再生され、該再生
された光はレンズ１４ａ、開口絞り１５、レンズ１４ｂ
を介して移動ステージ８上の被計測物体７上に結像され
る。被計測物体７で反射された光はレンズ１４ｂ、開口
絞り１５、レンズ１４ａ、ホログラム２０、ガラス基板
２５を介して光検出器アレイの９の各光検出器位置で結
像される。

【００８２】図２４は、先の図７に示した積層構造ユニ
ット５０から偏光板２６を削除した積層構造ユニット８
０を示すもので、また先の図１３に示した積層構造ユニ
ット（ニポウ型ピンホール基板１２、ガラス基板４１、
ホログラム２０）にも対応するもので、この積層構造ユ
ニット８０は先の各実施例で示した各積層構造ユニット
の最も基本的の構成である。

【００８３】この積層構造ユニット８０は、基本的には
ピンホールと同じ作用をなすものであるが、発光作用は
ホログラム２０によって行い、受光作用をピンホールア
レイＰＨによって行っている。すなわち、点光源光は、
ピンホールに光を照射することにより発生させるのでは
なく、ホログラム２０によってこれと等価な光を再生す
る。

【００８４】この積層構造ユニット８０によれば、ホロ
グラム２０を用いて点光源光を発生させているので、前
述したように、光の利用効率を従来に比べ格段に向上さ
せるとともに、ピンホールアレイＰＨに入射する光源光
（図２０の光源１の光）がピンホール以外の部分で反射
して光検出器アレイ９（図１参照）に入射されるのを好
適に防止することが可能になる。

【００８５】なお、上記各実施例においては、Ｚ方向の
移動走査を行うべく移動ステージ８を設け、被計測物体
７をＺ方向に移動可能な構成としたが、共焦点光学装置
全体をＺ方向に移動可能なように構成するようにしても
よく、あるいはテレセントリック光学系の対物レンズ１
４ａ，１４ｂをＺ方向に移動可能なように構成してもよ
い。また、テレセントリック光学系においては、その倍
率は等倍、拡大、縮小の何れでもよい。

【００８６】また、上記各実施例で用いたピンホールア
レイは不要な反射を防止する目的で遮光部分の反射率が
低いことが望ましく、例えばＣｒ2Ｏ3／Ｃｒ／Ｃｒ2Ｏ3
の３層膜が好適である。

【００８７】また、上記各実施例で用いたピンホールア
レイの開口径と開口のピッチは他の共焦点光学系におけ
るパラメータと同様に、例えば開口ピッチが開口径の１
０倍以上にするのが十分な共焦点効果を得るために適し
ている。また、開口径の大きさは他の共焦点光学系にお
けるパラメータと同様にテレセントリック光学系の対物
レンズ１４ａ，１４ｂの回折限界を考慮して決定すれば
よい。

【００８８】また、上記各実施例で用いたホログラム２
０は、ホログラム材をガラス基板に塗布したものを用い
るようにしてもよい。この場合、ホログラム面あるいは
ガラス基板面での光の多重反射を防ぐ目的でホログラム
ガラス基板を光軸に対して斜めになるように配置するよ
うにしてもよい。

【００８９】また、上記各実施例で用いたホログラム２
０は、ホログラム材をテレセントリック光学系の対物レ
ンズ１４ａあるいは１４ｂに塗布し、レンズ自体をホロ
グラム基板としてもよい。

【００９０】また、上記各実施例における光検出器アレ
イ９としては、ＭＯＳ型あるいはＣＣＤ型のエリアセン
サが好適である。

【００９１】また、各実施例において、参照光、物体光
は平行光である必要はなく、拡散光でもよい。特に、上
記図１，図４，図５，図１１，図１７に示す実施例にお
いては、参照光として平行面光線を用いるようにした
が、走査型のスリット光を用いるようにしてもよい。

【００９２】また、上記各実施例において、ホログラム
再生時の参照光はホログラム２０の再生に必要な空間、
時間コヒーレンスをもった電磁波なら何れのコヒーレン
スをもった電磁波でもよい。例えば、上記図４、図５、
図１３、図１６に示したような反射型ホログラムを採用
する場合、反射型ホログラムの波長選択性から参照光は
時間コヒーレンス（単色性）の低い参照光を採用するこ
とができる。また、上記図５、図１２、図１３に示した
ようにイメージホログラムを採用する場合、イメージホ
ログラムの角度選択性から空間コヒーレンスの低い参照
光光源を採用できる。したがって、参照光用光源として
は、空間、時間コヒーレンスともに高いレーザ、空間、
時間コヒーレンスともに低い水銀灯やタングステンラン
プ、その他ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオー
ド、レーザダイオードなどから、ホログラム特性にあわ
せて必要な空間、時間コヒーレンス、波長をもつ光源を
選択するようにすればよい。

【００９３】さらに、上記図１、図４、図１２、図１
６、図１７に示す実施例において、設計上、ホログラム
２０を透過する参照光またはホログラム２０の散乱光や
副次回折光が光検出器アレイ９の検査面に入射される可
能性があるときには、他の実施例と同様、偏光板および
１／４波長板を採用すればよい。また、これら偏光板お
よび１／４波長板の配設位置は任意であり、偏光板はピ
ンホールアレイＰＨと光検出器アレイ９の間に配設する
ようにしてもよいし、ホログラム２０とピンホールアレ
イＰＨの間に配置するようにしてもよい。１／４波長板
はホログラム２０と検査面の間であれば何処に配置して
もよい。

【００９４】また、図２３に示した、ピンホールアレイ
を省略した積層構造ユニット５０を他の図１、図２、図
４、図５、図１１、図１３、図１６、図１７に示した実
施例に適用するようにしてもよい。

【００９５】さらに、上記各実施例において、被計測物
体で反射された光を検出するのではなく、被計測物体に
投射された光によって被計測物体自身が発生する蛍光を
検出するようにしてもよい。この際、蛍光の波長以外の
光を遮断する目的で、蛍光の波長を透過するバンドパス
フィルタをピンホールアレイＰＨと光検出器アレイ９の
間、あるいはホログラム２０とピンホールアレイＰＨの
間に配置するようにしてもよい。

【００９６】また、共焦点光学系の各構成要素はー例を
示したもので、上記実施例に示したものと同一の機能を
達成できるものであれば、他の構成を採用するようにし
てもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ホログラムによって点光源光と等価な光を再生し、ホロ
グラムを点光源アレイおよびハーフミラーとして機能さ
せるようにしたので、点光源用のピンホールアレイと受
光用のピンホールアレイとの位置合わせが不要になる。
またホログラムにはハーフミラーのような厚さがないの
で、光学的収差や対物レンズとの位置的な干渉が非常に
少なくなる。

【００９８】また、ホログラムの回折効率は任意に設定
できるので、これを例えば５０％程度に設定すれば、従
来のピンホール方式にくらべて光源光の利用効率が格段
に向上する。また、ピンホールアレイに入射する光源光
がピンホール以外の部分で反射して観察されていた従来
の不具合を確実に防止することができる。

【００９９】また、光検出器アレイ、開口アレイ、ホロ
グラムを平面上に積層して一体構成とするようにすれ
ば、小型、軽量かつ堅牢な共焦点光学ユニットを実現で
き、高速移動走査にも耐えられる。また、ホログラムは
光検出器アレイと検査面の間に配設すればよいので、設
計の自由度が非常に大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す図。

【図２】第１実施例のホログラムを露光する際の構成を
示す図。

【図３】ピンホールアレイの前面にマイクロレンズアレ
イを配置した図。

【図４】この発明の第２実施例を示す図。

【図５】この発明の第３実施例を示す図。

【図６】第３実施例の積層構造ユニットの詳細構成を示
す図。

【図７】上記積層構造ユニットの製造法を説明する図。

【図８】上記積層構造ユニットの他の製造法を説明する
図。

【図９】上記積層構造ユニットの他の例を示す図。

【図１０】上記積層構造ユニットの更に別の例を示す
図。

【図１１】この発明の第４実施例を示す図。

【図１２】第４実施例に用いられる積層構造ユニットの
詳細を示す図。

【図１３】この発明の第５実施例を示す図。

【図１４】第５実施例に用いられるホログラムの露光手
法を説明する図。

【図１５】第５実施例に用いられるホログラムの他の露
光法を説明する図。

【図１６】第５実施例の変形例を示す図。

【図１７】この発明の第６実施例を示す図。

【図１８】第６実施例に用いられるホログラムの露光法
を示す図。

【図１９】第６実施例の変形例を示す図。

【図２０】従来技術を示す図。

【図２１】他の従来技術を示す図。

【図２２】積層構造ユニットの他の例を示す図。

【図２３】この発明の更に別の実施例を示す図。

【図２４】積層構造ユニットの他の例を示す図。

【符号の説明】

ＰＨ…ピンホールアレイ４…ハーフミラー５…レンズ６…開口絞り７…被計測物体８…移動ステージ９…光検出器アレイ１４…レンズ１５…開口絞り２０…ホログラム２４…マイクロレンズアレイ３０…３次元計測部４０…移動制御部５０…積層構造ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口と、所定の検査点上に配設される被計測物体と、前記開口位置を第１の集光位置とし、前記検査点位置を
第２の集光位置とするよう光を導光する光学手段と、ホログラムの参照光用の光源と、前記開口と検査点との間の所定位置に配設され、前記光
源からの光を参照光として、前記開口から出射される点
光源光がこの所定位置を通過する際の光と等価な光を再
生するホログラムと、前記開口を挟んで前記光学手段と反対側に配設され、前
記開口を通過した光を検出する光検出器と、を具え、前記被計測物体で散乱された前記ホログラム再生光を前
記ホログラム、光学手段及び開口を介して前記光検出器
に入射するようにしたことを特徴とする共焦点光学装
置。
【請求項２】２次元配置された複数の開口を有する開口
アレイと、所定の検査面上に配設される被計測物体と、前記開口アレイ位置を第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光学手段
と、ホログラムの参照光用の光源と、前記開口アレイと検査面との間の所定位置に配設され、
前記光源からの光を参照光として、前記開口アレイの各
開口から出射される各点光源光がこの所定位置を通過す
る際の光と等価な光を再生するホログラムと、前記開口アレイを挟んで前記光学手段と反対側に配設さ
れ、前記開口アレイの各開口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、前記被計測物体で散乱された前記ホログラム再生光を前
記ホログラム、光学手段および開口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こと
を特徴とする共焦点光学装置。
【請求項３】前記開口アレイの各開口を通過した光を前
記光検出器アレイの各光検出器に導く接眼レンズを更に
具えることを特徴とする請求項２記載の共焦点光学装
置。
【請求項４】２次元配置された複数の開口を有する開口
アレイと、所定の検査面上に配設される光透過性を有する被計測物
体と、前記開口アレイ位置を第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光学手段
と、ホログラムの参照光用の光源と、前記検査面上の被計測物体を挟んで前記光学手段と反対
側の所定位置に配設され、前記光源からの光を参照光と
して前記開口アレイの各開口から出射される点光源光が
前記所定位置を通過する際の光と逆向きの光と等価な光
を再生するホログラムと、前記開口アレイを挟んで前記光学手段と反対側に配設さ
れ、前記開口アレイの各開口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、前記被計測物体を透過した前記ホログラム再生光を前記
光学手段および開口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ことを特徴とする共
焦点光学装置。
【請求項５】前記ホログラムで反射または透過した光が
前記被計測物体の検査面および前記光検出器の検出面に
向かわないように前記参照光の入射角度が設定されてい
る請求項１、２または４記載の共焦点光学装置。
【請求項６】前記開口アレイとホログラムを積層して一
体にしたことを特徴とする請求項２記載の共焦点光学装
置。
【請求項７】前記開口アレイと光検出器アレイの間にレ
ンズアレイを設け、該レンズアレイ、開口アレイおよび
ホログラムを積層して一体にしたことを特徴とする請求
項２記載の共焦点光学装置。
【請求項８】前記開口アレイの各開口から光検出器アレ
イの各光検出器まで検査光を導くための光ファイバー束
を更に具えることを特徴とする請求項２記載の共焦点光
学装置。
【請求項９】前記参照光は直線偏光であり、前記ホログ
ラムと被計測物体との間に１／４波長板を設けると共
に、前記ホログラムと光検出器アレイとの間に偏光板を
設けるようにしたことを特徴とする請求項２記載の共焦
点光学装置。
【請求項１０】複数の光検出器を２次元配置した光検出
器アレイと、所定の検査面上に配設される被計測物体と、前記光検出器アレイの各光検出器位置を第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
導光する光学手段と、ホログラムの参照光用の光源と、前記光検出器アレイと光学手段との間に配設され、前記
光源からの光を参照光として、前記光検出器アレイの各
光検出器位置から出射される点光源光と等価な光を再生
するホログラムと、を具え、前記再生されたホログラム再生光を前記光学手段を介し
て被計測物体に照射するとともに、該被計測物体で散乱
されたホログラム再生光を前記光学手段およびホログラ
ムを介して前記光検出器アレイの各光検出器に入射する
ようにしたことを特徴とする共焦点光学装置。
【請求項１１】前記ホログラムと光検出器アレイはガラ
ス基板が介在されて積層されている請求項１０記載の共
焦点光学装置。
【請求項１２】複数の開口が２次元配置された開口アレ
イと、この開口アレイ下に積層されるガラス基板と、このガラス基板下に積層され、参照光が入射されると前
記開口アレイの各開口から出射される点光源光と等価な
光を再生するホログラムと、を具え、前記開口アレイとホログラムによってピンホー
ルの作用をなすようにしたことを特徴とする光学装置。