JPH0436603A - 光学式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学系によって結像された画像から測定対象
物の寸法などを測定する光学式測定装置に関する。詳し
くは、測定対象物に照射された光を受光素子からなるセ
ンサで受光して電気信号に変換し、この信号に基づき、
フォーカスを自動的に調整するとともに、測定対象物の
寸法測定、位置判別、形状判別などを行う光学式測定装
置に関する。

〔背景技術〕

測定対象物に光を照射し、その光に基づいて測定対象物
の画像を結像させ、その画像から測定対象物の寸法など
を測定する装置として、例えば、工具顕微鏡や投影機な
どの光学式測定装置か知られている。

この種の光学式測定装置、例えは投影機では、スクリー
ン上に結像された画像のエツジをヘアーラインに位置さ
せながら測定対象物の寸法などを測定する必要かある。

しかし、この場合、まず、画像のフォーカスを一致させ
なければならない上、画像のエツジをヘアーラインに正
確に一致させなければならないので、測定作業が煩雑で
能率的でない。しかも、画像のエツジをヘアーラインに
一致させるにも、測定者によって個人差が生じやすい。

そこで、これらの点を解決するために、従来の投影機の
中には、オートフォーカス機構を設けるとともに、測定
対象物との相対移動時に画像のエツジを自動的に検出す
るエツジ検出機構を組み込んだものか開発されている。

ここで、オートフォーカス機構としては、投影レンズを
挟んだ両側に一対の測距用対物レンズを配置した三角測
距式のオートフォーカス機構か一般的に利用されている
。また、エツジ検出機構としては、光電変換素子を利用
し、この光電変換素子と測定対象物とを相対移動させた
ときに、画像の明部と暗部とに基づてい光電変換素子か
ら出力される信号を取り出し、この信号から測定対象物
のエツジを検出する構造か一般的に利用されている。

従って、オートフォーカス機構によって画像のフォーカ
スか自動的に調整されるとともに、光電変換素子と測定
対象物とを相対移動させれば、その画像のエツジが自動
的に検出されるので、測定作業を能率的にかつ個人差な
く行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来のものは、オートフォーカス機構とエツ
ジ検出機構とを別々に構成していたため、次のような欠
点がある。

■オートフォーカス機構およびエツジ検出機構を別々に
構成しなければならないので、構造が複雑化し、部品点
数か多く必要である。

■このことは、コストアップにつながるばかりでなく、
装置の大型化につながる。また、組み立てや調整に時間
かかかる上、装置としての信頼性に欠ける要因につなが
る。

■特に、オートフォーカス機構を設ける場合、投影レン
ズを挟んだ両側に一対の測距用対物レンズを配置しなけ
ればならないため、つまり、測定対象物の上方両側に一
対の測距用対物レンズを配置しなければならないため、
視野が制限される上、測定対象物の脱着操作にも支障が
生じやすい。

ここに、本発明の目的は、このような従来の問題を全て
解消し、安価かつ小型にでき、しかも、測定対象物の脱
着操作にも支障をきたすことがない光学式測定装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そのため、本発明では、エツジ検出機構を構成するセン
サを利用してオートフォーカス機構を構成することによ
り、上記目的を達成しようとするものである。

具体的には、測定対象物に光を照射しその光に基づく測
定対象物の画像を結像させる光学系を有し、この光学系
と測定対象物とを相対移動させながら結像された画像か
ら測定対象物の寸法などを測定する光学式測定装置にお
いて、外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素
子と同心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、
かつ、これら内側受光素子および外側受光素子のいずれ
か一方が円周方向に少なくとも４個以上に等分割された
分割受光素子によって構成されたセンサと、このセンサ
に前記測定対象物に照射された光を結像させる結像レン
ズと、前記センサの内側受光素子の出力と外側受光素子
の出力との差に対応した信号を出力する変位検出回路と
、この変位検出回路からの出力に基づき前記測定対象物
と光学系上を光学系の焦点深度方向へ相対移動させると
ともに、変位検出回路からの出力が基準値に達したとき
に前記相対移動を停止させる焦点位置調整装置と、前記
センサの分割受光素子のうち直径方向に対向する２つの
分割受光素子の出力の差が所定（直を越えたときに領域
信号を出力する領域信号発生回路と、この領域信号発生
回路から領域信号が出力されていることを条件として前
記変位検出回路からの出力か基準１直に達したときにエ
ツジ信号を出力するエツジ信号発生回路と、を具備した
ことを特徴とす、る。

また、測定対象物に光を照射しその光に基づく測定対象
物の画像を結像させる光学系を有し、この光学系と測定
対象物とを相対移動させながら結像された画像から測定
対象物の寸法なとを測定する光学式測定装置において、
外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素子と同
心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、
これら内側受光素子および外側受光素子が円周方向に少
なくとも２個以上に等分割された内側分割受光素子およ
び外側分割受光素子によって構成されたセンサと、この
センサに前記測定対象物に照射された光を結像させる結
像レンズと、前記センサの内側受光素子の出力と外側受
光素子の出力との差に対応した信号を出力する変位検出
回路と、この変位検出回路からの出力に基づき前記測定
対象物と光学系とを光学系の焦点深度方向へ相対移動さ
せるとともに、変位検出回路からの出力か基準値に達し
たときに前記相対移動を停止させる焦点位置調整装置と
、前記センサの分割受光素子のうち同一側でかつ直径方
向に対向する２つの分割受光素子の出力の差が所定値を
越えたときに領域信号を出力する領域信号発生回路と、
この領域信号発生回路から領域信号が出力されているこ
とを条件として前記変位検出回路からの出力が基準値に
達したときにエツジ信号を出力するエツジ信号発生回路
と、を具備したことを特徴とする。

〔作　用〕

画像のフォーカスが一致した状態において、センサの内
側受光素子の出力と外側受光素子の出力との差に対応し
た信号が基準値になるように、予め、内側受光素子と外
側受光素子との面積を設定、あるいは、−刃側の出力に
係数を乗して両出力を電気的に調整しておく。

この状態において、測定対象物かフォーカス位置より遠
方にあれば外側受光素子の受光量か増加し、逆に、測定
対象物かフォーカス位置より手前にあれば外側受光素子
の受光量が減少するので、両出力の差は基準値に対して
変動する。すると、焦点位置調整装置によって、測定対
象物と光学系とが焦点深度方向へ相対移動され、フォー
カス位置で停止される。つまり、フォーカスか自動的に
調整される。

また、測定対象物と光学系との相対移動によって測定対
象物のエツジの像（例えは、暗部の像）がセンサを横切
ると、分割受光素子のうち直径方向に対向する２つの分
割受光素子の出力の差が次第に増大していく。やがて、
その差が所定値を越えると、領域信号か出力される。

このとき、はじめに外側受光素子の受光量か減少し、そ
の後、内側受光素子の受光量か減少していく。やがて、
エツジの像がセンサの中心に達したときに、内側受光素
子の出力と外側受光素子の出力との差が基準値になるの
で、この時点で、エツジ信号が出力される。つまり、測
定対象物のエツジが検出される。

〔実施例〕

以下、本発明を顕微鏡に適用した実施例について図面を
参照しなから説明する。

第１実施例 第１実施例を第１図〜第６図に示す。第６図は本実施例
の顕微鏡の概略構成を示している。同顕微鏡は、ハロゲ
ンランプからなる第１の光源１からの光を、コンデンサ
レンズ２、ハーフミラ−３および対物レンズ４を介して
載物台５上に載置された測定対象物６に照射し、その反
射光をハーフミラ−７および接眼レンズ８を介して観察
する構造である。ここに、光源１、レンズ２，４．８お
よびハーフミラ−３，７により、本実施例の光学系９が
構成されている。

前記対物レンズ４の光軸上には、ハーフミラ−１１か配
置されている。ハーフミラ−１１を通る光軸と直交する
位置には、コリメートレンズ１２を介してレーザダイオ
ードからなる第２の光Ｍ１３が配置されている。また、
前記対物レンズ４の光軸上には、センサ１４およびこの
センサ１４に前記反射光を結像させる結像レンズ１５か
配置されているっなお、センサ１４と結像レンズ１５と
の間には、マスク１６が配置されている。

前記センサ１４は、第１図に示す如く、前記対物レンズ
４の光軸を中心として同心状に配置された内側受光素子
２■および外側受光素子２２とを備える。内側受光素子
２１は、外周か円形の心円形状に形成されている。外側
受光素子２２は、輪帯状に形成され、かつ、互いに直行
するＸおよびＹ軸線を分割線として、円周方向に４個に
等分割された分割受光素子２２、〜２２．にょって構成
されている。これらの内側受光素子２１からの出力信号
および外側受光素子２２を構成する分割受光素子２２□
〜２２４からの出力信号は、アンプ２３．２４＋〜２４
４を介して増幅された後、信号処理回路２５へ与えられ
ている。

信号処理回路２５は、前記センサ１１の内側受光素子２
１の出力信号と外側受光素子２２の出力信号との差に対
応した信号を出力する変位検出回路３１と、測定対象物
６の傾きを検出する傾き検出回路４１と、前記外側受光
素子２２を構成する分割受光素子２２□〜２２．のうち
直径方向に対向する２つの分割受光素子の出力の差が所
定値を越えたときに領域信号を出力する領域信号発生回
路５１と、この領域信号発生回路５１から領域信号が出
力されていることを条件として前記変位検出回路３１か
らの出力信号か基準値に達したときにエツジ信号を出力
するエツジ信号発生回路としてのアンドゲート６１とか
ら構成されている。

前記変位検出回路３１は、前記各アンプ２４１〜２４４
を通じて入力される分割受光素子２２〜２２４からの出
力信号の和を演算する和演算器３２と、この和演算器３
２の出力信号に係数αを乗算する乗算器３３と、この乗
算器３３の出力信号と前記アンプ−２３を通じて入力さ
れる内側受光素子２１からの出力信号との差を演算する
差演算器３４と、この差演算器３４の出力信号と０の基
準レベルの信号とを比較し、出力信号か基準レベル信号
より小さいとき生信号を、出力信号か基準レベル信号よ
り大きいとき一信号を、両者が一致したとき一致信号を
それぞれ出力するコンパレータ３５とから構成されてい
る。

コンパレータ３５の出力は、焦点位置調整装置３６へ入
力されている。焦点位置調整装置３６は、前記載物台５
を対物レンズ４の光軸線方向へ移動させるモータＭ　ｚ
と、このモータＭ　ｚの駆動を制御するモータ駆動制御
回路３７とから構成されている。モータ駆動制御回路３
７は、前記コンパレータ３５からの信号に応じた方向ヘ
モータＭｚを駆動させるとともに、一致信号が与えられ
たときその駆動を停止させる。つまり、変位検出回路３
１からの出力に基づき前記測定対象物６と光学系９とを
光学系９の焦点深度方向へ相対移動させるとともに、変
位検出回路３１からの出力が基準値に達したときに前記
相対移動を停止させる前記傾き検出回路４１は、アンプ
２４１．２４２を通して入力される分割受光素子２２．
．２２２からの出力信号の和を演算する和演算器４２と
、アンプ２４３，２４４を通じて入力される分割受光素
子２２３＋　　２２１からの出力信号の和を演算する和
演算器４３と、アンプ２４１，２４４を通じて入力され
る分割受光素子２２＋＋　　２２４からの出力信号の和
を演算する和演算器４４と、アンプ２４２，２４３を通
じて入力される分割受光素子２２２　、　２２３からの
出力信号の和を演算する和演算器４５と、前記和演算器
４２．４３の出力信号の差を演算する差演算器４６と、
前記和演算器４４．４５の出力信号の差を演算する差演
算器４７とから構成されている。

ここで、各差演算器４６．４７からの出力信号は、前記
載物台５を対物レンズ４の光軸線に対してＸおよびＹ軸
方向へ傾斜させるモータＭｘ、Ｍｙの駆動を制御するモ
ータ駆動制御回路４８へ入力されている。モータ駆動制
御回路４８は、前記差演算器４６．４７からの出力に基
づきモータＭｘ、Ｍｙをその方向へ駆動させる。

前記領域信号発生回路５１は、アンプ２４．。

２４３を通じて入力される分割受光素子２２１゜２２３
からの出力信号の差を演算する差演算器５２と、アンプ
２４□、２４．を通じて入力される分割受光素子２２□
、２２４からの出力信号の差を演算する差演算器５３と
、各差演算器５２．５３からの出力信号を基準レベルの
信号Ｖｒｅｆ（＋）。

Ｖｒｅｆ（−）と比較し出力信号か基準レベルの信号範
囲内にないときに領域信号を出力するウィンドコンパレ
ータ５４，５５と、いずれかのウィンドコンパレータ５
４，５５から領域信号が出力された際その信号を前記ア
ンドゲート６１へ出力するオアーゲート５６とから構成
されている。

前記エツジ信号発生回路を構成するアンドゲート６１は
、前記オアーゲート５６を通じて前記いずれかのウィン
ドコンパレータ５４，５５から領域信号か出力されてい
る間において、前記コンパレータ３５から一致信号が出
力されたときのみ、エツジ信号を出力する。

ここて、アントゲート６１から出力されるエツジ信号は
、載物台５の移動に連動する変位検出装置７１に人力さ
れている。変位検出装置７１は、載物台５の移動量に応
してパルス信号を発生するエンコーダ７２と、このエン
コータ７２かう出力されるパルス信号を計数するカウン
タ７３と、このカウンタ７３の値を前記エツジ信号か与
えられたときにラッチするラッチ回路７４とから構成さ
れている。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、センサＩ４の内側受光素子２１から得られる信号
をＡ、外側受光素子２２を構成する各分割受光素子２２
１〜２２．から得られる信号を８１〜Ｂ、とすると、変
位検出回路３１の差演算器３４の出力信号Ｓは、 ５＝Ａ−α（Ｂ、　＝Ｅ３２　＋Ｂ３−”Ｂ、　）とな
る。ここで、第２図（Ａ）に示す如く、対物レンズ４の
焦点位置に測定対象物６か位置したとき、つまりフォー
カスか合ったとき、出力信号Ｓが基準値、ここではＯに
なるように、内側受光素子２１と外側受光素子２２を構
成する各分割受光素子２２１〜２２４との面積、あるい
は、乗算器３３の係数αを選択しておく。

また、ここで、外側受光素子２２を構成する分割受光素
子２２、〜２２４からの信号Ｂ１〜Ｂ４が互いに等しく
なるように、センサ１４の配置位置を調整し、センサ１
４の中心を光軸に一致させる。

（オートフォーカス動作） いま、第２図（Ｂ）に示す如く、対物レンズ４の焦点位
置に対して測定対象物６が遠方にあれば、外側受光素子
２２の受光量が増加するので、差演算器３４からは出力
信号Ｓ〈０かコンパレータ３５に与えられる。すると、
コンパレータ３５からは子信号がモータ駆動制御回路３
７へ与えられるので、そのモータ駆動制御回路３７を介
して載物台５が焦点位置に接近する方向ヘモータＭｚが
駆動される。これにより、対物レンズ４の焦点位置に測
定対象物６が達すると、つまりフォーカスか合うと、出
力信号Ｓが０になるので、モータＭｚの駆動か停止され
る。つまり、フォーカスか自動的に調整される。

逆に、第２図（Ｃ）に示す如（、対物レンズ４の焦点位
置に対して測定対象物６が手前にあれは、外側受光素子
２２の受光量か減少するので、差演算器３４からは出力
信号Ｓ〉０かコンパレータ３５に与えられる。すると、
コンパレータ３５からは一信号がモータ駆動制御回路３
７へ与えられるので、そのモータ駆動制御回路３７を介
して載物台５が焦点位置に接近する方向ヘモータＭｚが
、駆動される。これにより、対物レンズ４の焦点位置に
測定対象物６が達すると、つまりフォーカスか合うと、
出力信号Ｓが０になるので、モータＭＺの駆動が停止さ
れる。つまり、フォーカスが自動的に調整される。

（エツジ検出動作） いま、載物台５のＸ、　Ｙ軸方向への移動に伴って測定
対象物６のエツジ（例えば、暗部のエツジ）か、第３図
に示す如く、上方（第１図でＹ軸方向）へ移動する場合
を考えてみる。この場合、内側受光素子２１から得られ
る信号Ａは、第４図（Ａ）に示すように変化する。また
、外側受光素子２２を構成する各分割受光素子２２１〜
２２４から得られる信号Ｂ１〜Ｂ４は、第４図（Ｂ）に
示すように変化する。

すると、これらの分割受光素子２２１〜２２４から得ら
れた信号Ｂ１〜Ｂ４は、変位検出回路３１の和演算器３
２で加算され、続いて、乗算器３３で係数αが乗算され
た後、差演算器３４の一方の入力端子へ入力される。つ
まり、差演算器３４の一方の入力端子には、第４図（Ｃ
）に示す信号が入力される。その結果、差演算器３４は
、第４図（Ａ）に示す信号Ａと第４図（Ｃ）に示す信号
との差を演算し、その差を出力信号Ｓとして出力する。

つまり、第４図（Ｄ）に示す信号を出力する。

また、分割受光素子２２１，２２３から得られた信号Ｂ
ｌ、Ｂ３は差演算器５２に、分割受光素子２２□、２２
４から得られた信号Ｂ、２．Ｂ、は差演算器５３にそれ
ぞれ入力される。その結果、差演算器５２からは信号Ｂ
１．Ｂ３の差が出力信号Ｇ１としてウィンドコンパレー
タ５４に与えられる。また、差演算器５３からは信号Ｂ
２．Ｂ４の差が出力信号Ｇ２としてウィンドコンパレー
タ５５に与えられる。

ここでは、測定対象物６のエツジか例えば第１図中Ｙ軸
方向へ移動しているので、差演算器５２゜５３からの出
力信号Ｇ１．Ｇ２は、第４図（Ｅ）（Ｆ）に示すように
変化する。すると、各ウィンドコンパレータ５４，５５
は、差演算器５２，５３から与えられる出力信号Ｇ、、
Ｇ２と基準信号Ｖ　ｒｅｆ（＋）、　Ｖ　ｒｅｆ（−）
とを比較し、出力信号Ｇｌ＋０２が基準信号Ｖｒｅｆ（
↓）、　Ｖｒｅｆ（−）を越えている間だけＨレベルの
出力信号Ｒ１，Ｒ２を出力する。

これらの信号Ｒ１，Ｒ２は、オアーケート５６を通じて
アンドゲート６１の一方の入力端子に与えられる。従っ
て、アントゲート６１の一方の入力端子には、第４図（
Ｇ）に示す領域信号Ｒか入力される。

一方、前記差演算器３４から出力された出力信号Ｓは、
コンパレータ３５へ入力される。コンパレータ３５は、
差演算器３４からの出力信号Ｓか０の基準レベル信号に
対してクロスするときに、第４図（Ｈ）に示すパルス信
号Ｐをアンドゲート６１の他方の入力端子に与える。

アントゲート６Ｊは、両入力端子に与えられる信号がと
もにＨレベルのときに、第４図（Ｉ）に示すような、例
えばＩＯμｓｅｃのエツジ信号Ｅを出力する。これによ
り、カウンタ７３の計数値がラッチ回路７４にラッチさ
れる。つまり、測定対象物６のエツジか検出されたとき
のカウンタ７３の値がラッチされる。

（傾き補正動作） 例えば、第５図に示す如く、測定対象物６に傾きがあっ
た場合、分割受光素子２２１〜２２４における受光量が
互いに異なるので、これらの受光量の差がら測定対象物
６の傾きを求めることかできる。従って、その傾きを補
正すれば、測定対象物６の傾きを補正することができる
。

そこで、傾き検出回路４１では、和演算器４２において
分割受光素子２２．．２２□から得られた信号Ｂｌ、Ｂ
２の和を、和演算器４３において分割受光素子２２３，
２２４から得られた信号Ｂ３、Ｂ、の和を、和演算器４
４において分割受光素子２２１，２２４から得られた信
号Ｂｌ、Ｂ４の和を、和演算器４５において分割受光素
子２２２．２２３から得られた信号Ｂ２．Ｂ３の和を、
それぞれ演算する。

差演算器４６は、和演算器４２．４３の出力信号の差を
求め、その差ΔＸをモータ駆動制御回路４８へ与える。

また、差演算器４７は、和演算器４４．４５の出力信号
の差を求め、その差Δｙをモータ駆動制御回路４８へ与
える。これにより、モータ駆動制御回路４８は、その差
ΔＸ、Δｙに基づいて各モータＦＶＩ　ｘ　、　Ｍ　Ｖ
を駆動させ、その差ΔＸ、Δｙがなくなった時点でモー
タＭｘ　、　Ｍ　ｙの駆動を停止させる。

従って、本実施例によれば、１つのセンサ１４を利用し
て、フォーカスを自動的に調整することかできるととも
に、測定対象物６のエツジも検出することかできるので
、従来のようにオートフォーカス機構とエツジ検出機構
とを別々に構成する場合に比へ、構造を簡素化できると
ともに、部品点数を削減することかできる。このことは
、コストダンウかはかれるとともに、装置の小型化をは
かることかできる。また、組み立て調整か容易で、かつ
、装置としての信頼性を向上させることかできる。

特に、オートフォーカス機構を、センサ１４と、変位検
出回路３１と、焦点位置調整装置３６とから構成したの
で、従来のように投影レンズを挟んだ両側に一対の測距
用対物レンズを配置しな（でもよいので、視野が制限さ
れることがない上、測定対象物の脱着操作にも支障か生
じることもない。

また、外側受光素子２２を４個に等分割した分割受光素
子２２１〜２２４によって構成したので、これら分割受
光素子２２１〜２２．の出力信号の差がら測定対象物６
の傾きを検出することができ、かつ、モータＭｘ、Ｍｙ
によってその傾きを補正することができる。

しかも、分割受光素子２２、〜２２４の出力信号か互い
に等しくなるように、センサ１４を配置すれば、センサ
１４の中心を光軸に一致させることかできる。よって、
センサ１４の取り付は調整も簡単にできる。

なお、上記実施例では、測定対象物６のエツジか第１図
でＹ軸方向へ移動する場合について説明したが、測定対
象物か第１図でＸ軸方向へ移動する場合、あるいは、斜
めに移動する場合であっても、前記と同様に測定対象物
６のエツジを検出することができる。

第２実施例 第２実施例を第７図に示す。なお、同図の説明に当たっ
て、第１実施例と同一構成要件については、同一符号を
付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

本実施例では、第１実施例におけるセンサ１４、変位検
出回路３］、傾き検出回路４１および領域信号発生回路
５１を、センサ１４Ａ、変位検出回路１３１、傾き検出
回路１４１および領域信号発主回路１５１に変更した点
を除き、第１実施例と同一である。

前記センサ１４Ａは、第１実施例と同様に、前記対物レ
ンズ４の光軸を中心として同心状に配置された内側受光
素子２１および外側受光素子２２とを備える。内側受光
素子２１は、外周が円形で、かつ、Ｘ軸線を分割線とし
て、２個に等分割された半円状の内側分割受光素子２１
１，２１２によって構成されている。外側受光素子２２
は、輪帯状に形成され、かつ、Ｘ軸線を分割線として、
円周方向に２個に等分割された外側分割受光素子２２、
．２２２によって構成されている。

前記変位検出回路１３１は、アンプ２３１．２３□を通
じて入力される分割受光素子２１１．２１２からの出力
信号の和を演算する和演算器１３２と、アンプ２４□、
２４２を通じて入力される分割受光素子２２１，２２２
からの出力信号の和を演算する和演算器１３３と、この
和演算器１３３の出力信号に係数αを乗算する乗算器１
３４と、この乗算器１３４の出力信号と前記和演算器１
３２の出力信号との差を演算する差演算器１３５と、こ
の差演算器１３５の出力信号と０の基準レベル信号とを
比較し、出力信号が基準レベル信号より小さいとき↑信
号を、出力信号か基準レベル信号より大きいとき一信号
を、両者か一致したとき一致信号をそれぞれ出力するコ
ンパレータ１３６とから構成されている。

前記傾き検出回路１４１は、アンプ２３．．２３２を通
じて入力される分割受光素子２１＋、２１２からの出力
信号の差を演算する差演算器１４２と、アンプ２４□、
２４２を通じて入力される分割受光素子２２＋、２２□
からの出力信号の差を演算する差演算器１４３とから構
成されている。

前記領域信号発生回路１５１は、前記傾き検出回路１４
１と、この傾き検出回路１４１の差演算器１４２，１４
３からの出力信号を基準レベルの信号Ｖ　ｒｅｆ（＋）
、　Ｖ　ｒｅｆ（−）と比較し出力信号が基準レベルの
信号範囲内にないときに領域信号を出力するウィンドコ
ンパレータ１５２，１５３と、いずれかのウィンドコン
パレータ１５２，１５３から領域信号か出力された際そ
の信号を前記アントケート６１へ出力するオアーゲート
１５４とから構成されている。

従って、この場合には、センサ１４Ａの内側分割受光素
子２１１．２１□から得られる信号をＡ１、Ａ２、外側
分割受光素子２２＋＋　　２２２から得られる信号をＢ
ｌ、Ｂ２とすると、変位検出回路１３１の差演算器１３
５の出力信号Ｓは、Ｓ　＝　（Ａ　１＋Ａ２　）−α（
Ｂｌ　十Ｂ！　）となる。ここで、第２図（Ａ）に示す
如く、対物レンズ４の焦点位置に測定対象物６が位置し
たとき、つまりフォーカスが合ったとき、出力信号Ｓが
基準値、ここではＯになるように、内側分割受光素子２
１１，２１２と外側分割受光素子２２．２２２との面積
、あるいは、乗算器１３４の係数αを選択しておく。

（オートフォーカス動作） この実施例の場合でも、対物レンズ４の焦点位置に対し
て測定対象物６が遠方にあれば、外側受光素子２２の受
光量が増加するので、差演算器１３５からは出力信号Ｓ
〈０か、逆に、対物レンズ４の焦点位置に対して測定対
象物６か手前にあれば、外側受光素子２２の受光量が減
少するので、差演算器１３５からは出力信号Ｓ＞Ｏか、
それぞれコンパレータ１３６に与えられる。従って、第
１実施例と同様にして、モータ駆動制御回路３７を介し
て載物台５か焦点位置に達したときにモータＭ　ｚの駆
動か停止される。つまり、フォーカスが自動的に調整さ
れる。

（傾き補正動作・エツジ検出動作） 内側分割受光素子２１１，２１２からの出力信号ＡＩ、
Ａ２の差ΔＸが差演算器１４２によって、外側分割受光
素子２２．．２２２からの出力信号Ｂｌ、Ｂ２の差Δｙ
が差演算器１４３によって、それぞれ演算されるから、
これらの差ΔＸ、Δｙを基に測定対象物６の傾きを補正
することかできる。

同時に、これらの差ΔＸ、Δｙかウィンドコンパレータ
１５２，１５３に入力されているから、第１実施例と同
様にして、測定対象物６のエッジを検出することかでき
る。

従って、第２実施例でも、第１実施例で述へた効果を奏
することができほかに、信号処理回路２５を簡略化でき
る利点がある。

なお、上記第１および第２実施例では、センサ１４．１
４Ａを構成する外側受光素子２２のみを輪帯状としたが
、内側受光素子２１および外側受光素子２２を共に輪帯
状としてもよい。

また、上記第１実施例では、外側受光素子２２を４個に
等分割したが、内側受光素子２１を４個に等分割しても
よい。その際、分割数についても、４個以上であればよ
い。上記第２実施例では、内側受光素子２１および外側
受光素子２２を共に２個に等分割したが、分割数は２個
以上であればよい。

なお、上記各実施例では、測定対象物６の反射光を利用
するようにしたが、透過光を利用してもよい。更に、上
記各実施例は顕微鏡に適用した例について説明したが、
本発明は、これに限らず、投影機などにも適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、１つのセンサを利用して
、オートフォーカス機構を構成するとともに、エツジ検
出機構を構成するようにしたので、従来のオートフォー
カス機構とエツジ検出機構とを別々に構成する場合に比
べ、構造を簡略化できるとともに、部品点数を削減する
ことかできる。

よって、コストダンウがはかれるとともに、装置の小型
化をはかることができ、しかも、投影レンズを挟んだ両
側に一対の測距用対物レンズを配置しなくてもよいので
、視野が制限されることがない上、測定対象物の脱着操
作にも支障が生じることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の第１実施例を示す図で、第１
図は主に電気的構成を示す回路図、第２図はオートフォ
ーカス動作を説明するための図、第３図はエツジ検出動
作を説明するための図、第４図はそのときの信号の流れ
を示すタイミンクチャート、第５図は測定対象物が傾い
たときの状態を示す図、第６図は顕微鏡の概略構成を示
す図である。第７図は本発明の第２実施例を示す回路図
である。 ６・・・測定対象物、９・・・光学系、１４．１４Ａ・
・・センサ、１５・・・結像レンズ、２１・・・内側受
光素子、２１１．２１２・・・内側分割受光素子、２２
・・・外側受光素子、２２１，２２□、２２３，２２４
・・・外側分割受光素子、３１，１３１・・・変位検出
回路、３６・・・焦点位置調整装置、４１，１４１・・
・領域信号発生回路、６１・・・アンドケート（エツジ
信号発生回路）。 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象物に光を照射しその光に基づく測定対象
   物の画像を結像させる光学系を有し、この光学系と測定
   対象物とを相対移動させながら結像された画像から測定
   対象物の寸法などを測定する光学式測定装置において、 外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素子と同
   心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、
   これら内側受光素子および外側受光素子のいずれか一方
   が円周方向に少なくとも４個以上に等分割された分割受
   光素子によって構成されたセンサと、 このセンサに前記測定対象物に照射された光を結像させ
   る結像レンズと、 前記センサの内側受光素子の出力と外側受光素子の出力
   との差に対応した信号を出力する変位検出回路と、 この変位検出回路からの出力に基づき前記測定対象物と
   光学系とを光学系の焦点深度方向へ相対移動させるとと
   もに、変位検出回路からの出力が基準値に達したときに
   前記相対移動を停止させる焦点位置調整装置と、 前記センサの分割受光素子のうち直径方向に対向する２
   つの分割受光素子の出力の差が所定値を越えたときに領
   域信号を出力する領域信号発生回路と、 この領域信号発生回路から領域信号が出力されているこ
   とを条件として前記変位検出回路からの出力が基準値に
   達したときにエッジ信号を出力するエッジ信号発生回路
   と、 を具備したことを特徴とする光学式測定装置。
2. （２）測定対象物に光を照射しその光に基づく測定対象
   物の画像を結像させる光学系を有し、この光学系と測定
   対象物とを相対移動させながら結像された画像から測定
   対象物の寸法などを測定する光学式測定装置において、 外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素子と同
   心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、
   これら内側受光素子および外側受光素子が円周方向に少
   なくとも２個以上に等分割された内側分割受光素子およ
   び外側分割受光素子によって構成されたセンサと、 このセンサに前記測定対象物に照射された光を結像させ
   る結像レンズと、 前記センサの内側受光素子の出力と外側受光素子の出力
   との差に対応した信号を出力する変位検出回路と、 この変位検出回路からの出力に基づき前記測定対象物と
   光学系とを光学系の焦点深度方向へ相対移動させるとと
   もに、変位検出回路からの出力が基準値に達したときに
   前記相対移動を停止させる焦点位置調整装置と、 前記センサの分割受光素子のうち同一側でかつ直径方向
   に対向する２つの分割受光素子の出力の差が所定値を越
   えたときに領域信号を出力する領域信号発生回路と、 この領域信号発生回路から領域信号が出力されているこ
   とを条件として前記変位検出回路からの出力が基準値に
   達したときにエッジ信号を出力するエッジ信号発生回路
   と、 を具備したことを特徴とする光学式測定装置。