JPH07253308A - 端面位置検出装置 - Google Patents

端面位置検出装置

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JPH07253308A
JPH07253308A JP6068110A JP6811094A JPH07253308A JP H07253308 A JPH07253308 A JP H07253308A JP 6068110 A JP6068110 A JP 6068110A JP 6811094 A JP6811094 A JP 6811094A JP H07253308 A JPH07253308 A JP H07253308A
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JP
Japan
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face
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Application number
JP6068110A
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English (en)
Inventor
Akira Takahashi
顕 高橋
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号処理回路の最適化の調整を自動的に行う
端面位置検出装置を提供することである。 【構成】 光検知手段3に入射した照明光1による検出
信号は、加算回路12で可変の設定電圧が加算され、暗
の状態に対応する所定値に、増幅回路13で可変の増幅
率で増幅され、明の状態に対応する所定値になる。端面
判定手段7は検出信号が被検物の端面位置に対応する電
圧値を出力するとき、載物台位置検出手段10が検出す
る載物台9の位置を被検物の端面位置であると判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エッジ検出装置に関す
るものである。更に詳しくは光学的寸法・形状測定機に
おける被検物の端面位置を検出するエッジ検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】被検物の端面位置検出には、測定顕微鏡
や輪郭投影機のような光学的寸法・形状測定機に搭載さ
れた端面検出装置が使用されている。測定の原理は、図
1に示すように光源からの照明光1が対物レンズ2の結
像面に配置された光電検出器3に入射する。載物台4上
に載置された被検物5が測定軸方向Xに移動し照明光1
を横切るとき、被検物5の端面の移動位置に従い光電検
出器3の受光光量が変化する。受光光量の変化に伴う検
出信号の変化を信号処理回路6で検出し、被検物5の端
面位置を検出する。透過照明の代わりに、反射照明を使
用することもある。
【0003】被検物が通過するときの光の明暗変化によ
る検出信号の変化を検出するとき、検出信号の大きさが
信号処理回路6で処理するのに好適になるように、増幅
率調整とオフセット調整が必須であるが、従来は作業者
がボリュームのつまみを操作して調整の最適化を行って
いた。すなわち、光電検出器3に照明光1が全く入らな
い時は、電圧値が0になるように、また、光電検出器3
に照明光1が全て入る時は、所定の電圧値になるように
調整していた。
【0004】具体的な作業の例は次のようなものであ
る。先ず被検物の端面は明暗の変化となって現れる。こ
の明暗のうち、被検物5が照明光1を遮断する、暗い方
に光電検出器3が感じるように載物台のハンドルを回し
て被検物を移動する。ここで信号処理回路が適切になる
ようにボリュームの撮みを操作して検出信号を調整す
る。次に明暗のうち、被検物5が照明光1を遮断しな
い、明るい方に光電検出器3が感じるように載物台のハ
ンドルを回して被検物を移動する。ここで信号処理回路
の増幅率を、被検物5の明るいところを観察するときに
信号処理回路で処理された信号が適切になるようにボリ
ュームのつまみを操作して調整する。更にもう一度これ
を繰り返して、信号処理回路のオフセットと増幅率の調
整を確認する。調整が不十分なときは数度繰り返してボ
リュームのつまみを操作する。そして調整後、被検物5
が照明光1を横切ったときに得られる検出信号から端面
位置検出が行われる。例えば端面位置は光電検出器3に
照明光1が全く入らない状態(電圧値0)と、光電検出
器3に照明光1が全て入る状態(所定の電圧値)との中
間値としてて検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、信号
処理回路の増幅率調整及びオフセット調整を作業者がボ
リュームのつまみを操作して行っていた。しかしこの調
整は煩わしく、時間がかかるものであるという問題があ
った。また、作業者ごとに調整により最適化した位置に
ずれがあり、端面位置検出の個人誤差が発生するという
問題があった。
【0006】本発明は上記の課題に鑑み、信号処理回路
の最適化の調整を自動的に行う端面位置検出装置を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、対物レンズの結像面に配置され、載物台に載置され
た被検物の端面が横切るときに発生する照明光束の明暗
状態を検知して検出信号を出力する光検知手段を具備
し、前記検出信号の変化に基づいて、前記被検物の端面
位置を検出する端面検出装置において、前記載物台の位
置を検出する載物台位置検出手段と、前記照明光束の明
の状態に対応する所定値及び暗の状態に対応する所定
値、ならびに前記被検物の端面位置に対応する所定値を
記憶する記憶手段と、前記検出信号に可変の設定電圧を
加算して、前記暗の状態に対応する所定値にする加算回
路、及び前記検出信号を可変の増幅率で増幅して、前記
明の状態に対応する所定値にする増幅回路からなる電圧
調整手段と、前記電圧調整手段を制御する制御手段と、
前記検出信号が前記被検物の端面位置に対応する所定値
を出力するとき、前記載物台位置検出手段が検出する載
物台の位置を、前記被検物の端面位置であると判定する
端面判定手段とを具備するものである。
【0008】請求項2に記載の発明は、対物レンズの結
像面に配置され、載物台に載置された被検物の端面が横
切るときに発生する照明光束の明暗状態を検知して検出
信号を出力する光検知手段を具備し、前記検出信号の変
化に基づいて、前記被検物の端面位置を検出する端面検
出装置において、前記載物台の位置を検出する載物台位
置検出手段と、前記検出信号を受け、前記被検物の端面
位置に対応する所定値を算出する演算手段と、前記演算
手段が算出した前記所定値を記憶する記憶手段と、前記
検出信号が前記所定値を出力するとき、前記載物台位置
検出手段が検出する載物台の位置を、前記被検物の端面
位置であると判定する端面判定手段とを具備するもので
ある。
【0009】請求項2に記載の発明では、前記演算手段
は、前記所定値の演算を、前記検出信号の前記照明光束
の明の状態に対応する所定値及び暗の状態に対応する所
定値に基づいて行うことが望ましい。
【0010】
【作用】請求項1に記載の発明によれば、加算回路は検
出信号に可変の設定電圧を加算して、暗の状態に対応す
る所定値にし、増幅回路は検出信号を可変の増幅率で増
幅して、明の状態に対応する所定値にする。端面判定手
段は検出信号が被検物の端面位置に対応する所定値を出
力するとき、載物台位置検出手段が検出する所定の載物
台の位置を被検物の端面位置であると判定する。
【0011】請求項2に記載の発明によれば、演算手段
は前記検出信号を受け、前記被検物の端面位置に対応す
る所定値を演算する。端面判定手段は検出信号が被検物
の端面位置に対応する所定値を出力するとき、載物台位
置検出手段が検出する所定の載物台の位置を被検物の端
面位置であると判定する。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図2〜図4により説明す
る。図2は本実施例のブロック図である。被検物5は載
物台4の対物レンズ(不図示)の結像面上に載置され、
載物台4はCPU7に制御されるモータ8に駆動されて
二次元に移動する。載物台4にはリニアエンコーダ9が
取り付けられ、載物台4の移動に伴いリニアエンコーダ
9から出力するパルス数はカウンタ回路10で計測さ
れ、計測された値はCPU7に出力される。CPU7は
計測した値から載物台4の位置を演算し、演算結果は表
示器(不図示)に出力される。
【0013】光電検出器3は対物レンズの結像面に配置
され、照明光1が入射して、光電変換して電流を出力す
る光電素子である。光電検出器3から出力した電流は電
流・電圧変換器11で電圧に変換して検出信号が出力さ
れる。加算回路12は検出信号に可変の所定電圧を加算
して信号レベルを調整する回路、増幅回路13は検出信
号を可変の増幅率で増幅して振幅を調整する回路、A/
D変換器14は検出信号をA/D変換してCPU7に出
力する回路である。検出信号の電圧レベルはCPU7に
取り込まれる。CPU7に取り込まれた電圧レベルはR
AM15に記憶される。また、D/A変換器16により
D/A変換された信号が加算回路12で加算される所定
電圧であり、D/A変換器17によりD/A変換された
信号が増幅回路13で増幅率を設定する制御信号であ
る。CPU7の動作プログラムはRAM15に書き込ま
れている。端面検出回路18は検出信号をパルス信号に
変換して、変換されたパルス信号はカウンタ回路10を
ラッチする。
【0014】次に動作について説明する。先ず、被検物
5を載物台4に載置し、照明光1が被検物5に遮断され
るような位置に載物台4を移動する。このとき照明光1
は直接は光電検出器3に入射しないが、迷光等が光電検
出器3に入射して光電変換され、暗電流も加わって電流
・電圧変換器11から図3に示す検出信号E1が出力
し、加算回路12、増幅回路13及びA/D変換器14
を介してCPU7に取り込まれ、RAM15に記憶され
る。RAM15には予め、この暗の状態にある位置での
電圧レベルは0Vと記憶されて、加算回路12で加算さ
れる所定電圧は(0−E1)と算出され、CPU7から
出力し、D/A変換器16によりD/A変換された信号
が加算回路12で加算される。その結果図4に示すよう
に、暗の状態の電圧レベルは0Vに調整される。
【0015】次いで照明光1が被検物5の端面5aの外
側を通過するような位置に載物台4を移動する。このと
き光電検出器3に入射した光は光電変換され、電流・電
圧変換器11から図3に示す検出信号E2が出力し、加
算回路12、増幅回路13及びA/D変換器14を介し
てCPU7に取り込まれ、RAM15に記憶される。
【0016】RAM15には予め、この明の状態にある
位置での電圧レベルはE0と記憶されて、増幅回路13
の増幅率はE0/(E2−E1)と算出されて、CPU
7から出力し、D/A変換器17によりD/A変換され
た信号により増幅回路13で検出信号が増幅される。そ
の結果図4に示すように、明の状態の電圧レベルはE0
に調整される。
【0017】上記の調整が終了してから、照明光1が被
検物5の端面5aの位置を通過するような位置に載物台
4を移動する。この位置は予め、図3に示す検出信号が
E3であるときエッジの位置であると設定され、加算・
増幅された調整後の電圧レベルはE3′となる。
【0018】このE3は例えば0とE0の中間値として
演算により求めても良い。このように演算で求めれば照
明光1が被検物5の端面5aの位置を通過する位置に移
動させる必要がなくなる。しかしE3は装置の構成や方
式(例えば照明系)などにより求め方が異なる。このE
3′は、A/D変換器14、CPU7を介しRAM15
に記憶される。RAM15には既に、電圧レベルがE
3′のとき検出信号E3のエッジの位置であると記憶さ
れているから、この時端面検出回路18は検出信号E3
をパルス信号に変換し、変換されたパルス信号でカウン
タ回路10をラッチする。ラッチされたカウンタ回路1
0で計測されたリニアエンコーダ9から出力するパルス
数がCPU7に出力され、CPU7は計測した値から載
物台4の位置を演算し、演算された端面5aの位置が表
示器(不図示)に表示される。
【0019】尚、反射照明の場合は、図3の点線で示す
ように、実線で示す透過照明の場合に比べて一般に明暗
の差が小さく、増幅率が大きくなることが多い。
【0020】本発明の他の実施例を図5により説明す
る。前述の一実施例と同一または類似の点の説明の詳述
は省略する。被検物5は載物台4の上に載置され、載物
台4の移動に伴いリニアエンコーダ9から出力するパル
ス数はカウンタ回路10で計測される。光電検出器3か
ら出力した電流は電流・電圧変換器11で電圧に変換し
て検出信号が出力する。
【0021】A/D変換器14は検出信号をA/D変換
してCPU7に出力する回路である。検出信号の電圧レ
ベルはCPU7に取り込まれる。CPU7に取り込まれ
た電圧レベルはRAM15に記憶される。端面検出回路
18は検出信号をパルス信号に変換して、変換されたパ
ルス信号はカウンタ回路10をラッチする。
【0022】次に動作について説明する。先ず、被検物
5を載物台4に載置し、照明光1が被検物5に遮断され
るような位置に載物台4を移動する。このとき電流・電
圧変換器11から図3に示す検出信号E1が出力し、C
PU7に取り込まれる。
【0023】次いで照明光1が被検物5の端面5aの外
側を通過するような位置に載物台4を移動する。このと
き電流・電圧変換器11から図3に示す検出信号E2を
出力し、A/D変換器14を介しCPU7に取り込まれ
る。CPU7は検出信号E1及び検出信号E2に基づ
き、図3に示すエッジの位置であると設定された検出信
号がE3に対応する、電圧レベルE3′を算出する。
【0024】上記の調整が終了してから、照明光1が被
検物5の端面5aの位置を通過するような位置に載物台
4を移動する。光電検出器3に入射した光は光電変換さ
れ、電流・電圧変換器11から検出信号E3が出力し、
CPU7で算出されたRAM15に記憶されている電圧
レベルはE3′である。この時端面検出回路18は検出
信号E3をパルス信号に変換し、変換されたパルス信号
でカウンタ回路10をラッチし、載物台4の位置が演算
され、端面5aの位置が表示される。
【0025】両実施例とも、作業者が信号処理回路の最
適化のための増幅率調整及びオフセット調整をボリュー
ムのつまみを操作することがなく、従って調整に時間を
必要としない。また、予め設定した電圧により、端面位
置の判断が行われるから端面位置検出に個人誤差が発生
する余地がない。
【0026】
【発明の効果】本発明の端面位置検出装置により、信号
処理回路の最適化の調整が自動的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる原理図。
【図2】本発明にかかる一実施例のブロック図。
【図3】本発明にかかる一実施例の検出信号の説明図。
【図4】本発明にかかる一実施例の最適化調整が行われ
た後の電圧レベルを示す図。
【図5】本発明にかかる他の実施例のブロック図。
【符号の説明】
1・・・・照明光 3・・・・光電検出器 4・・・・載物台 5・・・・被検物 5a・・・・端面 7・・・・CPU 9・・・・リニアエンコーダ 10・・・・カウンタ回路 11・・・・電流・電圧変換器 12・・・・加算回路 13・・・・増幅回路 14・・・・A/D変換器 15・・・・RAM 18・・・・端面検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対物レンズの結像面に配置され、載物台に
    載置された被検物の端面が横切るときに発生する照明光
    束の明暗状態を検知して検出信号を出力する光検知手段
    を具備し、前記検出信号の変化に基づいて、前記被検物
    の端面位置を検出する端面検出装置において、前記載物
    台の位置を検出する載物台位置検出手段と、前記照明光
    束の明の状態に対応する所定値及び暗の状態に対応する
    所定値、ならびに前記被検物の端面位置に対応する所定
    値を記憶する記憶手段と、前記検出信号に可変の設定電
    圧を加算して、前記暗の状態に対応する所定値にする加
    算回路、及び前記検出信号を可変の増幅率で増幅して、
    前記明の状態に対応する所定値にする増幅回路からなる
    電圧調整手段と、前記検出信号が前記被検物の端面位置
    に対応する所定値と一致した信号値を出力するとき、前
    記載物台位置検出手段が検出する載物台の位置を、前記
    被検物の端面位置であると判定する端面判定手段とを具
    備することを特徴とする端面位置検出装置。
  2. 【請求項2】対物レンズの結像面に配置され、載物台に
    載置された被検物の端面が横切るときに発生する照明光
    束の明暗状態を検知して検出信号を出力する光検知手段
    を具備し、前記検出信号の変化に基づいて、前記被検物
    の端面位置を検出する端面検出装置において、前記載物
    台の位置を検出する載物台位置検出手段と、前記検出信
    号に基づいて、前記被検物の端面位置に対応する所定値
    を算出する演算手段と、前記演算手段が算出した前記所
    定値を記憶する記憶手段と、前記検出信号が前記所定値
    と一致した信号値を出力するとき、前記載物台位置検出
    手段が検出する載物台の位置を、前記被検物の端面位置
    であると判定する端面判定手段とを具備することを特徴
    とする端面位置検出装置。
  3. 【請求項3】前記演算手段は、前記所定値の演算を、前
    記検出信号の前記照明光束の明の状態に対応する所定値
    及び暗の状態に対応する所定値に基づいて行うことを特
    徴とする請求項2に記載の端面位置検出装置。
JP6068110A 1994-03-14 1994-03-14 端面位置検出装置 Pending JPH07253308A (ja)

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