JPH11201720A - 投影機のフォーカス検出方法及び装置 - Google Patents
投影機のフォーカス検出方法及び装置Info
- Publication number
- JPH11201720A JPH11201720A JP1633298A JP1633298A JPH11201720A JP H11201720 A JPH11201720 A JP H11201720A JP 1633298 A JP1633298 A JP 1633298A JP 1633298 A JP1633298 A JP 1633298A JP H11201720 A JPH11201720 A JP H11201720A
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- Japan
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- projection lens
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- Focusing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な安価な構造で、測定結果に再現
性がある投影機のフォーカス検出方法及び装置を得るに
ある。 【解決手段】 被測定物Ｗに対向される投影レンズ１に
よりスクリーン６の表面に被測定物像を結像し、前記投
影レンズ１の投影光路中に位置されるハーフミラー１３
からの反射光で前記被測定物Ｗの表面を落射照明する投
影機において、照明光源９から前記ハーフミラー１３に
至る照明光路に位置するレチクル１１の像を、同ハーフ
ミラー１３の光軸から変位した光束で前記被測定物Ｗの
表面に投影し、フォーカス操作により前記レチクル１１
の像を前記光軸に対する横ずれ像に変換し、この像の移
動状態を前記スクリーン６に位置したエッジ検出素子７
で検出させる投影機のフォーカス検出方法。
性がある投影機のフォーカス検出方法及び装置を得るに
ある。 【解決手段】 被測定物Ｗに対向される投影レンズ１に
よりスクリーン６の表面に被測定物像を結像し、前記投
影レンズ１の投影光路中に位置されるハーフミラー１３
からの反射光で前記被測定物Ｗの表面を落射照明する投
影機において、照明光源９から前記ハーフミラー１３に
至る照明光路に位置するレチクル１１の像を、同ハーフ
ミラー１３の光軸から変位した光束で前記被測定物Ｗの
表面に投影し、フォーカス操作により前記レチクル１１
の像を前記光軸に対する横ずれ像に変換し、この像の移
動状態を前記スクリーン６に位置したエッジ検出素子７
で検出させる投影機のフォーカス検出方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は部品の形状測定器と
して用いる測定顕微鏡または投影機に関し、特に投影機
のフォーカス検出方法及び装置に関する。
して用いる測定顕微鏡または投影機に関し、特に投影機
のフォーカス検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【背景技術】周知のように、部品の形状測定器として用
いる測定顕微鏡または投影機においては、投影された被
測定物の像のフォーカス精度が直接に測定精度に重大な
影響を与えるから、従来から各種のフォーカス検出方法
及び装置が提案されている。
いる測定顕微鏡または投影機においては、投影された被
測定物の像のフォーカス精度が直接に測定精度に重大な
影響を与えるから、従来から各種のフォーカス検出方法
及び装置が提案されている。
【０００３】即ち、この種の投影機では、被測定物を投
影レンズの下方に位置し、同被測定物の表面にレーザ光
等をスポット照射してポイント計測を行なう、所謂三角
測量法を用いるのが普通であるが、この方式は投光と検
出系との２軸光学系をもつことになるので、使用する光
の”ケラレ”により測定不可能の影の部分が生じる（特
公平６−１７９３４号公報）。
影レンズの下方に位置し、同被測定物の表面にレーザ光
等をスポット照射してポイント計測を行なう、所謂三角
測量法を用いるのが普通であるが、この方式は投光と検
出系との２軸光学系をもつことになるので、使用する光
の”ケラレ”により測定不可能の影の部分が生じる（特
公平６−１７９３４号公報）。
【０００４】このような従来の２軸光学系の問題を解決
するため、従来では、レーザ光を投影レンズの非中心部
に通し、被測定物の表面からの反射光位置をラインセン
サ、ポジションセンサで検出する対策が取られている
（特開平４−３６６０３号公報及び特開平８−１４５６
２１号公報）。
するため、従来では、レーザ光を投影レンズの非中心部
に通し、被測定物の表面からの反射光位置をラインセン
サ、ポジションセンサで検出する対策が取られている
（特開平４−３６６０３号公報及び特開平８−１４５６
２１号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この改
善されたフォーカス装置にあっては、レーザまたは発光
素子の光を被測定物の表面で反射させるから、被測定物
の表面の性状により反射光の状態が大きく変化する。こ
のため、同フォーカス装置での目視による測定は熟練を
要するばかりでなく、測定者の個体差を生じがちで、フ
ォーカス精度自体に信頼性を保てなくなる。
善されたフォーカス装置にあっては、レーザまたは発光
素子の光を被測定物の表面で反射させるから、被測定物
の表面の性状により反射光の状態が大きく変化する。こ
のため、同フォーカス装置での目視による測定は熟練を
要するばかりでなく、測定者の個体差を生じがちで、フ
ォーカス精度自体に信頼性を保てなくなる。
【０００６】本発明の目的は、以上に述べたような従来
の投影機のフォーカス検出装置の問題に鑑み、比較的簡
単な安価な構造で、測定結果に再現性がある投影機のフ
ォーカス検出方法及び装置を得るにある。
の投影機のフォーカス検出装置の問題に鑑み、比較的簡
単な安価な構造で、測定結果に再現性がある投影機のフ
ォーカス検出方法及び装置を得るにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は、 1)被測定物に対向される投影レンズによりスクリーンの
表面に被測定物像を結像し、前記投影レンズの投影光路
中に位置されるハーフミラーからの反射光で前記被測定
物の表面を落射照明する投影機において、照明光源から
前記ハーフミラーに至る照明光路に位置するレチクルの
像を、同ハーフミラーの光軸から変位した光束で前記被
測定物の表面に投影し、フォーカス操作により前記レチ
クルの像を前記光軸に対する横ずれ像に変換し、この像
の移動状態を前記スクリーンに位置したエッジ検出素子
で検出させる投影機のフォーカス検出方法、 2)被測定物に対向される投影レンズによりスクリーンの
表面に被測定物像を結像し、前記投影レンズの投影光路
中に位置されるハーフミラーからの反射光で前記被測定
物の表面を落射照明する投影機において、照明光源から
前記ハーフミラーに至る照明光路中に位置されるレチク
ルと、同照明光路中に光軸に対して変位して配置される
光束マスクと、この光束マスクを通過した変位光束で前
記被測定物の表面に投影される前記スクリーンの表面の
レチクルの像を検出するエッジ検出素子と、同エッジ検
出素子による監視下に前記投影レンズと前記被測定物と
の間の相対距離を厳密に位置調整する手段とを備える投
影機のフォーカス検出装置により達成される。
的は、 1)被測定物に対向される投影レンズによりスクリーンの
表面に被測定物像を結像し、前記投影レンズの投影光路
中に位置されるハーフミラーからの反射光で前記被測定
物の表面を落射照明する投影機において、照明光源から
前記ハーフミラーに至る照明光路に位置するレチクルの
像を、同ハーフミラーの光軸から変位した光束で前記被
測定物の表面に投影し、フォーカス操作により前記レチ
クルの像を前記光軸に対する横ずれ像に変換し、この像
の移動状態を前記スクリーンに位置したエッジ検出素子
で検出させる投影機のフォーカス検出方法、 2)被測定物に対向される投影レンズによりスクリーンの
表面に被測定物像を結像し、前記投影レンズの投影光路
中に位置されるハーフミラーからの反射光で前記被測定
物の表面を落射照明する投影機において、照明光源から
前記ハーフミラーに至る照明光路中に位置されるレチク
ルと、同照明光路中に光軸に対して変位して配置される
光束マスクと、この光束マスクを通過した変位光束で前
記被測定物の表面に投影される前記スクリーンの表面の
レチクルの像を検出するエッジ検出素子と、同エッジ検
出素子による監視下に前記投影レンズと前記被測定物と
の間の相対距離を厳密に位置調整する手段とを備える投
影機のフォーカス検出装置により達成される。
【０００８】後述する本発明の好ましい実施例の説明に
おいては、 1)前記投影機は部品の形状測定器である構造、 2)前記位置調整手段は、駆動手段を作動させる駆動回路
及び前記投影レンズと前記被測定物の相対的な現在位置
信号を入力されるフィードバック回路を有するオートフ
ォーカス機構を備える構造 が説明される。
おいては、 1)前記投影機は部品の形状測定器である構造、 2)前記位置調整手段は、駆動手段を作動させる駆動回路
及び前記投影レンズと前記被測定物の相対的な現在位置
信号を入力されるフィードバック回路を有するオートフ
ォーカス機構を備える構造 が説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
例の詳細を説明する。図１は部品の外形測定器の投影機
に施された本発明の第１実施例であり、投影レンズ１の
被測定物側には上面に被測定物Ｗを固定できる測定ステ
ージ２が投影レンズ１の光軸上に位置される。
例の詳細を説明する。図１は部品の外形測定器の投影機
に施された本発明の第１実施例であり、投影レンズ１の
被測定物側には上面に被測定物Ｗを固定できる測定ステ
ージ２が投影レンズ１の光軸上に位置される。
【００１０】この測定ステージ２は、載置された被測定
物Ｗの表面の任意位置の測定のため、図１の紙面と直角
な水平方向の平面（Ｘ−Ｙ方向）内で任意の厳密な位置
に位置調整できる。そして、この測定ステージ２は、精
密な測長スケール３により上下方向（Ｚ方向）の移動距
離を検出でき、この測長スケール３の上下方向の移動量
は測長カウンタ４に入力され、この測長カウンタ４の算
出出力により表示器５に同移動量が表示される。なお、
後述するように、前述した測長カウンタ４には、スクリ
ーン６に付設する後述のエッジ検出素子７からの出力信
号を処理するエッジ検出回路８の信号が入力され、同エ
ッジ検出回路８でフォーカス状態が検出されたとき、測
長カウンタ４を介して表示器５に上下方向の移動距離が
表示される。
物Ｗの表面の任意位置の測定のため、図１の紙面と直角
な水平方向の平面（Ｘ−Ｙ方向）内で任意の厳密な位置
に位置調整できる。そして、この測定ステージ２は、精
密な測長スケール３により上下方向（Ｚ方向）の移動距
離を検出でき、この測長スケール３の上下方向の移動量
は測長カウンタ４に入力され、この測長カウンタ４の算
出出力により表示器５に同移動量が表示される。なお、
後述するように、前述した測長カウンタ４には、スクリ
ーン６に付設する後述のエッジ検出素子７からの出力信
号を処理するエッジ検出回路８の信号が入力され、同エ
ッジ検出回路８でフォーカス状態が検出されたとき、測
長カウンタ４を介して表示器５に上下方向の移動距離が
表示される。
【００１１】また、前記投影レンズ１の側方には光軸を
水平方向に向けた照明光源９が配置され、この照明光源
９の照明光を集光するコンデンサレンズ１０の出力側光
軸上には、光透過部１１ａ（図示の場合、長方形透過
部）をもつレチクル１１が配置され、同レチクル１１の
透過光が照明レンズ１２及びハーフミラー１３を介して
前述した投影レンズ１に入射される。前記照明レンズ１
２の近傍には、光軸から変位した光透過窓１４ａを形成
された光束マスク１４が配置されるから、レチクル１１
の光透過部１１ａの画像は図中に斜線で示した光路を通
って被測定物Ｗの表面に投影され、投影レンズ１の働き
によりハーフミラー１３を介してスクリーン６上に投影
されることになる。
水平方向に向けた照明光源９が配置され、この照明光源
９の照明光を集光するコンデンサレンズ１０の出力側光
軸上には、光透過部１１ａ（図示の場合、長方形透過
部）をもつレチクル１１が配置され、同レチクル１１の
透過光が照明レンズ１２及びハーフミラー１３を介して
前述した投影レンズ１に入射される。前記照明レンズ１
２の近傍には、光軸から変位した光透過窓１４ａを形成
された光束マスク１４が配置されるから、レチクル１１
の光透過部１１ａの画像は図中に斜線で示した光路を通
って被測定物Ｗの表面に投影され、投影レンズ１の働き
によりハーフミラー１３を介してスクリーン６上に投影
されることになる。
【００１２】被測定物Ｗの拡大画像を投影される前記ス
クリーン６の中心には、光軸に中心部を一致させたエッ
ジ検出素子７が位置され、このエッジ検出素子７により
被測定物Ｗの表面に投影されたレチクル１１の光透過部
１１ａのフォーカス状態が監視される。この目的に用い
るエッジ検出素子７としては、図の上方の添図に示すよ
うに、２重の同心円感光部をもった公知のものが適して
いるが、ラインセンサ、ポジションセンサとして知られ
る他の形式のものも使用できる。
クリーン６の中心には、光軸に中心部を一致させたエッ
ジ検出素子７が位置され、このエッジ検出素子７により
被測定物Ｗの表面に投影されたレチクル１１の光透過部
１１ａのフォーカス状態が監視される。この目的に用い
るエッジ検出素子７としては、図の上方の添図に示すよ
うに、２重の同心円感光部をもった公知のものが適して
いるが、ラインセンサ、ポジションセンサとして知られ
る他の形式のものも使用できる。
【００１３】第１実施例による投影機のフォーカス検出
装置は、以上のような構成であるから、次のようなフォ
ーカス操作で被測定物Ｗの表面の任意位置の上下方向
（Ｚ方向）の位置を算定できる。即ち、レチクル１１の
光透過部１１ａのスクリーン６上での結像位置は、後ピ
ン状態、ジャストフォーカス状態、前ピン状態で図１の
右下の添図に示すように、光軸を示すクロス線に対して
左右に変位する。
装置は、以上のような構成であるから、次のようなフォ
ーカス操作で被測定物Ｗの表面の任意位置の上下方向
（Ｚ方向）の位置を算定できる。即ち、レチクル１１の
光透過部１１ａのスクリーン６上での結像位置は、後ピ
ン状態、ジャストフォーカス状態、前ピン状態で図１の
右下の添図に示すように、光軸を示すクロス線に対して
左右に変位する。
【００１４】したがって、測長スケール３により移動距
離を測定しながら、測定ステージ２を上下方向に移動さ
せれば、エッジ検出素子７によりジャストフォーカス状
態が検出されるから、この移動距離がＺ方向の高さとな
る。
離を測定しながら、測定ステージ２を上下方向に移動さ
せれば、エッジ検出素子７によりジャストフォーカス状
態が検出されるから、この移動距離がＺ方向の高さとな
る。
【００１５】また、第１実施例による投影機のフォーカ
ス検出装置は、照明光源９からハーフミラー１３に至る
照明光路にレチクル１１及び光束マスク１４を配置し、
スクリーン６の表面でのレチクル１１の像をエッジ検出
素子７で検出する構成であるから、高価な検出素子や部
品等を用いずに、装置を構成でき、オペレータによる個
人差をなくした、精密な測定を行うことができる。この
場合の測定は、レチクル１１の像を用いるので、被測定
物Ｗの表面が鏡面または拡散面の何れであってもよい。
ス検出装置は、照明光源９からハーフミラー１３に至る
照明光路にレチクル１１及び光束マスク１４を配置し、
スクリーン６の表面でのレチクル１１の像をエッジ検出
素子７で検出する構成であるから、高価な検出素子や部
品等を用いずに、装置を構成でき、オペレータによる個
人差をなくした、精密な測定を行うことができる。この
場合の測定は、レチクル１１の像を用いるので、被測定
物Ｗの表面が鏡面または拡散面の何れであってもよい。
【００１６】図２は本発明の第２実施例による投影機の
フォーカス検出装置を示し、このフォーカス検出装置
は、測定ステージ２を上下方向に駆動する駆動機構１
５、この駆動機構１５を制御する駆動回路１６、エッジ
検出回路８の出力信号を入力されるフィードバック回路
１７を備えた所謂オートフォーカス機構とされる。即
ち、図２のフォーカス検出装置においては、図１と同一
部分については同一符号を付して示してあり、測長スケ
ール３の出力信号はカウンタ４を経由してフィードバッ
ク回路１７に入力されている。
フォーカス検出装置を示し、このフォーカス検出装置
は、測定ステージ２を上下方向に駆動する駆動機構１
５、この駆動機構１５を制御する駆動回路１６、エッジ
検出回路８の出力信号を入力されるフィードバック回路
１７を備えた所謂オートフォーカス機構とされる。即
ち、図２のフォーカス検出装置においては、図１と同一
部分については同一符号を付して示してあり、測長スケ
ール３の出力信号はカウンタ４を経由してフィードバッ
ク回路１７に入力されている。
【００１７】したがって、このような投影機のフォーカ
ス検出装置においては、エッジ検出素子７の検出信号に
応じて測定ステージ２の上下方向の位置が変化し、ジャ
ストフォーカス状態がエッジ検出素子７で検出されたと
き、表示器５に上下方向の現在高さが表示されることに
なる。
ス検出装置においては、エッジ検出素子７の検出信号に
応じて測定ステージ２の上下方向の位置が変化し、ジャ
ストフォーカス状態がエッジ検出素子７で検出されたと
き、表示器５に上下方向の現在高さが表示されることに
なる。
【００１８】本発明の投影機のフォーカス検出装置は、
被測定物のエッジを検出する寸法測定装置、位置判別装
置、形状判別装置としても応用可能であるけれども、こ
のような目的の装置の場合、前述した測長カウンタ４で
表示されたフォーカス位置に測定ステージ２を移動させ
た後、照明形式を例えば透過照明に切り換えればよい
が、この際には、光学像の検出に用いるエッジ検出素子
７には方向性のないものを用いる必要がある。
被測定物のエッジを検出する寸法測定装置、位置判別装
置、形状判別装置としても応用可能であるけれども、こ
のような目的の装置の場合、前述した測長カウンタ４で
表示されたフォーカス位置に測定ステージ２を移動させ
た後、照明形式を例えば透過照明に切り換えればよい
が、この際には、光学像の検出に用いるエッジ検出素子
７には方向性のないものを用いる必要がある。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、比較的安価な部品で、オペレータの個人差に
よる測定結果の相違の少ないフォーカス検出方法及び装
置を得ることができ、本発明のフォーカス検出装置は、
測定顕微鏡や形状測定器に組み込むことができ、オート
フォーカス機構として簡単に実用化できる。
によれば、比較的安価な部品で、オペレータの個人差に
よる測定結果の相違の少ないフォーカス検出方法及び装
置を得ることができ、本発明のフォーカス検出装置は、
測定顕微鏡や形状測定器に組み込むことができ、オート
フォーカス機構として簡単に実用化できる。
【図１】本発明の第１実施例による投影機のフォーカス
検出装置の概念図である。
検出装置の概念図である。
【図２】本発明の第２実施例による投影機のフォーカス
検出装置の概念図である。
検出装置の概念図である。
１ 投影レンズ ２ 測定ステージ ３ 測長スケール ４ 測長カウンタ ５ 表示器 ６ スクリーン ７ エッジ検出素子 ８ エッジ検出回路 ９ 照明光源 １０ コンデンサレンズ １１ レチクル １２ 照明レンズ １３ ハーフミラー １４ 光束マスク １５ 駆動機構 １６ 駆動回路 １７ フィードバック回路
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物に対向される投影レンズにより
スクリーンの表面に被測定物像を結像し、前記投影レン
ズの投影光路中に位置されるハーフミラーからの反射光
で前記被測定物の表面を落射照明する投影機において、
照明光源から前記ハーフミラーに至る照明光路に位置す
るレチクルの像を、同ハーフミラーの光軸から変位した
光束で前記被測定物の表面に投影し、フォーカス操作に
より前記レチクルの像を前記光軸に対する横ずれ像に変
換し、この像の移動状態を前記スクリーンに位置したエ
ッジ検出素子で検出させることを特徴とする投影機のフ
ォーカス検出方法。 - 【請求項２】 被測定物に対向される投影レンズにより
スクリーンの表面に被測定物像を結像し、前記投影レン
ズの投影光路中に位置されるハーフミラーからの反射光
で前記被測定物の表面を落射照明する投影機において、
照明光源から前記ハーフミラーに至る照明光路中に位置
されるレチクルと、同照明光路中に光軸に対して変位し
て配置される光束マスクと、この光束マスクを通過した
変位光束で前記被測定物の表面に投影される前記スクリ
ーンの表面のレチクルの像を検出するエッジ検出素子
と、同エッジ検出素子による監視下に前記投影レンズと
前記被測定物との間の相対距離を厳密に位置調整する手
段とを備えることを特徴とする投影機のフォーカス検出
装置。 - 【請求項３】 前記投影機は測定顕微鏡または部品の形
状測定器であることを特徴とする請求項２記載の投影機
のフォーカス検出装置。 - 【請求項４】 前記位置調整手段は、駆動手段を作動さ
せる駆動回路及び前記投影レンズと前記被測定物の相対
的な現在位置信号を入力されるフィードバック回路を有
するオートフォーカス機構を備えることを特徴とする請
求項２または請求項３記載の投影機のフォーカス検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1633298A JPH11201720A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 投影機のフォーカス検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1633298A JPH11201720A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 投影機のフォーカス検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201720A true JPH11201720A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11913493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1633298A Pending JPH11201720A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 投影機のフォーカス検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11201720A (ja) |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP1633298A patent/JPH11201720A/ja active Pending
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