JPS5928607A - 微小すき間の多次元測定法 - Google Patents
微小すき間の多次元測定法Info
- Publication number
- JPS5928607A JPS5928607A JP13850682A JP13850682A JPS5928607A JP S5928607 A JPS5928607 A JP S5928607A JP 13850682 A JP13850682 A JP 13850682A JP 13850682 A JP13850682 A JP 13850682A JP S5928607 A JPS5928607 A JP S5928607A
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- JP
- Japan
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- signal
- slider
- scanning
- brightness
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二つの被測定物間の微小すき間を光学的に測定
する微小すき間の多次元測定法に関するものである。
する微小すき間の多次元測定法に関するものである。
従来の光干渉法を利用して被測定物例えば磁気ディスク
装置のディスクとスライダとの間の微小すき間を測定す
る場合を第1図について説明する。
装置のディスクとスライダとの間の微小すき間を測定す
る場合を第1図について説明する。
光源部IAで発生した波長λの単色光のビームはビーム
スプリッタ2により下方に屈曲され、一方の被測定物で
ある透明なディスク3を透過して、他方の被測定物であ
る不透明なスライダー4に入射する。この場合、前記ビ
ームはディスク3の表面3aと裏面3bで一部反射され
ると共に、スライダー4の表面4aでも反射される。そ
のディスク3とスライダー4で反射されたビームはビー
ムスプリッタ2を透過して光電変換素子5に入射する。
スプリッタ2により下方に屈曲され、一方の被測定物で
ある透明なディスク3を透過して、他方の被測定物であ
る不透明なスライダー4に入射する。この場合、前記ビ
ームはディスク3の表面3aと裏面3bで一部反射され
ると共に、スライダー4の表面4aでも反射される。そ
のディスク3とスライダー4で反射されたビームはビー
ムスプリッタ2を透過して光電変換素子5に入射する。
ここでスライダー4の表面4aおよびディスク3の裏面
3bから反射したビームが重なり合って生ずる干渉光は
、スライダー4とディスク3とのすき間りの大小により
、その明るさが第2図に示すように変化する。すなわち
h−00ときには干λ 渉光の明るさは最も暗くなり、h=、のときには、干渉
光の明るさは最も明るくなる。したがって干渉光の明る
さの変化全光電変換素子5により電気信号に変換して測
定すれば、すき間hyその測定点についてだけ求めるこ
とができる。ところがこの方法では下記のような欠点が
ある。
3bから反射したビームが重なり合って生ずる干渉光は
、スライダー4とディスク3とのすき間りの大小により
、その明るさが第2図に示すように変化する。すなわち
h−00ときには干λ 渉光の明るさは最も暗くなり、h=、のときには、干渉
光の明るさは最も明るくなる。したがって干渉光の明る
さの変化全光電変換素子5により電気信号に変換して測
定すれば、すき間hyその測定点についてだけ求めるこ
とができる。ところがこの方法では下記のような欠点が
ある。
中 スライダーおよびディスクの対向面は2次元である
にもかかわらず1点のみの測定しかできない。このため
スライダーのローリング、ピッチングおよびヨーイング
などの測定はできない。
にもかかわらず1点のみの測定しかできない。このため
スライダーのローリング、ピッチングおよびヨーイング
などの測定はできない。
(11)干渉光の明るさは光路差と共に、反射光の明る
さにも関係するので、光量の変動、ディスク3およびス
ライダー4の変動による反射光の明るさの変化により、
干渉光の明るさは変化するから測定精度が低下する。
さにも関係するので、光量の変動、ディスク3およびス
ライダー4の変動による反射光の明るさの変化により、
干渉光の明るさは変化するから測定精度が低下する。
本発明は上記にかんがみ二つの被測定物間に形成される
多次元にわたる微小すき間の平均すき間惜および時間的
に変化するすき間量を容易に測定し、かつその測定精度
を向上させることを目的とするものである。
多次元にわたる微小すき間の平均すき間惜および時間的
に変化するすき間量を容易に測定し、かつその測定精度
を向上させることを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は被測定物間の微小
すき間ケ通常の光干渉法によシ干渉縞として発生させ、
この干渉縞を多次元にわたって任意方向および周期で走
査し、この走査信号から多次元の明るさ信号を分離し、
この信号を処理してうにしたことを特徴とするものであ
る。
すき間ケ通常の光干渉法によシ干渉縞として発生させ、
この干渉縞を多次元にわたって任意方向および周期で走
査し、この走査信号から多次元の明るさ信号を分離し、
この信号を処理してうにしたことを特徴とするものであ
る。
以下本発明の一実施例を図面について説明する。
第3図において、1は波長λの重色光束を発生するモノ
クロメータ付光源、2はビームスプリッタ、3は一方の
被測定物である透明なディスク、4は透明ディスク3と
対設された他方の被測定物である不透明なスライダー、
7はビームスプリッタ2からの光路を変更するミラー、
8は前記ディスク3およびスライダー4で反射された反
射光によシ発生する干渉縞像を映出する光電変換部、9
は光電変換部8に結像した干渉縞をモニターするTVモ
ニタ、10は水平走査信号発生器、11は垂直走査信号
発生器、12は走査中心および走査周期、走査幅を設定
する設定回路、131−を設定後の走査信号を発生する
X−Y信号発生回路、14は光電変換部8の出力を増幅
し、かつ高周波雑音成分を除去するフィルタ回路、15
は分離した2次元信号からそれぞれ浮上量を決定するデ
ータ処理回路、20は多次元信号(ここでは2次元信号
)を分離する信号分離回路である。
クロメータ付光源、2はビームスプリッタ、3は一方の
被測定物である透明なディスク、4は透明ディスク3と
対設された他方の被測定物である不透明なスライダー、
7はビームスプリッタ2からの光路を変更するミラー、
8は前記ディスク3およびスライダー4で反射された反
射光によシ発生する干渉縞像を映出する光電変換部、9
は光電変換部8に結像した干渉縞をモニターするTVモ
ニタ、10は水平走査信号発生器、11は垂直走査信号
発生器、12は走査中心および走査周期、走査幅を設定
する設定回路、131−を設定後の走査信号を発生する
X−Y信号発生回路、14は光電変換部8の出力を増幅
し、かつ高周波雑音成分を除去するフィルタ回路、15
は分離した2次元信号からそれぞれ浮上量を決定するデ
ータ処理回路、20は多次元信号(ここでは2次元信号
)を分離する信号分離回路である。
上記信号分離回路20は第4図に示すような構成からな
る。すなわち20−1はフィルタ回路14の出力16を
一部ホールドする丈ンーブルホールト回路、2O−2V
iA/D変換器、20−3はA/D変換器20−2のデ
ィジタル信号を分離するス・イツチ回路、20−4 a
、 20−4 bはディジタル信号金一時記憶するラッ
チ回路、2〇−5a、2O−5bσラツチ後の信号をア
ナログ信号として出力するD/A変換器、2O−6a。
る。すなわち20−1はフィルタ回路14の出力16を
一部ホールドする丈ンーブルホールト回路、2O−2V
iA/D変換器、20−3はA/D変換器20−2のデ
ィジタル信号を分離するス・イツチ回路、20−4 a
、 20−4 bはディジタル信号金一時記憶するラッ
チ回路、2〇−5a、2O−5bσラツチ後の信号をア
ナログ信号として出力するD/A変換器、2O−6a。
2O−6bはラッチ後の信号とラッチ前の信号の差分の
符号を検出する比較回路である。
符号を検出する比較回路である。
次に上記のような構成からなる本実施例の作用について
説明する。
説明する。
光源lで発生した波長λの単色光のビームはビームスプ
リッタ2により下方にJiN曲され、一方の被測定物で
ある透明ディスク3を透過して、他方の被測定物である
不透明なスライダー4に入射する。この場合、前記ビー
ムはディスク3の表面3aと斃面3bで一部反射される
と共に、スライダー4の表面4aでも反射される。その
ディスク3とスライダー4で反射された反射光はビーム
スプリッタ2を透過し、さらにミラー7により屈曲され
て光電変換部8に入射して干渉縞を結像する。
リッタ2により下方にJiN曲され、一方の被測定物で
ある透明ディスク3を透過して、他方の被測定物である
不透明なスライダー4に入射する。この場合、前記ビー
ムはディスク3の表面3aと斃面3bで一部反射される
と共に、スライダー4の表面4aでも反射される。その
ディスク3とスライダー4で反射された反射光はビーム
スプリッタ2を透過し、さらにミラー7により屈曲され
て光電変換部8に入射して干渉縞を結像する。
上記光電変換部8に結像した干渉縞の暗部または明部の
位置を検出し、これにより2つの被測定物3.4間の2
次元の微小すき間を求めることができる。この場合、明
部については暗部と同様に考えられてから一部についで
述べることにする。
位置を検出し、これにより2つの被測定物3.4間の2
次元の微小すき間を求めることができる。この場合、明
部については暗部と同様に考えられてから一部についで
述べることにする。
第5図において、同図(υのり、、h、はディスク3と
スライダー4のすき間を表わし、スライダー4は図示の
ように任意に傾!しているものとする。スライターー4
面上に(tま第5図(2)に示すよりに干渉縞が表われ
、この干渉縞は光電変換部8に映出でれる。光電変換部
8では、この干渉縞に対して走査を行うことにより、同
図(3)に示すような明る爆信号かえられる。例えば第
5図(2)のa位置で水平走査した時には、同図+3)
−(a)の明るさ信号が得られ、同図(2)のb位置
で水平走査したときには、同図(3) −(b)の明る
さ信号が得られる。光電変換部8の位置に水平走査電圧
±Vxと垂直走査電圧±VyKより任意に決定できる。
スライダー4のすき間を表わし、スライダー4は図示の
ように任意に傾!しているものとする。スライターー4
面上に(tま第5図(2)に示すよりに干渉縞が表われ
、この干渉縞は光電変換部8に映出でれる。光電変換部
8では、この干渉縞に対して走査を行うことにより、同
図(3)に示すような明る爆信号かえられる。例えば第
5図(2)のa位置で水平走査した時には、同図+3)
−(a)の明るさ信号が得られ、同図(2)のb位置
で水平走査したときには、同図(3) −(b)の明る
さ信号が得られる。光電変換部8の位置に水平走査電圧
±Vxと垂直走査電圧±VyKより任意に決定できる。
[7たがって、例えば干渉縞の暗部のピーク位置に対応
した水平方向の電圧VI * v2+ v、’ +V
2 ’およびスライダー4のエツジ部の電圧V0をそ′
t1.ぞれ求めt″I5ば、すき間の最小値は王妃(I
X2)式から求めることがでたる。
した水平方向の電圧VI * v2+ v、’ +V
2 ’およびスライダー4のエツジ部の電圧V0をそ′
t1.ぞれ求めt″I5ば、すき間の最小値は王妃(I
X2)式から求めることがでたる。
(k:干渉縞次数)・・・・・・(渇
し2斤がって、第5図(3) (qlnlに示す明る
さ信号全同時に求めることができれば、スライダー4の
2次元な浮上量全判定することがでへる。
さ信号全同時に求めることができれば、スライダー4の
2次元な浮上量全判定することがでへる。
次に第5図(2)に示した走査体H: (at (b)
全同時に走査して多次元の走−i¥−を行う方法l・述
べる。ここでは平行な2つの位Sの走査について示すが
、走査方向、走査位置および走査位置の数は任意に選定
できるのは勿論である。
全同時に走査して多次元の走−i¥−を行う方法l・述
べる。ここでは平行な2つの位Sの走査について示すが
、走査方向、走査位置および走査位置の数は任意に選定
できるのは勿論である。
第6図に2つの走査方式を示す。
まず走査波形を示す。
第6図(1)(イフは鋸歯状波、(ロ)は一走査毎にY
方向走査位fit変化する矩形波を示す。e14−f、
水平−走査間隔を示すクロック信号である。
方向走査位fit変化する矩形波を示す。e14−f、
水平−走査間隔を示すクロック信号である。
第6図(2]の(イ)は(1)と同様に鋸歯状波を示シ
2、(ハ)は水平−走査間隔を示すクロック信号である
。(口λは一水平走査期間を任意に分割して、短周期で
Y方向走査位置を変化させる矩形波を示す。
2、(ハ)は水平−走査間隔を示すクロック信号である
。(口λは一水平走査期間を任意に分割して、短周期で
Y方向走査位置を変化させる矩形波を示す。
第6図(1)はオルタネ−1・方式で、走査位置(a)
(b)を順次に繰返す走査方法である。同図(2)はチ
ョッパ一方式で、Y方法の走査電圧をチョップして2次
元の走査信号としてXY偏向躇から光電変換部に入力す
る走査方法である。第6図(2)の(イ)(0)に示す
信号は水平走査信号発生器10および垂直走査信号発生
器11(第3図参竪)によりそれぞれ発生される。その
両信号は設定回路12により光電変換面上の干渉縞を有
効に走査するために、走査振幅と走査中心および走査周
期全設定してXY偏向回路13に入力する。Y方向の走
査信号は走査周期に対して整数倍(例えば512etC
)の信号を基準ブロックとした方形波として入力する。
(b)を順次に繰返す走査方法である。同図(2)はチ
ョッパ一方式で、Y方法の走査電圧をチョップして2次
元の走査信号としてXY偏向躇から光電変換部に入力す
る走査方法である。第6図(2)の(イ)(0)に示す
信号は水平走査信号発生器10および垂直走査信号発生
器11(第3図参竪)によりそれぞれ発生される。その
両信号は設定回路12により光電変換面上の干渉縞を有
効に走査するために、走査振幅と走査中心および走査周
期全設定してXY偏向回路13に入力する。Y方向の走
査信号は走査周期に対して整数倍(例えば512etC
)の信号を基準ブロックとした方形波として入力する。
この方形波のDCレベルを変化することによりスライダ
4の中心部に合せ、さらに振幅を変化させることにより
スライダー4の上面を走査することが可能である。2つ
のスライダー上面が平行でないときには、振幅が直線的
に変化する方形波を入力することで同様に走査できる。
4の中心部に合せ、さらに振幅を変化させることにより
スライダー4の上面を走査することが可能である。2つ
のスライダー上面が平行でないときには、振幅が直線的
に変化する方形波を入力することで同様に走査できる。
一方、X方向の走査信号は鋸歯状波全入力することによ
シ通常の1゛■走査と同じ水平走査を実行する。
シ通常の1゛■走査と同じ水平走査を実行する。
次に上記方法で走査した信号から、第5図(3)に示す
明るさ信号を信号分離回路20(第3,4図萎照)によ
り分離する方法について説明する。
明るさ信号を信号分離回路20(第3,4図萎照)によ
り分離する方法について説明する。
第4図において、フィルタ回路14により波形整形され
た信号161−J:、サンプルホールド回路20−1に
入力し、ここで垂直走査信号発生器11からの垂直走査
信号の方形波に同期してサンプルホールドする。このサ
ンプルホールドした信号1−1:A/D変換器20−2
に入力してA/D変換され、この変換後のディジタル信
号にスイッチ回路20−3により11[次に分離される
。前記サンプルホールド回路20−1、A/D変換器2
0−2、スイッチ回路20−3の制御を方形波のタイミ
ングを基にして行うことにより、走査位置に応じた明る
さ信号を容易にうろことができる。
た信号161−J:、サンプルホールド回路20−1に
入力し、ここで垂直走査信号発生器11からの垂直走査
信号の方形波に同期してサンプルホールドする。このサ
ンプルホールドした信号1−1:A/D変換器20−2
に入力してA/D変換され、この変換後のディジタル信
号にスイッチ回路20−3により11[次に分離される
。前記サンプルホールド回路20−1、A/D変換器2
0−2、スイッチ回路20−3の制御を方形波のタイミ
ングを基にして行うことにより、走査位置に応じた明る
さ信号を容易にうろことができる。
スイッチ回路20−3で分離さ扛たディジタル信号がラ
ッチ回路20−4 a、 20−4 bで順次に保持さ
れ、これらの信号が第5図(3)の(a)(b)に対応
した明るさ信号となる。これらの信号’iD/A変換回
路20−5 a、 20−5 bi介しテD/A変換す
ることにより、明るさ信号となってオシロスコープなど
(図示せず)で観測するとともにフレームメモリーなど
に入力して処理することができ、第5図(3)に示す(
a)(b)の信号の対応関係を観測することにより、ス
ライダーの浮上の様子を多次元で把握することができる
。
ッチ回路20−4 a、 20−4 bで順次に保持さ
れ、これらの信号が第5図(3)の(a)(b)に対応
した明るさ信号となる。これらの信号’iD/A変換回
路20−5 a、 20−5 bi介しテD/A変換す
ることにより、明るさ信号となってオシロスコープなど
(図示せず)で観測するとともにフレームメモリーなど
に入力して処理することができ、第5図(3)に示す(
a)(b)の信号の対応関係を観測することにより、ス
ライダーの浮上の様子を多次元で把握することができる
。
またラッチ回路20−4 a、 20−4 bにおいて
、ラッチ前後の信号差分の正負を比較回路2O−6a、
2O−6bで判定することにより、明る爆信号の明部と
暗部のピーク位置を検出することができる。嘆らに図示
していないが、差分喰変化の最も大きい部分も検出可能
であり、これよりスライダーのエツジの検出も可能であ
る。方形波のタロツク数とピーク位置、エツジ位置が発
生したタイミングとをそれぞれカウントすることにより
、第5図(2) ノ(a)(b)で示したV O+ v
、 I V、 l v、# t■、′に対応した位置信
号として検出することができ、これにより(1)代金用
いてそれぞれの最小すき間を決定することができる。こ
れらの操作はデータ処理回路15で行われる。
、ラッチ前後の信号差分の正負を比較回路2O−6a、
2O−6bで判定することにより、明る爆信号の明部と
暗部のピーク位置を検出することができる。嘆らに図示
していないが、差分喰変化の最も大きい部分も検出可能
であり、これよりスライダーのエツジの検出も可能であ
る。方形波のタロツク数とピーク位置、エツジ位置が発
生したタイミングとをそれぞれカウントすることにより
、第5図(2) ノ(a)(b)で示したV O+ v
、 I V、 l v、# t■、′に対応した位置信
号として検出することができ、これにより(1)代金用
いてそれぞれの最小すき間を決定することができる。こ
れらの操作はデータ処理回路15で行われる。
以上説明したように本発明によれば、通常の光学系によ
り発生した干渉縞の変化f:多次元にわたって実時間で
杷握することが可能であるため、2つの被測定′肋間の
多次元の微小すき間の平均的すき間歇および時間的に変
化するすべ間量を容易に測定することができ、しかもそ
の測定精度の向上kfdかることができる。
り発生した干渉縞の変化f:多次元にわたって実時間で
杷握することが可能であるため、2つの被測定′肋間の
多次元の微小すき間の平均的すき間歇および時間的に変
化するすべ間量を容易に測定することができ、しかもそ
の測定精度の向上kfdかることができる。
第1図および第2図に従来の微小すき間の光学的測定方
法の原理全説明する図、第3図は本発明に係わる微小す
き間の多次元測定方法の一実施例の構成図、第4図は第
3図の信号分離回路の構成図、第5図(1)〜(3)は
光電変換部に結像した干渉縞像と明るさ信号およびすき
間との関係を説明する図、第6図(1)、(2)は2次
元同時走査の説明図である。 2・・・ディスク、3・・・スライダー、8・・・光電
変換部、10・・・水平走査信号発信器、11・・・垂
直走査信号発振器、15・・・データ処理回路、20・
・・信号分離回路。 才1目 才3m 24 国 【1) 0 (3) 才5 菌
法の原理全説明する図、第3図は本発明に係わる微小す
き間の多次元測定方法の一実施例の構成図、第4図は第
3図の信号分離回路の構成図、第5図(1)〜(3)は
光電変換部に結像した干渉縞像と明るさ信号およびすき
間との関係を説明する図、第6図(1)、(2)は2次
元同時走査の説明図である。 2・・・ディスク、3・・・スライダー、8・・・光電
変換部、10・・・水平走査信号発信器、11・・・垂
直走査信号発振器、15・・・データ処理回路、20・
・・信号分離回路。 才1目 才3m 24 国 【1) 0 (3) 才5 菌
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被測定物間の微小すき間を光干渉法により干渉縞として
発生させると共に、この干渉輪金光電変Ill管 換部に結像させて走査し、干渉縞の明部または骨部の明
るさに対応した出力信号から微小すき間を光学的に測定
する方法において、前記干渉縞を多次元にわたって任意
方向および周期で走査し、この走査信号から多次元の明
るさ信号を分離し、この信号を処理して被測定物間の多
次元にわたるすき間を測定するようにしたことを特徴と
する微小すき間多次元測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13850682A JPS5928607A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 微小すき間の多次元測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13850682A JPS5928607A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 微小すき間の多次元測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5928607A true JPS5928607A (ja) | 1984-02-15 |
Family
ID=15223720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13850682A Pending JPS5928607A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 微小すき間の多次元測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5928607A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62118205A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-29 | Sony Corp | ヘツド浮上量測定装置 |
| JPS63205503A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 微小すきまの光学的測定装置 |
-
1982
- 1982-08-11 JP JP13850682A patent/JPS5928607A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62118205A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-29 | Sony Corp | ヘツド浮上量測定装置 |
| JPS63205503A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 微小すきまの光学的測定装置 |
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