JPS6345523B2 - - Google Patents

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JPS6345523B2
JPS6345523B2 JP14242081A JP14242081A JPS6345523B2 JP S6345523 B2 JPS6345523 B2 JP S6345523B2 JP 14242081 A JP14242081 A JP 14242081A JP 14242081 A JP14242081 A JP 14242081A JP S6345523 B2 JPS6345523 B2 JP S6345523B2
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JP
Japan
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image
light
optical system
control device
detection control
Prior art date
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JP14242081A
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English (en)
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JPS5845515A (ja
Inventor
Yoshisada Hayamizu
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP14242081A priority Critical patent/JPS5845515A/ja
Publication of JPS5845515A publication Critical patent/JPS5845515A/ja
Publication of JPS6345523B2 publication Critical patent/JPS6345523B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/292Light, e.g. infrared or ultraviolet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スライド映写機や双眼実体顕微鏡等
の自動焦点調節に用いる面位置検出制御装置に関
するものである。
この種従来の面位置検出制御装置は、例えば第
1図に示した如く、光源1と、光源1の光をスリ
ツトSに集光せしめる集光レンズ2と、スリツト
7を発した光をフイル面等の被検面A上に像S1
して結像せしめる結像レンズ3と、面Aで正反射
した光を像S2として再結像せしめる結像レンズ4
と、受光面が像S2の結像面と一致するように配置
され且つ図示しない光学系移動装置と接続された
受光素子5とから成り、第2図に示した如く、面
Aが正しい位置から投影レンズL0の光軸方向に
距離Dだけ平行移動して面A′に移つたとすると、
像S1となるべき光が面A′で反射された後像S1′と
して結像し、像S1,S1′間の距離が2Dとなり、こ
の場合結像レンズ4の倍率がmであればもとの像
S2は受光素子5の受光面上をほぼ距離2mD移動
して像S2′となるので、距離2mDを受光素子5に
より光電的に検出し、距離2mDが零となるよう
にフイードバツクする即ち光学系移動装置により
投影レンズL0と本装置の光学系全体を一体とし
て投影レンズL0の光軸方向に移動せしめて像S1
が面A′上にくるように制御するものであつた。
ところが、この面位置検出制御装置は、その精度
自体が十分なものではなく、又面Aが傾むくと面
Aによる正反射光の傾きが変化して結像レンズ4
に対する入射位置が変化してしまい、これがその
まま像S2′の位置の変化としてあらわれるため検
出が正しく行われないという問題があつた。
本発明は、上記問題点に鑑み、検出精度を大幅
に向上させると共に面の多少の傾きに対しても検
出が正しく行われ得るようにした面位置検出制御
装置を提供せんとするものであるが、以下第3図
乃至第5図に示した一実施例に基づき上記従来例
と同一の部材には同一符号を付してこれを説明す
れば、6は面位置検出用の指標であるスリツトS
から発した光を後述のプリズムの頂点に像S0とし
て結像せしめる結像レンズ、7は頂部が細長く研
摩されてスリツト状となつているプリズム、8は
像S0を発した光を被検面A上に像S1として結像せ
しめると共に像S1を発した光を再び像S0上に結像
せしめる結像レンズ、9は曲率中心が像S1上にあ
るように配置されていて面Aで正反射した光を反
射して再び像S1上に結像せしめる等倍実像反射光
学系である凹面鏡、10はプリズム7の一側方に
配置されていてプリズム7の一方の斜面で反射し
た光を同じく一側方に配置された受光素子11の
受光面に集光せしめる結像レンズ、12はプリズ
ム7の他の側方に配置されていてプリズム7の他
方の斜面で反射した光を同じく他の側方に配置さ
れた受光素子13の受光面に集光せしめる結像レ
ンズである。そして、両受光素子11,13は図
示しない光学系移動装置と接続されている。
本発明による面位置検出制御装置は上述の如く
構成されているから、第4図に示した如く、面A
が投影レンズL0の光軸方向に距離Dだけ平行移
動して面A′に移つたとすると、像S1となるべき
光が面A′で反射された後像S1′として結像し、こ
の場合S1,S1′間の距離は2Dとなる。次に、像
S1′を発した光は凹面鏡9により反射されて像
S1′として結像しようとするがこの光は面A′で再
反射されて像S1として結像する。この場合、像
S1′,S1″間の距離がほぼ4Dとなるので、像S1,S1
間の距離もほぼ4Dとなる(像S1″,S1間の距
離はほぼ6Dである。)。次に、像S1を発した光
はプリズム7の頂部から外れた位置に像S0′とし
て結像し、像S0′を発した光はプリズム7の一方
の斜面で反射された後結像レンズ10より受光素
子11の受光面上に集光せしめられる。一方、面
Aが面A′と反対方向に移動したとすると、上記
と同様な原理によりスリツト像光線束はプリズム
7の他方の面で反射された後結像レンズ12によ
り受光素子13の受光面上に集光せしめられる。
従つて、受光素子11及び13の出力が零又は受
光素子11と13の出力差が零となるようにフイ
ードバツクする即ち光学系移動装置により投影レ
ンズL0と本装置の光学系全体を一体として投影
レンズL0の光軸方向に移動せしめる像S1が面
A′上にくるように制御すれば、投影レンズL0
ピントを面A′に合わせることが出来る。かくし
て、本装置の作動が行われるが、本装置は、上述
の如く面AがDだけ移動しただけで合焦時面A上
に結像すべき像S1と面A′や凹面鏡9で反射され
た後に出来る最終像S1との間の距離がほぼ4D
となるので、従来例に較べて感度が倍増し検出精
度が大幅に向上する。又、第5図に示した如く、
面Aが合焦状態において傾いて面A′となり正反
射光の傾きが変化したとしても、凹面鏡9の有効
径を十分大きくしておけば全ての正反射光を捕え
て反射し、元の光路に沿つてそのまま送り返して
プリズム7の頂部上に結像せしめることが出来る
ので、検出は正しく行われる。
第6図は第二の実施例を示しており、14はそ
の入射端面に結像レンズ6によりスリツトSから
発した光が集光せしめられるとその射出端面が一
種のスリツト状光源S0となるオプテイカルフアイ
バー又はオプテイカルフアイバーを一直線上に配
列して成るオプテイカルフアイバーシート、15
及び16は各入射端面がオプテイカルフアイバー
14の射出端面の両側に配置せしめられたオプテ
イカルフアイバー束であつて、これらが上記第一
の実施例のプリズム7の代りに設けられている。
従つて、ピントが合つている場合即ち面A上に像
S1がある場合はオプテイカルフアイバー束15及
び16のいずれにも光が戻らないが、ピントがず
れた場合即ち面Aが移動した場合は戻り光がオプ
テイカルフアイバー束15又は16のいずれか一
方で捕捉され、その結果受光素子11又は13の
いずれか一方に出力が発生するので、この情報を
フイードバツクすることにより面Aの自動焦点調
整が可能となる。尚、この実施例において、オプ
テイカルフアイバー束15及び16を何層かのオ
プテイカルフアイバーシートを入射端面において
は規則正しく整列積みし且つ射出端面においては
一層ずつ分離して複数受光素子の受光面に夫々導
くとか或いはそのまま規則正しく整列積みした状
態で位置検出素子に導くことにより構成すれば、
上記第一の実施例における像S0,S0′間に相当す
る距離を測定することも出来る。
第7図は第三の実施例を示しており、17は結
像レンズ、18は平面反射鏡であつて、これらが
第一実施例の凹面鏡9の代りに設けられている。
又、19及び20は夫々第二の実施例の位置検出
素子の代りに設けられたCCD等の固体撮像素子
であつて、像S0の戻り光をプリズム7の斜面で反
射させた後に結像レンズ10又は12により固体
撮像素子19又は20上に結像させれば、第二の
実施例と同様に第一の実施例における像S0
S0′間に相当する距離を測定することが出来る。
第8図は第四の実施例を示しており、21及び
22は第一の実施例の結像レンズ8の代りに設け
られてていてこれらの間の光線を平行光線にして
いる結像レンズ、23は結像レンズ21及び22
間に配置されていて戻り光を側方に取り戻すため
の半透鏡、24は半透鏡23で反射された戻り光
を位置検出素子25上に像S2として結像せしめる
結像レンズである。従つて、像S2の位置の変化を
検出することにより面Aの変位距離Dを検出する
ことが出来る。
第9図は第四の実施例を単対物方式の双眼実体
顕微鏡に応用した例を示しており、26は対物レ
ンズ、27及び28は右左光学系の結像レンズで
あつて、これらが対物光学系を構成し、結像レン
ズ27及び28と対物レンズ26との間の光線は
平行光線となつている。又、29及び30は平面
反射鏡である。従つて、スリツトSを発した光は
結像レンズ21により平行光線束となり、平面反
射鏡29で反射された後対物レンズ26により面
A上にスリツト像S1として結像せしめられる。続
いて面Aはほぼ正反射した光は対物レンズ26を
通過した後平行光線となつて平面反射鏡30に入
射し、平面反射鏡30で反射された光は対物レン
ズ26により面A上の像S1上に再び結像せしめら
れ、面Aでほぼ正反射した光は再び平面反射鏡2
9に入射せしめられる。更に、平面反射鏡29で
反射された光は半透鏡23で反射された後結像レ
ンズ24により位置検出素子25上に像S2として
結像せしめられている。従つて、面Aがピントか
ら外れると位置検出素子25上で像S2の位置ずれ
が生じるので、像S2の位置の変化を検出すること
により面Aの変位距離を検出することが出来る
し、これをフイードバツクして面Aに正しく自動
的にピント合わせすることも可能である。尚、こ
のような光学系においては、結像レンズ27及び
28の光軸を含む平面と、スリツトS、結像レン
ズ21、平面反射鏡29及び30、半透鏡23等
から成る検出系を含む平面を斜交させれば、全体
をコンパクトにまとめることが出来る。又、上記
第一、第二及び第三の実施例において結像レンズ
8の代りに双眼実体顕微鏡の対物光学系に置き換
えてやれば、この応用例と同様な応用例を構成す
ることが出来る。
尚、上記各実施例はいずれもスリツトSを用い
ているが、光量を増加させるためにスリツトSの
代りに微小な格子を用いても良いし、リング状の
スリツトを用いても良い。又、使用する光は、必
要に応じて赤外線又は紫外線の如き不可視光を用
いても良い。
上述の如く、本発明による面位置検出制御装置
は、検出精度が極めて高く且つ被検面の多少の傾
きに対しても正しい検出が行われるという優れた
利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の面位置検出制御装置の光学系を
示す図、第2図は上記従来例において被検面が移
動した場合の結像状態を示す図、第3図は本発明
による面位置検出制御装置の一実施例の光学系を
示す図、第4図は上記実施例において被検面が移
動した場合の結像状態を示す図、第5図は上記実
施例において被検面が傾いた状態を示す図、第6
図乃至第8図は各々第二、第三及び第四の実施例
の光学系を示す図、第9図は上記第四の実施例を
単対物式の双眼実体顕微鏡に応用した例の光学系
を示す図である。 1……光源、6……結像レンズ、7……プリズ
ム、8……結像レンズ、9……凹面鏡、10,1
2……結像レンズ、11,13……受光素子、S
……スリツト、A……被検面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 検出用指標からの光を被検面に対して斜めに
    投射して該被検面上に該検出用指標の像を形成す
    る結像光学系と、反射部材を含んでいて前記被検
    面が正規位置にある時は前記被検面からの反射光
    を受け該反射部材で反射して前記指標像と同じ位
    置に再び指標像を形成する等倍実像反射光学系
    と、前記結像光学系内に配置されていて前記被検
    面で反射してきた光の少なくとも一部を前記結像
    光学系の光路外に取出す光学素子と、前記光学素
    子により取出された光の光路上に配置されていて
    該光を受光する光電変換手段とを備え、前記被検
    面の位置の変化に伴う前記光電変換手段からの出
    力信号の変化により前記被検面の位置を検出する
    面位置検出制御装置。 2 上記検出用指標が一本のスリツト又は格子で
    あることを特徴とする特許請求の範囲1に記載の
    面位置検出制御装置。 3 上記等倍実像光学系が上記被検面上に曲率中
    心を有する凹面鏡であることを特徴とする特許請
    求の範囲1に記載の面位置検出制御装置。 4 上記等倍実像光学系が上記被検面上に焦点を
    有する屈折反射光学系てあることを特徴とする特
    許請求の範囲1に記載の面位置検出制御装置。
JP14242081A 1981-09-11 1981-09-11 面位置検出制御装置 Granted JPS5845515A (ja)

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JP14242081A JPS5845515A (ja) 1981-09-11 1981-09-11 面位置検出制御装置

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JP14242081A JPS5845515A (ja) 1981-09-11 1981-09-11 面位置検出制御装置

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JPS5845515A JPS5845515A (ja) 1983-03-16
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ID=15314910

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03103707A (ja) * 1989-09-19 1991-04-30 Rohm Co Ltd 微少変位測定装置

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JPS5845515A (ja) 1983-03-16

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