JP2000056231A - 測定用光学機器の誤差補正装置 - Google Patents

測定用光学機器の誤差補正装置

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JP2000056231A
JP2000056231A JP10232390A JP23239098A JP2000056231A JP 2000056231 A JP2000056231 A JP 2000056231A JP 10232390 A JP10232390 A JP 10232390A JP 23239098 A JP23239098 A JP 23239098A JP 2000056231 A JP2000056231 A JP 2000056231A
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objective lens
measurement
outer diameter
diameter portion
common outer
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JP10232390A
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English (en)
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Noriyoshi Matsumoto
徳嘉 松本
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UNION OPTICAL CO Ltd
Original Assignee
UNION OPTICAL CO Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる倍率の対物レンズを切り換えて使用し
た際に生ずる測定誤差を解消する。 【解決手段】 各対物レンズの鏡筒5に共通外径箇所を
設けると共に、切り換えられた対物レンズの共通外径箇
所の光学機器本体1に対する位置を検出する手段を設け
ることにより、対物レンズの切り換え時における光軸の
ずれ量を検知し、このずれ量を記憶して測定時における
実測値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は測定用光学機器に
関し、より詳細には異なる倍率の対物レンズを切り換え
て使用した際に生ずる測定誤差を解消する補正装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、測定用顕微鏡や非接触式三次元
測定機等の測定用光学機器が、プリント基板、加工部
品、鋳物等の寸法を測定するために使用されている。一
方、測定用光学機器においては異なる倍率の対物レンズ
を複数個備え、これらをレボルバにより切り換えて使用
することが公知である。この場合、顕微鏡を例にとれ
ば、顕微鏡で試料を測定する場合、先ず低倍率の対物レ
ンズで試料を広く捉えて測定点を探し、その後高倍率の
対物レンズに切り換えて拡大して精度よく測定するとい
う方法を用いている。
【0003】一方、一つの試料の中で大きさの違うもの
同士の寸法を測定する場合に、上記の方法を応用して、
倍率の違う複数の対物レンズを交換して大小の測定点を
計測することは有用である。しかしながら、対物レンズ
はレボルバ等の機械的手段により切り換えられるので、
加工精度の問題からレンズを切り換えた際の光軸のずれ
を零にすることは事実上不可能であり、微小なずれが生
じ、これが数ミクロンから十数ミクロンの単位で測定値
に上乗せされ測定誤差となった。
【0004】そこで、高精度で測定する場合は、従来は
高倍率の対物レンズだけを用いて測定するか、対物レン
ズを固定して中間に変倍機能をもった光学系を用いて測
定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
前者の手段においては測定点を探しにくいという問題を
生じた。又、後者の手段においては測定誤差は生じない
ものの、光学系の構造上総合倍率が×5〜×10に限ら
れ、測定倍率を大きくとることができないという問題を
生じた。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は以上の如き従
来技術の問題点を解消する誤差補正装置を提供すること
を目的としたものであり、異なる倍率の対物レンズを切
り換えて使用する測定用光学機器において、各対物レン
ズの鏡筒に共通外径箇所を設けると共に、切り換えられ
た対物レンズの共通外径箇所の光学機器本体に対する位
置を検出する手段を設けることにより、対物レンズの切
り換え時における光軸のずれ量を検知し、このずれ量を
記憶して測定時における実測値を補正することを特徴と
する。
【0007】ところで、対物レンズの倍率が異なる場合
はその鏡筒の外径も通常異なる。従って、外径が異なる
以上、切り換えられた対物レンズの光学機器本体に対す
る位置を検出するだけでは、対物レンズの切り換え時に
おける光軸のずれ量を検知することができない。この場
合、対物レンズの1本、1本にそれぞれ事前にキャリブ
レーションを行い、その時の計測値をサンプリングして
おき、対物レンズの切り換え時の計測量との比較を行う
ことでずれ量を検知できるが、切り換えた対物レンズの
認識が必要となり、制御や取り扱いも煩雑となり現実的
でない。この発明においては、各対物レンズの鏡筒の全
部又は一部分同士を共通外径とすることによりこの問題
を解消している。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的実施例を
添付図面に基づいて説明する。図1乃至図5はこの発明
の誤差補正装置を測定顕微鏡に実施した例を示すもので
ある。図中符号1は顕微鏡の本体であり、この本体には
XYZの3方向に移動可能な移動テーブル6が設けら
れ、この移動テーブルはZ(上下)方向に昇降するZテ
ーブル7と、このZテーブルに載置されXY(平面)方
向に移動するXYテーブル8A、8Bから構成される。
図中符号9、10は焦点調節のためにZテーブル7を上
下動させる粗動ダイヤル及び微動ダイヤルである。
【0009】計測作業においては、先ず移動テーブル6
の上部に試料を置き、XYテーブル8A、8Bを移動し
て測定点を定め、次にZテーブルを上下動して焦点を合
わせ、更にXYテーブル8A、8Bを微動調整して測定
始点をセットする。そして、測定終点までXYテーブル
8A、8Bを移動させてセットすることにより、始点と
終点間の移動距離をXYテーブルと連動したスケールに
よって算出する。
【0010】図中符号4はレボルバであり、対物レンズ
13を内蔵した対物レンズの鏡筒5が倍率に応じて複数
個設けられる。このレボルバ4を回転駆動することによ
り顕微鏡の光軸上に対物レンズを順次位置させ、所望の
倍率の対物レンズを選択して観察する。
【0011】図中符号2は接眼鏡筒、同じく3はテレビ
鏡筒であり、それぞれ接眼レンズ11、CCD12が内
蔵される。テレビ鏡筒3においては、対物レンズの結像
面に配したCCD12により画像を電気信号に変換し、
画像処理工程を経てモニター(図示せず)に像を再表示
している。測定点の位置出しのための移動テーブル6の
移動は、接眼鏡筒2又はモニターを観察しながら行われ
る。移動テーブル6には手動型と電動型のものがあり、
電動型の場合はモニターを用いて位置確認を行う。
【0012】以上の顕微鏡において、顕微鏡本体に対す
る対物レンズの鏡筒の位置を検出する手段が設けられる
ものであり、この実施例においてはレボルバ4の各対物
レンズの鏡筒5の切り換え位置(顕微鏡の光軸上)にお
いて、それを検出する静電容量検出器14をステー13
により対物レンズの鏡筒5を囲むように配している(図
1及び図3参照)。そして、制御回路(図示せず)にお
いてこの位置と既に調整管理された基準位置を比較する
ことにより対物レンズの光軸のずれ量を検知し、これを
記憶する。
【0013】この場合、対物レンズの鏡筒5は共通外径
箇所を有しなくてはならないが、この実施例においては
図5に示すように各対物レンズの鏡筒5に共通の外径か
ら膨径部を設けることにより共通外径箇所5Aとしてい
る。尚、膨径部に代え縮径部(図示せず)を設けてもよ
いことは勿論である。
【0014】図4は、対物レンズの鏡筒の位置を検出す
る手段の異なる実施例を示すものであり、ここではレボ
ルバ4の各対物レンズの鏡筒5の切り換え位置(顕微鏡
の光軸上)において、それを検出する電気マイクロメー
タ24をステー(図示せず)により対物レンズの鏡筒5
に接触するように配している。
【0015】以下、この発明の誤差補正装置の作用を図
6のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、基
準位置に調整された対物レンズで測定始点を計測し、次
に対物レンズを異なる倍率のものに交換して測定終点を
計測する場合の手順を説明することとする。
【0016】(手順S1)先ず、電源を投入して顕微鏡
の照明ランプを点灯する。
【0017】(手順S2)像を見ながら粗微動ダイヤル
を回して、レンズの焦点を合わせる。
【0018】(手順S3)試料を移動テーブルに載せ測
定始点に移動させる。
【0019】(手順S4)移動テーブルのXYの微調整
により測定始点の位置出しを行い、始点座標(x
0,0 )を計測し、この値を記憶する。
【0020】(手順S5)レボルバを回転して所望の倍
率の対物レンズを顕微鏡の光軸に位置させる。
【0021】(手順S6)手順S5において対物レンズ
を交換することにより、新たに顕微鏡の光軸に位置する
対物レンズの位置検出用の光源が点灯し、これを受光し
た位置センサにより入射位置のアドレスが検知される。
【0022】(手順S7)手順S6において検知された
アドレスと原点(基準位置)からのずれ量を割り出し、
これを誤差量(△x,△y)とする。
【0023】(手順S8)手順S7において割り出した
誤差量を補正メモリに記憶し、この時点で前歴メモリは
消去される。
【0024】(手順S9)キャリブレーションが完了す
る。
【0025】(手順S10)計測動作を進行させ次の測
定点まで試料を移動させ、焦点を合わせ移動テーブルの
XYの微調整により測定終点の位置出しを行い、終点座
標(x1,1 )を計測し、この値を記憶する。
【0026】(手順S11)実測データ(|x1 −x0
|,|y1 −y0 |)から前記誤差量(△x,△y)を
引き、真の値(|x1 −x0 −△x|,|y1 −y0
△y|)を得る(図7参照)。
【0027】
【発明の効果】以上の構成よりなるこの発明の誤差補正
装置によれば、対物レンズの交換の度に位置出しの校正
を行うので、対物レンズ交換により生ずる測定誤差が解
消され、計測作業中に何回でも対物レンズの交換が可能
となる。
【0028】従って、測定点のサイズに最適な拡大率の
選択ができ、測定点の位置出し作業が精度良くできるこ
ととなり、微小体を含んだ物体等の今まで以上の精密測
定が可能となる効果を奏する。
【0029】又、各対物レンズの鏡筒に共通外径箇所を
設けると共に、切り換えられた対物レンズの共通外径箇
所の光学機器本体に対する位置を検出する手段を設ける
ことにより、対物レンズの切り換え時における光軸のず
れ量を検知するので、切り換えた対物レンズの認識が不
要であり、制御や取り扱いも容易となり、簡易な手段に
より上記の効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の誤差補正装置を実施した測定顕微鏡
の側面図。
【図2】同上、光学系を示す切り欠き側面図。
【図3】同上、レボルバ部分の底面図。
【図4】同上、レボルバ部分の異なる実施例の底面図。
【図5】同上、対物レンズの鏡筒部分の実施例の側面
図。
【図6】この発明の誤差補正装置の作用を示すフローチ
ャート。
【図7】この発明の誤差補正装置の作用を示す原理図。
【符号の説明】 1 測定機器の本体 4 レボルバ 5 対物レンズの鏡筒 5A (対物レンズの鏡筒の)共通外径箇所 14 静電容量検出器 24 電気マイクロメータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる倍率の対物レンズを切り換えて使
    用する測定用光学機器において、各対物レンズの鏡筒に
    共通外径箇所を設けると共に、切り換えられた対物レン
    ズの共通外径箇所の光学機器本体に対する位置を検出す
    る手段を設けることにより、対物レンズの切り換え時に
    おける光軸のずれ量を検知し、このずれ量を記憶して測
    定時における実測値を補正することを特徴とする測定用
    光学機器の誤差補正装置。
  2. 【請求項2】 静電容量検出器により対物レンズの鏡筒
    の共通外径箇所の位置を検出する請求項1記載の測定用
    光学機器の誤差補正装置。
  3. 【請求項3】 電気マイクロメータにより対物レンズの
    鏡筒の共通外径箇所の位置を検出する請求項1記載の測
    定用光学機器の誤差補正装置。
  4. 【請求項4】 各対物レンズの鏡筒の一部に共通の外径
    を有する膨径又は縮径部を設けることにより共通外径箇
    所とした請求項1から3の何れかに記載の測定用光学機
    器の誤差補正装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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