JP2003172968A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2003172968A
JP2003172968A JP2001371978A JP2001371978A JP2003172968A JP 2003172968 A JP2003172968 A JP 2003172968A JP 2001371978 A JP2001371978 A JP 2001371978A JP 2001371978 A JP2001371978 A JP 2001371978A JP 2003172968 A JP2003172968 A JP 2003172968A
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JP
Japan
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image
optical system
plane
measured
light
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Application number
JP2001371978A
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Japanese (ja)
Inventor
Yu Koishi
結 小石
Manabu Yasukawa
学 安川
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Sigma Inc
Precise Gauges Co Ltd
Original Assignee
Sigma Inc
Precise Gauges Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device for simultaneously focusing on the long distance point (outside diameter 15) and the close distance point (inside diameter 13) of an object to be measured 14. <P>SOLUTION: The image pickup device is provided with a 1st optical system 60 arranged between the object to be measured 14 and a 1st image forming surface 28, and a parallel flat plate 16 arranged between the object to be measured 14 and the 1st optical system 60 so as to form the images positioned at the close distance point (inside diameter 13) and the long distance point (outside diameter 15) of the object to be measured 14 on the 1st image forming surface 28 through the optical system 60. By having such the constitution, the optical axis of the emitted light made incident from the long distance point (outside diameter 15) of the object to be measured 14 is deflected by the parallel flat plate 16, and the image positioned at the long distance point (outside diameter 15) is formed on the 1st image forming surface 28 focusing on the close distance point (inside diameter 13). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に関するも
のである。特に、光学距離差を有する被測定物の外周縁
と内周縁を同一結像面に結像する撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device. In particular, the present invention relates to an image pickup device that forms an image of the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of an object to be measured having an optical distance difference on the same image plane.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、円筒形の被測定物の先端部外周
にテーパー形状を有するセラミックス、ジルコニア、若
しくは、ニッケル材料からなるフェルール正面の外径と
内径を別々に撮像する撮像装置が知られている。
2. Description of the Related Art Generally, there is known an image pickup apparatus which separately picks up an outer diameter and an inner diameter of a front surface of a ferrule made of ceramics, zirconia, or a nickel material having a tapered outer periphery of a cylindrical object to be measured. There is.

【0003】図10は、従来の被測定物の模式的正面図
である。被測定物としてのフェルールは、測定用のガラ
スV溝の保持部12のサンプル設置面17に接触し載置
される。この載置されたフェルールは、ゴムや軟質プラ
スチックのような弾性部材のローラ86により回動しな
がら、フェルールの外径15の偏芯量をマイクロメータ
84により測定していた。
FIG. 10 is a schematic front view of a conventional object to be measured. The ferrule as the object to be measured is placed in contact with the sample installation surface 17 of the holding portion 12 of the glass V groove for measurement. The mounted ferrule was rotated by a roller 86 of an elastic member such as rubber or soft plastic, and the eccentric amount of the ferrule outer diameter 15 was measured by a micrometer 84.

【0004】また、光学的に近距離点に位置するフェル
ール正面の内径測定領域80と、光学的に遠距離点に位
置するフェルール外周の外径測定領域82とを別々の撮
像装置により各々焦点を合わせながらデジタル映像処理
を施し、フェルールの回動中心軸からの外径15と内径
13の偏芯量を各々測定していた。
Further, the inner diameter measuring area 80 on the front surface of the ferrule optically located at the near distance point and the outer diameter measuring area 82 on the outer circumference of the ferrule optically located at the far distance point are respectively focused by different image pickup devices. Digital image processing was performed while matching, and the eccentric amounts of the outer diameter 15 and the inner diameter 13 from the rotation center axis of the ferrule were measured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、フェルールの外径15の偏芯量を測定する場合
は、ローラ86によりフェルールを1回転させて、36
0度程度回動させる回動工程が必要である。
However, as described above, when measuring the amount of eccentricity of the outer diameter 15 of the ferrule, the ferrule is rotated once by the roller 86 to obtain 36
A rotation process of rotating about 0 degrees is required.

【0006】また、被測定物としてのフェルールが回動
軸方向に撓んで形成されている場合には、回動工程中に
フェルールの中心軸が偏芯し測定基準点がずれるという
不具合が存在していた。
Further, when the ferrule as the object to be measured is formed so as to be bent in the direction of the rotation axis, there is a problem that the center axis of the ferrule is eccentric during the rotation process and the measurement reference point is displaced. Was there.

【0007】さらに、フェルールの内径13と外径15
とを別々に撮像するための別々の撮像装置を設けたので
はフェルール撮像装置の機構が複雑となり、製造費用が
増加するという課題も存在していた。
Further, the inner diameter 13 and the outer diameter 15 of the ferrule
If separate image pickup devices for separately picking up and are provided, the mechanism of the ferrule image pickup device becomes complicated, and there is a problem that the manufacturing cost increases.

【0008】本発明は、斯かる実情に鑑み、撮像面から
光学的に近距離点と遠距離点に位置する測定領域を同時
に結像する撮像装置を提供しようとするものである。
In view of such a situation, the present invention aims to provide an image pickup apparatus which simultaneously forms an image of the measurement areas optically located at the near distance point and the far distance point from the image pickup surface.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明による撮像装置は、図7に示す
ように、被測定物14と第1の結像面28との間に配置
される第1の光学系60と、被測定物14と第1の光学
系60との間に配置され、被測定物14の近距離点(内
径13)と遠距離点(外径15)とを第1の光学系60
により第1の結像面28に結像させる平行平面板16と
を備える。
In order to achieve the above-mentioned object, an image pickup device according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 7, is provided between an object to be measured 14 and a first image plane 28. Disposed between the first optical system 60 and the DUT 14 and the first optical system 60, and the near distance point (inner diameter 13) and far distance point (outer diameter 15) of the DUT 14 are measured. ) And the first optical system 60
And the plane-parallel plate 16 for forming an image on the first image plane 28.

【0010】このように構成すると、被測定物14の遠
距離点(外径15)から入射する放射光軸を平行平面板
16により偏向させることができ、近距離点(内径1
3)に焦点を合わせた第1の結像面28に遠距離点(外
径15)の映像を結像させることができる。
With this configuration, the radiation optical axis incident from the far-distance point (outer diameter 15) of the DUT 14 can be deflected by the plane parallel plate 16, and the near-distance point (inner diameter 1
An image of a far point (outer diameter 15) can be formed on the first image forming surface 28 focused on 3).

【0011】上記目的を達成するために、請求項2に係
る発明による撮像装置は、図6に示すように、請求項1
に記載の第1の光学系60は、被測定物14に対向する
対物光学系18と、対物光学系18と結像面28との間
に配置される結像光学系24とを有し、対物光学系18
と結像光学系24との間に配置され、被測定物14から
入射する光束を分岐する第1のビームスプリッター22
と、被測定物14から入射する光束であって、第1のビ
ームスプリッター22により分岐された光束の進行方向
に、第2の結像面40に被測定物14の像を結像させる
第2の光学系62とを備える。
In order to achieve the above object, the image pickup device according to the invention according to claim 2 is, as shown in FIG.
The first optical system 60 described in 1. has the objective optical system 18 facing the object to be measured 14, and the imaging optical system 24 arranged between the objective optical system 18 and the imaging surface 28. Objective optical system 18
And the imaging optical system 24, and a first beam splitter 22 that splits a light beam incident from the DUT 14.
And a second light flux that is an incident light flux from the DUT 14 and forms an image of the DUT 14 on the second imaging surface 40 in the traveling direction of the light flux split by the first beam splitter 22. Optical system 62 of.

【0012】このように構成すると、被測定物14から
入射する光束を分岐して第2の結像面40に被測定物1
4の像を結像させることができる。
According to this structure, the light beam incident from the DUT 14 is branched and the DIP 1 is formed on the second image plane 40.
The image of 4 can be formed.

【0013】上記目的を達成するために、請求項3に係
る発明による撮像装置は、図6に示すように、請求項2
に記載の第2の光学系62と第2の結像面40との間に
配置され、第1のビームスプリッター22からの光束を
分岐する第2のビームスプリッター34と、第1のビー
ムスプリッター22からの光束であって、第2のビーム
スプリッター34により分岐された光束の進行方向に配
置されたレチクル36とを備え、レチクル36からの光
が、平行平面板16で反射され、第2の結像面40に結
像されるように構成されている。
In order to achieve the above object, the image pickup device according to the invention according to claim 3 is the same as that shown in FIG.
A second beam splitter 34 arranged between the second optical system 62 and the second image plane 40 described in 1 above, for splitting the light beam from the first beam splitter 22, and the first beam splitter 22. And a reticle 36 arranged in the traveling direction of the light beam split by the second beam splitter 34. The light from the reticle 36 is reflected by the plane-parallel plate 16 and the The image is formed on the image plane 40.

【0014】このように構成すると、レチクル36から
の光の一部は、角度調整機構65に搭載された平行平面
板16の表面及び位置調整機構64に載置された被測定
物14の表面で各々反射され、第2の結像面40として
のビデオカメラにレチクル36の像を結像することがで
きる。なお、位置調整機構64は被測定物14を上下、
左右、前後に移動させ、第1の光学系の光軸に対する角
度をも調整する位置調整機能を備えるものである。
With this structure, part of the light from the reticle 36 is reflected on the surface of the plane-parallel plate 16 mounted on the angle adjusting mechanism 65 and the surface of the DUT 14 mounted on the position adjusting mechanism 64. An image of the reticle 36 can be formed on the video camera as the second image forming surface 40 by being reflected respectively. The position adjustment mechanism 64 moves the DUT 14 up and down,
It is provided with a position adjustment function of moving it to the left and right and back and forth, and also adjusting the angle with respect to the optical axis of the first optical system.

【0015】平行平面板16または被測定物14が第1
の光学系60の中心光軸を垂直に入射する角度から傾い
ている場合は、レチクル36の像が第1の光学系60の
中心光軸から横ずれをして第2の結像面40としてのビ
デオカメラに結像される。したがって、レチクル像の位
置を基準に平行平面板16または被測定物14の表面が
上下または左右若しくは設置方向角の傾きを判定するこ
とができる。
The plane-parallel plate 16 or the object to be measured 14 is the first
When the central optical axis of the optical system 60 is tilted from the angle of vertical incidence, the image of the reticle 36 is laterally displaced from the central optical axis of the first optical system 60 and serves as the second image plane 40. It is imaged on a video camera. Therefore, it is possible to determine whether the surface of the plane-parallel plate 16 or the object to be measured 14 is vertical or horizontal or the inclination of the installation direction angle based on the position of the reticle image.

【0016】上記目的を達成するために、請求項4に係
る発明による撮像装置は、図3に示すように、請求項1
に記載の平行平面板16は第1の領域と第2の領域とを
有し、第1の領域(周辺部)は第2の領域(中心部)よ
りも光学距離が長く形成され、遠距離点(外径15)か
らの光は主として第1の領域(周辺部)を通過し、近距
離点(内径13)からの光は主として第2の領域(中心
部)を通過するように構成されている。
In order to achieve the above object, the image pickup device according to the invention according to claim 4 is, as shown in FIG.
The parallel plane plate 16 described in 1 has a first region and a second region, and the first region (peripheral portion) is formed to have an optical distance longer than that of the second region (central portion). The light from the point (outer diameter 15) mainly passes through the first region (peripheral portion), and the light from the short-distance point (inner diameter 13) mainly passes through the second region (center portion). ing.

【0017】このように構成すると、平行平面板16の
第1の領域(周辺部)を通過する遠距離点(外径15)
からの光を、平行平面板16の第2の領域(中心部)を
通過する近距離点(内径13)からの光に焦点を合わす
第1の結像面28としてのビデオカメラに結像させるこ
とができる。
With this structure, a long distance point (outer diameter 15) passing through the first region (peripheral portion) of the plane-parallel plate 16 is formed.
The light from is imaged on a video camera as a first image plane 28 that focuses light from a near distance point (inner diameter 13) that passes through the second region (center portion) of the plane-parallel plate 16. be able to.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals or similar reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0019】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
撮像装置の光学系の模式的正面図である。撮像装置は、
透過照明装置10と、被測定物14としてのサンプル、
例えば光ファイバ部品のフェルールと、平行平面板16
としての二重焦点補正板と、対物レンズ18と、絞り2
0と、結像レンズ24と倍率補正レンズ26と、第1の
結像面28としての高分解能ビデオカメラとを備える。
FIG. 1 is a schematic front view of an optical system of an image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention. The imaging device is
The transillumination device 10 and a sample as the DUT 14,
For example, a ferrule of an optical fiber component and a plane parallel plate 16
Dual focus correction plate as an object, the objective lens 18, and the diaphragm 2
0, an imaging lens 24, a magnification correction lens 26, and a high-resolution video camera as a first imaging surface 28.

【0020】上記被測定物14と第1の結像面28との
間に配置される第1の光学系60には、平行平面板16
としての二重焦点補正板が配置される。この二重焦点補
正板は第1の光学系の焦点距離をシフトさせ、被測定物
14の近距離点としての内径13と遠距離点としての外
径15の映像を、対物レンズ18、絞り20、結像レン
ズ24の順序に透過させて第1の結像面28としての高
分解能ビデオカメラに内径13と外径15の映像を同時
に結像させることができる。
In the first optical system 60 arranged between the DUT 14 and the first image plane 28, the plane parallel plate 16 is provided.
A double focus correction plate is arranged as a. This double focus correction plate shifts the focal length of the first optical system so that an image of the inner diameter 13 as the short-distance point and the outer diameter 15 as the far-distance point of the DUT 14 can be obtained by the objective lens 18 and the diaphragm 20. The images of the inner diameter 13 and the outer diameter 15 can be simultaneously formed on the high resolution video camera as the first image forming surface 28 by transmitting them in the order of the image forming lens 24.

【0021】円筒形の被測定物14は、ガラスV溝の保
持部12に横長手方向に載置され、被測定物14の円筒
形断面中心軸と第1の光学系60の中心光軸とを合致さ
せるように配置する。また、被測定物14は水平方向の
図面左方向から光源としての透過照明装置10から平行
光線が照射され投影されている。
The cylindrical object to be measured 14 is placed on the glass V groove holding portion 12 in the lateral and longitudinal direction, and the cylindrical center axis of the object to be measured 14 and the central optical axis of the first optical system 60 are arranged. Arrange to match. Further, the DUT 14 is projected by being irradiated with parallel rays from the transillumination device 10 as a light source from the left side in the drawing in the horizontal direction.

【0022】上記透過照明装置10により投影される被
測定物14としてのサンプルの外径15、及び、内径1
3の縁部映像は、平行平面板16としての二重焦点補正
板を通過し、対物レンズ18により屈折して平行光線と
して対物レンズ18の右手方向に位置する焦点面に配置
された絞り20を透過する。
The outer diameter 15 and the inner diameter 1 of the sample as the object to be measured 14 projected by the transillumination device 10 described above.
The edge image of 3 passes through the double focus correction plate as the plane-parallel plate 16 and is refracted by the objective lens 18 to form a parallel light beam through the diaphragm 20 arranged on the focal plane located in the right-hand direction of the objective lens 18. To Penetrate.

【0023】ビームスプリッター22としての光路分岐
ハーフミラーを通過する映像は、結像レンズ24と倍率
補正レンズ26によって所定の倍率に補正され、第1の
結像面28としての高分解能ビデオカメラに結像され
る。
The image passing through the optical path splitting half mirror as the beam splitter 22 is corrected to a predetermined magnification by the image forming lens 24 and the magnification correcting lens 26 and is connected to a high resolution video camera as the first image forming surface 28. To be imaged.

【0024】上記実施の形態で使用する被測定物14
は、光ファイバ用部品の一般的なサンプルであるフェル
ールを使用することができる。フェルールの外径縁部
は、0.5ミリメータ程度の幅で面取加工を施しテーパ
ー形状とされ、内径部が他のフェルールの内径部との接
触面を確保し易く構成されている。したがって、平行平
面板16は、被測定物14の内径縁部と外径縁部とを同
時に撮像する際に、光学的に異なる光学距離に対して焦
点を合わせることが要求される。
Object to be measured 14 used in the above embodiment
Can use a ferrule that is a general sample of optical fiber parts. The outer diameter edge portion of the ferrule is chamfered with a width of about 0.5 millimeters to be a tapered shape, and the inner diameter portion is configured to easily secure a contact surface with the inner diameter portion of another ferrule. Therefore, the plane-parallel plate 16 is required to focus on optically different optical distances when simultaneously imaging the inner diameter edge portion and the outer diameter edge portion of the DUT 14.

【0025】上記平行平面板16は、被測定物14の外
径15縁部と内径13縁部との光学距離を屈折率の差に
より補正することができる。例えば、被測定物14の面
取加工されたテーパー形状の影響を受けずに外径15縁
部の撮像精度を向上させるためには、透過照明装置10
と被測定物14と第1の結像面28としての高分解能ビ
デオカメラとの中心光軸を共有するテレセントリックな
光学系としての撮像装置に構成すると良い。
The parallel plane plate 16 can correct the optical distance between the outer diameter 15 edge portion and the inner diameter 13 edge portion of the object 14 to be measured by the difference in refractive index. For example, in order to improve the imaging accuracy of the edge portion of the outer diameter 15 without being affected by the chamfered taper shape of the object to be measured 14, the transillumination device 10 is used.
It is advisable to configure the imaging device as a telecentric optical system that shares the central optical axis of the DUT 14 and the high-resolution video camera as the first imaging surface 28.

【0026】本実施の形態では、被測定物14は、拡散
光源11とコンデンサレンズ9を有する透過照明装置1
0と、対物レンズ18、及び、絞り20とをテレセント
リックな光学系で構成すると良い。このテレセントリッ
クな光学系を採用することにより、被測定物14の焦点
方向のぼけ、ずれ等に対して、被測定物14のテーパー
形状の大少変化に影響されずに正確に焦点が絞られた映
像を得ることができる。
In the present embodiment, the DUT 14 is a transillumination device 1 having a diffused light source 11 and a condenser lens 9.
0, the objective lens 18, and the diaphragm 20 may be configured by a telecentric optical system. By adopting this telecentric optical system, the focal point of the DUT 14 can be accurately focused without being affected by the change in the taper shape of the DUT 14 with respect to the blur or shift in the focal direction. You can get a video.

【0027】また、本実施の形態では、焦点深度の深い
撮像も遂行することができ、被測定物14の面取り、テ
ーパー形状、曲面形状等の視野方向のぼけ、ずれに影響
されない撮像装置を提供することができる。さらに、上
記第1の光学系60は、レンズ系の対物レンズと結像レ
ンズを使用したが、被測定物14を照射する平行直進光
を所定の倍率に拡大して第1の結像面28へ像を結像す
る手段として凹面ミラーや凸面ミラーを使用する反射光
学系を適用することもできる。
Further, in the present embodiment, it is possible to perform imaging with a deep depth of focus, and to provide an image pickup apparatus which is not affected by the chamfer of the DUT 14, the tapered shape, the curved shape, and the like in the visual field direction, and the shift. can do. Further, although the first optical system 60 uses the objective lens and the imaging lens of the lens system, the parallel straight light irradiating the DUT 14 is magnified to a predetermined magnification and the first imaging surface 28 is used. It is also possible to apply a reflection optical system using a concave mirror or a convex mirror as a means for forming an image.

【0028】さらに、平行平面板16は被測定物14の
遠距離点(外径15)の焦点を補正する補正板であり、
ガラス板やアクリルガラス板や石英ガラス板を使用する
ことができる。また、結像面28は平面に構成されてお
り、例えばエリアセンサのようなCCDカメラ、MOS
センサで二次元映像を撮像することができる。
Further, the plane parallel plate 16 is a correction plate for correcting the focal point of the far-distance point (outer diameter 15) of the object 14 to be measured,
A glass plate, an acrylic glass plate, or a quartz glass plate can be used. Further, the image plane 28 is configured to be a flat surface, and for example, a CCD camera such as an area sensor, a MOS
It is possible to capture a two-dimensional image with a sensor.

【0029】図2は、上記実施の形態に適用するテレセ
ントリックな光学系を例示する模式的側面図である。透
過照明装置10は光源11としての拡散光源とコンデン
サレンズ9を備え、拡散光源から放射される光をレンズ
9により屈折させ、被測定物14としてのサンプル全周
に相当する外径縁部に沿った平行直進光を対物レンズ1
8へ入射させる。
FIG. 2 is a schematic side view illustrating a telecentric optical system applied to the above embodiment. The transillumination device 10 includes a diffused light source as a light source 11 and a condenser lens 9. The light emitted from the diffused light source is refracted by the lens 9, and along the outer edge portion corresponding to the entire circumference of the sample as the DUT 14. Objective lens 1
8.

【0030】被測定物14の外径縁部に沿った平行直進
光は、引き続き対物レンズ18により屈折して絞り20
に導入される。被測定物14の外径縁部の映像は、透過
照明装置10と被測定物14と対物レンズ18と絞り2
0の各々が共有する中心光軸に集束される。すなわち、
第1の光学系60が共有する中心光軸に被測定物14の
横断面形状の特徴を表す外径縁部と内径縁部に沿って進
む平行直進光を集束させることができる。
The parallel and straight light traveling along the outer diameter edge of the object to be measured 14 is subsequently refracted by the objective lens 18 and then the diaphragm 20.
Will be introduced to. The image of the outer diameter edge portion of the DUT 14 includes the transillumination device 10, the DUT 14, the objective lens 18, and the diaphragm 2.
Each of the 0's is focused on a shared central optical axis. That is,
It is possible to focus parallel straight light traveling along the outer diameter edge portion and the inner diameter edge portion, which represent the characteristics of the cross-sectional shape of the DUT 14, on the central optical axis shared by the first optical system 60.

【0031】図3は、上記実施の形態に適用する平行平
面板16の模式的側面図である。平行平面板16として
の二重焦点補正板は、被測定物14の中心光軸に対して
垂直面を形成するように配置される。二重焦点補正板
は、中央部が中空穴の平行平面板で、この中央部の穴を
通して、被測定物14の内径13からの入射光を通過さ
せている。
FIG. 3 is a schematic side view of the plane-parallel plate 16 applied to the above embodiment. The double focus correction plate as the plane-parallel plate 16 is arranged so as to form a plane perpendicular to the central optical axis of the DUT 14. The double focus correction plate is a plane parallel plate having a hollow hole at the center, and the incident light from the inner diameter 13 of the DUT 14 is passed through the hole at the center.

【0032】また、被測定物14の外径15の縁部から
入射する光は、平行平面板16の中央部の穴を包囲する
ガラス平面板を透過する。このガラス平面板を透過する
光は、被測定物14の像の光路をガラス平面板の厚さに
比例して光学的に浮き上がらせることができる。例え
ば、平行平面板16の周囲ガラスの厚さをd、周囲ガラ
スの屈折率をnとした場合、浮き上がり量tは次式によ
り求められる。
Further, the light incident from the edge portion of the outer diameter 15 of the DUT 14 is transmitted through the flat glass plate surrounding the central hole of the parallel flat plate 16. The light transmitted through the flat glass plate can optically raise the optical path of the image of the DUT 14 in proportion to the thickness of the flat glass plate. For example, when the thickness of the peripheral glass of the plane-parallel plate 16 is d and the refractive index of the peripheral glass is n, the lift amount t is calculated by the following equation.

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】上記平行平面板16の厚さdを、被測定物
14の面取加工をしたテーパー形状傾斜部の延長距離よ
り長く焦点面を浮き上がらせるように調整することもで
きるが、被測定物14の外径15に焦点を合わせる手段
として、ガラス平面板の屈折率nを適宜選択しても良
い。このように調整または選択された平行平面板16に
より被測定物14の外径15および内径13を第1の結
像面28に結像し撮像する撮像装置を提供することがで
きる。
The thickness d of the plane-parallel plate 16 can be adjusted so as to raise the focal plane longer than the extension distance of the chamfered taper-shaped inclined portion of the object 14 to be measured. As a means for focusing on the outer diameter 15 of 14, the refractive index n of the flat glass plate may be appropriately selected. The parallel plane plate 16 adjusted or selected in this way can provide an image pickup device for forming an image of the outer diameter 15 and the inner diameter 13 of the DUT 14 on the first image forming surface 28.

【0035】平行平面板16は、上述のようにガラス平
面板の屈折率nに基づき遠距離点と近距離点の焦点をシ
フトされていたが、同様の効果を奏する手段として、例
えば、屈折率の小さなガラス基板を中心部へ配置し、屈
折率の大きなガラス基板でこの中心部を囲むように構成
しても良く。また、屈折率nの平行平面板16の中心部
を薄くして周辺部を厚く構成しても良い。さらに、平行
平面板16は、石英ガラスを使用して、熱膨張を低くす
ることができる。またさらに、アクリルガラスを使用し
て射出成形加工により光学距離の異なる第1の領域(周
辺部用)と第2の領域(中心部用)を同時に形成するこ
ともできる。
The plane-parallel plate 16 has its focal points at the far distance point and the near distance point shifted based on the refractive index n of the glass flat plate as described above. It is also possible to arrange a glass substrate having a small size in the center and surround the center with a glass substrate having a large refractive index. Further, the central portion of the parallel flat plate 16 having the refractive index n may be thin and the peripheral portion may be thick. Further, the plane-parallel plate 16 can use quartz glass to reduce the thermal expansion. Furthermore, it is also possible to simultaneously form the first region (for the peripheral portion) and the second region (for the central portion) having different optical distances by injection molding using acrylic glass.

【0036】また、第1の結像面28としての高分解能
ビデオカメラの分解能は、カメラの視野と倍率によって
決定されるが、カメラの分解能を有効に利用する場合に
は、倍率補正レンズ26により、被測定物14の外径1
5が、カメラ視野の95%程度以内に入るように、適宜
選択すると良い。
The resolution of the high-resolution video camera as the first image plane 28 is determined by the field of view and the magnification of the camera. When the resolution of the camera is effectively used, the magnification correction lens 26 is used. , The outer diameter 1 of the DUT 1
5 may be appropriately selected so that it falls within about 95% of the field of view of the camera.

【0037】本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置
は、図1に示すように、撮像装置は、対物光学系18と
しての対物レンズと結像光学系24としての結像レンズ
を有する第1の光学系60と、対物光学系18と結像光
学系24との間に配置される第1のビームスプリッター
22としての光路分岐ハーフミラーと、被測定物14か
ら入射する光束の進行を変更する光路変更ミラー32
と、第2の結像面40としてのビデオカメラに被測定物
14の像を結像させる第2の光学系62とを備える。
As shown in FIG. 1, the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present invention has an objective lens as an objective optical system 18 and an image forming lens as an image forming optical system 24. The first optical system 60, the optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22 arranged between the objective optical system 18 and the imaging optical system 24, and the progress of the light flux incident from the DUT 14 are measured. Optical path changing mirror 32 to be changed
And a second optical system 62 for forming an image of the DUT 14 on a video camera as the second image forming surface 40.

【0038】第1の光学系60は、透過照明装置10に
より被測定物14を平行光線で照射し被測定物14の外
径15と内径13の映像を平行平面板16としての二重
焦点補正板に透過させて、被測定物14と対向する対物
光学系18に外径15と内径13の映像を入射させる。
The first optical system 60 irradiates the object 14 to be measured with parallel light rays by the transillumination device 10 and corrects the images of the outer diameter 15 and the inner diameter 13 of the object 14 to be measured as a parallel plane plate 16 for double focus correction. An image having an outer diameter 15 and an inner diameter 13 is made incident on the objective optical system 18 facing the object to be measured 14 through the plate.

【0039】また、対物光学系18と結像面28との間
には、絞り20と、第1のビームスプリッター22とし
ての光路分岐ハーフミラーと、結像光学系24としての
結像レンズと、倍率補正レンズ26とを配置する。この
光路分岐ハーフミラーは、入射する光束の一方を内部に
透過させて、他方の光束を入射面にて反射するように構
成しているが、光路を分岐する手段としては、他にプリ
ズムを用いて入射光束を放射側面側から分岐させても良
い。
Between the objective optical system 18 and the image forming surface 28, a diaphragm 20, an optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22, and an image forming lens as the image forming optical system 24 are provided. A magnification correction lens 26 is arranged. This optical path splitting half mirror is configured so that one of the incident light beams is transmitted inside and the other light beam is reflected on the incident surface. However, as means for branching the optical path, another prism is used. The incident light flux may be branched from the radiation side surface side.

【0040】さらに、第2の光学系62は、被測定物1
4から入射する光束を分岐する第1のビームスプリッタ
ー22としての光路分岐ハーフミラーにより分岐された
光束の平行光線を、コリメータ補正レンズ30と光路変
更ミラー32と第2のビームスプリッター34としての
光路分岐ハーフミラーを経由させて、その進行方向に配
置される第2の結像面40としてのビデオカメラに被測
定物14の像を結像させる。
Further, the second optical system 62 is used for the object to be measured 1
4, a parallel light beam of the light beam split by the optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22 splitting the light beam entering from the optical path 4 is split as an optical path as the collimator correction lens 30, the optical path changing mirror 32, and the second beam splitter 34. An image of the DUT 14 is formed on a video camera as a second image forming surface 40 arranged in the traveling direction via the half mirror.

【0041】上記実施の形態によれば、被測定物14か
ら入射する光束を分岐して第2の光学系62へ導き、第
2の結像面40に被測定物14の外径15と内径13の
像を同時に結像させることができる。また、コリメータ
補正レンズ30は、後述するレチクル像の大きさを調整
する補正レンズとしての機能の他、レチクル像の焦点距
離を調整するコリメータ補助レンズとしての機能を付加
することができるコリメータ用レンズである。
According to the above-described embodiment, the light flux incident from the DUT 14 is branched and guided to the second optical system 62, and the outer diameter 15 and the inner diameter of the DUT 14 are formed on the second image plane 40. 13 images can be formed at the same time. Further, the collimator correction lens 30 is a collimator lens that can add a function as a collimator auxiliary lens for adjusting the focal length of the reticle image, in addition to a function as a correction lens for adjusting the size of the reticle image described later. is there.

【0042】図4は、平行平面板16の模式的側面図で
ある。平行平面板16は、上述の説明のように被測定物
14の外径15と内径13の2箇所に焦点を合わすよう
に入射光軸50に対して垂直面を構成するように設置さ
れるが、入射光軸50を平行平面板16へ垂直に入射し
ない角度で配置され、そのまま撮像する場合がある。
FIG. 4 is a schematic side view of the plane parallel plate 16. The plane-parallel plate 16 is installed so as to form a plane perpendicular to the incident optical axis 50 so as to focus on two points of the outer diameter 15 and the inner diameter 13 of the DUT 14 as described above. In some cases, the incident optical axis 50 is arranged at an angle that does not vertically enter the plane-parallel plate 16 and the image is captured as it is.

【0043】例えば、平行平面板16の垂直軸と入射光
軸50の入射面側の接点を頂点B1とし、放射面側の放
射光軸52の接点を斜辺頂点B2とした場合、頂点B1
の直角三角形の底辺D−B2は斜辺頂点B2の角度によ
り決定される。この斜辺頂点B2の角度は平行平面板1
6の屈折率nにより定まる。したがって、入射光軸50
と平行平面板16の垂直軸との変位角度i1から放射光
軸52の内部屈折角度i2が平行平面板16の屈折率に
より求めることができる。本実施の形態では、外径15
の像は、平行平面板16内に形成される直角三角形の底
辺D−B2の距離に相当する横ずれを生じることが明ら
かとなった。
For example, when the contact point on the incident surface side of the vertical axis of the plane parallel plate 16 and the incident optical axis 50 is the vertex B1 and the contact point of the emission optical axis 52 on the emitting surface side is the hypotenuse vertex B2, the vertex B1
The base D-B2 of the right triangle is determined by the angle of the hypotenuse vertex B2. The angle of the hypotenuse B2 is equal to that of the plane-parallel plate 1.
It is determined by the refractive index n of 6. Therefore, the incident optical axis 50
From the displacement angle i1 with respect to the vertical axis of the plane-parallel plate 16, the internal refraction angle i2 of the emission optical axis 52 can be obtained from the refractive index of the plane-parallel plate 16. In this embodiment, the outer diameter is 15
It was revealed that the image of (1) produces a lateral shift corresponding to the distance of the base D-B2 of the right triangle formed in the plane-parallel plate 16.

【0044】平行平面板16の入射光軸50と放射光軸
52との関係は、平行平面板16としての二重焦点補正
板のガラス厚さd、二重焦点補正板のガラス屈折率nと
した場合に次式で表すことができる。
The relationship between the incident optical axis 50 and the emission optical axis 52 of the plane-parallel plate 16 is the glass thickness d of the double-focus correction plate as the plane-parallel plate 16 and the glass refractive index n of the double-focus correction plate. In this case, it can be expressed by the following equation.

【0045】[0045]

【数2】 [Equation 2]

【0046】図5は本発明の実施の形態の撮像装置に適
用する支持部の側面断面図である。保持部12は被測定
物14を載置するサンプル設置面17とガラスV溝の保
持部12とコリメータ光反射面19を備えている。
FIG. 5 is a side cross-sectional view of a supporting portion applied to the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention. The holder 12 includes a sample setting surface 17 on which the object 14 to be measured is placed, a glass V groove holder 12 and a collimator light reflecting surface 19.

【0047】上記コリメータ光反射面19は、第1の光
学系60の中心光軸に対して垂直に配置され、その表面
平坦度を高く仕上げると良い。また、ガラスV溝の保持
部12のサンプル設置面の水平方向に延びる延長線とコ
リメータ光反射面19の延長線との交点から形成される
角度は90度に形成され、その精度は(プラスマイナ
ス)±1秒の誤差で作成すると良い。
The collimator light reflecting surface 19 is preferably arranged perpendicularly to the central optical axis of the first optical system 60 and has a high surface flatness. Further, the angle formed by the intersection of the extension line extending in the horizontal direction of the sample installation surface of the glass V groove holding portion 12 and the extension line of the collimator light reflection surface 19 is formed to be 90 degrees, and its accuracy is (plus or minus ) It is better to create with an error of ± 1 second.

【0048】被測定物14は、ガラスV溝の保持部12
のサンプル設置面17に横長手方向に載置される。載置
された被測定物14の正面とコリメータ光反射面19と
は平行に位置し、両者は共に第1の光学系60の中心光
軸に対して垂直面を構成する。この光学系は、コリメー
タ機能を有し二重焦点補正板の平行度を保証することが
できる。
The object to be measured 14 is the holding portion 12 of the glass V groove.
The sample is placed on the sample setting surface 17 in the horizontal and longitudinal directions. The front surface of the mounted object 14 to be measured and the collimator light reflecting surface 19 are located in parallel to each other, and both of them form a plane perpendicular to the central optical axis of the first optical system 60. This optical system has a collimator function and can guarantee the parallelism of the double focus correction plate.

【0049】本発明の第3の実施の形態に係る撮像装置
は、図1に示すように、撮像装置は、第2の光学系62
と第2の結像面40としてのビデオカメラとの間に配置
され、光路変更ミラー32により反射する第1のビーム
スプリッター22からの光束を分岐させる第2のビーム
スプリッター34としての光路分岐ハーフミラーと、こ
の第2のビームスプリッター34により分岐された光束
の進行方向に配置されたレチクル36とを備える。
The image pickup apparatus according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, is the second optical system 62.
And a video camera serving as the second imaging surface 40, and an optical path splitting half mirror serving as a second beam splitter 34 that splits a light beam from the first beam splitter 22 reflected by the optical path changing mirror 32. And a reticle 36 arranged in the traveling direction of the light beam split by the second beam splitter 34.

【0050】上記レチクル36からの光は、第2のビー
ムスプリッター34として光路分岐ハーフミラーと、光
路変更ミラー32とコリメータ補正レンズ30と、第1
のビームスプリッター22と、絞り20と、対物レンズ
18とを経由して、平行平面板16で反射する。
The light from the reticle 36 serves as a second beam splitter 34, an optical path splitting half mirror, an optical path changing mirror 32, a collimator correction lens 30, and a first beam splitter 34.
It is reflected by the plane-parallel plate 16 via the beam splitter 22, the diaphragm 20, and the objective lens 18.

【0051】反射したレチクルからの光は、対物レンズ
18、絞り20、第1のビームスプリッター22、コリ
メータ補正レンズ30を経由し、第2のビームスプリッ
ター34を透過して第2の結像面40としてのビデオカ
メラに結像される。
The reflected light from the reticle passes through the objective lens 18, the diaphragm 20, the first beam splitter 22, the collimator correction lens 30, the second beam splitter 34, and the second image plane 40. Is imaged on a video camera as.

【0052】すなわち、レチクル36からの光の一部
は、角度調整機構65に搭載された平行平面板16の表
面及び位置調整機構64に載置された被測定物14の表
面で各々反射され、第2の結像面40としてのビデオカ
メラにレチクル36の像を結像することができる。
That is, a part of the light from the reticle 36 is reflected on the surface of the plane-parallel plate 16 mounted on the angle adjusting mechanism 65 and the surface of the DUT 14 mounted on the position adjusting mechanism 64, respectively. An image of the reticle 36 can be formed on a video camera as the second image forming surface 40.

【0053】レチクルの像や被測定物14の遠距離点と
しての外径15の光束が横ずれを生じるのは、平行平面
板16が第1の光学系60の中心光軸に対して斜角をも
って配置されているときである。外径15の像と近距離
点としての内径13の像が同軸上に形成されない状態に
おいて、平行平面板16から反射される光束を結像する
第2の結像面40としてのビデオカメラで撮像するレチ
クル像の光軸のずれをゼロ若しくは最小になる基準マー
ク方向へ補正するように、角度調整機構65により平行
平面板16の傾きを調整すると良い。
The image of the reticle and the light beam having the outer diameter 15 as the far point of the object to be measured 14 are laterally displaced because the plane-parallel plate 16 has an oblique angle with respect to the central optical axis of the first optical system 60. It is when they are placed. In the state where the image of the outer diameter 15 and the image of the inner diameter 13 as the short-distance point are not formed on the same axis, the image is taken by the video camera as the second image forming surface 40 for forming the light flux reflected from the plane-parallel plate 16. The inclination of the plane-parallel plate 16 may be adjusted by the angle adjusting mechanism 65 so that the deviation of the optical axis of the reticle image to be corrected is corrected to the direction of the reference mark that is zero or minimized.

【0054】また、被測定物14の正面である被撮像面
に傾きがある場合には、遠距離点としての外径15の像
が斜めにずれて外径15の撮像を正確に行うことができ
ない。このため、被測定物14から反射する光束を結像
する第2の結像面40としてのビデオカメラに映るレチ
クル像の光軸のずれをゼロ若しくは最小になる基準マー
ク方向に補正するように、被測定物14の傾きを調整す
る若しくは被測定物14を載置する保持部12の傾きを
調整する位置調整機構64を設けると良い。
When the surface to be imaged, which is the front surface of the object to be measured 14, is tilted, the image of the outer diameter 15 as the far-distance point is deviated obliquely and the outer diameter 15 can be accurately imaged. Can not. Therefore, in order to correct the deviation of the optical axis of the reticle image projected on the video camera as the second image forming surface 40 for forming an image of the light beam reflected from the DUT 14 toward the reference mark direction which becomes zero or minimum, It is advisable to provide a position adjusting mechanism 64 for adjusting the inclination of the DUT 14 or for adjusting the inclination of the holding unit 12 on which the DUT 14 is placed.

【0055】上記位置調整機構64や角度調整機構65
を手動的または自動的なアライメント操作をすることに
より、第1の光学系60の中心光軸に対して、平行平面
板16若しくは被測定物14の被撮像面を垂直に設定す
ることができる。
The position adjusting mechanism 64 and the angle adjusting mechanism 65.
By manually or automatically performing the alignment operation, the plane to be imaged of the plane-parallel plate 16 or the object to be measured 14 can be set perpendicular to the central optical axis of the first optical system 60.

【0056】照明光源38は、レチクル36を照明す
る。レチクル36を透過する発散光は、第2のビームス
プリッター34としての光路分岐ハーフミラーにて反射
され、光路変更ミラーによりコリメータ補正レンズ30
に導かれる。
The illumination light source 38 illuminates the reticle 36. The divergent light transmitted through the reticle 36 is reflected by the optical path splitting half mirror as the second beam splitter 34, and is collimated by the optical path changing mirror 30.
Be led to.

【0057】コリメータ補正レンズ30は、第1のビー
ムスプリッター22としての分路分岐ハーフミラーによ
り反射するレチクル36の像を絞り20の位置に結像す
る。すなわちこの結像位置は、対物レンズ18の後方焦
点位置に相当するものである。結像された光束は、対物
レンズ18を透過屈折することにより平行光になり平行
平面板16としての二重焦点補正板に放射される。
The collimator correction lens 30 forms the image of the reticle 36 reflected by the shunt branching half mirror as the first beam splitter 22 at the position of the diaphragm 20. That is, this image formation position corresponds to the rear focus position of the objective lens 18. The formed light flux is transmitted and refracted by the objective lens 18 to become parallel light, which is radiated to the double focus correction plate as the plane-parallel plate 16.

【0058】平行平面板16により反射されたレチクル
像の光束は、対物レンズ18を透過屈折することにより
絞り20の位置に結像する。結像した光束は、引き続き
第1のビームスプリッター22としての光路分岐ハーフ
ミラーにより分岐して、コリメータ補正レンズ30に入
射する。
The light flux of the reticle image reflected by the plane-parallel plate 16 is imaged at the position of the diaphragm 20 by transmitting and refracting the objective lens 18. The imaged luminous flux is subsequently branched by the optical path branching half mirror serving as the first beam splitter 22, and enters the collimator correction lens 30.

【0059】コリメータ補正レンズ30に入射したレチ
クル像の光束は、光路変更ミラー32により進行方向を
変更し、第2のビームスプリッター34としての光路分
岐ハーフミラーを通過して第2の結像面40としてのビ
デオカメラに結像する。
The light flux of the reticle image that has entered the collimator correction lens 30 changes its traveling direction by the optical path changing mirror 32, passes through the optical path splitting half mirror as the second beam splitter 34, and then the second image forming surface 40. As an image on a video camera.

【0060】上記説明のように、対物レンズ18、絞り
20、第1のビームスプリッター22としての光路分岐
ハーフミラー、コリメータ補正レンズ30、光路変更ミ
ラー32、第2のビームスプリッター34としての光路
分岐ハーフミラー、レチクル36、照明光源38、及
び、第2の結像面40としてのビデオカメラにより構成
された光学系は、第1の光学系60の中心光軸と第2の
光学系62の中心光軸とを共通とする平行平面板16と
しての二重焦点補正板の配置角度を自動的に補償するオ
ートコリメータ機能を達成し、被測定物14をより精度
良くの撮像することができる。
As described above, the objective lens 18, the diaphragm 20, the optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22, the collimator correction lens 30, the optical path changing mirror 32, and the optical path splitting half as the second beam splitter 34. The optical system including the mirror, the reticle 36, the illumination light source 38, and the video camera as the second image plane 40 has a central optical axis of the first optical system 60 and a central light of the second optical system 62. The auto-collimator function of automatically compensating the arrangement angle of the double focus correction plate as the plane-parallel plate 16 having the same axis can be achieved, and the object 14 to be measured can be imaged with higher accuracy.

【0061】撮像精度を向上させるために、被測定物1
4を載置する保持部12の精度も少なからず関係してい
る。すなわち、ガラスV溝のサンプル設置面17と、コ
リメータ光反射面との角度を90度にし、数秒の誤差で
作成することが望ましい。
In order to improve the imaging accuracy, the DUT 1
The precision of the holding part 12 on which the 4 is placed is not a little involved. That is, it is desirable that the angle between the sample installation surface 17 of the glass V groove and the collimator light reflection surface is 90 degrees, and it is created with an error of several seconds.

【0062】そして、上述した二重焦点補正板の平行度
を補償する方法と同様に、照明光源38は、レチクル3
6を照明し、レチクル36と透過する発散光は、第2の
ビームスプリッター34としての光路分岐ハーフミラー
にて反射され、光路変更ミラー32によりコリメータ補
正レンズ30に導かれる。
Then, in the same manner as the method of compensating the parallelism of the double focus correction plate described above, the illumination light source 38 is controlled by the reticle 3.
The divergent light that illuminates 6 and passes through the reticle 36 is reflected by the optical path splitting half mirror as the second beam splitter 34, and is guided to the collimator correction lens 30 by the optical path changing mirror 32.

【0063】上記コリメータ補正レンズ30により、レ
チクル36の像は、第2のビームスプリッターとしての
光路分岐ハーフミラーにより絞り20の位置に結像す
る。すなわち対物レンズ18の後方焦点位置に結像され
る。結像されたレチクル像の光束は、対物レンズ18を
透過屈折することにより平行光となりガラスV溝の保持
部12に放射される。
By the collimator correction lens 30, the image of the reticle 36 is formed at the position of the diaphragm 20 by the optical path splitting half mirror as the second beam splitter. That is, an image is formed at the rear focus position of the objective lens 18. The light flux of the formed reticle image is transmitted and refracted through the objective lens 18 to become parallel light, which is radiated to the holding portion 12 of the glass V groove.

【0064】ガラスV溝の保持部12から反射された光
束は、対物レンズ18を透過屈折することにより絞り2
0の位置にレチクル像の光束を結像する。結像された光
束は、第1のビームスプリッター22としての光路分岐
ハーフミラーにより分岐して、コリメータ補正レンズ3
0に入射する。
The light flux reflected from the glass V groove holding portion 12 is transmitted through the objective lens 18 and refracted to form the diaphragm 2.
The light flux of the reticle image is formed at the position of 0. The formed light flux is split by the optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22, and the collimator correction lens 3
It is incident on 0.

【0065】上記コリメータ補正レンズ30に入射した
光束は、光路変更ミラー32、第2のビームスプリッタ
ー34としての光路分岐ハーフミラーを通過して第2の
結像面40としてのビデオカメラにレチクル像を結像す
る。なお、第2の光学系62に配置された照明光源38
は、コリメータ機能に使用するものであり、被測定物1
4の外径15と内径13を撮像して観測する際には適宜
消灯させても良い。
The light beam incident on the collimator correction lens 30 passes through an optical path changing mirror 32 and an optical path splitting half mirror serving as a second beam splitter 34 to form a reticle image on a video camera serving as a second image forming surface 40. Form an image. In addition, the illumination light source 38 arranged in the second optical system 62
Is used for the collimator function, and DUT 1
When the outer diameter 15 and the inner diameter 13 of 4 are imaged and observed, they may be appropriately turned off.

【0066】上記対物レンズ18、絞り20、第1のビ
ームスプリッター22としての光路分岐ハーフミラー、
コリメータ補正レンズ30、光路変更ミラー32、第2
のビームスプリッター34としての光路分岐ハーフミラ
ー、レチクル36、照明光源38、及び、第2の結像面
40としてのビデオカメラは、第1の光学系60の中心
光軸と第2の光学系62の中心光軸とを共通にしたの
で、ガラスV溝の保持部12の設置角度の誤差を補償す
ると共に、保持部12に載置された被測定物14の設置
角度も補償することができるオートコリメータ機能を達
成し、被測定物14の撮像精度をより向上させることが
できる。
The objective lens 18, the diaphragm 20, the optical path splitting half mirror as the first beam splitter 22,
Collimator correction lens 30, optical path changing mirror 32, second
The optical path splitting half mirror serving as the beam splitter 34, the reticle 36, the illumination light source 38, and the video camera serving as the second image forming surface 40 include the central optical axis of the first optical system 60 and the second optical system 62. Since the central optical axis is common, the error of the installation angle of the holding part 12 of the glass V groove can be compensated and the installation angle of the DUT 14 placed on the holding part 12 can also be compensated. It is possible to achieve the collimator function and further improve the imaging accuracy of the DUT 14.

【0067】上記撮像装置は例えば、フェルールの外径
15や内径13を鮮明に撮像し、フェルールの中心軸に
対する外径15と内径13の各々の偏芯量を目視または
画像処理を施して高精度に観測または測定することがで
きる。なお、上記ガラスV溝の保持部12は、ガラス製
に限定されるものではなく、他の透過性の透明プラステ
ィック、アクリルを使用することができ、また、鉄、
銅、アルミ等の耐熱性の非透明の金属類を使用すること
もできる。
The above-mentioned image pickup device, for example, clearly picks up the outer diameter 15 and the inner diameter 13 of the ferrule, and visually or image-processes the eccentricity of each of the outer diameter 15 and the inner diameter 13 with respect to the center axis of the ferrule to perform high precision. Can be observed or measured. The glass V groove holding portion 12 is not limited to glass, and other transparent transparent plastic or acrylic can be used.
It is also possible to use heat-resistant non-transparent metals such as copper and aluminum.

【0068】図7は、本発明の第1から第3の実施の形
態に係る撮像装置の模式的側面図である。撮像装置は、
透過照明装置10と、位置調整機構64と、角度調整機
構65と、平行平面板16と、対物レンズ18と、第1
の光学系と、第1の結像面28としての光分解能ビデオ
カメラを備える。
FIG. 7 is a schematic side view of the image pickup device according to the first to third embodiments of the present invention. The imaging device is
The transillumination device 10, the position adjusting mechanism 64, the angle adjusting mechanism 65, the plane-parallel plate 16, the objective lens 18, and the first
And an optical resolution video camera as the first image plane 28.

【0069】被測定物14は、後方から透過照明装置1
0の平行直線光の照射を受ける。被測定物14の内径1
3と外径15の縁部に沿った平行直線光は平行平面板1
6へ入射する。この平行平面板16の屈折率の差により
被測定物14の内径13及び外径15の輪郭を同一の中
心光軸に結像させることができ、対物レンズ18及び第
1の光学系60を通して第1の結像面40としての光分
解能ビデオカメラへ被測定物14の内径13と外径15
の像を結像させることができる。
The object to be measured 14 is the transillumination device 1 from the rear.
It receives the irradiation of parallel straight light of zero. Inner diameter 1 of DUT 14
3 and parallel straight rays along the edge of the outer diameter 15 are parallel plane plates 1
It is incident on 6. Due to the difference in the refractive index of the plane-parallel plate 16, the contours of the inner diameter 13 and the outer diameter 15 of the DUT 14 can be imaged on the same central optical axis, and the objective lens 18 and the first optical system 60 can be used to To the optical resolution video camera as the imaging surface 40 of No. 1, the inner diameter 13 and the outer diameter 15 of the DUT 14
Can be imaged.

【0070】図8は本実施の形態でビデオカメラにより
撮像した被測定物14の正面図である。ガラスV溝の保
持部12に横長手方向に載せられサンプル設置面17に
接触するように載置された被測定物14としてのサンプ
ルは、その内径13の縁部と外径15の縁部の輪郭が第
1の結像面40に結像している。高分解能ビデオカメラ
で撮像した被測定物14の輪郭は光の明度、照度、及
び、輝度から判定することができる。
FIG. 8 is a front view of the DUT 14 imaged by the video camera in this embodiment. The sample as the object 14 to be measured placed on the holding portion 12 of the glass V groove in the horizontal and longitudinal directions so as to come into contact with the sample setting surface 17 has an edge portion having an inner diameter 13 and an edge portion having an outer diameter 15. The contour is imaged on the first image plane 40. The contour of the DUT 14 imaged by the high-resolution video camera can be determined from the brightness of light, the illuminance, and the brightness.

【0071】例えば、CCDカメラやMOSセンサのよ
うな二次元センサにより構成する第1の結像面28は、
入射する光の照度を電荷量に変換し被測定物14と背景
との境界を判定することができる。すなわち、1ピクセ
ル7.4×7.4マイクロンメータの撮像素子の解像度
が2、048×2、048ピクセルである第1の結像面
28は、外径15を2.5mm、内径13を1.25m
mとする被測定物14の撮像範囲をカメラ視野の95%
以内に収めるように、対物レンズ18の所定倍率を7.
76倍にすることができる。
For example, the first image plane 28 formed by a two-dimensional sensor such as a CCD camera or a MOS sensor is
It is possible to determine the boundary between the DUT 14 and the background by converting the illuminance of incident light into a charge amount. That is, the first image plane 28 having a resolution of 2,048 × 2,048 pixels of an image sensor of 1 pixel 7.4 × 7.4 μm has an outer diameter 15 of 2.5 mm and an inner diameter 13 of 1. 0.25m
The imaging range of the DUT 14 which is m is 95% of the camera visual field.
The predetermined magnification of the objective lens 18 is set to 7.
It can be multiplied by 76.

【0072】上記第1の結像面28のピクセル配置寸法
から約25,000分の1の精度で撮像することがで
き、被測定物14の内径13と外径15、並びに、中心
軸からの外径15と内径13の偏芯誤差を0.2マイク
ロンメータ以内の誤差で撮像することができる。
An image can be picked up with an accuracy of approximately 15,000 from the pixel arrangement dimension of the first image plane 28, and the inside diameter 13 and the outside diameter 15 of the object 14 to be measured and from the central axis are measured. An eccentricity error between the outer diameter 15 and the inner diameter 13 can be imaged with an error within 0.2 micrometer.

【0073】図9は他の実施の形態の平行平面板16と
照明装置70との配置を示す模式的側面図である。被測
定物14の中心光軸と平行平面板16の中心光軸とを共
用し、被測定物14と平行平面板16との間に位置する
複数の照明装置70を配置する。
FIG. 9 is a schematic side view showing the arrangement of the plane-parallel plate 16 and the illuminating device 70 of another embodiment. A plurality of illuminating devices 70, which share the central optical axis of the device under test 14 and the central optical axis of the plane-parallel plate 16, are arranged between the device under test 14 and the plane-parallel plate 16.

【0074】上記平行平面板16の中心領域は、主とし
て被測定物14の内径13の像を通過させ、対物レンズ
18に光束を導くことができ、平行平面板16の周辺領
域は、主として被測定物14の外径15の像を透過させ
ることができる。
The central area of the plane-parallel plate 16 can mainly pass the image of the inner diameter 13 of the object 14 to be measured and guide the light beam to the objective lens 18. The peripheral area of the plane-parallel plate 16 is mainly measured. An image of the outer diameter 15 of the object 14 can be transmitted.

【0075】この場合、被測定物14の先端外周に面取
加工したテーパー形状により内径13より奥に位置する
外径15の像をシフトさせて、内径13の像が結像する
中心光軸に偏向させることができるので、内径13と外
径15の像を同時に第1の結像面28に結像させること
ができる。また、コリメータ機構においても同様に内径
13と外径15の像を第2の結像面40に同時に結像さ
せることができる。
In this case, the image of the outer diameter 15 located deeper than the inner diameter 13 is shifted by the chamfered tapered shape on the outer circumference of the tip of the object to be measured 14 so that the image of the inner diameter 13 is formed on the central optical axis. Since the light can be deflected, the images of the inner diameter 13 and the outer diameter 15 can be simultaneously formed on the first image forming surface 28. Similarly, in the collimator mechanism, the images of the inner diameter 13 and the outer diameter 15 can be formed on the second image forming surface 40 at the same time.

【0076】このように、本発明の実施の形態で説明し
た撮像装置は、被測定物14としてのフェルールの外径
値、内径値、中心軸からの偏芯量を精度良く撮像するこ
とができる。また、被測定物14を回動させなくとも被
測定物14の先端部を撮像できるので、回動により派生
する誤差が生じ難く、正確な偏芯量を撮像することがで
きる。
As described above, the image pickup apparatus described in the embodiments of the present invention can accurately image the outer diameter value, the inner diameter value, and the eccentricity amount from the central axis of the ferrule as the object to be measured 14. . Further, since the tip portion of the object to be measured 14 can be imaged without rotating the object to be measured 14, an error caused by the rotation is unlikely to occur, and an accurate eccentricity amount can be imaged.

【0077】また、単一の結像面28で被測定物14の
内径13と外径15の全周とを同時に撮像することがで
きるので、高解像度ビデオカメラの出力信号にデジタル
信号処理を施し1秒乃至2秒で被測定物14の撮像若し
くは内径13と外径15の偏芯量を測定することができ
る。
Further, since it is possible to simultaneously image the inner diameter 13 and the outer diameter 15 of the object to be measured 14 with a single image forming surface 28, digital signal processing is applied to the output signal of the high resolution video camera. It is possible to image the object to be measured 14 or measure the eccentricity of the inner diameter 13 and the outer diameter 15 in 1 to 2 seconds.

【0078】さらに、コリメータ機能を発揮させた場合
には、被測定物14を載せ替えた際に生じる内径13と
外径15の傾き角度を位置調整機構64で自動補償をす
ることができるので、撮像装置を測定装置に転用したと
きの作業性を向上させることができる。
Furthermore, when the collimator function is exerted, the tilt angle between the inner diameter 13 and the outer diameter 15 that occurs when the object 14 to be measured is replaced can be automatically compensated by the position adjusting mechanism 64. It is possible to improve workability when the imaging device is diverted to the measuring device.

【0079】本発明の実施の形態の撮像装置を測定装置
に適用する手段を例示すると、測定装置は、透過照明装
置10と、被測定物14としてのサンプル、例えば光フ
ァイバ部品のフェルールと、平行平面板16としての二
重焦点補正板と、対物レンズ18と、絞り20と、結像
レンズ24と倍率補正レンズ26と、第1の結像面28
としての高分解能ビデオカメラとを備える。このように
構成すると、被測定物14と第1の結像面28との間に
配置される第1の光学系60には、平行平面板16とし
ての二重焦点補正板が配置され、第1の光学系の焦点距
離をシフトさせ、被測定物14の近距離点としての内径
13と遠距離点としての外径15の映像を、対物レンズ
18、絞り20、結像レンズ24の順序に透過させて第
1の結像面28としての高分解能ビデオカメラに内径1
3と外径15からなる二位次元的なピクセル映像を同時
に結像させることができる。
As an example of means for applying the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention to a measuring apparatus, the measuring apparatus includes a transillumination device 10, a sample as a DUT 14, for example, a ferrule of an optical fiber component, and a parallel device. A double focus correction plate as the plane plate 16, an objective lens 18, a diaphragm 20, an imaging lens 24, a magnification correction lens 26, and a first imaging surface 28.
As a high resolution video camera. According to this structure, the double focus correction plate as the plane parallel plate 16 is arranged in the first optical system 60 arranged between the DUT 14 and the first image plane 28. The focal length of the optical system 1 is shifted, and the images of the inner diameter 13 as the near distance point and the outer diameter 15 as the far distance point of the DUT 14 are transferred in the order of the objective lens 18, the diaphragm 20, and the imaging lens 24. The high resolution video camera as the first image plane 28 is made transparent and has an inner diameter of 1
A two-dimensional pixel image composed of 3 and the outer diameter 15 can be formed at the same time.

【0080】尚、本発明の撮像装置は、上述の図示例に
のみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。例えば、撮像に際し平行平面板16や被測定物14
の被撮像面が第1の光学系60の中心光軸に対して垂直
に固定されている場合には、上記第2の光学系62を省
略する撮像装置を構成することができる。
The image pickup apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned illustrated examples, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, when imaging, the plane-parallel plate 16 and the DUT 14 are
When the surface to be imaged is fixed perpendicularly to the central optical axis of the first optical system 60, it is possible to configure an imaging device in which the second optical system 62 is omitted.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
〜5記載の撮像装置によれば、という優れた効果を奏し
得る。
As described above, the first aspect of the present invention is as described above.
According to the image pickup apparatus described in any one of 5 to 5, the following excellent effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の
光学系の模式的正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view of an optical system of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の実施の形態に係る光学系を例
示する模式的側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view illustrating an optical system according to an embodiment of the present invention.

【図3】図3は、本発明の実施の形態に適用する平行平
面板の模式的側面図である。
FIG. 3 is a schematic side view of a plane-parallel plate applied to the embodiment of the present invention.

【図4】図4は、本発明の実施の形態に適用する平行平
面板の模式的側面図である。
FIG. 4 is a schematic side view of a plane-parallel plate applied to the embodiment of the present invention.

【図5】図5は本発明の実施の形態の撮像装置に適用す
る保持部の側面断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view of a holding unit applied to the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明の実施の形態の撮像装置に係る撮
像装置の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of the image pickup apparatus according to the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明の実施の形態の撮像装置に係る撮
像装置の側面図である。
FIG. 7 is a side view of the image pickup apparatus according to the image pickup apparatus of the embodiment of the present invention.

【図8】図8は本発明の実施の形態に係る撮像装置で撮
像した被測定物の正面図である。
FIG. 8 is a front view of the DUT imaged by the imaging device according to the embodiment of the present invention.

【図9】図9は本発明の他実施の形態の照明装置を示す
模式的側面図である。
FIG. 9 is a schematic side view showing an illumination device according to another embodiment of the present invention.

【図10】図10は、従来の撮像方法による被測定物の
模式的正面図である。
FIG. 10 is a schematic front view of an object to be measured by a conventional imaging method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 透過照明装置 11 光源 12 保持部 13 内径 14 被測定物 15 外径 16 平行平面板 17 サンプル設置面 18 対物レンズ 19 コリメータ光反射面 22 ビームスプリッター 24 結像光学系 26 倍率補正レンズ 28 結像面 30 コリメータ補正レンズ 32 光路変更ミラー 34 ビームスプリッター 36 レチクル 36 上記レチクル 38 照明光源 40 結像面 50 入射光軸 52 放射光軸 60 第1の光学系 62 第2の光学系 64 位置調整機構 65 角度調整機構 70 照明装置 80 内径測定領域 82 外径測定領域 84 マイクロメータ 86 ローラ 10 Transillumination device 11 light source 12 Holder 13 inner diameter 14 DUT 15 outer diameter 16 Parallel plane plate 17 Sample installation surface 18 Objective lens 19 Collimator light reflection surface 22 Beam splitter 24 Imaging optical system 26 Magnification correction lens 28 Image plane 30 Collimator correction lens 32 Optical path changing mirror 34 Beam splitter 36 reticle 36 above reticle 38 Illumination light source 40 Image plane 50 incident optical axis 52 Radiation optical axis 60 First optical system 62 Second optical system 64 Position adjustment mechanism 65 Angle adjustment mechanism 70 Lighting device 80 Inner diameter measurement area 82 Outer diameter measurement area 84 micrometers 86 Laura

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物と第1の結像面との間に配置さ
れる第1の光学系と;前記被測定物と前記第1の光学系
との間に配置され、前記被測定物の近距離点と遠距離点
とを前記第1の光学系により前記第1の結像面に結像さ
せる平行平面板とを備える;撮像装置。
1. A first optical system arranged between an object to be measured and a first imaging plane; and a first optical system arranged between the object to be measured and the first optical system, An image pickup apparatus, comprising: a plane-parallel plate for forming an image of a near distance point and a far distance point of an object on the first image forming surface by the first optical system;
【請求項2】 前記第1の光学系は、前記被測定物に対
向する対物光学系と、前記対物光学系と前記結像面との
間に配置される結像光学系とを有し;前記対物光学系と
前記結像光学系との間に配置され、前記被測定物から入
射する光束を分岐する第1のビームスプリッターと;前
記被測定物から入射する光束であって、前記第1のビー
ムスプリッターにより分岐された光束の進行方向に、第
2の結像面に前記被測定物の像を結像させる第2の光学
系とを備える;請求項1に記載の撮像装置。
2. The first optical system has an objective optical system facing the object to be measured, and an imaging optical system arranged between the objective optical system and the imaging plane. A first beam splitter disposed between the objective optical system and the imaging optical system for branching a light beam incident from the object to be measured; The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising: a second optical system that forms an image of the object to be measured on a second image formation surface in a traveling direction of the light beam split by the beam splitter.
【請求項3】 前記第2の光学系と前記第2の結像面と
の間に配置され、前記第1のビームスプリッターからの
光束を分岐する第2のビームスプリッターと;前記第1
のビームスプリッターからの光束であって、前記第2の
ビームスプリッターにより分岐された光束の進行方向に
配置されたレチクルとを備え;前記レチクルからの光
が、前記平行平面板で反射され、前記第2の結像面に結
像されるように構成された;請求項2に記載の撮像装
置。
3. A second beam splitter disposed between the second optical system and the second image plane to split a light beam from the first beam splitter; the first beam splitter.
And a reticle arranged in the traveling direction of the light beam split by the second beam splitter, the light from the reticle being reflected by the plane-parallel plate, The imaging device according to claim 2, wherein the imaging device is configured to form an image on two imaging planes.
【請求項4】 前記平行平面板は第1の領域と第2の領
域とを有し、前記第1の領域は前記第2の領域よりも光
学距離が長く形成され、前記遠距離点からの光は主とし
て前記第1の領域を通過し、前記近距離点からの光は主
として前記第2の領域を通過するように構成された、請
求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
4. The plane-parallel plate has a first area and a second area, and the first area is formed to have an optical distance longer than that of the second area. The light according to any one of claims 1 to 3, wherein light mainly passes through the first region and light from the short-distance point mainly passes through the second region. Imaging device.
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