JP3300664B2 - Dimension measuring device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機械細部の穴径や
配線パターンの線幅など、微小な寸法を計測するための
寸法計測装置に関し、特に狭隘な個所内に存在する微小
な部位の寸法の計測に好適な寸法計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dimension measuring device for measuring minute dimensions such as a hole diameter of a machine detail and a line width of a wiring pattern, and more particularly to a dimension of a minute part existing in a narrow place. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dimension measuring device suitable for measuring a size.
【0002】[0002]
【従来の技術】近時、マイクロマシーン、発光素子、各
種機器などにおける微小部材や狭隘な個所に存在する微
小部位の寸法を正確に計測するための寸法計測装置の開
発が要求されている。従来、微小部材や微小部位の寸法
の計測は、光学顕微鏡やファイバスコープなどにて行わ
れてきた。ところで光学顕微鏡は、被寸法計測対象から
の焦点距離が数mm程度と大きいために狭隘な個所内に
存在する部位に対しては焦点を合わし得ないので実用で
きない問題がある。先端にセルホックレンズを有する通
常のファイバスコープは、狭隘な個所内に挿入し得て内
部の観察や計測を行ううえで好適ではあるが、分解能が
20μm(観察距離:1mm前後)と低い問題がある。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for the development of a dimension measuring device for accurately measuring the dimensions of a micro member or a micro site existing in a narrow place in a micro machine, a light emitting device, various devices, and the like. Conventionally, the measurement of the size of a minute member or a minute portion has been performed using an optical microscope, a fiberscope, or the like. Meanwhile, the optical microscope has a problem that it cannot be used because it cannot focus on a part existing in a narrow part because the focal length from the object to be measured is as large as about several mm. A normal fiberscope having a self-hoc lens at the tip is suitable for being inserted into a narrow space and performing observation and measurement of the inside, but has a low resolution of 20 μm (observation distance: about 1 mm). is there.
【0003】ファイバスコープの分解能を高める方法と
して、セルホックレンズなどの対物レンズを有しないフ
ァイバスコープ(以下、該ファイバスコープをコンタク
トスコープと称する)を用い、これの先端の対物面を被
寸法計測対象に直接接触させる方法が周知である。この
直接接触法によれば、理論的には画素径(約4μm)程
度までの分解能が得られる。As a method for increasing the resolution of a fiberscope, a fiberscope having no objective lens such as a cell hook lens (hereinafter, referred to as a contactscope) is used, and an object surface at the tip of the fiberscope is measured for a size to be measured. The method of making direct contact with is well known. According to this direct contact method, a resolution up to a pixel diameter (about 4 μm) can be theoretically obtained.
【0004】しかしながら上記の直接接触法は、コンタ
クトスコープの視野が極端に狭いので寸法計測のために
は被寸法計測対象とコンタクトスコープの対物面との相
対位置を少なくとも被計測寸法分だけ変位させる必要が
あって、コンタクトスコープの対物面を被寸法計測対象
に直接接触させているために、上記の相対位置の変位が
困難な問題がある。However, in the direct contact method described above, since the field of view of the contact scope is extremely narrow, it is necessary to displace the relative position between the object to be measured and the object plane of the contact scope by at least the measured dimension for dimension measurement. Since the object plane of the contact scope is directly in contact with the object to be measured, there is a problem that the displacement of the relative position is difficult.
【0005】ところで、直接接触法が有する高分解能の
長所を活かす目的で行った本発明者の研究によれば、全
く予想外にもコンタクトスコープの対物面を被寸法計測
対象に直接接触させるよりも僅かに、例えば1μm程度
離した方が分解能が向上することが判明した。しかもコ
ンタクトスコープの対物面と被寸法計測対象とを離すこ
とにより、両者間の相対位置の変位が容易となって寸法
計測の作業を円滑に行うことができ、この作業の円滑さ
の故に計測値のバラツキも低減する。By the way, according to the study of the present inventor for the purpose of taking advantage of the high resolution of the direct contact method, unexpectedly, the object plane of the contact scope is more unexpectedly brought into contact with the object to be measured. It has been found that the resolution is slightly improved by, for example, about 1 μm. Moreover, by separating the object plane of the contact scope from the object to be measured, displacement of the relative position between the two can be facilitated, and the work of dimension measurement can be performed smoothly. Also reduces variation.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した全
く予想外の新知見にもとづいて完成したものであって、
本発明が解決しようとする課題は、直接接触法が有する
高分解能の長所を活かしつつ且つ上記の相対位置の変位
の問題点を克服し得る新規な寸法計測装置を提供するこ
とにある。換言すると、コンタクトスコープを用いて狭
隘な個所内に存在する被寸法計測対象の微小な寸法を計
測し得る寸法計測装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been completed based on the above-mentioned completely unexpected new findings,
The problem to be solved by the present invention is to provide a novel dimension measuring device which can take advantage of the high resolution advantage of the direct contact method and can overcome the problem of relative position displacement. In other words, an object of the present invention is to provide a dimension measuring device that can measure a minute dimension of a dimension measurement target existing in a narrow location using a contact scope.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題は、以下に示
す寸法計測装置にて解決される。 (1) コンタクトスコープ、コンタクトスコープの対物面
が被寸法計測対象に近接あるいは接触したことを感知し
得るセンサ、被寸法計測対象とコンタクトスコープとの
横方向の相対位置を変位させ得る横方向変位手段、およ
びコンタクトスコープの対物面と被寸法計測対象との縦
方向の相対位置を調節し得る縦方向位置調節手段とを有
することを特徴とする寸法計測装置。 (2) センサが、コンタクトスコープの対物面が被寸法計
測対象から0〜5μmの範囲内に近接したことを感知し
得るものである上記(1) 記載の寸法計測装置。(3) 横方
向変位手段が、XステージまたはXYステージである上
記(1) または(2) 記載の寸法計測装置。 (4) 縦方向位置調節手段が、Zステージである上記(1)
または(2) 記載の寸法計測装置。 (5) 縦方向位置調節手段が、コンタクトスコープの対物
面と被寸法計測対象との間隔を0.2〜5μmの範囲内
に調節設置し得るものである上記(1) 〜(4) のいずれか
に記載の寸法計測装置。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are solved by the following dimension measuring device. (1) A contact scope, a sensor capable of sensing that the object plane of the contact scope approaches or comes into contact with the measured object, and a lateral displacement means capable of displacing the relative position of the measured object and the contact scope in the lateral direction. And a vertical position adjusting means for adjusting a vertical relative position between the object plane of the contact scope and the object to be measured. (2) The dimension measuring device according to (1), wherein the sensor is capable of detecting that the object plane of the contact scope has approached within a range of 0 to 5 μm from the object to be dimensioned. (3) The dimension measuring device according to (1) or (2), wherein the lateral displacement means is an X stage or an XY stage. (4) The vertical position adjusting means is a Z stage (1).
Or the dimension measuring device according to (2). (5) Any one of the above (1) to (4), wherein the vertical position adjusting means can adjust and set the distance between the object plane of the contact scope and the object to be measured within a range of 0.2 to 5 μm. The dimension measuring device described in Crab.
【0008】[0008]
【作用】センサと縦方向位置調節手段とにより、コンタ
クトスコープの分解能が向上し得る間隔(コンタクトス
コープの対物面と被寸法計測対象との縦方向の相対位置
間隔)、例えば0.2〜5μm、に調節し設定すること
ができ、また横方向変位手段の横方向の変位から被寸法
計測対象の所望部分の寸法を計測することができる。The distance between the sensor and the vertical position adjusting means can improve the resolution of the contact scope (the vertical relative position between the object plane of the contact scope and the object to be measured), for example, 0.2 to 5 μm. The size of the desired portion to be measured can be measured from the lateral displacement of the lateral displacement means.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により詳細に
説明する。図1は、本発明の実施例の装置の概念的断面
図である。図2〜図4は、図1の実施例の装置による寸
法計測の方法を説明する説明図である。図5は、図3に
おけるコンタクトスコープの視野の説明図であり、図6
は、図4におけるコンタクトスコープの視野の説明図で
ある。図7は、コンタクトスコープの対物面例の拡大図
である。図8は、コンタクトスコープの他の対物面例の
拡大図である。図9は、本発明の他の実施例の装置によ
る寸法計測の方法を説明する説明図である。図10は、
本発明の他の実施例の装置による寸法計測の方法を説明
する説明図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams for explaining a method of measuring dimensions by the apparatus of the embodiment of FIG. FIG. 5 is an explanatory view of the visual field of the contact scope in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a field of view of a contact scope in FIG. 4. FIG. 7 is an enlarged view of an example of the object plane of the contact scope. FIG. 8 is an enlarged view of another example of the object plane of the contact scope. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of measuring dimensions by the apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.
It is an explanatory view explaining a method of size measurement by a device of another example of the present invention.
【0010】図1〜図4および図7〜図10において、
1はコンタクトスコープ、2は縦方向位置調節手段、3
はセンサの一実施態様としての接触センサ、5は横方向
変位手段である。In FIGS. 1 to 4 and FIGS. 7 to 10,
1 is a contact scope, 2 is a vertical position adjusting means, 3
Is a contact sensor as one embodiment of the sensor, and 5 is a lateral displacement means.
【0011】コンタクトスコープ1としては、光ファイ
バ素線のバンドルにて形成されている通常のファイバス
コープを用い得る。バンドル中の各光ファイバ素線は、
石英ガラス、多成分ガラスなどのガラス製のもの、ある
いは合成樹脂製のものなどであってよい。また光ファイ
バ素線中の各コアの屈折率分布についても、ステップイ
デックス型、マルチモード型などであってもよい。バン
ドルの画素数は、特に制限はないが、2,000〜10
0,000程度、特に5,000〜50,000程度が
適当である。As the contact scope 1, an ordinary fiber scope formed of a bundle of optical fiber wires can be used. Each optical fiber in the bundle is
It may be made of glass such as quartz glass or multi-component glass, or made of synthetic resin. Also, the refractive index distribution of each core in the optical fiber may be a step index type, a multi-mode type, or the like. Although the number of pixels of the bundle is not particularly limited, it is 2,000 to 10
A suitable value is about 0000, especially about 5,000 to 50,000.
【0012】縦方向位置調節手段2としては、コンタク
トスコープ1の位置(高さ)を少なくとも0.5μm程
度、好ましくは少なくとも0.1μm程度の精度で調節
し設置し得るものが好ましく、例えば、通常の光学顕微
鏡に用いられているようなレンズ筒体の上下動手段と同
様の歯車作動機構、後記する横方向変位手段5用の各種
Xステージを縦方向用に組み立てたZステージ、などを
例示し得る。The vertical position adjusting means 2 is preferably capable of adjusting and installing the position (height) of the contact scope 1 with an accuracy of at least about 0.5 μm, preferably at least about 0.1 μm. The same gear operation mechanism as the vertical movement means of the lens barrel as used in the optical microscope described above, the Z stage in which various X stages for the lateral displacement means 5 described later are assembled for the vertical direction, and the like are exemplified. obtain.
【0013】接触センサ3は、本体部分32と一定の高
さhを有する触覚突起33とからなり、コンタクトスコ
ープ1の先端の周囲に設けられて矢印Aに示す上下方向
に移動し得て、触覚突起33の先端面31が他物に接触
して矢印Aの上方向に移動した際には、その移動距離を
例えば図10にて後記する可プログラム調節計PCに伝
送する電気系統あるいは光学系統(図示せず)をコンタ
クトスコープ1内に有する。触覚突起33は、常時はコ
ンタクトスコープ1の対物面11より下に突き出ており
(図1参照)、その先端面31が物体4の表面に押し当
てられると矢印Aの上の方向に移動して対物面11が物
体4の表面に直接接触し得る(図2参照)。よって、接
触センサ3の触覚突起33の移動量を縦方向位置調節手
段2にて計測することにより、コンタクトスコープ1の
対物面11が物体4の表面に高さhの範囲内で近接した
こと、およびコンタクトスコープ1の対物面11が物体
4の表面に直接接触したことを知ることができる。接触
センサ3の具体例としては、特開平6−190050号
公報に記載されているものを例示することができる。な
お本発明において、センサとしては接触センサ3のよう
な接触型のもの以外にもレーザ光を利用した非接触型の
ものであってもよい。The contact sensor 3 comprises a main body portion 32 and a tactile projection 33 having a constant height h. The tactile projection 33 is provided around the tip of the contact scope 1 and can move up and down as indicated by an arrow A. When the distal end surface 31 of the projection 33 moves upward in the direction of the arrow A by contacting with another object, an electric system or an optical system (for example, an electric system or an optical system) that transmits the movement distance to, for example, a programmable controller PC described later in FIG. (Not shown) in the contact scope 1. The tactile projection 33 always protrudes below the objective surface 11 of the contact scope 1 (see FIG. 1), and when the tip surface 31 is pressed against the surface of the object 4, the tactile projection 33 moves upward in the direction of arrow A. The object plane 11 can directly contact the surface of the object 4 (see FIG. 2). Therefore, by measuring the amount of movement of the tactile projection 33 of the contact sensor 3 by the vertical position adjusting means 2, the object plane 11 of the contact scope 1 approaches the surface of the object 4 within the range of the height h. Further, it can be known that the object plane 11 of the contact scope 1 has directly contacted the surface of the object 4. Specific examples of the contact sensor 3 include those described in JP-A-6-190050. In the present invention, a non-contact sensor using laser light may be used as the sensor other than the contact sensor such as the contact sensor 3.
【0014】横方向変位手段5としては、マイクロメー
タ付きのXステージやXYステージなど、ステッピング
モータ、DCサーボモータ、ACサーボモータなどを用
いた位置決め機能付きの自動Xステージや自動XYステ
ージなどが例示される。就中、X方向あるいはX方向と
Y方向への移動距離を少なくとも0.5μm程度、好ま
しくは少なくとも0.1μm程度の精度で計測し得るも
のが好ましい。Examples of the lateral displacement means 5 include an X stage and an XY stage with a micrometer, an automatic X stage and an automatic XY stage with a positioning function using a stepping motor, a DC servo motor, an AC servo motor, and the like. Is done. In particular, it is preferable to be able to measure the moving distance in the X direction or the X direction and the Y direction with an accuracy of at least about 0.5 μm, preferably at least about 0.1 μm.
【0015】つぎに図1〜図6により、横方向変位手段
5の上に置かれた物体4の表面に存在する円形穴41の
直径、即ちa−b間距離(即ち、被寸法計測対象)の計
測方法について説明する。まず図1において、コンタク
トスコープ1の視野に円形穴41の全体が略入るように
横方向変位手段5を操作し、つぎに縦方向位置調節手段
2を操作してコンタクトスコープ1の対物面11を物体
4の表面に接近せしめ、接触センサ3の先端面31が物
体4の表面に接触した後は、接触センサ3からの信号に
従ってコンタクトスコープ1を徐々に下げて対物面11
を物体4の表面に一旦接触させる。図2は、対物面11
が物体4の表面に接触した状態を示す。Next, referring to FIGS. 1 to 6, the diameter of the circular hole 41 existing on the surface of the object 4 placed on the lateral displacement means 5, that is, the distance between a and b (that is, the object to be measured). The measurement method of will be described. First, in FIG. 1, the lateral displacement means 5 is operated so that the entire circular hole 41 substantially enters the field of view of the contact scope 1, and then the object plane 11 of the contact scope 1 is operated by operating the vertical position adjusting means 2. After approaching the surface of the object 4 and the front end surface 31 of the contact sensor 3 comes into contact with the surface of the object 4, the contact scope 1 is gradually lowered in accordance with a signal from the contact sensor 3 to gradually lower the object surface 11.
Is once brought into contact with the surface of the object 4. FIG.
Shows a state in which is in contact with the surface of the object 4.
【0016】つぎに、縦方向位置調節手段2によりコン
タクトスコープ1を僅かに上方に移動して止める。その
止めた状態での対物面11と物体4の表面との間隔をX
とすると、間隔Xは0でもよいがコンタクトスコープ1
の分解能を改善する観点から0.2〜5μm程度、特に
0.5〜2μm程度とすることが好ましい。つぎに間隔
Xを前記の範囲内に保持した状態で、コンタクトスコー
プ1の視野を観察しながら横方向変位手段5を精密に操
作してコンタクトスコープ1の対物面11上に付刻した
十字型の標識12の縦線122に円形穴41の周縁42
の左側(a点側)の円弧が接し、且つ標識12の横線1
21に円形穴41の周縁42の上側の円弧が接するよう
にする。かくするとa点上に縦線122が来て、a点の
正確な座標位置は縦線122にて決定される。図3およ
び図5は、その状態を示す。Next, the contact scope 1 is slightly moved upward by the vertical position adjusting means 2 and stopped. The distance between the object plane 11 and the surface of the object 4 in the stopped state is X
Then, the interval X may be 0, but the contact scope 1
Is preferably about 0.2 to 5 μm, particularly about 0.5 to 2 μm, from the viewpoint of improving the resolution of the image. Next, in a state where the interval X is kept within the above range, while observing the visual field of the contact scope 1, the lateral displacement means 5 is precisely operated to form a cross-shaped mark on the object plane 11 of the contact scope 1. Peripheral edge 42 of circular hole 41 on vertical line 122 of sign 12
The arc on the left side (point a side) is in contact with the horizontal line 1 of the marker 12.
The upper part of the peripheral edge 42 of the circular hole 41 is in contact with 21. Thus, the vertical line 122 comes over the point a, and the exact coordinate position of the point a is determined by the vertical line 122. 3 and 5 show this state.
【0017】つぎに、間隔Xを前記の範囲内に保持した
状態で、コンタクトスコープ1の視野を観察しながら横
方向変位手段5を上記と同様に操作して標識12の縦線
122に円形穴41の周縁42の右側(b点側)の円弧
が接し、且つ横線121に周縁42の上側の円弧が接す
るようにする。かくするとb点上に縦線122が来て、
b点の正確な座標位置は縦線122にて決定される。図
4および図6は、その状態を示す。かくして横方向変位
手段5のX方向の移動距離からa−b間距離を正確に計
測することができる。Next, while keeping the distance X within the above range, the horizontal displacement means 5 is operated in the same manner as described above while observing the visual field of the contact scope 1 so that a circular hole is formed in the vertical line 122 of the marker 12. The arc on the right side (point b side) of the peripheral edge 41 of the edge 41 is in contact with the arc above the peripheral edge 42 with the horizontal line 121. Then, a vertical line 122 comes on point b,
The exact coordinate position of point b is determined by vertical line 122. 4 and 6 show this state. Thus, the distance between a and b can be accurately measured from the moving distance of the lateral displacement means 5 in the X direction.
【0018】なお図5〜図6に示す例のように、被寸法
計測対象たる円形穴41が小さくてその全体がコンタク
トスコープ1の視野内に納まる場合には、a点とb点の
座標位置の決定の際に、共に横線121と周縁42の上
側の円弧とが接するようにすることによって周縁42の
円の中心を経由するa−b間距離が、しかして正しい円
の直径が計測できる。これに対して被寸法計測対象たる
円形穴がコンタクトスコープ1の視野より大きい場合に
は、標識12の横線121が該円形穴の中心を通過する
ように横方向変位手段5を先ず設置し、ついで上記a点
に対応するその円形穴の点に横線121と縦線122の
交点を合わせ、ついで横方向変位手段5を移動して上記
b点に対応するその円形穴の点に横線121と縦線12
2の交点を合わせて、その間の移動距離を計測すればよ
い。As shown in FIGS. 5 and 6, when the circular hole 41 to be measured is small and fits entirely within the field of view of the contact scope 1, the coordinate positions of the points a and b are set. By determining that the horizontal line 121 and the arc above the peripheral edge 42 are in contact with each other, the distance between a and b passing through the center of the circle of the peripheral edge 42 can be measured, and thus the diameter of the correct circle can be measured. On the other hand, when the circular hole to be measured is larger than the field of view of the contact scope 1, the lateral displacement means 5 is first installed so that the horizontal line 121 of the marker 12 passes through the center of the circular hole. The intersection of the horizontal line 121 and the vertical line 122 is aligned with the point of the circular hole corresponding to the point a, and then the horizontal displacement means 5 is moved to move the horizontal line 121 and the vertical line to the point of the circular hole corresponding to the point b. 12
What is necessary is just to match the intersection of 2 and measure the moving distance between them.
【0019】図1〜図4は、コンタクトスコープ1の縦
方向位置調節手段2および横方向変位手段5の操作の一
例であって、要は任意の方法あるいは手順にてコンタク
トスコープ1の対物面11と物体4の円形穴41などの
被寸法計測対象との間隔を上記した微細な間隔X(図3
および図4の状態)にもたらして、必要な計測を行えば
よい。FIGS. 1 to 4 show an example of the operation of the vertical position adjusting means 2 and the horizontal displacement means 5 of the contact scope 1. In summary, the object plane 11 of the contact scope 1 is formed by an arbitrary method or procedure. The distance between the object and the object to be measured such as the circular hole 41 of the object 4 is set to the fine distance X (FIG. 3).
And the state shown in FIG. 4) to perform necessary measurement.
【0020】図1および図2に示す手順、あるいはその
他の手順を経て図3および図4の状態にもたらす場合、
前記した間隔Xがサブミクロン〜ミクロンの微小オーダ
ーであるので接触センサ3などのセンサなくしては実際
上は困難である。その理由はつぎの通りである。When the state shown in FIGS. 3 and 4 is obtained through the procedure shown in FIGS. 1 and 2 or other procedures,
Since the interval X is on the order of submicron to micron, it is practically difficult without a sensor such as the contact sensor 3. The reason is as follows.
【0021】間隔Xの設定には、対物面11を被寸法計
測対象に近接した場合の近接の度合い、あるいは直接接
触した状態(X=0)を認知する必要があり、実際上、
近接の度合や直接接触の状態を縦方向位置調節手段2に
知らしめ、あるいは縦方向位置調節手段2から知る必要
があることによる。接触センサ3として、既知の高さh
を有する触覚突起33を有するものを用いると、触覚突
起33の矢印Aの上方向(図1参照)への移動量から間
隔Xをサブミクロン〜ミクロンのオーダーで正確に計測
することができる。In setting the interval X, it is necessary to recognize the degree of closeness when the object plane 11 is close to the object to be measured or the state of direct contact (X = 0).
This is because it is necessary to inform the vertical position adjusting means 2 of the degree of closeness and the state of direct contact, or to know from the vertical position adjusting means 2. A known height h as the contact sensor 3
When the one having the tactile projection 33 having the following is used, the interval X can be accurately measured on the order of submicron to micron from the amount of movement of the tactile projection 33 in the upward direction of the arrow A (see FIG. 1).
【0022】なお上記した対物面11と被寸法計測対象
との間隔Xに関して、対物面11の形状は人為的に形成
し制御し得るが、被寸法計測対象の各部分は必ずしも対
物面11の特定面(例えば、対物面11の中央面)に対
して厳密には並行ではない場合が多い。よって本発明で
は、かかる場合、被寸法計測対象の各部分毎の対物面1
1の特定面(例えば、対物面11の中央面)との間隔の
平均値をとればよい。あるいは被寸法計測対象の各部分
のレベル差が大きい場合には、各部分毎にその間隔Xを
上記した範囲にもたらしてもよい。Regarding the distance X between the object plane 11 and the object to be measured, the shape of the object plane 11 can be artificially formed and controlled. In many cases, it is not strictly parallel to the plane (for example, the center plane of the objective plane 11). Therefore, in the present invention, in such a case, the object plane 1 for each portion of the dimension measurement target is
What is necessary is just to take the average value of the interval with one specific surface (for example, the center surface of the objective surface 11). Alternatively, when the level difference between the portions to be measured is large, the interval X may be set to the above range for each portion.
【0023】間隔Xを0μmとするよりも上記した通り
に僅かに開けると、コンタクトスコープ1の視野におけ
る照明が良好となって被寸法計測対象部の像が鮮明化
し、換言すると、コンタクトスコープ1の分解能が向上
し、この結果コンタクトスコープ1の対物面11上に付
刻した十字型の標識12を被寸法計測対象の計測点(図
3のa点など)に正確に合致せしめることができ、しか
して一層正確な寸法計測が達成される。間隔Xが0μm
の場合におけるMTF(変調伝達関数)値をいま1とす
ると、間隔Xが例えば1μmの場合のそれは1.5程度
となる。If the interval X is slightly increased as described above rather than 0 μm, the illumination in the field of view of the contact scope 1 becomes good and the image of the portion to be measured is sharpened. The resolution is improved, and as a result, the cross-shaped marker 12 engraved on the object plane 11 of the contact scope 1 can be made to exactly match the measurement point (such as the point a in FIG. 3) to be measured. More accurate dimensional measurements are achieved. The interval X is 0 μm
Assuming that the MTF (modulation transfer function) value in the case of (1) is 1, the value when the interval X is, for example, 1 μm is about 1.5.
【0024】コンタクトスコープ1における照明手段と
しては、斯界で慣用のものであってよく、例えば、ファ
イバ素線のバンドルの外周に照明用ファイバを複数本設
ける態様、バンドルを構成する個々の光ファイバ素線の
コアやクラッド層の一部または全部を照明用光の伝送路
としても利用する態様、バンドルを構成する個々の光フ
ァイバ素線として照明用光の伝送層を有するものを用い
る態様、あるいはその他の態様であってもよい。The illuminating means in the contact scope 1 may be any of those commonly used in the art. For example, a mode in which a plurality of illuminating fibers are provided on the outer periphery of a bundle of fiber strands, individual optical fiber elements constituting the bundle A mode in which part or all of the core or cladding layer of the wire is also used as a transmission path for illumination light, an aspect in which an individual optical fiber constituting a bundle has a transmission layer for illumination light, or other May be adopted.
【0025】上記の照明手段のうち、バンドルを構成す
る個々の光ファイバ素線のコアやクラッド層の一部また
は全部を照明用光の伝送路としても利用する態様、バン
ドルを構成する個々の光ファイバ素線として照明用光の
伝送層を有するものを用いる態様などは、コンタクトス
コープ1の対物面11の全面から照明用光が放射される
ので計測時における照明が一層効果的である。一方、フ
ァイバ素線のバンドルの外周に照明用ファイバを複数本
設ける態様は、対物面11が平坦であると対物面11の
中央部の照明が不足勝ちとなるので、その場合には図7
に示すように対物面11を凸面として、あるいは図8に
示すように対物面11を凹面として、それらの図に示す
照明用光の成分Lにて物体4の円形穴41を照らすよう
にすることが好ましい。Among the above-mentioned lighting means, a mode in which a part or all of the cores and cladding layers of the individual optical fiber wires forming the bundle are also used as a transmission path of the light for illumination, the individual light forming the bundle In an embodiment using a fiber having a transmission layer for illuminating light as a fiber, the illuminating light is radiated from the entire surface of the object plane 11 of the contact scope 1, so that the illumination at the time of measurement is more effective. On the other hand, in the aspect in which a plurality of illumination fibers are provided on the outer periphery of the bundle of the fiber strands, if the objective surface 11 is flat, the illumination of the central portion of the objective surface 11 is likely to be insufficient.
The objective surface 11 is made convex as shown in FIG. 8, or the objective surface 11 is made concave as shown in FIG. 8, so that the circular hole 41 of the object 4 is illuminated with the illumination light component L shown in those drawings. Is preferred.
【0026】図9においては、物体4は被寸法計測対象
たる配線パターン43をその表面に有し、物体4の全体
が穴あきのパッケージ6内に収納されている。61は、
パッケージ6の上壁に設けられた一辺dの略正方形の小
穴である。配線パターン43の各線幅Wの計測を通常の
光学顕微鏡にて行うことは、パッケージ6の上壁の存在
のために光学顕微鏡の対物レンズを配線パターン43に
接近し得ないので不可能であるが、本発明によれば線幅
Wの計測が可能である。その場合、コンタクトスコープ
1を上記の小穴61よりパッケージ6内に挿入してその
対物面11を配線パターン43の上に保持し、一方、物
体4をパッケージ6ごと横方向変位手段5に載せて左右
に移動せしめる。但し、この左右の移動距離は、配線パ
ターン43の線幅Wと同程度あるいはそれより多少広い
程度で十分であって、それはパッケージ6の小穴61の
一辺dより通常は格段に小さい。よってコンタクトスコ
ープ1は、小穴61に挿入し縦方向位置調節手段2にて
上下方向に移動できさえすればよい。かかる状態にてパ
ッケージ6を横方向変位手段5にて左右に移動せしめる
と、コンタクトスコープ1は小穴61内を相対的に左右
に変位し得て線幅Wの計測が可能となる。In FIG. 9, the object 4 has a wiring pattern 43 to be measured on its surface, and the entire object 4 is housed in a perforated package 6. 61 is
An approximately square small hole with one side d provided on the upper wall of the package 6. It is not possible to measure each line width W of the wiring pattern 43 with a normal optical microscope because the objective lens of the optical microscope cannot approach the wiring pattern 43 due to the presence of the upper wall of the package 6. According to the present invention, the line width W can be measured. In this case, the contact scope 1 is inserted into the package 6 through the small hole 61, and the object plane 11 is held on the wiring pattern 43. On the other hand, the object 4 is placed on the lateral displacement means 5 with the package 6 and Let me move to. However, it is sufficient that the left and right moving distance is equal to or slightly larger than the line width W of the wiring pattern 43, which is usually much smaller than one side d of the small hole 61 of the package 6. Therefore, the contact scope 1 only has to be inserted into the small hole 61 and moved vertically by the vertical position adjusting means 2. When the package 6 is moved left and right by the lateral displacement means 5 in such a state, the contact scope 1 can be relatively displaced left and right in the small hole 61 and the line width W can be measured.
【0027】図10は、縦方向位置調節手段および横方
向位置調節手段の例として共に自動ステージを使用した
自動寸法計測装置の例である。同図において、1はコン
タクトスコープ、2は自動Zステージ、4は被寸法計測
対象(図示せず)を表面に有する物体、5は自動XYス
テージ、Sはコントローラ、PCは可プログラム調節
計、CNは接触測定装置、Jはコンタクトスコープ1の
一端に設けられたジョンイト、LSは光源、CはCCD
カメラ、Mはモニターである。コンタクトスコープ1に
は、光源LSからの照明光がジョンイトJを経由して伝
送されており、伝送光は対物面11から放射されて物体
4の被寸法計測対象を照明する。コンタクトスコープ1
の対物面11上に設けられた接触センサ(図示せず)の
被寸法計測対象との接触の有無は、コンタクトスコープ
1内に設けた電気系統あるいは光学系統(図示せず)を
介して接触測定装置CNに、ついで可プログラム調節計
PCに伝送される。FIG. 10 shows an example of an automatic dimension measuring apparatus using an automatic stage as an example of the vertical position adjusting means and the horizontal position adjusting means. In the figure, 1 is a contact scope, 2 is an automatic Z stage, 4 is an object having a surface to be measured (not shown), 5 is an automatic XY stage, S is a controller, PC is a programmable controller, CN Is a contact measuring device, J is a johnite provided at one end of the contact scope 1, LS is a light source, and C is a CCD.
Camera and M are monitors. Illumination light from the light source LS is transmitted to the contact scope 1 via the Joid J, and the transmitted light is emitted from the object plane 11 to illuminate the object 4 to be measured. Contact scope 1
The presence or absence of contact of a contact sensor (not shown) provided on the object plane 11 with the object to be measured is measured by an electric system or an optical system (not shown) provided in the contact scope 1. It is transmitted to the device CN and then to the programmable controller PC.
【0028】図10の自動寸法計測装置による寸法計測
の原理および操作手順は、前記した図1〜図6で説明し
た方法と基本的に同じであって、コントローラS、可プ
ログラム調節計PC、およびCCDカメラCにより自動
的に行うに過ぎない。よって以下においては、図1〜図
6の説明を利用して説明する。また被寸法計測対象は、
物体4の表面の円形穴41のa−b点間距離とする。The principle and operation procedure of the dimension measurement by the automatic dimension measuring apparatus shown in FIG. 10 are basically the same as the method described with reference to FIGS. 1 to 6 above. The controller S, the programmable controller PC, and the It is only performed automatically by the CCD camera C. Therefore, in the following, description will be made using the description of FIGS. The dimension measurement target is
The distance between the points a and b of the circular hole 41 on the surface of the object 4 is set.
【0029】まず、接触測定装置CNからの信号並びに
CCDカメラCとモニターMとからの信号を受けて可プ
ログラム調節計PCが自動Zステージ2を作動せしめ、
コンタクトスコープ1を図2の状態にもたらす。このと
き可プログラム調節計PCが、接触測定装置CNを介し
てコンタクトスコープ1の対物面11が物体4の表面に
接触したことを検知し、ついで自動Zステージ2を作動
せしめてコンタクトスコープ1を図3の状態にもたら
す。この状態で可プログラム調節計PCは、コントロー
ラSを介して自動XYステージ5を作動せしめて図3ま
たは図5に示すようにモニターM上で標識12を円形穴
41の端部に位置合わせする。ついで可プログラム調節
計PCは、コントローラSを介して自動XYステージ5
を作動せしめてコンタクトスコープ1を図4および図6
の状態にもたらす。かくしてa−b点間の寸法が自動計
測される。First, upon receiving a signal from the contact measuring device CN and a signal from the CCD camera C and the monitor M, the programmable controller PC operates the automatic Z stage 2,
The contact scope 1 is brought to the state of FIG. At this time, the programmable controller PC detects that the object plane 11 of the contact scope 1 has come into contact with the surface of the object 4 via the contact measuring device CN, and then activates the automatic Z-stage 2 to plot the contact scope 1. Bring to state 3. In this state, the programmable controller PC operates the automatic XY stage 5 via the controller S to align the marker 12 with the end of the circular hole 41 on the monitor M as shown in FIG. Next, the programmable controller PC is connected to the automatic XY stage 5 via the controller S.
To operate the contact scope 1 in FIGS. 4 and 6.
Bring to the state. Thus, the dimension between points a and b is automatically measured.
【0030】[0030]
【発明の効果】接触センサなどのセンサとZステージな
どの縦方向位置調節手段を用いることによりコンタクト
スコープの対物面を被寸法計測対象から僅かに離して設
置し得て、この結果コンタクトスコープの分解能が向上
する。また該両者をかく離すことにより、Xステージや
XYステージなどの横方向変位手段の使用にてコンタク
トスコープの対物面と被寸法計測対象との横方向の相対
位置を容易に変位させ得、延いては被寸法計測対象の寸
法を一層正確に計測することができる。By using a sensor such as a contact sensor and a vertical position adjusting means such as a Z stage, the object plane of the contact scope can be set slightly away from the object to be measured, and as a result, the resolution of the contact scope can be improved. Is improved. Further, by separating the two, the lateral relative position between the object plane of the contact scope and the object to be measured can be easily displaced by using a lateral displacement means such as an X stage or an XY stage. Can more accurately measure the dimensions of the measurement target.
【図1】本発明の実施例の装置の概念的断面図である。FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の実施例の装置による寸法計測の方法を説
明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of dimension measurement by the apparatus of the embodiment of FIG. 1;
【図3】図1の実施例の装置による寸法計測の方法を説
明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of measuring dimensions by the apparatus of the embodiment of FIG. 1;
【図4】図1の実施例の装置による寸法計測の方法を説
明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a method of dimension measurement by the apparatus of the embodiment of FIG. 1;
【図5】図3におけるコンタクトスコープの視野の説明
図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a field of view of a contact scope in FIG. 3;
【図6】図4におけるコンタクトスコープの視野の説明
図である。FIG. 6 is an explanatory view of a field of view of a contact scope in FIG. 4;
【図7】コンタクトスコープの対物面例の拡大図であ
る。FIG. 7 is an enlarged view of an example of an object plane of a contact scope.
【図8】コンタクトスコープの他の対物面例の拡大図で
ある。FIG. 8 is an enlarged view of another example of the object plane of the contact scope.
【図9】本発明の他の実施例の装置による寸法計測の方
法を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of dimension measurement by the apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の他の実施例の装置による寸法計測の
方法を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a method of dimension measurement by an apparatus according to another embodiment of the present invention.
1 コンタクトスコープ 2 縦方向位置調節手段 3 接触センサ 4 物体、 41 物体4に設けられ且つ被寸法計測対象た
る円形穴 5 横方向変位手段DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Contact scope 2 Longitudinal position adjustment means 3 Contact sensor 4 Object, 41 Circular hole provided in object 4 and subjected to dimension measurement 5 Lateral displacement means
Claims (5)
プの対物面が被寸法計測対象に近接あるいは接触したこ
とを感知し得るセンサ、被寸法計測対象とコンタクトス
コープとの横方向の相対位置を変位させ得る横方向変位
手段、およびコンタクトスコープの対物面と被寸法計測
対象との縦方向の相対位置を調節し得る縦方向位置調節
手段とを有することを特徴とする寸法計測装置。1. A contact scope, a sensor capable of sensing that an object plane of the contact scope approaches or comes into contact with a measurement target, and a lateral direction capable of displacing a relative position of the measurement target and the contact scope in a horizontal direction. A dimension measuring device comprising: a displacement unit; and a vertical position adjusting unit that can adjust a vertical relative position between an object plane of a contact scope and a measurement target.
が被寸法計測対象から0〜5μmの範囲内に近接したこ
とを感知し得るものである請求項1記載の寸法計測装
置。2. The dimension measuring apparatus according to claim 1, wherein the sensor is capable of detecting that the object plane of the contact scope has approached within a range of 0 to 5 μm from the dimension measurement target.
Yステージである請求項1または2記載の寸法計測装
置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the lateral displacement means is an X stage or an X stage.
3. The dimension measuring device according to claim 1, wherein the dimension measuring device is a Y stage.
る請求項1または2記載の寸法計測装置。4. The dimension measuring device according to claim 1, wherein the vertical position adjusting means is a Z stage.
ープの対物面と被寸法計測対象との間隔を0.2〜5μ
mの範囲内に調節設置し得るものである請求項1〜4の
いずれかに記載の寸法計測装置。5. The vertical position adjusting means sets the distance between the object plane of the contact scope and the object to be measured to 0.2 to 5 μm.
The dimension measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the dimension measuring apparatus can be adjusted and installed within a range of m.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP09155898A JP3300664B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Dimension measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP09155898A JP3300664B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Dimension measuring device |
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JPH11287613A JPH11287613A (en) | 1999-10-19 |
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