JP3462006B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents
オートフォーカス装置Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/24—Base structure
- G02B21/241—Devices for focusing
- G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B21/241—Devices for focusing
- G02B21/244—Devices for focusing using image analysis techniques
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- Focusing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の像のコ
ントラストに基づいて、対物レンズが常に被測定物の測
定面で焦点を結ぶように対物レンズを移動させるように
したオートフォーカス装置に関する。たとえば、被測定
物の像を観察光学系で観察しながら被測定物の寸法や形
状を測定する画像測定機や顕微鏡などの光学式測定装置
に利用できる。
ントラストに基づいて、対物レンズが常に被測定物の測
定面で焦点を結ぶように対物レンズを移動させるように
したオートフォーカス装置に関する。たとえば、被測定
物の像を観察光学系で観察しながら被測定物の寸法や形
状を測定する画像測定機や顕微鏡などの光学式測定装置
に利用できる。
【０００２】
【背景技術】従来、画像測定機や顕微鏡などの光学式測
定装置に設けられるオートフォーカスには、ＣＣＤカメ
ラからの画像のコントラストから判断するコントラスト
法、あるいは、レーザを使用してフォーカスを合わせる
レーザフォーカス法などが知られている。
定装置に設けられるオートフォーカスには、ＣＣＤカメ
ラからの画像のコントラストから判断するコントラスト
法、あるいは、レーザを使用してフォーカスを合わせる
レーザフォーカス法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のコントラスト法やレーザフォーカス法では、次のよう
な課題があった。前者のコントラスト法の場合には、鏡
面やガラス面などの元来コントラストの低いものにはフ
ォーカスを合わせることが困難であった。後者のレーザ
フォーカス法の場合には、上述したコントラストの低い
ものにもフォーカスを合わせることが可能であるが、レ
ーザがあたっている点（多くは中央部）でしかフォーカ
スできない。また、装置自体も高価となる。
のコントラスト法やレーザフォーカス法では、次のよう
な課題があった。前者のコントラスト法の場合には、鏡
面やガラス面などの元来コントラストの低いものにはフ
ォーカスを合わせることが困難であった。後者のレーザ
フォーカス法の場合には、上述したコントラストの低い
ものにもフォーカスを合わせることが可能であるが、レ
ーザがあたっている点（多くは中央部）でしかフォーカ
スできない。また、装置自体も高価となる。
【０００４】本発明の目的は、従来のコントラスト法や
レーザフォーカス法の課題を解消し、被測定物の材質に
制約されることなく、あらゆる材質の被測定物に対して
もフォーカスを合わせることができ、しかも、被測定物
の観察画像内の任意の位置でフォーカスを合わせること
ができるオートフォーカス装置を提供することにある。
レーザフォーカス法の課題を解消し、被測定物の材質に
制約されることなく、あらゆる材質の被測定物に対して
もフォーカスを合わせることができ、しかも、被測定物
の観察画像内の任意の位置でフォーカスを合わせること
ができるオートフォーカス装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のオートフォーカ
ス装置は、被測定物の測定面に光を集光させる対物レン
ズと、この対物レンズから出射された光に基づく被測定
物の像を観察可能な観察光学系と、この観察光学系で得
られた被測定物の像のコントラストに基づいて前記対物
レンズをその光軸方向へ変位させる駆動機構とを備えた
オートフォーカス装置において、前記被測定物の測定面
に所定パターンを投影するパターン投影手段を設けたこ
とを特徴としている。
ス装置は、被測定物の測定面に光を集光させる対物レン
ズと、この対物レンズから出射された光に基づく被測定
物の像を観察可能な観察光学系と、この観察光学系で得
られた被測定物の像のコントラストに基づいて前記対物
レンズをその光軸方向へ変位させる駆動機構とを備えた
オートフォーカス装置において、前記被測定物の測定面
に所定パターンを投影するパターン投影手段を設けたこ
とを特徴としている。
【０００６】このような構成によれば、被測定物の測定
面に所定パターンを投影することができるから、そのパ
ターンのコントラストから被測定物の測定面に光が集光
するように対物レンズを光軸方向へ変位させることがで
きる。従って、鏡面やガラス面などの元来コントラスト
の低い材質でも、フォーカスを合わせることができる。
もとより、コントラスト法であるから、レーザフォーカ
ス法の課題も解消できる。
面に所定パターンを投影することができるから、そのパ
ターンのコントラストから被測定物の測定面に光が集光
するように対物レンズを光軸方向へ変位させることがで
きる。従って、鏡面やガラス面などの元来コントラスト
の低い材質でも、フォーカスを合わせることができる。
もとより、コントラスト法であるから、レーザフォーカ
ス法の課題も解消できる。
【０００７】前記パターン投影手段は、照明装置と、投
影レンズと、前記照明装置と投影レンズとの間に挿入さ
れ所定のパターンを形成したパターン投影板とを含む構
成、さらには、これらの構成にパターン投影板の前記パ
ターン投影レンズに対する距離と傾きを調整する調整機
構を含む構成が望ましい。このようにすれば、パターン
投影板のパターンを投影レンズによって被測定物の測定
面に投影でき、しかも、調整機構を含む構成とすれば、
パターン投影レンズに対するパターン投影板の距離と傾
きを調整することができるから、パターン投影板のパタ
ーンを被測定物の測定面に正確に投影することができ
る。
影レンズと、前記照明装置と投影レンズとの間に挿入さ
れ所定のパターンを形成したパターン投影板とを含む構
成、さらには、これらの構成にパターン投影板の前記パ
ターン投影レンズに対する距離と傾きを調整する調整機
構を含む構成が望ましい。このようにすれば、パターン
投影板のパターンを投影レンズによって被測定物の測定
面に投影でき、しかも、調整機構を含む構成とすれば、
パターン投影レンズに対するパターン投影板の距離と傾
きを調整することができるから、パターン投影板のパタ
ーンを被測定物の測定面に正確に投影することができ
る。
【０００８】ここで、前記パターン投影板は、通電によ
ってパターンが制御される液晶板によって構成されてい
る。この構成によれば、コントラストの高い材料からな
る被測定物の測定にあたっては、パターン投影板のパタ
ーンを消して、通常のコントラスト法と同様に使用する
ことができる。また、前記液晶板は、通電によって制御
される複数の三角形パターン、具体的には、同じ大きさ
の複数の三角形が、同じ姿勢でかつ隣接する三角形の角
が互いに接するように縦横に隣接配置された三角形パタ
ーンを有し、この三角形パターンの各三角形内部が通電
によって制御される。この構成によれば、被測定物のエ
ッジが方向性を有していても、そのエッジが残るため、
つまり、エッジがこれらのパターンに隠れてしまうこと
がないため、安定したフォーカスが可能である。
ってパターンが制御される液晶板によって構成されてい
る。この構成によれば、コントラストの高い材料からな
る被測定物の測定にあたっては、パターン投影板のパタ
ーンを消して、通常のコントラスト法と同様に使用する
ことができる。また、前記液晶板は、通電によって制御
される複数の三角形パターン、具体的には、同じ大きさ
の複数の三角形が、同じ姿勢でかつ隣接する三角形の角
が互いに接するように縦横に隣接配置された三角形パタ
ーンを有し、この三角形パターンの各三角形内部が通電
によって制御される。この構成によれば、被測定物のエ
ッジが方向性を有していても、そのエッジが残るため、
つまり、エッジがこれらのパターンに隠れてしまうこと
がないため、安定したフォーカスが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態にかか
る画像測定機の側面図、図２は図１のII−II線断面図で
ある。同画像測定機は、被測定物を載置しＸおよびＹ軸
方向（図１の左右方向および図２の上下方向）へ移動可
能なテーブル１０と、このテーブル１０に対して図示省
略のコラムを介してＺ軸方向（図１の上下方向）へ昇降
可能に設けられた光学系ユニット１１とから構成されて
いる。
参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態にかか
る画像測定機の側面図、図２は図１のII−II線断面図で
ある。同画像測定機は、被測定物を載置しＸおよびＹ軸
方向（図１の左右方向および図２の上下方向）へ移動可
能なテーブル１０と、このテーブル１０に対して図示省
略のコラムを介してＺ軸方向（図１の上下方向）へ昇降
可能に設けられた光学系ユニット１１とから構成されて
いる。
【００１０】前記光学系ユニット１１は、筺体１２を有
する。筺体１２の下面側の筒部１２Ａには、光軸Ｌ方向
（図１の上下方向）へ変位可能に設けられた対物レンズ
ホルダ１３を介して対物レンズ１４が設けられている。
筒部１２Ａと対物レンズホルダ１３との間には、前記対
物レンズホルダ１３を光軸Ｌ方向へ移動させる駆動機構
としてのアクチュエータ１５が設けられている。アクチ
ュエータ１５は、前記筒部１２Ａ側に固定されたマグネ
ット１６と、前記対物レンズホルダ１３側に固定された
コイル１７とから構成されている。また、前記筺体１２
の上面側には、ＣＣＤカメラ２４および照明装置２５が
それぞれ取り付けられている。ＣＣＤカメラ２４は、前
記対物レンズ１４の光軸Ｌ上に配置され、その対物レン
ズ１４から出射された光に基づく被測定物の像を観察可
能な観察光学系を構成している。
する。筺体１２の下面側の筒部１２Ａには、光軸Ｌ方向
（図１の上下方向）へ変位可能に設けられた対物レンズ
ホルダ１３を介して対物レンズ１４が設けられている。
筒部１２Ａと対物レンズホルダ１３との間には、前記対
物レンズホルダ１３を光軸Ｌ方向へ移動させる駆動機構
としてのアクチュエータ１５が設けられている。アクチ
ュエータ１５は、前記筒部１２Ａ側に固定されたマグネ
ット１６と、前記対物レンズホルダ１３側に固定された
コイル１７とから構成されている。また、前記筺体１２
の上面側には、ＣＣＤカメラ２４および照明装置２５が
それぞれ取り付けられている。ＣＣＤカメラ２４は、前
記対物レンズ１４の光軸Ｌ上に配置され、その対物レン
ズ１４から出射された光に基づく被測定物の像を観察可
能な観察光学系を構成している。
【００１１】前記筺体１２内には、前記照明装置２５か
ら出射された光を直角にかつ光軸Ｌに向かって反射させ
るミラー２６と、光軸Ｌ上において前記ミラー２６から
の反射光を対物レンズ１４に反射させるビームスプリッ
タ２７と、倍率の異なる複数（たとえば、１Ｘ，２Ｘ，
６Ｘ）のチューブレンズ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと、こ
れら複数のチューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃのいずれか１
つを前記光軸Ｌ上に選択的に切換可能な切換手段２９
と、被測定物の測定面に所定パターンを投影するパター
ン投影手段２０とがそれぞれ設けられている。
ら出射された光を直角にかつ光軸Ｌに向かって反射させ
るミラー２６と、光軸Ｌ上において前記ミラー２６から
の反射光を対物レンズ１４に反射させるビームスプリッ
タ２７と、倍率の異なる複数（たとえば、１Ｘ，２Ｘ，
６Ｘ）のチューブレンズ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと、こ
れら複数のチューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃのいずれか１
つを前記光軸Ｌ上に選択的に切換可能な切換手段２９
と、被測定物の測定面に所定パターンを投影するパター
ン投影手段２０とがそれぞれ設けられている。
【００１２】前記切換手段２９は、前記光軸Ｌと異なる
位置にその光軸Ｌと平行な軸３１を中心として回転可能
に設けられかつその軸３１から前記光軸Ｌまでの距離を
半径とする円周上に前記複数のチューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを等間隔（１２０度間隔）で取り付けたターレッ
ト３２と、前記各チューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが前記
光軸Ｌに一致したそれぞれの角度位置で前記ターレット
３２を位置決めする位置決め手段３３と、前記ターレッ
ト３２の軸３１にクラッチ４３を介して連結されたター
レット駆動モータ４４とを含んで構成されいる。なお、
４５はターレット３２の回転角度を検出するセンサであ
る。
位置にその光軸Ｌと平行な軸３１を中心として回転可能
に設けられかつその軸３１から前記光軸Ｌまでの距離を
半径とする円周上に前記複数のチューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを等間隔（１２０度間隔）で取り付けたターレッ
ト３２と、前記各チューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが前記
光軸Ｌに一致したそれぞれの角度位置で前記ターレット
３２を位置決めする位置決め手段３３と、前記ターレッ
ト３２の軸３１にクラッチ４３を介して連結されたター
レット駆動モータ４４とを含んで構成されいる。なお、
４５はターレット３２の回転角度を検出するセンサであ
る。
【００１３】前記位置決め手段３３は、前記ターレット
３２の外周面の１２０度間隔位置に切欠形成された３つ
の凹部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃと、前記ターレット３２
の外周面に常時接する方向へ付勢され前記凹部５１Ａ〜
５１Ｃに係合可能なベアリング５２とを備えている。ベ
アリング５２は、図３および図４に示すように、筺体１
２の上面に取り付けられたＬ字状ブラケット５３に片持
ち支持構造の板ばね５４を介して支持されている。
３２の外周面の１２０度間隔位置に切欠形成された３つ
の凹部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃと、前記ターレット３２
の外周面に常時接する方向へ付勢され前記凹部５１Ａ〜
５１Ｃに係合可能なベアリング５２とを備えている。ベ
アリング５２は、図３および図４に示すように、筺体１
２の上面に取り付けられたＬ字状ブラケット５３に片持
ち支持構造の板ばね５４を介して支持されている。
【００１４】前記パターン投影手段２０は、前記照明装
置２５と、前記ミラー２６とビームスプリッタ２７との
間に配置された投影レンズ２１と、前記照明装置２５と
前記ミラー２６との間（照明装置２５の物体面と共役の
位置）に挿入され所定のパターンを形成したパターン投
影板２２と、このパターン投影板２２の前記投影レンズ
２１に対する距離と傾きを調整する調整機構２３とを含
んで構成されている。
置２５と、前記ミラー２６とビームスプリッタ２７との
間に配置された投影レンズ２１と、前記照明装置２５と
前記ミラー２６との間（照明装置２５の物体面と共役の
位置）に挿入され所定のパターンを形成したパターン投
影板２２と、このパターン投影板２２の前記投影レンズ
２１に対する距離と傾きを調整する調整機構２３とを含
んで構成されている。
【００１５】前記パターン投影板２２は、図５（Ａ）に
示すように、通電によって複数の三角形パターンが表示
される液晶板２２Ａによって構成されている。前記調整
機構２３は、図６および図７に示すように、前記筺体１
２にＸ，Ｙ軸方向へ位置調整可能に設けられかつ止めね
じ６０Ａによって固定される固定板６０と、この固定板
６０の上にＺ軸を中心として回動自在に設けられかつ任
意の角度位置で止めねじ６１Ａによって固定される回動
板６１と、この回動板６１の上に載置され前記液晶板２
２Ａを保持したホルダ６２と、このホルダ６２の１２０
度間隔位置に螺合され先端が前記固定板６１に当接した
３本の押しねじ６３と、この３本の押しねじ６３の間で
前記固定板６１に螺合された３本の引きねじ６４とから
構成されている。従って、固定板６０の位置調整によっ
て液晶板２２ＡののＸ，Ｙ軸方向の位置を、回動板６１
の回動によって液晶板２２Ａの角度（Ｚ軸を中心する角
度）を、押しねじ６３と引きねじ６４との押し引きによ
り、液晶板２２Ａの投影レンズ２１に対する距離と傾き
をそれぞれ調整することができる。
示すように、通電によって複数の三角形パターンが表示
される液晶板２２Ａによって構成されている。前記調整
機構２３は、図６および図７に示すように、前記筺体１
２にＸ，Ｙ軸方向へ位置調整可能に設けられかつ止めね
じ６０Ａによって固定される固定板６０と、この固定板
６０の上にＺ軸を中心として回動自在に設けられかつ任
意の角度位置で止めねじ６１Ａによって固定される回動
板６１と、この回動板６１の上に載置され前記液晶板２
２Ａを保持したホルダ６２と、このホルダ６２の１２０
度間隔位置に螺合され先端が前記固定板６１に当接した
３本の押しねじ６３と、この３本の押しねじ６３の間で
前記固定板６１に螺合された３本の引きねじ６４とから
構成されている。従って、固定板６０の位置調整によっ
て液晶板２２ＡののＸ，Ｙ軸方向の位置を、回動板６１
の回動によって液晶板２２Ａの角度（Ｚ軸を中心する角
度）を、押しねじ６３と引きねじ６４との押し引きによ
り、液晶板２２Ａの投影レンズ２１に対する距離と傾き
をそれぞれ調整することができる。
【００１６】図８は本実施形態にかかる画像測定機の制
御装置を示すブロック図である。同制御装置は、ＣＰＵ
７１を備える。ＣＰＵ７１には、表示制御部７２を介し
てＣＲＴ７３が、照明制御部７４を介して前記照明装置
２５が、フレームグラバ７５を介して前記ＣＣＤカメラ
２４が、通電制御部７６を介して前記液晶板２２Ａが、
アクチュエータ制御部７７を介して前記アクチュエータ
１５が、ターレット駆動制御部７８を介して前記ターレ
ット駆動モータ４４が、それぞれ接続されている。ま
た、テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸エン
コーダ７９Ｘ、テーブル１０のＹ軸方向の位置を検出す
るＹ軸エンコーダ７９Ｙおよび光学系１１（対物レンズ
１４）のＺ軸方向の位置を検出するＺ軸エンコーダ７９
Ｚがそれぞれ接続されている。
御装置を示すブロック図である。同制御装置は、ＣＰＵ
７１を備える。ＣＰＵ７１には、表示制御部７２を介し
てＣＲＴ７３が、照明制御部７４を介して前記照明装置
２５が、フレームグラバ７５を介して前記ＣＣＤカメラ
２４が、通電制御部７６を介して前記液晶板２２Ａが、
アクチュエータ制御部７７を介して前記アクチュエータ
１５が、ターレット駆動制御部７８を介して前記ターレ
ット駆動モータ４４が、それぞれ接続されている。ま
た、テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸エン
コーダ７９Ｘ、テーブル１０のＹ軸方向の位置を検出す
るＹ軸エンコーダ７９Ｙおよび光学系１１（対物レンズ
１４）のＺ軸方向の位置を検出するＺ軸エンコーダ７９
Ｚがそれぞれ接続されている。
【００１７】以上の構成において、測定にあたっては、
いずれかのチューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを光軸Ｌ上に
位置させる。これには、クラッチ４３を接続した状態に
おいて、モータ４４を所定角度だけ回転させたのち、停
止させる。これにより、いずれかのチューブレンズ２８
Ａ〜２８Ｃが光軸Ｌの近傍に達するとともに、ベアリン
グ５２が対応する凹部５１Ａ〜５１Ｃに嵌合し始める。
ここで、クラッチ４３を分離すると、モータ４４がター
レット３２から切り離されるから、つまり、モータ４４
の回転抵抗がなくなるから、ターレット３２は嵌合し始
めた凹部５１Ａ〜５１Ｃがベアリング５２に完全に嵌ま
り込む角度位置まで自動的に回転されて位置決めされ
る。
いずれかのチューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを光軸Ｌ上に
位置させる。これには、クラッチ４３を接続した状態に
おいて、モータ４４を所定角度だけ回転させたのち、停
止させる。これにより、いずれかのチューブレンズ２８
Ａ〜２８Ｃが光軸Ｌの近傍に達するとともに、ベアリン
グ５２が対応する凹部５１Ａ〜５１Ｃに嵌合し始める。
ここで、クラッチ４３を分離すると、モータ４４がター
レット３２から切り離されるから、つまり、モータ４４
の回転抵抗がなくなるから、ターレット３２は嵌合し始
めた凹部５１Ａ〜５１Ｃがベアリング５２に完全に嵌ま
り込む角度位置まで自動的に回転されて位置決めされ
る。
【００１８】この状態において、照明装置２５から光を
出射すると、その光は、ミラー２６で反射されたのち、
ビームスプリッタ２７で反射されて対物レンズ１４を通
じてテーブル２０上に載置された被測定物に照射され
る。対物レンズ１４から出射された光は、ビームスプリ
ッタ２７を通ったのち、選択されたチューブレンズ２８
Ａ〜２８Ｃの倍率に拡大または縮小され、ＣＣＤカメラ
２４に結像される。
出射すると、その光は、ミラー２６で反射されたのち、
ビームスプリッタ２７で反射されて対物レンズ１４を通
じてテーブル２０上に載置された被測定物に照射され
る。対物レンズ１４から出射された光は、ビームスプリ
ッタ２７を通ったのち、選択されたチューブレンズ２８
Ａ〜２８Ｃの倍率に拡大または縮小され、ＣＣＤカメラ
２４に結像される。
【００１９】ここで、ＣＰＵ７１は、ＣＣＤカメラ２４
で撮像された各画素のコントラスト値を判断し、コント
ラスト値が予め定めた一定値以下の場合に通電制御部７
６を通じて液晶板２２Ａに通電する。すると、液晶板２
２Ａには、図５（Ａ）に示す複数の三角形パターンが表
示されるから、その三角形パターンが投影レンズ２１を
介して被測定物の測定面に投影される。これにより、Ｃ
ＰＵ７１は、ＣＣＤカメラ２４で撮像された各画素のコ
ントラスト値を基にアクチュエータ制御部７７を通じて
アクチュエータ１５を駆動させ、対物レンズ１４を光軸
Ｌ方向へ変位させてフォーカスを合わせる。このとき、
たとえば、図５（Ｂ）に示すように、被測定物のエッジ
が残るため、安定したフォーカスが可能である。この状
態において、ＣＣＤカメラ２４で撮像された被測定物の
画像から被測定物の寸法や形状などを測定する。
で撮像された各画素のコントラスト値を判断し、コント
ラスト値が予め定めた一定値以下の場合に通電制御部７
６を通じて液晶板２２Ａに通電する。すると、液晶板２
２Ａには、図５（Ａ）に示す複数の三角形パターンが表
示されるから、その三角形パターンが投影レンズ２１を
介して被測定物の測定面に投影される。これにより、Ｃ
ＰＵ７１は、ＣＣＤカメラ２４で撮像された各画素のコ
ントラスト値を基にアクチュエータ制御部７７を通じて
アクチュエータ１５を駆動させ、対物レンズ１４を光軸
Ｌ方向へ変位させてフォーカスを合わせる。このとき、
たとえば、図５（Ｂ）に示すように、被測定物のエッジ
が残るため、安定したフォーカスが可能である。この状
態において、ＣＣＤカメラ２４で撮像された被測定物の
画像から被測定物の寸法や形状などを測定する。
【００２０】本実施形態によれば、被測定物の測定面に
パターンを投影するパターン投影手段２０を設けたの
で、被測定物の測定面にパターンを投影することができ
るから、そのパターンのコントラストから被測定物の測
定面に光が集光するように対物レンズ１４を光軸Ｌ方向
へ変位させることができる。従って、鏡面やガラス面な
どの元来コントラストの低い材質でも、フォーカスを合
わせることができる。もとより、コントラスト法である
から、レーザフォーカス法の欠点もない。
パターンを投影するパターン投影手段２０を設けたの
で、被測定物の測定面にパターンを投影することができ
るから、そのパターンのコントラストから被測定物の測
定面に光が集光するように対物レンズ１４を光軸Ｌ方向
へ変位させることができる。従って、鏡面やガラス面な
どの元来コントラストの低い材質でも、フォーカスを合
わせることができる。もとより、コントラスト法である
から、レーザフォーカス法の欠点もない。
【００２１】また、パターン投影手段２０を、照明装置
２５と、投影レンズ２１と、照明装置２５と投影レンズ
２１との間に挿入され所定のパターンを形成したパター
ン投影板２２と、このパターン投影板２２の角度や前記
投影レンズ２１に対する距離と傾きを調整する調整機構
２３とを含んで構成したので、パターン投影板２２の角
度や、投影レンズ２１に対するパターン投影板２２の距
離と傾きを調整することができるから、パターン投影板
２２のパターンを被測定物の測定面に正確に投影するこ
とができる。
２５と、投影レンズ２１と、照明装置２５と投影レンズ
２１との間に挿入され所定のパターンを形成したパター
ン投影板２２と、このパターン投影板２２の角度や前記
投影レンズ２１に対する距離と傾きを調整する調整機構
２３とを含んで構成したので、パターン投影板２２の角
度や、投影レンズ２１に対するパターン投影板２２の距
離と傾きを調整することができるから、パターン投影板
２２のパターンを被測定物の測定面に正確に投影するこ
とができる。
【００２２】また、パターン投影板２２を、通電によっ
てパターンが表示される液晶板２２Ａによって構成した
ので、コントラストの高い材質からなる被測定物の測定
にあたっては、液晶板２２Ａのパターンを消して、通常
のコントラスト法と同様に使用することができる。ま
た、液晶板２２Ａには、通電時に複数の三角形パターン
が表示されるようにしたので、被測定物のエッジが方向
性を有していても、そのエッジが残るため、安定したフ
ォーカスが可能である。ちなみに、図１３（Ａ）に示す
ように、スリット状のパターンが表示される液晶板２２
Ｆでは、同じ方向のエッジの場合、図１３（Ｂ）に示す
ように、スリットと被測定物のエッジとが重なってしま
いフォーカスに必要なエッジが隠れてしまう場合が考え
られる。
てパターンが表示される液晶板２２Ａによって構成した
ので、コントラストの高い材質からなる被測定物の測定
にあたっては、液晶板２２Ａのパターンを消して、通常
のコントラスト法と同様に使用することができる。ま
た、液晶板２２Ａには、通電時に複数の三角形パターン
が表示されるようにしたので、被測定物のエッジが方向
性を有していても、そのエッジが残るため、安定したフ
ォーカスが可能である。ちなみに、図１３（Ａ）に示す
ように、スリット状のパターンが表示される液晶板２２
Ｆでは、同じ方向のエッジの場合、図１３（Ｂ）に示す
ように、スリットと被測定物のエッジとが重なってしま
いフォーカスに必要なエッジが隠れてしまう場合が考え
られる。
【００２３】また、対物レンズ１４とＣＣＤカメラ２４
との間に、倍率の異なる３つのチューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを円周状に配置したターレット３２を回転自在に
設け、このターレット３２を含んでいずれか１つのチュ
ーブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを対物レンズ１４の光軸Ｌ上
に切り換える切換手段２９を構成したので、たとえば、
対物レンズターレット方式に比べて、複数本の対物レン
ズを必要としないから、安価にでき、かつ、リング照明
などの外付け照明も利用できる。
との間に、倍率の異なる３つのチューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを円周状に配置したターレット３２を回転自在に
設け、このターレット３２を含んでいずれか１つのチュ
ーブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを対物レンズ１４の光軸Ｌ上
に切り換える切換手段２９を構成したので、たとえば、
対物レンズターレット方式に比べて、複数本の対物レン
ズを必要としないから、安価にでき、かつ、リング照明
などの外付け照明も利用できる。
【００２４】また、切換手段２９を、対物レンズ１４の
光軸Ｌと異なる位置にその光軸Ｌと平行な軸３１を中心
として回転可能に設けられかつその中心から対物レンズ
１４の光軸Ｌまでの距離を半径とする円周上に複数のチ
ューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを取り付けたターレット３
２と、各チューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが対物レンズ１
４の光軸Ｌに一致したそれぞれの角度位置でターレット
３２を位置決めする位置決め手段３３とを含んで構成し
たので、ターレット３２を回転させていくと、各チュー
ブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが対物レンズ１４の光軸Ｌに一
致した角度位置でターレット３２が位置決め手段３３に
よって位置決めされるから、各チューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを対物レンズ１４の光軸Ｌに簡単に一致させるこ
とができる。
光軸Ｌと異なる位置にその光軸Ｌと平行な軸３１を中心
として回転可能に設けられかつその中心から対物レンズ
１４の光軸Ｌまでの距離を半径とする円周上に複数のチ
ューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃを取り付けたターレット３
２と、各チューブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが対物レンズ１
４の光軸Ｌに一致したそれぞれの角度位置でターレット
３２を位置決めする位置決め手段３３とを含んで構成し
たので、ターレット３２を回転させていくと、各チュー
ブレンズ２８Ａ〜２８Ｃが対物レンズ１４の光軸Ｌに一
致した角度位置でターレット３２が位置決め手段３３に
よって位置決めされるから、各チューブレンズ２８Ａ〜
２８Ｃを対物レンズ１４の光軸Ｌに簡単に一致させるこ
とができる。
【００２５】また、ターレット３２の軸３１にクラッチ
４３を介してモータ４４を連結したので、このモータ４
４によってターレット３２を自動的に所定角度位置まで
回転させることができる。ここで、ターレット３２が所
定角度位置に達したとき、クラッチ４３の切り離しによ
ってモータ４４をターレット３２から切り離すと、モー
タ４４の回転抵抗がなくなるから、ターレット３２を位
置決め手段３３によって所定角度位置に正確に位置決め
することができる。
４３を介してモータ４４を連結したので、このモータ４
４によってターレット３２を自動的に所定角度位置まで
回転させることができる。ここで、ターレット３２が所
定角度位置に達したとき、クラッチ４３の切り離しによ
ってモータ４４をターレット３２から切り離すと、モー
タ４４の回転抵抗がなくなるから、ターレット３２を位
置決め手段３３によって所定角度位置に正確に位置決め
することができる。
【００２６】また、位置決め手段３３を、ターレット３
２の外周面に切欠形成された凹部５１Ａ〜５１Ｃと、ベ
アリング５２と、このベアリング５２をターレット３２
の外周面に接する方向へ付勢する板ばね５４とを含んで
構成したから、ターレット３２が所定角度位置に達した
とき、つまり、ベアリング５２にいずれかの凹部５１Ａ
〜５１Ｃが嵌まり始めたとき、クラッチ４３の切り離し
によってモータ４４がターレット３２から切り離される
と、ベアリング５２に凹部５１Ａ〜５１Ｃが入り込む方
向にターレット３２が自動的に回転されるため、簡単な
構成によりターレット３２を正確に位置決めすることが
できる。
２の外周面に切欠形成された凹部５１Ａ〜５１Ｃと、ベ
アリング５２と、このベアリング５２をターレット３２
の外周面に接する方向へ付勢する板ばね５４とを含んで
構成したから、ターレット３２が所定角度位置に達した
とき、つまり、ベアリング５２にいずれかの凹部５１Ａ
〜５１Ｃが嵌まり始めたとき、クラッチ４３の切り離し
によってモータ４４がターレット３２から切り離される
と、ベアリング５２に凹部５１Ａ〜５１Ｃが入り込む方
向にターレット３２が自動的に回転されるため、簡単な
構成によりターレット３２を正確に位置決めすることが
できる。
【００２７】以上述べた実施形態では、パターン投影板
２２を、三角形パターンが表示される液晶板２２Ａとし
たが、これに限らず他のパターンが表示される液晶板で
もよい。たとえば、図９に示すように、通電時に斜め格
子パターンが表示される液晶板２２Ｂ、あるいは、図１
０，図１１，図１２に示すように、通電時に波状パター
ンが表示される液晶板２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅなどでも
よい。
２２を、三角形パターンが表示される液晶板２２Ａとし
たが、これに限らず他のパターンが表示される液晶板で
もよい。たとえば、図９に示すように、通電時に斜め格
子パターンが表示される液晶板２２Ｂ、あるいは、図１
０，図１１，図１２に示すように、通電時に波状パター
ンが表示される液晶板２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅなどでも
よい。
【００２８】また、図１４に示すように、パターン投影
手段２０の照明装置２５とは別に他の照明装置２５Ａを
ミラー２６を挟んで投影レンズ２１とは反対側に設ける
とともに、ミラー２６を図示のように起伏自在に構成す
れば、照明装置２５，２５Ａの切換によってパターンの
投影を行うことも可能である。また、パターン投影板２
２としては、液晶板２２Ａ〜２２Ｆに限らず、たとえ
ば、レチクルなど、所定のパターンを描いた板などでも
よい。この場合、これらの板を抜き差し自在に構成し、
コントラストが高い被測定物の測定にあたっては、これ
らの板を引き抜くようにしてもよい。
手段２０の照明装置２５とは別に他の照明装置２５Ａを
ミラー２６を挟んで投影レンズ２１とは反対側に設ける
とともに、ミラー２６を図示のように起伏自在に構成す
れば、照明装置２５，２５Ａの切換によってパターンの
投影を行うことも可能である。また、パターン投影板２
２としては、液晶板２２Ａ〜２２Ｆに限らず、たとえ
ば、レチクルなど、所定のパターンを描いた板などでも
よい。この場合、これらの板を抜き差し自在に構成し、
コントラストが高い被測定物の測定にあたっては、これ
らの板を引き抜くようにしてもよい。
【００２９】また、調整機構２３についても、上記実施
形態で述べた構造に限らない。たとえば、押しねじ６３
や引きねじ６４の数についても任意でよい。
形態で述べた構造に限らない。たとえば、押しねじ６３
や引きねじ６４の数についても任意でよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明のオートフォーカス装置によれ
ば、被測定物の材質に制約されることなく、あらゆる材
質の被測定物に対してもフォーカスを合わせることがで
きるとともに、被測定物の観察画像内の任意の位置でフ
ォーカスを合わせることができる。
ば、被測定物の材質に制約されることなく、あらゆる材
質の被測定物に対してもフォーカスを合わせることがで
きるとともに、被測定物の観察画像内の任意の位置でフ
ォーカスを合わせることができる。
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像測定機の側面
図である。
図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】同上実施形態における位置決め手段を示す拡大
図である。
図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】同上実施形態における液晶板の平面図およびそ
の液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影したとき
の図である。
の液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影したとき
の図である。
【図６】同上実施形態における調整機構を示す平面図で
ある。
ある。
【図７】同上実施形態における調整機構の断面図であ
る。
る。
【図８】同上実施形態における制御装置を示すブロック
図である。
図である。
【図９】液晶板の他の例を示す平面図である。
【図１０】液晶板の他の例を示す平面図である。
【図１１】液晶板の他の例を示す平面図である。
【図１２】液晶板の他の例を示す平面図である。
【図１３】格子状パターンを有する液晶板を示す平面図
およびその液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影
したときの図である。
およびその液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影
したときの図である。
【図１４】本発明の他の実施形態にかかる画像測定機の
側面図である。
側面図である。
１４ 対物レンズ
１５ アクチュエータ（駆動機構）
２０ パターン投影手段
２１ 投影レンズ
２２ パターン投影板
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ 液
晶板 ２３ 調整機構 ２４ ＣＣＤカメラ（観察光学系） ２５ 照明装置
晶板 ２３ 調整機構 ２４ ＣＣＤカメラ（観察光学系） ２５ 照明装置
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(56)参考文献 特開 平４−260013（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−223831（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−46606（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−276325（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−96406（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−169268（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−154012（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−158319（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−102402（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−35578（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 7/28 - 7/40
G03B 13/36
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定物の測定面に光を集光させる対物
レンズと、この対物レンズから出射された光に基づく被
測定物の像を観察可能な観察光学系と、この観察光学系
で得られた被測定物の像のコントラストに基づいて前記
対物レンズをその光軸方向へ変位させる駆動機構とを備
えたオートフォーカス装置において、 前記被測定物の測定面に所定パターンを投影するパター
ン投影手段が設けられ、 前記パターン投影手段は、照明装置と、投影レンズと、
前記照明装置と投影レンズとの間に挿入され所定のパタ
ーンを形成したパターン投影板とを含み構成され、 前記パターン投影板は、同じ大きさの複数の三角形が、
同じ姿勢でかつ隣接する三角形の角が互いに接するよう
に縦横に隣接配置された三角形パターンを有し、この三
角形パターンの各三角形内部が通電によって制御される
液晶板によって構成されていることを特徴とするオート
フォーカス装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のオートフォーカス装置
において、前記パターン投影手段は、前記パターン投影
板の前記投影レンズに対する距離と傾きを調整する調整
機構を含んで構成されていることを特徴とするオートフ
ォーカス装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12458296A JP3462006B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | オートフォーカス装置 |
| US08/856,394 US6075558A (en) | 1996-05-20 | 1997-05-14 | Auto-focus device |
| GB9709935A GB2313508B (en) | 1996-05-20 | 1997-05-15 | Auto-focus device |
| CN97104689.1A CN1093943C (zh) | 1996-05-20 | 1997-05-20 | 自动聚焦装置 |
| DE19721112A DE19721112B4 (de) | 1996-05-20 | 1997-05-20 | Autofokussierverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12458296A JP3462006B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | オートフォーカス装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304685A JPH09304685A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3462006B2 true JP3462006B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=14889044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12458296A Expired - Fee Related JP3462006B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | オートフォーカス装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6075558A (ja) |
| JP (1) | JP3462006B2 (ja) |
| CN (1) | CN1093943C (ja) |
| DE (1) | DE19721112B4 (ja) |
| GB (1) | GB2313508B (ja) |
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- 1996-05-20 JP JP12458296A patent/JP3462006B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
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