JPH01162105A - オートフオーカス機構付光学測定機 - Google Patents

オートフオーカス機構付光学測定機

Info

Publication number
JPH01162105A
JPH01162105A JP32057687A JP32057687A JPH01162105A JP H01162105 A JPH01162105 A JP H01162105A JP 32057687 A JP32057687 A JP 32057687A JP 32057687 A JP32057687 A JP 32057687A JP H01162105 A JPH01162105 A JP H01162105A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
edge
sensor
signal
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32057687A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadamitsu Nishihara
西原 貞光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP32057687A priority Critical patent/JPH01162105A/ja
Publication of JPH01162105A publication Critical patent/JPH01162105A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、オートフォーカス81構付光学測定機に係り
、特に、投影機や測定顕微鏡等に用いるのに好適な、オ
ートフォーカス機構を備えた光学測定機の改良に関する
ものである。
【従来の技術】
投影機や測定顕微鏡等の光学測定機においては、作業者
の負担を減らし、測定作業の迅速化を図るために、各種
のオートフォーカス機構が提案されている。 出願人も特開昭60−84522で、投影画像のエツジ
検出用の4分割された受光素子を含むエツジ検出装置の
出力信号のなまりから、逆に測定対象物が投影レンズ系
に対して合焦されているか否かを検出するようにしたオ
ートフォーカス機構を提案している。 このオートフォーカス機構は、具体的には、測定対象物
自体のエツジ部分の像と、エツジ検出装置のセンサ部と
を相対的に振動させて、出力されるエツジ検出信号であ
るSカーブ曲線が、合焦時に最大振幅となり、非合焦時
に小さな振幅となることを利用したもので、前記Sカー
ブ曲線を観察しながら測定対象物を載せた載物台を上下
して、前記Sカーブ曲線の変化率が最も大きくなるとこ
ろで載物台を固定するようにしたものである。
【発−明が解決しようとする問題点】
しかしながら、特開昭60−84522で提案したオー
トフォーカス機構は、測定対象物自体のエツジ部分の像
を利用して合焦を行う機構であるため、次のような問題
点を有していた。 ■測定対象物のエツジ部の像を、エツジ検出装置のセン
サの前面に移動させるまでの移動時間が必要である。 ■測定対象物を載置した載物台又はセンナのいずれかを
機械的に振動させる必要があり、合焦までに時間が多く
かかる。 ■センサを振動させる場合には、線溝が複雑化し、一方
、載物台を撮動させるとずれば、特に測定対象物が重い
場合等、載物台の駆動モータ等に過度の負担がかかる。 又、測定対象面が合焦面に対して、上下いずれの側にず
れているかわからないため、合焦を迅速に行うことがで
きないという問題点もあった。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、測定対象物自体のエツジ部分を利用4ることなく
合焦を行うことができ、しかも、測定対象面が合焦面に
対して、いずれの側にずれているかも知ることができ、
迅速な合焦操作が可能なオートフォーカス機構付光学測
定機を提供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、測定対象物を1lItaする載物台と、測定
対象物を照明するための照明系と、測定対象物の像を結
像面上に形成する結像光学系と、前記載物台と結像光学
系を結像光学系の光軸方向に相対変位させる駆動装置と
を含んで構成される光学測定機において、消去可能なエ
ツジパターンの像を前記結像光学系の光軸に対して一定
の交差角で測定対象面上に照射する照射手段と、前記結
像面上の明暗のエツジ位置に応じて変化するエツジ信号
を出力するセンサと、該エツジ信号が所定飴になるよう
に前記駆動装置を動作させる制御回路とを備え、前記載
物台と結像光学系を前記光軸方向に相対変位させるとき
に、前記エツジパターンの像の前記結像光学系による再
形成像が、前記センサの前面を横切ることを利用して測
定対象物の合焦を行うことによって、萌配目的を達成し
たものである。
【作用】
本発明においては、測定対象面に斜め方向からエツジパ
ターンを照射して、そのエツジパターンの結像光学系に
よる再形成像をセンサで受けるようにしている。従って
、載物台と結像光学系を相対変位させると、それに対応
して再形成像のエツジ部がセンサの前面を横切るので、
合焦操作が可能となる。この際、測定対象面の合焦面に
対する位置ずれの方向によって、再形成像ができる位置
が異なるので、測定対象面が合焦面の上側又は下側にあ
るのかがわかり、迅速な合焦操作が可能となる。又、合
焦に際して、測定対象物自体のエツジ部の像をエツジセ
ンサの前面に移動させる必要がない。更に、エツジセン
サ又は載物台を機械的に振動させる必要がない。従って
、機構も単純であり、駆動モータ等に過度の負担がかか
ることもない。
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本発明の第1実施例は、第1図に示ず如く、測定対象物
を載置する載物台10と、測定対象物を照明するための
落射照明系12と、前記載物台10と投影レンズ14を
含む結像光学系を、該投影レンズ14の光軸Xに沿って
相対移動さぜる2軸駆動装置16とを含んで構成される
落射照明方式の反射型投影検査機に本発明を適用したも
のである。 前記載物台10は、Z軸駆動装置16のZ軸駆動回路1
6Aの出力によって回転駆動されるZ軸モータ16Bに
よって、上下方向(Z方向)に変位するようにされてい
る。 前記載物台10は、又、X軸駆動回路(図示省略)の出
力によって回転駆動されるX軸モータ18及びY軸駆動
回路(図示省略)の出力によって回転駆動されるY軸モ
ータ2oにより、それぞれ2方向と垂直なX方向及びY
方向に移動可能とされており、X軸方向及びY軸方向の
位置が、それぞれX軸検出器19及びY軸検出器21に
よって検出されている。 前記載物台10上に載置された測定対象物の測定対象面
8には、例えばランプ及び集光レンズを含む前記落射照
明系12から、ハーフミラ−24を介して照明光が照射
されている。 この落射照明系12による照明光に加えて、本発明に係
る消去可能なエツジパターン26の像26Aが、測定対
象面8上に投射されている。 前記エツジパターン26は、液晶セル28中の液晶パタ
ーンを、表示回路30の出力によってAンオフ制御する
ことによって得られており、消去可能とされている。 前記エツジパターン26は、例えばレーザダイオード(
LD)32Aとコリメータレンズ32Bからなる照射手
段32によって照明されており、該照射手段32で生成
された平行光線によって、エツジパターン26の像26
A(この実施例では1種の影)が、結像光学系の光軸X
との交差角θ(0くθくπ/2)(第3図参照)で、測
定対象物上の測定対象面8に投射される。 測定対象面8における測定対象物の像及びエツジパター
ンの投射像26Aは、前記投影レンズ14及びハーフミ
ラ−24を介して、スクリーン36上の結像面IPに投
影されている。従って、載物台10、即ち測定対象面8
が合焦面FPから上下に変位すると、該スクリーン36
上の結像面IPに形成されるエツジパターンの再形成像
27のエツジ部は左右に移動する。 #J艷ススクリーン36上、11η記エツジパターンの
再形成像27が形成される位置、例えば中央位置には、
例えば透明固定板40によって、センサ42が固定され
ている。 このセンサ42は、第2図に詳細に示ず如く、例えば同
芯円上に2分割された受光索子42A142Bと、その
出力を処理スるプリアンプ44A144Bと、該プリア
ンプ44A、44B出力の検出信号a、bを入力し、差
動増幅値としてのエツジ信号C(工a−b)を得る差動
増幅器46とを含んで構成されている。 前記センサ42の検出信@a及び差動増幅器46出力の
エツジ信号Cから、測定対象物の凹凸に対応した反射像
の明暗のコントラストによってエツジパルスIを発生す
るためのエツジ信号発生回路48は、例えば出願人が特
開昭61−128105で開示した如く、載物台10の
X−Y方向の移動によって、エツジ部がセンサ42の前
面を横切り、一定の領域内でエツジ信号Cが零を横切る
ときにエツジパルスlを生成して後出CPU56に出力
する機能を有する。なお、具体的な構成は特開昭61−
128105に開示されているので、詳細な説明は省略
する。 制御回路50は、前記センサ42出力のエツジ信号Cか
ら焦点を検出するための、本発明に係る焦点検出回路5
2と、前記2軸駆動回路16AにZIallの速度設定
を与えるためのZ軸速度設定回路54と、中央処理ユニ
ット(CPtJ)56と、システムバス58とを含んで
構成されている。 前記焦点検出回路52は、第2図に詳細に示した如く、
参照電圧V refが零のコンパレータ52Aと、該コ
ンパレータ52Aの出力信号に、の立ち上がり又は立ち
下がりで合焦信号に2を励起するパルス発生回路52B
とから構成されており、両信号に1、k2は、いずれも
CPLI56に入力されている。 前記載物台10の近傍には、第1図に示す如く、近接ス
イッチ60が配設されており、この近接スイッチ60か
らは、載物台10が下降して下死点に到達したとぎにオ
ンとなる信号nが出力され、システムバス58を介して
CPLI56に入力される。 前記表示回路30には、CPLI56から、液晶セル2
8にエツジパターン26を表示又は消去させるための表
示信号ぶが入力されている。 前記CPLI56からZ軸速度設定回路54へは、2軸
駆動回路16Aを介してZ軸方向に載物台10を高速又
は低速で送り、あるいは載物台10を停止させるための
速度信号Oが出力さ・れている。 第1図において、62はキーボード、64は表示器、6
6はプリンタである。 以下、第3図及び第4図を参照して、第1実施例の作用
を説明する。 第3図に示す如く、載物台10が7方向(図では上方向
)に変位すると、測定対象面8は8A→8B→8Cと変
位して、エツジパターン26の投射像のエツジ部が右方
向に移動し、これに伴って、エツジパターンの再形成像
27のエツジ部は27A→278→27Gと図の左方向
に移動する。従って、載物台10の変位Zに対する第2
図の各部信号の波形は、第4図に示す如くとなる。 第4図において、センサ42内の検出信号a1bは位相
のずれた信号であり、差動増幅されたエツジ信号Cは、
いわゆるSカーブ信号となるため、焦点検出回路52の
コンパレータ52Aの出力イa号(方向信号)は、ZO
<ZくZl、即ち合焦点Z1より下側でrl J 、Z
l <Z<Z2、即ち、合焦点Z1より上側で「0」の
2値信号となり、出力信号に1の変化点20.Zl、Z
2において合焦信号に2がパルスとして生成され、CP
’U56に入力される。 この実施例では合焦可能領域は20<Z<Z2であり、
仮に、Z=Z3 (20<Z3<Zl )であると、C
PLI56は、まず方向信号に1から載物台10が合焦
位IUZ1より下にあると判断し、Z軸速度設定回路5
4に入力する速度信号0を調節して、載物台10を上昇
させる。この過程において、合焦信号に2が出力される
と、CPU56は測定対象物が合焦されたと判断して、
速度信号Oを零にし、載物台10を合焦位置Z1で停止
させる。 この際、測定対象物が合焦面FPの上側にあるか下側に
あるかによって、方向信号に1の極性が反転するため、
より迅速な合焦操作が可能となっている。 一方、エツジ検出は、合焦操作を終了してエツジパター
ン26を消去した後、載物台10のX−Y方向への移動
により、測定対象物の反射像の明暗のコントラストの検
出によって行うが、具体的な作用は特開昭61−128
105に開示されているので、詳細な説明は省略する。 本実施例においては、前記制御回路50が、参照電圧V
rerが零のコンパレータ52Aと、該コンパレータ5
2Aの出力信号klの立ち上がり又は立ち下がりにおい
て合焦信号に2を励起するパルス発生回路52Bとを含
む焦点検出回路52を備えたものとしているので、比較
的簡単な回路構成で、合焦位置を確実に検出することが
できる。 なお、焦点検出回路の構成はこれに限定されず、エツジ
パターンの再形成t&27がセンサ42の前面を横切っ
たことを検出できるものであれば、他の構成であっても
よい。 又、本実施例においては、消去可能なエツジパターン2
6を、液晶セル28中の液晶パターンで得るようにして
いるので、可動部を用いる必要がなく、信頼性も高い。 なお、消去可能なエツジパターンの構成はこれに限定さ
れず、例えば、機械的に出入りするナイフェツジや、回
転式シャッタ等で形成することもできる。 又、本実施例においては、前記センサ42が、同芯円上
に分割された2個の受光索子42A、42Bと、該2個
の受光索子42A、42Bの出力の差を演算する差動増
幅器46とを含んで構成され、該差動増幅器46の出力
をエツジ信号Cとしているので、センサの構成が簡略で
ある。 なお、センサの種類は、これに限定されず、例えば、第
5図に示した第2実施例の如く、出願人が特開昭60−
84522で開示した、4分割された受光素子を含むセ
ンサ70を用いることも可能である。 第2実施例のセンサ70は、等角度でブロック状に配列
された4個の受光素子70A、70B、70C1700
と、隣接する受光素子70Aと70S、70Cと700
の出力Aと8.CとDをそれぞれ差動増幅する2個の差
動増幅器70[,70Fと、該差動増幅器70Eと70
Fの出力E(OCA−B)とF (匡C−D)の差c 
 (=E−F)を演算する差演算器70Gと、前記差動
増幅器70Eと70Fの和a  (−E+F)を演IT
る和演算器70Hとから構成されている。 この第2実施例において、エツジパターンの再形成像2
7がセンサ70の前面をZ′力方向横切ると、各信号は
第6図に示す如く変化し、第1実施例と同様のSカーブ
状のエツジ信@Cが得られるので、第1実施例と同様に
して合焦位置の検出が可能である。 なお、前記実施例においては、本発明が、落射照明方式
の反射型投影検査機に適用されていたが、本発明の適用
範囲はこれに限定されず、透過型の光学測定機にも同様
に適用できることは明らかである。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、測定対象物自体の
エツジ部分を用いることなく合焦を行うことができ、し
かも、測定対象面が合焦面に対して、いずれの側にずれ
ているかも知ることができる。従って、迅速な合焦操作
が可能となる。又、合焦に際して、測定対象物のエツジ
部の像をセンサ前面に移動させる必要がなく、合焦まで
の時間を短縮することができる。更に、機械的にセンサ
゛又は載物台を振動させる必要がなく、合焦が迅速に行
えるだけでなく、機構が単純化できる。又、載物台の駆
動モータ等に過度の負担がかかることがない等の優れた
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るオートフォーカス機構付光学測
定機の第1実施例の全体構成を示す、−部所面図を含む
ブロック線図、第2図は、第1実施例のセンサと制御回
路を詳細に示ず、一部ブロック線図を含む、第1図のI
t−I線に沿う断面図、第3図は、第1実施例の作用を
説明するための線図、第4図は、同じく各部信号波形の
例を示ず線図、第5図は、本発明の第2実施例で用いら
れているセンサの構成を承り、一部ブロック線図を含む
平面図、第6図は、第2実施例の各部信号波形の例を示
ず線図である。 8・・・測定対象面、 FP・・・合焦面、 10・・・載物台、 12・・・落射照明系、 14・・・投影レンズ、 16・・・Z軸駆動装置、 26・・・エツジパターン、 26A・・・エツジパターンの投!)J @、27.2
7A、27B、27C ・・・エツジパータンの再形成像、 28・・・液晶セル、 30・・・表示回路、 ℃・・・表示信号、 32・・・投射手段、 32A・・・レーザダイオード(LD)、32B・・・
コリメータレンズ、 36・・・スクリーン、 IP・・・結像面、 42.70・・・センサ、 42A、42B、70A、70B。 70C,70D・・・受光素子、 46.70E、70F・・・差動増幅器、C・・・エツ
ジ信号、 50・・・制御回路、 52・・・焦点検出回路、 に1・・・方向信号、 k2・・・合焦信号、 56・・・中央処理ユニット(CPU)、70G・・・
差演算器、 70H・・・和演算器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測定対象物を載置する載物台と、測定対象物を照
    明するための照明系と、測定対象物の像を結像面上に形
    成する結像光学系と、前記載物台と結像光学系を結像光
    学系の光軸方向に相対変位させる駆動装置とを含んで構
    成される光学測定機において、 消去可能なエッジパターンの像を前記結像光学系の光軸
    に対して一定の交差角で測定対象面上に照射する照射手
    段と、 前記結像面上の明暗のエッジ位置に応じて変化するエッ
    ジ信号を出力するセンサと、 該エッジ信号が所定値になるように前記駆動装置を動作
    させる制御回路とを備え、 前記載物台と結像光学系を前記光軸方向に相対変位させ
    るときに、前記エッジパターンの像の前記結像光学系に
    よる再形成像が、前記センサの前面を横切ることを利用
    して測定対象物の合焦を行うことを特徴とするオートフ
    ォーカス機構付光学測定機。
  2. (2)前記消去可能なエッジパターンが、液晶セル中の
    液晶パターンで形成されている特許請求の範囲第1項記
    載のオートフォーカス機構付光学測定機。
  3. (3)前記センサが、同芯円状に分割された2個の受光
    素子を含んで構成されている特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載のオートフォーカス機構付光学測定機。
JP32057687A 1987-12-18 1987-12-18 オートフオーカス機構付光学測定機 Pending JPH01162105A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32057687A JPH01162105A (ja) 1987-12-18 1987-12-18 オートフオーカス機構付光学測定機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32057687A JPH01162105A (ja) 1987-12-18 1987-12-18 オートフオーカス機構付光学測定機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01162105A true JPH01162105A (ja) 1989-06-26

Family

ID=18122971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32057687A Pending JPH01162105A (ja) 1987-12-18 1987-12-18 オートフオーカス機構付光学測定機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01162105A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0315124B2 (ja)
JPS61233312A (ja) パタ−ン位置測定装置
JP5162783B2 (ja) 走査型顕微鏡法における位置信号および検出信号の位相補正のための方法ならびに装置および走査型顕微鏡
JP2006317428A (ja) 面位置検出装置
JPS6161178B2 (ja)
JPH01162105A (ja) オートフオーカス機構付光学測定機
JP2003014611A (ja) 走査型プローブ顕微鏡
JP2542754B2 (ja) 集積回路の電界測定用プロ―ブ位置決め方法および位置決め装置
JP2001305420A (ja) 顕微鏡のオートフォーカス装置
JP2625330B2 (ja) 共焦点光学系のピンホール位置制御方法及びその制御装置
JPH09325278A (ja) 共焦点型光学顕微鏡
JPH08178623A (ja) 光学測定装置
JP2828145B2 (ja) 光切断顕微鏡装置及びその光学手段の位置合わせ方法
JPH0585002B2 (ja)
JPH09201689A (ja) 焦点位置検出装置及びそれを用いるレーザ加工装置
JPH0534119A (ja) 焦点合わせ装置
JPH10133117A (ja) 焦点検出装置を備えた顕微鏡
JPS63128213A (ja) 光学測定機
JPS63286809A (ja) 基板露光装置
JPS635208A (ja) 表面形状測定装置
JPH0359410A (ja) パターン検出装置
JPS62218802A (ja) 光学式距離及び傾き計測装置
JP2000039562A (ja) 走査型レーザ顕微鏡
JPH08334520A (ja) 走査型近接場顕微鏡
JPH07128014A (ja) 位置検出装置