JPH0254105A - 測長装置 - Google Patents

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】 本発明は、微小な長さを高精度で測定する測長装置に関
する。

〔従来の技術〕

近年、各種技術分野においては装置が微小化又は高精度
化され、これに伴い装置の製造時における各部の寸法も
厳格な管理が必要となり、このため、サブμｍオーダの
精度で測定可能な測長装置が要望されるようになった。

ここで、上記のように高精度の測長が必要である対象物
として、テレビジョン、コンピュータの表示等に使用さ
れる液晶表示装置を例示して説明する。

第６図は液晶表示装置の電極の配置図である。

図で、１は基板、２は基板１上に縦横に多数配置された
電極である。例えば、図で横方向の長さが４００ｍｍの
基板１上に電極２が横方向１列に６７００個配列されて
いる。これら各電極２は同一寸法に形成されなければな
らず、かつ、互いに正確な間隔で配置される必要がある
。即ち、第６図に示すように、電極２の寸法ΔＸ、Δｙ
はどの電極も所定の許容範囲で等しくなければならず、
又、隣接する電極２間の寸法ｘＩ＋Ｙ＋は正確でなけれ
ばならない。したがって、このような電極パターンを製
造するための原板（マスク）における上記寸法ΔＸ、Δ
）’ｌ　　ＸＩ　＋　　）’ｌは厳格に管理されなけれ
ばならない。そして、このためには、高精度の測長装置
が必要である。例えば、上記の例では、寸法ΔＸは３０
μｍ、寸法Ｘ、は６０μｍであるので、測長装置として
はサブμｍオーダの精度のものが要望される。このよう
な装置の測定に使用される測長装置を寸法ｘ１の測定を
例にとって第７図により説明する。

第７図は従来の測長装置の系統図である。図で、５は図
示しない空気定盤上に支持されたステージ、６はステー
ジ５上を図で左右に移動可能な移動台、７は移動台６を
駆動するモータである。移動台６は、モータ７の回転軸
に連結され周面に螺旋状のねじが形成されている軸（螺
軸）に螺合する螺子を有し、モータ７の回転により左右
に移動する構成となっている。８は移動台７に固定され
たテーブル、９はテーブル８上に載置された被測長対象
物である原板を示す。９ｐは第６図に示す電極２を作成
するため原板９に構成された電極パターンである。電極
パターン９ｐは第６図に示す電極２を作成するため原板
９に構成された電極パターンである。電極パターン９ｐ
は第６図に示す電極２の配置に等しく配置されている。

１０はこれら電極パターン９ｐを観察する顕微鏡、１１
は顕微鏡１０を支持するスタンド、１２は原板９を照明
する光源、１３は光源１２を支持すると共に光を顕微鏡
１０に導く導光管である。１４は顕微鏡１０の視野内の
像を逼像するカメラであり、像に応じた電気信号を出力
する。

１５はリニアエンコーダであり、スケール１５ａおよび
センサ１５ｂで構成される。スケール１５ａはテーブル
８の側面に配置された多数の反射膜で構成されている。

この反射膜は、例えば５μｍの巾を有し５μｍ間隔で配
置されている。センサ１５ｂは発光素子スリット板およ
び受光素子より成り、反射膜で反射された発光素子から
の光を、スリット板を介して受光素子で受光する構成と
なっている。このリニアエンコーダ１５によりテーブル
８の移動距離がサブμｍオーダの精度で測定できる。こ
のようなリニアエンコーダは周知である。

１６は画像処理装置を示し、画像処理部１６ａおよび表
示部１６ｂで構成されている。画像処理部１６ａはカメ
ラ１４からの信号に基づき顕微鏡１０の視野内の像を表
示部１６ｂに表示する処理を行なうとともに、後述する
ようにその像についての種々の処理を実行する。表示部
１６ｂは等間隔に縦横に配列された微粒子（画素）で構
成されている。これらの画素は表示部１６ｂにおける発
光単位であり、各画素が選択的に発光することにより、
映像が形成表示される。各画素は、画像処理部１６ａに
内蔵されたメモリのアドレスに対応せしめられているの
が通常である。どの画素を発光させるかの選択は、カメ
ラ１４の信号に基づいて画像処理部１６ａで行なわれる
。１７は測長装置における所定の演算制御を行なう制御
装置である。

次に、上記測長装置の動作を第８図（ａ）、（ｂ）に示
す画像処理装置の表示像を参照しながら説明する。まず
、原板９をテーブル８上にセットし、顕微鏡ｌＯの倍率
を電極パターン９ｐの全体像やその周辺が把握可能な程
度（例えば５倍）に低くする。次いで、カメラ１４に撮
影され表示部１６ｂに表示された顕微鏡１０の視野を観
察しながら、制御装置１７を介して（又は手動で）テー
ブル８を移動させ、最端部の電極パターン９ｐ（この電
極パターンを９ｐ＋　とする）を顕微鏡１０の視野にと
らえる。この状態で顕微鏡１０の倍率を高倍率（例えば
２００倍）とする。このとき、表示部１６ｂに表示され
た顕微鏡１０の視野内の映像が第８図（ａ）に示されて
いる。第８図（ａ）で、Ａは顕微鏡１０の視野、Ｃは顕
微鏡１０の中心線に対応する中心線、９ｐ＋’は電極パ
ターン９ｐ＋の映像である。

電極パターン９ｐ＋　は顕微鏡１０で拡大されているた
め、その映像９１）＋’は電極パターン９ｐ＋の掻く一
部であり、かつ、その縁部（エツジ）は図示のように凹
凸となって現われる。ところで、原板９における測長は
、各電極パターン９ｐのエツジ間を測定するのであるか
ら、エツジに凹凸が存在していては測定不可能となる。

このため、何等かの手段によりエツジを確定する必要が
ある。

このエツジの確定は、画像処理部１６ａにおいて、映像
９ｐ＋’の縁部の発光画素の位置を多数検出し、それら
の平均値を演算することにより行なわれる。なお、この
ようなエツジの確定方法は、投影分布法として周知であ
るので詳細な説明は省略する。第８図（ａ）に、確定し
たエツジが符号Ｅで示されている。画像処理部１６ａは
中心ｖＡＣとエツジＥとの間隔１１を、その間の画素数
をカウントする（メモリのアドレスの差を演算する）こ
とにより求め、その値１１を制御装置１７に出力する。

次に、制御装置１７はモータ７に指令信号を出力し、テ
ーブル８を移動して次の電極パターン９ｐ（この電極パ
ターンを９ｐｚとする。）を顕微鏡１０の視野に入れ、
これを表示部１６ｂに表示する。このときのテーブル８
の移動量ｌはリニアエンコーダ１５により検出され、制
御装置１７に出力される。第８図（ｂ）に電極パターン
９ｐｚが視野に入ったときの状態が示されている。第８
図（ｂ・）で第８図（ａ）と同一部分には同一符号が付
しである。９ｐ２′は電極パターン９ｐｚの映像を示す
。電極パターン９ｐｚの映像９ｐＺに対しても、電極パ
ターン９ｐ＋の映像９ｐ＋と全く同様にしてエツジＥが
確定され、中心線Ｃとの間隔β２が求められ、この値１
２が制御装置１７に出力される。ここで、リニアエンコ
ーダ１５で検出された移動量ｌは、最初の視野において
顕微鏡１０の中心線に対向する原板９上の位置と、次の
視野において顕微鏡１０の中心線に対向する原板９上の
位置との間の間隔に等しい。したがって、第８図（ａ）
、　　（ｂ）に示す視野の場合、制御装置１７は入力さ
れた値１ｔ、、１２．ｌを加算して測定値Ｌ　（Ｌ＝１
．＋Ｉ１．＋１）を得る。各電極パターン９ｐの間隔は
、第６図に示す電極２の間隔ｘＩ　、ｘ２　＋　　ｘ３
・・・・・・・・・と同じように、最端部の電極パター
ン（９ｐ＋）のエツジＥを基準とし、上述のような方法
で、当該エツジＥからの間隔として測定される。又、寸
法）’ｌ１ｙ２１ｙ３・・・・・・・・・の測定も、同
様の手段で行なわれる。さらに、寸法ΔＸ、Δｙも、同
−電極パターンの対向するエツジを顕微鏡の視野に入れ
ることにより同様の手段で行なわれる。

上記測長方向と直交する方向における各電極パターン９
の間隔の測定は、テーブル８から一旦原板９を外し、載
置方向を９０°変更して再度テーブル８に載置すること
により行なわれるが、このような手間を省くため、ステ
ージ５の下に移動方向が直交するステージを重ね、リニ
アエンコーダ１５が配置されている側面と隣接する側面
にさらに他のリニアエンコーダを設けて２軸（Ｘ軸、Ｙ
軸）の測長装置を構成してもよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般に、レンズには球面収差が存在し、レン
ズ中心部の像に対してレンズ周辺部の像が歪むことが知
られている。したがって、顕微鏡１０の視野内に入った
像は視野の周辺部ではある程度歪をもった像となる。そ
して、この像は歪をもったままカメラ１４に撮影され、
これが表示部１６ｂに表示れることになる。それ故、第
８図（ａ）に示す電極パターン９ｐ＋　の映像９ｐ＋は
、それが視野の周縁近くに位置することから、可成りの
歪をもった映像である。一方、第８図（ｂ）に示す電極
パターン９ｐｇの映像９ｐｚのエツジは視野の中心線Ｃ
に近いため、歪みは少ないが、僅かながら歪が存在する
のを避けることはできない。この結果、確定されたエツ
ジＥは正確なエツジとはならず、結局、測定に誤差を含
み測定精度が低下するという問題があった。

さらに、顕微鏡１０はその視野の中央部分と周辺部分と
では解像力に差があり、このため、画部分の輝度に差を
生じ、同一像であってもそれが視野の中心部分にあると
きの輝度に比較して周辺部分にあるときの輝度は低下す
る。ところで、カメラ１４は顕微鏡１０の視野内に存在
する像をその輝度に比例した電気信号として画像処理部
１６ａに出力する。そして、画像処理部１６ａは、この
電気信号（電圧）をある電圧レベルと比較し、入力され
た電圧が当該レベル以上にあるとき表示部１６ｂにおけ
る対応する画素を発光させる処理を行なう。この場合、
上記電圧レベルは、光源の輝度の低下や周辺部からの反
射光の入射等を考慮して、入力電圧の最大値と最小値の
１／２に設定されるのが通常である。上記の処理を第９
図（ａ）。

（ｂ）、　　（Ｃ）により説明する。

第９図（ａ）は電極パターン９ｐの平面図、第９図（ｂ
）、　　（Ｃ）は画像処理部の入力信号の波形図であり
、横軸に顕微鏡の視野内の距離、縦軸に入力信号の電圧
がとっである。第９図（ｂ）に示す波形は電極パターン
９ｐが９ｉ鏡１０の視野の中心部分にあるときの波形（
Ｆｌ）を、又、第９図（Ｃ）は周辺部分にあるときの波
形（Ｆ２）を示す。−点鎖線で示す電圧レベルＶ３１は
各電圧波形Ｆ１．Ｆｚにおける最大値と最小値の１／２
の電圧レベルを示し−４これが前記の設定レベルとなる
。

今、第９図（ｂ）に示すように電極パターン９ｐが視野
の中心部分にある場合、何等かの理由により輝度が低下
すると入力される電圧レベルも低下し、破線で示す波形
Ｆ１°に変化する。これにしたがって、設定レベルＶ、
も二点鎖線で示す設定レベルｖｓｇに変化する。この結
果、表示部１６ｂに表示される電極パターン９ｐのエツ
ジ部分の映像には微小な誤差Δｌ、を生じる。ただし、
図で、この誤差Δ１１は理解を容易にするため誇張して
描かれており、実際には値Δβ１はほぼＯである。

次に、第９図（ｃ）に示すように電極パターン９ｐが視
野の周辺部分にある場合、上記のように輝度が低下する
と電圧波形は破線で示す波形Ｆ、１に変化し、設定レベ
ルも二点ｔｉ　４％で示すレベル■、２に変化する。こ
のため、上記と同様に表示部１６ｂに表示される電極パ
ターン９ｐのエツジ部分の映像に誤差Δ１２を生じる。

この誤差Δｌｔも誇張して描かれているが、第９図（ｂ
）に示す誤差Δ１１に比較して極度に大きな値（Δ２．
＞Δｌｌ）となる。即ち、電極パターン９ｐが視野の周
辺部分にあると、僅かな輝度の変化にしたがってそのエ
ツジ部分の映像に誤差Δ１２を生じることになる。この
結果、確定されたエツジＥは上記球面収差の場合と同様
に正確さを欠き、測定精度が低下するという問題があっ
た。

これらの問題について、モータ７を制御してテーブル８
を移動させ、電極パターン９ｐのエツジを顕微鏡１０の
視野の中心に位置せしめることも考えられるが、モータ
７、これに連結された螺軸、および移動台６に設けられ
螺軸と螺合する螺子より成る移動機構は反応速度が遅く
、かつ、移動台６およびテーブル８の重量による慣性が
大きいので、エツジを視野の中心に位置づけようとする
とハンチングを生じ、当該位置づけはほとんど不可能で
ある。又、螺軸と螺子との間には微小のガタが存在し、
これも上記位置づけを不可能としている。さらに、仮に
手動等の他の手段でエツジを視野の中心に位置づけるこ
とができたとしても、それには相当時間を要する。そし
て、顕微鏡１０の光源１２には相当大きな出力の光源が
使用され、電極パターン９ｐはこの光源に照射されてい
るので、上記位置合せに時間がかかると、電極パターン
９ｐは光源の輻射熱により膨張し、位置合せが終了した
ときは膨張したエツジに位置合せをしたことになり、位
置合せ自体が無意味となる。又、仮に、電極パターン９
ｐの熱膨張を考慮しなくても、位置合せに相当な時間を
消費すると、数千の電極パターン９ｐの測定には長時間
を要するという問題も生じることとなる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、被測長
物の測長基準位置をＩＪＩ徽鏡の視野の中心部において
確定することができ、ひいては測定精度を向上させるこ
とができる測長装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、第１の発明は、被測長物を裁
置する台と、この台に対向し前記被測長物を視る顕微鏡
と、この顕微鏡の視野の像の測定基準位置を確定すると
ともにこの測定基準位置と前記顕微鏡の中心線との偏差
を演算する画像処理装置とを備えた測長装置において、
前記台を移動させる移動機構と、前記台の移動距離を測
定する測定手段と、平行たわみ梁変位機構で構成される
微動機構と、この微動機構を前記偏差だけ移動させこの
移動毎に前記測定基準位置の確定と前記偏差の算出を行
なわせる制御手段と、前記偏差が零であるときの前記微
動機構の駆動電圧に基づき当該微動機構の変位を演算す
る演算手段とを設けたことを特徴とする。又、第２の発
明は、上記第１の発明における移動機構および測定手段
を除いたその他の機構を備え、微動機構の駆動電圧に基
づいて測定を行なうことを特徴とする。

（作　用〕 第１の発明では、被測定物を台に載置し、移動機構によ
り被測長物を移動させてこれを顕微鏡の視野内に入れ、
その像を電気信号に変換して画像処理装置に入力する。

画像処理装置では入力された信号に基づき映像を作成す
るとともに測定端となる測定基準位置を確定し、この測
定基準位置と前記視野の中心との間の偏差を求める。こ
の偏差は微動機構に出力され、微動機構は当該偏差分だ
け変位する。この変位終了後、制御手段の指令により画
像処理装置は変位した位置において再び測定基準位置の
確定および偏差の算出を行なう。算出された偏差は微動
機構に入力されその偏差だけ台を変位させる。この動作
は、所定回数又は偏差がＯになるまで制御手段により繰
返えされる。偏差がＯのなったとき微動機構の駆動電圧
は記憶され、この状態から引続いて微動機構が駆動され
る場合には、次の測定基準位置における偏差がＯになっ
たときの微動機構の駆動電圧も記憶され、両駆動電圧に
基づいて２つの測定基準位置間の変位即ち寸法が演算さ
れる。

第２の発明では、第１の発明における微動機構の駆動電
圧に基づく演算のみが実施される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る測長装置の系統図である
。図で、第７図に示す部分と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。Ｘは座標軸を示す。１７’は第７
図に示す制御装置１７に相当する制御装置である。１８
は移動台６とテーブル８との間に設けられた微動機構で
ある。この微動機構１８の構成は第２図により詳細に説
明する。

１９は微動機構１８の駆動を制御する微動コントローラ
である。

ここで、第１図に示す微動機構１８の構成を説明する。

第２図は微動機構の斜視図である。図で、２５は剛性の
高い部材より成る中心剛体部、２６ａは中心剛体部２５
か°らＹ軸方向に張出した張出し部、２６ｂは中心剛体
部２５から張出し部２６ａと反対向きに張出した張出し
部、２７ａは中心剛体部２５からＸ軸方向に張出した張
出し部、２７ｂは中心剛体部２５から張出し部２７ａと
反対向きに張出した張出し部である。２８ａ、２８ｂは
それぞれ張出し部２６ａ、２６ｂの端部下端に設けられ
移動台６に固定される固定部、２９ａ、２９ｂはそれぞ
れ張出し部２７ａ、２７ｂの端部上端に設けられテーブ
ル８を連結するテーブル連結部である。

張出し部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、固定部２８
ａ、２８ｂ、およびテーブル連結部２９ａ、２９ｂはそ
れぞれ中心剛体部２５と同じ部材で構成され、中心剛体
部２５とともに１つのブロックから加工成形される。

２６　Ｆ、、、　　２６　Ｆｘｂはそれぞれ張出し部２
６ａ。

２６ｂに構成された平行たわみ梁変位機構（平行たわみ
梁変位機構については後述する。）であり、互いに中心
剛体部２５に対して対称的に構成されている。平行たわ
み梁変位機構２６　Ｆ、、、　２６Ｆｘｂは共働してＸ
軸方向の並進変位（中心剛体部２５のＸ軸方向の変位）
を発生する。２７Ｆ、、、２７ＦＶｂはそれぞれ張出し
部２７ａ、２７ｂに構成された平行たわみ梁変位機構で
あり、互いに中心剛体部２５に対して対称的に構成され
ている。平行たわみ梁変位機構２７　Ｆ、、、　　２７
　Ｆ、ｂは共働してＹ軸方向の並進変位（中心剛体部２
５のＹ軸方向の変位）を発生する。上記平行たわみ梁変
位機構２６Ｆ、□　２６　ＦＸｂ、２７　Ｆｙ−９２７
Ｆｙｂは各張出し部２６　ａ、　　２６　ｂ、　　２７
　ａ、　　２７　ｂの所定個所に所定の貫通孔を形成す
ることにより構成される。

平行たわみ梁変位機構２６Ｆ、、は、貫通孔３０を形成
することにより構成される２つの互いに平行な平板状の
たわみ梁３１、および貫通孔３０内に中心剛体部２５と
張出部２６ａから突出した突起間に装架された圧電アク
チュエータ３２）ならびにたわみＳ３１の所定個所に貼
着されたひずみゲージＧで構成される。他の平行たわみ
梁変位機構２６　ＦＸｂ、２７　Ｆｙ−、２７Ｆｙｂも
同様な構成を有する。なお、平行たわみ梁変位機構の構
成および動作については、例えば特開昭６１−２０９８
４６号公報に提示されている。

次に、この微動機構の動作を説明する。今、平行たわみ
梁変位機構２６Ｆ、□　２６ＦＫｂの各圧電アクチュエ
ータ３２に等しい電圧を印加すると、その平行たわみ梁
３１が印加電圧に応じて変形し、微動機構はＸ軸方向に
並進変位する。この変位は中心剛体部２５、平行たわみ
梁変位機構２７Ｆ、、。

２７　Ｆ、いおよび固定部２９ａ、２９ｂを介してテー
ブル８に伝達され、テーブル８は同量だけＸ軸方向に並
進変位する。同様に、平行たわみ梁変位機構２７Ｆ□、
２６Ｆ、ｂの圧電アクチュエータに同一電圧を印加した
場合、テーブル８はＹ軸方向に並進変位する。なお、本
実施例では用いないが、これら各平行たわみ梁変位機構
を同時に駆動すると、合成された並進変位を得ることが
できる。

上記の変位作動中、各ひずみゲージＧはたわみ梁３１の
たわみを検出することにより微動機構の実際の変位量を
検出する。したがって、この検出された変位量に基づい
てフィードバック制御を行なえば、微動機構の正確な変
位を実施することができる。又、ひずみゲージＧのひず
み量と並進変位の変位量とは比例関係にあり、さらに、
微小範囲内において、ひずみゲージＧのひずみ量と圧電
アクチュエータ３２の印加電圧も比例関係にある。

以上、微動機構１８の構成および動作について説明した
。次に、第１図に示す本実施例のＸ軸方向の寸法ｘｔ　
Ｉ　　ＸＺ　＊　　Ｘ３　＋　・・・・・・・・・の測
定動作を第３図に示すフローチャートを参照しながら説
明する。まず、制御装置１７′に予め定められている電
極パターン９ｐの間隔ｌを設定するとともに、測定間隔
の穂数Ｎも設定し、又、制御装置１７′のメモリの所定
アドレスの数値ｉを０とし、さらにリニアエンコーダを
リセットしておく・（第３図に示す手順ｓ＋）。なお、
上記数値ｉは測定回数をカウントするための値である。

次に、制御装置１７′は顕微鏡１０のレボルバ（図示さ
れていない）を駆動せしめ、顕微鏡１０の倍率を５倍に
する（手順ＳＺ）。これにより、最端部の電極パターン
９の全体像を目視により顕微鏡１０の視野内に収めるこ
とができる。測定者は手動で最端部の電極パターン９ｐ
を視野に捕捉し、焦点を合せる。

制御装置１７′はそのときのフォーカス位置を記憶する
（手順Ｓ、）、この状態で、レボルバにより顕微鏡１０
の倍率が５倍から２００倍に切換えられ（手順Ｓ４）、
さきに記憶されたフォーカス位置に自動的に設定される
（手順Ｓｓ）。これにより、顕微鏡１０の視野内の像は
、カメラ１４を介して画像処理部１６ａに電気信号とし
て入力され、表示部１６ｂに第８図（ａ）に示すように
表示される。

この状態において、制御装置１７′は画像処理部ｔｅａ
に対して、エツジを確定し、確定したエツジと視野の中
心との間の偏差を算出するように指令する（手順Ｓ、）
。画像処理部１６ａは前述した処理によりエツジ確定お
よび偏差演算を実行し、算出した偏差を制御装置１７′
へ出力する。

制御装置１７′は偏差が０であるか否か、即ち、確定し
たエツジが視野の中心にあるか否かを判断する（手順Ｓ
、）。多くの場合、この偏差はＯにはならない。もし偏
差がＯであれば、処理は後述する手順Ｓ、に移行する。

制御装置１７′は偏差が０でない場合、微動コントロー
ラ１９に対して当該偏差を出力し、微動機構１８を駆動
する（手順５ｌｌ）。微動コントローラ１９はフィード
バック制御により所定の平行たわみ梁変位機構を前記偏
差だけ正確に変位させる。これによりテーブル８はその
分だけ移動し、さきに確定したエツジは視野の中心に一
致する。

ところで、さきに確定したエツジは視野の中心からずれ
た位置において確定されたものであるので、前述のよう
に誤差が含まれていて正確なエツジとはなっていない。

したがって、制御装置１７′は上記のようにエツジが視
野の中心に位置せしめられた状態で、再び画像処理部１
６ａに対してエツジの確定と偏差の算出を指令する（手
順Ｓ、）。

画像処理部１６ａはこの指令に応じて再度視野の中心で
のエツジ確定処理を行ない（この確定されたエツジは、
さきに確定されたエツジと異なる）、偏差を算出し、こ
れを制御装置１７′に出力する。

制御装置１７′はこの偏差が０か否かを判断しく手順５
ｈｏ）　、Ｏでなければ手順Ｓ、〜ＳＩＯを繰返えす。

この繰返えしにより、エツジは視野の中心のより近くで
確定されてゆくこととなり、最終的に確定されたエツジ
は視野の中心と一致する。

ここで、制御装置１７′はリニアエンコーダ１５のセン
サ１５ｂの検出信号を読取る（手順Ｓ１．）。

この値をＬとする。次に、制御装置１７′は測定値演算
（即ち、測長結果の演算）を、上記読取られた値りから
前回読取られた値Ｌ′を減算することにより算出する（
手順Ｓ１□）。なお、この場合、顕微鏡１０の視野内に
あるのは最端部の電極パターン９ｐであり測長を開始し
たばかりであるので、値りと値Ｌ′とは等しく、手順Ｓ
１２の演算結果は当然Ｏとなる。次いで、手順Ｓ　Ｌ＋
で読取られた値しは値Ｌ′として記憶される（手順５１
３）。次に制御装置１７′はメモリの予め定められたア
ドレスに記憶された値ｉに１を加算する（手順５１４）
。

そして、値ｉが（Ｎ＋１）になったか否かを判断する（
手順５１４）。この場合、値ｉは（Ｎ＋１）ではないの
で、処理は手順Ｓ４へ移行する。手順Ｓｌ＆において、
制御装置１７’はモータ７を駆動し、テーブル８を設定
値βだけ駆動する。この駆動はセンサ１５ｂの出力値を
読取り、フィードバック制御を用いて行なわれる。この
結果、次の電極パターン９ｐが顕微鏡１０の視野内に移
行することとなる。この電極パターン９ｐに対して制御
装置１７′は再び手順Ｓ６〜Ｓ１．の処理を繰返す。

上記の処理の結果、各電極パターン９ｐのエツジは視野
の中心において確定されるとともに、最終的に確定され
たエツジは常に視野の中心と一致することとなる。した
がって、前回の最終エツジ確定から今回の最終エツジ確
定までの間のテーブル８の移動距離が隣接する電極パタ
ーン９ｐの間隔となり、これは手順Ｓ１□の演算により
求めることができる。手順３１５で、値ｉが数（Ｎ＋１
）に等しくなったとき全測定が終了する。

次に、本実施例における各電圧パターン２のＸ軸方向の
寸法ΔＸの測定動作を第４図（ａ）〜（ｄ）に示す表示
像を参照しながら説明する。各図で、第８図に示す部分
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。第４
図（ａ）は電極パターン９ｐ＋の一方の縁部を顕微鏡１
０の視野Ａに捕捉した状態を示す。この状態から、前述
と全く同様に、画像処理部１６ａ１制御装置１７′、微
動機構１８、微動コントローラ１９を用いて、エツジの
確定および確定したエツジを視野Ａの中心Ｃに移動させ
る処理が実行される。第４図（ｂ）はエツジＥと中心Ｃ
とが一致した状態を示す。制御装置１７′はこのときの
微動機構１８の圧電アクチュエータ３２に印加されてい
る電圧■。１を記憶する。

この状態から、さらに微動機構を駆動し、第４図（ｃ）
に示すように、視野Ａに電圧パターン９ｐ、の他方の縁
部を捕捉する。そして、上記と同様の手法により、エツ
ジの確定と中心Ｃへの移動が実行される。この結果、電
極パターン９ｐ＋の映像９ｐ１　′は第４図（ｄ）に示
す状態となり、その他方の縁部と中心Ｃとが一致する。

このときの微動機構１８の圧電アクチュエータ３２に印
加されている電圧ＶＥｚが制御装置１７′に記憶される
。

制御装置１７′は、電極パターン９ｐ＋の一方の縁部に
対する電圧■ゆ、と、同電極パターン９ｐ２の他方の縁
部に対する電圧■。との差ΔＶ（Δ■”ＶＥ２　　Ｖｔ
＋）を演算する。さきに述べたように、微小範囲におい
て圧電アクチュエータ３２の印加電圧とひずみゲージＧ
のひずみ量は比例し、又、ひずみゲージＧのひずみ量と
微動機構１８の並進変位量は比例するので、結局、上記
差の電圧Δ■は、電極パターン９ｐ＋の第４図（ｂ）に
示す映像から第４図（ｄ）に示す映像への変位量、即ち
寸法ΔＸに比例することになる。したがって、上記電圧
ΔＶに所定の定数を乗じることにより、寸法ΔＸを得る
ことができる。他の電極パターンの寸法ΔＸも同一の方
法により測定する。そして、この方法は、寸法ＸＩ　＋
　　Ｘｔ　＊　　ｘ、、　ｌ　・・・・・・・・・・・
・の測定過程において、その測定に何等の影響も与える
ことな〈実施できるは明らかであり、寸法ＸＩ＋ｘｔ　
＋　　ｘ、、　ｌ・・・・・・・・・・・・と寸法ΔＸ
とを１つの測定装置により１つの測定動作で同時に測定
することができる。

なお、上記のようにＸ軸方向の寸法ＸＩ＋Ｘ２・・・・
・・・・・・・・、ΔＸの測定のみを行なう場合、微動
機構も対称位置にある一組の平行たわみ梁変位機構のみ
で構成してもよいのは明らかである。

このように、本実施例では、平行たわみ梁変位機構より
成る微動機構を操作して、視野の中心とエツジとが一致
するまで、視野の中心部で繰返してエツジ確定を行なう
ようにしたので、レンズの球面収差や顕微鏡の中央部と
周辺部の解像力の差による誤差を生じることなく、正確
なエツジ確定を行なうことができ、ひいては精度の高い
測定を行なうことができる。又、圧電素子により駆動さ
れる平行たわみ梁変位機構を用いたので、微動機構を高
速で作動させることができ、光源の熱の影響を受けるこ
とは少なく、この点からも測定精度を向上させることが
できる。さらに、１つの測定装置で２種類の測定を同時
に行なうことができる。

第５図は本発明の他の実施例に係る測長装置の系統図で
ある。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。Ｘ、　Ｙは座標軸を示す。本
実施例はＹ軸およびＹ軸方向の測定が可能な２軸の測長
装置である。５ｘ、５ｙはそれぞれＹ軸、Ｙ軸方向の移
動機構が備えられているステージであり、ステージ５Ｘ
はステージ５Ｙ上においてＹ軸方向に移動可能に設置さ
れている。７Ｘは移動台６をＸ軸方向に移動させるモー
タ、７Ｙは移動台６をＹ軸方向に移動させるモータ、即
ちステージ５ＸをＹ軸方向に移動させるモータである。

１７”は制御装置である。この制御装置１７”は第１図
に示す制御装置１７”が１軸（Ｙ軸）に関してのみの制
御装置であるのに対して２軸（Ｙ軸、Ｙ軸）に関しての
制御装置である点で異なるだけで基本的動作は両者同じ
である。

３６はレーザヘッドであり、例えば２周波レーザヘッド
が用いられる。このレーザヘッドは僅かに異なる周波数
ｆ、、ｆ２のレーザ光を出力する。

３７はレーザヘッド３６からのレーザ光を直線方向およ
びこれと直角方向に分割するビームスプリッタである。

３８Ｘ、３８Ｙはレーザ光のうち周波数ｆ１のレーザ光
のみを出力するインターフェロメータである。３９はテ
ーブル８に固定されたＬ型ミラーであり、Ｘ軸方向の反
射を行なう部分３９ＸおよびＹ軸方向の反射を行なう部
分３９Ｙを有する。４０Ｘ、４０ＹはそれぞれＹ軸、Ｙ
軸のレシーバであり、インタフェロメータ３８Ｘ。

３８Ｙから送られて（るレーザ光の周波数に基づいて所
定の信号を出力する。４１はパルスコンパレータであり
、レーザヘッド３６からの信号としシーμ４０Ｘ、４０
Ｙからの信号とに基づいてＸ軸方向およびＹ軸方向の変
位量を演算し、これを制御装置１７”に出力する。レー
ザヘッド３６、ビームスプリッタ３７、インタフェロメ
ータ３８Ｘ、３８Ｙ、Ｌ型ミラー３９、レシーバ４０Ｘ
。

４０Ｙ、およびパルスコンパレータ４１によりレーザ測
長器が構成される。

本実施例の測長は、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれについてさきの
実施例の測長動作と同じ動作により行なわれるものであ
り、ただ、テーブル８の変位量の検出がリニアエンコー
ダ１５の代わりにレーザ測長器で行なわれる点でのみ相
違する。したがって、本実施例の動作の説明はレーザ測
長器のＸ軸の測長動作の概略を述べるに留める。

レーザヘッド３６からの各レーザ光はビームスプリッタ
３７により分割され、その一方がインタフェロメータ３
８Ｘに入力され、かつ、周波数ｆのレーザ光のみミラー
３９の部分３９Ｘに照射される。この状態でテーブル８
が変位すると照射されたレーザ光には、ドツプラ効果に
よりドツプラ変調が発生し、ミラ一部分３９Ｘから反射
されるレーザ光の周波数は（ｒ＋　±Δｒ＋）となる。

この反射レーザ光はインタフェロメータ３８Ｘを経て周
波数ｆｔのレーザ光とともにレシーバ４０Ｘに入力され
、レシーバ４０Ｘでは、これら２つのレーザ光の周波数
に基づき（ｆｚ　−（ｆｔ　±Δｆ１））の演算がなさ
れ、これに応じた信号が出力される。一方、レーザヘッ
ド３６からは各レーザ光の周波数の差に応じた信号（ｆ
２　　　ｆｌ）が出力され、レシーバ４０Ｘの信号とと
もにパルスコンパレータ４１に入力される。パルスコン
パレータ４１では再入力値に基づいて（（ｆｚ　　　ｆ
ｔ）−ｆｚ　　　（ｆｔ　±Δｆ１））の演算が実行さ
れ、この結果、信号±Δｆ１がとり出される。この信号
±Δｆ、はテーブル８の変位に比例した信号であり、制
御装置１７”に入力されてさきの実施例における手順Ｐ
、における数値りとして用いられる。

このように、本実施例では、さきの実施例のリニアエン
コーダに代えてレーザ測長器を用いＸ軸およびＹ軸方向
の変位を測定するようにしたので、より精度の高い測定
が可能となり、又２軸測定の場合、原板を一旦取外した
後取付ける手間と時間を省（ことができる。

なお、上記各実施例の説明では、視野の中心におけるエ
ツジの確定は、偏差がＯになるまで操返す例について説
明したが、微動機構の１回の駆動でエツジがほぼ視野の
中心近くに移動することから、視野の中心におけるエツ
ジの確定は１回乃至数回の所定回数行なうようにするこ
ともできる。

又、上記各実施例の説明では、電極パターン自体の寸法
および電極パターンの相互間の間隔を測定する例につい
て説明したが、これに限ることはなく、他の種々の測長
に適用することができる。

さらに又、上記各実施例の説明では、台の移動距離の測
定手段と微動機構自体による測定手段の両方を備えた側
について説明したが、台の移動距離の測定手段を除いて
微動機構自体による測定手段を備えた装置を構成するこ
とができるのは明らかである。この場合、測定可能範囲
が微動機構のストロークにより限定されるのは当然であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、平行たわみ梁変位機構
により被測長物の測長基準位置を顕微鏡の視野の中心に
変位させてその確定を行なうようにしたので、レンズの
球面収差や顕微鏡の解像力に影響されることな（正確に
測長基準位置を確定することができ、これにより測定精
度を著るしく向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る測長装置の系統図、￥２
図は第１図に示す微動機構の斜視図、第３図は第１図に
示す装置の動作を説明するフローチャート、第４図（ａ
）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）は画像処理装置の表
示部の表示を示す図、第５図は本発明の他の実施例に係
る測長装置の系統図、第６図は液晶表示装置の電極の配
置図、第７図は従来の測長装置の系統図、第８図（ａ）
、（、ｂ）は画像処理装置の表示部の表示を示す図、第
９図（ａ）（ｂ）、　（Ｃ）は電極パターンおよびその
信号波形図である。 ５Ｘ、５Ｙ・・・・・・・・・ステージ、６・・・・・
・・・・台、７−Ｘ、７Ｙ・・・・・・・・・モータ、
８・・・・・・・・・テーブル、９・・・・・・・・・
原板、９ｐ・・・・・・・・・電極パターン、１０・・
・・・・・・・顕微鏡、１４・・・・・・・・・カメラ
、１５Ｘ、１５Ｙ・・・・・・・・・リニアエンコーダ
、１６・・・・・・・・・画像処理装置、１７′、１７
”・・・・・・・・・制御装置、１８・・・・・・・・
・微動機構、１９・・・・・・・・・微動コントローラ
、３６・・・・・・・・・レーザヘッド、３８Ｘ、３８
Ｙ・・・・旧・・インタフェロメータ、３９・・・・・
・・・・Ｌ型ミラー、４０Ｘ、４０Ｙ・・・・・・・・
・レシーバ、４１・・・・・・・・・パルスコンパレー
タ。 第 図 ８ａ ７Ｆｙｂ ３１：　り木み５采 ３２　　：ノＴ営アクカニエータ 第 図 白 テーフ勺し ／＋！！　　　叛 ２貝ｌａ、夕艷 カメラ リニアエンコーダ。 Ｉａ像９．ｎ理）１！ 猿し動刊り礪 第 図 （Ｑ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第 図 ３６　：　レーサ゛ヘット“ ３７　　・　仁−ムスブリ、ツク ３８Ｘ、３ａＹ　　：インクフェロメータ３９　：Ｌ！
ｇミフー ４０Ｘ、４０Ｖ：　ｔ／Ｊ−／Ｉ”− 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 Δｙ２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測長物を装置する台と、この台に対向し前記被
   測長物を視る顕微鏡と、この顕微鏡の視野の像の測定基
   準位置を確定するとともにこの測定基準位置と前記顕微
   鏡の中心線との偏差を演算する画像処理装置とを備えた
   測長装置において、前記台を移動させる移動機構と、前
   記台の移動距離を測定する測定手段と、平行たわみ梁変
   位機構で構成される微動機構と、この微動機構を前記偏
   差だけ移動させこの移動毎に前記測定基準位置の確定と
   前記偏差の算出を行なわせる制御手段と、前記偏差が零
   であるときの前記微動機構の駆動電圧に基づき当該微動
   機構の変位を演算する演算手段とを設けたことを特徴と
   する測長装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記測定手
   段は、リニアエンコーダであることを特徴とする測長装
   置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、前記測定手
   段は、レーザ測長器であることを特徴とする測長装置。
4. （４）被測長物を裁置する台と、この台に対向し前記被
   測長物を視る顕微鏡と、この顕微鏡の視野の像の測定基
   準位置を確定するとともにこの測定基準位置と前記顕微
   鏡の中心線との偏差を演算する画像処理装置とを備えた
   測長装置において、平行たわみ梁変位機構で構成される
   微動機構と、この微動機構を前記偏差だけ移動させこの
   移動毎に前記測定基準位置の確定と前記偏差の算出を行
   なわせる制御手段と、前記偏差が零であるときの前記微
   動機構の駆動電圧に基づき当該微動機構の変位を演算す
   る演算手段とを設けたことを特徴とする測長装置。