JPH058964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被測定物の像をイメージセンサ上に
形成し、そのイメージセンサの出力によつて被測
定物の寸法を測定する装置に関する。

従来技術 従来から、被測定物を照明し、被測定物の反射
光又は透過光により被測定物像をイメージセンサ
上に形成し、イメージセンサの出力を適当なスラ
イスレベルによつて２値化し、この２値信号から
被測定物の寸法を測定する装置が提案されてい
る。

ところで、上記装置においては、主として照明
光源の輝度低下や被測定物像の投影光学系の汚損
等の測定条件の変化、及びイメージセンサ又はそ
の出力を処理する信号処理部の特性変化が測定精
度を低下させる原因となつている。上述した測定
精度低下の原因の１つである測定条件の変化が測
定精度の低下を招かないように、イメージセンサ
への入射光量によるピークレベルを変化させ、こ
れに応じてスライスレベルを変化させる寸法測定
装置が特開昭54−1283610号公報により提案され
ている。

本発明が解決しようとする問題点 上記特開昭54−128361号公報においては、測定
条件の変化により測定精度が低下しないようにし
ているが、イメージセンサ又はその出力の処理回
路はその大きな温度依存性による特性変化に十分
に対処できないものである。すなわち、イメージ
センサ又はその出力の処理回路の温度依存性によ
つても被測定物の像のピークレベル付近での感度
は変化せず、スレツシヨルドレベル付近での感度
が増減したと仮定した場合、特開昭54−128361号
公報の寸法測定装置によると、イメージセンサの
出力信号のピークレベルに変化がないためスレツ
シヨルドレベルを変化させることなく寸法測定を
行うことから、実際の寸法より長め又は短めに測
定されるという測定誤差が生じていた。

本発明は、従来の測定装置の上記問題点に鑑み
なされたものであつて、イメージセンサ又はその
５力の処理回路に特性の変化が生じたとしても、
これにより測定精度の低下を来たさず、高精度の
測定が可能な測定装置を提供することを目的とす
る。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するため以下の構成
上の特徴を有する。すなわち、本発明は、形成さ
れた像に応じた信号を出力するイメージセンサ
と、レチクルを有するレチクル部材と、被測定物
と上記レチクルの像を上記イメージセンサ上に投
影する光学系と、上記イメージセンサの出力から
形成された像のデータを生成する信号処理部と、
基準寸法測定時に上記信号処理部から出力された
上記レチクル像のデータd_pを記憶する記憶部と、
未知寸法測定時の上記信号処理部から出力された
上記レチクル像のデータd_opと被測定物の像の検
出データW_osを受け、上記記憶部からデータを読
出して被測定物の真のデータＷを Ｗ＝W_os×d_p／d_op により演算して求める演算部とを有することを特
徴として構成される。

また、本発明の一実施態様は、上記記憶部は、
基準部材の所定寸法W_ssと上記イメージセンサか
ら出力された基準部材の像のデータW_sとをさら
に記憶し、また上記演算部は、未知寸法W_oTを
W_oT＝W_os×d_p／d_op×W_ss／W_sにより演算して求めるこ とを特徴として構成される。

発明の効果 本発明によれば、基準寸法測定時にイメージセ
ンサから出力されたレチクル像のデータd_pと、未
知寸法測定時にイメージセンサから出力されたレ
チクル像のデータd_op及び被測定物の像データW_os
とから、被測定物の真のデータＷをＷ＝W_os×
d_p／d_opなる演算によつて求めることとしている。従 つて、未知寸法測定時において基準寸法測定時の
イメージセンサ又はその出力の処理回路の特性に
変化が生じたとしても、その影響を除去できる。

さらに、未知寸法W_oTを基準部材の所定寸法
W_ssとイメージセンサから出力された基準部材の
像のデータW_sとからW_oT＝W_os×d_p／d_op×W_ss／W_sより 求めることにより精度の高い寸法測定が行うこと
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例に係る寸法測定装置につ
いて説明する。本測定装置は、第８図及び第１６
図に示すように、複数のビデオヘツド用モールド
M₁、M₂、M_Nを上面に設けたかまぼこ部２を基
台部４の上に有する磁気ヘツド部材１０における
複数の該磁気ヘツドギヤツプ（通常透明ガラスが
充填されている）ｇの幅を自動的に測定し、ギヤ
ツプｇの幅が所定範囲内にある部材１０と、ない
部材１０とを分類するためのものである。

本測定装置は、第１図に示すように、概ね、搬
送保管系１００と、測定系２００と、制御演算系
４００とからなる。搬送保管系１００は、基第１
０２に、搬送ロボツト１０４と、第１ないし第３
パレツト収容部１０６，１０８，１１０とを設け
てなる。搬送ロボツト１０４は、回動ポール１１
２に固着された第１アーム１１４、第１アーム１
１４の先端に揺動可能に取付けられた第２アーム
１１６、及び第２アーム１１６の先端に取付けら
れ、磁気ヘツド部材１０を吸着するバキユウムチ
ヤツク１１８を有する。第１パレツト収容部１０
６は測定前の部材１０を入れたパレツト１２０を
収容するためのものであり、第２及び第３パレツ
ト収容部１０８，１１０は、それぞれ測定により
ギヤツプｇが所定範囲内にあつた部材１０及び所
定範囲内になかつた部材１０を入れたパレツト１
２０を収容するためのものである。各パレツト収
容部１０６，１０８，１１０はエレベータ式に構
成され、パレツト１２０を多段式に収容する。搬
送ロボツト１０４は、第１パレツト収容部１０６
から送り出されたパレツト１２０内の部材１０を
順次、測定系２００へ送り、また測定後の部材１
０を測定系２００から第２パレツト収容部１０８
又は第３パレツト収容部１１０に収容されるべき
パレツト１２０へ分類搬送する。

測定系２００は、基第２０２に、各種測定部を
有する測定要部２０４と、測定操作を行うための
操作部２０６と、部材１０の被測定部を拡大表示
するためのモニタテレビ２０８とからなる。

制御演算系４００は、各種制御装置を収容した
制御部４０２と、制御部４０２を操作するための
マイコン４０４と、測定値等をプリントアウトす
るためのプリンタ４０６と、制御部４０２の制御
信号や測定値信号を記憶するためのフロツピーデ
イスク装置４０８とを有する。

本測定装置の構成を、第２図のブロツク図に基
づいてさらに詳しく説明する。搬送保管系１００
は、搬送ロボツト１０４と各パレツト収容部１０
６，１０８，１１０とがシーケンサー１３０を介
して接続されて構成され、全体としてマイコン４
０４によつて制御される。

測定系２００は、アライメント光学系２１０及
び測定光学系２３０からなる光学系２５０と、照
明光源を作動させるための照明駆動系３００と、
被測定部を拡大観察するための観察系２９０と、
光学系２５０を被測定部に自動的に合焦させるた
めのオートフオーカス駆動系２８０と、光学系２
５０の出力信号を処理するための信号処理系２６
０と、部材１０を載置するステージ及び該ステー
ジを駆動制御するためのステージ駆動系３２０と
を有する。

アライメント光学系２１０は、部材１０を測定
に適した所定の位置に置くためのものであつて、
第３図に示すように、対物レンズ２１２、対物レ
ンズ２１２の光軸２１４上の部材１０と反対側に
以下の順序で配置された、ハーフミラー２１６、
赤外光反射可視光透過のビームスプリツタ２１
８、及び対物レンズ２１２に関し部材１０と共役
な位置に配置されたリニアの第１イメージセンサ
２２０を有する。ハーフミラー２１６による反射
光軸２２１上には、ハロゲンランプ２２２、リレ
ーレンズ２２３、及び赤外光吸収フイルター２２
４が設けられ、リレーレンズ２２３はハロゲンラ
ンプ２２２の像を対物レンズ２１２の後側（部材
１０と反対側）の焦点位置に結像させ、従つて、
部材１０は平行光束によつて照明される。

一方、ビームスプリツタ２１８の反射光軸２２
５上には、ビームスプリツタ２１８から順に、ハ
ーフミラープリズム２２６、正の円柱レンズ２２
７及び４分割受光素子２２８が設けられている。
また、ハーフミラープリズム２２６の入射光軸２
２９上には、赤外LED２１１、リレーレンズ２
１３、及びピンホール部材２１５が設けられてい
る。そして、赤外LED２１１において発生させ
られた赤外はリレーレンズ２１３によつてピンホ
ール部材２１５上に結像させられ、ピンホール部
材２１５を通過した光束はハーフミラープリズム
２２６の２つの反射面２１７，２１９及びビーム
スプリツタ２１８で反射され、対物レンズ２１２
を透過後部材１０によつて反射され、再び対物レ
ンズ２１２を透過し、ビームスプリツタ２１８で
反射され、反射面２１９及び円柱レンズ２２７を
透過して４分割受光素子２２８に達する。ここ
で、円柱レンズ２２７は、その円柱軸が第３図の
紙面に対し直角となるように配置され、また、対
物レンズ２１２を２度透過しかつ円柱レンズ２２
７を透過した赤外光束が、その第３図の紙面と平
行な面内の光束と、紙面と直角をなす面内の光束
とに分けられ、両光束によるピンホール部材２１
５のピンホールの２つの像を、４分割受光素子２
２８をはさみ、かつこれから等しい距離だけ離れ
て形成するときに部材１０が対物レンズ２１２に
関し第１イメージセンサ２０２と共役となるよう
に設計される。従つて、部材１０の上面が所定位
置にあると、４分割受光素子２２８の各分割受光
素子はそれぞれ等しい出力をなし、一方該上面が
所定位置にないと、不均一な各分割受光素子の出
力からそのずれ方向及びずれ量を検出することが
できる。第１イメージセンサ２２０はその画素が
紙面と直交する方向に配列され、対物レンズ２１
２によつて部材１０の像が20で第１イメージセン
サ２２０上に投影される。

測定光学系２３０は、測定光軸２３１上に、部
材１０の側から対物レンズ２３２、ハーフミラー
２３３、ビームスプリータ２３４、第１レチクル
２３５、第１リレーレンズ２３６、負の円柱レン
ズ２３７、正の円柱レンズ２３８、及びリニアの
第２イメージセンサ２３９を配置してなる。第１
レチクル２３５は、対物レンズ２３２に関して所
定位置に置かれた部材１０と共役となるように配
置され、第４図に示すように、測定しようとする
磁気ヘツドギヤツプｇの幅に対物レンズ２３２に
よる投影倍率約100倍を乗じた幅Ｇのレチクル線
２４０が磁気ヘツドギヤツプ像と平行となるよう
に設けられている。第１リレーレンズ２３６は第
１レチクル２３５を10倍で第２イメージセンサ２
３９上に投影する。負・正の円柱レンズ２３７，
２３８はその円柱軸線が紙面と直角となるように
配向され、負の円柱レンズ２３７は紙面と平行な
面内で射出光束が平行光束となるように配置さ
れ、従つて、紙面と平行な面内において正の円柱
レンズ２３８を光軸２３１上で移動させることに
よりピント合せが可能である。負・正の円柱レン
ズ２３７，２３８によつて紙面と平行な面内の投
影倍率は1/2となる。第２イメージセンサ２３９
は紙面と直角の方向に並んだ複数の画素を有す
る。以上の構成により、第２イメージセンサ２３
９上には、紙面と直角をなす面内で1000倍、紙面
と平行な面内で500倍の部材１０の像が投影され
る。

ハーフミラー２３３の反射光軸２４１上には、
ハロゲンランプ２４２、第１リレーレンズ２４
３、円形絞り２４４及び第２リレーレンズ２４５
が順次配置されている。円形絞り２４４は第１リ
レーレンズ２４３に関しハロゲンランプ２４２と
共役であり、第２リレーレンズ２４５は円形絞り
２４４の像を対物レンズ２３２のハーフミラー２
３３側の焦点に形成する。従つて、部材１０は、
平行光線によつて照明される。

ビームスプリツタ２３４の反射光軸２４６上に
は、ビームスプリツタ２３４の側から順次、第２
レチクル２４７、リレーレンズ２４８、ミラー２
４９、及びテレビカメラ２５１が配置される。ビ
ームスプリツタ２３４は入射光束の80％を第２イ
メージセンサ２３９側へ透過させ、20％をテレビ
カメラ２５１側へ反射させる。第２レチクル２４
７は、第５図に示すように、その中心に小円形レ
チクル線２５２を有し、レチクル線２５２中心が
光軸２４６と一致するように、かつ対物レンズ２
３２に関し部材１０と共役であるように位置決め
される。テレビカメラ２５１の受光面はリレーレ
ンズ２４８に関して第２レチクル２４７と共役で
あり、モニタテレビ２０８には、第６図に示すよ
うに、部材１０の磁気ヘツドギヤツプの像ｇ−１
と小円形レチクル線２５２像２５２−１が重ねら
れて表示される。

信号処理系２６０は４分割受光素子２２８に接
続された入力端子を有し、後述のコントロール回
路２８７に出力端子を接続し、Ｉ／Ｏインタフエ
イス４１０からのスタート信号St₁によつて作動
する差動検出回路２６２、第１イメージセンサ２
２０に入力端子を接続し、出力端子を増幅回路２
６３及びサンプルホールド回路２６４を介してマ
ルチプレクサ２６５に接続し、さらに入力端子を
後述のＩ／Ｏインタフエイスユニツト４１０に接
続した駆動回路DC₁、及び第２イメージセンサ２
３９に入力端子を接続し、出力端子増幅回路２６
６及びサンプルホールド回路２６７を介してマル
チプレクサ２６５に接続し、さらに入力端子を
Ｉ／Ｏインタフエイスユニツト４１０に接続した
駆動回路DC₃を有する。これら駆動回路DC₁及び
DC₃はＩ／Ｏインタフエイスユニツト４１０から
のスタート信号St₂及びSt₃によつて読み出しを開
始する。

マルチプレクサ２６５出力端子は、Ｉ／Ｏイン
タフエイスユニツト４１０によつて制御されるス
イツチS₁によつて２値化回路２６８又はＡ／Ｄ変
換回路２６９に切変え接続される。Ａ／Ｄ変換回
路２６９は駆動回路DC₃の出力も入力しており、
Ａ／Ｄ変換された出力は積算回路２７０に入力さ
れる。２値化回路２６８の出力はカウンタ２７１
に入力され、また積算回路２７０出力はメモリ２
７２入力される。

オートフオーカス駆動系２８０は、光学系２５
０をＺ方向（光軸２１４，２３１の方向）に移動
させて部材１０に合焦させるためのものであつ
て、Ｉ／Ｏインタフエイス４１０から出力される
制御信号がコントロール回路２８２に入力され、
マイクロステツプドライバー２８３を介してモー
ター２８４が駆動される。モーター２８４の回転
軸には蝶合装置２８５が取付けられて粗合焦系が
構成され、該回転軸の回動により光学系２５０が
粗合焦される。

オートフオーカス駆動系２８０はまた、コント
ロール回路２８７、及びピエゾ素子からなるオー
トフオーカス駆動系２８８からなる微合焦系を有
し、コントロール回路２８７には差検出回路２６
２及びＩ／Ｏインタフエイスユニツト４１０の出
力が入力し、これにより光学系２５０の微合焦が
行われる。

観察系２９０と、テレビカメラ２５１に接続さ
れたカメラコントロールユニツト（以下、CCU
という）２９２及びCCU２９２接続されたモニ
タテレビ２０８からなり、部材１０の被測定部を
モニタテレビ２０８により拡大表示する。

照明駆動系３００は、Ｉ／Ｏインタフエイスユ
ニツト４１０の出力が入力するコントロール回路
３０２及びコントロール回路３０２の出力が入力
するドライバー３０４からなり、Ｉ／Ｏインタフ
エイスユニツト４１０の制御によりドライバー３
０４に接続された赤外LED２１１、ハロゲンラ
ンプ２２２，２４２を所定条件で点灯させる。

測定のために部材１０を載置するステージ３１
０は、第７図及び第８図に示すように載置デイス
ク３１２上にＸ軸方向に延びたＹ軸突当て３１
３、同じくＹ軸方向に延びたＸ軸突当て３１４、
及びＹ軸突当て３１３及びＸ軸突当て３１４の隅
部付近を向いた、エアシリンダ３１５を有する押
当て装置３１６を有する。Ｙ軸突当て３１３、Ｘ
軸突当て３１４及び載置デイスク３１２にはそれ
ぞれ吸着アパーチヤー３１７，３１８，３１９が
設けられている。Ｘ軸突当て３１４の高さは部材
１０の高さに一致し、上面は鏡面仕上げされてい
る。そして、ステージ駆動系３２０、第２図に示
すように、デイスク３１２をＸ軸方向に移動させ
るための、Ｘ軸方向ドライバー３２２及びＸ軸方
向コントロール回路３２３を介してＩ／Ｏインタ
フエイスユニツト４１０に接続されたＸ軸方向モ
ーター３２４と、デイスク３１２をＹ軸方向に移
動させるための、Ｙ軸方向ドライバー３２５及び
Ｙ軸方向コントロール回路３２６を介してＩ／Ｏ
インタフエイスユニツト４１０に接続されたＹ軸
方向モーター３２７と、デイスク３１２を回動さ
せるための、回動ドライバー３２８及び回動コン
トロール回路３２９を介してＩ／Ｏインタフエイ
スユニツト４１０に接続されたデイスク回動モー
ター３３０とを有する。Ｘ軸方向モーター３２４
は蝶合装置３３１の回動軸を回動させることによ
りデイスク３１２をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸方
向モーター３２７は蝶合装置３３２の回動軸を回
動させてデイスク３１２をＹ軸方向に移動させ、
デイスク回動モーター３３０は歯車装置又はベル
ト装置（図示せず）介してデイスク３１２を回動
させる。

一方、エアシリンダ３１５はＩ／Ｏインタフエ
イスユニツト４１０によつて制御されるポンプ
P₁によつて加圧制御され、るたアパーチヤー３
１７，３１８，３１９の吸引はＩ／Ｏインタフエ
イスユニツト４１０によつて制御されるポンプ
P₂によつて吸引され、各アパーチヤー３１７，
３１８，３１９の吸引はＩ／Ｏインタフエイス４
１０によつて制御されるバルブV₃、V₄、V₅によ
つて制御される。

制御演算系４００は、上述したように、各種指
令を入力する操作部２０６と接続され、各種制御
を行うマイコン４０４と、マイコン４０４の入出
力を各駆動部及び検出部に適した信号に変えるた
めのＩ／Ｏインタフエイスユニツト４１０と、マ
イコン４０４の入出力を行うためのプリンタ４０
６、及びフロツピーデイスク装置４０８とからな
る。

続いて、上記構成の寸法測定装置の作動を、第
９図に示すフローチヤートに基づいて説明する。

ステツプＳ−１において、搬送ロボツト１０４
を作動させて測定すべき部材１０をステージ３１
０上に載置して固定する。ただし、測定開始当初
においては、この部材１０は、ギヤツプｇの値
W_pが知られている基準部材１０_sである。次にス
テツプＳ−２において、アライメント光学系２１
０により測定光学系の最初の合焦であるプリオー
トフオーカスを行い、ステツプＳ−３において、
部材１０の磁気ヘツドギヤツプｇを正しい測定方
向に位置決めするためのアライメント調整を行
い、ステツプＳ−４において測定光学系２３０の
測定光軸がＸ軸突当て３１４の鏡面仕上げの上面
と一致するようにステージ３１２を移動させる。

ステツプＳ−５において、第２イメージセンサ
２３９の各画素の感度の不均一性を補正するため
の補正係数を求める。ステツプＳ−６において、
測定すべき磁気ヘツドギヤツプｇの像ｇ−１が第
２イメージセンサ２３９上に結像するようにステ
ージ３１０をｘ軸方向に移動させる。ステツプＳ
−７において、第２イメージセンサの出力が読出
され、磁気ヘツドギヤツプ像ｇ−１による出力ピ
ークが最も鋭くなるように光学系２５０がＺ方向
に移動させられてフアインフオーカスがなされ
る。

ステツプＳ−８において、基準部材１０_sのギ
ヤツプｇを測定するか又は未知寸法の測定を行う
かが判別される。測定開始当初においては、ステ
ツプＳ−８において基準部材１０_sのギヤツプｇ
の測定が選択され、ステツプＳ−９に進んで基準
部材１０_sのギヤツプｇと第１レチクル２３５に
設けられたレチクル線２４０の幅Ｇが測定され、
さらに被測定部材１０の測定の補正係数が演算さ
れる。その後、後述のステツプＳ−120へ進む。

ステツプＳ−８において、未知寸法の測定であ
ると判別されると、ステツプＳ−10へ進み、被測
定部材１０の磁気ヘツドギヤツプｇの幅が測定さ
れる。続いて、ステツプＳ−110に進んで所望の
全箇所の測定が終了したか否かが判別される。ス
テツプＳ−110において全箇所の測定が終了した
と判別されると、ステツプＳ−120へ進み、搬送
ロボツト１０４のバキユームチヤツク１１８、第
１アーム１１４及び第２アーム１１６を作動させ
て測定の終了した部材１０をステージ３１０から
退去させ、該測定値に基づいて第２パレツト収容
部１０８又は第３パレツト収容部１１０のいずれ
かのパレツト１２０に分類搬入する。

続いて、ステツプＳ−130において所望の全て
の部材１０の測定が終了したか否かが判別され、
終了していると判別されると全測定が終了し、終
了していないと判別されるとステツプＳ−１に戻
る。また、ステツプＳ−110において全箇所の測
定が終了していないと判別されると、ステージ３
１０をＸ軸方向へ移動させて次のギヤツプｇを測
定位置に配置するステツプＳ−140を経てステツ
プＳ−７へ進む。

続いて、上述の各ステツプのうちのいくつかに
ついて更に詳しく説明する。部材１０のセツテイ
ングを行うステツプＳ−１は、第１０図に示すよ
うに、まずステツプＳ−11において、搬送ロボツ
ト１０４を作動させて、第１パレツト収容部１０
６にあるパレツト１２０の中から測定すべき部材
１０をステージ３１０上へ搬送する。次に、ステ
ツプＳ−12において、エアシリング３１５に圧搾
空気を送つて押当て装置３１６を前進させる。こ
れにより、第８図に示すように、部材１０がＹ軸
突当て３１３及びＸ軸突当て３１４のつくる隅部
に押圧される。

次に、ステツプＳ−13において、載置デイスク
３１２に設けられた吸着アパーチヤー３１９を介
して１０がＺ軸方向に吸着される。ステツプＳ−
14において、エアシリンダ３１５から空気から抜
かれ、押当て装置３１６が上記押圧位置から退去
する。続いて、ステツプＳ−15において、再びエ
アシリンダ３１５に圧搾空気を送つて押当て装置
３１６を前進させ、部材１０を上記隅部に押圧す
る。

さらに、ステツプＳ−16において、部材１０
を、Ｘ軸突当て３１４及びＹ軸突当て３１３に設
けられた吸着アパーチヤー３１７，３１８を介し
てＸ軸方向及びＹ軸方向に吸着する。最後にステ
ツプＳ−17において、エアシリンダ３１５から空
気が抜かれ、押当て装置３１６が退去する。

プリオートフオーカスを行うステツプＳ−２は
第１１図に示すように、最初にステツプＳ−20に
おいてスイツチS₁を２値化回路２６８に接続す
る。次に、ステツプＳ−21において、モーター３
２４を駆動させてステージ３１２をＸ軸方向すな
わち部材１０の長手方向に、部材１０の像１０−
１が第１イメージセンサ２７１に形成されるよう
に方向に低速度で移動させる。この時、ステツプ
Ｓ−22において第１イメージセンサ２２０の出力
を読出し、ステツプＳ−23において上記出力を２
値化回路２６８により２値化し、更にステツプＳ
−24において２値化された第１イメージセンサ２
２０出力をカウンタ２７１より計数する。

続いて、ステツプＳ−25において、カウンタ２
７１の計数値が所定数、例えば第１イメージセン
サ２２０の画素数の50％になつたか否かが判別さ
れる。もし、上記計数値が所定数に達していなけ
れば、ステツプＳ−21に戻り、ステージ３１２が
継続してＸ軸方向の移動を続ける。一方、上記カ
ウンタ２７１の計数値が所定数を越えたと判別さ
れると、ステツプＳ−25′に進み、第１６図に
で示すように、部材１０の像１０−１の端部すな
わちエツジが第１イメージセンサ２２０上に来た
と判断して、その時のＸ軸方向の座標を読取る。

ステツプＳ−26において、ステージ３１２をＸ
軸方向にさらに移動させて、第１６図にで示す
ように、像１０−１の第１ギヤツプ像g₁−１の中
間部が第１イメージセンサ２２０上に形成される
ようにする。次に、ステツプＳ−27において、４
分割受光素子２２８の出力を検出し、ステツプＳ
−29において４分割受光素子２２８の出力が０か
否かを判別する。４分割受光素子２２８の出力が
０でない場合には、ステツプＳ−28へ進み、オー
トフオーカス駆動部２８８のピエゾ素子を駆動さ
せることにより微合焦を行い、さらにステツプＳ
−27へ進む。ステツプＳ−29において、４分割受
光素子２２８の出力が０であると判別されると、
プリオートフオーカスが終了したものと判断さ
れ、ステツプＳ−２が終了する。

部材１０を正しい測定方向に位置決めするため
のアライメント調整であるステツプＳ−３は、第
１２図に示すように、最初にステツプＳ−31にお
いて、部材１０の第１モールド像M₁−１の中間
部が第１イメージセンサ２２０上に形成されるよ
うに、ステージ３１２をＸ軸方向に移動させる
（第１６図）。次に、ステツプＳ−32において、
第１イメージセンサ２２０により第１モールド像
M₁−１の上端及び下端に対応する画素、すなわ
ち第１モールド像M₁−１の上端及び下端の第１
イメージセンサ２７１上の座標を検出する。

ステツプＳ−33において、第１６図ので示す
ように、ステージ３１２をＸ軸方向に移動させて
一番最後のモールドすなわち第Ｎモールドの像
M_N−１の中間部が第１イメージセンサ２２０上
に形成されるようにする。続いて、ステツプＳ−
34において、ステツプ32と同様に、第１イメージ
センサ２２０により第Ｎモード像M_N−１の上端
及び下端に対応する画素、すなわち第Ｎモールド
像Ｍ−１の上端及び下端の第１イメージセンサ２
２０上の座標を検出する。

ステツプＳ−35において、第１モールド像M₁
−１及び第Ｎモールド像M_N−１の上端及び下端
の座標値から各モールド像Ｍ−１の中間座標を求
め、該中間座標が等しくなるようにステージ３１
２の回転により部材１０を点０を中心に回転させ
る。次に、ステツプＳ−36において、ステージ３
１２をＹ軸方向に移動させて、第１イメージセン
サ２２０の中心とモールド像Ｍ−１の中心が一致
するようにして、ステツプＳ−３が終了する。

第２イメージセンサ２３９の各画素の不均一性
を補正係数を求めるステツプＳ−５は、第１３図
に示すように、最初にステツプＳ−51においてス
イツチS₁をＡ／Ｄ変換回路２６９へ接続する。ス
テツプＳ−52において、Ｘ軸突当て３１４の鏡面
仕上げ面の反射による第２イメージセンサ２３９
の各画素P₁、……、P_Nの出力を検出し、次のス
テツプＳ−53においてこの出力をＡ／Ｄ変換回路
２６９によりＡ／Ｄ変換する。続いて、ステツプ
Ｓ−54において、各画素毎にＡ／Ｄ変換された出
力を積算し、次のステツプＳ−55において各画素
において出力が３回積算されたか否かが判別され
る。３回積算を行うのは、出力の精度を高めるた
めであり、３回の積算が行われていない場合に
は、ステツプＳ−52へ戻る。

第２イメージセンサ２３９の各画素の出力が３
回積算されると、ステツプＳ−56において各画像
について積算値の平均化演算がなされ、かつそれ
らの平均値P_aのうちの最大値P_anaxが検出される。
続いて、ステツプＳ−57において、各画素につい
て出力値P_aと上記最大値P_anaxとから、 X_o＝P_anax／P_ao により各画素の補正係数X_oを求め、ステツプＳ
−58において、該補正係数X_oをマイコン４０４
において記憶する。

ステツプＳ−９における基準寸法の測定は、第
１４図に示すように、最初のステツプＳ−91にお
いて、基準部材１０_sの磁気ヘツドギヤツプｇの
基準値W_ssを入力する。続いて、ステツプＳ−92
において、第１７図に示すように、第２イメージ
センサ２３９の各画素における最大出力すなわち
ピークレベルPLが検出され、さらにステツプＳ
−93において、ギヤツプ像ｇ−１と第１レチクル
２３５のレチクル線の像２４０−１における最小
出力すなわちボトムレベルBL₁、BL₂が検出され
る。ステツプＳ−94において、測定スライスレベ
ルSL₁、及びレチクルスライスレベルSL₂が SL₁＝１／２（PL＋BL₁） SL₂＝１／２（PL＋BL₂） として決定される。

ステツプＳ−95において、上記スライスレベル
SL₁、SL₂によるギヤツプ像ｇ−１及びレチクル
像２４０−１のそれぞれの検出データ（ビツト
数）W_s、d_sが検出され、マイコン４０４に記憶
される。次にステツプＳ−96において、検出デー
タW_s、d_sにより目盛定め、すなわちある部材１
０の測定における検出データ（ビツト数）Ｗ、ｄ
が求められたとき、正しい測定値W_Tを W_T＝Ｗ／ｄ×W_ss×d_p／W_s により求めるために補正計数｛（W_ss×d_p）／W_s｝
を演算して、マイコン４０４によりこれを記憶す
る。

未知の磁気ヘツドギヤツプｇの寸法の測定を行
うステツプＳ−10は、第１５図に示すように、ス
テツプ１０１において、ステツプ92と同様に、第
２イメージセンサ２３９の各画素における最大出
力すなわちピークレベルPL_oが測定される。次
に、ステツプＳ−103において、第１７図に示す
ように、ピークレベルPL_oが所定範囲内にある
か、すなわちa_z＜PL_o＜a₁にあるか否かが判定さ
れ、所定範囲内にないときには第２イメージセン
サ２３９の受光量が不適量すなわち過不足であつ
たと判断し、マイコン４０４はそのずれ量に基づ
いてＩ／Ｏインタフエイスユニツト４１０を介し
て駆動回路DC₁、及びDC₃に信号を送り、第２イ
メージセンサ２３９の受光時間すなわち蓄積時間
を増減調節してステツプＳ−101へ戻る。

ステツプＳ−103においてピークレベルPL_oが
所定範囲内にあると判断されると、ステツプＳ−
104において、ステツプＳ−93と同様に、ギヤツ
プ像ｇ−１とレチクル線像２４０−１におけるボ
トムレベルBL_o1、BL_o2が検出される。ステツプ
Ｓ−105において、ステツプ94と同様に、測定ス
ライスレベルSL_o1及びレチクルスライスレベル
SL_o2が SL_o1＝１／２（PL_o＋BL_o1） SL_o2＝１／２（PL_o＋BL_o2） として決定される。

次に、ステツプ106において、上記スライスレ
ベルSL_o1、SL_o2によりギヤツプ像g_o−１及びレ
チクル像２４０−１のそれぞれの検出データ
W_os、d_opが検出され、マイコン４０４に記憶され
る。続いて、ステツプＳ−１０７において、ステ
ツプＳ−96においてマイコン４０４に記憶した
｛（W_ss×d_p）／W_s｝を読出し W_oT＝W_os／d_op×（W_ss×d_p／W_s） を演算して、ギヤツプ値W_oＴを求める。

上記演算のうちW_oT×d_p／d_oの演算は、未知寸法 の測定の際の検出データW_osに含まれている温度
変化等を原因とする誤差を補正するために施こさ
れるものである。

また残りのW_ss／W_sの計数は検出データ（ビツト 数）を実際の寸法に変換するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の微小寸法測定装置の
斜視図、第２図は本発明の実施例のブロツク図、
第３図は第２図の光学系の光学図、第４図は第１
レチクルの平面図、第５図は第２レチクルの平面
図、第６図はモニタテレビの表示の説明図、第７
図はステージの斜視図、第８図はステージの作動
説明図、第９図は本実施の作動を示すフローチヤ
ート図、第１０図はセツテイングステツプのフロ
ツチヤート図、第１１図はプリオートフオーカス
ステツプのフローチヤート図、第１２図はアライ
メントステツプのフローチヤート図、第１３図は
補正値検出スナツプのフローチヤート図、第１４
図は基準寸法測定ステツプのフローチヤート図、
第１５図は未知寸法の測定ステツプのフローチヤ
ート図、第１６図はアライメント調整の説明図、
第１７図はイメージセンサの出力を解析するため
の説明図である。 １０……磁気ヘツド部材、ｇ……磁気ヘツドギ
ヤツプ、１０４……搬送ロボツト、２１０……ア
ライメント光学系、２１２……対物レンズ、２１
８……ビームスプリツタ、２２０……ダイ
1CCD、２２７……円柱レンズ、２２８……４分
割受光素子、２３０……測定光学系、２３２……
対物レンズ、２３９……第2CCD、２３５……第
１レチクル、２３７……負の円柱レンズ、２３８
……正の円柱レンズ、２３９……第２レチクル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 形成された像に応じた信号を出力するイメー
   ジセンサと、レチクルを有するレチクル部材と、
   被測定物と上記レチクルの像を上記イメージセン
   サ上に投影する光学系と、上記イメージセンサの
   出力から形成された像のデータを形成する信号処
   理部と、基準寸法測定時に上記信号処理部から出
   力された上記レチクル像のデータd_pを記憶する記
   憶部と、未知寸法測定時の上記信号処理部から出
   力された上記レチクル像のデータd_opと被測定物
   の像の検出データW_osを受け、上記記憶部からデ
   ータを読出して被測定物の真のデータＷを Ｗ＝W_os×d_p／d_op により演算して求める演算部とを有することを特
   徴とする寸法測定装置。 ２ 上記記憶部は、基準部材の所定寸法W_ssと上
   記イメージセンサから出力された基準部材の像の
   データW_sとさらに記憶し、また上記演算部は、
   未知寸法W_oTをW_oT＝W_os×d_p／d_op×W_ss／W_sにより演 算して求めることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の寸法測定装置。