JPH0791925A - Device for measuring thickness - Google Patents

Device for measuring thickness

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JPH0791925A
JPH0791925A JP25898693A JP25898693A JPH0791925A JP H0791925 A JPH0791925 A JP H0791925A JP 25898693 A JP25898693 A JP 25898693A JP 25898693 A JP25898693 A JP 25898693A JP H0791925 A JPH0791925 A JP H0791925A
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JP
Japan
Prior art keywords
detection unit
measured
reflected
mounting table
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP25898693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Takamura
徹 高村
Kazutaka Imada
和孝 今田
Takao Harada
隆雄 原田
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.)
Tekunika KK
Original Assignee
Tekunika KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Tekunika KK filed Critical Tekunika KK
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Publication of JPH0791925A publication Critical patent/JPH0791925A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To carry out very accurate measurement, by emitting a beam toward an object to be measured in a constant direction by disposing an end of an optical fiber near the reflection side of a virtual reflecting point of the beam, and by leading the beam reflected on the object therethrough into the other end to receive the beam. CONSTITUTION:Respective ends 27, 34 of optical fibers 25, 32 are disposed near reflection sides of virtual reflecting points at which laser beams from light emitting elements 21, 31 of respective detecting units 6, 7 are reflected. In a measuring time, when respective units 6, 7 are moved to a lens 3 and beams from elements 21, 31 are reflected on the respective top and bottom faces of the lens 3, reflected beams are certainly led through ends 27, 34 into photodetectors 26, 33. Therefore, even if photodetectors 26, 33 are kept apart from reflecting points of the lens 3, reflected beams can correctly be detected without the influence of peripheral environment of ambient temperature, atmosphere, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、レンズなどの被測定
物の厚さを測定する厚さ測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thickness measuring device for measuring the thickness of an object to be measured such as a lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レンズなどの被測定物の厚さを
測定する厚さ測定装置としては、ダイヤルゲージが広く
使用されている。ダイヤルゲージは、基準面上に載置さ
れた被測定物の上面に測定子を接触させることにより、
基準面に対する測定子の微小変位を歯車機構で拡大して
被測定物の厚さを測定するようになっている。
2. Description of the Related Art Generally, a dial gauge is widely used as a thickness measuring device for measuring the thickness of an object to be measured such as a lens. The dial gauge is made by contacting the contact point with the upper surface of the measured object placed on the reference surface,
The small displacement of the probe with respect to the reference plane is magnified by a gear mechanism to measure the thickness of the object to be measured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなダイヤルゲージでは、測定子が被測定物に直接接触
するため、被測定物の表面に傷を付けてしまうという問
題がある。このため、プラスチックレンズのような軟質
の被測定物には不向きである。そこで、最近では、超音
波や空気圧を利用して被測定物の厚さを非接触状態で測
定する測定装置が開発されている。しかし、このような
厚さ測定装置では、気温、湿度、気圧などの周辺環境の
影響を受けやすいため、環境が一定の測定室内で測定し
なければ、精度の高い測定ができないという問題があ
る。
However, in such a dial gauge, there is a problem that the surface of the object to be measured is scratched because the probe directly contacts the object to be measured. Therefore, it is not suitable for soft objects such as plastic lenses. Therefore, recently, a measuring device has been developed which measures the thickness of an object to be measured in a non-contact state by utilizing ultrasonic waves or air pressure. However, since such a thickness measuring device is easily affected by the surrounding environment such as temperature, humidity, and atmospheric pressure, there is a problem that accurate measurement cannot be performed unless measurement is performed in a measurement room where the environment is constant.

【0004】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、周辺環境の影響を受けにくく、特殊な測定室内で
測定しなくても精度の高い測定ができる厚さ測定装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a thickness measuring device which is not easily affected by the surrounding environment and which can perform highly accurate measurement without performing measurement in a special measuring chamber. To aim.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、被測定物を載置する載置台と、この載
置台の上方に上下方向に移動自在に配置された検出ユニ
ットとを備え、検出ユニットは、被測定物側に向けて一
定方向に光線を照射する発光素子と、この発光素子から
の光線が反射される仮想反射点における反射側近傍に先
端部が配置され、この先端部から被測定物で反射された
光線を導入して他端部に導く光ファイバと、この光ファ
イバで導かれた光線を受光する受光素子とを有すること
を特徴とするものである。この厚さ測定装置による厚さ
測定の1例としては、請求項2に記載の如く、載置台の
上面を基準面とし、この基準面に対する検出ユニットの
原点を設定した後、載置台上に被測定物を載置して検出
ユニットを被測定物に向けて降下させ、発光素子からの
光線が被測定物で反射され、この反射された光線を光フ
ァイバを介して受光素子が受光することにより、検出ユ
ニットの原点から被測定物の上面における反射点までの
距離を測定し、この測定データに基づいて被測定物の厚
さを算出する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a mounting table on which an object to be measured is mounted, and a detection unit arranged above the mounting table so as to be vertically movable. The detecting unit is provided with a light emitting element that irradiates a light beam in a certain direction toward the object to be measured, and a tip portion is disposed in the vicinity of the reflection side at a virtual reflection point where the light beam from this light emitting element is reflected. It is characterized in that it has an optical fiber that introduces the light beam reflected by the object to be measured from the tip part and guides it to the other end part, and a light receiving element that receives the light beam guided by this optical fiber. As an example of the thickness measurement by the thickness measuring device, as described in claim 2, the upper surface of the mounting table is used as a reference plane, and the origin of the detection unit is set with respect to the reference surface, and then the object is placed on the mounting table. By placing the measurement object and lowering the detection unit toward the measurement object, the light beam from the light emitting element is reflected by the measurement object, and the reflected light beam is received by the light receiving element via the optical fiber. The distance from the origin of the detection unit to the reflection point on the upper surface of the measured object is measured, and the thickness of the measured object is calculated based on this measurement data.

【0006】[0006]

【作用】この発明によれば、発光素子からの光線が反射
される仮想反射点における反射側近傍に光ファイバの先
端部を配置したので、測定時に発光素子からの光線が被
測定物で反射されると、この反射された光線を確実に光
ファイバの先端部から導入することができるとともに、
導入した光線を光ファイバによって確実に受光素子に導
くことができる。このため、受光素子が反射点から離れ
ていても周辺環境の影響を受けずに反射された光線を正
確に感知することができ、このため環境が一定の特殊な
測定室内で測定しなくても精度の高い測定ができる。こ
の場合、請求項3に記載の如く、載置台の上方に上部検
出ユニットを上下方向に移動自在に配置するとともに、
載置台の下方に下部検出ユニットを上下方向に移動自在
に配置し、載置台の被測定物が載置される個所に下部検
出ユニットが被測定物の下面を検出するための貫通孔を
設け、上部検出ユニットでその原点から被測定物の上面
までの距離、および下部検出ユニットでその原点から被
測定物の下面までの距離をそれぞれ測定するようにすれ
ば、メニスカスレンズなどのように表裏面が平行でない
曲面形状の被測定物でも精度の高い測定ができる。
According to the present invention, since the tip of the optical fiber is arranged near the reflection side at the virtual reflection point where the light beam from the light emitting element is reflected, the light beam from the light emitting element is reflected by the object to be measured during measurement. Then, this reflected light beam can be reliably introduced from the tip of the optical fiber,
The introduced light beam can be reliably guided to the light receiving element by the optical fiber. Therefore, even if the light receiving element is far from the reflection point, the reflected light beam can be accurately sensed without being affected by the surrounding environment, and thus the environment does not have to be measured in a special measurement room. Highly accurate measurement is possible. In this case, as described in claim 3, the upper detection unit is arranged above the mounting table so as to be vertically movable, and
A lower detection unit is arranged below the mounting table so as to be movable in the vertical direction, and a through hole for the lower detection unit to detect the lower surface of the measured object is provided at a place on the mounting table where the measured object is mounted. If the upper detection unit measures the distance from the origin to the upper surface of the object to be measured, and the lower detection unit measures the distance from the origin to the lower surface of the object to be measured, the front and back surfaces such as a meniscus lens can be measured. Highly accurate measurement is possible even on a non-parallel curved object.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図1〜図6を参照して、この発明の一
実施例を説明する。図1は厚さ測定装置の外観正面図で
ある。この厚さ測定装置は、測定部1と制御部2とを備
えている。測定部1は、図2および図3に示すように、
レンズ(被測定物)3を載置する平板状の載置台4と、
この載置台4の奥側(図2では右側)に配置された昇降
装置5と、この昇降装置5に取り付けられて載置台4の
上方に位置する上部検出ユニット6と、昇降装置5に取
り付けられて載置台4の下方に位置する下部検出ユニッ
ト7とからなっている。載置台4は、レンズ3が載置さ
れる個所に下部検出ユニット7によるレンズ3の下面の
測定を可能にするための貫通孔8が形成され、測定部本
体に上下方向の高さが調節できるように固定されてい
る。昇降装置5は、垂直な状態で上下端部が軸受9a、
9bによって回転自在に保持されたボールねじ9と、こ
のボールねじ9を回転させるパルスモータ10と、ボー
ルねじ9に螺合して取り付けられ、ボールねじ9の回転
に応じて上下方向へ移動する昇降体11とからなってい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an external front view of the thickness measuring device. This thickness measuring device includes a measuring unit 1 and a control unit 2. The measuring unit 1 is, as shown in FIGS. 2 and 3,
A plate-shaped mounting table 4 on which a lens (measurement object) 3 is mounted,
An elevating device 5 arranged on the back side (right side in FIG. 2) of the mounting table 4, an upper detection unit 6 attached to the elevating device 5 and located above the mounting table 4, and an elevating device 5. And a lower detection unit 7 located below the mounting table 4. In the mounting table 4, a through hole 8 is formed at a position where the lens 3 is mounted so that the lower detection unit 7 can measure the lower surface of the lens 3, and the vertical height of the measuring unit body can be adjusted. Is fixed as. The lifting device 5 has bearings 9a at the upper and lower ends in a vertical state.
A ball screw 9 rotatably held by 9b, a pulse motor 10 for rotating the ball screw 9, and a ball screw 9 that is screwed to the ball screw 9 and is vertically moved according to the rotation of the ball screw 9. It consists of body 11.

【0008】この場合、昇降体11の上下方向への移動
距離は、パルスモータ10の回転数つまりパルスモータ
10に与えられるパルス数によって決定されるようにな
っている。また、パルスモータ10の回転軸10aには
リミット円板12が設けられており、このリミット円板
12の周縁部には1つのスリット孔12aが形成されて
いる。そして、リミット円板12の周縁部近傍には、側
面から見て「コ」字形状の回転位置検出素子13が配置
されている。この回転位置検出素子13は、リミット円
板12のスリット孔12aが対応したときにリミット円
板12の回転面における特定位置を検出し、これにより
パルスモータ10の回転開始位置を決めるようになって
いる。また、ボールねじ9の側方における所定位置に
は、上部検出ユニット6および下部検出ユニット7の測
定開始位置を検出する測定開始位置検出素子14が配置
されている。この測定開始位置検出素子14の上方には
昇降体11の上限位置を検出する上限位置検出素子15
が配置されているとともに、測定開始位置検出素子14
の下方には昇降体11の下限位置を検出する下限位置検
出素子16が配置されている。これら各検出素子14〜
16は、それぞれ回転位置検出素子13と同様、平面か
ら見て「コ」字形状のものであり、昇降体11から突設
された一枚のリミット板11aが挿入したときにオフ信
号を出力して昇降体11の測定開始位置、上限位置、お
よび下限位置を検出するようになっている。なお、昇降
体11に設けられたリミット板11aは、上限位置検出
素子15と下限位置検出素子16との間で昇降体11と
共に上下方向に移動するようになっている。
In this case, the vertical movement distance of the lifting / lowering body 11 is determined by the number of revolutions of the pulse motor 10, that is, the number of pulses given to the pulse motor 10. A limit disk 12 is provided on the rotary shaft 10a of the pulse motor 10, and one slit hole 12a is formed in the peripheral edge of the limit disk 12. In addition, in the vicinity of the peripheral edge of the limit disk 12, a "U" -shaped rotational position detecting element 13 is arranged when viewed from the side. The rotational position detecting element 13 detects a specific position on the rotation surface of the limit disk 12 when the slit hole 12a of the limit disk 12 corresponds, and thereby determines the rotation start position of the pulse motor 10. There is. A measurement start position detecting element 14 for detecting the measurement start positions of the upper detection unit 6 and the lower detection unit 7 is arranged at a predetermined position laterally of the ball screw 9. Above the measurement start position detecting element 14, an upper limit position detecting element 15 for detecting the upper limit position of the lift 11 is provided.
And the measurement start position detecting element 14
A lower limit position detecting element 16 for detecting the lower limit position of the lifting body 11 is arranged below the. Each of these detection elements 14 to
Similar to the rotational position detection element 13, each of the reference numerals 16 has a U-shape when viewed from a plane, and outputs an OFF signal when one limit plate 11a protruding from the lifting body 11 is inserted. Thus, the measurement start position, the upper limit position, and the lower limit position of the lifting body 11 are detected. It should be noted that the limit plate 11a provided on the lifting body 11 moves in the up-down direction together with the lifting body 11 between the upper limit position detection element 15 and the lower limit position detection element 16.

【0009】上部検出ユニット6は、昇降体11の上部
前面に取り付けられて昇降体11の移動に伴って上下方
向に移動するユニットケース20を備えている。このユ
ニットケース20の内部には、図4に示すように、発光
素子21が固定部材22によって固定されている。発光
素子21は半導体レーザなどからなり、レーザスポット
(レーザ光線の照射領域)の直径が0.03mm程度の
レーザ光線を斜め下方の一定方向に向けて照射するよう
になっている。また、ユニットケース20の内部には、
発光素子21に対してほぼ対称な位置に取付部材23が
支持軸24によって回動可能に取り付けられている。こ
の場合、取付部材23の先端部は、ユニットケース20
から斜め下側に向けて突出し、発光素子21から照射さ
れるレーザ光線を遮ることなく、その近傍に位置してい
る。
The upper detection unit 6 is equipped with a unit case 20 which is attached to the upper front surface of the lifting body 11 and moves in the vertical direction as the lifting body 11 moves. Inside the unit case 20, a light emitting element 21 is fixed by a fixing member 22 as shown in FIG. The light emitting element 21 is composed of a semiconductor laser or the like, and irradiates a laser beam having a laser spot (laser beam irradiation region) with a diameter of about 0.03 mm in a diagonally downward direction. In addition, inside the unit case 20,
A mounting member 23 is rotatably mounted by a support shaft 24 at a position substantially symmetrical with respect to the light emitting element 21. In this case, the tip of the mounting member 23 is
The laser beam emitted from the light emitting element 21 is located in the vicinity thereof without blocking the laser beam emitted from the light emitting element 21.

【0010】そして、取付部材23には先端から後端側
に亘って光ファイバ25が設けられているとともに、そ
の後端部には受光素子26が設けられている。光ファイ
バ25は直径が約2.2mmの線状体であり、発光素子
21からのレーザ光線が反射される仮想反射点(図3で
は原点P1で示す)における反射側近傍に先端部27が
取付部材23の先端から少し突出した状態で配置され、
測定時に先端部27からレンズ3で反射されたレーザ光
線を導入して他端部に導くようになっている。この場
合、光ファイバ25の先端部27は、レンズ3で反射さ
れたレーザ光線を正確に導入するために、図5に示すよ
うに、発光素子21側の上側半分がレーザ光線と平行な
平面に形成され、下側半分が傾斜面に切り欠かれて遮光
マスク27aによって覆われている。また、受光素子2
6は光ファイバ25で導かれたレーザ光線を受光して電
気信号(検出信号)を後述する制御部2に出力するよう
になっている。なお、取付部材23は、コイルバネ28
によって図4において反時計方向に付勢され、ユニット
ケース20に設けられたストッパーピン20aに当接す
ることにより所定位置に位置規制され、この状態で光フ
ァイバ25の先端部27が誤ってレンズ3に接触したと
きにはコイルバネ28のバネ力に抗して支持軸24を中
心に同図において時計方向に回動し、その近傍に配置さ
れたマイクロスイッチ29をオンさせるようになってい
る。マイクロスイッチ29は、オン信号を制御部2に出
力してパルスモータ10を速やかに停止させるためのも
のである。
The mounting member 23 is provided with an optical fiber 25 extending from the front end to the rear end side, and a light receiving element 26 is provided at the rear end thereof. The optical fiber 25 is a linear body having a diameter of about 2.2 mm, and the tip portion 27 is attached near the reflection side at a virtual reflection point (indicated by the origin P1 in FIG. 3) where the laser beam from the light emitting element 21 is reflected. It is arranged with the tip of the member 23 slightly protruding,
At the time of measurement, the laser beam reflected by the lens 3 is introduced from the tip portion 27 and guided to the other end portion. In this case, in order to accurately introduce the laser beam reflected by the lens 3, the tip portion 27 of the optical fiber 25 has the upper half on the light emitting element 21 side in a plane parallel to the laser beam, as shown in FIG. It is formed, and the lower half is cut out to the inclined surface and covered with the light shielding mask 27a. In addition, the light receiving element 2
Reference numeral 6 receives the laser beam guided by the optical fiber 25 and outputs an electric signal (detection signal) to the control unit 2 described later. The mounting member 23 is a coil spring 28.
4 is urged in the counterclockwise direction in FIG. 4, and the stopper pin 20a provided on the unit case 20 is brought into contact with the stopper pin 20a to regulate the position thereof to a predetermined position. When they come into contact with each other, they rotate clockwise around the support shaft 24 against the spring force of the coil spring 28, turning on the micro switch 29 arranged in the vicinity thereof. The micro switch 29 outputs an ON signal to the control unit 2 to promptly stop the pulse motor 10.

【0011】一方、下部検出ユニット7は、昇降体11
の下部前面に取り付けられて昇降体11の移動に伴って
上下方向に移動するユニットケース30を備えている。
ユニットケース30の内部には、上部検出ユニット6と
同様に、発光素子31が固定されているとともに、光フ
ァイバ32および受光素子33が取付部材(図示せず)
を介して設けられている。この場合、発光素子31はレ
ーザ光線を斜め上方の一定方向に向けて照射するように
なっている。また、光ファイバ32の先端部34は、上
部検出ユニット6の光ファイバ25と同様に構成され、
発光素子31からのレーザ光線が反射される仮想反射点
(図3では原点P2)における反射側近傍に配置されて
いる。なお、取付部材の近傍にも、上部検出ユニット6
と同様、マイクロスイッチ(図示せず)が設けられてい
る。
On the other hand, the lower detection unit 7 includes an elevating body 11
The unit case 30 is attached to the lower front surface of the unit and moves in the vertical direction as the lifting body 11 moves.
Like the upper detection unit 6, the light emitting element 31 is fixed inside the unit case 30, and the optical fiber 32 and the light receiving element 33 are attached by a mounting member (not shown).
It is provided through. In this case, the light emitting element 31 irradiates the laser beam in a fixed direction obliquely upward. Further, the tip portion 34 of the optical fiber 32 is configured similarly to the optical fiber 25 of the upper detection unit 6,
It is arranged near the reflection side at a virtual reflection point (origin P2 in FIG. 3) where the laser beam from the light emitting element 31 is reflected. It should be noted that the upper detection unit 6 is also provided near the mounting member.
Similarly to, a micro switch (not shown) is provided.

【0012】ところで、制御部2は、図1に示すよう
に、表示部35、電源スイッチ36、測定開始スイッチ
37、CPUおよび演算回路(図示せず)などを備え、
測定装置全体を制御するものである。すなわち、制御部
2は、電源スイッチ36がオンされて測定開始スイッチ
37がオンされると、上下の各検出ユニット6、7の発
光素子21、31に動作指令を与えるとともにパルスモ
ータ10を駆動させ、各受光素子26、33および各マ
イクロスイッチ29からの各電気信号が与えられると、
これらの信号に基づいてパルスモータ10の駆動を制御
し、かつ上下の各検出ユニット6、7で検出された各検
出信号が与えられると、これに基づいて検出データ(パ
ルスモータ10のパルス数)を割り出し、この検出デー
タに基づいて演算回路でレンズ3の厚さを演算処理する
ようになっている。
As shown in FIG. 1, the control unit 2 includes a display unit 35, a power switch 36, a measurement start switch 37, a CPU, an arithmetic circuit (not shown), etc.
It controls the entire measuring device. That is, when the power switch 36 is turned on and the measurement start switch 37 is turned on, the control unit 2 gives an operation command to the light emitting elements 21 and 31 of the upper and lower detection units 6 and 7 and drives the pulse motor 10. , When each electric signal from each light receiving element 26, 33 and each micro switch 29 is given,
When the drive of the pulse motor 10 is controlled based on these signals and the respective detection signals detected by the upper and lower detection units 6 and 7 are given, the detection data (the number of pulses of the pulse motor 10) based on this Is calculated, and the thickness of the lens 3 is calculated by a calculation circuit based on the detected data.

【0013】次に、図6を参照して、この厚さ測定装置
の測定フローについて説明する。測定を開始する前に
は、予め、基準物体(図示せず)を用いて校正(較正)
作業を行なう。すなわち、載置台4上に基準物体を載置
し、この基準物体の厚さデータを制御部2に入力してお
く。そして、上部検出ユニット6および下部検出ユニッ
ト7を各原点P1、P2に配置する。ここで言う原点P
1、P2とは、測定開始位置のことであり、昇降体11
のリミット板11aが測定開始位置検出素子14に対応
し、かつリミット円板12のスリット孔12aが回転位
置検出素子13に対応した位置である。なお、各原点P
1、P2間の距離Lは常に一定である。このような状態
で、パルスモータ10を駆動させて昇降体11を上下方
向に移動させることにより、上部検出ユニット6でその
原点P1から基準物体の上面までの距離をパルスモータ
10のパルス数として検出するとともに、下部検出ユニ
ット7でその原点P2から基準物体の下面までの距離を
パルスモータ10のパルス数として検出する。そして、
これらの検出データを制御部2で演算して測定データを
算出し、この測定データと予め入力された基準物体の厚
さデータとを比較して校正処理をする。なお、この後
は、基準物体の厚さデータを基に比例計算で被測定物の
厚さを算出する。
Next, the measurement flow of this thickness measuring device will be described with reference to FIG. Before starting measurement, calibrate using a reference object (not shown) in advance.
Do the work. That is, the reference object is placed on the mounting table 4, and the thickness data of the reference object is input to the control unit 2. Then, the upper detection unit 6 and the lower detection unit 7 are arranged at the respective origins P1 and P2. Origin P here
1 and P2 are measurement start positions, and the lifting body 11
The limit plate 11a corresponds to the measurement start position detecting element 14, and the slit hole 12a of the limit disc 12 corresponds to the rotational position detecting element 13. In addition, each origin P
The distance L between 1 and P2 is always constant. In such a state, the pulse motor 10 is driven to move the lifting / lowering body 11 in the vertical direction, so that the upper detection unit 6 detects the distance from the origin P1 to the upper surface of the reference object as the number of pulses of the pulse motor 10. At the same time, the lower detection unit 7 detects the distance from the origin P2 to the lower surface of the reference object as the number of pulses of the pulse motor 10. And
The detection data is calculated by the control unit 2 to calculate measurement data, and the measurement data is compared with the thickness data of the reference object input in advance to perform the calibration process. After that, the thickness of the measured object is calculated by proportional calculation based on the thickness data of the reference object.

【0014】このようにして、校正処理が行なわれた後
は、ステップS1でレンズ3が搬入され、ステップS2
でレンズ3が載置台4上に位置決めされると、測定開始
スイッチ37をオンさせて測定を開始する。すると、ス
テップS3に進んで上下の各検出ユニット6、7の原点
P1、P2を確認する。すなわち、ステップS3では昇
降体11のリミット板11aが測定開始位置検出素子1
4に対応し、かつリミット円板12のスリット孔12a
が回転位置検出素子13に対応しているか否かを確認す
る。これらが確認されない場合には確認されるまでパル
スモータ10を駆動させる。そして、確認されたときに
は、ステップS4に進んでパルスモータ10を正転駆動
させて昇降体11を降下させ、ステップS5に進む。
After the calibration process is performed in this way, the lens 3 is carried in at step S1, and step S2.
When the lens 3 is positioned on the mounting table 4 with, the measurement start switch 37 is turned on to start the measurement. Then, in step S3, the origins P1 and P2 of the upper and lower detection units 6 and 7 are confirmed. That is, in step S3, the limit plate 11a of the lifting body 11 is moved to the measurement start position detecting element 1
4 and slit holes 12a of the limit disk 12
Check whether or not corresponds to the rotational position detecting element 13. If these are not confirmed, the pulse motor 10 is driven until they are confirmed. When it is confirmed, the process proceeds to step S4 to drive the pulse motor 10 in the normal direction to lower the lifting body 11, and the process proceeds to step S5.

【0015】ステップS5では上部検出ユニット6がレ
ンズ3の上面を感知したか否かを判断する。すなわち、
上部検出ユニット6が昇降体11と共に降下して、発光
素子21からのレーザ光線がレンズ3の上面で反射さ
れ、この反射されたレーザ光線を光ファイバ25の先端
部27から導入して受光素子26に導き、このレーザ光
線を受光素子26が受光したか否かを判断する。そし
て、ステップS5で上部検出ユニット6がレンズ3の上
面を感知したときは、上部検出ユニット6の原点P1か
らレンズ3の上面の反射点までの距離aをパルスモータ
10のパルス数として測定し、ステップS6に進んで上
部検出ユニット6の検出動作を停止させる。
In step S5, it is determined whether or not the upper detection unit 6 has sensed the upper surface of the lens 3. That is,
The upper detection unit 6 descends together with the lifting / lowering body 11, the laser beam from the light emitting element 21 is reflected on the upper surface of the lens 3, and the reflected laser beam is introduced from the tip portion 27 of the optical fiber 25 to receive the light receiving element 26. Then, it is judged whether or not the light receiving element 26 receives this laser beam. When the upper detection unit 6 detects the upper surface of the lens 3 in step S5, the distance a from the origin P1 of the upper detection unit 6 to the reflection point on the upper surface of the lens 3 is measured as the number of pulses of the pulse motor 10, In step S6, the detection operation of the upper detection unit 6 is stopped.

【0016】そして、ステップS7に進んでパルスモー
タ10を逆転駆動させて昇降体11を上昇させ、ステッ
プS8に進む。ステップS8では下部検出ユニット7が
レンズ3の下面を感知したか否かを判断する。すなわ
ち、上述と同様に、下部検出ユニット7が昇降体11と
共に上昇して、発光素子31からのレーザ光線がレンズ
3の下面で反射され、この反射されたレーザ光線を光フ
ァイバ32の先端部34から導入して受光素子33に導
き、このレーザ光線を受光素子33が受光したか否かを
判断する。そして、ステップS8で下部検出ユニット7
がレンズ3の下面を感知したときは、下部検出ユニット
7の原点P2からレンズ3の下面の反射点までの距離b
をパルスモータ10のパルス数として測定し、ステップ
S9に進んで下部検出ユニット7の検出動作を停止させ
るとともに、パルスモータ10を正転駆動させて昇降体
11を降下させ、上下の各検出ユニット6、7を原点P
1、P2に復帰させる。
Then, in step S7, the pulse motor 10 is driven in the reverse direction to raise the elevating body 11, and the process proceeds to step S8. In step S8, it is determined whether or not the lower detection unit 7 has detected the lower surface of the lens 3. That is, similarly to the above, the lower detection unit 7 rises together with the lifting body 11, the laser beam from the light emitting element 31 is reflected on the lower surface of the lens 3, and the reflected laser beam is directed to the tip portion 34 of the optical fiber 32. Is introduced into the light receiving element 33, and it is determined whether or not this laser beam is received by the light receiving element 33. Then, in step S8, the lower detection unit 7
When the lower surface of the lens 3 is sensed, the distance b from the origin P2 of the lower detection unit 7 to the reflection point on the lower surface of the lens 3
Is measured as the number of pulses of the pulse motor 10, the detection operation of the lower detection unit 7 is stopped in step S9, and the pulse motor 10 is driven to rotate in the forward direction to lower the elevating body 11 to detect the upper and lower detection units 6 respectively. , 7 as origin P
1. Return to P2.

【0017】この後、ステップS10に進んで演算処理
を行なう。すなわち、ステップS10では、各検出ユニ
ット6、7の原点P1、P2間の距離Lから、上部検出
ユニット6の原点P1とレンズ3の上面の反射点との間
の距離aおよび下部検出ユニット7の原点P2とレンズ
3の下面の反射点との間の距離bを差し引くことによ
り、レンズ3の厚さT{=L−(a+b)}を基準物体
の厚さデータに基づく比例計算で算出する。このように
して、算出された厚さデータはステップS11で表示部
35に表示され、ステップS12で測定を終了する。そ
して、ステップS13で載置台4からレンズ3を取り外
し、ステップS14でレンズ3が搬出される。
After that, the process proceeds to step S10 to perform arithmetic processing. That is, in step S10, from the distance L between the origins P1 and P2 of the detection units 6 and 7, the distance a between the origin P1 of the upper detection unit 6 and the reflection point on the upper surface of the lens 3 and the lower detection unit 7 of the lower detection unit 7. By subtracting the distance b between the origin P2 and the reflection point on the lower surface of the lens 3, the thickness T {= L- (a + b)} of the lens 3 is calculated by proportional calculation based on the thickness data of the reference object. The thickness data calculated in this manner is displayed on the display unit 35 in step S11, and the measurement ends in step S12. Then, the lens 3 is removed from the mounting table 4 in step S13, and the lens 3 is unloaded in step S14.

【0018】なお、ステップS5およびステップS8で
各検出ユニット6、7がレンズ3の上下の各面を感知し
ないときには、ステップS15に進んで各検出ユニット
6、7を原点P1、P2に復帰させ、ステップS16で
表示部35に測定エラーを表示させてステップS17に
進む。このステップS17では、例えばステップS5で
上部検出ユニット6がレンズ3の上面を検出できずに降
下し過ぎて、光ファイバ25の先端部27がレンズ3の
上面に当接し、これにより取付部材23がコイルバネ2
8のバネ力に抗して時計方向に回動してマイクロスイッ
チ29をオンさせ、このマイクロスイッチ29によって
パルスモータ10が停止された場合などのときに、パル
スモータ10の停止などのエラー状態を解除する。この
後、ステップS3に戻り、測定開始スイッチ37がオン
されるまで待機状態となる。
When the detection units 6 and 7 do not sense the upper and lower surfaces of the lens 3 in steps S5 and S8, the process proceeds to step S15 to return the detection units 6 and 7 to the origins P1 and P2. In step S16, the measurement error is displayed on the display unit 35, and the process proceeds to step S17. In this step S17, for example, in step S5, the upper detection unit 6 cannot detect the upper surface of the lens 3 and descends too much, and the tip end portion 27 of the optical fiber 25 comes into contact with the upper surface of the lens 3, whereby the mounting member 23 is removed. Coil spring 2
When the micro switch 29 is turned on by rotating clockwise against the spring force of 8, and the pulse motor 10 is stopped by the micro switch 29, an error condition such as the stop of the pulse motor 10 is detected. To release. After that, the process returns to step S3, and stands by until the measurement start switch 37 is turned on.

【0019】このように、この厚さ測定装置では、各検
出ユニット6、7の発光素子21、31からのレーザ光
線が反射される仮想反射点における反射側近傍に光ファ
イバ25、32の各先端部27、34を配置したので、
測定時に各検出ユニット6、7がレンズ3に向けて移動
して発光素子21、31からのレーザ光線がレンズ3の
上下の各面で反射されると、この反射されたレーザ光線
を確実に光ファイバ25、32の各先端部27、34か
ら導入することができ、導入したレーザ光線を光ファイ
バ25、32によって確実に受光素子26、33に導く
ことができる。このため、受光素子26、33がレンズ
3の反射点から離れていても気温や気圧などの周辺環境
の影響を受けずに反射されたレーザ光を正確に感知する
ことができ、したがって環境が一定の特殊な測定室内で
測定しなくても精度の高い測定ができる。この場合、特
に光ファイバ25、32の先端部27、34は、発光素
子21、31側の半分がレーザ光線と平行な平面に形成
され、残りの半分が傾斜面に形成されて遮光マスク27
aで覆われているから、レンズ3で反射されたレーザ光
線のうち、不必要なレーザ光線を傾斜面の遮光マスク2
7aで遮断することができ、このためレーザ光線の反射
位置を極めて正確に検出することができる。因みに、ボ
ールねじ9のねじピッチが2mmで、パルスモータ10
が1000パルスで1回転する分解能であれば、原点P
1、P2からレンズ3の各面までの距離a、bの測定精
度は±2μm程度となり、レーザスポットの直径(0.
03mm)などを考慮しても、測定精度は±5μm程度
と高いものとなる。また、この厚さ測定装置では、載置
台4の上方に上部検出ユニット6を配置し、載置台4の
下方に下部検出ユニット7を配置し、上部検出ユニット
6でその原点P1からレンズ3の上面までの距離a、お
よび下部検出ユニット7でその原点P2からレンズ3の
下面までの距離bをそれぞれ測定しているので、メニス
カスレンズのように表裏面が平行でない曲面形状の被測
定物でも精度の高い測定ができる。
As described above, in this thickness measuring device, the tips of the optical fibers 25 and 32 are located near the reflection side at the virtual reflection point where the laser beams from the light emitting elements 21 and 31 of the detection units 6 and 7 are reflected. Since the parts 27 and 34 are arranged,
When the detection units 6 and 7 move toward the lens 3 at the time of measurement and the laser beams from the light emitting elements 21 and 31 are reflected by the upper and lower surfaces of the lens 3, the reflected laser beams are reliably emitted. It can be introduced from the respective tip portions 27, 34 of the fibers 25, 32, and the introduced laser beam can be reliably guided to the light receiving elements 26, 33 by the optical fibers 25, 32. Therefore, even if the light receiving elements 26 and 33 are apart from the reflection point of the lens 3, the reflected laser light can be accurately sensed without being affected by the surrounding environment such as the temperature and the atmospheric pressure, and therefore the environment is constant. Highly accurate measurement is possible without having to measure in a special measurement room. In this case, in particular, in the tip end portions 27 and 34 of the optical fibers 25 and 32, half of the light emitting elements 21 and 31 side is formed in a plane parallel to the laser beam, and the other half is formed in an inclined surface so that the light shielding mask 27 is formed.
Since it is covered with a, unnecessary laser beams among the laser beams reflected by the lens 3 are shielded by the light shielding mask 2 having an inclined surface.
It can be blocked by 7a, so that the reflection position of the laser beam can be detected extremely accurately. By the way, when the ball screw 9 has a screw pitch of 2 mm, the pulse motor 10
Is the resolution of one revolution with 1000 pulses, the origin P
The measurement accuracy of the distances a and b from P1, P2 to each surface of the lens 3 is about ± 2 μm, and the diameter of the laser spot (0.
(03 mm) and the like, the measurement accuracy is as high as about ± 5 μm. Further, in this thickness measuring device, the upper detection unit 6 is arranged above the mounting table 4, and the lower detection unit 7 is arranged below the mounting table 4, and the upper detection unit 6 moves from the origin P1 to the upper surface of the lens 3. To the lower surface of the lens 3 from the origin P2 by the lower detection unit 7, the accuracy of even a curved surface-shaped object such as a meniscus lens whose front and back surfaces are not parallel is measured. High measurement is possible.

【0020】なお、上記実施例では、上下の各検出ユニ
ット6、7の原点P1、P2を設定するために、ボール
ねじ9の側方に測定開始位置検出素子14、上限位置検
出素子15、および下限位置検出素子16を配置した
が、これに限らず、例えば載置台4の上面を基準面とし
て、この基準面から上部検出ユニット6を上昇させる際
に、パルスモータ10のパルス数を予め設定しておくこ
とにより、上下の各検出ユニット6、7の原点P1、P
2を設定するようにしてもよい。このようにすれば、検
出素子14〜16を削減することができ、構造の簡素化
を図ることができる。また、上記実施例では、載置台4
の上下方向にそれぞれ検出ユニット6、7を配置した
が、これに限らず、例えば平凸レンズなどのように少な
くとも片面が平面に形成された被測定物のみを測定する
場合には、載置台4の上方のみに検出ユニット6を配置
した構造でも良い。
In the above embodiment, in order to set the origins P1 and P2 of the upper and lower detection units 6 and 7, the measurement start position detecting element 14, the upper limit position detecting element 15, and the upper limit position detecting element 15 are provided on the side of the ball screw 9. Although the lower limit position detection element 16 is arranged, the number of pulses of the pulse motor 10 is set in advance when the upper detection unit 6 is lifted from the reference plane, for example, with the upper surface of the mounting table 4 as the reference plane. The origins P1 and P of the upper and lower detection units 6 and 7, respectively.
2 may be set. By doing so, the number of detecting elements 14 to 16 can be reduced, and the structure can be simplified. Further, in the above embodiment, the mounting table 4
Although the detection units 6 and 7 are arranged in the up and down direction, respectively, the present invention is not limited to this, and when measuring only an object to be measured having at least one flat surface such as a plano-convex lens, the mounting table 4 is A structure in which the detection unit 6 is arranged only above may be used.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、発光素子からの光線が反射される仮想反射
点における反射側近傍に光ファイバの先端部を配置した
ので、測定時に発光素子からの光線が被測定物で反射さ
れると、この反射された光線を確実に光ファイバの先端
部から導入することができ、導入した光線を光ファイバ
によって確実に受光素子に導くことができる。このた
め、受光素子が反射点から離れていても周辺環境の影響
を受けずに反射された光線を正確に感知することがで
き、環境が一定の特殊な測定室内で測定しなくても精度
の高い測定ができる。また、請求項3記載の発明によれ
ば、載置台の上方に上部検出ユニットを上下方向に移動
自在に配置するとともに、載置台の下方に下部検出ユニ
ットを上下方向に移動自在に配置し、載置台に下部検出
ユニットによる被測定物の検出を可能にするための貫通
孔を設け、上部検出ユニットでその原点から被測定物の
上面までの距離、および下部検出ユニットでその原点か
ら被測定物の下面までの距離を測定するようにしたの
で、メニスカスレンズなどのように表裏面が平行でない
曲面形状の被測定物でも精度の高い測定ができる。
As described above, according to the invention described in claim 1, since the tip of the optical fiber is arranged near the reflection side at the virtual reflection point where the light beam from the light emitting element is reflected, at the time of measurement. When the light beam from the light emitting element is reflected by the object to be measured, this reflected light beam can be reliably introduced from the tip of the optical fiber, and the introduced light beam can be reliably guided to the light receiving element by the optical fiber. it can. Therefore, even if the light receiving element is far from the reflection point, the reflected light beam can be accurately sensed without being affected by the surrounding environment, and the accuracy can be improved even if the measurement is not performed in a special measurement room where the environment is constant. High measurement is possible. According to the third aspect of the present invention, the upper detection unit is movably arranged in the vertical direction above the mounting table, and the lower detection unit is movably arranged in the vertical direction below the mounting table. A through hole is provided on the stand to allow the lower detection unit to detect the object to be measured.The distance from the origin to the upper surface of the object to be measured by the upper detection unit and the object from the origin to the object to be measured by the lower detection unit. Since the distance to the lower surface is measured, highly accurate measurement can be performed even on an object to be measured having a curved surface whose front and back surfaces are not parallel, such as a meniscus lens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の厚さ測定装置の外観正面図。FIG. 1 is an external front view of a thickness measuring device of the present invention.

【図2】図1の測定部の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a measurement unit in FIG.

【図3】図2の正面図。FIG. 3 is a front view of FIG.

【図4】図2の上部検出ユニットの内部構造を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an internal structure of the upper detection unit of FIG.

【図5】図4の光ファイバの先端部を示す拡大図。5 is an enlarged view showing a tip portion of the optical fiber shown in FIG.

【図6】図1の厚さ測定装置の測定フローを示す図。6 is a diagram showing a measurement flow of the thickness measuring device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測定部 2 制御部 3 レンズ 4 載置台 5 昇降装置 6 上部検出ユニット 7 下部検出ユニット 8 貫通孔 21、31 発光素子 25、32 光ファイバ 26、33 受光素子 1 Measuring Section 2 Control Section 3 Lens 4 Mounting Table 5 Lifting Device 6 Upper Detection Unit 7 Lower Detection Unit 8 Through Hole 21, 31 Light Emitting Element 25, 32 Optical Fiber 26, 33 Light Receiving Element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物を載置する載置台と、この載置
台の上方に上下方向に移動自在に配置された検出ユニッ
トとを備え、 前記検出ユニットは、前記被測定物側に向けて一定方向
に光線を照射する発光素子と、この発光素子からの光線
が反射される仮想反射点における反射側近傍に先端部が
配置され、測定時に前記先端部から前記被測定物で反射
された光線を導入して他端部に導く光ファイバと、この
光ファイバで導かれた光線を受光する受光素子とを有す
ることを特徴とする厚さ測定装置。
1. A mounting table on which an object to be measured is mounted, and a detection unit arranged above the mounting table so as to be movable in the vertical direction, the detection unit facing the object to be measured. A light emitting element that irradiates a light beam in a fixed direction, and a tip portion is disposed near the reflection side at a virtual reflection point where a light ray from this light emitting element is reflected, and a light ray reflected by the DUT from the tip portion during measurement. A thickness measuring device, comprising: an optical fiber that introduces and guides the light to the other end, and a light receiving element that receives the light beam guided by the optical fiber.
【請求項2】 請求項1において、前記載置台の上面を
基準面とし、この基準面に対する前記検出ユニットの原
点を設定した後、前記載置台上に前記被測定物を載置し
て前記検出ユニットを前記被測定物に向けて降下させ、
前記発光素子からの光線が前記被測定物で反射されたと
きに、この反射された光線を前記光ファイバを介して前
記受光素子が受光することにより、前記検出ユニットの
原点から前記被測定物の上面における反射点までの距離
を測定し、この測定データに基づいて被測定物の厚さを
算出することを特徴とする厚さ測定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the upper surface of the mounting table is used as a reference surface, and the origin of the detection unit is set with respect to the reference surface, and then the object to be measured is mounted on the mounting table and the detection is performed. Lower the unit toward the DUT,
When the light beam from the light emitting element is reflected by the object to be measured, the light receiving element receives the reflected light beam through the optical fiber, so that the object to be measured is detected from the origin of the detection unit. A thickness measuring device characterized by measuring the distance to a reflection point on the upper surface and calculating the thickness of the object to be measured based on this measurement data.
【請求項3】 請求項1において、前記載置台の上方に
は上部検出ユニットが上下方向に移動自在に配置されて
いるとともに、前記載置台の下方には下部検出ユニット
が上下方向に移動自在に配置され、前記載置台の前記被
測定物が載置される個所には前記下部検出ユニットが前
記被測定物の下面を検出するための貫通孔が設けられ、 前記上部検出ユニットと前記下部検出ユニットを各原点
である測定開始位置に配置させた状態で、前記載置台に
前記被測定物を載置して前記上部検出ユニットと前記下
部検出ユニットを上下方向に移動させることにより、前
記上部検出ユニットでその原点から前記被測定物の上面
までの距離、および前記下部検出ユニットでその原点か
ら前記被測定物の下面までの距離をそれぞれ測定し、こ
れらの測定データに基づいて前記被測定物の厚さを算出
することを特徴とする厚さ測定装置。
3. The upper detection unit according to claim 1, wherein the upper detection unit is vertically movable above the mounting table, and the lower detection unit is vertically movable below the mounting table. A through hole for the lower detection unit to detect the lower surface of the measured object is provided at a position where the measured object is placed on the mounting table, the upper detection unit and the lower detection unit. Is placed at the measurement start position which is each origin, by placing the object to be measured on the mounting table and moving the upper detection unit and the lower detection unit in the vertical direction, the upper detection unit Then, the distance from the origin to the upper surface of the object to be measured and the distance from the origin to the lower surface of the object to be measured are measured by the lower detection unit. The thickness measuring device and calculates the thickness of the object to be measured based.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8125641B2 (en) 2009-03-27 2012-02-28 N&K Technology, Inc. Method and apparatus for phase-compensated sensitivity-enhanced spectroscopy (PCSES)

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US8125641B2 (en) 2009-03-27 2012-02-28 N&K Technology, Inc. Method and apparatus for phase-compensated sensitivity-enhanced spectroscopy (PCSES)

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