JPH11160018A - 非接触測定装置 - Google Patents
非接触測定装置Info
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- JPH11160018A JPH11160018A JP10261059A JP26105998A JPH11160018A JP H11160018 A JPH11160018 A JP H11160018A JP 10261059 A JP10261059 A JP 10261059A JP 26105998 A JP26105998 A JP 26105998A JP H11160018 A JPH11160018 A JP H11160018A
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- G01B2290/65—Spatial scanning object beam
Abstract
(57)【要約】
【課題】 個々の対象点を容易に且つ正確に測定で
き、また大きい対象範囲を分析できる非接触経路及び／
又は振動測定用装置を提供する。 【解決手段】 測定光線が顕微鏡３の光線入射部に結合
されるレーザー干渉計１を使用して、対象１３の光学測
定用、特に経路及び／又は振動測定用装置であって、こ
の装置が測定光線をほぼ平行に移動させる装置１７を有
し、測定光線の結合が顕微鏡３のカメラ接続部７ａを介
して行われること、前記移動装置５、６及び１７が測定
対象１３での光線入射点の移動を起こすこと、及び測定
対象により逆反射されるか、分散された測定光線がカメ
ラ接続部７ａを通って顕微鏡の光線入射部から分離され
る。
き、また大きい対象範囲を分析できる非接触経路及び／
又は振動測定用装置を提供する。 【解決手段】 測定光線が顕微鏡３の光線入射部に結合
されるレーザー干渉計１を使用して、対象１３の光学測
定用、特に経路及び／又は振動測定用装置であって、こ
の装置が測定光線をほぼ平行に移動させる装置１７を有
し、測定光線の結合が顕微鏡３のカメラ接続部７ａを介
して行われること、前記移動装置５、６及び１７が測定
対象１３での光線入射点の移動を起こすこと、及び測定
対象により逆反射されるか、分散された測定光線がカメ
ラ接続部７ａを通って顕微鏡の光線入射部から分離され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その測定光線が顕
微鏡の光線入射部で結合されるレーザー干渉計を使用し
て、測定対象の光学測定、特に経路及び／又は振動を測
定する非接触測定装置に関するもので、本装置は測定光
線をほぼ平行に移動させる装置を有するものである。
微鏡の光線入射部で結合されるレーザー干渉計を使用し
て、測定対象の光学測定、特に経路及び／又は振動を測
定する非接触測定装置に関するもので、本装置は測定光
線をほぼ平行に移動させる装置を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー干渉計は、高解析度の経路又は
振動測定用の理想的な測定装置である。ここでの測定は
純粋に光学的、つまり、非接触で行われる。従って、こ
の方法は、特に、測定対象自体が微小なので、例えば他
の振動測定方法として一般的な加速度センサーを採用で
きない、マイクロ機械、マイクロ電子機器又は微生物の
ような測定対象に最適である。
振動測定用の理想的な測定装置である。ここでの測定は
純粋に光学的、つまり、非接触で行われる。従って、こ
の方法は、特に、測定対象自体が微小なので、例えば他
の振動測定方法として一般的な加速度センサーを採用で
きない、マイクロ機械、マイクロ電子機器又は微生物の
ような測定対象に最適である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような微小な対象
の測定では、測定範囲を顕微鏡で観察し、顕微鏡を利用
して測定点を位置決めすることができるのが望ましい。
これに関しては、測定光線が照明レーンを介して顕微鏡
の光線入射部に結合される装置が知られている。しか
し、照明レーンを介する結合で順守すべき形状条件があ
るため、干渉計と顕微鏡は共同ユニットとしてのみ設計
できる。すなわち、干渉計に加えて、特に照明レーンの
構造に関して使用する干渉計に適合する専用顕微鏡もい
つでも製造しなければならないため、製作費が高くな
り、この装置を使用しにくくしている。
の測定では、測定範囲を顕微鏡で観察し、顕微鏡を利用
して測定点を位置決めすることができるのが望ましい。
これに関しては、測定光線が照明レーンを介して顕微鏡
の光線入射部に結合される装置が知られている。しか
し、照明レーンを介する結合で順守すべき形状条件があ
るため、干渉計と顕微鏡は共同ユニットとしてのみ設計
できる。すなわち、干渉計に加えて、特に照明レーンの
構造に関して使用する干渉計に適合する専用顕微鏡もい
つでも製造しなければならないため、製作費が高くな
り、この装置を使用しにくくしている。
【０００４】請求項１の特徴は、Ａｃｏｕｓｔ． Ｓｏ
ｃ． Ａｍ．８３（４）の開示書類「光分散極微物体の
１０億分の１レベルの振動変位の測定用レーザー干渉顕
微鏡」から出発している。この測定装置では、測定対象
で干渉する２つのレーザー光線を使用している。測定対
象の運動は、観察方向に垂直に（平面内で）測定でき
る。
ｃ． Ａｍ．８３（４）の開示書類「光分散極微物体の
１０億分の１レベルの振動変位の測定用レーザー干渉顕
微鏡」から出発している。この測定装置では、測定対象
で干渉する２つのレーザー光線を使用している。測定対
象の運動は、観察方向に垂直に（平面内で）測定でき
る。
【０００５】このことから、個々の対象点を容易に且つ
正確に測定でき、また大きい対象範囲を分析できる非接
触経路及び／又は振動測定用装置を提供する本発明の課
題は出発している。さらに、コスト高な改造なしに市販
の顕微鏡に使用できる非接触経路及び／又は振動測定装
置が提供されなければならない。
正確に測定でき、また大きい対象範囲を分析できる非接
触経路及び／又は振動測定用装置を提供する本発明の課
題は出発している。さらに、コスト高な改造なしに市販
の顕微鏡に使用できる非接触経路及び／又は振動測定装
置が提供されなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明による非接触測定装置の特徴構成は、特許請
求の範囲の欄の請求項１から１３に記載した通りであ
る。この課題は、本発明では、測定光線の結合が、測定
対象への測定光線入射点の移動を上記移動装置により起
こさせる顕微鏡のカメラ接続部（Ｃマウント）を介して
行われること、及び測定対象によって逆反射又は分散し
た測定光線がカメラ接続部を介して顕微鏡の光線入射部
から分離され、測定システムに戻されることにより、解
決されている。
め、本発明による非接触測定装置の特徴構成は、特許請
求の範囲の欄の請求項１から１３に記載した通りであ
る。この課題は、本発明では、測定光線の結合が、測定
対象への測定光線入射点の移動を上記移動装置により起
こさせる顕微鏡のカメラ接続部（Ｃマウント）を介して
行われること、及び測定対象によって逆反射又は分散し
た測定光線がカメラ接続部を介して顕微鏡の光線入射部
から分離され、測定システムに戻されることにより、解
決されている。
【０００７】ここでは、本発明は次の確認事項から出発
している。顕微鏡と結合されていない従来の干渉計で
は、測定光線の角度調整が、通常、多数の連続した測定
点を利用して実施できる。このため、顕微鏡では、相当
な困難が発生する。すなわち、常に対物レンズを通して
測定光線を当てるため、測定光線が偏向しなければなら
ない点を顕微鏡の内部に置く必要がある。この点は、い
つでも、絶対に正確でなければならない。これをいつで
も実現するとすれば、顕微鏡外部の円形路を移動するも
ので、極端に正確なので非常に高価になる偏向機構を必
要とするだろう。顕微鏡の形状によって偏向点の位置が
必ず違っているので、このようなメカニズムを種々の顕
微鏡に組み込めないだろう。
している。顕微鏡と結合されていない従来の干渉計で
は、測定光線の角度調整が、通常、多数の連続した測定
点を利用して実施できる。このため、顕微鏡では、相当
な困難が発生する。すなわち、常に対物レンズを通して
測定光線を当てるため、測定光線が偏向しなければなら
ない点を顕微鏡の内部に置く必要がある。この点は、い
つでも、絶対に正確でなければならない。これをいつで
も実現するとすれば、顕微鏡外部の円形路を移動するも
ので、極端に正確なので非常に高価になる偏向機構を必
要とするだろう。顕微鏡の形状によって偏向点の位置が
必ず違っているので、このようなメカニズムを種々の顕
微鏡に組み込めないだろう。
【０００８】測定光線の本発明による平行移動によっ
て、測定対象を動かさずに、測定対象の１点だけでな
く、多数の点を含めることができ、この場合、測定光線
を移動させる装置の費用は比較的低い。顕微鏡のカメラ
接続部（Ｃマウント）を介して測定光線を結合すること
によって、実際に、測定光線が接眼レンズを除く顕微鏡
の光学機器全体を通過し、これにより、測定を周知の場
合よりも相当正確に実行できる。
て、測定対象を動かさずに、測定対象の１点だけでな
く、多数の点を含めることができ、この場合、測定光線
を移動させる装置の費用は比較的低い。顕微鏡のカメラ
接続部（Ｃマウント）を介して測定光線を結合すること
によって、実際に、測定光線が接眼レンズを除く顕微鏡
の光学機器全体を通過し、これにより、測定を周知の場
合よりも相当正確に実行できる。
【０００９】さらに、写真又はビデオカメラ用の上記接
続部が規格として大部分の市販顕微鏡に付属しているの
で、このような測定装置を種々の顕微鏡に汎用できると
云う利点もある。通常、規格の接続寸法であればよい。
従って、全体として同一の光学的及び機械的接続条件を
得られる。このことは、接続部のサイズに関してだけで
なく、顕微鏡用光学機器が測定対象から来た光線をカメ
ラ接続部の端部直後の特定平面、すなわち、ビデオカメ
ラを取り付けた場合ＣＣＤチップがある位置で焦点を合
わすと云う事実にも当てはまる。
続部が規格として大部分の市販顕微鏡に付属しているの
で、このような測定装置を種々の顕微鏡に汎用できると
云う利点もある。通常、規格の接続寸法であればよい。
従って、全体として同一の光学的及び機械的接続条件を
得られる。このことは、接続部のサイズに関してだけで
なく、顕微鏡用光学機器が測定対象から来た光線をカメ
ラ接続部の端部直後の特定平面、すなわち、ビデオカメ
ラを取り付けた場合ＣＣＤチップがある位置で焦点を合
わすと云う事実にも当てはまる。
【００１０】特に有利な点は、測定対象によって分散さ
れた光が、送られた光と同一の光路を通って干渉計に戻
され、そこで基準光線と干渉することである。ここで
は、測定光線の方向に移動する測定対象のこのような動
きの部分だけが含まれる（平面外）。これにより、測定
対象に対する測定装置の位置決めに関して多くの利点が
得られる。
れた光が、送られた光と同一の光路を通って干渉計に戻
され、そこで基準光線と干渉することである。ここで
は、測定光線の方向に移動する測定対象のこのような動
きの部分だけが含まれる（平面外）。これにより、測定
対象に対する測定装置の位置決めに関して多くの利点が
得られる。
【００１１】移動装置より、有利な方法で、任意の方
向、適切にはｘ及びｙ方向にある測定対象の点及び／又
は線状の光学走査（スキャン）が可能である。このた
め、測定光線が手動により平行に移動されるか、その移
動を自動的に、例えばコンピュータ制御により実行でき
る。
向、適切にはｘ及びｙ方向にある測定対象の点及び／又
は線状の光学走査（スキャン）が可能である。このた
め、測定光線が手動により平行に移動されるか、その移
動を自動的に、例えばコンピュータ制御により実行でき
る。
【００１２】測定光線を平行に移動させるため、この移
動装置は光線入力部に対してほぼ垂直な横方向に移動で
きるレンズを有する。このレンズの重量が非常に小さい
ので、レンズを非常に迅速に且つ正確に動かせ、能率的
で正確なスキャンが可能である。しかし、光線の平行移
動は、レンズの代わりに鏡によって行える。この鏡は、
多数の相互に一致し、偏向可能で、場合によっては離せ
るものである。
動装置は光線入力部に対してほぼ垂直な横方向に移動で
きるレンズを有する。このレンズの重量が非常に小さい
ので、レンズを非常に迅速に且つ正確に動かせ、能率的
で正確なスキャンが可能である。しかし、光線の平行移
動は、レンズの代わりに鏡によって行える。この鏡は、
多数の相互に一致し、偏向可能で、場合によっては離せ
るものである。
【００１３】必要な調整経路を小さくできるよう、移動
装置を調整するため、測微ねじ、ピエゾ素子又は同様な
ものを使用するのが好適である。ユーザが走査過程を簡
単に実施できるように、ピエゾ素子も自動制御装置に非
常に良好に接続できる。
装置を調整するため、測微ねじ、ピエゾ素子又は同様な
ものを使用するのが好適である。ユーザが走査過程を簡
単に実施できるように、ピエゾ素子も自動制御装置に非
常に良好に接続できる。
【００１４】測定光線を結合するため、測定光線を顕微
鏡の焦点面（中間映像平面）で焦点を合わすことが適切
である。このため、この装置は焦点合わせレンズを有す
ることができる。次に、焦点が合った測定光線は、この
焦点面から顕微鏡の光学機器を通って測定対象に当た
る。
鏡の焦点面（中間映像平面）で焦点を合わすことが適切
である。このため、この装置は焦点合わせレンズを有す
ることができる。次に、焦点が合った測定光線は、この
焦点面から顕微鏡の光学機器を通って測定対象に当た
る。
【００１５】移動装置への光線導入は、光導体、例えば
ガラス光ファイバーの形の導体により、簡単に且つ有利
に実現できる。光波導体の顕微鏡側の端部から、上記焦
点合わせレンズは、その焦点距離に一致する間隔を取っ
て配置されている。この配置により、測定光線が焦点面
で合焦する点は、２つの軸内で横方向に移動可能なレン
ズを移動して動かせる。
ガラス光ファイバーの形の導体により、簡単に且つ有利
に実現できる。光波導体の顕微鏡側の端部から、上記焦
点合わせレンズは、その焦点距離に一致する間隔を取っ
て配置されている。この配置により、測定光線が焦点面
で合焦する点は、２つの軸内で横方向に移動可能なレン
ズを移動して動かせる。
【００１６】特に、測定対象を見ると同時に測定できれ
ば、有利である。このため、測定光線は、部分透過鏡又
は光学カットオンフィルタの形の分光器を介して結合さ
れる。この分光器は、少なくとも顕微鏡用接続部、カメ
ラ用接続部及び測定光線結合用接続部を有するハウジン
グ内に配置するのが好適である。
ば、有利である。このため、測定光線は、部分透過鏡又
は光学カットオンフィルタの形の分光器を介して結合さ
れる。この分光器は、少なくとも顕微鏡用接続部、カメ
ラ用接続部及び測定光線結合用接続部を有するハウジン
グ内に配置するのが好適である。
【００１７】部分透過鏡により、測定光線は顕微鏡の光
線入射部の軸で偏向される。他方、部分透過鏡は、測定
対象からの光線を通過させ、この光線がビデオカメラに
達することができるので、測定対象を見ることができ
る。また、この鏡により、測定対象により反射された測
定光線の一部でもビデオカメラに達すれば、この測定点
もビデオ映像になる。明らかにこの配置は逆にも実施で
きる。この場合、測定光線が鏡を通過し、測定対象から
の垂直な光線が部分透過鏡によりカメラに反射される。
線入射部の軸で偏向される。他方、部分透過鏡は、測定
対象からの光線を通過させ、この光線がビデオカメラに
達することができるので、測定対象を見ることができ
る。また、この鏡により、測定対象により反射された測
定光線の一部でもビデオカメラに達すれば、この測定点
もビデオ映像になる。明らかにこの配置は逆にも実施で
きる。この場合、測定光線が鏡を通過し、測定対象から
の垂直な光線が部分透過鏡によりカメラに反射される。
【００１８】部分透過鏡が周波数選択的な反射率を有す
れば、好適である。この鏡では、可視光線（４５０ｎｍ
〜５５０ｎｍ）の通過率が高いが、測定光線（６３３ｎ
ｍ）に関して通過率が低い。好適には、通過率の値が可
視光線に関して８０％で、測定光線に関して０．２％で
ある。中間に配置された分光器を介する顕微鏡の規定の
焦点面をカメラが利用できなくなるので、カメラで顕微
鏡映像を結ぶために、この場合、他のレンズが装備され
ている。
れば、好適である。この鏡では、可視光線（４５０ｎｍ
〜５５０ｎｍ）の通過率が高いが、測定光線（６３３ｎ
ｍ）に関して通過率が低い。好適には、通過率の値が可
視光線に関して８０％で、測定光線に関して０．２％で
ある。中間に配置された分光器を介する顕微鏡の規定の
焦点面をカメラが利用できなくなるので、カメラで顕微
鏡映像を結ぶために、この場合、他のレンズが装備され
ている。
【００１９】本発明の他の特徴と詳細は、図面による実
施例の説明から判明する。図面は次の通りである。
施例の説明から判明する。図面は次の通りである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１で、顕微鏡３の載物台に測
定対象１３があるのを確認できる。対象１３は、顕微鏡
に組み込まれたランプユニット１２により、顕微鏡分光
器１１と顕微鏡３の対物レンズ１０を通って照明され
る。対象１３により反射された光線は、対物レンズ１０
と場合によっては顕微鏡コリメータレンズ９を通って、
顕微鏡の接眼レンズ又は顕微鏡のカメラ接続部７ａの焦
点面（中間映像面）７に当たる。ここで、光線は照明装
置の顕微鏡分光器１１を通る。カメラ接続部７ａは、対
象１３に対してほぼ垂直な顕微鏡３の上部にある。
面に基づいて説明する。図１で、顕微鏡３の載物台に測
定対象１３があるのを確認できる。対象１３は、顕微鏡
に組み込まれたランプユニット１２により、顕微鏡分光
器１１と顕微鏡３の対物レンズ１０を通って照明され
る。対象１３により反射された光線は、対物レンズ１０
と場合によっては顕微鏡コリメータレンズ９を通って、
顕微鏡の接眼レンズ又は顕微鏡のカメラ接続部７ａの焦
点面（中間映像面）７に当たる。ここで、光線は照明装
置の顕微鏡分光器１１を通る。カメラ接続部７ａは、対
象１３に対してほぼ垂直な顕微鏡３の上部にある。
【００２１】図の右上に、顕微鏡と通常並んで配置され
るレーザー干渉計１が図示されている。ここでは、とり
わけ、基準光線に対する測定光線の光学的周波数変位を
行ういわゆるヘテロダイン干渉計が使用されている。こ
れにより、物体速度の正確な検出が可能である。このよ
うな干渉計は、例えば、完全な内容が参照されているＤ
Ｅ ４４ ２４ ９００ Ａ１から周知である。
るレーザー干渉計１が図示されている。ここでは、とり
わけ、基準光線に対する測定光線の光学的周波数変位を
行ういわゆるヘテロダイン干渉計が使用されている。こ
れにより、物体速度の正確な検出が可能である。このよ
うな干渉計は、例えば、完全な内容が参照されているＤ
Ｅ ４４ ２４ ９００ Ａ１から周知である。
【００２２】光線は、レーザー干渉計１から光ファイバ
ーの形の光導体２により、顕微鏡に導かれる。ファイバ
ーの出力端部４から出た光は、コリメータレンズ５によ
り、平行な２つの光線にされる。焦点合わせレンズ６
が、顕微鏡の焦点面７で平行にされた光線の焦点を合わ
す。さらに、この装置が光線をほぼ平行に移動させる装
置を有することは重要である。図示実施形態では、この
移動装置はコリメータレンズ５、焦点合わせレンズ６並
びに図２及び図３に示す移動メカニズム１７から成る。
ーの形の光導体２により、顕微鏡に導かれる。ファイバ
ーの出力端部４から出た光は、コリメータレンズ５によ
り、平行な２つの光線にされる。焦点合わせレンズ６
が、顕微鏡の焦点面７で平行にされた光線の焦点を合わ
す。さらに、この装置が光線をほぼ平行に移動させる装
置を有することは重要である。図示実施形態では、この
移動装置はコリメータレンズ５、焦点合わせレンズ６並
びに図２及び図３に示す移動メカニズム１７から成る。
【００２３】平行移動の原理は、特に図２から明白であ
る。そこでは、コリメータレンズ５は光学軸に対してほ
ぼ垂直に移動でき、上部位置と下部位置内に示されてい
る。この場合、その時々に、ファイバー端４から出た光
は平行な光線束ａ又はｂに集束し、光学軸に対して特定
の角度で焦点合わせレンズ６に達する。光学軸に対する
この角度は、コリメータレンズ５の位置により決まる。
この角度は、移動メカニズム１７を使用して、コリメー
タレンズ５を横方向に移動して調整できる。従って、図
２では、光線束ａの代わりに、コリメータレンズ５を移
動した後、光線束ｂが焦点合わせレンズ６に導かれる。
る。そこでは、コリメータレンズ５は光学軸に対してほ
ぼ垂直に移動でき、上部位置と下部位置内に示されてい
る。この場合、その時々に、ファイバー端４から出た光
は平行な光線束ａ又はｂに集束し、光学軸に対して特定
の角度で焦点合わせレンズ６に達する。光学軸に対する
この角度は、コリメータレンズ５の位置により決まる。
この角度は、移動メカニズム１７を使用して、コリメー
タレンズ５を横方向に移動して調整できる。従って、図
２では、光線束ａの代わりに、コリメータレンズ５を移
動した後、光線束ｂが焦点合わせレンズ６に導かれる。
【００２４】焦点合わせレンズ６によって、その時々に
発生した平行な光線束、すなわち、ａ又はｂが焦点を合
わせられ、顕微鏡の焦点面７に当たる。この焦点面は、
当たった光線束ａ及びｂが交差して見にくくならないよ
うに、図２では、図１に対して９０°回転して示す。
光学軸に対して垂直にコリメータレンズ５を移動するこ
とにより、このレンズの背後で、平行な光線束の角度が
調整される。平行な光線束は、焦点合わせレンズ６によ
り、平行移動に変換される。光線束ａとｂは、レンズ６
の背後で平行に延びるが、相対して移動する。
発生した平行な光線束、すなわち、ａ又はｂが焦点を合
わせられ、顕微鏡の焦点面７に当たる。この焦点面は、
当たった光線束ａ及びｂが交差して見にくくならないよ
うに、図２では、図１に対して９０°回転して示す。
光学軸に対して垂直にコリメータレンズ５を移動するこ
とにより、このレンズの背後で、平行な光線束の角度が
調整される。平行な光線束は、焦点合わせレンズ６によ
り、平行移動に変換される。光線束ａとｂは、レンズ６
の背後で平行に延びるが、相対して移動する。
【００２５】焦点合わせレンズ６前方で起こる角度調整
に関しては、ファイバー端部４が旋回点である。従っ
て、ファイバー端部は、焦点合わせレンズ６から正確に
その焦点距離分、離れて位置しなければならない。他
方、焦点合わせレンズ６も、光線の焦点合わせのため、
顕微鏡の焦点面７から焦点距離分離れていなければなら
ない。
に関しては、ファイバー端部４が旋回点である。従っ
て、ファイバー端部は、焦点合わせレンズ６から正確に
その焦点距離分、離れて位置しなければならない。他
方、焦点合わせレンズ６も、光線の焦点合わせのため、
顕微鏡の焦点面７から焦点距離分離れていなければなら
ない。
【００２６】図３は、コリメータレンズ５を移動する移
動メカニズム１７を示す。両方のメインアクチュエータ
１７ａを操作すれば、そのつど、内部移動エレメント１
７ｂにより、円錐軸リセットばね１７ｄに抗して円錐軸
１７ｃを移動できる。これにより、円錐軸１７が１つ以
上の円筒形ピン１７ｅを押し、次にこれらの円筒形ピン
１７ｅは円錐軸１７ｃの運動をそれと直角の運動に転換
し、レンズ５用のほぼ正方形の固定ブロックに伝達す
る。この固定ブロックは、円筒形ピン１７ｅそれぞれに
相対する側で、固定ブロックリセットばね１７ｆにより
支持されている。これらのばね１７ｆは、メインアクチ
ュエータ１７ａを内部に回転すれば、前記メカニズムに
より圧縮され、それにより、メインアクチュエータと逆
方向へのレンズ５の横方向移動が起こる。逆に、メイン
アクチュエータ１７ａを外部に回転すれば、レンズ５は
それぞれの固定台リセットばね１７ｆにより、側方へメ
インアクチュエータ１７ａの方向に移動される。２つの
メインアクチュエータの直角配置により、１つの平面内
のレンズ５を任意の方法で移動できる。
動メカニズム１７を示す。両方のメインアクチュエータ
１７ａを操作すれば、そのつど、内部移動エレメント１
７ｂにより、円錐軸リセットばね１７ｄに抗して円錐軸
１７ｃを移動できる。これにより、円錐軸１７が１つ以
上の円筒形ピン１７ｅを押し、次にこれらの円筒形ピン
１７ｅは円錐軸１７ｃの運動をそれと直角の運動に転換
し、レンズ５用のほぼ正方形の固定ブロックに伝達す
る。この固定ブロックは、円筒形ピン１７ｅそれぞれに
相対する側で、固定ブロックリセットばね１７ｆにより
支持されている。これらのばね１７ｆは、メインアクチ
ュエータ１７ａを内部に回転すれば、前記メカニズムに
より圧縮され、それにより、メインアクチュエータと逆
方向へのレンズ５の横方向移動が起こる。逆に、メイン
アクチュエータ１７ａを外部に回転すれば、レンズ５は
それぞれの固定台リセットばね１７ｆにより、側方へメ
インアクチュエータ１７ａの方向に移動される。２つの
メインアクチュエータの直角配置により、１つの平面内
のレンズ５を任意の方法で移動できる。
【００２７】ここで、図示した測微ねじを介した純粋に
機械的な調整の他に、ピエゾ素子による電気機械的調整
も考えることができる。この調整装置は、ピエゾ素子を
円筒形ピン１７ｅの位置に装着するので、原理的には類
似した構造にできる。この素子は、加えられる電圧に応
じて大きいか、小さい力を固定台に作用させ、ピエゾ素
子の制御電圧は、好適には、コンピュータ支援コリメー
タレンズ５の移動及びそれによる測定光線の進行を可能
にするため、ロジックプロセッサと結合できる制御電子
機器を介して発生される。このように、多くの点、例え
ば、網目上に並列した点で、測定対象１３を迅速に且つ
簡単に測定できる。
機械的な調整の他に、ピエゾ素子による電気機械的調整
も考えることができる。この調整装置は、ピエゾ素子を
円筒形ピン１７ｅの位置に装着するので、原理的には類
似した構造にできる。この素子は、加えられる電圧に応
じて大きいか、小さい力を固定台に作用させ、ピエゾ素
子の制御電圧は、好適には、コンピュータ支援コリメー
タレンズ５の移動及びそれによる測定光線の進行を可能
にするため、ロジックプロセッサと結合できる制御電子
機器を介して発生される。このように、多くの点、例え
ば、網目上に並列した点で、測定対象１３を迅速に且つ
簡単に測定できる。
【００２８】測定過程を説明するため、再度、図１に戻
りたい。測定光線はファイバー端４からコリメータレン
ズ５及び焦点合わせレンズ６を介して、上記方法で顕微
鏡の焦点面７に当たるか、この焦点面に垂直な方向に平
行に移動する。ここでは、測定光線は分光器８により偏
向される。この分光器８は、以下で詳細に説明されるよ
うに、観察カメラ１６の同時使用を可能にする。大分部
の顕微鏡と同様に、実施形態では、測定光線は顕微鏡の
焦点面７から顕微鏡の光学機器、すなわち、顕微鏡コリ
メータレンズ９、顕微鏡分光器１１及び対物レンズ１０
を通って測定対象に当たる。この場合、焦点面７の測定
光線の平行移動は、同様に、測定対象１３に当たる測定
点の平行な移動を発生する。もちろん、この移動と測定
点の大きさは顕微鏡光学機器に応じて小さい。
りたい。測定光線はファイバー端４からコリメータレン
ズ５及び焦点合わせレンズ６を介して、上記方法で顕微
鏡の焦点面７に当たるか、この焦点面に垂直な方向に平
行に移動する。ここでは、測定光線は分光器８により偏
向される。この分光器８は、以下で詳細に説明されるよ
うに、観察カメラ１６の同時使用を可能にする。大分部
の顕微鏡と同様に、実施形態では、測定光線は顕微鏡の
焦点面７から顕微鏡の光学機器、すなわち、顕微鏡コリ
メータレンズ９、顕微鏡分光器１１及び対物レンズ１０
を通って測定対象に当たる。この場合、焦点面７の測定
光線の平行移動は、同様に、測定対象１３に当たる測定
点の平行な移動を発生する。もちろん、この移動と測定
点の大きさは顕微鏡光学機器に応じて小さい。
【００２９】測定点１３から、測定光線は反射され、上
記光学装置により再度干渉計で像を結ぶ。すなわち、レ
ンズ５の移動は、光送信部と光受信部を常に同時に移動
させる。測定対象１３が、例えば、振動過程により、測
定光線の方向に移動するか、測定対象が別々の測定点で
別々の高さであれば、このことは干渉計の測定アームの
光学経路の長さ（測定対象への及びその逆の測定光線の
経路長さ）の変化として表われる。これに応じて、干渉
計１内の測定光線及び基準光線の干渉が変化し、測定対
象１３のこの変化を干渉計１で周知の方法で探知でき、
正確に測定できる。
記光学装置により再度干渉計で像を結ぶ。すなわち、レ
ンズ５の移動は、光送信部と光受信部を常に同時に移動
させる。測定対象１３が、例えば、振動過程により、測
定光線の方向に移動するか、測定対象が別々の測定点で
別々の高さであれば、このことは干渉計の測定アームの
光学経路の長さ（測定対象への及びその逆の測定光線の
経路長さ）の変化として表われる。これに応じて、干渉
計１内の測定光線及び基準光線の干渉が変化し、測定対
象１３のこの変化を干渉計１で周知の方法で探知でき、
正確に測定できる。
【００３０】測定対象を動かさずに、多数の測定点の走
査を実現するため、測定光線を顕微鏡３の焦点面で焦点
を合わせ、平行に移動することは重要である。このよう
な焦点面は多数の顕微鏡の接続部で規格として設けられ
ている。通常、このいわゆるＣマウントにビデオカメラ
が接続されると、そのＣＣＤチップが焦点面７に位置
し、それにより、測定対象１３がチップに写される。こ
のように、顕微鏡３の接眼レンズによる方法の代わり
に、ビデオカメラを介して、測定対象１３を観察でき、
場合に応じて、観察過程を記録できる。本発明で必要な
こと、すなわち、測定光線を顕微鏡３のカメラ接続部７
ａでその光線入射部に結合できるような、重要な測定対
象１３の光学測定装置の構造を採用して、本発明はこの
規格カメラ接続部７ａを利用している。従って、同等な
ものだけでなく同一の部品及び光学的配置も種々の顕微
鏡に使用できる。
査を実現するため、測定光線を顕微鏡３の焦点面で焦点
を合わせ、平行に移動することは重要である。このよう
な焦点面は多数の顕微鏡の接続部で規格として設けられ
ている。通常、このいわゆるＣマウントにビデオカメラ
が接続されると、そのＣＣＤチップが焦点面７に位置
し、それにより、測定対象１３がチップに写される。こ
のように、顕微鏡３の接眼レンズによる方法の代わり
に、ビデオカメラを介して、測定対象１３を観察でき、
場合に応じて、観察過程を記録できる。本発明で必要な
こと、すなわち、測定光線を顕微鏡３のカメラ接続部７
ａでその光線入射部に結合できるような、重要な測定対
象１３の光学測定装置の構造を採用して、本発明はこの
規格カメラ接続部７ａを利用している。従って、同等な
ものだけでなく同一の部品及び光学的配置も種々の顕微
鏡に使用できる。
【００３１】ビデオカメラ１６で同時に観察しながら干
渉計１を利用して測定対象１３を測定するため、例え
ば、測定光線を正確に位置決めるため、図１に示す配置
を利用できる。このため、この配置は周波数選択的反射
率を有する分光器８を備えている。この分光器８は、レ
ーザー干渉計の通常の非常に狭い周波数範囲内で反射率
が非常に高いので、ファイバー端４から出た測定光線は
顕微鏡３の光線入射部にほぼ完全に反射される。測定対
象１３で反射された後、測定光線は再度、分光器８から
かなりの部分が干渉計１に逆反射される、しかし、ここ
で、測定光線の約０．２％が分光器８を通る。測定光線
のこの０．２％をビデオカメラ１６の映像として目視で
きるので、測定対象１３のどの位置が測定されたか、確
認できる。測定光線の波長範囲、通常、ヘリウム・ネオ
ン・レーザーにより発生した６３３ｎｍでの高い反射率
の他に、分光器８は約４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの目視可
能光の範囲で反射率が非常に小さい。これによって、目
視可能光の約８０％が送られ、ビデオカメラ１６内で強
光度の映像を発生する。
渉計１を利用して測定対象１３を測定するため、例え
ば、測定光線を正確に位置決めるため、図１に示す配置
を利用できる。このため、この配置は周波数選択的反射
率を有する分光器８を備えている。この分光器８は、レ
ーザー干渉計の通常の非常に狭い周波数範囲内で反射率
が非常に高いので、ファイバー端４から出た測定光線は
顕微鏡３の光線入射部にほぼ完全に反射される。測定対
象１３で反射された後、測定光線は再度、分光器８から
かなりの部分が干渉計１に逆反射される、しかし、ここ
で、測定光線の約０．２％が分光器８を通る。測定光線
のこの０．２％をビデオカメラ１６の映像として目視で
きるので、測定対象１３のどの位置が測定されたか、確
認できる。測定光線の波長範囲、通常、ヘリウム・ネオ
ン・レーザーにより発生した６３３ｎｍでの高い反射率
の他に、分光器８は約４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの目視可
能光の範囲で反射率が非常に小さい。これによって、目
視可能光の約８０％が送られ、ビデオカメラ１６内で強
光度の映像を発生する。
【００３２】上記の本発明による配置では、ビデオカメ
ラ１６のＣＣＤチップが顕微鏡３の焦点面７にもはや位
置しないので、分光器８から送られる光が他のレンズ１
４及び１５を通ってビデオカメラ１６で像を結ぶ。この
ことは、ランプユニット１２により発生した目視可能
光、またレーザー干渉計１の測定光線の伝送された部分
にも当てはまる。コリメータレンズ５、焦点合わせレン
ズ６、分光器８並びに他のレンズ１４及び１５は、適切
に破線で示したハウジング２０に配置される。ハウジン
グ２０は下端部に、Ｃマウント７ａを有する顕微鏡に簡
単に接続できる規格に合致した接続部を有する。さら
に、ハウジング２０は干渉計１の分光器２又はその端部
４用で、また市販のビデオカメラ１６用接続部を有す
る。
ラ１６のＣＣＤチップが顕微鏡３の焦点面７にもはや位
置しないので、分光器８から送られる光が他のレンズ１
４及び１５を通ってビデオカメラ１６で像を結ぶ。この
ことは、ランプユニット１２により発生した目視可能
光、またレーザー干渉計１の測定光線の伝送された部分
にも当てはまる。コリメータレンズ５、焦点合わせレン
ズ６、分光器８並びに他のレンズ１４及び１５は、適切
に破線で示したハウジング２０に配置される。ハウジン
グ２０は下端部に、Ｃマウント７ａを有する顕微鏡に簡
単に接続できる規格に合致した接続部を有する。さら
に、ハウジング２０は干渉計１の分光器２又はその端部
４用で、また市販のビデオカメラ１６用接続部を有す
る。
【００３３】要するに、本発明は、測定対象１３を動か
さずに、測定対象１３で測定点を正確に位置決めること
ができること、さらに測定対象を走査して測定できるこ
と、及び、変更や光学的に新しく装備する必要なしに、
測定に必要な部品をカメラ接続部付のどの市販の顕微鏡
にも接続できる利点を有する。
さずに、測定対象１３で測定点を正確に位置決めること
ができること、さらに測定対象を走査して測定できるこ
と、及び、変更や光学的に新しく装備する必要なしに、
測定に必要な部品をカメラ接続部付のどの市販の顕微鏡
にも接続できる利点を有する。
【図１】非接触振動測定装置を装着した顕微鏡の光線入
射部及び光学エレメトの略図
射部及び光学エレメトの略図
【図２】要部の説明図
【図３】移動装置の移動メカニズムの断面図
１ レーザー干渉計 ３ 顕微鏡 ５、６、１７ 移動装置 ７ａ カメラ接続部 １３ 測定対象
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598126324 ＰＯＬＹＴＥＣＰＬＡＴＺ １‐７， Ｄ‐76337 ＷＡＬＤＢＲＯＮＮ， ＢＵ ＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ ＤＥＵＴＳＣ ＨＬＡＮＤ
Claims (13)
- 【請求項１】 測定光線が顕微鏡（３）の光線入射部に
結合されるレーザー干渉計（１）を使用して、測定対象
（１３）を光学測定する非接触測定装置であって、この
装置が測定光線をほぼ平行に移動させる移動装置（５、
６、１７）を有し、 測定光線の結合が顕微鏡（３）のカメラ接続部（７ａ）
を介して行われること、 前記移動装置（５、６及び１７）が測定対象（１３）で
の光線入射点の移動を起こすこと、及び測定対象により
反射されるか、分散された測定光線がカメラ接続部（７
ａ）を通って顕微鏡の光線入射部から分離されることを
特徴とする非接触測定装置。 - 【請求項２】 レーザー光線が測定光線と基準光線に分
割され、測定が両方の光線の重複により行われることを
特徴とする請求項１に記載の非接触測定装置。 - 【請求項３】 前記光学測定による経路及び／又は振動
測定が測定光線の方向に行われることを特徴とする請求
項１に記載の非接触測定装置。 - 【請求項４】 前記移動装置（５、６及び１７）が、測
定対象（１３）の点状及び／又は線状の光学的走査を可
能にすることを特徴とする先行する請求項１に記載の非
接触測定装置。 - 【請求項５】 前記移動装置（５、６及び１７）が、光
線入射部にほぼ垂直で、横方向に移動できるレンズ
（５）と、特に１つ以上の相互に一致して、偏向可能
で、場合によっては取りはずせる鏡か、平板を有するこ
とを特徴とする先行する請求項１から４のうちいずれか
に記載の非接触測定装置。 - 【請求項６】 前記移動装置（５、６及び１７）が、測
微ねじ（１７ａ）、ピエゾ素子又は同様なものの形のア
クチュエータを有することを特徴とする先行する請求項
１から５のうちいずれかに記載の非接触測定装置。 - 【請求項７】 前記移動装置（５、６及び１７）が、顕
微鏡（３）の焦点面（７）で測定光線の焦点を合わす焦
点合わせレンズ（６）を有することを特徴とする請求項
１に記載の非接触測定装置。 - 【請求項８】 前記移動装置（５、６及び１７）への光
線導入が、分光器（２）を介して行われることを特徴と
する先行する請求項１から７のうちいずれかに記載の非
接触測定装置。 - 【請求項９】 前記移動装置（５、６及び１７）が、顕
微鏡（３）の焦点面（７）で測定光線の焦点を合わす焦
点合わせレンズ（６）を有し、前記焦点合わせレンズ
（６）が、焦点距離に一致する間隔だけ、前記分光器端
部（４）から離れて配置されていることを特徴とする請
求項８に記載の非接触測定装置。 - 【請求項１０】 測定光線の結合が、特に周波数選択反
射率を有する部分透過分光器（８）を介して行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載の非接触測定装置。 - 【請求項１１】 前記分光器（８）が、少なくとも顕微
鏡（３）の接続部、カメラ（１６）用接続部及び測定光
線の結合用接続部を有するハウジング内に配置されてい
ることを特徴とする請求項１０に記載の非接触測定装
置。 - 【請求項１２】 両方のレンズ（５、６）を有する移動
装置が、少なくとも顕微鏡（３）の接続部、干渉計
（１）の測定光線用接続部及び場合によってはカメラ
（１６）用接続部を有するハウジング内に組み込まれて
いることを特徴とする請求項１に記載の非接触測定装
置。 - 【請求項１３】 ハウジング（２０）がさらに、分光器
（８）と、場合によってはカメラ接続用に少なくとも１
つの他のレンズ（１４、１５）を含むことを特徴とする
請求項１２に記載の非接触測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19740678:5 | 1997-09-16 | ||
| DE19740678A DE19740678A1 (de) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | Vorrichtung zur berührungslosen Schwingungsmessung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160018A true JPH11160018A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3924076B2 JP3924076B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=7842504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26105998A Expired - Lifetime JP3924076B2 (ja) | 1997-09-16 | 1998-09-16 | 非接触測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6084672A (ja) |
| EP (1) | EP0908709B1 (ja) |
| JP (1) | JP3924076B2 (ja) |
| DE (2) | DE19740678A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010693A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Polytec Gmbh | 物体の光学的測定を行うための装置及びその装置を用いた測定方法 |
| JP2008082781A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Mitsutoyo Corp | 干渉型表面形状測定装置 |
| JP2008216251A (ja) * | 2007-03-03 | 2008-09-18 | Polytec Gmbh | 光学測定装置 |
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| DE19921374C2 (de) * | 1999-05-10 | 2001-03-29 | Rudolf Groskopf | Vorrichtung zur dreidimensionalen optischen Untersuchung eines Objektes mit Beleuchtung durch eine Lochplatte |
| DE10107210C1 (de) * | 2001-02-16 | 2002-10-10 | Evotec Ag | Mikroskop |
| EP1262734A1 (de) | 2001-06-01 | 2002-12-04 | Dalhoff, Ernst Dr. | Vorrichtung zur berührungslosen Vermessung eines Messojektes, insbesondere zur Distanz- und/oder Schwingungsmessung |
| DE10150934A1 (de) * | 2001-10-09 | 2003-04-10 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren und Anordnung zur tiefenaufgelösten Erfassung von Proben |
| EP1443352B1 (de) * | 2003-01-28 | 2006-04-19 | Polytec GmbH | Optischer Aufbau zum Aufsetzen auf ein Mikroskop für die Vermessung von periodischen Bewegungen einer Mikrostruktur |
| DE102006021557B3 (de) * | 2006-05-08 | 2007-07-12 | Carl Mahr Holding Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten interferometrischen und abbildungsbasierten Geometrieerfassung, insbesondere in der Mikrosystemtechnik |
| DE102007029894A1 (de) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Mikroskop mit zentrierter Beleuchtung |
| US20140320672A1 (en) * | 2013-04-29 | 2014-10-30 | Cooke Optics Limited | Method and Apparatus for Measuring Flange Back Focus and Calibrating Track Length Scales of Photographic Objective Lenses |
| DE112015006081T5 (de) * | 2015-01-30 | 2017-11-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Interferenz-optikvorrichtung, interferenz-beobachtungsvorrichtung und interferenz-beobachtungsverfahren |
| CN104819743B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-05-10 | 杭州电子科技大学 | 一种基于激光感知的多参数检测方法 |
| CN104819769B (zh) * | 2015-04-30 | 2019-05-14 | 杭州电子科技大学 | 一种基于偏振奇点光束激光散斑的振动测量装置 |
| EP3436768A1 (en) | 2016-04-01 | 2019-02-06 | The University of Liverpool | Optical interferometry apparatus and method |
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| DE2102027C2 (de) * | 1971-01-16 | 1982-12-30 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zur optischen Erkennung der Lage von Grenzlinien und Einrichtungen zur Durchfühung des Verfahrens |
| JPS5525602B2 (ja) * | 1973-05-10 | 1980-07-07 | ||
| DE3113090A1 (de) * | 1981-04-01 | 1982-10-21 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | "verfahren und vorrichtung zur schwingungsanalyse eines objekts unter verwendung eines laser-doppler-vibrometers" |
| SU1619023A1 (ru) * | 1988-05-03 | 1991-01-07 | Камский политехнический институт | Способ определени шероховатости поверхности издели |
| DE4106572A1 (de) * | 1991-03-01 | 1992-09-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum beruehrungslosen messen von objektschwingungen mit einem laserstrahl |
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| DE19546860C2 (de) * | 1995-12-15 | 1998-04-30 | Univ Konstanz | Vorrichtung zur Messung der Relativbewegung zwischen einer Sonde und einem Sondenkopf bei der Rastersondenmikroskopie |
| US5880465A (en) * | 1996-05-31 | 1999-03-09 | Kovex Corporation | Scanning confocal microscope with oscillating objective lens |
-
1997
- 1997-09-16 DE DE19740678A patent/DE19740678A1/de not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-09-11 DE DE59812531T patent/DE59812531D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-11 EP EP98117221A patent/EP0908709B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-15 US US09/153,604 patent/US6084672A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-16 JP JP26105998A patent/JP3924076B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2008216251A (ja) * | 2007-03-03 | 2008-09-18 | Polytec Gmbh | 光学測定装置 |
Also Published As
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|---|---|
| DE19740678A1 (de) | 1999-03-18 |
| EP0908709B1 (de) | 2005-02-02 |
| EP0908709A2 (de) | 1999-04-14 |
| DE59812531D1 (de) | 2005-03-10 |
| EP0908709A3 (de) | 2001-09-26 |
| US6084672A (en) | 2000-07-04 |
| JP3924076B2 (ja) | 2007-06-06 |
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