JPS58146804A - 光電式オ−トコリメ−タ - Google Patents

光電式オ−トコリメ−タ

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JPS58146804A
JPS58146804A JP2818682A JP2818682A JPS58146804A JP S58146804 A JPS58146804 A JP S58146804A JP 2818682 A JP2818682 A JP 2818682A JP 2818682 A JP2818682 A JP 2818682A JP S58146804 A JPS58146804 A JP S58146804A
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JP
Japan
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circuit
image
slit
signal
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP2818682A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Mori
英敏 森
Aiichi Ishikawa
愛一 石川
Yutaka Sato
豊 佐藤
Yasushi Oki
裕史 大木
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Kogaku KK filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2818682A priority Critical patent/JPS58146804A/ja
Publication of JPS58146804A publication Critical patent/JPS58146804A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電式オートコリメータ(−関する。
従来の光電式オートコリメータを第1図に基づいて説明
する。
光源1からの光はコンデンサレンズ2を経てターゲット
3を照明する。ターゲット6は例えば紙面に直角方向(
−長手方向を形成されたスリットである。ターゲット3
のスリットを透過した光はハーフミラ−4で反射された
後、ターゲット6の位置を後側焦点位置とする対物レン
ズ5を透過し、平行光束となって反射ミラー13へ向う
。反射ミラー13で反射された光は対物レンズ5.ハー
フミラ−4゜6を透過後、焦点板Z上にターゲット6の
像(本例ではスリット像)を結像する。焦点板7上のタ
ーゲット6の像、すなわちスリ゛ット像は接眼レンズ8
によって観察される。ハーフミラ−6で反射された光は
9反射光路中で焦点板7と等価な位置に配置された振動
スリット9(紙面に直角な、方向に長手方向を有する)
上に結像する。振動スリット9の背後には光電検知器1
0が設けられ、振動スリット9と光電検知器10とは一
体となって光軸とスリットの長手方向と(:各々直交す
る方向へマイクロメータ11にて移動可能になっており
、移動社はマイクロメータ11にて読みとることかでき
る。光電検知器10の出力信号は処理回路12へ入力さ
れ、スリット像の中心と振動スリット9の振動中心との
位置ずれに応じた表示を行なう如く表示器に表示を行な
う。測定は、スリット像の中心と振動スリット9の振動
中心とが一致する表示が得られるまでマイクロメータ1
1を操作し、マイクロメータ11の読み取り値(ユよっ
て反射ミラー13の傾きを知ることができる。
このような構成であったので、従来の光電式オートコリ
メータにおいては、スリット像の中心と振動スリットの
振動中心との位置合わせ動作が必要であるため、操作に
手間がかかった。また、アナログ的(−測定を行なう場
合(二は構造上測定範囲が狭いという欠点があった。さ
らに、振動スリットを正確に移動する機構や、マイクロ
メータとの連動部等、多くの複雑かつ精度の高い機構が
必要であり。
部品加工時2組立時(−多大の労力を必要とした。また
9機械的可動部が多く存在するため。
測定データの再現性や装置の寿命等においても問題があ
った。
本発明の目的は、操作性が向上し、アナログ測定の場合
の測定範囲が広く、かつ廉価長寿命の光電式オートコリ
メータを提供すること(二ある。
以ド1図面(ニボした実施例に基づい(本・蔵開を説明
する。
第2図は本発明の一実施例の要部、すなわち第1図の従
来技術と異なる部分のみを図示した図であり、第6図は
第2図の動作を説明するだめの波形図、第4図はイメー
ジセンサとターゲツト像の関係を示す図、第5図は検出
感度を向上させるた、めのイメージセンサの配置を説明
するための図である。
第1図の振動スリット9の位置にはCCD等で構成され
る一次元のイメージセンサ21が配設されており、その
際イメージセンサ21の向きは、第4図に示した如く、
各エレメントの配列方向がターゲツト像としてのスリッ
ト像6′の長手方向に直交する方向に設定されている。
イメージセンサ21は一端のエレメントから他端のエレ
メントまでスタートパルスに引き続くパルスによって順
次駆動され、各エレメントに対応した信号を時系列的(
二出力する。すなわち、イメージセンサ21は2発振器
22の出力を1/n分周した分周回路26からのクロッ
クパルスを基準にして周知の駆動回路24にて駆動され
る。駆動回路24は、端子Aにスタートパルスを出力し
た後、端子Bにクロックパルスを出力する。
イメージセンサ21から出力される時系列的な測定信号
は、プリアンプ25にて増幅された後、サンプルホール
ド回路26にてサンプルホールドされた。後、ローパス
フィルタ27(二て高周波成分をカットされる。ローパ
スフィルタ27の出力信号は2割算回路28の一入力端
子に入力されると共に、出力端子を割算回路28の他入
力端子に入力されたピークホールド回路29C:入力さ
れる。割算回路28は、−入力端子の信号を他入力端子
の信号で割る如き構成であるので、その出力端子に表わ
れる信号は信号の絶対量(=依存しない一入力端子の信
号に相似の一定振幅の信号となる。すなわち1割算回路
28とピークホールド回路29とで一種の自動利得制御
回路を構成する。ピークホールド回路29の出力信号は
検出範囲制限用コンパレータ51i二人力され、ローパ
スフィルタ27の出力信号があまりに小さい時は割算回
路28の出力信号を後続の回帖(=入力しないように割
算回路28の出力端子(−接続されたアナログスイッチ
30のオン、オフを制御する。アナログスイッチ30を
通過した割算回・路28の出力信号は波形整形用のコン
パレータ52シ:てピーク位置に対応した矩形波(二変
換された後、データセレクタ3乙の制御端子とフリップ
フロップ64のリセット端子Rに入力される。データセ
レクタ′56の入力端子には発振器22の出力と発振器
22の出力をH分周した分周回路35の出力とが入力さ
れており、制御端子に入力される信号によっていずれか
の信号を選択的に出力する。フリップフロップ34は。
セット端子Sに駆動回路24のセット信号が入力される
如く接続されており、セット信号の立ち上iJ(’−て
セットされ、リセット端子Rに入力される矩形波の立ち
下りC二てリセットされる。データセレクタ33にて選
択されたパルスとフリップフロップ64の出力信号はア
ンド回路66に入力され、アンド回路66の出力するパ
ルス数はカウンタ37(二て計数される。カウンタ57
の計数値は・演算回路68に入力される。演算回路68
はまた。デジタルスイッチ69から補正値を入力される
演算回路38は、メモリー指定用の端子Mと演算開始指
定用の端子Nとを有する。演算回路68(二て演算され
た結果は、デジタル表示器40もしくはアナログ表示器
41にて表示される。
このような構成であるから1例えば第1地点に対する第
2地点の傾斜を測定する(二は。
第1地点に反射ミラー16を配置し演算回路68の端子
Mにメモリー指定を行なえば、その時のイメージセンサ
21上のスリット像の位置し応じた値が記憶される。す
なわち、スリット像6′がイメージセンサ21上(−第
4図の如く結像していたとすれば、駆動回路24は第3
図(a)のスタートパルスを端子Aに出力した後2分周
回路26からの第3図(b)の駆動パルスを出力する。
イメージセンサ21は駆動パルスに同期して順次各エレ
メントからの信号を出力する。この信号はスリット像の
結像する位置(ユ対応して第3図(c)の如き信号とな
・る。第3図(c)の信号はサンプルホールド回路26
(二て第6図(a)の信号に変形された後、ローパスフ
ィルタ27(二て第3図(e)の信号となる。第3図(
e)の信号のピークが所定のレベルVref 1よりも
大きければ検出範囲制限用コンパレータ61はアナログ
スイッチ30をオンする。従って1割算回路60の出力
信号は第6図(f)の如く一定のピーク値Hな有する波
形に変換され、さらに波形整形用のコンパレータ62に
て基準電圧Vref2を基準として第6図(g)の信号
に変換される。データセレクタ33は、波形整形用のコ
ンパレータ52の出力がLレベルのときは発振器22を
アンド回路66(二接続し、Hレベルのときは分周回路
35をアンド回路66に接続し、一方。
フリップフロップ34は、スタートパルスによってセッ
トされ波形整形用のコンパレータ32の出力信号の立ち
下がり(二てリセットされるから、その出力信号は第6
図(h)の如くなり、その結果、アンド回路36の出力
パルスは、スタートパルスが生じた時刻t、から波形整
形用のコンパレータ32の出力信号の立ち上゛る時刻t
tまでは周波数f1のパルスを2時刻t2から同信号の
立ち下がる時刻t3までは周波数子のパルスを出力する
こ周波数で1のパルスで計数した場合の時間イメージセ
ンサ21上のスリット像6′の中心位置に対応している
。従って、カウンタ67の計数値を入力した演算回路6
8は、メモリー指定時(二おけるイメージセンサ21上
のスリット像3′の中心位置に対応した値を基準値とし
て記憶できる。
次(二反射ミラー13を第2地点に移動し。
端子Nによって演算開始指定を行なえば、カウンタ37
からは第2地点におけるイメージセンサ21上のスリッ
ト像6′の中心位置に対応した値が得られ、演算回路乙
8は、第2地点(二て得られた値から基準値を減算して
ズレ量lを求め、対物レンズ5の焦点距離fとし9反射
ミラー13の第1地点に対する第2地点の傾き(一対応
した値θをデジタル表示器40に表示せしめる。また、
焦点板3と、イメるため、ディジタルスイッチ39に補
正値を設定可能にしであるので演算回路38は。
〔(第2地点におけるカウンタ37の値)−(基°準値
)〕×〔補正係数〕の演算をし、この値を周率θ(分1
秒読み)に換算しデジタル表示器40に表示する。
また、演算回路38による演算結果(デジタル信号)は
D−A変換機能を有するアナログ表示器41に入力され
るのでアナログ的な表示を得ることもでき、これは工作
機械の載物台の走り精度を測定する時などに連続表示を
行なう場合に有用である。また、測定開始時に反射ミラ
ー13とオートコリメータを設置し、基準位置において
基準であることをスイッチにて指示するのみの操作で従
来の如く測定毎にターゲットとスリット位置を合致させ
る必要がない。
また、前述のとと<DA変換することによりアナログ出
力が全範囲にゎたりえられるので、ステージの走り精度
測定等の連続測定が可能となり、しかも、DA変換のレ
ンジを切換えるのみで任意の測定レンジを設定できる(
従来は振動スリットの振巾の約%の領域。
約5秒の範囲に固定されていた)。
さら(二従来の装置のよう(二純粋なアナログ処理でな
くデジタル的(二出力を得られるので。
振動、空気のゆらぎ等により測定値がばらつく場合、カ
ウント値の積算平均を求める機能を演算回路38に付加
するのみで安定な測定値を容易(二えられる利点がある
。本例ではイメージセンサ21の駆動パルスと、カウン
トパルスの周波数比をnにして内挿して第6図(f)の
ピークを求めているのであるが、測定精度はイメージセ
ンサのエレメントのピッチが細かい程向上する。しかし
ながら、イメージセンサ21のピッチは製造上現在のと
ころ10数μ以上であるので精度向上のためにピッチを
細かくするためには、イメージセンサ21をスリット像
3′に対して第5図のように斜めに設置すれば良い。こ
の場合、イメージセンサの角度が測定精度に直接影響す
るので本来は厳密な位置出しが必要であるが。
本装置では補正演算を行なうことができるので、大まか
な調整をした後9個別C:補正係数を導入することがで
き位置出しの煩わしさを解消できる。また補正演算を行
なわず2発振器を2つ装備し一方の周波数を連続可変シ
ーすること(二よりイメージセンサの駆動パルスとカウ
ントパルスの周波数比の調整をすることにより上述の補
正演算の代わりを成さしめることは容易(−行なえる。
なお2本例ではターゲットとしてスリットを用いたが、
特にスリット(=限定されることはない。
また以上の実施例は暗視野の場合の例であったが、明視
野の場合であっても同様に行なえることは言うまでもな
い。
本発明によれば、実施例の中に述べたごとく操作性が大
きく向上したこと、広範囲にわたって出力かえられるこ
と、調整が容易であること等の利点があるばかりでなく
、光電式マイクロメータ、振動スリット等の機械的可動
部分がないことC二より信頼性の向上が期待でき、さら
に、マイクロメータのネジのピッチ精度、ネジのガタ等
域−より、精度、再現性に影響をうけていたが、これに
対応する誤差としてはイメージセンサのピッチ誤差のみ
で。
この誤差はネジの誤差にくらべ非常に小さく精度、再現
性とも向上することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光電式オートコリメータの説明図。 第2図は第1図の従来技術と異なる部分のみを示した図
。 第6図は第2図の動作を説明するための波形図、第4図
はイメージセンサとターゲツト像の関係を示す図。 第5図は検出感度を向上させるためのイメージセンサの
配置を説明するための図である。 φ 〔主要部分の符号の説明〕 13.   反射ミラー 21、   イメージセンサ 26、   サンプルホールド回路 2Z  ローパスフィルタ 30、   割算回路 62、   波形整形用のコンパレータ36、   デ
ータセレクタ 6Z  カウンタ 68、   演算回路 40、   デジタル表示器 41、   アナログ表示器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光電式オートコリメータにおいて。 反射ターゲツト像の結像位置に該像の位置に応じた電気
    信号を出力するイメージセンサを配設し、該イメージセ
    ンサの出力信号を被検物の傾きC二変換する変換手段と
    該変換手段に接続されて前記傾きを表示する表示手段と
    を設けたことを特徴とする光電式オートコリメータ。
JP2818682A 1982-02-25 1982-02-25 光電式オ−トコリメ−タ Pending JPS58146804A (ja)

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JP2818682A JPS58146804A (ja) 1982-02-25 1982-02-25 光電式オ−トコリメ−タ

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JPS58146804A true JPS58146804A (ja) 1983-09-01

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ID=12241662

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JP2818682A Pending JPS58146804A (ja) 1982-02-25 1982-02-25 光電式オ−トコリメ−タ

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