JPS58146805A - Measuring device of flatness - Google Patents

Measuring device of flatness

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JPS58146805A
JPS58146805A JP2962082A JP2962082A JPS58146805A JP S58146805 A JPS58146805 A JP S58146805A JP 2962082 A JP2962082 A JP 2962082A JP 2962082 A JP2962082 A JP 2962082A JP S58146805 A JPS58146805 A JP S58146805A
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JP
Japan
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flatness
address
image sensor
data
reference plane
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JP2962082A
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Japanese (ja)
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JPS6342724B2 (en
Inventor
Toshiaki Wada
和田 俊朗
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Sumitomo Special Metals Co Ltd
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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
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

Abstract

PURPOSE:To measure flatness with high accuracy without errors, by detecting the interference fringes associated to a plane to be inspected and a reference plane with image sensors, calculating the flatness and correcting the same in accordance with the detection signal corresponding to the correction region on the reference plane. CONSTITUTION:The interference luminous fluxes generated by a plane to be inspected and a reference plane which are disposed in parallel are made incident to image sensors 34, via a total reflection mirror 32 rotated by a pulse motor 42. The video outputs thereof are taken via a head amplifier 46, a peak holding amplifier 55, one of LPFs 56a-56c, a sample holding amplifier 57, and an AD converter 58 into a microcomputer 48. On the other hand, the output of a rotary encoder 41 operating cooperatively with the motor 42 is read into the microcomputer 48 as well. Flatness is calculated from the positions of the bright fringes in the three positions A-C of a mirror 32 and the pitch of the fringes. The results obtained by the comparison between the values detecting the positions of the thin lines provided on the reference plane and the reference value are subjected to correction for deviation and oscillations of the optical systems, whereby the flatness is measured accurately without errors.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体平面の平面度を超精密に1しかも自動的に
測定することを可能とする平面度測定装Wを提案するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention proposes a flatness measuring device W that can measure the flatness of an object plane ultra-precisely and automatically.

磁気記録装置の磁気ヘッドのスライダーUkJKは0.
05声m以下という極めて精密な平面度が要求される趨
勢にある。平面度の非接触測定方法としては光の干渉を
利用した方法が種々存在するものの、上述の如き精度で
の測定を容易且つ安定に行わせる上で、機構部品の精度
、極微調整、測定精度の保守等の点での問題が多く、実
用化されている例は皆無である。
The slider UkJK of the magnetic head of the magnetic recording device is 0.
The trend is for extremely precise flatness of 0.05 m or less to be required. Although there are various methods for non-contact measurement of flatness that utilize optical interference, in order to easily and stably perform measurements with the above-mentioned accuracy, it is necessary to improve the precision of mechanical parts, ultra-fine adjustment, and measurement accuracy. There are many problems with maintenance, etc., and there are no examples of this being put into practical use.

本発111−1は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
って、001μmの精度での平面度測定を自動的に行え
る装置の提供を目的とする。
The present invention 111-1 was developed in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an apparatus that can automatically measure flatness with an accuracy of 001 μm.

まず本発明の測定装置による平面度測定のl1AJl!
11につき説明するか、この原理自体は、本発明者の提
案に係る特願昭53−68674号(特開昭54−15
9258号公報)の「平面度測定方法」の測定原理と同
様である。即ち例えばフィゾー光学干渉系によって、第
1図に示すように被検平面とオプチカルフラット等の参
照平面との干渉縞lを得る。
First, flatness measurement using the measuring device of the present invention l1AJl!
11, or this principle itself is described in Japanese Patent Application No. 53-68674 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-15) proposed by the present inventor.
The measurement principle is the same as that of the "Flatness Measuring Method" in Japanese Patent Publication No. 9258). That is, by using, for example, a Fizeau optical interference system, interference fringes l between the test plane and a reference plane such as an optical flat are obtained as shown in FIG.

この干渉縞1のパターンをその長手方向を干渉縞の縞幅
方向に整合させた1次元のイメージセンナ34によって
、縞方向に相異る3つの位置” # b #Cにて捉え
、所定の明線(又は暗線)の位置a。
This pattern of interference fringes 1 is captured at three different positions in the fringe direction by a one-dimensional image sensor 34 whose longitudinal direction is aligned with the width direction of the interference fringes, and a predetermined brightness is detected. Line (or dark line) position a.

b、c夫々における縞幅方向位置Pa、Pb、Pc及び
縞ピッチPをイメージセンサ出力から検知し、平面度F
を 、=ムXぜ 2n  P    ・・・(1) 但し、λ:干渉光源波長 n:干渉法&(但しここではn寓1) JP=Pbユ汀土ム     ・・・(2)として算出
するものである。
The stripe width direction positions Pa, Pb, Pc and stripe pitch P in b and c are detected from the image sensor output, and the flatness F
Calculate as = mu x ze 2 n p... (1), where λ: interference light source wavelength n: interferometry & (however, n here 1) JP = Pb yuan earth mu... (2) It is something.

そして本発明は外部振動による誤差、光学系の経時的な
狂い等による誤差を排除して高精度の測定を確実ならし
めた平面度測定装置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a flatness measuring device that eliminates errors caused by external vibrations, errors caused by optical system deviation over time, etc., and ensures highly accurate measurement.

以下本発明装置をその実施例を示す図面に基き具体的に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The apparatus of the present invention will be specifically explained below based on drawings showing embodiments thereof.

第2図は本発明装置の外観図、第3図はその光学系のレ
イアクト図である。この光学系は被検物lOをその測定
対象平面10mを上に向けて載置すべき、上下動可能の
サンプルステージ11を除いて内部を遮光したケース1
2内に納められている。
FIG. 2 is an external view of the apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a layout diagram of its optical system. This optical system consists of a case 1 in which the inside is shielded from light except for the vertically movable sample stage 11 on which the object to be measured is placed with its measurement target plane 10 m facing upward.
It is contained within 2.

干渉光源となるHe−Neレーデ(波f/c O,63
28p冑)21けサンプルステージ11の後側に設けた
ケース12の筒状部12a内に出力側を上方にして鉛直
に取付けてあり、レーザビームは光量調整用に設けたN
Dフィルタ22.ビーム拡散レンズ23゜直径20声調
のピンホール24を経て上方に設けた全反射@25に到
るようにしである。全反射鏡25け水平面、鉛直面の双
方に対して45°傾斜させてピンホール24を出た細径
レーザビームをケース12の前方へ水平に反射すぺ〈配
してあり、この反射レーザビームの光路におけるサンプ
ルステージ11の上方には全反射鏡26が水平面、鉛直
面の双方に対して45°傾斜させて、サンプルステージ
11に向けて鉛直にレーザビームを投じるように配して
あり、このレーデビームはいずれも全反射鏡26とサン
プルステージ11との闇に配した対物レンズとしてのア
クロマート27、ハーフミラ28及びオプチカル7クツ
ト29を経てデンプルステージ11に向かうようKしで
ある。ハーフミラ28は水平面、鉛直面の双方に対して
45@傾斜させて、オプチカルフラット29側からの光
、つまりオプチカル7クツト29の参照平面29−と被
検平面10aとによる干渉縞パターンをケース12の左
方へ水平に反射すべく配しである。
He-Ne radar (wave f/c O, 63
The laser beam is mounted vertically in the cylindrical part 12a of the case 12 provided at the rear of the 21-piece sample stage 11 with the output side facing upward.
D filter 22. The beam passes through a pinhole 24 having a diameter of 23 degrees and a diameter of 20 tones, and reaches total reflection @25 provided above. A total of 25 total reflection mirrors are arranged at an angle of 45° with respect to both the horizontal and vertical planes to horizontally reflect the narrow laser beam exiting the pinhole 24 toward the front of the case 12. Above the sample stage 11 in the optical path, a total reflection mirror 26 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to both the horizontal and vertical planes so as to project a laser beam vertically toward the sample stage 11. The radar beams are all directed toward the dimple stage 11 through an achromat 27 as an objective lens, a half mirror 28, and an optical shaft 29 arranged behind the total reflection mirror 26 and the sample stage 11. The half mirror 28 is tilted 45@ with respect to both the horizontal plane and the vertical plane, and the interference fringe pattern caused by the light from the optical flat 29 side, that is, the reference plane 29- of the optical cut 29 and the test plane 10a, is reflected in the case 12. It is arranged to reflect horizontally to the left.

バー7ミ228から反射され走光ビームはケース12の
左右方向及び前後方向の双方に対して45゜傾斜させで
あるハーフミラ31を透過して、鉛直軸回りに水平回転
可能に取付けた全反射鏡32に到り、またハーフミラ3
1に反射されてケース12の正面に設けたピント7−ド
33に到るよう罠なっている。ピント7−ド33け干渉
縞の目視観察及び写真撮影のためのものである。全反射
鏡32の鉛直軸の後方には1次元のイメージセンf34
がその長手方向を鉛直方向にして立設されてお夛、全反
射鏡32をケース12の左右方向及び前後方向の双方に
対して45°傾斜する回動位置になった場合に、イメー
ジセンf34の視野位置が第1図に示すb位置、つまり
これらの光学系によって得られる干渉縞の略中央位置に
在り、全反射鏡32が平面視で時計方向(又は反時計方
向)へ回動すると、イメージセンサ34の視野位置#−
ic位置方向(又lit位置方向)へ偏位することにな
る。
The light beam reflected from the bar 7mi 228 is transmitted through a half mirror 31 that is inclined at 45 degrees with respect to both the left and right directions and the front and back directions of the case 12, and then passes through a total reflection mirror 32 that is mounted so as to be horizontally rotatable around a vertical axis. Finally, Half Mira 3
1 and reaches a focus 7-door 33 provided on the front of the case 12. This is for visual observation and photographing of 33 interference fringes. A one-dimensional image sensor f34 is located behind the vertical axis of the total reflection mirror 32.
is installed with its longitudinal direction vertical, and when the total reflection mirror 32 is in a rotational position tilted by 45 degrees with respect to both the left-right direction and the front-back direction of the case 12, the image sensor f34 When the field of view position is at position b shown in FIG. 1, that is, approximately at the center of the interference fringes obtained by these optical systems, and the total reflection mirror 32 is rotated clockwise (or counterclockwise) in plan view, Field of view position #- of image sensor 34
This results in deviation in the IC position direction (also in the LIT position direction).

全反射鏡32#i適宜の枠体32mに取付けられており
、その下側中央から下方へ延出させた丸軸を回転軸32
bとし、この回転軸32bKFiギヤ32cが嵌着され
ており、下端には図示しない架台に支持された回転エン
コーグ41が連結されてい右。回転エンコーグ41の側
方には出力軸を鉛直にしたパルスモータ42が架台に取
付けられており、その出力軸に嵌着したギヤ42&と前
記ギヤ32cとの闇にはコグドベルト13が掛は回され
ており、パルスモータ42の駆動によって全反射鏡32
を水平回転させるようにしである。全反射鏡32又けそ
の枠体32mの回動域にはこの回動竣成を規定するリミ
ットスイッチ43.44が設けられており、との回動竣
成は前述のようにイメージセンサ34の視野位置が5位
置くある状態から反時計方向及び時計方向へ略々等角度
(10”以下)回動し九位置に定めである。
The total reflection mirror 32#i is attached to an appropriate frame 32m, and the rotary shaft 32 is a round shaft extending downward from the center of the lower side.
b, this rotary shaft 32b is fitted with a KFi gear 32c, and a rotary encoder 41 supported by a frame (not shown) is connected to the lower end. A pulse motor 42 with a vertical output shaft is mounted on a pedestal on the side of the rotary encoder 41, and a cogged belt 13 is hooked and rotated between the gear 42& fitted to the output shaft and the gear 32c. The total reflection mirror 32 is driven by the pulse motor 42.
This is done so that it can be rotated horizontally. Limit switches 43 and 44 are provided in the rotation range of the total reflection mirror 32 and the frame body 32m, and limit switches 43 and 44 are provided to specify the completion of the rotation, and the completion of the rotation is determined by the rotation of the image sensor 34 as described above. From the state where the visual field position is 5 positions, it is rotated counterclockwise and clockwise by approximately equal angles (10'' or less) to the 9th position.

以上の構成から理解されるように干渉光路部、より詳し
くは光束重合せ光学系の検出側の光を回転hT能な全反
射鏡32(プリズムでもよ−)にてイメージセンサ34
へ向かわせる構成としており、全反射@32の回転によ
り縞を読取るべき位置を変更するようにしているのであ
る。
As can be understood from the above configuration, the interference optical path section, more specifically, the light on the detection side of the beam combining optical system is transferred to the image sensor 34 using a total reflection mirror 32 (or a prism) capable of rotating the beam.
The structure is such that the position at which the stripes should be read is changed by rotating the total reflection @32.

而してオプチカルフラット290表面には金属蒸着等の
方決により補正用細線29bが形成されていて、この部
分の反射率が参照平面29鳳の他の部分のそれよりも低
くなるようにしである。補正用細線29bは直線状であ
って、第3図に2点鎖線で示すようにイメージセンサ3
4の位WIjlKてイメージセンサ34の長手方向と直
交する方向にその長手方向が現れるように観察され、そ
の位置がイメージセン4j34の長手方向の一端部寄如
の位置宣し後述するビットアドレスが52より大きい位
置)となるように、オプチカルフラット29上の位置が
定められている。補正用細線29bの長さは全反射鏡3
2が両側の回動域限にある場合もこれがイメージセンサ
に捉えられているだけの寸法にしてあり、またその幅は
イメージセンf34の7オトダイオードのピッチ(実施
例で1j20/1購)よりも少し太き目(例えば30戸
@)として、イメージセン4j34の少くとも1ビツト
にその存在が検知されるように定める。
A fine correction line 29b is formed on the surface of the optical flat 290 by a method such as metal vapor deposition, so that the reflectance of this part is lower than that of other parts of the reference plane 29. . The correction thin line 29b is linear, and as shown by the two-dot chain line in FIG.
It is observed that the longitudinal direction of the image sensor 34 appears in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the image sensor 34, and the bit address to be described later is 52. The position on the optical flat 29 is determined so as to be a larger position). The length of the correction thin line 29b is the total reflection mirror 3
Even when 2 is at the limit of the rotation range on both sides, the size is set so that it is captured by the image sensor, and the width is determined from the pitch of 7 otodiodes of the image sensor f34 (1j20/1 purchase in the example). It is set a little thicker (for example, 30 houses) so that its presence is detected by at least 1 bit of the image sensor 4j34.

なお上述の構成はフィゾー干渉光学系を用いたが、マイ
ケルソン干渉光学系等、他の干渉縞を得るための光学系
も同様に使用できる。その他14゜14i1オプチカル
フラツト29の姿勢調整用のネジ、3#″iケース12
外に設けたレーザ用電源である。
Although the above-mentioned configuration uses a Fizeau interference optical system, other optical systems for obtaining interference fringes, such as a Michelson interference optical system, can be used as well. Others 14゜14i1 Screw for adjusting the posture of optical flat 29, 3#''i case 12
This is an external power source for the laser.

ケース12及びその内部の光学系よりなる測定装置本体
2は振動による測定誤差を排除する丸めに各部を可及的
に堅固に構成してあり、また底面には防振ゴム1111
5を取付ける等の配慮をしである。更に光学系の取付位
置の精度、度は可動部の工作精度等は10声調オーダと
する。J!Kまた、ハーフミラ28,31及びオプチカ
ルフラット29は裏面干渉を回避するために裏面に数度
のチー/(を付したものを用いる。
The measuring device main body 2, which consists of a case 12 and an optical system inside the case 12, has each part rounded to be as solid as possible to eliminate measurement errors caused by vibration, and the bottom surface is equipped with anti-vibration rubber 1111.
Please take precautions such as installing 5. Furthermore, the accuracy of the mounting position of the optical system and the working accuracy of the movable parts shall be on the order of 10 tones. J! Furthermore, the half mirrors 28, 31 and the optical flat 29 are provided with several degrees of chi/( on their back surfaces to avoid rear surface interference.

第4図は本発明装置の電子回路の要部を略示するブロッ
ク図である。この電子回路のうち前述のイメージセンサ
34.回転エンコーダ41.)ぐルスモータ42.その
駆動回路53.リミットスイッチ43.44並びにイメ
ージセンナ34用の駆動回路45及びヘッドアンプ46
、その他若干の操作部材、パイロットランプの外は制御
I14としてそのケース47の内外に取付けられている
FIG. 4 is a block diagram schematically showing the main parts of the electronic circuit of the device of the present invention. Of this electronic circuit, the above-mentioned image sensor 34. Rotary encoder 41. ) Gurus motor 42. Its drive circuit 53. Drive circuit 45 and head amplifier 46 for limit switches 43 and 44 and image sensor 34
, and some other operating members, except for the pilot lamp, are installed inside and outside the case 47 as a control I14.

48は本発明装置のIIJ#・演算の中枢となるマイク
ロコンピュータであってCPU (中央婚理装置)、R
OM (読出し専用メモリ)、RAM(ランダムアクセ
スメモリ)、入出力インター7エース、クロックパルス
発振回路等を備えている0 制御部4の正面Kll壇せたスタートスイッチ49及び
ストップスイッチ50はマイク豐コンピュータ(以下マ
イコンという)48に対して測定の開始及び停止又は中
断を犬々指自する押ボタン式の照光スイッチであ妙、押
込操作によって上記指令をマイコン48に与えると共に
1マイコン48側からの信号にて点灯する。同じく制御
部4の正面に臨ませたディジタルスィッチ51Fiサム
ホイルスイツチ2桁分からなり、その置数内容を被検物
lOの平面度演算対象とするイメージセンナ出力を得べ
き視野を指定するためのデータ、換言すれば位置a、c
を視野とする七きの全反射鏡32の回転角度位置を指示
する丸めのデータとしてマイコン48に与えるものであ
る。前記回転エンコーダ41は全反射鏡32の1°の回
転につき16発のパルスを出力するように構成してあり
、その出力はエンコーダインターフェース52を介して
マイコン48へ読込まれる。反時計方向への回1iiI
J域限、を規定するリミットスイッチ43及び時計方向
への回動域限を規定するリミットスイッチ44の作動状
態はいずれもマイコン48へ読込まれる。
48 is a microcomputer which is the center of IIJ# calculation of the device of the present invention, and includes a CPU (central processing unit), R
The start switch 49 and stop switch 50 on the front panel of the control unit 4 are equipped with OM (read-only memory), RAM (random access memory), input/output interface, clock pulse oscillation circuit, etc. (hereinafter referred to as a microcomputer) 48 is a strange push-button illuminated switch that instructs the microcomputer 48 to start, stop, or interrupt measurement.When pressed, it gives the above commands to the microcomputer 48, and also sends signals from the microcomputer 48 side. Lights up at. The digital switch 51Fi thumbwheel switch, which is also placed in front of the control unit 4, consists of two digits, and the contents of the setting are data for specifying the field of view from which to obtain the image sensor output for which the flatness of the object to be inspected is to be calculated. , in other words, positions a, c
This is given to the microcomputer 48 as rounded data indicating the rotation angle position of the seven-way total reflection mirror 32 whose field of view is . The rotary encoder 41 is configured to output 16 pulses per 1° rotation of the total reflection mirror 32, and its output is read into the microcomputer 48 via the encoder interface 52. Counterclockwise rotation 1iii
The operating states of the limit switch 43 that defines the J range limit and the limit switch 44 that defines the clockwise rotation range are both read into the microcomputer 48.

リミットスイッチ43.44の作動状11Fiマイコン
48によるパルスモータ42の発停制御情報となる◎即
ちイニシャル状跡では全反射@32はリミットスイッチ
43を作動せしめている状態にあリ、この状態でスター
トスイッチ49を押込操作するとマイコン48はモータ
駆動回路53ヘパルスモータ42を正転させて全反射鏡
32を時計方向へ回動させるべき信号を発し、これkよ
る回動が行われて全反射@32がリミットスイッチ44
を作動せしめたり、睨はストップスイッチ50が押込操
作された場合は上述の正転のための信号を断ち、モータ
駆動回路53ヘパルスモーク42を逆転させて、全反射
鏡32を反時計方向へ回動させるべき信号を発し、これ
による回転が行われて一リミットスイッチ43が作動す
るとそ−り駆動回路53への信号が断たれる。
Operation status of limit switches 43 and 44 11 This is the start/stop control information of the pulse motor 42 by the microcomputer 48 ◎In other words, in the initial state, the total reflection @32 is in the state where the limit switch 43 is activated, and it starts in this state. When the switch 49 is pressed, the microcomputer 48 issues a signal to the motor drive circuit 53 to rotate the pulse motor 42 in the normal direction and rotate the total reflection mirror 32 clockwise. Limit switch 44
When the stop switch 50 is activated or the stop switch 50 is pressed, the above-mentioned signal for forward rotation is cut off, the motor drive circuit 53 and the hepal smoke 42 are reversed, and the total reflection mirror 32 is rotated counterclockwise. When the rotation is performed and one limit switch 43 is activated, the signal to the warp drive circuit 53 is cut off.

マイコン48にはイメージセンサ34の視野位置又は全
反射鏡の回動位置特定の九めのカクンタを備えており、
このカクンタは回転エンコーダ41が発する原点パルス
にてクリアされるよう圧しである。この原点パルスは全
反射鏡32がリミットスイッチ43作動位置から少し時
計方向に回動した位置にて得られるように回転軸32b
と回転エンコーダ41とを連結しである。そしでマイコ
ン48け上記カクンタの計数値が90になる全反射!!
32の回動位置Bを、そのときのイメージセンサ出力を
平面度演算に用いるべき視野位置すとし、ディジタルス
イッチ51による置敷をXとすると、カクンタ計数値が
90−x 、 9O−)−1となる2つの回動位置A、
Cを、そのときのイメージセンサ出力を平面度演算に用
いるべき視野位置a、cとする。
The microcomputer 48 is equipped with a ninth kakunta for specifying the field of view position of the image sensor 34 or the rotational position of the total reflection mirror.
This kakunta is pressed so that it is cleared by the origin pulse generated by the rotary encoder 41. The rotation axis 32b is set so that this origin pulse is obtained at a position where the total reflection mirror 32 is slightly rotated clockwise from the limit switch 43 operating position.
and the rotary encoder 41 are connected. Then, the total reflection of the microcomputer 48 makes the count value of the above kakunta 90! !
32 is the field of view position where the output of the image sensor at that time should be used for flatness calculation, and the setting position by the digital switch 51 is X, then the kakunta count value is 90-x, 9O-)-1. Two rotational positions A,
Let C be visual field positions a and c whose image sensor outputs at that time should be used for flatness calculation.

似しXはa−c同寸法を■単位で表わす数値として置敷
され、また回転エンコーダパルスが視野中の0.2簡に
相当するように光学系を構成しているのでx −(X/
2 )+0.2として算出される。上記カタンクの内容
が90+xになった場合にけリミットスイッチ44の作
動を待つまでもなくパルスモータ42を逆転するように
制御が行われる。
Similarity X is set as a value representing the same dimensions a-c in units of ■, and since the optical system is configured so that the rotary encoder pulse corresponds to 0.2 points in the field of view, x - (X/
2) Calculated as +0.2. When the content of the above-mentioned Katank becomes 90+x, control is performed to reverse the pulse motor 42 without waiting for the limit switch 44 to operate.

スイッチ49.50の側方に配され九押ボタン式のスイ
ッチ61は補正モードを指示するために設けられており
、その押込操作によりマイコン48は後述する補正モー
ド動作を行う。
A nine-push button type switch 61 arranged on the side of the switches 49 and 50 is provided for instructing the correction mode, and when pressed, the microcomputer 48 performs a correction mode operation to be described later.

イメージセンサ34けこれによって捉える干渉縞の本数
あたり100ビツト程度のものが望ましい。
It is desirable that the number of interference fringes captured by the image sensor 34 be about 100 bits.

けだし相隣明線(又は暗線)間寸法λ力を1/100の
精度で測定するのであるから、この場合の精度は理論的
に (λ/2 )X(1/100 )◆0.003声−にす
ることができ、実用上での0.011wsの精度を容易
に実現できるからである。従って実施例では10本の干
渉縞を捉える光学系の構成に対して1024ビツトのM
OSセンサを用vhえ。
Since the dimension λ force between adjacent bright lines (or dark lines) is measured with an accuracy of 1/100, the accuracy in this case is theoretically (λ/2) x (1/100) ◆ 0.003 degrees. -, and a practical accuracy of 0.011 ws can be easily achieved. Therefore, in the example, for an optical system configuration that captures 10 interference fringes, M of 1024 bits is required.
Use the OS sensor.

さてマイコン48tiデータ読込の処MK入ると駆動回
路45に対してスタートパルス及びクロックパルスを発
する。駆動回路45はこれを所要レベルにしてイメージ
センサ346C与克る。そうするとイメージセンサ34
は第1ビツトから第1024ビツトまで順次走査されて
、その受光量KJ6じ九しヘルノヒテオ出力を発し、こ
のビデオ出力はヘッドアンプ4.61にて増幅されて制
御部4例のビークホー ルF 増幅器55.ローパスフ
ィルタ56a。
Now, when the microcomputer 48ti enters the data reading process MK, it issues a start pulse and a clock pulse to the drive circuit 45. The drive circuit 45 sets this to a required level to overcome the image sensor 346C. Then the image sensor 34
is sequentially scanned from the 1st bit to the 1024th bit, and the received light amount KJ6 is output as a Hernohitheo output.This video output is amplified by the head amplifier 4.61 and sent to the beak hole F amplifier 55 of the control section 4. .. Low pass filter 56a.

56b又#−156c 、サンプルホールド増幅[15
7及び〜巾コンバータ58を介してマイコン48にディ
ジタルデータとして取込重れゐ。ナンプル、ホールド周
期及びAI/D変換周期は駆動回路45へ与えるクロッ
クパルス周期と整合させである。
56b or #-156c, sample hold amplification [15
The data is input to the microcomputer 48 as digital data via the width converter 58. The number, hold period, and AI/D conversion period are matched with the clock pulse period applied to the drive circuit 45.

ローパスフィルタ56鳳、 56b、 56cは犬々の
遮断周波数が500Hz、 250Hz、 100Hz
と異っており、flJ換スイッチ59によっていずれか
一つが選択されるようKなっている。いずれを選択する
かは雑音の周波数に応じて定めればよい。
The cut-off frequencies of the low-pass filters 56, 56b, and 56c are 500Hz, 250Hz, and 100Hz.
This is different from the above, and one of them is selected by the flJ exchange switch 59. Which one to select may be determined depending on the frequency of the noise.

このようにして取込まれたデータに基き、(1)式に依
る平面度Fの演算が行われ、その結果が制御部4の正面
に設は九4桁の表示装置60に7一単位で小数以下3桁
まで表示されるようにしである。
Based on the data captured in this way, the flatness F is calculated according to equation (1), and the result is displayed in 71 units on a 94-digit display 60 installed in front of the control unit 4. It is set to display up to three decimal places.

第5図は補正モードで動作している場合のマイコン48
の制御内容を示すフローチャートである。
Figure 5 shows the microcomputer 48 when operating in correction mode.
3 is a flowchart showing control details.

この補正モードでの動作は必要[6じて随時性われ、そ
の場合には被検物lOをセットしない状態でスイッチ6
1が押込操作される。マイコン48はこれを検知すると
パルスモータ42を正回転させる。そしてディジタルス
イッチ51の置数内容X(次に行わんとする測定のため
に予め設定されている)を読込み、P@wm9 G−x
、 p、sg90+Xを算出する。これらPIePl及
びB位置を規定するP。
Operation in this correction mode is necessary [6].In that case, the switch 6 must be pressed without setting the test object lO.
1 is pressed. When the microcomputer 48 detects this, it rotates the pulse motor 42 in the forward direction. Then, read the setting value X of the digital switch 51 (preset for the next measurement) and select P@wm9 G-x.
, p, sg90+X are calculated. P defining these PIePl and B positions.

=90を所定レジスタに格納する。パルスモータ42が
回転を開始すると少し遅れて回転エンコーダ41から原
点パルスが入力される。この原点パルス入力によりイメ
ージセンサ34の視野位置を特定するために回転エンコ
ーダ41の出力パルスを計数するカクンタをリセットす
る。そして回転エンコーダ41の出力パルスを計数して
いき、これがレジスタに格納しであるP、になったとこ
ろでイメージセンサ34よりデータ読込を行い、ボトム
アドレスP、 bottcmの計算(後述)を行う。ボ
トムアドレスとは補正用細線29bを捉えている(イメ
ージセンサ34はオプチカルフラット29の参照平面2
9aからの反射光を捉えているか1細線29bの部分の
み反射率が低く暗くなっている)イメージセンサ34の
ピットアドレス1〜1024である。
=90 is stored in a predetermined register. When the pulse motor 42 starts rotating, an origin pulse is input from the rotation encoder 41 with a slight delay. By inputting this origin pulse, a counter for counting output pulses of the rotary encoder 41 is reset in order to specify the visual field position of the image sensor 34. Then, the output pulses of the rotary encoder 41 are counted, and when the count reaches P, which is stored in the register, data is read from the image sensor 34, and the bottom address P, bottcm is calculated (described later). The bottom address captures the correction thin line 29b (the image sensor 34 captures the reference plane 2 of the optical flat 29).
Only the part of the thin line 29b that captures the reflected light from the image sensor 9a has a low reflectance and is dark) These are pit addresses 1 to 1024 of the image sensor 34.

次K Id P(、= Pl bottom−PIBの
演算を行う〔第6図参照〕。ここにおいてp、 Fi例
えば本発明装置が組み立てられた時点等において予めマ
イコン48のROMに書込まれている基準値であって、
その内容は該時点において細線29bが捉えられるイメ
ージセンサ34のピットアドレス、つまり光学系につき
十分な調整が行われ、また振動がない理想的な状況下で
本来細線29bが捉えられる答のピットアドレスとなっ
ている。
Next, K Id P(, = Pl bottom - PIB is calculated [see Fig. 6]. Here, p, Fi are the standards written in advance in the ROM of the microcomputer 48, for example, at the time when the device of the present invention is assembled, etc.) value,
The content is the pit address of the image sensor 34 where the thin line 29b is captured at that time, that is, the pit address where the thin line 29b would originally be captured under ideal conditions where the optical system is sufficiently adjusted and there is no vibration. It has become.

次いでIPc、Iを予めROMに書込まれている許容誤
差E(例えば2ビツト)と比較し、それ以下である場合
r/i0を、またEを超過する場合は計算値そのままの
Pc1を補正データPctとしてRAM等に格納する。
Next, IPc, I is compared with the tolerance E (for example, 2 bits) written in the ROM in advance, and if it is less than that, r/i0 is used, and if it exceeds E, the calculated value Pc1 is used as correction data. It is stored in RAM etc. as Pct.

史に回転エンコーダ41の出力パルスを計数していきカ
クンタの計数内容がP、になったところで、lit同様
にしてボトムアドレスP、bottomを演算し、更に
P。、を才めこれをRAMK格納する。更にまたカクン
タの計数内容がP3になったところで、同様にPCIを
求めてRAMに格納する。これらPC2+P(3を算出
する1県のPB 、 E #−を同一値を用いる。そし
てパルスモータ42を逆転させ、リミットスイッチ43
が作動したところでパルスモータ42の逆転全停止させ
、一連の補正モード動作を終了する。
As we continue to count the output pulses of the rotary encoder 41, when the count content of the kakunta reaches P, we calculate the bottom address P, bottom in the same manner as in lit, and then P. , and store it in RAMK. Furthermore, when the count content of Kakunta reaches P3, the PCI is similarly obtained and stored in the RAM. The same value is used for PB and E #- of one prefecture to calculate PC2+P(3.Then, the pulse motor 42 is reversed, and the limit switch 43
When the pulse motor 42 is activated, the reverse rotation of the pulse motor 42 is completely stopped, and a series of correction mode operations are completed.

次に測定時の動作、制御につき説明する。第7図はマイ
コン48の制御内容を示す主要プログラムのフローチャ
ートである。スタートスイッチ49が操作されるとパル
スモータ42を正回転させる。
Next, the operation and control during measurement will be explained. FIG. 7 is a flowchart of the main program showing the control contents of the microcomputer 48. When the start switch 49 is operated, the pulse motor 42 is rotated in the forward direction.

そしてディジタルスイッチ51の置数内容Xを読込み、
P、= 90−x、 P@= 90+xを算出する。こ
れらP、、P、及びB位置を規定するP、=90を所定
レジスタに格納する。パルスモータ42が回転全開始す
ると少し遅れて回転エンコーダ41から原点パルスが入
力される。この原点パルス入力によりイメージセンサ3
4の視野位置を特定するために回転エンコーダ41の出
力パルスを肚欽するカクンタをリセットする。そしてイ
メージセンサ34か、)のデータ読込(後述)を行い、
回転エンコーダ41からのパルスが入力されると再びイ
メージセンサ34からのデータ読込を行い、次いでカク
ンタをインクリメントする。これをカクンタの計数内容
がレジスタのPlに一致するまで反復し、Plになった
ときにピークアドレスの計算(後述)を行う。
Then, read the setting value X of the digital switch 51,
Calculate P, = 90-x, P@= 90+x. P,=90 defining these P, , P, and B positions are stored in a predetermined register. When the pulse motor 42 starts full rotation, an origin pulse is input from the rotation encoder 41 with a slight delay. This origin pulse input causes the image sensor 3 to
In order to specify the visual field position of No. 4, a kakunta that suppresses the output pulse of the rotary encoder 41 is reset. Then, data is read from the image sensor 34 (described later).
When a pulse from the rotary encoder 41 is input, data is read from the image sensor 34 again, and then the kakunta is incremented. This process is repeated until the counted contents of the kakunta match Pl of the register, and when Pl is reached, the peak address is calculated (described later).

ピークアドレスとは明線を捉えているイメージセン+j
34のビットのアドレス1〜1024であり、前述のP
、ΔPの算出に用いる情報である。そして算出したピー
クアドレス(明線の数だけ有る)pH。
Peak address is an image sensor that captures bright lines.
34 bit addresses 1 to 1024, and the above-mentioned P
, ΔP. And the calculated peak address (there are as many as the number of bright lines) pH.

Pl2・・・Pa1・・・をRAMに格納する。この場
合には別の2つの@域に格納され、一方t−IP、ノP
の演算に、他方は次のピークアドレスとの対応のために
用いられる。そして回転エンコーダからのパルスが入力
される都度イメージセンサ34からのデータ読込、カク
ンタのインクリメントを行う。そ1てイメージセンサか
ら読込んだデータによりピークアドレスを計算し、これ
を1つ前のピークアドレス計算にて得たピークアドレス
、最初#−1Pu−Pu・・・Phi・・・と比較し、
新規に現れた明線、消滅した明線等に対応するピークア
ドレスに関する履歴をRAMにアドレスと共に格納する
。そしてピークアドレスをRAMに格納し、次に算出さ
れたピークアドレスとの比較データとして用いる。所か
る処理をカクンタ内容がP、になる迄継続する。上述の
如きピークアドレスの順次比較により、明線の同定か行
われる結果、干渉縞パターンが複雑であってもλ/2波
長分相異する相隣明線を誤認混同することはない。
Pl2...Pa1... are stored in the RAM. In this case, it is stored in two separate @ areas, one t-IP, noP
, and the other is used for correspondence with the next peak address. Each time a pulse from the rotary encoder is input, data is read from the image sensor 34 and the kakunta is incremented. First, calculate the peak address using the data read from the image sensor, and compare this with the peak address obtained in the previous peak address calculation, first #-1Pu-Pu...Phi...
A history regarding peak addresses corresponding to newly appearing bright lines, disappearing bright lines, etc. is stored in the RAM together with the addresses. The peak address is then stored in the RAM and used as comparison data with the next calculated peak address. This process is continued until the content of the kakunta becomes P. Bright lines are identified by the sequential comparison of peak addresses as described above, so that even if the interference fringe pattern is complex, adjacent bright lines that differ by λ/2 wavelength will not be mistakenly confused.

而してカウンタ内容がP、になると、PKの場合同様に
ピークアドレスPal I P!t・・・Pti・・・
を算出しこれをRAMに格納する。以下カウンタ内容が
P、になる迄21〜17間と同様の処理を行い、PIに
なると、同様にピークアドレスP11+PM2・・・P
si・・・を算出してこれをRAMに格納する。そして
パルスモータ42をリミットスイッチ43が作動するま
で逆転させる。
Then, when the counter content becomes P, the peak address Pal I P! is reached as in the case of PK. t...Pti...
is calculated and stored in RAM. Thereafter, the same processing as between 21 and 17 is performed until the counter content becomes P, and when it becomes PI, the peak address P11+PM2...P
si... is calculated and stored in RAM. Then, the pulse motor 42 is reversed until the limit switch 43 is activated.

この7i1r、、 P、、 P、でのピークアドレスの
うち共通する明線に関連するものにつき平面度の演算を
行いこれを表示装置60に表示させる。
Among the peak addresses at 7i1r, , P, , P, the flatness is calculated for those related to the common bright line, and this is displayed on the display device 60.

次にイメージセンサからのデータ読込処理について第8
図のフローチャートに基き説明する。回転エンコーダ4
1パルスが入力される等、データ読込開始の所定の条件
が整う左駆動回路45にスタートパルスを与えるべく接
続しである出力ボートをハイレベルにし、所定のカウン
タ[3をセット口、次いでクロックパルスを駆動回路4
5へ発する。このタロツクパルスにて上記カウンタをデ
クリメントし、カウンタ内容が0になったあと上記出力
ボートをローレベルにする。即ちスタートパルスを立下
らせる。ここまでの処理は使用イメージセンサ34がス
タートパルスを受けてから最初のビットの出力を発する
迄の時間遅れ(タロツクパルス3発分)を補償するため
のものである。
Next, we will discuss the process of reading data from the image sensor in Part 8.
The explanation will be based on the flowchart shown in the figure. Rotary encoder 4
To give a start pulse to the left drive circuit 45 where a predetermined condition for starting data reading is met, such as input of 1 pulse, the output port connected to the left drive circuit 45 is set to high level, a predetermined counter [3 is set], and then a clock pulse is input. The drive circuit 4
Send to 5. The counter is decremented by this tarok pulse, and after the counter content becomes 0, the output port is set to low level. That is, the start pulse is caused to fall. The processing up to this point is to compensate for the time delay (equivalent to three tarok pulses) from when the image sensor 34 used receives the start pulse until it outputs the first bit.

次にそのデータ読込の場合に用意されたRAM内エリア
の先頭番地Kをアドレスカウンタにセットし、またカウ
ンタにはイメージセンサ34のビット& 1024をセ
ットする。セしてクロックパルスに同期してイメージセ
ンサ34の出力をA/’I)変換し、変換データをに番
地に格納し、アドレスカウンタをインクリメント、上記
カウンタをデクリメントする。このような処理をカウン
タが。0になるまで継続し、RAMのK −K+102
3番地にデータを格納する。
Next, the starting address K of the area in the RAM prepared for the data reading is set in the address counter, and bit &1024 of the image sensor 34 is set in the counter. The output of the image sensor 34 is converted into A/'I) in synchronization with the clock pulse, the converted data is stored in the address, the address counter is incremented, and the counter is decremented. A counter handles this kind of processing. Continue until it becomes 0, then K - K + 102 in RAM
Store data at address 3.

$9図はピークアドレスの計算のための処理内容を示す
70−チャートである。まず第1のアドレスカウンタに
K(処理対象とする1024のデータを格納したRAM
エリアの先頭番地)+50をセットし、別のカウンタに
け900をセットする。これ1i1024のデータのう
ち上端の51ビツト、下端の124ピツトをデータ処理
対象から外すための処置である。次いで計算したピーク
アドレスを格納するためのRAMエリアの先頭番地を第
2のアドレスカウンタにWとしてセットする。更に算出
ピーク数を計数するためのビークカウンタに0をセット
する。
Figure $9 is a 70-chart showing the processing content for calculating the peak address. First, the first address counter is set to K (RAM storing 1024 data to be processed).
The first address of the area) is set to +50, and another counter is set to 900. This is a measure to exclude the top 51 bits and the bottom 124 bits of the 1i1024 data from data processing targets. Next, the starting address of the RAM area for storing the calculated peak address is set as W in the second address counter. Furthermore, a beak counter for counting the number of calculated peaks is set to 0.

次に第1のアドレスカウンタの番地(最初tfK+50
番l1l(+、 )のデータDATA O及びその次の
番地(最初はに+51番地)のデータDATA 1を読
み出し、両者を比較する。両者が等しい場合(両ピット
の受光レベルが等しい場合を意味する)は第1のアドレ
スカウンタの内容を+1し、またカウンタは−lする。
Next, the address of the first address counter (first tfK+50
Data DATA O at number l1l (+, ) and data DATA 1 at the next address (initially +51 address) are read out and compared. If both are equal (meaning that the light reception levels of both pits are equal), the content of the first address counter is incremented by +1, and the counter is incremented by -1.

そして次の番地について同様の処理を実行する。Then, similar processing is executed for the next address.

これに対してDATA O> DATA 1である場合
(K+、500番目ビットよりに+51番目のビットの
方が暗いことを意味する)は第1のアドレスカウンタの
番地を+1し、またカウンタは−lする。そしてとの状
醗でDATA 1 (K+52番地のデータ)lk、び
DATA O(K+51番地のデータ)を読出して両者
を比較しDATA I > DATA Oでない場合は
番地が大となるに伴い暗くなる傾向を示していることに
なるので同様の処理を反復する。
On the other hand, if DATA O > DATA 1 (K+, meaning the +51st bit is darker than the 500th bit), the address of the first address counter is +1, and the counter is -l. do. Then, read out DATA 1 (data at address K+52) lk and DATA O (data at address K+51) and compare them. If DATA I > DATA O is not true, the data tends to become darker as the address increases. , so repeat the same process.

この過程にあってDATA O< DATA Iとなっ
た場合は次に説明するピーク特定のステップに入る。
During this process, if DATA O<DATA I, the process enters the peak identification step described below.

即ち第1のアドレスカウンタかに+50の場合痩は次々
とインクリメントされていった過程において、DATA
 O< DATA 1となった場合は番地を大としてデ
ータ処理を進めていくに従い明るくなる傾向にあること
になる。この場合も第1のアドレスカウンタを+1し、
カウンタを−1する処理をDATA O> DATA 
1となるまで(つツり最も明るいビットの番地が第1の
アドレスカウンタの内容になるまで)反復し、そのステ
ップでの@1のアドレスカウンタの内容をピークアドレ
スとして、第2のアドレスカウンタにて指示されるRA
Mのアドレス(最初#iK’番地)へ格納する。そして
この第2のアドレスカクンタの内容を+1し、ビ・ノカ
クンタを+1する。そしてDATA O、DATA I
の大小比較を反復していく。以上の処理をカクンタの内
容が0になるまで実行する。
In other words, when the first address counter is +50, DATA is incremented one after another.
If O<DATA 1, the brightness tends to increase as the address increases and data processing progresses. In this case as well, increment the first address counter by 1,
Process to increment the counter by 1 DATA O> DATA
Repeat until the value becomes 1 (that is, until the address of the brightest bit becomes the content of the first address counter), and use the content of the @1 address counter at that step as the peak address to the second address counter. RA instructed by
Store in the address of M (first address #iK'). Then, the content of this second address kakunta is incremented by +1, and the bi-nokakunta is incremented by +1. And DATA O, DATA I
Iteratively compares the size of . The above processing is executed until the content of kakunta becomes 0.

以上のようにして求めたピークアドレスは、イメージセ
ンサ34に−捉えられた干渉縞の明線の中心位置をイメ
ージセンサ34の一端を基準とする位置情報となってい
る。
The peak address obtained as described above is positional information with one end of the image sensor 34 as the center position of the bright line of the interference fringes captured by the image sensor 34.

而して前記補正モードにおけるボトムアドレスの演算は
上述したピークアドレスの演算と、DATA O。
The bottom address calculation in the correction mode is the above-mentioned peak address calculation and DATA O.

DATA 1の関係を逆にして、同様に行われる。即ち
第8図においてDATA O> DATA I ?及び
DATA O< I)ATA 1 ?の条件を逆にした
処理が行われる。
The same procedure is performed by reversing the relationship of DATA 1. That is, in FIG. 8, DATA O> DATA I? and DATA O< I) ATA 1 ? Processing is performed with the conditions reversed.

つまり[)ATA O> DATA Iの条件が成立し
た(番地が大となると暗くなる)あと、DATA O<
 DATA Iの条件が成立したClkも暗いビットの
番地が第1のアドレスカクンタの内容になった)ときに
1その第1のアドレスカクンタの内容をボトムアドレス
として所定レジスタに格納するのである。ボトムアドレ
スは1本の細線29bに対応して1つじか存在しないの
で第8図に示す第2アドレスカクンタ、ピークカクンタ
に関する処理は不要であること#″i言うまでもない。
In other words, after the condition of [)ATA O> DATA I is satisfied (the larger the address, the darker the address), DATA O<
When the address of the dark bit of CLK (for which the DATA I condition is met becomes the content of the first address kakunta), the content of the first address kakunta is stored in a predetermined register as the bottom address. Since there is only one bottom address corresponding to one thin line 29b, it goes without saying that the processing regarding the second address kakunta and peak kakunta shown in FIG. 8 is unnecessary.

なおこの実施例では明線を利用して平面度を求めること
としているが、暗線を利用する場合は上述した如きボト
ムアドレスの演算が行われることになる。
In this embodiment, the flatness is determined using the bright line, but when the dark line is used, the bottom address calculation as described above will be performed.

さてこの実施例では前述のようにして求めたピークアド
レスpHrP12・・・Ptl・・・、P□、P7.・
・・Pl1 ’・・、P31 r Pst・・・Psi
・・・を平面度算出のだめのデータとするが、P、= 
90− x−P3= 9’0 + xの間において中途
で現れ又は消滅した明線(例えば第1図の最下の実線で
表される明線)#−i処理対象から外される。
Now, in this example, the peak addresses pHrP12...Ptl..., P□, P7.・
...Pl1'..., P31 r Pst...Psi
... is the data for flatness calculation, P, =
A bright line that appears or disappears midway between 90-x-P3=9'0+x (for example, the bright line represented by the bottom solid line in FIG. 1) #-i is excluded from the processing target.

これ1−t0tI述のようにピークアドレス算出後に、
回転エンコーダの出力パルス1つ分前に算出したピーク
アドレスとの比較により識別され、RAMKその履歴情
報が付される。
After calculating the peak address as described in 1-t0tI,
It is identified by comparing it with the peak address calculated one output pulse ago from the rotary encoder, and its history information is attached to the RAMK.

即ち、最新のピークアドレスをP 1.1. P 4.
 z・・・Pj、m(mはピークカクンタの計数値)と
し、回転エンコーダの出力1つ分前のピークアドレスを
P jl、 1 + P j−1,*・・・とする。そ
して第1O図に示すようにまず(町、x = PI、t
 )/4= Poとして縞ピッチPの±1/4を算出し
、これ以下であることを縞同定の条件とする。
That is, the latest peak address is P1.1. P4.
Let z...Pj, m (m is the count value of the peak kakunta), and let the peak address one output before the rotary encoder be P jl, 1 + P j-1, *.... Then, as shown in Figure 1O, first (town, x = PI, t
)/4=±1/4 of the fringe pitch P is calculated as Po, and the condition for fringe identification is that it is less than this.

そしてPH,+とP5−s、le Pj−’+”夫々と
の差ノPieΔP、を算出し、Poより小さい組合せの
縞を同一のものとして同定する。PL ’とPI−t、
sが同定された場合はP 3−r、 *が消滅したもの
として記憶され、又は平面度演算に必要なしとして放置
される。以下k(−2,3・m)番目のピークPj、k
KつきPl−t、 k−sPj−1,k +  Pj”
l、に犬々との差ΔPk−1、ノPk、  ノPkや、
を求め、これがP0以下となる組合せの縞を同一のもの
として同定する。
Then, calculate the difference PieΔP between PH,+ and P5-s, le Pj-'+'', and identify the combinations of stripes smaller than Po as the same.PL' and PI-t,
If s is identified, P 3-r, * is stored as having disappeared, or is left as unnecessary for flatness calculation. The following k (-2, 3 m)th peak Pj, k
Pl-t with K, k-sPj-1,k + Pj”
The difference between l and the dog is ΔPk-1, ノPk, ノPk,
is determined, and combinations of stripes for which this value is less than or equal to P0 are identified as the same stripe.

而してピークアドレスPIS # PIt・・・P、ビ
・・、Pl1 * Pl1・・・Pyl・・・及びP3
□、P8.・・・Pal ’・・のうち、中途での発生
、消滅に係る履歴を有するものを除外すると、その大小
順に組合せた3つ1組の数値が同一の明縞に係るピーク
アドレスとして同定される。従って3つ1組のデータに
より(1)式に従って下記のよ平面度F = (F+ 
+ Ft + ・・・+ Fm−t )/(m  1 
)似し、mは視野位置a、 b、 cに共通の槁の飲上
掲の式において、Fle Ft・・・の乗数の分母Lr
1(1)式のPに相当し、また分子は(1)式又は(2
)式のΔPに相当する。このPの算出には視野位置すで
のデータのみを用いており、また略々同時的に相itI
復して得られるデータを用りるので光学系のずれ、騒動
等による補正を必要とはしない。これに対してΔPの算
出には視野位置a、b、c夫々におけるデータが用いら
れるから、各視野位置における光学系の狂い、又は視野
位置による振動の影響のる場合はこれらの補正値がFの
演算Kii実質的に影響を与えないことは勿論である。
Therefore, the peak address PIS # PIt...P, Bi..., Pl1 * Pl1...Pyl... and P3
□, P8. ...Pal'..., excluding those that have a history of occurrence and disappearance midway through, a set of three numbers combined in order of magnitude will be identified as a peak address related to the same bright stripe. . Therefore, using a set of three data, the flatness F = (F+
+ Ft + ...+ Fm-t )/(m 1
), and m is the denominator Lr of the multiplier of Fle Ft... in the above formula common to visual field positions a, b, and c.
1 corresponds to P in formula (1), and the molecule corresponds to formula (1) or (2
) corresponds to ΔP in the equation. In calculating this P, only data on the field of view position is used, and almost simultaneously it
Since the data obtained by resetting is used, there is no need for correction due to deviation of the optical system, disturbance, etc. On the other hand, since the data at each of the visual field positions a, b, and c are used to calculate ΔP, if there is a deviation in the optical system at each visual field position or an influence of vibration due to the visual field position, these correction values will be Of course, the calculation of Kii has no substantial influence.

以上のようにして算出した千面膚FFi表示装置60に
表示される。なおF1〜F、、のうち最大値と最小値と
はF算出の際には使用しないこととするのがよい。この
場合にtfmの数が2以下のときにエラーを表示させる
。また16以上の場合にもデータに信頼性なし又は異常
であるとしてエラー表示を行わせる。
The thousand-faced skin FFi calculated as described above is displayed on the display device 60. Note that the maximum value and minimum value among F1 to F, , are preferably not used when calculating F. In this case, an error is displayed when the number of tfm is 2 or less. Also, if the number is 16 or more, the data is deemed unreliable or abnormal and an error is displayed.

以上のように本発明に係る平面度測定装置は、被検平面
と、参照平面とに関連する干渉縞を得、該干渉縞に基い
て被検平面の平面度を測定する装置において、 if前記参照乎而面含み、干渉縞を生成させるべく配さ
れた光学系と、 干渉縞を捉えるためのイメージセンナと、イメージセン
サ出力に基き平面度を演算するデータ処理部とを備え、 it前前記参照開面は反射率が異る補正用領域を局部的
に設けてあり、 また前記データ処理部は前記補正用領域を特定するイメ
ージセンサ出力情報を基準情報と比較して補正情報を求
め、前記平面度の演算に際し補正情報を参照するように
構成したものであるから、外部振動による誤差、光学系
の経時的な狂いなどによって測定精度が低下することを
排除でき0.01)Illlの精度での平面度測定を実
現できる。しかもこの測定は自1的に行われ、補正モー
ドの操作も極めて簡便である。
As described above, the flatness measuring device according to the present invention obtains interference fringes related to a test plane and a reference plane, and measures the flatness of the test plane based on the interference fringes. It includes an optical system arranged to generate interference fringes, an image sensor for capturing the interference fringes, and a data processing unit that calculates flatness based on the image sensor output, as described above. The open surface is locally provided with correction regions having different reflectances, and the data processing unit compares the image sensor output information specifying the correction region with reference information to obtain correction information, and Since it is configured to refer to the correction information when calculating the degree, it is possible to eliminate the decrease in measurement accuracy due to errors due to external vibrations, deviations of the optical system over time, etc. Flatness measurement can be achieved. Moreover, this measurement is performed automatically, and the operation of the correction mode is extremely simple.

更に上述の如き精度を得るための機構部品或は組付けの
精度け10p陶オーグで足り、使用時の極微調整1面倒
な保守等は全く不要である。更に干渉縞パターン読取の
ための1次元イメージセンサの視野走IFはこれを光路
中間に介在させた光学手段(実施例では全反射鏡)の回
転によって行う構造としているのでイメージセンナを堅
固に固定し得、振動、その他によるノイズ、従って誤;
¥要因が排除できる。また上記光学手段についても視野
走査を回転運動にて行わせるのでその0T動部を容易に
高精度で製作し得、且つその回転運動も安定的に行われ
る。
Furthermore, in order to obtain the above-mentioned accuracy, a 10-piece ceramic auger is sufficient for the precision of mechanical parts or assembly, and there is no need for ultra-fine adjustment or troublesome maintenance during use. Furthermore, the field scanning IF of the one-dimensional image sensor for reading the interference fringe pattern is constructed by rotating an optical means (a total reflection mirror in the embodiment) interposed in the middle of the optical path, so the image sensor is firmly fixed. noise due to noise, vibration, etc., and therefore errors;
The ¥ factor can be eliminated. Furthermore, since the field of view scanning of the optical means is performed by rotational movement, the 0T moving part thereof can be easily manufactured with high precision, and the rotational movement thereof can also be performed stably.

更に測定領域をディジタルスイッチ等の置数手段にて簡
単に設定でき、被検物或はピントフード33にて観察さ
れる干渉縞パターンに応じたf!4域を選択指示する上
で極めて便宜であることは勿論、この置数手段にて設定
したm域の測定に応じた補正ができるので高精度測定−
を可能とする上で好ましい。
Furthermore, the measurement area can be easily set using a number setting means such as a digital switch, and the f! Not only is it extremely convenient for selecting and instructing the four regions, but it also allows for high-precision measurement because it can be corrected according to the measurement of the m region set by this number setting means.
This is preferable in that it enables

以上詳述したように本発明は測定精度、使用の便宜性及
び製造の面で画期的な平面度測定装置を提供することを
可能とし、本発明が超精密平面度測定技術に寄与する処
は多大である。
As detailed above, the present invention makes it possible to provide a flatness measuring device that is innovative in terms of measurement accuracy, convenience of use, and manufacturing, and the process by which the present invention contributes to ultra-precision flatness measurement technology. is huge.

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

図面は本発明の実施例を示すものであって、第1図は測
定原理の説明図、第2図は本発明装置の外観図、第3図
は光学系のレイアクト図、第4図は電子回路のブロック
図、第5図は補正モード時のフローチャート、第6図は
補正モード説明のための模式図、第7図乃至第10図は
マイコンによる演算、制御の70−チャートである。 21・・・He−Neレーデ 28,31・・・ハーフ
ミラ29・・・オプチカル7ラツト 29b・・・補正
用細線32・・・全反射鏡 34・・・イメージセンサ
 41・・・回転エンコーダ 42・・・パルスモータ
 48・・・マイコン 51・・・ディジクルスイッチ
56a、56b、56c・・・ローパスフィルタ特 許
 出 願 人   住友特殊金属株式会社代理人 弁理
士  河 野 登 犬 J 4          J/、         
 J4a          b          
c第 67 算8図
The drawings show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is an explanatory diagram of the measurement principle, Fig. 2 is an external view of the apparatus of the present invention, Fig. 3 is a layout diagram of the optical system, and Fig. 4 is an electronic diagram. A block diagram of the circuit, FIG. 5 is a flowchart in the correction mode, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the correction mode, and FIGS. 7 to 10 are 70-charts of calculations and control by the microcomputer. 21... He-Ne radar 28, 31... Half mirror 29... Optical 7 rat 29b... Thin line for correction 32... Total reflection mirror 34... Image sensor 41... Rotary encoder 42. ...Pulse motor 48...Microcomputer 51...Disicle switch 56a, 56b, 56c...Low pass filter patent applicant Sumitomo Special Metals Co., Ltd. agent Patent attorney Noboru Kono Inu J 4 J/,
J4a b
c No. 67 Calculation 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 l、 被検平面と、参照平面とに関連する干渉縞を得、
該干渉縞に基いて被検平面の平面度を測定する装置にお
いて、 前記参照平面を含み、干渉縞を生成させるべく妃された
光学系と、 干渉縞を捉えるためのイメージセンサと、イメージセン
サ出力に基き平面度を演算するデータ処理部とを備え、 前記参照平面には反射率が異る補正用領域を局部的に設
けてあり、 また前記データ処理部は前記補正用領域を特定するイメ
ージセンサ出力情報を基準情報と比較して補正情報を求
め、前記平面度の演算に際し補正情報を参照するように
構成したことを特徴とする平面度測定装置。
[Claims] l. Obtaining interference fringes related to a test plane and a reference plane;
An apparatus for measuring the flatness of a test plane based on the interference fringes, comprising: an optical system including the reference plane and configured to generate interference fringes; an image sensor for capturing the interference fringes; and an image sensor output. a data processing unit that calculates flatness based on the reference plane; correction areas having different reflectances are locally provided in the reference plane, and the data processing unit includes an image sensor that specifies the correction area. A flatness measuring device characterized in that the output information is compared with reference information to obtain correction information, and the correction information is referred to when calculating the flatness.
JP2962082A 1981-12-25 1982-02-24 Measuring device of flatness Granted JPS58146805A (en)

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DE19823247238 DE3247238A1 (en) 1981-12-25 1982-12-21 FLATNESS MEASURING DEVICE

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6197555A (en) * 1984-10-19 1986-05-16 Tokyo Optical Co Ltd Surface inspecting device
EP3869527B1 (en) * 2020-02-18 2022-07-27 Schaltbau GmbH Switching device with at least two extinguishing areas communicating with each other

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EP3869527B1 (en) * 2020-02-18 2022-07-27 Schaltbau GmbH Switching device with at least two extinguishing areas communicating with each other

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JPS6342724B2 (en) 1988-08-25

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