JPS61142407A - Optical displacement measuring device - Google Patents

Optical displacement measuring device

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JPS61142407A
JPS61142407A JP26583284A JP26583284A JPS61142407A JP S61142407 A JPS61142407 A JP S61142407A JP 26583284 A JP26583284 A JP 26583284A JP 26583284 A JP26583284 A JP 26583284A JP S61142407 A JPS61142407 A JP S61142407A
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JP
Japan
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optical
unit
light
optical unit
observation
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JP26583284A
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Japanese (ja)
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JPH0315128B2 (en
Inventor
Osamu Koizumi
小泉 統
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0315128B2 publication Critical patent/JPH0315128B2/ja
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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
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material

Abstract

PURPOSE:To enable non-contactig measurement of lens, by arranging a pair of 1st and 2nd optical units at the bottom and on the top of a specimen with the specimen located in-between in such a way than each center line of 3-dimensional optic angle is possessed incommon and installing a means for detecting relative distance along the common center line of the 2nd unit relative to the 1st unit. CONSTITUTION:A pair of 1st and 2nd optical unit 26, 27 are arranged on the and bottom of a specimen with the specimen 18 located in-between in such a way that a center 28 of the 3-dimentional optic angle is possessed in common. And, an optical axis of the specimen 18 is oriented in the proper order on a line 28 for fastening, and by allowing the unit 26 to displace forward and backward relative to the surface 18A, an image developing unit 22 is observed with an observation optical system 24 and slits 13A, 13B of indicating marks 12A, 12B are brought coincidence on the unit 22. Then, a beam of light from projecting and reflecting optical systems 20A, 20B of the unit 26 intersects the surface 18A. Similarly, by allowing the unit 27 to dispalce by a displacing means 31, the beam of light is mode to intersect the surface 18B. At this moment, when a distance between the both units 26,27 is read out from output of a counter 34B in a displacement detecting means 34, the result represents non other than thickness of the specimen 18.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、光学式変位測定装置に係り、特に、レンズ
等の厚さを非接触で測定するための光学式変位測定装置
の改良に関する。 I従来の技v/i】 従来、レンズの厚さを測定づるための手段としては、マ
イクロメータ等が用いられていたが、これは金属製のス
ピンドルを直接レンズ表面に接触させるために、該レン
ズ表面を傷付は易く、又、f、レンズの測定には利用で
きないという問題点があった。 又、これらレンズの厚さを測定するための他の好適な測
定機はなかった。
The present invention relates to an optical displacement measuring device, and more particularly to an improvement in an optical displacement measuring device for non-contactly measuring the thickness of a lens or the like. I Conventional Technique v/i Conventionally, a micrometer or the like has been used as a means to measure the thickness of a lens. There was a problem that the lens surface was easily damaged, and it could not be used for measuring f and lenses. Also, there were no other suitable measuring instruments for measuring the thickness of these lenses.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、レンズ等の厚さを非接触で測定することかできる
光学式変位測定装置を提供することを目的とする。 又、この発明は、軟弱物等の、測定機の測定子を接触さ
せることができないもの、あるいは複雑形状物であって
、測定機の測定子を、測定個所に到達させることが不可
能なもの等を非接触で測定できるようにした光学式変位
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-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical displacement measuring device that can measure the thickness of a lens or the like in a non-contact manner. This invention also applies to objects that cannot be contacted with the probe of a measuring device, such as soft objects, or objects with complex shapes that make it impossible for the probe of a measuring device to reach the measuring point. It is an object of the present invention to provide an optical displacement measuring device that can measure the following in a non-contact manner.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明は、光源からの光線をスリット等の指標、半透
過反射手段及び対物レンズを通して測定物の表面に立体
視角をもって照射し、前記半透過反射手段を通った光線
が前記表面において反射されて生じる反射光を、前記半
透過反射手段により反射させ、且つ、該反射光を同一の
光軸に導く2つの投影反射光学系と、核内−の光軸上の
同一の結像部に前記指標の重像を形成させるようにする
観測光学系と、を含む光学ユニットを一対備え、これら
一対の第1及び第2の光学ユニットを前記測定物を間に
して、前記立体視角の各々の中心線を共有するように該
測定物の下方及び上方に配置すると共に、前記第1の光
学ユニットを固定し、゛且つ、前記第2の光学ユニット
を、前記共有の中心線に沿って上下方向に相対移動可能
に保持するユニット移動手段と、前記測定物を前記第1
及び第2の光学ユニットの間の位置で上下方向位置可変
に保持する測定物保持手段と、前記第2の光学ユニット
の前記共有の中心線上に沿った相対距離を検出する変位
検出手段と、を設けることによけ上記目的を達成するも
のである。 又、前記第1及び第2の光学ユニットにおける各々の観
測光学系の光入路を略鉛直方向の同一の光軸上に整列さ
せて、観測光学系を1つとして上記目的を達成するもの
である。 又、前記第1の光学ユニットと前記1つの観測光学系と
の間に配置される第2の光学ユニットに、該観測光学系
の前記光入路上に配置され、両光学ユニットから前記観
測光学系に至る光線を重畳させるための重畳用半透過反
射手段を39けることにより上記目的を達成するもので
ある。 又、前記重畳用半透過反射手段を、前記光入路から側方
へ退避可能とすることにより上記目的を達成するもので
ある。 又、前記観測光学系における前記結像部は平行平面板と
され、該観測光学系は該平行平面板上の結像を目視する
接眼レンズを備えることにより上記目的を達成するもの
である。
In this invention, light rays from a light source are irradiated onto the surface of a measurement object through an index such as a slit, a transflective means, and an objective lens at a stereoscopic viewing angle, and the light rays that have passed through the semi-transmissive reflective means are reflected on the surface. two projection reflection optical systems that reflect the reflected light by the semi-transparent reflection means and guide the reflected light to the same optical axis; a pair of optical units including an observation optical system for forming a superimposed image, and the pair of first and second optical units are used to measure the center line of each of the three-dimensional viewing angles with the object to be measured between them. The first optical unit is disposed below and above the measurement object so as to be shared, and the first optical unit is fixed, and the second optical unit is relatively moved in the vertical direction along the shared center line. unit moving means for holding the object to be measured;
and a measuring object holding means for holding the object in a vertically variable manner at a position between the second optical unit and a displacement detecting means for detecting a relative distance along the shared center line of the second optical unit. The above objective can be achieved regardless of the provision of the above. Further, the above object is achieved by aligning the light input paths of each of the observation optical systems in the first and second optical units on the same optical axis in a substantially vertical direction so that the observation optical systems become one. be. Further, a second optical unit disposed between the first optical unit and the one observation optical system is disposed on the light entrance path of the observation optical system, and the observation optical system The above object is achieved by providing a superimposing transflective means for superimposing the light rays reaching . Further, the above object is achieved by making the superimposing transflective means retractable laterally from the light entrance path. Further, the imaging section in the observation optical system is a parallel plane plate, and the observation optical system achieves the above object by being provided with an eyepiece for viewing the image formed on the parallel plane plate.

【作用】[Effect]

この発明において、下側に固定された第1の光学ユニッ
トは下方から、又、上方に上下方向移動自在に設けられ
た第2の光学ユニットは上方からそれぞれ測定物の上面
及び下面に立体視角をもって光線を照射し、それらの反
射光から、指標が、測定物の両表面上にあることを確認
し、この状態での両光学ユニット間の相対距離に基づい
て、測定物の厚さを測定するものであって、測定物を保
持する測定物保持手段は、上下方向移動自在であって、
測定物の下側面を、前記下側に固定された第1の光学ユ
ニットの照射光線の立体視覚の頂点に合致させて、この
位置で測定物を固定保持し、これに対して上方の第2の
光学ユニットは、測定物の上面に、その照射光線の立体
視覚の頂点が合致するように上下移動される。
In this invention, the first optical unit fixed on the lower side is viewed from below, and the second optical unit provided upwardly and movably in the vertical direction is viewed from above with a stereoscopic viewing angle of the upper and lower surfaces of the object. Irradiates a light beam, confirms from the reflected light that the index is on both surfaces of the object to be measured, and measures the thickness of the object based on the relative distance between both optical units in this state. The measuring object holding means for holding the measuring object is vertically movable,
The lower surface of the object to be measured is aligned with the vertex of the stereoscopic visual field of the irradiated light beam of the first optical unit fixed to the lower side, and the object to be measured is fixedly held at this position. The optical unit is moved up and down so that the apex of the stereoscopic vision of the irradiated light coincides with the top surface of the object to be measured.

【実施例】【Example】

第1図は説明の便宜上、光学系を水平に展開して示した
実施例であり、光源10からの光線をスリットからなる
指標12A、12B、半透過反射手段14A、14B及
び対物レンズ16A、16Bを通して測定物18の表面
に立体視角をもって照射し、前記半透過反射手段14A
、14Bを通った光線が前記測定物18の表面において
反射されて生じる反射光を、前記半透過反射手段14A
114Bにより反射させ、且つ、該反射光を同一の光軸
に導く、2つの投影反射光学系2OA、2゜Bと、前記
同一の光軸上の同一の結像部22に前記指標12A、1
2Bの重像を形成させるようにする観測光学系24と、
を含む光学ユニットを一対備え、且つ、これら一対の第
1及び第2の光学ユニット26.27を前記測定物18
を間にして、前記立体視角2θの各々の中心線28を共
有するように配置すると共に、前記第1及び第2の光学
ユニット26.27を、前記共有の中心線28に沿って
、相対移動可能に保持するユニット移動手段3o、31
と、前記測定物18を前記一対の光学ユニット26.2
7の間の位置に保持する測定物保持手段32と、前記一
対の光学ユニット26.27の前記共有の中心128上
に沿った相対距離を検出する変位検出手段34と、から
光学式変位測定装置を構成したものである。 前記2つの光学ユニット26及び27は、その構成が、
測定物18に対する光線の照射方向が異なることを除け
ば、共通であるので、第1の光学ユニット26の構成を
説明し、且つ、これにおける同一の符号を附することに
よって、第1の光学ユニット27の説明は省略するもの
とする。 第1の光学ユニット26における投影反射光学系2OA
、20Bは、それぞれ、光源10から相反する方向に進
む光線をコンデンサレンズ36A136Bを介して捉え
、これを直角方向に反射して平行光線とする直角プリズ
ム38A、38Bをそれぞれ備えている。 この直角プリズム38A、38Bからの出射光線の平行
な光軸39A、39B上には、前記指標12A、12B
及び前記半透過反iht手段14A、14Bがそれぞれ
配置されている。 前記指標12A、12Bと直角プリズム38A138B
の間にはグリーンフィルタ40A、40Bがそれぞれ配
置されている。 前記指標12A、12Bは第2図及び第3図にそれぞれ
拡大されて示されるように、1本のスリット13A及び
2本のスリット13Bがその中心上に平行に形成された
ものである。 又、これら指標12A、12Bと前記半透過反射手段1
4A、14Bとの間にはコリメータレンズ42A、42
Bがそれぞれ配置されている。 前記半透過反射手段14A、14Bはそれぞれ2個の直
角プリズムをその傾斜面において付合わせて形成された
ものであって、合わせ面が半透過反射面とされている。 この半透過反射面は、指標12A、12B及びコリメー
タレンズ42A、42Bを通過して入射した光線の半分
が通過直進し、且つ、半分が図において幅方向外側即ち
他の半透過反射手段から遠ざかる方向に反射されるよう
に前記光軸39A139Bに対して45゛に配置されて
いる。 前記半透過反射手段14A、14Bを通過した光軸39
A、39B上には、反射プリズム44A、44Bがそれ
ぞれ配置されている。    −これら反射プリズム4
4A、44Bは、半透過反射手段14A、14Bを通過
して入射した光線を2回反射して、前記対物レンズ16
A、16Bを介して前記測定物18の両面に前記中心線
28を中心とする立体視角2θをもって照射するように
されている。 前記一対の半透過反射手段14A、14Bの間の位置に
は、これら半透過反射手段14A、14Bの半透過反射
面において図において内方に反射された光線の光軸上に
、ダハビームスプリッタプリズム46が配置されている
。 このダハビームスプリッタプリズム46は、前2半透過
反射手段14A、14Bの半透過反射面において反射さ
れて入射した光線を重畳して、前記指標12A112B
を通る光軸39A、39Bと平行であって、且つ、両者
の中間位置の光軸47上に光線を出射するように配置さ
れている。 この先軸47上には、直角プリズム48が、その斜辺の
反射面が該光軸47と45゛の角度をもって交差し、且
つ、傾斜面に対向する1面が該光軸47と直交するよう
に配置されている。 前記11測光学系24は、前記直角プリズム48による
反射光軸47A上に配置されたコリメータレンズ49、
平行平面板たる前記結像部22、観測系対物レンズ50
及び接眼レンズ52とから構成されている。 以上が前記第1の光学ユニット26の構成である。 ここで、前記変位検出手段34は、前記第1の光学ユニ
ット26を中心線28に沿って往復動させるユニット移
動手段30及び第2の光学ユニット27を中心線28に
沿って移動させるユニット移動手段31間に取付けられ
、両者の中心線28に沿う移動量に応じてパルス信号を
発生するためのエンコーダ34Aと、このエンコーダ3
4Aから出力されるパルス信号をカウントするカウンタ
34Bを備えている。 又、前記光学ユニット26.27における測定物18を
立体照射するときの立体視角2θは、次のように決定さ
れる。 即ち、対物系の倍率をα、接眼系の倍率をβとした場合
、各光学ユニット26.27における合致精度(焦点深
度)ΔXは、 ΔX −125XΔγ/α・β・sinθ・・・(1)
(Δγ−3o°°とする) この場合、合致精度ΔX−±0.8μ■、α−1,5、
β−30とすると、θは30°即ち立体視角は60°と
なり、従って、±1μ−程度の測定精度を得るためには
、立体視角2θ−50乃至70°とするのがよい。 次に上記実施例において、レンズたる測定物18の厚さ
を測定する場合について説明する。 まず、測定物18を測定物保持手段32により、該測定
物18たるレンズの中心光軸を前記中心線28に整列す
るように保持して同定する。 次に、第1の光学ユニット26を測定物18の一方の表
面18Aに対して進退させて、その観測光学系24によ
って結像部22を観察し、該結像部22上で前記指標1
2A、12Bにおけるスリット13A、13Bが第4図
のように一致するまで第1の光学ユニット26を移動さ
せる。指標12A、12Bが一致した点で、第1の光学
ユニット26の投影反射光学系2OA、20Bから測定
物18の表面18Aに投射される光線が表面18Aにお
いて交差することになる。 次に、前記第1の光学ユニット26と同様に、第2の光
学ユニット27を、ユニット移動手段31によって移動
させつつ測定物18の他方の表面18Bに投影反射光学
系2OA、20Bから光線を投射する。 この場合も前述と同様に、指標12A、12Bが一致す
るまで第2の光学ユニット27を中心線28に沿って移
動させる。 両用標12A、12Bが一致した点は、投影反射光学系
2OA、20Bからの光線が測定物18の他方の表面1
8Bにおいて交差する点である。 この時、前記変位検出手段34におけるカウンタ34B
の出力から、両光学ユニット26.27間の距離を読取
れば−1それが測定物18の厚さとなる。 なお、この場合、測定物18を取除いた状態で、例えば
第2の光学ユニット27における光源10を消灯して、
第1の光学ユニット26の光源10からその投影反射光
学系2OA、20Bにより光線を、第2の光学ユニット
27方向に投射し、これに合せて、第2の光学ユニット
27を中心1128に沿って移動させて、該第2の光学
ユニット27の観測光学系24において、指標12A、
12Bが一致するように調整すると、この時点で、両光
学ユニット26.27間の距離を零、即ち零点設定をす
ることができる。 次に第5図及び第6図に示される組立状態における本発
明の実施例につき説明する。 この実施例は、前記第1図に示される水平展開状態の第
1の光学ユニット26と第2の光学ユニット27を上下
方向に重ねて平行に配置し、両光学ユニット26.27
における光軸47上の直角プリズムを、反射光軸47A
、47Aを共有する2つの直角プリズム48.49とす
ると共に、前記反射プリズム44A、44Bを、第1の
光学ユニット26においては前記測定物18を下方から
照射するように、又、第2の光学ユニット27において
は測定物18を上方から照射するようにそれぞれ配置し
たものである。 又、この実施例においては、第1の光学ユニット26及
び第2の光学ユニット27における反射光軸47Aが共
通であるので、一方の観測光学系が省略されて1個のv
A測光学系24のみによって重像を観測できるようにさ
れている。 又、この実施例においては、前述の如く、1本の反射光
軸47Aを2つの光学ユニットが共有して配置され、且
つ、これらに対して観測光学系24は1個であって、両
光学ユニット26.27の観測光学系24に対する距離
が相違するので、これを補うために、第1の光学ユニッ
ト26におけるダハビームスプリッタプリズム46と直
角プリズム48との間及び第1及び第2の光学ユニット
26.27の対応する直角プリズム48.49の間にそ
れぞれリレーレンズ54A、54Bが配置されている。 ここで、前記第2の光学ユニット27における直角プリ
ズム49は、反射光軸47Aに対して側方に退避できる
ようにスライド可能に取付けられている。 又、この実施例における観測光学系24には、前記第1
図の場合と異なり、接眼レンズ52が反射光軸47Aと
直交して配置され、このために、反射光軸上には直角プ
リズム56が配置されている。 又この直角プリズム56と、前記上部の直角プリズム4
8Bとの間には平行光線を集束させるさせるためのフリ
メータレンズ58が配置されている。 又、この実施例における、前記ユニット移動手段30.
31、測定物保持手段32及び変位検出手段34は、第
6図に示されるように、ベース60上に取付けられてい
る。 このベース60は、支柱60Aを備え、前記第2の光学
ユニット27のためのユニット移動手段31はこの支柱
60Aの一側面に沿って上下方向移動自在に取付けられ
ている。 これに対して、第1の光学ユニット26を支持するため
のユニット移動手段30は、ベース60上に前記ユニッ
ト移動手段31と整列して且つ固定して取付けられてい
る。 又、前記レンズたる測定物18を保持するためのレンズ
ホルダーたる測定物保持手段32は、前記支柱60Aに
、前記ユニット移動手段30131と整列して上下方向
移!Ilj自在に取付けられた測定物ステージ62上に
取付けられている。 又、前記変位検出手段34にJ5けるエンコーダ34A
は、前記非固定のユニット移動手段31と支柱60A間
に、及び、測定物ステージ62と支柱60AIIにそれ
ぞれ取付けられている。 図の符号64はユニット移動手段31を駆動するための
ダイヤル、66は測定物ステージ62を駆動するための
ダイヤル、68A、68Bは前記第1及び第2の光学ユ
ニット26.27におけるそれぞれの光源10のための
ランプハウスをそれぞれ示す。 次に上記実施例装置によってレンズたる測定物18の厚
さを測定する場合について説明する。 この実施例においては、下部の第1の光学ユニット26
がベース60に固定されているので、この第1の光学ユ
ニット26を基準として測定物18及び第2の光学ユニ
ット27を移動させることになる。 まず、測定に先立ち、第2の光学ユニット27の光源1
0をOFFとして、測定物18を取除いた状態で、前記
第1実施例におけると同様に、第1の光学ユニット26
から投射された立体視角2θの光線を、第2の光学ユニ
ット27で受光して、これを観測光学系24によって観
測し、第1の光学ユニット26における指標12A、1
2Bが合致する点を零点として確認する。 次に、測定物ステージ62に測定物18を載せて、該測
定物18の下側面に第1の光学ユニット26から立体視
角2θをもって光線を投射する。 この時、第2の光学ユニツI・27における直角プリズ
ム49は予め反射光軸47Aの外に待機させて置(。 この状態で測定物ステージ62をダイヤル66によって
上下動させて、第1の光学ユニット26の指標12A、
12Bが合致づるように、観測光学系24においてI!
測しつつ調整する。 指標12A、12Bが合致した点で、測定物ステージ6
2を固定する。 次に、M2の光学ユニット27によって測定物18の上
面を立体視角2θをもって照射する。 同時に、直角プリズム48Aを反射光軸47A上に戻、
す。 次に、ダ、イヤル64によってユニット移動手段31を
駆動して、第2の光学ユニット27を上下動させ、その
指標12A、12Berjl測光学系24で観測しつつ
1両指標12A、12Bを一致させる。 この時点で前記変位検出手段34におけるカウンタ34
Bの値を読取れば、これが測定物18の厚さとなる。 なお上記実施例は、vAsAAs系24を、接眼レンズ
52を含む目視タイプのものとしているが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、例えば光電変換器等によっ
て指標12A、12Bの一致を確認するようなものとし
てもよい。 この場合、前記観測光学系24における直角プリズム5
6を、反射光軸47Aから側方に退避可能として、該反
射光軸47Aの延長上に受光素子等のセンサを設けると
よい。 又、上記実施例は、測定物18をレンズとじ7たもので
あるが、測定物は、例えばllnに取付けられた複数の
レンズのレンズの厚さ及びレンズ間距離の総和を測定す
る場合、あるいは測定子を直接接触させることができな
い軟弱物等の測定にも当然適用されるものである。  
 “ 【発明の効果] 本発明は上記の”ように構成したので、レンズ等の厚さ
を簡単に、且つ非接触゛で正確に測定することができる
−という優れた効果を有づる。゛    ・
For convenience of explanation, FIG. 1 shows an embodiment in which the optical system is developed horizontally, and the light rays from the light source 10 are reflected by indicators 12A and 12B consisting of slits, transflective means 14A and 14B, and objective lenses 16A and 16B. The surface of the measurement object 18 is irradiated with a stereoscopic viewing angle through the transmissive reflection means 14A.
, 14B is reflected by the surface of the measuring object 18, and the reflected light is reflected by the semi-transparent reflecting means 14A.
114B and guide the reflected light to the same optical axis, and the indicators 12A, 1 to the same imaging section 22 on the same optical axis.
an observation optical system 24 that forms a superimposed image of 2B;
and the pair of first and second optical units 26 and 27 are connected to the object to be measured 18.
are arranged so as to share the center line 28 of each of the three-dimensional viewing angles 2θ, and the first and second optical units 26 and 27 are moved relative to each other along the shared center line 28. Unit moving means 3o, 31 that can hold the unit
and the object to be measured 18 is connected to the pair of optical units 26.2.
an optical displacement measuring device comprising: a measuring object holding means 32 held at a position between 7 and 7; and a displacement detecting means 34 detecting a relative distance along the shared center 128 of the pair of optical units 26 and 27. It is composed of The two optical units 26 and 27 have the following configurations:
The structure of the first optical unit 26 will be explained and the same reference numerals will be used to describe the structure of the first optical unit 26 since the first optical unit 26 is the same except that the direction of irradiation of the light beam to the measurement object 18 is different. 27 will be omitted. Projection reflection optical system 2OA in first optical unit 26
, 20B are each equipped with right-angle prisms 38A and 38B that capture light rays traveling in opposite directions from the light source 10 via condenser lenses 36A and 136B, and reflect the light in the right angle direction to make parallel light rays. On the parallel optical axes 39A, 39B of the light beams emitted from the right angle prisms 38A, 38B, there are the indicators 12A, 12B.
and the semi-transparent reflection means 14A, 14B are respectively arranged. The indicators 12A, 12B and the right angle prism 38A138B
Green filters 40A and 40B are arranged between them. The indicators 12A and 12B have one slit 13A and two slits 13B formed in parallel on their centers, as shown enlarged in FIGS. 2 and 3, respectively. Furthermore, these indicators 12A, 12B and the semi-transparent reflection means 1
Collimator lenses 42A and 42 are provided between 4A and 14B.
B are arranged respectively. The transflective means 14A and 14B are each formed by attaching two right-angled prisms at their inclined surfaces, and the mating surfaces serve as transflective surfaces. Half of the incident light rays passing through the indicators 12A, 12B and the collimator lenses 42A, 42B pass straight through the semi-transmissive reflective surface, and half of the light rays are directed outward in the width direction in the figure, that is, in a direction away from the other semi-transmissive reflective means. The light is disposed at an angle of 45° with respect to the optical axis 39A139B so that the light is reflected by the light beam. Optical axis 39 passing through the transflective means 14A and 14B
Reflection prisms 44A and 44B are arranged on A and 39B, respectively. -These reflective prisms 4
4A and 44B reflect the incident light beam twice after passing through the transflective means 14A and 14B, and
A and 16B are used to irradiate both surfaces of the measurement object 18 at a stereoscopic viewing angle 2θ centered on the center line 28. A roof beam splitter prism is located between the pair of transflective means 14A, 14B on the optical axis of the light beam reflected inward in the figure on the transflective surface of these transflective means 14A, 14B. 46 are arranged. This roof beam splitter prism 46 superimposes the incident light beams reflected on the semi-transparent reflecting surfaces of the front two semi-transmissive reflecting means 14A and 14B, and
The optical axis 47 is parallel to the optical axes 39A and 39B passing through the optical axis 47, and is arranged so as to emit a light beam onto an optical axis 47 at an intermediate position between the two. A right-angle prism 48 is disposed on the front axis 47 so that the reflective surface on the oblique side thereof intersects the optical axis 47 at an angle of 45°, and one surface facing the inclined surface is perpendicular to the optical axis 47. It is located. The 11 optical measuring system 24 includes a collimator lens 49 disposed on the optical axis 47A reflected by the right angle prism 48;
The imaging section 22 is a parallel plane plate, and the observation system objective lens 50
and an eyepiece lens 52. The above is the configuration of the first optical unit 26. Here, the displacement detecting means 34 includes a unit moving means 30 for reciprocating the first optical unit 26 along the center line 28 and a unit moving means for moving the second optical unit 27 along the center line 28. 31 and an encoder 34A for generating a pulse signal according to the amount of movement along the center line 28 of both;
It is provided with a counter 34B that counts the pulse signal output from 4A. Further, the stereoscopic viewing angle 2θ when the measurement object 18 is irradiated stereoscopically in the optical units 26 and 27 is determined as follows. That is, when the magnification of the objective system is α and the magnification of the eyepiece system is β, the matching accuracy (depth of focus) ΔX in each optical unit 26, 27 is: ΔX −125XΔγ/α・β・sinθ (1)
(Assume Δγ-3o°°) In this case, the matching accuracy ΔX-±0.8μ■, α-1,5,
If β-30, θ is 30°, that is, the stereoscopic viewing angle is 60°. Therefore, in order to obtain a measurement accuracy of about ±1 μ-, the stereoscopic viewing angle is preferably set to 2θ-50 to 70°. Next, a case will be described in which the thickness of the object to be measured 18, which is a lens, is measured in the above embodiment. First, the object to be measured 18 is held and identified by the object holding means 32 so that the central optical axis of the lens, which is the object to be measured, is aligned with the center line 28 . Next, the first optical unit 26 is moved forward and backward with respect to one surface 18A of the measurement object 18, and the imaging section 22 is observed by the observation optical system 24, and the index 1 is placed on the imaging section 22.
The first optical unit 26 is moved until the slits 13A and 13B in 2A and 12B are aligned as shown in FIG. At the point where the indices 12A and 12B coincide, the light beams projected onto the surface 18A of the measurement object 18 from the projection reflection optical systems 2OA and 20B of the first optical unit 26 intersect at the surface 18A. Next, similarly to the first optical unit 26, the second optical unit 27 is moved by the unit moving means 31 and projects light beams from the projection/reflection optical systems 2OA and 20B onto the other surface 18B of the measurement object 18. do. In this case as well, the second optical unit 27 is moved along the center line 28 until the indices 12A and 12B match. The point where the dual-use marks 12A and 12B coincide is the point at which the light beams from the projection reflection optical systems 2OA and 20B reach the other surface 1 of the measurement object 18.
This is the point where they intersect at 8B. At this time, the counter 34B in the displacement detection means 34
If the distance between both optical units 26 and 27 is read from the output of -1, it becomes the thickness of the object 18 to be measured. In this case, with the measurement object 18 removed, for example, the light source 10 in the second optical unit 27 is turned off,
A light beam is projected from the light source 10 of the first optical unit 26 in the direction of the second optical unit 27 by its projection/reflection optical systems 2OA and 20B, and in accordance with this, the second optical unit 27 is directed along the center 1128. In the observation optical system 24 of the second optical unit 27, the index 12A,
12B so that they match, at this point the distance between both optical units 26 and 27 can be set to zero, that is, the zero point can be set. Next, an embodiment of the present invention in an assembled state shown in FIGS. 5 and 6 will be described. In this embodiment, the first optical unit 26 and the second optical unit 27 in the horizontally developed state shown in FIG.
The right angle prism on the optical axis 47 in the reflection optical axis 47A
, 47A are two right-angled prisms 48 and 49 that share the reflecting prisms 44A and 44B. The units 27 are arranged so that the object 18 to be measured is irradiated from above. Further, in this embodiment, since the first optical unit 26 and the second optical unit 27 have a common reflection optical axis 47A, one observation optical system is omitted and only one v
It is possible to observe multiple images using only the A optical measuring system 24. Further, in this embodiment, as described above, two optical units are arranged to share one reflection optical axis 47A, and there is only one observation optical system 24 for these units, and both optical units are arranged to share one reflection optical axis 47A. Since the distances of the units 26 and 27 to the observation optical system 24 are different, in order to compensate for this, distances between the roof beam splitter prism 46 and the right angle prism 48 in the first optical unit 26 and between the first and second optical units are Relay lenses 54A, 54B are arranged between corresponding right angle prisms 48, 49 of 26, 27, respectively. Here, the right angle prism 49 in the second optical unit 27 is slidably attached so that it can be retracted laterally with respect to the reflection optical axis 47A. In addition, the observation optical system 24 in this embodiment includes the first
Unlike the case shown in the figure, the eyepiece lens 52 is arranged perpendicular to the reflection optical axis 47A, and therefore a right-angle prism 56 is arranged on the reflection optical axis. Also, this right angle prism 56 and the upper right angle prism 4
A frimeter lens 58 for converging parallel light rays is arranged between the light beam 8B and the light beam 8B. Further, in this embodiment, the unit moving means 30.
31, the measuring object holding means 32 and the displacement detecting means 34 are mounted on a base 60, as shown in FIG. The base 60 includes a support 60A, and the unit moving means 31 for the second optical unit 27 is attached to be movable in the vertical direction along one side of the support 60A. On the other hand, a unit moving means 30 for supporting the first optical unit 26 is mounted on the base 60 in alignment with and fixed to the unit moving means 31. Further, the measurement object holding means 32, which is a lens holder for holding the measurement object 18, which is a lens, is moved vertically to the support column 60A in alignment with the unit movement means 30131! Ilj is mounted on a freely mounted measuring object stage 62. Further, the encoder 34A at J5 is included in the displacement detecting means 34.
are attached between the non-fixed unit moving means 31 and the support column 60A, and to the object stage 62 and the support column 60AII, respectively. Reference numeral 64 in the figure is a dial for driving the unit moving means 31, 66 is a dial for driving the object stage 62, and 68A and 68B are the respective light sources 10 in the first and second optical units 26 and 27. The lamp house for each is shown. Next, a case will be described in which the thickness of the object to be measured 18, which is a lens, is measured using the apparatus of the above embodiment. In this embodiment, the lower first optical unit 26
is fixed to the base 60, the object to be measured 18 and the second optical unit 27 are moved with this first optical unit 26 as a reference. First, prior to measurement, the light source 1 of the second optical unit 27
0 is turned OFF and the object to be measured 18 is removed, the first optical unit 26 is turned off as in the first embodiment.
The second optical unit 27 receives the light beam projected from the stereoscopic viewing angle 2θ, and the observation optical system 24 observes it.
Confirm the point where 2B matches as the zero point. Next, the object to be measured 18 is placed on the object stage 62, and a light beam is projected from the first optical unit 26 onto the lower surface of the object to be measured 18 at a stereoscopic viewing angle of 2θ. At this time, the right angle prism 49 in the second optical unit I.27 is placed in advance outside the reflection optical axis 47A. indicator 12A of unit 26;
I! in the observation optical system 24 so that 12B matches.
Adjust while measuring. At the point where the indicators 12A and 12B match, the object stage 6
Fix 2. Next, the M2 optical unit 27 illuminates the upper surface of the measurement object 18 at a stereoscopic viewing angle of 2θ. At the same time, the right angle prism 48A is returned to the reflection optical axis 47A,
vinegar. Next, the unit moving means 31 is driven by the dial 64 to move the second optical unit 27 up and down, and while observing with the index 12A, 12Berjl optical measuring system 24, the two indexes 12A, 12B are brought into alignment. . At this point, the counter 34 in the displacement detecting means 34
If the value of B is read, this becomes the thickness of the object 18 to be measured. In the above embodiment, the vAsAAs system 24 is of a visual type including the eyepiece lens 52, but the present invention is not limited to this, and for example, the coincidence of the indicators 12A and 12B can be confirmed using a photoelectric converter or the like. It may be something like that. In this case, the right angle prism 5 in the observation optical system 24
6 can be retracted laterally from the reflection optical axis 47A, and a sensor such as a light receiving element may be provided on an extension of the reflection optical axis 47A. Further, in the above embodiment, the measurement object 18 is a lens-bound 7, but the measurement object can be used, for example, when measuring the sum of the lens thicknesses and distances between lenses of a plurality of lenses attached to lln, or Naturally, it can also be applied to the measurement of soft objects, etc., which cannot be brought into direct contact with the probe.
[Effects of the Invention] Since the present invention is constructed as described above, it has an excellent effect in that the thickness of a lens, etc. can be easily and accurately measured in a non-contact manner.゛・

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

第1図は本発明に係る光学式変位測定装置の実施例□に
おける光学系を、水平方向に展−関した状態を示す斜視
図、第2図及び第3図は同実施例における指標を拡大し
て示す平面図、第4図は前記指標が合致した状態を示す
平面図、第5図は本発明の実施例を示す斜視図、第6図
は同実施例の組立て状態を示ず正面図である。 10・・・光源、 12A112B・・・指標、 14A、14B・・・半透過反射手段、16A、16B
・・・対物レンズ、 18・・・測定物、 2OA、20B・・・投影反射光学系、22・・・結像
部、 24・・・観測光学系、 26・・・(第1の)光学ユニット、 27・・・(第2の)光学ユニット、 28・・・中心線、 30.31・・・ユニット移動手段、 32・・・測定物保持手段、 34・・・変位検出手段、 49・・・(重畳用)半透過反射手段、50・・・接眼
レンズ。
Fig. 1 is a perspective view showing the optical system in Embodiment □ of the optical displacement measuring device according to the present invention when it is expanded in the horizontal direction, and Figs. 2 and 3 are enlarged indicators of the same embodiment. 4 is a plan view showing a state in which the indicators match, FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a front view of the same embodiment, not showing the assembled state. It is. 10... Light source, 12A112B... Index, 14A, 14B... Transflective means, 16A, 16B
...Objective lens, 18...Measurement object, 2OA, 20B...Projection reflection optical system, 22...Imaging section, 24...Observation optical system, 26...(first) optics unit, 27... (second) optical unit, 28... center line, 30.31... unit moving means, 32... measuring object holding means, 34... displacement detecting means, 49. ... (for superimposition) transflective means, 50... eyepiece.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光源からの光線をスリット等の指標、半透過反射
手段及び対物レンズを通して測定物の表面に立体視角を
もつて照射し、前記半透過反射手段を通つた光線が前記
表面において反射されて生じる反射光を、前記半透過反
射手段により反射させ、且つ、該反射光を同一の光軸に
導く2つの投影反射光学系と、該同一の光軸上の同一の
結像部に前記指標の重像を形成させるようにする観測光
学系と、を含む光学ユニットを一対備え、これら一対の
第1及び第2の光学ユニットを前記測定物を間にして、
前記立体視角の各々の中心線を共有するように該測定物
の下方及び上方に配置すると共に、前記第1の光学ユニ
ットを固定し、且つ、前記第2の光学ユニットを、前記
共有の中心線に沿つて上下方向に相対移動可能に保持す
るユニット移動手段と、前記測定物を前記第1及び第2
の光学ユニットの間の位置で上下方向位置可変に保持す
る測定物保持手段と、前記第2の光学ユニットの前記第
1の光学ユニットに対する前記共有の中心線上に沿つた
相対距離を検出する変位検出手段と、を有してなる光学
式変位測定装置。
(1) A light beam from a light source is irradiated onto the surface of the object to be measured at a stereoscopic viewing angle through an index such as a slit, a transflective means, and an objective lens, and the light beam that has passed through the transflective means is reflected on the surface. two projection reflection optical systems that reflect the generated reflected light by the semi-transmissive reflection means and guide the reflected light to the same optical axis; an observation optical system for forming a multiple image;
The first optical unit is arranged below and above the measurement object so as to share the center line of each of the three-dimensional viewing angles, and the first optical unit is fixed, and the second optical unit is arranged so as to share the center line of each of the stereoscopic viewing angles. unit moving means for holding the object so as to be relatively movable in the vertical direction along the first and second
a measuring object holding means for holding the object in a vertically variable manner at a position between the optical units; and a displacement detection unit for detecting a relative distance of the second optical unit to the first optical unit along the shared center line. An optical displacement measuring device comprising: means.
(2)前記第1及び第2の光学ユニットにおける各々の
観測光学系の光入路を略鉛直方向の同一の光軸上に整列
させて、観測光学系を1つとした特許請求の範囲第1項
記載の光学式変位測定装置。
(2) The light input paths of the respective observation optical systems in the first and second optical units are aligned on the same optical axis in a substantially vertical direction, so that there is one observation optical system. Optical displacement measuring device described in Section 2.
(3)前記第1の光学ユニットと前記1つの観測光学系
との間に配置される第2の光学ユニットは、該観測光学
系の前記光入路上に配置され、両光学ユニットから前記
観測光学系に至る光線を重畳させるための重畳用半透過
反射手段を備えてなる特許請求の範囲第2項記載の光学
式変位測定装置。
(3) A second optical unit disposed between the first optical unit and the one observation optical system is disposed on the light entrance path of the observation optical system, and the second optical unit is disposed between the first optical unit and the one observation optical system. 3. The optical displacement measuring device according to claim 2, comprising a superimposing transflective means for superimposing the light beams reaching the system.
(4)前記重畳用半透過反射手段を、前記光入路から側
方へ退避可能とした特許請求の範囲第3項記載の光学式
変位測定装置。
(4) The optical displacement measuring device according to claim 3, wherein the superimposing semi-transparent reflection means can be retracted laterally from the light entrance path.
(5)前記観測光学系における前記結像部は平行平面板
とされ、該観測光学系は該平行平面板上の結像を目視す
る接眼レンズを備えたことを特徴とする特許請求の範囲
第2項、第3項又は第4項記載の光学式変位測定装置。
(5) The imaging section in the observation optical system is a parallel plane plate, and the observation optical system is provided with an eyepiece for visually observing the image formed on the parallel plane plate. The optical displacement measuring device according to item 2, 3, or 4.
JP26583284A 1984-12-17 1984-12-17 Optical displacement measuring device Granted JPS61142407A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9482360B2 (en) 2013-07-15 2016-11-01 Parker-Hannifin Corporation Miniature high performance solenoid valve

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US9482360B2 (en) 2013-07-15 2016-11-01 Parker-Hannifin Corporation Miniature high performance solenoid valve

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