JPS6211103A

JPS6211103A - 微小寸法測定装置

Info

Publication number: JPS6211103A
Application number: JP15047685A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Mizuide; 水出　克也; Kanji Ikegaya; 池ケ谷　款治; Minoru Ogawara; 大河原　実; Takuji Sato; 卓司佐藤
Original assignee: Tokyo Optical Co Ltd
Current assignee: Tokyo Optical Co Ltd
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1987-01-20

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】産呈上皇剋朋公立本発明は、被測定物の像をイメージセンサ上に形成し、
そのイメージセンサの出力によって被測定物の寸法を測
定する装置に関する。

皿米及専従来から、被測定物を照明し、被測定物の反射光又は透
過光により被測定物像をイメージセンサ上に形成し、イ
メージセンサの出力を適当なスライスレベルによって２
値化し、この２値信号から被測定物の寸法を測定する装
置が提案されている。

ところで、上記装置においては、主として照明光源の輝
度低下や被測定物像の投影光学系の汚損等の測定条件の
変化、及びイメージセンサ又はその出力を処理する信号
処理部の特性変化が測定精度を低下させる原因となって
いる。上述した測定精度低下の原因の１つである測定条
件の変化が測定精度の低下を招かないようにするために
、イメージセンサへの入射光量によるピークレベルを変
化させ、これに応じてスライスレベルを変化させる寸法
測定装置が特開昭５４−１２８３６１号公報により提案
されている。

本　Ｈが解ンしようとする間　占上記特開昭５４−１２８３６１号公報において、イメー
ジセンサの出力が小さい場合には、これに応じてスレッ
ショルドレベルを低く設定して測定するが、このように
イメージセンサの小さい出力をそのまま処理すると、Ｓ
／ＮＣｌ１が小さく雑音の影響を受けやすく精度の高く
安定した測定ができない問題があった。

本発明は従来の測定装置の上記問題に鑑みなされたもの
であって、イメージセンサの出力が所定レベルに達しな
いときには測定せず、該出力が一定値以上のときのみ測
定を行うように構成した微小寸法測定装置を提供するこ
とを目的とする。

問題を解決するための手段本発明は、上記問題を解決するため、受光面に形成され
た像に応じた信号を出力するイメージセンサと、照明用
光源を有してこれにより被測定物を照明し、かつ被測定
物の像を上記受光面に形成する光学系と、測定に先立ち
上記イメージセンサの出力が所定レベル以上となってい
るか否かを判別する判別手段と、上記イメージセンサの
蓄積時間を制御する制御手段と、上記出力が所定レベル
以上となっていると上記判別手段が判別したときに上記
出力から被測定物の寸法を測定する寸法測定手段とを有
し、また上記判別手段が上記出力が所定レベル以上とな
っていないと判別したときに上記制御手段が蓄積時間を
長くする制御を行うように構成される。

１里■四工本発明は上述したように、イメージセンサの出力が所定
レベル以上のときのみ測定を行うから、Ｓ／Ｎ比が大き
く雑音の影響を受けにくいがら、安定して精度の高い測
定を行うことができる利点を有する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例に係る寸法測定装置について説明
する。本測定装置は、第８図及び第１６図に示すように
、複数のビデオヘッド用モールドＭ１、Ｍ２、ＭＮを上
面に設けたかまぼこ部２を基台部４の上に有する磁気ヘ
ッド部材１０における複数の該磁気へソドギャップ（通
常透明ガラスが充填されている）ｇの幅を自動的に測定
し、ギャップｇの幅が所定範囲内にある部材１０と、な
い部材１０とを分類するためのものである。

本測定装置は、第１図に示すように、概ね、搬送保管系
１００と、測定系２００と、制御演算系４００とからな
る。搬送保管系１００は、基台１０２に、搬送ロボット
１０４と、第１ないし第３パレット収容部１０６．１０
８．１）０とを設けてなる。搬送ロボット１０４は、回
動ポール１）２に固着された第１アーム１）４、第１ア
ーム１）４の先端に揺動可能に取付けられた第２アーム
１）６、及び第２アーム１）６の先端に取付けられ、磁
気ヘッド部材１０を吸着するバキュウムチャック１）８
を有する。第１パレット収容部１０６は測定前の部材１
０を入れたパレット１２０を収容するためのものであり
、第２及び第３パレット収容部１０８．１）０は、それ
ぞれ測定によリギャップｇが所定範囲内にあった部材１
０及び所定範囲内になかった部材１０を入れたパレット
１２０を収容するためのものである。各パレット収容部
１０６．１０８．１）０はエレベータ式に構成され、パ
レット１２０を多段式に収容する。

搬送ロボット１０４は、第１パレット収容部１０６から
送り出されたパレット１２０内の部材１０を順次、測定
系２００へ送り、また測定後の部材１０を測定系２００
から第２パレット収容部１０８又は第３パレット収容部
１）０に収容されるべきパレット１２０へ分類搬送する
。

測定系２００は、基台２０２に、各種測定部を有する測
定要部２０４と、測定操作を行うための操作部２０６と
、部材１０の被測定部を拡大表示するためのモニタテレ
ビ２０Ｂとからなる。

制御演算系４００は、各種制御装置を収容した制御部４
０２と、制御部４０２を操作するためのマイコン４０４
と、測定値等をプリントアウトするためのプリンタ４０
６と、制御部４０２の制御信号や測定値信号を記憶する
ためのフロッピーディスク装置４０８とを有する。

本測定装置の構成を、第２図のブロック図に基づいてさ
らに詳しく説明する。搬送保管系１００は、搬送ロボッ
ト１０４と各パレット収容部１０６゜１０８．１）０と
がシーケンサ−１３０を介して接続されて構成され、全
体としてマイコン４０４によって制御される。

測定系２００は、アライメント光学系２１０及び測定光
学系２３０からなる光学系２５０と、照明光源を作動さ
せるための照明駆動系３００と、被測定部を拡大観察す
るための観察系２９０と、光学系２５０を被測定部に自
動的に合焦させるためのオートフォーカス駆動系２８０
と、光学系２５０の出力信号を処理するための信号処理
系２６０と、部材１０を載置するステージ及び該ステー
ジを駆動制御するためのステージ駆動系３２０とを有す
る。

アライメント光学系２１０は、部材１０を測定に適した
所定の位置に置くためのものであって、第３図に示すよ
うに、対物レンズ２１２、対物レンズ２１２の光軸２１
４上の部材１０と反対側に以下の順序で配置された、ハ
ーフミラ−２１６、赤外光反射可視光透過のビームスプ
リッタ２１８、及び対物レンズ２１２に関し部材ｌＯと
共役な位置に配置されたリニアの第１イメージセンサ２
２０を有する。ハーフミラ−２１６による反射光軸２２
１上には、ハロゲンランプ２２２、リレーレンズ２２３
、及び赤外光吸収フィルター２２４が設けられ、リレー
レンズ２２３はハロゲンランプ２２２の像を対物レンズ
２１２の後側（部材１０と反対側）の焦点位置に結像さ
せ、従って、部材１０は平行光束によって照明される。

一方、ビームスプリッタ２１８の反射光軸２２５上には
、ビームスプリッタ２１８から順に、ハーフミラ−プリ
ズム２２６、正の円柱レンズ２２７及び４分割受光素子
２２８が設けられている。また、ハーフミラ−プリズム
２２６の入射光軸２２９上には、赤外ＬＥＤ２１）、リ
レーレンズ２１３、及びピンホール部材２１５が設けら
れている。そして、赤外ＬＥＤ２１）において発生させ
られた赤外はリレーレンズ２１３によってピンホール部
材２１５上に結像させられ、ピンホール部材２１５を通
過した光束はハーフミラ−プリズム２２６の２つの反射
面２１７．２１９及びビームスプリッタ２１８で反射さ
れ、対物レンズ２１２を透過後部材１０によって反射さ
れ、再び対物レンズ２１２を透過し、ビームスプリッタ
２１８で反射され、反射面２１９及び円柱レンズ２２７
を透過して４分割受光素子２２８に達する。ここで、円
柱レンズ２２７は、その円柱軸が第３図の紙面に対し直
角となるように配置され、また、対物レンズ２１２を２
度透過しかつ円柱レンズ２２７を透過した赤外光束が、
その第３図の紙面と平行な面内の光束と、紙面と直角を
なす面内の光束とに分けられ、両光束によるピンホール
部材２１５のピンホールの２つの像を、４分割受光素子
２２８をはさみ、かつこれから等しい距離だけ離れて形
成するときに部材１０が対物レンズ２１２に関し第１イ
メージセンサ２０２と共役となるように設計される。

従って、部材１０の上面が所定位置にあると、４分割受
光素子２２８の各分割受光素子はそれぞれ等しい出力を
なし、−労咳上面が所定位置にないと、不均一な各分割
受光素子の出力からそのずれ方向及びずれ量を検出する
ことができる。第１イメージセンサ２２０はその画素が
紙面と直交する方向に配列され、対物レンズ２１２によ
って部材１０の像が２０倍で第１イメージセンサ２２０
上に投影される。

測定光学系２３０は、測定光軸２３１上に、部材１０の
側から対物レンズ２３２、ハーフミラ−２３３、ビーム
スプリッタ２３４、第ルチクル２３５、第１リレーレン
ズ２３６、負の円柱レンズ２３７、正の円柱レンズ２３
８、及びリニアの第２イメージセンサ２３９を配置して
なる。第ルチクル２３５は、対物レンズ２３２に関して
所定位置に置かれた部材１０と共役となるように配置さ
れ、第４図に示すように、測定しようとする磁気へラド
ギャップｇの幅に対物レンズ２３２による投影倍率約１
００倍を乗じた幅Ｇのレチクル線２４０が磁気ヘッドギ
ャップ像と平行となるように設けられている。第１リレ
ーレンズ２３６は第“ｌレチクル２３５を１０倍で第２
イメージセンサ２３９上に投影する。負・正の円柱レン
ズ２３７．２３８はその円柱軸線が紙面と直角となるよ
うに配向され、負の円柱レンズ２３７は紙面と平行な面
内で射出光束が平行光束となるように配置され、従って
、紙面と平行な面内において正の円柱レンズ２３８を光
軸２３１上で移動させることによりピント合せが可能で
ある。負・正の円柱レンズ２３７．２３８によって紙面
と平行な面内の投影倍率は１／２となる。第２イメージ
センサ２３９は紙面と直角の方向に並んだ複数の画素を
有する。

以上の構成により、第２イメージセンサ２３９上には、
紙面と直角をなす面内で１０００倍、紙面と平行な面内
で５００倍の部材１０の像が投影される。

ハーフミラ−２３３の反射光軸２４１上には、ハロゲン
ランプ２４２、第１リレーレンズ２４３、円形絞り２４
４及び第２リレーレンズ２４５が順次配置されている。

円形絞り２４４は第１リレーレンズ２４３に関しハロゲ
ンランプ２４２と共役であり、第２リレーレンズ２４５
は円形絞り２４４の像を対物レンズ２３２のハーフミラ
−２３３側の焦点に形成する。従って、部材１０は、平
行光線によって照明される。

ビームスプリフタ２３４の反射光軸２４６上には、ビー
ムスプリッタ２３４の側から順次、第２レチクル２４７
、リレーレンズ２４８、ミラー２４９、及びテレビカメ
ラ２５１が配置される。

ビームスプリッタ２３４は入射光束の８０％を第２イメ
ージセンサ２３９側へ透過させ、２０％をテレビカメラ
２５１側へ反射させる。第２レチクル２４７は、第５図
に示すように、その中心に小円形レチクル線２５２を有
し、レチクルｖｉｔ２５２の中心が光軸２４６と一致す
るように、かつ対物レンズ２３２に関し部材１０と共役
であるように位置決めされる。テレビカメラ２５１の受
光面はリレーレンズ２４８に関して第２レチクル２４７
と共役であり、モニタテレビ２０８には、第６図に示す
ように、部材１０の磁気へラドギャップの像ｇ−１と小
円形レチクル線２５２の像２５２−１が重ねられて表示
される。

信号処理系２６０は４分割受光素子２２８に接続された
入力端子を有し、後述のコントロール回路２８７に出力
端子を接続し、Ｉ１０インクフェイス４１０からのスタ
ート信号Ｓ　ｔ　＋によって作動する差動検出回路２６
２、第１イメージセンサ２２０に入力端子を接続し、出
力端子を増幅回路２６３及びサンプルホールド回路２６
４を介してマルチプレクサ２６５に接続し、さらに入力
端子を後述のＩ１０インタフェイスユニット４１０に接
続した駆動回路ＤＣ，、及び第２イメージセンサ２３９
に入力端子を接続し、出力端子を増幅回路２６６及びサ
ンプルホールド回路２６７を介してマルチプレクサ２６
５に接続し、さらに入力端子をＩ１０インタフェイスユ
ニット４１０に接続した駆動回路Ｄ　Ｃ３を有する。こ
れら駆動回路Ｄ　Ｃｒ及びＤ　ＣｓはＩ１０インタフェ
イスユニット４１０からのスタート信号Ｓｔｚ及びＳｔ
ｓによって読出しを開始する。

マルチプレクサ２６５の出力端子は、Ｉ１０インクフェ
イスユニット４１０によって制御されるスイッチＳＩに
よって２値化回路２６８又はＡ／Ｄ変換回路２６９に切
換え接続される。Ａ／Ｄ変換回路２６９には駆動回路Ｄ
Ｃ，の出力も入力しており、Ａ／Ｄ変換された出力は積
算回路２７０に入力される。２値化回路２６８の出力は
カウンタ２７１に入力され、また積算回路２７０の出力
はメモリ２７２に入力される。

オートフォーカス駆動系２８０は、光学系２５０をＺ方
向（光軸２１４．２３１の方向）に移動させて部材１０
に合焦させるためのものであって、Ｉ１０インタフェイ
ス４１０から出力される制御信号がコントロール回路２
８２に入力され、マイクロステップドライバー２８３を
介してモーター２８４が駆動される。モーター２８４の
回転軸には蝶合装置２８５が取付けられて粗合焦系が構
成され、該回転軸の回動により光学系２５０が粗合焦さ
れる。

オートフォーカス駆動系２８０はまた、コントロール回
路２８７、及びピエゾ素子からなるオートフォーカス駆
動系２８８からなる微合焦系を有し、コントロール回路
２８７には差検出回路２６２及びＩ１０インタフェイス
ユニット４１０の出力が入力し、これにより光学系２５
０の微合焦が行われる。

観察系２９０と、テレビカメラ２５１に接続されたカメ
ラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという）２９２
及びＣＣＵ２９２接続されたモニタテレビ２０８からな
り、部材１０の被測定部をモニタテレビ２０８により拡
大表示する。

照明駆動系３００は、Ｉ１０インクフェイスユニット４
１０の出力が入力するコントロール回路３０２及びコン
トロール回路３０２の出力が入力するドライバー３０４
からなり、Ｉ１０インクフェイスユニット４１０の制御
によりドライバー３０４に接続された赤外ＬＥＤ２１）
、ハロゲンランプ２２２．２４２を所定条件で点灯させ
る。

測定のために部材１０を載置するステージ３１０は、第
７図及び第８図に示すように載置ディスク３１２上にＸ
軸方向に延びたＹ軸突当て３１３、同じくＹ軸方向に延
びたＸ軸突当て３１４、及びＹ軸突当て３１３及びＸ軸
突当て３１４の隅部付近を向いた、エアシリンダ３１５
を有する押当て装置３１６を有する。Ｙ軸突当て３１３
、Ｘ軸突当て３１４及び載置ディスク３１２にはそれぞ
れ吸着アパーチャー３１７．３１８．３１９が設けられ
ている。Ｘ軸突当て３１４の高さは部材１０の高さに一
致し、上面は鏡面仕上げされている。

そして、ステージ駆動系３２０は、第２図に示すように
、ディスク３１２をＸ軸方向に移動させるための、Ｘ軸
方向ドライバー３２２及びＸ軸方向コントロール回路３
２３を介してＩ１０インタフェイスユニット４１０に接
続されたＸ軸方向モーター３２４と、ディスク３１２を
Ｙ軸方向に移動させるための、Ｙ軸方向ドライバー３２
５及びＸ軸方向コントロール回路３２６を介してＩ１０
インクフェイスユニット４１０に接続されたＹ軸方向モ
ーター３２７と、ディスク３１２を回動させるための、
回動ドライバー３２８及び回動コントロール回路３２９
を介してＩ１０インタフェイスユニット４１０に接続さ
れたディスク回動モーター３３０とを有する。Ｘ軸方向
モーター３２４は蝶合装置３３１の回動軸を回動させる
ことによりディスク３１２をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸
方向モーター３２７は蝶合装置３３２の回動軸を回動さ
せてディスク３１２をＹ軸方向に移動させ、ディスク回
動モーター３３０は歯車装置又はベルト装置（図示せず
）介してディスク３１２を回動させる。

一方、エアシリンダ３１５はＩ１０インクフェイスユニ
ット４１０によって制御されるポンプＰ１によって加圧
制御され、るたアパーチャー３１７．３１８．３１９の
吸引はＩ１０インタフェイスユニット４１０によって制
御されるポンプＰ２によって吸引され、各アパーチャー
３１７．３１８．３１９の吸引はＩ１０インクフェイス
４１０によって制御されるバルブＶ３、Ｖ４、■５によ
って制御される。

制御演算系４００は、上述したように、各種指令を入力
する操作部２０６と接続され、各種制御を行うマイコン
４０４と、マイコン４０４の入出力を各駆動部及び検出
部に適した信号に変えるためのＩ１０インクフェイスユ
ニット４１０と、マイコン４０４の入出力を行うための
プリンタ４０６、及びフロッピーディスク装置４０８と
からなる。

続いて、上記構成の寸法測定装置の作動を、第９図に示
すフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ−１において、搬送ロボット１０４を作動さ
せて測定すべき部材１０をステージ３１０上に載置して
固定する。ただし、測定開始当初においては、この部材
１０は、ギャップｇの値Ｗ。

が知られている基準部材１０．である。次にステップＳ
−２において、アライメント光学系２１０により測定光
学系の最初の合焦であるプリオートフォーカスを行い、
ステップＳ−３において、部材１０の磁気ヘッドギャッ
プｇを正しい測定方向に位置決めするためのアライメン
ト調整を行い、ステップＳ−４において測定光学系２３
０の測定光軸がＸ軸突当て３１４の鏡面仕上げの上面と
一致するようにステージ３１２を移動させる。

ステップＳ−５において、第２イメージセンサ２３９の
各画素の感度の不均一性を補正するための補正係数を求
める。ステップＳ−６において、測定すべき磁気へラド
ギャップｇの像ｇ−１が第２イメージセンサ２３９上に
結像するようにステージ３１０をＸ軸方向に移動させる
。ステップＳ−７において、第２イメージセンサの出力
が読出され、磁気ヘッドギャップ像ｇ−１による出力ピ
ークが最も鋭くなるように光学系２５０がＺ方向に移動
させられてファインフォーカスがなされる。

ステップＳ−８において、基準部材１０３のギャップｇ
を測定するか又は未知寸法の測定を行うかが判別される
。測定開始当初においては、ステップＳ−８において基
準部材１０．のギャップｇの測定が選択され、ステップ
Ｓ−９に進んで基準部材１０．のギャップｇと第ルチク
ル２３５に設けられたレチクル線２４０の幅Ｇが測定さ
れ、さらに被測定部材１０の測定の補正係数が演算され
る。その後、後述のステップＳ−１２０へ進む。

ステップＳ−８において、未知寸法の測定であると判別
されると、ステップ５−１０へ進み、被測定部材１０の
磁気へラドギャップｇの幅が測定される。続いて、ステ
ップＳ−１）０に進んで所望の全箇所の測定が終了した
か否かが判別される。

ステップＳ−１）０において全箇所の測定が終了したと
判別されると、ステップＳ−１２０へ進み、搬送ロボッ
ト１０４のバキュームチャック１）８、第１アーム１）
４及び第２アーム１）６を作動させて測定の終了した部
材１０をステージ３１０から退去させ、該測定値に基づ
いて第２パレット収容部１０８又は第３パレット収容部
１）０のいずれかのパレッ）１２０に分類搬入する。

続いて、ステップＳ−１３０において所望の全ての部材
１０の測定が終了したか否かが判別され、終了している
と判別されると全測定が終了し、終了していないと判別
されるとステップＳ−１に戻る。また、ステップＳ−１
）０において全箇所の測定が終了していないと判別され
ると、ステージ３１０をＸ軸方向へ移動させて次のギャ
ップｇを測定位置に配置するステップＳ−１４０を経て
ステップＳ−７へ進む。

続いて、上述の各ステップのうちのいくつかについて更
に詳しく説明する。部材１０のセツティングを行うステ
ップＳ−１は、第１０図に示すように、まずステップ５
−１）において、搬送ロボット１０４を作動させて、第
１パレット収容部１０６にあるパレット１２０の中から
測定すべき部材１０をステージ３１０上へ搬送する。次
に、ステップ５−１２において、エアシリンダ３１５に
圧搾空気を送って押当て装置３１６を前進させる。これ
により、第８図に示すように、部材１０がＹ軸突当て３
１３及びＸ軸突当て３１４のつくる隅部に押圧される。

次に、ステップ゛５−１３において、７８Ｍディスク３
１２に設けられた吸着アパーチャー３１９を介してｌＯ
がＺ軸方向に吸着される。ステップ５−１４において、
エアシリンダ３１５がら空気から抜かれ、押当て装置３
１６が上記押圧位置から退去する。続いて、ステップ５
−１５において、再びエアシリンダ３１５に圧搾空気を
送って押当て装置３１６を前進させ、部材１０を上記隅
部に押圧する。

さらに、ステップ５−１６において、部材ｌＯを、Ｘ軸
突当て３１４及びＹ軸突当て３１３に設けられた吸着ア
パーチャー３１７．３１８を介してＸ軸方向及びＹ軸方
向に吸着する。最後にステップ５−１７において、エア
シリンダ３１５から空気が抜かれ、押当て装置３１６が
退去する。

プリオートフォーカスを行うステップＳ−２は第１）図
に示すように、最初にステップ５−２０においてスイッ
チＳｌを２値化回路２６８に接続する。次に、ステップ
５−２１において、モーター３２４を駆動させてステー
ジ３１２をＸ軸方向すなわち部材１０の長手方向に、部
材１０の像１０−１が第１イメージセンサ２７１に形成
されるように方向に低速度で移動させる。この時、ステ
ップ５−２２において第１イメージセンサ２２０の出力
を読出し、ステップ５−２３において上記出力を２値化
回路２６８により２値化し、更にステップ５−２４にお
いて２値化された第１イメージセンサ２２０の出力をカ
ウンタ２７１により計数する。

続いて、ステップ５−２５において、カウンタ２７１の
計数値が所定数、例えば第１イメージセンサ２２０の画
素数の５０％になったか否かが判別される。もし、上記
計数値が所定数に達していなければ、ステップ５−２１
に戻り、ステージ３１２が継続してＸ軸方向の移動を続
ける。一方、上記カウンタ２７１の計数値が所定数を越
えたと判別されると、ステップ５−２５’に進み、第１
６図に■で示すように、部材１０の像１０−１の端部す
なわちエツジが第１イメージセンサ２２０上に来たと判
断して、その時のＸ軸方向の座標を読取る。

ステップ５−２６において、ステージ３１２をＸ軸方向
にさらに移動させて、第１６図に■で示すように、像１
０−１の第１ギヤツプ像ｇ、−１の中間部が第１イメー
ジセンサ２２０上に形成されるようにする。次に、ステ
ップ５−２７において、４分割受光素子２２８の出力を
検出し、ステップ５−２９において４分割受光素子２２
８の出力が０か否かを判別する。４分割受光素子２２８
の出力が０でない場合には、ステップ５−２８へ進み、
オートフォーカス駆動部２８８のピエゾ素子を駆動させ
ることにより微合焦を行い、さらにステップ５−２７へ
進む。ステップ５−２９において、４分割受光素子２２
８の出力がＯであると判別されると、プリオートフォー
カスが終了したものと判断され、ステップＳ〜２が終了
する。

部材１０を正しい測定方向に位置決めするためのアライ
メント調整であるステップＳ−３は、第１２図に示すよ
うに、最初にステップ５−３１において、部材１０の第
１モールド像Ｍ＋−１の中間部が第１イメージセンサ２
２０上に形成されるように、ステージ３１２をＸ軸方向
に移動させる（第１６図■）。次に、ステップ５−３２
において、第１イメージセンサ２２０により第１モール
ド像Ｍ＋　　　１の上端及び下端に対応する画素、すな
わち第１モールド像Ｍ、−１の上端及び下端の第１イメ
ージセンサ２７１上の座標を検出する。

ステップ５−３３において、第１６図の■で示すように
、ステージ３１２をＸ軸方向に移動させて一番最後のモ
ールドすなわち第Ｎモールドの像Ｍ、−１の中間部が第
１イメージセンサ２２０上に形成されるようにする。続
いて、ステップ５−３４において、ステップ３２と同様
に、第１イメージセンサ２２０により第Ｎモールド像Ｍ
。−１の上端及び下端に対応する画素、すてわち第Ｎモ
ールド像Ｍ−１の上端及び下端の第１イメージセンサ２
２０上の座標を検出する。

ステップ５−３５において、第１モールド像Ｍ１−１及
び第Ｎモールド像Ｍ８−１の上端及び下端の座標値から
各モールド像Ｍ−１の中間座標を求め、該中間座標が等
しくなるようにステージ３１２の回転により部材１０を
点、０を中心に回転させる。次に、ステップ５−３６に
おいて、ステージ３１２をＹ軸方向に移動させて、第１
イメージセンサ２２０の中心とモールド像Ｍ−１の中心
が一致するようにして、ステップＳ−３が終了する。

第２イメージセンサ２３９の各画素の不均一性を補正係
数を求めるステップＳ−５は、第１３図に示すように、
最初にステップＳ−５１においてスイッチＳ、をＡ／Ｄ
変換回路２６９へ接続する。

ステップ５−５２において、Ｘ軸突当て３１４の鏡面仕
上げ面の反射による第２イメージセンサ２３９の各画素
ｐ　、、・・・、Ｐ、の出力を検出し、次のステップ５
−５３においてこの出力をＡ／Ｄ変換回路２６９により
Ａ／Ｄ変換する。続いて、ステップ５−５４において、
各画素毎にＡ／Ｄ変換された出力を積算し、次のステッ
プ５−５５において各画素において出力が３回積算され
たか否かが判別される。３回積算を行うのは、出力の精
度を高めるためであり、３回の積算が行われていない場
合には、ステップ５−５２へ戻る。

第２イメージセンサ２３９の各画素の出力が３回積算さ
れると、ステップ５−５６において各画像について積算
値の平均化演算がなされ、かつそれらの平均値Ｐ１のう
ちの最大値Ｐ、□が検出される。続いて、ステップ５−
５７において、各画素について出力値Ｐ３と上記最大値
Ｐ　ａｓａｘとから、により各画素の補正係数Ｘ７を求
め、ステップ５−５８において、該補正係数Ｘ、、をマ
イコン４０４において記憶する。

ステップＳ−９における基準寸法の測定は、第１４図に
示すように、最初のステップ５−９１において、基準部
材１０１の磁気へラドギャップｇの基準値Ｗ。を入力す
る。続いて、ステップ５−９２において、第１７図に示
すように、第２イメージセンサ２３９の各画素における
最大出力すなわちピークレベルＰＬが検出され、さらに
ステップ５−９３において、ギャップ像ｇ−１と第ルチ
クル２３５のレチクル線の像２４０−１における最小出
力すなわちボトムレベルＢＬ、　、ＢＬ２が検出される
。ステップ５−９４において、測定スライスレベルＳＬ
、、及びレチクルスライスレベルＳＬ、がＳＬ、＝　　ニ（ＰＬ＋ＢＬ＋）ＳＬｚ　　＝　　　　　（ＰＬ＋ＢＬｚ　　）として決
定される。

ステップ５−９５において、上記スライスレベルＳＬＩ
　、ｓｔ、ｔによるギャップ像ｇ−１及びレチクル像２
４０−１のそれぞれの検出データ（ビット数）Ｗ、、ｄ
、が検出され、マイコン４０４に記憶される。次にステ
ップ５−９６において、検出データＷ、、ｄよにより目
盛定め、すなわちある部材１０の測定における検出デー
タ（ビット数）Ｗ、ｄが求められたとき、正しい測定値
Ｗ７をにより求めるために補正係数（（Ｗ、、Ｘｄｏ）／Ｗ、
）を演算して、マイコン４０４によりこれを記憶する。

未知の磁気へラドギャップｇの寸法の測定を行うステッ
プ５−ｉｏは、第１５図に示すように、ステップ１０１
において、ステップ９２と同様に、第２イメージセンサ
２３９の各画素における最大出力すなわちピークレベル
ＰＬｎが測定される。

次に、ステップ５７１０３において、第１７図に示すよ
うに、ピークレベルＰＬ、が所定範囲内にあるか、すな
わちａ、＜ｐＬ、、Ｉ＜ａ、にあるが否かが判定され、
所定範囲内にないときには第２イメージセンサ２３９の
受光量が不適量すなわち過不足であったと判断し、マイ
コン４０４はそのずれ量に基づいてＩ１０インタフェイ
スユニット４１０を介して駆動回路ＤＣ１、及びＤＣ３
に信号を送り、第２イメージセンサ２３９の受光時間す
なわち蓄積時間を増減調節してステップＳ−１０１へ戻
る。　゛ステップＳ−１０３においてピークレベルＰＬ。

が所定範囲内にあると判断されると、ステップＳ−１０
４において、ステップ５−９３と同様に、ギャップ像ｇ
−１とレチクル線像２４０−１におけるボトムレベルＢ
Ｌ□、ＢＬｆｉｚが検出される。

ステップＳ−１０５において、ステップ９４と同様に、
測定スライスレベルＳＬ１及びレチクルスライスレベル
ＳＬ、、が ■ Ｓ　Ｌｎｌ””　−（Ｐ　Ｌｔｔ　＋　Ｂ　Ｌｎ＋）Ｓ
　Ｌｎｔ＝　　（Ｐ　Ｌｍ　十Ｂ　Ｌｎｚ）として決定
される。

次に、ステップ１０６において、上記スライスレベルＳ
Ｌ、いＳＬ＊ｔによりギャップ像ｇｎ−１及びレチクル
像２４０−１のそれぞれの検出データＷ□、ｄ、％。が
検出され、マイコン４０４に記憶される。続いて、ステ
ップＳ−１０７において、ステップ５−９６においてマ
イコン４０４に記憶した（　（’Ｗ、＠　Ｘ　ｄ　Ｏ）
　／Ｗｉ　）を読出しを演算して、ギヤツブ値Ｗ１）丁
を求める。

変化等を原因とする誤差を補正するために施こさ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の微小寸法測定装置の斜視図、
第２図は本発明の実施例のブロック図、第３図は第２図
の光学系の光学図、第４図は第ルチクルの平面図、第５
図は第２レチクルの平面図、第６図はモニタテレビの表
示の説明図、第７図はステージの斜視図、第８図はステ
ージの作動説明図、第９図は本実施の作動を示すフロー
チャート図、第１０図はセツティングステップのフロン
チャート図、第１）図はプリオートフォーカスステップ
のフローチャート図、第１２図はアライメントステツブ
のフローチャート図、第１３図は補正値検出スナップの
フローチャート図、第１４図は基準寸法測定ステップの
フローチャート図、第１５図は未知寸法の測定ステップ
のフローチャート図、第１６図はアライメント調整の説
明図、第１７図はイメージセンサの出力を解析するため
の説明図である。１０・・・磁気ヘッド部材、ｇ・・・磁気ヘソドギャン
プ、１０４・・・搬送ロボット、２１０・・・アライメ
ント光学系、２１２・・・対物レンズ、２．１８・・・
ビームスプリフタ、２２０・・・グイＩＣＣＤ、２２７
・・・円柱レンズ、２２８・・・４分割受光素子、２３
０・・・測定光学系、２３２・・・対物レンズ、２３９
・・・第２ＣＣＤ、２３５・・・第ルチクル、２３７・
・・負の円柱レンズ、２３８・・・正の円柱レンズ、２
３９・・・第２レチクル。第８図第１３図第１４図第１６図スラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光面に形成された像に応じた信号を出力するイ
メージセンサと、照明用光源を有してこれにより被測定
物を照明し、かつ被測定物の像を上記受光面に形成する
光学系と、測定に先立ち上記イメージセンサの出力が所
定レベル以上となっているか否かを判別する判別手段と
、上記イメージセンサの蓄積時間を制御する制御手段と
、上記出力が所定レベル以上となっていると上記判別手
段が判別したときに上記出力から被測定物の寸法を測定
する寸法測定手段とを有し、また上記判別手段が上記出
力が所定レベル以上となっていないと判別したときに上
記制御手段が蓄積時間を長くする制御を行うように構成
されていることを特徴とする微小寸法測定装置。
（２）上記判別手段は、さらに上記イメージセンサの出
力が上記所定レベルより大きな第２所定レベルを越えて
いるか否かも判別し、上記出力が上記第２所定レベルを
越えていると上記判別手段が判別したとき上記制御手段
は上記イメージセンサ蓄積時間を短縮し、また上記出力
が上記所定レベルを越えており上記第２所定レベルを越
えていないときは上記寸法測定手段が測定を行うように
構成されていることを特徴とする微小寸法測定装置。