JPS63118605A

JPS63118605A - 間隔測定装置

Info

Publication number: JPS63118605A
Application number: JP26401186A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hayashi; 正和林; Toshiaki Iwata; 利明岩田
Original assignee: TOKYO DENSHI KOGYO KK; Toshiba Corp; Tokyo Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: TOKYO DENSHI KOGYO KK; Toshiba Corp; Tokyo Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-05-23

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は被測定物の間隔を非接触的な状態で測定する光
学式の間隔測定装置に関する。

（従来の技術）例えば、テレビのブラウン管を製作するに当り、ガラス
パネル内面とシャドウマスクとの間の距離（Ｑ値）を定
められた値に保持することは品質管理上きわめて重要で
ある。このＱ値を測定するに当って従来は第２図および
第３図で示すような空気マイク、ロメータを用いる方式
と第４図で示すような光学式測定方式がある。

空気マイクロメータを用いる方式は空気マイクロメータ
１の測定ヘッド２をガラスパネル３とシャドウマスク４
の前面に当てかうようにして測定するものである。すな
わち、第２図で示すように測定ヘッド２のノズル５より
空気を吐き出し、このときの吐出圧によりノズル先端か
ら被測定面までの距離すを求めるものである。そして、
測定ヘッド２の高さａに上記距離すを加えると、Ｑ値を
求めることができる。

一方、光学式測定方式は第４図で示すようにガラスパネ
ル３の前面側のある光学系ヘッド６からそのガラスパネ
ル３に投光し、このガラスパネル３の内面で反射して上
記光学系ヘッド６の受光部に届いたときの光学系ヘッド
６の位置と、シャドウマスク４の前面で反射して上記光
学系ヘッド６の受光部に届いたときの光学系ヘッド６の
位置との変位差りを測定してＱ値を求めるものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記従来の空気マイクロメータを用いる方式
ではその測定する都度にシャドウマスク４を取り外さな
ければならず、したがって、測定作業に長時間を要する
ばかりか、その再組立てにより変動が生じてもその値を
測定することができない不具合がある。また、空気マイ
クロメータ１の測定ヘッド２は被測定物に非接触ではあ
るが、特に、薄肉なシャドウマスク４が測定圧によって
弾性的に変形し、このため、正確なＱ値を測定できない
欠点もある。さらに、この空気マイクロメータによる測
定方法では測定箇所の正確な位置決めが困難で、測定値
が本当に目標とする点おける値であるか否かが不明確で
あるという問題があった。また、Ｑ値が小さな場合は薄
い測定ヘッド２を製作することができず、使用不可能な
方式一方、光学式測定方式の場合は光学系ヘッド６から
投射された光はパネル３のガラスを通ってその内面で反
射して再びそのガラスを通って上記光学系ヘッド６の受
光部に届いているため、そのガラス面の曲率の影響を受
ける他、ガラス肉厚の変動にも影響され、測定された値
が真の値からずれる。また、パネル３の特性上、ガラス
の厚さを一定に保って製造するということは無理である
他、その表面の微少な凹凸も影響するので、得られた値
には信頼性がない。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その内
的とするところは被測定体を分解したり、あるいは被測
定体に接触したりすることなしに被測定体内部の距離を
精度よく測定することができる間隔測定装置を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記問題点
を解決するために本発明は、板状の部材と多数の孔のあ
いた薄板部材との間隔を測定する間隔測定装置において
、多数の孔のあいた薄板部材側に設置され上記板状の部
材と多数の孔のあいた薄板部材との各表面を１ｌｉｌ彰
するＴＶカメラと特殊パターンを上記各部材の表面に投
影する照明光学系とを備えた落射照明方式の顕微鏡光学
系と、この顕微鏡光学系をｍｅ光軸方向に移動するスラ
イド５Ａ置と、このスライド装置により移動される顕微
鏡光学系の移動量を測定する測長器と、上記板状の部材
にＴＶカメラの焦点を合わせたときと多数の孔のあいた
薄板部材にＴＶカメラの焦点を合わせたときとにおける
上記スライド装置により移動される顕微鏡光学系の移動
量を測定して上記両部材の間隔を測定する測長器とを設
け、被測定体を分解したり、あるいは被測定体に接触す
ることなしに被測定体内部の距離を測定することができ
るようにしたものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図にもとづいて説明する
。すなわち、同図中１１は顕微鏡光学系であり、この顕
微鏡光学系１１は結像レンズ系１２の一方の焦点位置に
撮像面を有した工業用ＴＶカメラ１３と照明光学系１４
とを備えている。照明光学系１４は結像レンズ系１２の
側方に光源１５を設け、この光源１５から出射する照明
光を結像レンズ系１２の途中に設置したハーフミラ−１
６により反射し、その工業用ＴＶカメラ１３の光軸方向
に向けて出射するようになっている。さらに、光源１５
とハーフミラ−１６との間には特殊パターンを描いた透
明なパターン板１７が介在されている。そして、この特
殊パターンの影を後述する被測定物の表面に投影するよ
うにな、っている。

また、この顕微鏡光学系１１は移動ガイド１８上に上記
＠像光軸に沿って移動自在に設置されるようになってい
る。この移動ガイド１８には駆動モータ１９および手動
駆動機構が備え付けられていて、この駆動モータ１９を
作動し、または手動駆動機構を移動操作用つまみ２０で
操作することによって上記撮像光軸方向に顕微鏡光学系
１１を全体的に移動できるようになっている。つまり、
これらは上記顕微鏡光学系１１をその撮像光軸に沿って
移動させるスライド装置２１を構成している。また、こ
のスライド装置２１によって移動される上記顕微鏡光学
系１１には光学式または磁気５゛式の告労キヂにスケール２２と距離指示計２３からなる
測長器２４が取付けられている。

さらに、移動駆動モータ１９にはマイコン２５等に接続
されたコントローラ２６が接続されている。また、上記
工業用ＴＶカメラ１３にはモニタ２７および画像処理装
置２８が接続されている。

次に、テレビのブラウン管におけるガラスパネル３０と
これに合い対したシャドウマスク３１を被測定物として
上記間隔測定装置の動作を説明する。この場合、シャド
ウマスク３１の厚さは測定される厚さに比べて無視でき
るかあるいはその厚さが既知であるものとする。顕微鏡
光学系１１の前方に上記ガラスパネル３０とこれに合い
対したシャドウマスク３１をその顕微鏡光学系１１の撮
影光軸方向前面に設置する。また、シャドウマスク３１
をその顕微鏡光学系１１側に位置させる。

そして、間隔測定を手動で行なうときには移動操作用つ
まみ２０を操作することによって顕微鏡光学系１１を前
方に移動し、上記シャドウマスク３１に近づける。この
とき照明光学系１４の光源１５から出射する照明光はハ
ーフミラ−１６で反射して被測定物の表面にパターン板
１７にある特殊なパターンを投影する。そして、まず、
第１図（ａ）で示すように顕微鏡光学系１１の焦点がシ
ャドウマスク３１に合うと同時に上記パターンの影もそ
のシャドウマスク３１の表面に鮮明に写るよう移動する
。この状況はＴＶカメラ１３がＲ像、し、モニタ２７に
表示するからこれを観察して確認できる。そして、この
ピントが合ったときのスケール２２の読みを測定する。

また、同様にして顕微鏡光学系１１をさらに前進させる
と、第１図（ｂ）で示すようにシャドウマスク３１の多
数のあなを通じてそのガラスパネル３０の表面に上記特
殊パターンの影が投影されるとともに顕微鏡光学系１１
を通じてその影をＴＶカメラ１３で撮像することができ
る。この状況をモニタ２７で観察して確認できる。そし
て、このピントが合ったときのスケール２２の読みを測
定する。

しかして、ガラスパネル３０とこれに平行なシャドウマ
スク３１にピントが合ったときの顕微鏡光学系１１の各
位置をスケール２２の読みで確認し、その両者の差を求
めて両者間の間隔（Ｑ値）を測定することができる。

一方、自動的に行なうときには次のように行なう。すな
わち、顕微鏡光学系１１の前方に上記同様にガラスパネ
ル３０とこれに平行なシャドウマスク３１を設置し、そ
の顕微鏡光学系１１の撮影光軸方向前面に配置する。そ
して、マイコン２５等に接続されたコントローラ２６に
より移動駆動モータ１９をパルス駆動し、顕微鏡光学系
１１を自動的に前進移動させる。このときＴＶカメラ１
３により逐次取り込まれた画像はモニタ２７に映し出さ
れるとともに画像処理装置２８に取り込み画像処理を行
なう。そして、自動的に焦点の合致を判別する。つまり
、上記特殊パターンの影の鮮明度を調べることにより自
動的に焦点の一致を判別する。このように特殊パターン
を挿入しているため、その合焦が容易に判断できる。特
に、ガラスパネル３０の表面にピントを合わせるときに
はこの特殊パターンの影だけが手がかりとなるので、大
変重要な意味をもつ。

このようにガラスパネル３０とシャドウマスク３１の表
面にピントが合う各位置をマイコン２５で求めて、その
位置の差を計算しＱ値を求めるのである。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されない。たと
えば顕微鏡光学系１１に接眼レンズを装着し、観察を肉
眼で直接に行なってもよい。工業用カメラとモニタで得
られた像を肉眼で観察して行なう方式や工業用カメラで
得られた情報を電気的に画像処理して行なう方式はもち
ろんのこと、専用の顕微鏡自動焦点閤構を用いる方式で
もよい。

また、落射照明光学系としても垂直落射照明装置を用い
る方式、斜め落射照明装置を用いる方式または透過照明
装置を用いる方式、さらに、これらを組み合わせたもの
でこれを切り換えて行なう方式であってもよい。

また、ＴＶカメラに撮像管を用いる方式またはＣＯＤ等
の固体撮像素子を用いる方式などであってもよい。

また、ピント合致位置を種々のスケールで読み取る方式
またはスケールを用いるパルスモータ等の送りパルスで
位置測定に代行する方式であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、多数の孔を設けた
被測定部材側から顕微鏡光学系を近づけながらその開被
測定物の両面部での焦点合致位置を見つけ出して開被測
定物の間隔を測定することが可能となり、被測定物を取
り外すことなく、したがって、測定作業の簡素化が図れ
るとともに短時間に測定し得、かつ、被測定物を変形さ
せることなく非接触で精度よく測定でき、また、２つの
測定物の間隔が狭くても確実に測定できる。また、空気
中でのみ行なっているので、信頼性が高い。

さらに、本発明では特殊パターンを投影してこれにより
焦点の合致を求めるため、容易かつ正確にその焦点の合
致を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る間隔測定装置の一実施例を示す概
略的な構成図、第２図ないし第２図は従来の測定装置を
示す構成図である。１１・・・顕微鏡光学系、１３・・・ＴＶカメラ１３．
１８・・・移動ガイド、１９・・・駆動モーター９．２
１・・・スライド装置、２２・・・スケール、２３・・
・距離指示計、２４・・・測長器、２５・・・マイコン
、２６・・・コントローラ、２７・・・モニタ、２８・
・・画像処理装置、３０・・・ガラスパネル、３１・・
・シャドウマスク。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）板状の部材と多数の孔のあいた薄板部材との間隔
を測定する光学式間隔測定装置において、多数の孔のあ
いた薄板部材側に設置され上記板状の部材と多数の孔の
あいた薄板部材との各表面を撮影するＴＶカメラと特殊
パターンを上記各部材の表面に投影する照明光学系とを
備えた落射照明方式の顕微鏡光学系と、この顕微鏡光学
系を撮像光軸方向に移動するスライド装置と、このスラ
イド装置により移動される顕微鏡光学系の移動量を測定
する測長器とを具備し、上記測長器により板状の部材に
ＴＶカメラの焦点を合わせたときと多数の孔のあいた薄
板部材にＴＶカメラの焦点を合わせたときとにおける上
記スライド装置により移動される顕微鏡光学系の移動量
を測定して上記両部材の間隔を測定することを特徴とす
る光学式間隔測定装置。
（２）上記薄板部材の厚さは測定される間隔に比べて無
視できる厚さであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の光学式間隔測定装置。