Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4885489B2 - Dimension measuring device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4885489B2 - Dimension measuring device - Google Patents

Dimension measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP4885489B2
JP4885489B2 JP2005190925A JP2005190925A JP4885489B2 JP 4885489 B2 JP4885489 B2 JP 4885489B2 JP 2005190925 A JP2005190925 A JP 2005190925A JP 2005190925 A JP2005190925 A JP 2005190925A JP 4885489 B2 JP4885489 B2 JP 4885489B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prism
optical path
light
image
prism system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2005190925A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007010447A (en
Inventor
一秀 山内
清 都谷森
Original Assignee
株式会社テクニカル
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社テクニカル filed Critical 株式会社テクニカル
Priority to JP2005190925A priority Critical patent/JP4885489B2/en
Publication of JP2007010447A publication Critical patent/JP2007010447A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4885489B2 publication Critical patent/JP4885489B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は寸法測定装置に係り、特に、被検物体の各面の寸法を高精度に測定することのできる、寸法測定装置に関する。   The present invention relates to a dimension measuring apparatus, and more particularly, to a dimension measuring apparatus capable of measuring the dimensions of each surface of a test object with high accuracy.

各産業分野における品質管理その他の目的のために、被検物体の多方向からの寸法の測定が要望される場合がある。
図5、6は、被検物体を多方向から寸法測定する方法の従来例を示す説明図である。図5に示すように従来は、被検物体の各面に対応した読み取り装置を面の数だけ設置する方法が採られている。
For quality control and other purposes in each industrial field, it may be desired to measure the dimensions of an object to be tested from multiple directions.
5 and 6 are explanatory views showing a conventional example of a method for measuring the dimensions of a test object from multiple directions. As shown in FIG. 5, conventionally, a method has been adopted in which the number of reading devices corresponding to each surface of the object to be examined is set.

あるいはかかる方法を採らない場合は、図6に示すような、平面ミラーを用いて一台の読み取り装置によって被検物体の各面の寸法を測定する方法が採られている。その他、物体の各面の形状を同時に測定する技術としては、次のようなものも提案されている。   Alternatively, when such a method is not employed, a method of measuring the dimensions of each surface of the object to be inspected with a single reader using a flat mirror as shown in FIG. In addition, the following has been proposed as a technique for simultaneously measuring the shape of each surface of an object.

特開平5−322526号公報「3次元形状測定装置」Japanese Patent Laid-Open No. 5-322526 “Three-dimensional shape measuring apparatus” 特開平5−240607号公報「光学式間隔センサ」Japanese Patent Laid-Open No. 5-240607 “Optical Distance Sensor”

さて、図5、6に示した従来技術では、読み取り装置を被検物体の測定が必要な各面に対応した数だけ設置した場合、時間の節約効果は得られても、コストを押し上げることになる。一方、一台の読み取り装置で各面の寸法測定を行う例では、読み取り装置もしくは被検物体の移動、回転、位置決定に相当の労力・煩雑さが伴うとともに時間を要する。   In the prior art shown in FIGS. 5 and 6, when a number of reading devices are installed corresponding to each surface where measurement of the object to be measured is required, a time saving effect can be obtained but the cost is increased. Become. On the other hand, in the example in which the dimensions of each surface are measured by a single reading device, the movement, rotation, and position determination of the reading device or the object to be inspected involve considerable labor and complexity, and time is required.

また、図6に示した方法では、各面の焦点を同時に合わせることができず、正確な寸法測定が可能な装置を構成しない。   Further, the method shown in FIG. 6 cannot simultaneously focus each surface, and does not constitute an apparatus capable of accurate dimension measurement.

そこで本願発明者らは、先に、上記従来技術の問題点を解決するものとして、被検物体の各面を高精度に同時測定することができ、検査等の効率を高めることのできる、低コストの多方向同時観察光学系および画像読み取り装置の提供を課題として特許出願を行った(特願2004−54440 本願出願時点で未公開)。ここに開示した発明の概要は、以下の通りである。   Therefore, the inventors of the present application can solve the above-described problems of the prior art first by simultaneously measuring each surface of the object to be detected with high accuracy and increasing the efficiency of inspection, etc. A patent application was filed for the purpose of providing a cost-effective multi-directional simultaneous observation optical system and an image reading apparatus (Japanese Patent Application No. 2004-54440). The outline of the invention disclosed herein is as follows.

(p1) 被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくともいずれかを有してなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方に設けられ、該プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ光路を遮られないように配置されていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。
(p2) 被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系と、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系とからなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該各プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方周囲および一部は下方位置を占めて設けられ、該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置されていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。
(p3) 前記側面画像取得用プリズム系および底面画像取得用プリズム系にはそれぞれ、前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に、被検物体の上面を除く各面のワーキングディスタンスを上面のワーキングディスタンスと同一にするための光路長補正用プリズムまたは光路長補正用プリズム機能が設けられていることを特徴とする、(p1)または(p2)に記載の多方向同時観察光学系。
(p4) 前記光路長補正用プリズムまたは光路長補正用プリズム機能は、被検物体の形状や大きさに応じた光路長補正がなされるよう、交換または光路長調整可能に形成されていることを特徴とする、(p3)に記載の多方向同時観察光学系。
(p5) 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系においては45°ミラープリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系においては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズムもしくは三角プリズムまたはこれらのいずれかの機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、(p3)または(p4)に記載の多方向同時観察光学系。
(p6) 前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、正立像を得ることのできるペンタプリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、(p3)ないし(p5)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(P1) At least one of one or two or more side surface image acquisition prism systems for obtaining each side image for one or more side surfaces of the test object, or a bottom surface image acquisition prism system for obtaining a bottom image The side image acquisition prism system has an optical path direction changing prism or an optical path direction changing prism function, and the prism system is an object to be inspected. Is provided on the side of the space so as to secure an open space for acquiring the upper surface image and a space for placing the object to be inspected. Multi-directional simultaneous observation, characterized in that the optical path of the emitted light is arranged so as to be directed upward of the object to be examined, parallel to each other and in the same direction, and not to block the optical path Optical system.
(P2) A multiplicity of one or two or more side surface image acquisition prism systems for obtaining each side image for one or more side surfaces of the test object and a bottom surface image acquisition prism system for obtaining a bottom surface image Directional simultaneous observation optical system, each of the side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system has an optical path direction changing prism function or an optical path direction changing prism function, and each prism system has In addition, an open space for acquiring the upper surface image is secured in the direction directly above the test object, and a side periphery and a part of the space are positioned below so that a test object placement space is secured. Each prism system is arranged so that the optical path of the light emitted by each of the prism systems is directed upward or parallel to and in the same direction with respect to the object to be measured, and is transmitted by other prism systems. A multi-directional simultaneous observation optical system characterized by being arranged so as not to block a road.
(P3) In each of the side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system, the working distance of each surface excluding the upper surface of the object to be measured is above the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function. The multi-directional simultaneous observation optical system according to (p1) or (p2), characterized in that an optical path length correcting prism or an optical path length correcting prism function for making the same as the working distance of the upper surface is provided .
(P4) The optical path length correcting prism or the optical path length correcting prism function is formed to be exchangeable or optical path length adjustable so that optical path length correction according to the shape and size of the test object is performed. The multi-directional simultaneous observation optical system according to (p3), characterized in that
(P5) For the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function, a 45 ° mirror prism or a prism having the function is used in the side surface image acquisition prism system, and in the bottom image acquisition prism system, The multi-directional simultaneous observation optics according to (p3) or (p4), wherein a trapezoidal prism, a triangular prism or a prism having any one of these functions is used. system.
(P6) A pentaprism capable of obtaining an erect image or a prism having the function is used as the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function in the side surface image acquiring prism system. Multi-directional simultaneous observation optical system according to any one of (p3) to (p5).

(p7) 前記各プリズム系には、前記光路方向転換用プリズムの上方に、光路をシフトさせるための光路シフトプリズムまたは光路シフトプリズム機能が設けられていることを特徴とする、(p1)ないし(p6)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p8) 前記光路シフトプリズムまたは光路シフトプリズム機能は、レンズ等への入射光面積を縮小して解像度を高めるべく、被検物体各面からの光出力の光路断面を縮小させるように形成されていることを特徴とする、(p7)に記載の多方向同時観察光学系。
(p9) 二以上の被検物体を載置し、これらを前記被検物体載置空間部を経由して搬送することのできる被検物体搬送手段が設けられ、前記各プリズム系は該被検物体搬送手段の経路が確保されるように配置されることを特徴とする、(p3)ないし(p8)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p10) 前記側面画像取得用プリズム系は4系統設けられ、前記各プリズム系なしに光出力の得られる上面方向を含めて被検物体の六方向からの各画像情報を光として取得可能であることを特徴とする、(p3)ないし(p9)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p11) 前記4系統の側面画像取得用プリズム系は、前記被検物体載置空間部を挟んで対向する2系統による組が2組配置されていて、各組は相互に直交しているか、または任意の角度でもって配置されていることを特徴とする、(p10)に記載の多方向同時観察光学系。
(p12) 前記側面画像取得用プリズム系および前記底面画像取得用プリズム系の光出力方向に設けられたレンズまたは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズをさらに含んでなることを特徴とする、(p3)ないし(p10)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p13) 前記レンズは、形状に球体や超多面体などを有する複雑な被検物体であっても各面同時に合焦面を合わせられるのに充分な被写界深度を備えていることを特徴とする、(p12)に記載の多方向同時観察光学系。
(P7) Each of the prism systems is provided with an optical path shift prism or an optical path shift prism function for shifting the optical path above the optical path direction changing prism. The multidirectional simultaneous observation optical system according to any one of p6).
(P8) The optical path shift prism or the optical path shift prism function is formed so as to reduce the optical path cross section of the light output from each surface of the object to be measured in order to reduce the incident light area to the lens or the like and increase the resolution. The multi-directional simultaneous observation optical system according to (p7), characterized in that:
(P9) A test object transporting means is provided which can mount two or more test objects and transport them through the test object mounting space, and each prism system has the test system The multi-directional simultaneous observation optical system according to any one of (p3) to (p8), wherein the multi-directional simultaneous observation optical system is arranged such that a path of the object conveying unit is secured.
(P10) The four side surface image acquisition prism systems are provided, and each image information from the six directions of the object to be inspected can be acquired as light, including the upper surface direction where light output is obtained without each prism system. The multidirectional simultaneous observation optical system according to any one of (p3) to (p9).
(P11) In the four systems of side image acquisition prism systems, two sets of two systems facing each other across the object placement space portion are arranged, and each set is orthogonal to each other, Alternatively, the multi-directional simultaneous observation optical system according to (p10), which is arranged at an arbitrary angle.
(P12) The lens further includes a lens provided in a light output direction of the side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system or a telecentric lens capable of making the test object side telecentric. The multidirectional simultaneous observation optical system according to any one of (p3) to (p10).
(P13) The lens is characterized by having a depth of field sufficient to adjust the focal plane simultaneously on each surface even if it is a complex test object having a sphere or a super polyhedron in shape. The multidirectional simultaneous observation optical system according to (p12).

(p14) (p11)ないし(p13)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系と、前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するためのCCD、CMOSもしくはラインCCDを含む電子撮像素子とを備えてなり、画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り装置。
(p15) (p11)ないし(p13)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系により被検物体の各面の画像情報を光として取得し、前記レンズを介して得られる該光をCCD、CMOSもしくはラインCCDを含む電子撮像素子により光電変換処理することによって電気的に処理の可能な画像情報を取得し、これにより画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り方法。
(p16) 前記側面画像取得用プリズム系および底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、肉眼による目視観察を容易に行えるように、前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に開放空間が形成されていることを特徴とする、(p1)または(p2)に記載の多方向同時観察光学系。
(p17) 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系においては三角ミラープリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系においては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズムもしくは三角プリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、(p16)に記載の多方向同時観察光学系。
(p18) 前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、正立像を得ることのできる五角形プリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、(p16)または(p17)に記載の多方向同時観察光学系。
(p19) 前記台形プリズムもしくは三角プリズムまたはその機能の上方には、反射防止用プリズムまたはその機能が設けられていることを特徴とする、(p16)ないし(p18)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p20) 二以上の被検物体を載置し、これらを前記被検物体載置空間部を経由して搬送することのできる被検物体搬送手段が設けられ、前記各プリズム系は該被検物体搬送手段の経路が確保されるように配置されることを特徴とする、(p16)ないし(p19)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p21) 前記側面画像取得用プリズム系は4系統設けられ、前記各プリズム系なしに光出力の得られる上面方向を含めて被検物体の六方向からの各画像情報を光として取得可能であることを特徴とする、(p16)ないし(p20)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。
(p22) 前記4系統の側面画像取得用プリズム系は、前記被検物体載置空間部を挟んで対向する2系統による組が2組配置されていて、各組は相互に直交しているか、または任意の角度でもって配置されていることを特徴とする、(p21)に記載の多方向同時観察光学系。
(p23) (p1)または(p2)に記載の多方向同時観察光学系を二以上用いてなり、それによる被検物体の多方向同時観察が可能であることを特徴とする、多方向同時観察光学系複合体。
(P14) An electronic imaging device including the multi-directional simultaneous observation optical system according to any one of (p11) to (p13) and a CCD, CMOS, or line CCD for photoelectric conversion processing of light obtained through the lens And an image reading apparatus characterized in that it can be used for image analysis including image measurement.
(P15) The multidirectional simultaneous observation optical system according to any one of (p11) to (p13) acquires image information of each surface of the object to be inspected as light, and the light obtained through the lens is obtained as a CCD, An image reading method characterized in that image information that can be electrically processed is obtained by performing photoelectric conversion processing by an electronic image pickup device including a CMOS or a line CCD, and thus can be used for image analysis including image measurement. .
(P16) Each of the side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system has an open space above the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function so that visual observation with the naked eye can be easily performed. The multidirectional simultaneous observation optical system according to (p1) or (p2), wherein the multidirectional simultaneous observation optical system is formed.
(P17) For the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function, a triangular mirror prism or a prism having the function is used in the side image acquisition prism system, and in the bottom image acquisition prism system, The multidirectional simultaneous observation optical system according to (p16), wherein a trapezoidal prism, a triangular prism, or a prism having a function thereof capable of obtaining a double direction change is used.
(P18) The pentagonal prism capable of obtaining an erect image or a prism having the function is used for the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function in the side surface image acquiring prism system. , (P16) or (p17).
(P19) The multi-direction according to any one of (p16) to (p18), characterized in that an antireflection prism or its function is provided above the trapezoidal prism or triangular prism or its function. Simultaneous observation optical system.
(P20) A test object transporting means is provided that can mount two or more test objects and transport them via the test object mounting space, and each prism system includes the test object The multi-directional simultaneous observation optical system according to any one of (p16) to (p19), wherein the multi-directional simultaneous observation optical system is arranged such that a path of the object conveying unit is secured.
(P21) Four side image acquisition prism systems are provided, and each image information from the six directions of the test object can be acquired as light, including the upper surface direction where light output can be obtained without each prism system. The multidirectional simultaneous observation optical system according to any one of (p16) to (p20).
(P22) In the four systems of side image acquisition prism systems, two sets of two systems facing each other across the test object placement space are arranged, and each set is orthogonal to each other, Alternatively, the multidirectional simultaneous observation optical system according to (p21), which is arranged at an arbitrary angle.
(P23) Multi-directional simultaneous observation characterized in that two or more multi-directional simultaneous observation optical systems described in (p1) or (p2) are used and multi-directional simultaneous observation of an object to be examined is possible. Optical system complex.

かかる先に行った発明によれば、被検物体を各面から高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることができる。さらに詳述すれば、たとえば下記の各効果を得ることができる。
(I)被検物体の形状が、概略立方体的に把握できるか直方体的かに関わらず、六面方向全てにおいて同時に合焦面を合わせることができ、かつ、いわゆるケラレのない画像を同時に提供でき、外観欠陥検査等の画像解析を正確に行うことができ、検査等の時間を短縮し、検査等の効率を高め、コストを抑制できる。
(II)被検物体が上下面のある七面体以上の多面体、球体または超多面体であっても、側面画像取得用プリズム系のセット数増加や読み取り装置のレンズの被写界深度を長くすることにより、全ての面において同時に合焦面が合い、かつ、ケラレのない画像を同時に提供することができる。
(III)側面画像取得用プリズム系の45°ミラープリズムをペンタプリズムに、あるいは三角ミラープリズムを5角形プリズムに置き換えることで、正立した像を同時に提供できる。
(IV)光路シフトプリズムまたは光路シフト用平面ミラー等の光路シフトプリズム機能を追加構成することで、レンズへの入射光面積が小さくなり、撮像素子の1画像当たりの取り込む物体サイズが小さくなり解像力を高めることができる。
(V)被検物体を移動できる搬送経路を設けることにより、多数の被検物体の多方向同時観察を連続的に行うことができる。
(VI)読み取り装置のレンズに被検物体側テレセントリックレンズを用いることにより、その特性から、構成する各プリズムの大きさを抑制できるとともに、その配置を近接させることができ、全体を小型化できる。また、寸法欠陥検査等の画像計測も正確に行うことができる。
According to the above-described invention, the object to be inspected can be simultaneously observed from each surface with high accuracy, and the efficiency of inspection or the like can be increased. More specifically, for example, the following effects can be obtained.
(I) Regardless of whether the shape of the test object can be grasped in a roughly cubic shape or a rectangular parallelepiped, the in-focus plane can be adjusted simultaneously in all six directions, and an image without so-called vignetting can be provided simultaneously. Therefore, it is possible to accurately perform image analysis such as appearance defect inspection, to shorten the time for inspection and the like, to increase the efficiency of inspection and the like, and to reduce the cost.
(II) Even if the object to be examined is a polyhedron with a top and bottom heptahedron or more, a sphere, or a super polyhedron, increase the number of side image acquisition prism systems and increase the depth of field of the lens of the reader. Thus, it is possible to simultaneously provide an in-focus image on all surfaces and an image without vignetting.
(III) By replacing the 45 ° mirror prism of the side image acquisition prism system with a pentaprism or the triangular mirror prism with a pentagonal prism, an upright image can be provided simultaneously.
(IV) By adding an optical path shift prism function such as an optical path shift prism or an optical path shift plane mirror, the incident light area to the lens is reduced, and the object size captured per image of the image sensor is reduced, resulting in improved resolution. Can be increased.
(V) A multi-directional simultaneous observation of a large number of test objects can be performed continuously by providing a transport path through which the test objects can be moved.
(VI) By using an object-side telecentric lens as the lens of the reading device, the size of each prism can be suppressed and the arrangement thereof can be made closer due to its characteristics, and the overall size can be reduced. Also, image measurement such as dimensional defect inspection can be performed accurately.

さて、先の発明の応用は多岐に亘って可能であり、観察を効率的に行うことができる。しかしながら上記発明は、寸法の測定に関しても従来より優れた技術であるとはいえ、高精度化を目指したさらなる改良が求められるところである。   Now, the application of the previous invention is possible in various ways, and observation can be performed efficiently. However, although the above-described invention is a technique that is superior to the related art in terms of dimensional measurement, further improvements aiming at higher accuracy are required.

したがって本発明が解決しようとする課題は、被検物体の各面を高精度に同時に寸法測定することができ、検査等の効率を高めることができる、多方向同時観察光学系および画像読み取り装置を使用した、被検物体の寸法測定装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a multi-directional simultaneous observation optical system and an image reading apparatus capable of simultaneously measuring each surface of a test object with high accuracy and improving the efficiency of inspection and the like. The object is to provide an apparatus for measuring the size of a test object.

本願発明者は上記課題について検討した結果、各面からの像について単一の焦点距離を与え得るプリズム配置方法、また、寸法を正確に測定するためのレンズ構成を用いること、さらには、被検物体各面からの画像をレンズに高精度に導くためのプリズムの端面や境界の状態について検討することにより、上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。   As a result of studying the above problems, the inventor of the present application has used a prism arrangement method capable of providing a single focal length for an image from each surface, a lens configuration for accurately measuring dimensions, and a test object. The present inventors have found that the above problems can be solved by examining the state of the end face and boundary of the prism for guiding the image from each surface of the object to the lens with high accuracy, and have reached the present invention. That is, the invention claimed in the present application, or at least the disclosed invention, as means for solving the above-described problems is as follows.

(1) 被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、および底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系を有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置であって、
該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系(以下、合わせて「各プリズム系」ともいう。)は光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有し、かつ光路長補正機能を有しており、
該各プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方位置もしくは一部下方位置に設けられ、
該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うように、もしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他方のプリズム系により光路を遮られないように配置され、
プリズム系の光出力方向に設けられたレンズは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズであり、
取得された画像情報に基づき被検物体の所望の寸法を測定するための測定手段を備えており、
該各プリズム系は一体に形成され、
該光路長補正機能は、被検物体の上面のワーキングディスタンスに各面のそれを合わせるために、該各プリズム系において光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に設けられた光路長補正用プリズムであり、
該各プリズム系においては、被検物体側、レンズ側もしくはその両方の面に、光の反射を低減させるARコーティングが施されており、
該光路方向転換部には、光を反射させるために、該路方向転換部の面における光を反射させるためのコーティング、または光を全反射させる屈折率の材料の使用のいずれかがなされており、
かかる構成により、被検物体の側面、底面および上面を高精度で同時に寸法測定可能であることを特徴とする、寸法測定装置。
(2) 前記多方向同時観察光学系と前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するためのCCD、CMOSもしくはラインCCDを含む電子撮像素子を備えていることを特徴とする、(1)に記載の寸法測定装置。
(1) having one or more side image acquisition prism systems for obtaining each side image for one or more side surfaces of the object to be examined, and a bottom image acquisition prism system for obtaining a bottom image; A dimension measuring device using a multi-directional simultaneous observation optical system,
The side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system (hereinafter also referred to as “each prism system”) have an optical path direction changing prism function or an optical path direction changing prism function, and optical path length correction. Has a function,
Respective prism system is or lateral position of the space as置空between unit test object mounting with the right above direction of the test object is an open space for acquiring the top image is ensured is ensured set vignetting to some lower position,
Each prism system is arranged so that the optical path of the light emitted by each of the prism systems is directed upward of the object to be measured, or parallel to and in the same direction as each other , and is not blocked by the other prism system. And
The lens provided in the optical output direction of each prism system is a telecentric lens, which can be a telecentric a test object side,
A measuring means for measuring a desired dimension of the test object based on the acquired image information ;
Each prism system is integrally formed,
The optical path length correction function is an optical path length provided above the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function in each prism system in order to match that of each surface with the working distance of the upper surface of the object to be examined. Correction prism,
In each prism system, an AR coating for reducing light reflection is applied to the object side, the lens side, or both surfaces,
In order to reflect the light, either the coating for reflecting the light on the surface of the path turning portion or the material of the refractive index that totally reflects the light is used for the light path turning portion. ,
With such a configuration , the dimension measuring apparatus can measure the side, bottom and top surfaces of the object to be measured simultaneously with high accuracy .
(2) An electronic image pickup device including a CCD, a CMOS, or a line CCD for performing photoelectric conversion processing on the light obtained through the multi-directional simultaneous observation optical system and the lens is provided. (1) The dimension measuring apparatus described in 1.

(3)(3) 前記光を反射させるためのコーティングは、アルミニウムコートであることを特徴とする、(1)または(2)に記載の寸法測定装置。The dimension measuring apparatus according to (1) or (2), wherein the coating for reflecting light is an aluminum coat.
(4)(4) 前記光を反射させるためのコーティングは、誘電体多層膜であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の寸法測定装置。The dimension measuring apparatus according to (1) or (2), wherein the coating for reflecting light is a dielectric multilayer film.
(5)(5) 前記光路方向転換部において光を反射させるために、該光路方向転換部は、アルミニウムコートの形成、誘電体多層膜の形成、または入射側よりも小さい屈折率の材料の使用、の各手段の中から、いずれか二以上が併用されていることを特徴とする、(1)ないし(4)のいずれかに記載の寸法測定装置。In order to reflect light at the optical path redirecting portion, the optical path redirecting portion is formed by each means of forming an aluminum coat, forming a dielectric multilayer film, or using a material having a refractive index smaller than that of the incident side. From any one of (1) to (4), any two or more are used together.

つまり本発明は、被検物体の各面の寸法を正確に測定するために、まず被検物体側をテレセントリックにすることができるテレセントリックレンズを使用することを、装置の特徴的な構成とするものである。   That is, according to the present invention, in order to accurately measure the dimensions of each surface of the object to be measured, first, a telecentric lens capable of making the object side to be telecentric is used as a characteristic configuration of the apparatus. It is.

また本発明装置には、多方向同時観察光学系とレンズを介して得られる光を光電変換処理する電子撮像素子を備えて、画像計測を含む画像解析が可能な構成を備えたものも含まれる。   In addition, the apparatus of the present invention includes a multi-directional simultaneous observation optical system and an electronic imaging device that performs photoelectric conversion processing on light obtained through a lens, and a configuration that can perform image analysis including image measurement. .

さらに本発明装置には、被検物体の各面からの像を高精度に導くために、プリズム系の所定箇所に特殊な被膜形成を施す等の構成を備えたものも含まれる。   Furthermore, the apparatus of the present invention includes an apparatus having a configuration in which a special film is formed on a predetermined portion of the prism system in order to guide an image from each surface of the object to be detected with high accuracy.

ARコーティング(anti-reflective coating)は通常、CRTディスプレイの表面に施される反射防止(ノングレア)処理に用いられている技術であるが、本発明ではこれを、被検物体からレンズへの光の伝達の高精度化に用いたものである。   AR coating (anti-reflective coating) is a technique usually used for anti-reflection (non-glare) treatment applied to the surface of a CRT display. In the present invention, this is applied to light from an object to be examined to a lens. This is used to improve the accuracy of transmission.

誘電体多層膜は一般に、基板に対するコーティングによって、光の干渉、吸収、反射などに基づく目的機能を持たせる、いわゆる多層膜蒸着に用いられる。本発明においては、光路方向転換部での光の良好な反射を得るために、たとえば、高い屈折率と低い屈折率を持った複数種類の誘電体を所定の膜厚に交互に組合せて薄膜を多層にコーティングする等の多層膜蒸着手法を、適宜に用いて、所望の誘電体多層膜を形成することができる。   The dielectric multilayer film is generally used for so-called multilayer film deposition in which a target function based on interference, absorption, reflection, etc. of light is given by coating on a substrate. In the present invention, in order to obtain good reflection of light at the optical path redirecting portion, for example, a thin film is formed by alternately combining a plurality of types of dielectrics having a high refractive index and a low refractive index in a predetermined film thickness. A desired dielectric multilayer film can be formed by appropriately using a multilayer film deposition technique such as coating in multiple layers.

全反射とは、屈折率(n)の大きい媒質から小さい媒質(n)に光が入る場合、ある臨界角Θc(sinΘc=(n/n))以上で入射されると、全ての光が反射されるという現象であるが、本発明装置には、プリズム系の光路方向転換部における反射がかかる全反射となるようにプリズム系を構成したものも含まれる。たとえば、光路方向転換部を構成するプリズム部材として、入射側のプリズム部材よりも小さい屈折率の材質のものを用いる等である。 Total reflection means that when light enters a small medium (n 0 ) from a medium having a large refractive index (n 1 ), the light is incident at a certain critical angle Θc (sin Θc = (n 0 / n 1 )) or more. However, the apparatus of the present invention also includes a prism system configured so as to be totally reflected by reflection at the optical path direction changing unit of the prism system. For example, as a prism member constituting the optical path direction changing portion, a material having a refractive index smaller than that of the incident side prism member is used.

本発明の寸法測定装置に係る多方向同時観察光学系は、上述の通り、(ア)被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、(イ)底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系、のうち、少なくともいずれかを有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置であるから、次の3つのパターンが含まれる。
(A)被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系のみを有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置。
(B)被検物体の底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系のみを有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置。
(C)被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、および、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系のいずれも有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置。
As described above, the multidirectional simultaneous observation optical system according to the dimension measuring apparatus of the present invention is for (a) obtaining one or more side images for obtaining each side image for one or more side surfaces of the object to be examined. Since it is a dimension measuring device using a multi-directional simultaneous observation optical system having at least one of a prism system and (b) a bottom image acquisition prism system for obtaining a bottom image, the following three Pattern is included.
(A) Dimensional measuring apparatus using a multi-directional simultaneous observation optical system having only one or two or more side surface image acquisition prism systems for obtaining each side surface image of one or more side surfaces of a test object .
(B) A dimension measuring apparatus using a multi-directional simultaneous observation optical system having only a bottom surface image acquisition prism system for obtaining a bottom surface image of a test object.
(C) Either one or two or more side image acquisition prism systems for obtaining each side image for one or more side surfaces of the test object, and a bottom image acquisition prism system for obtaining a bottom image A dimension measuring apparatus using a multi-directional simultaneous observation optical system.

本発明の被検物体の寸法測定装置は上述のように構成されるため、これによれば、被検物体の各面を高精度に同時に寸法測定することができ、検査等の効率を高めることができる。つまり、一台のテレセントリックレンズを含む測定装置で被検物体の各面の寸法を、同時に、かつ高精度で測定することができるため、測定時間を短縮し、労力・コストを抑制することができる。   Since the apparatus for measuring a dimension of a test object according to the present invention is configured as described above, according to this, it is possible to simultaneously measure the dimensions of each surface of the test object with high accuracy, and to increase the efficiency of inspection and the like. Can do. In other words, the measurement device including a single telecentric lens can measure the dimensions of each surface of the object to be measured simultaneously and with high accuracy, thereby reducing the measurement time and reducing labor and cost. .

以下、本発明を図面も用いてより詳細に説明する。
図1−1は、本発明寸法測定装置に係る側面画像取得用プリズム系の一般的な構成例を示す側面図、
図1−2は、本発明寸法測定装置に係る底面画像取得用プリズム系の一般的な構成例を示す側面図、そして、
図1−3は、本発明寸法測定装置に係る、側面画像取得用プリズム系と底面画像取得用プリズム系を一体化させたプリズム系の一般的な構成例を示す側面図である。また、
図2は、被検物体の側面と上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図、
図3は、被検物体の底面と上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図、そして、
図4は、被検物体の側面、底面および上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図である。図2〜4に示す各構成は、図1−1〜1−3に示すプリズム系構成を用いてなるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1-1 is a side view showing a general configuration example of a side image acquisition prism system according to the dimension measuring device of the present invention;
1-2 is a side view showing a general configuration example of a prism system for bottom image acquisition according to the dimension measuring apparatus of the present invention, and
FIG. 1C is a side view of a general configuration example of a prism system in which a side image acquisition prism system and a bottom image acquisition prism system are integrated according to the dimension measurement apparatus of the present invention. Also,
FIG. 2 is an explanatory view showing a side view configuration of a main part of the dimension measuring apparatus of the present invention for obtaining image information of the side surface and the top surface of the object to be examined;
FIG. 3 is an explanatory view showing a side view configuration of a main part of the dimension measuring apparatus of the present invention for obtaining image information of the bottom surface and the top surface of the object to be examined; and
FIG. 4 is an explanatory view showing a side view configuration of a main part of the dimension measuring apparatus of the present invention for obtaining image information of the side surface, bottom surface and top surface of the object to be examined. Each configuration shown in FIGS. 2 to 4 uses the prism system configuration shown in FIGS. 1-1 to 1-3.

図2に示す通り、本発明の寸法測定装置の一つの例は、被検物体11の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一の側面画像取得用プリズム系3A、もしくは二以上の該プリズム系3A、3A’等を有してなる多方向同時観察光学系を用いたものであり、該側面画像取得用プリズム系3A等は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能(以下、単に「光路方向転換用プリズム」または「光路方向転換部」という)30aを有し、かつ光路長補正機能を有しており、該プリズム系3A等は、被検物体11の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方位置に設けられ、該プリズム系3A等は、それにより出される光の光路5bが被検物体11の上方へ向うように、もしくは相互に平行かつ同一方向となるように、また光路5b等を遮られないように配置され、該側面画像取得用プリズム系3A等の光出力方向光路上の合焦点位置に、テレセントリックレンズ41が設けられており、取得された画像情報に基づき被検物体11の側面および上面における所望の寸法を測定するための測定手段(図示せず)を備えていることを、主たる構成とする。   As shown in FIG. 2, one example of the dimension measuring apparatus of the present invention is a side image acquisition prism system 3 </ b> A for obtaining each side image for one or more side surfaces of the test object 11, or two or more side images. Using the multi-directional simultaneous observation optical system having the prism systems 3A, 3A ', etc., and the side surface image acquisition prism system 3A or the like is an optical path direction changing prism or an optical path direction changing prism function. (Hereinafter, simply referred to as “optical path direction changing prism” or “optical path direction changing unit”) 30a and an optical path length correcting function. The prism system 3A and the like are directly above the object 11 to be examined. In the direction, an open space for acquiring the upper surface image is secured and a test object placement space is secured at a side position of the space, and the prism system 3A and the like are thereby provided. Optical path 5 of the emitted light Are arranged so as to be directed upward of the object to be inspected 11 or in parallel and in the same direction so as not to obstruct the optical path 5b etc., and the light output direction of the prismatic system 3A for side image acquisition A telecentric lens 41 is provided at the in-focus position on the optical path, and includes measurement means (not shown) for measuring desired dimensions on the side surface and the upper surface of the test object 11 based on the acquired image information. Is the main configuration.

図2において本発明装置は上述のように構成されるため、被検物体11側がテレセントリックとなり、被検物体11の一または二以上の側面について高精度の側面画像が同時に得られ、かかる高精度の画像情報に基づき被検物体11の側面および上面における所望の寸法が、前記測定手段によって測定される。   In FIG. 2, since the device of the present invention is configured as described above, the object 11 side is telecentric, and high-accuracy side images of one or more side surfaces of the object 11 are obtained simultaneously. Based on the image information, desired dimensions on the side surface and the upper surface of the test object 11 are measured by the measuring means.

つまり、光学系において絞りの中心を通る光線である主光線が、レンズの被検物体11側において平行となるため、本発明装置では、被検物体11の遠近に関わらず倍率変化のない光学系であるテレセントリック光学系が実現する。したがって、ピント合わせ誤差による倍率変動が発生せず、さらに、画像中心と周辺との間で被検物体11に対する視覚差が生じないため、視野全般に亘って遠近感が発生せず、歪みのない画像が取得され、各面の高精度な寸法測定が実現する。   In other words, the principal ray, which is a ray that passes through the center of the stop in the optical system, is parallel on the side of the object to be examined 11 of the lens. The telecentric optical system is realized. Therefore, the magnification fluctuation due to the focusing error does not occur, and further, no visual difference with respect to the object to be inspected 11 occurs between the center of the image and the periphery, so that the perspective does not occur over the entire field of view and there is no distortion. Images are acquired, and highly accurate dimensional measurement of each surface is realized.

図において、該側面画像取得用プリズム系3A等が有する光路方向転換用プリズムにより、被検物体11からこれらに入射した光は、被検物体11の上方向に向けて光路方向が転換される(光路5b)。被検物体11の上面画像は、その真上方向に確保された開放空間により、特別プリズム系を通すことなく取得される(光路5a)。   In the figure, the light path direction of the light incident on the object 11 from the test object 11 is changed by the optical path direction changing prism of the side image acquisition prism system 3A and the like (upward direction of the test object 11) ( Optical path 5b). The upper surface image of the test object 11 is acquired without passing through the special prism system due to the open space secured in the directly above direction (optical path 5a).

前記光路長補正機能は、被検物体11の各面のワーキングディスタンス(WD)を同一にする機能として、前記側面画像取得用プリズム系3A等を構成するプリズム自体の屈折率や長さ如何によってこれを構成することができるが、かかる方法に限定されない。すなわちたとえば、該プリズム系3A等の光路方向転換用プリズム上方に、被検物体11の上面を除く各面のWDを上面のWDと同一にするための光路長補正用プリズム(図示せず)を特別に設ける構成とすることができる。   The optical path length correction function is a function for making the working distance (WD) of each surface of the object 11 to be the same, depending on the refractive index and length of the prism itself constituting the side image acquisition prism system 3A and the like. However, the present invention is not limited to such a method. That is, for example, an optical path length correcting prism (not shown) for making the WD of each surface excluding the upper surface of the object 11 to be the same as the WD of the upper surface above the optical path direction changing prism such as the prism system 3A. It can be set as the structure provided specially.

ここで該光路長補正用プリズムは、被検物体の形状や大きさに応じた光路長補正がなされるように、これらを適宜交換することにより、またはその他適宜の手段により、光路長調整可能に形成する構成とすることもできる。   Here, the optical path length correction prism can be adjusted by appropriately replacing the optical path length according to the shape and size of the object to be measured, or by other appropriate means. It can also be set as the structure to form.

図3に示す通り、本発明の寸法測定装置の他の例は、被検物体11の底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系3BCを有してなる多方向同時観察光学系を用いたものであって、該底面画像取得用プリズム系3BCは、図2で説明した側面画像取得用プリズム系3A等と同様、光路方向転換用プリズムを有し、かつ光路長補正機能を有しており、該プリズム系3BCは、被検物体11の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに、一部下方位置および側方位置を占めて設けられ、該プリズム系3BCは、それにより出される光の光路5cが被検物体11の上方へ向うように、もしくは上面画像の光路5aと相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置され、該底面画像取得用プリズム系3BCの光出力方向光路上の合焦点位置に、テレセントリックレンズ41が設けられており、取得された画像情報に基づき被検物体11の底面および上面における所望の寸法を測定するための測定手段(図示せず)を備えていることを、主たる構成とする。   As shown in FIG. 3, another example of the dimension measuring apparatus of the present invention uses a multidirectional simultaneous observation optical system having a bottom surface image acquisition prism system 3BC for obtaining a bottom surface image of the object 11 to be examined. The bottom surface image acquisition prism system 3BC has an optical path direction changing prism and an optical path length correction function, like the side surface image acquisition prism system 3A described with reference to FIG. The prism system 3BC is provided with an open space for acquiring a top surface image in a direction directly above the object 11 to be tested, and partially occupies a lower position and a side position. 3BC blocks the optical path by another prism system so that the optical path 5c of the emitted light is directed upward of the object to be inspected 11 or parallel to and in the same direction as the optical path 5a of the top image. Arranged so as not to A telecentric lens 41 is provided at a focal point on the light output direction optical path of the bottom surface image acquisition prism system 3BC, and desired dimensions on the bottom surface and the top surface of the test object 11 based on the acquired image information. The main configuration is that a measuring means (not shown) for measuring the above is provided.

図3において本発明装置は上述のように構成されるため、被検物体11側がテレセントリックとなり、被検物体11の底面について高精度の底面画像が得られ、かかる高精度の画像情報に基づき被検物体11の底面および上面における所望の寸法が、前記測定手段によって測定される。   In FIG. 3, since the apparatus of the present invention is configured as described above, the object 11 side is telecentric, and a highly accurate bottom surface image is obtained for the bottom surface of the object 11 to be detected. Desired dimensions on the bottom and top surfaces of the object 11 are measured by the measuring means.

被検物体の底面および上面について寸法測定できる本発明装置において、テレセントリック光学系が実現される構成、光路方向が転換される構成、上面画像が取得される構成、および光路長補正機能ならびに光路長補正用プリズムの構成については、上述の側面画像取得用プリズム系3Aを用いた装置の場合と同様である。   In the device of the present invention capable of measuring the dimensions of the bottom surface and the top surface of the object to be measured, a configuration in which a telecentric optical system is realized, a configuration in which the optical path direction is changed, a configuration in which a top image is acquired, an optical path length correction function, and an optical path length correction The configuration of the prism for use is the same as that of the apparatus using the side image acquisition prism system 3A described above.

図4に示す通り、本発明の寸法測定装置のまた他の例は、図2に示した側面画像取得用プリズム系3A等、および図3に示した底面画像取得用プリズム系3BCのいずれをも備えた多方向同時観察光学系を用いたものであって、該側面画像取得用プリズム系3A等および該底面画像取得用プリズム系3BCの光出力方向光路上の合焦点位置にテレセントリックレンズ41が設けられており、取得された画像情報に基づき被検物体11の側面、底面および上面における所望の寸法を測定するための測定手段(図示せず)を備えていることを、主たる構成とする。   As shown in FIG. 4, another example of the dimension measuring apparatus of the present invention includes both the side surface image acquisition prism system 3A shown in FIG. 2 and the bottom image acquisition prism system 3BC shown in FIG. A telecentric lens 41 is provided at a focal point position on the optical path of the light output direction of the side image acquisition prism system 3A and the bottom image acquisition prism system 3BC. The main configuration is provided with measurement means (not shown) for measuring desired dimensions on the side surface, the bottom surface, and the top surface of the test object 11 based on the acquired image information.

図4において本発明装置は上述のように構成されるため、被検物体11側がテレセントリックとなり、被検物体11の側面および底面について高精度の画像が得られ、かかる高精度の画像情報に基づき被検物体11の側面、底面および上面における所望の寸法が、前記測定手段によって測定される。   In FIG. 4, since the apparatus of the present invention is configured as described above, the object 11 side is telecentric, and high-accuracy images are obtained on the side surface and bottom surface of the object 11 to be detected. Desired dimensions on the side, bottom and top surfaces of the specimen 11 are measured by the measuring means.

本発明装置において、テレセントリック光学系が実現される構成、光路方向が転換される構成、上面画像が取得される構成、および光路長補正機能ならびに光路長補正用プリズムの構成については、上述した各装置の場合と同様である。   In the device of the present invention, the configuration in which the telecentric optical system is realized, the configuration in which the optical path direction is changed, the configuration in which the top image is acquired, and the configuration of the optical path length correction function and the optical path length correction prism are described above. It is the same as the case of.

上記の本発明寸法測定装置は、前記多方向同時観察光学系と前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するためのCCD、CMOSもしくはラインCCDを含む電子撮像素子を備えた構成とすることもできる。これにより本発明寸法測定装置は、適宜の画像解析ソフトなどのソフトウェアとの組み合わせで、画像読み取り、画像計測その他の画像解析を画面上、もしくは画像データ上で行うことができ、高精度、効率的な寸法測定に便宜である。   The above-described dimension measuring apparatus of the present invention is configured to include an electronic image pickup device including a CCD, a CMOS, or a line CCD for performing photoelectric conversion processing on the light obtained through the multi-directional simultaneous observation optical system and the lens. You can also. As a result, the dimension measuring apparatus of the present invention can perform image reading, image measurement, and other image analysis on the screen or image data in combination with appropriate software such as image analysis software, and is highly accurate and efficient. Convenient for accurate dimension measurement.

以上の説明において、図では本発明寸法測定装置の側面画像取得用プリズム系としては、3A、3A’のみが図示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、該側面画像取得用プリズム系の配備数は、より多くてもよい。たとえば被検物体の正六面における寸法測定のために、該プリズム系を4系統配置することも、用途に応じてさらに多い系統数を配置することもできる。   In the above description, in the figure, only 3A and 3A ′ are shown as side image acquisition prism systems of the dimension measuring device of the present invention, but the present invention is not limited to this, and the side image acquisition is performed. A larger number of prism systems may be provided. For example, in order to measure the dimensions of the regular hexagonal surface of the test object, four prism systems can be arranged, or a larger number of systems can be arranged depending on the application.

本発明寸法測定装置では、前記各プリズム系3A等において、被検物体側32a、32b等、レンズ側33a、33b等、もしくはその両方の面に、光の反射を低減させるARコーティングが施されてARコートが形成されている、特徴的構成を付加することができる。   In the dimension measuring apparatus according to the present invention, in each of the prism systems 3A and the like, an AR coating that reduces light reflection is applied to the surfaces of the object to be tested 32a and 32b, the lens sides 33a and 33b, or both. A characteristic configuration in which an AR coat is formed can be added.

かかる構成により、ARコーティングが施された各面において光の反射が低減され、各画像を高精度にレンズ41に対して導くことができ、寸法測定の一層の高精度化を図ることができる。   With such a configuration, reflection of light is reduced on each surface on which the AR coating is applied, and each image can be guided to the lens 41 with high accuracy, thereby further improving the accuracy of dimension measurement.

ARコーティングには、SiO、TiO、ZnO、その他、本用途において従来公知のものを適宜の構成にて用いることができる。 For the AR coating, SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , and others conventionally known in this application can be used in an appropriate configuration.

また、本発明寸法測定装置では、前記各プリズム系において、光路方向転換部30a、30b、30c等の面に、光を反射させるためのコーティングが施されて被膜が形成されている、特徴的構成を付加することができる。   Further, in the dimension measuring apparatus of the present invention, in each of the prism systems, a coating is formed on the surfaces of the optical path direction changing portions 30a, 30b, 30c, etc. by applying a coating for reflecting light. Can be added.

かかる構成により、被膜が施された光路方向転換部30a等の境界面において光が良好に反射され、各画像を高精度にレンズ41に対して導くことができ、寸法測定の一層の高精度化を図ることができる。   With such a configuration, light is favorably reflected at the boundary surface of the optical path direction changing portion 30a and the like with the coating applied, and each image can be guided to the lens 41 with high accuracy. Can be achieved.

該被膜としては、アルミニウムコート、誘電体多層膜を好適に用いることができる。誘電体多層膜は、たとえば、SiO、TiO、Al、Ta、その他従来用いられている材料を用い、適宜の構成にて形成することができる。 As the coating, an aluminum coat or a dielectric multilayer film can be suitably used. The dielectric multilayer film can be formed with an appropriate configuration using, for example, SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , and other conventionally used materials.

前記光路方向転換部における光の反射効果を得る構成としては、光を全反射させるために、該光路方向転換部を構成する部材を入射側よりも小さい屈折率の材料とする手段を採用してもよい。また、かかる光の反射効果を得るために、上述の各方法を適宜二以上併用してもよい。   As a configuration for obtaining the light reflection effect in the optical path direction changing unit, in order to totally reflect the light, a means that uses a member having a refractive index smaller than that of the incident side as a member constituting the optical path direction changing unit is adopted. Also good. Further, in order to obtain the light reflection effect, two or more of the above methods may be used in combination.

本発明の被検物体の寸法測定装置によれば、被検物体の各面を高精度に同時に寸法測定することができ、検査等の効率を高めることができる。測定時間短縮、労力・コスト抑制効果に優れ、産業上利用価値が高い発明である。   According to the dimension measuring apparatus for an object to be inspected according to the present invention, each surface of the object to be inspected can be simultaneously measured with high accuracy, and the efficiency of inspection or the like can be increased. It is an invention that is excellent in effect of shortening measurement time, labor and cost, and having high industrial utility value.

本発明寸法測定装置に係る側面画像取得用プリズム系の一般的な構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the general structural example of the prism system for a side image acquisition which concerns on this dimension measuring apparatus. 本発明寸法測定装置に係る底面画像取得用プリズム系の一般的な構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the general structural example of the prism system for bottom face image acquisition which concerns on the dimension measuring apparatus of this invention. 本発明寸法測定装置に係る、側面画像取得用プリズム系と底面画像取得用プリズム系を一体化させたプリズム系の一般的な構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the general structural example of the prism system which integrated the prism system for side surface image acquisition, and the prism system for bottom surface image acquisition based on the dimension measuring apparatus of this invention. 被検物体の側面と上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the side view structure of the principal part of the dimension measuring apparatus of this invention for obtaining the image information of the side surface and upper surface of a to-be-tested object. 被検物体の底面と上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the side view structure of the principal part of the dimension measuring apparatus of this invention for obtaining the image information of the bottom face and upper surface of a to-be-tested object. 被検物体の側面、底面および上面の画像情報を得るための本発明寸法測定装置の要部の側面視構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the side view structure of the principal part of the dimension measuring apparatus of this invention for obtaining the image information of the side surface of a to-be-tested object, a bottom face, and an upper surface. 被検物体を多方向から寸法測定する方法の従来例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the prior art example of the method of measuring the dimension of to-be-tested object from multiple directions. 被検物体を多方向から寸法測定する方法の他の従来例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other conventional example of the method of measuring the dimension of a to-be-tested object from multiple directions.

符号の説明Explanation of symbols

11…被検物体
3A、3A’…側面画像取得用プリズム系
3BC…底面画像取得用プリズム系
30a〜30c…光路方向転換部(光路方向転換プリズム)
32a、32b…画像取得用プリズム系の物体側の面
33a、33b…画像取得用プリズム系のレンズ側の面
41…テレセントリックレンズ
5a〜5c…光路
81a〜81f…被検物体の面
82a〜82f…平面ミラー
840…画像読み取り装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Test object 3A, 3A '... Side surface image acquisition prism system 3BC ... Bottom surface image acquisition prism system 30a-30c ... Optical path direction change part (optical path direction change prism)
32a, 32b ... Object-side surfaces 33a, 33b of the image acquisition prism system Lens-side surfaces 41 ... Telecentric lenses 5a-5c ... Optical paths 81a-81f ... Test object surfaces 82a-82f ... Flat mirror 840 ... Image reading device

Claims (5)

被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、および底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系を有してなる多方向同時観察光学系を用いた寸法測定装置であって、
該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系(以下、合わせて「各プリズム系」ともいう。)は光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有し、かつ光路長補正機能を有しており、
該各プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方位置もしくは一部下方位置に設けられ、
該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うように、もしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他方のプリズム系により光路を遮られないように配置され、
プリズム系の光出力方向に設けられたレンズは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズであり、
取得された画像情報に基づき被検物体の所望の寸法を測定するための測定手段を備えており、
該各プリズム系は一体に形成され、
該光路長補正機能は、被検物体の上面のワーキングディスタンスに各面のそれを合わせるために、該各プリズム系において光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に設けられた光路長補正用プリズムであり、
該各プリズム系においては、被検物体側、レンズ側もしくはその両方の面に、光の反射を低減させるARコーティングが施されており、
該光路方向転換部には、光を反射させるために、該路方向転換部の面における光を反射させるためのコーティング、または光を全反射させる屈折率の材料の使用のいずれかがなされており、
かかる構成により、被検物体の側面、底面および上面を高精度で同時に寸法測定可能であることを特徴とする、寸法測定装置。
Multi-direction comprising one or more side image acquisition prism systems for obtaining each side image for one or more side surfaces of the test object, and a bottom image acquisition prism system for obtaining a bottom image A dimension measuring device using a simultaneous observation optical system,
The side surface image acquisition prism system and the bottom surface image acquisition prism system (hereinafter also referred to as “each prism system”) have an optical path direction changing prism function or an optical path direction changing prism function, and optical path length correction. Has a function,
Respective prism system is or lateral position of the space as置空between unit test object mounting with the right above direction of the test object is an open space for acquiring the top image is ensured is ensured set vignetting to some lower position,
Each prism system is arranged so that the optical path of the light emitted by each of the prism systems is directed upward of the object to be measured, or parallel to and in the same direction as each other , and is not blocked by the other prism system. And
The lens provided in the optical output direction of each prism system is a telecentric lens, which can be a telecentric a test object side,
A measuring means for measuring a desired dimension of the test object based on the acquired image information ;
Each prism system is integrally formed,
The optical path length correction function is an optical path length provided above the optical path direction changing prism or the optical path direction changing prism function in each prism system in order to match that of each surface with the working distance of the upper surface of the object to be examined. Correction prism,
In each prism system, an AR coating for reducing light reflection is applied to the object side, the lens side, or both surfaces,
In order to reflect the light, either the coating for reflecting the light on the surface of the path turning portion or the material of the refractive index that totally reflects the light is used for the light path turning portion. ,
With such a configuration , the dimension measuring apparatus can measure the side, bottom and top surfaces of the object to be measured simultaneously with high accuracy .
前記多方向同時観察光学系と前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するためのCCD、CMOSもしくはラインCCDを含む電子撮像素子を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の寸法測定装置。 The electronic imaging device including a CCD, a CMOS, or a line CCD for performing photoelectric conversion processing on the light obtained through the multi-directional simultaneous observation optical system and the lens, according to claim 1. Dimension measuring device. 前記光を反射させるためのコーティングは、アルミニウムコートであることを特徴とする、請求項1または2に記載の寸法測定装置。 Coating for reflecting the light, characterized in that an aluminum coating, sizing device according to claim 1 or 2. 前記光を反射させるためのコーティングは、誘電体多層膜であることを特徴とする、請求項1または2に記載の寸法測定装置。 Coating for reflecting the light, characterized in that it is a dielectric multilayer film, dimension measuring apparatus according to claim 1 or 2. 前記光路方向転換部において光を反射させるために、該光路方向転換部は、アルミニウムコートの形成、誘電体多層膜の形成、または入射側よりも小さい屈折率の材料の使用、の各手段の中から、いずれか二以上が併用されていることを特徴とする、請求項1ないしのいずれかに記載の寸法測定装置。 In order to reflect light at the optical path redirecting portion, the optical path redirecting portion is formed by each means of forming an aluminum coat, forming a dielectric multilayer film, or using a material having a refractive index smaller than that of the incident side. From any one of the above, the dimension measuring device according to any one of claims 1 to 4 , wherein any two or more of them are used together.
JP2005190925A 2005-06-30 2005-06-30 Dimension measuring device Expired - Lifetime JP4885489B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005190925A JP4885489B2 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Dimension measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005190925A JP4885489B2 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Dimension measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007010447A JP2007010447A (en) 2007-01-18
JP4885489B2 true JP4885489B2 (en) 2012-02-29

Family

ID=37749166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005190925A Expired - Lifetime JP4885489B2 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Dimension measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4885489B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017170805A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人弘前大学 Multi-surface image acquisition system, observation device, observation method, screening method, and stereoscopic reconstruction method of subject

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009134295A (en) * 2007-11-08 2009-06-18 Yamada Kogaku Kogyo Kk Method for simultaneously viewing two or more sides of figure
JP4665014B2 (en) * 2008-07-04 2011-04-06 三菱電機エンジニアリング株式会社 Multi-face appearance inspection equipment
WO2012120662A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 東洋ガラス株式会社 Glass bottle inspection device and telecentric lens unit
CN108180837B (en) * 2018-02-09 2024-02-02 中国计量大学 Zipper size image acquisition device and online visual detection system based on same
JP7194055B2 (en) * 2019-03-22 2022-12-21 日立Astemo株式会社 Joint inspection method and joint inspection device
CN113624649B (en) * 2021-08-05 2023-12-08 西安航空学院 System and method for detecting needle-shaped content of road aggregate based on machine vision

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3103150B2 (en) * 1991-06-24 2000-10-23 富士写真光機株式会社 Optical measuring machine
JPH0626830A (en) * 1992-07-13 1994-02-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd Interferometry method and apparatus
JP4361156B2 (en) * 1999-02-22 2009-11-11 三菱重工食品包装機械株式会社 Appearance inspection equipment for articles
JP2001356010A (en) * 2000-06-12 2001-12-26 Asahi Hightech Kk Three-dimensional shape measuring apparatus
JP3495992B2 (en) * 2001-01-26 2004-02-09 キヤノン株式会社 Correction apparatus, exposure apparatus, device manufacturing method and device
JP2004020464A (en) * 2002-06-19 2004-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Substrate thickness measurement method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017170805A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人弘前大学 Multi-surface image acquisition system, observation device, observation method, screening method, and stereoscopic reconstruction method of subject
US10921256B2 (en) 2016-03-31 2021-02-16 Hirosaki University Multi-surface image acquisition system, observation device, observation method, screening method, and stereoscopic reconstruction method of subject

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007010447A (en) 2007-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6087993B2 (en) Method and apparatus for image scanning
US7724456B2 (en) Multidirectional simultaneous observation optical system, image reading device, image reading method, and multidirectional simultaneous observation combined optical system
JP6319329B2 (en) Surface attribute estimation using plenoptic camera
TWI427265B (en) Measuring apparatus
US20180144995A1 (en) Optical inspection apparatus and method and method of fabricating semiconductor device using the apparatus
CN110044931B (en) A detection device for surface and internal defects of curved glass
JP2000275027A (en) Slit confocal microscope and surface profile measuring device using it
JP2021530714A (en) Chromatic confocal area sensor
KR20210011278A (en) Inspection method based on IE(Imaging Ellipsometry), and method for fabricating semiconductor device using the inspection method
CN102884395A (en) Height measuring method and height measuring device
JP4885489B2 (en) Dimension measuring device
CN110044932B (en) A method for detecting surface and internal defects of curved glass
JP2007163461A (en) Lens evaluation device
JPWO2005083399A1 (en) Multidirectional simultaneous observation optical system, image reading apparatus, image reading method, and multidirectional simultaneous observation optical system composite
JP2003107359A (en) Apparatus and method for focus control for use with a digital imaging microscope, especially a confocal microscope
JP6179366B2 (en) Standard gauge, three-dimensional measuring apparatus, and calibration method for three-dimensional measuring apparatus
CN211927237U (en) A measuring device for microscope point spread function
JP7191632B2 (en) Eccentricity measurement method
US20230090825A1 (en) Optical element assembly, optical apparatus, estimation method, and non-transitory storage medium storing estimation program
JP4835091B2 (en) Position detection device
JP5641278B2 (en) Inspection device
CN218675673U (en) High axial resolution linear dispersion objective lens device
CN106323164B (en) A method for detecting the coincidence degree of long-distance micro-objects based on parallel light proportional imaging
KR100790706B1 (en) Lens focal length measuring device
US20240418599A1 (en) Optical element, optical unit, optical device, method for adjusting optical element, and method for manufacturing optical element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111208

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4885489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R154 Certificate of patent or utility model (reissue)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term