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JPH0315128B2 - - Google Patents
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JPH0315128B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0315128B2
JPH0315128B2 JP26583284A JP26583284A JPH0315128B2 JP H0315128 B2 JPH0315128 B2 JP H0315128B2 JP 26583284 A JP26583284 A JP 26583284A JP 26583284 A JP26583284 A JP 26583284A JP H0315128 B2 JPH0315128 B2 JP H0315128B2
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JP
Japan
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optical
optical system
unit
light
observation
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Application number
JP26583284A
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JPS61142407A (en
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Osamu Koizumi
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Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
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Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
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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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical displacement measuring device, and particularly to an improvement in an optical displacement measuring device for non-contact measuring the thickness of a lens or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、レンズの厚さを測定するための手段とし
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け易く、又、
feレンズの測定には利用できないという問題点が
あつた。
Conventionally, a micrometer or the like has been used as a means to measure the thickness of a lens, but since this brings a metal spindle into direct contact with the lens surface, it is easy to damage the lens surface.
There was a problem that it could not be used to measure FE lenses.

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つた。
Also, there was no other suitable measuring device for measuring the thickness of these lenses.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされた
ものであつて、レンズ等の厚さを非接触で測定す
ることが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。
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 without contact.

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
形状物であつて、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。
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 for solving problems]

この発明は、光源からの光線をスリツト等の指
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、を含む光学ユニツトを一対備え、
これら一対の第1及び第2の光学ユニツトを前記
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の光学ユニツトを固定し、
且つ、前記第2の光学ユニツトを、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
ユニツト移動手段と、前記測定物を前記第1及び
第2の光学ユニツ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
ユニツトの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、を設けることにより
上記目的を達成するものである。
This invention irradiates a light beam from a light source through an indicator such as a slit, a transflective means, and an objective lens onto the surface of a measurement object at a stereoscopic viewing angle, and the light beam that passes through the semitransparent reflective means is reflected on the surface. 2. Reflecting the reflected light generated by the transmissive reflection means, and guiding the reflected light to the same optical axis.
a pair of optical units including a projection reflection optical system and an observation optical system that forms a superimposed image of the target on the same imaging section on the same optical axis;
The pair of first and second optical units are disposed below and above the object to be measured, with the object to be measured in between, so as to share the center line of each of the three-dimensional viewing angles, and Fix the unit and
and unit moving means for holding the second optical unit so as to be relatively movable in the vertical direction along the shared center line; The above object is achieved by providing a measuring object holding means for holding the object in a variable vertical position, and a displacement detecting means for detecting a relative distance along the shared center line of the second optical unit. .

又、前記第1及び第2の光学ユニツトにおける
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。
Further, the above object is achieved by aligning the light input paths of the respective observation optical systems in the first and second optical units on the same optical axis in the substantially vertical direction, and using the observation optical systems as one. be.

又、前記第1の光学ユニツトと前記1つの観測
光学系との間に配置される第2の光学ユニツト
に、該観測光学系の前記光入路上に配置され、両
光学ユニツ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設けるこ
とにより上記目的を達成するものである。
Further, a second optical unit disposed between the first optical unit and the one observation optical system is disposed on the light input path of the observation optical system, and a second optical unit is disposed between the first optical unit and the one observation optical system. The above object is achieved by providing a superimposing transflective means for superimposing the light rays that reach .

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。
Further, the above object is achieved by making the superimposing transflective means retractable laterally from the light entrance path.

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。
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
学ユニツトは下方から、又、上方に上下方向移動
自在に設けられた第2の光学ユニツトは上方から
それぞれ測定物の上面及び下面に立体視角をもつ
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
での両光学ユニツ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つて、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
つて、測定物の下側面を、前記下側に固定された
第1の光学ユニツ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の光学ユニツトは、測定
物の上面に、その投影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 provides a stereoscopic viewing angle from below to the upper surface and the lower surface of the object to be measured, and the second optical unit provided above to be movable in the vertical direction provides a stereoscopic viewing angle from above. From the reflected light, the index is
A workpiece holding means for holding the workpiece, which measures the thickness of the workpiece based on the relative distance between both optical units in this state after confirming that the optical units are on both surfaces of the workpiece. is movable in the vertical direction, and fixes and holds the object to be measured at this position by aligning the lower surface of the object to be measured with the vertex of the stereoscopic vision of the irradiated light beam of the first optical unit fixed to the lower side. death,
On the other hand, the upper second optical unit is moved up and down so that the apex of the stereoscopic vision of its projection light beam coincides with the upper surface of the object to be measured.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は説明の更宜上、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
リツトからなる指標12A、12B、半透過反射
手段14A,14B及び対物レンズ16A,16
Bを通して測定物18の表面に立体視角をもつて
照射し、前記半透過反射手段14A,14Bを通
つ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14
A,14B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20A,
20Bと、前記同一の光軸上の同一の結像部22
に前記指標12A,12Bの重像を形成させるよ
うにする観測光学系24と、を含む光学ユニツト
を一対備え、且つ、これら一対の第1及び第2の
光学ユニツト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
の光学ユニツト26,27を、前記共有の中心線
28に沿つて、相対移動可能に保持するユニツト
移動手段30,31と、前記測定物18を前記一
対の光学ユニツト26,27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ツ
ト26,27の前記共有の中心線28上に沿つた
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。
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 lens 16A. ,16
The surface of the object to be measured 18 is irradiated with a stereoscopic viewing angle through B, and the reflected light generated when the light beams that have passed through the transflective means 14A and 14B are reflected on the surface of the object to be measured 18 is reflected by the transflective means 14.
Two projection reflection optical systems 20A, which reflect the reflected light by A and 14B and guide the reflected light to the same optical axis.
20B and the same imaging section 22 on the same optical axis.
a pair of optical units including an observation optical system 24 for forming a superimposed image of the indicators 12A, 12B, and the pair of first and second optical units 26, 27 are connected to the object 18 to be measured. are arranged so as to share the center line 28 of each of the three-dimensional viewing angles 2θ, and the first and second
unit moving means 30, 31 for holding the optical units 26, 27 so as to be relatively movable along the shared center line 28; An optical displacement measuring device is constituted by a measuring object holding means 32 for holding the object to be measured, and a displacement detecting means 34 for detecting the relative distance along the shared center line 28 of the pair of optical units 26 and 27. be.

前記2つの光学ユニツト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
ユニツト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つて、第1の光学
ユニツト27の説明は省略するものとする。
The two optical units 26 and 27 have the same configuration except that the direction of irradiation of the light beam onto the measurement object 18 is different. Therefore, the configuration of the first optical unit 26 will be explained, and the following description will explain the configuration of the first optical unit 26. By assigning the same reference numerals, a description of the first optical unit 27 will be omitted.

第1の光学ユニツト26における投影反射光学
系20A,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36
A,36B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。
Projection/reflection optical systems 20A and 20B in the first optical unit 26 respectively transmit light rays traveling in opposite directions from the light source 10 to the condenser lens 36.
Right angle prisms 38A, 38B capture the light through A, 36B and reflect it in the right angle direction to make parallel light beams.
Each is equipped with

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及び前記半透過反射手段14A,
14Bがそれぞれ配置されている。
On the parallel optical axes 39A, 39B of the light beams emitted from the right angle prisms 38A, 38B, the indicators 12A, 12B and the transflective means 14A,
14B are arranged respectively.

前記指標12A,12Bと直角プリズム38
A,38Bの間にはグリーンフイルタ40A,4
0Bがそれぞれ配置されている。
The indicators 12A, 12B and the right angle prism 38
Green filters 40A and 4 are installed between A and 38B.
0B are arranged respectively.

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
ツト13A及び2本のスリツト13Bがその中心
上に平行に形成されたものである。
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.

又、これら指標12A,12Bと前記半透過反
射手段14A,14Bとの間にはコリメータレン
ズ42A,42Bがそれぞれ配置されている。
Furthermore, collimator lenses 42A and 42B are arranged between these indicators 12A and 12B and the transflective means 14A and 14B, respectively.

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つて、合わせ面が半透過
反射面とされている。
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.

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39A,
39Bに対して45゜に配置されている。
Half of the incident light rays passing through the indicators 12A, 12B and 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 optical axis 39A,
It is placed at 45 degrees to 39B.

前記半透過反射手段14A,14Bを通過した
光軸39A,39B上には、反射プリズム44
A,44Bがそれぞれ配置されている。
A reflecting prism 44 is disposed on the optical axis 39A, 39B that has passed through the semi-transparent reflecting means 14A, 14B.
A and 44B are arranged respectively.

これら反射プリズム44A,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16A,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をもつて照射するよう
にされている。
These reflecting prisms 44A, 44B reflect twice the light beams that have passed through the semi-transmissive reflecting means 14A, 14B, and
The center line 28 is attached to both sides of the measurement object 18 via
The beam is irradiated with a stereoscopic viewing angle of 2θ centered at .

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,14
B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、ダハビームスプリツタプ
リズム46が配置されている。
These semi-transparent reflecting means 14A, 14 are located between the pair of semi-transmissive reflecting means 14A, 14B.
A roof beam splitter prism 46 is disposed on the optical axis of the light beam reflected inwardly in the figure at the semi-transmissive reflective surface B.

このダハビームスプリツタプリズム46は、前
記半透過反射手段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12A,12Bを通る光軸39A,39B
と平行であつて、且つ、両者の中間位置の光軸4
7上に光線を出射するように配置されている。
This roof beam splitter prism 46 superimposes the incident light beams reflected on the semi-transparent reflecting surfaces of the semi-transmissive reflecting means 14A, 14B, so that the optical axes 39A, 39B pass through the indicators 12A, 12B.
an optical axis 4 that is parallel to and intermediate between the two.
7 so as to emit a light beam.

この光軸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゜の角度をもつ
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。
On this optical axis 47, a right-angle prism 48 has a reflective surface on its oblique side intersecting the optical axis 47 at an angle of 45 degrees, and one surface facing the inclined surface is perpendicular to the optical axis 47. It is arranged so that

前記観測光学系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。
The observation optical system 24 includes the right angle prism 48
It is composed of a collimator lens 49 disposed on a reflection optical axis 47A, the imaging section 22 which is a parallel plane plate, an observation system objective lens 50, and an eyepiece lens 52.

以上が前記第1の光学ユニツト26の構成であ
る。
The above is the configuration of the first optical unit 26.

ここで、前記変位検出手段34は、前記第1の
光学ユニツト26を中心線28に沿つて往復動さ
せるユニツト移動手段30及び第2の光学ユニツ
ト27を中心線28に沿つて移動させるユニツト
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34A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。
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 the center line 28 of both
The encoder 34A generates a pulse signal according to the amount of movement along the encoder 34A, and the counter 34B counts the pulse signal output from the encoder 34A.

又、前記光学ユニツト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。
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.

即ち、対物系の倍率をα、接眼系の倍率をβと
した場合、各光学ユニツト26,27における合
致精度(焦点深度)Δxは、 Δx=125×Δγ/α・β・sinθ …(1) (Δγ=30″とする) この場合、合致精度Δx=±0.8μm、α=1.5、
β=30とすると、θは30゜即ち立体視角は60゜とな
り、従つて、±1μm程度の測定精度を得るために
は、立体視角2θ=50及至70゜とするのがよい。
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 as follows: Δx=125×Δγ/α・β・sinθ…(1) (Assume Δγ=30″) In this case, matching accuracy Δx=±0.8μm, α=1.5,
When β=30, θ is 30°, that is, the stereoscopic viewing angle is 60°. Therefore, in order to obtain a measurement accuracy of about ±1 μm, the stereoscopic viewing angle 2θ is preferably set to 50 to 70°.

次に上記実施例において、レンズたる測定物1
8の厚さを測定する場合について説明する。
Next, in the above embodiment, the measurement object 1 which is a lens
The case of measuring the thickness of No. 8 will be explained.

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固定する。
First, the measurement object 18 is held and fixed by the measurement object holding means 32 so that the central optical axis of the lens, which is the measurement object 18, is aligned with the center line 28.

次に、第1の光学ユニツト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によつて結像部22を観察し、該結像
部22上で前記指標12A,12Bにおけるスリ
ツト13A,13Bが第4図のように一致するま
で第1の光学ユニツト26を移動させる。指標1
2A,12Bが一致した点で、第1の光学ユニツ
ト26の投影反射光学系20A,20Bから測定
物18の表面18Aに投影される光線が表面18
Aにおいて交差することになる。
Next, the first optical unit 26 is moved forward and backward with respect to one surface 18A of the object to be measured 18, and the observation optical system 24 is used to observe the imaging section 22. The first optical unit 26 is moved until the slits 13A and 13B in the slits 12A and 12B are aligned as shown in FIG. Indicator 1
At the point where 2A and 12B coincide, the light rays projected from the projection reflection optical systems 20A and 20B of the first optical unit 26 onto the surface 18A of the measurement object 18
They will intersect at A.

次に、前記第1の光学ユニツト26と同様に、
第2の光学ユニツト27を、ユニツト移動手段3
1によつ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20A,20Bから光線
を投射する。
Next, similarly to the first optical unit 26,
The second optical unit 27 is moved to the unit moving means 3.
1, the projection/reflection optical systems 20A and 20B project light beams onto the other surface 18B of the measurement object 18.

この場合も前述と同様に、指標12A,12B
が一致するまでの第2の光学ユニツト27を中心
線28に沿つて移動させる。
In this case as well, indicators 12A and 12B
The second optical unit 27 is moved along the center line 28 until they match.

両指標12A,12Bが一致した点は、投影反
射光学系20A,20Bからの光線が測定物18
の他方の表面18Bにおいて交差する点である。
The point where both indicators 12A and 12B coincide is the point where the light beams from the projection reflection optical systems 20A and 20B reach the measurement object 18.
This is the point where they intersect on the other surface 18B.

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、両光学ユニツト26,27
間の距離を読取れば、それが測定物18の厚さと
なる。
At this time, from the output of the counter 34B in the displacement detecting means 34, both optical units 26, 27
If the distance between them is read, it becomes the thickness of the object 18 to be measured.

なお、この場合、測定物18を取除いた状態
で、例えば第2の光学ユニツト27における光源
10を消灯して、第1の光学ユニツト26の光源
10からその投影反射光学系20A,20Bによ
り光線を、第2の光学ユニツト27方向に投射
し、これに合せて、第2の光学ユニツト27を中
心線28に沿つて移動させて、該第2の光学ユニ
ツト27の観測光学系24において、指標12
A,12Bが一致するように調整すると、この時
点で、両光学ユニツト26,27間の距離を零、
即ち零点設定をすることができる。
In this case, with the object to be measured 18 removed, the light source 10 in the second optical unit 27 is turned off, and the light beam is transmitted from the light source 10 of the first optical unit 26 by its projection/reflection optical system 20A, 20B. is projected in the direction of the second optical unit 27, the second optical unit 27 is moved along the center line 28, and the observation optical system 24 of the second optical unit 27 projects the index. 12
When adjusting so that A and 12B match, at this point the distance between both optical units 26 and 27 is zero,
That is, it is possible to set a zero point.

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。
Next, an embodiment of the present invention in an assembled state shown in FIGS. 5 and 6 will be described.

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の光学ユニツト26と第2の光学ユニ
ツト27を上下方向に重ねて平行に配置し、両光
学ユニツト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
ニツト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の光学ユニツト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。
In this embodiment, the first optical unit 26 and the second optical unit 27 in the horizontally deployed state shown in FIG. The upper right-angle prism is replaced by two right-angle prisms 48 and 49 that share the reflection optical axes 47A and 47A, and the reflection prisms 44A and 44B are used to irradiate the object to be measured 18 from below in the first optical unit 26. In addition, the second optical unit 27 is arranged so as to irradiate the object 18 from above.

又、この実施例においては、第1の光学ユニツ
ト26及び第2の光学ユニツト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個の観測光学系24のみによつて
重像を観測できるようにされている。
Furthermore, 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 observation optical system 24 is used. This makes it possible to observe multiple images.

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つの光学ユニツトが共有し
て配置され、且つ、これらに対して観測光学系2
4は1個であつて、両光学ユニツト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の光学ユニツト26におけ
るダハビームスプリツタプリズム46と直角プリ
ズム48との間及び第1及び第2の光学ユニツト
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。
Further, in this embodiment, as described above, two optical units are arranged to share one reflection optical axis 47A, and the observation optical system 2 is connected to these units.
4 is one piece, and the distances of both the optical units 26 and 27 to the observation optical system 24 are different. To compensate for this, the roof beam splitter prism 46 and the right angle prism 48 in the first optical unit 26 are different. Relay lenses 54A and 54B are arranged between the two optical elements and between the corresponding right angle prisms 48 and 49 of the first and second optical units 26 and 27, respectively.

ここで、前記第2の光学ユニツト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。
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.

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。
Furthermore, the observation optical system 24 in this embodiment includes:
Unlike the case of FIG. 1, 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.

又この直角プリズム56と、前記上部の直角プ
リズム48Bとの間には平行光線を集束させるた
めのコリメータレンズ58が配置されている。
A collimator lens 58 for converging parallel light rays is disposed between this right-angle prism 56 and the upper right-angle prism 48B.

又、この実施例における、前記ユニツト移動手
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6
0上に取付けられている。
Further, in this embodiment, the unit moving means 30, 31, the object holding means 32, and the displacement detecting means 34 are mounted on a base 6, as shown in FIG.
It is installed on 0.

このベース60は、支柱60Aを備え、前記第
2の光学ユニツト27のためのユニツト移動手段
31はこの支柱60Aの一側面に沿つて上下方向
移動自在に取付けられている。
The base 60 is provided with a support 60A, and a unit moving means 31 for the second optical unit 27 is mounted so as to be movable in the vertical direction along one side of the support 60A.

これに対して、第1の光学ユニツト26を支持
するためのユニツト移動手段30は、ベース60
上に前記ユニツト移動手段31と整列して且つ固
定して取付けられている。
On the other hand, the unit moving means 30 for supporting the first optical unit 26 is mounted on the base 60.
It is fixedly mounted on the top in alignment with the unit moving means 31.

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、前記ユニツト移動手段30,3
1と整列して上下方向移動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。
Further, a measuring object holding means 32 serving as a lens holder for holding the measuring object 18 serving as a lens is attached to the supporting column 60A by the unit moving means 30, 3.
The measuring object stage 62 is mounted on a measuring object stage 62 which is aligned with the object stage 1 and is mounted so as to be movable in the vertical direction.

又、前記変位検出手段34におけるエンコーダ
34Aは、前記非固定のユニツト移動手段31と
支柱60A間に、及び、測定物ステージ62と支
柱60A間にそれぞれ取付けられている。
Further, the encoder 34A in the displacement detecting means 34 is installed between the non-fixed unit moving means 31 and the support column 60A, and between the object stage 62 and the support column 60A.

図の符号64はユニツト移動手段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の光学ユニツト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。
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.

次に上記実施例装置によつ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。
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.

この実施例においては、下部の第1の光学ユニ
ツト26がベース60に固定されているので、こ
の第1の光学ユニツト26を基準として測定物1
8及び第2の光学ユニツト27を移動させること
になる。
In this embodiment, since the lower first optical unit 26 is fixed to the base 60, the object to be measured is
8 and the second optical unit 27.

まず、測定に先立ち、第2の光学ユニツト27
の光源10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の光学ユニツト26から投射された立体視角2
θの光線を、第2の光学ユニツト27で受光し
て、これを観測光学系24によつて観測し、第1
の光学ユニツト26における指標12A,12B
が合致する点を零点として確認する。
First, prior to measurement, the second optical unit 27
With the light source 10 turned off and the object to be measured 18 removed, the stereoscopic viewing angle 2 projected from the first optical unit 26 is determined as in the first embodiment.
The light beam of θ is received by the second optical unit 27, observed by the observation optical system 24, and then
Indicators 12A and 12B in the optical unit 26 of
Confirm the point that matches as the zero point.

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の光学ユニツト
26から立体視角2θをもつて光線を投射する。
Next, the object 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 18 at a stereoscopic viewing angle 2θ.

この時、第2の光学ユニツト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
せて置く。
At this time, the right angle prism 49 in the second optical unit 27 is placed in advance outside the reflection optical axis 47A.

この状態で測定物ステージ62をダイヤル66
によつて上下動させて、第1の光学ユニツト26
の指標12A,12Bが合致するように、観測光
学系24において観測しつつ調整する。
In this state, move the object stage 62 to the dial 66.
The first optical unit 26 is moved up and down by the
Adjustments are made while observing in the observation optical system 24 so that the indices 12A and 12B match.

指標12A,12Bが合致した点で、測定物ス
テージ62を固定する。
The object stage 62 is fixed at the point where the indicators 12A and 12B match.

次に、第2の光学ユニツト27によつて測定物
18の上面を立体視角2θをもつて照射する。
Next, the second optical unit 27 illuminates the upper surface of the object 18 at a stereoscopic viewing angle 2θ.

同時に、直角プリズム48Aを反射光軸47A
上に戻す。
At the same time, the right angle prism 48A is reflected by the optical axis 47A.
Return to top.

次に、ダイヤル64によつてユニツト移動手段
31を駆動して、第2の光学ユニツト27を上下
動させ、その指標12A,12Bを観測光学系2
4で観測しつつ、両指標12A,12Bを一致さ
せる。
Next, the unit moving means 31 is driven by the dial 64 to move the second optical unit 27 up and down, and move the indicators 12A and 12B to the observation optical system 2.
While observing at step 4, both indicators 12A and 12B are made to match.

この時点で前記変位検出手段34におけるカウ
ンタ34Bの値を読取れば、これが測定物18の
厚さとなる。
At this point, if the value of the counter 34B in the displacement detecting means 34 is read, this becomes the thickness of the object 18 to be measured.

なお上記実施例は、観測光学系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
電変換器等によつて指標12A,12Bの一致を
確認するようなものとしてもよい。
In the above embodiment, the observation optical system 24 is of a visual type including the eyepiece lens 52.
The present invention is not limited to this, and for example, a photoelectric converter or the like may be used to confirm whether the indicators 12A and 12B match.

この場合、前記観測光学系24における直角プ
リズム56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。
In this case, it is preferable that the right-angle prism 56 in the observation optical system 24 is retractable laterally from the reflection optical axis 47A, and a sensor such as a light receiving element is provided on the extension of the reflection optical axis 47A.

又、上記実施例は、測定物18をレンズとした
ものであるが、測定物は、例えば鏡筒に取付けら
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。
Further, in the above embodiment, the measurement object 18 is a lens, 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 a lens barrel, or Naturally, it can also be applied to the measurement of soft objects, etc., which cannot be brought into direct contact with the probe.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

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する。
Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect in that the thickness of a lens or the like can be easily and accurately measured without contact.

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

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、水平方向に展開した状態
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
て状態を示す正面図である。 10……光源、12A,12B……指標、14
A,14B……半透過反射手段、16A,16B
……対物レンズ、18……測定物、20A,20
B……投影反射光学系、22……結像部、24…
…観測光学系、26……(第1の)光学ユニツ
ト、27……(第2の)光学ユニツト、28……
中心線、30,31……ユニツト移動手段、32
……測定物保持手段、34……変位検出手段、4
9……(重畳用)半透過反射手段、50……接眼
レンズ。
FIG. 1 is a perspective view showing an optical system in an embodiment of the optical displacement measuring device according to the present invention, in a horizontally developed state, and FIGS. 2 and 3 are enlarged views of indicators in the same embodiment. FIG. 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 showing the assembled state of the embodiment. 10... Light source, 12A, 12B... Index, 14
A, 14B...Transflective means, 16A, 16B
...Objective lens, 18...Measurement object, 20A, 20
B... Projection reflection optical system, 22... Imaging section, 24...
...observation optical system, 26... (first) optical unit, 27... (second) optical unit, 28...
Center line, 30, 31...Unit moving means, 32
...Measurement object holding means, 34...Displacement detection means, 4
9... (for superimposition) semi-transparent reflection means, 50... eyepiece.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光源からの光線をスリツト等の指標、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、を含む光学ユニツトを一対備え、これら一対
の第1及び第2の光学ユニツ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の光学ユニツトを固定し、且つ、前
記第2の光学ユニツトを、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ツト
移動手段と、前記測定物を前記第1及び第2の光
学ユニツ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の光学ユニツト
の前記第1の光学ユニツ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。 2 前記第1及び第2の光学ユニツトにおける
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。 3 前記第1の光学ユニツトと前記1つの観測光
学系との間に配置される第2の光学ユニツトは、
該観測光学系の前記光入路上に配置され、両光学
ユニツ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。 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。 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。
[Scope of Claims] 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 semi-transmissive reflecting means, and an objective lens, and the light beam passing through the semi-transmissive reflecting means illuminates the surface. Reflecting the reflected light generated by reflection at the semi-transparent reflecting means,
and two projection reflection optical systems that guide the reflected light to the same optical axis, and an observation optical system that forms a superimposed image of the index on the same imaging section on the same optical axis. a pair of first and second optical units are arranged below and above the object to be measured, with the object to be measured in between so as to share the center line of each of the three-dimensional viewing angles; unit moving means for fixing the first optical unit and holding the second optical unit so as to be relatively movable in the vertical direction along the shared center line; a measuring object holding means that holds the object in a vertically variable manner at a position between the first and second optical units; and a relative distance of the second optical unit to the first optical unit along the shared center line. An optical displacement measuring device comprising: displacement detecting means for detecting displacement. 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 the substantially vertical direction, so that there is one observation optical system as described in claim 1. optical displacement measuring device. 3. A second optical unit disposed between the first optical unit and the one observation optical system,
The optical system according to claim 2, further comprising a superimposing transflective means disposed on the light input path of the observation optical system for superimposing light rays from both optical units to the observation optical system. Displacement measuring device. 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. Claim 2, characterized in that the imaging section in the observation optical system is a parallel plane plate, and the observation optical system is equipped with an eyepiece for visually observing the image formed on the parallel plane plate. , the optical displacement measuring device according to item 3 or 4.
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