(57)【要約】【課題】安価にして十分な明るさを得ることができ、レンズやピンホールからなる照明光学部品が不要となり、照明光学系の長さを従来より短くでき、そのため安価にして消費電力も小さく、熱の放出を低減できる照明装置を提供すること。【解決手段】光源の光を小径のスポットパターンとした状態でレンズにより結像して測定面に投影する投影側光学系と、投影されたスポットパターンの反射像を拡大して観察する観察側光学系とを測定面に対して対称に同一の光軸上に配置し、測定面を前記光軸に垂直な面で相対的に移動可能とし、その移動量を検出する移動量検出手段を備えて、前記測定面間の距離を測定若しくは光学式測定装置における照明装置において、前記小径のスポットパターンを、単芯の光ファイバーで照射される光を直接小径のスポットパターンの光源とした光学式測定装置における照明装置。【選択図】図２
2007101511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光を小径のスポットパターンとした状態でレンズにより結像して測定面若しくは被位置決め面に投影する投影側光学系と、投影されたスポットパターンの反射像を拡大して観察する観察側光学系とを測定面若しくは被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、測定面若しくは被位置決め面を前記光軸に垂直な面で相対的に移動可能とし、その移動量を検出する移動量検出手段を備えて、前記測定面間の距離を測定若しくは前記被位置決め面を所定位置に位置決めする光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置において、前記小径のスポットパターンをピンホールとピンホールを有するレチクルを用いず、単芯の光ファイバーで照射される光を直接小径のスポットパターンの光源としたことを特徴とする光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関する光学式測定装置及び光学式位置決め装置について図１でその構成を示し、その作用と解決すべき課題を簡単に説明する。
【０００３】
光源の光をスポットなどのパターンとした状態でレンズにより結像して測定面若しくは被位置決め面に投影する投影側光学系と、投影されたスポットなどの光のパターンの反射像を拡大して観察する観察側光学系とを測定面若しくは被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、測定面若しくは被位置決め面を前記光軸に垂直な面で相対的に移動可能とし、その移動量を検出する移動量検出手段を備えた構成としている。
【０００４】
具体的には、測定面或いは被位置決め面のある部品９の一側に光源の光をスポットなどのパターンとして導くレチクル５と投影側対物レンズ７により構成される投影側光学系４が設けられている。レチクル５は透明なガラスに不透明なパターンが付けられている。図では一例として中心に透明な小さな円があり、不透明な板に小さな穴があけられたピンホールと同等に機能するものである。
【０００５】
光源からの光はレチクル５の透明部分の形と同じ光のパターンとなり、投影側対物レンズ７を通して結像点８に投影される。
【０００６】
部品９の反対側には、観察側対物レンズ10とＣＣＤカメラなどの観察手段11からなる観察側光学系が投影側光学系と同軸に設けられている。
【０００７】
投影側光学系により投影された光のパターンは観察側対物レンズ10により拡大されＣＣＤカメラなどの観察面に結像する。
【０００８】
測定面若しくは被位置決め面を持つ部品９は移動テーブル12の上に置かれている。
【０００９】
移動テーブル12は投影側光学系と観察側光学系の光軸（Ｚ１−Ｚ２）に直角方向に移動できる構造で、移動距離はリニアエンコーダ13などにより検出される。
【００１０】
次に、装置の光学的原理について説明する。
【００１１】
図１では装置において投影側対物レンズ７と観察側対物レンズ10の共通の焦点８付近に何も無い状態であり観察側光学系でレチクル５による光のパターン（直接像）が光軸位置に観察される。
【００１２】
測定面若しくは被位置決め面が光軸と一致した状態においては観察側光学系には被位置決め面に反射した光のパターン（反射像）が光軸位置に観察される。
【００１３】
測定面若しくは被位置決め面が光軸から離れた場合は、反射像の位置が光軸位置と違う場所となる。
【００１４】
反射像を光軸位置に一致させることで、光軸位置を基準とした位置決めが実現できる。
【００１５】
従って、この位置決めを行なう位置決め装置として使用しても良いし、測定面を位置決めた後、別の測定面を位置決めてその間の移動距離を測定面間の距離として測定する測定装置として使用しても良い。
【００１６】
従来のこのような光学式測定装置や光学式位置決め装置では、例えば図示した例のように、光源からの光を多芯の照明用光ファイバー１で導き、先端からの光を凸レンズ２で集光して余分な光をピンホール３へ投影する。さらに凸レンズ４で集光して投影側対物レンズ７の入射瞳上にレチクル５のピンホールの実像を結像させる。
【００１７】
光源から出た光のほとんどはピンホール５で遮られる。この為必要な光量を確保する為には大きな光源が必要となる。
【００１８】
大きな光源では電力の消費も大きく、合わせて熱の放出が測定装置と測定環境に影響を与える。
【００１９】
複数のレンズやピンホールから構成される照明光学系が必要となり、設計、部品、組立て調整、設置スペースなどが必要となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、本発明は、光ファイバーを用いてスポットパターンを得る構成とすることで、安価にして十分な明るさを得ることができ、レンズやピンホールからなる照明光学部品が不要となり、照明光学系の長さを従来より短くでき、そのため安価にして消費電力も小さく、熱の放出を低減でき測定装置と測定環境に影響を与えにくく、複数のレンズやピンホールから構成される照明光学系が不要となり、省スペース化やその他部品の設計、組み立て調整などもそれだけ不要となる極めて画期的な光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００２２】
光源の光を小径のスポットパターンとした状態でレンズ（投影側対物レンズ７）により結像して測定面若しくは被位置決め面（被測定部品９の対向する測定面や所定位置に位置決める被位置決め面）に投影する投影側光学系と、投影されたスポットパターンの反射像を拡大して観察する観察側光学系（観察側対物レンズ10，ＣＣＤカメラ11）とを測定面若しくは被位置決め面に対して対称に同一の光軸（Ｚ１−Ｚ２）上に配置し、測定面若しくは被位置決め面を前記光軸（Ｚ１−Ｚ２）に垂直な面で相対的に（移動テーブル12により）移動可能とし、その移動量を検出する移動量検出手段（リニアエンコーダ13）を備えて、前記測定面間の距離を測定若しくは前記被位置決め面を所定位置に位置決めする光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置において、前記小径のスポットパターンをピンホール３とピンホールを有するレチクル５を用いず単芯の光ファイバー15で照射される光を直接小径のスポットパターンの光源としたことを特徴とする光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は上述のように構成したから、安価にして十分な明るさを得ることができ、レンズやピンホールからなる照明光学部品が不要となり、照明光学系の長さを従来より短くでき、そのため安価にして消費電力も小さく、熱の放出を低減でき測定装置と測定環境に影響を与えにくく、複数のレンズやピンホールから構成される照明光学系が不要となり、省スペース化やその他部品の設計、組み立て調整などもそれだけ不要となる極めて画期的な光学式測定装置若しくは光学式位置決め装置における照明装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２５】
例えば、単芯の光ファイバー15の一端を従来ピンホール５があった位置に設け、光ファイバー断面からの光がピンホールを通過した光と同じ様に投影側光学系の投影側対物レンズ７に導く。
【実施例】
【００２６】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２７】
光ファイバー15の光源側の断面には、光源14からの光を集光させて照射する為光源からの光の多くは光ファイバーに導かれ、もう一方の断面から対物レンズ７へ照射される。
【００２８】
図２では、光源ランプ14からの光をランプと一体の凹面鏡で集光させ光ファイバー15に照射する。光源ランプのほとんどの光が光ファイバー15の端面に集まり、その多くが光ファイバー15を通って対物レンズ７の入射瞳へ照射される。
【００２９】
本実施例では、直径５０μｍのピンホールをレチクルとした従来の照明方法では１００万ｌｘのメタルハライド光源が必要だったところ、本発明では光ファイバーの直径を同じ５０μｍの場合、安価な最高２６万ｌｘのハロゲンランプ光源を定格の半分程度で使用しても十分な明るさを得ることが出来た。
【００３０】
レンズやピンホールからなる照明光学部品が不要となり、照明光学系の長さが従来の半分以下になった。
【００３１】
直径５０μｍの単芯光ファイバーは通信用として一般的に用いられているもので、安価に入手が可能である。
【００３２】
尚、図中符号６は反射鏡、８は焦点位置である。
【００３３】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来装置の概略構成説明図である。
【図２】本実施例の概略構成説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｚ１−Ｚ２  光軸
３  ピンホール
５  レチクル
７  投影側対物レンズ
９  被測定部品
10  観察側対物レンズ
11  ＣＣＤカメラ
12  移動テーブル
13  リニアエンコーダ
15  単芯光ファイバー
【図１】
2007101511.tif 000003
【図２】
2007101511.tif 000004