(57)【要約】【課題】環境の変化などによる光学倍率の変化の影響を受けない高精度な位置決めが実現でき、高い分解能で高精度な位置測定が高速で行なえる、被位置決め面の位置決め方法並びにその装置を提供すること。【解決手段】光学式測定装置を用いた被位置決め面の位置決め方法であって、反射像が観察視野内の任意の位置に検出される状態から別の位置で検出される様にし、移動の前後で反射像が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この比率によって、位置決め移動させる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量を求め、この求めた移動量だけ前記位置決め面を移動する被位置決め面の位置決め方法。【選択図】図６
2007101510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、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光学式測定装置を用いて前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め方法であって、前記反射像が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸とを相対的に移動させて前記反射像を観察視野内の別の位置で検出される様にし、移動の前後で前記反射像が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この位置決め移動させる前に求めた比率によって、位置決め移動させる目標となる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量若しくはその移動位置の値を求め、この求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記位置決め面を移動して前記反射像移動目標位置に前記被位置決め面を移動することを特徴とする被位置決め面の位置決め方法。
【請求項２】
前記被位置決め面を位置決め移動させる前に、前記観察視野内の前記光軸位置を基準とした任意の座標位置から任意の座標位置に反射像を移動させて前記比率を求め、この求めた比率によって位置決め移動させる前記反射像移動目標位置となる光軸位置までの前記移動量検出手段で検出される移動量若しくはその移動位置の値を求めてこの移動量だけ若しくは移動位置まで前記被位置決め面を移動させて前記被位置決め面を光軸位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の被位置決め面の位置決め方法。
【請求項３】
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被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、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光学式測定装置を用いて前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め方法であって、前記反射像が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸とを相対的に移動させて前記反射像を観察視野内の別の位置で検出される様にし、移動の前後で前記反射像が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この比率を観察視野内の反射像位置に乗することにより被位置決め面の位置を求め、このようにして求められる被位置決め面の位置に基づいて被位置決め面を所定の位置に移動することを特徴とする被位置決め面の位置決め方法。
【請求項４】
前記光軸位置を基準に予め算出した前記反射像の座標に対して前記比率を乗じて被位置決め面の位置を光軸位置基準の座標として求め、この反射像の位置から求められる被位置決め面の光軸位置基準の座標位置から所望な座標位置へ前記位置決め面を移動させて位置決めを完了することを特徴とする請求項３記載の被位置決め面の位置決め方法。
【請求項５】
観察視野の画像上で被位置決め面がない時に観察される直接像としての光のパターン若しくは被位置決め面があってもこの光のパターンがさえぎられにくい条件で観察される直接像の位置を予め記憶させ、前記反射像が観察される時には直接像近傍の画像信号を０レベルとし、直接像の明るさが反射像位置検出に誤差を発生させないようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め方法。
【請求項６】
前記被位置決め面を相対的に移動させる方向及び位置の目標を、予め記憶させた直接像の位置である光軸と一致する位置にすることにより零位法に準じた誤差の少ない位置決めとすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め方法。
【請求項７】
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被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、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光学式測定装置から成り前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め装置であって、前記反射像が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸とを相対的に移動させて前記反射像を観察視野内の別の位置で検出される様にした際、移動の前後で前記反射像が観察画像上において移動した距離情報を取得する反射像距離情報取得手段と、この距離情報と前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この位置決め移動させる前に求めた比率によって、位置決め移動させる目標となる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量若しくはその移動位置の値を求める被位置決め面移動量取得手段と、この被位置決め面移動量取得手段により求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記位置決め面を移動して前記反射像移動目標位置に前記被位置決め面を移動するように構成したことを特徴とする被位置決め面の位置決め装置。
【請求項８】
前記被位置決め面を位置決め移動させる前に、前記観察視野内の前記光軸位置を基準とした任意の座標位置から任意の座標位置に反射像を移動させて前記比率を求め、この求めた比率によって位置決め移動させる前記反射像移動目標位置となる光軸位置までの前記移動量検出手段で検出される移動量若しくはその移動位置の値を求めるように前記被位置決め面移動量取得手段を構成し、この被位置決め面移動量取得手段により求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記被位置決め面を移動させて前記被位置決め面を光軸位置に移動させるように構成したことを特徴とする請求項７記載の被位置決め面の位置決め装置。
【請求項９】
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被位置決め面に対して対称に同一の光軸上に配置し、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光学式測定装置から成り前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め装置であって、前記反射像が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸とを相対的に移動させて前記反射像を観察視野内の別の位置で検出される様にした際、移動の前後で前記反射像が観察画像上において移動した距離情報を取得する反射像距離情報取得手段と、この距離情報と前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この比率を観察視野内の反射像位置に乗することにより被位置決め面の位置を求める被位置決め面位置取得手段とから成り、このようにして求められる被位置決め面の位置に基づいて被位置決め面を所定の位置に移動して位置決めるように構成したことを特徴とする被位置決め面の位置決め装置。
【請求項１０】
前記光軸位置を基準に予め算出した前記反射像の座標に対して前記比率を乗じて被位置決め面の位置を光軸位置基準の面座標として求めるように前記被位置決め面取得手段を構成し、この反射像の位置から求められる被位置決め面の光軸位置基準の座標位置から所望な座標位置へ前記位置決め面を移動させて位置決めを完了するように構成したことを特徴とする請求項９記載の被位置決め面の位置決め装置。
【請求項１１】
観察視野の画像上で被位置決め面がない時に観察される直接像としての光のパターン若しくは被位置決め面があってもこの光のパターンがさえぎられにくい条件で観察される直接像の位置を予め記憶させ、前記反射像が観察される時には直接像近傍の画像信号を０レベルとする直接像画像信号除去手段を備えて、直接像の明るさが反射像位置検出に誤差を発生させないようにすることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め装置。
【請求項１２】
前記被位置決め面を相対的に移動させる方向及び位置の目標を、予め記憶させた直接像の位置である光軸と一致する位置にするように構成して、零位法に準じた誤差の少ない位置決めとするように構成したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被位置決め面の位置決め方法並びにその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と測定方法について図１でその構成を示し、その作用と解決すべき課題を説明する。
【０００３】
被位置決め面のある部品６の一方に光源の光を導く光ファイバー１とピンホールなどのレチクル２と投影側対物レンズ３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２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。
【０００４】
光源からの光はレチクル２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３を通して結像点５に投影される。
【０００５】
部品６のもう一方には、観察側対物レンズ７とＣＣＤカメラ８などの観察手段からなる観察側光学系９が投影側光学系４と同軸に設けられている。
【０００６】
投影側光学系４により投影された光のパターンは観察側対物レンズ７により拡大されＣＣＤカメラ８などの観察面に結像する。
【０００７】
被位置決め面を持つ部品６は移動テーブル10の上に置かれている。
【０００８】
移動テーブルは投影側光学系４と観察側光学系９の光軸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11などにより検出される。
【０００９】
次に、装置の光学的原理について説明する。
【００１０】
図２では装置において投影側対物レンズ３と観察側対物レンズ７の共通の焦点５付近に何も無い状態であり観察側光学系でレチクル２による光のパターン（直接像）12が光軸位置に観察される。
【００１１】
図３に示す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）13が光軸位置に観察される。
【００１２】
図４のように被位置決め面が光軸から離れた場合は、反射像13’の位置が光軸位置と違う場所となる。
【００１３】
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。
【００１４】
光軸位置へ反射像を位置決めする正確さは被位置決め面の位置決めの正確さとなり、例えば接眼レンズを通して光のパターンを観察する構成の観察側光学系では、像を見ながら作業者が被位置決め面を移動させて位置決めを行なう為、作業者の熟練や疲労の度合いが直接位置決めの精度に影響を及ぼすことになる。
【００１５】
画像処理により反射像の位置を測定し、テーブル駆動にモータを組込んだ構成の場合は位置決め動作を自動で制御する事も可能である。
【００１６】
この装置構成においては送りの分解能が位置決めの分解能となる為モータの減速比が高く設定され、その分送り速度が遅くなる。また高い分解能の送りを実現させる為に、各部のバックラッシュなどを小さくしたり機械的に高価な作りが要求される。
【００１７】
実用新案第２５８８５９７号の様に画像処理で反射像の位置を測定する場合、ＣＣＤの画素と被位置決め面の移動距離の比率を係数として記憶させる必要がある。この作業は通常光学系の初期設定時や校正作業時に行われるだけで頻繁には行われない。温度など周囲の環境変化で光学系の倍率の変化が生じると画像処理の演算結果に誤差が出ることになる。
【００１８】
投影側光学系と観察側光学系は光軸に同軸となる様に装置に組み付けられ、二つの光学系が被位置決め面あるいは移動テーブルに対して上下に移動可能に構成されていて、二つの光学系の焦点が被位置決め面に対して相対的に上下に移動が出来る。この上下の移動により観察される位置が高さ方向任意の位置に設定できると共に、上下の動きを検出することで高さ方向の観察される位置が特定できる。
【００１９】
図３に示す様に被位置決め面が光軸に近づくと、直接像は位置決めされる品物でさえぎられる為観察側の光学系には入らず、反射像13のみが観察される。
【００２０】
しかし被位置決め面の上下方向の距離（厚さ）が小さい場合や、高さの設定が被位置決め面の上下の縁に近い場合、直接像がさえぎられるのは被位置決め面が光軸位置と十分近い場合に限られる。
【００２１】
図４に示す様に直接像12がさえぎられない場合は直接像12と反射像13’の両方が観察される。
【００２２】
画像処理により反射像の位置を求める場合、図５の反射像13’が直接像12に近くなると、直接像が反射像の明るさの分布に影響を与える場合があり、エラー表示をさせるなどで誤差の含まれる可能性を回避している。
【００２３】
実用新案第２５８８５９７号の様な画像処理を採用することで反射像を目視で位置決めする操作者に起因する位置決めの誤差は少なく出来るが、正確な画像処理が可能な条件が限定されている。
【００２４】
特許第３５７１４１８号では直接像と反射像が同時に観察される画像から予め求めておいた直接像成分を減算して反射像を求める方法で同様の課題を解決している。しかしこの方法では測定（位置決め）条件と同じ無反射のゲージを使って直接像成分を得ている為、無反射のゲージを条件毎に製作し測定データを取り記憶させる必要があり、特定の条件の位置決めを数多く繰り返す場合を除いてはメリットが少ない。
【００２５】
接触式プローブがその大きさで使用できないような微小な形状の物体について、必要な面の任意の位置を正しく位置決めする為に顕微鏡、投影機やそれらの原理を用いた装置などが使われている。しかし測定光軸方向に厚みがあっても位置決めする面と上面あるいは下面の角が検出されるだけで面の厚さ方向の任意の特定部位を位置決めすることは出来ない。
【００２６】
【特許文献１】実用新案第２５８８５９７号公報
【特許文献１】特許第３５７１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
そこで、本発明は、前記反射像が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この位置決め移動させる前に求めた比率によって、例えば位置決め移動させる目標となる反射像目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量を求め、この求めた移動量だけ前記位置決め面を移動して前記反射像目標位置に前記被位置決め面を移動することで位置決めを行なう構成、言い換えると、前記比率を観察視野内の反射像位置に乗することにより被位置決め面の位置を求め、このようにして求められる被位置決め面の位置に基づいて被位置決め面を所定の位置に移動することで位置決めを行なう構成とすることで、画像の移動距離と実際の被位置決め面の移動距離の比率は位置決め毎に更新される為、環境の変化などによる光学倍率の変化の影響を受けない高精度な位置決めが実現でき、高い分解能で高精度な位置測定が高速で行なえ、位置決め目標位置との誤差分だけ高分解能の微動テーブルを使用すれば高速・高分解能・高精度の位置決めが可能な被位置決め面の位置決め方法並びにその装置を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００２９】
光源の光（光源投光部１）をスポット（レチクル２）などのパターンとした状態でレンズ（投影側対物レンズ３）により結像して被位置決め面（部品６の位置決めを行なう面）に投影する投影側光学系４と、投影されたスポットなどの光のパターンの反射像13を拡大して観察する観察側光学系９とを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、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11）を備えた光学式測定装置を用いて前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め方法であって、前記反射像13が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸（Ｚ１−Ｚ２）とを相対的に（移動テーブル10により）移動させて前記反射像13を観察視野内の別の位置で検出される様にし、移動の前後で前記反射像13が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この位置決め移動させる前に求めた比率によって、位置決め移動させる目標となる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量若しくはその移動位置の値を求め、この求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記位置決め面を移動して前記反射像移動目標位置に前記被位置決め面を移動することを特徴とする被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３０】
また、前記被位置決め面を位置決め移動させる前に、前記観察視野内の前記光軸位置を基準とした任意の座標位置から任意の座標位置に反射像を移動させて前記比率を求め、この求めた比率によって位置決め移動させる前記反射像移動目標位置となる光軸位置までの前記移動量検出手段で検出される移動量若しくはその移動位置の値を求めてこの移動量だけ若しくは移動位置まで前記被位置決め面を移動させて前記被位置決め面を光軸位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３１】
また、光源の光（光源投光部１）をスポット（レチクル２）などのパターンとした状態でレンズ（投影側対物レンズ３）により結像して被位置決め面（部品６の位置決めを行なう面）に投影する投影側光学系４と、投影されたスポットなどの光のパターンの反射像13を拡大して観察する観察側光学系９とを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、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11）を備えた光学式測定装置を用いて前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め方法であって、前記反射像13が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸（Ｚ１−Ｚ２）とを相対的に（移動テーブル10により）移動させて前記反射像13を観察視野内の別の位置で検出される様にし、移動の前後で前記反射像13が観察画像上において移動した距離情報と、前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この比率を観察視野内の反射像位置に乗することにより被位置決め面の位置を求め、このようにして求められる被位置決め面の位置に基づいて被位置決め面を所定の位置に移動することを特徴とする被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３２】
また、前記光軸位置を基準に予め算出した前記反射像13の座標に対して前記比率を乗じて被位置決め面の位置を光軸位置基準の座標として求め、この反射像13の位置から求められる被位置決め面の光軸位置基準の座標位置から所望な座標位置へ前記位置決め面を移動させて位置決めを完了することを特徴とする請求項３記載の被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３３】
また、観察視野の画像上で被位置決め面がない時に観察される直接像12としての光のパターン若しくは被位置決め面があってもこの光のパターンがさえぎられにくい条件で観察される直接像12の位置を予め記憶させ、前記反射像13が観察される時には直接像12近傍の画像信号を０レベルとし、直接像12の明るさが反射像位置検出に誤差を発生させないようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３４】
また、前記被位置決め面を相対的に移動させる方向及び位置の目標を、予め記憶させた直接像12の位置である光軸と一致する位置にすることにより零位法に準じた誤差の少ない位置決めとすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め方法に係るものである。
【００３５】
また、光源の光（光源投光部１）をスポット（レチクル２）などのパターンとした状態でレンズ（投影側対物レンズ３）により結像して被位置決め面（部品６の位置決めを行なう面）に投影する投影側光学系４と、投影されたスポットなどの光のパターンの反射像13を拡大して観察する観察側光学系９とを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、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11）を備えた光学式測定装置から成り前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め装置であって、前記反射像13が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸（Ｚ１−Ｚ２）とを相対的に（移動テーブル10により）移動させて前記反射像13を観察視野内の別の位置で検出される様にした際、移動の前後で前記反射像13が観察画像上において移動した距離情報を取得する反射像距離情報取得手段と、この距離情報と前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この位置決め移動させる前に求めた比率によって、位置決め移動させる目標となる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量若しくはその移動位置の値を求める被位置決め面移動量取得手段と、この被位置決め面移動量取得手段により求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記被位置決め面を移動した前記反射像移動目標位置に前記被位置決め面を移動するように構成したことを特徴とする被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【００３６】
また、前記被位置決め面を位置決め移動させる前に、前記観察視野内の前記光軸位置を基準とした任意の座標位置から任意の座標位置に反射像を移動させて前記比率を求め、この求めた比率によって位置決め移動させる前記反射像移動目標位置となる光軸位置までの前記移動量検出手段で検出される移動量若しくはその移動位置の値を求めるように前記被位置決め面移動量取得手段を構成し、この被位置決め面移動量取得手段により求めた移動量だけ若しくは移動位置まで前記被位置決め面を移動させて前記被位置決め面を光軸位置に移動させるように構成したことを特徴とする請求項７記載の被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【００３７】
また、光源の光（光源投光部１）をスポット（レチクル２）などのパターンとした状態でレンズ（投影側対物レンズ３）により結像して被位置決め面（部品６の位置決めを行なう面）に投影する投影側光学系４と、投影されたスポットなどの光のパターンの反射像13を拡大して観察する観察側光学系９とを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、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11）を備えた光学式測定装置から成り前記被位置決め面を所定位置に位置決めする被位置決め面の位置決め装置であって、前記反射像13が観察視野内の任意の位置に検出される状態に前記被位置決め面を置き、この被位置決め面と光軸（Ｚ１−Ｚ２）とを相対的に（移動テーブル10により）移動させて前記反射像13を観察視野内の別の位置で検出される様にした際、移動の前後で前記反射像13が観察画像上において移動した距離情報を取得する反射像距離情報取得手段と、この距離情報と前記移動量検出手段により検出される被位置決め面の相対的な移動距離の比率を求め、この比率を観察視野内の反射像位置に乗することにより被位置決め面の位置を求める被位置決め面位置取得手段とから成り、このようにして求められる被位置決め面の位置に基づいて被位置決め面を所定の位置に移動して位置決めるように構成したことを特徴とする被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【００３８】
また、前記光軸位置を基準に予め算出した前記反射像13の座標に対して前記比率を乗じて被位置決め面の位置を光軸位置基準の面座標として求めるように前記被位置決め面取得手段を構成し、この反射像13の位置から求められる被位置決め面の光軸位置基準の座標位置から所望な座標位置へ前記位置決め面を移動させて位置決めを完了するように構成したことを特徴とする請求項９記載の被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【００３９】
また、観察視野の画像上で被位置決め面がない時に観察される直接像12としての光のパターン若しくは被位置決め面があってもこの光のパターンがさえぎられにくい条件で観察される直接像12の位置を予め記憶させ、前記反射像13が観察される時には直接像12近傍の画像信号を０レベルとする直接像画像信号除去手段を備えて、直接像12の明るさが反射像位置検出に誤差を発生させないようにすることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【００４０】
また、前記被位置決め面を相対的に移動させる方向及び位置の目標を、予め記憶させた直接像12の位置である光軸と一致する位置にするように構成して、零位法に準じた誤差の少ない位置決めとするように構成したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の被位置決め面の位置決め装置に係るものである。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は上述のように構成したから、画像の移動距離と実際の被位置決め面の移動距離の比率は位置決め毎に更新される為、環境の変化などによる光学倍率の変化の影響を受けない高精度な位置決めが実現でき、高い分解能で高精度な位置測定が高速で行なえ、位置決め目標位置との誤差分だけ高分解能の微動テーブルを使用すれば高速・高分解能・高精度の位置決めが可能な被位置決め面の位置決め方法並びにその装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、反射像が観察視野内の直接像と違う任意の位置Ｐ１に観察されるように被位置決め面を置き、反射像の位置と被位置決め面の載った移動テーブルの位置を記録する。
【００４４】
次に被位置決め面を移動させ直接像位置とは違う任意の位置Ｐ２へ反射像が観察されるようにして反射像の位置と移動テーブルの位置を記録する。
【００４５】
移動の前後のデータから反射像の観察画像上での移動距離と移動テーブルの移動距離を求め、反射像の移動とテーブルの移動の比率を求める。
【００４６】
この位置決め移動させる前に求めた比率によって、位置決め移動させる目標となる反射像移動目標位置までの前記移動量検出手段で検出される前記被位置決め面の移動すべき移動量若しくはその移動位置の値を求め、この求めた移動量だけ若しくはその移動位置まで前記位置決め面を移動して前記反射像移動目標位置に前記被位置決め面を移動する。
【００４７】
例えば、移動後の反射像の位置を予め求めておいた直接像位置（光軸位置Ｚ１−Ｚ２）を基準に算出し、位置決め移動する前に求めた前記比率から被位置決め面の位置を光軸位置基準の座標で求める。
【００４８】
光軸基準の座標位置から必要な位置へ被位置決め面を移動させて位置決めが完了する。
【００４９】
即ち、観察視野内の反射像を所定の反射像移動目標位置（例えば、光軸位置）へ移動させて被位置決め面を位置決めする場合、移動する反射像が目標位置となるように移動テーブルを移動調整並びに微調整を繰り返して位置決めを行なうのではなく、この位置決め移動の前に任意の位置Ｐ１から別のＰ２の位置に移動させて前記比率を求め、この比率によって移動テーブルの移動量検出手段値における移動すべき数値や移動目標の数値、或いは言い換えるとこの数値での座標値を求め、これに基づいて移動テーブルを動かすことで反射像を反射像移動目標値に移動させて被位置決め面を位置決めする構成としている。
【００５０】
Ｐ２は光軸位置へ近く設定することで像のひずみによる誤差の影響を受けない零位法に近似した位置測定が可能である。
【００５１】
図７の直接像12が反射像13’と同時に観察される条件では、予め直接像位置を求めて記憶させ、直接像近傍15の領域の画像信号レベルを０にすることで反射像の位置に直接像の影響が出ないようにする。
【００５２】
従って、本発明は従来直接像位置へ正確に位置決めしていた反射像を直接像位置以外の視野内の任意の位置となるように置き、視野内での移動を実際に測定した値から演算により被位置決め面の位置を求める位置決め方法および位置決め装置である。
【００５３】
直接像位置以外に反射像を設定する為、直接像と反射像が同時に観察される場合もあるが、画像処理で反射像位置を求める際に、直接像の明るさが反射像の位置に影響を与えない様に直接像近傍の画像レベルを０として条件を選ばず高精度な反射像位置の画像計測を行なうことが出来る。
【００５４】
反射像を特定の位置に正確に置く為の分解能の高い送りテーブルを用いることがない為高速で動作し、目視で反射像を正確にねらいの位置へ合わせることもなく高い分解能で高精度な位置測定が出来る。高速で測定し、位置決め目標位置との誤差分だけ高分解能の微動テーブルを使用すれば高速・高分解能・高精度の位置決めが可能である。また微動テーブルがなくても基準位置との差が正確にわかっている為、位置決めの目的は達成されている。
【００５５】
光軸位置を基準として基準に近づける方向に操作する為、零位法に近似した誤差のない測定が可能である。また画像の移動距離と実際の被位置決め面の移動距離の比率は位置決め毎に更新される為、環境の変化などによる光学倍率の変化の影響を受けない高精度な位置決めが実現できる。この特長は観察側光学系にズームレンズを組込んだ場合など倍率を変化させる用途では画期的に精度の向上をはかることが可能になる。
【実施例】
【００５６】
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。
【００５７】
図６はＸ方向について示したもので、Ｙ方向で同様に行なうことで２次元の位置決めが実現できる。
【００５８】
移動テーブル10の上に被位置決め部品６を置き、反射像Ｐ１（直接像位置以外の任意の位置）が得られるようにテーブル10を移動する。
【００５９】
観察画像上の反射像Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１）を測定し記録する。この時直接像が同時に観察される場合は直接像近傍の画像レベルを０として反射像による明るさの分布から反射像の中心位置を求める。同時に移動テーブルのＸ方向とＹ方向の移動量検出手段であるリニアエンコーダ11の表示値（ｘ１，ｙ１）を記録する。
【００６０】
別な位置Ｐ２（Ｐ１以外の任意の位置で直接像位置へ近い位置）で反射像が観察できる位置へテーブル10を移動させる。
【００６１】
反射像Ｐ２の位置（Ｘ２，Ｙ２）と移動テーブルのエンコーダ11の値（ｘ２，ｙ２）を同様に記録する。
【００６２】
反射像距離情報取得手段によって移動の前後の差からテーブル移動と画像移動の比率を算出する。具体的にはＸ方向は（ｘ２‐ｘ１）／（Ｘ２‐Ｘ１）、Ｙ方向は（ｙ２‐ｙ１）／（Ｙ２‐Ｙ１）の各式で求められる。
【００６３】
被位置決め面位置取得手段によりそれぞれの比率をＰ２の画像位置（Ｘ２，Ｙ２）に乗じて被位置決め面と基準の光軸Ｚ１−Ｚ２位置とのＸ方向・Ｙ方向の距離が求められる。
【００６４】
これらの距離をＸ方向とＹ方向のリニアエンコーダ11の値に加え、被位置決め面が光軸Ｚ１−Ｚ２位置にある時のリニアエンコーダの値が求められる。
【００６５】
即ち、それぞれの比率をＰ２の画像位置（Ｘ２，Ｙ２）に乗じて被位置決め面と基準の光軸Ｚ１−Ｚ２位置とのＸ方向・Ｙ方向の距離が求められ、この分だけリニアエンコーダの値が変化するように移動テーブルを移動させることで被位置決め面を光軸位置に位置決めできることとなる。
【００６６】
もし移動テーブル10がモータにより駆動される場合、テーブル送りの分解能が０．００１ｍｍであっても、リニアエンコーダの分解能が０．０００１ｍｍであれば、Ｘ方向・Ｙ方向の位置は０．０００１ｍｍ分解能で求めることが出来る。
【００６７】
光軸からの位置を知ることにより、光軸を基準とした特定の位置へ被位置決め面を移動させ位置決めをする事が出来る。
【００６８】
この他に部品の両側の面を本発明の方法で位置決めして、片面から他の面へ移動させたテーブルの移動距離を測定することで部品の両面間の長さ寸法を高い精度で測定することも出来る。
【００６９】
尚、図中符号Ｐ１は１回目の反射像位置、Ｐ２は２回目の反射像位置、５は光学系焦点、８はＣＣＤカメラ、13’は光軸位置以外の反射像、14はモニタ画面、15は画像レベルを０にする領域である。
【００７０】
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】
【００７１】
【図１】光学式測定装置の構成図である。
【図２】光学式測定装置の直接像が検出される状態の説明図である。
【図３】光学式測定装置の光軸位置に被位置決め面がある状態の説明図である。
【図４】光学式測定装置の反射像と直接像が観察される状態の説明図である。
【図５】光学式測定装置の反射像と直接像の検出画像の説明図である。
【図６】本実施例の直接像近傍をレベル０とした画像の説明図である。
【図７】本実施例のＸ方向の位置決めの説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ｚ１−Ｚ２  光軸
１  光源投光部
２  レチクル
３  投影側対物レンズ
４  投影側光学系
６  被位置決め面のある部品
９  観察側光学系
10  移動テーブル
11  リニアエンコーダ
12  直接像
13  反射像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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