JP3204726B2 - エッジセンサ - Google Patents

エッジセンサ

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JP3204726B2
JP3204726B2 JP10141292A JP10141292A JP3204726B2 JP 3204726 B2 JP3204726 B2 JP 3204726B2 JP 10141292 A JP10141292 A JP 10141292A JP 10141292 A JP10141292 A JP 10141292A JP 3204726 B2 JP3204726 B2 JP 3204726B2
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洋久 藤本
浩 湯川
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Olympus Corp
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Olympus Optic Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば顕微鏡等におい
て試料のエッジ位置を検出するエッジセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば顕微鏡等においては、透過
照明等により照射された光が試料を介して光学系に入射
され、該光学系から出力された光がフォトディテクタに
受光され光電変換されるが、そのフォトディテクタから
の被写体像に係る出力信号より、あらかじめ設けた閾値
に基づいて試料のエッジ位置を検出している。
【0003】図5は従来のエッジセンサの構成を示す図
であり、図示しない光源より照射された光の光路上に
は、試料1を介して対物レンズ2、結像レンズ3、プリ
ズム4が配置されている。そして、上記結像レンズ3に
より結像された光の焦点位置にはピンホール5が配置さ
れており、該ピンホール5を通過した光の光路上にはフ
ォトディテクタ6が設けられている。
【0004】このような構成において、例えば透過照明
による照明光が照射されると、該照明光は試料によりそ
の一部が遮られた後、対物レンズ2により平行光束にさ
れる。そして、この平行光束は結像レンズ3を介してプ
リズム4に入射され、該プリブム4の反射面4aで反射
された光は観察者の眼球7へと導かれる。一方、上記反
射面4aを透過した光は、上記結像レンズ3の焦点位置
に配置されたピンホール5を介してフォトディテクタ6
に照射される。
【0005】このように透過光の一部が試料により遮ら
れると、上記フォトディテクタに受光され光電変換され
た出力信号は図6(a)に示すようになり、同図に示す
ように、例えば閾値を50パーセントとすることで試料
のエッジ検出が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような構成では、例えば光源の光量変動やコントラス
トの変動によりエッジ位置検出に誤差が含まれてしま
う。即ち、図6(b)に示すように、閾値を設定した時
の出力電圧のプロファイル60と比べて、光量変動があ
った場合の出力電圧のプロファイル61には誤差が生じ
てしまい、コントラストの変動も同様に誤差となってし
まう。そして、実際のエッジ位置62a,62bと光量
変動があった場合のエッジ位置63a,63bとの間に
は誤差が生じてしまう。また、測定毎に閾値を設定し直
すことも考えられるが、時間がかかってしまい操作にも
手間が掛かってしまう。本発明は上記問題に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、閾値を設定する
ことなく、誤差の少ないエッジ検出を行うことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様によるエッジセンサは、被写体
像を導く光学系と、上記光学系により導かれた被写体像
を2光路に分割する分割手段と、上記分割手段で分割さ
れた一方の光路上において被写体像が結像される焦点位
置に配置される第1のピンホールと、上記分割手段で分
割された他方の光路上において被写体像が結像される焦
点位置より多少ずれた位置に配置される第2のピンホー
ルと、上記第1及び第2のピンホールを介して被写体像
をそれぞれ受光し光電変換する第1及び第2の光電変換
手段と、上記第1及び第2の光電変換手段の出力信号の
差からゼロクロス点を求めてエッジ位置を検出するエッ
ジ位置検出手段とを具備することを特徴とする。
【0008】また、第2の態様によるエッジセンサは、
被写体像を導く光学系と、上記光学系により導かれた被
写体像を2光路に分割する分割手段と、上記分割手段で
分割された両光路上において被写体像が結像される焦点
位置にそれぞれ配置される第1及び第2のピンホール
と、上記第1及び第2のピンホールを介して被写体像を
それぞれ受光し光電変換する第1及び第2の光電変換手
段と、上記第1及び第2のピンホールの少なくとも一方
に設けられコントラストを変えるコントラスト変更手段
と、上記第1及び第2の光電変換手段の出力信号の差か
らゼロクロス点を求めてエッジ位置を検出するエッジ位
置検出手段とを具備することを特徴とする。
【0009】さらに、第3の態様によるエッジセンサ
は、上記コントラスト変更手段は上記第1及び第2のピ
ンホールの径を異ならせたことを特徴とする。
【0010】
【作用】即ち、本発明の第1の態様によるエッジセンサ
では、光学系により導かれた被検体像が結像される一方
の光路上における焦点位置には第1のピンホールが配置
されており、他方の光路上における焦点位置より多少ず
れた位置には第2のピンホールが配置されている。これ
らのピンホールを介して被検体像が第1及び第2の光電
変換手段に取り込まれると、エッジ位置検出手段で両光
電変換手段の出力信号の差からゼロクロス点を求めエッ
ジ位置が検出される。
【0011】また、第2の態様によるエッジセンサで
は、分割手段で分割された各光路にの光路上における焦
点位置に第1及び第2のピンホールが配置されており、
少なくとも一方にコントラストを変えるコントラスト変
更手段が設けられている。この変更手段とピンホールを
介して被検体像が第1及び第2の光電変換手段に取り込
まれると、エッジ位置検出手段で両光電変換手段の出力
信号の差からゼロクロス点を求めエッジ位置が検出され
る。
【0012】さらに、第3の態様によるエッジセンサで
は、第2の態様の各ピンホールの径を異ならせてコント
ラストを変更している。
【0013】
【実施例】図1は本発明のエッジセンサの構成を示す図
であり、同図において、図示しない光源より照射された
光の光路上には、試料1を介して対物レンズ2、結像レ
ンズ3、プリズム4a,4bが配置されている。
【0014】そして、上記結像レンズ3により結像され
た光の焦点位置にはピンホール5aが配置されており、
該ピンホール5aを通過した光の光路上にはフォトディ
テクタ6aが設けられている。
【0015】一方、上記プリズム4bの反射面40aで
反射された光の光路上にはピンホール5bを介してフォ
トディテクタ6bが設けられている。尚、上記ピンホー
ル5aは結像レンズ3により結像された光の焦点位置
に、上記ピンホール5bは焦点位置より多少ずれた位置
に配置する。
【0016】このような構成において、例えば透過照明
による照明光が照射されると、該照明光は試料によりそ
の一部が遮断された後、対物レンズ2により平行光束に
される。そして、この平行光束は結像レンズ3を介して
プリズム4aに入射され、該プリブム4aの反射面40
aで反射された光は観察者の眼球へと導かれる。
【0017】さらに、上記プリズム4aの反射面40a
を透過した光はプリズム4bに入射され、該プリズム4
bの反射面40bを透過した光はピンホール5aを介し
てフォトディテクタ6aに照射される。そして、上記プ
リズム4bの反射面40bで反射された光はピンホール
5bを介してフォトディテクタ6bに照射される。本実
施例では、上記フォトディテクタ6a,6bの出力信号
の差を演算し、該演算結果においてゼロクロスした点を
エッジ位置として検出する。
【0018】図2は、上記フォトディテクタ6a,6b
からの出力信号の差を演算するための回路例であり、該
フォトディテクタ6a,6bに発生する光電流を電圧に
変換する電流−電圧(I−V)変換器20a,20b
と、ゾーンコンパレータ21、差動増幅器22、ゼロク
ロスコンパレータ22から構成されている。
【0019】このような構成において、上記フォトディ
テクタ6a,6bより出力された光電流はI−V変換器
20a,20bにおいて、それぞれ電圧に変換される。
そして、ゾーンコンパレータ21において、上記I−V
変換器20aからの出力電圧から基準電圧V1 ,V2 に
より決定される範囲に入っているものが抽出される。即
ち、図3(a)に示すような検出ゾーンに含まれるもの
だけが抽出される。一方、上記I−V変換器20a及び
I−V変換器20bからの出力電圧は差動増幅器22に
も入力され、その差が算出される。この出力電圧の差は
図3(b)により示され、ゼロクロスコンパレータ23
において上記差動増幅器22からの出力よりゼロクロス
点が算出される。こうして算出された上記ゾーンコンパ
レータ21からの出力と上記ゼロクロスコンパレータ2
3からの出力とのANDが取られ、試料のエッジ位置を
示す2つのゼロクロス点が出力される。
【0020】以上詳述したように、本発明によれば、従
来のように閾値を設定することなく2つのフォトディテ
クタの出力電圧の差を算出し、基準電圧により決められ
る検出ゾーン内のゼロクロス点を試料のエッジ位置とし
て算出する。尚、実施例では透過照明について説明を行
ったが落射照明でも良い。
【0021】また、図4(a),(b),(c)に示さ
れているように焦点位置にピンホール5bを配置し、そ
ピンホール5bの前面に、図4(a)に示すようなN
A変更のためのレンズ、図4(b)に示すような解像劣
化用のピンホール、図4(c)に示すようなフロストな
どのガラス板を挿入することでコントラストを変えるこ
とも可能である。
【0022】さらに、上記ピンホール5a,5bを上記
被写体像が結像される焦点位置に配置し、上記ピンホー
ル5a,5bのホール径を変えることでコントラストを
変えることも可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、閾値を設定することな
く誤差の少ないエッジ検出を行うことが可能なエッジセ
ンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るエッジセンサの構成を示
す図である。
【図2】上記フォトディテクタ6a,6bの出力電圧の
差を演算するための回路の構成を示す図である。
【図3】(a)は上記フォトディテクタ6a,6bの出
力信号を示す図であり、(b)は上記フォトディテクタ
6a,6bの出力の差を示す図である。
【図4】(a)はNA変更の為のレンズ、(b)は解像
劣化用のピンホール、(c)はフロストなどのガラス板
を示す。
【図5】従来のエッジセンサの構成を示す図である。
【図6】(a)はフォトディテクタ6の出力信号を示す
であり、(b)は光量変動やコントラスト変動により出
力電圧が変化する様子を示す。
【符号の説明】
1…試料、2…対物レンズ、3…結像レンズ、4…プリ
ズム、5…ピンホール、6…フォトディテクタ、7…眼
球。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−33603(JP,A) 特開 平1−158303(JP,A) 特開 平4−366705(JP,A) 特開 平4−86514(JP,A) 特開 平3−144307(JP,A) 特開 平5−99620(JP,A) 特開 平5−99619(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 G01C 3/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体像を導く光学系と、 上記光学系により導かれた被写体像を2光路に分割する
    分割手段と、 上記分割手段で分割された一方の光路上において 被写体
    像が結像される焦点位置に配置される第1のピンホール
    と、上記分割手段で分割された他方の光路上において 被写体
    像が結像される焦点位置より多少ずれた位置に配置され
    る第2のピンホールと、 上記第1及び第2のピンホールを介して被写体像をそれ
    ぞれ受光し光電変換する第1及び第2の光電変換手段
    と、 上記第1及び第2の光電変換手段の出力信号の差からゼ
    ロクロス点を求めてエッジ位置を検出するエッジ位置検
    出手段と、 を具備することを特徴とするエッジセンサ。
  2. 【請求項2】 被写体像を導く光学系と、 上記光学系により導かれた被写体像を2光路に分割する
    分割手段と、 上記分割手段で分割された両光路上において被写体像が
    結像される焦点位置にそれぞれ配置される第1及び第2
    のピンホールと、 上記第1及び第2のピンホールを介して被写体像をそれ
    ぞれ受光し光電変換する第1及び第2の光電変換手段
    と、 上記第1及び第2のピンホールの少なくとも一方に設け
    られコントラストを変えるコントラスト変更手段と、 上記第1及び第2の光電変換手段の出力信号の差からゼ
    ロクロス点を求めてエッジ位置を検出するエッジ位置検
    出手段と、 を具備することを特徴とするエッジセンサ。
  3. 【請求項3】 上記コントラスト変更手段は上記第1及
    び第2のピンホールの径を異ならせたことを特徴とする
    請求項2記載のエッジセンサ。
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