JP2521736B2 - 顕微鏡調整検査装置 - Google Patents
顕微鏡調整検査装置Info
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば、双眼顕微鏡の2つの接眼レンズ側
の対物レンズにより像の相対的な合焦ずれや合焦時の視
野ずれ等を測定するための顕微鏡調整検査装置に関す
る。
の対物レンズにより像の相対的な合焦ずれや合焦時の視
野ずれ等を測定するための顕微鏡調整検査装置に関す
る。
[従来の技術] 顕微鏡,例えば双眼顕微鏡に要求される特有な品質特
性として、2つの接眼レンズ側の対物レンズによる像の
相対的な合焦ずれや合焦時の視野ずれがないことがあげ
られる。
性として、2つの接眼レンズ側の対物レンズによる像の
相対的な合焦ずれや合焦時の視野ずれがないことがあげ
られる。
上記合焦ずれや視野ずれを同時に測定する装置とし
て、従来は、対物レンズによりチャート像を測定系に含
まれるレンズで拡大し、この拡大像を観察,計測する方
式のものを採用していた。即ち、例えば、ピンホール像
を接眼レンズで観察してベストピントになるように接眼
レンズ又はピンホールを移動し、左右の両者いずれかの
位置の差を測定して左右の合焦ずれ量を求めたり、ピン
ホール像の左右視野内の位置の差により視野ずれ量を測
定していた。
て、従来は、対物レンズによりチャート像を測定系に含
まれるレンズで拡大し、この拡大像を観察,計測する方
式のものを採用していた。即ち、例えば、ピンホール像
を接眼レンズで観察してベストピントになるように接眼
レンズ又はピンホールを移動し、左右の両者いずれかの
位置の差を測定して左右の合焦ずれ量を求めたり、ピン
ホール像の左右視野内の位置の差により視野ずれ量を測
定していた。
又、上記測定は、双眼顕微鏡の左右の接眼レンズの像
面相互の合焦ずれや視野ずれを測定する場合の他、接眼
側像面と写真撮影時のカメラ側像面との関係についても
必要である。
面相互の合焦ずれや視野ずれを測定する場合の他、接眼
側像面と写真撮影時のカメラ側像面との関係についても
必要である。
[発明が解決しようとする問題点] 一般的に、光学系による像の焦点側の深度は光の波長
と像側の開口数で決定されるため、この深度が合焦検出
精度となっているが対物レンズ,三眼鏡筒等がモジュー
ル化されている顕微鏡においては、各ユニット間で互換
性を持たせるために各ユニットに対しては上記一般的な
深度よりも高い精度が要求される。従って、各ユニット
を単品で合焦測定,検査をする際に、単なる目視により
合焦を検出する従来技術においては、いかに倍率を上げ
ても要求精度を満足させることができなかった。
と像側の開口数で決定されるため、この深度が合焦検出
精度となっているが対物レンズ,三眼鏡筒等がモジュー
ル化されている顕微鏡においては、各ユニット間で互換
性を持たせるために各ユニットに対しては上記一般的な
深度よりも高い精度が要求される。従って、各ユニット
を単品で合焦測定,検査をする際に、単なる目視により
合焦を検出する従来技術においては、いかに倍率を上げ
ても要求精度を満足させることができなかった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、顕微鏡における相対的もしくは絶対的な合焦
ずれや視野ずれ等を高精度に測定できるようにした顕微
鏡調整検査装置を提供することを目的とする。
であって、顕微鏡における相対的もしくは絶対的な合焦
ずれや視野ずれ等を高精度に測定できるようにした顕微
鏡調整検査装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段及び作用] 本発明は、被検体の対物レンズにより作られる像を投
影するための投影レンズと、前記投影レンズの出射瞳付
近に配設された瞳面分割プリズムと、複数の像の座標位
置を検出するべく前記投影レンズの基準像面位置に配設
された受光素子と、前記受光素子における位置信号から
合焦ずれ量又はこれに比例した量を算出するための演算
部と、前記演算部の演算結果を表示するための表示部と
より構成することにより、被検体の対物レンズによる合
焦ずれを高精度に測定できるようにしたものである。
影するための投影レンズと、前記投影レンズの出射瞳付
近に配設された瞳面分割プリズムと、複数の像の座標位
置を検出するべく前記投影レンズの基準像面位置に配設
された受光素子と、前記受光素子における位置信号から
合焦ずれ量又はこれに比例した量を算出するための演算
部と、前記演算部の演算結果を表示するための表示部と
より構成することにより、被検体の対物レンズによる合
焦ずれを高精度に測定できるようにしたものである。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説
明する。
明する。
(第1実施例) 第1図aは、本発明に係る顕微鏡調整検査装置(以
下、単に調整検査装置という)1(一部を示す)を取付
けた顕微鏡2の概略構成図であり、ケーラー照明装置3
を内蔵した顕微鏡2を示している。
下、単に調整検査装置という)1(一部を示す)を取付
けた顕微鏡2の概略構成図であり、ケーラー照明装置3
を内蔵した顕微鏡2を示している。
図において4で示すのはピンホール(物体面)で、こ
のピンホール4には、光源5,補助レンズ6,ミラー7,コン
デンサーレンズ8を経て光が照射されるようになってお
り、ピンホール4は光軸上の基準位置に配備されてい
る。ピンホール4の像は、対物レンズ(被検レンズ又は
調整すべきレンズ)9を介して第1の像点10に結像(集
光)されるようになっており、この第1の像点10は、接
眼鏡筒11における接眼レンズの胴付部12から一定の距離
(位置)lに結像されるように設定されている。
のピンホール4には、光源5,補助レンズ6,ミラー7,コン
デンサーレンズ8を経て光が照射されるようになってお
り、ピンホール4は光軸上の基準位置に配備されてい
る。ピンホール4の像は、対物レンズ(被検レンズ又は
調整すべきレンズ)9を介して第1の像点10に結像(集
光)されるようになっており、この第1の像点10は、接
眼鏡筒11における接眼レンズの胴付部12から一定の距離
(位置)lに結像されるように設定されている。
本実施例の調整検査装置1は、この接眼鏡筒11に、接
眼レンズの代りに取付けて対物レンズ9の合焦測定,検
査を行なうものであり、以下、調整検査装置1の構成及
び顕微鏡2の光学系と関連した光学系の構成について第
1図b、第2図a,b,cを用いて説明する。
眼レンズの代りに取付けて対物レンズ9の合焦測定,検
査を行なうものであり、以下、調整検査装置1の構成及
び顕微鏡2の光学系と関連した光学系の構成について第
1図b、第2図a,b,cを用いて説明する。
調整検査装置1は、装置本体部20と、装置本体部20の
基準調整用の調整治具部21,22と、及び制御部23とより
構成してあり、調整治具部21,22は、測定作業時には取
外されるものである。
基準調整用の調整治具部21,22と、及び制御部23とより
構成してあり、調整治具部21,22は、測定作業時には取
外されるものである。
各構成部20,21,22,23を説明する前に、調整検査装置
1における光学系の構成について第2図aを用いて説明
する。なお、顕微鏡(被検鏡体)2側のピンホール4,対
物レンズ(被検体レンズ又は調整すべきレンズ)9,第1
の像点10については、第1図aにて説明してあるので、
説明を省略する。第1の像点10は、図に示すごとく、装
置本体部20の投影レンズ25,瞳面分割プリズム26を経て
スクリーン27上に第2の像点28として結像されるように
なっている。
1における光学系の構成について第2図aを用いて説明
する。なお、顕微鏡(被検鏡体)2側のピンホール4,対
物レンズ(被検体レンズ又は調整すべきレンズ)9,第1
の像点10については、第1図aにて説明してあるので、
説明を省略する。第1の像点10は、図に示すごとく、装
置本体部20の投影レンズ25,瞳面分割プリズム26を経て
スクリーン27上に第2の像点28として結像されるように
なっている。
瞳面分割プリズム26は、投影レンズ25の射出瞳付近に
配設してあり、第2図cにて示すごとく、同一のウェッ
ジ角を有する2つのウェッジプリズム26a,26bを側面で
密着させて構成したものである。そして、この密着面で
第2図aにおける上下の光線が分割されるように設定し
てあり、上の光線束はクサビの効果により図の紙面表側
に向かう収束光として、以下の光線束は同様に紙面裏側
に向かう収束光となるように設定してある。このいずれ
の収束光も、スクリーン27上にピンホール4の像として
結像するように設定してある。なお、αで示すのは、各
ウェッジプリズム26a,26bのウェッジ角(クサビ角)で
ある。第2図bは、スクリーン27上の各像の位置と大き
さを示すものであり、上の光線束による像を符号28aで
示し、下の光線束による像を符号28bで示してある。
配設してあり、第2図cにて示すごとく、同一のウェッ
ジ角を有する2つのウェッジプリズム26a,26bを側面で
密着させて構成したものである。そして、この密着面で
第2図aにおける上下の光線が分割されるように設定し
てあり、上の光線束はクサビの効果により図の紙面表側
に向かう収束光として、以下の光線束は同様に紙面裏側
に向かう収束光となるように設定してある。このいずれ
の収束光も、スクリーン27上にピンホール4の像として
結像するように設定してある。なお、αで示すのは、各
ウェッジプリズム26a,26bのウェッジ角(クサビ角)で
ある。第2図bは、スクリーン27上の各像の位置と大き
さを示すものであり、上の光線束による像を符号28aで
示し、下の光線束による像を符号28bで示してある。
次に、調整治具部21,22を着脱自在に装備した調整検
査装置1の構成について第1図bを主として用いて説明
する。
査装置1の構成について第1図bを主として用いて説明
する。
装置本体部20は、投影レンズ25部を収容する枠体30,
瞳面分割プリズム26保持用のホルダー31,ホルダー31を
光軸と直角方向に移動自在に保持する保持枠32,ホルダ
ー31の移動量測定用のマイクロメータヘッド33,装置本
体枠34,装置本体枠34と保持枠32との連結環35,及び受光
面36を有するCCDカメラ(CCDカメラに限定されず、例え
ば撮像管を用いたカメラでもよい)37等より構成してあ
り、装置本体枠34内には、瞳投影レンズ38とそのホルダ
ー39とよりなる調整治具部22が着脱自在に内装備してあ
る。40で示すのは、ホルダー39固定用の蓋であり、瞳投
影レンズ38は、投影レンズ25部の射出瞳面、即ち、瞳面
分割プリズム26の分割面を観察するためのもので、ホル
ダー39を介して光軸方向に調整できる構成となってい
る。
瞳面分割プリズム26保持用のホルダー31,ホルダー31を
光軸と直角方向に移動自在に保持する保持枠32,ホルダ
ー31の移動量測定用のマイクロメータヘッド33,装置本
体枠34,装置本体枠34と保持枠32との連結環35,及び受光
面36を有するCCDカメラ(CCDカメラに限定されず、例え
ば撮像管を用いたカメラでもよい)37等より構成してあ
り、装置本体枠34内には、瞳投影レンズ38とそのホルダ
ー39とよりなる調整治具部22が着脱自在に内装備してあ
る。40で示すのは、ホルダー39固定用の蓋であり、瞳投
影レンズ38は、投影レンズ25部の射出瞳面、即ち、瞳面
分割プリズム26の分割面を観察するためのもので、ホル
ダー39を介して光軸方向に調整できる構成となってい
る。
瞳面分割プリズム26のホルダー31は、保持枠32の孔41
に対して摺動自在のガイドピン42に環装されたコイルば
ね43を介して、マイクロメータヘッド33に常時付勢され
るようになっている。44で示すのは、マイクロメータヘ
ッド33のホルダー、45で示すのは、投影レンズ25部を固
定するための押え環である。保持枠32には、投影レンズ
25部を収容した枠体30が固定ねじ46を介して固定してあ
る。47で示すのは、被検鏡体である顕微鏡2側の胴付部
(基準面)12(第1図a参照)と当接する基準当接面47
aを有する繰出環で、枠体30に対してヘリコイドねじ48
を介して螺着されており、繰出環47を回動操作させるこ
とにより、基準当接面47aが光軸方向に精密に移動され
るようになっている。49で示すのは、繰出環47を回動す
るためのまわし環、50で示すのは、端部に当り面を有
し、その開口端部に軸方向等の長溝を形成した顕微鏡2
に対して回転方位を定めるためのピンである。装置本体
枠34と保持枠32とを連結する連結環35は、CCDカメラ37
の方位を瞳面分割プリズム26の分割面に対して直角又は
平行に調整し固定し得る機構に設定してある。
に対して摺動自在のガイドピン42に環装されたコイルば
ね43を介して、マイクロメータヘッド33に常時付勢され
るようになっている。44で示すのは、マイクロメータヘ
ッド33のホルダー、45で示すのは、投影レンズ25部を固
定するための押え環である。保持枠32には、投影レンズ
25部を収容した枠体30が固定ねじ46を介して固定してあ
る。47で示すのは、被検鏡体である顕微鏡2側の胴付部
(基準面)12(第1図a参照)と当接する基準当接面47
aを有する繰出環で、枠体30に対してヘリコイドねじ48
を介して螺着されており、繰出環47を回動操作させるこ
とにより、基準当接面47aが光軸方向に精密に移動され
るようになっている。49で示すのは、繰出環47を回動す
るためのまわし環、50で示すのは、端部に当り面を有
し、その開口端部に軸方向等の長溝を形成した顕微鏡2
に対して回転方位を定めるためのピンである。装置本体
枠34と保持枠32とを連結する連結環35は、CCDカメラ37
の方位を瞳面分割プリズム26の分割面に対して直角又は
平行に調整し固定し得る機構に設定してある。
調整治具部21,22は、前述のごとく装置本体部20の基
準調整用の治具であり、調整時にのみ用い、測定時には
取り外されるものである。調整治具部22については前述
したが、調整治具部21は、調整用のピンホール51と、こ
のピンホール51を保持するためのピンホール保持枠52と
より構成してあり、ピンホール保持枠52は、ねじ部53を
介して枠体30に螺着自在の構成となっている。
準調整用の治具であり、調整時にのみ用い、測定時には
取り外されるものである。調整治具部22については前述
したが、調整治具部21は、調整用のピンホール51と、こ
のピンホール51を保持するためのピンホール保持枠52と
より構成してあり、ピンホール保持枠52は、ねじ部53を
介して枠体30に螺着自在の構成となっている。
制御部23は、画像処理部60,演算部61,表示部62,ビデ
オ出力用モニター63とより構成してある。画像処理部60
は、CCDカメラ37からのビデオ信号から2つの像点の各
々の重心点の座標点を検出するためのものであり、演算
部61は、画像処理部60にて検出された両座標点から合焦
ずれ量に対応する量及び視野ずれ量に対応する量(基準
値に対するずれ量)を算出するためのものである。又、
表示部62は、演算結果及び2つの像点の強度差を表示す
るものである。
オ出力用モニター63とより構成してある。画像処理部60
は、CCDカメラ37からのビデオ信号から2つの像点の各
々の重心点の座標点を検出するためのものであり、演算
部61は、画像処理部60にて検出された両座標点から合焦
ずれ量に対応する量及び視野ずれ量に対応する量(基準
値に対するずれ量)を算出するためのものである。又、
表示部62は、演算結果及び2つの像点の強度差を表示す
るものである。
次に、上記構成に基づく作用について説明する。
まず、調整治具部21,22にて調整する作用について説
明する。まず、瞳投影レンズ38とホルダー39を本体枠34
に装着し、ビデオ出力用モニター63での瞳面分割プリズ
ム26の分割線を観察しながら瞳投影レンズ38をホルダー
39に対して光軸方向に調整し、ピント出しをする。次
に、連結環35に対して本体枠34を回転させながら、瞳面
分割プリズム26の分割線の方位がCCDカメラ37のX方向
(第1図bにおいて上下方向)に直角となるように固定
する。このように設定するのは、2つの座標軸が異なら
ないようにするためであり、これにより正確な測定値が
得られる。
明する。まず、瞳投影レンズ38とホルダー39を本体枠34
に装着し、ビデオ出力用モニター63での瞳面分割プリズ
ム26の分割線を観察しながら瞳投影レンズ38をホルダー
39に対して光軸方向に調整し、ピント出しをする。次
に、連結環35に対して本体枠34を回転させながら、瞳面
分割プリズム26の分割線の方位がCCDカメラ37のX方向
(第1図bにおいて上下方向)に直角となるように固定
する。このように設定するのは、2つの座標軸が異なら
ないようにするためであり、これにより正確な測定値が
得られる。
次に、瞳投影レンズ38を取り外し、ピンホール51が正
しく取り付けられた、即ち、繰出環47の基準当接面47a
に接する面とピンホール51面との距離が基準値に正確に
合っている状態に取り付けられたピンホール保持枠52を
繰出環47の基準当接面47aに当たるように配置し、表示
部62にて合焦ずれ量に対応する量δの値を見ながら、こ
の値が0になるように繰出環47を操作する。そして、こ
の状態で、目盛を刻設したまわし環49を、目盛の0位置
が保持枠32の指標線と合うようにして固定ねじにて繰出
環47に固定する。以上の操作で、合焦ずれに対する原点
位置の調整が完了する。
しく取り付けられた、即ち、繰出環47の基準当接面47a
に接する面とピンホール51面との距離が基準値に正確に
合っている状態に取り付けられたピンホール保持枠52を
繰出環47の基準当接面47aに当たるように配置し、表示
部62にて合焦ずれ量に対応する量δの値を見ながら、こ
の値が0になるように繰出環47を操作する。そして、こ
の状態で、目盛を刻設したまわし環49を、目盛の0位置
が保持枠32の指標線と合うようにして固定ねじにて繰出
環47に固定する。以上の操作で、合焦ずれに対する原点
位置の調整が完了する。
調整が完了したら、調整治具部21を取り外し、基準試
料面中心に別のピンホール4(第1a参照)を配置し、被
検体である顕微鏡2の接眼レンズ装着部に枠体30を当接
面47aが当接するまで挿入する。これにより調整された
調整検査装置1がセットされ、測定を開始する。測定を
行なう際には、表示部62にて前記δの値を見ながらこの
δの値が0になるようにまわし環49を操作し、0になっ
たときのまわし環49の目盛を読みとる。これにより、基
準像点に対する合焦ずれ量を正確に測定することができ
る。これを左と右について測定し、その差を求めること
により、左右の相対的な合焦ずれ量を測定することがで
きる。又、左右個々の絶対的合焦ずれ量基準像点に対す
る合焦ずれ量)も上記測定過程にて測定し得るのは勿論
である。
料面中心に別のピンホール4(第1a参照)を配置し、被
検体である顕微鏡2の接眼レンズ装着部に枠体30を当接
面47aが当接するまで挿入する。これにより調整された
調整検査装置1がセットされ、測定を開始する。測定を
行なう際には、表示部62にて前記δの値を見ながらこの
δの値が0になるようにまわし環49を操作し、0になっ
たときのまわし環49の目盛を読みとる。これにより、基
準像点に対する合焦ずれ量を正確に測定することができ
る。これを左と右について測定し、その差を求めること
により、左右の相対的な合焦ずれ量を測定することがで
きる。又、左右個々の絶対的合焦ずれ量基準像点に対す
る合焦ずれ量)も上記測定過程にて測定し得るのは勿論
である。
上記合焦ずれは、CCDカメラ37の受光面36に結像され
るピンホール4(第1図参照)の像点と、制御部23とに
より演算され、表示されるのであるが、この制御部23に
て左右の合焦ずれ量及び視野ずれ量を演算する理論につ
いて第2図a,b,c及び第3図a,bを用いて説明する。な
お、説明中x方向とは、第2図bにおける上下方向をい
い、y方向とは同左右方向をいい、又、z方向とは、第
2図aにおける光軸方向をいうものとする。
るピンホール4(第1図参照)の像点と、制御部23とに
より演算され、表示されるのであるが、この制御部23に
て左右の合焦ずれ量及び視野ずれ量を演算する理論につ
いて第2図a,b,c及び第3図a,bを用いて説明する。な
お、説明中x方向とは、第2図bにおける上下方向をい
い、y方向とは同左右方向をいい、又、z方向とは、第
2図aにおける光軸方向をいうものとする。
図に示すように、2つの像点28a,28bの相対的な位置
は、x方向については0(すなわち同じ位置)となり、
y方向については主にウェッジプリズム26a,26bのウェ
ッジ角αによって定まり、この2点28a,28bの間隔を第
2図bのごとく、l0とする。
は、x方向については0(すなわち同じ位置)となり、
y方向については主にウェッジプリズム26a,26bのウェ
ッジ角αによって定まり、この2点28a,28bの間隔を第
2図bのごとく、l0とする。
又、像点28a,28bの大きさについては理想光学系を考
えれば、全く同一となり、これらはx方向の大きさd
x0、y方向の大きさdy0なる楕円形状になる。
えれば、全く同一となり、これらはx方向の大きさd
x0、y方向の大きさdy0なる楕円形状になる。
今、nをウェッジプリズム26a,26bの屈折率、λを光
の波長、fwを被検レンズ9の焦点距離、NAwを被検レン
ズ9のNA,βwを被検レンズ9の倍率、f0を投影レンズ2
5の焦点距離、EXP0を投影レンズ25の射出瞳の位置、β
0を投影レンズ25の倍率、αをウェッジプリズム26a,26
bのウェッジ角(くさび角)とすれば、 l0=2(n−1)(β0f0+f0−EXP0)sinα …(1) となる。
の波長、fwを被検レンズ9の焦点距離、NAwを被検レン
ズ9のNA,βwを被検レンズ9の倍率、f0を投影レンズ2
5の焦点距離、EXP0を投影レンズ25の射出瞳の位置、β
0を投影レンズ25の倍率、αをウェッジプリズム26a,26
bのウェッジ角(くさび角)とすれば、 l0=2(n−1)(β0f0+f0−EXP0)sinα …(1) となる。
次に、この状態で第1の像点10が、光軸上前方(図で
右側)に変化した場合を考える。第3図a,bはこの状態
を示す図である。この場合、第2の像点28はスクリーン
27の前方(図で右側)に変化するため、上の光線束の重
心が上側,下の光線束の重心が下側となるため、スクリ
ーン27上での像点位置(この場合光線束の重心位置)は
第3図bに示すごとく,分割線に対してx方向に逆向き
に等しい距離だけ変化する。今、この2点28a,28bのx
方向の座標の差をδとする。又、第2図bと同様に、y
方向の2点28a,28bの座標の差をlとする。この場合に
おいても、2つの像点28a,28bの大きさ,形状は全く同
じとなり、これらのx方向の大きさをdx,y方向の大きさ
をdy,Δzを点10′の点10からの距離とする。
右側)に変化した場合を考える。第3図a,bはこの状態
を示す図である。この場合、第2の像点28はスクリーン
27の前方(図で右側)に変化するため、上の光線束の重
心が上側,下の光線束の重心が下側となるため、スクリ
ーン27上での像点位置(この場合光線束の重心位置)は
第3図bに示すごとく,分割線に対してx方向に逆向き
に等しい距離だけ変化する。今、この2点28a,28bのx
方向の座標の差をδとする。又、第2図bと同様に、y
方向の2点28a,28bの座標の差をlとする。この場合に
おいても、2つの像点28a,28bの大きさ,形状は全く同
じとなり、これらのx方向の大きさをdx,y方向の大きさ
をdy,Δzを点10′の点10からの距離とする。
l=l0 …(5) となる。
ここで、第2の像点28の焦点深度内にスクリーン27が
置かれている場合には、スクリーン27上での像点の大き
さと形は上式でΔが無視できるためスクリーン27上に像
点が一致した時とほぼ等しくなる。従って、ΔZが微小
な範囲であれば結像点とスクリーン27との差に応じてδ
のみが変化することになる。故に、このδを検出するこ
とによって、第1の結像点10のz方向でのずれ量ΔZを
検出することができる。又、視野中心は、この2つの像
点28a,28bの座標の平均座標として求めることができ、
これを基準視野中心座標と比較してその各座標の差ΔX
及びΔYを求めれば,このΔXΔYが基準視野からの視
野ずれとなる。
置かれている場合には、スクリーン27上での像点の大き
さと形は上式でΔが無視できるためスクリーン27上に像
点が一致した時とほぼ等しくなる。従って、ΔZが微小
な範囲であれば結像点とスクリーン27との差に応じてδ
のみが変化することになる。故に、このδを検出するこ
とによって、第1の結像点10のz方向でのずれ量ΔZを
検出することができる。又、視野中心は、この2つの像
点28a,28bの座標の平均座標として求めることができ、
これを基準視野中心座標と比較してその各座標の差ΔX
及びΔYを求めれば,このΔXΔYが基準視野からの視
野ずれとなる。
以上の方法で左右のΔx,Δy,Δzを求め、左右の差を
計算すれば、左右の合焦ずれ量及び視野ずれの量を求め
ることができる。
計算すれば、左右の合焦ずれ量及び視野ずれの量を求め
ることができる。
上記理論に基づき、第2図bにて示す具体的構成の調
整検査装置1により被検鏡体である顕微鏡2(第1図a
参照)の左右の合焦ずれ量及び視野ずれ量を高精度に測
定できるものである。
整検査装置1により被検鏡体である顕微鏡2(第1図a
参照)の左右の合焦ずれ量及び視野ずれ量を高精度に測
定できるものである。
なお、第1図bにて示す瞳面分割プリズム26の移動機
構部は、瞳面での瞳がその軸に対して偏心している場合
に分割線を瞳の中心に合せる際に使用するものである。
これは、瞳の大きさが小さい場合には、わずかな瞳のず
れでもCCDカメラ37の受光面36上での2つの像点の強度
差が著しく大きくなり、測定精度に影響するからであ
る。本実施例では、マイクロメータヘッド33により瞳位
置を読みとれるように設定してあるが、必ずしも読みと
る必要はない。又、マニュアル駆動についても、像点の
強度信号からこれが常に等しくなるように瞳面分割プリ
ズム26をサーボ制御することも可能である。
構部は、瞳面での瞳がその軸に対して偏心している場合
に分割線を瞳の中心に合せる際に使用するものである。
これは、瞳の大きさが小さい場合には、わずかな瞳のず
れでもCCDカメラ37の受光面36上での2つの像点の強度
差が著しく大きくなり、測定精度に影響するからであ
る。本実施例では、マイクロメータヘッド33により瞳位
置を読みとれるように設定してあるが、必ずしも読みと
る必要はない。又、マニュアル駆動についても、像点の
強度信号からこれが常に等しくなるように瞳面分割プリ
ズム26をサーボ制御することも可能である。
一般に、目視による焦点検出の場合、像側NAの値によ
って焦点深度が定まり、この焦点深度内の焦点検出は困
難とされているが、本実施例によれば焦点深度の10%程
度の検出分解能は容易に得ることができる。又、左右の
相対的合焦ずれ量については、照明条件,試料形状の条
件等の外的条件は左右共同じに作用するため、正確度に
おいては分解能並の値が得られる。ここで、若干問題に
なるのが、絶対的合焦ずれ量である。一般に、瞳分割方
式の場合、分割面で定める特定方位に関して最大感度を
有し、これと直角方向の感度は0である。従って、レン
ズ偏心等により非点収差が発生している被検物(被検
体)については、目視の場合と測定値が異なってしまう
(目視の場合は、全方向に同じ感度を持っているため平
均的な検出ができる)。このために、絶対的合焦ずれ量
の測定値の正確度が悪くなってしまう場合がある。本実
施例では、この影響を除くためにピン50により直角2方
位を正確に定められる構成になっており、この2方位で
別々に合焦ずれ量を測定し、この2つの値を平均するこ
とにより正確度を上げるようにしてある。
って焦点深度が定まり、この焦点深度内の焦点検出は困
難とされているが、本実施例によれば焦点深度の10%程
度の検出分解能は容易に得ることができる。又、左右の
相対的合焦ずれ量については、照明条件,試料形状の条
件等の外的条件は左右共同じに作用するため、正確度に
おいては分解能並の値が得られる。ここで、若干問題に
なるのが、絶対的合焦ずれ量である。一般に、瞳分割方
式の場合、分割面で定める特定方位に関して最大感度を
有し、これと直角方向の感度は0である。従って、レン
ズ偏心等により非点収差が発生している被検物(被検
体)については、目視の場合と測定値が異なってしまう
(目視の場合は、全方向に同じ感度を持っているため平
均的な検出ができる)。このために、絶対的合焦ずれ量
の測定値の正確度が悪くなってしまう場合がある。本実
施例では、この影響を除くためにピン50により直角2方
位を正確に定められる構成になっており、この2方位で
別々に合焦ずれ量を測定し、この2つの値を平均するこ
とにより正確度を上げるようにしてある。
なお、瞳面分割プリブム26の分割線を形成する側面
は、研磨面とした方が散乱による光差ロスがなくなり、
有利である。又、絶対視野ずれ量については、前記と同
様に、2つの像点座標の平均座標点における基準座標点
(視野中心座標点)からのずれ量として検出でき、左右
の相対視野ずれ量については、これらの個々の絶対視野
ずれ量の差として求めることができる。
は、研磨面とした方が散乱による光差ロスがなくなり、
有利である。又、絶対視野ずれ量については、前記と同
様に、2つの像点座標の平均座標点における基準座標点
(視野中心座標点)からのずれ量として検出でき、左右
の相対視野ずれ量については、これらの個々の絶対視野
ずれ量の差として求めることができる。
各ユニット毎の調整検査については、マスターユニッ
トを設定することにより、各ユニット単独の調整検査を
行なえばよい。
トを設定することにより、各ユニット単独の調整検査を
行なえばよい。
(第2実施例) 第4図は、本発明の第2実施例を示すブロック図であ
る。図において20で示すのは装置本体部を示すもので、
これは、第1図bより繰出機構(機構部品47及び49)を
除いたものである。この方法は、合焦点を直接測定せず
にδと合焦ずれ量が比例関係にあることを利用してδ値
から合焦ずれ量を計算して求める方法で、被検物の検出
側NAが既知の場合に有効な手段である。原点調整につい
ては、第1実施例と同様に調整治具部21を使用した時の
検出値を用いて校正すれば良いので、不要となる。又、
70で示すのは、検出側NAの入力部である。この方式によ
れば、NAを入力設定する必要はあるものの同種の被検物
の場合は1度設定するだけで良く、接眼レンズ装着部に
装置本体部20を挿入するだけで測定値が得られるので、
操作性が非常に良くなる利点がある。
る。図において20で示すのは装置本体部を示すもので、
これは、第1図bより繰出機構(機構部品47及び49)を
除いたものである。この方法は、合焦点を直接測定せず
にδと合焦ずれ量が比例関係にあることを利用してδ値
から合焦ずれ量を計算して求める方法で、被検物の検出
側NAが既知の場合に有効な手段である。原点調整につい
ては、第1実施例と同様に調整治具部21を使用した時の
検出値を用いて校正すれば良いので、不要となる。又、
70で示すのは、検出側NAの入力部である。この方式によ
れば、NAを入力設定する必要はあるものの同種の被検物
の場合は1度設定するだけで良く、接眼レンズ装着部に
装置本体部20を挿入するだけで測定値が得られるので、
操作性が非常に良くなる利点がある。
(第3実施例) 第5図は、第3実施例を示すブロック図である。図に
おいて80で示すのは、装置本体部20を2ケ並列に配置す
るためのホルダー、81で示すのは、2つのCCDカメラ37
からのビデオ信号から各々、2つの点像の各々の重心点
(従って計4ケ)の座標点を検出するための画像処理
部、82で示すのは、各々2つの座標点から合焦ずれ量及
び視野ずれ量に対応する量(基準値に対するずれ量)
と、各々両者の差、従って、相体的な合焦ずれ量と視野
ずれ量を算出するための演算部、83で示すのはこの演算
結果、即ち左右の絶対的合焦ずれ量と絶対的視野ずれ量
及び左右の相対的合焦ずれ量と相対的視野ずれ量の6ケ
の量と、左右各々2つの像点の強度差の計8ケの量を表
示するための表示部である。
おいて80で示すのは、装置本体部20を2ケ並列に配置す
るためのホルダー、81で示すのは、2つのCCDカメラ37
からのビデオ信号から各々、2つの点像の各々の重心点
(従って計4ケ)の座標点を検出するための画像処理
部、82で示すのは、各々2つの座標点から合焦ずれ量及
び視野ずれ量に対応する量(基準値に対するずれ量)
と、各々両者の差、従って、相体的な合焦ずれ量と視野
ずれ量を算出するための演算部、83で示すのはこの演算
結果、即ち左右の絶対的合焦ずれ量と絶対的視野ずれ量
及び左右の相対的合焦ずれ量と相対的視野ずれ量の6ケ
の量と、左右各々2つの像点の強度差の計8ケの量を表
示するための表示部である。
なお、各点線の強度は検出精度の劣化を防ぐために定
められた範囲であることが望ましく、本実施例では図示
しないが照明系側に数種のNDフィルターを配置し、これ
に検出光量が前記範囲に入るように切替える機構を装備
して調整し、それでも前記範囲に入らない場合には、表
示部83で警告サインを出すようにするものとする。光源
による光量調整でなく、NDフィルターで光量調整する理
由は、照明光の分光特性の変化を避けるためであり、要
求精度によってはNDフィルターは不要となる。又、絶対
的合焦ずれ量を精度良く測定するために分光視比感度と
CCDカメラ37の分光感度との違いを補正するためのフィ
ルターを照明装置側に配置することが効果的である。本
実施例の特徴としては、2つの接眼レンズ装着部に装置
本体部20を装着し、左右同時に測定することができるの
で、計算することなく、相対的合焦ずれ量と相体的視野
ずれ量を測定することができる利点がある。
められた範囲であることが望ましく、本実施例では図示
しないが照明系側に数種のNDフィルターを配置し、これ
に検出光量が前記範囲に入るように切替える機構を装備
して調整し、それでも前記範囲に入らない場合には、表
示部83で警告サインを出すようにするものとする。光源
による光量調整でなく、NDフィルターで光量調整する理
由は、照明光の分光特性の変化を避けるためであり、要
求精度によってはNDフィルターは不要となる。又、絶対
的合焦ずれ量を精度良く測定するために分光視比感度と
CCDカメラ37の分光感度との違いを補正するためのフィ
ルターを照明装置側に配置することが効果的である。本
実施例の特徴としては、2つの接眼レンズ装着部に装置
本体部20を装着し、左右同時に測定することができるの
で、計算することなく、相対的合焦ずれ量と相体的視野
ずれ量を測定することができる利点がある。
(第4実施例) 本実施例は、図示を省略するが、第1実施例の構成に
おいて、CCDカメラ37を2つの光位置検出素子と増幅器
に置き換えて構成したものである。本実施例の利点は、
他の実施例に比べて軽量化できることである。これは、
被検物の接眼レンズ取付部の耐強度上、軽量化が要求さ
れる場合に特に有効である。
おいて、CCDカメラ37を2つの光位置検出素子と増幅器
に置き換えて構成したものである。本実施例の利点は、
他の実施例に比べて軽量化できることである。これは、
被検物の接眼レンズ取付部の耐強度上、軽量化が要求さ
れる場合に特に有効である。
なお、上記第1〜第4実施例においては、左右での差
の検出についての説明であるが、接眼レンズ側での対物
像と写真撮影時の乾板面上での対物像の差も全く同様に
して合焦ずれ量と視野ずれ量とを同時に測定できること
は勿論である。又、各実施例の個々の組合わせにより、
目的に沿った同様の効果が得られることも勿論である。
の検出についての説明であるが、接眼レンズ側での対物
像と写真撮影時の乾板面上での対物像の差も全く同様に
して合焦ずれ量と視野ずれ量とを同時に測定できること
は勿論である。又、各実施例の個々の組合わせにより、
目的に沿った同様の効果が得られることも勿論である。
又、各実施例では、測定検査を中心に説明してきた
が、調整についても装置本体部20を基準状態で配置し、
合焦調整時には、δが0に、又、視野調整時には、視野
中心に2像点の平均座標点が一致するように各々被検側
レンズを動かして調整すればよい。
が、調整についても装置本体部20を基準状態で配置し、
合焦調整時には、δが0に、又、視野調整時には、視野
中心に2像点の平均座標点が一致するように各々被検側
レンズを動かして調整すればよい。
(第5実施例) 本実施例は、第1図bの装置本体部20に使用している
瞳面分割プリズム26の代りに、第6図に示す瞳面分割プ
リズム89を使用して構成したものである。第1〜第4実
施例では、全て2分割用のプリズムであるが、本実施例
では、図に示すように4分割用のプリズムとし、被検物
の非点収差を考慮した合焦検出を装置本体部20又は装置
本体部20内のプリズムを回転させることなく実施できる
利点がある。即ち、被検出物に非点収差がなく、合焦ず
れのみある場合には、第7図に示すごとく4個の像点90
がモニター63上に写し出される。そして、この位置は、
座標軸に対して45゜傾いた2軸に関して線対称となる位
置である。この状態で、繰出環47を作動してゆくと、図
に示す角度θ1が変化し、合焦時には、第8図に示すご
とく、両座標軸上に4点90共位置するのである。次に、
被検物に非点収差がある場合の合焦時の像点の位置を考
えると、この場合には第7図に示すθ1を90゜になるよ
うに繰出環47を操作すれば良い。即ち、第9図に示す状
態になったときが合焦点となる。第9図において装置本
体部20を回転したときの角度α0(又はy1/x1)の最大
値が非点収差の大きさを表わす量となる。なお、x1〜
x4,y1〜y4は、各点90の座標を表すものである。
瞳面分割プリズム26の代りに、第6図に示す瞳面分割プ
リズム89を使用して構成したものである。第1〜第4実
施例では、全て2分割用のプリズムであるが、本実施例
では、図に示すように4分割用のプリズムとし、被検物
の非点収差を考慮した合焦検出を装置本体部20又は装置
本体部20内のプリズムを回転させることなく実施できる
利点がある。即ち、被検出物に非点収差がなく、合焦ず
れのみある場合には、第7図に示すごとく4個の像点90
がモニター63上に写し出される。そして、この位置は、
座標軸に対して45゜傾いた2軸に関して線対称となる位
置である。この状態で、繰出環47を作動してゆくと、図
に示す角度θ1が変化し、合焦時には、第8図に示すご
とく、両座標軸上に4点90共位置するのである。次に、
被検物に非点収差がある場合の合焦時の像点の位置を考
えると、この場合には第7図に示すθ1を90゜になるよ
うに繰出環47を操作すれば良い。即ち、第9図に示す状
態になったときが合焦点となる。第9図において装置本
体部20を回転したときの角度α0(又はy1/x1)の最大
値が非点収差の大きさを表わす量となる。なお、x1〜
x4,y1〜y4は、各点90の座標を表すものである。
(第6実施例) 本実施例は、第1実施例における瞳面分割プリズム26
の代りに第10図又は第11図に示す瞳分割プリズム95,96
を使用して構成したものである。この瞳面分割プリズム
95,96は、前実施例に用いられるプリズム89と4個ウェ
ッジプリズムの配置が異なるものである。まず、被検物
に非点収差がなく合焦ずれのみある場合には、第12図に
示すごとく、4個の像点90がモニター63上に写し出され
る(この場合θ3=θ2となる)。そして、その位置
は、図に示すごとく各々対向する2像点90を結ぶ両直線
のなす角が90度になり、これは合焦ずれ量に依存されな
い。この状態で繰出環47を作動してゆくと、図に示す角
度θ2が変化し、合焦時には、前実施例と同じく第8図
に示すごとく、両座標軸上に4点共位置するのである。
次に、被検物に非点収差がある場合の合焦時の像点の位
置を考えると、この場合、第12図に示すθ2及びθ3に
注目し、(非点収差がある場合はθ3≠θ2)第13図に
示すごとく、4個の像点90が、座標軸に対して45゜傾い
た2軸に関して線対称となるように繰出環47を作動すれ
ば良く、この状態になったときが合焦点となる。第13図
において、装置本体部20を回転させたときの角度α0−
90゜の絶対値(又はX1 2+Y1 2)の最大値が非点収差の大
きさを表わす量となる。
の代りに第10図又は第11図に示す瞳分割プリズム95,96
を使用して構成したものである。この瞳面分割プリズム
95,96は、前実施例に用いられるプリズム89と4個ウェ
ッジプリズムの配置が異なるものである。まず、被検物
に非点収差がなく合焦ずれのみある場合には、第12図に
示すごとく、4個の像点90がモニター63上に写し出され
る(この場合θ3=θ2となる)。そして、その位置
は、図に示すごとく各々対向する2像点90を結ぶ両直線
のなす角が90度になり、これは合焦ずれ量に依存されな
い。この状態で繰出環47を作動してゆくと、図に示す角
度θ2が変化し、合焦時には、前実施例と同じく第8図
に示すごとく、両座標軸上に4点共位置するのである。
次に、被検物に非点収差がある場合の合焦時の像点の位
置を考えると、この場合、第12図に示すθ2及びθ3に
注目し、(非点収差がある場合はθ3≠θ2)第13図に
示すごとく、4個の像点90が、座標軸に対して45゜傾い
た2軸に関して線対称となるように繰出環47を作動すれ
ば良く、この状態になったときが合焦点となる。第13図
において、装置本体部20を回転させたときの角度α0−
90゜の絶対値(又はX1 2+Y1 2)の最大値が非点収差の大
きさを表わす量となる。
上記第5実施例及び第6実施例においては、装置本体
部20を回転することなく直交する2方向での平均的合焦
点を検出できるので、目視による合焦点との一致度が高
くなる利点がある。又、第5実施例においては、特に合
焦点の検出精度が高い利点があり、第6実施例において
は、特に非点収差の検出精度が高くなる利点がある。
部20を回転することなく直交する2方向での平均的合焦
点を検出できるので、目視による合焦点との一致度が高
くなる利点がある。又、第5実施例においては、特に合
焦点の検出精度が高い利点があり、第6実施例において
は、特に非点収差の検出精度が高くなる利点がある。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、双眼顕微鏡の2つの接
眼レンズ側の対物レンズによる像の相対的合焦ずれ及び
視野ずれ又は接眼レンズ側の対物レンズによる像と、写
真撮影時のカメラ側での相対的合焦ずれ及び視野ずれ及
び以上の単独の絶対的合焦ずれ及び視野ずれを、高精度
に、測定できるものである。
眼レンズ側の対物レンズによる像の相対的合焦ずれ及び
視野ずれ又は接眼レンズ側の対物レンズによる像と、写
真撮影時のカメラ側での相対的合焦ずれ及び視野ずれ及
び以上の単独の絶対的合焦ずれ及び視野ずれを、高精度
に、測定できるものである。
第1図a,bは、本発明の第1実施例を示す説明図、 第2図a,b,c、第3図a,bは第1実施例の作用状態を示す
説明図、 第4図は、本発明の第2実施例を示す説明図、 第5図は、本発明の第3実施例を示す説明図、 第6図,第7図,第8図及び第9図は、本発明の第5実
施例を示す説明図である。 第10図,第11図,第12図及び第13図は、本発明の第6実
施例を示す説明図である。 2……顕微鏡(被検体) 4……ピンホール 9……対物レンズ 25……投影レンズ 26……瞳面分割プリズム 27……スクリーン 36……受光面 61……演算部 62……表示部
説明図、 第4図は、本発明の第2実施例を示す説明図、 第5図は、本発明の第3実施例を示す説明図、 第6図,第7図,第8図及び第9図は、本発明の第5実
施例を示す説明図である。 第10図,第11図,第12図及び第13図は、本発明の第6実
施例を示す説明図である。 2……顕微鏡(被検体) 4……ピンホール 9……対物レンズ 25……投影レンズ 26……瞳面分割プリズム 27……スクリーン 36……受光面 61……演算部 62……表示部
Claims (2)
- 【請求項1】対物レンズにより得られる被検体の像を2
次像として投影するための投影レンズと、 該投影レンズの射出瞳付近に配設され、4個の同一ウェ
ッジ角を有するウェッジプリズムをウェッジ方向が全て
異なるようにして且つ各ウェッジプリズムの1つの頂部
を1点で突き合わせるようにして接合して構成された瞳
面分割プリズムと、 該瞳面分割プリズムおよび前記投影レンズにより得られ
る前記被検体像の4個の分割像の座標位置を検出するた
めの受光素子と、 該受光素子により得られる4個の分割像の座標の位置信
号から合焦ずれ量を算出するための演算部と、 該演算部による演算結果を表示するための表示部とより
構成して成る顕微鏡調整検査装置。 - 【請求項2】前記瞳面分割プリズムは、その分割面を光
軸と直角なる平面内で移動調整するためのマニュアル調
整もしくは像点の強度差信号によるサーボ制御による自
動調整機構を有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の顕微鏡調整検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61294250A JP2521736B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 顕微鏡調整検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61294250A JP2521736B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 顕微鏡調整検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63147117A JPS63147117A (ja) | 1988-06-20 |
JP2521736B2 true JP2521736B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=17805292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61294250A Expired - Fee Related JP2521736B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 顕微鏡調整検査装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2521736B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
JP4789177B2 (ja) | 2005-07-06 | 2011-10-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 3次元位置観測方法及び装置 |
JP5809498B2 (ja) * | 2010-10-19 | 2015-11-11 | キヤノン株式会社 | 光源ユニットの調整装置及び製造方法 |
CN110645879A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-03 | 成都科奥达光电技术有限公司 | 一种双目光学系统像倾斜的测量结构及其测量方法 |
EP4300193A1 (en) * | 2022-06-27 | 2024-01-03 | ASML Netherlands B.V. | Focus measurment and control in metrology and associated wedge arrangement |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55144219A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-11 | Canon Inc | Focal plate |
JPS59129811A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-26 | Canon Inc | 合焦検出装置 |
JPH0718969B2 (ja) * | 1982-11-22 | 1995-03-06 | オリンパス光学工業株式会社 | 顕微鏡 |
JPS59100406A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Asahi Optical Co Ltd | 顕微鏡系における自動合焦装置 |
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1986
- 1986-12-10 JP JP61294250A patent/JP2521736B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPS63147117A (ja) | 1988-06-20 |
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