二次元測定機
【課題】電力消費量が少なく高熱の発生を伴わずに太陽光に近い白色光で被測定物を照明できる照明手段を備えた二次元測定機を提供する。
【解決手段】
テーブル12に載置した被測定物Wに対して垂直を保持したままＸ−Ｙ方向に自在に移動する顕微鏡一体型ＣＣＤカメラ30と、顕微鏡光学系と同軸状の被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機で、前記照明手段を、顕微鏡20の鏡筒21内のハーフミラー24と、ハーフミラー24に対応する鏡筒21側方延長位置に配置したクロスプリズム54と、該クロスプリズム54を取囲んで配置した赤,青,緑の単色ＬＥＤ52R,G,Bで構成し、単色ＬＥＤ52R,G,Bの発光がクロスプリズム54で合成されてハーフミラー24に導かれる。単色ＬＥＤ52R,G,Bの同時点灯で、太陽光に近い十分な光量の白色照明光が得られ、モニタ画面に映し出されるカラー画像が非常に見易い。照明用光源の電力消費量，発熱量が小さく、省エネルギー対策にも合致する。
【解決手段】
テーブル12に載置した被測定物Wに対して垂直を保持したままＸ−Ｙ方向に自在に移動する顕微鏡一体型ＣＣＤカメラ30と、顕微鏡光学系と同軸状の被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機で、前記照明手段を、顕微鏡20の鏡筒21内のハーフミラー24と、ハーフミラー24に対応する鏡筒21側方延長位置に配置したクロスプリズム54と、該クロスプリズム54を取囲んで配置した赤,青,緑の単色ＬＥＤ52R,G,Bで構成し、単色ＬＥＤ52R,G,Bの発光がクロスプリズム54で合成されてハーフミラー24に導かれる。単色ＬＥＤ52R,G,Bの同時点灯で、太陽光に近い十分な光量の白色照明光が得られ、モニタ画面に映し出されるカラー画像が非常に見易い。照明用光源の電力消費量，発熱量が小さく、省エネルギー対策にも合致する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平なテーブル上に載置した被測定物を顕微鏡に搭載したＣＣＤカメラで上方から撮像して被測定物の測定を行う二次元測定機に係り、特にＣＣＤカメラに一体化した顕微鏡部または被測定物下方の顕微鏡部に正対する位置に該顕微鏡光学系の光軸と同軸状の光軸をもつ照明手段を設けた二次元測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１，２は、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する顕微鏡一体型ＣＣＤカメラを備えた二次元測定機で、ＣＣＤカメラの撮像した被測定物の映像は、画像合成回路を経て、モニターテレビに映し出されるが、モニターテレビの映像が見やすいように、顕微鏡側、または被測定物の下方であって顕微鏡と正対する側に被測定物表面のＣＣＤカメラ撮像位置を照明する照明手段が設けられている。
【０００３】
即ち、文献１では、被測定物下方の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラの真下に、被測定物を下方から照明する透過照明手段を設けたり、被測定物を上方から照明する照明手段が設けられている。
【０００４】
一方、文献２では、被測定物が透過性を備えていない場合は、ＣＣＤカメラの両側にカメラの撮像位置を照明する落射照明手段を設け、被測定物が透過性を備えている場合は、被測定物を下方から照明する透過照明手段を設けるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８９８１３号公報（段落００１３、００２１、図１）
【特許文献２】特開２０００−２５９８２９号公報（段落０００９、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の二次元測定機においては、ＣＣＤカメラの撮像位置を照明する光としては、モニタ画面に映し出されるカラー画像が見易いという観点から、太陽光に近い光が望まれており、一般には、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプが使用されている。
【０００７】
しかし、ハロゲンランプの発光は赤味が強く、光量（明るさ）調整すると照明の色合いが変化してしまう。また、メタルハライドランプおよびキセノンランプの発光は、ハロゲンランプの発光に比べて白色ではあるが、消費電力が大きく、光源装置としてのコストも高い。さらに、前記した白色高輝度ランプは、いずれも発熱量が大きく、熱対策を要する。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力消費量が少なく高熱の発生を伴わずに太陽光に近い白色光で被測定物を照明できる照明手段を備えた二次元測定機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に係る二次元測定機(落射照明機能付き)においては、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記顕微鏡の鏡筒内に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を上方から照明するように構成した。
【００１０】
また、前記目的を達成するために、請求項４に係る二次元測定機(透過照明機能付き)においては、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記被測定物より下方で前記顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、
前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を下方から照明するように構成した。
（作用）赤，青，緑に発光する３種の単色ＬＥＤのそれぞれの発光（赤，青，緑の発光）は、クロスプリズムを透過することで合成された白色光としてハーフミラーに導かれ、請求項１では鏡筒内のハーフミラーで反射され、請求項４では顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーで反射されて、請求項１，４のいずれの場合も、顕微鏡光学系と同軸の光軸をもつ白色の照明光となる。
【００１１】
特に、クロスプリズムから出射する合成された白色光が太陽光に近い光となるように、各単色ＬＥＤの光量バランス（輝度バランス）を予め所定値に設定しておくことで、３種の単色ＬＥＤの同時点灯により、太陽光に近い白色の照明光が得られる。
【００１２】
また、クロスプリズムには、入射光を波長域で選択するフィルタ機能がないので、クロスプリズムを透過しても入射光の光量に対する出射光の光量が低下することはなく、３種の単色ＬＥＤの光量を加算した十分な光量の照明光が得られる。
【００１３】
また、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプに比べて、３種の単色ＬＥＤの点灯による消費電力は小さく、発熱量も少ない。
【００１４】
また、請求項１に記載の二次元測定機において、前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系を、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置した照明用光源ユニットとして一体化して、
請求項２では、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記鏡筒に取り外し可能に取着するように構成し、
請求項３では、前記装置本体に取り外し可能に固定保持するとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドを前記鏡筒に取り外し可能に接続するように構成した。
【００１５】
また、請求項４に記載の二次元測定機において、前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系を、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置した照明用光源ユニットとして一体化して、
請求項５では、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に取着するように構成し、
請求項６では、前記装置本体に取り外し可能に固定保持するとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドを前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に接続するように構成した。
（作用）請求項２（５）では、照明用光源ユニットを顕微鏡の鏡筒（ミラーハウジング）から取り外し、かつ照明用光源ユニットを装置本体から取り外すことができ、一方、請求項３（６）では、ライトガイドを顕微鏡の鏡筒やミラーハウジングから取り外し、かつ照明用光源ユニットを装置本体から取り外すことができるので、いずれの場合も、必要に応じて、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや装置本体から簡単に分離できる。
【００１６】
また、請求項７においては、請求項１〜６のいずれかに記載の二次元測定機において、前記３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤを点灯できるように構成した。即ち、３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤの点灯により、前記被測定物照明光が白色，赤色，青色，緑色、または赤色と青色と緑色のうちのいずれか２色の混色に切替わるように構成した。
（作用）コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、給電(点灯)する単色ＬＥＤを選択することで、照明光量の低下を招くことなく、被測定物照明光を白，赤，青，緑、または赤，青，緑のうちのいずれか２色の混色の中から測定に最適な色の光にして、ＣＣＤカメラによる撮像、およびＣＣＤカメラからの画像データを画像処理することで、高精度の測定が可能となる。
【００１７】
また、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が不明な場合は、被測定物照明光を例えば赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を選択して被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、請求項１，４に係る二次元測定機によれば、光源である３種の単色ＬＥＤの同時点灯によって、太陽光に近い白色の十分な光量の照明光が得られるので、モニタ画面に映し出されるカラー画像が非常に見易く、それだけ使い勝手に優れる。
【００１９】
また、被測定物照明用光源の電力消費量および発熱量が小さく、現在進められている省エネルギー対策にも合致する。
【００２０】
請求項２，３，５，６によれば、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや測定機本体から分離した状態にして、顕微鏡光学系や照明光学系を調整できるので、顕微鏡光学系や照明光学系の調整作業が容易となる。
【００２１】
また、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや装置本体から分離したコンパクトな形態にして梱包や搬送できるので、被測定物照明手段の梱包・搬送作業が容易となる。
【００２２】
請求項７によれば、画像のコントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、照明光の色を被測定物の測定に最適な色にして撮像すれば、画像処理工程が簡潔となるとともに、測定作業時間も短縮される。
【００２３】
画像のコントラストに優れる等の測定する上で最適な波長域（色）が不明な場合は、照明光を赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を用いて被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、特許文献２に示すような「ＣＣＤカメラの撮像したカラー画像を、赤画像，青画像，緑画像の３色の構成画像に分離する工程」が省かれるので、画像処理がそれだけ簡潔となって、安価な画像処理装置を二次元測定機に組み込むことができる。即ち、複雑な画像処理を伴うことなく高精度の測定を可能にする二次元測定機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施例である二次元測定機の斜視図である。
【図２】被測定物照明手段の全体構成を示す斜視図である。
【図３】被測定物照明手段の全体構成を示す断面図である。
【図４】クロスプリズムの作用を示す図である。
【図５】顕微鏡の鏡筒と照明用光源ユニット間の連結部の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。 図１〜３において、符号１０は二次元測定機本体で、被測定物Ｗ載置用の平板状の透明な水平テーブル１２を備えている。テーブル１２の上方には、Ｙ方向に往復動自在の門型スライダ（Ｙ軸スライダ）１４が設けられ、スライダ１４には、Ｘ方向に移動自在な顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０が設けられている。即ち、門型スライダ１４には、Ｘ方向移動自在なＸ軸スライダ１６が組み付けられ、スライダ１６には、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０が組み付けられている。
【００２５】
顕微鏡２０は、図３に示すように、水平に配設された透明なテーブル１２に対し垂直に設けられて、被測定物Ｗを上方から視準する。被測定物Ｗにおける顕微鏡２０が視準する領域は、ＣＣＤカメラ３０によって撮像され、その画像データは、画像処理装置４２を含むコンピュータ４０に取り込まれ、二次元測定機本体１０の近傍に設置したモニタ４６の画面４６ａにカラー画像として表示される。
【００２６】
即ち、ＣＣＤカメラ３０からカラー画像の信号がコンピュータ４０に入力されると、コンピュータ４０は、このカラー画像から被測定物のパターンの境界線であるエッジを検出し、該エッジの位置から画像を認識するように構成されている。さらに、コンピュータ４０は、同一の画像であるが色（赤，緑，青またはこれら３色のうちの２色の混色）を変えた画像信号が順次入力された場合には、異なる色の画像毎に、被測定物に対応する部分と該部分の周囲の部分との濃度差（コントラスト）を求め、最も濃度差（コントラスト）の大きい色の画像を用いて被測定物のパターンの境界線であるエッジを抽出し、該エッジの位置から画像を認識するように構成されている。
【００２７】
なお、図３における符号２１は、顕微鏡２０の鏡筒、符号２２は、対物レンズである。符号２８は、顕微鏡２０の鏡筒２１に設けられた一対のブラケットで、顕微鏡２０をスライダ１６に取着するためのものである。
【００２８】
また、図３に示すように、顕微鏡２０の鏡筒２１内の顕微鏡光学系の光軸Ｌ１上には、該光軸Ｌ１に対し４５度傾斜するハーフミラー２４が配置され、ハーフミラー２４に対応する鏡筒２１の側方延長位置には、クロスプリズム５４が配置され、クロスプリズム５４の周りには、赤，青，緑に発光する光源である３種の単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが互いに直交するように配置されており、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの発光はクロスプリズム５４で合成されて白色光となってハーフミラー２４に導かれ、ハーフミラー２４で反射されて被測定物Ｗを上方から照明する落射照明光を形成する。
【００２９】
即ち、図４に拡大して示すように、クロスプリズム５４に入射した赤色ＬＥＤ５２Ｒの発光（赤色光）ＬＲは、クロスプリズム５４の赤反射面５４Ｒで反射され、クロスプリズム５４に入射した青色ＬＥＤ５２Ｂの発光（青色光）ＬＢは、クロスプリズム５４の青反射面５４Ｂで反射（符号ＬＢ参照）され、クロスプリズム５４に入射した緑色ＬＥＤ５２Ｇの発光（緑色光）ＬＧは、クロスプリズム５４（の赤反射面５４Ｒ，青反射面５４Ｂ）を透過する。このため、クロスプリズム５４に入射した赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢは、クロスプリズム５４のＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが配置されていない面から、合成された白色光として出射する。
【００３０】
そして、クロスプリズム５４には、入射光を波長域で選択するフィルタ機能がないので、クロスプリズム５４を透過しても入射光の光量に対する出射光の光量が低下することはなく、３種の単色ＬＥＤの光量を加算した十分な光量の落射照明光が得られる。
【００３１】
また、落射照明用の光源として、３種の単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが用いられているが、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプに比べて、３種の単色ＬＥＤの点灯による消費電力は小さく、発熱量も少ない。
【００３２】
また、図３において、符号５３は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの発光を平行光にしてクロスプリズム５４にそれぞれ導くための一次光源レンズ、符号５３’は、クロスプリズム５４からの出射光を集光して一次絞り５５に導くための一次光源レンズ、符号５６ａ，５６ｂは、色収差を補正するためのアクロマートレンズで構成されて、一次絞り５５を透過した光を集光して二次絞り５７に導く二次光源レンズ、符号５８は、二次絞り５７を透過した光を平行光にしてハーフミラー２４に導くコリメータレンズで、これらの光学部材は、鏡筒２１内のハーフミラー２４とともに、落射照明光学系を構成している。符号Ｌ２は、落射照明光学系の光軸で、鏡筒２１内において顕微鏡光学系の光軸Ｌ１に一致している。
【００３３】
図３において、符号１００は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに電流を供給するための電源、符号１１０は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに供給する電流を制御する電源制御ユニット、符号１２０は、電源制御ユニット１１０からの信号に基づいて各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯を切り替える切替スイッチである。即ち、電源制御ユニット１１０は、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを全て同時に点灯させたり、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのいずれか１個だけを点灯させたり、選択した２個を同時に点灯させたり、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを１個づつ順次点灯させる等、落射照明光の色を任意に調整できるようになっている。また、電源制御ユニット１１０において、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのどれを点灯させたか（照明光の色がどんな色であるか）という情報は、信号線１１２を介してコンピュータ４０に出力される。
【００３４】
なお、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯は、電源制御ユニット１１０によって制御できるが、切替スイッチ１２０を直接操作することによっても、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯を選択できる。例えば、照明光を白色にしたい場合は、赤，緑，青に対応するスイッチ全てをＯＮにすれば、電源１００から各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの全てに電流が供給されて、白色照明光が形成され、赤，緑，青に対応するスイッチのいずれかをＯＮにすれば、そのスイッチに対応する単色ＬＥＤ、例えばＬＥＤ５２Ｇに電流が供給されて、ＬＥＤ５２Ｇの点灯により緑色の落射照明光が形成される。特に、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの全てが同時点灯する場合は、電源制御ユニット１２０において、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂそれぞれへの供給電流が太陽光の白色に近い白色となる上で最適な大きさ（各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの光量バランス（輝度バランス）が太陽光の白色に近い白色となるに最適な電流量）に制御されて、所望の白色の落射照明光が形成される。
【００３５】
また、電源制御ユニット１２０では、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに供給する電流量を調整して、各単色ＬＥＤそれぞれの光量を調整することもできる。
【００３６】
このように本実施例の二次元測定機では、被測定物Ｗを測定する際に、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、給電(点灯)する単色ＬＥＤを選択することで、照明光を白，赤，青，緑、または赤，青，緑のうちのいずれか２色の混色の中から測定に最適な色の光にして、ＣＣＤカメラ３０による撮像およびその所定色の画像データに基づいた画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【００３７】
一方、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が不明な場合は、被測定物照明光を例えば赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を選択して被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【００３８】
また、コリメータレンズ５８，二次絞り５７および二次光源レンズ５６ｂは、鏡筒２１のハーフミラー２４収容位置に形成された円筒部２１ａ内に配置されて、顕微鏡の鏡筒２１側に一体化されているのに対し、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ，一次光源レンズ５３，クロスプリズム５４，一次光源レンズ５３’，一次絞り５５，二次光源レンズ５６ａは、クロスプリズム５４を中心とする十字型に配置された外観十字形状の照明用光源ユニット５０として一体化されて、落射照明光学系の光軸Ｌ２が顕微鏡の光軸Ｌ１に一致するように、鏡筒２１の円筒部２１ａに取り外し可能に取着されている。
【００３９】
即ち、図５に示すように、コリメータレンズ５８，二次絞り５７および二次光源レンズ５６ｂを収容する鏡筒２１側の段付き円筒部２１ａの開口部内周縁には、光源ユニット５０側の円筒形状端部５０ａが係合できる段差部２１ｂが周設されている。円筒形状端部５０ａの外周には、円筒部２１ａの開口部端面に当接するフランジ部５０ｂが形成され、円筒部２１ａの開口部外周には雌ねじ２１ｃが形成され、一方、照明用光源ユニット５０の円筒形状部５０ａに配された円環状ナット部材５１には、顕微鏡２０側の雌ねじ２１ｃに整合する雌ねじ５１ａが形成されている。そして、段付き円筒部２１ａの段差部２１ｂに照明用光源ユニット５０のフランジ部５０ｂ付き円筒形状端部５０ａ１が係合するとともに、鏡筒２１側の円筒部２１ａと光源ユニット５０側のフランジ部５０ｂとが円環状ナット部材５１で締結されて、落射照明光学系の光軸（照明用光源ユニット５０の光軸）Ｌ２と顕微鏡光学系の光軸Ｌ１が一致するように、顕微鏡２１に落射照明用光源ユニット５０が固定一体化されている。
【００４０】
このため、顕微鏡光学系や落射照明光学系を調整したい場合には、必要に応じて円環状ナット部材５１による顕微鏡２１と照明用光源ユニット５０間の連結を解除することで、照明用光源ユニット５０を顕微鏡２０（鏡筒２１）から分離した上で、鏡筒２１や光源ユニット５０内の光学系を調整する等の作業を行うことができる。
【００４１】
また、照明用光源ユニット５０を搬送する際には、顕微鏡２０から照明用光源ユニット５０を分離した状態で搬送できるので、顕微鏡２０や照明用光源ユニット５０を搬送する際に便利である。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００４３】
前記した第１の実施例では、照明用光源ユニット５０が顕微鏡２０（の鏡筒２１）に取り外し可能に取着されていたが、この第２の実施例では、照明用光源ユニット５０Ａが測定機本体１０の所定位置（顕微鏡一体型ＣＣＤカメラ３０の移動の邪魔にならない所定位置）に支柱１８により固定保持されるとともに、照明用光源ユニット５０Ａの円筒部５０ａから導出する可撓性に優れたフレキシブルライトガイド（光ファイバー）６２が鏡筒２１の円筒部２１ａに取り外し可能に接続されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００４４】
即ち、ライトガイド（光ファイバー）６２の両端部には、フランジ状ガイド保持金具６４がそれぞれ取着されており、鏡筒２１の円筒部２１ａ（照明用光源ユニット５０の円筒形状部５０ａ）の開口端側に配したガイド保持金具６４を挟み込むように、円環状ナット部材５１（図５参照）と同様の構造のナット部材６４を円筒部２１ａ（円筒形状部５０ａ）外周にねじ締結することで、照明用光源ユニット５０Ａの光軸Ｌ２と顕微鏡光学系の光軸Ｌ１が一致するように構成されている。
【００４５】
前記した第１の実施例では、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０に照明用光源ユニット５０が一体化されているため、移動体としての顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の重量がかさみ、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動速度が遅く、しかも移動させるための電力消費量も大きいのに対し、この第２の実施例では、照明用光源ユニット５０Ａが顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０から分離して測定機本体１０に固定されているので、移動体としての顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の重量が軽量となる分、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動速度が早く、しかも移動させるための電力消費量も小さい。
【００４６】
その他は、前記した第１の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００４７】
図７は、本発明の第３の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００４８】
前記した第１，第２の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａがテーブル１２の上方に配置されて、照明用光源ユニット５０，５０Ａを含む被測定物照明手段として、上方から被測定物Ｗを照明する落射照明構造が採用されているが、この第３の実施例では、照明用光源ユニット５０およびハーフミラー２４が透明なテーブル１２の下方に配置されて、照明用光源ユニット５０を含む被測定物照明手段として、下方から被測定物Ｗを照明する透過照明構造が採用されている。
【００４９】
即ち、この第３の実施例では、テーブル１２下方の被測定物Ｗを挟んだ顕微鏡２０の真下位置に、ハーフミラー２４を収容したミラーハウジング７０が配置されている。ミラーハウジング７０は、図示しない公知の連係機構（例えば、前記した特許文献１の段落００１４、図３参照）によって、被測定物表面撮像用の顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動に連係して移動し、常に顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の真下に位置するように構成されている。
【００５０】
そして、このミラーハウジング７０のハーフミラー２４対応位置に照明用光源ユニット５０が取り外し可能に取着されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００５１】
その他は、前記した第１の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００５２】
図８は、本発明の第４の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００５３】
この第４の実施例では、テーブル１２の下方において、照明用光源ユニット５０Ａが支持部材（図示せず）により二次元測定機本体１０に固定保持されるとともに、テーブル１２下方の被測定物Ｗを挟んだ顕微鏡２０の真下位置には、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動に連係して移動する、ハーフミラー２４を収容したミラーハウジング７０が配置されている。
【００５４】
照明用光源ユニット５０Ａから導出するフレキシブルライトガイド（光ファイバー）６２は、ミラーハウジング７０の円筒部２１ａに取り外し可能に接続されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００５５】
その他は、前記した第１，第３の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００５６】
なお、前記した第１〜第４の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａは、その十字型筒状部の一方（ＬＥＤ５２Ｒ，クロスプリズム５４，ＬＥＤ５２Ｂを通る軸）が顕微鏡２０の鏡筒２１と平行（テーブル１２と垂直）となるように配置されていたが、テーブル１２と平行となるように照明用光源ユニット５０，５０Ａを配置してもよい。
【００５７】
特に、下方から被測定物Ｗを照明する透過照明構造である第３、第４の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａをテーブル１２と平行となるように配置することで、照明用光源ユニット５０，５０Ａとテーブル１２が干渉しにくいし、透過照明光が出射するミラーハウジング７０をテーブル１２（上の被測定物Ｗ）に接近させて配置できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
水平なテーブル上に載置された被測定物を顕微鏡に搭載したＣＣＤカメラで上方から撮像し、その画像をモニターテレビに映し出すとともに、その画像を画像処理することで被測定物の測定を行う二次元測定機で、ＣＣＤカメラに一体化した顕微鏡部に、またはテーブル下方の顕微鏡と正対する位置に、赤，緑，青の３種の単色ＬＥＤの発光をクロスプリズムで合成し白色光にして被測定物を照明する被測定物照明手段が設けられて、該顕微鏡光学系の光軸と同軸の光軸をもつ照明光がＣＣＤカメラの撮像領域を照明する、落射照明または透過照明機能付き二次元測定機に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 二次元測定機
１２ テーブル
Ｗ 略平板状の被測定物
２０ 顕微鏡
２１ 顕微鏡の鏡筒
２４ ハーフミラー
３０ ＣＣＤカメラ
４０ コンピュータ
４２ 画像処理装置
４６ モニター
５０，５０Ａ 照明用光源ユニット
５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ 単色ＬＥＤ
５４ クロスプリズム
６２ フレキシブルライトガイド（光ファイバー）
７０ ミラーハウジング
１００ ＬＥＤ点灯用の電源
１１０ 電源制御ユニット
１２０ 照明光切替スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平なテーブル上に載置した被測定物を顕微鏡に搭載したＣＣＤカメラで上方から撮像して被測定物の測定を行う二次元測定機に係り、特にＣＣＤカメラに一体化した顕微鏡部または被測定物下方の顕微鏡部に正対する位置に該顕微鏡光学系の光軸と同軸状の光軸をもつ照明手段を設けた二次元測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１，２は、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する顕微鏡一体型ＣＣＤカメラを備えた二次元測定機で、ＣＣＤカメラの撮像した被測定物の映像は、画像合成回路を経て、モニターテレビに映し出されるが、モニターテレビの映像が見やすいように、顕微鏡側、または被測定物の下方であって顕微鏡と正対する側に被測定物表面のＣＣＤカメラ撮像位置を照明する照明手段が設けられている。
【０００３】
即ち、文献１では、被測定物下方の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラの真下に、被測定物を下方から照明する透過照明手段を設けたり、被測定物を上方から照明する照明手段が設けられている。
【０００４】
一方、文献２では、被測定物が透過性を備えていない場合は、ＣＣＤカメラの両側にカメラの撮像位置を照明する落射照明手段を設け、被測定物が透過性を備えている場合は、被測定物を下方から照明する透過照明手段を設けるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８９８１３号公報（段落００１３、００２１、図１）
【特許文献２】特開２０００−２５９８２９号公報（段落０００９、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の二次元測定機においては、ＣＣＤカメラの撮像位置を照明する光としては、モニタ画面に映し出されるカラー画像が見易いという観点から、太陽光に近い光が望まれており、一般には、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプが使用されている。
【０００７】
しかし、ハロゲンランプの発光は赤味が強く、光量（明るさ）調整すると照明の色合いが変化してしまう。また、メタルハライドランプおよびキセノンランプの発光は、ハロゲンランプの発光に比べて白色ではあるが、消費電力が大きく、光源装置としてのコストも高い。さらに、前記した白色高輝度ランプは、いずれも発熱量が大きく、熱対策を要する。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力消費量が少なく高熱の発生を伴わずに太陽光に近い白色光で被測定物を照明できる照明手段を備えた二次元測定機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に係る二次元測定機(落射照明機能付き)においては、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記顕微鏡の鏡筒内に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を上方から照明するように構成した。
【００１０】
また、前記目的を達成するために、請求項４に係る二次元測定機(透過照明機能付き)においては、テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記被測定物より下方で前記顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、
前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を下方から照明するように構成した。
（作用）赤，青，緑に発光する３種の単色ＬＥＤのそれぞれの発光（赤，青，緑の発光）は、クロスプリズムを透過することで合成された白色光としてハーフミラーに導かれ、請求項１では鏡筒内のハーフミラーで反射され、請求項４では顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーで反射されて、請求項１，４のいずれの場合も、顕微鏡光学系と同軸の光軸をもつ白色の照明光となる。
【００１１】
特に、クロスプリズムから出射する合成された白色光が太陽光に近い光となるように、各単色ＬＥＤの光量バランス（輝度バランス）を予め所定値に設定しておくことで、３種の単色ＬＥＤの同時点灯により、太陽光に近い白色の照明光が得られる。
【００１２】
また、クロスプリズムには、入射光を波長域で選択するフィルタ機能がないので、クロスプリズムを透過しても入射光の光量に対する出射光の光量が低下することはなく、３種の単色ＬＥＤの光量を加算した十分な光量の照明光が得られる。
【００１３】
また、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプに比べて、３種の単色ＬＥＤの点灯による消費電力は小さく、発熱量も少ない。
【００１４】
また、請求項１に記載の二次元測定機において、前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系を、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置した照明用光源ユニットとして一体化して、
請求項２では、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記鏡筒に取り外し可能に取着するように構成し、
請求項３では、前記装置本体に取り外し可能に固定保持するとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドを前記鏡筒に取り外し可能に接続するように構成した。
【００１５】
また、請求項４に記載の二次元測定機において、前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系を、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置した照明用光源ユニットとして一体化して、
請求項５では、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に取着するように構成し、
請求項６では、前記装置本体に取り外し可能に固定保持するとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドを前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に接続するように構成した。
（作用）請求項２（５）では、照明用光源ユニットを顕微鏡の鏡筒（ミラーハウジング）から取り外し、かつ照明用光源ユニットを装置本体から取り外すことができ、一方、請求項３（６）では、ライトガイドを顕微鏡の鏡筒やミラーハウジングから取り外し、かつ照明用光源ユニットを装置本体から取り外すことができるので、いずれの場合も、必要に応じて、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや装置本体から簡単に分離できる。
【００１６】
また、請求項７においては、請求項１〜６のいずれかに記載の二次元測定機において、前記３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤを点灯できるように構成した。即ち、３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤの点灯により、前記被測定物照明光が白色，赤色，青色，緑色、または赤色と青色と緑色のうちのいずれか２色の混色に切替わるように構成した。
（作用）コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、給電(点灯)する単色ＬＥＤを選択することで、照明光量の低下を招くことなく、被測定物照明光を白，赤，青，緑、または赤，青，緑のうちのいずれか２色の混色の中から測定に最適な色の光にして、ＣＣＤカメラによる撮像、およびＣＣＤカメラからの画像データを画像処理することで、高精度の測定が可能となる。
【００１７】
また、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が不明な場合は、被測定物照明光を例えば赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を選択して被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、請求項１，４に係る二次元測定機によれば、光源である３種の単色ＬＥＤの同時点灯によって、太陽光に近い白色の十分な光量の照明光が得られるので、モニタ画面に映し出されるカラー画像が非常に見易く、それだけ使い勝手に優れる。
【００１９】
また、被測定物照明用光源の電力消費量および発熱量が小さく、現在進められている省エネルギー対策にも合致する。
【００２０】
請求項２，３，５，６によれば、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや測定機本体から分離した状態にして、顕微鏡光学系や照明光学系を調整できるので、顕微鏡光学系や照明光学系の調整作業が容易となる。
【００２１】
また、照明用光源ユニットを顕微鏡やミラーハウジングや装置本体から分離したコンパクトな形態にして梱包や搬送できるので、被測定物照明手段の梱包・搬送作業が容易となる。
【００２２】
請求項７によれば、画像のコントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、照明光の色を被測定物の測定に最適な色にして撮像すれば、画像処理工程が簡潔となるとともに、測定作業時間も短縮される。
【００２３】
画像のコントラストに優れる等の測定する上で最適な波長域（色）が不明な場合は、照明光を赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を用いて被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、特許文献２に示すような「ＣＣＤカメラの撮像したカラー画像を、赤画像，青画像，緑画像の３色の構成画像に分離する工程」が省かれるので、画像処理がそれだけ簡潔となって、安価な画像処理装置を二次元測定機に組み込むことができる。即ち、複雑な画像処理を伴うことなく高精度の測定を可能にする二次元測定機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施例である二次元測定機の斜視図である。
【図２】被測定物照明手段の全体構成を示す斜視図である。
【図３】被測定物照明手段の全体構成を示す断面図である。
【図４】クロスプリズムの作用を示す図である。
【図５】顕微鏡の鏡筒と照明用光源ユニット間の連結部の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。 図１〜３において、符号１０は二次元測定機本体で、被測定物Ｗ載置用の平板状の透明な水平テーブル１２を備えている。テーブル１２の上方には、Ｙ方向に往復動自在の門型スライダ（Ｙ軸スライダ）１４が設けられ、スライダ１４には、Ｘ方向に移動自在な顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０が設けられている。即ち、門型スライダ１４には、Ｘ方向移動自在なＸ軸スライダ１６が組み付けられ、スライダ１６には、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０が組み付けられている。
【００２５】
顕微鏡２０は、図３に示すように、水平に配設された透明なテーブル１２に対し垂直に設けられて、被測定物Ｗを上方から視準する。被測定物Ｗにおける顕微鏡２０が視準する領域は、ＣＣＤカメラ３０によって撮像され、その画像データは、画像処理装置４２を含むコンピュータ４０に取り込まれ、二次元測定機本体１０の近傍に設置したモニタ４６の画面４６ａにカラー画像として表示される。
【００２６】
即ち、ＣＣＤカメラ３０からカラー画像の信号がコンピュータ４０に入力されると、コンピュータ４０は、このカラー画像から被測定物のパターンの境界線であるエッジを検出し、該エッジの位置から画像を認識するように構成されている。さらに、コンピュータ４０は、同一の画像であるが色（赤，緑，青またはこれら３色のうちの２色の混色）を変えた画像信号が順次入力された場合には、異なる色の画像毎に、被測定物に対応する部分と該部分の周囲の部分との濃度差（コントラスト）を求め、最も濃度差（コントラスト）の大きい色の画像を用いて被測定物のパターンの境界線であるエッジを抽出し、該エッジの位置から画像を認識するように構成されている。
【００２７】
なお、図３における符号２１は、顕微鏡２０の鏡筒、符号２２は、対物レンズである。符号２８は、顕微鏡２０の鏡筒２１に設けられた一対のブラケットで、顕微鏡２０をスライダ１６に取着するためのものである。
【００２８】
また、図３に示すように、顕微鏡２０の鏡筒２１内の顕微鏡光学系の光軸Ｌ１上には、該光軸Ｌ１に対し４５度傾斜するハーフミラー２４が配置され、ハーフミラー２４に対応する鏡筒２１の側方延長位置には、クロスプリズム５４が配置され、クロスプリズム５４の周りには、赤，青，緑に発光する光源である３種の単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが互いに直交するように配置されており、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの発光はクロスプリズム５４で合成されて白色光となってハーフミラー２４に導かれ、ハーフミラー２４で反射されて被測定物Ｗを上方から照明する落射照明光を形成する。
【００２９】
即ち、図４に拡大して示すように、クロスプリズム５４に入射した赤色ＬＥＤ５２Ｒの発光（赤色光）ＬＲは、クロスプリズム５４の赤反射面５４Ｒで反射され、クロスプリズム５４に入射した青色ＬＥＤ５２Ｂの発光（青色光）ＬＢは、クロスプリズム５４の青反射面５４Ｂで反射（符号ＬＢ参照）され、クロスプリズム５４に入射した緑色ＬＥＤ５２Ｇの発光（緑色光）ＬＧは、クロスプリズム５４（の赤反射面５４Ｒ，青反射面５４Ｂ）を透過する。このため、クロスプリズム５４に入射した赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢは、クロスプリズム５４のＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが配置されていない面から、合成された白色光として出射する。
【００３０】
そして、クロスプリズム５４には、入射光を波長域で選択するフィルタ機能がないので、クロスプリズム５４を透過しても入射光の光量に対する出射光の光量が低下することはなく、３種の単色ＬＥＤの光量を加算した十分な光量の落射照明光が得られる。
【００３１】
また、落射照明用の光源として、３種の単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが用いられているが、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプといった白色高輝度ランプに比べて、３種の単色ＬＥＤの点灯による消費電力は小さく、発熱量も少ない。
【００３２】
また、図３において、符号５３は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの発光を平行光にしてクロスプリズム５４にそれぞれ導くための一次光源レンズ、符号５３’は、クロスプリズム５４からの出射光を集光して一次絞り５５に導くための一次光源レンズ、符号５６ａ，５６ｂは、色収差を補正するためのアクロマートレンズで構成されて、一次絞り５５を透過した光を集光して二次絞り５７に導く二次光源レンズ、符号５８は、二次絞り５７を透過した光を平行光にしてハーフミラー２４に導くコリメータレンズで、これらの光学部材は、鏡筒２１内のハーフミラー２４とともに、落射照明光学系を構成している。符号Ｌ２は、落射照明光学系の光軸で、鏡筒２１内において顕微鏡光学系の光軸Ｌ１に一致している。
【００３３】
図３において、符号１００は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに電流を供給するための電源、符号１１０は、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに供給する電流を制御する電源制御ユニット、符号１２０は、電源制御ユニット１１０からの信号に基づいて各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯を切り替える切替スイッチである。即ち、電源制御ユニット１１０は、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを全て同時に点灯させたり、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのいずれか１個だけを点灯させたり、選択した２個を同時に点灯させたり、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを１個づつ順次点灯させる等、落射照明光の色を任意に調整できるようになっている。また、電源制御ユニット１１０において、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのどれを点灯させたか（照明光の色がどんな色であるか）という情報は、信号線１１２を介してコンピュータ４０に出力される。
【００３４】
なお、ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯は、電源制御ユニット１１０によって制御できるが、切替スイッチ１２０を直接操作することによっても、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの点消灯を選択できる。例えば、照明光を白色にしたい場合は、赤，緑，青に対応するスイッチ全てをＯＮにすれば、電源１００から各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの全てに電流が供給されて、白色照明光が形成され、赤，緑，青に対応するスイッチのいずれかをＯＮにすれば、そのスイッチに対応する単色ＬＥＤ、例えばＬＥＤ５２Ｇに電流が供給されて、ＬＥＤ５２Ｇの点灯により緑色の落射照明光が形成される。特に、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの全てが同時点灯する場合は、電源制御ユニット１２０において、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂそれぞれへの供給電流が太陽光の白色に近い白色となる上で最適な大きさ（各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの光量バランス（輝度バランス）が太陽光の白色に近い白色となるに最適な電流量）に制御されて、所望の白色の落射照明光が形成される。
【００３５】
また、電源制御ユニット１２０では、各単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに供給する電流量を調整して、各単色ＬＥＤそれぞれの光量を調整することもできる。
【００３６】
このように本実施例の二次元測定機では、被測定物Ｗを測定する際に、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が予めわかっている場合は、給電(点灯)する単色ＬＥＤを選択することで、照明光を白，赤，青，緑、または赤，青，緑のうちのいずれか２色の混色の中から測定に最適な色の光にして、ＣＣＤカメラ３０による撮像およびその所定色の画像データに基づいた画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【００３７】
一方、コントラストに優れる等の測定する上での最適な波長域（色）が不明な場合は、被測定物照明光を例えば赤色，青色，緑色に順次切り替え、ＣＣＤカメラが撮像した各単色光に対応する画像のうちの最も濃度差（コントラスト）が大きい画像を選択して被測定物のエッジを抽出する画像処理を行うことで、高精度の測定が可能となる。
【００３８】
また、コリメータレンズ５８，二次絞り５７および二次光源レンズ５６ｂは、鏡筒２１のハーフミラー２４収容位置に形成された円筒部２１ａ内に配置されて、顕微鏡の鏡筒２１側に一体化されているのに対し、単色ＬＥＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ，一次光源レンズ５３，クロスプリズム５４，一次光源レンズ５３’，一次絞り５５，二次光源レンズ５６ａは、クロスプリズム５４を中心とする十字型に配置された外観十字形状の照明用光源ユニット５０として一体化されて、落射照明光学系の光軸Ｌ２が顕微鏡の光軸Ｌ１に一致するように、鏡筒２１の円筒部２１ａに取り外し可能に取着されている。
【００３９】
即ち、図５に示すように、コリメータレンズ５８，二次絞り５７および二次光源レンズ５６ｂを収容する鏡筒２１側の段付き円筒部２１ａの開口部内周縁には、光源ユニット５０側の円筒形状端部５０ａが係合できる段差部２１ｂが周設されている。円筒形状端部５０ａの外周には、円筒部２１ａの開口部端面に当接するフランジ部５０ｂが形成され、円筒部２１ａの開口部外周には雌ねじ２１ｃが形成され、一方、照明用光源ユニット５０の円筒形状部５０ａに配された円環状ナット部材５１には、顕微鏡２０側の雌ねじ２１ｃに整合する雌ねじ５１ａが形成されている。そして、段付き円筒部２１ａの段差部２１ｂに照明用光源ユニット５０のフランジ部５０ｂ付き円筒形状端部５０ａ１が係合するとともに、鏡筒２１側の円筒部２１ａと光源ユニット５０側のフランジ部５０ｂとが円環状ナット部材５１で締結されて、落射照明光学系の光軸（照明用光源ユニット５０の光軸）Ｌ２と顕微鏡光学系の光軸Ｌ１が一致するように、顕微鏡２１に落射照明用光源ユニット５０が固定一体化されている。
【００４０】
このため、顕微鏡光学系や落射照明光学系を調整したい場合には、必要に応じて円環状ナット部材５１による顕微鏡２１と照明用光源ユニット５０間の連結を解除することで、照明用光源ユニット５０を顕微鏡２０（鏡筒２１）から分離した上で、鏡筒２１や光源ユニット５０内の光学系を調整する等の作業を行うことができる。
【００４１】
また、照明用光源ユニット５０を搬送する際には、顕微鏡２０から照明用光源ユニット５０を分離した状態で搬送できるので、顕微鏡２０や照明用光源ユニット５０を搬送する際に便利である。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００４３】
前記した第１の実施例では、照明用光源ユニット５０が顕微鏡２０（の鏡筒２１）に取り外し可能に取着されていたが、この第２の実施例では、照明用光源ユニット５０Ａが測定機本体１０の所定位置（顕微鏡一体型ＣＣＤカメラ３０の移動の邪魔にならない所定位置）に支柱１８により固定保持されるとともに、照明用光源ユニット５０Ａの円筒部５０ａから導出する可撓性に優れたフレキシブルライトガイド（光ファイバー）６２が鏡筒２１の円筒部２１ａに取り外し可能に接続されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００４４】
即ち、ライトガイド（光ファイバー）６２の両端部には、フランジ状ガイド保持金具６４がそれぞれ取着されており、鏡筒２１の円筒部２１ａ（照明用光源ユニット５０の円筒形状部５０ａ）の開口端側に配したガイド保持金具６４を挟み込むように、円環状ナット部材５１（図５参照）と同様の構造のナット部材６４を円筒部２１ａ（円筒形状部５０ａ）外周にねじ締結することで、照明用光源ユニット５０Ａの光軸Ｌ２と顕微鏡光学系の光軸Ｌ１が一致するように構成されている。
【００４５】
前記した第１の実施例では、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０に照明用光源ユニット５０が一体化されているため、移動体としての顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の重量がかさみ、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動速度が遅く、しかも移動させるための電力消費量も大きいのに対し、この第２の実施例では、照明用光源ユニット５０Ａが顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０から分離して測定機本体１０に固定されているので、移動体としての顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の重量が軽量となる分、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動速度が早く、しかも移動させるための電力消費量も小さい。
【００４６】
その他は、前記した第１の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００４７】
図７は、本発明の第３の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００４８】
前記した第１，第２の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａがテーブル１２の上方に配置されて、照明用光源ユニット５０，５０Ａを含む被測定物照明手段として、上方から被測定物Ｗを照明する落射照明構造が採用されているが、この第３の実施例では、照明用光源ユニット５０およびハーフミラー２４が透明なテーブル１２の下方に配置されて、照明用光源ユニット５０を含む被測定物照明手段として、下方から被測定物Ｗを照明する透過照明構造が採用されている。
【００４９】
即ち、この第３の実施例では、テーブル１２下方の被測定物Ｗを挟んだ顕微鏡２０の真下位置に、ハーフミラー２４を収容したミラーハウジング７０が配置されている。ミラーハウジング７０は、図示しない公知の連係機構（例えば、前記した特許文献１の段落００１４、図３参照）によって、被測定物表面撮像用の顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動に連係して移動し、常に顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の真下に位置するように構成されている。
【００５０】
そして、このミラーハウジング７０のハーフミラー２４対応位置に照明用光源ユニット５０が取り外し可能に取着されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００５１】
その他は、前記した第１の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００５２】
図８は、本発明の第４の実施例である二次元測定機の要部である被測定物照明手段の全体構成を示す図である。
【００５３】
この第４の実施例では、テーブル１２の下方において、照明用光源ユニット５０Ａが支持部材（図示せず）により二次元測定機本体１０に固定保持されるとともに、テーブル１２下方の被測定物Ｗを挟んだ顕微鏡２０の真下位置には、顕微鏡２０一体型ＣＣＤカメラ３０の移動に連係して移動する、ハーフミラー２４を収容したミラーハウジング７０が配置されている。
【００５４】
照明用光源ユニット５０Ａから導出するフレキシブルライトガイド（光ファイバー）６２は、ミラーハウジング７０の円筒部２１ａに取り外し可能に接続されて、被測定物照明手段の光軸Ｌ２が顕微鏡２０の光軸Ｌ１に一致するように構成されている。
【００５５】
その他は、前記した第１，第３の実施例と同様であるので、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００５６】
なお、前記した第１〜第４の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａは、その十字型筒状部の一方（ＬＥＤ５２Ｒ，クロスプリズム５４，ＬＥＤ５２Ｂを通る軸）が顕微鏡２０の鏡筒２１と平行（テーブル１２と垂直）となるように配置されていたが、テーブル１２と平行となるように照明用光源ユニット５０，５０Ａを配置してもよい。
【００５７】
特に、下方から被測定物Ｗを照明する透過照明構造である第３、第４の実施例では、照明用光源ユニット５０，５０Ａをテーブル１２と平行となるように配置することで、照明用光源ユニット５０，５０Ａとテーブル１２が干渉しにくいし、透過照明光が出射するミラーハウジング７０をテーブル１２（上の被測定物Ｗ）に接近させて配置できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
水平なテーブル上に載置された被測定物を顕微鏡に搭載したＣＣＤカメラで上方から撮像し、その画像をモニターテレビに映し出すとともに、その画像を画像処理することで被測定物の測定を行う二次元測定機で、ＣＣＤカメラに一体化した顕微鏡部に、またはテーブル下方の顕微鏡と正対する位置に、赤，緑，青の３種の単色ＬＥＤの発光をクロスプリズムで合成し白色光にして被測定物を照明する被測定物照明手段が設けられて、該顕微鏡光学系の光軸と同軸の光軸をもつ照明光がＣＣＤカメラの撮像領域を照明する、落射照明または透過照明機能付き二次元測定機に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 二次元測定機
１２ テーブル
Ｗ 略平板状の被測定物
２０ 顕微鏡
２１ 顕微鏡の鏡筒
２４ ハーフミラー
３０ ＣＣＤカメラ
４０ コンピュータ
４２ 画像処理装置
４６ モニター
５０，５０Ａ 照明用光源ユニット
５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ 単色ＬＥＤ
５４ クロスプリズム
６２ フレキシブルライトガイド（光ファイバー）
７０ ミラーハウジング
１００ ＬＥＤ点灯用の電源
１１０ 電源制御ユニット
１２０ 照明光切替スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記顕微鏡の鏡筒内に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を上方から照明することを特徴とする二次元測定機。
【請求項２】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記鏡筒に取り外し可能に取着されたことを特徴とする請求項１に記載の二次元測定機。
【請求項３】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記装置本体に取り外し可能に固定保持されるとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドが前記鏡筒に取り外し可能に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の二次元測定機。
【請求項４】
テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記被測定物より下方で前記顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、
前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を下方から照明することを特徴とする二次元測定機。
【請求項５】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に取着されたことを特徴とする請求項４に記載の二次元測定機。
【請求項６】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記装置本体に取り外し可能に固定保持されるとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドが前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に接続されたことを特徴とする請求項４に記載の二次元測定機。
【請求項７】
前記３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤを点灯できるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二次元測定機。
【請求項１】
テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記顕微鏡の鏡筒内に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を上方から照明することを特徴とする二次元測定機。
【請求項２】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記鏡筒に取り外し可能に取着されたことを特徴とする請求項１に記載の二次元測定機。
【請求項３】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記装置本体に取り外し可能に固定保持されるとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドが前記鏡筒に取り外し可能に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の二次元測定機。
【請求項４】
テーブル上に載置された略平板状の被測定物に対して垂直に保持されたまま被測定物に対して相対的にＸ−Ｙ方向に自在に移動する、被測定物表面撮像用の顕微鏡一体型ＣＣＤカメラと、前記顕微鏡の光学系と同軸状に設けられた被測定物照明手段と、を備えた二次元測定機において、
前記照明手段は、前記被測定物より下方で前記顕微鏡の真下に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの側方延長位置に配置されたクロスプリズムと、前記クロスプリズムを取囲んで配置された赤，青，緑に発光する３種の光源である単色ＬＥＤとを備え、
前記各単色ＬＥＤの発光が前記クロスプリズムによって合成されて前記ハーフミラーに導かれ、該ハーフミラーでの反射光が前記被測定物を下方から照明することを特徴とする二次元測定機。
【請求項５】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に取着されたことを特徴とする請求項４に記載の二次元測定機。
【請求項６】
前記照明手段を構成する前記クロスプリズム，前記３種の単色ＬＥＤおよび前記クロスプリズムから出射した光を前記ハーフミラーに導く光学系は、前記クロスプリズムを中心とする十字型に配置された照明用光源ユニットとして一体化されて、前記装置本体に取り外し可能に固定保持されるとともに、前記照明手段の光軸が前記顕微鏡の光軸に一致するように、該照明用光源ユニットから導出するフレキシブルライトガイドが前記ハーフミラーを収容するミラーハウジングに取り外し可能に接続されたことを特徴とする請求項４に記載の二次元測定機。
【請求項７】
前記３種の単色ＬＥＤの任意のＬＥＤを点灯できるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二次元測定機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８３１３（Ｐ２０１２−１８３１３Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５８７８（Ｐ２０１０−１５５８７８）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社 ソキア・トプコン (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社 ソキア・トプコン (114)
【Ｆターム（参考）】
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