観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械
【課題】テレセントリック光学系顕微鏡システムを用いながらも、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施できるような観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械を提供すること。
【解決手段】落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備える。第１スポット光も第２スポット光も、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっている。第１スポット光と第２スポット光とは、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている。
【解決手段】落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備える。第１スポット光も第２スポット光も、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっている。第１スポット光と第２スポット光とは、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムを用いて観察対象物（例えばワーク）を観察する機能を有する工作機械（スライサー、ダイシングマシン、旋盤、フライス盤）に関している。
【背景技術】
【０００２】
本件発明者は、特願２０１０− ４９４０７において、チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する研削盤であって、鉛直方向に移動可能な顕微鏡システムと、前記顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって前記顕微鏡システムの基準面と当該顕微鏡システムの観察対象物との鉛直方向距離を測定する画像処理装置と、を備え、前記画像処理装置は、前記顕微鏡システムのピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡システムの基準面と観察対象物との鉛直方向距離を測定するようになっていることを特徴とする距離測定機能付きの研削盤を提案している。
【０００３】
このような距離測定機能付きの研削盤によれば、顕微鏡システムの画像に基づいて当該顕微鏡システムの基準面と当該顕微鏡システムの観察対象物との鉛直方向距離が測定されるため、例えば顕微鏡システムの基準面とワークとの鉛直方向距離を測定するにあたって、ワーク損傷のおそれがなく、また、導電性がないワークにも適用できる。そして、研削砥石と顕微鏡システムの基準面との相互の位置関係を利用することで、研削砥石とワークとの鉛直方向距離を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、顕微鏡システムに関して、対物レンズ付き顕微鏡システムが用いられる場合には、図６に示すように、いわゆる落射照明用の光が観察対象物に対してスポット状の光として照射されることになるため、観察対象物のどこが観察点であるのかを比較的容易に判別することができる。しかしながら、対物レンズ付き顕微鏡システムが用いられる場合には、いわゆるワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が小さく（×２０の対物レンズで、通常２０ｍｍ程度）、当該距離まで対物レンズを観察対象物に近づける必要があるため、クーラントやミストが対物レンズに付着してしまうという問題がある。
【０００５】
一方、図７に示すようなレンズ原理のテレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられる場合には、ワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため（通常５０〜１５０ｍｍ程度）、前記のような問題は生じない。しかしながら、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられる場合には、いわゆる落射照明用の光が平行光となるために、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施し難いという問題がある。
【０００６】
本発明は、当該問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、テレセントリック光学系顕微鏡システムを用いながらも、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施できるような観察点特定機能付きの工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備え、前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっていることを特徴とする観察点特定機能付きの工作機械である。
【０００８】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する（重なる）ようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【０００９】
あるいは、本発明は、落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備え、前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点位置において、互いに最も接近するようになっていることを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械である。
【００１０】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに最も接近するようになっているため、当該接近状態を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００１１】
好ましくは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記第１スポット光源と、前記第２スポット光源とは、前記観察対象物に対して一体的に上下動するようになっている。この場合、これら構成要素間の相互の位置関係が固定されるので、焦点合わせの際に誤差が生じることが効果的に抑制される。
【００１２】
また、好ましくは、前記落射照明用の光路に対して、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに対称に配置される。この場合、第１スポット光と第２スポット光との互いの重なり乃至接近を、より明瞭に識別（判別）することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、それぞれ、調光手段を有している。この場合、各スポット光の状態を、現場の明るさ等の状況に合わせて好適に調整することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なる色（波長）のスポット光を投影させるようになっている。この場合、光の色の組み合わせを好適に利用することができる。例えば、第１スポット光源として赤色光（Ｒ）のレーザ光源を用い、第２スポット光源として緑色光（Ｇ）のレーザ光源を用いる場合、それら二つのスポット光が重なる領域では黄色（Ｙ）が識別（判別）されることになるため、第１スポット光と第２スポット光との互いの重なり乃至接近を、より明瞭に識別（判別）することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっている。例えば、大径のスポット光の中に小径のスポット光が重なるように投影される状況は、識別（判別）がより容易であると言える。この場合、二つのスポット光の色が異なれば、さらに識別（判別）が容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差するようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００１７】
あるいは、本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに最も接近するようになっているため、当該接近状態を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー（工作機械）の概略図である。
【図２】図１のテレセントリック光学系顕微鏡システムとその周辺要素を示す概略図である。
【図３】第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図４】他の実施の形態の第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図５】更に他の実施の形態の第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図６】対物レンズから出るスポット光を説明するための概略図である。
【図７】テレセントリックレンズの原理を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー（工作機械）の概略図である。図２は、図１のテレセントリック光学系顕微鏡システムとその周辺要素を示す概略図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施の形態によるスライサー１０は、ワークＷがセットされるチャック上面１１を備えている。チャック上面１１は、Ｘ方向（図１の左右方向）及びＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）にそれぞれ平行移動可能となっている。さらに、チャック上面１１は、ＸＹ平面内において、不図示の回転軸まわりに回転可能となっている（Ｒの自由度をも有している）。
【００２１】
そして、本実施の形態によるスライサー１０は、回転する薄刃ブレード１２を備えており、当該回転する薄刃ブレード１２の回転軸を相対移動させることによって、ワークＷをスライスすることができるようになっている。
【００２２】
また、本実施の形態によるスライサー１０は、鉛直方向に移動可能なテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を備えている。テレセントリック光学系顕微鏡システム２１には、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を撮影するＣＣＤカメラ２２が接続されている。そして、ＣＣＤカメラ２２には、当該ＣＣＤカメラ２２で撮影された画像を処理することによって観察対象物、ここではワークＷの上面、を観察する画像処理装置２３が接続されている。画像処理装置２３は、ここでは、観察対象物（ワークＷの上面）の観察の結果として、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓと観察対象物（ワークＷの上面）との鉛直方向距離を測定できるようになっている。もっとも、画像処理装置２３の代わりに、単なるモニタテレビが接続されていてもよい。
【００２３】
テレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいという特徴を有する。また、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、固有の被写界深度において、オートフォーカス機能を有する。
【００２４】
また、図２に示すように、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１には、落射照明用の光源２１ａが設けられており、当該光源２１ａからプリズム２１ｐを経て観察対象物（ワークＷの上面）に至る光路２１ｗが形成されている。
【００２５】
さらに、図２に示すように、落射照明用の光路２１ｗに対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源６１と、落射照明用の光路２１ｗに対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源６２と、が設けられている。第１スポット光源６１及び第２スポット光源６２は、不図示の支持機構によってテレセントリック光学系顕微鏡システム２１と一体的に支持固定されていて、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１と一体的に上下移動するようになっている。また、本実施の形態では、落射照明用の光路２１ｗに対して、第１スポット光源６１と第２スポット光源６２とは、互いに対称に配置されている。
【００２６】
第１スポット光は、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像内（撮像領域内）に入るようになっており、第２スポット光も、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像内に入るようになっている。そして、図３の（ｂ）に示すように、第１スポット光と第２スポット光とは、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている。図３の（ａ）及び（ｃ）に示すように、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルより上方ないし下方では、第１スポット光と第２スポット光とは互いに離れて観察される。
【００２７】
各スポット光源６１、６２は、本実施の形態では、スポット径が小さいレーザ光のレーザ光源である。また、スポット光は、識別がより容易であるように、可視の有色光であることが好ましい。さらに、２つのスポット光は、互いに異なる色（波長）のスポット光であることが好ましい。この場合、交差状態となる時に２つのスポット光が別の色に見えるので、交差状態を識別（判別）することがより容易である。例えば、第１スポット光源６１は、赤色光のレーザ光源であり、第２スポット光源は、緑色光のレーザ光源であることが好ましい。この場合、２つのスポット光が交差状態となる時、黄色光となるため、交差状態を識別（判別）することがより容易である。
【００２８】
画像処理装置２３は、本実施の形態では、パネルＰＣ２３ａと、画像入力ボード２３ｂと、を有している。ＣＣＤカメラ２２からの映像（画像）は、画像入力ボード２３ｂを介してパネルＰＣ２３ａに取り込まれ、当該パネルＰＣ２３ａによって各種画像診断が可能となっている。例えば、スライス加工後のワークの状態について、各種の評価を行うことができる。
【００２９】
さらに、パネルＰＣ２３ａは、画像処理プログラムによって、各取得画像の鮮鋭度を評価するようになっていてもよい。画像の鮮鋭度とは、ピントが合っているか否かの程度を示す指標であり、画像とその画像を上下右左にわずかにオフセットした画像との絶対差や相関係数などによって評価できることがレンズ関連業者に知られている。この場合、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の取得画像の鮮鋭度が評価される。テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の取得画像の鮮鋭度が最も高い状態である時こそ、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の観察対象物（ここではワークＷの上面）との距離が、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）に一致している状態に対応する。すなわち、そのような状態が得られる時のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向位置において、パネルＰＣ２３ａは、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として測定できる（対応付けることができる）。
【００３０】
また、本実施の形態の画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１に接続され得る。例えば、画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１から、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面に関する座標値を取得するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓに関する座標値と、前記測定された鉛直方向距離（テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、ワークＷの上面の座標値を決定するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該ワークＷの上面の座標値をＮＣ装置３１に送るようになっている。
【００３１】
画像処理装置２３の代わりに単なるモニタテレビが接続されている場合には、オペレータが目視で直接的にワークの状態を観察ないし評価できる。
【００３２】
また、本実施の形態のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３に（少なくともＺ軸方向において）固定されており、当該固定部材１３と一体に鉛直方向移動するようになっている。これにより、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、直接的に、薄刃ブレード１２の基準面（例えば下限）とワークＷの上面との鉛直方向距離に換算することができる。
【００３３】
そして、ＮＣ装置３１は、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向の移動を制御する駆動制御部４１に接続されていて、当該駆動制御部４１を制御するようになっていてよい。
【００３４】
例えば、ＮＣ装置３１は、駆動制御部４１を介して、固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を鉛直方向に連続的に走査させるようになっている。そして、画像処理装置２３が、当該走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を測定するようになっている。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離＝テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）を決定（測定）するようになっている。
【００３５】
次に、以上のような本実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
まず、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）される。当該走査中、図３の（ｂ）に示すように、第１スポット光と第２スポット光とが互いに交差することを識別（判別）することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点合わせを極めて容易に行うことができる。焦点合わせがなされた時、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離＝テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）となっている。
【００３７】
あるいは、所定の時間間隔で、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像がＣＣＤカメラ２２を介して画像処理装置２３に取得され、画像処理装置２３が、得られた各画像について、ＣＯＧＮＥＸというプログラムで処理して、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度を把握してもよい。そして、鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離が測定される。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として決定（測定）してもよい。この場合、画像処理装置２３は、当該測定時点におけるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓに関する座標値を、ＮＣ装置３１からを取得する。そして、当該基準面の座標値と前記測定された鉛直方向距離（テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、ワークＷの上面の座標値を決定する。さらに、画像処理装置２３は、決定したワークＷの上面の座標値をＮＣ装置３１に送る。これにより、自動的にＮＣ加工制御用のデータ（座標値）を作成することができる。
【００３８】
ここで、本実施の形態によれば、各スポット光源６１、６２によるスポット光（例えば異なる色のレーザ光）が交差状態となるレベル（位置）を識別することにより、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルを容易に識別することができ、すなわち、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点合わせを極めて容易に行うことができる。これにより、観察対象物の観察点を容易に特定（判別）することができる。すなわち、ワークＷのどの位置について観察がなされているのかを、容易に識別することができる。従って、識別結果に応じて、ＸＹ平面内においてワークＷを平行移動することが容易である。
【００３９】
なお、各スポット光源６１、６２によるスポット光の照射は、作業の安全や省エネルギー等のため、必要な時にのみ行われることが好ましい。例えば、各スポット光源６１、６２からのスポット光の照射を遮断ないし調光するための開閉可能なシャッタないし公知の他の調光手段が設けられることが好ましい。
【００４０】
以上のような本実施の形態によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１が用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する（重なる）ようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００４１】
なお、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する代わりに、両者が互いに最接近する場合においても、本発明の作用効果が期待できる。そのような場合の第１スポット光と第２スポット光の見え方を図４に示す。
【００４２】
また、第１スポット光源と第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっていることが好ましい場合もある。そのような場合の第１スポット光と第２スポット光の見え方を図５に示す。
【００４３】
なお、以上の実施の形態において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像に基づいて、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離が測定されれば、薄刃ブレード１２とテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとの相互の位置関係を利用することで、薄刃ブレード１２とワークＷとの鉛直方向距離を得ることができる。
【００４４】
特に、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１が、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）されれば、鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置におけるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離が測定され、測定を半自動的に行うことができる。
【００４５】
また、より正確に座標値データを得るためには、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向の移動（走査）の回数を複数にすることが推奨される。もっとも、単に複数回の走査を行うより、例えば、ＮＣ装置３１が、駆動制御部４１を介して、テレセントリック光学系顕微鏡システム１２を鉛直方向に１回粗く（速く）走査させ、画像処理装置２３が、当該粗い走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定すると共に、当該画像に対応する鉛直方向位置を含む領域を抽出し、ＮＣ装置３１が、再び駆動制御部４１を介して、前記領域についてテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を鉛直方向に少なくとも１回微細に（ゆっくり）再走査させ、画像処理装置２３が、当該微細な走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓと観察対象物との鉛直方向距離を測定するようになっていることが好ましい。このような態様により、半自動的に、正確かつ迅速に、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面と観察対象物との鉛直方向距離を測定することができる。
【００４６】
また、前記の実施の形態において用いられるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の被写界深度については、浅い（小さい）値であることが好ましいことが、本件発明者による実際の実験で確認されている。具体的には、被写界深度が７０μｍであるテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いた場合の距離測定誤差は、２０μｍ〜３０μｍであったのに対して、被写界深度が１７μｍであるテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いた場合の距離測定誤差は、５μｍ程度であった。従って、より高精度の加工が要求されるスライサーでは、被写界深度が浅いテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いることが推奨される。具体的には、５μｍ〜２０μｍ程度の被写界深度が好適である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー
１１ チャック上面
１２ 薄刃ブレード
１３ 固定部材
２１ テレセントリック光学系顕微鏡システム
２１ｓ 基準面
２１ａ 落射照明用の光源
２１ｐ プリズム
２１ｗ 落射照明用の光路
２２ ＣＣＤカメラ
２３ 画像処理装置
２３ａ パネルＰＣ
２３ｂ 画像入力ボード
３１ ＮＣ装置
４１ 駆動制御部
６１、６２ スポット光源（レーザ光源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムを用いて観察対象物（例えばワーク）を観察する機能を有する工作機械（スライサー、ダイシングマシン、旋盤、フライス盤）に関している。
【背景技術】
【０００２】
本件発明者は、特願２０１０− ４９４０７において、チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する研削盤であって、鉛直方向に移動可能な顕微鏡システムと、前記顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって前記顕微鏡システムの基準面と当該顕微鏡システムの観察対象物との鉛直方向距離を測定する画像処理装置と、を備え、前記画像処理装置は、前記顕微鏡システムのピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡システムの基準面と観察対象物との鉛直方向距離を測定するようになっていることを特徴とする距離測定機能付きの研削盤を提案している。
【０００３】
このような距離測定機能付きの研削盤によれば、顕微鏡システムの画像に基づいて当該顕微鏡システムの基準面と当該顕微鏡システムの観察対象物との鉛直方向距離が測定されるため、例えば顕微鏡システムの基準面とワークとの鉛直方向距離を測定するにあたって、ワーク損傷のおそれがなく、また、導電性がないワークにも適用できる。そして、研削砥石と顕微鏡システムの基準面との相互の位置関係を利用することで、研削砥石とワークとの鉛直方向距離を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、顕微鏡システムに関して、対物レンズ付き顕微鏡システムが用いられる場合には、図６に示すように、いわゆる落射照明用の光が観察対象物に対してスポット状の光として照射されることになるため、観察対象物のどこが観察点であるのかを比較的容易に判別することができる。しかしながら、対物レンズ付き顕微鏡システムが用いられる場合には、いわゆるワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が小さく（×２０の対物レンズで、通常２０ｍｍ程度）、当該距離まで対物レンズを観察対象物に近づける必要があるため、クーラントやミストが対物レンズに付着してしまうという問題がある。
【０００５】
一方、図７に示すようなレンズ原理のテレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられる場合には、ワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため（通常５０〜１５０ｍｍ程度）、前記のような問題は生じない。しかしながら、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられる場合には、いわゆる落射照明用の光が平行光となるために、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施し難いという問題がある。
【０００６】
本発明は、当該問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、テレセントリック光学系顕微鏡システムを用いながらも、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施できるような観察点特定機能付きの工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備え、前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっていることを特徴とする観察点特定機能付きの工作機械である。
【０００８】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する（重なる）ようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【０００９】
あるいは、本発明は、落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、を備え、前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点位置において、互いに最も接近するようになっていることを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械である。
【００１０】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに最も接近するようになっているため、当該接近状態を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００１１】
好ましくは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記第１スポット光源と、前記第２スポット光源とは、前記観察対象物に対して一体的に上下動するようになっている。この場合、これら構成要素間の相互の位置関係が固定されるので、焦点合わせの際に誤差が生じることが効果的に抑制される。
【００１２】
また、好ましくは、前記落射照明用の光路に対して、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに対称に配置される。この場合、第１スポット光と第２スポット光との互いの重なり乃至接近を、より明瞭に識別（判別）することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、それぞれ、調光手段を有している。この場合、各スポット光の状態を、現場の明るさ等の状況に合わせて好適に調整することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なる色（波長）のスポット光を投影させるようになっている。この場合、光の色の組み合わせを好適に利用することができる。例えば、第１スポット光源として赤色光（Ｒ）のレーザ光源を用い、第２スポット光源として緑色光（Ｇ）のレーザ光源を用いる場合、それら二つのスポット光が重なる領域では黄色（Ｙ）が識別（判別）されることになるため、第１スポット光と第２スポット光との互いの重なり乃至接近を、より明瞭に識別（判別）することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっている。例えば、大径のスポット光の中に小径のスポット光が重なるように投影される状況は、識別（判別）がより容易であると言える。この場合、二つのスポット光の色が異なれば、さらに識別（判別）が容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差するようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００１７】
あるいは、本発明によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システムが用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに最も接近するようになっているため、当該接近状態を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー（工作機械）の概略図である。
【図２】図１のテレセントリック光学系顕微鏡システムとその周辺要素を示す概略図である。
【図３】第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図４】他の実施の形態の第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図５】更に他の実施の形態の第１スポット光と第２スポット光の見え方を説明する図である。
【図６】対物レンズから出るスポット光を説明するための概略図である。
【図７】テレセントリックレンズの原理を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー（工作機械）の概略図である。図２は、図１のテレセントリック光学系顕微鏡システムとその周辺要素を示す概略図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施の形態によるスライサー１０は、ワークＷがセットされるチャック上面１１を備えている。チャック上面１１は、Ｘ方向（図１の左右方向）及びＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）にそれぞれ平行移動可能となっている。さらに、チャック上面１１は、ＸＹ平面内において、不図示の回転軸まわりに回転可能となっている（Ｒの自由度をも有している）。
【００２１】
そして、本実施の形態によるスライサー１０は、回転する薄刃ブレード１２を備えており、当該回転する薄刃ブレード１２の回転軸を相対移動させることによって、ワークＷをスライスすることができるようになっている。
【００２２】
また、本実施の形態によるスライサー１０は、鉛直方向に移動可能なテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を備えている。テレセントリック光学系顕微鏡システム２１には、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を撮影するＣＣＤカメラ２２が接続されている。そして、ＣＣＤカメラ２２には、当該ＣＣＤカメラ２２で撮影された画像を処理することによって観察対象物、ここではワークＷの上面、を観察する画像処理装置２３が接続されている。画像処理装置２３は、ここでは、観察対象物（ワークＷの上面）の観察の結果として、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓと観察対象物（ワークＷの上面）との鉛直方向距離を測定できるようになっている。もっとも、画像処理装置２３の代わりに、単なるモニタテレビが接続されていてもよい。
【００２３】
テレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいという特徴を有する。また、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、固有の被写界深度において、オートフォーカス機能を有する。
【００２４】
また、図２に示すように、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１には、落射照明用の光源２１ａが設けられており、当該光源２１ａからプリズム２１ｐを経て観察対象物（ワークＷの上面）に至る光路２１ｗが形成されている。
【００２５】
さらに、図２に示すように、落射照明用の光路２１ｗに対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源６１と、落射照明用の光路２１ｗに対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源６２と、が設けられている。第１スポット光源６１及び第２スポット光源６２は、不図示の支持機構によってテレセントリック光学系顕微鏡システム２１と一体的に支持固定されていて、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１と一体的に上下移動するようになっている。また、本実施の形態では、落射照明用の光路２１ｗに対して、第１スポット光源６１と第２スポット光源６２とは、互いに対称に配置されている。
【００２６】
第１スポット光は、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像内（撮像領域内）に入るようになっており、第２スポット光も、テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像内に入るようになっている。そして、図３の（ｂ）に示すように、第１スポット光と第２スポット光とは、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている。図３の（ａ）及び（ｃ）に示すように、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルより上方ないし下方では、第１スポット光と第２スポット光とは互いに離れて観察される。
【００２７】
各スポット光源６１、６２は、本実施の形態では、スポット径が小さいレーザ光のレーザ光源である。また、スポット光は、識別がより容易であるように、可視の有色光であることが好ましい。さらに、２つのスポット光は、互いに異なる色（波長）のスポット光であることが好ましい。この場合、交差状態となる時に２つのスポット光が別の色に見えるので、交差状態を識別（判別）することがより容易である。例えば、第１スポット光源６１は、赤色光のレーザ光源であり、第２スポット光源は、緑色光のレーザ光源であることが好ましい。この場合、２つのスポット光が交差状態となる時、黄色光となるため、交差状態を識別（判別）することがより容易である。
【００２８】
画像処理装置２３は、本実施の形態では、パネルＰＣ２３ａと、画像入力ボード２３ｂと、を有している。ＣＣＤカメラ２２からの映像（画像）は、画像入力ボード２３ｂを介してパネルＰＣ２３ａに取り込まれ、当該パネルＰＣ２３ａによって各種画像診断が可能となっている。例えば、スライス加工後のワークの状態について、各種の評価を行うことができる。
【００２９】
さらに、パネルＰＣ２３ａは、画像処理プログラムによって、各取得画像の鮮鋭度を評価するようになっていてもよい。画像の鮮鋭度とは、ピントが合っているか否かの程度を示す指標であり、画像とその画像を上下右左にわずかにオフセットした画像との絶対差や相関係数などによって評価できることがレンズ関連業者に知られている。この場合、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の取得画像の鮮鋭度が評価される。テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の取得画像の鮮鋭度が最も高い状態である時こそ、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の観察対象物（ここではワークＷの上面）との距離が、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）に一致している状態に対応する。すなわち、そのような状態が得られる時のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向位置において、パネルＰＣ２３ａは、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として測定できる（対応付けることができる）。
【００３０】
また、本実施の形態の画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１に接続され得る。例えば、画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１から、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面に関する座標値を取得するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓに関する座標値と、前記測定された鉛直方向距離（テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、ワークＷの上面の座標値を決定するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該ワークＷの上面の座標値をＮＣ装置３１に送るようになっている。
【００３１】
画像処理装置２３の代わりに単なるモニタテレビが接続されている場合には、オペレータが目視で直接的にワークの状態を観察ないし評価できる。
【００３２】
また、本実施の形態のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１は、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３に（少なくともＺ軸方向において）固定されており、当該固定部材１３と一体に鉛直方向移動するようになっている。これにより、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、直接的に、薄刃ブレード１２の基準面（例えば下限）とワークＷの上面との鉛直方向距離に換算することができる。
【００３３】
そして、ＮＣ装置３１は、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向の移動を制御する駆動制御部４１に接続されていて、当該駆動制御部４１を制御するようになっていてよい。
【００３４】
例えば、ＮＣ装置３１は、駆動制御部４１を介して、固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を鉛直方向に連続的に走査させるようになっている。そして、画像処理装置２３が、当該走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を測定するようになっている。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離＝テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）を決定（測定）するようになっている。
【００３５】
次に、以上のような本実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
まず、薄刃ブレード１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及びテレセントリック光学系顕微鏡システム２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）される。当該走査中、図３の（ｂ）に示すように、第１スポット光と第２スポット光とが互いに交差することを識別（判別）することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点合わせを極めて容易に行うことができる。焦点合わせがなされた時、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離＝テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）となっている。
【００３７】
あるいは、所定の時間間隔で、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像がＣＣＤカメラ２２を介して画像処理装置２３に取得され、画像処理装置２３が、得られた各画像について、ＣＯＧＮＥＸというプログラムで処理して、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度を把握してもよい。そして、鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面とワークＷの上面との鉛直方向距離が測定される。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として決定（測定）してもよい。この場合、画像処理装置２３は、当該測定時点におけるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓに関する座標値を、ＮＣ装置３１からを取得する。そして、当該基準面の座標値と前記測定された鉛直方向距離（テレセントリック光学系顕微鏡システム固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、ワークＷの上面の座標値を決定する。さらに、画像処理装置２３は、決定したワークＷの上面の座標値をＮＣ装置３１に送る。これにより、自動的にＮＣ加工制御用のデータ（座標値）を作成することができる。
【００３８】
ここで、本実施の形態によれば、各スポット光源６１、６２によるスポット光（例えば異なる色のレーザ光）が交差状態となるレベル（位置）を識別することにより、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点レベルを容易に識別することができ、すなわち、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の焦点合わせを極めて容易に行うことができる。これにより、観察対象物の観察点を容易に特定（判別）することができる。すなわち、ワークＷのどの位置について観察がなされているのかを、容易に識別することができる。従って、識別結果に応じて、ＸＹ平面内においてワークＷを平行移動することが容易である。
【００３９】
なお、各スポット光源６１、６２によるスポット光の照射は、作業の安全や省エネルギー等のため、必要な時にのみ行われることが好ましい。例えば、各スポット光源６１、６２からのスポット光の照射を遮断ないし調光するための開閉可能なシャッタないし公知の他の調光手段が設けられることが好ましい。
【００４０】
以上のような本実施の形態によれば、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１が用いられてワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいため、クーラントやミストが顕微鏡システムのレンズに付着するおそれが小さい一方で、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する（重なる）ようになっているため、当該交点を識別（判別）することで、観察対象物に対する焦点合わせを容易に実施することができる。
【００４１】
なお、第１スポット光と第２スポット光とがテレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて互いに交差する代わりに、両者が互いに最接近する場合においても、本発明の作用効果が期待できる。そのような場合の第１スポット光と第２スポット光の見え方を図４に示す。
【００４２】
また、第１スポット光源と第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっていることが好ましい場合もある。そのような場合の第１スポット光と第２スポット光の見え方を図５に示す。
【００４３】
なお、以上の実施の形態において、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像に基づいて、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離が測定されれば、薄刃ブレード１２とテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとの相互の位置関係を利用することで、薄刃ブレード１２とワークＷとの鉛直方向距離を得ることができる。
【００４４】
特に、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１が、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）されれば、鮮鋭度のピークをもたらすテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の位置におけるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離が測定され、測定を半自動的に行うことができる。
【００４５】
また、より正確に座標値データを得るためには、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の鉛直方向の移動（走査）の回数を複数にすることが推奨される。もっとも、単に複数回の走査を行うより、例えば、ＮＣ装置３１が、駆動制御部４１を介して、テレセントリック光学系顕微鏡システム１２を鉛直方向に１回粗く（速く）走査させ、画像処理装置２３が、当該粗い走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定すると共に、当該画像に対応する鉛直方向位置を含む領域を抽出し、ＮＣ装置３１が、再び駆動制御部４１を介して、前記領域についてテレセントリック光学系顕微鏡システム２１を鉛直方向に少なくとも１回微細に（ゆっくり）再走査させ、画像処理装置２３が、当該微細な走査中のテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面２１ｓと観察対象物との鉛直方向距離を測定するようになっていることが好ましい。このような態様により、半自動的に、正確かつ迅速に、テレセントリック光学系顕微鏡システム２１の基準面と観察対象物との鉛直方向距離を測定することができる。
【００４６】
また、前記の実施の形態において用いられるテレセントリック光学系顕微鏡システム２１の被写界深度については、浅い（小さい）値であることが好ましいことが、本件発明者による実際の実験で確認されている。具体的には、被写界深度が７０μｍであるテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いた場合の距離測定誤差は、２０μｍ〜３０μｍであったのに対して、被写界深度が１７μｍであるテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いた場合の距離測定誤差は、５μｍ程度であった。従って、より高精度の加工が要求されるスライサーでは、被写界深度が浅いテレセントリック光学系顕微鏡システムを用いることが推奨される。具体的には、５μｍ〜２０μｍ程度の被写界深度が好適である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 観察点焦点合わせ支援機能付きのスライサー
１１ チャック上面
１２ 薄刃ブレード
１３ 固定部材
２１ テレセントリック光学系顕微鏡システム
２１ｓ 基準面
２１ａ 落射照明用の光源
２１ｐ プリズム
２１ｗ 落射照明用の光路
２２ ＣＣＤカメラ
２３ 画像処理装置
２３ａ パネルＰＣ
２３ｂ 画像入力ボード
３１ ＮＣ装置
４１ 駆動制御部
６１、６２ スポット光源（レーザ光源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、
を備え、
前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている
ことを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項２】
落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、
を備え、
前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点位置において、互いに最も接近するようになっている
ことを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項３】
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記第１スポット光源と、前記第２スポット光源とは、前記観察対象物に対して一体的に上下動するようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項４】
前記落射照明用の光路に対して、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項５】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、それぞれ、調光手段を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項６】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なる色のスポット光を投影させるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項７】
前記第１スポット光源は、赤色光のレーザ光源であり、
前記第２スポット光源は、緑色光のレーザ光源である
ことを特徴とする請求項６に記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項８】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項１】
落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、
を備え、
前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、互いに交差するようになっている
ことを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項２】
落射照明用の光源と光路とが設けられたテレセントリック光学系顕微鏡システムと、
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像を撮影するＣＣＤカメラと、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第１スポット光を投影させる第１スポット光源と、
前記落射照明用の光路に対して斜め方向から第２スポット光を投影させる第２スポット光源と、
を備え、
前記第１スポット光は、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第２スポット光も、少なくとも前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点レベルにおいて、当該テレセントリック光学系顕微鏡システムの画像内に入るようになっており、
前記第１スポット光と前記第２スポット光とは、前記テレセントリック光学系顕微鏡システムの焦点位置において、互いに最も接近するようになっている
ことを特徴とする観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項３】
前記テレセントリック光学系顕微鏡システムと、前記第１スポット光源と、前記第２スポット光源とは、前記観察対象物に対して一体的に上下動するようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項４】
前記落射照明用の光路に対して、前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項５】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、それぞれ、調光手段を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項６】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なる色のスポット光を投影させるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項７】
前記第１スポット光源は、赤色光のレーザ光源であり、
前記第２スポット光源は、緑色光のレーザ光源である
ことを特徴とする請求項６に記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【請求項８】
前記第１スポット光源と前記第２スポット光源とは、互いに異なるスポット径の光を投影させるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の観察点焦点合わせ支援機能付きの工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８８３７５（Ｐ２０１２−８８３７５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２６２３（Ｐ２０１０−２３２６２３）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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