測量裝置以及測量方法
2023-06-13 09:37:46 3
專利名稱：測量裝置以及測量方法
技術領域：
本發明是關於測量被測量物體上的複數位置的複數點之間的距離，複數部位的安裝角度或者配置(定位)等的測量裝置以及測量方法。特別是關於精度高而且廉價地測量電子零部件上的複數位置的複數點之間的距離(尺寸)，構成電子零部件的各零部件的安裝角度或者配置的測量裝置以及測量方法。
背景技術：
迄今為止，作為測量在被測量物體上的不同的複數點之間的距離或者各零部件的配置的測量裝置，一般是把測量部位的圖像通過光學透鏡類(顯微鏡)擴大，通過圖像傳感器把圖像電信號輸出，再通過表示裝置把擴大的圖像進行表示。
圖12所示的是以往的測量裝置100的概略構成圖。101是被測量物體，被放置在平臺102上。另外，105是顯微鏡筒，裡面配置有複數的光學透鏡。106是圖像傳感器，通過光學透鏡把被測量物體101的測量部位的圖像接收進來，轉換成電信號，並且把電信號傳送給表示裝置107。表示裝置107在表示畫面108上表示被測量物體101的測量部位的擴大圖像。在表示畫面108上，或者使測量長度的刻度和圖像重疊表示，或者把圖像通過圖像處理裝置進行處理後，可以測量被測量物體101的測量部位的基準點到被測點之間的距離。另外，為了說明的方便，在被測量物體101的側面上顯示了「A」字母。在實際的被測量物體101上，「A」字母是記載在測量部位的上面。如圖12所示，被測量物體101的測量部位上的「A」字母被放大後表示在表示畫面108上。
在這裡，利用圖13來說明以往的測量裝置。譬如，作為檢查硬碟等的懸浮裝置的安裝狀態(定位)的測量裝置來說明。
圖13(a)表示硬碟的懸浮裝置部分的構成，橫杆3通過鉸鏈7和基板2相連接。通過和橫杆3的半圓形微凸接觸，在橫杆3上面搭載了活動板5。在活動板5上設有墊片5a。4是臨時基準孔，6是主孔。在檢查硬碟頭部的安裝位置時，需要準確的測量墊片5a和主孔6中心之間的距離Lm(＝Lc+Lv)，以及墊片5a的安裝位置。圖13(b)是進行測量時的電視顯示器畫面的例子。
專利文獻1特開平7-139924號公報專利文獻2特開平11-37720號公報在這樣的精密零部件的檢查中，因為要求高精度的測量，大多數情況下把測量部位的圖像的倍率設定的很高。圖13(b)是放大倍率設定的很高時的表示畫面，主孔6在畫面視野外了。在這樣的情況下，直接測量墊片5a和主孔6中心之間的距離Lm是不可能的。而且，直接測量相對主孔6中心和臨時基準孔4中心之間的連結線的墊片5a的安裝位置(定位)是不可能的。這樣，對於以往的測量裝置，為了提高測量精度而提高圖像擴大倍率的話，會使全體的測量點在畫面視野內表示不了，從而不能測量畫面上所希望的2點之間的距離或者定位。而且，為了提高測量的精度，除了提高上述的擴大倍率以外，雖然可以通過採用高畫數的CCD來對應，但是會使系統變的很昂貴。
那麼，如果使用以往的測量裝置，把畫面視野內存在的別的點(這裡是臨時基準孔4的中心)作為假定的基準點來測量Lv，根據設計值預先調查好臨時基準孔中心和安裝孔中心之間的距離Lc，假定這個Lc是一定的，測量Lv，從測量值Lv來求得Lm(Lm＝Lv+Lc)。
然而，臨時基準孔4中心和主孔6中心之間的距離由於加工精度和組裝精度的偏差，嚴密的說不是一定的，結果不能得到高精度的測量結果。
作為避免上述的問題點的測量裝置，譬如在上述的專利文獻1(特開平7-139924號公報)中，公開了同時測量電子零部件的2點的方法。在這個例子裡，由2個圖像傳感器各自取得2點的圖像，需要2個圖像傳感器，從而導致裝置成本的增加。
另外，上述的專利文獻2(特開平11-37720號公報)公開的測量方法則根據分別獨立的2個光學系統取得各點的圖像，即使把光學系統的倍率變大圖像也不會超出到光學系統的視野外。然而，這種方法需要2套光學透鏡系統以及圖像傳感器系統，裝置的構成變得複雜而且也導致裝置成本的增加。
而且，採用以往的測量裝置時，不能準確的測量相對主孔6中心和臨時基準孔4中心之間的連結線的墊片5a的安裝位置(定位)。
發明內容
因此，本發明是針對上述問題點而提出，其目的是提供使用1個光學系統和在1個畫面上能測量被測量物體上的複數位置的複數點之間的距離(尺寸)，以及被測量物體上的各部分的安裝角度和配置的裝置以及方法。而且，本發明的目的是實現可以對應被測量物體上的複數位置的複數點即使各自在表面和背面時的測量裝置以及裝置方法。
本發明的測量裝置以具有下述組成部分為特徵。接收各自從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的表示裝置。
本發明的測量裝置以具有下述組成部分為特徵。接收各自從第1被測量物體的第1位置以及第2被測量物體的第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的表示裝置。
並且，上述第1以及第2的平行稜鏡，把從上述第1位置以及第2位置的進來的反射光向各自的相同的方向射出。
另外，本發明的測量裝置以具有下述組成部分為特徵。接收各自從被測量物體的不同面上的第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的梯形稜鏡，接收各自從上述第1以及第2的梯形稜鏡進來的光，並且把各自的光朝同一方向射出的第1以及第2的反射稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的反射稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光，並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的表示裝置。
並且，上述第1以及第2的梯形稜鏡，把從上述被測量物體的第1位置以及第2位置進來的反射光向各自180度相反的方向射出。
並且，上述第1以及第2的反射稜鏡，換成直角稜鏡也是一樣。
另外，本發明的測量裝置是，把從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光通過光學透鏡聚集或者發散，再把上述被測量物體的第1位置以及第2位置的圖像，通過圖像傳感器表示在一個畫面上，從而在上述的一個畫面上測量上述被測量物體的第1位置以及第2位置上的複數的點之間的距離，或者測量上述第1位置以及第2位置上的上述被測量物體的部位的角度或者配置的測量裝置。而且，本發明的測量裝置具有下述特徵。把接收上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡的射入側的反射面部位設置在上述第1位置以及第2位置的正上方，再把上述兩個平行稜鏡的上述被測量物體的相反端的射出側的反射面部位互相接近配置，在這接近配置的位置之上再配置上述光學透鏡。
另外，本發明的測量裝置是，把從被測量物體的一個面上的第1位置以及上述被測量物體的另一個面上的第2位置進來的反射光，通過光學透鏡聚集或者發散，再把上述被測量物體的第1位置以及第2位置的圖像，通過圖像傳感器表示在一個畫面上，從而在上述的一個畫面上測量上述被測量物體的第1位置以及第2位置上的複數的點之間的距離，或者測量上述第1位置以及第2位置上的上述被測量物體的部位的角度或者配置的測量裝置。而且，本發明的測量裝置具有下述特徵。使上述第1位置以及第2位置進來的反射光的射入側和射出側成為相反方向，把兩個梯形稜鏡的射入側的反射面部位設置在上述第1位置以及第2位置的正上方，在上述兩個梯形稜鏡的各自的射出側的反射面部位配置複數個反射透鏡，上述複數個反射透鏡的射出側的反射面部位互相接近配置，在這接近配置的位置之上再配置上述光學透鏡。
並且，上述第1以及第2的反射稜鏡，換成直角稜鏡也是一樣。
並且，上述複數的反射稜鏡，換成一個是直角稜鏡，另一個是梯形稜鏡地一樣。
並且，本發明的測量方法具有下述特徵。利用第1以及第2的平行稜鏡接收各自從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光，讓從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
另外，本發明的測量方法具有下述特徵。利用第1以及第2的平行稜鏡接收各自從第1被測量物體的第1位置以及第2被測量物體的第2位置進來的反射光，讓從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
並且，上述第1以及第2的平行稜鏡，把從上述第1位置以及第2位置進來的反射光向各自的相同的方向射出。
另外，本發明的測量方法具有下述特徵。利用第1以及第2的梯形稜鏡接收各自從被測量物體的不同面上的第1位置以及第2位置進來的反射光，再利用第1以及第2的反射稜鏡接收各自從上述第1以及第2的梯形稜鏡進來的光，並且把各自的光朝同一方向射出，讓從上述第1以及第2的反射稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
並且，上述第1以及第2的梯形稜鏡，把從上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置進來的反射光，向各自180度相反的方向射出。
並且，上述第1以及第2的反射稜鏡，換成直角稜鏡也是一樣。
根據本發明的測量裝置以及測量方法，利用1個光學系統可以測量互相分開的複數的位置上的複數的點之間的距離。而且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，可以準確的測量被測量物體的特定部分的傾斜度，並可以準確的測量該特定部分的安裝角度。
並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，可以在1個畫面上並排表示被測量物體的表面和背面的複數的位置，而且利用1個光學系統使表面和背面互相分開的複數的位置的測量成為可能。
並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，通過採用平行稜鏡，在被測量物體的正上方可以使光相對高度方向作90度的彎曲，從而可以減小光學系統的大小、高度(工作距離)，也可以提高裝置布置的自由度，並且可以使測量裝置小型化。
圖1是表示使用本實施方式涉及的本發明的測量裝置的硬碟用的懸浮裝置的圖。
圖2是表示使用本實施方式涉及的本發明的測量裝置的硬碟用的懸浮裝置的圖。
圖3是本實施方式涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖4是本實施方式涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖5是表示本實施方式涉及的本發明的測量裝置的懸浮裝置與平行稜鏡13a以及13b之間的關係的圖。
圖6是本實施方式涉及的本發明的測量裝置的表示畫面18的圖。
圖7是本實施例涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖8是本實施例涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖9是本實施例涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖10是本實施例涉及的本發明的測量裝置的概要構成圖。
圖11是本實施例涉及的本發明的測量裝置的表示畫面18的圖。
圖12是以往的測量裝置的概要構成圖。
圖13是表示硬碟用的懸浮裝置的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明本發明的實施方式。在本實施方式中，利用測量硬碟的懸浮裝置上的活動板的墊片的安裝位置及角度作為例子來說明本發明的測量裝置以及測量方法，不過，並不限定於此。
首先，參照圖1。圖1(a)，(b)以及(c)，分別是製造中間工序中的硬碟用懸浮裝置的表面圖，底部圖以及側面圖，8是工作構架，2是基板，3是橫杆，5是活動板，7是鉸鏈。橫杆3是為了使磁頭能在平衡架機構下活動，在其尖端部分設有半圓形微凸3a的橫梁。活動板5帶有搭載著磁頭(圖上沒有表示)的柄腳，組成作為信號線路的墊片5a。鉸鏈7是產生負荷的發條部分。在基板2上開設有主孔6，成為懸浮裝置1的尺寸基準。如圖1所示的那樣，橫杆3通過介鉸鏈7和基板2相連接。通過和橫杆3上的半圓形微凸接觸，在橫杆3上面搭載活動板5。各個懸浮裝置1被1個1個切割分開之前，在工作構架8上成帶狀相連著。橫杆3上設有半圓形微凸3a，通過和橫杆3上的半圓形微凸接觸，在橫杆3上面搭載活動板5。另外，在橫杆3和活動板5上都開設有臨時基準孔4，並且使橫杆3上的臨時基準孔4和活動板5上的臨時基準孔4相符一致地在橫杆3上搭載活動板5。
圖2用來說明把各個懸浮裝置1從工作構架8切割分開之後的狀態。在硬碟的頭部的安裝位置的檢查中，需要準確的測量墊片5a和主孔6中心之間的距離Lm(＝Lc+Lv)，以及墊片5a的安裝位置。主孔6是為了在硬碟上安裝懸浮裝置1的孔。
其次，參照圖3。圖3(a)表示了本實施方式涉及的本發明的測量裝置的概要構成，可以測量被測量物體的一個面上互相分開的複數位置上的複數的點之間的距離，以及被測量物體的部位的安裝角度和配置。在圖3中，11是被測量物體，12是設置被測量物體11的平臺，13a以及13b是平行稜鏡，14是顯微鏡鏡筒，15是圖像傳感器，16是計算機(圖像處理裝置)，17是表示裝置，18是表示裝置的表示畫面。平行稜鏡13a以及13b是反射稜鏡的一種，平行四邊形稜鏡(有2組平行的表面，各邊長度不等的稜鏡)是具有2個反射面，平行的2個表面之間的角度為45°的反射面的稜鏡。如圖3(a)的虛線所示，平行稜鏡13a以及13b使從其一端(射入側的反射面部位)入射進來的光改變其前進的方向，而從其另一端(射出側的反射面部位)以同樣的方向把光射出。
圖3(b)是被測量物體的表面圖。另外，對於圖3(a)，為了說明的方便，在被測量物體11的側面上顯示了「A」以及「B」字母，如圖3(b)所示，在被測量物體11上，「A」以及「B」字母是記載在測量部位的一個面上。以下，把這些被記載字母的位置分別稱為位置「A」以及位置「B」。如圖2所示的那樣，在被測量物體11的測量部位的位置A以及位置B上的「A」以及「B」字母的圖像被放大，被合成後表示在表示畫面18上。而且，在圖3(a)中，虛線表示來自測量部位的反射光的進路。而且，在這裡為了本發明的測量裝置的說明方便，使用記載了「A」和「B」字母的被測量物體11，不過如後述的那樣，本發明的測量裝置，並不限定於被記載文字的被測量物體11。而且，在這裡所謂「被測量物體的一面上」，並不僅僅是指由一個部件構成的被測量物體上的複數位置的同一個面上，也包括由多個部件構成的被測量物體的各個部件上的複數位置的同一個面上。
在圖3(a)中，平行稜鏡13a以及13b的各自的一端，配置在第1基準點的位置A以及第2基準點的位置B的上面，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光如各自的虛線表示的那樣，入射到平行稜鏡13a以及13b裡面。在本實施方式的平行稜鏡13a以及13b，通過使從其一端(射入側的反射面部位)入射進來的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再作90度的彎曲，光彎曲到和射入的方向成相同的方向，再從其另一端(射出側反射面部位)射出。平行稜鏡13a以及13b的另一端(射出側反射面部位)被互相接近配置，從位置A以及位置B進來的光被排列在一起，在這正上方再配置顯微鏡筒14的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。通過顯微鏡筒14聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像經由圖像傳感器15變成電信號，再經過計算機16處理，在表示裝置17的一個表示畫面18上表示。在本實施方式中，如圖3所示，位置A以及位置B的圖像「A」以及「B」被合成，圖像「A」以及「B」並排表示在表示畫面18上。另外，計算機16接收由圖像傳感器15進來的圖像信號後，也可以進行適當的圖像處理或者圖像加工。
其次，參照圖4。圖4表示本實施方式涉及的本發明的測量裝置用來測量圖1說明過了的硬碟的懸浮裝置1的例子。在平臺12上面，設置了1個1個切割分開之後的懸浮裝置1，在懸浮裝置1上的測量對象的位置A以及位置B之上，分別設定平行稜鏡13a以及13b的一端。在本實施方式中，活動板5的墊片5a以及主孔6中心分別成為測量對象的位置A以及位置B。
如圖4所示，平行稜鏡13a以及13b的各自的一端，配置在第1位置的位置A(活動板5的墊片5a附近)以及第2位置的位置B(主孔6中心附近)的上面，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光如各自的虛線表示的那樣，入射到平行稜鏡13a以及13b。在本實施方式中的平行稜鏡13a以及13b，通過使從其一端(射入側的反射面部位)入射進來的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再作90度的彎曲，光彎曲到和射入的方向成相同的方向，再從其另一端(射出側反射面部位)射出。平行稜鏡13a以及13b的另一端(射出側反射面部位)被互相靠近結合，從位置A以及位置B進來的光被排列在一起，在這正上方再配置著顯微鏡筒14的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。通過顯微鏡筒14聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像經由圖像傳感器15變成電信號，再經過計算機16處理，在表示裝置17的一個表示畫面18上表示。在本實施方式中，如顯示畫面17所示的那樣，活動板5的墊片5a和主孔6中心的圖像被合成後並排表示。
在本實施方式中，經過圖像傳感器15轉換成電信號的位置A以及位置B的圖像，再經過計算機(圖像處理裝置)16進行圖像處理。接下來，對本實施方式的圖像處理進行說明。另外，在本實施方式中說明的圖像處理方法只是本發明的測量裝置的圖像處理方法的一種手段，當然並不只限定於這種圖像處理方法。
圖5表示在本實施方式涉及的本發明的測量裝置中，懸浮裝置1和平行稜鏡13a以及13b的關係。如圖5所示的那樣，平行稜鏡13a接收懸浮裝置1的活動板5以及臨時基準孔4部分的圖像，平行稜鏡13b接收懸浮裝置1的鉸鏈7以及主孔6部分的圖像。如圖5所示的那樣，測量開始時，硬碟的懸浮裝置1具有任意的傾斜角度θ(臨時基準孔4的中心和主孔6的中心之間的連接線(稱為「基準軸」)與畫面水平軸之間的傾斜)。
在本實施方式中，需要測量基準軸方向上墊片5a和主孔6之間的距離Lm，以及墊片5a和臨時基準孔4之間的距離Lv，以及和基準軸成垂直方向上墊片5a的分歧量Δx。
這裡，畫面垂直軸方向上墊片5a和主孔6之間的距離為Lh，畫面水平軸方向上的距離為Lc的話，以下的計算式(1)成立。
θ＝arctan(Lh/Lc)(1)這裡，參照圖6。圖6表示本實施方式涉及的本發明的測量裝置的表示畫面18。如圖6(a)所示的那樣，表示畫面18的畫面被分成兩部分，表示畫面18的左半側部分表示了懸浮裝置1的活動板5以及臨時基準孔4部分的圖像；另外，表示畫面18的右半側部分則表示了懸浮裝置1的鉸鏈7以及主孔6部分的圖像。
這裡，作為處理用的初期參數，通過刻度先求出平行稜鏡13a和13b之間的距離Lc*，以及畫面水平方向的倍率a，畫面垂直方向的倍率b。
如圖6(a)所示的那樣，在表示畫面18上，畫面垂直軸方向的主孔6的中心和臨時基準孔4的中心之間的距離為Lh』，畫面水平軸方向的距離為Lc』的話，以下的計算式(2)～(4)成立。
Lc＝a×Lc』+Lc* (2)Lh＝b×Lh』 (3)
θ＝arctan(Lh/Lc)＝arctan(b×Lh』/(a×Lc』+Lc*))(4)因此，通過計算式(4)可以求出θ。
接下來，對於表示畫面18上的懸浮裝置1，只要通過計算機16作角度θ的旋轉就可以得到如圖6(b)所示的表示畫面18的狀態。在這種狀態下，在表示畫面18的基準軸方向上，墊片5a和臨時基準孔4的中心之間的距離為Lv』，以及主孔6的中心和墊片5a之間的距離為Lm』，以及和基準軸成垂直方向上墊片5a的分歧量為Δx』的話，以下的計算式(5)～(7)成立。
Lv＝a×Lv』 (5)Δx＝b×Δx (6)Lm＝a×Lm』+arccos(Lc*) (7)這樣，在本實施方式中，可以準確的求出基準軸方向上墊片5a和主孔6之間的距離Lm，以及墊片5a和臨時基準孔4之間的距離Lv，以及和基準軸成垂直方向上墊片5a的分歧量Δx。
另外，在本實施方式中，為了測量表示畫面上的圖像的坐標值或者角度，也可以讓距離刻度(圖上沒有表示)或者角度刻度(圖上沒有表示)在畫面上一起表示。
這樣，通過如圖6所表示的表示畫面上的圖像，或者通過對這個圖像進行處理，可以測量各個部分的坐標位置以及距離，也可以測量主孔6和墊片5a之間的距離，以及相對於主孔6的中心和臨時基準孔4的中心之間的連接軸的墊片5a的對稱性(分歧量)，以及基板2和墊片5a的定位等。
另外，在本實施方式中，雖然使用了平行稜鏡13a以及13b，但是也可以使用菱形稜鏡，而且也可以組合複數的稜鏡，使從其一端入射進來的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再作90度的彎曲，光彎曲到和射入的方向成相同的方向，再從其另一端射出。
並且，在本實施方式中，通過利用2個平行稜鏡，可以在1個畫面上測量互相分開的兩個位置，也可以利用3個以上的複數的平行稜鏡，在1個畫面上測量互相分開的複數的位置。
另外，在本實施方式中，利用了平行稜鏡13a以及13b，但是也可以不利用平行稜鏡，而通過把兩個直角稜鏡分別配置在平行稜鏡13a以及13b的兩端的位置，可以達到與平行稜鏡13a以及13b同樣的功能。換言之，也可以分開一定的距離配置兩個直角稜鏡，如圖3(a)的虛線所示的那樣，使從其中一個直角稜鏡的一端入射進來的光在其另一端作90度的彎曲後射出，接著使從另一個直角稜鏡的一端入射進來的光在其另一端作90度的彎曲後射出，再射入到顯微鏡筒14裡面的光學透鏡裡。這樣，可以用兩個直角稜鏡來代替一個平行稜鏡。
並且，在本實施方式中，使被測量物體11的一個面上互相分開的複數的位置的圖像表示在一個畫面上，也可以在被測量物體11的側面配置平行稜鏡或者反射稜鏡，把從該側面進來的反射光接收到顯微鏡筒14裡，通過在表示畫面18上同時表示被測量物體11的側面的圖像，也可以測量定位。
如上所述的那樣，根據本發明的測量裝置以及測量方法，使用一個光學系統使測量1個面上互相分開的兩個位置成為可能，並且可以準確的測量互相分開的複數位置上的複數點之間的距離或者各零部件的定位等。
並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，通過使用平行稜鏡，在被測量物體的正上方可以使光相對高度方向作90度的彎曲，可以減小光學系統的大小、高度(工作距離)，並可以使測量裝置小型化。
實施例1根據被測量物體的構造，有測量位置不在被測量物體的一個面上，而在表面和背面的情況。並且，根據被測量物體的構造，也有從某一個特定的一面來測量兩個位置時感到困難的情況。可是，在本實施例中，可以對應這樣的情況，接下來以本發明的測量裝置以及測量方法為例來說明。另外，對於與上述的實施方式中說明過的構成要素相同的構成要素，因為使用了同樣的符號，在這裡省略對其進行說明。
參照圖7(a)。在本實施例中，利用梯形稜鏡19a，19b和19c以及直角稜鏡20。梯形稜鏡是反射稜鏡的一種，把直角稜鏡的頂角部分與底面平行地切掉後的稜鏡。在本實施例中，使用兩側表面與底面之間的角度各自成45°的梯形稜鏡19a以及19b，以及一側表面與底面之間的角度成90°，而另一側表面與底面之間的角度成45°，並且具有兩個反射面的梯形稜鏡19c。如圖7(a)的虛線所示的那樣，梯形稜鏡19a以及19b改變從其一端(射入側反射面部位)射入的光的進路，並且與入射光成180°相反的方向從其另一端(出射側反射面部位)射出。並且，梯形稜鏡19c是直角稜鏡的一種變形，如圖7(a)的虛線所示的那樣，具有把從一端射入的光作90°彎曲後，再從其另一端射出的一個反射面的反射稜鏡。並且，直角稜鏡是反射稜鏡的一種，在本實施例中，直角稜鏡20採用具有底面與斜面之間的角度成45°的一個反射面的直角稜鏡。另外，稜鏡的組合併不限於上述這些，只要能實現本發明的目的、作用，其他的複數的稜鏡的組合都可以。
如圖7(a)所示的那樣，在平臺12上，設置有被測量物體11。另外，對於圖7(a)，為了說明的方便，在被測量物體11的側面的兩點上顯示了「A」以及「B」字母，如圖7(b)的上面圖(表面圖)所示的那樣，在實際的被測量物體11的測量部位的上面(表面)的1點記載了「A」字母，並且，如圖7(c)的下面圖(背面圖)所示的那樣，在實際的被測量物體11的測量部位的下面(背面)的1點記載了「B」字母。以下，把這些被記載字母的點分別稱為「位置A」以及「位置B」。如圖7(a)所示的那樣，在被測量物體11的測量部位的上面的位置A上的「A」字母以及下面的位置B上的「B」字母的圖像被放大，被合成後表示在表示畫面18上。另外，在圖7(a)中，虛線表示來自測量部位的反射光的進路。
在圖7(a)中，梯形稜鏡19a以及19b的各自的一端(射入側反射面部位)，配置在第1位置的位置A的上面以及第2位置的位置B的下面，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光如各自的虛線表示的那樣，入射到梯形稜鏡19a以及19b。在本實施例中的梯形稜鏡19a以及19b，使從其一端入射進來的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再作90度的彎曲，光彎曲到和射入的方向成相反的方向，在從其另一端射出。從梯形稜鏡19a以及19b的另一端射出的光各自射入到直角稜鏡20以及梯形稜鏡19c，然後各自的光以同一方向射出，再引導到顯微鏡筒14的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。通過使用梯形稜鏡19c，使從位置A到對物透鏡部分(圖上沒有表示)的距離以及從位置B到對物透鏡部分(圖上沒有表示)的距離一致起來。這樣，通過把直角稜鏡20以及梯形稜鏡19c設置在鏡筒的對物透鏡部分，可以使位置相異的位置A以及位置B到顯微鏡筒14裡面的對物透鏡部分(圖上沒有表示)的光路長一致起來，並且可以調整位置A以及位置B兩處的反射光的焦點後進行測量。另外，也可以利用平行稜鏡或者其組合來代替直角稜鏡20以及梯形稜鏡19c。並且，用於使光路長一致的直角稜鏡20以及梯形稜鏡19c並不只限於上述形狀，當然也包括與本實施例的不同形狀的稜鏡的組合。
直角稜鏡19以及梯形稜鏡19c的另一端(射出側部位)被互相結合，來自位置A以及位置B的光被並排排列，並且在其正上方部位(紙面的橫方向部位)設置顯微鏡筒14裡面的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。通過顯微鏡筒14聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像，再經過圖像傳感器15轉變成電信號，然後表示在表示裝置17的一個表示畫面上。在本實施例中，和圖7所表示的一樣，位置A以及位置B的圖像「A」以及「B」被合成，然後「A」以及「B」的圖像被並排地表示在表示畫面18上。另外，也可以把從圖像傳感器15進來的圖像信號傳送到計算機等，進行適當的加工處理。
接下來，參照圖8。圖8表示利用本實施例涉及的本發明的測量裝置來測量在圖1說明過的硬碟的懸浮裝置1的例子。在平臺12上，設置了和工作構架8成連接狀態的懸浮裝置1，而且在懸浮裝置1的測量對象的位置A以及位置B上分別設定梯形稜鏡19a以及19b的一端。在本實施例中，成為測量對象的位置A以及位置B分別是活動板5的墊片5a附近以及主孔6的中心附近。另外，當然也可以在懸浮裝置1從工作構架8一個一個切割分開之後的狀態下，使用本實施例的測量裝置。
如圖8所示的那樣，梯形稜鏡19a以及19b的各自的一端被設置在第1位置的位置A(活動板5的墊片5a附近)的上部以及第2位置的位置B(主孔6的中心附近)的下部，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光分別如虛線所示的那樣射入到梯形稜鏡19a以及19b裡面。本實施例的梯形稜鏡19a以及19b使從其一端射入的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再度作90度的折射之後，光彎曲到和射入的方向成相反的方向，再從其另一端把光射出。從梯形稜鏡19a以及19b的另一端射出來的光分別被射入到直角稜鏡20以及梯形稜鏡19c，然後各自的光以同一方向射出，再引導到顯微鏡筒14裡面的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。通過顯微鏡筒14聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像，經過圖像傳感器15轉變成電信號，並且被表示在表示裝置17的一個表示畫面上。在本實施例中，如圖18所表的那樣，活動板5的墊片5a的圖像以及主孔6的中心的圖像被合成而且並排表示。
另外，表示畫面18的詳細部分和圖6所示的是一樣的。根據圖6表示畫面上的圖像，或者根據對這個圖像進行圖像處理，可以測量各個部分的坐標位置和距離，以及主孔6和墊片5a之間的距離，以及相對主孔6的中心和臨時基準孔4的中心之間的連接軸的墊片5a的對稱性，以及基扳2和墊片5a的定位。
另外，在本實施例中，被測量物體11的表面和背面的複數的位置的圖像被表示在一個畫面上，也可以通過在被測量物體11的側面上配置平行稜鏡或者反射稜鏡，並把從側面進來的反射光接收到顯微鏡筒14的光學透鏡裡面，再把被測量物體11的側面的圖像同時表示在表示畫面18上，來進行定位測量。
另外，在本實施例中，雖然使用了梯形稜鏡19a以及19b，但也可以使用菱形稜鏡，或者使用直角稜鏡，還可以使用複數的稜鏡的組合，使從其一端射入的光做90度的彎曲，穿過它的導光部，通過再做90度的彎曲，使光與射入的方向成相反的方向彎曲後，把光從其另一端射出。
另外，在平臺12上設置複數的被測量物體11，使從各自的被測量物體11的位置A以及位置B進來的反射光，通過使用被設置在各自的位置上面的梯形稜鏡19a和19b以及直角稜鏡20和梯形稜鏡19c，把光聚集到顯微鏡筒14內的光學透鏡，再通過在一個圖像傳感器15上聚集光，可以把複數的被測量物體11的位置A以及位置B的圖像，並排而且同時表示在表示畫面18上。
另外，在本實施例中，雖然使用了梯形稜鏡19a以及19b，代替這裡的梯形稜鏡，也可以通過把兩個直角稜鏡分別配置在梯形稜鏡19a以及19b的兩端部分的位置上，從而具備與梯形稜鏡19a以及19b同樣的功能。也就是說，也可以用配置在相距一定距離的2個直角稜鏡來代替梯形稜鏡19a，如圖7(a)的虛線所示的那樣，把從其中一個直角稜鏡的一端射進來的光作90度彎曲後從其另一端射出，接著把從其中另一個直角稜鏡的一端射進來的光作90度彎曲後從其另一端射出，再射入到直角稜鏡20裡面。象這樣，可以利用2個直角稜鏡來代替1個梯形稜鏡。
如上述的那樣，根據本實施例涉及的本發明的測量裝置以及測量方法，通過利用一個光學系統，在1個畫面上使互相分開而且在不同面上的兩個位置的測量成為可能，也可以進行複數點之間的距離等的準確測量。並且，根據本實施例涉及的本發明的測量裝置以及測量方法，也可以測量互相分開的複數位置的模式等的角度。
並且，根據本實施例涉及的本發明的測量裝置以及測量方法，通過使用梯形稜鏡，可以把光在被測量物體的正上方相對於高度方向作90度的彎曲，從而可以減小光學系統的大小、高度(工作距離)，並可以使測量裝置小型化。
實施例2在本實施例中，對於在上述的實施方式已經說明過的圖3所表示的本發明的測量裝置以及測量方法，根據改變懸浮裝置1的配置辦法，來說明同時進行複數的懸浮裝置的測量的例子。
參照圖9。圖9表示利用本實施例涉及的本發明的測量裝置來測量在圖1說明過的硬碟的懸浮裝置部分的例子。在本實施例中，在平臺12上配置三個懸浮裝置1-1、1-2以及1-3，使其縱長方向與紙面成鉛墜垂直的配置，構成各自的懸浮裝置的橫杆3-1、3-2以及3-3，以及活動板5-1、5-2以及5-3如圖9所示。這些懸浮裝置1-1、1-2以及1-3，既可以是一個一個被切割分開之後，也可以是從工作構架8切割分開之前的東西。如圖9所示的那樣，在測量對象的懸浮裝置1-1以及1-3的活動板5-1以及5-3的上部，分別設定平行稜鏡13a以及13b的一端。另外，在這些懸浮裝置1-1、1-2以及1-3依然和工作構架8連成一體的狀態下，通過讓工作構架8向橫方向移動(或者，讓平臺12向橫方向移動)，可以連續測量這些懸浮裝置1-1、1-2以及1-3的活動板5-1、5-2以及5-3。
如圖9所示的那樣，平行稜鏡13a以及13b的各自的一端被配置在作為第1位置的位置A(磁頭2-1的墊片5a附近)以及作為第2位置的位置B(磁頭2-2的墊片5a附近)的上面，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光如各自的虛線所示的那樣，射入到平行稜鏡13a以及13b裡面。本實施例的平行稜鏡13a以及13b，通過使從其一端(射入側反射部位)射入的光作90度的彎曲，穿過其導光部分，再作90度的彎曲，從而使光與射入的方向成相同的方向再從稜鏡的另一端射出。平行稜鏡13a以及13b的另一端(射出側反射部位)互相接合，從位置A以及位置B進來的光被並排排列，並在其正上方配置顯微鏡筒14的對物透鏡部分(圖上沒有表示)。被顯微鏡筒14聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像，通過圖像傳感器15轉換成電信號，並且被表示在表示裝置17的一個表示畫面上。在本實施例中，如表示畫面17所示的那樣，活動板5-1的墊片5a-1的圖像以及活動板5-3的墊片5a-3的圖像被合成後並排表示。
這樣，根據本實施例的測量裝置，只使用1個光學系統和1個圖像傳感器，就可以1次測量複數的懸浮裝置上的墊片5a的安裝位置，以及各個部分的安裝角度，以及各個部分之間的距離和定位，並可以實現測量裝置的小型化。並且，可以實現各懸浮裝置的外觀、缺陷檢查的高速化。
實施例3在本實施例中，說明本發明的測量裝置以及測量方法的別的例子，可以測量位置不在被測量物體的一個面上，而在表面和背面時的例子。另外，對於與上述的實施方式以及實施例1中說明過的構成要素相同的構成要素，因為使用了同樣的符號，在這裡省略對其進行說明。
參照圖10。圖10表示利用本實施例涉及的本發明的測量裝置來測量在圖1說明過的硬碟的懸浮裝置部分的例子。在本實施例中，使用了梯形稜鏡19a和19b，以及直角稜鏡20a和20b。在本實施例中，使用了具有底面和兩側面之間的角度分別為45°的兩個反射面的梯形稜鏡19a以及19b。如圖10的虛線所示的那樣，梯形稜鏡19a以及19b使從其一端射入的光改變其前進的方向，和入射光成相反的方向，也就是說與入射光成180°的反方向射出。並且，在本實施例中，直角稜鏡20a以及20b使用了具有底面與斜面之間的角度為45°的一個反射面的直角稜鏡。另外，這些稜鏡的組合併不限定於此，只要能實現本發明的目的和作用，也可以使用其他的複數的稜鏡的組合。
在平臺12上，設置了和工作構架8相連接狀態的懸浮裝置1，在懸浮裝置1上的測量對象的活動板5的墊片5a(位置A)，以及和搭載活動板5的面相對的面上的構成橫杆3的半圓形微凸3a的部分(位置B)之上，分別設定梯形稜鏡19a以及19b的一端。也就是說，在本實施例中，從表面和背面來測量懸浮裝置1的特定的位置。另外，當然在懸浮裝置1從工作構架8切割分開之後的狀態下，也可以使用本實施例的測量裝置。
如圖10所示的那樣，梯形稜鏡19a以及19b的各自的一端，被配置在第1位置的位置A(墊片5a附近)的下面以及第2位置的位置B(半圓形微凸3a附近)的上面，如各自的虛線所示的那樣，從被測量物體的位置A以及位置B進來的反射光射入到梯形稜鏡19a以及19b裡面。如上所述的那樣，通過本實施例的梯形稜鏡19a以及19b，把從其一端射入的光作90度的彎曲，穿過其導光部後再作90度的彎曲，從而使光與射入的方向成相同的方向再從稜鏡的另一端射出。從梯形稜鏡19a以及19b的另一端射出來的光分別射入到直角稜鏡20a以及20b裡面，各自的光以同樣的方向射出，再引導到顯微鏡筒14裡面的接物透鏡部分(圖上沒有表示)。在顯微鏡筒14內聚集或者發散後的位置A以及位置B的圖像，通過圖像傳感器15轉換成電信號，並且被表示在表示裝置17的一個表示畫面18上。如圖11所示的那樣，在本實施例中，墊片5a的圖像和半圓形微凸3a的圖被合成後並排表示在表示畫面18上。
這樣，通過把懸浮裝置1的上搭載了活動板5的位置的表面和背面的圖像同時而且並排表示，可以容易的確認相對於半圓形微凸3a的墊片5a的定位。
另外，在平臺12上設置複數的被測量物體11，通過使用分別設置在被測量物體11的位置A以及位置B上面的梯形稜鏡19a和19b以及直角稜鏡20a和20b，把從各自的位置進來的反射光聚集在顯微鏡筒14的光學透鏡上，通過在一個圖像傳感器15上聚集光，可以把複數的被測量物體11的位置A以及位置B的圖像同時而且並排表示在表示畫面18上面。
另外，在本實施例中，使被測量物體11的表面和背面上的複數的位置的圖像表示在一個畫面上，也可以通過在被測量物體11的側面上配置平行稜鏡或者反射稜鏡，把從該側面進來的反射光射入到顯微鏡筒14的光學透鏡裡面，並且把被測量物體11的側面的圖像同時表示在表示畫面18上面，來進行定位的測量。
另外，在本實施方式中，雖然利用了梯形稜鏡19a以及19b，但是也可以使用菱形稜鏡，或者使用直角稜鏡，或者組合複數的稜鏡，使從其一端射入的光作90度的彎曲，穿過其導光部，再作90度的彎曲，從而使光與射入的方向成相反的方向再從稜鏡的另一端射出。
如上所述的那樣，根據本發明的測量裝置以及測量方法，利用一個光學系統在1個畫面上測量互相分開的兩個位置成為可能。並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，可以把分布在被測量物體的表面或者背面的複數位置並列表示在1個畫面上，利用一個光學系統使表面或者背面上互相分開的複數位置之間的測量成為可能。並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，可以準確而且容易的測量被測量物體的零部件的定位以及配置等。
並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，通過使用平行稜鏡，在被測量物體的正上方可以使光相對高度方向作90度的彎曲，從而可以減小光學系統的大小、高度(工作距離)，並可以使測量裝置小型化。
並且，根據本發明的測量裝置以及測量方法，可以實現被測量物體的複數位置或者複數的被測量物體的複數位置的外表、缺陷的檢查的高速化。
因此，本發明的測量裝置以及測量方法不但可以適應於電子零部件的尺寸測量，而且可以適應於要求高精度測量的一般構造物。
權利要求
1.一種測量裝置，具有接收各自從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的顯示裝置。
2.一種測量裝置，具有接收各自從第1被測量物體的第1位置以及第2被測量物體的第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的顯示裝置。
3.如權利要求1或2所述的測量裝置，其中，上述第1以及第2的平行稜鏡，把從上述第1位置以及第2位置的進來的反射光向各自的相同的方向射出。
4.一種測量裝置，具有接收各自從被測量物體的不同面上的第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2梯形稜鏡，接收各自從上述第1以及第2梯形稜鏡進來的光並且把各自的光朝同一方向射出的第1以及第2反射稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的反射稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上的顯示裝置。
5.如權利要求4所述的測量裝置，其中，上述第1以及第2的梯形稜鏡，把從上述被測量物體的第1位置以及第2位置的進來的反射光向各自180度相反的方向射出。
6.如權利要求4或5所述的測量裝置，其中，上述第1以及第2的反射稜鏡是直角稜鏡。
7.一種測量裝置，把從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光通過光學透鏡聚集或者發散，再把上述被測量物體的第1位置以及第2位置的圖像，通過圖像傳感器表示在一個畫面上，從而在上述的一個畫面上測量上述被測量物體的第1位置以及第2位置上的複數的點之間的距離，或者測量上述第1位置以及第2位置上的上述被測量物體的部位的角度或者配置，其中，把接收上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡的射入側的反射面部位放在上述第1位置以及第2位置的正上方，把上述兩個平行稜鏡的上述被測量物體的相反端的射出側的反射面部位互相接近配置，在這接近配置的位置之上再配置上述光學透鏡。
8.一種測量裝置，把從被測量物體的一個面上的第1位置以及與上述被測量物體的不同的面上的第2位置進來的反射光，通過光學透鏡聚集或者發散，再把上述被測量物體的第1位置以及第2位置的圖像，通過圖像傳感器表示在一個畫面上，從而在上述的一個畫面上測量上述被測量物體的第1位置以及第2位置上的複數的點之間的距離，或者測量上述第1位置以及第2位置上的上述被測量物體的部位的角度或者配置，其中，使上述的第1位置以及第2位置進來的反射光的射入側和射出側成為相反方向，把兩個梯形稜鏡的射入側的反射面部位放在上述第1位置以及第2位置的正上方，在上述兩個梯形稜鏡的各自射出側的反射面部位配置複數個反射透鏡，上述複數個反射透鏡的射出側的反射面部位互相接近配置，在這接近配置的位置之上再配置上述光學透鏡。
9.如權利要求7或8所述的測量裝置，其中，上述複數的反射稜鏡是直角稜鏡。
10.如權利要求7或8所述的測量裝置，其中，上述複數的反射稜鏡，一個是直角稜鏡，另一個是梯形稜鏡。
11.一種測量方法，其中，用第1以及第2的平行稜鏡接收各自從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光，讓從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
12.一種測量方法，其中，用第1以及第2的平行稜鏡接收各自從第1被測量物體的第1位置以及第2被測量物體的第2位置進來的反射光，讓從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
13.如權利要求11或12所述的測量方法，其中，上述第1以及第2的平行稜鏡，把從上述第1位置以及第2位置的進來的反射光向各自的相同的方向射出。
14.一種測量方法，其中，用第1以及第2的梯形稜鏡接收各自從被測量物體的不同面上的第1位置以及第2位置進來的反射光，再利用第1以及第2的反射稜鏡接收各自從上述第1以及第2梯形稜鏡進來的光，並且把各自的光朝同一方向射出，讓從上述第1以及第2的反射稜鏡進來的光聚集或者發散，再接收上述聚集或者發散後的光，並且把上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置的圖像轉換成電信號，根據上述的電信號把上述的第1位置以及第2位置的圖像表示在一個畫面上。
15.如權利要求14所述的測量方法，其中，上述第1以及第2的梯形稜鏡，把從上述被測量物體的上述第1位置以及第2位置進來的反射光，向各自180度相反的方向射出。
16.如權利要求14或15所述的測量方法，其中，上述第1以及第2的反射稜鏡是直角稜鏡。
全文摘要
本發明的測量裝置具有下列特徵接收各自從被測量物體的一個面上的第1位置以及第2位置進來的反射光的第1以及第2的平行稜鏡，以及聚集或者發散從上述第1以及第2的平行稜鏡進來的光的光學透鏡，以及接收來自上述光學透鏡的光並且把上述第1位置及第2位置的圖像轉換成電信號的圖像傳感器，以及根據上述電信號把上述的第1位置及第2位置的圖像表示在一個畫面上的顯示裝置。根據本發明，利用1個光學系統在1個畫面上測量互相分開的複數的位置成為可能。根據本發明的測量裝置以及測量方法，通過採用平行稜鏡，在被測量物體的正上方可以使光線相對高度方向作90度的彎曲，從而可以減小光學系統的大小、高度(工作距離)，可以使測量裝置小型化。
文檔編號G02B5/04GK1854681SQ20061007660
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月19日 優先權日2005年4月28日
發明者井上勝, 本間彰 申請人:日本發條株式會社