JP3508369B2 - 画像測定機 - Google Patents
画像測定機Info
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Description
状の測定を行なう画像測定機に関する。
えば、ステージ上に載置された被検物の像を光学系を介
して上方から捉え、捉えた像の光強度分布に応じた電気
信号を出力するCCDカメラと、CCDカメラで捉えた
撮像範囲内に設定されるエッジ検出領域である指標内に
ある被検物の輪郭形状のエッジを前記電気信号に基づく
画像処理により検出し、エッジ座標値を表す信号を出力
する画像処理手段とを備え、被検物の輪郭形状の測定を
行なうものが知られている。
測定を行なう際に、前記エッジが直前に検出された複数
の測定点のエッジ座標値に基づいて次の測定目標点を設
定し、この測定目標点に対して指標の位置と角度方向を
設定し、その指標内にある輪郭形状のエッジを検出する
ことを、輪郭形状に沿って複数の点について繰り返し行
なう。
来技術では、輪郭形状が鋭角に折れ曲がっているような
被検物を測定する場合、その測定の途中で、次の測定目
標点に対して設定した指標内に輪郭形状のエッジが存在
しなくなるために、エッジを検出することができなくな
り、それ以上測定を続けることができなくなってしまう
という問題があった。
たもので、その課題は、輪郭形状が鋭角に折れ曲がって
いるような被検物についても、全輪郭形状の自動測定が
可能な画像測定機を提供することである。
め請求項1記載の発明に係る画像測定機は、ステージ上
に載置された被検物の像を光学系を介して捉え、捉えた
像の光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像手段
と、前記撮像手段で捉えた撮像範囲内に設定されるエッ
ジ検出領域内にある被検物の輪郭形状のエッジを前記電
気信号に基づく画像処理により検出し、エッジ座標値を
表す信号を出力する画像処理手段とを備え、前記輪郭形
状の測定を行なう画像測定機において、前記撮像範囲内
での前記エッジ検出領域の位置及び方向を、入力される
指令に基づき設定する検出領域設定部と、前記輪郭形状
に沿って次の測定目標点及びこの点での前記エッジ検出
領域の方向を設定し、この設定内容を表す指令を前記設
定部へ出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、前
記測定目標点にある前記エッジ検出領域内で前記輪郭形
状のエッジが検出されないとき、前記エッジ検出領域
を、前記エッジが直前に検出された点を中心とする円弧
上で前記エッジが検出されるまで移動させるための指令
を前記設定部へ出力するように構成されていることを特
徴とする。
領域内で輪郭形状のエッジが検出されなくなると、エッ
ジ検出領域を、エッジが直前に検出された点を中心とす
る円弧上でエッジが検出されるまで移動させるので、鋭
角に折れ曲がった輪郭形状のエッジが検出される。この
後、その次の測定目標点及びこの点でのエッジ検出領域
の方向が設定され、測定が続行される。
前記制御手段は、前記エッジが検出されないとき、前記
エッジが直前に検出された点から前記測定目標点へ向か
う測定目標方向に対する前記円弧上での移動角度が徐々
に大きくなるように、前記エッジ検出領域を前記測定目
標方向の両側に交互に移動させることを特徴とする。
の測定目標点とエッジが直前に検出された点とを結ぶ測
定目標方向に対する前記円弧上での移動角度が徐々に大
きくなるように、エッジ検出領域を測定目標方向の両側
に交互に移動させるので、輪郭形状がの測定目標方向に
対してどちらの方向に鋭角に折れ曲がっている場合で
も、輪郭形状のエッジが短時間でかつ確実に検出され
る。
に基づいて説明する。
定機を示すブロック図、図2は同画像測定機を示す概略
構成図である。
に、測定機本体1と制御ユニット2とを備えている。測
定機本体1には支持体3が、制御ユニット2にはモニタ
4がそれぞれ設けられている。
上に設けられたXYステージ5と、このステージ5の上
方に位置するように支持体3の支柱部3bに支持された
撮像部6とを備えている。
する2方向(X軸及びY軸方向)に移動可能である。こ
のステージ5の上面に、二次元的な輪郭形状を有しかつ
僅かな厚みを有する被検物(例えば図3に示すような被
検物)7が載置される。被検物7は、ベース部3aに設
けられた透過照明光学系8又は撮像部6に設けられた落
射照明光学系9によって照明される(図2参照)。
入力されるステージ移動指令に基づきXYステージ5を
2方向に電動で移動させるXYステージ駆動部10と、
XYステージ5の座標を検出し、ステージ座標値を表わ
す信号を出力するステージ位置検出部11とが設けられ
ている。XYステージ駆動部10は、XYステージ5を
X軸及びY軸方向にそれぞれ駆動するX軸用モータ及び
Y軸用モータ(図示略)を有する。ステージ位置検出部
11は、XYステージ5のX軸及びY軸方向の位置をそ
れぞれ検出するX軸用エンコーダ及びY軸用エンコーダ
(図示略)を有する。
被検物7からの光を結像する結像光学系12と、この光
学系12により結像された被検物7の像を捉え(受
け)、捉えた像の光強度分布に応じた電気信号を出力す
るCCDカメラ13とが設けられている。結像光学系1
2の拡大倍率は、固定であっても、可変であってもよ
い。
CDカメラ13から出力される電気信号が入力される画
像処理部21と、輪郭形状測定部22と、指標設定部2
3と、測定条件テーブル24と、測定データテーブル2
5と、データ出力部26とを備えている。制御ユニット
2は、それぞれ図示を省略したキーボードなどの入力装
置、入力回路、出力回路、中央演算処理回路などを有す
るコンピュータで構成されている。
画素から出力される電気信号を画像処理し、捉えた被検
物7の像をモニタ4のモニタ画面4a(図4参照)上に
画像として表示させるための画像信号をモニタ4へ出力
するように構成されている。また、画像処理部21は、
指標設定部23から出力される指標位置のデータを受
け、エッジの検出領域を示す指標(エッジ検出領域)1
5をモニタ画面4a上の前記指標位置のデータに対応す
る位置及び角度方向に表示させるための信号をモニタ4
へ出力するように構成されている。さらに、画像処理部
21は、CCDカメラ13から出力される電気信号を画
像処理し、指標15内にある被検物7の輪郭形状7aの
エッジを検出し、検出したエッジ点16(図4参照)の
モニタ画面4a内での座標値(エッジ座標値)を輪郭形
状7aに沿って設定される各測定目標点(これから測定
する点)18(図3参照)について順次検出し、各エッ
ジ座標値のデータを輪郭形状測定部22へ出力するよう
に構成されている。
状7aに沿ってある間隔で(例えば一定間隔で)設定さ
れる各測定目標点18のエッジ座標値を取り込む輪郭形
状測定(スキャニング測定)を実行するように構成され
ている。輪郭形状測定部22は、輪郭形状測定を行なう
ために、指標15の移動先である次の測定目標点18
(図7参照)及びこの点での指標15の角度方向を設定
し、この測定目標点18に対応する指標15の位置及び
角度方向のデータ(設定内容)を表す指標設定指令を指
標設定部23に出力すると共に、ステージ移動指令をX
Yステージ駆動部10に出力するように構成されてい
る。
21から出力される各測定点(測定済みの点)のエッジ
座標値と、ステージ位置検出部11から出力される各測
定点でのステージ座標値とに基づき各測定点の座標値
(測定点座標値)を演算し、その演算結果を測定データ
テーブル25へ順次出力する測定点座標値演算部27を
備えている。この演算部27は、下記の式で表す演算を
行なう。
(エッジ座標値×モニタ画面補正値) ここで、モニタ画面補正値は、XYステージ5上での寸
法とモニタ画面4a上での寸法との比である。
定部22から出力される指標設定指令により指定された
モニタ画面4a上の位置及び角度方向に設定させるため
の指標位置のデータを、画像処理部21へ出力するよう
になっている。
形状7aの測定開始位置(最初の測定点)及び測定終了
位置(最後の測定点)の座標、測定開始位置での測定目
標方向、各測定目標点18の間隔(例えば一定間隔で、
図10に示す測定ピッチP)をそれぞれ表すデータなど
を含む測定条件が予めキーボードなどにより入力されて
記憶されている。
部22から出力される各測定点の座標値(測定点座標
値)のデータを格納する。
ータテーブル25に格納された測定データ(全測定点の
座標値)を表示又は印刷して出力するためのものであ
る。
すように次の測定目標点18にある指標15内に輪郭形
状7aが存在しないために、画像処理部21において輪
郭形状7aのエッジが検出されないとき(エッジ未検出
のエラーが発生したとき)、指標15を、エッジが直前
に検出された点(図8、10及び11に示す直前測定点
17a)を中心とする円弧(図10に示す測定ピッチP
の半径を有する円弧)上でエッジが検出されるまで移動
させるための指標設定指令を指標設定部23へ出力する
ように構成されている。
ジが検出されないとき、直前にエッジが検出された直前
測定点17aの前にエッジが検出された前々測定点17
bから直前測定点17aへ向かう測定目標方向30(図
10参照)に対する前記円弧上での移動角度(前記直前
測定点7aを中心とする回転角度)が徐々に(この実施
形態では30°ずつ)大きくなるように、指標15を測
定目標方向30の両側に交互に移動させるように構成さ
れている。
される輪郭形状測定処理を図5、図6のフローチャート
及び図7〜図11に基づいて説明する。図7〜図11に
おいて、黒丸の点は測定が終了した測定点を、白丸の点
は測定目標点をそれぞれ示している。
と、ステップ101で、予め設定された測定開始位置と
測定終了位置の座標値をそれぞれ測定条件テーブル24
から取り込む。
で取り込んだ測定開始位置を、最初の測定目標点に設定
する。
上の測定目標点(ここではステップ102で設定された
最初の測定目標点)に指標15がくるように指標15を
移動させる。このとき、モニタ画面4a上において指標
15が最初の測定目標点に表示される。
る輪郭形状7aのエッジ点座標(ここでは最初の測定目
標点のエッジ点座標)を取り込む。すなわち、画像処理
部21から出力される最初の測定目標点のエッジ座標値
を取り込む。
においてエッジ未検出のエラーが発生したか否かを判定
する。このステップ105では、画像処理部21におい
て輪郭形状17aのエッジが検出されたか否かを、ステ
ップ104においてエッジ点座標を取り込めたか否かに
よって判定する。エッジ点座標を取り込めなかった場
合、画像処理部21においてエッジ未検出のエラーが発
生した(エッジが検出されなかった)と判定する。すな
わち、図7に示すように測定目標点18にある指標15
内に輪郭形状7aが存在しており、画像処理部21にお
いてエッジを検出できる場合には、ステップ105の判
定結果がNoになってステップ106へ進む。一方、図
8に示すように測定目標点18にある指標15内に輪郭
形状7aが存在しておらず、画像処理部21においてエ
ッジを検出できない場合には、ステップ105の判定結
果がYesになってステップ109へ進む。この時点で
は、指標15は輪郭形状17a上の最初の測定目標点に
あり、ステップ104においてエッジ点座標を取り込ん
でいるので、ステップ105の判定結果がNoになって
ステップ106へ進む。
11から出力されるステージ座標値と、ステップ104
で取り込んだエッジ座標値とに基づき指標15内にある
測定点の座標値(測定点座標値:ここでは最初の測定目
標点の座標値)を演算する。すなわち、測定点座標値演
算部27で上記式の演算を行なう。
で演算した最初の測定点の測定点座標値を測定データテ
ーブル25へ出力して保存する(格納する)。
を設定する。すなわち、直前にエッジが検出された直前
測定点(ここでは、最初の測定目標点)を含む複数の測
定点のエッジ座標値から次の測定目標点18とこの点で
の指標15の角度方向とを設定する。
方法としては、例えば次のような方法がある。図10に
示すように直前にエッジが検出された直前測定点17a
の前にエッジが検出された前々測定点17bから直前測
定点17aへ向かう方向を測定目標方向30とし、測定
目標点18を測定目標方向30に直前測定点17aから
測定ピッチPだけ離れた位置に設定する。
方法として、直前測定点を含む複数個の測定点のエッジ
座標値に基づき、円弧補間やスプライン補間などを用い
て予想輪郭形状を作り、この予想輪郭形状上で直前測定
点17aから測定ピッチPだけ離れた位置に測定目標点
18を設定する方法を用いてもよい。
の角度方向は、測定目標方向30に対して垂直となる向
きに設定する。
おいて次の測定目標点18とこの点での指標15の角度
方向とを設定する。ここでは、直前測定点17aは最初
の測定目標点であり、前記前々測定点17bは存在しな
い。そのため、ステップ108において次の測定目標点
(2番目の測定目標点)18とこの点での指標15の角
度方向とを設定するために、最初の測定目標点(測定開
始位置)での測定目標方向を示すデータが測定条件テー
ブル24に予め記憶されている。このデータを使って2
番目の測定目標点18と指標15の角度方向とがステッ
プ108で設定される。
目標点18とこの点での指標15の角度方向とを設定し
た後、ステップ110へ進む。
したか否かを判定する。すなわち、ステップ108で設
定した次の測定目標点の座標がステップ101で取り込
んだ測定終了位置の座標値(最後の測定目標点の座標
値)を越えたか否かを判定する。ここでは、ステップ1
08で設定した次の測定目標点は2番目の測定目標点で
あるので、ステップ110の判定結果はNoになり、ス
テップ103に戻る。
プ105に進み、このステップ105の判定結果がNo
であれば、ステップ106〜108を実行してステップ
110に進む。このステップ110の判定結果がNoで
あれば、ステップ103に戻る。
ップ110の判定結果が共にNoである間、ステップ1
03〜108及びステップ110を繰り返し実行するこ
とにより、被検物7の輪郭形状7aに沿って一定間隔で
指標15を移動させながら測定を行ない、各測定点の測
定点座標値を演算し、その演算結果を測定データテーブ
ル25に順次格納する。
と、すなわち図8に示すように測定目標点18にある指
標15内に輪郭形状7aが存在しておらず、画像処理部
21においてエッジを検出できなくなると、ステップ1
09へ進む。
検出対応の測定目標点設定処理」を実行する。
できたか否か、すなわちステップ105の前回の判定結
果がNoであったか否かを判定する。このとき、ステッ
プ105の前回の判定結果はNoであったので、ステッ
プ201の判定結果がYesになり、ステップ202に
進む。
0°に設定し、ステップ203に進む。
(ステップ108で設定した測定目標点)をステップ2
02で設定した回転角度だけ回転させた点を測定目標点
とする。すなわち、図11に示すように、直前測定点1
7aを中心として測定目標方向(元の測定目標方向)3
0をステップ202で設定した回転角度(+30°)だ
け回転させ、この回転させた測定目標方向301 より上
記ステップ108と同様に測定目標点181 とこの点で
の指標15の角度方向とを設定する。このようにしてス
テップ203において測定目標点を新たに設定する。
ステップ103に戻り、ステップ103〜105を実行
する。
定目標点181 によってもエッジ未検出のエラーが発生
する場合には、ステップ105の判定結果がYesにな
ってステップ109の処理を再び実行する。
ジが検出できなかったので、すなわちステップ105の
前回の判定結果はYesであったので、判定結果がNo
になり、ステップ204に進む。
が+30°か否かを判定する。前回設定された回転角度
は+30°であったので、ステップ204の判定結果は
Yesになり、ステップ205に進むこのステップ20
5では、回転角度をー30°に設定し、ステップ203
に進む。
す直前測定点17aを中心として元の測定目標方向30
をステップ205で設定した回転角度(ー30°)だけ
回転させ、この回転させた測定目標方向302 より、上
記ステップ108と同様に、測定目標点182 とこの点
での指標15の角度方向とを新たに設定する。
り、ステップ103〜105を実行する。
もエッジ未検出のエラーが発生する場合には、ステップ
105の判定結果がNoになるまで、すなわちエッジが
検出されるまで、ステップ109の処理及びステップ1
03、104を繰り返し実行する。
2 によってもエッジ未検出のエラーが発生する場合に
は、上記と同様に図6のステップ201、204、及び
206〜217を順に実行することにより、図11に示
す直前測定点17aを中心として元の測定目標方向30
を+60°、ー60°、+90°、ー90°、+120
°及びー120°の順で回転させ、回転させた各測定目
標方向303 〜308 より測定目標点183 〜188 と
この点での指標15の角度方向とをそれぞれ新たに設定
し、この設定後図5のステップ103にそれぞれ戻る。
方向30をー120°回転させた測定目標方向301 よ
り設定した測定目標点)188 によってもエッジ未検出
のエラーが発生する場合には、ステップ218に進む。
判定し、必要なエラー処理を行ない、測定を終了する。
測定目標点181 〜188 を順次設定して測定を繰り返
す(ステップ103及び104を繰り返す)過程で、例
えば新たに設定した測定目標点183 (元の測定目標方
向30を+30°回転させた測定目標方向303 より設
定した測定目標点)によってエッジが検出できた場合に
は、ステップ105の判定結果がNoになり、ステップ
106へ進み、測定が続行される。
プ110の判定結果が共にNoである間、ステップ10
3〜108及びステップ110を繰り返し実行すること
により、被検物7の輪郭形状7aに沿って一定間隔で指
標15を移動させながら測定を行ない、各測定点の測定
点座標値を演算し、その演算結果を測定データテーブル
25に順次格納する。
と、すなわち、ステップ108で設定した次の測定目標
点の座標がステップ101で取り込んだ測定終了位置の
座標値(最後の測定目標点の座標値)を越えると、被検
物7の全ての輪郭形状7aの測定が終了したことになる
ので、図5の処理を終了する。
定中に次の測定目標点18にある指標15内で輪郭形状
7aのエッジが検出されなくなると、エッジが検出され
るまで、図6に示す「未検出対応の測定目標点設定処
理」によって新たな測定目標点181 〜188 を順次設
定することにより、指標15を図11に示す直前測定点
17aを中心とする円弧上で移動させるので、鋭角に折
れ曲がった輪郭形状7aのエッジが検出される。この
後、次の測定目標点18及びこの点での指標15の方向
を設定しながら、測定が続行される。したがって、輪郭
形状7aが鋭角に折れ曲がっているような被検物につい
ても、全輪郭形状の自動測定が可能になる。
エッジが検出されなくなると、図6に示す「未検出対応
の測定目標点設定処理」によって、直前測定点17aを
中心として元の測定目標方向30を+30°、ー30
°、+60°、ー60°、+90°、ー90°、+12
0°及びー120°の順で回転させ、回転させた各測定
目標方向301 〜308 より測定目標点181 〜188
とこの点での指標15の角度方向とをそれぞれ新たに設
定する。すなわち、前々測定点17bから直前測定点1
7aへ向かう元の測定目標方向30(直前測定点17a
から次の測定目標点18へ向かう測定目標方向)に対す
る前記円弧上での指標15の移動角度が徐々に大きくな
るように、指標15を元の測定目標方向30の両側に交
互に移動させるので、輪郭形状7aが元の測定目標方向
30に対してどちらの方向に鋭角に折れ曲がっている場
合でも、輪郭形状7aのエッジが短時間でかつ確実に検
出される。
両側に交互に移動させることにより、エッジがまだ検出
されていない輪郭形状のエッジが、すでにエッジが検出
された輪郭形状のエッジよりも必ず先に検出されるの
で、エッジが検出された点が測定済みの点であるか否か
の面倒な判定を行なう必要がない。すなわち、データが
戻っているか否かを複雑な処理によってチェックする必
要がない。
する前記円弧上での指標15の移動角度が徐々に大きく
なるように、指標15を元の測定目標方向30の一方の
側において移動させるように構成してもよい。例えば、
元の測定目標方向30を直前測定点17aを中心として
+30°、+60°、+90°、+120°の順で回転
させように構成してもよい。
7aを中心として元の測定目標方向30を30°ずつ回
転させているが、指標15や測定ピッチP(図10参
照)の大きさにより回転角度を30°より大きい角度又
はそれより小さい角度にしてもよい。回転角度を30°
より小さい角度にすることにより、鋭角に折れ曲がって
いる輪郭形状に対してより確実にエッジを検出すること
ができる。
明に係る画像測定機によれば、測定中に次の測定目標点
にあるエッジ検出領域内で輪郭形状のエッジが検出され
なくなると、エッジ検出領域を、エッジが直前に検出さ
れた点を中心とする円弧上でエッジが検出されるまで移
動させるので、鋭角に折れ曲がった輪郭形状のエッジが
検出される。この後、その次の測定目標点及びこの点で
のエッジ検出領域の方向が設定され、測定が続行され
る。したがって、輪郭形状が鋭角に折れ曲がっているよ
うな被検物についても、全輪郭形状の自動測定を行なう
ことができる。
れば、測定中にエッジが検出されなくなると、次の測定
目標点とエッジが直前に検出された点とを結ぶ測定目標
方向に対する前記円弧上での移動角度が徐々に大きくな
るように、エッジ検出領域を測定目標方向の両側に交互
に移動させるので、輪郭形状がの測定目標方向に対して
どちらの方向に鋭角に折れ曲がっている場合でも、輪郭
形状のエッジを短時間でかつ確実に検出することができ
る。
の概略構成を示すブロック図である。
図である。
る被検物を示す平面図である。
るモニタのモニタ画面を示す平面図である。
すフローチャートである。
トである。
を示す動作説明図である。
態を示す動作説明図である。
ジ検出可能な位置に移動した状態を示す動作説明図であ
る。
法を説明するための図である。
えていく方法を説明するための図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ステージ上に載置された被検物の像を光
学系を介して捉え、捉えた像の光強度分布に応じた電気
信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段で捉えた撮像
範囲内に設定されるエッジ検出領域内にある被検物の輪
郭形状のエッジを前記電気信号に基づく画像処理により
検出し、エッジ座標値を表す信号を出力する画像処理手
段とを備え、前記輪郭形状の測定を行なう画像測定機に
おいて、 前記撮像範囲内での前記エッジ検出領域の位置及び方向
を、入力される指令に基づき設定する検出領域設定部
と、 前記輪郭形状に沿って次の測定目標点及びこの点での前
記エッジ検出領域の方向を設定し、この設定内容を表す
指令を前記設定部へ出力する制御手段とを備え、 前記
制御手段は、前記測定目標点にある前記エッジ検出領域
内で前記輪郭形状のエッジが検出されないとき、前記エ
ッジ検出領域を、前記エッジが直前に検出された点を中
心とする円弧上で前記エッジが検出されるまで移動させ
るための指令を前記設定部へ出力するように構成されて
いることを特徴とする画像測定機。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記エッジが検出され
ないとき、前記エッジが直前に検出された点から前記測
定目標点へ向かう測定目標方向に対する前記円弧上での
移動角度が徐々に大きくなるように、前記エッジ検出領
域を前記測定目標方向の両側に交互に移動させることを
特徴とする請求項1記載の画像測定機。
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JP02999496A JP3508369B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 画像測定機 |
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JP02999496A JP3508369B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 画像測定機 |
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1996
- 1996-01-23 JP JP02999496A patent/JP3508369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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