JP6234274B2 - 内面形状計測方法および装置 - Google Patents
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Description
る内面形状計測装置を、レーザを発射する光源部と、この光源部から発射されたレーザを
リング状に広げて試料に形成された穴部の内面に照射する光照射部と、この光照射部によ
りリング状に広げたレーザが照射された穴部の内面からの反射光を検出して穴部の内面の
像を撮像する撮像部と、この撮像部で撮像して得た穴部の内面の画像を処理する画像処理
部と、この画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、光源と光照射部と撮像部とを
内部に収納する光学的に透明な透明管と、この透明管を載置して少なくとも一軸方向に移
動可能なステージ部とを備えて構成し、光源部は、レーザを発射するレーザ光源と、このレーザ光源から発射されたレーザを導光する光ファイバと、ボアスコープとを有し、ボアスコープを透明管の内部に収納し、レーザ光源と光ファイバとを透明管の外部に設置して構成され、透明管を透過して穴部の内面に照射するレーザ又は穴部の内面で反射されて透明管を透過した光の偏光の状態を制御する偏光状態制御特性を透明管に付与したことを特徴とする。
ング状の光が照射された穴部の内面を撮像する撮像センサの各構成要素を収納する筒状の透明管を備えて試料に掲載された穴部の内面形状を計測する装置において、筒状の透明管の内壁面で発生する反射光により画像にゴーストが発生するのを抑制する対策を施して、環状の光が照射された試料の内面で反射した光を高感度に検出し、試料の内面の正確な形状計測を行うことができるようにしたものである。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
図4は、本実施例における内面形状計測装置200の概略の構成を示す図である。実施例1において、図1で説明した内面形状計測装置100と共通する部品には、同じ番号を付した。また、図1に示したステージ110、表示画面106、及び制御・データ処理部107は、表示を省略している。図4に示した内面形状計測装置200の構成において、光源102、コーンミラー103、カメラ101、レンズ1011、透明管105、および偏光子104、及びP偏光成分のみを通過させる偏光子の機能を有するフィルム104は図3と同様の構成である。
図5Aは、本実施例の内面形状計測装置300の概略の構成を示す図である。図1で説明した実施例1における内面形状計測装置100と共通する部品には、同じ番号を付した。また、図1に示したステージ110、表示画面106、及び制御・データ処理部107は、表示を省略している。図5Aにおいて、光源102、コーンミラー103、カメラ101は、実施例1で説明した図1に示したのと同様の構成である。
図6Aは、本実施例の内面形状計測装置400の概略の構成を示す図である。図1で説明した実施例1における内面形状計測装置100と共通する部品には、同じ番号を付した。また、図1に示したステージ110、表示画面106、及び制御・データ処理部107は、表示を省略している。図5Aにおいて、光源102、コーンミラー103、カメラ101は、実施例1で説明した図1に示したのと同様の構成である。
図7Aは、本実施例の内面形状計測装置500の概略の構成を示す図である。図1で説明した実施例1における内面形状計測装置100と共通する部品には、同じ番号を付した。また、図1に示したステージ110は、表示を省略している。
図8Aは、本実施例の内面形状計測装置600の概略の構成を示す図である。実施例5における図7Aで説明した内面形状計測装置500との相違点を説明する。図8Aに示した構成において、図1に示した構成及び図7Aに示した構成と共通するものについては、同じ番号を付してある。
図9Aは、本実施例の内面形状計測装置700の概略の構成を示す図である。実施例6における図8Aで説明した内面形状計測装置600との相違点を説明する。図9Aに示した構成において、図1に示した構成及び図8Aに示した構成と共通するものについては、同じ番号を付してある。
Claims (14)
- 試料に形成された穴部の内面の形状を計測する装置であって、
レーザを発射する光源部と、
該光源部から発射されたレーザをリング状に広げて試料に形成された穴部の内面に照射
する光照射部と、
該光照射部により前記リング状に広げたレーザが照射された前記穴部の内面からの反射
光を検出して前記穴部の内面の像を撮像する撮像部と、
該撮像部で撮像して得た前記穴部の内面の画像を処理する画像処理部と、
該画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、
前記光源部と前記光照射部と前記撮像部とを内部に収納する光学的に透明な透明管と、
該透明管を載置して少なくとも一軸方向に移動可能なステージ部と
を備えて、前記光源部は、前記レーザを発射するレーザ光源と、該レーザ光源から発射されたレーザを導光する光ファイバと、ボアスコープとを有し、前記ボアスコープを前記透明管の内部に収納し、前記レーザ光源と前記光ファイバとを前記透明管の外部に設置して構成され、前記透明管を透過して前記穴部の内面に照射するレーザ又は前記穴部の内面で反射されて前記透明管を透過した光の偏光の状態を制御する偏光状態制御特性を前記透明管に付与したことを特徴とする内面形状計測装置。 - 請求項1記載の内面形状計測装置であって、前記穴部の内面に照射するレーザ又は前記穴部の内面で反射された光の偏光の状態を制御する偏光状態制御特性を付与することを、前記透明管に偏光子の機能を有する膜を貼り付けることにより付与することを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項1又は2に記載の内面形状計測装置であって、前記光照射部はλ/4板を有し、前記光源部から発射されたレーザの偏光の状態を、前記λ/4板を透過させることにより円偏光にし、該円偏光にしたレーザを前記リング状に広げて前記試料に形成された穴部の内面に照射することを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項1又は2に記載の内面形状計測装置であって、前記光照射部は前記光源部から発射されたレーザの偏光の状態をラジアル偏光にするラジアル偏光部を有し、前記光源部から発射されたレーザの偏光の状態を、前記ラジアル偏光部を透過させることによりラジアル偏光にし、該ラジアル偏光にしたレーザを前記リング状に広げて前記試料に形成された穴部の内面に照射することを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項1又は2に記載の内面形状計測装置であって、前記撮像部はカメラとラジアル偏光部を有し、前記試料に形成された穴部の内面で反射されて前記偏光状態制御特性を付与した前記透明管を透過した反射光のうち前記ラジアル偏光部を透過した反射光による像を前記カメラで撮像することを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項1記載の内面形状計測装置であって、前記光源部は入力したレーザを円偏光にして出射する偏波コントローラを更に備え、前記光ファイバは、前記レーザ光源から発射されたレーザを前記偏波コントローラに導光する第1の光ファイバと、該偏波コントローラで円偏光にしたレーザを前記光照射部に導光する第2の光ファイバとを有することを特徴とする内面形状計測装置。
- リング状に広げたレーザを透明管を介して試料に形成された穴部の内面に照射し、
前記リング状に広げたレーザが照射された前記穴部の内面からの反射光による前記穴部の内面の像を前記透明管を介して撮像し、
該撮像して得た前記穴部の内面の画像に対して前記透明管の内面で反射した光により発生するゴースト成分を除去し、
該ゴースト成分を除去した画像を処理して前記穴部の内面を計測する
ことを特徴とする内面形状計測方法。 - 請求項7に記載の内面形状計測方法であって、前記透明管は該透明管を透過する光の偏光状態を制御する特性が部分的に付与されており、前記リング状に広げたレーザを前記透明管を介して前記穴部の内面に照射するときに、前記リング状に広げたレーザを前記透明管の前記偏光状態を制御する特性が付与された部分を透過させて前記穴部の内面に照射する、または、前記穴部の内面からの反射光による前記穴部の内面の像を前記透明管を介して撮像するときに、前記穴部の内面からの反射光を前記透明管の前記偏光状態を制御する特性が付与された部分を透過させて前記穴部の内面の像を撮像することを特徴とする内面形状計測方法。
- 請求項7又は8に記載の内面形状計測方法であって、前記透明管の内面で反射した
光により発生するゴースト成分の発生位置を前記穴部の径の情報と前記透明管の直径の情報とを用いて幾何学的に算出して求め、該幾何学的に算出して求めたゴースト成分の発生位置の画像情報から前記透明管の内面で反射した光により発生するゴースト成分を求め、該求めたゴースト成分を差し引いた情報を前記穴部の内面の画像情報として処理することを特徴とする内面形状計測方法。 - 請求項7又は8又は9の何れかに記載の内面形状計測方法であって、前記リング状に広げたレーザを前記透明管を介して前記試料に形成された穴部の内面に照射することを、前記透明管の外部に設置したレーザ光源から発射したレーザを光ファイバで前記透明管の内部に設置したボアスコープに導光し、前記導光したレーザを前記ボアスコープでリング状に広げて前記試料に形成された穴部の内面に照射することを特徴とする内面形状計測方法。
- 試料に形成された穴部の内面の形状を計測する装置であって、
レーザを発射する光源部と、
該光源部から発射されたレーザをリング状に広げて試料に形成された穴部の内面に照射する光照射部と、
該光照射部により前記リング状に広げたレーザが照射された前記穴部の内面からの反射光を検出して前記穴部の内面の像を撮像する撮像部と、
該撮像部で撮像して得た前記穴部の内面の画像を処理する画像処理部と、
該画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、
前記光源部と前記光照射部と前記撮像部とを内部に収納する光学的に透明な透明管と、
該透明管を載置して少なくとも一軸方向に移動可能なステージ部と
を備え、
前記画像処理部は、前記撮像部で撮像して得た前記穴部の内面の画像に対して前記透明管の内面で反射した光により発生するゴースト成分を除去するゴースト成分除去部と、前記ゴースト成分除去部でゴースト成分を除去した画像を処理して前記穴部の内面を計測する計測部とを備えることを特徴とする内面形状計測装置。 - 請求項11に記載の内面形状計測装置であって、前記透明管は該透明管を透過する光の偏光状態を制御する特性が部分的に付与されており、前記光照射部により前記リング状に広げたレーザを前記透明管を介して前記穴部の内面に照射するときに、前記リング状に広げたレーザを前記透明管の前記偏光状態を制御する特性が付与された部分を透過させて前記穴部の内面に照射する、または、前記穴部の内面からの反射光による前記穴部の内面の像を前記透明管を介して前記撮像部で撮像するときに、前記穴部の内面からの反射光を前記透明管の前記偏光状態を制御する特性が付与された部分を透過させて前記穴部の内面の像を撮像することを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項11又は12に記載の内面形状計測装置であって、前記画像処理部は、前記透明管の内面で反射した光により発生するゴースト成分の発生位置を前記穴部の径の情報と前記透明管の直径の情報とを用いて幾何学的に算出して求めるゴースト成分発生位置算出部と、前記ゴースト成分発生位置算出部で幾何学的に算出して求めたゴースト成分の発生位置の画像情報から前記透明管の内面で反射した光により発生するゴースト成分を求めるゴースト成分算出部と、前記ゴースト成分算出部で求めたゴースト成分を差し引いた情報を前記穴部の内面の画像情報として処理する処理部とを備えたことを特徴とする内面形状計測装置。
- 請求項11又は12又は13の何れかに記載の内面形状計測装置であって、前記光源部は、レーザを発射するレーザ光源と、該レーザ光源から発射されたレーザを導光する光ファイバと、ボアスコープとを有し、前記ボアスコープを前記透明管の内部に収納し、前記レーザ光源と前記光ファイバとを前記透明管の外部に設置したことを特徴とする内面形状計測装置。
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