JPH10206130A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH10206130A JPH10206130A JP2334197A JP2334197A JPH10206130A JP H10206130 A JPH10206130 A JP H10206130A JP 2334197 A JP2334197 A JP 2334197A JP 2334197 A JP2334197 A JP 2334197A JP H10206130 A JPH10206130 A JP H10206130A
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- moiré
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 格子状の被測定パターンを、格子状のピクセ
ルパターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように
構成された表面形状測定装置において、両パターンをＣ
ＣＤカメラの光軸回り方向に所定角度ずらすことによ
り、測定精度低下の原因となる疑似モアレ縞の発生を防
止する。 【構成】 ＣＣＤカメラ１８を、そのピクセルパターン
がモアレ格子１４のパターンに対して直角平行な位置関
係となる角度位置から、その光軸Ａｘ回りに４５°回転
させた状態で、モアレ縞の観察測定を行うようにする。
これにより、ピクセルパターンとモアレ格子１４のパタ
ーンとにより、本来のモアレ縞の解析等に支障を来たす
ような疑似モアレ縞が発生しないようにする。
ルパターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように
構成された表面形状測定装置において、両パターンをＣ
ＣＤカメラの光軸回り方向に所定角度ずらすことによ
り、測定精度低下の原因となる疑似モアレ縞の発生を防
止する。 【構成】 ＣＣＤカメラ１８を、そのピクセルパターン
がモアレ格子１４のパターンに対して直角平行な位置関
係となる角度位置から、その光軸Ａｘ回りに４５°回転
させた状態で、モアレ縞の観察測定を行うようにする。
これにより、ピクセルパターンとモアレ格子１４のパタ
ーンとにより、本来のモアレ縞の解析等に支障を来たす
ような疑似モアレ縞が発生しないようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモアレ装置
等のようなＣＣＤカメラを用いた表面形状測定装置に関
するものである。
等のようなＣＣＤカメラを用いた表面形状測定装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被検体の表面形状を測定する
装置として、次のようなモアレ装置が知られている。す
なわち、被検体の表面近傍にモアレ格子を配置した状態
で該モアレ格子に光を照射する光源を配置するととも
に、その光源とは角度の異なる方向からＣＣＤカメラに
より上記被検体を上記格子を通して撮像するように構成
されたモアレ装置が知られている。このモアレ装置にお
いては、上記モアレ格子の像と共に、上記被検体の表面
に写った該モアレ格子の影もＣＣＤカメラにより撮像さ
れることとなるが、その際、上記モアレ格子の像と影の
像とにより発生するモアレ縞を解析することにより、上
記被検体の平坦度を測定するようになっている。
装置として、次のようなモアレ装置が知られている。す
なわち、被検体の表面近傍にモアレ格子を配置した状態
で該モアレ格子に光を照射する光源を配置するととも
に、その光源とは角度の異なる方向からＣＣＤカメラに
より上記被検体を上記格子を通して撮像するように構成
されたモアレ装置が知られている。このモアレ装置にお
いては、上記モアレ格子の像と共に、上記被検体の表面
に写った該モアレ格子の影もＣＣＤカメラにより撮像さ
れることとなるが、その際、上記モアレ格子の像と影の
像とにより発生するモアレ縞を解析することにより、上
記被検体の平坦度を測定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＣＣＤカメラを用いたモアレ装置においては次のよ
うな問題がある。
うなＣＣＤカメラを用いたモアレ装置においては次のよ
うな問題がある。
【０００４】すなわち、上記ＣＣＤカメラは、通常その
ピクセルが格子状のパターンで配置されている。このた
め、このピクセルパターンと上記モアレ格子の像あるい
はその影のパターンの像とにより、上記モアレ縞とは異
なるモアレ縞（以下「疑似モアレ縞」という。）が形成
されることがある。そして、このような本来意図しない
疑似モアレ縞が形成されてしまうと、モアレ縞解析を精
度良く行うことができなくなるという問題がある。
ピクセルが格子状のパターンで配置されている。このた
め、このピクセルパターンと上記モアレ格子の像あるい
はその影のパターンの像とにより、上記モアレ縞とは異
なるモアレ縞（以下「疑似モアレ縞」という。）が形成
されることがある。そして、このような本来意図しない
疑似モアレ縞が形成されてしまうと、モアレ縞解析を精
度良く行うことができなくなるという問題がある。
【０００５】このような問題は、モアレ装置に限らず、
格子状の被測定パターンを上記のようなＣＣＤカメラに
より測定する表面形状測定装置一般において、起こり得
る問題である。
格子状の被測定パターンを上記のようなＣＣＤカメラに
より測定する表面形状測定装置一般において、起こり得
る問題である。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、格子状の被測定パターンを、格子状のピクセルパ
ターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように構成
された表面形状測定装置において、測定精度低下の原因
となる疑似モアレ縞の発生を防止することができる表面
形状測定装置を提供すること目的とするものである。
ので、格子状の被測定パターンを、格子状のピクセルパ
ターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように構成
された表面形状測定装置において、測定精度低下の原因
となる疑似モアレ縞の発生を防止することができる表面
形状測定装置を提供すること目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の表面形状測定装
置は、格子状の被測定パターンを、格子状のピクセルパ
ターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように構成
された表面形状測定装置において、前記ＣＣＤカメラ
が、該ＣＣＤカメラのピクセルパターンを前記被測定パ
ターンに対して該ＣＣＤカメラの光軸回り方向に所定角
度ずらすようにして設けられていることを特徴とするも
のである。
置は、格子状の被測定パターンを、格子状のピクセルパ
ターンを有するＣＣＤカメラにより測定するように構成
された表面形状測定装置において、前記ＣＣＤカメラ
が、該ＣＣＤカメラのピクセルパターンを前記被測定パ
ターンに対して該ＣＣＤカメラの光軸回り方向に所定角
度ずらすようにして設けられていることを特徴とするも
のである。
【０００８】本来のモアレ縞の解析等に支障を来たすよ
うな疑似モアレ縞が現れるのは、ピクセルパターンと被
測定パターンとが直角平行な位置関係またはこれに近い
位置関係で配置されているときに顕著に観察されること
から、本発明のように、両パターンをＣＣＤカメラの光
軸回り方向に所定角度ずらすことにより、有害な疑似モ
アレ縞発生を防止することができる。
うな疑似モアレ縞が現れるのは、ピクセルパターンと被
測定パターンとが直角平行な位置関係またはこれに近い
位置関係で配置されているときに顕著に観察されること
から、本発明のように、両パターンをＣＣＤカメラの光
軸回り方向に所定角度ずらすことにより、有害な疑似モ
アレ縞発生を防止することができる。
【０００９】上記「被測定パターン」の具体的構成は特
に限定されるものではないが、モアレ装置においては、
疑似モアレ縞と峻別してモアレ縞解析を行う必要がある
ことから、上記「被測定パターン」が、被検体の表面近
傍に配置されたモアレ格子のパターンである場合には、
本発明の構成を採用することが特に効果的である。
に限定されるものではないが、モアレ装置においては、
疑似モアレ縞と峻別してモアレ縞解析を行う必要がある
ことから、上記「被測定パターン」が、被検体の表面近
傍に配置されたモアレ格子のパターンである場合には、
本発明の構成を採用することが特に効果的である。
【００１０】上記「ＣＣＤカメラ」は、上記のように所
定角度ずれた角度位置（以下「回転位置」という。）に
固定された構成としてもよいが、該ＣＣＤカメラを上記
光軸回りに回動可能な構成として、上記回転位置と、ピ
クセルパターンと被測定パターンとが光軸回り方向に関
して一致する角度位置（以下「基準位置」という。）と
を選択的に採り得るようにすることが、以下の理由から
好ましい。
定角度ずれた角度位置（以下「回転位置」という。）に
固定された構成としてもよいが、該ＣＣＤカメラを上記
光軸回りに回動可能な構成として、上記回転位置と、ピ
クセルパターンと被測定パターンとが光軸回り方向に関
して一致する角度位置（以下「基準位置」という。）と
を選択的に採り得るようにすることが、以下の理由から
好ましい。
【００１１】すなわち、一般にＣＣＤは矩形の外形形状
を有しているが、上記被測定パターンも矩形の外形形状
を有している場合が多い（例えばモアレ格子のパターン
の場合等）。このような場合、上記回転位置にＣＣＤカ
メラをセッティングすると、撮像範囲内に上記被測定パ
ターンを納めにくくなり、また撮像データの処理を行い
にくくなる。その点、上記回転位置と上記基準位置とを
選択的に採り得るようにし、発生する疑似モアレ縞が測
定結果に影響をおよぼすおそれがない測定条件において
は上記基準位置で測定を行うようにすれば、効率よく測
定を行うことができる。
を有しているが、上記被測定パターンも矩形の外形形状
を有している場合が多い（例えばモアレ格子のパターン
の場合等）。このような場合、上記回転位置にＣＣＤカ
メラをセッティングすると、撮像範囲内に上記被測定パ
ターンを納めにくくなり、また撮像データの処理を行い
にくくなる。その点、上記回転位置と上記基準位置とを
選択的に採り得るようにし、発生する疑似モアレ縞が測
定結果に影響をおよぼすおそれがない測定条件において
は上記基準位置で測定を行うようにすれば、効率よく測
定を行うことができる。
【００１２】その際、上記被検体を支持する被検体支持
部材を、上記ＣＣＤカメラの回動と連動して上記光軸回
りに回動する構成とすれば、上記回転位置にＣＣＤカメ
ラをセッティングした場合においても、撮像範囲と被検
体の外形形状とを常に最適な位置関係に設定することが
可能となり、これにより効率よく測定を行うことができ
る。
部材を、上記ＣＣＤカメラの回動と連動して上記光軸回
りに回動する構成とすれば、上記回転位置にＣＣＤカメ
ラをセッティングした場合においても、撮像範囲と被検
体の外形形状とを常に最適な位置関係に設定することが
可能となり、これにより効率よく測定を行うことができ
る。
【００１３】本発明において、上記「所定角度」の具体
的な値は、有害な疑似モアレ縞発生を防止可能な角度範
囲内の値であれば特に限定されるものではないが、ピク
セルパターンと被測定パターンとが直角平行な位置関係
から最も離れた位置関係となる略４５°（４０〜５０°
程度）に設定することが好ましい。
的な値は、有害な疑似モアレ縞発生を防止可能な角度範
囲内の値であれば特に限定されるものではないが、ピク
セルパターンと被測定パターンとが直角平行な位置関係
から最も離れた位置関係となる略４５°（４０〜５０°
程度）に設定することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る表
面形状測定装置を示す概要図である。この表面形状測定
装置１０は、モアレ装置であって、被検体２を水平に載
置支持する被検体支持機構１２と、この被検体支持機構
１２の上方において水平方向に延びるように設けられた
モアレ格子１４と、このモアレ格子１４の斜め上方に設
けられ、該モアレ格子１４に光を照射する光源１６と、
モアレ格子１４の真上に設けられ、該モアレ格子１４お
よび被検体２を撮像するＣＣＤカメラ１８と、このＣＣ
Ｄカメラ１８を支持するカメラ支持機構２０と、ドライ
バ２２とを備えてなっている。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る表
面形状測定装置を示す概要図である。この表面形状測定
装置１０は、モアレ装置であって、被検体２を水平に載
置支持する被検体支持機構１２と、この被検体支持機構
１２の上方において水平方向に延びるように設けられた
モアレ格子１４と、このモアレ格子１４の斜め上方に設
けられ、該モアレ格子１４に光を照射する光源１６と、
モアレ格子１４の真上に設けられ、該モアレ格子１４お
よび被検体２を撮像するＣＣＤカメラ１８と、このＣＣ
Ｄカメラ１８を支持するカメラ支持機構２０と、ドライ
バ２２とを備えてなっている。
【００１５】上記ＣＣＤカメラ１８は、その光軸Ａｘが
モアレ格子１４に対して垂直方向に延びるように配置さ
れ、かつ、その光軸Ａｘ回りに回動可能に上記カメラ支
持機構２０に取り付けられている。一方、上記被検体支
持機構１２は、被検体支持台１２Ａと、この被検体支持
台１２Ａを上記光軸Ａｘと同軸の軸線回りに回動可能に
支持する回動支持機構１２Ｂとを備えてなっている。そ
して、これらカメラ支持機構２０および回動支持機構１
２Ｂは、上記ドライバ２２の駆動により連動して上記光
軸Ａｘ回りに回動するようになっている。
モアレ格子１４に対して垂直方向に延びるように配置さ
れ、かつ、その光軸Ａｘ回りに回動可能に上記カメラ支
持機構２０に取り付けられている。一方、上記被検体支
持機構１２は、被検体支持台１２Ａと、この被検体支持
台１２Ａを上記光軸Ａｘと同軸の軸線回りに回動可能に
支持する回動支持機構１２Ｂとを備えてなっている。そ
して、これらカメラ支持機構２０および回動支持機構１
２Ｂは、上記ドライバ２２の駆動により連動して上記光
軸Ａｘ回りに回動するようになっている。
【００１６】上記モアレ格子１４は、ドライバ２２の駆
動により昇降し得るようになっている。この表面形状測
定装置１０においては、上記光源１６から照射された光
によるモアレ格子１４の影が被検体２の表面に格子状の
パターンで形成されるようになっており、この影のパタ
ーンと上記モアレ格子１４のパターンとにより発生する
モアレ縞を上記ＣＣＤカメラ１８により撮像して、図示
しないモニタ上で観察し解析することにより、上記被検
体２の表面の平坦度を測定するようになっている。
動により昇降し得るようになっている。この表面形状測
定装置１０においては、上記光源１６から照射された光
によるモアレ格子１４の影が被検体２の表面に格子状の
パターンで形成されるようになっており、この影のパタ
ーンと上記モアレ格子１４のパターンとにより発生する
モアレ縞を上記ＣＣＤカメラ１８により撮像して、図示
しないモニタ上で観察し解析することにより、上記被検
体２の表面の平坦度を測定するようになっている。
【００１７】図２に示すように、上記ＣＣＤカメラ１８
のＣＣＤ２４は、格子状に配置された多数のピクセル２
６で構成されており、これら各ピクセル２６相互間に
は、直交方向に延びる複数の継ぎ目からなる第１および
第２の継ぎ目群が形成されている。このため、この格子
状のピクセルパターンと上記モアレ格子１４の像あるい
はその影のパターンの像とにより、上記モアレ縞とは異
なる疑似モアレ縞が形成されるおそれがある。
のＣＣＤ２４は、格子状に配置された多数のピクセル２
６で構成されており、これら各ピクセル２６相互間に
は、直交方向に延びる複数の継ぎ目からなる第１および
第２の継ぎ目群が形成されている。このため、この格子
状のピクセルパターンと上記モアレ格子１４の像あるい
はその影のパターンの像とにより、上記モアレ縞とは異
なる疑似モアレ縞が形成されるおそれがある。
【００１８】この疑似モアレ縞を発生させないようにす
るためには、ピクセルパターンとモアレ格子パターン
（上記モアレ格子１４の像のパターン）とを直角平行な
位置関係から、ある一定角度以上離せばよいので（これ
については後述する）、本実施形態においては、上記カ
メラ支持機構２０により、上記ＣＣＤカメラ１８を、そ
のＣＣＤ２４のピクセルパターンとモアレ格子パターン
（上記モアレ格子１４の像のパターン）とが光軸Ａｘ回
り方向に関して一致する基準位置から最も離れた角度位
置、すなわち上記基準位置から４５°回転させた回転位
置に位置決めし得るようになっている。
るためには、ピクセルパターンとモアレ格子パターン
（上記モアレ格子１４の像のパターン）とを直角平行な
位置関係から、ある一定角度以上離せばよいので（これ
については後述する）、本実施形態においては、上記カ
メラ支持機構２０により、上記ＣＣＤカメラ１８を、そ
のＣＣＤ２４のピクセルパターンとモアレ格子パターン
（上記モアレ格子１４の像のパターン）とが光軸Ａｘ回
り方向に関して一致する基準位置から最も離れた角度位
置、すなわち上記基準位置から４５°回転させた回転位
置に位置決めし得るようになっている。
【００１９】図３〜６は、上記カメラ支持機構２０の詳
細構造を示す図であって、図３は、その正面図、図４お
よび５は、図３のIV-IV 線およびV-V 線断面図であり、
図６は、図５のVI部拡大図である。これらの図に示すよ
うに、上記カメラ支持機構２０は、カメラホルダ２８
と、調整リング３０と、固定板３２とを備えてなってい
る。
細構造を示す図であって、図３は、その正面図、図４お
よび５は、図３のIV-IV 線およびV-V 線断面図であり、
図６は、図５のVI部拡大図である。これらの図に示すよ
うに、上記カメラ支持機構２０は、カメラホルダ２８
と、調整リング３０と、固定板３２とを備えてなってい
る。
【００２０】上記カメラホルダ２８は、略リング状に形
成された部材であって、その内周部においてボルト３４
により上記ＣＣＤカメラ１８を固定支持するようになっ
ている。この固定支持は、上記ＣＣＤカメラ１８を構成
する撮像レンズ部１８Ａおよびカメラ本体部１８Ｂのう
ち、矩形状の平断面形状を有するカメラ本体部１８Ｂの
一側面において行われるようになっている。また、上記
カメラホルダ２８は、その外周部において上記調整リン
グ３０に上方から緩く嵌め込まれて光軸Ａｘ回りに回動
可能に支持されており、上記ドライバ２２（図１参照）
に接続されている。さらに、上記カメラホルダ２８の外
周面には、周方向に４５°の角度間隔をおいて２つのデ
ィテント凹部２８ａ、２８ｂが形成されている。
成された部材であって、その内周部においてボルト３４
により上記ＣＣＤカメラ１８を固定支持するようになっ
ている。この固定支持は、上記ＣＣＤカメラ１８を構成
する撮像レンズ部１８Ａおよびカメラ本体部１８Ｂのう
ち、矩形状の平断面形状を有するカメラ本体部１８Ｂの
一側面において行われるようになっている。また、上記
カメラホルダ２８は、その外周部において上記調整リン
グ３０に上方から緩く嵌め込まれて光軸Ａｘ回りに回動
可能に支持されており、上記ドライバ２２（図１参照）
に接続されている。さらに、上記カメラホルダ２８の外
周面には、周方向に４５°の角度間隔をおいて２つのデ
ィテント凹部２８ａ、２８ｂが形成されている。
【００２１】上記調整リング３０は、上記固定板３２に
嵌め込まれて光軸Ａｘ回りに回転可能に支持されてい
る。この調整リング３０の周方向１箇所には、図６に示
すように、プランジャ３６が、そのボール３６ａを上記
調整リング３０の内周面に突出させるようにして設けら
れている。上記ボール３６ａは、プランジャ本体３６ｂ
に収容されたバネ３６ｃの弾性力により、上記ボール３
６ａを上記調整リング３０の中心方向に常に付勢するよ
うになっている。
嵌め込まれて光軸Ａｘ回りに回転可能に支持されてい
る。この調整リング３０の周方向１箇所には、図６に示
すように、プランジャ３６が、そのボール３６ａを上記
調整リング３０の内周面に突出させるようにして設けら
れている。上記ボール３６ａは、プランジャ本体３６ｂ
に収容されたバネ３６ｃの弾性力により、上記ボール３
６ａを上記調整リング３０の中心方向に常に付勢するよ
うになっている。
【００２２】上記固定板３２は、装置本体（図示せず）
に固定されており、上記調整リング３０を任意の回転角
度位置で位置決め固定することができるようになってい
る。すなわち、この固定板３２には、光軸Ａｘを中心に
９０°間隔で３箇所にボルト孔３２ａが形成されてお
り、これら各ボルト孔３２ａに装着されたボルト３８の
先端を上記調整リング３０の外周面に当接させることに
より、該調整リング３０の固定を行うようになってい
る。
に固定されており、上記調整リング３０を任意の回転角
度位置で位置決め固定することができるようになってい
る。すなわち、この固定板３２には、光軸Ａｘを中心に
９０°間隔で３箇所にボルト孔３２ａが形成されてお
り、これら各ボルト孔３２ａに装着されたボルト３８の
先端を上記調整リング３０の外周面に当接させることに
より、該調整リング３０の固定を行うようになってい
る。
【００２３】上記カメラ支持機構２０においては、図５
に示すように、上記カメラホルダ２８のディテント凹部
２８ａに上記調整リング３０のプランジャ３６のボール
３６ａを係合させたときに上記ＣＣＤカメラ１８が上記
基準位置に設定されるよう、上記固定板３２による上記
調整リング３０の固定がなされるようになっている。
に示すように、上記カメラホルダ２８のディテント凹部
２８ａに上記調整リング３０のプランジャ３６のボール
３６ａを係合させたときに上記ＣＣＤカメラ１８が上記
基準位置に設定されるよう、上記固定板３２による上記
調整リング３０の固定がなされるようになっている。
【００２４】図５に示す状態から、上記カメラホルダ２
８を反時計回りに４５°回転させて、図７に示すよう
に、そのディテント凹部２８ｂに上記調整リング３０の
プランジャ３６のボール３６ａを係合させることによ
り、上記カメラホルダ２８は上記回転位置に設定される
こととなる。このカメラホルダ２８の回転は、上述した
ように。上記ドライバ２２の駆動により行われるが、こ
のとき上記ドライバ２２の駆動により上記回動支持機構
１２Ｂも連動して反時計回りに４５°回転し、これによ
り、上記被検体支持台１２Ａに載置支持された被検体２
と上記ＣＣＤカメラ１８との角度位置関係を、上記基準
位置にあるときと同じ状態に維持するようになってい
る。
８を反時計回りに４５°回転させて、図７に示すよう
に、そのディテント凹部２８ｂに上記調整リング３０の
プランジャ３６のボール３６ａを係合させることによ
り、上記カメラホルダ２８は上記回転位置に設定される
こととなる。このカメラホルダ２８の回転は、上述した
ように。上記ドライバ２２の駆動により行われるが、こ
のとき上記ドライバ２２の駆動により上記回動支持機構
１２Ｂも連動して反時計回りに４５°回転し、これによ
り、上記被検体支持台１２Ａに載置支持された被検体２
と上記ＣＣＤカメラ１８との角度位置関係を、上記基準
位置にあるときと同じ状態に維持するようになってい
る。
【００２５】次に、上記ＣＣＤカメラ１８を上記回転位
置に位置決めすることが好ましい理由について詳述す
る。まず、モアレ格子がＣＣＤカメラのＣＣＤ面にＣＣ
Ｄと等ピッチで結像された場合を考えてみると、これは
２枚の等間隔格子の重ね合わせによるモアレ縞と考える
ことができる。図８に示すように、等しい格子ピッチＰ
を持つ２枚の格子Ｇ１、Ｇ２を角度θ傾けて重ね合わせ
たときに発生する間隔ｄのモアレ縞について考える。
置に位置決めすることが好ましい理由について詳述す
る。まず、モアレ格子がＣＣＤカメラのＣＣＤ面にＣＣ
Ｄと等ピッチで結像された場合を考えてみると、これは
２枚の等間隔格子の重ね合わせによるモアレ縞と考える
ことができる。図８に示すように、等しい格子ピッチＰ
を持つ２枚の格子Ｇ１、Ｇ２を角度θ傾けて重ね合わせ
たときに発生する間隔ｄのモアレ縞について考える。
【００２６】モアレ縞は格子の交叉角θの２等分線に対
して直交する方向に発生するから、図より、 Ｌ＝Ｐ／ｓｉｎθ また、 Ｌ＝ｄ／ｃｏｓ（θ／２） 故に、モアレ縞の縞ピッチｄは、 ｄ＝Ｐｃｏｓ（θ／２）／ｓｉｎθ ＝Ｐ／２ｓｉｎ（θ／２） ここでＰ＝１とすると、交叉角θと発生するモアレ縞の
間隔（ピッチ）ｄは表１のようになり、またこれをグラ
フに表わすと、図９のグラフに実線で示すようになる。
これらの表およびグラフより、交叉角θ＝６０°のとき
に、使用した格子Ｇ１、Ｇ２の格子ピッチと等しいピッ
チのモアレ縞が発生していることがわかる。
して直交する方向に発生するから、図より、 Ｌ＝Ｐ／ｓｉｎθ また、 Ｌ＝ｄ／ｃｏｓ（θ／２） 故に、モアレ縞の縞ピッチｄは、 ｄ＝Ｐｃｏｓ（θ／２）／ｓｉｎθ ＝Ｐ／２ｓｉｎ（θ／２） ここでＰ＝１とすると、交叉角θと発生するモアレ縞の
間隔（ピッチ）ｄは表１のようになり、またこれをグラ
フに表わすと、図９のグラフに実線で示すようになる。
これらの表およびグラフより、交叉角θ＝６０°のとき
に、使用した格子Ｇ１、Ｇ２の格子ピッチと等しいピッ
チのモアレ縞が発生していることがわかる。
【００２７】また、図１０に示すモアレ縞図形を参照す
ると、交叉角θ＝３０°まではモアレ縞を認識すること
ができるが、交叉角θ＝６０°になると、もはやモアレ
縞を認識することはできない。
ると、交叉角θ＝３０°まではモアレ縞を認識すること
ができるが、交叉角θ＝６０°になると、もはやモアレ
縞を認識することはできない。
【００２８】ここまでは、ＣＣＤの各ピクセルの一方向
の継ぎ目と撮像されたモアレ格子とによりモアレ縞が発
生することを述べてきたが、ＣＣＤの各ピクセルは矩形
状であることから、直交する継ぎ目も存在する。
の継ぎ目と撮像されたモアレ格子とによりモアレ縞が発
生することを述べてきたが、ＣＣＤの各ピクセルは矩形
状であることから、直交する継ぎ目も存在する。
【００２９】この第２の継ぎ目群とモアレ格子とにより
形成されるモアレ縞の間隔ｄをグラフに表わすと、図９
のグラフに破線で示すようになる。図から明らかなよう
に、直交する２つの継ぎ目群と撮像されたモアレ格子と
により形成されるモアレ縞の間隔ｄが最小になるのは、
モアレ格子が２つの継ぎ目群に対して４５°になったと
きである。
形成されるモアレ縞の間隔ｄをグラフに表わすと、図９
のグラフに破線で示すようになる。図から明らかなよう
に、直交する２つの継ぎ目群と撮像されたモアレ格子と
により形成されるモアレ縞の間隔ｄが最小になるのは、
モアレ格子が２つの継ぎ目群に対して４５°になったと
きである。
【００３０】次に、撮像されたモアレ格子のピッチとＣ
ＣＤのピッチとが異なる場合について考えてみる。図１
１に示すように、格子ピッチの異なる２枚の格子Ｇ１、
Ｇ２が重なり合ったことを考えればよい。いま、Ｇ２の
格子ピッチがＧ１の１／ｍであったとすると、形成され
るモアレ縞のピッチも１／ｍとなる（すなわち、モアレ
縞の本数がｍ倍となる）。
ＣＤのピッチとが異なる場合について考えてみる。図１
１に示すように、格子ピッチの異なる２枚の格子Ｇ１、
Ｇ２が重なり合ったことを考えればよい。いま、Ｇ２の
格子ピッチがＧ１の１／ｍであったとすると、形成され
るモアレ縞のピッチも１／ｍとなる（すなわち、モアレ
縞の本数がｍ倍となる）。
【００３１】このことは、格子ピッチの異なる２つの直
線格子群により形成されるモアレ縞は、両者の交叉角が
一定であれば、格子ピッチが細かい方の格子の格子定数
（ピッチ）でその間隔が決まるということである。ただ
し、形成されるモアレ縞のプロファイルは、図１２に示
すようになる（なお、ここで格子のデューティ比は、
１：１である）。
線格子群により形成されるモアレ縞は、両者の交叉角が
一定であれば、格子ピッチが細かい方の格子の格子定数
（ピッチ）でその間隔が決まるということである。ただ
し、形成されるモアレ縞のプロファイルは、図１２に示
すようになる（なお、ここで格子のデューティ比は、
１：１である）。
【００３２】図１２からも明らかなように、格子ピッチ
の異なる２つの直線格子群により形成されるモアレ縞
は、次の特徴を有する。 (１) 格子ピッチが細かい方の格子の格子ピッチでその
間隔が決まる。 (２) ２つの格子ピッチが異なっていくに従い、モアレ
縞の白縞部の透過率Ｔが低下する。 (３) モアレ縞の黒縞部の透過率Ｔが０ではなくなる。
の異なる２つの直線格子群により形成されるモアレ縞
は、次の特徴を有する。 (１) 格子ピッチが細かい方の格子の格子ピッチでその
間隔が決まる。 (２) ２つの格子ピッチが異なっていくに従い、モアレ
縞の白縞部の透過率Ｔが低下する。 (３) モアレ縞の黒縞部の透過率Ｔが０ではなくなる。
【００３３】以上をまとめると、モアレ縞が一番コント
ラスト良く見えるのは２枚の格子の格子ピッチが等しい
ときであり、格子ピッチが異なるに従い、コントラスト
が低下するということである。
ラスト良く見えるのは２枚の格子の格子ピッチが等しい
ときであり、格子ピッチが異なるに従い、コントラスト
が低下するということである。
【００３４】以上のことを念頭において、現実のモアレ
装置を考えてみる。すなわち、 ・格子Ｇ１（白黒格子） １００μｍ （１０〜５００
μｍ位が現実的） ・格子Ｇ２（ＣＣＤピクセルピッチ） 約２０μｍ（１
／２インチＣＣＤ） ・撮像面積 φ１００ｍｍ について、計数評価をしてみる。
装置を考えてみる。すなわち、 ・格子Ｇ１（白黒格子） １００μｍ （１０〜５００
μｍ位が現実的） ・格子Ｇ２（ＣＣＤピクセルピッチ） 約２０μｍ（１
／２インチＣＣＤ） ・撮像面積 φ１００ｍｍ について、計数評価をしてみる。
【００３５】被検体が１／２インチＣＣＤ上に結像され
るのであるから、縮小倍率ｍは、 ｍ≒（１２．５／√２）／１００ ≒０．０８ １００μｍの格子Ｇ１もその縮小率で結像されるから、
約８μｍの格子となる。すなわち、ＣＣＤピクセルピッ
チと結像された格子は、約２：１のピッチを持つことと
なる。
るのであるから、縮小倍率ｍは、 ｍ≒（１２．５／√２）／１００ ≒０．０８ １００μｍの格子Ｇ１もその縮小率で結像されるから、
約８μｍの格子となる。すなわち、ＣＣＤピクセルピッ
チと結像された格子は、約２：１のピッチを持つことと
なる。
【００３６】ところで、図１０から明らかなように、Ｃ
ＣＤピクセルの第１の継ぎ目群と結像された格子とが平
行におかれたときは、モアレ縞の間隔は無限大に近くな
り、各ＣＣＤピクセルには、その全体の明るさが変わる
ような影響が及んでしまう。したがって、モニタ上でモ
アレ縞と確認できないようにするためには、各ＣＣＤピ
クセルに白黒１組以上の縞が形成されなくてはならな
い。
ＣＤピクセルの第１の継ぎ目群と結像された格子とが平
行におかれたときは、モアレ縞の間隔は無限大に近くな
り、各ＣＣＤピクセルには、その全体の明るさが変わる
ような影響が及んでしまう。したがって、モニタ上でモ
アレ縞と確認できないようにするためには、各ＣＣＤピ
クセルに白黒１組以上の縞が形成されなくてはならな
い。
【００３７】いま、形成されるモアレ縞のピッチを考え
ると、１００μｍの格子同士で形成されるモアレ縞の１
／５（＝２０／１００）のピッチとなる。そこで、 ｄ＜２８μｍ の条件（すなわち、図１３に示すように、ピッチ２０μ
ｍのＣＣＤピクセルの対角線の長さ２８μｍよりもモア
レ縞のピッチｄを短くするための条件）をさがすことと
する。
ると、１００μｍの格子同士で形成されるモアレ縞の１
／５（＝２０／１００）のピッチとなる。そこで、 ｄ＜２８μｍ の条件（すなわち、図１３に示すように、ピッチ２０μ
ｍのＣＣＤピクセルの対角線の長さ２８μｍよりもモア
レ縞のピッチｄを短くするための条件）をさがすことと
する。
【００３８】表１において、Ｐ＝０．１×（１／５）を
代入すると、交叉角４０°で３０μｍとなるので、それ
以下の交叉角ではモアレ縞と検知してしまうことが理解
できる。また、直交する継ぎ目群に対しても同様のこと
がいえる。
代入すると、交叉角４０°で３０μｍとなるので、それ
以下の交叉角ではモアレ縞と検知してしまうことが理解
できる。また、直交する継ぎ目群に対しても同様のこと
がいえる。
【００３９】
【表１】
【００４０】以上のことから、交叉角４５°のときに２
６μｍとなるため、この辺りが最適ではあるが、４０〜
５０°の範囲内であれば、疑似モアレ縞を本来のモアレ
縞と検知してしまうのを防止することができる。
６μｍとなるため、この辺りが最適ではあるが、４０〜
５０°の範囲内であれば、疑似モアレ縞を本来のモアレ
縞と検知してしまうのを防止することができる。
【００４１】以上詳述したように、本実施形態に係る表
面形状測定装置においては、ＣＣＤカメラ１８が、その
光軸Ａｘ回りに回動可能な構成となっており、ＣＣＤカ
メラ１８のピクセルパターンとモアレ格子１４のパター
ンとが光軸Ａｘ回り方向に関して一致する基準位置と、
この基準位置から４５°ずれた回転位置とを選択的に採
り得るように構成されているので、上記ＣＣＤカメラ１
８を上記回転位置にセッティングするようにすれば、上
記両パターンによって有害な疑似モアレ縞が発生するの
を防止することができる。そして、これにより、上記モ
アレ格子１４のパターンとその影のパターンによって形
成される本来のモアレ縞の観察測定を精度よく行うこと
ができる。一方、疑似モアレ縞発生のおそれがない被検
体に対しては上記基準位置で測定を行うようにすれば、
効率よく測定を行うことができる。
面形状測定装置においては、ＣＣＤカメラ１８が、その
光軸Ａｘ回りに回動可能な構成となっており、ＣＣＤカ
メラ１８のピクセルパターンとモアレ格子１４のパター
ンとが光軸Ａｘ回り方向に関して一致する基準位置と、
この基準位置から４５°ずれた回転位置とを選択的に採
り得るように構成されているので、上記ＣＣＤカメラ１
８を上記回転位置にセッティングするようにすれば、上
記両パターンによって有害な疑似モアレ縞が発生するの
を防止することができる。そして、これにより、上記モ
アレ格子１４のパターンとその影のパターンによって形
成される本来のモアレ縞の観察測定を精度よく行うこと
ができる。一方、疑似モアレ縞発生のおそれがない被検
体に対しては上記基準位置で測定を行うようにすれば、
効率よく測定を行うことができる。
【００４２】また、本実施形態においては、カメラホル
ダ２８の回転に連動して回動支持機構１２Ｂも回転する
ようになっているので、被検体２とＣＣＤカメラ１８と
の角度位置関係を、上記回転位置においても上記基準位
置にあるときと同じ状態に維持することができる。そし
て、これにより、ＣＣＤカメラ１８の撮像範囲とモアレ
格子１４のパターンの外形形状とを常に最適な位置関係
に設定することが可能となり、内にモアレ格子１４の像
のパターンおよびその影のパターンを効率よく納めるこ
とができ、また撮像データの処理も容易に行うことがで
きる。
ダ２８の回転に連動して回動支持機構１２Ｂも回転する
ようになっているので、被検体２とＣＣＤカメラ１８と
の角度位置関係を、上記回転位置においても上記基準位
置にあるときと同じ状態に維持することができる。そし
て、これにより、ＣＣＤカメラ１８の撮像範囲とモアレ
格子１４のパターンの外形形状とを常に最適な位置関係
に設定することが可能となり、内にモアレ格子１４の像
のパターンおよびその影のパターンを効率よく納めるこ
とができ、また撮像データの処理も容易に行うことがで
きる。
【００４３】なお、上記実施形態においては、カメラホ
ルダ２８と回動支持機構１２Ｂとの連動回転をドライバ
２２により行わせるようにしたが、機械的に連結して両
者の連動回転を行わせるようにしてもよい。あるいは、
両者を連動させずにカメラホルダ２８と回動支持機構１
２Ｂとを別個独立に回転させるようにしてもよい。
ルダ２８と回動支持機構１２Ｂとの連動回転をドライバ
２２により行わせるようにしたが、機械的に連結して両
者の連動回転を行わせるようにしてもよい。あるいは、
両者を連動させずにカメラホルダ２８と回動支持機構１
２Ｂとを別個独立に回転させるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】本発明においては、格子状の被測定パタ
ーンを、格子状のピクセルパターンを有するＣＣＤカメ
ラにより測定するように構成された表面形状測定装置に
おいて、ＣＣＤカメラが、そのピクセルパターンを被測
定パターンに対して該ＣＣＤカメラの光軸回り方向に所
定角度ずらすようにして設けられているので、測定精度
低下の原因となるような有害な疑似モアレ縞発生を防止
することができる。
ーンを、格子状のピクセルパターンを有するＣＣＤカメ
ラにより測定するように構成された表面形状測定装置に
おいて、ＣＣＤカメラが、そのピクセルパターンを被測
定パターンに対して該ＣＣＤカメラの光軸回り方向に所
定角度ずらすようにして設けられているので、測定精度
低下の原因となるような有害な疑似モアレ縞発生を防止
することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る表面形状測定装置を
示す概要図
示す概要図
【図２】図１の表面形状測定装置のＣＣＤカメラのピク
セルの配置を示す説明図
セルの配置を示す説明図
【図３】図１の表面形状測定装置のカメラ支持機構２０
の詳細構造を示す正面図
の詳細構造を示す正面図
【図４】図３のIV-IV 線断面図
【図５】図３のV-V 線断面図
【図６】図５のVI部拡大図
【図７】図１の実施形態の作用を示す、図５と同様の図
【図８】格子ピッチが等しい２つの直線格子群により形
成されるモアレ縞を示す図
成されるモアレ縞を示す図
【図９】格子ピッチが等しい２つの直線格子群の交叉角
とモアレ縞の間隔との関係を示すグラフ
とモアレ縞の間隔との関係を示すグラフ
【図１０】格子ピッチが等しい２つの直線格子群の交叉
角との関係でモアレ縞図形を示す図
角との関係でモアレ縞図形を示す図
【図１１】格子ピッチが異なる２つの直線格子群により
形成されるモアレ縞を示す図
形成されるモアレ縞を示す図
【図１２】格子ピッチが異なる２つの直線格子群の格子
ピッチの比率と光の透過率との関係を示す図
ピッチの比率と光の透過率との関係を示す図
【図１３】ＣＣＤピクセルとモアレ縞との関係を示す図
２ 被検体 １０ 表面形状測定装置（モアレ装置） １２ 被検体支持機構 １２Ａ 被検体支持台 １２Ｂ 回動支持機構 １４ モアレ格子（被測定パターン） １６ 光源 １８ ＣＣＤカメラ １８Ａ 撮像レンズ部 １８Ｂ カメラ本体部 ２０ カメラ支持機構 ２２ ドライバ ２４ ＣＣＤ ２６ ピクセル ２８ カメラホルダ ２８ａ、２８ｂ ディテント凹部 ３０ 調整リング ３２ 固定板 ３２ａ ボルト孔 ３６ プランジャ ３６ａ ボール ３６ｃ バネ ３８ ボルト Ａｘ 光軸
Claims (5)
- 【請求項１】 格子状の被測定パターンを、格子状のピ
クセルパターンを有するＣＣＤカメラにより測定するよ
うに構成された表面形状測定装置において、 前記ＣＣＤカメラが、該ＣＣＤカメラのピクセルパター
ンを前記被測定パターンに対して該ＣＣＤカメラの光軸
回り方向に所定角度ずらすようにして設けられているこ
とを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 前記被測定パターンが、被検体の表面近
傍に配置されたモアレ格子のパターンであることを特徴
とする請求項１記載の表面形状測定装置。 - 【請求項３】 前記ＣＣＤカメラが、前記所定角度ずれ
た角度位置と、前記ピクセルパターンと前記被測定パタ
ーンとが前記光軸回り方向に関して略一致する角度位置
とを選択的に採り得るよう、前記光軸回りに回動可能な
構成とされていることを特徴とする請求項１または２記
載の表面形状測定装置。 - 【請求項４】 前記被検体を支持する被検体支持部材
が、前記ＣＣＤカメラの回動と連動して前記光軸回りに
回動するように構成されていることを特徴とする請求項
３記載の表面形状測定装置。 - 【請求項５】 前記所定角度が、略４５°に設定されて
いることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の
表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02334197A JP3728710B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02334197A JP3728710B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 表面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206130A true JPH10206130A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3728710B2 JP3728710B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=12107899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02334197A Expired - Fee Related JP3728710B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3728710B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468869B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2005-01-29 | 삼성테크윈 주식회사 | 모아레 간섭 무늬를 이용한 부품 검사 장치 및, 방법 |
| CN103985320A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 利亚德光电股份有限公司 | 抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置 |
| KR101716269B1 (ko) * | 2016-03-28 | 2017-03-15 | 주식회사 서울금속 | 비전 선별 장치 |
| CN108766337A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 北京京东方专用显示科技有限公司 | 一种莫尔条纹的消除方法、装置及设备 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP02334197A patent/JP3728710B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468869B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2005-01-29 | 삼성테크윈 주식회사 | 모아레 간섭 무늬를 이용한 부품 검사 장치 및, 방법 |
| CN103985320A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 利亚德光电股份有限公司 | 抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置 |
| KR101716269B1 (ko) * | 2016-03-28 | 2017-03-15 | 주식회사 서울금속 | 비전 선별 장치 |
| CN108766337A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 北京京东方专用显示科技有限公司 | 一种莫尔条纹的消除方法、装置及设备 |
| CN108766337B (zh) * | 2018-05-30 | 2021-03-02 | 北京京东方专用显示科技有限公司 | 一种莫尔条纹的消除方法、装置及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3728710B2 (ja) | 2005-12-21 |
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