JPH10281743A - 共焦点光学装置及び該装置の合焦位置算定方法 - Google Patents
共焦点光学装置及び該装置の合焦位置算定方法Info
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- JPH10281743A JPH10281743A JP8279197A JP8279197A JPH10281743A JP H10281743 A JPH10281743 A JP H10281743A JP 8279197 A JP8279197 A JP 8279197A JP 8279197 A JP8279197 A JP 8279197A JP H10281743 A JPH10281743 A JP H10281743A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】必要となるメモリ容量を低減しつつ、被計測物
体の高さを迅速かつ正確に計測することができる共焦点
光学装置及び該装置におけるピーク検出方法を提供する
こと。 【解決手段】理想的なV−Z曲線のピーク部分を示すモ
デルデータをあらかじめモデルデータ記憶部14に格納
しておき、検出データ記憶部13に記憶する局所的な検
出データを更新する都度、ピーク算定処理部12がモデ
ルデータと検出データを用いてピーク度数を算定し、こ
のピーク度数に基づいてピーク領域をなす局所的な検出
データを特定し、特定した検出データを用いた曲線近似
を行って被計測物体の高さを求める。
体の高さを迅速かつ正確に計測することができる共焦点
光学装置及び該装置におけるピーク検出方法を提供する
こと。 【解決手段】理想的なV−Z曲線のピーク部分を示すモ
デルデータをあらかじめモデルデータ記憶部14に格納
しておき、検出データ記憶部13に記憶する局所的な検
出データを更新する都度、ピーク算定処理部12がモデ
ルデータと検出データを用いてピーク度数を算定し、こ
のピーク度数に基づいてピーク領域をなす局所的な検出
データを特定し、特定した検出データを用いた曲線近似
を行って被計測物体の高さを求める。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体からの反射光
を検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に
基づいて物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点光
学装置に関し、特に、必要となるメモリ容量を低減しつ
つ、被計測物体の高さを迅速かつ正確に計測する共焦点
光学装置、該装置の合焦位置算定方法及び記録媒体に関
する。
を検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に
基づいて物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点光
学装置に関し、特に、必要となるメモリ容量を低減しつ
つ、被計測物体の高さを迅速かつ正確に計測する共焦点
光学装置、該装置の合焦位置算定方法及び記録媒体に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、被計測物体の表面形状を測定する
際に、該被計測物体に対して光を照射しつつ光軸方向に
順次移動し、その反射光の強度に基づいて被計測物体の
表面の高さを求める共焦点光学装置が知られている。
際に、該被計測物体に対して光を照射しつつ光軸方向に
順次移動し、その反射光の強度に基づいて被計測物体の
表面の高さを求める共焦点光学装置が知られている。
【0003】図9は、従来の共焦点光学装置の基本構成
を示す図である。
を示す図である。
【0004】図9に示すように、この共焦点光学装置で
は、光源から発する光をコンデンサレンズで平行光とし
た後に投光ピンホールに入射し、該投光ピンホールを通
過した出射光をビームスプリッタ、レンズ群1及びレン
ズ群2を介して被計測物体に照射する。
は、光源から発する光をコンデンサレンズで平行光とし
た後に投光ピンホールに入射し、該投光ピンホールを通
過した出射光をビームスプリッタ、レンズ群1及びレン
ズ群2を介して被計測物体に照射する。
【0005】そして、この被計測物体の表面で反射し、
ビームスプリッタで分波された反射光の結像が投光ピン
ホールと共役な位置に設けた受光ピンホールを通過する
光量を検出器で検出する。
ビームスプリッタで分波された反射光の結像が投光ピン
ホールと共役な位置に設けた受光ピンホールを通過する
光量を検出器で検出する。
【0006】かかる場合に、投光ピンホールから出射さ
れた出射光が被計測物体の表面で合焦したならば、検出
器が検出する検出信号が極大となるため、レンズ群2又
は被計測物体を光軸方向(以下「Z方向」と言う。)に
移動させることにより、被計測物体の高さを検出でき
る。
れた出射光が被計測物体の表面で合焦したならば、検出
器が検出する検出信号が極大となるため、レンズ群2又
は被計測物体を光軸方向(以下「Z方向」と言う。)に
移動させることにより、被計測物体の高さを検出でき
る。
【0007】図10は、図9に示す検出器の検出信号と
レンズ群2のZ軸方向の移動量との関係(以下「Z−V
特性」と言う。)を示す図である。
レンズ群2のZ軸方向の移動量との関係(以下「Z−V
特性」と言う。)を示す図である。
【0008】同図に示すように、レンズ群2をZ軸方向
に移動すると、検出信号の強度が徐々に増え、Zpの時
点で検出器の出力Vpが最大となり、その後徐々に検出
信号の強度が低下する。
に移動すると、検出信号の強度が徐々に増え、Zpの時
点で検出器の出力Vpが最大となり、その後徐々に検出
信号の強度が低下する。
【0009】すなわち、このZpの地点が被計測物体表
面における出射光の合焦位置であり、該Zpが被計測物
体表面の真の高さとなる。
面における出射光の合焦位置であり、該Zpが被計測物
体表面の真の高さとなる。
【0010】したがって、被計測物体の表面に凹凸が存
在する場合には、該被計測物体を光軸に垂直な方向に走
査するか、又は投光ピンホール、受光ピンホール及び検
出器を2次元的に配置することにより、被計測物体の表
面形状を精密に測定することができる。
在する場合には、該被計測物体を光軸に垂直な方向に走
査するか、又は投光ピンホール、受光ピンホール及び検
出器を2次元的に配置することにより、被計測物体の表
面形状を精密に測定することができる。
【0011】例えば、特開平6−308390号公報に
は、ピークサーチと呼ばれるかかる従来の共焦点光学装
置が開示されており、具体的には図示しないパルスモー
タを用いてレンズ群2又は被計測物体をZ方向に移動し
ながら、検出器の検出データを取り込み、最も大きなV
mに対応するZmを求めて被計測物体の高さとしてい
る。
は、ピークサーチと呼ばれるかかる従来の共焦点光学装
置が開示されており、具体的には図示しないパルスモー
タを用いてレンズ群2又は被計測物体をZ方向に移動し
ながら、検出器の検出データを取り込み、最も大きなV
mに対応するZmを求めて被計測物体の高さとしてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術のように、Z−V曲線の最大値Vmを持つZm
を求めることとすると、レンズ群2又は被計測物体を一
通り移動して検出信号を取得した後でなければ、被計測
物体の高さZmを求めることができない。
従来技術のように、Z−V曲線の最大値Vmを持つZm
を求めることとすると、レンズ群2又は被計測物体を一
通り移動して検出信号を取得した後でなければ、被計測
物体の高さZmを求めることができない。
【0013】単に移動前後の検出信号を比較して被計測
物体の高さを求めることとすると、図11(a)に示す
ように、Z−V曲線の極大値が複数存在するような場合
には、被計測物体の本来の高さが最大値Z2であるにも
係わらず、誤って極大値V1に対応する高さZ1を被計
測物体の高さと判断してしまい、また図11(b)に示
すように、Z−V曲線にノイズAが存在する場合には、
このノイズに対応する高さZ1を被計測物体の高さと判
断してしまうためである。
物体の高さを求めることとすると、図11(a)に示す
ように、Z−V曲線の極大値が複数存在するような場合
には、被計測物体の本来の高さが最大値Z2であるにも
係わらず、誤って極大値V1に対応する高さZ1を被計
測物体の高さと判断してしまい、また図11(b)に示
すように、Z−V曲線にノイズAが存在する場合には、
このノイズに対応する高さZ1を被計測物体の高さと判
断してしまうためである。
【0014】このため、上記従来技術を用いて被計測物
体の高さを求めるためには、該被計測物体を一通り移動
して検出信号を所得する時間と、かかる検出信号を全て
格納するためのメモリとが最低限必要となる。
体の高さを求めるためには、該被計測物体を一通り移動
して検出信号を所得する時間と、かかる検出信号を全て
格納するためのメモリとが最低限必要となる。
【0015】特に、検出器による検出信号の所得時間間
隔を短くして、計測精度を高めようとすればするほど、
検出信号取得時間と必要となるメモリ容量とが増大する
こととなる。
隔を短くして、計測精度を高めようとすればするほど、
検出信号取得時間と必要となるメモリ容量とが増大する
こととなる。
【0016】また、たとえ検出器による検出信号の取得
時間間隔を短くしたとしても、取得した検出信号は離散
値であるため、検出信号の最大値Vmを持つZmが被計
測物体の本来の高さZpと一致するとは限らない。
時間間隔を短くしたとしても、取得した検出信号は離散
値であるため、検出信号の最大値Vmを持つZmが被計
測物体の本来の高さZpと一致するとは限らない。
【0017】このように、かかる共焦点光学装置の分野
においては、必要となるメモリ容量を低減しつつ、被計
測物体の高さをいかに迅速かつ精度良く計測するかが極
めて重要な課題であった。
においては、必要となるメモリ容量を低減しつつ、被計
測物体の高さをいかに迅速かつ精度良く計測するかが極
めて重要な課題であった。
【0018】そこで、本発明では、上記課題を解決すべ
く、必要となるメモリ容量を低減しつつ、被計測物体の
高さを迅速かつ正確に計測することができる共焦点光学
装置及び該装置におけるピーク検出方法を提供すること
を目的とする。
く、必要となるメモリ容量を低減しつつ、被計測物体の
高さを迅速かつ正確に計測することができる共焦点光学
装置及び該装置におけるピーク検出方法を提供すること
を目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段及び効果】上記目的を達成
するため、第1の発明は、物体からの反射光を検出器で
検出し、該検出器による検出データの分布に基づいて前
記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置
において、前記検出データの基準分布のピーク部分を示
すn個の基準データを記憶する第1の記憶手段と、前記
検出器が連続して検出したn個の検出データを記憶する
第2の記憶手段と、前記第1の記憶手段に記憶したn個
の基準データと前記第2の記憶手段に記憶したn個の検
出データに基づいて、該n個の検出データが前記分布の
ピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数を算出する算
出手段と、前記算出手段が算出したピーク度数に基づい
て前記物体の高さを示す合焦位置を特定する特定手段と
を具備するよう構成したので、下記に示す効果が得られ
る。
するため、第1の発明は、物体からの反射光を検出器で
検出し、該検出器による検出データの分布に基づいて前
記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置
において、前記検出データの基準分布のピーク部分を示
すn個の基準データを記憶する第1の記憶手段と、前記
検出器が連続して検出したn個の検出データを記憶する
第2の記憶手段と、前記第1の記憶手段に記憶したn個
の基準データと前記第2の記憶手段に記憶したn個の検
出データに基づいて、該n個の検出データが前記分布の
ピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数を算出する算
出手段と、前記算出手段が算出したピーク度数に基づい
て前記物体の高さを示す合焦位置を特定する特定手段と
を具備するよう構成したので、下記に示す効果が得られ
る。
【0020】1)共焦点光学装置で合焦位置を特定する
際に必要となるメモリ容量を低減することが可能とな
る。
際に必要となるメモリ容量を低減することが可能とな
る。
【0021】2)物体の高さを迅速かつ正確に計測する
ことが可能となる。
ことが可能となる。
【0022】また、第2の発明は、最大のピーク度数を
持つn個の検出データを記憶する第3の記憶手段と、新
たな検出データを検出する都度、該新たな検出データに
対応するピーク度数が最大であるか否かを判断し、最大
のピーク度数である場合には前記第3の記憶手段に記憶
したn個の検出データを更新する更新手段とをさらに具
備するよう構成したので、最大のピーク度数を有するn
個の検出データを容易に管理することが可能となる。
持つn個の検出データを記憶する第3の記憶手段と、新
たな検出データを検出する都度、該新たな検出データに
対応するピーク度数が最大であるか否かを判断し、最大
のピーク度数である場合には前記第3の記憶手段に記憶
したn個の検出データを更新する更新手段とをさらに具
備するよう構成したので、最大のピーク度数を有するn
個の検出データを容易に管理することが可能となる。
【0023】また、第3の発明は、前記第2の記憶手段
は、n個のレジスタを有するシフトレジスタからなり、
前記検出器が新たな検出データを取得する都度、すでに
記憶した検出データを順次シフトしつつ前記新たな検出
データを記憶するよう構成したので、検出器が検出した
検出データに基づいて迅速かつ効率的に合焦位置を算出
することが可能となる。
は、n個のレジスタを有するシフトレジスタからなり、
前記検出器が新たな検出データを取得する都度、すでに
記憶した検出データを順次シフトしつつ前記新たな検出
データを記憶するよう構成したので、検出器が検出した
検出データに基づいて迅速かつ効率的に合焦位置を算出
することが可能となる。
【0024】また、第4の発明は、前記算出手段は、前
記第1の記憶手段に記憶したn個の基準データと前記第
2の記憶手段に記憶したn個の検出データとの相関係数
を算定し、該相関係数を前記ピーク度数とするよう構成
したので、ピーク度数を簡易かつ迅速に算定することが
可能となる。
記第1の記憶手段に記憶したn個の基準データと前記第
2の記憶手段に記憶したn個の検出データとの相関係数
を算定し、該相関係数を前記ピーク度数とするよう構成
したので、ピーク度数を簡易かつ迅速に算定することが
可能となる。
【0025】また、第5の発明は、前記特定手段は、前
記算出手段が算出したピーク度数のうちの最大のピーク
度数を有するn個の基準データに基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を特定するよう構成したので、合焦位
置を特定する際に考慮すべきデータ量を低減し、もって
迅速に合焦位置を特定することが可能となる。
記算出手段が算出したピーク度数のうちの最大のピーク
度数を有するn個の基準データに基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を特定するよう構成したので、合焦位
置を特定する際に考慮すべきデータ量を低減し、もって
迅速に合焦位置を特定することが可能となる。
【0026】また、第6の発明は、前記特定手段は、前
記算出手段が算出した最大のピーク度数を有するn個の
検出データを曲線近似し、近似した曲線の極大値を持つ
移動量に基づいて前記物体の高さを示す合焦位置を特定
するよう構成したので、より正確に物体の高さを示す合
焦位置を算定することが可能となる。
記算出手段が算出した最大のピーク度数を有するn個の
検出データを曲線近似し、近似した曲線の極大値を持つ
移動量に基づいて前記物体の高さを示す合焦位置を特定
するよう構成したので、より正確に物体の高さを示す合
焦位置を算定することが可能となる。
【0027】また、第7の発明は、物体からの反射光を
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置の合焦位置算定方法において、検出データの基
準分布のピーク部分を示すn個の基準データを取得し、
前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとに基づいて、該n個の検出データが前記分布のピー
ク部分となる蓋然性を示すピーク度数を算出し、算出し
たピーク度数に基づいて前記物体の高さを示す合焦位置
を特定するよう構成したので、物体の高さを迅速かつ正
確に計測することが可能となる。
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置の合焦位置算定方法において、検出データの基
準分布のピーク部分を示すn個の基準データを取得し、
前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとに基づいて、該n個の検出データが前記分布のピー
ク部分となる蓋然性を示すピーク度数を算出し、算出し
たピーク度数に基づいて前記物体の高さを示す合焦位置
を特定するよう構成したので、物体の高さを迅速かつ正
確に計測することが可能となる。
【0028】また、第8の発明は、物体からの反射光を
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置の合焦位置算定方法において、検出データの基
準分布のピーク部分を示すn個の基準データを取得し、
前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとから算定した相関係数を、該n個の検出データの前
記分布のピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数と
し、算出した最大のピーク度数を有するn個の検出デー
タを曲線近似して、近似した曲線の極大値を持つ移動量
に基づいて物体の高さを示す合焦位置を特定するよう構
成したので、物体の高さをさらに迅速に計測することが
可能となる。
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置の合焦位置算定方法において、検出データの基
準分布のピーク部分を示すn個の基準データを取得し、
前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとから算定した相関係数を、該n個の検出データの前
記分布のピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数と
し、算出した最大のピーク度数を有するn個の検出デー
タを曲線近似して、近似した曲線の極大値を持つ移動量
に基づいて物体の高さを示す合焦位置を特定するよう構
成したので、物体の高さをさらに迅速に計測することが
可能となる。
【0029】また、第9の発明は、物体からの反射光を
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置に用いる記録媒体において、検出データの基準
分布のピーク部分を示すn個の基準データと、前記検出
器が検出データを検出した際に、該検出データを含む連
続したn個の検出データと前記n個の基準データとから
算定した相関係数を、該局所データの前記分布のピーク
部分となる蓋然性を示すピーク度数とし、算出した最大
のピーク度数を有するn個の検出データを曲線近似し
て、近似した曲線の極大値を持つ移動量に基づいて物体
の高さを示す合焦位置を特定するソフトウエアとを記録
するよう構成したので、汎用のコンピュータを用いて、
物体の高さを示す合焦位置を迅速かつ正確に計測するこ
とが可能となる。
検出器で検出し、該検出器による検出データの分布に基
づいて前記物体の高さを示す合焦位置を算定する共焦点
光学装置に用いる記録媒体において、検出データの基準
分布のピーク部分を示すn個の基準データと、前記検出
器が検出データを検出した際に、該検出データを含む連
続したn個の検出データと前記n個の基準データとから
算定した相関係数を、該局所データの前記分布のピーク
部分となる蓋然性を示すピーク度数とし、算出した最大
のピーク度数を有するn個の検出データを曲線近似し
て、近似した曲線の極大値を持つ移動量に基づいて物体
の高さを示す合焦位置を特定するソフトウエアとを記録
するよう構成したので、汎用のコンピュータを用いて、
物体の高さを示す合焦位置を迅速かつ正確に計測するこ
とが可能となる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0031】図1は、本実施の形態で用いる共焦点光学
装置10の全体構成を示す機能ブロック図である。
装置10の全体構成を示す機能ブロック図である。
【0032】図1に示す共焦点光学装置10は、モデル
データのZ−V特性のピーク部分をなすn個の基準デー
タをあらかじめモデルデータ記憶部14に記憶してお
き、検出データ記憶部13に記憶したZ−V曲線のn個
の検出データ(以下「局所データ」と言う。)とモデル
データ記憶部14に記憶したn個の基準データとの相互
関係からピーク領域をなす局所データを特定してピーク
データ記憶部12aに記憶する。
データのZ−V特性のピーク部分をなすn個の基準デー
タをあらかじめモデルデータ記憶部14に記憶してお
き、検出データ記憶部13に記憶したZ−V曲線のn個
の検出データ(以下「局所データ」と言う。)とモデル
データ記憶部14に記憶したn個の基準データとの相互
関係からピーク領域をなす局所データを特定してピーク
データ記憶部12aに記憶する。
【0033】そして、このピークデータ記憶部12aに
記憶した局所データを曲線近似処理部15を用いて曲線
近似し、近似曲線の極大値を被計測物体表面の高さとし
て出力する。
記憶した局所データを曲線近似処理部15を用いて曲線
近似し、近似曲線の極大値を被計測物体表面の高さとし
て出力する。
【0034】このように、この共焦点光学装置10は、
n個の基準データと局所データとの相互関係を指標とし
て導入し、該指標に基づいてピーク領域をなす局所デー
タを特定するよう構成したものである。
n個の基準データと局所データとの相互関係を指標とし
て導入し、該指標に基づいてピーク領域をなす局所デー
タを特定するよう構成したものである。
【0035】図1に示すように、この共焦点光学装置1
0は、共焦点光学部11と、ピーク算定処理部12と、
検出データ記憶部13と、モデルデータ記憶部14と、
曲線近似処理部15とからなる。
0は、共焦点光学部11と、ピーク算定処理部12と、
検出データ記憶部13と、モデルデータ記憶部14と、
曲線近似処理部15とからなる。
【0036】共焦点光学部11は、図9に示す従来の共
焦点光学装置と同様に、レンズ群2を移動しながら被計
測物体に平行光を照射し、該被計測物体の表面で反射し
た反射光の結像を投光ピンホールアレイと共役な位置に
設けた検出器アレイ11aで検出する処理部である。す
なわち、本実施の形態では、被計測物体自体を移動する
のではなく、レンズ群を移動する場合を示している。
焦点光学装置と同様に、レンズ群2を移動しながら被計
測物体に平行光を照射し、該被計測物体の表面で反射し
た反射光の結像を投光ピンホールアレイと共役な位置に
設けた検出器アレイ11aで検出する処理部である。す
なわち、本実施の形態では、被計測物体自体を移動する
のではなく、レンズ群を移動する場合を示している。
【0037】ここで、この共焦点光学部11は、被計測
物体の複数の表面位置を一度に測定するために、複数の
投光ピンホールを有する投光ピンホールアレイと、複数
の反射信号を検知する検出器アレイ11aを内在してい
る。
物体の複数の表面位置を一度に測定するために、複数の
投光ピンホールを有する投光ピンホールアレイと、複数
の反射信号を検知する検出器アレイ11aを内在してい
る。
【0038】ピーク算定処理部12は、共焦点光学部1
1から取得した検出データに基づいて、被計測物体の位
置座標ごとにV−Z曲線のピークすなわち被計測物体表
面の高さを算定する処理部である。
1から取得した検出データに基づいて、被計測物体の位
置座標ごとにV−Z曲線のピークすなわち被計測物体表
面の高さを算定する処理部である。
【0039】具体的には、このピーク算定処理部12は
2つの処理過程からなり、まず最初に第1の処理過程に
おいては、検出データ記憶部13に記憶した局所データ
とモデルデータ記憶部14に記憶したn個の基準データ
との相関係数をレンズ群を移動する都度算出し、最も大
きな相関係数を有する局所データをピークデータ記憶部
12aに記憶する。
2つの処理過程からなり、まず最初に第1の処理過程に
おいては、検出データ記憶部13に記憶した局所データ
とモデルデータ記憶部14に記憶したn個の基準データ
との相関係数をレンズ群を移動する都度算出し、最も大
きな相関係数を有する局所データをピークデータ記憶部
12aに記憶する。
【0040】そして、第2の処理過程では、第1の処理
過程でピークデータ記憶部12aに記憶した局所データ
を用いて曲線近似を行い、近似曲線の極大点におけるZ
を被計測物体の高さとして出力する。なお、かかる算出
処理は、投光ピンホールアレイのピンホール数だけ並列
処理することになる。
過程でピークデータ記憶部12aに記憶した局所データ
を用いて曲線近似を行い、近似曲線の極大点におけるZ
を被計測物体の高さとして出力する。なお、かかる算出
処理は、投光ピンホールアレイのピンホール数だけ並列
処理することになる。
【0041】検出データ記憶部14は、検出器アレイ1
1aで検出した検出データを記憶するシフトレジスタで
あり、検出器アレイ11aが新たな検出データを取得す
る都度、該検出データ記憶部14の記憶内容をシフトし
つつ新たな検出データをシフトレジスタに追加記憶す
る。
1aで検出した検出データを記憶するシフトレジスタで
あり、検出器アレイ11aが新たな検出データを取得す
る都度、該検出データ記憶部14の記憶内容をシフトし
つつ新たな検出データをシフトレジスタに追加記憶す
る。
【0042】ここで、この検出データ記憶部14は、レ
ンズ群をZ方向に5回移動した際の検出データのみを記
憶し、新たなデータを獲得した時点で最も古いデータを
破棄することとしている。すなわち、ここではnが5で
ある場合を示している。
ンズ群をZ方向に5回移動した際の検出データのみを記
憶し、新たなデータを獲得した時点で最も古いデータを
破棄することとしている。すなわち、ここではnが5で
ある場合を示している。
【0043】このように、この検出データ記憶部14で
は、検出器アレイ11aが検出した全てのデータを記憶
するわけではなく、連続して取得する5回分の検出デー
タのみを記憶しており、また、この5回分の検出データ
は、V−Z曲線の一部分にすぎないため、ここでは局所
データと呼んでいる。
は、検出器アレイ11aが検出した全てのデータを記憶
するわけではなく、連続して取得する5回分の検出デー
タのみを記憶しており、また、この5回分の検出データ
は、V−Z曲線の一部分にすぎないため、ここでは局所
データと呼んでいる。
【0044】なお、本実施の形態では、検出器アレイ1
1aが複数の座標位置の検出データを一括して取り込む
こととしているため、この検出データ記憶部14につい
てはXY平面の2次元データをZ方向にシフトする3次
元シフトレジスタを用いて構成している。
1aが複数の座標位置の検出データを一括して取り込む
こととしているため、この検出データ記憶部14につい
てはXY平面の2次元データをZ方向にシフトする3次
元シフトレジスタを用いて構成している。
【0045】モデルデータ記憶部14は、あらかじめ鏡
面などを複数回測定したデータの平均をとって生成した
理想的なV−Z曲線の5つのサンプルをモデルデータと
して記憶する記憶部である。
面などを複数回測定したデータの平均をとって生成した
理想的なV−Z曲線の5つのサンプルをモデルデータと
して記憶する記憶部である。
【0046】ここで、このモデルデータとしては、理想
的なV−Z曲線のピーク部分をなす5つのサンプル点を
抽出することとする。
的なV−Z曲線のピーク部分をなす5つのサンプル点を
抽出することとする。
【0047】なお、レンズの収差による各座標位置での
V−Z曲線の相違を考慮して、本実施の形態では、この
モデルデータ記憶部14についてはXYZの3次元レジ
スタを用いて構成している。
V−Z曲線の相違を考慮して、本実施の形態では、この
モデルデータ記憶部14についてはXYZの3次元レジ
スタを用いて構成している。
【0048】また、本実施の形態では、鏡面を使った実
測データをモデルデータをして用いることとしたが、文
献データや光学的な理論値に基づいてモデルデータを算
出することもできる。
測データをモデルデータをして用いることとしたが、文
献データや光学的な理論値に基づいてモデルデータを算
出することもできる。
【0049】曲線近似処理部17は、ピークデータ記憶
部12aに記憶した局所データを用いて曲線近似を行
い、近似曲線の極大点を算出してピーク算定処理部12
に出力する処理部である。
部12aに記憶した局所データを用いて曲線近似を行
い、近似曲線の極大点を算出してピーク算定処理部12
に出力する処理部である。
【0050】上記構成を有する共焦点光学装置10を用
いることにより、検出データ記憶部13に順次記憶する
局所データと、モデルデータ記憶部14に記憶する5個
の基準データとから算出したピーク度数に基づいてピー
ク付近の局所データを特定し、特定した局所データを曲
線近似して被計測物体の高さを算出することができる。
いることにより、検出データ記憶部13に順次記憶する
局所データと、モデルデータ記憶部14に記憶する5個
の基準データとから算出したピーク度数に基づいてピー
ク付近の局所データを特定し、特定した局所データを曲
線近似して被計測物体の高さを算出することができる。
【0051】次に、図1に示すピーク算定処理部12の
処理概念について具体的に説明する。
処理概念について具体的に説明する。
【0052】図2は、図1に示すピーク算定処理部12
の処理概念を示す図である。
の処理概念を示す図である。
【0053】図2(a)は、図1に示すモデルデータ記
憶部14に記憶するモデルデータを示しており、ここで
はM0〜M4の5つのサンプルをモデルデータとして採用
している。なお、同図に示すM0〜M4は、V−Z曲線の
ピーク部分から抽出したものである。
憶部14に記憶するモデルデータを示しており、ここで
はM0〜M4の5つのサンプルをモデルデータとして採用
している。なお、同図に示すM0〜M4は、V−Z曲線の
ピーク部分から抽出したものである。
【0054】図2(b)は、図1に示す検出器アレイ1
1aが取得する検出データを示しており、かかる検出デ
ータのうちの5つの検出データが検出データ記憶部13
に記憶されることとなる。
1aが取得する検出データを示しており、かかる検出デ
ータのうちの5つの検出データが検出データ記憶部13
に記憶されることとなる。
【0055】図2(c)は、モデルデータ記憶部14に
記憶したモデルデータと検出器アレイ11aが取得した
検出データとから生成したピーク度数(O)とZ位置と
の対応関係を示す図である。
記憶したモデルデータと検出器アレイ11aが取得した
検出データとから生成したピーク度数(O)とZ位置と
の対応関係を示す図である。
【0056】ここで、このピーク度数とは、モデルデー
タM0〜M4と、検出データ記憶部13に記憶した5つの
検出データVj-4、Vj-3、Vj-2、Vj-1、Vj との相関
係数であり、 Oj = Σi Mi×Vj-i ただし、i=0〜4 として算定される。
タM0〜M4と、検出データ記憶部13に記憶した5つの
検出データVj-4、Vj-3、Vj-2、Vj-1、Vj との相関
係数であり、 Oj = Σi Mi×Vj-i ただし、i=0〜4 として算定される。
【0057】このため、このピーク度数が最も高くなる
5つの検出データを特定し、特定した5つの検出データ
を曲線近似して、その極大値を求めることにより、被計
測物体の高さすなわちZ位置を特定することができる。
5つの検出データを特定し、特定した5つの検出データ
を曲線近似して、その極大値を求めることにより、被計
測物体の高さすなわちZ位置を特定することができる。
【0058】このように、本実施の形態に係わる共焦点
光学装置10では、局所データと5つのモデルデータの
相関係数をピーク度数としている。
光学装置10では、局所データと5つのモデルデータの
相関係数をピーク度数としている。
【0059】次に、図1に示す共焦点光学部11の構成
について具体的に説明する。
について具体的に説明する。
【0060】図3は、図1に示す共焦点光学部11の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【0061】図3に示すように、この共焦点光学部11
は、光源30から発した光31をレンズ32によって平
行光にし、該平行光を複数のピンホールを有する投光ピ
ンホールアレイ33を介して出射光34にし、この出射
光34をビームスプリッタ35、レンズ群36及びレン
ズ群37を介して被計測物体38の複数の位置に照射す
る。
は、光源30から発した光31をレンズ32によって平
行光にし、該平行光を複数のピンホールを有する投光ピ
ンホールアレイ33を介して出射光34にし、この出射
光34をビームスプリッタ35、レンズ群36及びレン
ズ群37を介して被計測物体38の複数の位置に照射す
る。
【0062】そして、被計測物体38の複数の位置で反
射する反射光は、レンズ群37と、レンズ群36と、ビ
ームスプリッタ35と、投光ピンホールアレイ33と共
役な位置に配設された受光ピンホールアレイ39とを介
して、検出器アレイ11aで検出される。
射する反射光は、レンズ群37と、レンズ群36と、ビ
ームスプリッタ35と、投光ピンホールアレイ33と共
役な位置に配設された受光ピンホールアレイ39とを介
して、検出器アレイ11aで検出される。
【0063】この際、被計測物体38に出射光が照射さ
れる各位置での高さを求めるためには、レンズ群37又
は被計測物体38をZ方向に移動させる必要があるが、
本実施の形態では、レンズ群37を移動させることとし
ている。
れる各位置での高さを求めるためには、レンズ群37又
は被計測物体38をZ方向に移動させる必要があるが、
本実施の形態では、レンズ群37を移動させることとし
ている。
【0064】このように、この共焦点光学部11では、
複数のピンホールを有する投光ピンホールアレイ33及
び受光ピンホールアレイ39と、検出器アレイ11aと
を用いることにより、被計測物体38の複数の位置の高
さを一度に計測することとしている。
複数のピンホールを有する投光ピンホールアレイ33及
び受光ピンホールアレイ39と、検出器アレイ11aと
を用いることにより、被計測物体38の複数の位置の高
さを一度に計測することとしている。
【0065】次に、図1に示す検出データ記憶部13及
びモデルデータ記憶部14について具体的に説明する。
びモデルデータ記憶部14について具体的に説明する。
【0066】図4は、図1に示す検出データ記憶部13
及びモデルデータ記憶部14の構造を示す図である。
及びモデルデータ記憶部14の構造を示す図である。
【0067】同図(a)は、図1に示すモデルデータ記
憶部14の構造を示しており、該モデルデータ記憶部1
4は、m×nのサイズを有する5つの2次元メモリM0
、M1 、M2 、M3 及びM4 からなる。
憶部14の構造を示しており、該モデルデータ記憶部1
4は、m×nのサイズを有する5つの2次元メモリM0
、M1 、M2 、M3 及びM4 からなる。
【0068】例えば、図2(a)に示すM0 は、2次元
メモリM0 に記憶するモデルデータに対応し、図2
(a)に示すM1 は、2次元メモリM1 に記憶するモデ
ルデータに対応し、図2(a)に示すM2 は、2次元メ
モリM2 に記憶するモデルデータに対応し、図2(a)
に示すM3 は、2次元メモリM3 に記憶するモデルデー
タに対応し、図2(a)に示すM4 は、2次元メモリM
4 に記憶するモデルデータに対応する。
メモリM0 に記憶するモデルデータに対応し、図2
(a)に示すM1 は、2次元メモリM1 に記憶するモデ
ルデータに対応し、図2(a)に示すM2 は、2次元メ
モリM2 に記憶するモデルデータに対応し、図2(a)
に示すM3 は、2次元メモリM3 に記憶するモデルデー
タに対応し、図2(a)に示すM4 は、2次元メモリM
4 に記憶するモデルデータに対応する。
【0069】ここで、各モデルデータをそれぞれ2次元
メモリに記憶した理由は、共焦点光学部11が複数の座
標位置における検出を一度に行うためである。
メモリに記憶した理由は、共焦点光学部11が複数の座
標位置における検出を一度に行うためである。
【0070】このため、例えば、被計測物体の座標
(k,l)の高さを求める場合には、M0(k,l)、
M1(k,l)、M2(k,l)、M3(k,l)、M4
(k,l)の5つのモデルデータが使用されることにな
る。
(k,l)の高さを求める場合には、M0(k,l)、
M1(k,l)、M2(k,l)、M3(k,l)、M4
(k,l)の5つのモデルデータが使用されることにな
る。
【0071】図4(b)は、図1に示す検出データ記憶
部13の構造を示しており、該検出データ記憶部13
は、m×nのサイズを有する5つの2次元メモリVj 、
Vj-1、Vj-2 、Vj-3 及びVj-4 からなる。
部13の構造を示しており、該検出データ記憶部13
は、m×nのサイズを有する5つの2次元メモリVj 、
Vj-1、Vj-2 、Vj-3 及びVj-4 からなる。
【0072】そして、この2次元メモリVj には、Z方
向の移動量Zj での検出データが記憶され、2次元メモ
リVj-1 には、Z方向の移動量Zjー1 での検出データが
記憶され、この2次元メモリVj-2 には、Z方向の移動
量Zjー2 での検出データが記憶され、2次元メモリVj-
3 には、Z方向の移動量Zjー3 での検出データが記憶さ
れ、2次元メモリVj-4 には、Z方向の移動量Zjー4 で
の検出データが記憶される。
向の移動量Zj での検出データが記憶され、2次元メモ
リVj-1 には、Z方向の移動量Zjー1 での検出データが
記憶され、この2次元メモリVj-2 には、Z方向の移動
量Zjー2 での検出データが記憶され、2次元メモリVj-
3 には、Z方向の移動量Zjー3 での検出データが記憶さ
れ、2次元メモリVj-4 には、Z方向の移動量Zjー4 で
の検出データが記憶される。
【0073】このため、被計測物体の座標(k,l)の
移動量Zj でのピーク度数すなわち相関係数を求める場
合には、Vj(k,l) 、Vj-1(k,l) 、Vj-2
(k,l) 、Vj-3(k,l) 及びVj-4(k,l)
の5つの検出データが使用されることになる。
移動量Zj でのピーク度数すなわち相関係数を求める場
合には、Vj(k,l) 、Vj-1(k,l) 、Vj-2
(k,l) 、Vj-3(k,l) 及びVj-4(k,l)
の5つの検出データが使用されることになる。
【0074】ただし、上記モデルデータ記憶部14とは
異なり、かかる2次元メモリVj 〜Vj-4 は、それぞれ
シフトレジスタをなし、例えば、次の検出データを取得
した時点で、Vjー3(k,l) に記憶した検出データを
Vjー4(k,l)にシフトし、Vjー2(k,l) に記憶
した検出データをVjー3(k,l)にシフトし、Vjー1
(k,l) に記憶した検出データをVjー2(k,l)に
シフトし、Vj(k,l)に記憶した検出データをVjー1
(k,l)にシフトし、新たに取得した検出データをV
j(k,l)に格納することになる。
異なり、かかる2次元メモリVj 〜Vj-4 は、それぞれ
シフトレジスタをなし、例えば、次の検出データを取得
した時点で、Vjー3(k,l) に記憶した検出データを
Vjー4(k,l)にシフトし、Vjー2(k,l) に記憶
した検出データをVjー3(k,l)にシフトし、Vjー1
(k,l) に記憶した検出データをVjー2(k,l)に
シフトし、Vj(k,l)に記憶した検出データをVjー1
(k,l)にシフトし、新たに取得した検出データをV
j(k,l)に格納することになる。
【0075】このように、本実施の形態に係わる共焦点
光学装置10では、検出器アレイ11aが取得した検出
データを全て検出データ記憶部13に記憶するのではな
く、該検出データ記憶部13に記憶する検出データを逐
次更新して、必要になるメモリ容量を低減している。
光学装置10では、検出器アレイ11aが取得した検出
データを全て検出データ記憶部13に記憶するのではな
く、該検出データ記憶部13に記憶する検出データを逐
次更新して、必要になるメモリ容量を低減している。
【0076】次に、図1に示すピーク算定処理部12が
行うピーク度数の算定処理について説明する。
行うピーク度数の算定処理について説明する。
【0077】すでに説明したように、このピーク度数算
定処理部12では、モデルデータM0〜M4と、検出デー
タ記憶部13に記憶した5つの検出データVj-4、Vj-
3、Vj-2、Vj-1、Vj との相関係数Oj Oj = Σi Mi×Vj-i ただし、i=0〜4 を求めている。
定処理部12では、モデルデータM0〜M4と、検出デー
タ記憶部13に記憶した5つの検出データVj-4、Vj-
3、Vj-2、Vj-1、Vj との相関係数Oj Oj = Σi Mi×Vj-i ただし、i=0〜4 を求めている。
【0078】このように、かかるピーク度数については
ソフトウエアで実現することができるが、図5に示すよ
うに、乗算回路、遅延回路及び加算回路を用いてハード
ウエアで実現することもできる。
ソフトウエアで実現することができるが、図5に示すよ
うに、乗算回路、遅延回路及び加算回路を用いてハード
ウエアで実現することもできる。
【0079】次に、図1に示す曲線近似処理部15が行
う曲線近似処理について説明する。
う曲線近似処理について説明する。
【0080】この曲線近似処理部15は、ピークデータ
記憶部12aに記憶したピークデータに基づいて2次曲
線近似を行い、その極大値をピーク算定処理部12に出
力する。
記憶部12aに記憶したピークデータに基づいて2次曲
線近似を行い、その極大値をピーク算定処理部12に出
力する。
【0081】すなわち、ピークデータ記憶部12aに
は、V−Z曲線のピーク領域をなす局所データが記憶さ
れるわけであるが、図6に示すように、かかる局所デー
タのうち最も大きな値Vmを持つZmと、本来の最大値
Vkを持つZkとが一致しない場合には、算定した被計
測物体の高さにZk−Zmの誤差が生じる。
は、V−Z曲線のピーク領域をなす局所データが記憶さ
れるわけであるが、図6に示すように、かかる局所デー
タのうち最も大きな値Vmを持つZmと、本来の最大値
Vkを持つZkとが一致しない場合には、算定した被計
測物体の高さにZk−Zmの誤差が生じる。
【0082】このため、この曲線近似処理部15では、
5つの局所データのうち最も大きな検出データVm と、
該検出データVm の前後の検出データVm+1 及びVm-1
とを特定し、かかる3つの検出データを次式に代入して
Zkを算定する。
5つの局所データのうち最も大きな検出データVm と、
該検出データVm の前後の検出データVm+1 及びVm-1
とを特定し、かかる3つの検出データを次式に代入して
Zkを算定する。
【0083】 これにより、Z−V特性は2次曲線によって近似され、
被計測物体の真の高さZk と誤差の少ない高さを求める
ことができる。
被計測物体の真の高さZk と誤差の少ない高さを求める
ことができる。
【0084】なお、本実施の形態では、ソフトウエア的
にピークVk を求める場合について示したが、デジタル
シグナルプロセッサ(DSP)等を用いて、内部プログ
ラムを組むこともできる。また、計測スピードを向上さ
せるために専用のハードウエア回路を構成することもで
きる。
にピークVk を求める場合について示したが、デジタル
シグナルプロセッサ(DSP)等を用いて、内部プログ
ラムを組むこともできる。また、計測スピードを向上さ
せるために専用のハードウエア回路を構成することもで
きる。
【0085】また、本実施の形態では、2次曲線近似を
行う場合を示したが、さらに高次曲線近似を行うことも
できる。
行う場合を示したが、さらに高次曲線近似を行うことも
できる。
【0086】次に、図1に示す共焦点光学装置10の処
理手順について説明する。
理手順について説明する。
【0087】図7は、図1に示す共焦点光学装置10の
処理手順を示すフローチャートである。なお、モデルデ
ータ記憶部14には、あらかじめモデルデータが格納さ
れているものとする。
処理手順を示すフローチャートである。なお、モデルデ
ータ記憶部14には、あらかじめモデルデータが格納さ
れているものとする。
【0088】図7に示すように、この共焦点光学装置1
0は、まず最初にレンズ群37をZ方向に移動し(ステ
ップ701)、検出器アレイ11aで2次元データを計
測し(ステップ702)、検出データ記憶部13に格納
済みの検出データをシフトした後に、新たに取得した検
出データを検出データ記憶部13に追加する(ステップ
703)。
0は、まず最初にレンズ群37をZ方向に移動し(ステ
ップ701)、検出器アレイ11aで2次元データを計
測し(ステップ702)、検出データ記憶部13に格納
済みの検出データをシフトした後に、新たに取得した検
出データを検出データ記憶部13に追加する(ステップ
703)。
【0089】次に、ピーク算定処理部12は、検出デー
タ記憶部13に記憶した検出データと、モデルデータ記
憶部14に記憶したモデルデータとの相関係数を算定
し、該相関係数をピーク度数とする(ステップ70
4)。
タ記憶部13に記憶した検出データと、モデルデータ記
憶部14に記憶したモデルデータとの相関係数を算定
し、該相関係数をピーク度数とする(ステップ70
4)。
【0090】そして、算定したピーク度数をこれまでに
最大のピーク度数と比較し(ステップ705)、算定し
たピーク度数の方が大きければ、検出データ記憶部13
の内容をピークデータ記憶部12aに複写して、ピーク
データ記憶部12aの内容を更新する(ステップ706
〜707)。
最大のピーク度数と比較し(ステップ705)、算定し
たピーク度数の方が大きければ、検出データ記憶部13
の内容をピークデータ記憶部12aに複写して、ピーク
データ記憶部12aの内容を更新する(ステップ706
〜707)。
【0091】かかる処理を、Z方向にレンズ群37を移
動する都度繰り返し(ステップ708)、移動が終了し
たならば、かかるピークデータ記憶部12aの内容に基
づいて曲線近似処理を行い(ステップ709)、被計測
物体のZ位置を算出する(ステップ710)。
動する都度繰り返し(ステップ708)、移動が終了し
たならば、かかるピークデータ記憶部12aの内容に基
づいて曲線近似処理を行い(ステップ709)、被計測
物体のZ位置を算出する(ステップ710)。
【0092】このように、本実施の形態では、検出器ア
レイ11aが検出したデータを全て記憶するのではな
く、かかる検出器アレイ11aをシフトレジスタで構成
して繰り返しピーク度数を算定する。
レイ11aが検出したデータを全て記憶するのではな
く、かかる検出器アレイ11aをシフトレジスタで構成
して繰り返しピーク度数を算定する。
【0093】上述してきたように、本実施の形態では、
理想的なV−Z曲線のピーク部分を示すモデルデータを
あらかじめモデルデータ記憶部14に格納しておき、検
出データ記憶部13に記憶する局所的な検出データを更
新する都度ピーク度数を算定し、このピーク度数に基づ
いてピーク領域をなす局所的な検出データを特定するよ
う構成したので、下記に示す効果が得られる。
理想的なV−Z曲線のピーク部分を示すモデルデータを
あらかじめモデルデータ記憶部14に格納しておき、検
出データ記憶部13に記憶する局所的な検出データを更
新する都度ピーク度数を算定し、このピーク度数に基づ
いてピーク領域をなす局所的な検出データを特定するよ
う構成したので、下記に示す効果が得られる。
【0094】1)計測データを記憶するメモリのメモリ
容量を低減することができる。
容量を低減することができる。
【0095】2)被計測物体の高さを迅速かつ正確に計
測することができる。
測することができる。
【0096】また、本実施の形態では、ピーク領域をな
す局所的な検出データを特定した後に、該検出データを
用いた曲線近似を行って極大をなす高さを求めるよう構
成したので、被計測物体の高さの誤差を低減することが
できる。
す局所的な検出データを特定した後に、該検出データを
用いた曲線近似を行って極大をなす高さを求めるよう構
成したので、被計測物体の高さの誤差を低減することが
できる。
【0097】ところで、本実施の形態では、図1に示す
機能ブロック図にしたがって本発明を説明したが、共焦
点光学装置と該共焦点光学装置を制御するコンピュータ
とからなるシステム構成を用いることもできる。
機能ブロック図にしたがって本発明を説明したが、共焦
点光学装置と該共焦点光学装置を制御するコンピュータ
とからなるシステム構成を用いることもできる。
【0098】具体的には、図8に示すように、図3に示
す共焦点光学部11と同様の構成を有する共焦点光学装
置80と、コンピュータ81とを用いて本発明に係わる
共焦点光学システムを構成できる。
す共焦点光学部11と同様の構成を有する共焦点光学装
置80と、コンピュータ81とを用いて本発明に係わる
共焦点光学システムを構成できる。
【0099】この場合には、フロッピーディスク82内
に本発明に係わるプログラム及びデータをあらかじめ格
納しておき、コンピュータ81がディスク装置81dで
該フロッピーディスク82に記憶したプログラム及びデ
ータを読み取る。
に本発明に係わるプログラム及びデータをあらかじめ格
納しておき、コンピュータ81がディスク装置81dで
該フロッピーディスク82に記憶したプログラム及びデ
ータを読み取る。
【0100】そして、CPU81aが、フロッピーディ
スク82に記憶したプログラムを実行して、検出器アレ
イ80aからI/F部81bが受信したデータに基づい
て被計測物体の高さを算定することになる。
スク82に記憶したプログラムを実行して、検出器アレ
イ80aからI/F部81bが受信したデータに基づい
て被計測物体の高さを算定することになる。
【0101】したがって、図1に示すピーク算定処理部
12及び曲線近似処理部15に対応するプログラムと、
モデルデータ記憶部14に記憶するモデルデータとをフ
ロッピーディスク82内に格納しておくことにより、か
かるシステム構成を用いたピーク算定処理を行うことが
できる。
12及び曲線近似処理部15に対応するプログラムと、
モデルデータ記憶部14に記憶するモデルデータとをフ
ロッピーディスク82内に格納しておくことにより、か
かるシステム構成を用いたピーク算定処理を行うことが
できる。
【0102】なお、本実施の形態では、上記相関係数を
ピーク度数として用いる場合を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、正規化相関等をピーク度数
として用いることもできる。
ピーク度数として用いる場合を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、正規化相関等をピーク度数
として用いることもできる。
【0103】具体的には、 を用いて、正規化相関Rj を算定することになる。
【0104】また、本実施の形態では、ピークデータ記
憶部12aに局所データを格納した後に、該局所データ
に基づいて曲線近似を行って被計測物体の高さを求める
こととしたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ピークデータ記憶部12aに記憶した局所データの
最大値を、被計測物体の高さとすることも可能である。
憶部12aに局所データを格納した後に、該局所データ
に基づいて曲線近似を行って被計測物体の高さを求める
こととしたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ピークデータ記憶部12aに記憶した局所データの
最大値を、被計測物体の高さとすることも可能である。
【0105】さらに、本実施の形態では、検出データ記
憶部13に5回分の検出データを記憶することとした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、n回の検
出データを記憶することも可能である。
憶部13に5回分の検出データを記憶することとした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、n回の検
出データを記憶することも可能である。
【図1】本実施の形態で用いる共焦点光学装置の全体構
成を示す機能ブロック図。
成を示す機能ブロック図。
【図2】図1に示すピーク算定処理部の処理概念を示す
図。
図。
【図3】図1に示す共焦点光学部の構成を示す図。
【図4】図1に示す検出データ記憶部及びモデルデータ
記憶部の構造を示す図である。
記憶部の構造を示す図である。
【図5】図1に示すピーク算定処理部のピーク算定処理
回路を示す図。
回路を示す図。
【図6】図1に示す曲線近似処理部が行う曲線近似処理
の概念を示す図。
の概念を示す図。
【図7】図1に示す共焦点光学装置の処理手順を示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図8】共焦点光学装置とコンピュータからなる共焦点
光学システムの構成を示す図。
光学システムの構成を示す図。
【図9】従来の共焦点光学装置の基本構成を示す図。
【図10】図9に示す検出器の検出信号とレンズ群2の
Z軸方向の移動量との関係を示す図。
Z軸方向の移動量との関係を示す図。
【図11】V−Z曲線の一例を示す図。
10…共焦点光学装置、 11…共焦点光学部、 11
a…検出器アレイ、12…ピーク算定処理部、 12a
…ピークデータ記憶部、13…検出データ、 14…モ
デルデータ記憶部、15…曲線近似処理部、 30…光
源、 31…光、 32…レンズ、33…投光ピンホー
ルアレイ、 34…出射光、35…ビームスプリッタ、
36,37…レンズ群、38…被計測物体、 39…
受光ピンホールアレイ
a…検出器アレイ、12…ピーク算定処理部、 12a
…ピークデータ記憶部、13…検出データ、 14…モ
デルデータ記憶部、15…曲線近似処理部、 30…光
源、 31…光、 32…レンズ、33…投光ピンホー
ルアレイ、 34…出射光、35…ビームスプリッタ、
36,37…レンズ群、38…被計測物体、 39…
受光ピンホールアレイ
Claims (9)
- 【請求項1】 物体からの反射光を検出器で検出し、該
検出器による検出データの分布に基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置において、 前記検出データの基準分布のピーク部分を示すn個の基
準データを記憶する第1の記憶手段と、 前記検出器が連続して検出したn個の検出データを記憶
する第2の記憶手段と、 前記第1の記憶手段に記憶したn個の基準データと前記
第2の記憶手段に記憶したn個の検出データに基づい
て、該n個の検出データが前記分布のピーク部分となる
蓋然性を示すピーク度数を算出する算出手段と、 前記算出手段が算出したピーク度数に基づいて前記物体
の高さを示す合焦位置を特定する特定手段とを具備する
ことを特徴とする共焦点光学装置。 - 【請求項2】 最大のピーク度数を持つn個の検出デー
タを記憶する第3の記憶手段と、 新たな検出データを検出する都度、該新たな検出データ
に対応するピーク度数が最大であるか否かを判断し、最
大のピーク度数である場合には前記第3の記憶手段に記
憶したn個の検出データを更新する更新手段とをさらに
具備することを特徴とする請求項1記載の共焦点光学装
置。 - 【請求項3】 前記第2の記憶手段は、 n個のレジスタを有するシフトレジスタからなり、 前記検出器が新たな検出データを取得する都度、すでに
記憶した検出データを順次シフトしつつ前記新たな検出
データを記憶することを特徴とする請求項2記載の共焦
点光学装置。 - 【請求項4】 前記算出手段は、 前記第1の記憶手段に記憶したn個の基準データと前記
第2の記憶手段に記憶したn個の検出データとの相関係
数を算定し、該相関係数を前記ピーク度数とすることを
特徴とする請求項3記載の共焦点光学装置。 - 【請求項5】 前記特定手段は、 前記算出手段が算出したピーク度数のうちの最大のピー
ク度数を有するn個の検出データに基づいて前記物体の
高さを示す合焦位置を特定することを特徴とする請求項
3記載の共焦点光学装置。 - 【請求項6】 前記特定手段は、 前記算出手段が算出した最大のピーク度数を有するn個
の検出データを曲線近似し、近似した曲線の極大値を持
つ移動量に基づいて前記物体の高さを示す合焦位置を特
定することを特徴とする請求項3記載の共焦点光学装
置。 - 【請求項7】 物体からの反射光を検出器で検出し、該
検出器による検出データの分布に基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置の合焦位置
算定方法において、 検出データの基準分布のピーク部分を示すn個の基準デ
ータを取得し、 前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとに基づいて、該n個の検出データが前記分布のピー
ク部分となる蓋然性を示すピーク度数を算出し、 算出したピーク度数に基づいて前記物体の高さを示す合
焦位置を特定することを特徴とする共焦点光学装置の合
焦位置算定方法。 - 【請求項8】 物体からの反射光を検出器で検出し、該
検出器による検出データの分布に基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置の合焦位置
算定方法において、 検出データの基準分布のピーク部分を示すn個の基準デ
ータを取得し、 前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとから算定した相関係数を、該n個の検出データの前
記分布のピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数と
し、 算出した最大のピーク度数を有するn個の検出データを
曲線近似して、近似した曲線の極大値を持つ移動量に基
づいて物体の高さを示す合焦位置を特定することを特徴
とする共焦点光学装置の合焦位置算定方法。 - 【請求項9】 物体からの反射光を検出器で検出し、該
検出器による検出データの分布に基づいて前記物体の高
さを示す合焦位置を算定する共焦点光学装置に用いる記
録媒体において、 検出データの基準分布のピーク部分を示すn個の基準デ
ータと、 前記検出器が検出データを検出した際に、該検出データ
を含む連続したn個の検出データと前記n個の基準デー
タとから算定した相関係数を、該局所データの前記分布
のピーク部分となる蓋然性を示すピーク度数とし、算出
した最大のピーク度数を有するn個の検出データを曲線
近似して、近似した曲線の極大値を持つ移動量に基づい
て物体の高さを示す合焦位置を特定するソフトウエアと
を記録することを特徴とする共焦点光学装置に用いる記
録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8279197A JPH10281743A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 共焦点光学装置及び該装置の合焦位置算定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8279197A JPH10281743A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 共焦点光学装置及び該装置の合焦位置算定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10281743A true JPH10281743A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13784238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8279197A Pending JPH10281743A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 共焦点光学装置及び該装置の合焦位置算定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10281743A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001027611A (ja) * | 1999-07-13 | 2001-01-30 | Lasertec Corp | 欠陥検査装置 |
JP2008292391A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Mitsutoyo Corp | 共焦点光学装置 |
JP2009133744A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Olympus Corp | 膜厚測定装置 |
JP2010066934A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Nippon Yusoki Co Ltd | 3次元モデルを用いた自己位置認識手法及び自己位置認識システム |
WO2011138874A1 (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-10 | 株式会社ニコン | 高さ測定方法及び高さ測定装置 |
-
1997
- 1997-04-01 JP JP8279197A patent/JPH10281743A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8810799B2 (en) | 2010-05-07 | 2014-08-19 | Nikon Corporation | Height-measuring method and height-measuring device |
JP5942847B2 (ja) * | 2010-05-07 | 2016-06-29 | 株式会社ニコン | 高さ測定方法及び高さ測定装置 |
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