DE102019212099A1

DE102019212099A1 - Optischer versatzmesser

Info

Publication number: DE102019212099A1
Application number: DE102019212099.7A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Tsuchida
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2020-02-13
Also published as: US20200363191A1; JP7117189B2; JP2020027053A; US20200049487A1; US11293749B2; CN115790448A; CN110823125B; CN110823125A; US10767976B2

Abstract

Ein optischer Versatzmesser ist vorgesehen, der in der Lage ist, ein Profil eines Messobjekts effizient zu messen und gleichzeitig einen Anstieg der Herstellungskosten zu verhindern. Reflektiertes Licht vom Messobjekt wird von einer Vielzahl von Pixelspalten empfangen, die in X2-Richtung in einer Lichtempfangseinheit 121 angeordnet sind, und es werden eine Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen ausgegeben. Eine oder eine Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen von Lichtempfangs-Mengen in einer Z2-Richtung wird von einer Peak-Erfassungseinheit 1 für jede Pixelspalte basierend auf der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen erfasst. Eine Peak-Position, die an ein Profil anzunehmen ist, wird aus den für jede Pixelspalte erfassten Peak-Kandidatenpositionen ausgewählt, basierend auf einer relativen Positionsbeziehung mit einer Peak-Position einer anderen Pixelspalte, die an die Pixelspalte angrenzt, und Profildaten, die anzeigen, dass das Profil von der Profil-Erzeugungseinheit 3 basierend auf der ausgewählten Peak-Position erzeugt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Versatzmesser, der einen Versatz eines Messobjekts durch ein Triangulationsverfahren erfasst.
Beschreibung der verwandten Technik
In einem optischen Versatzmesser unter Verwendung eines optischen Schneidverfahrens wird ein Messobjekt (im Folgenden als Werkstück bezeichnet) mit bandförmigem Licht mit einem linienförmigen Querschnitt aus einer Lichtprojektionseinheit bestrahlt und reflektiertes Licht von einem zweidimensionalen Lichtempfangselement empfangen. Ein Profil des Werkstücks wird basierend auf einer Position eines Peaks einer Lichtempfangs-Mengenverteilung, die durch das Lichtempfangselement erhalten wird, gemessen. Dabei kann das auf das Werkstück einfallende Licht auf einer Oberfläche des Werkstücks mehrfach reflektiert werden. In diesem Fall ist es unmöglich, ein genaues Profil des Werkstücks zu messen, da in der Lichtempfangs-Mengenverteilung aufgrund des Einfalls des mehrfach reflektierten Lichts auf das Lichtempfangselement eine Vielzahl von Peaks auftritt. Das gleiche Problem tritt auf, wenn Licht (Störlicht) von einem anderen Abschnitt als der Lichtprojektionseinheit auf das Lichtempfangselement trifft oder wenn von einem anderen Abschnitt als einem Messzielabschnitt des Werkstücks reflektiertes Licht auf das Lichtempfangselement trifft.
In dem in JP-A-2012-127887 beschriebenen optischen Versatzmesser wird das Werkstück sequentiell mit erstem und zweitem Licht bestrahlt, die in orthogonale Richtungen polarisiert sind. Das vom Werkstück reflektierte erste und zweite Licht wird vom Lichtempfangselement empfangen, und es werden erste und zweite Wellenformdaten erzeugt, die die Lichtempfangs-Mengenverteilungen des ersten und zweiten Lichts anzeigen.
Ein Peak wird aus den ersten und zweiten Wellenformdaten ausgewählt, basierend auf einem Verhältnis von Peaks, die einander zwischen den ersten und zweiten Wellenformdaten entsprechen. Das Profil des Werkstücks wird basierend auf einer Position des ausgewählten Peaks gemessen.
Gemäß dem in JP-A-2012-127887 beschriebenen optischen Versatzmesser ist es möglich, den Peak aufgrund von Licht, das nur einmal auf der Oberfläche des Werkstücks reflektiert wird, aus einer Vielzahl von Peaks in der Lichtempfangs-Mengenverteilung auszuwählen. Da es jedoch notwendig ist, zwei lichtprojizierende Elemente vorzusehen, die das Licht polarisiert in die zueinander orthogonalen Richtungen im optischen Versatzmesser emittieren, entsteht ein Anstieg der Herstellungskosten des optischen Versatzmessers. Da es notwendig ist, die ersten und zweiten Wellenformdaten zu erfassen und Berechnungen mit diesen Wellenformdaten durchzuführen, ist es außerdem unmöglich, das Profil des Werkstücks effizient zu messen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen optischen Versatzmesser bereitzustellen, der in der Lage ist, ein Profil eines Messobjekts effizient zu messen und gleichzeitig einen Anstieg der Herstellungskosten zu verhindern.
(1) Ein optischer Versatzmesser nach der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Versatzmesser unter Verwendung eines optischen Schneideverfahrens, das ein Profil eines Messobjekts misst. Das Messgerät umfasst eine Lichtprojektionseinheit, die das Messobjekt mit Spaltlicht bestrahlt, das sich in eine erste Richtung ausbreitet, oder in die erste Richtung abgetastetes Punktlicht, eine Lichtempfangseinheit, die eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die in der ersten Richtung und einer zweiten Richtung angeordnet sind, die sich mit der ersten Richtung schneiden, reflektiertes Licht von jeder Position des Messobjekts in der ersten Richtung empfängt und eine Lichtempfangs-Mengenverteilung ausgibt, eine Peak-Erfassungseinheit, die eine oder eine Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen von lichtempfangenden Beträgen in der zweiten Richtung für jede Pixelspalte basierend auf einer Vielzahl der Lichtempfangs-Mengenverteilungen, die jeweils von einer Vielzahl der in der ersten Richtung angeordneten Pixelspalten ausgegeben werden, erfasst, und eine Profil-Erzeugungseinheit, die eine Peak-Position aus den von der Peak-Erfassungseinheit erfassten Peak-Kandidatenpositionen für jede Pixelspalte auswählt, die auf der Grundlage einer relativen Positionsbeziehung mit einer Peak-Position einer anderen Pixelspalte benachbart zur Pixelspalte an das Profil angepasst werden soll, und Profildaten erzeugt, die das Profil basierend auf der ausgewählten Peak-Position anzeigen.
Bei diesem optischen Versatzmesser wird das Spaltlicht, das sich in die erste Richtung ausbreitet, oder das Spotlicht in die erste Richtung abgetastet und von der Lichtprojektionseinheit auf das Messobjekt gestrahlt. Das vom Messobjekt reflektierte Licht wird von der Vielzahl von in der ersten Richtung in der Lichtempfangseinheit angeordneten Pixelspalten empfangen und die Lichtempfangs-Mengenverteilung ausgegeben. In jeder Pixelspalte ist die Vielzahl der Pixel in der zweiten Richtung angeordnet. Die Peak-Kandidatenpositionen von einer oder der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengen in der zweiten Richtung werden von der Peak-Erfassungseinheit für jede Pixelspalte basierend auf der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen, die von der Vielzahl von Pixelspalten ausgegeben werden, erfasst. Die an das Profil anzunehmende Peak-Position wird aus den erfassten Peak-Kandidatenpositionen basierend auf der relativen Positionsbeziehung mit der Peak-Position einer anderen benachbarten Pixelspalte ausgewählt, und die Profildaten, die das Profil anzeigen, werden von der Profil-Erzeugungseinheit basierend auf der ausgewählten Peak-Position erzeugt.
Mit dieser Konfiguration wird selbst dann, wenn die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend einer Pixelspalte erfasst wird, für jede Pixelspalte die an das Profil anzunehmende Peak-Position basierend auf der relativen Positionsbeziehung zur Peak-Position der anderen Pixelspalte ausgewählt. In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine Vielzahl von lichtprojizierenden Elementen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen im optischen Versatzmesser vorzusehen. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Vielzahl der Lichtempfangs-Mengenverteilungen für jede Pixelspalte zu erfassen, und daher ist es nicht notwendig, Berechnungen an der Vielzahl der Lichtempfangs-Mengenverteilungen durchzuführen. Dadurch ist es möglich, das Profil des Messobjekts effizient zu messen und gleichzeitig einen Anstieg der Fertigungskosten zu vermeiden.
(2) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Schalteinheit umfassen, die eine Betriebsart der Profilerstellungseinheit zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart umschaltet. Wenn in der ersten Betriebsart die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, die einer beliebigen Pixelspalte entspricht, von der Peak-Erfassungseinheit erfasst wird, kann die Profil-Erzeugungseinheit die in das Profil einzunehmende Peak-Position aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen basierend auf der Kontinuität zwischen wenigstens der Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, die einer Pixelspalte benachbart zur Pixelspalte in der ersten Richtung entspricht, und der Vielzahl von erfassten Peak-Kandidatenpositionen auswählen. In der zweiten Betriebsart, wenn die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend der Pixelspalte durch die Peak-Erfassungseinheit erfasst wird, kann die Profil-Erzeugungseinheit die Peak-Position auswählen, die aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen basierend auf einer vorgegebenen Bedingung an das Profil angepasst werden soll.
Bei einigen Formen des Messobjekts kann die aufgrund einer vorgegebenen Bedingung ausgewählte Peak-Position mit der Position der Oberfläche des Messobjekts übereinstimmen. In diesem Fall ist es möglich, das Profil des Messobjekts durch Auswahl der zweiten Betriebsart effizienter zu messen.
(3) Die vorgegebene Bedingung kann eine Bedingung umfassen, in der eine Peak-Kandidatenposition mit einem maximalen Lichtempfangsbetrag als die Peak-Position ausgewählt wird, die aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangs-Mengenverteilung in das Profil übernommen werden soll. Wenn bei dieser Konfiguration die Peak-Kandidatenposition mit dem maximalen Lichtempfangswert mit der Position der Oberfläche des Messobjekts übereinstimmt, ist es möglich, das Profil des Messobjekts durch Auswahl der zweiten Betriebsart effizienter zu messen.
(4) Die vorgegebene Bedingung kann des Weiteren eine Bedingung umfassen, in der eine Peak-Kandidatenposition, die einem Ende am nächsten oder dem anderen Ende in der zweiten Richtung liegt, als die Peak-Position ausgewählt wird, die aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung an das Profil anzunehmen ist. Wenn bei dieser Konfiguration die Peak-Kandidatenposition, die dem einen Ende oder dem anderen Ende in der zweiten Richtung am nächsten liegt, mit der Position der Oberfläche des Messobjekts übereinstimmt, ist es möglich, das Profil des Messobjekts durch Auswahl der zweiten Betriebsart effizienter zu messen.
(5) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Parameter-Erfassungseinheit umfassen, die einen Parameter erfasst, der einen Modus eines Peaks in der von der Peak-Erfassungseinheit erfassten Peak-Kandidatenposition anzeigt. Die Profil-Erzeugungseinheit kann aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangs-Mengenverteilung basierend auf dem von der Parameter-Erfassungseinheit erfassten Parameter die an das Profil anzunehmende Peak-Position auswählen.
In diesem Fall wird die an das Profil anzunehmende Peak-Position basierend auf der umfassenden Bestimmung unter Verwendung der relativen Positionsbeziehung zwischen den Peak-Kandidatenpositionen der Vielzahl von Pixelspalten in der ersten Richtung und dem Modus des Peaks ausgewählt. Dadurch ist es möglich, das Profil des Messobjekts genauer zu messen.
(6) Der von der Parameter-Erfassungseinheit erfasste Parameter kann einen lichtempfindlichen Betrag des Peaks oder eine Breite des Peaks umfassen. In diesem Fall ist es möglich, den Parameter, der den Modus des Peaks anzeigt, einfach zu erfassen.
(7) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Cluster-Erzeugungseinheit umfassen, die eine Vielzahl von Clustern erzeugt, von denen jeder eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen umfasst, die von der Peak-Erfassungseinheit erfasst werden. Jeder Cluster kann eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen umfassen, die so ausgewählt sind, dass der Abstand zwischen den in der ersten Richtung aneinander angrenzenden Peak-Kandidatenpositionen gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die Profil-Erzeugungseinheit kann die relative Positionsbeziehung basierend auf der Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen bestimmen, die in jedem von der Cluster-Erzeugungseinheit erzeugten Cluster enthalten sind. In diesem Fall ist es möglich, die relative Positionsbeziehung basierend auf der Anzahl der in jedem Cluster enthaltenen Peak-Kandidatenpositionen einfach zu bestimmen.
(8) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Abstandsberechnungseinheit umfassen, die einen Abstand zwischen jeder Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend jeder Pixelspalte und der Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend der Pixelspalte benachbart zu jeder Pixelspalte in der ersten Richtung berechnet. Die Profilerstellungseinheit kann die relative Positionsbeziehung basierend auf der von der Abstandsberechnungseinheit berechneten Entfernung bestimmen. In diesem Fall ist es möglich, die relative Positionsbeziehung basierend auf dem Abstand zwischen den benachbarten Peak-Kandidatenpositionen einfach zu bestimmen.
(9) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Muster-Erzeugungseinheit umfassen, die ein geometrisches Muster basierend auf der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen erzeugt, die von der Peak-Erfassungseinheit erfasst werden, und eine Korrelations-Berechnungseinheit, die einen Korrelationskoeffizienten zwischen dem von der Muster-Erzeugungseinheit erzeugten geometrischen Muster und der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen berechnet, die von der Peak-Erfassungseinheit für jede Pixelspalte erfasst werden. Die Profilerstellungseinheit kann die relative Positionsbeziehung basierend auf dem von der Korrelations-Berechnungseinheit berechneten Korrelationskoeffizienten bestimmen. In diesem Fall ist es möglich, die relative Positionsbeziehung basierend auf dem Korrelationskoeffizienten zwischen dem geometrischen Muster und der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen einfach zu bestimmen.
(10) Der optische Versatzmesser kann des Weiteren eine Filterverarbeitungseinheit umfassen, die eine Filterverarbeitung der Profildaten durchführt, so dass ein Glättungseffekt größer wird, wenn eine Änderung eines Wertes in jedem Abschnitt der von der Profil-Erzeugungseinheit erzeugten Profildaten kleiner wird. In diesem Fall ist es möglich, den Abschnitt des Profils, der dem flachen Abschnitt des Messobjekts entspricht, unter Beibehaltung der Form des gestuften Abschnitts und des Kantenabschnitts im Profil zu glätten.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Profil des Messobjekts effizient zu messen und gleichzeitig einen Anstieg der Herstellungskosten zu verhindern.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines optischen Versatzmessers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine externe perspektivische Ansicht eines Abbildungskopfes und eines Werkstücks;
3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer Lichtbestrahlungsposition auf einer Oberfläche des Werkstücks und einer Lichteinfallsposition auf einer Lichtempfangseinheit darstellt;
4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Lichtbestrahlungsposition auf der Werkstückoberfläche und der Lichteinfallsposition auf der Lichtempfangseinheit darstellt;
5 ist ein Diagramm, das eine Lichtempfangs-Mengenverteilung auf einer lichtempfindlichen Oberfläche der Lichtempfangseinheit zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Lichtempfangs-Mengenverteilung in einer Pixelspalte von 5 zeigt;
7 ist ein Diagramm, das alle Peak-Positionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung von 5 zeigt;
8 ist ein Diagramm mit Profildaten, die basierend auf den Peak-Positionen von 7 erfasst wurden;
Die 9A und 9B sind Diagramme zur Beschreibung von Reflexionen auf der Oberfläche eines Werkstücks;
10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Verteilung der Lichtempfangs-Menge in der Lichtempfangseinheit zeigt;
11 ist ein Diagramm, das die Verteilung der Lichtempfangs-Menge in einer Pixelspalte von 10 zeigt;
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Profil-Erfassungseinheit zeigt;
13 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Betriebs der Profil-Erfassungseinheit in einer ersten Betriebsart;
14 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Betriebs der Profil-Erfassungseinheit in der ersten Betriebsart;
15 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Betriebs der Profil-Erfassungseinheit in der ersten Betriebsart;
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Profil-Erfassungseinheit gemäß einem Änderungsbeispiel zeigt;
Die 17A bis 17C sind Diagramme zur Beschreibung des Betriebs einer Filteraufbereitungsanlage der 12;
18 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Profil-Erfassungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
19 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Betriebs der Profil-Erfassungseinheit in einer ersten Betriebsart gemäß der zweiten Ausführungsform;
20 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Profil-Erfassungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt; und
Die 21A und 21B sind Diagramme zur Beschreibung eines Betriebs der Profil-Erfassungseinheit in einer ersten Betriebsart gemäß der dritten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Konfiguration des optischen Versatzmessers
Im Folgenden wird ein optischer Versatzmesser nach einem optischen Schneideverfahren als optischer Versatzmesser nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines optischen Versatzmessers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Wie in 1 dargestellt, umfasst ein optischer Versatzmesser 500 einen Abbildungskopf 100, eine Verarbeitungsvorrichtung 200, eine Eingabeeinheit 300 und eine Anzeigeeinheit 400. Der optische Versatzmesser 500 kann eine Vielzahl von Abbildungsköpfen 100 umfassen. Der Abbildungskopf 100 ist so konfiguriert, dass er von der Verarbeitungsvorrichtung 200 abnehmbar ist. Der Abbildungskopf 100 und die Verarbeitungsvorrichtung 200 können ganzheitlich vorgesehen werden.
Der Abbildungskopf 100 umfasst eine Lichtprojektionseinheit 110 und eine Abbildungseinheit 120. Die Lichtprojektionseinheit 110 ist konfiguriert, um ein Messobjekt (im Folgenden als Werkstück W bezeichnet) mit bandförmigem Licht zu bestrahlen, das sich in eine Richtung (eine X1-Richtung, die später beschrieben werden soll) ausbreitet. Die Lichtprojektionseinheit 110 kann so konfiguriert werden, dass sie das Werkstück W mit in eine Richtung abgetastetem Licht bestrahlen kann, anstatt das bandförmige Licht zu verwenden, das sich in eine Richtung ausbreitet.
Die Abbildungseinheit 120 umfasst eine Lichtempfangseinheit 121 und eine Lichtempfangslinse 122. Das vom Werkstück reflektierte Licht W durchläuft die Lichtempfangslinse 122 und trifft auf die Lichtempfangseinheit 121. Die Lichtempfangseinheit 121 umfasst beispielsweise einen komplementären MetallOxid-Halbleiter (CMOS)-Sensor und weist eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln auf. Eine Lichtempfangs-Mengenverteilung der Lichtempfangseinheit 121 wird als digitale Daten ausgegeben.
Die Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst eine Speichereinheit 210 und eine Steuereinheit 220. Die Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst als Funktionseinheiten eine Lichtprojektionssteuereinheit 221, eine Lichtempfangssteuereinheit 222, eine Eingangseinstellungseinheit 223, eine Profil-Erfassungseinheit 224, eine Schalteinheit 225, eine Messverarbeitungseinheit 226 und eine Anzeigeverarbeitungseinheit 227.
Die Speichereinheit 210 umfasst einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), eine Festplatte, einen Halbleiterspeicher oder dergleichen und speichert ein Messprogramm. Die Steuereinheit 220 ist beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU). Die Steuereinheit 220 führt das im Speicher 210 gespeicherte Messprogramm aus und realisiert so die Funktionseinheiten der Verarbeitungsvorrichtung 200. Ein Teil oder alle Funktionseinheiten der Verarbeitungsvorrichtung 200 können durch Hardware, wie beispielsweise elektronische Schaltungen, realisiert werden.
Die Lichtprojektionssteuereinheit 221 steuert einen Zeitpunkt der Lichteinstrahlung, die Lichtintensität und dergleichen der Lichtprojektionseinheit 110. Die Lichtempfangssteuereinheit 222 steuert einen Lichtempfangszeitpunkt und dergleichen der Lichtempfangseinheit 121. Die Eingangseinstellungseinheit 223 stellt der Profil-Erfassungseinheit 224, der Schalteinheit 225 und der Messverarbeitungseinheit 226 basierend auf dem von der Eingabeeinheit 300 gegebenen Befehlssignal ein Steuersignal zur Verfügung.
Die Profil-Erfassungseinheit 224 erfasst Profildaten, die das Profil des Werkstücks W anzeigen, basierend auf der von der Lichtempfangseinheit 121 ausgegebenen Lichtempfangs-Mengenverteilung und dem von der Eingangseinstellungseinheit 223 ausgegebenen Steuersignal. Die Schalteinheit 225 schaltet eine Betriebsart der Profil-Erfassungseinheit 224 zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart basierend auf dem von der Eingangseinstellungseinheit 223 gegebenen Befehlssignal um. Details zur Profil-Erfassungseinheit 224 und zur Betriebsart werden später beschrieben.
Die Messverarbeitungseinheit 226 führt die Messverarbeitung an den von der Profil-Erfassungseinheit 224 erfassten Profildaten durch. Hier ist der Messprozess ein Prozess zum Berechnen einer Abmessung (Versatz) eines beliebigen Abschnitts auf einer Oberfläche des Werkstücks W basierend auf den Profildaten. Die Anzeigeeinheit 227 erzeugt aus den Profildaten und der von der Messverarbeitung berechneten Abmessung (Versatz) Bilddaten, die eine Form des Werkstücks W anzeigen, und stellt die erzeugten Bilddaten der Anzeigeeinheit 400 zur Verfügung.
Die Eingabeeinheit 300 umfasst eine Tastatur und eine Zeigevorrichtung und ist so konfiguriert, dass sie von einem Benutzer bedient werden kann. Als Zeigevorrichtung wird eine Maus, ein Joystick oder dergleichen verwendet. Eine spezielle Konsole kann als Eingabeeinheit 300 verwendet werden. Der Benutzer bedient die Eingabeeinheit 300, so dass von der Eingabeeinheit 300 ein Steuersignal an die Eingabeeinstelleinheit 223 der Verarbeitungsvorrichtung 200 gegeben wird.
Die Anzeigeeinheit 400 ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigetafel oder eine organische Elektrolumineszenz (EL)-Tafel. Die Anzeigeeinheit 400 zeigt das Profil des Werkstücks W und das Messergebnis der Messverarbeitungseinheit 226 basierend auf den von der Anzeigeeinheit 227 der Verarbeitungseinrichtung 200 bereitgestellten Bilddaten an.
Übersicht über die Bedienung
2 ist eine externe perspektivische Ansicht des Abbildungskopfes 100 und des Werkstücks W. 3 und 4 sind Diagramme, die den Zusammenhang zwischen einer Lichtbestrahlungsposition auf der Oberfläche des Werkstücks W und einer Lichteinfallsposition auf der Lichtempfangseinheit 121 zeigen. In 2 bis 4 sind zwei Richtungen, die in einer horizontalen Ebene orthogonal zueinander liegen, als X1-Richtung und Y1-Richtung definiert und werden durch die Pfeile X1 bzw. Y1 angezeigt. Eine vertikale Richtung ist definiert als eine Z1-Richtung und wird durch einen Pfeil Z1 angezeigt. In den 3 und 4 sind zwei zueinander orthogonale Richtungen auf einer lichtempfindlichen Oberfläche der Lichtempfangseinheit 121 als X2-Richtung und Z2-Richtung definiert und werden durch die Pfeile X2 bzw. Z2 angezeigt. Hier ist die lichtempfangende Oberfläche eine Oberfläche, die durch die Vielzahl von Pixeln der Lichtempfangseinheit 121 gebildet wird.
Im Beispiel von 2 wird in der Oberfläche des Werkstücks W eine Nut mit einem in Richtung Y1 verlaufenden trapezförmigen Querschnitt gebildet. Der Abbildungskopf 100 bestrahlt die Oberfläche des Werkstücks W mit bandförmigem Licht entlang der X1-Richtung. Im Folgenden wird ein linienförmiger Bereich auf der Oberfläche des Werkstücks W, auf den das bandförmige Licht gestrahlt wird, als Bestrahlungsbereich T1 bezeichnet. Wie in 3 dargestellt, durchläuft das vom Bestrahlungsbereich T1 reflektierte Licht die Lichtempfangslinse 122 und trifft auf die Lichtempfangseinheit 121. In diesem Fall, wenn eine Reflexionsposition des Lichts im Bestrahlungsbereich T1 in der Richtung Z1 unterschiedlich ist, ist eine Einfallsposition des reflektierten Lichts auf die Lichtempfangseinheit 121 in der Richtung Z2 unterschiedlich.
Wie in 4 dargestellt, ist, wenn die Reflexionsposition des Lichts im Bestrahlungsbereich T1 in X1-Richtung unterschiedlich ist, die Einfallsposition des reflektierten Lichts zur Lichtempfangseinheit 121 in X2-Richtung unterschiedlich. Dementsprechend stellt die Einfallsposition des Lichts auf die Lichtempfangseinheit 121 in Richtung Z2 die Position (Höhe) des Bestrahlungsbereichs T1 in Richtung Z1 und die Einfallsposition des Lichts auf die Lichtempfangseinheit 121 in Richtung X2 die Position des Bestrahlungsbereichs T1 in Richtung X1 dar.
5 ist ein Diagramm, das eine Lichtempfangs-Mengenverteilung auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 121 zeigt. Die Lichtempfangs-Mengenverteilung wird basierend auf einer Lichtempfangs-Menge jedes Pixels p der Lichtempfangseinheit 121 in 5 erzeugt. Die Vielzahl von Pixeln p der Lichtempfangseinheit 121 ist zweidimensional entlang der X2-Richtung und der Z2-Richtung angeordnet. Jede der Spalten der Vielzahl von Pixeln p entlang der Z2-Richtung wird als Pixelspalte SS bezeichnet. Daher ist eine Vielzahl von Pixelspalten SS in der X2-Richtung auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 121 angeordnet, und jede Pixelspalte SS umfasst die Vielzahl von Pixeln p entlang der Z2-Richtung.
Jeder Pixel p in der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Pixel (die kleinste Pixeleinheit) einer Bildaufnahmevorrichtung wie beispielsweise eines CMOS-Sensors beschränkt und kann eine Vielzahl von Pixeln umfassen. So kann beispielsweise jeder Pixel p vier in 2x2 angeordnete Pixel umfassen, oder jeder Pixel p kann neun in 3x3 angeordnete Pixel umfassen. Wenn die Binning-Verarbeitung mit einer Vielzahl von Pixeln als eine Einheit durchgeführt wird, kann daher jeder Pixel p eine Vielzahl von Pixeln umfassen, die in der einen Einheit enthalten sind.
Das vom Bestrahlungsbereich T1 in 2 reflektierte Licht trifft auf einen in 5 dargestellten Lichtempfangsbereich R1. Dadurch erhöht sich ein Lichtempfangsbetrag des Lichtempfangsbereichs R1. Die Lichtempfangs-Mengenverteilung von 5 wird als digitale Daten für jede Pixelspalte SS ausgegeben.
6 ist ein Diagramm, das eine Lichtempfangs-Mengenverteilung in einer Pixelspalte SS von 5 zeigt. In 6 stellt eine horizontale Achse eine Position in der Richtung Z2 dar, und eine vertikale Achse stellt eine Lichtempfangsmenge dar. Wie in 6 dargestellt, erscheint ein Peak P (lokaler Maximalwert) entsprechend dem Lichtempfangsbereich R1 in 5 in der Lichtempfangs-Mengenverteilung in einer Pixelspalte SS. Eine Position des Peaks P in Richtung Z2 (im Folgenden als Peak-Position PP bezeichnet) zeigt eine Höhe einer Oberfläche (reflektierende Oberfläche) des Werkstücks W im Bestrahlungsbereich T1 an.
Eine oder mehrere Peak-Positionen PP (eine im Beispiel von 6) in jeder von einer Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen, die der Vielzahl von Pixelspalten SS entsprechen, werden von der Profil-Erfassungseinheit 224 von 1 erfasst. Profildaten, die das Profil des Werkstücks W (die Form des Bestrahlungsbereichs T1) anzeigen, werden von der Profil-Erfassungseinheit 224 basierend auf der Vielzahl der Peak-Positionen PP erfasst.
7 ist ein Diagramm, das alle Peak-Positionen PP in der Lichtempfangs-Mengenverteilung von 5 zeigt. 8 ist ein Diagramm mit den Profildaten, die basierend auf der Peak-Position PP von 7 erfasst wurden. Wie in den 7 und 8 dargestellt, werden alle erfassten Peak-Positionen PP als kontinuierliche Linien dargestellt, so dass die Profildaten, die das Profil des Werkstücks W anzeigen, erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird das vom Bestrahlungsbereich T1 reflektierte Licht auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallend, so dass der Peak, der die Höhe des Bestrahlungsbereichs T1 darstellt, in der Lichtempfangs-Mengenverteilung erscheint. Allerdings kann von einem anderen Abschnitt als dem Bestrahlungsbereich T1 reflektiertes Licht auf die Lichtempfangseinheit 121 treffen. In diesem Fall erscheint in der Lichtaufnahmemengenverteilung ein Peak (nachfolgend Pseudo-Peak genannt), der sich von dem Peak unterscheidet (nachfolgend wahrer Peak genannt), der die Höhe des Bestrahlungsbereichs T1 angibt. Die 9A und 9B sind Diagramme zur Beschreibung von Reflexionen auf der Oberfläche des Werkstücks W. 10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Verteilung der Lichtempfangs-Menge in der Lichtempfangseinheit 121 zeigt. 11 ist ein Diagramm, das die Lichtempfangs-Mengenverteilung in einer Pixelspalte SS von 10 zeigt.
Wie in 9A dargestellt, wird das auf das Werkstück W eingestrahlte Licht spiegelnd reflektiert und vom Bestrahlungsbereich T1 diffus reflektiert. Spiegelreflexion bezieht sich hier auf Reflexion, bei der ein Einfallswinkel und ein Reflexionswinkel gleich sind, und diffuse Reflexion auf Reflexion, bei der der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel unterschiedlich sind. Normalerweise wird von dem Bestrahlungsbereich T1 reflektiertes Licht nicht auf die Lichtempfangseinheit 121 aufgebracht, und ein Teil des vom Bestrahlungsbereich T1 diffus reflektierten Lichts L1 wird auf die Lichtempfangseinheit 121 aufgebracht. Andererseits kann, wie in 9B dargestellt, etwas anderes Licht L2, das vom Bestrahlungsbereich T1 diffus reflektiert wird, von einem anderen Bereich als dem Bestrahlungsbereich T1 auf der Oberfläche des Werkstücks W (im Folgenden als Pseudo-Bestrahlungsbereich T2 bezeichnet) reflektiert werden und auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallen.
Wenn das Licht spiegelnd reflektiert wird, ändert sich die Intensität des Lichts vor und nach der Reflexion nicht wesentlich. Daher wird kein großer Unterschied zwischen der Intensität des auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallenden Lichts L1 aus dem Bestrahlungsbereich T1 und der Intensität des auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallenden Lichts L2 aus dem Pseudobestrahlungsbereich T2 erzeugt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, und solche Mehrfachreflexionen (mehrfach verursachte Reflexionen) können unter verschiedenen Umständen verursacht werden. Wenn beispielsweise das Werkstück W und der Abbildungskopf 100 so angeordnet sind, dass das spiegelnd reflektierte Licht von der Lichtempfangseinheit 121 als reflektiertes Licht vom Werkstück W empfangen wird, kann das diffus reflektierte Licht, das nicht das spiegelnd reflektierte Licht ist, von einem anderen Bereich weiter reflektiert und von der Lichtempfangseinheit 121 empfangen werden.
In diesem Fall erhöht sich, wie in 10 dargestellt, eine Lichtempfangs-Menge eines anderen Bereichs (im Folgenden als Pseudo-Lichtempfangsbereich R2 bezeichnet), der vom Lichtempfangsbereich R1 verschieden ist, auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 121. Daher erscheint zusätzlich zum wahren Peak P1, der der Peak P ist, der dem Lichtempfangsbereich R1 entspricht, ein Pseudo-Peak P2, der der Peak P ist, der dem Pseudolichtempfangsbereich R2 entspricht, in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, wie in 11 dargestellt. Das heißt, die Position des wahren Peaks P1 und die Position des Pseudo-Peaks P2 werden von der Profil-Erfassungseinheit 224 als Kandidatenpositionen des Peaks P (im Folgenden als Peak-Kandidatenpositionen bezeichnet) erfasst. Wenn die Position des Pseudo-Peak-Werts P2 anstelle der Position des wahren Peak-Werts P1 verwendet wird, können keine genauen Profildaten erhalten werden.
Darüber hinaus kann Licht (Störlicht) aus einem anderen Abschnitt als der Lichtprojektionseinheit 110 auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallen. Alternativ kann auch Licht, das auf einen anderen Abschnitt als den Bestrahlungsbereich T1 des Werkstücks W eingestrahlt wird, reflektiert werden und auf die Lichtempfangseinheit 121 einfallen. In diesen Fällen erscheint neben dem wahren Peak P1 auch der Pseudo-Peak P2 in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, so dass das gleiche Problem auftritt.
Daher arbeitet die Profil-Erfassungseinheit 224 selektiv in der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart, In der ersten Betriebsart wird nicht die Position des Pseudo-Peaks P2, sondern die Position des wahren Peaks P1 als Peak-Position PP basierend auf einer relativen Positionsbeziehung (beispielsweise Kontinuität) zwischen einer Peak-Kandidatenposition in einer Lichtempfangs-Mengenverteilung, die einer benachbarten Pixelspalte SS zur Pixelspalte SS entspricht, und der Vielzahl der erfassten Peak-Kandidatenpositionen ausgewählt. In der zweiten Betriebsart wird eine Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP aus einer Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen basierend auf einer vorgegebenen Bedingung ausgewählt.
Im Folgenden wird die Bedienung der Profil-Erfassungseinheit 224 ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die Peak-Kandidatenposition in der der Pixelspalte SS entsprechenden Lichtempfangs-Mengenverteilung einfach als Peak-Kandidatenposition der Pixelspalte SS bezeichnet.
Profil-Erfassungseinheit
12 ist ein Blockdiagramm mit einer Konfiguration der Profil-Erfassungseinheit 224. Wie in 12 dargestellt, umfasst die Profil-Erfassungseinheit 224 als Funktionseinheiten eine Peak-Erfassungseinheit 1, eine Cluster-Erzeugungseinheit 2, eine Profil-Erzeugungseinheit 3 und eine Filterverarbeitungseinheit 4. Die Steuereinheit 220 von 1 führt das in der Speichereinheit 210 gespeicherte Messprogramm aus und realisiert so die Funktionseinheiten der Profil-Erfassungseinheit 224. Ein Teil oder alle Funktionseinheiten der Profil-Erfassungseinheit 224 können durch Hardware, wie beispielsweise eine elektronische Schaltung, realisiert werden.
In der ersten und zweiten Betriebsart erfasst die Peak-Erfassungseinheit 1 den Peak (einschließlich der Peak-Kandidatenpositionen. Dasselbe gilt später.) jeder Pixelspalte SS basierend auf der von der Lichtempfangseinheit 121 ausgegebenen Lichtempfangs-Mengenverteilung. In der ersten Betriebsart erzeugt die Cluster-Erzeugungseinheit 2 aus der Vielzahl der von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfassten Peak-Kandidatenpositionen eine Vielzahl von Clustern. Hier umfasst jedes Cluster eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen, die so ausgewählt sind, dass ein Abstand zwischen den in X2-Richtung aneinander angrenzenden Peak-Kandidatenpositionen gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
In der ersten Betriebsart wählt die Profil-Erzeugungseinheit 3 die Peak-Position PP entsprechend der Position der Oberfläche des Werkstücks W aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung basierend auf der Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen, die in jedem von der Cluster-Erzeugungseinheit 2 erzeugten Cluster enthalten sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird die im größten Cluster enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP ausgewählt. Die Größe des Clusters bezeichnet die Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen, die im Cluster enthalten sind.
In der zweiten Betriebsart wählt die Profil-Erzeugungseinheit 3 eine Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung basierend auf einer vorgegebenen Bedingung aus. Die vorgegebene Bedingung umfasst „STANDARD (Maximum Peak)“, „NAH“ und „FERN“. In „STANDARD (Maximum Peak)“ wird die Peak-Kandidatenposition mit dem maximalen Lichtempfangsbetrag als Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangs-Mengenverteilung ausgewählt. Im Beispiel von 11 wird die Position des wahren Peaks P1 mit dem maximalen Lichtempfangsbetrag als Peak-Position PP aus den beiden Peaks P ausgewählt.
In „NAH“ wird die Peak-Kandidatenposition, die einem Ende (beispielsweise linkem Ende) in Richtung Z2 am nächsten liegt, als Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung ausgewählt. Im Beispiel von 11 wird die Position des Pseudo-Peaks P2, der ganz links erscheint, als Peak-Position PP aus den beiden Peaks P ausgewählt. In „FERN“ wird die Peak-Kandidatenposition, die dem anderen Ende (beispielsweise dem rechten Ende) in Richtung Z2 am nächsten liegt, als Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung ausgewählt. Im Beispiel von 11 wird die Position des wahren Peaks P1, der ganz rechts erscheint, als Peak-Position PP aus den beiden Peaks P ausgewählt.
Der Benutzer bedient die Eingabeeinheit 300, so dass mit der Eingabeeinstelleinheit 223 jede der Optionen „STANDARD (Maximum Peak)“, „NAH“ und „FERN“ eingestellt werden kann. In einigen Formen des Werkstücks W kann die Peak-Position PP, die basierend auf einer beliebigen Bedingung ausgewählt wurde, mit der Position der Oberfläche des Werkstücks W übereinstimmen. Wenn der Benutzer also eine geeignete Bedingung erkennt, die der Form des Werkstücks W entspricht, ist es möglich, eine geeignete Peak-Position PP, die der Position der Oberfläche des Werkstücks W entspricht, durch Einstellen der Bedingung in der zweiten Betriebsart effizienter auszuwählen.
Weiterhin erzeugt die Profil-Erzeugungseinheit 3 basierend auf der gewählten Peak-Position PP die Profildaten, die das Profil des Werkstücks W anzeigen. Die Filterverarbeitungseinheit 4 führt eine Filterverarbeitung der Profildaten durch, so dass ein Glättungseffekt größer wird, wenn eine Änderung eines Wertes an jedem Abschnitt der von der Profil-Erzeugungseinheit 3 erzeugten Profildaten kleiner wird. Die Details der Filterverarbeitungseinheit 4 werden später beschrieben. Das Profil, das auf den von der Profil-Erzeugungseinheit 3 erzeugten Profildaten basiert, wird auf der Anzeigeeinheit 400 durch die Anzeigeeinheit 227 angezeigt.
13, 14 und 15 sind Diagramme zur Beschreibung des Betriebs der Profil-Erfassungseinheit 224 in der ersten Betriebsart. Wie vorstehend beschrieben, erfasst die Peak-Erfassungseinheit 1 von 12 die Peak-Kandidatenpositionen jeder Pixelspalte SS. Im Beispiel von 13 wird der Pixel p der Lichtempfangseinheit 121, der der erfassten Peak-Kandidatenposition entspricht, durch ein Punktmuster angezeigt. Wie in 13 dargestellt, wird die Vielzahl der Peak-Kandidatenpositionen in einigen Pixelspalten SS.
Die Cluster-Erzeugungseinheit 2 von 12 erzeugt die Vielzahl von Clustern aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen, die von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfasst werden. Eine Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen, die in X2-Richtung nebeneinander liegen, ist in demselben Cluster enthalten. Die beiden Peak-Kandidatenpositionen, die im gleichen Cluster enthalten sind, sind nicht unbedingt in X2-Richtung nebeneinander angeordnet. Eine vorbestimmte Peak-Kandidatenposition und eine Peak-Kandidatenposition in einem vorbestimmten Abstand von der vorbestimmten Peak-Kandidatenposition können in demselben Cluster enthalten sein.
Im Beispiel von 14 werden aus der Vielzahl der Peak-Kandidatenpositionen 14 Cluster C1 bis C14 erzeugt, und die Cluster C1 bis C14 werden durch unterschiedliche Punktmuster oder Schraffurmuster gekennzeichnet. Das Cluster C1 ist das größte Cluster, das Cluster C14 ist der zweitgrößte Cluster und die Cluster C2, C3, C5 bis C7 und C9 sind die kleinsten Cluster. In 14 wird die Vielzahl der in X2-Richtung angeordneten Pixelspalten SS als Pixelspalten SS1, SS2, SS3, ... bezeichnet, und zwar in der Reihenfolge von links.
In der Pixelspalte SS1 werden drei Peak-Kandidatenpositionen erfasst und in die Cluster C1, C2 und C3 aufgenommen. In der Pixelspalte SS2 werden drei Peak-Kandidatenpositionen erfasst und in die Cluster C1, C4 und C5 aufgenommen. In der Pixelspalte SS3 werden vier Peak-Kandidatenpositionen erfasst und in die Cluster C1, C4, C6 und C7 aufgenommen. In diesen Fällen wird die im größten Cluster C1 enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP durch die Profil-Erzeugungseinheit 3 von 12 ausgewählt.
In den Pixelspalten SS4 bis SS8 wird nur eine Peak-Kandidatenposition im Cluster C1 erkannt. In diesen Fällen wird die Peak-Kandidatenposition von der Profil-Erzeugungseinheit 3 als Peak-Position PP ausgewählt.
Ebenso, wie in 15 dargestellt, wird in den Pixelspalten SS eines Bereichs A1 der Lichtempfangseinheit 121 in Richtung X2 die im Cluster C1 enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP ausgewählt. In den Pixelspalten SS eines Bereichs A 2 der Lichtempfangseinheit 121 in X2-Richtung wird die im Cluster C14 enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP ausgewählt. Im Beispiel von 15 werden die Pixel p der Lichtempfangseinheit 121, die den ausgewählten Peak-Positionen PP entsprechen, durch die Punktmuster angezeigt. Die Profildaten werden von der Profil-Erzeugungseinheit 3 von 12 basierend auf den gewählten Peak-Positionen PP erzeugt.
Änderungsbeispiel
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, dass die im größten Cluster enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP ausgewählt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Peak-Position PP kann basierend auf der umfassenden Bestimmung unter Verwendung der Anzahl der im Cluster enthaltenen Peak-Kandidatenpositionen und eines weiteren Parameters, der einen Modus des Peak-Kandidaten anzeigt, ausgewählt werden.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Profil-Erfassungseinheit 224 gemäß einem Änderungsbeispiel zeigt. Es werden Unterschiede zwischen der Profil-Erfassungseinheit 224 von 16 und der Profil-Erfassungseinheit 224 von 12 beschrieben. Wie in 16 dargestellt, umfasst die Profil-Erfassungseinheit 224 gemäß dem Modifikationsbeispiel weiterhin eine Parameter-Erfassungseinheit 5. In der ersten Betriebsart erfasst die Parameter-Erfassungseinheit 5 eine Vielzahl von Parametern, die jeweils die Modi der Vielzahl von von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfassten Kandidaten-Peaks P anzeigen.
Insbesondere ist ein Lichtempfangsbetrag des wahren Peaks P1 tendenziell größer als ein Lichtempfangsbetrag des Pseudo-Peaks P2. Alternativ dazu ist eine Breite des wahren Peaks P1 tendenziell schmaler als eine Breite des Pseudo-Peaks P2. Daher erfasst die Parameter-Erfassungseinheit 5 beispielsweise einen Lichtempfangsbetrag des Kandidaten des Peaks P oder eine Breite des Kandidaten des Peaks P als die oben genannten Parameter.
Die Profil-Erzeugungseinheit 3 bestimmt umfassend die Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen, die in jedem Cluster enthalten sind, der von der Cluster-Erzeugungseinheit 2 erzeugt wird, und die Lichtempfangs-Menge des Kandidaten der von dem Parameter-Erfassungseinheit 5 erfassten Peak oder die Breite des Peak-Kandidaten. Als Ergebnis der Bestimmung wählt die Profil-Erzeugungseinheit 3 einen beliebigen Cluster aus und wählt die im ausgewählten Cluster enthaltene Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP.
Filterverarbeitungseinheit
17A bis 17C sind Diagramme zur Beschreibung der Funktionsweise der Filterverarbeitungseinheit 4 von 12. In den 17A bis 17C ist das Profil des Werkstücks W auf der Anzeigeeinheit 400 dargestellt. Eine X3-Richtung und eine Z3-Richtung, die jeweils der X2-Richtung und der Z2-Richtung der Lichtempfangseinheit 121 von 1 entsprechen, sind auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 400 definiert.
Selbst wenn der Abschnitt des Werkstücks W flach ist, kann der Abschnitt des Profils des Werkstücks W basierend auf den Profildaten möglicherweise nicht flach sein und kann, wie in 17A dargestellt, in einigen Zuständen Farbunebenheiten oder dergleichen der Oberfläche des Werkstücks W gezackt sein. Wenn eine Glättungsfilterbearbeitung an den Profildaten durchgeführt wird, um den Abschnitt des Profils des Werkstücks W zu glätten, verschwindet ein gestufter Abschnitt oder ein Kantenabschnitt des Profils, wie in 17B dargestellt, und ein genaues Profil kann nicht erhalten werden.
Daher berechnet die Filterverarbeitungseinheit 4 in der vorliegenden Ausführungsform einen Ausgabewert f_i durch Berechnen des folgenden Ausdrucks (1). Unter der Annahme, dass die Vielzahl von Pixelspalten SS, die in X3-Richtung angeordnet sind, von der linken Seite aus durch i-te nummeriert wird (i ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr), ist z_i in Ausdruck (1) eine Position (Höhe) eines Abschnitts der Profildaten in Z3-Richtung, die der i-ten Pixelspalte SS entspricht, α ist ein Gewichtungsparameter in Z3-Richtung. k ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr und repräsentiert einen Bereich (Kernel), in dem die Berechnung für die Zahlen i. $f_{i} = \frac{\sum_{j = i - k}^{i + k} e^{- α {(z_{i} - z_{j})}^{2} \cdot z_{j}}}{\sum_{j = i - k}^{i + k} e^{- α {(z_{i} - z_{j})}^{2}}}$
Der Ausgabewert f_i des Ausdrucks (1) wird für alle Zahlen i berechnet, und so wird die Filterverarbeitung an den Profildaten so durchgeführt, dass ein Glättungseffekt an einem Abschnitt des Profils, bei dem eine Höhenänderung kleiner ist, größer ist als ein Glättungseffekt an einem Abschnitt, bei dem die Höhenänderung größer wird. Dadurch wird das Profil geglättet, während die Formen des Stufenabschnitts und des Kantenabschnitts erhalten bleiben, wie in 17C dargestellt.
Die Filterverarbeitungseinheit 4 kann den Ausgabewert f_i berechnen, indem sie den folgenden Ausdruck (2) anstelle von Ausdruck (1) berechnet. Hier ist x_i in Ausdruck (2) eine Position eines Teils der Profildaten in X3-Richtung, die der i-ten Pixelspalte SS entspricht, β ist ein Gewichtungsparameter in X3-Richtung. Andere Parameter sind die gleichen wie die Parameter in Ausdruck (1).
$f_{i} = \frac{\sum_{j = i - k}^{i + k} e^{- α {(z_{i} - z_{j})}^{2} \cdot z_{j}}}{\sum_{j = i - k}^{i + k} e^{- α {(z_{i} - z_{j})}^{2}}}$
Der Ausgabewert f_i des Ausdrucks (2) wird für alle Zahlen i berechnet, und so wird die Filterverarbeitung an den Profildaten so durchgeführt, dass ein Glättungseffekt an einem Abschnitt des Profils, bei dem die Höhenänderung kleiner ist, größer ist als ein Glättungseffekt an einem Abschnitt, bei dem die Höhenänderung größer wird. Die Filterverarbeitung wird an den Profildaten so durchgeführt, dass ein Glättungseffekt zwischen Abschnitten des Profils, die in X3-Richtung aneinander angrenzen, größer ist als ein Glättungseffekt zwischen Abschnitten, die in X3-Richtung voneinander beabstandet sind.
Darüber hinaus kann der Anwender durch Betätigen der Eingabeeinheit 300 den Bereich der Profildaten festlegen, die der Filterverarbeitung in Richtung Z3 unterzogen werden sollen. Es ist auch möglich, eine Vielzahl von Bereichen anzugeben, in denen die Filterverarbeitung durchgeführt wird. 17A zeigt ein Beispiel, in dem zwei Bereiche F1 und F2, die der Filterverarbeitung unterzogen werden sollen, durch Punktmuster spezifiziert sind.
In Ausdruck (1) oder Ausdruck (2) kann der Kernel k als Gaußscher Kern in der Eingabeeinstelleinheit 223 von 1 oder in der Eingabeeinstelleinheit 223 durch den Benutzer, der die Eingabeeinheit 300 von 1 bedient, eingestellt werden. Alternativ kann, wenn die Messverarbeitungseinheit 226 von 1 so eingestellt ist, dass sie einen vorbestimmten gestuften Abschnitt des Profils misst, der Kern k automatisch in der Eingangseinstellungseinheit 223 entsprechend der Größe des gestuften Abschnitts eingestellt werden.
Effekte
Im optischen Versatzmesser 500 wird das Werkstück W gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der Lichtprojektionseinheit 110 mit dem Licht bestrahlt. Das vom Werkstück W reflektierte Licht wird von der Vielzahl der in X2-Richtung in der Lichtempfangseinheit 121 angeordneten Pixelspalten SS empfangen und die Lichtempfangs-Mengenverteilung ausgegeben. Eine oder die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen der Lichtempfangs-Menge in der Z2-Richtung, in der die Vielzahl von Pixeln p der entsprechenden Pixelspalte SS angeordnet ist, wird von der Peak-Erfassungseinheit 1 in jeder der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen erfasst. Die an das Profil anzunehmende Peak-Position PP wird aus den für jede Pixelspalte SS erfassten Peak-Kandidatenpositionen ausgewählt, basierend auf der relativen Positionsbeziehung mit der Peak-Position PP einer anderen Pixelspalte SS, die der Pixelspalte SS benachbart ist, und die Profildaten, die das Profil des Werkstücks W anzeigen, werden von der Profil-Erzeugungseinheit 3 basierend auf der ausgewählten Peak-Position PP erzeugt.
Mit dieser Konfiguration wird selbst wenn die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen für eine Pixelspalte SS erkannt wird, die Peak-Position PP, die in das Profil übernommen werden soll, für die Pixelspalte SS basierend auf der relativen Positionsbeziehung mit der Peak-Position PP der anderen Pixelspalte SS ausgewählt. In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine Vielzahl von lichtprojizierenden Elementen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen im optischen Versatzmesser 500 vorzusehen. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Vielzahl der Lichtempfangs-Mengenverteilungen für jede Pixelspalte SS zu erfassen. Daher ist es nicht erforderlich, die Berechnung auf der Vielzahl der Lichtempfangs-Mengenverteilungen durchzuführen. Dadurch ist es möglich, das Profil des Werkstücks W effizient zu messen und gleichzeitig einen Anstieg der Fertigungskosten zu vermeiden.
Bei der Bestimmung der relativen Positionsbeziehung wird die Vielzahl von Clustern, die jeweils eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen umfassen, durch die Cluster-Erzeugungseinheit 2 aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Vielzahl von erfassten Lichtempfangs-Mengenverteilungen erzeugt. Jeder Cluster umfasst eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen, die so ausgewählt sind, dass der Abstand zwischen den Peak-Kandidatenpositionen, die in X2-Richtung aneinander angrenzen, gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist. Die relative Positionsbeziehung wird durch die Profil-Erzeugungseinheit 3 basierend auf der Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen in jedem erzeugten Cluster bestimmt. In diesem Fall ist es möglich, die relative Positionsbeziehung einfach zu bestimmen.
Zweite Ausführungsform
Unterschiede zwischen dem optischen Versatzmesser 500 gemäß einer zweiten Ausführungsform und dem optischen Versatzmesser 500 gemäß der ersten Ausführungsform werden beschrieben. 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Profil-Erfassungseinheit 224 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in 18 dargestellt, umfasst die Profil-Erfassungseinheit 224 in der vorliegenden Ausführungsform anstelle der Cluster-Erzeugungseinheit 2 von 12 eine Abstandsberechnungseinheit 6.
In der ersten Betriebsart berechnet die Abstandsberechnungseinheit 6 einen Abstand zwischen jeder Peak-Kandidatenposition jeder Pixelspalte SS und der Peak-Position PP einer benachbarten Pixelspalte SS zur Pixelspalte SS. Die Profil-Erzeugungseinheit 3 wählt die Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen jeder Pixelspalte SS basierend auf der von der Abstandsberechnungseinheit 6 berechneten Entfernung aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Peak-Kandidatenposition mit dem kleinsten Abstand von der Peak-Kandidatenposition der benachbarten Pixelspalte SS als Peak-Position PP für jede Pixelspalte SS ausgewählt.
19 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Betriebs der Profil-Erfassungseinheit 224 in der ersten Betriebsart gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Peak-Erfassungseinheit 1 in 18 erfasst die Peak-Kandidatenposition jeder Pixelspalte SS. Im Beispiel von 19 werden die Pixel p der Lichtempfangseinheit 121, die den erfassten Peak-Kandidatenpositionen entsprechen, durch die Punktmuster angezeigt.
Insbesondere wird in der Pixelspalte SS1 eine Peak-Kandidatenposition erfasst, und der der Peak-Kandidatenposition entsprechende Pixel p ist ein Pixel p1. In der Pixelspalte SS2 werden zwei Peak-Kandidatenpositionen erfasst, und die Pixel p, die den Peak-Kandidatenpositionen entsprechen, sind die Pixel p2 bzw. p3. In der Pixelspalte SS3 werden zwei Peak-Kandidatenpositionen erfasst, und die Pixel p, die den Peak-Kandidatenpositionen entsprechen, sind die Pixel p4 bzw. p5. In der Pixelspalte SS4 werden zwei Peak-Kandidatenpositionen erfasst, und die Pixel p, die den Peak-Kandidatenpositionen entsprechen, sind die Pixel p6 bzw. p7.
Im Folgenden wird der Abstand zwischen jeder Peak-Kandidatenposition jeder Pixelspalte SS und der Peak-Position PP der benachbarten Pixelspalte SS zur Pixelspalte SS als der Abstand zwischen dem Pixel, der jeder Peak-Kandidatenposition entspricht, und dem Pixel, der der Peak-Position PP entspricht, beschrieben. Da in der Pixelspalte SS1 nur eine dem Pixel p1 entsprechende Peak-Kandidatenposition erfasst wird, wird die dem Pixel p1 entsprechende Peak-Kandidatenposition von der Profil-Erzeugungseinheit 3 von 18 als Peak-Position PP ausgewählt.
Der Abstand zwischen jedem der Pixel p2 und p3 in der Pixelspalte SS2 und dem Pixel p1 in der Pixelspalte SS1 angrenzend an die Pixelspalte SS2 wird durch die Abstandsberechnungseinheit 6 in 18 berechnet. In diesem Beispiel ist der Abstand zwischen den Pixeln p1 und p3 kürzer als der Abstand zwischen den Pixeln p1 und p2. Daher wird die Peak-Kandidatenposition, die dem Pixel p3 mit dem kleinsten Abstand vom Pixel p1 in der benachbarten Pixelspalte SS1 entspricht, von der Profil-Erzeugungseinheit 3 für die Pixelspalte SS2 als Peak-Position PP ausgewählt.
Ebenso wird der Abstand zwischen jedem der Pixel p4 und p5 in der Pixelspalte SS3 und dem Pixel p3 in der Pixelspalte SS2 benachbart zur Pixelspalte SS3 durch die Abstandsberechnungseinheit 6 berechnet. In diesem Beispiel ist der Abstand zwischen den Pixeln p3 und p5 kürzer als der Abstand zwischen den Pixeln p3 und p4. Daher wird die dem Pixel p5 entsprechende Peak-Kandidatenposition als Peak-Position PP von der Profil-Erzeugungseinheit 3 für die Pixelspalte SS3 ausgewählt.
Der Abstand zwischen jedem der Pixel p6 und p7 in der Pixelspalte SS4 und dem Pixel p5 in der Pixelspalte SS3 angrenzend an die Pixelspalte SS4 wird durch die Abstandsberechnungseinheit 6 berechnet. In diesem Beispiel ist der Abstand zwischen den Pixeln p5 und p7 kürzer als der Abstand zwischen den Pixeln p5 und p6. Daher wird die dem Pixel p7 entsprechende Peak-Kandidatenposition durch die Auswahleinheit 3 für die Pixelspalte SS4 als Peak-Position PP ausgewählt. Die Profildaten werden von der Profil-Erzeugungseinheit 3 von 18 basierend auf der für jede Pixelspalte SS gewählten Peak-Position PP erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Profil-Erzeugungseinheit 3 in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Vielzahl von Peaks in einer Pixelspalte SS erfasst wird, die relative Positionsbeziehung zwischen der Peak-Kandidatenposition in der benachbarten Pixelspalte SS und der Pixelspalte SS in X2-Richtung und der Vielzahl der erfassten Peak-Kandidatenpositionen. Bei der Bestimmung der relativen Positionsbeziehung wird der Abstand zwischen jeder der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen jeder Pixelspalte SS und der Peak-Kandidatenposition der benachbarten Pixelspalte SS zur Pixelspalte SS in Richtung X2 durch die Abstandsberechnungseinheit 6 berechnet. Die relative Positionsbeziehung zwischen den Peak-Kandidatenpositionen wird durch die Profil-Erzeugungseinheit 3 basierend auf den berechneten Abständen bestimmt. In diesem Fall ist es auch möglich, die relative Positionsbeziehung einfach zu bestimmen.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, dass die Peak-Kandidatenposition mit dem geringsten Abstand von der Peak-Position PP in der benachbarten Pixelspalte SS als Peak-Position PP für jede Pixelspalte SS ausgewählt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ähnlich wie das Modifikationsbeispiel in 16 kann die Profil-Erfassungseinheit 224 auch die Parameter-Erfassungseinheit 5 umfassen. In diesem Fall wählt die Profil-Erzeugungseinheit 3 die Peak-Position PP basierend auf der umfassenden Bestimmung mit dem Abstand von der Peak-Position PP in der benachbarten Pixelspalte SS, berechnet durch die Abstandsberechnungseinheit 6 und den von der Parameter-Erfassungseinheit 5 erfassten Parameter.
Dritte Ausführungsform
Unterschiede zwischen dem optischen Versatzmesser 500 gemäß einer dritten Ausführungsform und dem optischen Versatzmesser 500 gemäß der ersten Ausführungsform werden beschrieben. 20 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Profil-Erfassungseinheit 224 gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Wie in 20 dargestellt, umfasst die Profil-Erfassungseinheit 224 in der vorliegenden Ausführungsform eine Muster-Erzeugungseinheit 7 und eine Korrelations-Berechnungseinheit 8 anstelle der Clustererzeugungseinheit 2 von 12.
In der ersten Betriebsart erzeugt die Muster-Erzeugungseinheit 7 ein geometrisches Muster basierend auf der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen, die von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfasst werden. Das geometrische Muster umfasst eine Gerade, einen Bogen und dergleichen. Die Korrelations-Berechnungseinheit 8 berechnet einen Korrelationskoeffizienten zwischen dem von der Muster-Erzeugungseinheit 7 erzeugten geometrischen Muster und der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen, die von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfasst werden.
Die Profil-Erzeugungseinheit 3 wählt die Peak-Position PP aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen jeder Pixelspalte SS basierend auf dem von der Korrelations-Berechnungseinheit 8 berechneten Korrelationskoeffizienten aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Peak-Kandidatenposition mit dem größten Korrelationskoeffizienten mit dem erzeugten geometrischen Muster als Peak-Position PP für jede Pixelspalte SS ausgewählt.
21A und 21B sind Diagramme zur Beschreibung eines Betriebs der Profil-Erfassungseinheit 224 in der ersten Betriebsart gemäß der dritten Ausführungsform. Die Peak-Erfassungseinheit 1 in 20 erfasst die Peak-Kandidatenposition jeder Pixelspalte SS. Die in diesem Beispiel ermittelte Peak-Kandidatenposition entspricht der in 13 dargestellten Peak-Kandidatenposition.
Wie in 21A dargestellt, wird von der Muster-Erzeugungseinheit 7 von 20 ein geradliniges geometrisches Muster erzeugt, basierend auf der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen, die von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfasst werden. Im Beispiel von 21A wird die Erzeugung des geometrischen Musters in einem Zustand durchgeführt, in dem isolierte Peak-Kandidatenpositionen (die Peak-Kandidatenpositionen, die den Clustern C2 bis C9 von 14 entsprechen), die nicht kontinuierlich mit anderen Peak-Kandidatenpositionen sind, ausgeschlossen sind.
Anschließend wird der Korrelationskoeffizient zwischen dem von der Muster-Erzeugungseinheit 7 erzeugten geometrischen Muster von 21A und der Vielzahl der von der Peak-Erfassungseinheit 1 erfassten Peak-Kandidatenpositionen von 13 durch die Korrelations-Berechnungseinheit 8 von 20 berechnet. Die Peak-Kandidatenposition mit dem größten Korrelationskoeffizienten mit dem erzeugten geometrischen Muster wird von der Profil-Erzeugungseinheit 3 von 20 für jede Pixelspalte SS als Peak-Position PP ausgewählt. Im Beispiel von 21B werden die Pixel p der Lichtempfangseinheit 121, die den ausgewählten Peak-Kandidatenpositionen entsprechen, durch die Punktmuster angezeigt.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Profil-Erzeugungseinheit 3 in der vorliegenden Ausführungsform die relative Positionsbeziehung zwischen wenigstens der Peak-Kandidatenposition in der benachbarten Pixelspalte SS zu der Pixelspalte SS in Richtung X2 und der Vielzahl der erfassten Peak-Kandidatenpositionen. Bei der Bestimmung der relativen Positionsbeziehung wird das geometrische Muster durch die Muster-Erzeugungseinheit 7 basierend auf der Vielzahl der erfassten Peak-Kandidatenpositionen erzeugt. Der Korrelationskoeffizient zwischen dem erzeugten geometrischen Muster und der Vielzahl der erfassten Peak-Kandidatenpositionen wird durch die Korrelations-Berechnungseinheit 8 für jede der Vielzahl von Pixelspalten SS berechnet. Die relative Positionsbeziehung zwischen den Peak-Kandidatenpositionen wird basierend auf dem berechneten Korrelationskoeffizienten bestimmt. In diesem Fall ist es auch möglich, die relative Positionsbeziehung einfach zu bestimmen.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, dass die Peak-Kandidatenposition mit dem größten Korrelationskoeffizienten mit dem erzeugten geometrischen Muster als Peak-Position PP für jede Pixelspalte SS ausgewählt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ähnlich wie das Modifikationsbeispiel in 16 kann die Profil-Erfassungseinheit 224 auch die Parameter-Erfassungseinheit 5 umfassen. In diesem Fall wählt die Profil-Erzeugungseinheit 3 die Peak-Position PP basierend auf der umfassenden Bestimmung mit dem von der Korrelations-Berechnungseinheit 8 berechneten Korrelationskoeffizienten und dem von der Parameter-Erfassungseinheit 5 erfassten Parameter aus.
Korrespondenz zwischen Elementen von Ansprüchen und Elementen von Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein Beispiel für die Übereinstimmung zwischen Elementen von Ansprüchen und den Elementen der Ausführungsformen beschrieben, wobei sich die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf das folgende Beispiel beschränkt. Als Elemente von Ansprüchen können verschiedene andere Elemente mit den in Ansprüchen beschriebenen Konfigurationen oder Funktionen verwendet werden.
Das Werkstück W ist ein Beispiel für ein Messobjekt, der optische Versatzmesser 500 ist ein Beispiel für einen optischen Versatzmesser, die Lichtprojektionseinheit 110 ist ein Beispiel für eine Lichtprojektionseinheit, die Richtung X2 ist ein Beispiel für eine erste Richtung und die Richtung Z2 ist ein Beispiel für eine zweite Richtung. Der Pixel p ist ein Beispiel für einen Pixel, die Pixelspalte SS ist ein Beispiel für eine Pixelspalte, die Lichtempfangseinheit 121 ist ein Beispiel für eine Lichtempfangseinheit und die Peak-Erfassungseinheit 1 ist ein Beispiel für eine Peak-Erfassungseinheit.
Die Profil-Erzeugungseinheit 3 ist ein Beispiel für eine Profil-Erzeugungseinheit, die Schalteinheit 225 ist ein Beispiel für eine Schalteinheit, die Parameter-Erfassungseinheit 5 ist ein Beispiel für eine Parameter-Erfassungseinheit und die Cluster-Erzeugungseinheit 2 ist ein Beispiel für eine Cluster-Erzeugungseinheit. Die Abstandsberechnungseinheit 6 ist ein Beispiel für eine Abstandsberechnungseinheit, die Musterberechnungseinheit 7 ist ein Beispiel für eine Musterberechnungseinheit, die Korrelations-Berechnungseinheit 8 ist ein Beispiel für eine Korrelations-Berechnungseinheit und die Filterverarbeitungseinheit 4 ist ein Beispiel für eine Filterverarbeitungseinheit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012127887 A [0003, 0005]

Claims

Optischer Versatzmesser, der ein optisches Schneidverfahrens verwendet, das ein Profil eines Messobjekts misst, wobei der Versatzmesser umfasst: eine Lichtprojektionseinheit, die das Messobjekt mit Schlitzlicht bestrahlt, das sich in einer ersten Richtung ausbreitet, oder mit in der ersten Richtung abgetastetem Punktlicht; eine Lichtempfangseinheit, die eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die in der ersten Richtung und einer zweiten Richtung angeordnet sind, die sich mit der ersten Richtung schneidet, die reflektiertes Licht von jeder Position des Messobjekts in der ersten Richtung empfängt und eine Lichtempfangs-Mengenverteilung ausgibt; eine Peak-Erfassungseinheit, die eine oder eine Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen von Lichtempfangs-Mengen in der zweiten Richtung für jede Pixelspalte basierend auf einer Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen erfasst, die jeweils von einer Vielzahl der in der ersten Richtung angeordneten Pixelspalten ausgegeben werden; und eine Profil-Erzeugungseinheit, die eine Peak-Position aus den von der Peak-Erfassungseinheit erfassten Peak-Kandidatenpositionen für jede Pixelspalte auswählt, die auf einer relativen Positionsbeziehung mit einer Peak-Position einer anderen Pixelspalte angrenzend an die Pixelspalte basiert, und Profildaten erzeugt, die das Profil basierend auf der ausgewählten Peak-Position anzeigen.
Optischer Versatzmesser nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Schalteinheit, die eine Betriebsart der Profil-Erzeugungseinheit zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart umschaltet, wobei in der ersten Betriebsart, wenn die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, die einer beliebigen Pixelspalte entspricht, von der Peak-Erfassungseinheit erfasst wird, die Profil-Erzeugungseinheit die in das Profil einzunehmende Peak-Position aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen basierend auf der Kontinuität zwischen wenigstens der Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung, die einer Pixelspalte benachbart zur Pixelspalte in der ersten Richtung entspricht, und der Vielzahl von erfassten Peak-Kandidatenpositionen auswählt, und in der zweiten Betriebsart, wenn die Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend einer beliebigen Pixelspalte durch die Peak-Erfassungseinheit erfasst wird, die Profil-Erzeugungseinheit die an das Profil anzunehmende Peak-Position aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen basierend auf einer vorgegebenen Bedingung auswählt.
Optischer Versatzmesser nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Bedingung eine Bedingung umfasst, in der eine Peak-Kandidatenposition mit einem maximalen Lichtempfangsbetrag als die Peak-Position ausgewählt wird, die aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangs-Mengenverteilung an das Profil anzunehmen ist.
Optischer Versatzmesser nach Anspruch 2 oder 3, wobei die vorgegebene Bedingung des Weiteren eine Bedingung umfasst, in der eine Peak-Kandidatenposition, die einem Ende oder dem anderen Ende in der zweiten Richtung am nächsten liegt, als die Peak-Position ausgewählt wird, die aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangsbetragsverteilung an das Profil anzunehmen ist.
Optischer Versatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren umfassend: eine Parameter-Erfassungseinheit, die einen Parameter erfasst, der einen Modus eines Peaks in der von der Peak-Erfassungseinheit erfassten Peak-Kandidatenposition anzeigt, wobei die Profil-Erzeugungseinheit die an das Profil anzunehmende Peak-Position aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in jeder Lichtempfangs-Mengenverteilung basierend auf dem von der Parameter-Erfassungseinheit erfassten Parameter auswählt.
Optischer Versatzmesser nach Anspruch 5, wobei der von der Parameter-Erfassungseinheit erfasste Parameter eine Lichtempfangsmenge des Peaks oder eine Breite des Peaks umfasst.
Optischer Versatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend: eine Cluster-Erzeugungseinheit, die eine Vielzahl von Clustern erzeugt, die jeweils eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen aus der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen in der Vielzahl von Lichtempfangs-Mengenverteilungen umfassen, die von der Peak-Erfassungseinheit erfasst werden, wobei jeder Cluster eine oder mehrere Peak-Kandidatenpositionen umfasst, die so ausgewählt sind, dass ein Abstand zwischen den Peak-Kandidatenpositionen, die in der ersten Richtung aneinander angrenzen, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die Profil-Erzeugungseinheit die relative Positionsbeziehung basierend auf der Anzahl der Peak-Kandidatenpositionen bestimmt, die in jedem von der Cluster-Erzeugungseinheit erzeugten Cluster enthalten sind.
Optischer Versatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend: eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zwischen jeder Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend jeder Pixelspalte und der Peak-Kandidatenposition in der Lichtempfangs-Mengenverteilung entsprechend der Pixelspalte benachbart zur Pixelspalte in der ersten Richtung berechnet, wobei die Profil-Erzeugungseinheit die relative Positionsbeziehung basierend auf dem von der Abstandsberechnungseinheit berechneten Abstand bestimmt.
Optischer Versatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend: eine Muster-Erzeugungseinheit, die ein geometrisches Muster basierend auf der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen erzeugt, die von der Peak-Erfassungseinheit erfasst werden; und eine Korrelations-Berechnungseinheit, die einen Korrelationskoeffizienten zwischen dem von der Muster-Erzeugungseinheit erzeugten geometrischen Muster und der Vielzahl von Peak-Kandidatenpositionen berechnet, die von der Peak-Erfassungseinheit für jede Pixelspalte erfasst werden, wobei die Profil-Erzeugungseinheit die relative Positionsbeziehung basierend auf dem von der Korrelations-Berechnungseinheit berechneten Korrelationskoeffizienten bestimmt.
Optischer Versatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren umfassend: eine Filterverarbeitungseinheit, die eine Filterverarbeitung der Profildaten durchführt, so dass ein Glättungseffekt größer wird, wenn eine Änderung eines Wertes in jedem Abschnitt der von der Profil-Erzeugungseinheit erzeugten Profildaten kleiner wird.