JP2000146532A - レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 - Google Patents
レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法Info
- Publication number
- JP2000146532A JP2000146532A JP31487998A JP31487998A JP2000146532A JP 2000146532 A JP2000146532 A JP 2000146532A JP 31487998 A JP31487998 A JP 31487998A JP 31487998 A JP31487998 A JP 31487998A JP 2000146532 A JP2000146532 A JP 2000146532A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- laser
- measurement
- reference plane
- edge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Focusing (AREA)
Abstract
き、自動化等が容易な非接触寸法測定方法を提供する。 【解決手段】 一点でレーザーによりオートフォーカス
をかけながら測定物をXY方向にスキャンさせ、基準面
からの高さ情報をエッジのしきい値として、測定物のX
Y平面上におけるエッジとらえることにより、測定物の
寸法を非接触で測定するものである。
Description
フォーカスによるXY座標上の非接触寸法測定方法に関
するものである。
などの面像処理を用いた方法が一般的である。
うな従来の方法では、以下に示すようなデメリットがあ
る。
ピクセルサイズの大きさと総画素数(受光面積)、結像
レンズ倍率で決まるため、広範囲を高い分解能で測りた
い場合に制約があり数十ミリのものをサブμmの精度で
測ることが困難である。また、結像レンズの収差がXY
平面の測定精度に影響する。
るさやコントラストの値をしきい値としているため、シ
ャープなエッジがでるように照明系を工夫しなければな
らない。また、測定物の表面の色や反射率に左右されて
データがばらつきやすく測定できない物が数多くあり自
動化も困難である。
されている場合、ピントがボケてしまい側面の検出が難
しい。
も測定物によってばらつく。
時間とノウハウが測定者に要求される。
たものであり、測定精度が良く、どのような物でも測定
でき、自動化等が容易な非接触寸法測定方法を提供する
ものである。
フォーカスをかけながら測定物をXY方向にスキャンさ
せ、基準面からの高さ情報をエッジのしきい値として、
測定物のXY平面上におけるエッジとらえることによ
り、測定物の寸法を非接触で測定するものである。レー
ザーとしては、半導体レーザーが好適である。
め、以下に示すようなメリットがある。
スポット径により決まり、サブミクロンレベルまで上げ
ることができる。測定範囲はステージの移動範囲による
ので非常に大きなダイナミックレンジをとることがてき
る。また測定精度はステージの精度に依存し高精度な物
を用いることにより数百mmの物でもサブμの絶対精度
で図ることができる。
基準面からの高さの値ΔZ(任意値)を用いている。レ
ーザーオートフォーカスの場合、数パーセントの戻り光
があれば表面に迫従してフォーカスするため、測定表面
の色や反射率に左右されにくい。また、コントラストが
乏しいガラスやセラミックの材料でも反射光があるため
十分に測定できる。
斜やR面に対して追従できない。また傾き成分がZ値の
情報として取り込みエラーを出してしまうセンサーなど
もある。数ある中で形状をもっとも忠実に計測できる方
法としてレーザーオートフォーカスが上げられる。本方
式は、このオートフォーカスを用いているためほとんど
90度付近までの傾斜まて測ることができる。その結
果、C面やR面の下にある側面のエッジを検出すること
ができる。
のZ軸方向の範囲を一定ピッチで画像を取り込み、各画
像のシャープさを比較して最もシャープな所をフォーカ
ス位置としている。そのため時問がかかり精度もサンプ
リングエッジに依存する。それに比ぺるとレーザーオー
トフォーカスは光軸中心のレーザー光の位置変位をセン
サーが捉え、常に中心にくるようにサーボモーターで高
速に制御している。更に、その位置決め精度は1μm以
下を達成しているため、高速且つ高精度な測定が実現さ
れている。
ばならないパラメーターは測定開始点(基準面)と測定
ピッチ、しきい値ΔZだけである。そのために測定のエ
キスパートでなくても簡単に測定できる。
示す図である。図1及び図2は、円柱1のエッジ(R面
化)3を検出して、外径を測定するものである。まず、
図2により、測定装置を説明する。4はレーザ照射装置
で、半導体レーザLを照射する。5、6、7はそれぞれ
ミラーを示す。8は対物レンズで、移動装置9により上
下動する。10は光位置検出装置で、ここでの検出具合
により、対物レンズ8をフォーカスする方向に移動させ
るようになっている。
おける測定開始点Sにフォーカスをかけ、そのZ値を0
とし、任意の測定ピッチで外側へ移動させる。オートフ
ォーカスは自動追従し、フォーカスが合った点での高さ
と基準面Mの高さの差を毎回サンプリングし、設定され
ているしきい値ΔZと同じか、それを越えた点のXY座
標値を一点のエッジデータとして取り込む。円の場合
は、最低3点取り込むことにより、円の中心や、径等を
求めることができる。
して、内径を測定するものである。この場合は、基準面
Mにおける測定開始点Sにフォーカスをかけ、そのZ値
を0とし、任意の測定ピッチで内側へ移動させれば良
い。
ったが、再現性は±0.5μmに入っていた。また、レ
ーザーLのビーム径は対物レンズによって変わるが10
00倍の顕微鏡対物レンズを用いると、1μm程度まで
集光する。また、その輝度分布はガウス分布であるため
スポット径の中心付近の輝度が最も大きくスポット径以
下の再現性で寸法測定を行うことができる。
し、図5は、凸部13の幅Wを測定する場合を示してい
る。どちらの場合も、基準面Mにおける測定開始点Sに
フォーカスをかけ、そのZ値を0とし、任意の測定ピッ
チで内側へ向けて移動させる。溝12や凸部13の場合
は、最低4点取り込むことにより、エッジ14を検出で
き、そこからWを求めることができる。
ない場合は、直線16と直線17をエッジ検出により測
定し、測定点18を通り且つ直線16、17より得られ
る中心線との垂線と、直線16及び直線17が交わる各
検出点19、20間の距離を幅Wとして検出できる。ま
た、直線16と直線17との交角θも算出できる。
を用いて人の目で行われていたXY座標上の寸法測定が
自動化できる。また凹凸がある物やコントラストがなく
画像処理で測れなかったものを測れるようになり、測定
精度も向上できる。半導体産業や精密加工、マイクロマ
シン技術、光通信用の素子など、これから製品は更に小
型化、高精度化されており、この測定方法はこれらの寸
法検査において有効利用できる。
図。
6)
ンズをフォーカス方向に移動させてオートフォーカスを
かけながら測定物をXY方向にスキャンさせ、対物レン
ズのフォーカス方向への移動量から求められる基準面か
らの高さ情報をエッジのしきい値として、測定物のXY
平面上におけるエッジをとらえることにより、測定物の
寸法を非接触で測定するものである。レーザーとして
は、半導体レーザーが好適である。
のZ軸方向の範囲を一定ピッチで画像を取り込み、各画
像のシャープさを比較して最もシャープな所をフォーカ
ス位置としている。そのため時問がかかり精度もサンプ
リングエッジに依存する。それに比べるとレーザーオー
トフォーカスは光軸中心のレーザー光の位置変位をセン
サーが捉え、常に中心にくるようにサーボモーターで高
速に制御している。更に、その位置決め精度は1μm以
下を達成しているため、高速且つ高精度な測定が実現さ
れている。
おける測定開始点Sにフォーカスをかけ、そのZ値を0
とし、任意の測定ピッチで外側へ移動させる。オートフ
ォーカスは自動追従し、フォーカスが合った点で、対物
レンズのフォーカス方向への移動量から求められる高さ
と、基準面Mの高さの差を毎回サンプリングし、設定さ
れているしきい値ΔZと同じか、それを越えた点のXY
座標値を一点のエッジデータとして取り込む。円の場合
は、最低3点取り込むことにより、円の中心や、径等を
求めることができる。
ない場合は、直線16と直線17をエッジ検出により測
定し、測定点18を通り且つ直線16、17より得られ
る中心線との垂線と、直線16及び直線17が交わる各
検出点19、20間の距離を幅Wとして検出できる。ま
た、直線16と直線17との交角θも算出できる。
17)
定物から反射されたレーザーの位置変位をセンサーで捉
え、その反射されたレーザーが常にセンサーの中心にく
るように対物レンズをサーボモーターでフォーカス方向
に高速に移動させて焦点を合わせるオートフォーカスを
用いるものであり、一点でレーザーにより対物レンズを
フォーカス方向に移動させてオートフォーカスをかけな
がら測定物をXY方向にスキャンさせ、対物レンズのフ
ォーカス方向への移動量から求められる基準面からの高
さ情報を、あらかじめ設定されているしきい値と比較
し、該しきい値と同じか、それを越えた点におけるXY
座標をエッジとしてとらえることにより、測定物の寸法
を非接触で測定するものである。レーザーとしては、半
導体レーザーが好適である。
Claims (2)
- 【請求項1】 一点でレーザーによりオートフォーカス
をかけながら測定物をXY方向にスキャンさせ、基準面
からの高さ情報をエッジのしきい値として、測定物のX
Y平面上におけるエッジとらえることにより、測定物の
寸法を非接触で測定する方法。 - 【請求項2】 レーザーが半導体レーザーである請求項
1記載の非接触寸法測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31487998A JP3180091B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31487998A JP3180091B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000146532A true JP2000146532A (ja) | 2000-05-26 |
JP3180091B2 JP3180091B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=18058729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31487998A Expired - Fee Related JP3180091B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3180091B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002250621A (ja) * | 2000-12-18 | 2002-09-06 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子及びその型の形状測定方法及び装置 |
US7209242B2 (en) | 2004-01-13 | 2007-04-24 | Mitaka Kohki Co., Ltd. | Non-contact surface configuration measuring apparatus and method thereof |
WO2012056057A1 (es) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Universidad De Malaga | Telémetro 3d y procedimiento de obtención mediante cabeceo de un telémetro láser 2d alrededor de su centro óptico. |
CN105222703A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 河南航天精工制造有限公司 | 一种显微镜测量螺纹单一中径的方法 |
CN105583450A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-05-18 | 天津大学 | 加工复合材料和钛合金叠层构件大直径螺旋铣孔专用刀具 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104780317B (zh) * | 2015-04-15 | 2017-08-15 | 杭州电子科技大学 | 基于多传感器集成的工业照相机自动快速对焦装置与方法 |
-
1998
- 1998-11-05 JP JP31487998A patent/JP3180091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002250621A (ja) * | 2000-12-18 | 2002-09-06 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子及びその型の形状測定方法及び装置 |
US7209242B2 (en) | 2004-01-13 | 2007-04-24 | Mitaka Kohki Co., Ltd. | Non-contact surface configuration measuring apparatus and method thereof |
WO2012056057A1 (es) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Universidad De Malaga | Telémetro 3d y procedimiento de obtención mediante cabeceo de un telémetro láser 2d alrededor de su centro óptico. |
ES2381350A1 (es) * | 2010-10-29 | 2012-05-25 | Universidad De Málaga | Telémetro 3d y procedimiento de obtención mediante cabeceo de un telémetro láser 2d alrededor de su centro óptico. |
CN105222703A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 河南航天精工制造有限公司 | 一种显微镜测量螺纹单一中径的方法 |
CN105583450A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-05-18 | 天津大学 | 加工复合材料和钛合金叠层构件大直径螺旋铣孔专用刀具 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3180091B2 (ja) | 2001-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6677565B1 (en) | High speed autofocus and tilt for an optical imaging system | |
Costa | Surface inspection by an optical triangulation method | |
US4725722A (en) | Automatic focusing method and apparatus utilizing contrasts of projected pattern | |
US7301133B2 (en) | Tracking auto focus system | |
US7127098B2 (en) | Image detection method and its apparatus and defect detection method and its apparatus | |
US20200371335A1 (en) | Light microscope with automatic focusing | |
US7247825B2 (en) | Method and apparatus for scanning a specimen using an optical imaging system | |
JP2017078705A (ja) | 物体の少なくとも1つの寸法を測定する方法 | |
JPH11132748A (ja) | 多焦点同時検出装置および立体形状検出装置および外観検査装置、並びにその方法 | |
US4906097A (en) | Imaging and inspection apparatus and method | |
CN209992407U (zh) | 线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置 | |
JP3180091B2 (ja) | レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 | |
JP2005070225A (ja) | 表面画像投影装置及び表面画像投影方法 | |
JP2000294608A (ja) | 表面画像投影装置及び方法 | |
JP2002168793A (ja) | 表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法 | |
KR20060132579A (ko) | 이미징 시스템의 초점을 결정하기 위한 방법 및 장치 | |
JP2002228421A (ja) | 走査型レーザ顕微鏡 | |
US20220319027A1 (en) | Industrial Metrology of Workpiece Surface based on Depth Map | |
KR20070091236A (ko) | 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법 | |
JP3955115B2 (ja) | 共焦点型顕微鏡の合焦装置及びその合焦方法 | |
JPH095046A (ja) | 立体形状測定装置 | |
JP2002039721A (ja) | 膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体 | |
JP3235782B2 (ja) | 位置検出方法及び半導体基板と露光マスク | |
JP2695338B2 (ja) | 硬度測定方法 | |
CN114119555B (zh) | 一种基于物距对焦法的大口径元件边缘检测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080413 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090413 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090413 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140413 Year of fee payment: 13 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |