JP2004198258A - 画像測定機 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検物にバリやゴミが付着している場合であっても、その被検物の正確な輪郭形状の測定を実現することが出来る画像測定機を提供することを目的とする。
【解決手段】画像測定機に、被検物を撮像し光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像部４と、前記撮像部４の撮像領域内に設定されるエッジ検出領域内にある前記被検物の輪郭形状のエッジを、前記電気信号に基づいて検出する画像処理部１８と、複数の検出済みのエッジ位置に基づいて次のエッジ位置を予測し、前記画像処理部１８が検出したエッジ位置が、該予測したエッジ位置から所定の差以上離れていた場合に、その検出したエッジ位置を輪郭形状測定の測定点から外す輪郭形状測定部１９と、を設ける。
【選択図】 図２
【解決手段】画像測定機に、被検物を撮像し光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像部４と、前記撮像部４の撮像領域内に設定されるエッジ検出領域内にある前記被検物の輪郭形状のエッジを、前記電気信号に基づいて検出する画像処理部１８と、複数の検出済みのエッジ位置に基づいて次のエッジ位置を予測し、前記画像処理部１８が検出したエッジ位置が、該予測したエッジ位置から所定の差以上離れていた場合に、その検出したエッジ位置を輪郭形状測定の測定点から外す輪郭形状測定部１９と、を設ける。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検物を撮像し、その撮像された画像に基づいて被検物の輪郭形状を求める画像測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検物の輪郭形状を高精度に測定する技術に光学測定技術およびコンピュータによる画像処理技術を用いた画像測定機がある。
【０００３】
この画像測定機は、例えば、ステージ上に載置された被検物の像を光学系を介し上方から捉え、該捉えた像の光強度分布に応じた電気信号を出力する測定機と、測定機から出力された光強度分布に応じた電気信号を受信し、該受信した電気信号に画像処理を行い、被検物の輪郭形状のエッジを検出し、そのエッジの座標値を表す信号を出力する制御ユニットと、を備え、被検物の輪郭形状の測定を行っている。
【０００４】
そして、従来の画像測定機には、測定を行なう際に、直前に検出された測定点のエッジ座標値に基づいて次の測定目標点を予測し、この測定目標点に対して指標の位置と角度方向を設定し、その指標内にある輪郭形状のエッジを検出することを、輪郭形状に沿って繰り返し行なうものがある（例えば特許文献１）。そして、この画像測定機は、検出した輪郭形状のエッジを測定点として取り込み、その取り込んだ測定点に所定の演算処理を施し、各測定点の座標位置を算出している。
【特許文献１】
特開平０９−１９６６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、例えば、バリやゴミが付着している被検物を測定する際、そのバリやゴミを被検物の輪郭形状のエッジ座標と判断し、測定点として取り込むことがある。この場合、その取り込んだ測定点をそのまま用いると、被検物の形状（バリやゴミが付着されていない形状）が正確に測定出来ない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、被検物にバリやゴミが付着している場合であっても、その被検物の輪郭形状を正確に測定する画像測定機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、請求項１に係る発明は、
被検物を撮像し、光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像領域内に設定されるエッジ検出領域内にある前記被検物の輪郭形状のエッジ位置を前記電気信号に基づいて検出するエッジ検出手段と、複数の検出済エッジ位置に基づいてエッジ位置を予測する予測手段と、前記予測手段が予測したエッジ位置に基づいて設定されたエッジ検出領域内から前記エッジ検出手段が検出したエッジ位置が、前記予測手段の予測したエッジ位置から所定値以上離れていた場合に、その検出したエッジ位置を輪郭形状測定の測定点から外す判断手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、該検出したエッジ位置を使用しないことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、次のエッジ位置の予測に、該検出したエッジ位置の代わりに前記予測したエッジ位置を使用することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
先ず、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略について説明する。図１は、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略を示す図である。図示するように、本実施形態の画像測定機は、測定装置１と、制御ユニット２とを有する。また、測定装置１は、支持体３と、支持体３のベース部３aの上に設けられた、被検物６（例えば図３のような被検物）を載置するためのＸＹステージ５と、支持体３の支持部３ｂに支持されている撮像部４と、を有する。また、このＸＹステージ５には、制御ユニット２から出力されるステージ移動指令データを受信し、該受信したステージ移動指令データに基づいて、ＸＹステージを水平２軸方向に駆動させるＸＹステージ駆動部（図１には図示せず）と、ＸＹステージ５の座標位置を検出し該ステージ座標位置を表すデータを制御ユニット２に出力するステージ位置検出部（図１には図示せず）と、を有する。
【００１２】
また、ベース部３aには透過照明光学系７が、撮像部４に落射照明光学系９が、それぞれ設けられている。そして、ＸＹステージ５上に、二次元的な輪郭形状を有し、かつ僅かな厚みを有する被検物６（図３参照）が載置され、ベース部３aに設けられた透過照明光学系７又は、撮像部４に設けられた落射照明光学系９により照明される。また、撮像部４は、上述の落射照明光学系９と、被検物６の像を結像させる光学倍率が可変の結像光学系１０と、結像された画像を撮像するＣＣＤカメラ８とを有する。
【００１３】
制御ユニット２は、測定装置１を制御し、測定装置１から取得したデータに基づいて被検物の輪郭形状データを計測する処理を行う制御装置１２と、制御装置１２に接続されたモニタ画面１１ａを有するモニタ１１と、制御装置１２に対する各種データの入力を受付ける入力装置１３とを有する。
【００１４】
上記の構成を備えた画像測定機は、ＸＹステージ５を移動させ、撮像部４で被検物６を撮像する。そして、撮像した被検物６をモニタ１１の画面１１aに表示し、その画面１１ａ上に表示する被検物６のエッジ座標を検出する。また、制御装置１２は、ＸＹステージ５から送信されるＸＹステージ５のステージ座標位置を示すデータを受信し、該受信したステージ座標位置を示すデータと上記測定したエッジ座標とに基づいて被検物６の測定点の座標置の算出を行う。そして、この被検物６の輪郭形状の測定点の座標値の算出を被検物に対応して順次行い、被検物６全体の測定を行う。
【００１５】
また、本実施形態の制御装置１２では、画面上のエッジ座標を検出する場合、後述する予め定めた規則に従って検出するエッジ位置を予測するための近似曲線を求め、該近似曲線に基づいてエッジ位置を予測した点である測定目標点を算出する処理を行う。そして、制御装置１２は、実際に測定した画面上のエッジ座標が、前記求めた測定目標点から例えば、所定の差以上の距離がある場合、その測定したエッジ座標の値を、輪郭形状測定の測定点から外し、前記近似曲線に基づいて次の測定目標点を算出し、画面上のエッジ座標の測定を行う。このように、本実施形態によれば、被検物のエッジ座標を測定する際に、実際の測定値が正常なものであるか否かの判断を行うことにより、例えば、被検物にバリやゴミが付着している場合、そのバリやゴミを無視した画像測定処理を行うことが出来る（バリやゴミの付着した箇所が被検物全体の形状から不自然に変化している場合に、不自然な形状点を無視した測定が出来る）。すなわち、本実施形態によれば、バリやゴミの影響を無視して被検物の正確な輪郭形状の測定を行うことができる。
【００１６】
続いて、本実施形態の画像測定機の機能構成について説明する。図２は、本実施形態の画像測定機の機能構成を示す図である。図示するように、測定装置１は、ＸＹステージ駆動部１５と、ステージ位置検出部１４と、撮像部４とを有する。ＸＹステージ駆動部１５は、制御装置１２から送信されるＸＹステージ５の移動を指示するデータを受信し、該受信した指示データに基づいて、測定装置のＸＹステージ５の位置を二次元方向に移動させる。このＸＹステージ駆動部１５は、ＸＹステージ５をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ駆動するＸ軸用モータ及びＹ軸用モータを有する駆動装置により実現される。
【００１７】
また、ステージ位置検出部１４は、ＸＹステージ５の座標を検出し、ステージ座標値を表わす信号を制御装置１２に出力する。このステージ位置検出部１４は、ＸＹステージ５のＸ軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検出するＸ軸用エンコーダ及びＹ軸用エンコーダにより実現される。
【００１８】
撮像部４は、ＸＹステージ５に載置された被検物６を撮像し、光強度分布に応じた電気信号を制御装置１２に送信する。この撮像部４は、上述した落射照明光学系９と、被検物６の像を結像させる光学倍率が可変の結像光学系１０と、結像された画像を撮影する一般的なＣＣＤカメラ８と、を有する撮像機構により実現される。
【００１９】
続いて、制御装置１２と、入力装置１３と、モニタ１１と、を有する制御ユニット２の機能構成を説明する。制御装置１２は、撮像部４から出力される電気信号が入力される画像処理部１８と、輪郭形状測定部１９と、指標設定部１７と、測定データテーブル２１と、測定条件テーブル２２と、データ出力部１６と、を有する。また、制御装置１２は、表示部２４を有するモニタ１１及び入力部２３を有する入力装置１３に接続されている。
【００２０】
画像処理部１８は、撮像部４から出力される光強度分布に応じた電気信号を画像処理し、捉えた被検物６の像をモニタ１１の画面（図４参照）上に画像として表示させるための画像信号を表示部２４に出力する。また、画像処理部１８は、指標設定部１７から出力される指標位置のデータを受け、エッジの検出領域を示す指標（エッジ検出領域）２７（図４参照）をモニタ画面１１a上の前記指標位置のデータに対応する位置及び角度方向に表示させるための信号を表示部２４に出力する。さらに、画像処理部１８は、撮像部４から出力される光強度分布に応じた電気信号を画像処理し、指標２７内にある被検物６の輪郭形状のエッジを検出し、該検出したエッジ点２９（図４参照）のモニタ画面３０内での座標値（エッジ座標値）を被検物６の輪郭形状６aに沿って設定される各測定目標点（これから測定する点）２５（図３参照）について順次検出し、各エッジ座標値のデータを輪郭形状測定部１９に出力する。
【００２１】
輪郭形状測定部１９は、被検物６の輪郭形状６ａに沿ってある間隔で（例えば一定間隔で）設定される各測定目標点２５のエッジ座標値を取り込む輪郭形状測定（スキャニング測定）を実行するように構成されている。輪郭形状測定部１９は、輪郭形状測定を行なうために、指標２７の移動先である次の測定目標点２５及びこの点での指標２７の角度方向を設定し、この測定目標点２５に対応する指標２７の位置及び角度方向のデータ（設定内容）を表す指標設定指令を指標設定部１７に出力すると共に、ステージ移動指令をＸＹステージ駆動部１５に出力するように構成されている。
【００２２】
また、輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８から出力される各測定点（測定済みの点）のエッジ座標値と、ステージ位置検出部１４から出力される各測定点でのステージ座標値とに基づき各測定点の座標値（測定点座標値）を演算し、その演算結果を測定データテーブル２１へ順次出力する測定点座標値演算部２０を備えている。この測定点座標値演算部２０は、下記の（式１）で表す演算処理を行なう。
（測定点座標値）＝（ステージ座標値）＋（エッジ座標値×モニタ画面補正値）・・・（式１）
ここで、モニタ画面補正値は、ＸＹステージ５上での寸法とモニタ１１の画面１１ａ上での寸法との比である。
【００２３】
指標設定部１７は、輪郭形状測定部１９から出力される指標設定指令により指定されたモニタ画面１１ａ上の位置及び角度方向に指標２７を設定させるための指標位置のデータを、画像処理部１８へ出力する。
【００２４】
測定条件テーブル２２には、被検物６の輪郭形状６ａの測定開始位置（最初の測定点）及び測定終了位置（最後の測定点）の座標、測定開始位置での測定目標方向、各測定目標点１８の間隔（例えば一定間隔で、図７に示す測定ピッチＬ）、指標エリア方向（図７参照）をそれぞれ表すデータなどを含む測定条件データが格納されている。この測定条件データは、輪郭形状測定部１９が、予め入力部２３から送信されたデータを受付けて格納しておく。
【００２５】
測定データテーブル２１には、輪郭形状測定部１９から出力される各測定点の座標値（測定点座標値）のデータが格納される。
【００２６】
データ出力部１６は、測定終了後に測定データテーブル２１に格納された測定データ（全測定点の座標値）を画像表示させ（表示部２４にデータを表示させる）又は印刷処理を実行する（測定データから予め定められた様式の印刷データを生成し、該印刷データを制御装置１２に接続されているプリンタに送信し、印刷処理を実行させる）。
【００２７】
また、輪郭形状測定部１９は、図５に示すようにバリを有する（又はゴミが付着している）被検物６の輪郭形状を測定する場合、バリ等を無視して被検物６の輪郭形状を測定する機能を有している。この輪郭形状測定部１９が有する機能について以下で図６を用いて説明する。
【００２８】
図６は、輪郭形状測定部１９が行う被検物６の輪郭形状測定処理を説明するための図である。ここで、図示する点２６a〜２６eは、既に測定された被検物６の画面１１ａ上での測定点を示し、点２５は、測定目標点を示すものとする。
また、図示するように被検物６にはバリが付着している。輪郭形状測定部１９は、測定点２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ）に予め定めた演算処理を施し（ここでは、５個の測定点を利用して次に測定する測定目標点を予測する場合を例に説明する）、近似曲線３０を求めて、該近似曲線３０を用いて、次の測定目標点２５を算出する。
【００２９】
そして、輪郭形状測定部１９は、測定目標点２５と指標２７を、指標設定部１７を介して画像処理部１８に送信する。その後、画像処理部１８は、指標２７内に存在するエッジ２９の検出を行ない（本例では、画像処理部１８はバリの部分を被検物６の輪郭形状のエッジと認識する）、そのエッジ２９のデータを輪郭形状測定部１９に送信する。
【００３０】
輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８からのエッジ２９のデータを受信し、該受信したデータが有効であるか否かを判定する。この有効か否かの判定は、例えば、受信したエッジ座標が測定目標点２５から予め定めた特定の距離範囲に属するか否かにより行われる（本例では、図示する有効範囲２８（円形で示した部分）にエッジ座標２９が属するか否かにより判断する）。
【００３１】
そして、本例においては、エッジ座標２９が、有効範囲２８に属さないため、輪郭形状測定部１９は、エッジ座標２９を無効なものと判断する。そして、輪郭形状測定部１９は、次の測定目標点２５´を算出してエッジ座標の計測を行う。このように、本実施形態は、輪郭形状測定部１９が、実際に画像処理部１８が検出したエッジの有効性の判断を行う。そのため、例えば被検物６にバリ（又はゴミ）が付着して、そのバリを被検物の輪郭形状として検出した場合であっても、その検出したデータを測定点から外すことができ、被検物の正確な輪郭形状を測定することが出来る。
【００３２】
なお、上記の制御装置１２には、プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、各種プログラム等が予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、周辺装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースと、を有する一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、制御装置１２の上記各機能構成は、一般的なコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵが、補助記憶装置に記憶されている特定のプログラム（ＯＳ、データ出力プログラム、指標設定プログラム、輪郭形状測定プログラム、画像処理プログラム）を、主記憶装置にロードし、実行することにより実現される。また、測定データテーブル２１及び測定条件テーブル２２は補助記憶装置に格納されていることとする。
【００３３】
また、入力装置１２には、キーボードやマウス等を用いることができる。また、モニタ１１には、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の一般的なモニタ装置を用いることができる。
【００３４】
続いて、輪郭形状測定部１９が行う、被検物６のエッジ測定目標点を予測する処理について詳細に説明する。最初に、輪郭形状測定部１９は、既に測定された測定点から近似曲線を求める。この近似曲線の算出方法について、本実施形態では、特に限定しない。既に測定している測定点を用いて次に測定する被検物６の輪郭形状のエッジの測定目標点２５を求めることができればよい。なお、以下の説明では、測定点Ｐ１（Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙ）〜Ｐ５（Ｐ５ｘ、Ｐ５ｙ）の５点を利用して、３次関数の近似曲線を求める場合を例に説明する。また、輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８が検出したエッジ座標を有効なデータと判断した場合、そのデータを有効な測定点として測定条件テーブル２２に格納しておくこととする。
【００３５】
輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から読み出したＰ１〜Ｐ５の５点を、３次関数の一般式である以下で示す（式２）にそれぞれ代入する。ここで、Ｐ１〜Ｐ５の５点は、現測定点から数えて直近の５つ測定点を指すこととする（例えば、図６の例では、測定点２６ｅと、測定点２６ｅから数えて５つの測定点２６ｄ、２６ｃ、２６ｂ、２６ａの５点）。
Ｙ＝ａＸ3＋ｂＸ2＋ｃＸ＋ｄ・・・（式２）
そして、上記代入の結果、以下で示す（式３）〜（式７）の５式を得ることが出来る。
Ｐ１ｙ＝ａ（Ｐ１ｘ）3＋ｂ（Ｐ１ｘ）2＋ｃ（Ｐ１ｘ）＋ｄ・・・（式３）
Ｐ２ｙ＝ａ（Ｐ２ｘ）3＋ｂ（Ｐ２ｘ）2＋ｃ（Ｐ２ｘ）＋ｄ・・・（式４）
Ｐ３ｙ＝ａ（Ｐ３ｘ）3＋ｂ（Ｐ３ｘ）2＋ｃ（Ｐ３ｘ）＋ｄ・・・（式５）
Ｐ４ｙ＝ａ（Ｐ４ｘ）3＋ｂ（Ｐ４ｘ）2＋ｃ（Ｐ４ｘ）＋ｄ・・・（式６）
Ｐ５ｙ＝ａ（Ｐ５ｘ）3＋ｂ（Ｐ５ｘ）2＋ｃ（Ｐ５ｘ）＋ｄ・・・（式７）
輪郭形状測定部１９は、上記の（式３）〜（式７）の５式から最小二乗法を用いて、３次元関数のパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを算出し、３次元関数の近似曲線を求める（例えば図６の例では、近似曲線３０）。
【００３６】
続いて、輪郭形状測定部１９は、求めた近似曲線を利用して、現在点Ｐ（図６の例では、測定点２６ｅを指す。なお、現在点Ｐの座標をＰ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）とする。）から予測する測定目標点Ｑ＝（Ｑｘ、Ｑｙ）を以下に示す（式８）〜（式１１）に基づいて求める。
【００３７】
具体的には、まず輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から測定目標点Ｑを求めるために必要なデータ（予め格納されている図７で示す測定ピッチＬのデータ等）を読み出す処理を行う。また、現在点Ｐ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）のデータを以下で示す（式８）〜（式１０）に代入して、Ｑ´＝（Ｑ´ｘ、Ｑ´ｙ）を算出する。その後、輪郭形状測定部１９は、求めたＱ´＝（Ｑ´ｘ、Ｑ´ｙ）のデータと現在点Ｐ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）との距離Ｎを、以下で示す（式１１）に基づいて算出する。その後、輪郭形状測定部１９は、上記算出した距離Ｎが（式１２）を満たすか否かの判断を行い、以下で示す（式１２）を満たさない場合は、以下の（式１３）に基づいてΔＬの値を増加させ、再度、上記同様の（式９）〜（式１１）の演算処理を施す。なお、輪郭形状測定部１９は、（式１２）を具備するまで上記（式９）〜（式１１）、（式１３）の計算を繰り返し実行する。そして、輪郭形状測定部１９は、（式１２）を満たしたと判断した場合、その場合のＱ´を測定目標点Ｑと認定する。
ΔＬ＝Ｌ/１０・・・（式８）
Ｑ´ｘ＝Ｐｘ＋ΔＬ・・・（式９）
Ｑ´ｙ＝ａ（Ｑ´ｘ）3＋ｂ（Ｑ´ｘ）2＋ｃ（Ｑ´ｘ）＋ｄ・・・（式１０）
Ｎ＝‖Ｐ−Ｑ´‖・・・（式１１）
Ｎ≧Ｌ・・・（式１２）
ΔＬ＝ΔＬ＋Ｌ/１０・・（式１３）
続いて、輪郭形状測定部１９が行う、画像処理部１８が検出した被検物６のエッジ座標のデータの有効性の判断の処理の詳細な説明を行う。なお、ここでは、画像処理部１８が検出したエッジ座標のデータをＰ´＝（Ｐ´ｘ、Ｐ´ｙ）と置くこととする。輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８が送信するエッジ座標のデータＰ´を受信した場合、該受信したデータＰ´が上記予測した測定目標点Ｑ＝（Ｑｘ、Ｑｙ）から特定の距離範囲に入るか否かの判断を、例えば以下の式に基づいて行う。
【００３８】
輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から画像処理部１８が検出した被検物６のエッジ座標のデータの有効性の判断に必要なデータを読み出す。そして、輪郭形状測定部１９は、上記受付けたデータＰ´と上記測定目標点Ｑのデータを以下で示す（式１４）に代入し、Ｐ´とＱの距離Ｎを求める。そして、輪郭形状測定部１９は、上記で求めたＮが以下で示す（式１５）を満たすか否かを判定し、（式１５）を満たしている場合は、Ｐ´が有効な測定点（被検物６の画面上でのエッジ座標値）であると判断する。一方、輪郭形状測定部１９は、上記判定の結果、（式１５）を満たさないと判断した場合（Ｎ＞２×Ｌの場合）、測定点Ｐ´は無効なものと判断し、上記近似曲線上の次の測定目標点２５を算出し（次の測定目標点を算出する処理は後述する）、次の目標点の測定処理を実行する。なお、本実施形態では、測定点Ｐ´が有効か否かの判定に、測定ピッチＬの２倍以内であるか否かを閾値として用いたが、本実施形態は特にこれに限定しない。前記閾値は、被検物６に応じて最適な値に変更できるものとする。
Ｎ＝‖Ｐ´−Ｑ‖・・・（式１４）
Ｎ≦２×Ｌ・・・（式１５）
そして、輪郭形状測定部１９の測定点座標値演算部２０は、上記Ｐ´を有効であると判断した場合は、上記Ｐ´のデータとステージ位置検出部１４から出力される各測定点でのステージ座標値データとに基づいて各測定点の座標値（測定点座標値）を演算し、その演算結果を測定データテーブル２１に順次格納する（なお、輪郭形状測定部１９の測定点座標値演算部２０は、上記Ｐ´を無効であると判断した場合は、上記Ｐ´は測定点として扱わない）。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、被検物のエッジ座標を測定する際に、実際の測定値が正常なものであるか否か（バリやゴミを検出したか否か）の判断を行うことにより、正確な輪郭形状の測定を行うことができる。
【００４０】
次に、輪郭形状測定部１９が行う、輪郭形状測定処理のフローを説明する。図８は、輪郭形状測定部１９の行う被検物６の輪郭形状測定処理のフローを説明する図である。
【００４１】
図示するように、最初に、輪郭形状測定部１９は、予め測定条件テーブル２２に格納されている測定開始位置と測定終了位置の座標値をそれぞれ測定条件テーブル２２から取り込む（Ｓ１００）。
【００４２】
次に、輪郭形状測定部１９は、ステップ１０１で取り込んだ測定開始位置を、最初の測定目標点に設定する（Ｓ１０１）。そして、輪郭形状測定部１９は、モニタ画面１１ａ上の測定目標点（ここではステップ１０１で設定された最初の測定目標点）に指標２７がくるように指標２７を移動させる（Ｓ１０２）。
【００４３】
続いて、輪郭形状測定部１９は、指標２７内にある輪郭形状６ａのエッジ点座標を取り込む（Ｓ１０３）。すなわち、輪郭形状測定部１９は画像処理部１８から出力される最初の測定目標点のエッジ座標値を受信する。その後、輪郭形状測定部１９は、検出したエッジ座標を測定条件テーブル２２に格納する（Ｓ１０４）。
【００４４】
また、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０３で取り込んだエッジ座標とステージ位置検出部１４から出力されるステージ座標値とに基づき指標２７内にある測定点の座標値（測定点座標値：ここでは最初の測定目標点の座標値）を演算する（測定点座標値演算部２０で上記（式１）の演算を行なう）。その後、輪郭形状測定部１９は、上記演算した最初の測定点の測定点座標値を測定データテーブル２１に格納する。
【００４５】
続いて、輪郭形状測定部１９は、次に測定する目標点の設定を行う。具体的には、輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２に、予め格納されている「２番目の測定目標点」の設定に必要なデータ（最初の測定目標点（測定開始位置）での測定目標方向を示すデータ）を取得する。そして、輪郭形状測定部１９は、取得したデータを使って２番目の測定目標点と指標１５の角度方向とを設定する（Ｓ１０５）。
【００４６】
また、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０５で取得した測定目標方向を示すデータに基づいて最初の近似曲線を算出する（Ｓ１０６）。
【００４７】
その後、輪郭形状測定部１９は、上記ステップ１０２と同様に、モニタ画面１１ａ上の測定目標点に指標２７がくるように指標２７を移動させる（Ｓ１０７）。そして、輪郭形状測定部１９は、上記ステップ１０３と同様の処理を行い、指標２７内にある輪郭形状６ａのエッジ点座標を取り込む（Ｓ１０８）。
【００４８】
続いて、輪郭形状測定部１９は、取り込んだエッジ点座標が、測定目標点から見て予め定めた有効範囲にあるか否かの判定を行う。この有効範囲の判定方法は特に限定しないが、例えば、上述の（式１４）を用いて、取り込んだエッジ座標と測定目標点の距離を算出し、（式１５）の要件を具備するか否かにより取り込んだエッジ座標が有効であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
【００４９】
そして、輪郭形状測定部１９は、エッジ座標が有効であると判断した場合、検出点を測定点として測定条件テーブル２２に格納する（Ｓ１１１）。さらに、輪郭形状測定部１９は、上記の検出したエッジ座標とステージ位置検出部１４から出力されるステージ座標値とに基づき指標２７内にある測定点の座標値を演算し、該演算した測定点の測定点座標値を測定データテーブル２１に格納する。
【００５０】
続いて、輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２に予め定めた近似曲線を作成するために「必要な個数の測定点」が格納されているか否かの判定を行う（Ｓ１１２）。なお、上記の「必要な個数」は、予め定めている近似方法（本実施形態は近似方法を特に限定していない）により異なる（例えば、上述の（式２）で示した３次元関数の近似曲線を求める場合には５個の測定点が必要になる）。
【００５１】
そして、輪郭形状測定部１９は、近似曲線を求めるために必要な個数の測定点が測定条件テーブル２２に格納されていると判断した場合、直前に測定した測定点から数えて、近似に必要な数点の測定点を測定条件テーブル２２から読み出し、該読み出した測定点を使用して近似曲線を算出する（Ｓ１１３）。例えば、輪郭形状測定部１９は、上述した（式２）に、上記読み出した測定点を代入することにより近似曲線を算出する。
【００５２】
その後、輪郭形状測定部１９は、上記算出した近似曲線により次の測定目標点を設定する（Ｓ１１４）。
【００５３】
一方、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１１０において、上記エッジ座標が有効ではないと判断した場合、Ｓ１１３と同様に、測定条件テーブル２２に予め定めた近似曲線を作成するために「必要な個数の測定点」が格納されているか否かの判定を行う（Ｓ１１６）。なお、Ｓ１１０で有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は、測定条件テーブル２２には格納されていない。
【００５４】
そして、輪郭形状測定部１９は、上記「必要な個数の測定点」が存在すると判断した場合、Ｓ１１３で前回算出した近似曲線と上記予測した測定点（有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は使用しない）に基づいて、次の測定目標点を設定し（Ｓ１１７）、Ｓ１１５の処理に進む。
【００５５】
また、Ｓ１１６において、上記「必要な個数の測定点」が存在しない判断した場合、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０６で算出した近似曲線と上記予測した測定点（有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は使用しないで）に基づいて、次の目標点を設定し（Ｓ１１８）、Ｓ１１５の処理に進む。
【００５６】
また、Ｓ１１２において、上記「必要な個数の測定点」が存在しない判断をした場合、輪郭形状測定部１９は、上記のＳ１１８の処理に進む。
【００５７】
輪郭形状測定部１９は、Ｓ１１４、Ｓ１１７、Ｓ１１８のそれぞれの処理が終了した場合、続いて、終了条件を満たしたか否かを判定する。この判定は、ステップ１０８で設定した次の測定目標点の座標がステップ１００で取り込んだ測定終了位置の座標値（最後の測定目標点の座標値）を越えたか否かにより行う（Ｓ１１５）。その結果、輪郭形状測定部１９は、終了条件を満たしたと判断した場合、測定動作を終了する。一方、輪郭形状測定部１９は、終了条件を満たしていないと判断した場合、Ｓ１０７に戻り測定処理を繰り返し行う。
【００５８】
なお、上記の説明で、輪郭形状測定部１９の処理終了条件を、上記設定した次の測定目標点の座標がステップ１００で取り込んだ測定終了位置の座標値を越えたか否かにより行うこととしているが、本実施形態は特にこれに限定されるものではない。例えば、Ｓ１１５の条件を満足した場合、処理を終了させないで、更にエッジ座標を数点測定（Ｓ１１２、Ｓ１１６に必要な点数分）して終了することとしてもよい（本実施形態は、Ｓ１１２、Ｓ１１６の要件を満足するまでは、測定目標点をＳ１０５、１０６において簡易な近似曲線で設定している。そのため、簡易な近似曲線で測定目標点を求めて測定点を求めた部分を、近似曲線の算出に必要な測定点が揃うＳ１１５の時点で再度測定することとしてもよい）。
【００５９】
このように本実施形態によれば、被検物のエッジを測定する際に、そのエッジの検出値が予め定めた有効範囲に属するか否かの判断を行っている。そして、検出したエッジが予め定めた有効範囲に属さない場合、検出したエッジは、バリやゴミと認識し、無効な座標測定点とし扱うこととしている。そのため、本実施形態の画像測定機によれば、バリやゴミを無視して被検物の輪郭形状測定を進められるので、正確な被検物の測定を実現することができる。
【００６０】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バリやゴミがあっても被検物の輪郭形状測定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像測定機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像測定機の機能構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像測定機で使用される被検物を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像測定機のモニタの画面表示例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像測定機で使用される被検物を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像測定機がバリを有する被検物のエッジ検出する場合のモニタの画面表示例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像測定機の測定目標点と測定目標方向の設定方法を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像測定機のエッジ検出処理のフローを説明するための図である。
【符号の説明】
１…測定装置、２…制御ユニット、３…支持体、３a…支持体３のベース部、３ｂ…支持体３の支持部、４…撮像部、５…ＸＹステージ、６…被検物、６a…被検物６の輪郭形状、７…透過照明光学系、８…ＣＣＤカメラ、９…落射照明光学系、１０…結像光学系、１１…モニタ、１１a…モニタ画面、１２…制御装置、１３…入力装置、１４…ステージ位置検出部、１５…ＸＹステージ駆動部、１６…データ出力部、１７…指標設定部、１８…画像処理部、１９…輪郭形状測定部、２０…測定点座標演算部、２１…測定データテーブル、２２…測定条件テーブル、２３…入力部、２４…表示部、２５…測定目標点、２６…測定点、２７…指標、２８…有効範囲、２９…エッジ、３０…近似曲線
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検物を撮像し、その撮像された画像に基づいて被検物の輪郭形状を求める画像測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検物の輪郭形状を高精度に測定する技術に光学測定技術およびコンピュータによる画像処理技術を用いた画像測定機がある。
【０００３】
この画像測定機は、例えば、ステージ上に載置された被検物の像を光学系を介し上方から捉え、該捉えた像の光強度分布に応じた電気信号を出力する測定機と、測定機から出力された光強度分布に応じた電気信号を受信し、該受信した電気信号に画像処理を行い、被検物の輪郭形状のエッジを検出し、そのエッジの座標値を表す信号を出力する制御ユニットと、を備え、被検物の輪郭形状の測定を行っている。
【０００４】
そして、従来の画像測定機には、測定を行なう際に、直前に検出された測定点のエッジ座標値に基づいて次の測定目標点を予測し、この測定目標点に対して指標の位置と角度方向を設定し、その指標内にある輪郭形状のエッジを検出することを、輪郭形状に沿って繰り返し行なうものがある（例えば特許文献１）。そして、この画像測定機は、検出した輪郭形状のエッジを測定点として取り込み、その取り込んだ測定点に所定の演算処理を施し、各測定点の座標位置を算出している。
【特許文献１】
特開平０９−１９６６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、例えば、バリやゴミが付着している被検物を測定する際、そのバリやゴミを被検物の輪郭形状のエッジ座標と判断し、測定点として取り込むことがある。この場合、その取り込んだ測定点をそのまま用いると、被検物の形状（バリやゴミが付着されていない形状）が正確に測定出来ない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、被検物にバリやゴミが付着している場合であっても、その被検物の輪郭形状を正確に測定する画像測定機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、請求項１に係る発明は、
被検物を撮像し、光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像領域内に設定されるエッジ検出領域内にある前記被検物の輪郭形状のエッジ位置を前記電気信号に基づいて検出するエッジ検出手段と、複数の検出済エッジ位置に基づいてエッジ位置を予測する予測手段と、前記予測手段が予測したエッジ位置に基づいて設定されたエッジ検出領域内から前記エッジ検出手段が検出したエッジ位置が、前記予測手段の予測したエッジ位置から所定値以上離れていた場合に、その検出したエッジ位置を輪郭形状測定の測定点から外す判断手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、該検出したエッジ位置を使用しないことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、次のエッジ位置の予測に、該検出したエッジ位置の代わりに前記予測したエッジ位置を使用することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
先ず、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略について説明する。図１は、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略を示す図である。図示するように、本実施形態の画像測定機は、測定装置１と、制御ユニット２とを有する。また、測定装置１は、支持体３と、支持体３のベース部３aの上に設けられた、被検物６（例えば図３のような被検物）を載置するためのＸＹステージ５と、支持体３の支持部３ｂに支持されている撮像部４と、を有する。また、このＸＹステージ５には、制御ユニット２から出力されるステージ移動指令データを受信し、該受信したステージ移動指令データに基づいて、ＸＹステージを水平２軸方向に駆動させるＸＹステージ駆動部（図１には図示せず）と、ＸＹステージ５の座標位置を検出し該ステージ座標位置を表すデータを制御ユニット２に出力するステージ位置検出部（図１には図示せず）と、を有する。
【００１２】
また、ベース部３aには透過照明光学系７が、撮像部４に落射照明光学系９が、それぞれ設けられている。そして、ＸＹステージ５上に、二次元的な輪郭形状を有し、かつ僅かな厚みを有する被検物６（図３参照）が載置され、ベース部３aに設けられた透過照明光学系７又は、撮像部４に設けられた落射照明光学系９により照明される。また、撮像部４は、上述の落射照明光学系９と、被検物６の像を結像させる光学倍率が可変の結像光学系１０と、結像された画像を撮像するＣＣＤカメラ８とを有する。
【００１３】
制御ユニット２は、測定装置１を制御し、測定装置１から取得したデータに基づいて被検物の輪郭形状データを計測する処理を行う制御装置１２と、制御装置１２に接続されたモニタ画面１１ａを有するモニタ１１と、制御装置１２に対する各種データの入力を受付ける入力装置１３とを有する。
【００１４】
上記の構成を備えた画像測定機は、ＸＹステージ５を移動させ、撮像部４で被検物６を撮像する。そして、撮像した被検物６をモニタ１１の画面１１aに表示し、その画面１１ａ上に表示する被検物６のエッジ座標を検出する。また、制御装置１２は、ＸＹステージ５から送信されるＸＹステージ５のステージ座標位置を示すデータを受信し、該受信したステージ座標位置を示すデータと上記測定したエッジ座標とに基づいて被検物６の測定点の座標置の算出を行う。そして、この被検物６の輪郭形状の測定点の座標値の算出を被検物に対応して順次行い、被検物６全体の測定を行う。
【００１５】
また、本実施形態の制御装置１２では、画面上のエッジ座標を検出する場合、後述する予め定めた規則に従って検出するエッジ位置を予測するための近似曲線を求め、該近似曲線に基づいてエッジ位置を予測した点である測定目標点を算出する処理を行う。そして、制御装置１２は、実際に測定した画面上のエッジ座標が、前記求めた測定目標点から例えば、所定の差以上の距離がある場合、その測定したエッジ座標の値を、輪郭形状測定の測定点から外し、前記近似曲線に基づいて次の測定目標点を算出し、画面上のエッジ座標の測定を行う。このように、本実施形態によれば、被検物のエッジ座標を測定する際に、実際の測定値が正常なものであるか否かの判断を行うことにより、例えば、被検物にバリやゴミが付着している場合、そのバリやゴミを無視した画像測定処理を行うことが出来る（バリやゴミの付着した箇所が被検物全体の形状から不自然に変化している場合に、不自然な形状点を無視した測定が出来る）。すなわち、本実施形態によれば、バリやゴミの影響を無視して被検物の正確な輪郭形状の測定を行うことができる。
【００１６】
続いて、本実施形態の画像測定機の機能構成について説明する。図２は、本実施形態の画像測定機の機能構成を示す図である。図示するように、測定装置１は、ＸＹステージ駆動部１５と、ステージ位置検出部１４と、撮像部４とを有する。ＸＹステージ駆動部１５は、制御装置１２から送信されるＸＹステージ５の移動を指示するデータを受信し、該受信した指示データに基づいて、測定装置のＸＹステージ５の位置を二次元方向に移動させる。このＸＹステージ駆動部１５は、ＸＹステージ５をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ駆動するＸ軸用モータ及びＹ軸用モータを有する駆動装置により実現される。
【００１７】
また、ステージ位置検出部１４は、ＸＹステージ５の座標を検出し、ステージ座標値を表わす信号を制御装置１２に出力する。このステージ位置検出部１４は、ＸＹステージ５のＸ軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検出するＸ軸用エンコーダ及びＹ軸用エンコーダにより実現される。
【００１８】
撮像部４は、ＸＹステージ５に載置された被検物６を撮像し、光強度分布に応じた電気信号を制御装置１２に送信する。この撮像部４は、上述した落射照明光学系９と、被検物６の像を結像させる光学倍率が可変の結像光学系１０と、結像された画像を撮影する一般的なＣＣＤカメラ８と、を有する撮像機構により実現される。
【００１９】
続いて、制御装置１２と、入力装置１３と、モニタ１１と、を有する制御ユニット２の機能構成を説明する。制御装置１２は、撮像部４から出力される電気信号が入力される画像処理部１８と、輪郭形状測定部１９と、指標設定部１７と、測定データテーブル２１と、測定条件テーブル２２と、データ出力部１６と、を有する。また、制御装置１２は、表示部２４を有するモニタ１１及び入力部２３を有する入力装置１３に接続されている。
【００２０】
画像処理部１８は、撮像部４から出力される光強度分布に応じた電気信号を画像処理し、捉えた被検物６の像をモニタ１１の画面（図４参照）上に画像として表示させるための画像信号を表示部２４に出力する。また、画像処理部１８は、指標設定部１７から出力される指標位置のデータを受け、エッジの検出領域を示す指標（エッジ検出領域）２７（図４参照）をモニタ画面１１a上の前記指標位置のデータに対応する位置及び角度方向に表示させるための信号を表示部２４に出力する。さらに、画像処理部１８は、撮像部４から出力される光強度分布に応じた電気信号を画像処理し、指標２７内にある被検物６の輪郭形状のエッジを検出し、該検出したエッジ点２９（図４参照）のモニタ画面３０内での座標値（エッジ座標値）を被検物６の輪郭形状６aに沿って設定される各測定目標点（これから測定する点）２５（図３参照）について順次検出し、各エッジ座標値のデータを輪郭形状測定部１９に出力する。
【００２１】
輪郭形状測定部１９は、被検物６の輪郭形状６ａに沿ってある間隔で（例えば一定間隔で）設定される各測定目標点２５のエッジ座標値を取り込む輪郭形状測定（スキャニング測定）を実行するように構成されている。輪郭形状測定部１９は、輪郭形状測定を行なうために、指標２７の移動先である次の測定目標点２５及びこの点での指標２７の角度方向を設定し、この測定目標点２５に対応する指標２７の位置及び角度方向のデータ（設定内容）を表す指標設定指令を指標設定部１７に出力すると共に、ステージ移動指令をＸＹステージ駆動部１５に出力するように構成されている。
【００２２】
また、輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８から出力される各測定点（測定済みの点）のエッジ座標値と、ステージ位置検出部１４から出力される各測定点でのステージ座標値とに基づき各測定点の座標値（測定点座標値）を演算し、その演算結果を測定データテーブル２１へ順次出力する測定点座標値演算部２０を備えている。この測定点座標値演算部２０は、下記の（式１）で表す演算処理を行なう。
（測定点座標値）＝（ステージ座標値）＋（エッジ座標値×モニタ画面補正値）・・・（式１）
ここで、モニタ画面補正値は、ＸＹステージ５上での寸法とモニタ１１の画面１１ａ上での寸法との比である。
【００２３】
指標設定部１７は、輪郭形状測定部１９から出力される指標設定指令により指定されたモニタ画面１１ａ上の位置及び角度方向に指標２７を設定させるための指標位置のデータを、画像処理部１８へ出力する。
【００２４】
測定条件テーブル２２には、被検物６の輪郭形状６ａの測定開始位置（最初の測定点）及び測定終了位置（最後の測定点）の座標、測定開始位置での測定目標方向、各測定目標点１８の間隔（例えば一定間隔で、図７に示す測定ピッチＬ）、指標エリア方向（図７参照）をそれぞれ表すデータなどを含む測定条件データが格納されている。この測定条件データは、輪郭形状測定部１９が、予め入力部２３から送信されたデータを受付けて格納しておく。
【００２５】
測定データテーブル２１には、輪郭形状測定部１９から出力される各測定点の座標値（測定点座標値）のデータが格納される。
【００２６】
データ出力部１６は、測定終了後に測定データテーブル２１に格納された測定データ（全測定点の座標値）を画像表示させ（表示部２４にデータを表示させる）又は印刷処理を実行する（測定データから予め定められた様式の印刷データを生成し、該印刷データを制御装置１２に接続されているプリンタに送信し、印刷処理を実行させる）。
【００２７】
また、輪郭形状測定部１９は、図５に示すようにバリを有する（又はゴミが付着している）被検物６の輪郭形状を測定する場合、バリ等を無視して被検物６の輪郭形状を測定する機能を有している。この輪郭形状測定部１９が有する機能について以下で図６を用いて説明する。
【００２８】
図６は、輪郭形状測定部１９が行う被検物６の輪郭形状測定処理を説明するための図である。ここで、図示する点２６a〜２６eは、既に測定された被検物６の画面１１ａ上での測定点を示し、点２５は、測定目標点を示すものとする。
また、図示するように被検物６にはバリが付着している。輪郭形状測定部１９は、測定点２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ）に予め定めた演算処理を施し（ここでは、５個の測定点を利用して次に測定する測定目標点を予測する場合を例に説明する）、近似曲線３０を求めて、該近似曲線３０を用いて、次の測定目標点２５を算出する。
【００２９】
そして、輪郭形状測定部１９は、測定目標点２５と指標２７を、指標設定部１７を介して画像処理部１８に送信する。その後、画像処理部１８は、指標２７内に存在するエッジ２９の検出を行ない（本例では、画像処理部１８はバリの部分を被検物６の輪郭形状のエッジと認識する）、そのエッジ２９のデータを輪郭形状測定部１９に送信する。
【００３０】
輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８からのエッジ２９のデータを受信し、該受信したデータが有効であるか否かを判定する。この有効か否かの判定は、例えば、受信したエッジ座標が測定目標点２５から予め定めた特定の距離範囲に属するか否かにより行われる（本例では、図示する有効範囲２８（円形で示した部分）にエッジ座標２９が属するか否かにより判断する）。
【００３１】
そして、本例においては、エッジ座標２９が、有効範囲２８に属さないため、輪郭形状測定部１９は、エッジ座標２９を無効なものと判断する。そして、輪郭形状測定部１９は、次の測定目標点２５´を算出してエッジ座標の計測を行う。このように、本実施形態は、輪郭形状測定部１９が、実際に画像処理部１８が検出したエッジの有効性の判断を行う。そのため、例えば被検物６にバリ（又はゴミ）が付着して、そのバリを被検物の輪郭形状として検出した場合であっても、その検出したデータを測定点から外すことができ、被検物の正確な輪郭形状を測定することが出来る。
【００３２】
なお、上記の制御装置１２には、プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、各種プログラム等が予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、周辺装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースと、を有する一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、制御装置１２の上記各機能構成は、一般的なコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵが、補助記憶装置に記憶されている特定のプログラム（ＯＳ、データ出力プログラム、指標設定プログラム、輪郭形状測定プログラム、画像処理プログラム）を、主記憶装置にロードし、実行することにより実現される。また、測定データテーブル２１及び測定条件テーブル２２は補助記憶装置に格納されていることとする。
【００３３】
また、入力装置１２には、キーボードやマウス等を用いることができる。また、モニタ１１には、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の一般的なモニタ装置を用いることができる。
【００３４】
続いて、輪郭形状測定部１９が行う、被検物６のエッジ測定目標点を予測する処理について詳細に説明する。最初に、輪郭形状測定部１９は、既に測定された測定点から近似曲線を求める。この近似曲線の算出方法について、本実施形態では、特に限定しない。既に測定している測定点を用いて次に測定する被検物６の輪郭形状のエッジの測定目標点２５を求めることができればよい。なお、以下の説明では、測定点Ｐ１（Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙ）〜Ｐ５（Ｐ５ｘ、Ｐ５ｙ）の５点を利用して、３次関数の近似曲線を求める場合を例に説明する。また、輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８が検出したエッジ座標を有効なデータと判断した場合、そのデータを有効な測定点として測定条件テーブル２２に格納しておくこととする。
【００３５】
輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から読み出したＰ１〜Ｐ５の５点を、３次関数の一般式である以下で示す（式２）にそれぞれ代入する。ここで、Ｐ１〜Ｐ５の５点は、現測定点から数えて直近の５つ測定点を指すこととする（例えば、図６の例では、測定点２６ｅと、測定点２６ｅから数えて５つの測定点２６ｄ、２６ｃ、２６ｂ、２６ａの５点）。
Ｙ＝ａＸ3＋ｂＸ2＋ｃＸ＋ｄ・・・（式２）
そして、上記代入の結果、以下で示す（式３）〜（式７）の５式を得ることが出来る。
Ｐ１ｙ＝ａ（Ｐ１ｘ）3＋ｂ（Ｐ１ｘ）2＋ｃ（Ｐ１ｘ）＋ｄ・・・（式３）
Ｐ２ｙ＝ａ（Ｐ２ｘ）3＋ｂ（Ｐ２ｘ）2＋ｃ（Ｐ２ｘ）＋ｄ・・・（式４）
Ｐ３ｙ＝ａ（Ｐ３ｘ）3＋ｂ（Ｐ３ｘ）2＋ｃ（Ｐ３ｘ）＋ｄ・・・（式５）
Ｐ４ｙ＝ａ（Ｐ４ｘ）3＋ｂ（Ｐ４ｘ）2＋ｃ（Ｐ４ｘ）＋ｄ・・・（式６）
Ｐ５ｙ＝ａ（Ｐ５ｘ）3＋ｂ（Ｐ５ｘ）2＋ｃ（Ｐ５ｘ）＋ｄ・・・（式７）
輪郭形状測定部１９は、上記の（式３）〜（式７）の５式から最小二乗法を用いて、３次元関数のパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを算出し、３次元関数の近似曲線を求める（例えば図６の例では、近似曲線３０）。
【００３６】
続いて、輪郭形状測定部１９は、求めた近似曲線を利用して、現在点Ｐ（図６の例では、測定点２６ｅを指す。なお、現在点Ｐの座標をＰ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）とする。）から予測する測定目標点Ｑ＝（Ｑｘ、Ｑｙ）を以下に示す（式８）〜（式１１）に基づいて求める。
【００３７】
具体的には、まず輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から測定目標点Ｑを求めるために必要なデータ（予め格納されている図７で示す測定ピッチＬのデータ等）を読み出す処理を行う。また、現在点Ｐ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）のデータを以下で示す（式８）〜（式１０）に代入して、Ｑ´＝（Ｑ´ｘ、Ｑ´ｙ）を算出する。その後、輪郭形状測定部１９は、求めたＱ´＝（Ｑ´ｘ、Ｑ´ｙ）のデータと現在点Ｐ＝（Ｐｘ、Ｐｙ）との距離Ｎを、以下で示す（式１１）に基づいて算出する。その後、輪郭形状測定部１９は、上記算出した距離Ｎが（式１２）を満たすか否かの判断を行い、以下で示す（式１２）を満たさない場合は、以下の（式１３）に基づいてΔＬの値を増加させ、再度、上記同様の（式９）〜（式１１）の演算処理を施す。なお、輪郭形状測定部１９は、（式１２）を具備するまで上記（式９）〜（式１１）、（式１３）の計算を繰り返し実行する。そして、輪郭形状測定部１９は、（式１２）を満たしたと判断した場合、その場合のＱ´を測定目標点Ｑと認定する。
ΔＬ＝Ｌ/１０・・・（式８）
Ｑ´ｘ＝Ｐｘ＋ΔＬ・・・（式９）
Ｑ´ｙ＝ａ（Ｑ´ｘ）3＋ｂ（Ｑ´ｘ）2＋ｃ（Ｑ´ｘ）＋ｄ・・・（式１０）
Ｎ＝‖Ｐ−Ｑ´‖・・・（式１１）
Ｎ≧Ｌ・・・（式１２）
ΔＬ＝ΔＬ＋Ｌ/１０・・（式１３）
続いて、輪郭形状測定部１９が行う、画像処理部１８が検出した被検物６のエッジ座標のデータの有効性の判断の処理の詳細な説明を行う。なお、ここでは、画像処理部１８が検出したエッジ座標のデータをＰ´＝（Ｐ´ｘ、Ｐ´ｙ）と置くこととする。輪郭形状測定部１９は、画像処理部１８が送信するエッジ座標のデータＰ´を受信した場合、該受信したデータＰ´が上記予測した測定目標点Ｑ＝（Ｑｘ、Ｑｙ）から特定の距離範囲に入るか否かの判断を、例えば以下の式に基づいて行う。
【００３８】
輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２から画像処理部１８が検出した被検物６のエッジ座標のデータの有効性の判断に必要なデータを読み出す。そして、輪郭形状測定部１９は、上記受付けたデータＰ´と上記測定目標点Ｑのデータを以下で示す（式１４）に代入し、Ｐ´とＱの距離Ｎを求める。そして、輪郭形状測定部１９は、上記で求めたＮが以下で示す（式１５）を満たすか否かを判定し、（式１５）を満たしている場合は、Ｐ´が有効な測定点（被検物６の画面上でのエッジ座標値）であると判断する。一方、輪郭形状測定部１９は、上記判定の結果、（式１５）を満たさないと判断した場合（Ｎ＞２×Ｌの場合）、測定点Ｐ´は無効なものと判断し、上記近似曲線上の次の測定目標点２５を算出し（次の測定目標点を算出する処理は後述する）、次の目標点の測定処理を実行する。なお、本実施形態では、測定点Ｐ´が有効か否かの判定に、測定ピッチＬの２倍以内であるか否かを閾値として用いたが、本実施形態は特にこれに限定しない。前記閾値は、被検物６に応じて最適な値に変更できるものとする。
Ｎ＝‖Ｐ´−Ｑ‖・・・（式１４）
Ｎ≦２×Ｌ・・・（式１５）
そして、輪郭形状測定部１９の測定点座標値演算部２０は、上記Ｐ´を有効であると判断した場合は、上記Ｐ´のデータとステージ位置検出部１４から出力される各測定点でのステージ座標値データとに基づいて各測定点の座標値（測定点座標値）を演算し、その演算結果を測定データテーブル２１に順次格納する（なお、輪郭形状測定部１９の測定点座標値演算部２０は、上記Ｐ´を無効であると判断した場合は、上記Ｐ´は測定点として扱わない）。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、被検物のエッジ座標を測定する際に、実際の測定値が正常なものであるか否か（バリやゴミを検出したか否か）の判断を行うことにより、正確な輪郭形状の測定を行うことができる。
【００４０】
次に、輪郭形状測定部１９が行う、輪郭形状測定処理のフローを説明する。図８は、輪郭形状測定部１９の行う被検物６の輪郭形状測定処理のフローを説明する図である。
【００４１】
図示するように、最初に、輪郭形状測定部１９は、予め測定条件テーブル２２に格納されている測定開始位置と測定終了位置の座標値をそれぞれ測定条件テーブル２２から取り込む（Ｓ１００）。
【００４２】
次に、輪郭形状測定部１９は、ステップ１０１で取り込んだ測定開始位置を、最初の測定目標点に設定する（Ｓ１０１）。そして、輪郭形状測定部１９は、モニタ画面１１ａ上の測定目標点（ここではステップ１０１で設定された最初の測定目標点）に指標２７がくるように指標２７を移動させる（Ｓ１０２）。
【００４３】
続いて、輪郭形状測定部１９は、指標２７内にある輪郭形状６ａのエッジ点座標を取り込む（Ｓ１０３）。すなわち、輪郭形状測定部１９は画像処理部１８から出力される最初の測定目標点のエッジ座標値を受信する。その後、輪郭形状測定部１９は、検出したエッジ座標を測定条件テーブル２２に格納する（Ｓ１０４）。
【００４４】
また、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０３で取り込んだエッジ座標とステージ位置検出部１４から出力されるステージ座標値とに基づき指標２７内にある測定点の座標値（測定点座標値：ここでは最初の測定目標点の座標値）を演算する（測定点座標値演算部２０で上記（式１）の演算を行なう）。その後、輪郭形状測定部１９は、上記演算した最初の測定点の測定点座標値を測定データテーブル２１に格納する。
【００４５】
続いて、輪郭形状測定部１９は、次に測定する目標点の設定を行う。具体的には、輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２に、予め格納されている「２番目の測定目標点」の設定に必要なデータ（最初の測定目標点（測定開始位置）での測定目標方向を示すデータ）を取得する。そして、輪郭形状測定部１９は、取得したデータを使って２番目の測定目標点と指標１５の角度方向とを設定する（Ｓ１０５）。
【００４６】
また、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０５で取得した測定目標方向を示すデータに基づいて最初の近似曲線を算出する（Ｓ１０６）。
【００４７】
その後、輪郭形状測定部１９は、上記ステップ１０２と同様に、モニタ画面１１ａ上の測定目標点に指標２７がくるように指標２７を移動させる（Ｓ１０７）。そして、輪郭形状測定部１９は、上記ステップ１０３と同様の処理を行い、指標２７内にある輪郭形状６ａのエッジ点座標を取り込む（Ｓ１０８）。
【００４８】
続いて、輪郭形状測定部１９は、取り込んだエッジ点座標が、測定目標点から見て予め定めた有効範囲にあるか否かの判定を行う。この有効範囲の判定方法は特に限定しないが、例えば、上述の（式１４）を用いて、取り込んだエッジ座標と測定目標点の距離を算出し、（式１５）の要件を具備するか否かにより取り込んだエッジ座標が有効であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
【００４９】
そして、輪郭形状測定部１９は、エッジ座標が有効であると判断した場合、検出点を測定点として測定条件テーブル２２に格納する（Ｓ１１１）。さらに、輪郭形状測定部１９は、上記の検出したエッジ座標とステージ位置検出部１４から出力されるステージ座標値とに基づき指標２７内にある測定点の座標値を演算し、該演算した測定点の測定点座標値を測定データテーブル２１に格納する。
【００５０】
続いて、輪郭形状測定部１９は、測定条件テーブル２２に予め定めた近似曲線を作成するために「必要な個数の測定点」が格納されているか否かの判定を行う（Ｓ１１２）。なお、上記の「必要な個数」は、予め定めている近似方法（本実施形態は近似方法を特に限定していない）により異なる（例えば、上述の（式２）で示した３次元関数の近似曲線を求める場合には５個の測定点が必要になる）。
【００５１】
そして、輪郭形状測定部１９は、近似曲線を求めるために必要な個数の測定点が測定条件テーブル２２に格納されていると判断した場合、直前に測定した測定点から数えて、近似に必要な数点の測定点を測定条件テーブル２２から読み出し、該読み出した測定点を使用して近似曲線を算出する（Ｓ１１３）。例えば、輪郭形状測定部１９は、上述した（式２）に、上記読み出した測定点を代入することにより近似曲線を算出する。
【００５２】
その後、輪郭形状測定部１９は、上記算出した近似曲線により次の測定目標点を設定する（Ｓ１１４）。
【００５３】
一方、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１１０において、上記エッジ座標が有効ではないと判断した場合、Ｓ１１３と同様に、測定条件テーブル２２に予め定めた近似曲線を作成するために「必要な個数の測定点」が格納されているか否かの判定を行う（Ｓ１１６）。なお、Ｓ１１０で有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は、測定条件テーブル２２には格納されていない。
【００５４】
そして、輪郭形状測定部１９は、上記「必要な個数の測定点」が存在すると判断した場合、Ｓ１１３で前回算出した近似曲線と上記予測した測定点（有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は使用しない）に基づいて、次の測定目標点を設定し（Ｓ１１７）、Ｓ１１５の処理に進む。
【００５５】
また、Ｓ１１６において、上記「必要な個数の測定点」が存在しない判断した場合、輪郭形状測定部１９は、Ｓ１０６で算出した近似曲線と上記予測した測定点（有効範囲に属さないと判断されたエッジ座標は使用しないで）に基づいて、次の目標点を設定し（Ｓ１１８）、Ｓ１１５の処理に進む。
【００５６】
また、Ｓ１１２において、上記「必要な個数の測定点」が存在しない判断をした場合、輪郭形状測定部１９は、上記のＳ１１８の処理に進む。
【００５７】
輪郭形状測定部１９は、Ｓ１１４、Ｓ１１７、Ｓ１１８のそれぞれの処理が終了した場合、続いて、終了条件を満たしたか否かを判定する。この判定は、ステップ１０８で設定した次の測定目標点の座標がステップ１００で取り込んだ測定終了位置の座標値（最後の測定目標点の座標値）を越えたか否かにより行う（Ｓ１１５）。その結果、輪郭形状測定部１９は、終了条件を満たしたと判断した場合、測定動作を終了する。一方、輪郭形状測定部１９は、終了条件を満たしていないと判断した場合、Ｓ１０７に戻り測定処理を繰り返し行う。
【００５８】
なお、上記の説明で、輪郭形状測定部１９の処理終了条件を、上記設定した次の測定目標点の座標がステップ１００で取り込んだ測定終了位置の座標値を越えたか否かにより行うこととしているが、本実施形態は特にこれに限定されるものではない。例えば、Ｓ１１５の条件を満足した場合、処理を終了させないで、更にエッジ座標を数点測定（Ｓ１１２、Ｓ１１６に必要な点数分）して終了することとしてもよい（本実施形態は、Ｓ１１２、Ｓ１１６の要件を満足するまでは、測定目標点をＳ１０５、１０６において簡易な近似曲線で設定している。そのため、簡易な近似曲線で測定目標点を求めて測定点を求めた部分を、近似曲線の算出に必要な測定点が揃うＳ１１５の時点で再度測定することとしてもよい）。
【００５９】
このように本実施形態によれば、被検物のエッジを測定する際に、そのエッジの検出値が予め定めた有効範囲に属するか否かの判断を行っている。そして、検出したエッジが予め定めた有効範囲に属さない場合、検出したエッジは、バリやゴミと認識し、無効な座標測定点とし扱うこととしている。そのため、本実施形態の画像測定機によれば、バリやゴミを無視して被検物の輪郭形状測定を進められるので、正確な被検物の測定を実現することができる。
【００６０】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バリやゴミがあっても被検物の輪郭形状測定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像測定機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像測定機の機能構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像測定機で使用される被検物を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像測定機のモニタの画面表示例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像測定機で使用される被検物を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像測定機がバリを有する被検物のエッジ検出する場合のモニタの画面表示例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像測定機の測定目標点と測定目標方向の設定方法を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像測定機のエッジ検出処理のフローを説明するための図である。
【符号の説明】
１…測定装置、２…制御ユニット、３…支持体、３a…支持体３のベース部、３ｂ…支持体３の支持部、４…撮像部、５…ＸＹステージ、６…被検物、６a…被検物６の輪郭形状、７…透過照明光学系、８…ＣＣＤカメラ、９…落射照明光学系、１０…結像光学系、１１…モニタ、１１a…モニタ画面、１２…制御装置、１３…入力装置、１４…ステージ位置検出部、１５…ＸＹステージ駆動部、１６…データ出力部、１７…指標設定部、１８…画像処理部、１９…輪郭形状測定部、２０…測定点座標演算部、２１…測定データテーブル、２２…測定条件テーブル、２３…入力部、２４…表示部、２５…測定目標点、２６…測定点、２７…指標、２８…有効範囲、２９…エッジ、３０…近似曲線
Claims (3)
- 被検物を撮像し、光強度分布に応じた電気信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像領域内に設定されるエッジ検出領域内にある前記被検物の輪郭形状のエッジ位置を前記電気信号に基づいて検出するエッジ検出手段と、
複数の検出済エッジ位置に基づいてエッジ位置を予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したエッジ位置に基づいて設定されたエッジ検出領域内から前記エッジ検出手段が検出したエッジ位置が、前記予測手段の予測したエッジ位置から所定値以上離れていた場合に、その検出したエッジ位置を輪郭形状測定の測定点から外す判断手段と、を有すること
を特徴とする画像測定機。 - 請求項１に記載の画像測定機において、
前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、該検出したエッジ位置を使用しないこと
を特徴とする画像測定機。 - 請求項１に記載の画像測定機において、
前記予測手段は、前記判断手段が前記エッジ検出手段の検出したエッジ位置を測定点から外す判断をした場合、次のエッジ位置の予測に、該検出したエッジ位置の代わりに前記予測したエッジ位置を使用すること
を特徴とする画像測定機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002367176A JP2004198258A (ja) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | 画像測定機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002367176A JP2004198258A (ja) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | 画像測定機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004198258A true JP2004198258A (ja) | 2004-07-15 |
Family
ID=32764157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002367176A Pending JP2004198258A (ja) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | 画像測定機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004198258A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009186338A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Keyence Corp | 欠陥検出装置、欠陥検出方法及びコンピュータプログラム |
-
2002
- 2002-12-18 JP JP2002367176A patent/JP2004198258A/ja active Pending
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