JP2006153636A - 3-dimensional measurement method and program making computer perform 3-dimensional measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、格子パターン投影法を採用した3次元計測方法および3次元計測方法をコンピュータに実行させるプログラムに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional measurement method employing a lattice pattern projection method and a program for causing a computer to execute the three-dimensional measurement method.
従来、3次元形状をなす測定対象物の表面形状を非接触で測定する手段として、位相シフトを用いた格子パターン投影法が知られている。 Conventionally, a lattice pattern projection method using a phase shift is known as means for measuring the surface shape of a measurement object having a three-dimensional shape in a non-contact manner.
この格子パターン投影法は、測定対象物の表面に対して斜め上方向に投影系を配置し、この投影系からの格子パターンの像を測定対象物表面に所定角度傾けて投影し、測定対象物表面からの散乱光を変形格子パターン像として、測定対象物表面の真上に配置された撮像系により撮像する。この場合、格子パターンを横ずらしして、位相が異なる複数枚の画像を取得し、これら取得された複数枚の画像より各画素毎にその点での格子の位相を求め、その位相情報から測定対象物の高さを含む3次元の表面形状を演算により求めるようにしている。 In this lattice pattern projection method, a projection system is arranged obliquely upward with respect to the surface of the measurement object, and an image of the lattice pattern from the projection system is projected at a predetermined angle onto the measurement object surface, and the measurement object The scattered light from the surface is taken as a deformed grating pattern image by an imaging system arranged directly above the surface of the measurement object. In this case, the lattice pattern is shifted laterally to acquire a plurality of images having different phases, and the phase of the lattice at each point is obtained for each pixel from these acquired images and measured from the phase information. A three-dimensional surface shape including the height of the object is obtained by calculation.
位相情報から測定対象物の高さを求める方法として、従来から三角測量の原理に基づく方法がよく用いられる。 Conventionally, a method based on the principle of triangulation is often used as a method for obtaining the height of a measurement object from phase information.
図5は、従来の三角測量を使用した方法の一例を示したものである。この例では、入射光線101を入射する不図示の投影系と反射光線102が導かれる不図示の撮像系は、テレセントリック光学系となっている。また、測定対象物103に対して基準平面104を設け、計算される高さはすべて基準平面104に対するものと考える。そして、測定対象物103の高さ、例えば、A点の高さHighは、A点に投影された格子の位置と基準平面104上のB点に投影された格子の位置を用いて求める。つまり、A点の位相ΦaとB点の位相Φb(Φbを基準位相という)を用いて、以下の(1)式を用いて求める。
FIG. 5 shows an example of a method using conventional triangulation. In this example, the projection system (not shown) that receives the
High=(Pitch×(Φa−Φb))/(sinα×2π)…(1)
ここで、Pitchは、格子パターンのピッチ、αは入射角度である。
High = (Pitch × (Φa−Φb)) / (sin α × 2π) (1)
Here, Pitch is the pitch of the grating pattern, and α is the incident angle.
位相シフトを用いて求めた各点の位相は、0〜2πの範囲に畳み込まれるので、求めた高さもPitch/sinαの範囲に畳み込まれる。更に、位相接続などの手法が用いれば、さらに大きな高さの測定結果も再現することができる。ここで、位相接続については、例えば、特許文献1に開示される方法が用いられる。
ところで、最近、このような3次元計測システムは、顕微鏡を組み合わせたものが考えられている。このように顕微鏡を組み合わせたものは、これまでの3次元計測システムでは、格子パターンのピッチと観察系の倍率が固定であったものが、測定対象物体が変わる毎に、観察系の倍率が頻繁に変更されることがある。 By the way, recently, such a three-dimensional measurement system has been considered to be combined with a microscope. In such a combination of microscopes, in the conventional three-dimensional measurement system, the pitch of the lattice pattern and the magnification of the observation system are fixed, but the magnification of the observation system is frequently changed every time the measurement object changes. May be changed.
ここで、格子パターンのピッチと観察系の倍率の関係は、格子パターンピッチを小さくして倍率を上げるほど分解能が高くなって測定対象物体の測定精度が改善される。しかし、この反面、高さの大きい測定対象物体に対して、小さな格子パターンピッチを用いて測定すると、位相接続処理時間が長くなって、全体の測定時間が長くかかるようになる。 Here, regarding the relationship between the pitch of the lattice pattern and the magnification of the observation system, the resolution increases as the lattice pattern pitch is reduced and the magnification is increased, and the measurement accuracy of the measurement object is improved. However, on the other hand, if a measurement target object having a large height is measured using a small grating pattern pitch, the phase connection processing time becomes long and the entire measurement time becomes long.
このため、測定対象物体を変える場合は、測定対象物体の状態に応じて測定精度と測定速度(測定時間)のバランスを考えながら格子パターンピッチを設定する必要がある。また、観察系の倍率を高くすると焦点深度が浅くなり、測定不可能な領域が生じることがある。このため、観察系の倍率を変更する場合は、測定可能な範囲を明確にする必要もある。 For this reason, when changing the measurement target object, it is necessary to set the lattice pattern pitch in consideration of the balance between the measurement accuracy and the measurement speed (measurement time) according to the state of the measurement target object. Further, when the magnification of the observation system is increased, the depth of focus becomes shallow, and an area that cannot be measured may be generated. For this reason, when changing the magnification of the observation system, it is necessary to clarify the measurable range.
このようなことから、従来では、測定精度と測定速度のバランスの取れた測定を行なうには、これら測定精度と測定速度を決定するパラメータを最適なものに設定する必要があるが、これらパラメータの設定は、複雑であるばかりか、経験を要するなど、ユーザにとって大きな負担になるという問題があった。 For this reason, conventionally, in order to perform measurement with a balance between measurement accuracy and measurement speed, it is necessary to set the parameters for determining the measurement accuracy and measurement speed to the optimum values. Setting is not only complicated, but also requires experience, causing a heavy burden on the user.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、パラメータの設定を簡単にでき、ユーザの負担を大幅に軽減できる3次元計測方法および3次元計測方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a three-dimensional measurement method and a program for causing a computer to execute the three-dimensional measurement method that can easily set parameters and can greatly reduce the burden on the user. And
請求項1記載の発明は、観察系の倍率、測定対象物体の最大測定範囲のパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて格子パターンの格子ピッチを求め、該格子ピッチで生成された格子パターンを用いて標本からの変形格子パターン像を撮像するとともに、前記格子ピッチで生成された格子パターンを数段階シフトさせながら各位置毎の撮像画像を取得し、該取得した各位置毎の撮像画像から位相を求めるとともに、該位相と予め用意された前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に対応する基本位相との差分を用いて高さを求め、この結果を表示部に表示することを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, the magnification of the observation system and the parameters of the maximum measurement range of the object to be measured are set, the lattice pitch of the lattice pattern is obtained based on the set parameters, and the lattice generated at the lattice pitch While capturing a deformed lattice pattern image from a specimen using a pattern, acquiring a captured image at each position while shifting the lattice pattern generated at the lattice pitch by several steps, and acquiring the captured image at each position And calculating the phase using the difference between the phase, the magnification of the parameter prepared in advance, and the basic phase corresponding to the maximum measurement range, and displaying the result on the display unit. Yes.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、さらに、前記パラメータとして、測定精度と測定速度の度合いを設定することを特徴としている。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、さらに、前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に、前記測定精度と測定速度の度合いを追加した測定パラメータに対する前記基準位相との差分を用いて高さを求めることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a difference between the reference phase with respect to a measurement parameter obtained by adding the measurement accuracy and a measurement speed degree to the magnification and maximum measurement range of the parameter is further obtained. It is characterized by using it to obtain the height.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記測定対象物体の最大測定範囲が前記倍率に対応する焦点深度より大きい場合、前記最大測定範囲又は倍率のパラメータの再設定を指示することを特徴としている。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein when the maximum measurement range of the measurement object is larger than the depth of focus corresponding to the magnification, the parameter of the maximum measurement range or the magnification It is characterized by instructing resetting.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記観察系の倍率のパラメータは、外部からの情報により自動設定されることを特徴としている。 A fifth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, the magnification parameter of the observation system is automatically set by information from the outside.
請求項6記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記基本位相は、前記倍率、最大計測範囲、測定精度のそれぞれのパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて格子パターンの格子ピッチを求め、該格子ピッチで生成された格子パターンを用いて基準サンプルからの変形格子パターン像を撮像するとともに、前記格子パターンを数段階シフトさせながら各位置毎の撮像画像を取得し、該取得した各位置毎の撮像画像から求められた位相を基準位相のデータとして保存したものであることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the basic phase sets parameters of the magnification, the maximum measurement range, and the measurement accuracy, and a lattice pattern lattice based on the set parameters. Obtain a pitch, capture a deformed lattice pattern image from a reference sample using the lattice pattern generated at the lattice pitch, acquire captured images at each position while shifting the lattice pattern by several steps, and acquire The phase obtained from the captured image at each position is stored as reference phase data.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、さらに、前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に、前記測定精度と測定速度の度合いを追加することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the measurement accuracy and the measurement speed are added to the magnification and the maximum measurement range of the parameter.
請求項8記載の発明は、3次元計測方法をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、観察系の倍率、測定対象物体の最大測定範囲のパラメータを設定させ、これら設定されたパラメータに基づいて格子パターンの格子ピッチを求め、該格子ピッチで生成された格子パターンを用いて標本からの変形格子パターン像を撮像させるとともに、前記格子パターンを数段階シフトさせながら各位置毎の撮像画像を取得させ、該取得した各位置毎の撮像画像から位相を求めるとともに、該位相と予め用意された前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に対する基本位相との差分を用いて高さを求め、この結果を表示部に表示させることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in a program for causing a computer to execute a three-dimensional measurement method, a magnification of an observation system and parameters of a maximum measurement range of an object to be measured are set, and a lattice pattern lattice is set based on the set parameters. The pitch is obtained, and a deformed lattice pattern image from the specimen is captured using the lattice pattern generated at the lattice pitch, and the captured image is acquired at each position while shifting the lattice pattern by several steps. The phase is obtained from the captured image at each position, the height is obtained by using the difference between the phase, the magnification of the parameter prepared in advance, and the basic phase with respect to the maximum measurement range, and the result is displayed on the display unit. It is characterized by that.
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、さらに、前記パラメータとして、測定精度と測定速度の度合いを設定させることを特徴としている。
The invention described in claim 9 is characterized in that, in the invention described in
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、さらに、前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に、前記測定精度と測定速度の度合いを追加した測定パラメータに対する前記基準位相との差分を用いて高さを求めることを特徴としている。 A tenth aspect of the present invention is the method according to the ninth aspect, wherein the difference between the reference phase with respect to the measurement parameter obtained by adding the measurement accuracy and the degree of measurement speed to the magnification and the maximum measurement range of the parameter. It is characterized by using it to obtain the height.
本発明によれば、パラメータの設定を簡単にでき、ユーザの負担を大幅に軽減できる3次元計測方法および3次元計測方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a program that allows a computer to execute a three-dimensional measurement method and a three-dimensional measurement method that can simplify parameter settings and can greatly reduce the burden on the user.
以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態のパラメータ設定方法が適用される顕微鏡3次元計測システムの概略構成を示している。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a microscope three-dimensional measurement system to which a parameter setting method according to an embodiment of the present invention is applied.
図1において、1は基台で、この基台1上には、ステージ2が設けられている。このステージ2には、標本3が載置されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a base, and a
基台1には、支柱4が直立して設けられている。この支柱4には、焦準装置5が設けられている。この焦準装置5には、格子パターン投影手段としての液晶格子投影装置6を介して実体顕微鏡を構成する実体顕微鏡本体7が設けられている。
A support 4 is provided upright on the base 1. The support column 4 is provided with a focusing
焦準装置5は、装置本体501と移動部材502を有し、装置本体501には、支柱4が挿通されている。また、装置本体501には、固定ハンドル503が設けられ、この固定ハンドル503を締付け方向に回転することで、支柱4に固定できるようになっている。移動部材502は、不図示のガイド部により装置本体501に対して移動可能に支持されている。また、装置本体501と移動部材502の間には、ピニオンとラックからなる不図示の昇降機構が設けられている。この昇降機構には、焦準ハンドル504が連結されており、この焦準ハンドル504の操作により移動部材502を支柱4に沿った方向に上下動可能にしている。
The focusing
移動部材502には、アリなどの不図示の装着部材を介して液晶格子投影装置6が着脱可能に設けられている。
The moving
液晶格子投影装置6は、装置本体601に、ライトガイド挿入部602が設けられている。このライトガイド挿入部602は、先端部にライトガイドとしての光ファイバ8の出射端8aが設けられている。ライトガイド挿入部602の内部には、光ファイバ8の出射端8aから発せられる光の光路上に照明光学系603が配置されている。この照明光学系603は、光ファイバ8の出射端8aからの光をほぼ平行光にするようにしている。
In the liquid crystal
装置本体601内部には、照明光学系603からの光の光路上に液晶格子604が配置されている。この液晶格子604は、後述するPC17の液晶格子制御部171の指示により、正弦波形状に変化する明度を一定間隔のピッチで表示する格子パターンを発生するとともに、この格子パターンをピッチ方向に数段階シフト可能にしている。
Inside the apparatus
液晶格子604を通過した光路には、投影光学系605が配置されている。この投影光学系605は、液晶格子604により形成される明暗を有する格子パターン像を投影光路9を介して、標本3に対し所定の角度傾けて、つまり所定の入射角度αで投影するようにしている。
A projection
この場合、投影光学系605は、物体側(液晶格子604)と像側(標本3)で両側テレセントリックな光学系になっている。ここで、両側テレセントリックにしている理由は、格子パターン像の大きさ(倍率)がピント面の前後でも変わらず、一定に保てるからである。これにより、格子パターン像の大きさの変化による計測誤差の発生を防止するようにしている。
In this case, the projection
液晶格子投影装置6には、アリなどの不図示の装着部材を介して実体顕微鏡本体7が着脱可能に設けられている。実体顕微鏡本体7には、ズーム鏡筒701が設けられている。ズーム鏡筒701には、ズームハンドル702が設けられている。このズームハンドル702は、ハンドル操作によりズーム鏡筒701での倍率を可変できるようになっている。
The liquid
ズーム鏡筒701の下端部には、対物レンズ10が装着されている。この場合、対物レンズ10は、ズーム鏡筒701にねじ込みにより装着されるねじ込み方式のものが用いられている。また、対物レンズ10は、標本3の真上に配置され、焦準装置5の操作によるズーム鏡筒701の上下動により標本3との相対距離を変化されることで、標本3にピント合わせできるようになっている。
The
ズーム鏡筒701の上端部には、鏡筒11が装着されている。鏡筒11は、三眼鏡筒からなるもので、観察手段として接眼レンズ12と撮像手段としてのTVカメラ13が設けられている。また、鏡筒11内部には、光路切換え部14が設けられている。光路切換え部14は、標本3からの散乱光が対物レンズ10を介して導かれる撮像光路15上に配置され、一方の光路切換えにより標本3からの散乱光による変形格子パターン像を接眼レンズ12に結像させて目視観察を可能とし、また、他方の光路切換えにより、変形格子パターン像をTVカメラ13の撮像面13aに結像させるようになっている。
A
一方、光ファイバ8には、入射端8b側に光源装置16が接続されている。この光源装置16には、光源としてハロゲンランプやキセノンランプなどが用いられる。また、光源装置16には、光源から発せられる光の光量を調節する調光ボリュウム16aが設けられている。
On the other hand, the
TVカメラ13には、画像処理手段としてのパーソナルコンピュータ(以下、PCと称する)17が接続されている。このPC17は、液晶格子604に対し、明度が正弦波形状に変化する格子パターンの発生を指示するとともに、この格子パターンのシフトを制御する液晶格子制御部171、TVカメラ13の撮像画像などを保存するデータ保存部172、撮像画像を演算処理して標本3の3次元の表面形状を求めるデータ処理部173を有している。また、PC17には、表示部174が設けられている。
Connected to the
図2は、表示部174の表示画面の一例を示している。この場合、表示画面の左側には、パラメータを入力するパラメータ入力手段として、観察系の倍率を入力する倍率入力部175、測定対象物体である標本3の最大測定範囲(標本3の大体の最大高さ)を入力する最大測定範囲入力部176、測定精度と測定速度の度合いを入力する度合入力部177が配置されている。ここで、倍率入力部175は、観察系の倍率を数値で入力する数値入力部175aと、指針を所望する倍率の数値に合わせて入力する倍率入力部175bを有している。また、最大測定範囲入力部176は、実際に測定する標本3についての最大測定範囲を数値で入力する。さらに、度合入力部177は、0〜1の間で指針177aを移動させることで、測定精度と測定速度の度合いを入力する。例えば、指針177aを0.5に合わせれば、測定精度と測定速度の度合いは、1:1となり、測定精度を優先したい場合は、指針177aを0〜0.5の間に、測定速度を優先したい場合は、指針を0.5〜1の間に合わせるようにする。
FIG. 2 shows an example of the display screen of the
これら倍率入力部175、最大測定範囲入力部176、度合入力部177の下方位置には、各種操作スイッチとして、セットスイッチ178、セーブスイッチ179、スタートスイッチ180が配置されている。
A
さらに、表示部174の表示画面中央部には、データ処理部173での撮像画像の演算処理により求められた3次元の表面形状を表示する主表示画面181が配置されている。
Further, a
次に、このように構成された顕微鏡3次元計測システムによるパラメータの設定から測定結果の表示までを説明する。 Next, description will be given from parameter setting to measurement result display by the microscope three-dimensional measurement system configured as described above.
この場合、図3に示すフローチャートを実行する。まず、ステップ301で、観察系の倍率を設定する。この場合、撮像光路15に挿入されている対物レンズ10の倍率を図2に示す表示部174上の倍率入力部175より入力する。この場合、倍率の入力には、数値入力部175a又は倍率入力部175bが用いられる。
In this case, the flowchart shown in FIG. 3 is executed. First, in
なお、対物レンズ10の倍率切換えに電動式のレボルバーが用いられる場合は、このレボルバーからの切換え情報から倍率を自動的に入力するようにしてもよい。
When an electric revolver is used for switching the magnification of the
次に、ステップ302で、最大測定範囲を設定する。この場合、実際に測定する標本3により決定される最大測定範囲を図2に示す表示部174上の最大測定範囲入力部176より入力する。
Next, in
次に、ステップ303に進み、設定した最大測定範囲が倍率に対応する焦点深度より大きいか否かを判断する。この場合、焦点深度より大きいと判断されると、ステップ304に進み、倍率か最大測定範囲の再設定の指示を出力する。この場合、ステップ301に戻り、倍率の設定または最大測定範囲の設定をやり直す。 Next, the process proceeds to step 303, and it is determined whether or not the set maximum measurement range is larger than the depth of focus corresponding to the magnification. In this case, if it is determined that the depth is greater than the depth of focus, the process proceeds to step 304, and an instruction to reset the magnification or the maximum measurement range is output. In this case, the process returns to step 301, and the setting of the magnification or the setting of the maximum measurement range is performed again.
一方、ステップ303で、最大測定範囲が倍率に対応する焦点深度より大きくないと判断されると、ステップ305に進む。ステップ305では、測定精度と測定速度の度合いを設定する。この場合、図2に示す表示部174上の度合入力部177において、0〜1の間で指針177aを移動させることで、測定精度と測定速度の度合いを設定する。ここで、測定精度と測定速度の度合いβ∈(0,1)は、βが大きいほど測定精度が向上するが、測定速度が遅くなる。
On the other hand, if it is determined in
次に、ステップ306で、図2に示す表示部174上のセットスイッチ178を押し操作する。
Next, in
この状態で、最初に液晶格子604の格子ピッチPitchを(2)式から計算する。
In this state, first, the lattice pitch Pitch of the
Pitch=(High/sinα)(1−β) …(2)
なお、Highは最大測定範囲、αは入射光線の入射角度で、ここでのαは設計値を用いられる。
Pitch = (High / sin α) (1-β) (2)
High is the maximum measurement range, α is the incident angle of the incident light, and α is a design value.
次に、(2)式から計算された液晶格子604の格子ピッチPitchに基づいて液晶格子604の格子パターンのデータを生成し、このデータをデータ保存部172に保存し、さらに液晶格子制御部171に転送する。液晶格子制御部171は、このデータに基づいて液晶格子604に対し、明度が正弦波形状に変化する格子パターンの発生を指示する。
Next, data of the lattice pattern of the
一方、不図示の基準位相データファイルを開いて、上述した設定された倍率、最大計測範囲、測定精度と測定速度の度合いに対応して予め用意された基準位相データを読み出し、データ保存部172に保存する。ここでの基準位相データファイルについては後述する。 On the other hand, a reference phase data file (not shown) is opened, and reference phase data prepared in advance corresponding to the above-described set magnification, maximum measurement range, measurement accuracy, and measurement speed are read and stored in the data storage unit 172. save. The reference phase data file here will be described later.
次に、ステップ307で、図2に示す表示部174上のスタートスイッチ180を押し操作すると、以下の動作が実行される。
Next, when the
この場合、図1において、光源装置16から光が発せられると、光ファイバ8を介して液晶格子投影装置6に導かれ、照明光学系603を介してほぼ平行光となって液晶格子604に均一に照射される。液晶格子604を透過した光は、投影光学系605を透過し、明暗を有する格子パターン像として投影光路9より標本3上に所定の角度傾けて投影される。標本3上に投影された格子パターンは、標本3面より反射され、このうちの散乱光が対物レンズ10を介して撮像光路15に導かれる。この場合、撮像光路15上の光路切換え部14において他方の光路切換えが設定されていれば、標本3からの散乱光による変形格子パターン像が、TVカメラ13の撮像面13aに結像され撮像される。
In this case, in FIG. 1, when light is emitted from the
このような変形格子パターン像の観察は、液晶格子制御部171より液晶格子604による格子パターンを数段階シフトさせながら複数回繰り返して行い、各位置毎のTVカメラ13からの撮像画像(位相シフト画像)をデータ保存部172に保存する。
Observation of such a deformed grating pattern image is repeatedly performed a plurality of times while shifting the grating pattern by the liquid crystal grating 604 from the liquid
次に、位相の計算を行なう。この場合、位相分布の計算において下記の(3)式を用いる。 Next, the phase is calculated. In this case, the following equation (3) is used in the calculation of the phase distribution.
ここで、Ii(x,y)は、各シフトの点(x,y)の輝度値、δi=(i/N)2π,(i=0,…,N−1)は位相シフト量、Nはシフト回数である。 Here, Ii (x, y) is a luminance value at each shift point (x, y), δi = (i / N) 2π, (i = 0,..., N−1) is a phase shift amount, N Is the number of shifts.
そして、このようにして求められた位相と、上述したデータ保存部172に保存された基準位相との差分を求め、上述した(1)式を用いて、高さHighが求める。 And the difference of the phase calculated | required in this way and the reference | standard phase preserve | saved in the data storage part 172 mentioned above is calculated | required, and height High is calculated | required using (1) Formula mentioned above.
この場合、位相接続などの手法を用いれば、さらに大きな高さの測定結果も再現できる。 In this case, if a method such as phase connection is used, a measurement result having a larger height can be reproduced.
このような一連の処理により求められた3次元測定結果は、ステップ308で、3次元の表面形状として表示部174の主表示画面181に表示される。
The three-dimensional measurement result obtained by such a series of processes is displayed on the
次に、基準位相データファイルの作成について簡単に説明する。 Next, the creation of the reference phase data file will be briefly described.
この場合、図4に示すフローチャートを実行する。 In this case, the flowchart shown in FIG. 4 is executed.
基準位相データファイルの作成には、基準サンプルを用いる。まず、ステップ401で、標本3に代えて基準サンプルをステージ2に載置する。このときの基準サンプルには、平面サンプルが用いられる。
A reference sample is used to create the reference phase data file. First, in
次に、ステップ402で、倍率、最大計測範囲、測定精度と測定速度の度合いのパラメータを設定する。これらバラメータ設定方法は、図3で述べたフローチャートと同様である。
Next, in
次に、ステップ403で、図2に示す表示部174上のセーブスイッチ179を押し操作する。
Next, in
まず、液晶格子604の格子ピッチPitchを上述した(2)式から計算する。次に、(2)式から計算された液晶格子604の格子ピッチPitchに基づいて液晶格子604の格子パターンのデータを生成し、このデータを液晶格子制御部171に転送する。液晶格子制御部171は、このデータに基づいて液晶格子604に対し、明度が正弦波形状に変化する格子パターンの発生を指示する。
First, the lattice pitch Pitch of the
この状態で、光源装置16から光が発生させ、液晶格子604を透過した光を、格子パターン像として基準サンプル上に所定の角度傾けて投影し、基準サンプルから反射した光のうち、散乱光を変形格子パターン像としてTVカメラ13で撮像する。このような変形格子パターン像の観察は、液晶格子制御部171より液晶格子604による格子パターンを数段階シフトさせながら複数回繰り返して行い、各位置毎のTVカメラ13からの撮像画像(位相シフト画像)をデータ保存部172に保存する。
In this state, light is generated from the
次に、上述した(3)式を用いて位相の計算を行ない、さらに位相接続を行ない、この結果を基準位相データとして、基準位相データファイルに保存する。 Next, the phase is calculated using the above-described equation (3), phase connection is performed, and the result is stored in the reference phase data file as reference phase data.
以下、同様にして、ズーム倍率、最大計測範囲、測定精度と測定速度の度合いのパラメータの設定を任意に変更しながら、上述した動作を繰り返し、それぞれ設定されたズーム倍率、最大計測範囲、測定精度と測定速度の度合いのパラメータに対応する基準位相データを生成し、これら基準位相データを基準位相データファイルに保存する(ステップ404)。 In the same manner, the above operations are repeated while arbitrarily changing the parameters of the zoom magnification, the maximum measurement range, the measurement accuracy and the measurement speed, and the set zoom magnification, the maximum measurement range, and the measurement accuracy are respectively set. The reference phase data corresponding to the parameter of the measurement speed degree is generated, and the reference phase data is stored in the reference phase data file (step 404).
従って、このようにすれば、ユーザが観察系の倍率、測定対象物体の最大測定範囲、測定精度と測定速度の度合いのそれぞれのパラメータを設定するだけで、標本3の3次図形を取得することができるので、パラメータの設定を飛躍的に簡単にでき、ユーザの負担を大幅に軽減できる。
Therefore, in this way, the user can obtain the tertiary figure of the
また、ユーザのパラメータ設定の際に、標本3の最大測定範囲が倍率に対応する焦点深度より大きいと判断されると、最大測定範囲又は倍率のパラメータの再設定を促す指示が出されるので、不適切なパラメータの設定により測定不能に陥ることを防止でき、常に安定した3次元計測を行なうことができる。
Further, when it is determined that the maximum measurement range of the
さらに、測定精度と測定速度の度合いを設定することで、これらに合わせて最適な格子ピッチの格子パターンが設定されるので、測定精度を優先するか、又は測定速度を優先するかのバランス制御を簡単に行なうことができる。 In addition, by setting the degree of measurement accuracy and measurement speed, a lattice pattern with the optimal lattice pitch is set according to these, so balance control is given to give priority to measurement accuracy or measurement speed. It can be done easily.
さらに、基準位相データは、予め基準サンプルを用いて求められたものが基準位相データファイルに保存されており、測定の際に、基準位相データファイルから対応する基準位相データを読み出し使用するようにしているので、毎回の測定の度に基準位相データを作成する必要がなくなり、効率の良い3次元計測を行なうことができる。また、液晶格子604に関する格子パターンデータは、データ保存部172に保存されているので、基準位相データファイルに保存された基準位相データとともに使用することで、連続測定を行なう場合の高速化を実現できる。
Further, the reference phase data obtained in advance using the reference sample is stored in the reference phase data file, and the corresponding reference phase data is read from the reference phase data file and used at the time of measurement. Therefore, it is not necessary to create reference phase data for each measurement, and efficient three-dimensional measurement can be performed. In addition, since the lattice pattern data related to the
さらに、基準位相データの作成には、基準サンプルとして平面サンプルを用いることにより、装置側の歪の影響を軽減することもできる。 Furthermore, in creating the reference phase data, the influence of distortion on the apparatus side can be reduced by using a plane sample as the reference sample.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、パラメータの設定において、観察系の倍率、測定対象物体の最大測定範囲、測定精度と測定速度の度合いのパラメータを設定するとしたが、観察系の倍率、測定対象物体の最大測定範囲のみでも本発明の効果が得られる。この場合は、図3に示すフローチャートのステップ305、図4に示すフローチャートのステップ402の測定精度と測定速度の度合いのパラメータ設定を省略できる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary. For example, in the parameter settings, the magnification of the observation system, the maximum measurement range of the object to be measured, and the parameters of the degree of measurement accuracy and measurement speed are set. The effects of the invention can be obtained. In this case, the parameter setting of the measurement accuracy and the measurement speed in
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
1…基台、2…ステージ、3…標本
4…支柱、5…焦準装置
501…装置本体、502…移動部材
503…固定ハンドル、504…焦準ハンドル
6…液晶格子投影装置、601…装置本体
602…ライトガイド挿入部、603…照明光学系
604…液晶格子、605…投影光学系
7…実体顕微鏡本体、701…ズーム鏡筒
702…ズームハンドル、8…光ファイバ
8a…出射端、8b…入射端、9…投影光路
10…対物レンズ、11…鏡筒、12…接眼レンズ
13…TVカメラ、13a…撮像面、14…光路切換え部
15…撮像光路、16…光源装置、16a…調光ボリュウム
17…PC、171…液晶格子制御部
172…データ保存部、173…データ処理部
174…表示部、175…倍率入力部
175a…数値入力部、175b…倍率入力部
176…最大測定範囲入力部、177…度合入力部
177a…指針、178…セットスイッチ
179…セーブスイッチ、180…スタートスイッチ
181…主表示画面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Stage, 3 ... Sample 4 ... Support | pillar, 5 ... Focusing
Claims (10)
これら設定されたパラメータに基づいて格子パターンの格子ピッチを求め、
該格子ピッチで生成された格子パターンを用いて標本からの変形格子パターン像を撮像するとともに、前記格子ピッチで生成された格子パターンを数段階シフトさせながら各位置毎の撮像画像を取得し、
該取得した各位置毎の撮像画像から位相を求めるとともに、該位相と予め用意された前記パラメータの前記倍率、最大測定範囲に対応する基本位相との差分を用いて高さを求め、この結果を表示部に表示する
ことを特徴とする3次元計測方法。 Set the magnification of the observation system and the parameters of the maximum measurement range of the object to be measured,
Based on these set parameters, obtain the lattice pitch of the lattice pattern,
While capturing a deformed lattice pattern image from a specimen using the lattice pattern generated at the lattice pitch, acquiring captured images at each position while shifting the lattice pattern generated at the lattice pitch by several steps,
Obtain the phase from the acquired captured image for each position, obtain the height using the difference between the phase and the magnification of the parameter prepared in advance and the basic phase corresponding to the maximum measurement range, and obtain the result. A three-dimensional measurement method characterized by displaying on a display unit.
前記倍率、最大計測範囲、測定精度のそれぞれのパラメータを設定し、
これら設定されたパラメータに基づいて格子パターンの格子ピッチを求め、
該格子ピッチで生成された格子パターンを用いて基準サンプルからの変形格子パターン像を撮像するとともに、前記格子パターンを数段階シフトさせながら各位置毎の撮像画像を取得し、該取得した各位置毎の撮像画像から求められた位相を基準位相のデータとして保存したものであることを特徴とする請求項1記載の3次元計測方法。 The basic phase is
Set each parameter of the magnification, maximum measurement range, measurement accuracy,
Based on these set parameters, obtain the lattice pitch of the lattice pattern,
The deformed lattice pattern image from the reference sample is imaged using the lattice pattern generated at the lattice pitch, and the captured image for each position is acquired while shifting the lattice pattern by several steps. The three-dimensional measurement method according to claim 1, wherein the phase obtained from the captured image is stored as reference phase data.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009014571A (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Omron Corp | Three-dimensional shape measuring instrument, and three-dimensional shape measuring method |
JP2014109491A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Measurement microscope device, measurement method employing the same, operation program and computer readable recording medium |
JP2014109452A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Optical microscope |
JP2014109493A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Measurement microscope device, measurement method employing the same, operation program, and computer readable recording medium |
JP2015145797A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-13 | 株式会社キーエンス | Image inspection device, image inspection method, image inspection program, and computer-readable recording medium |
JP2016191714A (en) * | 2016-06-29 | 2016-11-10 | 株式会社キーエンス | Measurement microscope device, measurement method using the same, operation program, and computer-readable recording medium |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05273470A (en) * | 1991-03-28 | 1993-10-22 | Scala Kk | Enlarging observation device capable of determining degree of irregularity |
JPH08313222A (en) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of inspecting transparent body |
JPH1183454A (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-26 | Citizen Watch Co Ltd | Three-dimensional shape measuring device using grid pattern projection method |
-
2004
- 2004-11-29 JP JP2004344192A patent/JP2006153636A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05273470A (en) * | 1991-03-28 | 1993-10-22 | Scala Kk | Enlarging observation device capable of determining degree of irregularity |
JPH08313222A (en) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of inspecting transparent body |
JPH1183454A (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-26 | Citizen Watch Co Ltd | Three-dimensional shape measuring device using grid pattern projection method |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009014571A (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Omron Corp | Three-dimensional shape measuring instrument, and three-dimensional shape measuring method |
JP2014109491A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Measurement microscope device, measurement method employing the same, operation program and computer readable recording medium |
JP2014109452A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Optical microscope |
JP2014109493A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Keyence Corp | Measurement microscope device, measurement method employing the same, operation program, and computer readable recording medium |
JP2015145797A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-13 | 株式会社キーエンス | Image inspection device, image inspection method, image inspection program, and computer-readable recording medium |
JP2016191714A (en) * | 2016-06-29 | 2016-11-10 | 株式会社キーエンス | Measurement microscope device, measurement method using the same, operation program, and computer-readable recording medium |
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