JP2007155571A - Device for measuring inside diameter of through hole and inner wall observation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貫通孔の内径寸法を高精度に測定することができる貫通孔の内径測定装置及び内壁観察装置に関する。 The present invention relates to a through hole inner diameter measuring device and an inner wall observation device capable of measuring the inner diameter of a through hole with high accuracy.
従来、貫通孔の内壁面に対し、光軸を中心として所定パターンで配置したピンホールからの光束を入射させ、貫通孔の内壁面で反射された光を受光し、ピンホールの結像位置を観測することにより前記貫通孔の内径を測定する貫通孔内径測定装置が知られている。
ところで、この種の装置においては、CCDカメラ上でのピンホール像の中心位置が正確に求められるほど、内径の測定精度は高まるものである。このためには、内壁上およびCCDカメラ上でのピンホール像のスポット径を小さくする必要がある。また、内壁で反射する以外の光がCCDカメラに入射すると、CCDカメラ上でのピンホール像のコントラストが低下することにより、画像処理の正確さが低下し、ひいては測定精度が劣化するものであり、内壁で反射する光以外の光がCCDカメラに混入しないように構成することも必要となる。 By the way, in this type of apparatus, the accuracy of measuring the inner diameter increases as the center position of the pinhole image on the CCD camera is obtained more accurately. For this purpose, it is necessary to reduce the spot diameter of the pinhole image on the inner wall and on the CCD camera. In addition, if light other than that reflected by the inner wall enters the CCD camera, the contrast of the pinhole image on the CCD camera decreases, thereby reducing the accuracy of the image processing and, consequently, the measurement accuracy. It is also necessary to configure so that light other than the light reflected by the inner wall does not enter the CCD camera.
他方、測定すべき貫通孔の径には大小があり、いずれの径であってもこれらの条件を満たした高い測定精度で測定を可能にする装置が要望されている。 On the other hand, the diameter of the through hole to be measured is large and small, and there is a demand for an apparatus that enables measurement with high measurement accuracy that satisfies these conditions regardless of the diameter.
また、この種の従来の装置においては、貫通孔の内径は測定できるものの、貫通孔の内壁表面の状況自体は観察することができず、内壁を観察できる装置が要望されていたものである。とくに、貫通孔の内径が小さくかつ貫通孔の長さが長いとその内壁は通常の顕微鏡でも観察することができないという問題点を有していたものである。 Further, in this type of conventional apparatus, although the inner diameter of the through hole can be measured, the state of the inner wall surface of the through hole cannot be observed, and an apparatus capable of observing the inner wall has been desired. In particular, if the inner diameter of the through hole is small and the length of the through hole is long, the inner wall cannot be observed with a normal microscope.
本発明は、この従来装置の有するこれらの問題点を解消するための要望にこたえ、測定すべき貫通孔の内径の違いに影響を受けずに高い測定精度を得ることのできる貫通孔の内径測定装置を提供することを目的とする。 In response to the request for solving these problems of the conventional apparatus, the present invention measures the inner diameter of a through hole that can obtain high measurement accuracy without being affected by the difference in the inner diameter of the through hole to be measured. An object is to provide an apparatus.
また、本発明は、内径が小さい貫通孔であっても、その貫通孔の内壁を容易に観察できる貫通孔内壁観察装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a through-hole inner wall observation device that can easily observe the inner wall of a through-hole even if the inner diameter is a small through-hole.
本発明に係わる貫通孔内径測定装置は、光軸を中心とした円周上の領域に開口部を有するチャート板を介して貫通孔を有する被測定物に測定光束を投影するための投影系と、前記貫通孔の内壁での反射光束により形成される集光像の中心位置を検出するための光電検出器を有する受光系とを有し、前記光電検出器からの信号に基づき貫通孔の内径を測定するものにおいて、前記被測定物に投影する光束の集光角を調整する手段を設けたことを特徴とするものである。 A through-hole inner diameter measuring apparatus according to the present invention includes a projection system for projecting a measurement light beam onto a measurement object having a through-hole via a chart plate having an opening in a region on the circumference centered on the optical axis. A light receiving system having a photoelectric detector for detecting a center position of a condensed image formed by a reflected light beam on the inner wall of the through hole, and an inner diameter of the through hole based on a signal from the photoelectric detector Is provided with means for adjusting the condensing angle of the light beam projected onto the object to be measured.
また、本発明に係わる貫通孔内壁観察装置は、光軸を中心としたリング状の領域に開口部を有するチャート板を介して被測定物の貫通孔の内壁にリング状領域の測定光束を投影するための投影系と、前記リング状領域の測定光束により照明された内壁の像を受光するための光電検出器を有する受光系とを有し、前記リング状の照明光束の投影位置を貫通孔の軸方向に移動させながら前記内壁の像を前記光電検出器により順次取得することを特徴とするものである。 The through-hole inner wall observation apparatus according to the present invention projects the measurement light beam of the ring-shaped region onto the inner wall of the through-hole of the object to be measured via the chart plate having an opening in the ring-shaped region centered on the optical axis. And a light receiving system having a photoelectric detector for receiving an image of the inner wall illuminated by the measurement light beam in the ring-shaped region, and the projection position of the ring-shaped illumination light beam is defined as a through-hole. The image of the inner wall is sequentially acquired by the photoelectric detector while being moved in the axial direction.
本発明に係わる貫通孔内径測定装置によれば、測定すべき貫通孔の内径の違いに影響を受けずに高い測定精度を得ることができる。 According to the through hole inner diameter measuring apparatus according to the present invention, high measurement accuracy can be obtained without being affected by the difference in inner diameter of the through hole to be measured.
本発明に係わる貫通孔内壁観察装置によれば、内径が小さい貫通孔であっても、その貫通孔の内壁を容易に観察できる。 According to the through hole inner wall observation apparatus according to the present invention, the inner wall of the through hole can be easily observed even if the through hole has a small inner diameter.
以下に、本発明に係わる貫通孔の内径測定装置及び内壁観察装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a through hole inner diameter measuring device and an inner wall observation device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は貫通穴の内径測定装置の光学配置を示すもので、貫通孔を有する被測定物に対して測定光束を投影するための投影系Aと、被測定物の内壁で反射された反射光を受光するための受光系Bとから構成されている。 FIG. 1A shows an optical arrangement of an inner diameter measuring device for a through hole, which is reflected by a projection system A for projecting a measurement light beam onto an object to be measured having a through hole and an inner wall of the object to be measured. And a light receiving system B for receiving the reflected light.
投影系Aは、光源からの光が導かれ射出端面1aから測定光束が射出されるファイバー束1、このファイバー束1の端面像を円形開口絞り3上に結像するための光源結像レンズ2、円形開口絞り3から射出される測定光束を導くためのコンデンサレンズ4、チャート板5、投影レンズ6から構成される。
The projection system A includes a
コンデンサレンズ4の焦点距離をf1とすると、コンデンサレンズ4と円形開口絞り5との間は、焦点距離f1だけ離間して前側焦点位置に配置される。チャート板5は、図3に示すように、光軸Iを中心として円周上に配置された複数のピンホール(5−1,5−2,……,5−8)を有するもので、コンデンサレンズ4から焦点距離f1だけ離間された後側焦点位置に配置される。
Assuming that the focal length of the
この配置により、円形開口絞り3からの光束の主光線MAは光軸Iに平行に導かれてチャート板5を照明するものであり、この照明系はケーラー照明系を構成する。このケーラー照明系により照明されたチャート板5の複数の各ピンホール(5−1,5−2,……,5−8)を透過した各測定光束は、投影レンズ6に導かれる。
With this arrangement, the principal ray MA of the light beam from the
この投影レンズ6は、被測定物7の貫通孔7−1の内壁7−2上に複数のスポット像P1,P2……,P8を形成する。このスポット像P1,P2……,P8を形成する光束で、内壁7−2上で反射された光束は、結像レンズ8によりCCDカメラ9上にスポット像P1’,P2’,……,P8’を形成する。この結像レンズ8及びCCDカメラ9が、受光系Bを構成する。この光学配置により、被測定物7の貫通孔7−1の内径の違いで、CCDカメラ9上に形成されるスポット像P1’,P2’,……P8’の光軸Iからの位置(中心からの位置)が変化するものであり、このCCDカメラ9からの信号に基づきスポット像P1’,P2’,……P8’の位置を検出することにより、貫通孔7−1の内径を算出するものである。
The
ここで、CCDカメラ9上でのスポット像P1’,P2’,……P8’の位置を高精度に検出するためには、被測定物7の内壁7−2上及びCCDカメラ9上でのスポット像P1’,P2’,……P8’のスポット径をできるだけ小さくする必要がある。以下、この条件に関して言及する。
Here, in order to detect the positions of the spot images P1 ′, P2 ′,... P8 ′ on the
ここで、図1(b)に拡大して示すように、被測定物7は内径2r、長さdの貫通孔7−1を有するとして、この貫通孔7−1の内壁7−2に最も小さなスポット像P1を形成し、CCDカメラ9上に最も小さなピンホールの像P1’を結像する条件を以下述べる。一般の光学回折理論から、波長λの光をレンズによって集光したときの最小スポット径は
1.2λ/NA (式1)
である。ここで、NAは開口数と呼ばれ、集光される光の集光角をθとしたとき、
NA=sin(θ/2) (式2)
と定義される。従って、θが大きい程、スポット径を小さくすることができる。
Here, as shown in FIG. 1B in an enlarged manner, the
1.2λ / NA (Formula 1)
It is. Here, NA is called a numerical aperture, and when the light collection angle of the collected light is θ,
NA = sin (θ / 2) (Formula 2)
Is defined. Therefore, the larger the θ, the smaller the spot diameter.
一方、被測定物7の貫通孔7−1の入り口から内壁7−2上でのスポット像P1の形成位置までの距離をLとすると、θの最大値はスポット像P1の位置から貫通孔7−1の入り口7−1aの直径を見込む角度(今後、角度の単位はラジアンとする)、即ち
θ=arctan(2r/L) (式3)
となる。
On the other hand, if the distance from the entrance of the through hole 7-1 of the object to be measured 7 to the formation position of the spot image P1 on the inner wall 7-2 is L, the maximum value of θ is from the position of the spot image P1 to the through
It becomes.
つまり、貫通孔7−1の入り口7−1aでの入射光束の径が孔の径と一致する条件がθを最大にする。 That is, the condition that the diameter of the incident light beam at the entrance 7-1a of the through hole 7-1 coincides with the diameter of the hole maximizes θ.
また、受光系Bについては、内壁7−2で反射した光束の内、スポット像P1の位置から貫通孔7−1の出口7−2bを見込む角度θ’で進む光がCCDカメラ9に入射する。θ’は式3と同様に
θ’=arctan(2r/(d−L)) (式4)
となる。ここで、θ’が大きい程、CCDカメラ9上でのピンホール像P1’のスポット径が小さくなり、測定精度は高まる。すなわち、θ=θ´、又は、L=d/2のとき、θとθ’の両方をバランスよく大きくでき、最も好条件になる。
For the light receiving system B, light traveling at an angle θ ′ from which the exit 7-2b of the through hole 7-1 is seen from the position of the spot image P1 out of the light beam reflected by the inner wall 7-2 is incident on the
It becomes. Here, the larger θ ′ is, the smaller the spot diameter of the pinhole image P1 ′ on the
また、各ピンホール(5−1,5−2,……,5−8)からの各光束が貫通孔7−1に入射するが、各光束の集光角θが最大になるようにするためには、それぞれの光束が貫通孔7−1の入り口付近で交差させることが良い。 Further, each light beam from each pinhole (5-1, 5-2,..., 5-8) is incident on the through-hole 7-1 so that the light collection angle θ of each light beam is maximized. For this purpose, it is preferable that the respective light beams intersect near the entrance of the through hole 7-1.
このような条件を満たすためには、図1に示すようにチャート板5に設けてあるピンホール5−1,5−2(図1では便宜上2個のみ記載)から出た光束の主光線MAは光軸Iと平行で、投影レンズ6に入射させるように構成し、投影レンズ6から、投影レンズ6の焦点距離f2だけ離れた位置付近に貫通孔7−1の入り口7−1aを配置する。このときチャート板5の位置は投影レンズ6から、f2+Zの距離にする。この時、f2,zおよびLの関係はレンズ結像公式から、
f22 = L × z (式5)
となる。このようにすることにより、投影レンズ6により集光される各光束の主光線は、投影レンズ6の焦点f2の位置で交差するので、この交差位置に貫通孔7−1の入り口7−1aを一致させれば良い。
In order to satisfy such a condition, as shown in FIG. 1, the principal ray MA of the light beam emitted from the pinholes 5-1 and 5-2 (only two are shown for convenience in FIG. 1) provided in the
f2 2 = L × z (Formula 5)
It becomes. By doing so, the principal rays of the respective light beams collected by the
次に、図2に示すように、スポット像P1の位置が被測定物7の内壁7−2からずれ量eだけ僅かにずれたときには、内壁7−2で反射される光束L1と、内壁7−2で反射されずに直接貫通孔7−1の出口7−1bから射出される直接光の光束L2の2つの光束が生じる。このうち、内径を測定するための光束L1は内壁7−2で反射された光束であるのに対し、内壁7−2で反射されずに直接結像レンズ8に入射する直接光の光束L2はCCDカメラ9で検出されるピンホール像P1’の位置を誤検出させる等の悪影響を及ぼす有害反射になるものである。この有害反射光束(光束L2)は、ピンホール像P1の形成位置が内壁7−2に近い程、特に顕著になる。
Next, as shown in FIG. 2, when the position of the spot image P1 is slightly shifted from the inner wall 7-2 of the
また、貫通孔7−1に入射する集光角θが大きいと図2に示すように貫通孔7−1の入り口7−1aで光がけられ、そのけられた光束L3が各レンズ等で反射して迷光となってCCDカメラ9に入射し、測定に悪影響を与える可能性もある。
If the condensing angle θ incident on the through hole 7-1 is large, light is emitted at the entrance 7-1a of the through hole 7-1 as shown in FIG. 2, and the obtained light beam L3 is reflected by each lens or the like. Then, it may become stray light and enter the
従って、貫通孔7−1に入射する光束の集光角θは(式3)で示される値よりわずかに小さい方が良い。ここで貫通孔7−1から射出される直接光の発散角をΔθとすると、投影レンズ6から射出される光束の集光角θは(式3)で示される値よりΔθだけ小さければ有害となる直接光の発生を防止できる。図2より、Δθはスポット像P1の位置が内壁7−2に近い程、ずれ量eを小さくできることがわかる。被測定物7の貫通孔7−1の内径の精度と、測定時の被測定物7の位置決め精度とが高いほど、スポット像P1の位置を内壁7−2に近づけて設定できる。
Therefore, it is better that the condensing angle θ of the light beam incident on the through hole 7-1 is slightly smaller than the value represented by (Expression 3). Here, if the divergence angle of the direct light emitted from the through-hole 7-1 is Δθ, it is harmful if the condensing angle θ of the light beam emitted from the
以上をまとめると、(式3)と(式4)とから投影レンズ6から射出される光束の集光角θを、
θ=arctan(2r/L) ―Δθ
θ=arctan(2r/(d−L)) ―Δθ、ただし Δθ≒e/L + e/(d−L ) (式6)
のうちいずれか小さい方の値にしたとき、悪影響を与える有害光は排除され、かつ最小のスポット径を得ることができ、測定精度を最高にできる。
To summarize the above, the converging angle θ of the light beam emitted from the
θ = arctan (2r / L) ―Δθ
θ = arctan (2r / (d−L)) − Δθ, where Δθ≈e / L + e / (d−L) (Formula 6)
When the smaller one of the values is selected, harmful light that has an adverse effect is eliminated, and the minimum spot diameter can be obtained, so that the measurement accuracy can be maximized.
このように、集光角を(式6)で示すθにするためには、投影レンズ6に入射する光の角度をφ(図1参照)にする必要がある。φとθの関係はレンズ公式より
φ≒(f2+ L) θ/(f2+z) (式7)
となる。ここでθは式6で示す値であり、投影レンズ6の焦点位置と被測定物7の貫通孔7−1の入り口7−1aを一致させたときを例にとってある。
Thus, in order to set the condensing angle to θ indicated by (Expression 6), it is necessary to set the angle of light incident on the
It becomes. Here, θ is a value represented by
ここで、図1に示すようにチャート板5のピンホール5−1,5−2から射出される各光束の主光線MAは光軸Iと平行であり、その間隔はピンホール5−1と5−2の間隔2Rに等しく、その光束で形成されるスポット像P1とスポット像P2の間隔は被測定物7の内径設計値2rになるように設定するので、rとRの関係はレンズの結像公式から
R=(f2+z)r/(f2+ L) (式8)
となる。
Here, as shown in FIG. 1, the principal ray MA of each light beam emitted from the pinholes 5-1 and 5-2 of the
R = (f2 + z) r / (f2 + L) (Formula 8)
It becomes.
ここで、r/Rは投影レンズ6の結像倍率となる。したがってピンホール5−1,5−2等の孔径cは式1から
c<(1.2λ/NA)×R/r (式9)
の条件が推奨される。
Here, r / R is the imaging magnification of the
c <(1.2λ / NA) × R / r (Formula 9)
The following conditions are recommended.
ただし、光源の強度が十分でないとき、式9の条件では、CCDカメラ9上でのスポット像P1’の明るさは不十分になる可能性がある。そのときには、孔径cを(式9)で示される大きさ以上にすることも可能である。そのとき、スポット像P1のスポット径は、(式1)で示される大きさより大きくなるが、θが(式6)の条件を満たしておれば、スポット像P1の像の輪郭のコントラストは高いまま維持でき、画像処理の工夫によって精度を著しく低下させないようにすることができる。
However, when the intensity of the light source is not sufficient, the brightness of the spot image P1 'on the
(式8)より、チャート板5に入射する照明光を直径2R以上で、ピンホール5−1,5−2から出る光の角度をφにするためには、照明光の開口数NA’は光学公式から
NA’= sin(φ/2) (式10)
にする必要がある。このような条件を達成する照明系は、市販の顕微鏡で一般に使われているケーラー照明系が適している。
From (Equation 8), in order for the illumination light incident on the
NA '= sin (φ / 2) (Formula 10)
It is necessary to. A Koehler illumination system generally used in commercially available microscopes is suitable as an illumination system for achieving such conditions.
先に述べたように本発明におけるケーラー照明系は、光源である直径bの大きさを持つファイバー束1と、光源結像レンズ2、円形絞り3、焦点距離がf1であるコンデンサレンズ4とからなり、円形絞り3とチャート板5は、コンデンサレンズ4の各焦点位置近傍に配置されている。
そこで、円形絞り3の開口直径aは
a=2×f1 sin(φ/2) (式11)
にすることが望ましく、本装置では、適正な角度φを得るように、開口直径aの大きさを調整できるように構成されている。この調整機構としては、カメラ等で使用される可変絞りにより構成しても良いし、各種の開口直径aを有する複数の円形開口絞りを用意して、適正な大きさの円形開口絞りを光路内に配置するように構成しても良い。
As described above, the Kohler illumination system according to the present invention includes a
Therefore, the aperture diameter a of the
a = 2 × f1 sin (φ / 2) (Formula 11)
In this apparatus, the size of the opening diameter a can be adjusted so as to obtain an appropriate angle φ. This adjustment mechanism may be constituted by a variable aperture used in a camera or the like, or a plurality of circular aperture stops having various aperture diameters a are prepared, and an appropriately sized circular aperture stop is provided in the optical path. You may comprise so that it may arrange | position.
なお、光源として機能するファイバー束1の射出端面1aを円形絞り3の近傍に直接配置しても良いが、円形絞り3の絞り開口直径aの調整やランプ交換の交換操作性向上等のため、光源であるファイバー束1の射出端面1aを光源結像レンズ2により円形絞り3上に結像するようにしている。その結像倍率をMとする。ファイバー束1の射出端面像が円形絞り3上に結像されたときの像の直径が(式11)で示される開口直径aの値より大きくなるようにファイバー束1の直径bは大きくしなければならない。つまり、
b>a/M (式12)
にする必要がある。
The
b> a / M (Formula 12)
It is necessary to.
次に、被測定物7の貫通孔7−1の内径が大きい場合の例を図8により説明する。この条件では、図1から推定できるように投影レンズ6の口径を大きくしなければならないが、技術的に大きな口径の投影レンズ6が入手困難になる場合も生ずる。しかしながら、この場合、内径が大きいため、充分大きなθの値を得られるので、前述した条件をゆるめても、スポット像P1,P2のスポット径を充分小さくすることができる。
Next, an example in which the inner diameter of the through hole 7-1 of the
すなわち、図8に示すように、ピンホール5−1,5−2からの光束の主光線MAの交差点と投影レンズ6に焦点、被測定物7の貫通孔7−1の入り口7−1aとを必ずしも一致させる必要はなく、交差点を投影レンズ6の焦点より投影レンズ6側にΔf2で示すずれ量だけずらしても良い。ずれ量Δf2は図8から推定できるように投影レンズ6の口径と被測定物7の貫通孔7−1の内径によって最適値が決まる。この場合、ピンホール5−1,5−2からの光束の主光線MAは平行ではなくなり、その角度はずれ量Δf2の値によって決まり、厳密なケーラー照明系の条件から僅かながらずれる。具体的には円形絞り3を光軸Iに沿ってずれ量Δf1だけコンデンサレンズ4から遠ざけるように調整機構が設けられている。なお、交差点と円形絞り3は、コンデンサレンズ4と投影レンズ6に関して共役の関係にある。以上のように構成すると、貫通孔の内径測定装置の測定精度を最大限向上させることができる。
That is, as shown in FIG. 8, the intersection of the principal rays MA of the light beams from the pinholes 5-1 and 5-2 and the
なお、従来装置においては、チャート板5のピンホールは4個で述べられているが、本実施例では図3に示すように8個のピンホール5−1〜5−8が設けられている。このピンホールの数が多いと、その数に比例して測定点が増え、より正確な内径の形状測定を行うことができる。そのため、図4に示すように、ピンホールの数を増やすのと光学的に等価であるリング状スリット開口部5aを有するように構成しても良い。その時のスリット幅c’は(式9)の条件を満たすことが推奨される。
In the conventional apparatus, the number of pinholes of the
また、実施例では、二次元センサとして機能するCCDカメラ9からの信号に基づき、ピンホール像P1とピンホール増P2のそれぞれの重心の間隔を画像処理で演算しているため、CCDカメラ9の画素数が多いほど測定精度は増すことになる。しかしながら、画素数が多いCCDカメラ9は高価となる。そこで、図5に示すように、CCDライン状のセンサアレイ9aを光軸Iを中心に回転しながら、画像を採取していくこともできる。ピンホール像P1とピンホール像P2は光軸Iを中心に対称の位置にあるので、ライン状のセンサアレイで両方を一時に捕らえることができ、ライン状のセンサアレイの長手方向についてピンホール像P1’とピンホール像P2´のそれぞれの重心を求め、その間隔を求めれば良い。なお、その場合、チャート板5としては、図3に示すピンホール5−1〜5−8、あるいは、図4に示すリング状の開口部5aのいずれの開口形状でも対応できる。これにより画像処理は単純な計算となり、カメラの価格も低く抑えられる。
In the embodiment, since the distance between the center of gravity of each of the pinhole image P1 and the pinhole increase P2 is calculated by image processing based on the signal from the
または、図5(b)に示すようにピンホールの数だけ、ライン状センサアレイ9bを放射状に配置しても良い。この場合、センサ回転機構は省略でき、さらに、画像データ取り込み時間を短くでき、測定時間を短くできる。
Alternatively, as shown in FIG. 5B, as many
次に、ピンホール像P1’〜P8’の中心位置を算出する方法について述べる。従来の装置では、ピンホール像P1’の中心は像の光強度分布の重心を算出することで行っていた。ところが、CCDカメラ9の信号にノイズが混入したり、被測定物7の内壁7−2からの反射光に対して有害な光、即ち迷光が混入すると、図6に示すように、その光強度分布が対称でない歪Dを持った分布になる。このような場合、算出される重心の位置が変位し、測定誤差を生む結果となる。しかしながら、例えば、最大強度h1の半分の強度を持つQ1, Q2の位置(半値点)は光強度分布の傾斜が大きく、ノイズや迷光が混入してもその位置自体は大きく変位しない。
Next, a method for calculating the center positions of the pinhole images P1 'to P8' will be described. In the conventional apparatus, the center of the pinhole image P1 'is calculated by calculating the center of gravity of the light intensity distribution of the image. However, if noise is mixed in the signal of the
そのため、Q1, Q2の中央をピンホール像の中心位置HCとすることにより、高精度の内径測定値が得られる。スリット像5aを用いた場合でも同様な演算を行って同様な効果が得られる。
Therefore, by setting the center of Q1 and Q2 as the center position HC of the pinhole image, a highly accurate inner diameter measurement value can be obtained. Even when the
その他、演算は複雑になるがピンホール像P1’〜P8’、スリット像の中心を求める方法はノイズや迷光の混入の状況に従って最適な方法が多数提案されており、それらの方法を本発明に適用することも可能である。 In addition, although the calculation is complicated, many methods have been proposed for determining the centers of the pinhole images P1 ′ to P8 ′ and the slit image in accordance with the situation of noise and stray light mixing, and these methods are used in the present invention. It is also possible to apply.
次に、貫通孔の内壁を観察するための貫通孔内壁観察装置の例を図7を用いて説明する。この場合には、図4に示すリング状の開口部5aを有するチャート板5を使用する。この場合には、CCDカメラ9上には、図7(a)に示すようなリング状の内壁画像Im1が形成され、このリング状の像を画像処理によって棒状の直線状画像に展開すると、図7(b)のような棒状の内壁像Im2にすることができる。そして、被測定物7を光軸の方向に沿って、CCDカメラ9の焦点深度以下の分解能で少しずつ移動させながら、像を順次取得し、図7(b)の棒状の像を移動量にしたがってずらしながら重ねてゆく。この重ね合わせはCCDカメラ9からの信号に基づき画像処理部10により行われる。このとき得られる像Im3を図7(c)に示す。図7(c)に得られる像が、貫通孔7−1の内壁7−2の像となる。
Next, an example of the through-hole inner wall observation device for observing the inner wall of the through-hole will be described with reference to FIG. In this case, a
これにより、被測定物7として電子回路の回路基板のスルーホールの場合、スルーホールの内壁の導電性めっき膜の状態を検査できる。導電性めっき膜が一様でなく、亀裂があった場合、その部分の光の反射率は低いので鮮明な亀裂像が得られる。導電性めっき膜の亀裂は電子回路の特性に大きな影響を与えるものでこの装置によって有効な検査方法を提供することができる。
Thereby, in the case of the through hole of the circuit board of the electronic circuit as the
3…円形絞り(手段)
7−1…貫通孔
7−2…内壁
9…CCDカメラ(光電検出器)
A…投影系
B…受光系
3 ... Circular aperture (means)
7-1 ... through hole 7-2 ...
A ... Projection system B ... Light receiving system
Claims (13)
前記被測定物に投影する光束の集光角を調整する手段を設けたことを特徴とする貫通孔内径測定装置。 A projection system for projecting a measurement light beam onto a measurement object having a through hole through a chart plate having an opening in a region on the circumference around the optical axis, and a reflected light beam on the inner wall of the through hole In a through hole inner diameter measuring device that has a light receiving system having a photoelectric detector for detecting the center position of the formed condensed image and measures the inner diameter of the through hole based on a signal from the photoelectric detector,
A through-hole inner diameter measuring apparatus comprising means for adjusting a condensing angle of a light beam projected onto the object to be measured.
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CN102997857A (en) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 福群电子(深圳)有限公司 | Aperture measurement device and aperture measurement method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6488206A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Metals Ltd | Apparatus for measuring diameter of circular object |
JPH0735518A (en) * | 1993-06-30 | 1995-02-07 | Nagano Pref Gov | Device for measuring bore of through-hole |
JPH10227619A (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Dimension measuring method and apparatus for cylindrical object |
JPH10307010A (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-17 | Kawaguchi Kogaku Sangyo:Kk | Method and device for inspecting inside of pipe |
JP2004509321A (en) * | 2000-05-30 | 2004-03-25 | オーヨー コーポレーション,ユーエスエー | Apparatus and method for detecting pipeline defects |
JP2005043383A (en) * | 2004-11-15 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Distance measuring method and distance sensor |
-
2005
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6488206A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Metals Ltd | Apparatus for measuring diameter of circular object |
JPH0735518A (en) * | 1993-06-30 | 1995-02-07 | Nagano Pref Gov | Device for measuring bore of through-hole |
JPH10227619A (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Dimension measuring method and apparatus for cylindrical object |
JPH10307010A (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-17 | Kawaguchi Kogaku Sangyo:Kk | Method and device for inspecting inside of pipe |
JP2004509321A (en) * | 2000-05-30 | 2004-03-25 | オーヨー コーポレーション,ユーエスエー | Apparatus and method for detecting pipeline defects |
JP2005043383A (en) * | 2004-11-15 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Distance measuring method and distance sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102997857A (en) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 福群电子(深圳)有限公司 | Aperture measurement device and aperture measurement method |
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