JP2011179974A - Image processing apparatus for contact angle meter, and method of deriving outline shape in plan view of droplet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体表面に対する液体のぬれ性を示す指標として用いられる接触角を測定する接触角計において使用される接触角計用画像処理装置、および接触角計において液滴の平面視輪郭形状を導出する液滴の平面視輪郭形状導出方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus for a contact angle meter used in a contact angle meter for measuring a contact angle used as an index indicating the wettability of a liquid with respect to a solid surface, and a plan view contour shape of a droplet in the contact angle meter. The present invention relates to a method for deriving a contour shape in plan view of a droplet to be derived.
従来、固体表面における液体の接触角は、一般的に平板状の固体の試料上に所定量の液体を滴下して側方から撮像することにより測定されている。すなわち、試料上の液滴を側方からCCDカメラ等により撮像し、これにより得られた液滴の側面の画像に基づいて、液滴が試料表面と接する部分の角度を算出する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the contact angle of a liquid on the surface of a solid is generally measured by dropping a predetermined amount of liquid onto a flat solid sample and imaging from the side. In other words, the droplet on the sample is imaged from the side by a CCD camera or the like, and the angle of the portion where the droplet contacts the sample surface is calculated based on the image of the side surface of the droplet thus obtained (for example, patent Reference 1).
このように、液滴を側方から撮像する場合、例えば液滴の背後から照明することにより、コントラストのはっきりした液滴のシルエット画像を得ることができる。このため、撮像した画像から比較的容易に接触角を算出することが可能であり、液滴を側方から撮像して接触角を求める接触角計は、簡便な装置として広く使用されている。 In this way, when the droplet is imaged from the side, a silhouette image of the droplet with clear contrast can be obtained by, for example, illuminating from behind the droplet. For this reason, it is possible to calculate the contact angle relatively easily from the captured image, and a contact angle meter that images a droplet from the side and obtains the contact angle is widely used as a simple device.
このような液滴を側方から撮像する接触角計では、液滴の平面視の輪郭形状が真円形であると仮定した上で接触角を測定している。しかしながら、液滴の平面視輪郭形状は、必ずしも真円形になるわけではなく、固体表面の性状によっては楕円形やいびつな形状となる場合があり、これが接触角測定のバラツキの要因の1つとなっている。 In such a contact angle meter that images a droplet from the side, the contact angle is measured on the assumption that the contour shape of the droplet in plan view is a perfect circle. However, the contour shape of the liquid droplet in plan view is not necessarily a perfect circle, and may be an ellipse or an irregular shape depending on the properties of the solid surface, which is one of the causes of variations in contact angle measurement. ing.
このため、近年の各種新材料や表面コーティング等の開発分野においては、液滴の平面視輪郭形状を考慮することにより、接触角の測定値をより厳密に評価したいという要望が生じてきている。また、接触角と液滴の平面視輪郭形状を同時に評価することにより、固体表面の性状をより多角的に評価したいという要望も生じてきている。 For this reason, in recent development fields such as various new materials and surface coatings, there has been a demand for a more rigorous evaluation of the measured value of the contact angle by considering the contour shape of the droplet in plan view. In addition, there has been a demand for evaluating the properties of the solid surface in a more diversified manner by simultaneously evaluating the contact angle and the contour shape of the droplet in plan view.
本発明は、斯かる実情に鑑み、接触角計において液滴の平面視輪郭形状をより高精度に測定可能な接触角計用画像処理装置および液滴の平面視輪郭形状導出方法を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a contact angle meter image processing apparatus and a droplet planar view contour derivation method capable of measuring the planar view contour shape of a droplet with higher accuracy in a contact angle meter. To do.
(1)本発明は、試料上の液滴の接触角を測定する接触角計において前記試料上の液滴を撮像した画像を処理する画像処理装置であって、前記試料上の前記液滴を上方から撮像した液滴平面画像に基づいて前記液滴の平面視輪郭形状を導出する形状導出手段を備えることを特徴とする、接触角計用画像処理装置である。 (1) The present invention is an image processing apparatus for processing an image obtained by imaging a droplet on the sample in a contact angle meter for measuring a contact angle of the droplet on the sample, wherein the droplet on the sample is A contact angle meter image processing apparatus comprising: a shape deriving unit for deriving a planar view outline shape of the droplet based on a droplet planar image captured from above.
(2)本発明はまた、前記試料上の前記液滴を側方から撮像した液滴側面画像に基づいて前記液滴の接触角を導出する接触角導出手段をさらに備えることを特徴とする、上記(1)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (2) The present invention is further characterized by further comprising contact angle deriving means for deriving the contact angle of the droplet based on a droplet side image obtained by imaging the droplet on the sample from the side. The contact angle meter image processing device according to (1) above.
(3)本発明はまた、前記形状導出手段は、前記液滴平面画像の各画素を他の画素と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記液滴平面画像の各画素が前記液滴の平面視輪郭形状を示しているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (3) In the present invention, the shape deriving unit may compare each pixel of the droplet plane image with another pixel, and each pixel of the droplet plane image based on a comparison result of the comparison unit. The image processing apparatus for contact angle meter according to the above (1) or (2), further comprising: a determination unit that determines whether or not the liquid crystal has a plan view contour shape of the droplet. .
(4)本発明はまた、前記比較手段は、前記液滴平面画像の各画素を、前記試料上に前記液滴がない状態を上方から撮像した基準平面画像における同一位置の画素と比較することを特徴とする、上記(3)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (4) In the present invention, the comparison unit also compares each pixel of the liquid droplet planar image with a pixel at the same position in a reference planar image obtained by imaging a state where the liquid droplet is not present on the sample from above. The contact angle meter image processing device according to (3), characterized in that:
(5)本発明はまた、前記比較手段は、前記液滴平面画像の各画素を、前記液滴平面画像における周囲の画素と比較することを特徴とする、上記(3)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (5) The contact angle according to (3), wherein the comparison unit compares each pixel of the droplet plane image with a surrounding pixel in the droplet plane image. This is a meter image processing apparatus.
(6)本発明はまた、前記試料上の前記液滴を側方から撮像した液滴幅導出用画像に基づいて前記液滴の幅方向寸法を導出する液滴幅導出手段をさらに備え、前記形状導出手段は、前記液滴幅導出手段が導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記比較手段が比較する画素の範囲を設定する比較範囲設定手段をさらに備えることを特徴とする、上記(3)乃至(5)のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置である。 (6) The present invention further includes droplet width deriving means for deriving a width direction dimension of the droplet based on a droplet width deriving image obtained by imaging the droplet on the sample from a side, The shape deriving unit further includes a comparison range setting unit that sets a range of pixels to be compared by the comparison unit based on a width-direction dimension of the droplet derived by the droplet width deriving unit. (3) The image processing device for a contact angle meter according to any one of (5).
(7)本発明はまた、前記判定手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記液滴平面画像の各画素が前記液滴内において前記液滴の平面視輪郭形状と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定し、前記形状導出手段は、前記光輪の形状を拡大することで前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大手段をさらに備えることを特徴とする、上記(3)乃至(5)のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置である。 (7) In the present invention, the determination unit generates each pixel of the plane image of the droplet similar to the contour shape of the plane view of the droplet in the droplet based on the comparison result of the comparison unit. The shape deriving means further comprises an enlarging means for deriving the contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the halo. The contact angle meter image processing device according to any one of (3) to (5).
(8)本発明はまた、前記判定手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記液滴平面画像の各画素が前記液滴内において前記液滴の平面視輪郭形状と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定し、前記形状導出手段は、前記液滴幅導出手段が導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記光輪の形状を拡大することで、前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大手段をさらに備えることを特徴とする、上記(6)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (8) According to the present invention, the determination unit generates each pixel of the liquid droplet planar image in a similar shape to the contour shape of the liquid droplet in a plan view based on the comparison result of the comparison unit. The shape deriving means expands the shape of the light ring based on the dimension in the width direction of the droplet derived by the droplet width deriving means, thereby determining the shape of the halo. The contact angle meter image processing apparatus according to (6), further comprising an enlarging unit for deriving a planar view contour shape of the droplet.
(9)本発明はまた、校正用標準試料を撮像した校正用画像に基づいて校正を行う校正手段をさらに備えることを特徴とする、上記(1)乃至(8)のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置である。 (9) The contact according to any one of (1) to (8) above, further comprising calibration means for performing calibration based on a calibration image obtained by imaging a calibration standard sample. It is an image processing apparatus for a goniometer.
(10)本発明はまた、前記校正手段は、前記校正用画像に基づいて前記試料上の前記液滴を撮像した画像における一画素の寸法を校正する画素寸法校正手段を備えることを特徴とする、上記(9)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (10) The present invention is also characterized in that the calibration means includes pixel size calibration means for calibrating the size of one pixel in an image obtained by imaging the droplet on the sample based on the calibration image. The image processing device for contact angle meter according to (9) above.
(11)本発明はまた、前記校正手段は、前記校正用標準試料を上方から撮像した校正用平面画像、および前記校正用標準試料を側方から撮像した校正用側面画像に基づいて、前記試料上の前記液滴を上方から撮像した画像および前記試料上の前記液滴を側方から撮像した画像における位置の対応関係を校正する位置関係校正手段を備えることを特徴とする、上記(9)または(10)に記載の接触角計用画像処理装置である。 (11) In the present invention, the calibration unit may be configured based on a calibration plane image obtained by imaging the calibration standard sample from above and a calibration side image obtained by imaging the calibration standard sample from the side. The above (9), characterized by comprising positional relationship calibration means for calibrating the correspondence between positions in an image obtained by imaging the droplet above from above and an image obtained by imaging the droplet on the sample from the side. Or it is the image processing apparatus for contact angle meters as described in (10).
(12)本発明はまた、前記校正用標準試料は、平板と、前記平板の表面から突出する部分球状の突出部と、から構成されることを特徴とする、上記(9)乃至(11)のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置である。 (12) The present invention is also characterized in that the calibration standard sample is composed of a flat plate and a partial spherical protrusion protruding from the surface of the flat plate. The contact angle meter image processing device according to any one of the above.
(13)本発明はまた、試料上の液滴の接触角を測定する接触角計において前記試料上の液滴を撮像した画像を処理して前記液滴の平面視輪郭形状を導出する方法であって、前記試料上の前記液滴を上方から撮像した液滴平面画像の各画素を、他の画素と比較する比較ステップと、前記比較ステップの比較結果に基づいて前記液滴平面画像の各画素が前記液滴の平面視輪郭形状を示しているか否かを判定する判定ステップと、を有することを特徴とする、液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (13) The present invention also provides a method for deriving the contour shape of the droplet in plan view by processing an image obtained by imaging the droplet on the sample in a contact angle meter that measures the contact angle of the droplet on the sample. A comparison step of comparing each pixel of the droplet plane image obtained by imaging the droplet on the sample from above with another pixel, and each of the droplet plane images based on a comparison result of the comparison step And a determination step of determining whether or not a pixel shows a planar view outline shape of the droplet.
(14)本発明はまた、前記比較ステップにおいて、前記液滴平面画像の各画素を、前記試料上に前記液滴がない状態を上方から撮像した基準平面画像における同一位置の画素と比較することを特徴とする、上記(13)に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (14) In the comparison step, the present invention also compares each pixel of the liquid drop plane image with a pixel at the same position in the reference plane image obtained by imaging the state where the liquid drop is not present on the sample from above. A method for deriving a contour shape of a droplet in plan view as described in (13) above.
(15)本発明はまた、前記比較ステップにおいて、前記液滴平面画像の各画素を、前記液滴平面画像における周囲の画素と比較することを特徴とする、上記(13)に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (15) The liquid droplet according to (13), wherein in the comparison step, each pixel of the liquid droplet planar image is compared with a surrounding pixel in the liquid droplet planar image. This is a method for deriving a contour shape in plan view.
(16)本発明はまた、前記試料上の前記液滴を側方から撮像した液滴幅導出用画像に基づいて前記液滴の幅方向寸法を導出する液滴幅導出ステップと、前記液滴幅導出ステップにおいて導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記比較ステップにおいて比較する画素の範囲を設定する比較範囲設定ステップと、をさらに有することを特徴とする、上記(13)乃至(15)のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (16) The present invention also includes a droplet width deriving step for deriving a width direction dimension of the droplet based on a droplet width deriving image obtained by imaging the droplet on the sample from a side, and the droplet A comparison range setting step for setting a range of pixels to be compared in the comparison step based on the width direction dimension of the droplets derived in the width deriving step. ) Is a method for deriving the outline shape of the droplet in plan view.
(17)本発明はまた、前記判定ステップにおいて、前記比較ステップの比較結果に基づいて、前記液滴平面画像の各画素が前記液滴内において前記液滴の平面視輪郭形状と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定すると共に、前記光輪の形状を拡大することで前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大ステップをさらに有することを特徴とする、上記(13)乃至(15)のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (17) According to the present invention, in the determination step, each pixel of the liquid droplet planar image is generated in a similar shape to the contour shape of the liquid droplet in plan view based on the comparison result of the comparison step. And (13) further comprising an enlarging step for determining whether or not the shape of the halo is indicated and deriving a contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the halo. A method for deriving a contour shape of a liquid droplet in planar view according to any one of (15) to (15).
(18)本発明はまた、前記判定ステップにおいて、前記比較ステップの比較結果に基づいて、前記液滴平面画像の各画素が前記液滴内において前記液滴の平面視輪郭形状と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定すると共に、前記液滴幅導出ステップにおいて導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記光輪の形状を拡大することで、前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大ステップをさらに有することを特徴とする、上記(16)に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (18) According to the present invention, in the determination step, each pixel of the droplet planar image is generated in a similar shape to the contour shape of the droplet in a plan view based on the comparison result of the comparison step. The shape of the halo is magnified based on the size in the width direction of the droplet derived in the droplet width deriving step. The method for deriving a contour shape of a droplet in plan view as described in (16) above, further comprising an enlarging step for deriving a contour shape.
(19)本発明はまた、校正用標準試料を撮像した校正用画像に基づいて前記試料上の前記液滴を撮像した画像における一画素の寸法を校正する画素寸法校正ステップをさらに有することを特徴とする、上記(13)乃至(18)のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (19) The present invention further includes a pixel size calibration step of calibrating the size of one pixel in an image obtained by imaging the droplet on the sample based on a calibration image obtained by imaging the calibration standard sample. The method for deriving the outline shape of the droplet in plan view according to any one of (13) to (18) above.
(20)本発明はまた、前記校正用標準試料を上方から撮像した校正用平面画像、および前記校正用標準試料を側方から撮像した校正用側面画像に基づいて、前記試料上の前記液滴を上方から撮像した画像および前記試料上の前記液滴を側方から撮像した画像における位置の対応関係を校正する位置関係校正ステップをさらに有することを特徴とする、上記(13)乃至(19)のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法である。 (20) The present invention also provides the liquid droplet on the sample based on the calibration plane image obtained by imaging the calibration standard sample from above and the calibration side image obtained by imaging the calibration standard sample from the side. (13) to (19), further comprising a positional relationship calibration step for calibrating a correspondence relationship between positions in an image captured from above and an image captured from the side of the droplet on the sample. A method for deriving a contour shape of a droplet in plan view according to any one of the above.
本発明に係る接触角計によれば、接触角計において液滴の平面視輪郭形状をより高精度に測定することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the contact angle meter according to the present invention, the contact angle meter can have an excellent effect that the contour shape of the liquid droplet in plan view can be measured with higher accuracy.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の実施の形態に係る接触角計について説明する。図1は、本実施形態に係る接触角計1の概略図である。接触角計1は、平板状の個体試料2上に滴下した液体試料の液滴4を撮像して液滴4の接触角および平面視輪郭形状を測定するものである。
First, a contact angle meter according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a contact angle meter 1 according to the present embodiment. The contact angle meter 1 measures the contact angle and plan view contour shape of the
同図に示されるように、接触角計1は、ベース10と、ベース10上に配置されたステージ20と、ステージ20の側方に配置された第1撮像装置30と、ステージ20の上方に配置された第2撮像装置40と、第1撮像装置30の反対側のステージ20の側方に配置された第1照明装置50と、ステージ20と第2撮像装置40の間に配置された第2照明装置60と、第2照明装置60の上方に配置されたディスペンサ70と、コンピュータ100と、を備えて構成されている。
As shown in the figure, the contact angle meter 1 includes a
ベース10は、ステージ20、第1撮像装置30、第2撮像装置40、第1照明装置50、第2照明装置60およびディスペンサ70等を支持する部材である。本実施形態では、これらの装置はブラケット12、14等を介して適宜の位置に配置されている。また、ベース10は、透明な素材から構成されてこれらの装置全体を覆うカバー16を備えており、温度や湿度等の測定雰囲気を一定に保つことができるようになっている。また、ベース10は、ステージ20上面の水平度を維持するために、高さ調整機構を備えた脚部18を備えている。
The
ステージ20は、固体試料2が上面に載置される所謂X−Yステージであり、水平面内の2方向(X、Y方向)に移動して固体試料2の水平方向の位置を調整することができるように構成されている。さらに、本実施形態では、ステージ20は、昇降可能(すなわちZ方向に移動可能)に構成されると共に、載置された固体試料2を垂直方向を軸として回転可能に構成されている。従って、様々な方向から固体試料2上の液滴4を観測することが可能となっている。なお、さらに、ステージ20の上面を所定の角度に傾斜させることが可能となるように構成してもよい。
The
第1撮像装置30は、固体試料2上の液滴4を側方から撮像するものであり、本実施形態では、拡大レンズ系を備えるCCDカメラから構成されている。第1撮像装置30は、コンピュータ100に制御されて固体試料2上の液滴4を拡大して撮像し、画像データをコンピュータ100に送信する。コンピュータ100は、第1撮像装置30から受信した画像データをハードディスク等の所定の記憶手段(図示省略)に記憶して保存する。
The
第2撮像装置40は、固体試料2上の液滴4を上方から撮像するものであり、本実施形態では、テレセントリックレンズを備えるCCDカメラから構成されている。また、本実施形態の第2撮像装置40は、例えばハロゲンランプを光源とする同軸落射照明装置42を備えている。第2撮像装置40は、コンピュータ100に制御されて固体試料2上の液滴4を拡大して撮像し、画像データをコンピュータ100に送信する。コンピュータ100は、受信した画像データをハードディスク等の所定の記憶手段に保存する。
The
第1照明装置50は、第1撮像装置30によって固体試料2上の液滴4を撮像する場合に液滴4を背後から照明するものである。第1照明装置50は、例えばハロゲンランプやLED等の光源を備え、ステージ20上の固体試料2および液滴4に向けて光を放射するように構成されている。
The
第2照明装置60は、円環状の光源を備え、第2撮像装置40によって固体試料2上の液滴4を撮像する場合にやや上方の全周囲から液滴4を照明するものである。従って、本実施形態では、第2撮像装置40によって撮像を行う場合に、同軸落射照明装置42または第2照明装置60のいずれかを使用することができるようになっている。本実施形態では、このように2つの異なる方式の照明装置を適宜に使い分けることにより、固体試料2上の液滴4を上方から撮像する場合に、固体試料2の表面の状態(特に光の反射特性)によらず、液滴4の鮮明な画像を得ることができるようになっている。
The
図2(a)〜(c)は、第2照明装置60の構成を示した概略図である。なお、同図(a)は第2照明装置60の平面図であり、同図(b)および(c)は第2照明装置60の側断面図である。同図(a)に示されるように、第2照明装置60は、円筒状の筐体62の内部に複数のLED64を円周上に配列して構成した光源65を備えて構成されている。筐体62の中央には孔部66が形成されており、第2撮像装置40による撮像は、この孔部66を通して行われる。
2A to 2C are schematic diagrams illustrating the configuration of the
同図(b)に示されるように、光源65を構成するLED64は、上下2段に配置されると共に、内側やや下方に向けられている。そして、LED64の前方(光源65の内側)には、上から下に向けて漸次径が拡大する笠状の拡散板68が配置されており、この拡散板68の内側面が内側に向けて光を放射する光放射面となっている。この拡散板68には、光源65の光を適宜に拡散させるような表面処理が施されている。
As shown in FIG. 2B, the
第2照明装置60は、光源65および拡散板68が第2撮像装置40の光軸Sを中心(軸心)とする位置に配置される。また、第2照明装置60は、第1撮像装置30による撮像に影響しないように、ステージ20上の固体試料2から隙間Hを開けた位置に配置される。従って、光源65が発せられる光は、拡散板68から下方の液滴4に向けて収束する方向に照射される。
In the second illuminating
なお、拡散板68の光軸Sに対する傾斜角度は、特に限定されるものではなく、固体試料2の光の反射特性等に応じて適宜に設定することができる。また、同図(c)に示されるように、拡散板68が光軸Sと平行となるようにしてもよい。すなわち、拡散板68を円筒状に構成し、光放射面となる内側面から内側に向けて光軸Sと直交する方向に光を放射するようにしてもよい。
Note that the inclination angle of the
また、第2照明装置60と固体試料2の間の隙間Hは、特に限定されるものではなく、拡散板68の傾斜角度や、固体試料2および液滴4の状態に応じて適宜に設定することができる。本実施形態では、第2照明装置60を昇降可能に構成しており、液滴4の撮像状態に応じて隙間Hを調節することができるようになっている。また、同図(c)に示すように、第2照明装置60を固体試料2に当接させた状態で第2撮像措置による撮像を行うことも可能となっている。なお、この場合において、第1撮像装置30による撮像を行うときには、第2照明装置60を上方に待避させる。
Further, the gap H between the
図1に戻って、ディスペンサ70は、上方から固体試料2上に液体試料を滴下して液滴4を形成するものである。ディスペンサ70は、コンピュータ100に制御されて管状の針72の先端から所定量の液滴を滴下するように構成されている。また、ディスペンサ70は、コンピュータ100に制御されて昇降し、針72の先端をステージ20上の固体試料に近接離隔させることが可能に構成されている。
Returning to FIG. 1, the
ディスペンサ70は、第1撮像装置30および第2撮像装置40による撮像を行う前に、上方の待避位置から下降して針72の先端を固体試料2上面に近づけ、適量の液体試料を固体試料2上に滴下し、その後上昇して待避位置に戻る。本実施形態では、ディスペンサ70を垂直方向に対して斜めに配置すると共に、針72を途中で曲折させて先端部分が略鉛直方向に沿うようにしている。このようにすることで、針72の先端部分を固体試料2に対して垂直に対向させ、直上から液滴を滴下可能としながらも、第2撮像装置40による撮像を行う場合に、針72からピントを外して画像中に針72が映り込まないようにしている。
Before the imaging by the
なお、ディスペンサ70により滴下される液体試料としては、主に純水が使用されるが、測定の目的によってはアルコール類や油脂類等を使用するようにしてもよいし、ハンダ等の液体金属を使用するようにしてもよい。
As the liquid sample dropped by the
コンピュータ100は、図示は省略するが、CPUと、ROM、RAMおよびハードディスク等の記憶手段と、液晶ディスプレイ等の表示手段と、キーボードおよびマウス等の入力手段と、を備えて構成されている。また、コンピュータ100は、記憶手段にインストールされたプログラムを実行することにより実現される機能構成として制御装置110と、画像処理装置120と、を備えている。
Although not shown, the
制御装置110は、ステージ20、第1撮像装置30、第2撮像装置40、第1照明装置50、第2照明装置60およびディスペンサ70等を制御するものである。そして、画像処理装置120は、第1撮像装置30および第2撮像装置40により撮像した画像を処理するものである。なお、本実施形態では、制御装置110および画像処理装置120をプログラムの実行によって実現しているが、これらの装置を専用の回路から構成するようにしてもよい。
The
図3は、画像処理装置120の主な機能構成を示したブロック図である。同図に示されるように、画像処理装置120は、接触角導出手段130と、形状導出手段140と、校正手段150と、液滴幅導出手段160と、を備えて構成されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the main functional configuration of the
接触角導出手段130は、第1撮像装置30によって固体試料2上の液滴4を側方から撮像した画像(以下、液滴側面画像)について画像処理を行うことにより、接触角を導出するものである。接触角導出手段130は、液滴側面画像の各画素を他の画素と比較する比較手段132と、比較手段132の比較結果に基づいて、液滴側面画像の各画素が液滴4(および固体試料2)の側面視輪郭形状を示すものであるか否かを判定する判定手段134と、を備えている。
The contact
形状導出手段140は、第2撮像装置40によって固体試料2上の液滴4を上方から撮像した画像(以下、液滴平面画像)について画像処理を行うことにより、液滴4の平面視輪郭形状を導出すると共に、導出した平面視輪郭形状を評価するための各種パラメータ等を算出するものである。
The
形状導出手段140は、液滴平面画像の各画素を他の画素と比較する比較手段142と、比較手段142の比較結果に基づいて、液滴平面画像の各画素が液滴の平面視輪郭形状を示すものであるか否かを判定する判定手段144と、液滴平面画像において比較手段142が比較する画素の範囲を設定する比較範囲設定手段146と、備えている。また、形状導出手段140は、液滴平面画像において液滴4の内部に生じた光輪の形状に基づいて平面視輪郭形状を導出する場合(詳細は後述する)に、光輪の形状を拡大して平面視輪郭形状とする拡大手段148を備えている。
The
なお、接触角導出手段130の比較手段132と形状導出手段140の比較手段142は、同一のプログラムにより実現するようにしてもよいし、それぞれ専用のプログラムにより実現するようにしてもよい。この点は、接触角導出手段130の判定手段134と形状導出手段140の判定手段144についても同様である。
The
校正手段150は、事前に画像処理装置120の校正を行うためのものである。校正手段150は、液滴側面画像および液滴平面画像における1画素の寸法を校正(設定)する画素寸法校正手段152と、液滴側面画像および液滴平面画像における位置の対応関係を校正(設定)する位置関係校正手段154と、を備えている。
The
液滴幅導出手段160は、液滴側面画像に基づいて液滴4の幅方向寸法を導出するものである。形状導出手段140の比較範囲設定手段146は、液滴幅導出手段160が導出した液滴4の幅方向寸法に基づいて比較範囲を設定する。なお、液滴幅導出手段160は、本実施形態のように独立して設けてもよいし、接触角導出手段130が備える1機能として設けてもよい。
The droplet
接触角計1は、また、画像処理装置120の校正において使用される校正用標準試料80を備えている。図4(a)〜(c)は、校正用標準試料80を示した概略図である。なお、同図(a)は校正用標準試料80の平面図であり、同図(b)は校正用標準試料80の正面図であり、同図(c)は校正用標準試料80の断面の一部を拡大して示した断面図である。
The contact angle meter 1 also includes a
同図(a)および(b)に示されるように、校正用標準試料80は、固体試料2を模した平板82と、液滴4を模した部分球状の突出部84と、からなり、平板82の表面(上面82a)から球体の少なくとも一部を突出させた形状に構成されている。同図(c)に示されるように、突出部84は、平板82に設けたテーパ状の固定孔86内に球体88を挿入し、上面82aから一部を突出させた状態で固定することにより形成される。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
固定孔86は、円形断面で下面82bから上面82aに向けて漸次内径が縮小するように形成されており、球体88を下面82b側から挿入することにより上面82a側に所定の突出量で固定することができるように形成されている。球体88は、例えば接着剤89により固定孔86に固定される。なお、平板82の下面82b側に固定孔86を塞ぐカバーを設けるようにしてもよい。
The fixing
校正用標準試料80は、突出部84の直径(液滴幅)d、半径r、高さhおよび接触角θが所定の値になるように設定されている。画像処理装置120の校正手段150は、第1撮像装置30によって校正用標準試料80を撮像した画像(以下、校正用側面画像)、および第2撮像装置40によって校正用標準試料80を撮像した画像(以下、校正用平面画像)に基づいて校正を行う。
The
校正用標準試料80を校正する平板82および球体88の材質は、特に限定されるものではないが、第1撮像装置30および第2撮像装置40により撮像した場合にコントラストのはっきりした鮮明な画像を得るためには、表面が平滑で光を反射しやすいステンレス等の金属やガラスであることが好ましい。
The materials of the
次に、接触角計1による接触角および平面視輪郭形状の測定に先だって行われる校正の手順について説明する。 Next, a calibration procedure performed prior to the measurement of the contact angle and the contour shape in plan view by the contact angle meter 1 will be described.
図5は、校正手順の流れを示したフローチャートである。校正手順の最初のステップS101では、ステージ20上に校正用標準試料80を載置する。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the calibration procedure. In the first step S101 of the calibration procedure, the
ステップS102では、第1撮像装置30によってステージ20上の校正用標準試料80を撮像し、校正用側面画像200を取得する(図6(a)参照)。校正用側面画像200は、コンピュータ100に送信され、ハードディスク等の記憶手段に記憶される。ステップS103では、第2撮像装置40によって校正用標準試料80を撮像し、校正用平面画像210を取得する(図6(b)参照)。校正用平面画像210は、校正用側面画像200と同様に、コンピュータ100が備えるハードディスク等の記憶手段に記憶される。
In step S102, the
ステップS104では、後述する測定時の画像処理と同様の手順により、校正用側面画像200および校正用平面画像210について画像処理を行う。
In step S104, image processing is performed on the
図6(a)および(b)は、校正において撮像する画像を示した概略図である。同図(a)に示されるように、校正用側面画像200は、第1照明装置50で背後から照明することにより、平板82および突出部84が暗いシルエットとしてはっきりしたコントラストで映し出された画像となる。従って、校正用側面画像200は、平板82が映し出された暗い領域202と、突出部84が映し出された暗い領域204と、背景の明るい領域206と、から構成されている。
FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams showing images to be captured in calibration. As shown in FIG. 5A, the
また、同図(b)に示されるように、校正用平面画像210は、平板82を背景として突出部84がはっきりしたコントラストで映し出された画像となる。第2撮像装置40による校正用標準試料80の撮像では、第2照明装置60を使用した場合は平板82が暗く、突出部84が明るく映し出され、同軸落射照明装置42を使用した場合は平板82が明るく、突出部84が暗く映し出される。校正においてはいずれの照明装置を使用してもよいが、ここでは同軸落射照明装置42を使用した場合を示している。従って、校正用平面画像210は、平板82が映し出された明るい領域212と、突出部84が映し出された暗い領域214と、から構成されている。
Further, as shown in FIG. 5B, the calibration
校正手順のステップS104では、まず、校正用側面画像200について突出部84の領域204および平板82の領域202の輪郭形状(側面視輪郭形状)を導出する。そして、これに基づき、突出部84の領域204における特徴的な点について、画素数を基準とする画像中の2次元座標(x,y)を求める。ここでは、例えば領域204のx方向の端点である点Aおよび点B、ならびに領域204のy方向の頂点である点T等について座標を求める。
In step S <b> 104 of the calibration procedure, first, the contour shape (contour shape in side view) of the
次に、校正用平面画像210についても同様に、突出部84の領域214の輪郭形状(平面視輪郭形状)を導出し、これに基づいて突出部84の領域212における特徴的な点の画像中の座標(x,y)を求める。ここでは、例えばx方向の端点である点A'および点B'ならびにy方向の端点である点C'および点D'等について座標を求める。
Next, similarly for the calibration
図5に戻って、ステップS105では、ステップS104で求めた各点の座標に基づき、校正用側面画像200および校正用平面画像210における画素寸法の校正を行う。ここでは、まず校正用側面画像200について、予め記憶しておいた校正用標準試料80の突出部84の直径dの値を点Aと点B間のx方向の距離(画素数)で除算する、または突出部84の高さhの値を点Tと点Aもしくは点B間のy方向の距離(画素数)で除算する等の処理により、校正用側面画像200における1画素当りの寸法、すなわち画像中の1画素が例えば何μmを示しているかを算出する。そして、算出した1画素当りの寸法を第1撮像装置30によって撮像した画像における1画素当りの寸法として設定し、所定の記憶手段に記憶する。
Returning to FIG. 5, in step S105, the pixel dimensions in the
次に、校正用平面画像210について、予め記憶しておいた校正用標準試料80の突出部84の直径dの値を、点A'と点B'間のx方向の距離(画素数)または点C'と点D'の間のy方向の距離(画素数)で除算する等の処理により、校正用平面画像210における1画素当りの寸法を算出する。そして、算出した1画素当りの寸法を第2撮像装置40によって撮像した画像における1画素当りの寸法として設定し、所定の記憶手段に記憶する。
Next, for the calibration
ステップS106では、ステップS104で求めた各点の座標に基づき、校正用側面画像200および校正用平面画像210における位置の対応関係を求める。本実施形態では、校正用側面画像200のA点に校正用側面画像210のA'点が対応(同一位置を示している)し、校正用側面画像200のB点に校正用側面画像210のB'点が対応するように、第1撮像装置30および第2撮像装置40の向きが設定されている。
In step S106, the correspondence of the positions in the
従って、ここでは、校正用側面画像200におけるA点の座標と校正用平面画像210におけるA'点の座標の関係、ならびに校正用側面画像200におけるB点の座標と校正用平面画像210におけるB'点の座標の関係から、校正用側面画像200における座標と校正用平面画像210における座標の対応関係を求める。すなわち、同一位置を示している校正用側面画像200の座標と校正用平面画像210の座標の関係式を導出する。そして、第1撮像装置30によって撮像した画像における座標と第2撮像装置40によって撮像した画像における座標の関係式として設定し、所定の記憶手段に記憶する。
Therefore, here, the relationship between the coordinates of the point A in the
ステップS107では、その他の測定値の校正を必要に応じて行う。ここでは、通常の測定と同様に、ステップS104の画像処理に基づいて突出部84の接触角および平面視輪郭形状等の各種パラメータを導出し、校正用標準試料80に設定された実際の値と比較する。そして、この比較結果に基づいて、例えばレンズの歪み等を補正する計数等を設定し、所定の記憶手段に記憶する。
In step S107, other measurement values are calibrated as necessary. Here, similarly to the normal measurement, various parameters such as the contact angle of the
次に、接触角計1による接触角および平面視輪郭形状の測定手順について説明する。 Next, a procedure for measuring a contact angle and a planar outline shape by the contact angle meter 1 will be described.
図7は、測定手順の流れを示したフローチャートである。測定手順の最初のステップS201では、ステージ20上に固体試料2を載置する。このとき、必要に応じてステージ20を操作し、第1撮像装置30および第2撮像装置40によって撮像するための最適な位置に固体試料2を移動させる。また、必要に応じて第1照明装置50および第2照明装置60の光量および位置等を調節する。同軸落射照明42を使用する場合は、必要に応じて同軸落射照明42の光量を調節する。
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the measurement procedure. In the first step S201 of the measurement procedure, the
ステップS202では、第2撮像装置40によって固体試料2上に液滴がない状態を撮像し、基準平面画像を取得する。この基準平面画像は、後述する画像処理において第2撮像装置40によって固体試料2上の液滴4を撮像した液滴平面画像と比較することにより、液滴4が映し出されている領域を抽出するためのものである。基準平面画像の撮像は、固体試料2の表面状態に応じて第2照明装置60または同軸落射照明装置42のいずれかのみを点灯させて行う。撮像した基準平面画像は、コンピュータ100に送信されてハードディスク等の所定の記憶手段に記憶される。
In step S202, the
ステップS203では、ディスペンサ70を操作して液体試料を固体試料2上に滴下し、液滴4を生成する。ステップS204では、第1撮像装置30によって固体試料2上の液滴4を側方から撮像し、液滴側面画像を取得する。液滴側面画像の撮像は、第1照明装置50のみを点灯させて行う。撮像した液滴側面画像は、コンピュータ100に送信されてハードディスク等の所定の記憶手段に記憶される。
In step S203, the liquid sample is dropped onto the
ステップS205では、第2撮像装置40によって固体試料2上の液滴4を上方から撮像し、液滴平面画像を取得する。液滴平面画像の撮像は、基準平面画像の撮像と同じ照明装置(第2照明装置60または同軸落射照明装置42)を使用して行う。撮像した液滴平面画像は、コンピュータ100に送信されてハードディスク等の所定の記憶手段に記憶される。なお、液滴平面画像を液滴側面画像よりも先に撮像するようにしてもよい。
In step S205, the
ステップS206では、規定回数の撮像を行ったか否かを判定する。規定回数の撮像を行っていない場合は、規定回数になるまでステップS204の液滴側面画像の撮像およびステップS205の液滴平面画像の撮像を繰り返す。このとき、撮像ごとにステージ20を回転させ、複数の異なる方向(例えば8箇所)の接触角を測定するようにしてもよい。撮像回数が規定回数に達している場合は、ステップS207に進む。
In step S206, it is determined whether or not the specified number of times of imaging has been performed. If the specified number of times of imaging has not been performed, the imaging of the droplet side image in step S204 and the imaging of the droplet plane image in step S205 are repeated until the specified number of times is reached. At this time, the
ステップS207では、コンピュータ100が備える画像処理装置120により、所定の記憶手段に記憶した液滴側面画像および液滴平面画像について画像処理を行い、液滴4の接触角および平面視輪郭形状を導出する。なお、本実施形態では、所定の記憶手段に記憶した液滴側面画像、液滴平面画像および基準平面画像は、グレースケール画像であるが、カラー画像であってもよい。
In step S207, the
次に、測定手順におけるステップS207の画像処理の手順について説明する。 Next, the image processing procedure in step S207 in the measurement procedure will be described.
図8は、画像処理の手順の流れを示したフローチャートである。画像処理の最初のステップS301では、画像処理装置120の接触角導出手段130により、液滴側面画像に基づいて接触角の導出を行う。接触角の導出の詳細については後述する。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the image processing procedure. In the first step S301 of the image processing, the contact
ステップS302では、画像処理装置120の液滴幅導出手段160により、液滴側面画像に基づいて、液滴4の幅方向(x方向)寸法である液滴幅d、および液滴4の幅方向(x方向)の端点である点Aおよび点Bの座標(図9(b)参照)を導出する。なお、本実施形態では、液滴幅導出手段160は、ステップS304において接触角導出手段130が後述する手順で導出して記憶した液滴幅d、ならびに点Aおよび点Bの座標を取得するようにしている。
In step S302, the droplet
ステップS303では、画像処理装置120の形状導出手段140により、液滴平面画像を基準平面画像と比較することにより、液滴4の平面視輪郭形状を導出する。平面視輪郭形状の導出の詳細については後述する。
In step S303, the
ステップS304では、撮像した全ての液滴側面画像および液滴平面画像についてステップS301〜S303の処理を行ったか否かを判定する。全ての画像について上記処理を行った場合はステップS305に進み、上記処理を行っていない液滴側面画像および液滴平面画像がある場合は、ステップS301に戻って上記処理を繰り返す。 In step S304, it is determined whether or not the processing in steps S301 to S303 has been performed for all captured droplet side images and droplet plane images. If the above process has been performed for all images, the process proceeds to step S305. If there is a droplet side image and a droplet plane image that have not been subjected to the above process, the process returns to step S301 and the above process is repeated.
ステップS305では、ステップS301およびステップS303で導出した各種データをコンピュータ100の表示装置に表示すると共に、ハードディスク等の所定の記憶手段に保存する。また、複数回の測定を行った場合は、各測定について算出した接触角や各種パラメータの平均値、Δ幅、標準偏差等を算出して表示および保存する。
In step S305, the various data derived in steps S301 and S303 are displayed on the display device of the
次に、画像処理におけるステップS301の接触角の導出手順について説明する。 Next, the procedure for deriving the contact angle in step S301 in image processing will be described.
図9(a)および(b)は、接触角導出手段130による接触角θの導出の概要を示した概略図である。同図(a)に示されるように、液滴側面画像300は、第1照明装置50による背後からの照明により、固体試料2が映し出された暗い領域202と、液滴4が映し出された暗い領域204と、背景の明るい領域206と、から構成される画像となっている。
FIGS. 9A and 9B are schematic views showing an outline of the derivation of the contact angle θ by the contact angle deriving means 130. FIG. As shown in FIG. 6A, the liquid
接触角の導出では、まず、液滴4の領域304および固体試料2の領域302の輪郭形状(側面視輪郭形状)308を導出する。この側面視輪郭形状308の導出では、液滴側面画像300において互いに隣接する画素P同士を順に比較していくことにより、側面視輪郭形状308を示す画素Poを探索して抽出する。そして抽出した画素Poを繋ぐことにより側面視輪郭形状308を導出する。
In deriving the contact angle, first, the contour shape (side view contour shape) 308 of the
具体的には、例えば背景の領域306内の任意の開始点から、所定の方向に向けて順番に隣接する2つの画素Pの階調の値の差分を、比較手段132によって算出していく。そして、判定手段134により、比較手段132が算出した差分の値が予め設定した閾値未満である場合は、比較した画素Pはいずれも背景の領域306内にあると判定し、差分の値が閾値以上である場合は、比較した一方の画素Pは液滴4の領域304内(または固体試料2の領域302内)にあると判定する。すなわち、判定手段134は、差分の値が閾値以上である場合に、比較した一方の画素Pが側面視輪郭形状308を示す画素Poであると判定する。
Specifically, for example, from the arbitrary start point in the
開始点の位置をずらしながら上記手順を繰り返していくことにより、画素Poを複数抽出することができる。このとき、背景の領域306との境界の近傍の画素Pのみを、画素Poとして抽出するようにしてもよいし、液滴4の領域304および固体試料2の領域302内の全ての画素Pを、画素Poとして抽出するようにしてもよい。このようにして、抽出した複数の画素Poを繋ぐことで、側面視輪郭形状308を導出することができる。
A plurality of pixels Po can be extracted by repeating the above procedure while shifting the position of the start point. At this time, only the pixel P near the boundary with the
なお、側面視輪郭形状308を示す画素Poを最初に抽出した後は、この画素Poを新たな開始点として周囲の画素Pを順番に比較していき、階調の差分が閾値未満である場合に比較した画素Pが新たな画素Poであると判定するようにしてもよい。すなわち、最初に側面視輪郭形状308を示す画素Poを抽出した後は、これと同等の階調の画素Pを画素Poとして抽出していくようにしてもよい。
In addition, after the pixel Po showing the side
また、初めから液滴4の領域204内または固体試料2の領域302内の任意の点を比較の開始点としてもよい。また、単独の画素P同士を比較するのではなく、複数の画素Pからなる領域同士を比較するようにしてもよい。
Further, any point in the
側面視輪郭形状308を導出した後、接触角導出手段130は、同図(b)に示されるように、側面視輪郭形状308に基づいて、x方向の端点である点Aおよび点B、ならびにy方向の頂点である点Tの座標を求める。そして、点Aおよび点Bのx座標の差から液滴4の直径(液滴幅)d、半径rを算出し、点Tと点Aまたは点Bのy座標の差から液滴4の高さhを算出する。本実施形態では、事前の校正によって1画素当りの寸法が設定されているため、液滴4の直径(液滴幅)d、半径rおよび高さhは、実際の値を求めることができる。
After deriving the side
接触角θは、既知の手法、例えばθ/2法によって算出することができる。具体的には、液滴4の半径rと高さhの値から、数式θ=2・φ=2・arctan(h/r)を用いて接触角θを求めることができる。なお、その他の既知の手法である接線法やカーブフィッティング法等を用いて、より詳細に接触角θを求めるようにしてもよい。
The contact angle θ can be calculated by a known method, for example, the θ / 2 method. Specifically, the contact angle θ can be obtained from the value of the radius r and the height h of the
図10は、接触角θの導出手順の流れを示したフローチャートである。接触角θの導出の最初のステップS401では、比較する2つの画素Pを選択する。ステップS402では、比較手段132により、選択した2つの画素Pの階調の差分を求めて比較する。ステップS403では、判定手段134により、ステップS402で求めた差分の値と閾値に基づき、比較した2つの画素Pの一方が側面視輪郭形状308を示す画素Poであるか否かを判定し、側面視輪郭形状308を示すと判定した場合は画素Poを抽出する。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the procedure for deriving the contact angle θ. In the first step S401 for deriving the contact angle θ, two pixels P to be compared are selected. In step S <b> 402, the
ステップS406では、抽出した画素Poにより側面視輪郭形状308を導出可能であるか否かを判定する。側面視輪郭形状308を導出可能である場合はステップS405に進み、導出不可能である場合はステップS401に戻って、画素Poをさらに探索する。
In step S406, it is determined whether or not the side
ステップS405では、抽出した画素Poを繋げて側面視輪郭形状308を導出する。ステップS406では、導出した側面視輪郭形状308に基づき、接触角θを算出する。
In step S405, the extracted pixel Po is connected to derive the side
次に画像処理におけるステップS303の平面視輪郭形状の導出手順について説明する。 Next, the procedure for deriving the contour shape in plan view in step S303 in the image processing will be described.
図11は、形状導出手段140による平面視輪郭形状408の導出の概要を示した概略図である。なお、同図では、光を反射しにくい固体試料2上の液滴4を、第2照明装置60を使用して撮像した場合の液滴平面画像400および基準平面画像500の例を示している。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an outline of derivation of the planar
この場合、液滴平面画像400は、固体試料2が映し出されたやや暗い領域402と、液滴4が映し出された暗い領域404と、から構成される。また、液滴平面画像400には、条件によって液滴4の領域404の周囲にやや明るい領域405や、液滴4の領域404内部に生じた光輪が映し出されたやや明るい領域406が発生する。基準平面画像500は、固体試料2が映し出されたやや暗い領域502のみから構成される。
In this case, the liquid droplet
光を反射しにくい固体試料2の場合、第2照明装置60および同軸落射照明装置42のいずれを使用しても、コントラストのはっきりした画像が得られない場合がある。このような場合には、液滴平面画像400と基準平面画像500を比較することによって液滴4の平面視輪郭形状408を導出する手法が有効となる。
In the case of the
平面視輪郭形状408の導出では、まず比較範囲設定手段146により、画素Pを比較する比較範囲407、507を設定し、液滴平面画像400および基準平面画像500からそれぞれ抽出する。この比較範囲407、507は、液滴幅導出手段160が導出した液滴幅dを所定の拡大率で拡大した大きさに設定される。また、比較範囲407、507は、液滴幅導出手段160が導出した液滴側面画像300の点Aおよび点Bに対応する点である点A'および点B'の座標に基づき、液滴4の領域404を含む位置に設定される。
In derivation of the planar
次に、比較手段142により、比較範囲407の画素Pを、同一位置の比較範囲507の画素Pと順番に比較していく。具体的には、比較範囲407の画素Pと同一位置の比較範囲507の画素Pとについて、階調の値の差分を比較手段142によって算出する。そして、判定手段144により、比較手段142が算出した差分の値が予め設定した閾値未満である場合は、比較した比較範囲407の画素Pは液滴4の領域404以外にあると判定し、差分の値が閾値以上である場合は、比較範囲407の画素Pは液滴4の領域404内にあると判定する。すなわち、判定手段134は、差分の値が閾値以上である場合に、比較範囲407の画素Pが平面視輪郭形状408を示す画素Poであると判定する。
Next, the
ここで、閾値の値を適宜に設定することにより、または比較範囲407の画素Pが比較範囲507の画素Pよりも暗い場合にのみ比較範囲407の画素Pが画素Poであると判定することにより、液滴4の領域404と周囲の領域405および光輪の領域406を区別することができる。
Here, by appropriately setting the threshold value, or by determining that the pixel P in the
上記手順を比較範囲407、507の全ての画素について行うことにより、比較範囲407において液滴4の領域404内にあり、平面視輪郭形状408を示す画素Poを抽出することができる。そして、これに基づいて液滴4の平面視輪郭形状408を導出することができる。
By performing the above procedure for all the pixels in the comparison ranges 407 and 507, it is possible to extract the pixel Po that is in the
なお、液滴4内に生じた光輪の形状は、液滴4の平面視輪郭形状408と相似形となっている。従って、上記手順と同様の手順により、光輪の領域406内にあって光輪の形状を示す画素Poを比較範囲407から抽出するようにしてもよい。この場合には、拡大手段148により、液滴幅導出手段160で導出した液滴幅dと光輪の領域406の幅方向(x方向)寸法dsの比率に基づく拡大率で光輪の領域406の形状を拡大することにより、液滴4の平面視輪郭形状408を導出する。液滴4の輪郭部分がぼやけている場合には、この手法が有効となる。
The shape of the halo produced in the
図12は、平面視輪郭形状408の導出手順の流れを示したフローチャートである。平面視輪郭形状408の導出の最初のステップS501では、比較範囲設定手段146により、比較範囲407、507を設定し、液滴平面画像400および基準平面画像500からそれぞれ抽出する。ステップS502では、比較する同一位置の画素Pを比較範囲407、507から選択する。
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of a procedure for deriving the planar
ステップS503では、比較手段142により、選択した比較範囲407の画素Pおよび比較範囲507の画素Pの階調の差分を求めて比較する。ステップS504では、判定手段144により、ステップS503で求めた差分の値と閾値に基づき、比較した比較範囲407の画素Pが平面視輪郭形状408を示す画素Poであるか否かを判定し、平面視輪郭形状408を示すと判定した場合は画素Poを抽出する。液滴4内に生じた光輪に基づいて平面視輪郭形状408を導出する場合は、比較した比較範囲407の画素Pが光輪の形状を示す画素Poであるか否かを判定し、光輪の形状を示すと判定した場合は画素Poを抽出する。
In step S503, the
ステップS505では、比較範囲407、507の全画素を比較したか否かを判定する。全画素を比較した場合はステップS506に進み、全画素を比較していない場合はステップS502に戻って次の画素Pを比較および判定する。 In step S505, it is determined whether or not all the pixels in the comparison ranges 407 and 507 have been compared. If all the pixels are compared, the process proceeds to step S506. If all the pixels are not compared, the process returns to step S502 to compare and determine the next pixel P.
ステップS506では、抽出した画素Poに基づき、平面視輪郭形状408を導出する。液滴4内に生じた光輪に基づいて平面視輪郭形状408を求める場合は、拡大手段148により、光輪の領域406の形状を拡大して平面視輪郭形状408を導出する。
In step S506, a planar
ステップS507では、平面視輪郭形状408に関する各種パラメータを算出する。本実施形態では、例えば真円度(=(最大半径−最小半径)/平均半径)、アスペクト比(=最大直径/最小直径)、配向性(=y軸に対する最大直径の傾き角度)等を平面視輪郭形状408を評価するパラメータとして算出する。
In step S507, various parameters related to the planar
なお、図9(a)で説明した側面視輪郭形状308の導出と同様の手順を用いることにより、基準平面画像500を使用せずに液滴平面画像400のみから液滴4の平面視輪郭形状408を導出することもできる。
In addition, by using the same procedure as the derivation of the side
図13は、液滴平面画像400のみから平面視輪郭形状408を導出する場合を示した概略図である。なお、同図では、光を反射しやすい固体試料上の液滴4を、第2照明装置60を使用して撮像した場合の液滴平面画像400の例を示している。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a case where a planar
この場合、液滴平面画像400は、固体試料2が映し出された暗い領域402と、液滴4が映し出された明るい領域404と、から構成されるコントラストのはっきりした画像となる。また、液滴平面画像400には、条件によって液滴4の領域404の内部に暗い領域409が発生する。
In this case, the
光を反射しやすい固体試料2の場合、第2照明装置60および同軸落射照明装置42のいずれかを使用することにより、コントラストのはっきりした画像が得られる。このような場合には、側面視輪郭形状308の導出と同じ手順により液滴4の平面視輪郭形状408を導出することができる。
In the case of the
この例の平面視輪郭形状408の導出では、先述の手順と同様に、まず比較範囲設定手段146により、液滴幅dならびに点A'および点B'の座標に基づいて比較範囲407を設定し、液滴平面形状400から抽出する。なお、液滴側面画像300を撮像していない場合には、比較範囲407を設定しなくてもよい。
In the derivation of the planar
次に、比較手段142により比較範囲407において互いに隣接する画素P同士を順に比較すると共に、判定手段144により比較した画素Pの一方が平面視輪郭形状408を示す画素Poであるか否かを判定することで画素Poを探索する。
Next, the
具体的には、側面視輪郭形状308の導出と同様に、例えば固体試料2の領域402内の任意の開始点から、所定の方向に向けて順番に隣接する2つの画素Pの階調の値の差分を、比較手段142によって算出していく。そして、判定手段144により、比較手段142が算出した差分の値が予め設定した閾値未満である場合は、比較した画素Pはいずれも固体試料2の領域402内にあると判定し、差分の値が閾値以上である場合は、比較した一方の画素Pは液滴4の領域404内にある画素Poと判定する。そして、このようにして抽出した複数の画素Poを繋ぐことにより、平面視輪郭形状408を導出する。
Specifically, similarly to the derivation of the side
なお、初めに点A'または点B'の座標から、平面視輪郭形状408を示す画素Po1を求め、この画素Po1と同等の階調の画素Pを比較手段142および判定手段144によって探索し、画素Poとして抽出するようにしてもよい。また、液滴4の領域404内の領域409の平面視輪郭形状を導出し、光輪の場合と同様に、拡大手段148によって領域409の平面視輪郭形状を拡大することで、液滴4の平面視輪郭形状408を導出するようにしてもよい。
First, from the coordinates of the point A ′ or the point B ′, a pixel Po1 indicating the planar
図14は、液滴平面画像400のみから平面視輪郭形状408を導出する場合の手順の流れを示したフローチャートである。最初のステップS601では、比較範囲設定手段146により、比較範囲407を設定し、液滴平面画像400から抽出する。なお、比較範囲407は、必要に応じて設定すればよい。ステップS602では、比較範囲407から比較する2つの画素Pを選択する。
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the procedure in the case of deriving the planar
ステップS603では、比較手段142により、選択した2つの画素Pの階調の差分を求めて比較する。ステップS604では、判定手段134により、ステップS603で求めた差分の値と閾値に基づき、比較した2つの画素Pの一方が平面視輪郭形状408を示す画素Poであるか否かを判定し、平面視輪郭形状408を示すと判定した場合は画素Poを抽出する。液滴4の領域404内の領域409に基づいて平面視輪郭形状408を導出する場合は、比較した2つの画素Pの一方が領域409の輪郭形状を示す画素Poであるか否かを判定し、領域409の輪郭形状を示すと判定した場合は画素Poを抽出する。
In step S603, the
ステップS605では、抽出した画素Poにより平面視輪郭形状408を導出可能であるかを判定する。領域409に基づいて平面視輪郭形状408を導出する場合は、領域409の輪郭形状を導出可能であるか否かを判定する。平面視輪郭形状408(領域409の輪郭形状)を導出可能である場合はステップS606に進み、導出不可能である場合はステップS602に戻って、画素Poをさらに探索する。
In step S605, it is determined whether or not the planar
ステップS606では、抽出した画素Poに基づき、平面視輪郭形状408を導出する。領域409に基づいて平面視輪郭形状408を求める場合は、拡大手段148により、領域409の形状を拡大して平面視輪郭形状408を導出する。
In step S606, a planar
なお、本実施形態では、第2照明装置60または同軸落射照明装置42のいずれかを使用して第2撮像装置40による撮像を行うが、これらの代わりに第1照明装置30を使用して第2撮像装置40による撮像を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, either the
図15(a)および(b)は、第1照明装置50を使用して第2撮像装置40による撮像を行う場合の例を示した図である。同図(a)に示す例では、第1照明装置50による照明で固体試料2上の液滴4を部分的に白く光らせ、これを第2撮像装置40により上方から撮像する。これにより、液滴4の平面視輪郭形状408の一部を導出することができる。従って、ステージ20を操作して固体試料2および液滴4を回転させながら複数回の撮像を行い、複数の液滴平面画像400から導出した部分的な平面視輪郭形状408を組み合わせることで、液滴4の全体的な平面視輪郭形状408を導出することができる。
FIGS. 15A and 15B are diagrams illustrating an example in which imaging is performed by the
また、ステージ20を回転させるのではなく、同図(b)に示されるように、ステージ20の周囲に複数の第1照明装置50を配置して照明することにより、液滴4を全体的に白く光らせるようにしてもよい。この場合、1回の撮像で液滴4の全体的な平面視輪郭形状を導出することができる。なお、この場合において第1撮像装置30による撮像を行う場合には、いずれかの第1照明装置50を撮像に影響しない位置に退避させるようにすればよい。
Further, instead of rotating the
固体試料2および液滴4の状態によっては、このように第1照明装置50を使用して第2撮像装置40による撮像を行う方が、より鮮明な画像を得ることができる場合がある。
Depending on the state of the
また、本実施形態では、液滴平面画像400から画像処理装置120によって固体試料2上の液滴4の平面視輪郭形状408を導出するが、平面視輪郭形状408の導出と共に、液滴平面画像400からその他の情報を取得するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the planar
例えば、固体試料2が紙等である場合に、液滴4から固体試料2に液体試料がにじみ出た部分の面積を導出するようにしてもよい。この場合、液体試料がにじみ出た部分の面積は、平面視輪郭形状408の導出と同様の手順で求めることができる。そして、にじみ出た部分の面積と共に液滴4の面積を導出し、例えばにじみ度(=(にじみ出た部分の面積+液滴面積)/液滴面積)というパラメータを算出することで、さらに多角的な観点から固体表面の性状を評価することが可能となる。
For example, when the
また、本実施形態では、複数のLED64から光源65を構成した例を示したが、例えば蛍光灯や有機EL等、その他の照明機器から光源65を構成するようにしてもよい。また、本実施形態では、LED64の前方に拡散板68を備えた例を示したが、拡散板68を備えないようにしてもよいし、拡散板68の代わりに通常の透明板等を光放射面とするようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the
以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置120は、試料(固体試料)2上の液滴4の接触角θを測定する接触角計において試料2上の液滴4を撮像した画像を処理する画像処理装置であって、試料2上の液滴4を上方から撮像した液滴平面画像400に基づいて液滴4の平面視輪郭形状408を導出する形状導出手段140を備えている。
As described above, the
このため、接触角θと共に液滴4の平面視輪郭形状408をより高精度に測定することができる。また、平面視輪郭形状408について真円度やアスペクト比、配向性等の各種パラメータを容易に求めることが可能となるため、固体表面の性状をより多角的に評価することができる。
For this reason, the planar
なお、本実施形態では、固体試料2上の液滴4を側方から撮像する第1撮像装置30を備える接触角計1の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第2撮像40のみを備え、固体試料2上の液滴4を上方から撮像した画像と液滴の体積とから接触角θを算出する接触角計にも、本発明を適用することができる。
In the present embodiment, an example of the contact angle meter 1 including the
また、画像処理装置120は、試料2上の液滴4を側方から撮像した液滴側面画像300に基づいて液滴4の接触角θを導出する接触角導出手段130をさらに備えている。このため、より簡便且つ高精度に接触角θおよび液滴4の平面視輪郭形状408を測定することができる。
The
また、形状導出手段140は、液滴平面画像400の各画素Pを他の画素Pと比較する比較手段142と、比較手段142の比較結果に基づいて液滴平面画像400の各画素Pが液滴4の平面視輪郭形状408を示しているか否かを判定する判定手段144と、を備えている。
In addition, the
このため、液滴平面画像400から液滴4の平面視輪郭形状408を高精度に導出することができる。なお、本実施形態では、グレースケール画像を使用することから、比較手段132、142によって画素Pの階調の値の差分を求めるようにしているが、カラー画像を使用すると共に、比較手段132、142によって例えば色度、明度または彩度等の差分を単独または複合的に求めるようにしてもよい。
For this reason, the planar
また、比較手段142は、液滴平面画像400の各画素Pを、試料2上に液滴4がない状態を上方から撮像した基準平面画像500における同一位置の画素Pと比較する。このため、コントラストのはっきりした液滴平面画像400を得ることが困難である場合にも、液滴4の平面視輪郭形状408を高精度に導出することができる。
Further, the
また、比較手段142は、液滴平面画像400の各画素Pを、液滴平面画像400における周囲の画素Pと比較することもできる。このため、液滴平面画像400がコントラストのはっきりした画像である場合には、液滴平面画像400のみから液滴4の平面視輪郭形状408を導出することが可能となる。これにより、画像処理装置120の処理負荷を低減すると共に、接触角θおよび平面視輪郭形状408の測定を高速化することができる。
The
また、画像処理装置120は、試料2上の液滴4を側方から撮像した液滴幅導出用画像(本実施形態では、液滴側面画像300と兼用)に基づいて液滴4の幅方向寸法(液滴幅)dを導出する液滴幅導出手段160をさらに備え、形状導出手段140は、液滴幅導出手段160が導出した液滴4の幅方向寸法dに基づいて比較手段142が比較する画素Pの範囲を設定する比較範囲設定手段146をさらに備えている。
In addition, the
このような構成とすることで、画素Pを比較する範囲を限定することができるため、画像処理装置120の処理負荷を低減すると共に、接触角θおよび平面視輪郭形状408の測定を高速化することができる。なお、本実施形態では、液滴側面画像300を液滴幅導出用画像と兼用した例を示したが、液滴側面画像300とは別に液滴幅導出用画像を撮像するようにしてもよい。
With such a configuration, the range in which the pixels P are compared can be limited, so that the processing load on the
また、判定手段144は、比較手段142の比較結果に基づいて、液滴平面画像400の各画素Pが液滴4内において液滴4の平面視輪郭形状408と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定し、形状導出手段140は、光輪の形状を拡大することで液滴4の平面視輪郭形状408を導出する拡大手段148をさらに備えるようにすることもできる。
In addition, the determination unit 144 is based on the comparison result of the
さらに、判定手段144は、比較手段142の比較結果に基づいて、液滴平面画像400の各画素Pが液滴4内において液滴4の平面視輪郭形状408と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定し、形状導出手段140は、液滴幅導出手段160が導出した液滴4の幅方向寸法dに基づいて光輪の形状を拡大することで、液滴4の平面視輪郭形状408を導出する拡大手段148をさらに備えるようにすることもできる。
Further, the determination unit 144 is based on the comparison result of the
このような構成とすることで、液滴平面画像400が不鮮明であっても、液滴4の平面視輪郭形状を高精度に導出することができる場合がある。
By adopting such a configuration, even when the liquid droplet
また、画像処理装置120は、校正用標準試料80を撮像した校正用画像(校正用側面画像200、校正用平面画像210)に基づいて校正を行う校正手段150をさらに備えている。
The
このような構成とすることで、画像処理装置120を容易に校正することができるため、より高精度な測定を行うことが可能となる。
With such a configuration, the
また、校正手段150は、校正用画像(校正用側面画像200、校正用平面画像210)に基づいて試料2上の液滴4を撮像した画像における1画素の寸法を校正する画素寸法校正手段152を備えている。
Further, the
このような構成とすることで、接触角θおよび液滴4の平面視輪郭形状408の測定において、容易に実際の寸法を求めることが可能となり、固体表面の性状についてより多角的な評価を行うことができる。
With such a configuration, the actual dimensions can be easily obtained in the measurement of the contact angle θ and the
また、校正手段150は、校正用標準試料80を上方から撮像した校正用平面画像210、および校正用標準試料80を側方から撮像した校正用側面画像200に基づいて、試料2上の液滴4を上方から撮像した画像および試料2上の液滴4を側方から撮像した画像における位置の対応関係を校正する位置関係校正手段154を備えている。
Further, the calibration means 150 is configured to drop droplets on the
このため、第1撮像装置30によって撮像した画像と第2撮像装置40によって撮像した画像を連携させて効率的に画像処理を行うことが可能であり、測定を高速化することができる。
For this reason, it is possible to efficiently perform image processing by linking the image captured by the
また、校正用標準試料80は、平板82と、平板82の表面から突出する部分球状の突出部84と、から構成されている。このため、1つの校正用標準試料80で、第1撮像装置30および第2撮像装置40による撮像の両方を同時に校正することができる。
The
また、校正用標準試料80は、平板82に円形断面且つテーパ状の貫通孔(固定孔)86が形成されており、貫通孔(固定孔)86の小径側の開口から一部を突出させた状態で球体88が固定されることで突出部84が形成されている。このような構成とすることで、少ないコストで高精度に校正用標準試料80を作成することができる。
Further, the
また、本実施形態に係る液滴の平面視輪郭形状導出方法は、試料(固体試料)2上の液滴4の接触角θを測定する接触角計1において試料2上の液滴4を撮像した画像を処理して液滴4の平面視輪郭形状408を導出する方法であって、試料2上の液滴4を上方から撮像した液滴平面画像400の各画素Pを、他の画素とP比較する比較ステップS503と、比較ステップS503の比較結果に基づいて液滴平面画像400の各画素Pが液滴4の平面視輪郭形状408を示しているか否かを判定する判定ステップS504と、を有している。
In addition, in the method for deriving the contour shape of the droplet in plan view according to the present embodiment, the
このため、液滴平面画像400から液滴4の平面視輪郭形状408を高精度に導出することができる。
For this reason, the planar
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、比較ステップS503において、液滴平面画像400の各画素Pを、試料2上に液滴4がない状態を上方から撮像した基準平面画像500における同一位置の画素Pと比較する。
In addition, in the planar view contour derivation method according to the present embodiment, in the comparison step S503, each pixel P of the
このため、コントラストのはっきりした液滴平面画像400を得ることが困難である場合にも、液滴4の平面視輪郭形状408を高精度に導出することができる。
For this reason, even when it is difficult to obtain the liquid droplet
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、比較ステップS503において、液滴平面画像400の各画素Pを、液滴平面画像400における周囲の画素Pと比較するようにすることもできる。
In addition, in the planar view contour derivation method of the present embodiment, each pixel P of the
このため、液滴平面画像400がコントラストのはっきりした画像である場合には、液滴平面画像400のみから液滴4の平面視輪郭形状408を導出することが可能となる。これにより、画像処理装置120の処理負荷を低減すると共に、接触角θおよび平面視輪郭形状408の測定を高速化することができる。
For this reason, when the
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、試料2上の液滴4を側方から撮像した液滴幅導出用画像(本実施形態では、液滴側面画像300と兼用)に基づいて液滴4の幅方向寸法(液滴幅)dを導出する液滴幅導出ステップS302と、液滴幅導出ステップS302において導出した液滴4の幅方向寸法dに基づいて比較ステップS503において比較する画素Pの範囲を設定する比較範囲設定ステップS501と、をさらに有している。
Further, the planar view contour derivation method of the present embodiment is based on a droplet width derivation image obtained by imaging the
このような構成とすることで、画素Pを比較する範囲を限定することができるため、画像処理装置120の処理負荷を低減すると共に、接触角θおよび平面視輪郭形状408の測定を高速化することができる。
With such a configuration, the range in which the pixels P are compared can be limited, so that the processing load on the
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、判定ステップS504において、比較ステップS503の比較結果に基づいて、液滴平面画像400の各画素Pが液滴4内において液滴4の平面視輪郭形状408と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定すると共に、光輪の形状を拡大することで液滴4の平面視輪郭形状408を導出する拡大ステップS506をさらに有するようにすることもできる。
Further, in the planar view contour shape deriving method of the present embodiment, in the determination step S504, each pixel P of the liquid droplet
さらに、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、判定ステップS504において、比較ステップS503の比較結果に基づいて、液滴平面画像400の各画素Pが液滴4内において液滴4の平面視輪郭形状408と相似形に生じた光輪の形状を示しているか否かを判定すると共に、液滴幅導出ステップS302において導出した液滴4の幅方向寸法dに基づいて光輪の形状を拡大することで、液滴4の平面視輪郭形状408を導出する拡大ステップS506をさらに有するようにすることもできる。
Furthermore, in the plan view contour derivation method of the present embodiment, in the determination step S504, each pixel P of the
このような構成とすることで、液滴平面画像400が不鮮明であっても、液滴4の平面視輪郭形状を高精度に導出することができる場合がある。
By adopting such a configuration, even when the liquid droplet
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、校正用標準試料80を撮像した校正用画像(校正用側面画像200、校正用平面画像210)に基づいて試料2上の液滴4を撮像した画像における1画素の寸法を校正する画素寸法校正ステップS105をさらに有している。
Further, in the planar view contour derivation method of the present embodiment, the
このような構成とすることで、接触角θおよび液滴4の平面視輪郭形状408の測定において、容易に実際の寸法を求めることが可能となり、固体表面の性状についてより多角的な評価を行うことができる。
With such a configuration, the actual dimensions can be easily obtained in the measurement of the contact angle θ and the
また、本実施形態の平面視輪郭形状導出方法は、校正用標準試料80を上方から撮像した校正用平面画像210、および校正用標準試料80を側方から撮像した校正用側面画像200に基づいて、試料2上の液滴4を上方から撮像した画像および試料2上の液滴4を側方から撮像した画像における位置の対応関係を校正する位置関係校正ステップS106をさらに有している。
Further, the planar view contour derivation method of the present embodiment is based on the
このため、第1撮像装置30によって撮像した画像と第2撮像装置40によって撮像した画像を連携させて効率的に画像処理を行うことが可能であり、測定を高速化することができる。
For this reason, it is possible to efficiently perform image processing by linking the image captured by the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の接触角計用画像処理装置および液滴の平面視輪郭形状導出方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the image processing device for contact angle meter and the method for deriving the contour shape of the droplet in plan view of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited thereto. Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の接触角計用画像処理装置および液滴の平面視輪郭形状導出方法は、固体の表面性状の測定および評価の分野で利用することができる。 The image processing apparatus for contact angle meter and the method for deriving the outline shape of a droplet in plan view according to the present invention can be used in the field of measurement and evaluation of surface properties of solids.
2 固体試料
4 液滴
80 校正用標準試料
82 平板
84 突出部
120 画像処理装置
130 接触角導出手段
140 形状導出手段
142 比較手段
144 判定手段
146 比較範囲設定手段
148 拡大手段
150 校正手段
152 画素寸法校正手段
154 位置関係校正手段
160 液滴幅導出手段
200 校正用側面画像
210 校正用平面画像
300 液滴側面画像
400 液滴平面画像
500 基準平面画像
408 液滴の平面視輪郭形状
d 液滴幅
H 第2照明装置と固体試料表面の隙間
P 画素
S 第2撮像装置の光軸
θ 接触角
2
Claims (20)
前記試料上の前記液滴を上方から撮像した液滴平面画像に基づいて前記液滴の平面視輪郭形状を導出する形状導出手段を備えることを特徴とする、
接触角計用画像処理装置。 An image processing apparatus for processing an image obtained by imaging a droplet on the sample in a contact angle meter for measuring a contact angle of the droplet on the sample,
Characterized by comprising shape deriving means for deriving a planar view outline shape of the droplet based on a droplet plane image obtained by imaging the droplet on the sample from above,
Image processing device for contact angle meter.
請求項1に記載の接触角計用画像処理装置。 It further comprises contact angle deriving means for deriving the contact angle of the droplet based on a droplet side image obtained by imaging the droplet on the sample from the side,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 1.
請求項1または2に記載の接触角計用画像処理装置。 The shape deriving unit includes: a comparing unit that compares each pixel of the droplet plane image with another pixel; and each pixel of the droplet plane image is a plan view outline of the droplet based on a comparison result of the comparing unit. Determining means for determining whether or not the shape is shown,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の接触角計用画像処理装置。 The comparing means compares each pixel of the liquid drop planar image with a pixel at the same position in a reference flat image obtained by imaging a state where the liquid droplet is not present on the sample from above.
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 3.
請求項3に記載の接触角計用画像処理装置。 The comparing means compares each pixel of the droplet plane image with surrounding pixels in the droplet plane image,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 3.
前記形状導出手段は、前記液滴幅導出手段が導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記比較手段が比較する画素の範囲を設定する比較範囲設定手段をさらに備えることを特徴とする、
請求項3乃至5のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置。 A droplet width deriving unit for deriving a width direction dimension of the droplet based on a droplet width deriving image obtained by imaging the droplet on the sample from a side;
The shape deriving unit further includes a comparison range setting unit that sets a range of pixels to be compared by the comparison unit based on a width-direction dimension of the droplet derived by the droplet width deriving unit.
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 3.
前記形状導出手段は、前記光輪の形状を拡大することで前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大手段をさらに備えることを特徴とする、
請求項3乃至5のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置。 Whether the determination means indicates, based on the comparison result of the comparison means, each pixel of the liquid drop planar image indicates the shape of the halo that is similar to the outline shape of the liquid drop in plan view in the liquid drop Determine whether or not
The shape deriving means further comprises an enlarging means for deriving the contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the halo.
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 3.
前記形状導出手段は、前記液滴幅導出手段が導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記光輪の形状を拡大することで、前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大手段をさらに備えることを特徴とする、
請求項6に記載の接触角計用画像処理装置。 Whether the determination means indicates, based on the comparison result of the comparison means, each pixel of the liquid drop planar image indicates the shape of the halo that is similar to the outline shape of the liquid drop in plan view in the liquid drop Determine whether or not
The shape deriving unit further includes an enlarging unit for deriving the contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the optical ring based on the width direction dimension of the droplet derived by the droplet width deriving unit. Characterized by comprising,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 6.
請求項1乃至8のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置。 It further comprises calibration means for performing calibration based on a calibration image obtained by imaging a calibration standard sample,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 1.
請求項9に記載の接触角計用画像処理装置。 The calibration means includes pixel size calibration means for calibrating the size of one pixel in an image obtained by imaging the droplet on the sample based on the calibration image.
The image processing device for a contact angle meter according to claim 9.
請求項9または10に記載の接触角計用画像処理装置。 The calibration means is configured to detect the liquid droplets on the sample from above based on a calibration plane image obtained by imaging the calibration standard sample from above and a calibration side image obtained by imaging the calibration standard sample from the side. It is characterized by comprising positional relationship calibration means for calibrating the correspondence between the positions in the captured image and the image captured from the side of the droplet on the sample,
The image processing device for a contact angle meter according to claim 9 or 10.
請求項9乃至11のいずれかに記載の接触角計用画像処理装置。 The calibration standard sample is composed of a flat plate and a partial spherical protruding portion protruding from the surface of the flat plate,
The image processing apparatus for a contact angle meter according to claim 9.
前記試料上の前記液滴を上方から撮像した液滴平面画像の各画素を、他の画素と比較する比較ステップと、
前記比較ステップの比較結果に基づいて前記液滴平面画像の各画素が前記液滴の平面視輪郭形状を示しているか否かを判定する判定ステップと、を有することを特徴とする、
液滴の平面視輪郭形状導出方法。 A method for deriving a contour shape in plan view of the droplet by processing an image obtained by imaging the droplet on the sample in a contact angle meter for measuring a contact angle of the droplet on the sample,
A comparison step of comparing each pixel of a droplet plane image obtained by imaging the droplet on the sample from above with other pixels;
A determination step of determining whether or not each pixel of the liquid droplet planar image indicates a planar view outline shape of the droplet based on the comparison result of the comparison step,
A method for deriving a contour shape of a droplet in plan view.
請求項13に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 In the comparison step, each pixel of the liquid droplet planar image is compared with a pixel at the same position in a reference planar image obtained by imaging a state where the liquid droplet is not present on the sample from above.
The method for deriving a contour shape of a droplet in plan view according to claim 13.
請求項13に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 In the comparison step, each pixel of the droplet plane image is compared with surrounding pixels in the droplet plane image.
The method for deriving a contour shape of a droplet in plan view according to claim 13.
前記液滴幅導出ステップにおいて導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記比較ステップにおいて比較する画素の範囲を設定する比較範囲設定ステップと、をさらに有することを特徴とする、
請求項13乃至15のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 A droplet width deriving step for deriving a width direction dimension of the droplet based on a droplet width deriving image obtained by imaging the droplet on the sample from a side;
A comparison range setting step of setting a range of pixels to be compared in the comparison step based on the width-direction dimension of the droplet derived in the droplet width deriving step.
The method for deriving a contour shape of a liquid droplet in a plan view according to any one of claims 13 to 15.
前記光輪の形状を拡大することで前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大ステップをさらに有することを特徴とする、
請求項13乃至15のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 In the determining step, whether each pixel of the liquid drop planar image shows the shape of the halo that is similar to the contour shape of the liquid drop in plan view based on the comparison result of the comparing step And determine whether or not
The method further comprises an enlarging step of deriving a contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the halo.
The method for deriving a contour shape of a liquid droplet in a plan view according to any one of claims 13 to 15.
前記液滴幅導出ステップにおいて導出した前記液滴の幅方向寸法に基づいて前記光輪の形状を拡大することで、前記液滴の平面視輪郭形状を導出する拡大ステップをさらに有することを特徴とする、
請求項16に記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 In the determining step, whether each pixel of the liquid drop planar image shows the shape of the halo that is similar to the contour shape of the liquid drop in plan view based on the comparison result of the comparing step And determine whether or not
The method further comprises an enlarging step of deriving a contour shape of the droplet in plan view by enlarging the shape of the halo based on the dimension in the width direction of the droplet derived in the droplet width deriving step. ,
The method for deriving a contour shape in plan view of a droplet according to claim 16.
請求項13乃至18のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 The method further comprises a pixel size calibration step of calibrating the size of one pixel in an image obtained by imaging the droplet on the sample based on a calibration image obtained by imaging the calibration standard sample.
The method for deriving a contour shape in plan view of a droplet according to any one of claims 13 to 18.
請求項13乃至19のいずれかに記載の液滴の平面視輪郭形状導出方法。 Based on a calibration plane image obtained by imaging the calibration standard sample from above, and a calibration side image obtained by imaging the calibration standard sample from the side, an image obtained by imaging the droplet on the sample from above, and the The method further comprises a positional relationship calibration step of calibrating a correspondence relationship between positions in an image obtained by imaging the droplet on the sample from the side,
20. A method for deriving a contour shape of a droplet in plan view according to claim 13.
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