JP2014032483A - 測定方法、測定装置および測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】焦点位置の異なる画像間でコントラスト値の比較することによって異物のエッジ部を特定し、正確な全焦点画像を生成する測定方法、測定装置および測定プログラムによって、異物の高さを正確に計測することができる。
【解決手段】複数の画像の画像取得工程と、前記画像のコントラスト値変換工程と、コントラスト値画像のコントラスト値を比較するコントラスト値比較工程と、エッジデータ画素を判定するエッジデータ画素判定工程と、前記エッジデータ画素の最大のコントラスト値を有する画素位置を判定するエッジ位置判定工程と、前記エッジ位置判定工程をコントラスト値画像に対して実行するエッジ位置測定工程と、前記エッジ位置マッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成工程と、エッジ位置マッピング画像から異物画像を抽出する異物検出工程と、前記異物画像から前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測工程と、を含む測定方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、測定方法、測定装置および測定プログラムに関する。

半導体あるいは液晶表示装置など、平滑面を有する基板に素子、電極などが形成された電子部品では、平滑な基板面に付着した異物が不良の原因となる。そこで、電子部品への加工前に異物を有する原料基板を排除する検査が必須となる。しかし、不良の原因となる異物であっても、その大きさは極めて微小なものであり肉眼でのチェックは容易ではない。そこで、画像処理技術によって異物を検出する方法が提案されている。

例えば、特許文献１に開示されている画像処理装置および画像処理方法は、画像処理装置に備える顕微鏡で撮像された焦点位置の異なる複数の標本画像を処理して全焦点画像を生成する。このとき、エッジ部分合焦判定部は、エッジ部分の画素の各標本画像それぞれにおける輝度変化量をもとに、この画素における合焦位置の標本画像を判定する。エッジ近傍合焦判定部は、エッジ部分の近傍画素の各標本画像それぞれにおける輝度値の焦点位置の変位に伴う変化をもとに、この画素における合焦位置の標本画像を判定する。全焦点画像生成部は、エッジ部分の画素およびエッジ部分の近傍画素の画素値を合焦位置と判定された標本画像から抽出して合成し、全焦点画像を生成する。

このように特許文献１では、異なる焦点位置で撮像した複数の被写体画像から画素毎に合焦している焦点位置の被写体画像を適切に判定し、全体的に焦点の合った全焦点画像を精度良く生成することが開示されている。

特開２０１０−１６６２７４号公報

しかし特許文献１に開示された画像処理方法では、明確なエッジ部を有しない場合が多い異物の検出ではエッジ部と、エッジ部近傍の部分との判別のための画像ボケの影響を除去することが困難であった。そのために、正確な全焦点画像の生成が難しく、異物の大きさ、特に高さの計測が困難であった。

そこで、焦点位置の異なる画像間でコントラスト値の比較することによって異物のエッジ部を特定し、正確な全焦点画像を生成することにより異物の高さを正確に計測することができる測定方法、測定装置および測定プログラムを提供する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例に係る測定方法は、物体の平坦面に存在する異物の突出高さを計測する測定方法であって、前記平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程により取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換工程と、前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_r）_maxと、を比較するコントラスト値比較工程と、前記コントラスト値比較工程において、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_r）_max
である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_edと判定するエッジデータ画素判定工程と、前記エッジデータ画素判定工程によって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_edの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_edの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定工程と、前記エッジ位置判定工程を、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定工程と、前記エッジ位置測定工程によって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成工程と、前記エッジ部マッピング画像生成工程により生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出工程と、
前記異物検出工程により抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測工程と、を含むことを特徴とする。

異物の突出部を、撮像した画像の中の輝度変化、すなわちコントラスト値の大きい部分から検出する方法が採られるが、エッジ部を示す明暗のはっきりした構造境界、色彩・色調の境界ではコントラスト値の最大値部をエッジ部として識別できるが、このエッジ部近傍の撮像画像の焦点位置からずれて画像ボケとなった部分であってもコントラスト値が大きくなってしまう。そこで、本適用例の測定方法によれば、コントラスト値画像に変換し、焦点位置の異なる２枚のコントラスト値画像を比較することによってエッジ部を示す対象画素が、ボケ部を示す画素から明確に分離され、エッジ部画素のマッピング画像を得ることができる。従って、確実に異物が識別でき、異物の測定対象面からの突出高さを測定することができる。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記ｚ_iと前記ｚ_sとは、前記画像取得工程に用いる撮像装置の被写界深度に対して、少なくとも、
（ｚ_i−ｚ_s）≧被写界深度
を満たしていることを特徴とする。

上述の適用例によれば、エッジ部を検出する画像の焦点位置と、比較する画像との焦点位置と、の距離を被写界深度以上にすることにより、エッジ部を検出する画像の画像ボケ部が、異物の像の一部であるかどうかを判定しやすくし、異物の検出誤差を抑制することができる。

〔適用例３〕本適用例の測定装置は、測定対象物を保持する保持台と、前記測定対象物を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって得られた画像を処理する画像処理装置と、を備え、前記撮像装置は、前記測定対象物から焦点位置を離間させた複数の画像を取得させる駆動手段を含み、前記画像処理装置は、前記測定対象物の測定対象となる平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段により取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換手段と、前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_s）_maxと、を比較するコントラスト値比較手段と、前記コントラスト値比較手段において、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）ｍａｘ
である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_eｄと判定するエッジデータ画素判定手段と、前記エッジデータ画素判定手段によって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_eｄの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_eｄの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定手段と、前記エッジ位置判定手段を、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定手段と、前記エッジ位置測定手段によって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成手段と、前記エッジ部マッピング画像生成手段により生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出手段と、前記異物検出手段により抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測手段と、を含むことを特徴とする。

本適用例の測定装置によれば、コントラスト値画像に変換し、焦点位置の異なる２枚のコントラスト値画像を比較することによってエッジ部を示す対象画素が、ボケ部を示す画素から明確に分離され、エッジ部画素のマッピング画像を得ることができる。従って、確実に異物が識別でき、異物の測定対象面からの突出高さを容易に測定できる測定装置を得ることができる。

〔適用例４〕本適用例の測定プログラムは、物体の平坦面に存在する異物の突出高さを計測する測定方法をコンピューターに実現させる測定プログラムであって、前記平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにより取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換ステップと、前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_s）_maxと、を比較するコントラスト値比較ステップと、前記コントラスト値比較ステップにおいて、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）_max
である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_edと判定するエッジデータ画素判定ステップと、前記エッジデータ画素判定ステップによって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_edの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_edの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定ステップと、前記エッジ位置判定ステップを、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定ステップと、前記エッジ位置測定ステップによって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成ステップと、前記エッジ部マッピング画像生成ステップにより生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出ステップと、前記異物検出ステップにより抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測ステップと、を含むことを特徴とする。

本適用例の測定プログラムによれば、コントラスト値画像に変換し、焦点位置の異なる２枚のコントラスト値画像を比較することによってエッジ部を示す対象画素が、ボケ部を示す画素から明確に分離され、エッジ部画素のマッピング画像を得ることができる。従って、確実に異物が識別でき、異物の測定対象面からの突出高さを測定することができる。

第１実施形態に係る測定装置の概略構成図。 第１実施形態に係る測定装置のブロック図。 第２実施形態に係る測定方法を示すフローチャート。 第２実施形態に係る測定方法を示す、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ面での断面図。 第２実施形態に係る測定方法を示すフローチャート。 第２実施形態に係る測定方法を示す概念図。 実施例における撮像画像。 （ａ）は図７（ａ）に示す撮像画像のコントラスト値変換画像、（ｂ）は図７（ｂ）に示す撮像画像のコントラスト値変換画像。 実施例における、（ａ）はエッジ部マッピング画像、（ｂ）はエッジ部の３Ｄイメージ画像。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る測定装置の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、測定装置１００は、測定対象物１０が載置され固定される測定対象物保持部２０を備える基台３０と、測定対象物１０の測定対象面１０ａ側の画像を撮像する撮像装置４０と、撮像装置４０を測定対象物１０に対して所定の位置に配置させ、基台３０に連結される撮像装置保持部３０ａと、撮像装置４０を制御し、更に撮像装置４０によって得られる画像データの画像処理を行う画像処理装置としてのパーソナルコンピューター５０（以下、ＰＣ５０という）と、を備えている。

撮像装置４０には、複数のレンズによって形成された光学装置４０ａを備え、図示しない光学装置４０ａの駆動手段によって、測定対象物１０の測定対象面１０ａからの複数の焦点位置の異なる画像を取得させることができる。なお、光学装置４０ａの駆動手段は、例えば光学装置４０ａに備えるレンズ間距離を移動させて焦点距離を変え、測定対象面１０ａからの距離の異なる焦点位置での画像を得る方法、あるいは、撮像装置保持部３０ａに対して撮像装置４０を移動可能に連結し、撮像装置４０と測定対象物１０の距離を変えることにより測定対象面１０ａからの距離の異なる焦点位置での画像を得る方法、などを用いることができる。

撮像装置４０によって得られた画像は、ＰＣ５０にケーブル６０を介して送られる。ＰＣ５０は、画像処理結果を表示するディスプレー５０ａ、図示しないメモリーおよびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などが備えられたＰＣ本体５０ｂ、操作指示を行う外部操作部としてのキーボード５０ｃあるいはマウス５０ｄを備えている。

図２は測定装置１００の機能ブロックを示すブロック図である。図２に示すように、撮像装置４０は、複数のレンズを備える光学装置４０ａと、光学装置４０ａを通して入射した光を画像データとして取得する撮像素子４０ｂと、を備える。光学装置４０ａには図示しない駆動装置によって複数のレンズ間の距離を変化させる駆動装置が備えられ、ＰＣ５０からの指令信号により駆動装置を駆動させる光学装置駆動手段を備えている。

ＰＣ５０のＰＣ本体５０ｂには、後述する測定方法を実現するプログラムが格納され、後述する測定工程を実行する手段を備えている。なお、各手段の詳細説明は、後述する測定方法の説明において行う。撮像装置４０に備える撮像素子４０ｂによって取得された画像データはコントラスト値変換手段５１に送られる。コントラスト値変換手段５１では、撮像素子４０ｂによって取得された輝度分布を有する画像データから、コントラスト比の分布となるコントラスト値によって形成される画像に変換する。コントラスト値変換手段５１によって得られた複数のコントラスト値画像のデータは、所定の画素と他のコントラスト値画像とを比較するコントラスト値比較手段５２に送られる。

コントラスト値比較手段５２における比較結果データは、エッジデータ画素判定手段５３へ送られ、測定対象物１０の測定対象面１０ａに異物が存在していた場合の、異物に対応するエッジ部データを含む画素であるかを判定する。エッジデータ画素判定手段５３によって得られたエッジ部データを含む画素データはエッジ位置判定手段５４へ送られ、エッジ部データを含む画素の内、最大のコントラスト値を有する画素をエッジ位置と判定し、エッジ位置の位置座標が特定される。

このようにして得られた複数のエッジ位置の位置データから、２次元もしくは３次元のエッジ位置分布画像がエッジ部マッピング画像生成手段５５によって生成される。生成されたエッジ部のマッピング画像データから、エッジ部によって構成されたエッジ部画像が異物であるか否かを異物検出手段５６により判定、検出し、異物と検出された場合に異物突出高さ計測手段５７によって、その異物の突出高さをエッジ部データから読み取り、計測する。

上述のエッジ部マッピング画像生成手段５５によって生成されたマッピング画像は、ディスプレー５０ａに表示される。また、使用者が外部操作手段のキーボード５０ｃ、あるいはマウス５０ｄを操作することによって、所望の操作をすることができる。また、ＰＣ５０には、撮像装置４０に備える光学装置駆動手段４０ｃの駆動を制御する光学装置駆動制御部５８を備えている。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る測定方法を説明する。図１および図２に示す測定装置１００を用いて、測定対象物１０の測定対象面１０ａに異物がある場合の異物突出高さを測定する方法を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

〔画像取得工程〕
まず、画像取得工程（Ｓ１００）が実行される。本実施形態に係る測定方法では、図４に示すように、測定対象物１０が測定対象面１０ａに異物１０ｂを有する形態により説明する。図４（ａ）は測定対象物１０の外観図、図４（ｂ）は異物１０ｂを通る面Ａにおける断面図を示す。なお、図４に示す異物１０ｂは、説明の便宜上、測定対象物１０に対して拡大して図示しているが、数十μｍ、例えば３０μｍ程度の突出高さの、極めて微小な異物１０ｂを測定するものである。

画像取得工程（Ｓ１００）では、図４（ｂ）に示すように、図１に示す撮像装置４０によって、焦点位置ｚ₁における画像Ｐｆ₁、焦点位置ｚ₂における画像Ｐｆ₂、焦点位置ｚ₃における画像Ｐｆ₃、と順次撮像し、焦点位置ｚ_nにおける画像Ｐｆ_nまで、ｎ枚の画像を取得する。焦点位置ｚ₁，ｚ₂，ｚ₃〜ｚ_(n-1)，ｚｎは、光学装置４０ａ（図２参照）の被写界深度Ｄに対して、隣り合う画像Ｐｆの焦点位置の差が、
（ｚ₂−ｚ₁）＜Ｄ
（ｚ₃−ｚ₂）＜Ｄ
（ｚ_n−ｚ_(n-1)）＜Ｄ
の関係であることが好ましい。このように、被写界深度Ｄの範囲に画像Ｐｆを複数枚取得することが、より正確なエッジ部を検出するために好ましい。

また、取得する画像Ｐｆの枚数ｎは、予め異物１０ｂの突出高さを想定してＰｆｎの焦点位置ｚ_nを設定して枚数ｎを決定することもでき、あるいは、異物１０ｂの良否判定における閾値を設定し、閾値を基準に焦点位置ｚｎを設定して枚数ｎを決定する、などの方法をとることができるが、測定結果の取り扱いによって適宜設定すればよい。

〔コントラスト値変換工程〕
画像取得工程（Ｓ１００）において取得された画像Ｐｆ₁，Ｐｆ₂，Ｐｆ₃〜Ｐｆ_nのｎ枚の画像は、ＰＣ５０においてコントラスト値画像に変換されるコントラスト値変換工程（Ｓ２００）に移行される。コントラスト値変換工程（Ｓ２００）では、輝度分布画像である画像Ｐｆ₁，Ｐｆ₂，Ｐｆ₃〜Ｐｆ_nを、コントラスト値に変換し、コントラスト値画像Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃〜Ｐ_nを生成する。

〔コントラスト値評価画像選択工程〕
次に、生成されたコントラスト値画像Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃〜Ｐ_nの中から、後述するエッジデータ画素を判定するｉ枚目の対象コントラスト値画像Ｐ_iを選択するコントラスト値評価画像選択工程（Ｓ３００）（以下、評価画像選択工程（Ｓ３００）という）が実行される。評価対象とするコントラスト値画像Ｐ_iが選択されると、次のコントラスト値比較工程へ移行する。

〔コントラスト値比較工程〕
コントラスト値比較工程（Ｓ４００）は、図５のフローチャートに示す工程を含んでいる。コントラスト値評価画像選択工程（Ｓ３００）によって、後述するエッジデータを含む画素を含む画像として、ｎ枚の画像からｉ番目のコントラスト値画像Ｐ_iが選択される。

〔比較対象コントラスト値画像決定工程〕
選択されたコントラスト値画像Ｐ_iと比較させるコントラスト値画像を決定する比較対象コントラスト値画像決定工程（Ｓ４１０）（以下、比較画像決定工程（Ｓ４１０）という）に移行する。比較画像決定工程（Ｓ４１０）では、図６（ａ）の斜視図に示すように、測定対象物１０の測定対象面１０ａからｚ_i位置に焦点を有するコントラスト値画像Ｐ_iが評価画像選択工程（Ｓ３００）によって選択されており、この選択されたコントラスト値画像Ｐ_iより測定対象面１０ａに近いｚ_s位置に焦点を有するコントラスト値画像Ｐ_sが比較画像決定工程（Ｓ４１０）において決定される。コントラスト値画像Ｐ_sのｚ方向の焦点位置は、少なくとも、
（ｚ_i−ｚ_s）≧Ｄ
の条件を満たすものであれば、特に限定されない。

〔評価画素決定工程〕
次に、評価画像選択工程（Ｓ３００）において選択されたコントラスト値画像Ｐ_iを構成する画素中から、評価される画素ｐ_iを決定する評価画素決定工程（Ｓ４２０）に移行する。評価画素決定工程（Ｓ４２０）は、例えば、図６（ａ）に示す１画素（ｐ_i）ｒを選択する。なお、画素の選択方法は限定されず、例えば、画像の最も端部にある画素から最初に選択してもよく、また、まったく任意の位置の画素を選択しても良い。決定された画素（ｐ_i）ｒの位置は画素位置情報としての座標（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）で表すことができる。

〔比較画素エリア設定工程〕
評価画素決定工程（Ｓ４２０）によって、評価画素（ｐ_i）ｒ（画素位置：ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）が決定されると、比較画素エリア設定工程（Ｓ４３０）（以下、エリア設定工程（Ｓ４３０）という）に移行する。エリア設定工程（Ｓ４３０）では、図６（ａ）、図６（ａ）のコントラスト値画像Ｐ_iのｚ方向の矢視図である図６（ｂ）、および図６（ａ）のコントラスト値画像Ｐ_sのｚ方向の矢視図である図６（ｃ）に示すように、コントラスト値画像Ｐ_s内に、評価画素（ｐ_i）ｒとコントラスト値を比較する画素群を規定する比較エリア（比較領域）（Ａ_s）ｒが設定される。比較エリア（Ａ_s）ｒは、評価画素（ｐ_i）ｒのｘ，ｙ位置が同じ画素（ｐ_s）ｒ（画素位置：ｘ_r，ｙ_r，ｚ_s）を中心とした所定の画素数を含む領域として規定される。本例では、ｘ方向およびｙ方向に５画素分で規定される比較エリア（Ａ_s）ｒとして説明するが、比較エリア（Ａ_s）ｒを定義する画素数には限定されない。

〔比較画素エリア内最大コントラスト値画素検出工程〕
エリア設定工程（Ｓ４３０）によって比較エリア（Ａ_s）ｒが設定されると、比較画素エリア内最大コントラスト値画素検出工程（Ｓ４４０）に移行する。比較画素エリア内最大コントラスト値画素検出工程（Ｓ４４０）では、エリア設定工程（Ｓ４３０）によって設定された比較エリア（Ａ_s）ｒ内の全ての画素の中で、最大のコントラスト値を有する画素（ｐ_s）ｍ（画素位置：ｘ_im，ｙ_im，ｚ_s）が検出される。そして、画素コントラスト値比較工程に移行する。

〔画素コントラスト値比較工程〕
画素コントラスト値比較工程（Ｓ４５０）では、評価画素決定工程（Ｓ４２０）において決定された評価画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、比較画素エリア内最大コントラスト値画素検出工程（Ｓ４４０）で検出された、比較エリア（Ａ_s）ｒ内の全ての画素の中で、最大のコントラスト値を有する画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍと、を比較し、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）ｍ
であるかを判定する。

この画素コントラスト値比較工程（Ｓ４５０）において「ＹＥＳ」、すなわち、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）ｍ
である場合には、次のエッジデータ画素判定工程へ移行する。しかし、「ＮＯ」、すなわち、
（Ｃ_i）ｒ＜（Ｃ_s）ｍ
である場合には、ステップＳ４５１に移行し、評価コントラスト値画像Ｐ_i内の全ての画素の比較が行われたか判定し、「ＮＯ」すなわち比較未実行画素がある場合には、画素決定工程（Ｓ４２０）に移行し、上述の評価された評価画素（ｐ_i）ｒとは異なる画素が選択され、画素コントラスト値比較工程（Ｓ４５０）まで繰り返される。また、ステップＳ４５１において「ＹＥＳ」すなわち全ての画素に対して画素コントラスト値比較工程（Ｓ４５０）が実行されている場合には、評価画像選択工程（Ｓ３００）に移行し、新たな評価されるコントラスト値画像が選択される。

〔エッジデータ画素判定工程〕
画素コントラスト値比較工程（Ｓ４５０）において、
（Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）ｍ
と判定された画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータ画素判定工程（Ｓ４６０）において、エッジデータを有する画素としてのエッジデータ画素ｐ_edとして判定し、ＰＣ５０に備える記憶手段に格納される。そして、ステップＳ４７０において、評価コントラスト値画像Ｐｉの画素全てに対して、ステップＳ４２０〜ステップＳ４６０が実行されたかを確認し、「ＹＥＳ」判定、すなわち全ての画素に対して実行されたと判定されると、次のエッジ位置判定工程に移行する。

〔エッジ位置判定工程〕
エッジ位置判定工程（Ｓ５００）では、エッジデータ画素判定工程（Ｓ４６０）において評価コントラスト値画像Ｐ_i内に存在するエッジデータ画素ｐ_edが、同じ画素位置で格納されたエッジデータ画素ｐ_edの中で最大のコントラスト値を有する場合にエッジ部画素（ｐ_i）ｅと判定する。そしてエッジ部画素（ｐ_i）ｅの画素位置（ｘ_ie，ｙ_ie，ｚ_i）がエッジ部画素（ｐ_i）ｅ位置データとしてＰＣ５０に格納される。

そしてステップＳ６００において、全てのコントラスト値画像に対してエッジ位置判定工程（Ｓ５００）が実行され、エッジ部画素（ｐ_i）ｅ（画素位置：ｘ_ie，ｙ_ie，ｚ_i）が格納されたかを確認し、「ＹＥＳ」判定、すなわち全てのコントラスト値画像が選択されたと判定されると、エッジ部マッピング工程に移行する。

〔エッジ部マッピング工程〕
エッジ位置判定工程（Ｓ５００）で得られたエッジ部画素の位置データから、エッジ部マッピング工程（Ｓ７００）では、エッジ部画素位置（ｘ_ie，ｙ_ie，ｚ_i）をマッピングする。マッピングの方法は特に限定されず、周知の手法により２次元もしくは３次元画像としてＰＣ５０のディスプレー５０ａに表示される。

〔異物検出工程〕
エッジ部マッピング工程（Ｓ７００）によって生成されたエッジ部マッピング画像に対して、異物検出工程（Ｓ８００）において、異物と判定する高さの閾値、すなわち異物と判断される測定対象面１０ａからのｚ方向の高さを適用し、異物と判定する高さの閾値を超える高さデータがエッジ部マッピング画像に存在した場合、そのエッジ部を含む部位を測定対象面１０ａの異物として検出する。

〔異物突出高さ計測工程〕
異物突出高さ計測工程（Ｓ９００）では、異物検出工程（Ｓ８００）において異物と判定されたエッジ部マッピング画像から、異物の頂点部、すなわち異物突出高さをマッピング画像データから計測し、異物突出高さのデータを得ることができる。

測定対象物１０の測定対象面１０ａ上に介在する異物１０ｂのエッジ部と、エッジ部近傍、いわゆる撮像画像のボケ部分と、は撮像画像における輝度分布では差異の少ない部位が存在し、エッジ部の判定に誤差を生じてしまう虞があった。しかし、上述した第２実施形態に係る測定方法によれば、コントラスト値画像に変換し、焦点位置の異なる２枚のコントラスト値画像を比較することによってエッジ部を示す対象画素が、ボケ部を示す画素から明確に分離され、エッジ部画素のマッピング画像を得ることができる。従って、確実に異物１０ｂが識別でき、異物１０ｂの測定対象面１０ａからの突出高さを測定することができる。

上述した第２実施形態に係る測定方法は、図１に示すＰＣ５０に備えるＰＣ本体５０ｂ内の図示しないメモリーであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に書き込まれたプログラムを随時読み出して実行させることにより、動作させることができる。

異物の画像を、焦点位置が異物の存在する面、すなわちｚ＝０の面、に対して、−６μｍから３９μｍまで、４６枚の画像を撮像した。撮像された画像は図７に示すように、図７（ａ）は焦点位置が−６μｍ、図７（ｂ）は焦点位置が０μｍ、図７（ｃ）は焦点位置が１０μｍ、図７（ｄ）は焦点位置が２０μｍ、における画像が例示されている。図７に示すように、輝度分布を有する撮像画像をコントラスト値画像に変換すると、図８に示すようになる。図８（ａ）は図７（ａ）に示す焦点位置が−６μｍの輝度分布画像をコントラスト値画像へ変換した画像、図８（ｂ）は図７（ｂ）に示す焦点位置が−０μｍの輝度分布画像をコントラスト値画像へ変換した画像、である。

こうして得られたコントラスト値画像から、エッジ部位置をコントラスト値評価画像選択工程（Ｓ３００）からエッジ位置判定工程（Ｓ５００）までを実行し、エッジ部マッピング工程（Ｓ７００）によって図９（ａ）に示すようなエッジ部マッピング画像を得る。図９（ａ）に示すエッジ部マッピング画像は、焦点位置が−６μｍから３９μｍまでの４６枚の画像を処理して得られたものであり、本実施例では、焦点位置が２２μｍから３９μｍのコントラスト値画像からはエッジ部画像が存在していなかった。なお、図９（ａ）に示すエッジ部マッピング画像から、３Ｄ（３次元）イメージ画像へ変換したものを図９（ｂ）に示す。

得られたエッジ部マッピング画像のデータから、エッジ部を示す画素がマッピングされた焦点位置が２１μｍにおいて異物の最大高さがあることが分かった。また、欠陥閾値を本例では１５μｍとして判定するとした場合、撮像対象となった異物は欠陥閾値を超えていることから、欠陥と判定される異物であり、測定対象物は不良と判定された。

１０…測定対象物、２０…測定対象物保持部（保持部）、３０…基台、４０…撮像装置、５０…パーソナルコンピューター、６０…ケーブル、１００…測定装置。

Claims (4)

1. 物体の平坦面に存在する異物の突出高さを測定する測定方法であって、
   前記平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、
   前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得工程と、
   前記画像取得工程により取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換工程と、
   前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_r）_maxと、を比較するコントラスト値比較工程と、
   前記コントラスト値比較工程において、
   （Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_r）_max
   である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_edと判定するエッジデータ画素判定工程と、
   前記エッジデータ画素判定工程によって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_edの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_edの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定工程と、
   前記エッジ位置判定工程を、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定工程と、
   前記エッジ位置測定工程によって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成工程と、
   前記エッジ部マッピング画像生成工程により生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出工程と、
   前記異物検出工程により抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測工程と、を含む、
   ことを特徴とする測定方法。
2. 前記ｚ_iと前記ｚ_sとは、前記画像取得工程に用いる撮像装置の被写界深度に対して、少なくとも、
   （ｚ_i−ｚ_s）≧被写界深度
   を満たしている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
3. 測定対象物を保持する保持台と、
   前記測定対象物を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置によって得られた画像を処理する画像処理装置と、を備え、
   前記撮像装置は、前記測定対象物から焦点位置を離間させた複数の画像を取得させる駆動手段を含み、
   前記画像処理装置は、
   前記測定対象物の測定対象となる平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、
   前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段により取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換手段と、
   前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_s）_maxと、を比較するコントラスト値比較手段と、
   前記コントラスト値比較手段において、
   （Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）ｍａｘ
   である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_eｄと判定するエッジデータ画素判定手段と、
   前記エッジデータ画素判定手段によって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_eｄの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_eｄの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定手段と、
   前記エッジ位置判定手段を、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定手段と、
   前記エッジ位置測定手段によって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成手段と、
   前記エッジ部マッピング画像生成手段により生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出手段と、
   前記異物検出手段により抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測手段と、を含む、
   ことを特徴とする測定装置。
4. 物体の平坦面に存在する異物の突出高さを計測する測定方法をコンピューターに実現させる測定プログラムであって、
   前記平坦面を定義する直交する軸をｘ軸とｙ軸とし、前記ｘ軸と前記ｙ軸とに直交する軸をｚ軸とした場合、
   前記平坦面から離間し前記ｚ軸方向に、前記平坦面に平行に焦点位置の異なるｎ枚（ｎ：２以上の自然数）の画像を取得する画像取得ステップと、
   前記画像取得ステップにより取得された前記ｎ枚の画像をコントラスト値画像に変換するコントラスト値変換ステップと、
   前記コントラスト値画像の内、前記平坦面から焦点位置ｚ_iでのコントラスト値画像Ｐｉの（ｘ_r、ｙ_r）位置における１画素（ｐ_i）ｒのコントラスト値（Ｃ_i）ｒと、前記平坦面から焦点位置ｚ_s（但し、ｚ_i＞ｚ_s）での画像コントラスト値画像Ｐｓの前記（ｘ_r、ｙ_r）位置を中心とする画素領域（Ａ_s）ｒにおける１画素（ｐ_s）ｍのコントラスト値（Ｃ_s）ｍ（ｍ：１〜画素領域（Ａ_s）ｒの画素数）の最大値（Ｃ_s）_maxと、を比較するコントラスト値比較ステップと、
   前記コントラスト値比較ステップにおいて、
   （Ｃ_i）ｒ≧（Ｃ_s）_max
   である前記画素（ｐ_i）ｒを、エッジデータを有するエッジデータ画素ｐ_edと判定するエッジデータ画素判定ステップと、
   前記エッジデータ画素判定ステップによって得られた、前記エッジデータ画素ｐ_edの内、最大のコントラスト値を有する画素ｐ_edの位置（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_i）をエッジ位置と判定するエッジ位置判定ステップと、
   前記エッジ位置判定ステップを、前記ｎ枚のコントラスト値画像の各画像に対して実行する、エッジ位置測定ステップと、
   前記エッジ位置測定ステップによって測定された前記エッジ位置のマッピング画像を生成するエッジ部マッピング画像生成ステップと、
   前記エッジ部マッピング画像生成ステップにより生成されたエッジ位置マッピング画像から、前記エッジ位置を含む異物画像を抽出する異物検出ステップと、
   前記異物検出ステップにより抽出された前記異物画像の高さｚ_iの内の最大値ｚ_maxを前記異物の突出高さとする異物突出高さ計測ステップと、を含む、
   ことを特徴とする測定プログラム。