JP3226678B2 - 微小寸法測定装置 - Google Patents
微小寸法測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被写体を顕微鏡で拡大
し、ＴＶカメラで撮像して、その撮像情報から被写体の
微小な測定対象部位の間隔を測定する装置の改良に関す
るものである。
し、ＴＶカメラで撮像して、その撮像情報から被写体の
微小な測定対象部位の間隔を測定する装置の改良に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、段差のある微小測定対象物の測定
箇所（輪郭）間の幅を測定する場合、測定箇所（輪郭）
にフォーカス（焦点）を合わせると、他方の測定箇所
（輪郭）がデフォーカスとなり、高精度の測定ができな
いため、２回フォーカス測定方法が用いられている。こ
の２回フォーカス測定方法は測定すべき２箇所の輪郭に
おいて、１回ずつフォーカス（焦点）を合せて撮像し、
測定する方法である。
箇所（輪郭）間の幅を測定する場合、測定箇所（輪郭）
にフォーカス（焦点）を合わせると、他方の測定箇所
（輪郭）がデフォーカスとなり、高精度の測定ができな
いため、２回フォーカス測定方法が用いられている。こ
の２回フォーカス測定方法は測定すべき２箇所の輪郭に
おいて、１回ずつフォーカス（焦点）を合せて撮像し、
測定する方法である。
【０００３】図５は従来例の微小寸法測定装置の全体の
構成で、Ｚ軸ステージ１（Ｚ軸方向に可動）上に置かれ
た段差のある測定対象物２を顕微鏡３で拡大し、ＴＶカ
メラ４で撮像する。ＴＶカメラ４の映像信号Ｖは測定処
理部７へ供給され、測定箇所（輪郭）間の幅が測定され
る。ここで、オートフォーカスユニット１１は、ＴＶカ
メラ４の焦点位置に、測定対象物２の第１の測定箇所
（輪郭）を合わせるべく、機構的なフィードバック動作
を伴いながら、Ｚ軸ステージ１を上下に駆動させる。こ
れによってＴＶカメラ４は、第１の測定箇所（輪郭）に
合焦した画像信号を測定処理部７へ出力する。測定処理
部７は、該第１の測定箇所（輪郭）の位置を後述の方法
で検出する。この時、第１の測定箇所（輪郭）と段差の
ある第２の測定箇所（輪郭）については焦点が合ってい
ないため、第２の測定箇所（輪郭）の位置は検出できな
い。
構成で、Ｚ軸ステージ１（Ｚ軸方向に可動）上に置かれ
た段差のある測定対象物２を顕微鏡３で拡大し、ＴＶカ
メラ４で撮像する。ＴＶカメラ４の映像信号Ｖは測定処
理部７へ供給され、測定箇所（輪郭）間の幅が測定され
る。ここで、オートフォーカスユニット１１は、ＴＶカ
メラ４の焦点位置に、測定対象物２の第１の測定箇所
（輪郭）を合わせるべく、機構的なフィードバック動作
を伴いながら、Ｚ軸ステージ１を上下に駆動させる。こ
れによってＴＶカメラ４は、第１の測定箇所（輪郭）に
合焦した画像信号を測定処理部７へ出力する。測定処理
部７は、該第１の測定箇所（輪郭）の位置を後述の方法
で検出する。この時、第１の測定箇所（輪郭）と段差の
ある第２の測定箇所（輪郭）については焦点が合ってい
ないため、第２の測定箇所（輪郭）の位置は検出できな
い。
【０００４】さらに、オートフォーカスユニット１１
は、ＴＶカメラ４の焦点位置に、測定対象物２の第２の
測定箇所（輪郭）を合わせるべく、上記と同様に、Ｚ軸
ステージ１を駆動させる。これによってＴＶカメラ４
は、該第２の測定箇所（輪郭）に合焦した画像を測定処
理部７へ出力する。測定処理部７は、該第２の測定箇所
（輪郭）の位置を後述の方法で検出する。この時は、上
記とは逆に第１の測定箇所（輪郭）については焦点が合
っていないため、第１の測定箇所（輪郭）の位置は検出
できない。
は、ＴＶカメラ４の焦点位置に、測定対象物２の第２の
測定箇所（輪郭）を合わせるべく、上記と同様に、Ｚ軸
ステージ１を駆動させる。これによってＴＶカメラ４
は、該第２の測定箇所（輪郭）に合焦した画像を測定処
理部７へ出力する。測定処理部７は、該第２の測定箇所
（輪郭）の位置を後述の方法で検出する。この時は、上
記とは逆に第１の測定箇所（輪郭）については焦点が合
っていないため、第１の測定箇所（輪郭）の位置は検出
できない。
【０００５】以上のオートフォーカスユニット１１の制
御により、２回の合焦制御動作（オートフォーカス動
作）を行う。その結果、二つの画像から二つの測定箇所
（輪郭）の位置が検出され、それらの間隔が求まり、所
望する測定対象物２の幅を測定することができる。
御により、２回の合焦制御動作（オートフォーカス動
作）を行う。その結果、二つの画像から二つの測定箇所
（輪郭）の位置が検出され、それらの間隔が求まり、所
望する測定対象物２の幅を測定することができる。
【０００６】さらに、この動作を図６を用いて具体的に
説明する。図６の点線で示されるように段差のある測定
対象物２がテレビモニタ１０の画面１２の中央に位置す
るようにＴＶカメラ４で撮像する。測定対象物２を側面
から見た図を図３に示す。ここで、図６の画面１２を左
右のＶA，ＶB領域に分け、最初に、ＶA領域にある第１
の測定箇所（輪郭）においてオートフォーカス動作をし
て、Ｚ軸ステージ１の高さを図３のＺAの位置とし、図
６の画像Ａを得る。画像Ａには測定対象物２の右側エッ
ジ（輪郭）があり、該右側エッジの位置（画面１２の左
端からの距離）を測定し、位置ＸAの情報を得る。次
に、同様にしてＶB領域にある第２の測定箇所（輪郭）
においてオートフォーカス動作をして、Ｚ軸ステージ１
の高さを図３のＺBの位置とし、得られる図６の画像Ｂ
より測定対象物２の左側エッジの位置ＸBの情報を得
る。以上のようにして得た位置ＸAと位置ＸBとの差をと
ることにより、測定幅が求まる。なお、位置ＸA、位置
ＸBの測定方法、および位置ＸAと位置ＸBとの差から測
定幅を算出する方法については、周知のため、説明を省
略する。
説明する。図６の点線で示されるように段差のある測定
対象物２がテレビモニタ１０の画面１２の中央に位置す
るようにＴＶカメラ４で撮像する。測定対象物２を側面
から見た図を図３に示す。ここで、図６の画面１２を左
右のＶA，ＶB領域に分け、最初に、ＶA領域にある第１
の測定箇所（輪郭）においてオートフォーカス動作をし
て、Ｚ軸ステージ１の高さを図３のＺAの位置とし、図
６の画像Ａを得る。画像Ａには測定対象物２の右側エッ
ジ（輪郭）があり、該右側エッジの位置（画面１２の左
端からの距離）を測定し、位置ＸAの情報を得る。次
に、同様にしてＶB領域にある第２の測定箇所（輪郭）
においてオートフォーカス動作をして、Ｚ軸ステージ１
の高さを図３のＺBの位置とし、得られる図６の画像Ｂ
より測定対象物２の左側エッジの位置ＸBの情報を得
る。以上のようにして得た位置ＸAと位置ＸBとの差をと
ることにより、測定幅が求まる。なお、位置ＸA、位置
ＸBの測定方法、および位置ＸAと位置ＸBとの差から測
定幅を算出する方法については、周知のため、説明を省
略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術では、
段差がある測定対象物については、焦点合わせを２回行
わなければならない。さらに、該２回の合焦動作で撮像
した映像それぞれから各々合焦した測定箇所（輪郭）の
位置を検知して、目的とする測定対象物の幅を導きださ
なければならず、機構的にフィードバック動作が伴うオ
ートフォーカス動作を繰返し行う必要があるため、測定
時間が長くなってしまう欠点や、二つの画像から測定対
象物の幅を導きだすために測定処理部において、二つの
画像を比較する手段が必要になるという欠点があった。
段差がある測定対象物については、焦点合わせを２回行
わなければならない。さらに、該２回の合焦動作で撮像
した映像それぞれから各々合焦した測定箇所（輪郭）の
位置を検知して、目的とする測定対象物の幅を導きださ
なければならず、機構的にフィードバック動作が伴うオ
ートフォーカス動作を繰返し行う必要があるため、測定
時間が長くなってしまう欠点や、二つの画像から測定対
象物の幅を導きだすために測定処理部において、二つの
画像を比較する手段が必要になるという欠点があった。
【０００８】本発明の第１の目的は、機構的なフィード
バック動作を伴うオートフォーカス動作を繰返し行わず
に、機構的動作を単純にして、測定時間を短くすること
である。本発明の第２の目的は、単純な機構動作により
測定対象物とＴＶカメラの間隔が、Ｚ軸方向に可変する
間に撮像された複数の画像を画像メモリにより蓄積合成
し、一つの蓄積合成画像内に、必要な測定箇所（輪郭）
の位置情報を抽出し、パターン幅等の測定を正確にかつ
簡便に行うことである。本発明の第３の目的は、蓄積合
成前の画像を変換処理し、測定箇所（輪郭）の位置情報
が無くならないようにして、より正確に測定を行うこと
である。
バック動作を伴うオートフォーカス動作を繰返し行わず
に、機構的動作を単純にして、測定時間を短くすること
である。本発明の第２の目的は、単純な機構動作により
測定対象物とＴＶカメラの間隔が、Ｚ軸方向に可変する
間に撮像された複数の画像を画像メモリにより蓄積合成
し、一つの蓄積合成画像内に、必要な測定箇所（輪郭）
の位置情報を抽出し、パターン幅等の測定を正確にかつ
簡便に行うことである。本発明の第３の目的は、蓄積合
成前の画像を変換処理し、測定箇所（輪郭）の位置情報
が無くならないようにして、より正確に測定を行うこと
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、測定対象物を撮像するＴＶカメラから得
られる複数画像信号により測定対象物の所定部位間の寸
法を測定する微小寸法測定装置において、前記測定対象
物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の間隔を変化させる
手段と、その変化手段により前記間隔が所定範囲で変化
する間に得られる画像信号を微分して微分画像信号を得
る微分回路と、その微分回路から得られる複数微分画像
信号の各画素ごとのレベル比較を行い、より高いレベル
の信号を当該画素の映像信号として保持するとした蓄積
合成を行う画像メモリと、該画像メモリに保持された映
像信号から前記寸法を測定する測定処理部とを有するも
のである。また、前記画像メモリは、前記微分画像信号
の絶対値を取る処理の後に該絶対値を取った微分画像信
号の前記蓄積合成を行うようにしたものである。さら
に、前記ステージの移動により前記間隔が所定範囲で１
回変化する間に得られる前記画像信号でもって、前記測
定対象物の所定部位間の寸法を測定するようにしたもの
である。また、前記測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮
像軸方向の間隔を変化させる手段は、前記測定対象物を
載せて該測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の
間隔を変化させるように移動するステージであるとした
ものである。また、前記測定処理部は、前記画像メモリ
に保持された映像信号の中でレベル変化が所定の大きさ
以上ある部位間の相対位置情報から、前記測定対象物の
寸法を測定するものである。
達成するため、測定対象物を撮像するＴＶカメラから得
られる複数画像信号により測定対象物の所定部位間の寸
法を測定する微小寸法測定装置において、前記測定対象
物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の間隔を変化させる
手段と、その変化手段により前記間隔が所定範囲で変化
する間に得られる画像信号を微分して微分画像信号を得
る微分回路と、その微分回路から得られる複数微分画像
信号の各画素ごとのレベル比較を行い、より高いレベル
の信号を当該画素の映像信号として保持するとした蓄積
合成を行う画像メモリと、該画像メモリに保持された映
像信号から前記寸法を測定する測定処理部とを有するも
のである。また、前記画像メモリは、前記微分画像信号
の絶対値を取る処理の後に該絶対値を取った微分画像信
号の前記蓄積合成を行うようにしたものである。さら
に、前記ステージの移動により前記間隔が所定範囲で１
回変化する間に得られる前記画像信号でもって、前記測
定対象物の所定部位間の寸法を測定するようにしたもの
である。また、前記測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮
像軸方向の間隔を変化させる手段は、前記測定対象物を
載せて該測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の
間隔を変化させるように移動するステージであるとした
ものである。また、前記測定処理部は、前記画像メモリ
に保持された映像信号の中でレベル変化が所定の大きさ
以上ある部位間の相対位置情報から、前記測定対象物の
寸法を測定するものである。
【００１０】
【作用】その結果、測定対象物とＴＶカメラとの間隔を
変化させて、測定対象物の各測定箇所（輪郭）に合焦し
た画像の画像信号を、画像メモリにより蓄積合成し、該
蓄積合成された一つの画像信号を処理することによ
り、、輪郭に相当する輝度レベル変化の大きい部位間の
距離情報により寸法測定することができる。
変化させて、測定対象物の各測定箇所（輪郭）に合焦し
た画像の画像信号を、画像メモリにより蓄積合成し、該
蓄積合成された一つの画像信号を処理することによ
り、、輪郭に相当する輝度レベル変化の大きい部位間の
距離情報により寸法測定することができる。
【００１１】さらに、蓄積前の複数の画像について、輪
郭の強調を目的とする、輝度レベル変化を微分した微分
画像、または微分し、絶対値をとった微分画像を得て、
それらを画像メモリにおいて蓄積合成して一画像とする
ことができる。
郭の強調を目的とする、輝度レベル変化を微分した微分
画像、または微分し、絶対値をとった微分画像を得て、
それらを画像メモリにおいて蓄積合成して一画像とする
ことができる。
【００１２】さらに、機構的にフィードバック動作が伴
うようなオートフォーカス動作を繰返し行う必要をなく
し、単純なステージの移動により、正確な測定箇所（輪
郭）の位置を、短い時間で測定することができる。
うようなオートフォーカス動作を繰返し行う必要をなく
し、単純なステージの移動により、正確な測定箇所（輪
郭）の位置を、短い時間で測定することができる。
【００１３】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明の一実施例を表した図、図３は、測
定対象物２を側面から見た図、図４は絶対値をとった微
分画像信号Ｖ′および映像信号Ｖの、Ｚ軸ステージ１の
各位置における信号波形を表しているものである。図４
の各波形の縦軸はの輝度レベルを表し、横軸は測定対象
物２のＸ軸方向の位置を表している。なお、図４の最下
段には、絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合成さ
れた、最終的な蓄積合成画像信号の波形を示している。
なお、同様に映像信号Ｖが蓄積合成された場合の、最終
的な蓄積合成画像信号の波形も、対比のため表示してい
る。
る。図１は、本発明の一実施例を表した図、図３は、測
定対象物２を側面から見た図、図４は絶対値をとった微
分画像信号Ｖ′および映像信号Ｖの、Ｚ軸ステージ１の
各位置における信号波形を表しているものである。図４
の各波形の縦軸はの輝度レベルを表し、横軸は測定対象
物２のＸ軸方向の位置を表している。なお、図４の最下
段には、絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合成さ
れた、最終的な蓄積合成画像信号の波形を示している。
なお、同様に映像信号Ｖが蓄積合成された場合の、最終
的な蓄積合成画像信号の波形も、対比のため表示してい
る。
【００１４】本実施例では、例えばＴＶカメラの位置を
固定し、該ＴＶカメラの撮像軸（Ｚ軸）に沿って測定対
象物を連続的に近づけるように動かし、その動作中に該
間隔が所定の長さになったときに該測定箇所（輪郭）に
合焦した画像が得られるようにする場合を示している。
固定し、該ＴＶカメラの撮像軸（Ｚ軸）に沿って測定対
象物を連続的に近づけるように動かし、その動作中に該
間隔が所定の長さになったときに該測定箇所（輪郭）に
合焦した画像が得られるようにする場合を示している。
【００１５】さらに上述では合焦手段を連続的に動かす
ようにしたが、断続的に動かしてもよいし、近づけると
は逆に、遠ざけるように動かしてもよい。
ようにしたが、断続的に動かしてもよいし、近づけると
は逆に、遠ざけるように動かしてもよい。
【００１６】Ｚ軸ステージ１としては、Ｚ軸（垂直）方
向に全体で100μm移動し、垂直方向の真直度が0.1μmの
微動Ｚ軸ステージを用い、段差30μmで幅20μmの測定対
象物２の幅を測定する場合を例にとって説明する。
向に全体で100μm移動し、垂直方向の真直度が0.1μmの
微動Ｚ軸ステージを用い、段差30μmで幅20μmの測定対
象物２の幅を測定する場合を例にとって説明する。
【００１７】図１において、測定対象物２はＺ軸ステー
ジ１の上に載せられており、その像が顕微鏡３で拡大さ
れ、さらにＴＶカメラ４で撮像されて、その出力の映像
信号Ｖが微分回路ユニット５に入力される。微分回路ユ
ニット５は、例えば図２に示したごとく、映像信号Ｖを
遅延させた遅延映像信号ＶDLを発生させ、映像信号Ｖと
遅延映像信号ＶDLとの差分をとることにより、輝度レベ
ルの変化が大きい位置で、ピーク波形を生じさせる微分
画像信号ＶDを作り、さらに、微分画像信号ＶDの絶対値
をとった微分画像信号Ｖ′を作成し、画像メモリ６へ出
力する。
ジ１の上に載せられており、その像が顕微鏡３で拡大さ
れ、さらにＴＶカメラ４で撮像されて、その出力の映像
信号Ｖが微分回路ユニット５に入力される。微分回路ユ
ニット５は、例えば図２に示したごとく、映像信号Ｖを
遅延させた遅延映像信号ＶDLを発生させ、映像信号Ｖと
遅延映像信号ＶDLとの差分をとることにより、輝度レベ
ルの変化が大きい位置で、ピーク波形を生じさせる微分
画像信号ＶDを作り、さらに、微分画像信号ＶDの絶対値
をとった微分画像信号Ｖ′を作成し、画像メモリ６へ出
力する。
【００１８】寸法測定動作開始前は、画像メモリ６はリ
セットされており、画像メモリの内容は黒レベルの状態
としておく。また、Ｚ軸ステージ１は、例えばその位置
を図３における、最下端Ｚ1の位置に下げておく。ここ
で、図３により、Ｚ軸ステージ１の位置と測定対象物２
の段差の関係を、説明しておく。例えば、Ｚ軸ステージ
１の位置が、Ｚ1，Ｚ2，ＺA，ＺB，ＺN-1，ＺN等のう
ち、ＺAの位置にある場合は、測定対象物２の面ＦAに合
焦し、ＺBの位置にある場合は、測定対象物２の面ＦBに
合焦するものである。本実施例における、測定対象物２
の測定箇所（輪郭）は、図３に示されたＸBとＸAであ
り、各測定箇所（輪郭）の合焦時におけるＺ軸ステージ
１の位置は、それぞれＺBとＺAである。
セットされており、画像メモリの内容は黒レベルの状態
としておく。また、Ｚ軸ステージ１は、例えばその位置
を図３における、最下端Ｚ1の位置に下げておく。ここ
で、図３により、Ｚ軸ステージ１の位置と測定対象物２
の段差の関係を、説明しておく。例えば、Ｚ軸ステージ
１の位置が、Ｚ1，Ｚ2，ＺA，ＺB，ＺN-1，ＺN等のう
ち、ＺAの位置にある場合は、測定対象物２の面ＦAに合
焦し、ＺBの位置にある場合は、測定対象物２の面ＦBに
合焦するものである。本実施例における、測定対象物２
の測定箇所（輪郭）は、図３に示されたＸBとＸAであ
り、各測定箇所（輪郭）の合焦時におけるＺ軸ステージ
１の位置は、それぞれＺBとＺAである。
【００１９】寸法測定動作開始と同時に、画像メモリ６
のリセットは解除され、ＴＶカメラ４は、測定対象物２
を撮像する。画像メモリ６は各画素ごとに、絶対値をと
った微分画像信号Ｖ′の入力信号と、その入力時点です
でに画像メモリ６内に保持されていた信号とのレベル比
較を行い、その輝度レベルが高い信号を新たに保持す
る。この動作は、Ｚ軸ステージ１の位置がＺ1から所定
の位置、例えばＺNまで動いて、該寸法測定動作が終了
するまで繰返し行われる。
のリセットは解除され、ＴＶカメラ４は、測定対象物２
を撮像する。画像メモリ６は各画素ごとに、絶対値をと
った微分画像信号Ｖ′の入力信号と、その入力時点です
でに画像メモリ６内に保持されていた信号とのレベル比
較を行い、その輝度レベルが高い信号を新たに保持す
る。この動作は、Ｚ軸ステージ１の位置がＺ1から所定
の位置、例えばＺNまで動いて、該寸法測定動作が終了
するまで繰返し行われる。
【００２０】Ｚ軸ステージ１の位置がＺ1にある時は、
測定対象物２の面ＦAと面ＦBのどちらにも焦点が合って
いないので、図４に示すごとく、映像信号Ｖは波形の全
域にわたり輝度変化が小さい。そのため、絶対値をとっ
た微分画像信号Ｖ′は全域にわたり低レベルである。よ
って、画像メモリ６に蓄積合成後に保持された信号（蓄
積合成画像信号）も、全域にわたって低レベルの状態で
ある。
測定対象物２の面ＦAと面ＦBのどちらにも焦点が合って
いないので、図４に示すごとく、映像信号Ｖは波形の全
域にわたり輝度変化が小さい。そのため、絶対値をとっ
た微分画像信号Ｖ′は全域にわたり低レベルである。よ
って、画像メモリ６に蓄積合成後に保持された信号（蓄
積合成画像信号）も、全域にわたって低レベルの状態で
ある。
【００２１】同様に、Ｚ軸ステージ１が上に移動し、Ｚ
Aの手前に来るまでは、絶対値をとった微分画像信号
Ｖ′は、いずれも全域にわたり低レベルなので、蓄積合
成画像信号も全域にわたり低レベルのままである。
Aの手前に来るまでは、絶対値をとった微分画像信号
Ｖ′は、いずれも全域にわたり低レベルなので、蓄積合
成画像信号も全域にわたり低レベルのままである。
【００２２】Ｚ軸ステージ１がＺAの位置に至ると、測
定対象物２の面ＦAに焦点が合うので、図４に示すごと
く、映像信号ＶはＸAの位置でコントラストのハッキリ
した信号となる。このため、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′はＸAの位置できわだったピーク波形をもった信
号となる。該絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合
成されると、該蓄積合成画像信号はＸAの位置できわだ
ったピーク波形をもった信号となる。
定対象物２の面ＦAに焦点が合うので、図４に示すごと
く、映像信号ＶはＸAの位置でコントラストのハッキリ
した信号となる。このため、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′はＸAの位置できわだったピーク波形をもった信
号となる。該絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合
成されると、該蓄積合成画像信号はＸAの位置できわだ
ったピーク波形をもった信号となる。
【００２３】Ｚ軸ステージ１がさらに上に移動し、ＺB
の手前に来るまで（ＺBとＺAの間）は、Ｚ1の位置にＺ
軸ステージ１がある場合等と同じく、焦点が合っていな
いので、図４に示すごとく、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′は全域にわたり低レベルで、蓄積合成画像信号は
ＸAの位置できわだったピーク波形をもった信号のまま
あまり変化しない。
の手前に来るまで（ＺBとＺAの間）は、Ｚ1の位置にＺ
軸ステージ１がある場合等と同じく、焦点が合っていな
いので、図４に示すごとく、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′は全域にわたり低レベルで、蓄積合成画像信号は
ＸAの位置できわだったピーク波形をもった信号のまま
あまり変化しない。
【００２４】Ｚ軸ステージ１がＺBの位置に至ると、測
定対象物２の面ＦBに焦点が合うので、図４に示すごと
く、映像信号ＶはＸBの位置でコントラストのハッキリ
した信号となる。このため、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′はＸBの位置できわだったピーク波形をもった信
号となる。該絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合
成されると、該蓄積合成画像信号はＸBの位置およびＸA
の位置できわだったピーク波形をもった信号となる。
定対象物２の面ＦBに焦点が合うので、図４に示すごと
く、映像信号ＶはＸBの位置でコントラストのハッキリ
した信号となる。このため、絶対値をとった微分画像信
号Ｖ′はＸBの位置できわだったピーク波形をもった信
号となる。該絶対値をとった微分画像信号Ｖ′が蓄積合
成されると、該蓄積合成画像信号はＸBの位置およびＸA
の位置できわだったピーク波形をもった信号となる。
【００２５】Ｚ軸ステージ１がさらに上に移動し、ＺN
に至って該寸法測定動作が終了するまでは、Ｚ1の位置
にＺ軸ステージ１がある場合等と同じく、焦点が合って
いないので、蓄積合成画像信号はＸBの位置およびＸAの
位置できわだったピーク波形をもった信号のままあまり
変化せず、最終的に蓄積合成された波形は、図４の最下
段に示したごとくとなる。同様に、映像信号Ｖについて
最終的に蓄積合成された波形も図示しているが、これに
よれば、ＸBの位置およびＸAの位置が特定できず、所望
の測定が不可能なことがわかる。
に至って該寸法測定動作が終了するまでは、Ｚ1の位置
にＺ軸ステージ１がある場合等と同じく、焦点が合って
いないので、蓄積合成画像信号はＸBの位置およびＸAの
位置できわだったピーク波形をもった信号のままあまり
変化せず、最終的に蓄積合成された波形は、図４の最下
段に示したごとくとなる。同様に、映像信号Ｖについて
最終的に蓄積合成された波形も図示しているが、これに
よれば、ＸBの位置およびＸAの位置が特定できず、所望
の測定が不可能なことがわかる。
【００２６】上記測定動作を終了した時点で、画像メモ
リ６は、保持している輝度信号レベルを蓄積合成画像信
号として測定処理部７に出力して、測定処理部７はその
蓄積合成画像信号の中の、きわだって輝度レベルの高い
ピーク波形の相対位置から、測定対象物２の所望の幅を
計測し、その測定処理結果と、蓄積合成画像信号とをテ
レビモニタ１０に出力し、テレビモニタ１０では、蓄積
合成画像および測定処理内容を表示する。
リ６は、保持している輝度信号レベルを蓄積合成画像信
号として測定処理部７に出力して、測定処理部７はその
蓄積合成画像信号の中の、きわだって輝度レベルの高い
ピーク波形の相対位置から、測定対象物２の所望の幅を
計測し、その測定処理結果と、蓄積合成画像信号とをテ
レビモニタ１０に出力し、テレビモニタ１０では、蓄積
合成画像および測定処理内容を表示する。
【００２７】測定処理部は左右の高輝度レベル波形の位
置から、ＸB，ＸAの位置を検出して、ＸA−ＸBとし、測
定値を得る。ＸAが画面左端位置より50μm、ＸBが画面
左端位置より30μmとすると、ＸA−ＸB＝20μmとなり、
測定対象物２の所望の幅は20μmと求めることができ
る。なお、測定値を得る方法は前述の方法だけでなく、
他の方法でも測定値を得られることは周知である。
置から、ＸB，ＸAの位置を検出して、ＸA−ＸBとし、測
定値を得る。ＸAが画面左端位置より50μm、ＸBが画面
左端位置より30μmとすると、ＸA−ＸB＝20μmとなり、
測定対象物２の所望の幅は20μmと求めることができ
る。なお、測定値を得る方法は前述の方法だけでなく、
他の方法でも測定値を得られることは周知である。
【００２８】以上の実施例では、蓄積合成される画像信
号としては、測定対象物の各測定箇所（輪郭）ごとに合
焦する画像（合焦点画像）とともに測定対象物のいずれ
の測定箇所（輪郭）にも合焦しない画像（非合焦点画
像）の画像信号も蓄積合成されるとして説明している
が、非合焦点画像で撮像される信号中に発生する散乱光
は、レベルが大きく、幅も広いので、その信号成分が、
測定箇所（輪郭）の位置にかかることによって、蓄積合
成後に合焦点画像に含まれる測定箇所（輪郭）の信号成
分を覆い隠してしまい、位置情報を無くしてしまう場合
がある。それを防ぐために、本実施例では、散乱光が撮
像される非合焦点画像の信号レベルを、蓄積合成後に位
置情報を失なわせることのない低いレベルに変換すると
ともに、合焦点画像の画像信号の、測定箇所（輪郭）の
位置情報がきわだったピーク波形になるよう、蓄積合成
前の画像信号について、輝度レベル変化を微分した微分
画像信号を得て、さらに絶対値をとった微分画像信号を
蓄積合成している。
号としては、測定対象物の各測定箇所（輪郭）ごとに合
焦する画像（合焦点画像）とともに測定対象物のいずれ
の測定箇所（輪郭）にも合焦しない画像（非合焦点画
像）の画像信号も蓄積合成されるとして説明している
が、非合焦点画像で撮像される信号中に発生する散乱光
は、レベルが大きく、幅も広いので、その信号成分が、
測定箇所（輪郭）の位置にかかることによって、蓄積合
成後に合焦点画像に含まれる測定箇所（輪郭）の信号成
分を覆い隠してしまい、位置情報を無くしてしまう場合
がある。それを防ぐために、本実施例では、散乱光が撮
像される非合焦点画像の信号レベルを、蓄積合成後に位
置情報を失なわせることのない低いレベルに変換すると
ともに、合焦点画像の画像信号の、測定箇所（輪郭）の
位置情報がきわだったピーク波形になるよう、蓄積合成
前の画像信号について、輝度レベル変化を微分した微分
画像信号を得て、さらに絶対値をとった微分画像信号を
蓄積合成している。
【００２９】なお、上述の、輝度レベル変化を微分しさ
らに絶対値をとった微分画像信号の他に、輝度レベル変
化を微分した微分画像信号とすることも可能である。こ
の場合、上述の輝度レベルの高いピーク波形を用いて測
定するだけでなく、低輝度レベルのピーク波形も用いて
測定することが考えられる。例えば、微分画像信号ＶD
を所定のレベルで持ち上げて、画像信号の全体的な輝度
が中間調になるようにすればよく、その画像信号の中
に、測定箇所の位置が、より黒く、またはより白く表示
するようなピークをもつ信号の位置として、抽出するこ
とができる。
らに絶対値をとった微分画像信号の他に、輝度レベル変
化を微分した微分画像信号とすることも可能である。こ
の場合、上述の輝度レベルの高いピーク波形を用いて測
定するだけでなく、低輝度レベルのピーク波形も用いて
測定することが考えられる。例えば、微分画像信号ＶD
を所定のレベルで持ち上げて、画像信号の全体的な輝度
が中間調になるようにすればよく、その画像信号の中
に、測定箇所の位置が、より黒く、またはより白く表示
するようなピークをもつ信号の位置として、抽出するこ
とができる。
【００３０】また、ＴＶカメラの位置を固定し、該ＴＶ
カメラの撮像軸に沿って測定対象物を連続的に、または
断続的に動かす場合、該測定対象物を載せるステージと
しては、真直度の良いステージが必要であるが、あらか
じめステージの真直度の偏差の推移が明らかであれば、
それを補正して測定精度を向上することができる。
カメラの撮像軸に沿って測定対象物を連続的に、または
断続的に動かす場合、該測定対象物を載せるステージと
しては、真直度の良いステージが必要であるが、あらか
じめステージの真直度の偏差の推移が明らかであれば、
それを補正して測定精度を向上することができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、画像メモリに蓄積され
た一画像から測定対象物の幅を測定することができ、機
構的にフィードバック動作が伴うようなオートフォーカ
ス動作を繰返し行う必要をなくして、単純かつ迅速なス
テージの移動だけで済み、さらに、蓄積合成前の画像に
ついて、輪郭の強調を目的とする、輝度レベル変化を微
分した微分画像を作ることで、測定対象物の幅を測定す
るための、正確な測定箇所（輪郭）の位置を得ることが
できる。
た一画像から測定対象物の幅を測定することができ、機
構的にフィードバック動作が伴うようなオートフォーカ
ス動作を繰返し行う必要をなくして、単純かつ迅速なス
テージの移動だけで済み、さらに、蓄積合成前の画像に
ついて、輪郭の強調を目的とする、輝度レベル変化を微
分した微分画像を作ることで、測定対象物の幅を測定す
るための、正確な測定箇所（輪郭）の位置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】映像信号Ｖから絶対値をとった微分画像信号
Ｖ′を作成する状態を説明する模式図。
Ｖ′を作成する状態を説明する模式図。
【図３】測定対象物を側面から見た図。
【図４】実施例の動作を具体的に説明する図。
【図５】従来例の全体の構成図。
【図６】従来例の動作を具体的に説明する模式図。
【符号の説明】 １ Ｚ軸ステージ ２ 測定対象物
３ 顕微鏡 ４ ＴＶカメラ ５ 微分回路ユニット
６ 画像メモリ ７ 測定処理部 １０ テレビモニタ １１ オートフォーカスユ
ニット １２ 画面
３ 顕微鏡 ４ ＴＶカメラ ５ 微分回路ユニット
６ 画像メモリ ７ 測定処理部 １０ テレビモニタ １１ オートフォーカスユ
ニット １２ 画面
Claims (5)
- 【請求項１】 測定対象物を撮像するＴＶカメラから得
られる複数画像信号により前記測定対象物の所定部位間
の寸法を測定する微小寸法測定装置において、前記測定
対象物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の間隔を変化さ
せる手段と、該変化手段により前記間隔が所定範囲で変
化する間に得られる前記画像信号を微分して微分画像信
号を得る微分回路と、前記微分回路から得られる複数微
分画像信号の各画素ごとのレベル比較を行い、より高い
レベルの信号を当該画素の映像信号として保持するとし
た蓄積合成を行う画像メモリと、該画像メモリに保持さ
れた映像信号から前記寸法を測定する測定処理部とを有
することを特徴とする微小寸法測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の微小寸法測定装置にお
いて、前記画像メモリは、前記微分画像信号の絶対値を
取る処理の後に該絶対値を取った微分画像信号の前記蓄
積合成を行うことを特徴とする微小寸法測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の微小寸法測定
装置において、前記ステージの移動により前記間隔が所
定範囲で１回変化する間に得られる前記画像信号でもっ
て、前記測定対象物の所定部位間の寸法を測定すること
を特徴とする微小寸法測定装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３に記載の微小寸法測定装
置において、前記測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮像
軸方向の間隔を変化させる手段は、前記測定対象物を載
せて該測定対象物と前記ＴＶカメラとの撮像軸方向の間
隔を変化させるように移動するステージであることを特
徴とする微小寸法測定装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４に記載の微小寸法測定装
置において、前記測定処理部は、前記画像メモリに保持
された映像信号の中でレベル変化が所定の大きさ以上あ
る部位間の相対位置情報から、前記測定対象物の寸法を
測定するものであることを特徴とする微小寸法測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23572493A JP3226678B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 微小寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23572493A JP3226678B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 微小寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763520A JPH0763520A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3226678B2 true JP3226678B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=16990291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23572493A Expired - Fee Related JP3226678B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 微小寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226678B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3961438B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2007-08-22 | 株式会社東芝 | パターン計測装置、パターン計測方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2008014646A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Olympus Corp | 基板検査方法 |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP23572493A patent/JP3226678B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0763520A (ja) | 1995-03-10 |
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