JP5529829B2 - 高さ測定装置及び高さ測定方法 - Google Patents
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Description
但し、xは前記搬送方向に対する前記試料の測定位置を示し、w(x)は前記基準輝線からの輝線のずれを示し、Lは前記鏡面反射光の光路長であり、d(x)は前記基準高さからの前記試料の高さを示し、(d/dx)・d(x)は前記基準傾きからの前記試料の傾きを示し、θは前記鏡面反射光の反射角を示す。
また、この構成によれば、基準輝線に対する輝線のずれw(x)を代入し、d(x)について方程式を解くことで、位置xにおける高さd(x)を求めることができる。
但し、w(x)は基準輝線KL_0からの輝線KLのずれを示し、Lは鏡面反射光L2の光路長を示し、d(x)は基準高さからの試料Sの高さを示し、φ(x)は基準傾きからの試料Sの傾きを示し、θは鏡面反射光L2の反射角を示す。
式(2)は、微分方程式となっており、積分定数をCとし、d(x)について解くと、式(3)のように表される。
なお、測定にあたり試料Sの相対的変化がわかれば十分であり、Cの値は必ずしも測定する必要はない。
ここで、x軸方向の測定間隔をΔxとし、nフレーム目における鏡像1’のずれをw(n,j)、高さをd(n,j)とすると、式(4)は式(5)で近似できる。
なお、式(4)、(5)で示すd(n,j)は式(2)のd(x)に相当している。
但し、kは撮像部2の画素分解能を示し、i_JL(j)は光切断線JLのj軸上の各位置におけるi軸の値を示し、βはレーザ光源5の仰角を示し、αは撮像部2の仰角を示す。また、画素分解能kは既知である。図5、6の例では、レーザ光源5の仰角βはβ=0であるため、高さyは、y=k×g_JL(j)/sin(α)により求められる。
本実施の形態による高さ測定装置が測定対象とする試料Sの凹凸は長手方向に向けて限られた空間周波数を持って変化することが想定される。そこで、試料Sの高さd(n,j)を示すデータ群に対し、x軸に向けてフィルタリング処理を行い、想定される空間周波数帯の高さ成分d’(n,j)を抽出してもよい。具体的には、想定される空間周波数帯のデータを抽出するための1行×所定列の1次元フィルタを、x軸に沿った1列の高さd(n,j)からなるデータ群に適用して、想定される空間周波数帯の高さ成分d’(n,j)を抽出すればよい。これにより、高さd(d,n)に含まれるノイズ成分を除去することができる。
1 光源
2 撮像部
3 搬送部
4 制御部
5 レーザ光源
31 搬送ローラ
41 搬送制御部
42 光源制御部
43 輝線抽出部
44 高さ算出部
45 基準高さ算出部
A 搬送方向
G1 試料画像
JL 光切断線
KL 輝線
KL_0 基準輝線
L1 光
L2 鏡面反射光
S 試料
Claims (5)
- 鏡面性を有する試料を搬送する搬送部と、
前記試料に拡散光を照射する光源と、
前記光源により照射された試料からの鏡面反射光を受光し、前記鏡面反射光を示す輝線を含む試料画像を順次に撮像する撮像部と、
前記撮像部により順次に撮像された試料画像から輝線を抽出し、所定の基準高さ及び基準傾きを示す基準輝線に対する各輝線のずれを求める輝線抽出部と、
前記基準高さからの前記試料の高さに基づく前記基準輝線からの前記輝線のずれを示す高さずれ成分と、前記基準傾きからの前記試料の傾きに基づく前記基準輝線からの前記輝線のずれを示す傾きずれ成分との一次結合で前記基準輝線に対する前記輝線のずれを表す方程式に、前記輝線抽出部により抽出された輝線のずれを代入することで、前記試料の高さを順次に算出する高さ算出部とを備え、
前記高さずれ成分は、2sinθ・d(x)で表され、
前記傾きずれ成分は、2L・(d/dx)・d(x)で表され、
前記方程式は、w(x)=2L・(d/dx)・d(x)+2sinθ・d(x)で表される測定装置。
但し、xは前記搬送方向に対する前記試料の測定位置を示し、w(x)は前記基準輝線からの輝線のずれを示し、Lは前記鏡面反射光の光路長であり、d(x)は前記基準高さからの前記試料の高さを示し、(d/dx)・d(x)は前記基準傾きからの前記試料の傾きを示し、θは前記鏡面反射光の反射角を示す。 - 前記試料は、筋状の凹凸を持ち、
前記光源は、長手方向が前記試料の凹凸の長手方向と直行するように配置された棒状光源である請求項1記載の高さ測定装置。 - 前記基準輝線は、初期の測定位置における前記試料の輝線である請求項1又は2記載の高さ測定装置。
- 前記試料に対して光切断線を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光源により照射された光切断線を前記撮像部で撮像し、得られた光切断線画像に基づき、前記試料の幅方向の初期の各測定位置の高さを算出する基準高さ算出部とを更に備え、
前記高さ算出部は、前記基準高さ算出部により算出された初期の各測定位置の高さを用いて前記試料の各位置の高さの測定位置を算出する請求項1〜3のいずれかに記載の高さ測定装置。 - 鏡面性を有する試料を搬送する搬送ステップと、
前記試料に拡散光を照射する照射ステップと、
前記光源により照射された試料からの鏡面反射光を受光し、前記鏡面反射光を示す輝線を含む試料画像を順次に撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより順次に撮像された試料画像から輝線を抽出し、所定の基準高さ及び基準傾きを示す基準輝線に対する各輝線のずれを求める輝線抽出ステップと、
前記基準高さからの前記試料の高さに基づく前記基準輝線からの前記輝線のずれを示す高さずれ成分と、前記基準傾きからの前記試料の傾きに基づく前記基準輝線からの前記輝線のずれを示す傾きずれ成分との一次結合で前記基準輝線に対する前記輝線のずれを表す方程式に、前記輝線抽出ステップにより抽出された輝線のずれを代入することで、前記試料の高さを順次に算出する高さ算出ステップとを備え、
前記高さずれ成分は、2sinθ・d(x)で表され、
前記傾きずれ成分は、2L・(d/dx)・d(x)で表され、
前記方程式は、w(x)=2L・(d/dx)・d(x)+2sinθ・d(x)で表される高さ測定方法。
但し、xは前記搬送方向に対する前記試料の測定位置を示し、w(x)は前記基準輝線からの輝線のずれを示し、Lは前記鏡面反射光の光路長であり、d(x)は前記基準高さからの前記試料の高さを示し、(d/dx)・d(x)は前記基準傾きからの前記試料の傾きを示し、θは前記鏡面反射光の反射角を示す。
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