JP6015827B2 - Shape measuring device, control method for shape measuring device, and program - Google Patents

Shape measuring device, control method for shape measuring device, and program Download PDF

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本発明は、光学的走査による形状計測装置、該形状計測装置の制御方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a shape measuring device by optical scanning, a control method for the shape measuring device, and a program.

物体を光学的に走査して形状の情報を得る非接触型の形状計測装置の代表的な計測方法として、光切断法(スリット光投影法)がある。光切断法の測定原理は、三角測量の原理に基づく。スリット光を物体に投影し、別の角度から物体を撮像すると、物体の形状に合わせて変形したスリット画像が得られる。スリット光の投影光学系とスリット画像の撮像光学系、およびスリット光の投影角度と変形したスリット画像各点の観察角度などにより、幾何学的に物体の座標を算出することができる。さらにスリット光を物体上で走査することで、物体の三次元情報を得ることができる。   As a typical measurement method of a non-contact type shape measuring apparatus that obtains shape information by optically scanning an object, there is a light cutting method (slit light projection method). The measurement principle of the light section method is based on the principle of triangulation. When slit light is projected onto an object and the object is imaged from another angle, a slit image deformed according to the shape of the object is obtained. The coordinates of the object can be calculated geometrically based on the projection optical system of the slit light, the imaging optical system of the slit image, the projection angle of the slit light, and the observation angle of each point of the deformed slit image. Furthermore, three-dimensional information of the object can be obtained by scanning the slit light on the object.

このような測定において、撮像したスリット画像から得られる情報は、画像を構成する画素(ピクセル)毎の離散データであることから、物体の座標位置をより精度の高いサブピクセル精度で算出するために様々な技術が提案されている。例えば、受光強度の空間的分布(輝度分布)から重心演算を行い、画素ピッチで決まる値よりも分解能を高める技術などがある。特許文献1では、この重心演算において、多重反射などによる誤った重心情報を除外することで、測定精度を高める方法が提案されている。具体的には、重心演算を行う輝度分布を切り出す輝度閾値を変化させた場合に、算出した重心情報にある程度以上の差異が生じる場合には、その情報を無効として除外する方法である。また特許文献2では、実測した離散データを、ガウスフィッティングさせることで、輝度のピーク点を求める方法が提案されている。   In such a measurement, the information obtained from the captured slit image is discrete data for each pixel (pixel) constituting the image, so that the coordinate position of the object can be calculated with higher precision sub-pixel accuracy. Various techniques have been proposed. For example, there is a technique in which the center of gravity is calculated from the spatial distribution (luminance distribution) of the received light intensity, and the resolution is higher than the value determined by the pixel pitch. Patent Document 1 proposes a method of improving measurement accuracy by excluding erroneous center-of-gravity information due to multiple reflection or the like in this center-of-gravity calculation. Specifically, when the brightness threshold value for extracting the brightness distribution for performing the center of gravity calculation is changed, if the calculated center of gravity information has a difference of a certain degree or more, the information is excluded as invalid. Further, Patent Document 2 proposes a method of obtaining a luminance peak point by Gaussian fitting of measured discrete data.

特開2002−22423号公報JP 2002-22423 A 特開2009−74814号公報JP 2009-74814 A

しかしながら、これらの方法では、より高い精度の計測が必要な場合に、測定対象が限定されてしまうという課題や、計測に時間を要してしまうなどの課題があった。具体的には、特許文献1による方法では、重心演算を行う輝度分布の輝度閾値を変えた場合に、重心位置が変化してしまうような測定対象は測定が困難であるという課題があった。例えば、光の反射が物体の表面だけでなく、表面下散乱など、わずかな深層からの反射も観測されるような物体の場合には、輝度分布が対称にならないために、有効な情報として処理されず、測定することが困難であった。また、特許文献2による方法では、ガウスフィッティングに時間を要してしまうという課題や、反射光の輝度分布がガウスフィッティングにそぐわない物体の場合には、高い精度での計測が困難であるなどの課題があった。   However, these methods have a problem that a measurement target is limited when measurement with higher accuracy is required, and a problem that measurement takes time. Specifically, the method according to Patent Document 1 has a problem that it is difficult to measure a measurement target whose center of gravity position changes when the brightness threshold value of the brightness distribution for performing the center of gravity calculation is changed. For example, in the case of an object where reflection of light is observed not only from the surface of the object but also from a slight depth, such as subsurface scattering, the brightness distribution does not become symmetric and is processed as effective information. It was difficult to measure. Further, in the method according to Patent Document 2, there is a problem that it takes time for Gaussian fitting, and it is difficult to measure with high accuracy in the case of an object whose reflected light luminance distribution does not match Gaussian fitting. was there.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる形状計測装置は、投射光により物体を走査する光学走査手段と、物体からの、投射光の反射光による計測画像を取得する撮像手段と、取得した計測画像を基に、物体の反射位置を算出する反射位置検出手段と、を備え、反射位置検出手段は、取得した計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンから、物体の反射位置候補座標を算出し、計測輝度パターンと、反射位置候補座標を含む比較座標範囲内において所定の分解能の間隔で用意された複数の参照輝度パターンとを比較して、計測輝度パターンとそれぞれの参照輝度パターンとのパターン類似度を算出し、パターン類似度が最も大きな参照輝度パターンが特定する座標情報から、物体の反射位置座標を求めることを特徴とする。   Application Example 1 The shape measurement apparatus according to this application example includes an optical scanning unit that scans an object with projection light, an imaging unit that acquires a measurement image by reflected light of the projection light from the object, and the acquired measurement image. Reflection position detection means for calculating the reflection position of the object based on the reflection position detection means, the reflection position detection means from the measurement luminance pattern distributed to the plurality of pixels constituting the acquired measurement image, the object reflection position candidate coordinates The measured luminance pattern is compared with a plurality of reference luminance patterns prepared at intervals of a predetermined resolution within the comparison coordinate range including the reflection position candidate coordinates, and the measured luminance pattern and each reference luminance pattern are compared. The pattern similarity is calculated, and the reflection position coordinates of the object are obtained from the coordinate information specified by the reference luminance pattern having the largest pattern similarity.

本適用例によれば、取得した計測画像の最大輝度を示す画素位置を物体の反射位置として単純に認識するのではなく、複数の画素に分布する計測輝度パターンと参照輝度パターンとを比較した結果により物体の反射位置座標を求める。この方法を適用することにより、物体の反射位置座標を特定するための参照輝度パターンを、物体の反射特性に応じて予め個別に準備することが可能となる。その結果、物体の反射特性に合わせて、より精度の高い計測が可能となる。
また、複数の画素に分布する計測輝度パターンと参照輝度パターンとの類似度を算出し、算出した類似度の大小を比較することで、物体の反射位置座標を求めることができるため、都度ガウスフィッティングを行う処理に比較して要する時間が短く、高速な計測が可能となる。
According to this application example, instead of simply recognizing the pixel position indicating the maximum luminance of the acquired measurement image as the reflection position of the object, the result of comparing the measurement luminance pattern distributed over a plurality of pixels with the reference luminance pattern Thus, the reflection position coordinates of the object are obtained. By applying this method, a reference luminance pattern for specifying the reflection position coordinates of the object can be individually prepared in advance according to the reflection characteristics of the object. As a result, more accurate measurement can be performed in accordance with the reflection characteristics of the object.
Also, since the degree of similarity between the measured luminance pattern distributed in multiple pixels and the reference luminance pattern is calculated and the calculated similarity is compared, the reflection position coordinates of the object can be obtained. Compared to the process of performing the above, the time required is short and high-speed measurement is possible.

[適用例2]上記適用例にかかる形状計測装置において、複数の参照輝度パターンは、複数種類の物体の反射光の分布特性に合わせ、複数の参照パターンセットとして予め備えられ、計測に際し、物体の種類に応じて、対応する参照パターンセットが選択できることが好ましい。   Application Example 2 In the shape measuring apparatus according to the application example described above, a plurality of reference luminance patterns are provided in advance as a plurality of reference pattern sets in accordance with the distribution characteristics of reflected light of a plurality of types of objects. It is preferable that a corresponding reference pattern set can be selected depending on the type.

本適用例によれば、物体の種類によって異なる反射特性に応じて、対応する分布特性を持つ参照パターンセットを予め準備しておき、計測に際して最適な比較用の参照パターンセットを選択することで、より精度の高い計測が可能となる。具体的には、例えば物体からの反射が、物体表面からだけではなく、その下層からの反射も含むような場合、分布特性は単一のガウス分布で近似される分布とはならず、物体固有の分布となる。予めこの物体固有の分布に従った参照パターンセットを準備しておくことで、より精度の高いパターンマッチングの得られる比較ができるため、より精度の高い計測を行うことが可能となる。
また、予め測定対象として想定される様々な物体に対応した反射特性の参照パターンセットを準備しておくことで、計測に際し、最適な参照パターンセットを選択するだけで様々な物体の精度の良い測定が可能となる。
従って、反射特性により測定対象の限定がされることのない、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。
According to this application example, according to reflection characteristics that vary depending on the type of object, a reference pattern set having a corresponding distribution characteristic is prepared in advance, and by selecting a reference pattern set for comparison that is optimal for measurement, More accurate measurement is possible. Specifically, for example, when the reflection from the object includes not only the reflection from the object surface but also the reflection from the lower layer, the distribution characteristic is not a distribution approximated by a single Gaussian distribution, and is inherent to the object. Distribution. By preparing a reference pattern set according to this object-specific distribution in advance, it is possible to perform comparison with which pattern matching with higher accuracy can be obtained, so that measurement with higher accuracy can be performed.
Also, by preparing a reference pattern set of reflection characteristics corresponding to various objects assumed as measurement targets in advance, it is possible to measure various objects with high accuracy simply by selecting the optimal reference pattern set for measurement. Is possible.
Therefore, it is possible to provide a shape measuring apparatus capable of measuring with higher accuracy without limiting the measurement target due to the reflection characteristics.

[適用例3]上記適用例にかかる形状計測装置において、分解能および比較座標範囲は、計測に際し、予め設定できることが好ましい。   Application Example 3 In the shape measuring apparatus according to the application example described above, it is preferable that the resolution and the comparison coordinate range can be set in advance during measurement.

本適用例によれば、測定に際して分解能を設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、例えば、それほどの測定精度を必要としない計測の場合には、分解能を、画素間隔、あるいは画素間隔の二分の一程度に設定するなどで、比較に要する時間を短縮することができる。
また、測定に際してパターンの比較を行う座標範囲が設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、比較座標範囲の設定において、算出された反射位置候補座標の前後・周辺で比較する範囲を狭くした場合には、パターンの比較回数が減少するため、計測時間が短縮される。
According to this application example, since the resolution can be set at the time of measurement, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, for example, in the case of measurement that does not require so much measurement accuracy, the time required for comparison can be shortened by setting the resolution to the pixel interval or about half of the pixel interval. it can.
In addition, since a coordinate range for pattern comparison can be set during measurement, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, in setting the comparison coordinate range, when the range to be compared before and after the calculated reflection position candidate coordinates is narrowed, the number of pattern comparisons is reduced, so the measurement time is shortened.

[適用例4]上記適用例にかかる形状計測装置において、分解能は、画素間隔以下であることが好ましい。   Application Example 4 In the shape measuring apparatus according to the application example described above, the resolution is preferably equal to or less than the pixel interval.

本適用例によれば、物体の反射位置の特定は、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンと、画素間隔以下のピッチで準備された複数の参照輝度パターンとの比較で実施されるため、算出される物体の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素間隔よりも細かな精度で検出される。つまり、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the reflection position of the object is specified by comparing the measurement luminance pattern distributed in the plurality of pixels constituting the measurement image with the plurality of reference luminance patterns prepared at a pitch equal to or less than the pixel interval. Therefore, the calculated reflection position coordinates of the object are detected with a finer precision than the pixel interval having luminance information. That is, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例5]上記適用例にかかる形状計測装置において、パターン類似度が最も大きくなる参照輝度パターンのピーク点を示す座標を、物体の反射位置座標とすることを特徴とする。   Application Example 5 In the shape measuring apparatus according to the application example described above, the coordinates indicating the peak point of the reference luminance pattern having the highest pattern similarity are used as the reflection position coordinates of the object.

本適用例によれば、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンに最も類似した参照輝度パターンの輝度ピーク点が、物体の反射位置座標として特定される。輝度分布に基づく検出であるため、物体の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素間隔よりも細かな精度で検出される。従って、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the luminance peak point of the reference luminance pattern that is most similar to the measurement luminance pattern distributed in the plurality of pixels constituting the measurement image is specified as the reflection position coordinates of the object. Since the detection is based on the luminance distribution, the reflection position coordinates of the object are detected with a finer accuracy than the pixel interval having the luminance information. Therefore, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例6]上記適用例にかかる形状計測装置において、パターン類似度は、計測輝度パターンと参照輝度パターンとの正規化相互相関値であり、計測輝度パターンと複数の参照輝度パターンとの比較によって得られる正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した場合に、二次関数の値が最大値を示す位置情報から、物体の反射位置座標を求めることを特徴とする。   Application Example 6 In the shape measuring apparatus according to the application example, the pattern similarity is a normalized cross-correlation value between the measurement luminance pattern and the reference luminance pattern, and is obtained by comparing the measurement luminance pattern with a plurality of reference luminance patterns. When the obtained distribution of normalized cross-correlation values is approximated by a quadratic function, the reflection position coordinates of the object are obtained from position information where the value of the quadratic function shows the maximum value.

本適用例によれば、計測輝度パターンと参照輝度パターンとの正規化相互相関値をもってパターン類似度が評価されるため、反射輝度の違いによる影響を受けずにパターン形状の類似度が評価される。また、正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した最大値を基に反射位置座標を求めることで、より高精度の位置検出が可能となる。その結果、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the pattern similarity is evaluated based on the normalized cross-correlation value between the measured luminance pattern and the reference luminance pattern. Therefore, the pattern shape similarity is evaluated without being affected by the difference in reflected luminance. . Further, by obtaining the reflection position coordinates based on the maximum value obtained by approximating the distribution of normalized cross-correlation values with a quadratic function, it is possible to detect the position with higher accuracy. As a result, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例7]上記適用例にかかる形状計測装置において、参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、画素輝度パターンは、一または複数のガウス関数が合成された関数から導出され、サブピクセル輝度パターンは、画素輝度パターンから導出されることを特徴とする。   Application Example 7 In the shape measuring apparatus according to the application example described above, the reference luminance pattern is composed of a pixel luminance pattern and a subpixel luminance pattern, and the pixel luminance pattern is derived from a function in which one or a plurality of Gauss functions are synthesized. The sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.

本適用例によれば、実際の反射特性による計測輝度パターンに、より類似させたパターンで位置検出のための比較をすることができる。その結果、物体による誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。その結果、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to perform comparison for position detection with a pattern more similar to the measured luminance pattern based on the actual reflection characteristics. As a result, it is possible to detect the position with high accuracy with little error due to the object. As a result, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例8]上記適用例にかかる形状計測装置において、参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、画素輝度パターンは、計測輝度パターンから導出され、サブピクセル輝度パターンは、画素輝度パターンから導出されることを特徴とする。   Application Example 8 In the shape measurement apparatus according to the application example described above, the reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a subpixel luminance pattern. The pixel luminance pattern is derived from the measured luminance pattern, and the subpixel luminance pattern is a pixel. It is derived from the luminance pattern.

本適用例によれば、参照輝度パターンが、実際の物体の反射光から得られる計測輝度パターンの分布情報を基に導出される。具体的には、複数の関数を合成して類似パターンを作成するのではなく、計測輝度パターンの分布情報を使用して画素輝度パターンを作成する。このようにすることで、反射光の輝度分布がガウスフィッティングにそぐわないような物体であっても、誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。また、複数のガウス関数から類似した参照輝度パターンを合成することが難しい場合や、合成作業に時間を要する場合など、より簡便に参照輝度パターンを作成することができる。   According to this application example, the reference luminance pattern is derived based on the distribution information of the measured luminance pattern obtained from the reflected light of the actual object. Specifically, a pixel luminance pattern is generated using distribution information of a measured luminance pattern, instead of generating a similar pattern by combining a plurality of functions. In this way, even an object whose reflected light luminance distribution does not match Gaussian fitting can be detected with high accuracy with little error. Further, when it is difficult to synthesize a similar reference luminance pattern from a plurality of Gaussian functions, or when it takes time to synthesize, a reference luminance pattern can be created more easily.

[適用例9]本適用例にかかる形状計測装置の制御方法は、投射光により物体を走査するステップと、物体からの、投射光の反射光による計測画像を取得するステップと、取得した計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンから、物体の反射位置候補座標を算出するステップと、計測輝度パターンと、反射位置候補座標を含む比較座標範囲において所定の分解能の間隔で用意された複数の参照輝度パターンとを比較して、計測輝度パターンとそれぞれの参照輝度パターンとのパターン類似度を算出するステップと、パターン類似度が最も大きな参照輝度パターンが特定する座標情報から、物体の反射位置座標を求めるステップと、を含むことを特徴とする。   Application Example 9 The control method of the shape measuring apparatus according to this application example includes a step of scanning an object with projection light, a step of acquiring a measurement image by reflected light of the projection light from the object, and the acquired measurement image Are prepared at predetermined resolution intervals in a comparison coordinate range including a measurement luminance pattern and a reflection position candidate coordinate from a measurement luminance pattern distributed in a plurality of pixels constituting The step of calculating the pattern similarity between the measured luminance pattern and each reference luminance pattern by comparing a plurality of reference luminance patterns, and reflecting the object from the coordinate information specified by the reference luminance pattern having the largest pattern similarity Obtaining position coordinates.

本適用例によれば、取得した計測画像の最大輝度を示す画素位置を物体の反射位置として単純に認識するのではなく、複数の画素に分布する計測輝度パターンと参照輝度パターンとを比較した結果により物体の反射位置座標を求める。この方法を適用することにより、物体の反射位置座標を特定するための参照輝度パターンを、物体の反射特性に応じて予め個別に準備することが可能となる。その結果、物体の反射特性によって計測結果に差異が生ずることなく、物体の反射特性に合わせて、より精度の高い計測が可能となる。
また、複数の画素に分布する計測輝度パターンと参照輝度パターンとの類似度を算出し、算出した類似度の大小を比較することで、物体の反射位置座標を求めることができるため、都度ガウスフィッティングを行う処理に比較して要する時間が短く、高速な計測が可能となる。
According to this application example, instead of simply recognizing the pixel position indicating the maximum luminance of the acquired measurement image as the reflection position of the object, the result of comparing the measurement luminance pattern distributed over a plurality of pixels with the reference luminance pattern Thus, the reflection position coordinates of the object are obtained. By applying this method, a reference luminance pattern for specifying the reflection position coordinates of the object can be individually prepared in advance according to the reflection characteristics of the object. As a result, measurement with higher accuracy is possible in accordance with the reflection characteristics of the object without causing a difference in measurement results due to the reflection characteristics of the object.
Also, since the degree of similarity between the measured luminance pattern distributed in multiple pixels and the reference luminance pattern is calculated and the calculated similarity is compared, the reflection position coordinates of the object can be obtained. Compared to the process of performing the above, the time required is short and high-speed measurement is possible.

[適用例10]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、複数の参照輝度パターンを、複数種類の物体の反射光の分布特性に合わせ、複数の参照パターンセットとして予め備えるステップと、計測に際し、物体の種類に応じて、対応する参照パターンセットを選択するステップと、を含むことが好ましい。   Application Example 10 In the control method of the shape measuring apparatus according to the application example described above, a step in which a plurality of reference luminance patterns are provided in advance as a plurality of reference pattern sets in accordance with distribution characteristics of reflected light of a plurality of types of objects, and measurement In this case, it is preferable to include a step of selecting a corresponding reference pattern set according to the type of the object.

本適用例によれば、物体の種類によって異なる反射特性に応じて、対応する分布特性を持つ参照パターンセットを予め準備しておき、計測に際して最適な比較用の参照パターンセットを選択することで、より精度の高い計測が可能となる。具体的には、例えば物体からの反射が、物体表面からだけではなく、その下層からの反射も含むような場合、分布特性は単一のガウス分布で近似される分布とはならず、物体固有の分布となる。予めこの物体固有の分布に従った参照パターンセットを準備しておくことで、より精度の高いパターンマッチングの得られる比較ができるため、より精度の高い計測を行うことが可能となる。
また、予め測定対象として想定される様々な物体に対応した反射特性の参照パターンセットを準備しておくことで、計測に際し、最適な参照パターンセットを選択するだけで様々な物体の精度の良い測定が可能となる。
従って、反射特性により測定対象の限定がされることのない、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。
According to this application example, according to reflection characteristics that vary depending on the type of object, a reference pattern set having a corresponding distribution characteristic is prepared in advance, and by selecting a reference pattern set for comparison that is optimal for measurement, More accurate measurement is possible. Specifically, for example, when the reflection from the object includes not only the reflection from the object surface but also the reflection from the lower layer, the distribution characteristic is not a distribution approximated by a single Gaussian distribution, and is inherent to the object. Distribution. By preparing a reference pattern set according to this object-specific distribution in advance, it is possible to perform comparison with which pattern matching with higher accuracy can be obtained, so that measurement with higher accuracy can be performed.
Also, by preparing a reference pattern set of reflection characteristics corresponding to various objects assumed as measurement targets in advance, it is possible to measure various objects with high accuracy simply by selecting the optimal reference pattern set for measurement. Is possible.
Therefore, it is possible to provide a shape measuring apparatus capable of measuring with higher accuracy without limiting the measurement target due to the reflection characteristics.

[適用例11]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、分解能および比較座標範囲を、計測に際し、予め設定することが好ましい。   Application Example 11 In the method for controlling the shape measuring apparatus according to the application example described above, it is preferable that the resolution and the comparison coordinate range are set in advance for measurement.

本適用例によれば、測定に際して分解能を設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、例えば、それほどの測定精度を必要としない計測の場合には、分解能を、画素間隔、あるいは画素間隔の二分の一程度に設定するなどで、比較に要する時間を短縮することができる。
また、測定に際してパターンの比較を行う座標範囲が設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、比較座標範囲の設定において、算出された反射位置候補座標の前後・周辺で比較する範囲を狭くした場合には、パターンの比較回数が減少するため、計測時間が短縮される。
According to this application example, since the resolution can be set at the time of measurement, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, for example, in the case of measurement that does not require so much measurement accuracy, the time required for comparison can be shortened by setting the resolution to the pixel interval or about half of the pixel interval. it can.
In addition, since a coordinate range for pattern comparison can be set during measurement, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, in setting the comparison coordinate range, when the range to be compared before and after the calculated reflection position candidate coordinates is narrowed, the number of pattern comparisons is reduced, so the measurement time is shortened.

[適用例12]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、分解能は、画素間隔以下であることが好ましい。   Application Example 12 In the control method of the shape measuring apparatus according to the application example, the resolution is preferably equal to or less than the pixel interval.

本適用例によれば、物体の反射位置の特定は、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンと、画素間隔以下のピッチで準備された複数の参照輝度パターンとの比較で実施されるため、算出される物体の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素間隔よりも細かな精度で検出される。つまり、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the reflection position of the object is specified by comparing the measurement luminance pattern distributed in the plurality of pixels constituting the measurement image with the plurality of reference luminance patterns prepared at a pitch equal to or less than the pixel interval. Therefore, the calculated reflection position coordinates of the object are detected with a finer precision than the pixel interval having luminance information. That is, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例13]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、パターン類似度が最も大きくなる参照輝度パターンのピーク点を示す座標を、物体の反射位置座標とすることを特徴とする。   Application Example 13 In the control method of the shape measuring apparatus according to the application example described above, the coordinates indicating the peak point of the reference luminance pattern having the largest pattern similarity are used as the reflection position coordinates of the object.

本適用例によれば、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンに最も類似した参照輝度パターンの輝度ピーク点が、物体の反射位置座標として特定される。輝度分布に基づく検出であるため、物体の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素間隔よりも細かな精度で検出される。従って、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the luminance peak point of the reference luminance pattern that is most similar to the measurement luminance pattern distributed in the plurality of pixels constituting the measurement image is specified as the reflection position coordinates of the object. Since the detection is based on the luminance distribution, the reflection position coordinates of the object are detected with a finer accuracy than the pixel interval having the luminance information. Therefore, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例14]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、パターン類似度は、計測輝度パターンと参照輝度パターンとの正規化相互相関値であり、計測輝度パターンと複数の参照輝度パターンとの比較によって得られる正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した場合に、二次関数の値が最大値を示す位置情報から、物体の反射位置座標を求めることを特徴とする。   Application Example 14 In the control method of the shape measurement apparatus according to the application example, the pattern similarity is a normalized cross-correlation value between the measurement luminance pattern and the reference luminance pattern, and the measurement luminance pattern and the plurality of reference luminance patterns When the distribution of normalized cross-correlation values obtained by the comparison is approximated by a quadratic function, the reflection position coordinates of the object are obtained from position information where the value of the quadratic function shows the maximum value.

本適用例によれば、計測輝度パターンと参照輝度パターンとの正規化相互相関値をもってパターン類似度が評価されるため、反射輝度の違いによる影響を受けずにパターン形状の類似度が評価される。また、正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した最大値を基に反射位置座標を求めることで、統計的に、より高精度の位置検出が可能となる。その結果、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, the pattern similarity is evaluated based on the normalized cross-correlation value between the measured luminance pattern and the reference luminance pattern. Therefore, the pattern shape similarity is evaluated without being affected by the difference in reflected luminance. . Further, by obtaining the reflection position coordinates based on the maximum value obtained by approximating the distribution of normalized cross-correlation values with a quadratic function, it is possible to detect the position with higher accuracy statistically. As a result, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例15]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、画素輝度パターンは、一または複数のガウス関数が合成された関数から導出され、サブピクセル輝度パターンは、画素輝度パターンから導出されることを特徴とする。   Application Example 15 In the control method of the shape measuring apparatus according to the application example described above, the reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a subpixel luminance pattern, and the pixel luminance pattern is a function in which one or a plurality of Gaussian functions are synthesized. The sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.

本適用例によれば、実際の反射特性による計測輝度パターンに、より類似させたパターンで位置検出のための比較をすることができる。その結果、物体による誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。その結果、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to perform comparison for position detection with a pattern more similar to the measured luminance pattern based on the actual reflection characteristics. As a result, it is possible to detect the position with high accuracy with little error due to the object. As a result, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

[適用例16]上記適用例にかかる形状計測装置の制御方法において、参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、画素輝度パターンは、計測輝度パターンから導出され、サブピクセル輝度パターンは、画素輝度パターンから導出されることを特徴とする。   Application Example 16 In the control method of the shape measuring apparatus according to the application example described above, the reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a sub-pixel luminance pattern, and the pixel luminance pattern is derived from the measured luminance pattern, and the sub-pixel luminance pattern Is derived from the pixel luminance pattern.

本適用例によれば、参照輝度パターンが、実際の物体の反射光から得られる計測輝度パターンの分布情報を基に導出される。具体的には、複数の関数を合成して類似パターンを作成するのではなく、計測輝度パターンの分布情報を使用して画素輝度パターンを作成する。このようにすることで、反射光の輝度分布がガウスフィッティングにそぐわないような物体であっても、誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。また、複数のガウス関数から類似した参照輝度パターンを合成することが難しい場合や、合成作業に時間を要する場合など、より簡便に参照輝度パターンを作成することができる。   According to this application example, the reference luminance pattern is derived based on the distribution information of the measured luminance pattern obtained from the reflected light of the actual object. Specifically, a pixel luminance pattern is generated using distribution information of a measured luminance pattern, instead of generating a similar pattern by combining a plurality of functions. In this way, even an object whose reflected light luminance distribution does not match Gaussian fitting can be detected with high accuracy with little error. Further, when it is difficult to synthesize a similar reference luminance pattern from a plurality of Gaussian functions, or when it takes time to synthesize, a reference luminance pattern can be created more easily.

[適用例17]本適用例にかかるプログラムは、形状計測装置を、上記に記載の制御方法を含み機能させることを特徴とする。   Application Example 17 A program according to this application example causes the shape measuring apparatus to function including the control method described above.

本適用例によれば、上記に記載の制御方法を含み機能させるプログラムを用いることで、反射特性により測定対象の限定がされることのない、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。また、位置検出に要する時間を必要充分な範囲で調整し、効率的に計測できる形状計測装置を提供することができる。   According to this application example, by using the program including the control method described above to function, a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy without limiting the measurement target due to the reflection characteristics is provided. can do. In addition, it is possible to provide a shape measuring apparatus that can adjust the time required for position detection within a necessary and sufficient range and can efficiently measure the position.

(a);実施形態1にかかる形状計測装置の構成を示すブロック図、(b);形状計測方法を説明する斜視図。(A); Block diagram which shows the structure of the shape measuring apparatus concerning Embodiment 1, (b): The perspective view explaining the shape measuring method. (a);計測画像の例を示す説明図、(b);画素が捕らえている反射光の輝度分布の例を示す説明図。(A): Explanatory drawing which shows the example of a measurement image, (b): Explanatory drawing which shows the example of the luminance distribution of the reflected light which the pixel has caught. 単一のガウス分布に従わない反射輝度分布の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of the reflective luminance distribution which does not follow a single Gaussian distribution. (a);計測輝度パターンDmの例を示すグラフ、(b);分布関数Pm(y)の作成例を示すグラフ。(A): a graph showing an example of the measured luminance pattern Dm, (b): a graph showing an example of creating the distribution function Pm (y). (a);画素輝度パターンを示すグラフ、(b);サブピクセル輝度パターンを説明するグラフ。(A): a graph showing a pixel luminance pattern, (b): a graph for explaining a sub-pixel luminance pattern. 参照輝度パターンDs−4〜Ds4を示すグラフ。The graph which shows reference luminance pattern Ds-4-Ds4. 形状計測のフローチャート。Flow chart of shape measurement. 反射位置検出のサブルーチンのフローチャート。6 is a flowchart of a reflection position detection subroutine. (a)、(b);計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDsiとの関係を示すグラフ。(A), (b); The graph which shows the relationship between the measurement brightness | luminance pattern Dm and the reference brightness | luminance pattern Dsi. 反射輝度分布にノイズが含まれる例を模式的に示すグラフ。The graph which shows typically the example in which noise is contained in reflection luminance distribution. 実施形態2に係る反射位置検出のフローチャート。10 is a flowchart of reflection position detection according to the second embodiment. 正規化相互相関値の分布を示すグラフ。The graph which shows distribution of a normalized cross correlation value.

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale may be different from the actual scale for easy understanding.

(実施形態1)
図1(a)は、実施形態1にかかる形状計測装置100の構成を示すブロック図、図1(b)は、形状計測方法を説明する斜視図である。
形状計測装置100は、非接触型の形状計測装置であり、光学走査手段10、撮像手段20、反射位置検出手段30などから構成される。光学走査手段10から照射されるスリット光1をステージ14に乗せた物体2に投影し、撮像手段20により別の角度から物体2を撮像すると、物体2の形状に合わせて変形したスリット画像が得られる。スリット光1の投影角度と、変形したスリット画像各点の観察角度などにより、幾何学的に物体2の座標を算出することができる。さらにスリット光1を物体2上で走査することで、物体2の三次元情報を得ることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of the shape measuring apparatus 100 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view illustrating a shape measuring method.
The shape measuring device 100 is a non-contact type shape measuring device, and includes an optical scanning unit 10, an imaging unit 20, a reflection position detecting unit 30, and the like. When the slit light 1 emitted from the optical scanning unit 10 is projected onto the object 2 placed on the stage 14 and the object 2 is imaged from another angle by the imaging unit 20, a slit image deformed in accordance with the shape of the object 2 is obtained. It is done. The coordinates of the object 2 can be calculated geometrically based on the projection angle of the slit light 1 and the observation angle of each point of the deformed slit image. Furthermore, the three-dimensional information of the object 2 can be obtained by scanning the slit light 1 on the object 2.

なお、図1(b)において、スリット光1のスリット長方向をXp方向、Xp方向に交差してスリット光1を物体2上で走査する方向をYp方向とする。また、ステージ14は、XpYp平面で構成される。   In FIG. 1B, the slit length direction of the slit light 1 is defined as the Xp direction, and the direction in which the slit light 1 is scanned on the object 2 while intersecting the Xp direction is defined as the Yp direction. The stage 14 is configured with an XpYp plane.

光学走査手段10は、光源11、光学系12、スキャンドライブ部13などから構成される。光源11は、光学系12を通してスリット光1を照射する。スキャンドライブ部13は、光学系12を駆動してスリット光1の投影角度を変化させる。スリット光1の投影角度を変化させることで、物体2の全体をスリット光1で走査する。光源11には、レーザー光源を用いているが、LED(Light Emitting Diode)光源などであっても良い。なお、走査の方法は、光学系12の駆動によらず、スリット光1の投影角度を固定して、ステージ14をY方向に移動させ、ステージ14に乗せた物体2がスリット光1の下を移動する方法であっても良い。   The optical scanning unit 10 includes a light source 11, an optical system 12, a scan drive unit 13, and the like. The light source 11 irradiates the slit light 1 through the optical system 12. The scan drive unit 13 drives the optical system 12 to change the projection angle of the slit light 1. By changing the projection angle of the slit light 1, the entire object 2 is scanned with the slit light 1. The light source 11 is a laser light source, but may be an LED (Light Emitting Diode) light source. The scanning method is not driven by the optical system 12, the projection angle of the slit light 1 is fixed, the stage 14 is moved in the Y direction, and the object 2 placed on the stage 14 moves under the slit light 1. It may be a method of moving.

撮像手段20は、撮像素子21、光学系22、撮像ドライブ部23、ADC(Analog to Digital Converter)回路24などから構成される。撮像素子21は、CCD型やMOS型などのエリアセンサーであり、光学系22を通して受光した光を撮像ドライブ部23の制御の下に、計測画像として取り込む。計測画像は、計測輝度パターンDmの情報としてADC回路24から出力される。計測輝度パターンDmは、撮像素子21を構成する複数の画素のそれぞれが受光した輝度情報などから構成される。各画素は、画素ピッチfでマトリクス状に配列されている。   The imaging unit 20 includes an imaging device 21, an optical system 22, an imaging drive unit 23, an ADC (Analog to Digital Converter) circuit 24, and the like. The imaging element 21 is an area sensor such as a CCD type or a MOS type, and captures light received through the optical system 22 as a measurement image under the control of the imaging drive unit 23. The measurement image is output from the ADC circuit 24 as information of the measurement luminance pattern Dm. The measured luminance pattern Dm is composed of luminance information received by each of a plurality of pixels constituting the imaging element 21. Each pixel is arranged in a matrix at a pixel pitch f.

反射位置検出手段30は、輝度パターン解析部31、制御部32などから構成される。輝度パターン解析部31は、制御部32の制御の下に計測輝度パターンDmを解析して、スリット光1の物体2における各点の反射位置などを算出する。また、制御部32は、光学走査手段10および撮像手段20の制御や、後述する参照パターンセットPSの生成、上記の反射位置算出結果を基にした物体2の形状計測結果の出力なども行う。   The reflection position detection unit 30 includes a luminance pattern analysis unit 31, a control unit 32, and the like. The luminance pattern analysis unit 31 analyzes the measurement luminance pattern Dm under the control of the control unit 32 and calculates the reflection position of each point on the object 2 of the slit light 1. The control unit 32 also controls the optical scanning unit 10 and the imaging unit 20, generates a reference pattern set PS described later, and outputs the shape measurement result of the object 2 based on the reflection position calculation result.

次に、形状計測装置100による形状計測の方法について説明する。
図2(a)は、計測画像の例を示す説明図である。図2(a)におけるX軸、Y軸は、計測画像を構成する画素の座標であり、図1(b)のXp、Ypの方向に対応している。
Next, a method for shape measurement by the shape measurement apparatus 100 will be described.
FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating an example of a measurement image. The X axis and Y axis in FIG. 2A are the coordinates of the pixels constituting the measurement image, and correspond to the directions of Xp and Yp in FIG.

図2(a)に描かれている折れ線は、直線状のスリット光1が物体2に投影され、物体2の形状に合わせて台形状に変形したスリット画像(輝線3)の例である。輝線3のY軸上の位置から、物体2で反射して撮像手段20に入射するスリット光1の入射角(観察角度)を求めることができる。この観察角度と、既知情報であるスリット光1の投影角度、および投影の基点とステージ14上の基準点との距離とから三角測量の手法によって物体2の反射点の高さを求めることができる。   The polygonal line drawn in FIG. 2A is an example of a slit image (bright line 3) in which the linear slit light 1 is projected onto the object 2 and transformed into a trapezoidal shape in accordance with the shape of the object 2. From the position on the Y axis of the bright line 3, the incident angle (observation angle) of the slit light 1 that is reflected by the object 2 and incident on the imaging means 20 can be obtained. From this observation angle, the projection angle of the slit light 1 that is known information, and the distance between the projection base point and the reference point on the stage 14, the height of the reflection point of the object 2 can be obtained by the triangulation method. .

物体2の高さを精度良く計測するためには、図2(a)における輝線3の位置(y=y0)の値を正確に算出し、y0に対応する位置を高精度に特定する必要がある。しかしながら、一般的に輝線3は、ある程度の幅を持った画像情報として得られる。輝線3の略中央(x、y)=(x0、y0)に着目した場合に、x0における輝線3は、y0を略中央としながら、Y方向に幅を持った画素毎に離散した輝度情報として得られるため、この幅の範囲で実際の位置に対応したy0の位置を特定する必要がある。以下に具体的に説明する。 In order to accurately measure the height of the object 2, the value of the position (y = y 0 ) of the bright line 3 in FIG. 2A is accurately calculated, and the position corresponding to y 0 is specified with high accuracy. There is a need. However, the bright line 3 is generally obtained as image information having a certain width. When attention is paid to the approximate center (x, y) = (x 0 , y 0 ) of the bright line 3, the bright line 3 at x 0 is discrete for each pixel having a width in the Y direction, with y 0 being substantially the center. Therefore, it is necessary to specify the position of y 0 corresponding to the actual position within this width range. This will be specifically described below.

図2(b)は、x0線上におけるy0付近の画素が捕らえている反射光の輝度分布の例を示す図であり、輝線3が幅方向に輝度の分布を持っている様子を示している。図2(b)は、図2(a)のY軸スケールに対して、Y軸スケールを、輝線3の幅程度に拡大している。
図2(b)において、輝線3は、画素n−4〜画素n+5の幅を持った計測輝度パターンDmとして分布している。計測輝度パターンDmは、それぞれの画素に分布する輝度情報の離散データから成る。従って、実際の物体2の反射位置は、この輝度の離散データから精度良く算出し特定することが望まれる。
Figure 2 (b) is a diagram showing an example of a luminance distribution of reflected light pixels in the vicinity of y 0 at x 0 line is caught, show how the bright line 3 has a distribution of brightness in the width direction Yes. 2B expands the Y-axis scale to the width of the bright line 3 with respect to the Y-axis scale of FIG.
In FIG. 2B, the bright lines 3 are distributed as a measured luminance pattern Dm having a width of the pixels n-4 to n + 5. The measurement luminance pattern Dm is composed of discrete data of luminance information distributed to each pixel. Therefore, it is desired that the actual reflection position of the object 2 is accurately calculated and specified from the discrete data of luminance.

スリット光1を投影した場合に、物体2が反射する光の輝度は、一般的にガウス分布に略従う場合が多く、ガウス分布のピーク点が物体2の反射位置に対応する場合が多い。図2(b)に一点鎖線で示す曲線は、各画素の離散データをガウスフィッティングさせた場合の分布を示している。この図からもわかるように、最大輝度の得られている画素nの位置ypは、実際の反射位置に対応するガウス分布のピーク点y0との間にesのズレがあり、計測輝度パターンDmをガウスフィッティングすることで、精度良く位置の特定ができることを示している。つまり、実際の輝度分布がガウス分布に従う場合には、フィッティングさせたガウス分布のピーク点を算出することで、離散データから精度の高い位置検出が可能となる。 When the slit light 1 is projected, the brightness of the light reflected by the object 2 generally follows a Gaussian distribution in many cases, and the peak point of the Gaussian distribution often corresponds to the reflection position of the object 2. A curve indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 2B shows a distribution when the discrete data of each pixel is Gaussian fitted. As can be seen from this figure, the position y p of the pixel n are obtained the maximum luminance, there is deviation of e s between the peak point y 0 of the Gaussian distribution corresponding to the actual reflection position, measuring brightness This shows that the position can be specified with high accuracy by Gaussian fitting the pattern Dm. In other words, when the actual luminance distribution follows a Gaussian distribution, it is possible to detect a position with high accuracy from discrete data by calculating the peak point of the fitted Gaussian distribution.

しかしながら、反射光の輝度分布がガウスフィッティングにそぐわない物体の場合には、フッティングさせたガウス分布のピーク点が実際の反射位置を示さない場合がある。つまり、物体の反射特性によっては、測定の精度が悪くなる場合がある。また、計測の都度、画素情報(離散データ)に対してガウスフィッティングを行うことで計測に時間を要してしまう。そこで、本実施形態により、反射特性によって測定対象の限定がされることがなく、より精度の高い計測が可能な、また都度ガウスフィッティング処理を必要とせず、短時間で計測のできる形状計測の方法を提案する。以下にその方法について説明する。   However, in the case of an object whose luminance distribution of reflected light is not suitable for Gaussian fitting, the peak point of the Gaussian distribution that is footed may not indicate the actual reflection position. That is, depending on the reflection characteristics of the object, the measurement accuracy may deteriorate. In addition, every time measurement is performed, Gaussian fitting is performed on pixel information (discrete data), which requires time. Therefore, according to the present embodiment, the measurement target is not limited by the reflection characteristics, can be measured with higher accuracy, and does not require a Gaussian fitting process each time, and can be measured in a short time. Propose. The method will be described below.

図3は、単一のガウス分布に従わない反射輝度分布の例を示す説明図である。
物体2の表面が半透明な場合や、表面にコーティングが施されている場合などは、スリット光1の投影に対する反射は、物体2の表面からの反射だけではなく、物体2の深層(表面下)からの反射が合成される場合がある。また、例えば大理石のような物質では、表面の反射に加えて、表面下散乱(サブサーフェススキャタリング)が見られる。
図3において、分布P1は、表面からの反射による輝度分布、分布P2は、物体2の表面下からの反射のよる輝度分布を示している。実際の計測においては、これらの反射が合成された分布Pmが観測される。分布Pmのピーク点(y=y0)は、実際の反射位置に略等しい分布P1のピーク点(y=yr)との間にズレ量erがあり計測誤差の原因となり得る。このような単一のガウス分布に従わない分布を呈する物体の計測方法を以下に実施例として説明する。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a reflected luminance distribution that does not follow a single Gaussian distribution.
When the surface of the object 2 is translucent or when the surface is coated, the reflection with respect to the projection of the slit light 1 is not only the reflection from the surface of the object 2 but also the deep layer (under the surface of the object 2). ) May be combined. Further, in a substance such as marble, in addition to surface reflection, subsurface scattering (subsurface scattering) is observed.
In FIG. 3, a distribution P <b> 1 indicates a luminance distribution due to reflection from the surface, and a distribution P <b> 2 indicates a luminance distribution due to reflection from below the surface of the object 2. In actual measurement, a distribution Pm in which these reflections are combined is observed. Peak point of the distribution Pm (y = y 0), can cause measurement errors may shift amount e r between substantially equal peak point of the distribution P1 to the actual reflection position (y = y r). A method for measuring an object exhibiting a distribution that does not follow such a single Gaussian distribution will be described below as an example.

(実施例1)
1.測定の概要
本実施例による測定方法の概要を説明する。
図4(a)は、計測輝度パターンDmの例を示すグラフ、図4(b)は、計測輝度パターンDmにフィッティングさせる分布関数Pm(y)の作成例を示すグラフである。
まず、予め、物体2からの反射による輝度分布を計測し、計測輝度パターンDmを取得する。次に、一または複数のガウス関数を合成するなどして、計測輝度パターンDmにフィッティングする分布関数Pm(y)を求める。この際、分布関数Pm(y)と共に分布関数Pm(y)のピーク点y0、および物体2の反射位置yrの情報を特定しておく。物体2の反射位置yrは、合成に使用したガウス関数の中から、表面反射部分に関わるガウス関数を抽出してそのピーク値をyrとする方法や、実際に他の物理的測定を行って求めておく方法などがある。
Example 1
1. Outline of Measurement An outline of the measurement method according to this embodiment will be described.
FIG. 4A is a graph showing an example of the measured luminance pattern Dm, and FIG. 4B is a graph showing an example of creating a distribution function Pm (y) for fitting to the measured luminance pattern Dm.
First, a luminance distribution due to reflection from the object 2 is measured in advance, and a measured luminance pattern Dm is acquired. Next, a distribution function Pm (y) for fitting to the measured luminance pattern Dm is obtained by synthesizing one or a plurality of Gauss functions. At this time, information on the peak point y 0 of the distribution function Pm (y) and the reflection position y r of the object 2 is specified together with the distribution function Pm (y). The reflection position y r of the object 2 is obtained by extracting a Gauss function related to the surface reflection portion from the Gauss function used for the synthesis and setting the peak value to y r or actually performing other physical measurements. There is a method to ask for.

次に、この分布関数Pm(y)から、画素分解能(画素ピッチf)を上回るサブピクセルの分解能δy毎に位置情報を持った複数の位置検出用の参照輝度パターンDsi(i=・・・、−3、−2、−1、0、1、2、3、・・・)を生成する。参照輝度パターンDsiは、画素ピッチfを持って配置された画素が、分布関数Pm(y)上で持つ離散データの集まりである。
具体的には、まず、ひとつの画素が反射位置y0と重なった場合の参照輝度パターンDs0を求め、次に反射位置y0からY軸上のプラスマイナスに必要な範囲で分解能δyずつずらして複数の参照輝度パターンDsiを生成する。それぞれの参照輝度パターンDsiは、反射位置y0からのずれ量の位置情報を持っている。
この複数の参照輝度パターンDsiは、予め、反射特性の異なる物体の種類毎に生成し、物体の種類毎に参照パターンセットPSとして記憶しておき、実際の物体の形状測定にあたって、その物体に該当する参照パターンセットPSを選択して使用するのが好ましい。
Next, from this distribution function Pm (y), a plurality of position detection reference luminance patterns Dsi (i =...) Having position information for each sub-pixel resolution δy exceeding the pixel resolution (pixel pitch f). -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...). The reference luminance pattern Dsi is a collection of discrete data that the pixels arranged with the pixel pitch f have on the distribution function Pm (y).
Specifically, first, obtains the reference brightness pattern Ds0 when one pixel is overlapped with the reflection position y 0, and shifted by resolution δy then the reflection position y 0 the extent necessary to plus or minus on the Y axis A plurality of reference luminance patterns Dsi are generated. Each of the reference luminance patterns Dsi has the positional information of the displacement amount from the reflection position y 0.
The plurality of reference luminance patterns Dsi are generated in advance for each type of object having different reflection characteristics, stored as a reference pattern set PS for each type of object, and correspond to that object in measuring the shape of the actual object. It is preferable to select and use the reference pattern set PS to be used.

次に、計測して得られる計測輝度パターンDmと個々の参照輝度パターンDsiとの相関値を算出する。ここで、最も高い相関値の得られる参照輝度パターンDsiの持つ位置情報(反射位置y0からのずれ量)から物体2の反射位置を特定することができる。
なお、本実施例では、相関値として正規化相互相関値Rを用いている。正規化相互相関(NCC:normalized cross correlation)は、平均と標準偏差とによって正規化された絶対測度であり、値が1に近く大きいほど類似性が高いことを表す。
Next, a correlation value between the measured luminance pattern Dm obtained by measurement and each reference luminance pattern Dsi is calculated. Here, the reflection position of the object 2 can be specified from the position information (deviation amount from the reflection position y 0 ) of the reference luminance pattern Dsi with the highest correlation value.
In this embodiment, the normalized cross-correlation value R is used as the correlation value. Normalized cross correlation (NCC) is an absolute measure normalized by the mean and standard deviation, and the closer the value is to 1, the higher the similarity.

以下に本実施例の詳細を説明する。
2.準備
準備段階では、参照輝度パターンDsiを作成して参照パターンセットPSを準備する。
まず、形状の計測に先立ち、物体2の反射輝度分布を実測し反射特性を確認する。
図4(a)に、実測で得られた計測輝度パターンDmを示す。
次に、この計測輝度パターンDmの分布に略フィットする分布関数Pm(y)を作成する。分布関数Pm(y)の作成は、下記数1に示すように、複数のガウス関数を合成することにより行う。C1、C2、・・・、σ1、σ2、・・・、y1、y2、・・・の定数は、計測輝度パターンDmの分布に略フィットするように適正に設定する。
Details of the present embodiment will be described below.
2. Preparation In the preparation stage, a reference luminance pattern Dsi is created to prepare a reference pattern set PS.
First, prior to measuring the shape, the reflection luminance distribution of the object 2 is measured to check the reflection characteristics.
FIG. 4A shows the measured luminance pattern Dm obtained by actual measurement.
Next, a distribution function Pm (y) that substantially fits the distribution of the measured luminance pattern Dm is created. The distribution function Pm (y) is created by synthesizing a plurality of Gaussian functions as shown in Equation 1 below. The constants C 1 , C 2 ,..., Σ 1 , σ 2 ,..., Y 1 , y 2 , etc. are appropriately set so as to substantially fit the distribution of the measured luminance pattern Dm.

Figure 0006015827
Figure 0006015827

図4(b)は、ガウス関数P1とP2とを合成して分布関数Pm(y)を作成し、計測輝度パターンDmとのフィッティングが略確認された様子を示している。また、ガウス関数P1のピーク点から、分布関数Pm(y)における物体2の反射位置yrを求めている。
ここで得られた分布関数Pm(y)、分布関数Pm(y)のピーク点y0、反射位置yr、ズレ量er=y0−yrは、物体2専用、あるいは、物体2と同等の反射特性を示す物体群専用の参照輝度分布関数、およびこの分布における反射位置情報として外部記憶装置などに保存しておく。
FIG. 4B shows a state in which the distribution function Pm (y) is created by combining the Gaussian functions P1 and P2 and the fitting with the measured luminance pattern Dm is substantially confirmed. Further, from the peak point of the Gaussian function P1, seeking reflection position y r of the object 2 in the distribution function Pm (y).
The distribution function Pm (y), the peak point y 0 of the distribution function Pm (y), the reflection position y r , and the deviation amount e r = y 0 −y r obtained here are used only for the object 2 or A reference luminance distribution function dedicated to an object group exhibiting equivalent reflection characteristics and reflection position information in this distribution are stored in an external storage device or the like.

なお、分布関数Pm(y)の作成は、上記のように複数のガウス関数を合成する方法に限定するものではなく、例えば、実測した計測輝度パターンDmの離散データをそのまま使用し、離散データのそれぞれの点をスプライン関数などで補間する方法をとっても良い。   The creation of the distribution function Pm (y) is not limited to the method of combining a plurality of Gaussian functions as described above. For example, the discrete data of the measured measurement luminance pattern Dm is used as it is, and the discrete data A method of interpolating each point with a spline function or the like may be used.

次に、分布関数Pm(y)から、参照輝度パターンDsiを作成する。
参照輝度パターンDsiは、物体2を撮像して得られた計測輝度パターンDmと比較照合して相関を評価し、反射位置を特定するための位置情報を持った輝度分布データのセットである。参照輝度パターンDsiは、画素輝度パターン(参照輝度パターンDs0)とそれ以外のサブピクセル輝度パターンから成り、それぞれ生成する方法が異なる。
Next, a reference luminance pattern Dsi is created from the distribution function Pm (y).
The reference luminance pattern Dsi is a set of luminance distribution data having position information for evaluating the correlation by comparing with the measured luminance pattern Dm obtained by imaging the object 2 and specifying the reflection position. The reference luminance pattern Dsi is composed of a pixel luminance pattern (reference luminance pattern Ds0) and other sub-pixel luminance patterns, and the generation methods are different.

図5(a)は、画素輝度パターンを示すグラフであり、分布関数Pm(y)と、各画素位置における分布関数Pm(y)の値を示している。このグラフにおいて、丸印で示される各点(d1〜d13)の輝度分布データが画素輝度パターンである。   FIG. 5A is a graph showing a pixel luminance pattern, and shows the distribution function Pm (y) and the value of the distribution function Pm (y) at each pixel position. In this graph, the luminance distribution data of each point (d1 to d13) indicated by a circle is a pixel luminance pattern.

まず、分布関数Pm(y)におけるピーク点y0が、画素nの位置に重なるようにシフトし、画素輝度パターンとして基本となる参照輝度パターンDs0を作成する。図5(a)におけるd1〜d13がそれに当たり、画素n−5から画素n+7までの各位置における分布関数Pm(y)の値としてグラフ上の交点から求められる。 First, the peak point y 0 in the distribution function Pm (y) is shifted so as to overlap the position of the pixel n, and a basic reference luminance pattern Ds 0 is created as a pixel luminance pattern. This corresponds to d1 to d13 in FIG. 5A, and is obtained from the intersection point on the graph as the value of the distribution function Pm (y) at each position from the pixel n-5 to the pixel n + 7.

次に、サブピクセル輝度パターンとしての参照輝度パターンDsiを作成する。
サブピクセル輝度パターンは、サブピクセルの分解能δyで位置検出するための参照輝度パターンDsiであり、参照輝度パターンDs0を画素nの位置を中心として画素方向にサブピクセルの分解能δyずつシフトして作成する。つまり、分布関数Pm(y)のピーク点y0を、画素nの位置から、所望の分解能δyに相当するピッチだけY方向にシフトさせて、各画素位置に対応する分布関数Pm(y)の値をデータセットとして参照輝度パターンDsiを作成する。
Next, a reference luminance pattern Dsi is created as a subpixel luminance pattern.
The sub-pixel luminance pattern is a reference luminance pattern Dsi for detecting the position with the sub-pixel resolution δy, and is created by shifting the reference luminance pattern Ds0 by the sub-pixel resolution δy in the pixel direction around the position of the pixel n. . That is, the peak point y 0 of the distribution function Pm (y) is shifted from the position of the pixel n in the Y direction by a pitch corresponding to the desired resolution δy, and the distribution function Pm (y) corresponding to each pixel position is changed. A reference luminance pattern Dsi is created using values as a data set.

図5(b)は、その具体例であり、サブピクセル輝度パターンを示している。ここでは、画素ピッチの四分の一を分解能δyとするためのひとつの参照輝度パターンDsiを作成している。分布関数Pm(y)のピーク点を−1/4画素分Y方向にシフトし、画素n−5から画素n+7までの各位置における分布関数Pm(y)の値をグラフ上の交点に丸印で示している。この丸印位置のデータセット(d1〜d13)が、−1/4画素位置に重なる場合の参照輝度パターンDs−1である。   FIG. 5B shows a specific example of the subpixel luminance pattern. Here, one reference luminance pattern Dsi is created to set the resolution δy to a quarter of the pixel pitch. The peak point of the distribution function Pm (y) is shifted by -1/4 pixel in the Y direction, and the value of the distribution function Pm (y) at each position from the pixel n-5 to the pixel n + 7 is circled at the intersection on the graph. Is shown. This reference mark pattern Ds-1 is obtained when the data set (d1 to d13) at the circle positions overlaps the -1/4 pixel position.

同様にして、−4/4画素位置から+4/4画素位置まで、1/4画素ピッチ(=分解能δy)で参照輝度パターンDsi(=Ds−4〜Ds4)を作成する。
図6は、この様にして求めた参照輝度パターンDs−4〜Ds4(Ds0を除く)を示すグラフである。この参照輝度パターンDs−4〜Ds4のセットが、分解能δyが四分の一画素(サブピクセル)の参照パターンセットPSであり、この参照パターンセットおよびy0、yr、erの値を記憶することで準備が完了する。
Similarly, the reference luminance pattern Dsi (= Ds−4 to Ds4) is generated from the −4/4 pixel position to the +4/4 pixel position at a 1/4 pixel pitch (= resolution δy).
FIG. 6 is a graph showing the reference luminance patterns Ds-4 to Ds4 (except for Ds0) obtained in this way. This set of reference luminance patterns Ds-4~Ds4 is a reference pattern set PS resolution δy quarter-pixel (sub-pixel), the reference pattern set and y 0, y r, stores the value of e r To complete the preparation.

3.計測
図7に本実施例による形状計測のフローチャートを示す。本フローチャートに従い、形状計測の方法を具体的に説明する。
なお、形状計測装置100は、本フローチャートに従った形状計測のための制御方法を含み機能させるプログラムを備えている。
3. Measurement FIG. 7 shows a flowchart of shape measurement according to this embodiment. The shape measurement method will be specifically described with reference to this flowchart.
The shape measuring apparatus 100 includes a program for causing a function including a control method for shape measurement according to the flowchart.

まず、物体2をステージ14(図1(b))にセットする(ステップSA1)。
次に、物体2用に準備した参照輝度パターンDs−4〜Ds4のセットを計測における参照パターンセットPSとして選択する(ステップSA2)。また、同時に対応するy0、yr、erの値を読み出しておく。
次に、光学走査手段10とステージ14との位置を調整し、投影の基点とステージ14上の基準点との距離を求める。あるいは、予めセットした距離の位置に調整する(ステップSA3)。
次に、光学走査手段10からスリット光1を投影し(ステップSA4)、撮像手段20によってスリット画像を撮像する(ステップSA5)。その結果、例えば、図2(a)の画像が得られる。
First, the object 2 is set on the stage 14 (FIG. 1B) (step SA1).
Next, a set of reference luminance patterns Ds-4 to Ds4 prepared for the object 2 is selected as a reference pattern set PS for measurement (step SA2). Also, it should read the value of y 0, y r, e r corresponding simultaneously.
Next, the positions of the optical scanning means 10 and the stage 14 are adjusted, and the distance between the projection base point and the reference point on the stage 14 is obtained. Alternatively, the position is adjusted to a preset distance (step SA3).
Next, the slit light 1 is projected from the optical scanning unit 10 (step SA4), and a slit image is captured by the imaging unit 20 (step SA5). As a result, for example, the image of FIG. 2A is obtained.

次に、撮像したスリット画像から、反射位置を検出する処理を行う。
まず、X=0として(ステップSA6)、X=0における反射位置を検出する(ステップSA7)。反射位置検出のステップSA7は、サブルーチンとして後述する。
Next, processing for detecting a reflection position from the captured slit image is performed.
First, X = 0 is set (step SA6), and the reflection position at X = 0 is detected (step SA7). The reflection position detection step SA7 will be described later as a subroutine.

次に、Xの値が必要な1ライン(スリット光1)の長さに相当する所定の値に達しているかを確認し、必要な1ラインの処理が終了したか判断する(ステップSA8)。処理が終了していない場合(No)は、Xをインクリメントして画素座標XをX方向にインデックスし(ステップSA9)、次のX位置における反射位置を検出する(ステップSA7)。必要な1ラインの処理が終了するまで、ステップSA7からステップSA9を繰り返す。
処理が終了した場合は(ステップSA8においてYes)、光学走査範囲が終了し計測を終了して良いか確認し(ステップSA10)、終了していない場合(No)には、光学走査手段10により光学走査をインデックスして(ステップSA11)、次のスリット光1の投影処理を行う(ステップSA4)。
Next, it is confirmed whether or not the value of X has reached a predetermined value corresponding to the length of one necessary line (slit light 1), and it is determined whether or not the necessary one line has been processed (step SA8). If the processing has not been completed (No), X is incremented and the pixel coordinates X are indexed in the X direction (step SA9), and the reflection position at the next X position is detected (step SA7). Step SA7 to step SA9 are repeated until the necessary one line processing is completed.
When the process is finished (Yes in step SA8), it is confirmed whether the optical scanning range is finished and the measurement can be finished (step SA10). When the process is not finished (No), the optical scanning unit 10 performs optical measurement. The scanning is indexed (step SA11), and the next slit light 1 is projected (step SA4).

必要な光学走査が完了するまで、ステップSA4からステップSA11を繰り返す。光学走査が完了した場合は(ステップSA10においてYes)、物体2の形状計測結果を出力して(ステップSA12)、計測を終了する。   Step SA4 to step SA11 are repeated until the necessary optical scanning is completed. When the optical scanning is completed (Yes in Step SA10), the shape measurement result of the object 2 is output (Step SA12), and the measurement is finished.

図8は、反射位置検出のサブルーチン(ステップSA7)のフローチャートである。
また、図9(a)、(b)は、計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDsiとの関係を示すグラフである。これらの図に従い、反射位置検出の方法を具体的に説明する。
FIG. 8 is a flowchart of the reflection position detection subroutine (step SA7).
FIGS. 9A and 9B are graphs showing the relationship between the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Dsi. The method for detecting the reflection position will be specifically described with reference to these drawings.

まず、ステップSA6、あるいはステップSA9で選択された画素座標XにてY方向に画素をスキャンし、反射位置候補座標として、最大輝度の画素を検出する(ステップSB1)。例えば、図9(a)においては、画素nが最大輝度の画素である。   First, a pixel is scanned in the Y direction at the pixel coordinate X selected in step SA6 or step SA9, and a pixel having the maximum luminance is detected as a reflection position candidate coordinate (step SB1). For example, in FIG. 9A, the pixel n is a pixel having the maximum luminance.

次に、参照パターンセットPS全体を画素nの位置に合わせる(ステップSB2)。具体的には、図9(a)に示すように、参照輝度パターンDs0の最大輝度の位置が、画素nの位置と一致するように、Y方向にシフトさせる。同様に参照パターンセットPS全体(参照輝度パターンDs−4〜Ds4)のY座標値を、Y方向に同量シフトさせる。   Next, the entire reference pattern set PS is adjusted to the position of the pixel n (step SB2). Specifically, as shown in FIG. 9A, the reference luminance pattern Ds0 is shifted in the Y direction so that the position of the maximum luminance matches the position of the pixel n. Similarly, the Y coordinate value of the entire reference pattern set PS (reference luminance patterns Ds-4 to Ds4) is shifted in the Y direction by the same amount.

次に、計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDs−4とを比較する(ステップSB3)。具体的には、正規化相互相関値Rを算出し、計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDs−4との相関の程度を数値化する。次に、計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDs−3とを比較し、同様に相関値を算出する(ステップSB5、SB3)。参照輝度パターンDs4までの処理を繰り返し、参照輝度パターンDs4までの処理が完了したかを確認する(ステップSB4)。完了した場合には、相関値の最も大きな値となった参照輝度パターンDsiを特定する(ステップSB6)。   Next, the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Ds-4 are compared (step SB3). Specifically, a normalized cross-correlation value R is calculated, and the degree of correlation between the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Ds-4 is quantified. Next, the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Ds-3 are compared, and the correlation value is similarly calculated (steps SB5 and SB3). The processing up to the reference luminance pattern Ds4 is repeated, and it is confirmed whether the processing up to the reference luminance pattern Ds4 is completed (step SB4). If completed, the reference luminance pattern Dsi having the largest correlation value is specified (step SB6).

図9(b)に、最も相関値が大きくなった計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDs2との関係を示す。それぞれのデータは略一致し、正規化相互相関値Rは約1の最大値を示すことがわかる。この結果として、分解能δyが画素ピッチの四分の一の計測において、反射分布のピーク位置y0が、画素nと画素n+1との中間位置(+2/4画素位置)にあると検出され、同時にズレ量erから反射位置yrが特定されることで、反射位置検出の処理が完了する。 FIG. 9B shows the relationship between the measured luminance pattern Dm having the largest correlation value and the reference luminance pattern Ds2. It can be seen that the respective data are substantially the same, and the normalized cross-correlation value R shows a maximum value of about 1. As a result, when the resolution δy is a quarter of the pixel pitch, it is detected that the peak position y 0 of the reflection distribution is at an intermediate position (+2/4 pixel position) between the pixel n and the pixel n + 1. by the reflection position y r from the deviation amount e r is identified, the processing of the reflection position detection is completed.

なお、本実施例では、分解能δyが画素ピッチの四分の一となるように参照パターンセットPSを準備し、比較範囲を前後2画素分の範囲としたが、これに限定するものではない。より高い計測精度を求める場合には、より細かなピッチ、例えば十分の一のピッチで参照パターンセットPSを準備し、必要な範囲でそれぞれの相関評価を行えば良い。   In the present embodiment, the reference pattern set PS is prepared so that the resolution δy is a quarter of the pixel pitch, and the comparison range is set to the range of two pixels before and after. However, the present invention is not limited to this. In order to obtain higher measurement accuracy, the reference pattern set PS may be prepared with a finer pitch, for example, a sufficient pitch, and each correlation evaluation may be performed within a necessary range.

以上述べたように、本実施形態による形状計測装置100、該形状計測装置の制御方法、およびこの制御方法を含み機能させるプログラムによれば、以下の効果を得ることができる。   As described above, according to the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the method for controlling the shape measuring apparatus, and the program that includes and functions the control method, the following effects can be obtained.

取得した計測画像の最大輝度を示す画素位置を物体2の反射位置として単純に認識するのではなく、複数の画素に分布する計測輝度パターンDmと、参照輝度パターンDsiとを比較した結果により物体2の反射位置座標を求める。この方法を適用することにより、物体2の反射特性に応じた輝度分布を持つ比較用の参照輝度パターンDsiを予め準備することが可能であり、輝度の分布パターンを比較することで、より精度の高い計測が可能となる。   Rather than simply recognizing the pixel position indicating the maximum luminance of the acquired measurement image as the reflection position of the object 2, the object 2 is obtained by comparing the measurement luminance pattern Dm distributed over a plurality of pixels with the reference luminance pattern Dsi. The reflection position coordinates of are obtained. By applying this method, it is possible to prepare a reference luminance pattern Dsi for comparison having a luminance distribution according to the reflection characteristic of the object 2 in advance, and by comparing the luminance distribution patterns, more accurate High measurement is possible.

また、複数の画素に分布する計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDsiとの正規化相互相関値Rを算出し、算出した正規化相互相関値Rの大小を比較することで、物体2の反射位置座標を求めることができる。計算に使用するこれらのデータ数は、サブピクセル単位の離散データであり、都度ガウスフィッティングを行う処理に比較してそのデータ数が少ないため、計算に要する時間が短く、高速な計測が可能である。   In addition, the normalized cross-correlation value R between the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Dsi distributed over a plurality of pixels is calculated, and the magnitude of the calculated normalized cross-correlation value R is compared, whereby the reflection position of the object 2 is calculated. Coordinates can be obtained. The number of data used for the calculation is discrete data in sub-pixel units, and the number of data is small compared to the process of performing Gaussian fitting each time, so the time required for the calculation is short and high-speed measurement is possible. .

また、物体2の種類によって異なる反射特性に応じて、対応する分布特性を持つ参照パターンセットPSを予め準備しておき、計測に際して最適な比較用の参照パターンセットPSを選択することで、より精度の高い計測が可能となる。具体的には、例えば物体2からの反射が、物体2の表面からだけではなく、その下層からの反射も含むような場合、分布特性は単一のガウス分布で近似される分布とはならず、物体2固有の分布となる。予めこの物体2固有の分布に従った参照パターンセットPSを準備しておくことで、より精度の高いパターンマッチングの得られる比較ができるため、より精度の高い計測を行うことが可能となる。   In addition, a reference pattern set PS having a corresponding distribution characteristic is prepared in advance according to reflection characteristics that vary depending on the type of the object 2, and an optimum comparison reference pattern set PS is selected for measurement. High measurement is possible. Specifically, for example, when the reflection from the object 2 includes not only the surface of the object 2 but also the reflection from the lower layer, the distribution characteristic is not a distribution approximated by a single Gaussian distribution. The distribution is specific to the object 2. By preparing a reference pattern set PS in accordance with the distribution unique to the object 2 in advance, it is possible to perform comparison with which more accurate pattern matching is obtained, and thus it is possible to perform measurement with higher accuracy.

また、予め測定対象として想定される様々な物体に対応した反射特性の参照パターンセットPSを準備しておくことで、計測に際し、最適な参照パターンセットPSを選択するだけで様々な物体の精度の良い測定が可能となる。
従って、反射特性により測定対象の限定がされることのない、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。
In addition, by preparing a reference pattern set PS having reflection characteristics corresponding to various objects assumed as measurement targets in advance, the accuracy of various objects can be improved simply by selecting an optimal reference pattern set PS for measurement. Good measurement is possible.
Therefore, it is possible to provide a shape measuring apparatus capable of measuring with higher accuracy without limiting the measurement target due to the reflection characteristics.

また、測定に先立ち分解能δyを設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、例えば、それほどの測定精度を必要としない計測の場合には、分解能δyを画素ピッチfあるいは画素ピッチfの二分の一程度に設定するなどで、より細かな分解能δyで計測する場合と比較して、計測に要する時間を短縮することができる。   In addition, since the resolution δy can be set prior to measurement, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, for example, in the case of measurement that does not require so much measurement accuracy, measurement is performed with a finer resolution δy by setting the resolution δy to the pixel pitch f or about half of the pixel pitch f. Compared to the case, the time required for measurement can be shortened.

また、測定に先立ちパターンの比較を行う座標範囲が設定できるため、比較に要する時間を必要充分な範囲で調整することができる。具体的には、比較座標範囲の設定において、算出された反射位置候補座標(最大輝度の画素)の前後・周辺で比較する範囲を狭くした場合には、パターンの比較回数が減少するため、計測時間が短縮される。   In addition, since a coordinate range for pattern comparison prior to measurement can be set, the time required for comparison can be adjusted within a necessary and sufficient range. Specifically, in setting the comparison coordinate range, if the range to be compared before and after the calculated reflection position candidate coordinates (pixels with the maximum brightness) is narrowed, the number of pattern comparisons decreases, so measurement Time is shortened.

また、物体2の反射位置の特定は、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンDmと、画素ピッチf以下の間隔で準備された複数の参照輝度パターンDsiとの比較で実施されるため、算出される物体2の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素ピッチfよりも細かな精度で検出される。   The reflection position of the object 2 is specified by comparing the measurement luminance pattern Dm distributed in a plurality of pixels constituting the measurement image with a plurality of reference luminance patterns Dsi prepared at intervals equal to or less than the pixel pitch f. Therefore, the calculated reflection position coordinates of the object 2 are detected with a finer precision than the pixel pitch f having luminance information.

また、計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンDmに最も類似した参照輝度パターンDsiの輝度ピーク点から、物体2の反射位置座標が特定される。輝度分布に基づく検出であるため、物体2の反射位置座標は、輝度情報を持つ画素ピッチfよりも細かな精度で検出される。従って、より精度の高い計測が可能な形状計測装置を提供することができる。   Further, the reflection position coordinates of the object 2 are specified from the luminance peak point of the reference luminance pattern Dsi that is most similar to the measured luminance pattern Dm distributed in a plurality of pixels constituting the measurement image. Since the detection is based on the luminance distribution, the reflection position coordinates of the object 2 are detected with a finer accuracy than the pixel pitch f having luminance information. Therefore, it is possible to provide a shape measuring device capable of measuring with higher accuracy.

また、計測輝度パターンDmと参照輝度パターンDsiとの正規化相互相関値Rをもってパターン類似度が評価されるため、反射輝度の違いによる影響を受けずにパターン形状の類似度が評価される。   Further, since the pattern similarity is evaluated based on the normalized cross-correlation value R between the measured luminance pattern Dm and the reference luminance pattern Dsi, the pattern shape similarity is evaluated without being affected by the difference in reflected luminance.

また、参照輝度パターンDsiが、一または複数のガウス関数から合成されることで、実際の反射特性による計測輝度パターンDmに、より類似させたパターンで位置検出のための比較をすることができる。その結果、物体による誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。   Further, by combining the reference luminance pattern Dsi from one or a plurality of Gaussian functions, it is possible to make a comparison for position detection with a pattern more similar to the measured luminance pattern Dm based on actual reflection characteristics. As a result, it is possible to detect the position with high accuracy with little error due to the object.

また、参照輝度パターンDsiは、計測輝度パターンDmの分布情報を使用して作成することが可能であるため、反射光の輝度分布がガウスフィッティングにそぐわないような物体であっても、誤差が少ない高精度の位置検出が可能となる。また、複数のガウス関数から類似した参照輝度パターンDsiを合成することが難しい場合や、合成作業に時間を要する場合など、より簡便に参照輝度パターンDsiを作成することができる。   Further, since the reference luminance pattern Dsi can be created using the distribution information of the measured luminance pattern Dm, even if the luminance distribution of reflected light is not suitable for Gaussian fitting, there is little error. Accurate position detection is possible. Further, when it is difficult to synthesize a similar reference luminance pattern Dsi from a plurality of Gaussian functions, or when it takes time to synthesize, the reference luminance pattern Dsi can be created more easily.

(実施形態2)
次に、実施形態2に係る形状計測装置100、形状計測装置の制御方法について説明する。なお、説明にあたり、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, the shape measuring apparatus 100 according to the second embodiment and a method for controlling the shape measuring apparatus will be described. In the description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

実際の計測にあたっては、外乱光や反射表面の粗さ、異物などの存在により反射光の輝度分布にはノイズを含む場合がある。ここでは、ノイズが含まれる場合の計測の例を実施形態2として説明する。   In actual measurement, the luminance distribution of reflected light may include noise due to disturbance light, the roughness of the reflecting surface, and the presence of foreign matter. Here, an example of measurement when noise is included will be described as a second embodiment.

図10は、反射輝度分布にノイズが含まれる例を模式的に示すグラフである。
反射光の分布Pm′には画素nおよび画素n+1に対応する部分にノイズがあり、それぞれの画素の輝度が低下した計測輝度パターンDm′が得られている。実施形態1(実施例1)では、図9(a)に示すように、反射位置候補座標として、最大輝度を示す画素nが選択されたが、この例では、画素n+2が反射位置候補座標として選択され、参照輝度パターンDs0の最大輝度の位置が、図10に示すように、画素n+2の位置と一致するように、Y方向にシフトさせることになる。このように、反射光にノイズが含まれる場合には、反射位置候補座標は本来の位置からずれて検出される事がある。図10からも明らかなように、実際の反射位置から離れた位置で反射位置検出を行うことになる。
FIG. 10 is a graph schematically illustrating an example in which noise is included in the reflected luminance distribution.
In the reflected light distribution Pm ′, there is noise in a portion corresponding to the pixel n and the pixel n + 1, and a measured luminance pattern Dm ′ in which the luminance of each pixel is reduced is obtained. In the first embodiment (Example 1), as shown in FIG. 9A, the pixel n indicating the maximum luminance is selected as the reflection position candidate coordinates, but in this example, the pixel n + 2 is used as the reflection position candidate coordinates. The position of the maximum luminance of the selected reference luminance pattern Ds0 is shifted in the Y direction so as to coincide with the position of the pixel n + 2 as shown in FIG. As described above, when the reflected light includes noise, the reflection position candidate coordinates may be detected with a deviation from the original position. As is clear from FIG. 10, the reflection position is detected at a position away from the actual reflection position.

このような場合、すなわち、ノイズの影響によって反射位置候補座標が画素単位でずれることが想定される場合には、反射位置候補座標の選択を、最大輝度を示す画素により行うのではなく、複数の画素輝度パターンと、計測輝度パターンDm′との相関評価によって行う。具体的には、参照輝度パターンDs0の最大輝度の位置を、最大輝度を示す画素n+2の前後に複数の画素位置にシフトさせて得られる複数の参照輝度パターンDs0と、計測輝度パターンDm′との相関評価を行い、もっとも高い相関値の得られた画素を反射位置候補座標とする。   In such a case, that is, when it is assumed that the reflection position candidate coordinates are deviated pixel by pixel due to the influence of noise, the selection of the reflection position candidate coordinates is not performed by the pixel showing the maximum luminance, but a plurality of This is performed by evaluating the correlation between the pixel luminance pattern and the measured luminance pattern Dm ′. Specifically, a plurality of reference luminance patterns Ds0 obtained by shifting the position of the maximum luminance of the reference luminance pattern Ds0 to a plurality of pixel positions before and after the pixel n + 2 indicating the maximum luminance, and the measured luminance pattern Dm ′. Correlation evaluation is performed, and the pixel having the highest correlation value is set as a reflection position candidate coordinate.

図11に本実施形態による反射位置検出のサブルーチンのフローチャートを示す。本実施形態は、実施形態1の形状計測のフローチャート(図7)における反射位置検出のサブルーチン部分(ステップSA7)のみが異なる。図11のフローチャートに従い、反射位置検出の方法を具体的に説明する。
なお、形状計測装置100は、本フローチャートに従った形状計測のための制御方法を含み機能させるプログラムを備えている。
FIG. 11 shows a flowchart of a reflection position detection subroutine according to the present embodiment. This embodiment is different only in the subroutine part (step SA7) of reflection position detection in the shape measurement flowchart (FIG. 7) of the first embodiment. A method for detecting the reflection position will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
The shape measuring apparatus 100 includes a program for causing a function including a control method for shape measurement according to the flowchart.

まず、複数の参照輝度パターンDs0を作成する(ステップSC1)。具体的には、比較範囲を、画素nの前後2画素とした場合には、画素nから画素n+4までの5つの画素位置に参照輝度パターンDs0の最大輝度の位置をシフトさせて得られる5つの参照輝度パターンDs01〜Ds05を生成する。
次に、それぞれの参照輝度パターンDs0iと計測輝度パターンDm′との相関値を計算する(ステップSC2〜SC4)。
次に、計算の結果、もっとも大きな相関値の得られた画素を反射位置候補座標とする(ステップSC5)。このようにすることで、実際の反射位置により近い画素を反射位置候補座標として選択することができる。
First, a plurality of reference luminance patterns Ds0 are created (step SC1). Specifically, when the comparison range is two pixels before and after the pixel n, five pixels obtained by shifting the position of the maximum luminance of the reference luminance pattern Ds0 to five pixel positions from the pixel n to the pixel n + 4. Reference luminance patterns Ds01 to Ds05 are generated.
Next, a correlation value between each reference luminance pattern Ds0i and the measured luminance pattern Dm ′ is calculated (steps SC2 to SC4).
Next, the pixel having the largest correlation value as a result of the calculation is set as a reflection position candidate coordinate (step SC5). In this way, a pixel closer to the actual reflection position can be selected as the reflection position candidate coordinates.

以降のフローは、実施例1のステップSB2〜SB6と同様に、反射位置候補座標として選択された画素を中心としてサブピクセルで用意された参照パターンセットPSを適用して相関値を比較評価して最大相関値の得られる参照輝度パターンDsiから反射位置の特定を行う。   In the subsequent flow, similar to Steps SB2 to SB6 of the first embodiment, the correlation value is compared and evaluated by applying the reference pattern set PS prepared by sub-pixels with the pixel selected as the reflection position candidate coordinates as the center. The reflection position is specified from the reference luminance pattern Dsi from which the maximum correlation value is obtained.

なお、上記の例では、画素n−1から画素n+3までの5つの画素位置から得られる参照輝度パターンDs01〜Ds05を用いて反射位置候補座標としての画素を求めたが、前後にずらす画素数についてはノイズの大きさに応じて決定すればよい。   In the above example, the pixels as the reflection position candidate coordinates are obtained using the reference luminance patterns Ds01 to Ds05 obtained from the five pixel positions from the pixel n-1 to the pixel n + 3. May be determined according to the magnitude of noise.

また、上記のようにノイズの影響によって反射位置候補座標が画素単位でずれることが想定される場合には、上記の方法によらず、実施例1の方法において使用する参照パターンセットPSの範囲を、複数の画素に亘る範囲で用意し、すべての参照輝度パターンDsiとの相関値を評価する方法を用いても良い。但し、この場合には、サブピクセルで比較処理する回数が増えるために計測時間が増加してしまうことを考慮しておく必要がある。   Further, when it is assumed that the reflection position candidate coordinates are shifted in units of pixels due to the influence of noise as described above, the range of the reference pattern set PS used in the method of the first embodiment is not limited to the above method. Alternatively, a method of preparing in a range over a plurality of pixels and evaluating a correlation value with all reference luminance patterns Dsi may be used. However, in this case, it is necessary to consider that the measurement time increases because the number of comparison processes in the subpixel increases.

以上述べたように、本実施形態による形状計測装置100、該形状計測装置の制御方法、およびこの制御方法を含み機能させるプログラムによれば、外乱光や反射表面の粗さ、異物などの存在により反射光の輝度分布にノイズを含む場合であっても、計測輝度の分布と、参照パターンセットPSとの相関値を比較評価することで、反射位置の特定を精度よく行うことができる。   As described above, according to the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the method for controlling the shape measuring apparatus, and the program that includes and operates the control method, the presence of disturbance light, the roughness of the reflecting surface, foreign matter, and the like. Even when noise is included in the luminance distribution of the reflected light, the reflection position can be specified with high accuracy by comparing and evaluating the correlation value between the measurement luminance distribution and the reference pattern set PS.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.

(変形例1)
実施形態1では、計測輝度パターンDmと複数の参照輝度パターンDsiとの比較によって得られる相関値の最も大きな値となった参照輝度パターンDsiを特定し、この参照輝度パターンDsiの位置および付随するy0、yr、erの情報から反射位置を求めていた。これに対し、本変形例は、相関値の分布を二次関数で近似した場合に、二次関数の値が最大値を示す位置情報および付随するy0、yr、erから、物体2の反射位置座標を求めることを特徴としている。以下、具体的に説明する。
(Modification 1)
In the first embodiment, the reference luminance pattern Dsi having the largest correlation value obtained by comparing the measured luminance pattern Dm and the plurality of reference luminance patterns Dsi is specified, and the position of the reference luminance pattern Dsi and the associated y 0, y r, had sought reflection position from the information in e r. In contrast, the present modified example, when approximating the distribution of the correlation value by a quadratic function, y 0 the value of the quadratic function is location information and associated indicating the maximum value, y r, from e r, the object 2 It is characterized in that the coordinates of the reflection position are obtained. This will be specifically described below.

図12は、算出した正規化相互相関値Rの分布を示すグラフである。
前述した反射位置検出のステップSA7(ステップSB1〜SB6)により、分解能δyずつシフトさせて正規化相互相関値Rを算出し、横軸に分解能δyのシフト量、縦軸に正規化相互相関値Rを取りプロットしている。プロットした各点を二次関数で近似して結ぶことにより、二次関数が最大値となる点が導出される。
FIG. 12 is a graph showing the distribution of the calculated normalized cross-correlation value R.
In step SA7 (steps SB1 to SB6) of reflection position detection described above, the normalized cross-correlation value R is calculated by shifting the resolution by δy, the horizontal axis represents the shift amount of the resolution δy, and the vertical axis represents the normalized cross-correlation value R. Is plotted. By approximating and connecting the plotted points with a quadratic function, a point where the quadratic function has the maximum value is derived.

実施形態1(実施例1)では、算出した正規化相互相関値Rの最大値を示す分解能δyのシフト量となる参照輝度パターンDsiの位置から反射位置座標を特定したが、上記の二次関数の値が最大値を示す位置情報から反射位置座標を特定した方が、より高精度の結果を得ることができる。正規化相互相関値Rの分布を二次関数で近似した最大値を基に反射位置座標を求めることで、統計的により高精度の位置検出が可能となる。   In Embodiment 1 (Example 1), the reflection position coordinates are specified from the position of the reference luminance pattern Dsi that is the shift amount of the resolution δy indicating the maximum value of the calculated normalized cross-correlation value R. A more accurate result can be obtained by specifying the reflection position coordinates from the position information in which the value of is the maximum value. By obtaining the reflection position coordinates based on the maximum value obtained by approximating the distribution of the normalized cross-correlation value R with a quadratic function, it is possible to detect the position with higher accuracy statistically.

1…スリット光、2…物体、3…輝線、10…光学走査手段、11…光源、12,22…光学系、13…スキャンドライブ部、14…ステージ、20…撮像手段、21…撮像素子、23…撮像ドライブ部、24…ADC回路、30…反射位置検出手段、31…輝度パターン解析部、32…制御部、100…形状計測装置、Dm…計測輝度パターン、Dsi…参照輝度パターン、PS…参照パターンセット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Slit light, 2 ... Object, 3 ... Bright line, 10 ... Optical scanning means, 11 ... Light source, 12, 22 ... Optical system, 13 ... Scan drive part, 14 ... Stage, 20 ... Imaging means, 21 ... Imaging element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... Imaging drive part, 24 ... ADC circuit, 30 ... Reflection position detection means, 31 ... Luminance pattern analysis part, 32 ... Control part, 100 ... Shape measuring device, Dm ... Measurement brightness pattern, Dsi ... Reference brightness pattern, PS ... Reference pattern set.

Claims (14)

投射光により物体を走査する光学走査手段と、
前記物体からの、前記投射光の反射光による計測画像を取得する撮像手段と、
取得した前記計測画像を基に、前記物体の反射位置を算出する反射位置検出手段と、を備え、
前記反射位置検出手段は、取得した前記計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンから、前記物体の反射位置候補座標を算出し、
前記計測輝度パターンと、前記反射位置候補座標を含む比較座標範囲内において前記複数の画素のピッチに対して十分の一以上四分の一以下の範囲内にある分解能の間隔で用意された複数の参照輝度パターンとを比較して、前記計測輝度パターンとそれぞれの前記参照輝度パターンとの正規化相互相関値よりパターン類似度を算出し、
記正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した場合に、前記二次関数の値が最大値を示す位置情報から、前記物体の反射位置座標を求めることを特徴とする形状計測装置。
Optical scanning means for scanning an object with projection light;
Imaging means for acquiring a measurement image from the reflected light of the projection light from the object;
A reflection position detecting means for calculating a reflection position of the object based on the acquired measurement image;
The reflection position detection means calculates a reflection position candidate coordinate of the object from a measurement luminance pattern distributed to a plurality of pixels constituting the acquired measurement image,
A plurality of prepared brightness intervals and a plurality of resolution intervals that are within a range of at least one-quarter and less than a quarter of the pitch of the plurality of pixels within a comparison coordinate range including the reflection position candidate coordinates. by comparing the reference brightness pattern, calculates a pattern similarity the measuring brightness pattern and Ri by normalized cross-correlation value between each of the reference luminance patterns,
When approximating the distribution before Symbol normalized cross-correlation value by a quadratic function, the position information value of the quadratic function is a maximum value, the shape measuring apparatus and obtaining the reflection position coordinates of the object .
前記複数の参照輝度パターンは、複数種類の前記物体の前記反射光の分布特性に合わせ、複数の参照パターンセットとして予め備えられ、
計測に際し、前記物体の種類に応じて、対応する前記参照パターンセットが選択できることを特徴とする請求項1に記載の形状計測装置。
The plurality of reference luminance patterns are provided in advance as a plurality of reference pattern sets according to the distribution characteristics of the reflected light of the plurality of types of the objects,
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein, in the measurement, the corresponding reference pattern set can be selected according to the type of the object.
前記分解能および前記比較座標範囲は、計測に際し、予め設定できることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の形状計測装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the resolution and the comparison coordinate range can be set in advance in measurement. 前記パターン類似度が最も大きくなる前記参照輝度パターンのピーク点を示す座標を、前記物体の反射位置座標とすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の形状計測装置。   4. The shape measurement according to claim 1, wherein a coordinate indicating a peak point of the reference luminance pattern having the largest pattern similarity is a reflection position coordinate of the object. apparatus. 前記参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、
前記画素輝度パターンは、一または複数のガウス関数が合成された関数から導出され、
前記サブピクセル輝度パターンは、前記画素輝度パターンから導出されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の形状計測装置。
The reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a sub-pixel luminance pattern,
The pixel luminance pattern is derived from a function in which one or more Gaussian functions are combined,
The shape measurement apparatus according to claim 1, wherein the sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.
前記参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、
前記画素輝度パターンは、前記計測輝度パターンから導出され、
前記サブピクセル輝度パターンは、前記画素輝度パターンから導出されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の形状計測装置。
The reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a sub-pixel luminance pattern,
The pixel luminance pattern is derived from the measured luminance pattern;
The shape measurement apparatus according to claim 1, wherein the sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.
投射光により物体を走査するステップと、
前記物体からの、前記投射光の反射光による計測画像を取得するステップと、
取得した前記計測画像を構成する複数の画素に分布する計測輝度パターンから、前記物体の反射位置候補座標を算出するステップと、
前記計測輝度パターンと、前記反射位置候補座標を含む比較座標範囲内において前記複数の画素のピッチに対して十分の一以上四分の一以下の範囲内にある分解能の間隔で用意された複数の参照輝度パターンとを比較して、前記計測輝度パターンとそれぞれの前記参照輝度パターンとのパターン類似度を算出するステップと、
前記パターン類似度が最も大きな前記参照輝度パターンが特定する座標情報から、前記物体の反射位置座標を求めるステップと、を含み、
前記パターン類似度は、前記計測輝度パターンと前記参照輝度パターンとの正規化相互相関値であり、
前記物体の反射位置座標は、前記計測輝度パターンと前記複数の参照輝度パターンとの比較によって得られる前記正規化相互相関値の分布を二次関数で近似した場合に、前記二次関数の値が最大値を示す位置情報から求めることを特徴とする形状計測装置の制御方法。
Scanning an object with projected light;
Obtaining a measurement image by reflected light of the projection light from the object;
Calculating the reflection position candidate coordinates of the object from the measurement luminance pattern distributed to a plurality of pixels constituting the acquired measurement image;
A plurality of prepared brightness intervals and a plurality of resolution intervals that are within a range of at least one-quarter and less than a quarter of the pitch of the plurality of pixels within a comparison coordinate range including the reflection position candidate coordinates. Comparing a reference luminance pattern and calculating a pattern similarity between the measured luminance pattern and each of the reference luminance patterns;
Obtaining the reflection position coordinates of the object from the coordinate information specified by the reference luminance pattern having the largest pattern similarity, and
The pattern similarity is a normalized cross-correlation value between the measured luminance pattern and the reference luminance pattern,
Reflecting the position coordinates of the object, when approximating the distribution of the normalized cross-correlation value obtained by comparison with the previous SL measured brightness pattern and the plurality of reference brightness patterns in a quadratic function, the value of the quadratic function control method for shape measurement apparatus but, wherein the mel position information or RaMotomu indicating the maximum value.
前記複数の参照輝度パターンを、複数種類の前記物体の前記反射光の分布特性に合わせ、複数の参照パターンセットとして予め備えるステップと、
計測に際し、前記物体の種類に応じて、対応する前記参照パターンセットを選択するステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載の形状計測装置の制御方法。
A step of preparing the plurality of reference luminance patterns as a plurality of reference pattern sets in accordance with distribution characteristics of the reflected light of the plurality of types of objects,
The method for controlling a shape measuring apparatus according to claim 7, further comprising a step of selecting the corresponding reference pattern set according to the type of the object in measurement.
前記分解能および前記比較座標範囲を、計測に際し、予め設定することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の形状計測装置の制御方法。   The method for controlling a shape measuring apparatus according to claim 7 or 8, wherein the resolution and the comparison coordinate range are preset in measurement. 前記分解能は、前記画素間隔以下であることを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか一項に記載の形状計測装置の制御方法。   The method for controlling a shape measuring apparatus according to claim 7, wherein the resolution is equal to or less than the pixel interval. 前記パターン類似度が最も大きくなる前記参照輝度パターンのピーク点を示す座標を、前記物体の反射位置座標とすることを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか一項に記載の形状計測装置の制御方法。   11. The shape measurement according to claim 7, wherein a coordinate indicating a peak point of the reference luminance pattern having the largest pattern similarity is a reflection position coordinate of the object. Control method of the device. 前記参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、
前記画素輝度パターンは、一または複数のガウス関数が合成された関数から導出され、
前記サブピクセル輝度パターンは、前記画素輝度パターンから導出されることを特徴とする請求項7ないし請求項11のいずれか一項に記載の形状計測装置の制御方法。
The reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a sub-pixel luminance pattern,
The pixel luminance pattern is derived from a function in which one or more Gaussian functions are combined,
12. The shape measuring apparatus control method according to claim 7, wherein the sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.
前記参照輝度パターンは、画素輝度パターンとサブピクセル輝度パターンから成り、
前記画素輝度パターンは、前記計測輝度パターンから導出され、
前記サブピクセル輝度パターンは、前記画素輝度パターンから導出されることを特徴とする請求項7ないし請求項11のいずれか一項に記載の形状計測装置の制御方法。
The reference luminance pattern includes a pixel luminance pattern and a sub-pixel luminance pattern,
The pixel luminance pattern is derived from the measured luminance pattern;
12. The shape measuring apparatus control method according to claim 7, wherein the sub-pixel luminance pattern is derived from the pixel luminance pattern.
形状計測装置を、請求項7ないし請求項13のいずれか一項に記載の制御方法を含み機能させることを特徴とするプログラム。   A program for causing a shape measuring device to function including the control method according to any one of claims 7 to 13.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193120A (en) * 1991-02-27 1993-03-09 Mechanical Technology Incorporated Machine vision three dimensional profiling system
JPH0755438A (en) * 1993-08-23 1995-03-03 Mazda Motor Corp Shape measuring method
JP3245003B2 (en) * 1995-05-15 2002-01-07 株式会社東芝 Distance measuring apparatus and method
JP3444575B2 (en) * 1996-02-09 2003-09-08 株式会社東芝 Rangefinder
JP2008096123A (en) * 2006-10-05 2008-04-24 Keyence Corp Optical displacement gauge, optical displacement measuring method, optical displacement measuring program, computer-readable memory medium and recording equipment
JP2010151697A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Konica Minolta Sensing Inc Apparatus and method for three-dimensional shape measurement
JP2012013593A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Nikon Corp Calibration method for three-dimensional shape measuring machine, and three-dimensional shape measuring machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101814460B1 (en) * 2016-11-09 2018-01-04 삼성중공업 주식회사 Propulsion apparatus

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