JP6977205B2 - Displacement acquisition device, displacement acquisition method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、サンプリングモアレ法を用いて計測対象の物体における表面の変位を計測する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring surface displacement of an object to be measured by using a sampling moire method.

サンプリングモアレ法では、規則性のある模様(例えば格子模様)を計測対象の物体の表面(以下で対象表面という)に貼り付け、格子模様の画像データに基づいて、対象表面の変位を計測する。すなわち、格子模様の画像データにおいて、一定の周期で画素を間引く処理を行い、この処理を、画素の間引き開始点を変えて複数回だけ行うことにより、複数のモアレ縞画像を取得する。これらのモアレ縞画像により生じるモアレ縞の位相の変化に基づいて、対象表面の変位を求める。 In the sampling moire method, a regular pattern (for example, a grid pattern) is attached to the surface of an object to be measured (hereinafter referred to as a target surface), and the displacement of the target surface is measured based on the image data of the grid pattern. That is, in the image data of the lattice pattern, a process of thinning out the pixels is performed at a fixed cycle, and this process is performed only a plurality of times by changing the thinning start point of the pixels to acquire a plurality of moire fringe images. The displacement of the target surface is obtained based on the change in the phase of the moire fringes caused by these moire fringe images.

図1は、サンプリングモアレ法の一例を示す説明図である。図1は簡単のため1次元の場合を示す。図1(A)は、対象表面に張り付けた格子模様を示し、図1(B)は、この格子模様を撮像して得た画像データを示す。図1(B)の画像データにおける輝度分布Iは、次の式(1)で表わされる。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the sampling moire method. FIG. 1 shows a one-dimensional case for simplicity. FIG. 1 (A) shows a lattice pattern attached to the surface of the object, and FIG. 1 (B) shows image data obtained by imaging this lattice pattern. The luminance distribution I in the image data of FIG. 1 (B) is represented by the following equation (1).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

式(1)において、I(x)は、対象表面内の1点の1次元座標xの輝度を示す。φ(x)は座標xにおける位相である。Iは格子模様の輝度振幅であり、Iは背景輝度である。画像においてモアレ縞(すなわち新たな縞模様)を発生させるために、間引き処理と輝度補間処理を行う。 In the formula (1), I (x) indicates the luminance of one point in the target surface at the one-dimensional coordinate x. φ (x) is the phase at the coordinates x. I a is the luminance amplitude of the grid pattern, and I b is the background luminance. In order to generate moire fringes (that is, new fringe patterns) in an image, thinning processing and luminance interpolation processing are performed.

図1(C)は、間引き処理後の画像を示す。間引き処理では、画像における格子模様の周期Qに近い周期Tで画素をサンプリングし、他の位置にある画素を間引く。間引き処理は、複数回、行われる。複数回の間引き処理の間で、サンプリング周期Tは同じであるが、間引きの開始点を変えている。複数回の間引き処理に対してそれぞれ間引き後の複数の画像が得られる(図1では、開始点をk=0,1,2,または3で示している)。 FIG. 1C shows an image after the thinning process. In the thinning process, pixels are sampled at a period T close to the period Q of the lattice pattern in the image, and pixels at other positions are thinned out. The thinning process is performed a plurality of times. The sampling period T is the same between the plurality of thinning processes, but the starting point of the thinning is changed. A plurality of images after decimation are obtained for each of a plurality of decimation processes (in FIG. 1, the start point is indicated by k = 0, 1, 2, or 3).

輝度補間処理では、各間引き処理後の画像において、間引かれた画素の輝度を図1(D)のように線形補間する。これにより、複数のモアレ縞画像データが得られる。各モアレ縞画像データにおける輝度分布の周期は、図1(B)の画像データの格子模様と輝度分布の周期よりも大きい。各モアレ縞画像データの輝度分布は、次の式(2)で表わされる。 In the luminance interpolation process, the luminance of the thinned pixels is linearly interpolated as shown in FIG. 1 (D) in the image after each thinning process. As a result, a plurality of moire fringe image data can be obtained. The period of the luminance distribution in each moire fringe image data is larger than the period of the checkered pattern and the luminance distribution of the image data of FIG. 1 (B). The luminance distribution of each moire fringe image data is expressed by the following equation (2).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

式(2)において、kは間引き開始点であり、k=0,1,2,または3である。φ(x)は座標xにおけるモアレ縞の位相である。また、Qは、図1(B)の画像データにおける格子模様のピッチ(すなわち隣接する格子同士の間隔)であり、Tは、間引き処理におけるサンプリング周期である。このような位相が互いに異なる複数のモアレ縞画像データを用いて、次の式(3)の離散フーリエ変換によりモアレ縞の位相φ(x)を算出する。 In equation (2), k is the thinning start point, and k = 0, 1, 2, or 3. φ m (x) is the phase of the moire fringes at the coordinates x. Further, Q is the pitch of the grid pattern in the image data of FIG. 1 (B) (that is, the distance between adjacent grids), and T is the sampling period in the thinning process. Using a plurality of moire fringe image data having different phases, the phase φ m (x) of the moire fringes is calculated by the discrete Fourier transform of the following equation (3).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

このモアレ縞の位相φ(x)の変化Δφ(x)を求めることにより、対象表面の面内変位(対象表面に沿った方向の変位)を求めることができる。すなわち、格子模様の実際のピッチをpとした場合に、面内変位Uを、U=Δφ(x)・p/2πにより求めることができる。なお、本願において、印「・」は乗算を意味する。 By obtaining the change Δφ m (x) in the phase φ m (x) of the moire fringes, the in-plane displacement (displacement in the direction along the target surface) of the target surface can be obtained. That is, when the actual pitch of the grid pattern is p, the in-plane displacement U can be obtained by U = Δφ m (x) · p / 2π. In the present application, the mark "・" means multiplication.

このようなサンプリングモアレ法は、例えば特許文献1や非特許文献1に記載されている。 Such a sampling moire method is described in, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.

特許第4831703号Patent No. 4831703

「単一カメラと規則性模様を用いた光学的面外変位分布計測法の開発」実験力学、Vol. 15、No. 4(2015)、頁309−314"Development of Optical Out-of-plane Displacement Distribution Measurement Method Using Single Camera and Regular Pattern" Experimental Mechanics, Vol. 15, No. 4 (2015), pp. 309-314

しかし、サンプリングモアレ法による計測において、次の(1)〜(4)の少なくともいずれかの計測誤差が生じる。
(1)カメラの光軸と垂直な平面から対象表面が傾いている場合がある。この傾きは、例えば対象表面が曲面であることによる。画像において、対象面の実際の変位が同じであっても、対象面の傾きに応じて変位の計測値に誤差が生じる。
(2)計測方向によって変位の計測値に誤差が生じる。すなわち、カメラから見てカメラの光軸方向に存在する対象面上の計測点での変位と、カメラから見てカメラの光軸から傾いた方向に存在する対象面上の計測点での変位との間で、その計測値に誤差が生じる。
(3)カメラに固有の誤差(収差など)によって計測値に誤差が生じる。
(4)格子模様の実際のピッチの誤差によって計測値に誤差が生じる。
However, in the measurement by the sampling moire method, at least one of the following measurement errors (1) to (4) occurs.
(1) The target surface may be tilted from a plane perpendicular to the optical axis of the camera. This inclination is due to, for example, that the target surface is a curved surface. In the image, even if the actual displacement of the target surface is the same, an error occurs in the measured value of the displacement depending on the inclination of the target surface.
(2) An error occurs in the measured value of displacement depending on the measurement direction. That is, the displacement at the measurement point on the target surface existing in the optical axis direction of the camera when viewed from the camera, and the displacement at the measurement point on the target surface existing in the direction tilted from the optical axis of the camera when viewed from the camera. There is an error in the measured value between them.
(3) An error occurs in the measured value due to an error (aberration, etc.) inherent in the camera.
(4) An error occurs in the measured value due to an error in the actual pitch of the grid pattern.

そこで、本発明の目的は、サンプリングモアレ法を用いて対象表面における計測点の変位を計測する場合に、対象面の傾き、計測方向、カメラに固有の誤差、及び、格子模様の実際のピッチの誤差の少なくともいずれかによる計測誤差を低減できるようにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to measure the inclination of the target surface, the measurement direction, the error peculiar to the camera, and the actual pitch of the lattice pattern when measuring the displacement of the measurement point on the target surface by using the sampling moire method. The purpose is to be able to reduce the measurement error due to at least one of the errors.

上述の目的を達成するため、本発明によると、物体の対象表面の変位を計測する変位取得装置であって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様を撮像するカメラと、該カメラが撮像した前記模様の画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求めるデータ処理部とを有する変位計測装置と、
前記計測変位に関する補正係数を求める補正係数算出装置と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する変位算出装置と、を備え、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
前記変位計測装置は、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求める、変位取得装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, it is a displacement acquisition device that measures the displacement of the object surface of an object.
A camera that captures a regular pattern on the target surface, and a data processing unit that obtains the displacement of the measurement point on the target surface as the measured displacement by the sampling moire method based on the image data of the pattern captured by the camera. Displacement measuring device with
A correction coefficient calculation device for obtaining a correction coefficient for the measured displacement, and a correction coefficient calculation device.
A displacement calculation device for calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient is provided.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed.
The displacement measuring device measures the displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change as the displacement for coefficient calculation.
The correction coefficient calculation device is provided with a displacement acquisition device that obtains the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.

また、本発明によると、物体の対象表面の変位を計測する変位取得方法であって、
(A)前記対象表面に設けた規則性のある模様をカメラで撮像することにより画像データを取得し、
(B)前記画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求め、
(C)前記計測変位と補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出し、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、
(a)前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
(b)この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
(c)前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求める、変位取得方法が提供される。
Further, according to the present invention, it is a displacement acquisition method for measuring the displacement of the object surface of an object.
(A) Image data is acquired by taking an image of a regular pattern provided on the target surface with a camera.
(B) Based on the image data, the displacement of the measurement point on the target surface is obtained as the measurement displacement by the sampling moire method.
(C) Based on the measured displacement and the correction coefficient, the corrected displacement of the measurement point is calculated.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
To obtain the correction coefficient
(A) By changing the relative position between the camera and the target surface,
(B) The displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change is measured as the displacement for coefficient calculation.
(C) Provided is a displacement acquisition method for obtaining the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.

さらに、本発明によると、物体の対象表面の変位を計測するための処理を実行するプログラムであって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様をカメラで撮像して得た画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求める処理と、
前記計測変位に関する補正係数を求める処理と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させた場合に、前記補正係数を求める前記処理は、
この変化の前に前記模様をカメラで撮像して得た画像データと、この変化の後に前記模様をカメラで撮像して得た画像データとに基づいて、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測する処理と、
前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求める処理とを含む、プログラムが提供される。
Further, according to the present invention, it is a program that executes a process for measuring the displacement of the object surface of an object.
A process of obtaining the displacement of a measurement point on the target surface as a measurement displacement by a sampling moire method based on image data obtained by imaging a regular pattern provided on the target surface with a camera.
The process of obtaining the correction coefficient for the measured displacement and
A computer is made to execute a process of calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
When the relative position between the camera and the target surface is changed in order to obtain the correction coefficient, the process for obtaining the correction coefficient is:
Based on the image data obtained by capturing the pattern with a camera before this change and the image data obtained by capturing the pattern with a camera after this change, the pattern exists in the setting direction due to this change. The process of measuring the displacement of the measurement point on the target surface as the displacement for calculating the coefficient, and
A program is provided that includes a process of obtaining the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.

上述した本発明によると、カメラと対象表面との相対位置を変化させ、この変化による、設定方向に存在する対象表面の計測点の変位を係数算出用変位として計測する。この係数算出用変位と相対位置の変化量とに基づいて、補正係数を求める。この補正係数には、カメラの光軸と垂直な平面に対する対象表面の傾きによる計測誤差、カメラから見た計測点の方向に依存する計測誤差、カメラに固有の誤差、及び、格子模様の実際のピッチの誤差の少なくともいずれか(例えば全て)が反映される。
したがって、対象表面の計測変位と補正係数とに基づいて、計測点の補正後変位を算出することにより、このような計測誤差を低減し又は無くすことができる
According to the present invention described above, the relative position between the camera and the target surface is changed, and the displacement of the measurement point of the target surface existing in the setting direction due to this change is measured as the displacement for coefficient calculation. The correction coefficient is obtained based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position. This correction coefficient includes measurement error due to the inclination of the target surface with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the camera, measurement error depending on the direction of the measurement point seen from the camera, error specific to the camera, and the actual grid pattern. At least one (eg, all) of the pitch error is reflected.
Therefore, such measurement error can be reduced or eliminated by calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measured displacement of the target surface and the correction coefficient.

サンプリングモアレ法の説明図である。It is explanatory drawing of the sampling moire method. 本発明の実施形態による変位取得装置の構成を示す。The configuration of the displacement acquisition device according to the embodiment of the present invention is shown. 面内補正係数Kux(x,y),Δzを取得する処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process of acquiring the in-plane correction coefficient Kux (x, y), Δz. 面内補正係数Kux(x,y),Δxを取得する処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process of acquiring the in-plane correction coefficient Kux (x, y), Δx. 面外補正係数Ko(x,y),Δzを取得する処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process of acquiring the out-of-plane correction coefficient Ko (x, y), Δz. 面外補正係数Ko(x,y),Δxを取得する処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process of acquiring the out-of-plane correction coefficient Ko (x, y), Δx. 本発明の実施形態による変位取得方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the displacement acquisition method by embodiment of this invention. 補正係数取得処理における初期状態の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing of the initial state in the correction coefficient acquisition processing. 補正係数取得処理におけるz方向移動の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the z-direction movement in the correction coefficient acquisition process. 補正係数取得処理におけるx方向移動の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the x-direction movement in the correction coefficient acquisition process.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in each figure, and duplicate description is omitted.

[変位取得装置の構成]
図2は、本発明の実施形態による変位取得装置10の構成を示す。変位取得装置10は、計測対象の物体1の表面(以下で単に対象表面1aともいう)の変位を計測する。この変位は、例えば、物体1に荷重が作用したことによる変位、または、物体1の振動による変位であってよいが、これらに限定されない。変位取得装置10は、変位計測装置3、補正係数算出装置5、および変位算出装置9を備える。
[Displacement acquisition device configuration]
FIG. 2 shows the configuration of the displacement acquisition device 10 according to the embodiment of the present invention. The displacement acquisition device 10 measures the displacement of the surface of the object 1 to be measured (hereinafter, also simply referred to as the target surface 1a). This displacement may be, for example, a displacement due to a load applied to the object 1 or a displacement due to the vibration of the object 1, but is not limited thereto. The displacement acquisition device 10 includes a displacement measurement device 3, a correction coefficient calculation device 5, and a displacement calculation device 9.

変位計測装置3は、サンプリングモアレ法に基づいて対象表面1aにおける計測点(以下で単に計測点ともいう)の変位を求める。本実施形態では、この変位は、面内変位と面外変位とを含む。面内変位は、対象表面1aに沿った方向の変位である。面外変位は、対象表面1aと交差(例えば直交)する方向の計測点の変位である。変位計測装置3は、カメラ3aとデータ処理部3bを有する。 The displacement measuring device 3 obtains the displacement of the measuring point (hereinafter, simply referred to as the measuring point) on the target surface 1a based on the sampling moire method. In this embodiment, this displacement includes an in-plane displacement and an out-of-plane displacement. The in-plane displacement is a displacement in the direction along the target surface 1a. The out-of-plane displacement is the displacement of the measurement point in the direction intersecting (for example, orthogonal to) the target surface 1a. The displacement measuring device 3 has a camera 3a and a data processing unit 3b.

カメラ3aは、対象表面1aに設けた規則性のある模様を撮像することにより、この模様の画像データを取得する。ここで、規則性のある模様は、例えば格子模様であるが、後述するモアレ縞画像データを生成できれば、他の模様であってもよい。 The camera 3a acquires image data of this pattern by taking an image of a regular pattern provided on the target surface 1a. Here, the regular pattern is, for example, a checkerboard pattern, but other patterns may be used as long as the moire fringe image data described later can be generated.

データ処理部3bは、カメラ3aが撮像した模様の画像データに基づいてサンプリングモアレ法により対象表面1aにおける計測点の変位を求める。本実施形態では、複数の設定方向の各々について計測点の変位を求める。 The data processing unit 3b obtains the displacement of the measurement point on the target surface 1a by the sampling moire method based on the image data of the pattern captured by the camera 3a. In the present embodiment, the displacement of the measurement point is obtained for each of the plurality of setting directions.

カメラ3aが取得した画像データの輝度分布I(x,y)は、次の式(4)で表わされる。ここで、xとyは、カメラ3aに固定されたxyz座標系におけるx座標とy座標を示す。このxyz座標系は、そのz軸がカメラ3aの光軸C(カメラ3aの向き)と平行な3次元座標である。以下において、x方向とy方向とz方向は、上述のxyz座標系におけるx軸と平行な方向とy軸に平行な方向とz軸に平行な方向を意味する。 The luminance distribution I (x, y) of the image data acquired by the camera 3a is expressed by the following equation (4). Here, x and y indicate the x-coordinate and the y-coordinate in the xyz coordinate system fixed to the camera 3a. This xyz coordinate system is a three-dimensional coordinate whose z-axis is parallel to the optical axis C (direction of the camera 3a) of the camera 3a. In the following, the x-direction, the y-direction, and the z-direction mean the direction parallel to the x-axis, the direction parallel to the y-axis, and the direction parallel to the z-axis in the above-mentioned xyz coordinate system.

Figure 0006977205
Figure 0006977205

式(4)において、I(x,y)は、対象表面1a内の1点の座標(x,y)の輝度を示す。φ(x、y)は初期位相である。Qは、上述の画像データにおける格子模様のx方向のピッチQ(x,y)である。また、Iは輝度の振幅であり、Iは背景輝度である。 In the formula (4), I (x, y) indicates the luminance of the coordinates (x, y) of one point in the target surface 1a. φ 0 (x, y) is the initial phase. Q is the pitch Q (x, y) in the x direction of the grid pattern in the above-mentioned image data. Further, I a is the amplitude of the luminance, and I b is the background luminance.

データ処理部3bは、上述の画像データに対して間引き処理と輝度補間処理を行う。本実施形態では、データ処理部3bは、x方向について、間引き処理と輝度補間処理を行う。間引き処理では、データ処理部3bは、x方向について、所定のサンプリング周期(この例では模様の周期に近い周期T)で、画像データの画素をサンプリングして維持し、他の位置にある画素を間引いて削除する。輝度補間処理では、データ処理部3bは、間引いた画素の輝度を、この画素の周囲に存在する画素の輝度に基づいて補間(例えば線形補間)する。 The data processing unit 3b performs thinning processing and luminance interpolation processing on the above-mentioned image data. In the present embodiment, the data processing unit 3b performs thinning processing and luminance interpolation processing in the x direction. In the thinning process, the data processing unit 3b samples and maintains the pixels of the image data in a predetermined sampling cycle (in this example, the cycle T close to the cycle of the pattern) in the x direction, and performs pixels at other positions. Thin out and delete. In the luminance interpolation process, the data processing unit 3b interpolates (for example, linear interpolation) the luminance of the thinned pixels based on the luminance of the pixels existing around the pixel.

データ処理部3bは、このような間引き処理と輝度補間処理を複数回行う。複数回の間引き処理の間で、サンプリング周期Tは同じであるが、間引きの開始点を変えている。データ処理部3bは、複数回の間引き処理と輝度補間処理を上述の画像データに行うことにより、複数回のそれぞれに対応する複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
この例では、データ処理部3bは、x方向の間引き処理と輝度補間処理によりT枚のモアレ縞画像データを生成する。これらのモアレ縞画像データは、次の式(5)で表わされる。
The data processing unit 3b performs such thinning processing and luminance interpolation processing a plurality of times. The sampling period T is the same between the plurality of thinning processes, but the starting point of the thinning is changed. The data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data corresponding to each of the plurality of times by performing the thinning process and the luminance interpolation process a plurality of times on the above-mentioned image data.
In this example, the data processing unit 3b generates T moire fringe image data by thinning processing in the x direction and luminance interpolation processing. These moire fringe image data are represented by the following equation (5).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

式(5)において、kはx方向における間引きの開始点を示す。kは、0、1、2、・・・、T−1の値をとる。
データ処理部3bは、式(5)に離散フーリエ変換を適用して、次の式(6)により、モアレ縞の位相φ(x,y)を求める。
In equation (5), k indicates the starting point of thinning in the x direction. k takes the values of 0, 1, 2, ..., T-1.
The data processing unit 3b applies the discrete Fourier transform to the equation (5), and obtains the phase φ m (x, y) of the moire fringes by the following equation (6).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

データ処理部3bは、このモアレ縞の位相φ(x,y)の変化Δφ(x,y)を求めることにより、対象表面1aの面内変位を求めることができる。すなわち、格子模様はx方向においてピッチp(一定の間隔)で繰り返される模様であるとして、面内変位U(x,y)を、U(x,y)=Δφ(x,y)・p(x,y)/2πにより求めることができる(以下でp(x,y)を単にpとも記載し、U(x,y)をUとも記載する)。Uは、xyz座標系におけるx方向に沿った面内変位であり、言い換えると、xyz座標系におけるxz平面に平行な平面(xz平面を含む)における面内変位である。
ここで、初期状態において求められたφ(x,y)をφm0(x,y)とし、計測時において求められたφ(x,y)をそのままφ(x,y)とした場合に、Δφは、Δφ=φ(x,y)−φm0(x,y)である。
The data processing unit 3b can obtain the in-plane displacement of the target surface 1a by obtaining the change Δφ m (x, y) of the phase φ m (x, y) of the moire fringes. That is, assuming that the lattice pattern is a pattern that is repeated at pitch p (constant intervals) in the x direction, the in-plane displacement U x (x, y) is set to U x (x, y) = Δφ m (x, y). It can be obtained by p (x, y) / 2π (hereinafter, p (x, y) is also simply described as p, and U x (x, y) is also described as U x). U x is an in-plane displacement along the x direction in the xyz coordinate system, in other words, an in-plane displacement in a plane parallel to the xz plane (including the xz plane) in the xyz coordinate system.
Here, φ m (x, y) obtained in the initial state is defined as φ m0 (x, y), and φ m (x, y) obtained at the time of measurement is defined as φ m (x, y) as it is. In this case, Δφ m is Δφ m = φ m (x, y) −φ m0 (x, y).

カメラ3aの焦点距離をfとし、対象表面1aに設けた格子模様の実際のピッチを上記のpとし、画像データにおける格子のピッチを上記のQとし、カメラ3aの光軸C方向におけるカメラ3a(カメラ3aの対物レンズの中心)から格子模様(対象物体1の表面)までの距離をZとした場合に、次の式(7)が成り立つ。

Z=f・p/Q ・・・(7)
The focal length of the camera 3a is f, the actual pitch of the lattice pattern provided on the target surface 1a is the above p, the pitch of the lattice in the image data is the above Q, and the camera 3a in the optical axis C direction of the camera 3a ( When the distance from the center of the objective lens of the camera 3a) to the lattice pattern (the surface of the target object 1) is Z, the following equation (7) holds.

Z = f ・ p / Q ・ ・ ・ (7)

この式(7)に基づいて、データ処理部3bは、計測点の面外変位Oを次の式(8)により求める。

O=f・p/Q−f・p/Q ・・・(8)

ここで、Qは、初期状態の対象表面1aをカメラ3aが撮像して得た画像データにおける格子模様のx方向のピッチであり、Qは、計測時に対象表面1aをカメラ3aが撮像して得た画像データにおける格子模様のx方向のピッチである。
Based on this equation (7), the data processing unit 3b obtains the out-of-plane displacement O of the measurement point by the following equation (8).

O = f ・ p / Q−f ・ p / Q 0 ... (8)

Here, Q 0 is the pitch in the x direction of the lattice pattern in the image data obtained by the camera 3a capturing the target surface 1a in the initial state, and Q is the pitch in the x direction of the target surface 1a captured by the camera 3a at the time of measurement. It is the pitch in the x direction of the lattice pattern in the obtained image data.

Qは次のように求められる。まず、上述の式(5)から次の式(9)が成り立つ。
この式から、データ処理部3bはQを求める。例えば、式(9)を次の式(10)で近似し、データ処理部3bは、式(10)を変形した次の式(11)によりQを求める。
Q is calculated as follows. First, the following equation (9) holds from the above equation (5).
From this equation, the data processing unit 3b obtains Q. For example, the equation (9) is approximated by the following equation (10), and the data processing unit 3b obtains Q by the following equation (11) which is a modification of the equation (10).

Figure 0006977205
Figure 0006977205

式(11)において、φ(x+1,y)のx+1は、Qを求めるために注目する画素(x座標)にx軸方向に隣接する画素のx座標であり、φ(x−1,y)のx−1は、当該注目する画素にx軸方向にx座標x+1と反対側で隣接する画素のx座標である。Qの場合と同じ方法で、データ処理部3bはQを求める。 In the equation (11), x + 1 of φ m (x + 1, y) is the x coordinate of the pixel adjacent to the pixel (x coordinate) of interest for obtaining Q in the x axis direction, and φ m (x-1, y). x-1 of y) is the x-coordinate of a pixel adjacent to the pixel of interest on the opposite side of the x-coordinate x + 1 in the x-axis direction. The data processing unit 3b obtains Q 0 by the same method as in the case of Q.

補正係数算出装置5は、変位計測装置3が求めた計測変位に関する補正係数を求める。補正係数は、面内変位に関する面内補正係数Kと、面外変位に関する面外補正係数Kとを含む。 The correction coefficient calculation device 5 obtains a correction coefficient related to the measured displacement obtained by the displacement measuring device 3. Correction factor includes a plane correction factor K u about plane displacement, and a plane correction factor K o about out-of-plane displacement.

<面内補正係数>
図3と図4は、面内補正係数Kを取得する処理の説明図である。図3と図4において、xyz座標系は、カメラ3aに固定された3次元座標系であって、上述したx軸とy軸とz軸を有する。
<In-plane correction coefficient>
3 and 4 are explanatory views of the process of acquiring the in- plane correction coefficient Ku. In FIGS. 3 and 4, the xyz coordinate system is a three-dimensional coordinate system fixed to the camera 3a and has the above-mentioned x-axis, y-axis, and z-axis.

図3と図4において、角度θ(x,y)は、カメラ3aから見た上述の設定方向を示す。すなわち、角度θ(x,y)は、光軸Cと設定方向とのなす角度である。角度α(x,y)は、対象表面1aの傾きを示す。すなわち、角度α(x,y)は、x方向と対象表面1aとのなす角度を示す。 In FIGS. 3 and 4, the angle θ (x, y) indicates the above-mentioned setting direction as seen from the camera 3a. That is, the angle θ (x, y) is the angle formed by the optical axis C and the set direction. The angle α (x, y) indicates the inclination of the target surface 1a. That is, the angle α (x, y) indicates the angle formed by the x direction and the target surface 1a.

z方向に関する面内補正係数Kux(x,y),Δzを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、図3のように、z方向に変化量Δzだけ変化させる。 In order to obtain the in-plane correction coefficients Kux (x, y) and Δz in the z direction, the relative positions of the camera 3a and the target surface 1a are changed by the amount of change Δz 0 in the z direction as shown in FIG.

この時、xz平面に平行な平面における、Δzによる面内変位U0x(x,y),Δzは、図3のように、θ(x,y)が十分に小さいとして、次の式(12)で近似できる。

0x(x,y),Δz=Δz・tanθ(x,y)/cosα(x,y) ・・・(12)

式(12)に基づいて、Δzに対する面内変位U0x(x,y),Δzの変動率としての面内補正係数Kux(x,y),Δzを次の式(13)で表わす。

ux(x,y),Δz=tanθ(x,y)/cosα(x,y) ・・・(13)


式(13)においてθ(x,y)とα(x,y)が未知であるので、Kux(x,y),Δzはθ(x,y)とα(x,y)からは求められないが、Δzは既知であり、U0x(x,y),Δzは変位計測装置3により求められる。したがって、本実施形態では、Kux(x,y),Δzを、次の式(14)により求める。

ux(x,y),Δz=U0x(x,y),Δz/Δz ・・・(14)
At this time, the in-plane displacements U 0x (x, y) and Δz due to Δz 0 in the plane parallel to the xz plane are based on the following equation, assuming that θ (x, y) is sufficiently small as shown in FIG. It can be approximated by 12).

U 0x (x, y), Δz = Δz 0 · tan θ (x, y) / cosα (x, y) ... (12)

Based on the equation (12), the in- plane displacement U 0x (x, y) with respect to Δz 0 and the in-plane correction coefficients Kux (x, y) and Δz as the volatility of Δz are expressed by the following equation (13). ..

K ux (x, y), Δz = tanθ (x, y) / cosα (x, y) ... (13)


Since θ (x, y) and α (x, y) are unknown in equation (13), Kux (x, y) and Δz can be obtained from θ (x, y) and α (x, y). Although not, Δz 0 is known, and U 0x (x, y) and Δz are obtained by the displacement measuring device 3. Therefore, in the present embodiment, Kux (x, y) and Δz are obtained by the following equation (14).

K ux (x, y), Δz = U 0x (x, y), Δz / Δz 0 ... (14)

x方向に関する面内補正係数Kux(x,y),Δxを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、図4のように、x方向に変化量Δxだけ変化させる。 plane correction factor K ux x direction (x, y), in order to determine the [Delta] x, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, as shown in FIG. 4, is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction.

この時、xz平面に平行な平面における、Δxによる面内変位U0x(x,y),Δxは、図4のように、次の式(15)で表わされる。

0x(x,y),Δx=Δx/cosα(x,y) ・・・(15)

式(15)に基づいて、Δxに対する面内変位U0x(x,y),Δxの変動率としての面内補正係数Kux(x,y),Δxを次の式(16)で表わす。

ux(x,y),Δx=1/cosα(x,y) ・・・(16)

式(16)においてα(x,y)が未知であるので、Kux(x,y),Δxはα(x,y)からは求められないが、Δxは既知であり、U0x(x,y),Δxは変位計測装置3により求められる。したがって、本実施形態では、Kux(x,y),Δxを、次の式(17)により求める。

ux(x,y),Δx=U0x(x,y),Δx/Δx ・・・(17)
At this time, the in-plane displacements U 0x (x, y) and Δx due to Δx 0 in the plane parallel to the xz plane are expressed by the following equation (15) as shown in FIG.

U 0x (x, y), Δx = Δx 0 / cosα (x, y) ... (15)

Based on the equation (15), the in- plane displacement U 0x (x, y) with respect to Δx 0 and the in-plane correction coefficients Kux (x, y) and Δx as the volatility of Δx are expressed by the following equation (16). ..

K ux (x, y), Δx = 1 / cosα (x, y) ... (16)

Since α (x, y) is unknown in equation (16), Kux (x, y) and Δx cannot be obtained from α (x, y), but Δx 0 is known and U 0x ( x, y) and Δx are obtained by the displacement measuring device 3. Therefore, in the present embodiment, Kux (x, y) and Δx are obtained by the following equation (17).

K ux (x, y), Δx = U 0x (x, y), Δx / Δx 0 ... (17)

<面外補正係数>
図5と図6は、面外補正係数Kを取得する処理の説明図である。図5と図6において、xyz座標系と角度θ(x,y)と角度α(x,y)は、図3と図4の場合と同じである。
<Out-of-plane correction coefficient>
5 and 6 are explanatory views of a process of obtaining out-of-plane correction factor K o. In FIGS. 5 and 6, the xyz coordinate system, the angle θ (x, y), and the angle α (x, y) are the same as in FIGS. 3 and 4.

z方向に関する面外補正係数Ko(x,y),Δzを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、図5のように、z方向に変化量Δzだけ変化させる。 In order to obtain the out-of-plane correction coefficients Ko (x, y) and Δz in the z direction, the relative positions of the camera 3a and the target surface 1a are changed by the amount of change Δz 0 in the z direction as shown in FIG.

この時、Δzによる面外変位O0(x,y),Δzは、図5のように、θ(x,y)が十分に小さいとして、次の式(18)で近似できる。

0(x,y),Δz=Δz・{1+tanθ(x,y)・tanα(x,y)}/cos{α(x,y)+θ(x,y)} ・・・(18)


式(18)に基づいて、Δzに対する面外変位O0(x,y),Δzの変動率としての面外補正係数Ko(x,y),Δzを、次の式(19)で表わす。

o(x,y),Δz={1+tanθ(x,y)・tanα(x,y)}/cos{α(x,y)+θ(x,y)} ・・・(19)

式(19)においてθ(x,y)とα(x,y)が未知であるので、K0zはθ(x,y)とα(x,y)からは求められないが、Δzは既知であり、O0(x,y),Δzは変位計測装置3により求められる。したがって、本実施形態では、Ko(x,y),Δzを、次の式(20)により求める。

o(x,y),Δz=O0(x,y),Δz/Δz ・・・(20)
At this time, the out-of-plane displacements O 0 (x, y) and Δz due to Δz 0 can be approximated by the following equation (18), assuming that θ (x, y) is sufficiently small as shown in FIG.

O 0 (x, y), Δz = Δz 0 · {1 + tanθ (x, y) · tanα (x, y)} / cos {α (x, y) + θ (x, y)} ... (18)


Based on the equation (18), out-of-plane displacement O 0 for Delta] z 0 (x, y), plane correction coefficient as a rate of change in Delta] z K o (x, y), a Delta] z, the following equation (19) Represent.

Ko (x, y), Δz = {1 + tanθ (x, y) · tanα (x, y)} / cos {α (x, y) + θ (x, y)} ... (19)

Since θ (x, y) and α (x, y) are unknown in equation (19), K 0z cannot be obtained from θ (x, y) and α (x, y), but Δz 0 is. It is known, and O 0 (x, y) and Δz are obtained by the displacement measuring device 3. Therefore, in this embodiment , Ko (x, y) and Δz are obtained by the following equation (20).

Ko (x, y), Δz = O 0 (x, y), Δz / Δz 0 ... (20)

x方向に関する面外補正係数Ko(x,y),Δxを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、図6のように、x方向に変化量Δxだけ変化させる。 plane correction factor K o x direction (x, y), in order to determine the [Delta] x, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, as shown in FIG. 6, is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction.

この時、面外変位O0(x,y),Δxは、図6のように、次の式(21)で表わされる。

0(x,y),Δx=Δx・tanα(x,y)/cos{α(x,y)+θ(x,y)} ・・・(21)


式(21)に基づいて、Δxに対する面外変位O0(x,y),Δxの変動率としての面外補正係数Ko(x,y),Δxを、次の式(22)で表わす。

o(x,y),Δx=tanα/cos{α+θ(x,y)} ・・・(22)
At this time, the out-of-plane displacements O 0 (x, y) and Δx are expressed by the following equation (21) as shown in FIG.

O 0 (x, y), Δx = Δx 0 · tanα (x, y) / cos {α (x, y) + θ (x, y)} ... (21)


Based on the equation (21), out-of-plane displacement O 0 for [Delta] x 0 (x, y), plane correction coefficient as a rate of change [Delta] x K o (x, y), the [Delta] x, the following equation (22) Represent.

Ko (x, y), Δx = tanα / cos {α + θ (x, y)} ... (22)

式(22)においてα(x,y)が未知であるので、Ko(x,y),Δxはα(x,y)からは求められないが、Δxは既知であり、O0(x,y),Δxは変位計測装置3により求められる。したがって、本実施形態では、Ko(x,y),Δxを、次の式(23)により求める。

o(x,y),Δx=O0(x,y),Δx/Δx ・・・(23)
Since α (x, y) is unknown in equation (22), Ko (x, y) and Δx cannot be obtained from α (x, y), but Δx 0 is known and O 0 ( x, y) and Δx are obtained by the displacement measuring device 3. Therefore, in this embodiment , Ko (x, y) and Δx are obtained by the following equation (23).

Ko (x, y), Δx = O 0 (x, y), Δx / Δx 0 ... (23)

<補正係数を求める処理>
以上により、補正係数Kux(x,y),Δz,Ko(x,y),Δzを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、光軸Cと平行なz方向に変化量Δzだけ変化させる。次いで、変位計測装置3は、変化量Δzによる、係数算出用変位としての面内変位U0x(x,y),Δzと面外変位O0(x,y),Δzを求める。その後、補正係数算出装置5は、ΔzとU0x(x,y),Δzに基づいて面内補正係数KとしてのKux(x,y),Δz=U0x(x,y),Δz/Δzを算出し、ΔzとO0(x,y),Δzに基づいて面外補正係数KとしてのKo(x,y),Δz=O0(x,y),Δz/Δzを算出する。
<Process to obtain correction coefficient>
By the above, the correction coefficient K ux (x, y), Δz, K o (x, y), in order to determine the Delta] z, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, the optical axis C parallel to the z-direction Change by the amount of change Δz 0 . Next, the displacement measuring device 3 obtains the in- plane displacement U 0x (x, y), Δz and the out-of-plane displacement O 0 (x, y), Δz as the coefficient calculation displacement according to the change amount Δz 0. Thereafter, the correction coefficient calculating unit 5, Delta] z 0 and U 0x (x, y), K ux as plane correction factor K u on the basis of the Δz (x, y), Δz = U 0x (x, y), calculates Δz / Δz 0, Δz 0 and O 0 (x, y), K o as plane correction factor K o based on the Δz (x, y), Δz = O 0 (x, y), Δz / Δz 0 is calculated.

また、補正係数Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δxを求めるために、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置をx方向に変化量Δxだけ変化させる。次いで、変位計測装置3は、変化量Δxによる、係数算出用変位としての面内変位U0x(x,y),Δxと面外変位O0(x,y),Δxを求める。その後、補正係数算出装置5は、ΔxとU0x(x,y),Δxに基づいて面内補正係数KとしてのKux(x,y),Δx=U0x(x,y),Δx/Δxを算出し、ΔxとO0(x,y),Δxに基づいて面外補正係数KとしてのKo(x,y),Δx=O0(x,y),Δx/Δxを算出する。 Further, the correction coefficient K ux (x, y), Δx, K o (x, y), in order to determine the [Delta] x, to the relative position of the camera 3a and the target surface 1a is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction. Next, the displacement measuring device 3 obtains the in- plane displacement U 0x (x, y), Δx and the out-of-plane displacement O 0 (x, y), Δx as the coefficient calculation displacement according to the change amount Δx 0. Thereafter, the correction coefficient calculating unit 5, [Delta] x 0 and U 0x (x, y), K as in-plane correction factor K u on the basis of Δx ux (x, y), Δx = U 0x (x, y), calculates Δx / Δx 0, Δx 0 and O 0 (x, y), K o as plane correction factor K o based on Δx (x, y), Δx = O 0 (x, y), Δx / Δx 0 is calculated.

上述のように、補正係数算出装置5は、補正係数Kux(x,y),Δz,Ko(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δxを予め求めて記憶装置7に記憶させる。 As described above, the correction coefficient calculation unit 5, correction coefficient K ux (x, y), Δz, K o (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x, y ), Δx is obtained in advance and stored in the storage device 7.

その後、対象表面1aにおける計測点の変位の計測時に、変位算出装置9は、計測変位としての面内変位Uと面外変位Oを計測し、これら面内変位Uおよび面外変位Oと、補正係数Kux(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δz,Ko(x,y),Δxとに基づいて、補正後変位としてのz方向の変位Δzとx方向の変位Δxを、次の式(24)と式(25)により算出する。

Δz=(Kux(x,y),Δx・O−Ko(x,y),Δz・U)/(Kux(x,y),Δx・Ko(x,y),Δz−Kux(x,y),Δz・Ko(x,y),Δx) ・・・(24)

Δx=(Ko(x,y),Δz・U−Kux(x,y),Δz・O)/(Kux(x,y),Δx・Ko(x,y),Δz−Kux(x,y),Δz・Ko(x,y),Δx) ・・・(25)
After that, when measuring the displacement of the measurement point on the target surface 1a, the displacement calculation device 9 measures the in-plane displacement U x and the out-of-plane displacement O as the measured displacement, and these in-plane displacement U x and the out-of-plane displacement O , the correction coefficient K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x, y), Δz, K o (x, y), on the basis of the [Delta] x, corrected displacement The displacement Δz in the z direction and the displacement Δx in the x direction are calculated by the following equations (24) and (25).

Δz = ( Kux (x, y), Δx · OK o (x, y), Δz · U x ) / ( Kux (x, y), Δx · Ko (x, y), Δz − K ux (x, y), Δz · Ko (x, y), Δx ) ... (24)

Δx = ( Ko (x, y), Δz · U x −K ux (x, y), Δz · O) / ( Kux (x, y), Δx · Ko (x, y), Δz − K ux (x, y), Δz · Ko (x, y), Δx ) ... (25)

式(24)と式(25)は、次の関係式(26)と関係式(27)から導かれるものである。

=Kux(x,y),Δx・Δx+Kux(x,y),Δz・Δz ・・・(26)

O=Ko(x,y),Δx・Δx+Ko(x,y),Δz・Δz ・・・(27)
Equations (24) and (25) are derived from the following relational expressions (26) and relational expression (27).

U x = K ux (x, y), Δx · Δx + K ux (x, y), Δz · Δz ... (26)

O = Ko (x, y), Δx · Δx + Ko (x, y), Δz · Δz ... (27)

本実施形態では、変位取得装置10は、図2のように駆動装置11を備えていてよい。駆動装置11は、カメラ3aを移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を変化させる。この場合、上述した相対変位の変化量は、駆動装置11によるカメラ3aの移動量である。上述の例では、駆動装置11は、カメラ3aをx方向とz方向に移動させることができる。補正係数算出装置5は、予め設定されている又は検出器12a,12bにより検出された移動量(上述の例ではΔzまたはΔx)と係数算出用変位とに基づいて、補正係数を求める。 In the present embodiment, the displacement acquisition device 10 may include a drive device 11 as shown in FIG. The drive device 11 changes the relative position between the camera 3a and the target surface 1a by moving the camera 3a. In this case, the amount of change in the relative displacement described above is the amount of movement of the camera 3a by the drive device 11. In the above example, the drive device 11 can move the camera 3a in the x-direction and the z-direction. The correction coefficient calculation device 5 obtains a correction coefficient based on the movement amount (Δz 0 or Δx 0 in the above example) set in advance or detected by the detectors 12a and 12b and the displacement for coefficient calculation.

駆動装置11は、図2の例では、カメラ3aが設置されz方向に移動可能な第1ステージ11aと、第1ステージ11aをz方向に駆動する第1モータ11bと、x方向に移動可能に第1ステージ11aに設けられた第2ステージ11cと、第1ステージ11aに設けられ第2ステージ11cを第1ステージ11aに対してx方向に駆動する第2モータ11dとを備える。 In the example of FIG. 2, the drive device 11 can move in the x direction with the first stage 11a in which the camera 3a is installed and can move in the z direction, and the first motor 11b that drives the first stage 11a in the z direction. A second stage 11c provided in the first stage 11a and a second motor 11d provided in the first stage 11a to drive the second stage 11c in the x direction with respect to the first stage 11a are provided.

[変位取得方法]
図7は、本発明の実施形態による変位取得方法を示すフローチャートである。この変位取得方法は、上述した変位取得装置10を用いて行われる。この変位取得方法は、補正係数取得処理と計測処理とを有する。
[Displacement acquisition method]
FIG. 7 is a flowchart showing a displacement acquisition method according to the embodiment of the present invention. This displacement acquisition method is performed using the displacement acquisition device 10 described above. This displacement acquisition method includes a correction coefficient acquisition process and a measurement process.

補正係数取得処理では、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を変化させ、この変化による、設定方向に存在する対象表面1aの計測点の変位を、変位計測装置3により係数算出用変位として計測する。
次いで、補正係数取得処理では、補正係数算出装置5により、係数算出用変位と、相対位置の変化の量とに基づいて、補正係数を求める。
In the correction coefficient acquisition process, the relative position between the camera 3a and the target surface 1a is changed, and the displacement of the measurement point of the target surface 1a existing in the set direction due to this change is measured as the displacement for coefficient calculation by the displacement measuring device 3. do.
Next, in the correction coefficient acquisition process, the correction coefficient calculation device 5 obtains the correction coefficient based on the displacement for coefficient calculation and the amount of change in the relative position.

補正係数取得処理は、具体例では、初期状態の処理とz方向移動の処理とx方向移動の処理とを有する。 In a specific example, the correction coefficient acquisition process includes a process of an initial state, a process of moving in the z direction, and a process of moving in the x direction.

<初期状態の処理>
図8は、初期状態の処理を示すフローチャートである。初期状態での処理は、ステップS1〜S5を含む。
<Processing of initial state>
FIG. 8 is a flowchart showing the processing in the initial state. The processing in the initial state includes steps S1 to S5.

ステップS1において、基準位置にあるカメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
ステップS2において、データ処理部3bは、ステップS1で得た画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
ステップS3において、データ処理部3bは、ステップS2で得た複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、上述の式(6)により、計測点(x,y)におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。このφ(x,y)を以下でφm0(x,y)と記載する。
一方、ステップS4において、データ処理部3bは、ステップS1で得た画像データにおいて、設定方向に存在する格子模様のx方向のピッチQ(x,y)を、上述の式(9)〜(11)に従って該設定方向に対応する該画像データの領域に基づいて特定する。この時、(9)〜(11)においてQをQ(x,y)に置き換える。
ステップS5において、ステップS4で特定したピッチQ(x,y)と、カメラ3aの焦点距離fと、x方向における格子模様の実際のピッチp(x,y)とに基づいて、データ処理部3bは、設定方向に存在する計測点のz方向の位置z=f・p(x,y)/Q(x,y)を求める。なお、fとp(x,y)は既知である。なお、z軸の原点がカメラ3aにあるとする(以下同様)。
In step S1, the camera 3a at the reference position acquires image data by imaging the lattice pattern of the target surface 1a.
In step S2, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and luminance interpolation process only a plurality of times on the image data obtained in step S1.
In step S3, the data processing unit 3b on the basis of the plurality of moire fringe image data obtained in step S2, the above-mentioned equation (6), of the moire fringes at the measurement point (x, y) a phase phi m (x , Y). This φ m (x, y) will be referred to as φ m0 (x, y) below.
On the other hand, in step S4, the data processing unit 3b sets the pitch Q 0 (x, y) of the lattice pattern existing in the setting direction in the x direction in the image data obtained in step S1 in the above equations (9) to (9). According to 11), the image data is specified based on the area of the image data corresponding to the setting direction. At this time, Q is replaced with Q 0 (x, y) in (9) to (11).
In step S5, based on the pitch Q 0 (x, y) specified in step S4 and the focal length f of the camera 3a, the actual pitch p (x, y) of the grid pattern in the x-direction and the data processing unit In 3b, the position z 0 = f · p (x, y) / Q 0 (x, y) of the measurement point existing in the set direction in the z direction is obtained. Note that f and p (x, y) are known. It is assumed that the origin of the z-axis is in the camera 3a (the same applies hereinafter).

上述したステップS4,S5は、複数の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS4では、各設定方向に存在する格子模様のx方向のピッチQ(x,y)を特定し、ステップS5では、各設定方向についての位置zを、該設定方向に対応するQ(x,y)に基づいて求める。 The above-mentioned steps S4 and S5 are performed for each of the plurality of setting directions. That is, in step S4, the pitch Q 0 (x, y) in the x direction of the grid pattern existing in each setting direction is specified, and in step S5, the position z 0 for each setting direction corresponds to the setting direction. Obtained based on Q 0 (x, y).

<z方向移動の処理>
図9は、z方向移動の処理を示すフローチャートである。z方向移動の処理は、ステップS6〜S15を有する。
<Processing of movement in z direction>
FIG. 9 is a flowchart showing the process of moving in the z direction. The process of moving in the z direction includes steps S6 to S15.

ステップS6において、ステップS1の状態(すなわち基準位置)から、例えばカメラ3aをz方向に微小量Δzだけ移動させることにより、カメラ3aと対象物体1の表面との相対位置を、z方向に変化量Δzだけ変化させる。Δzは、上述のp(x,y)の1/500以上であってピッチp(x,y)以下であってよい。Δzは、例えば1mm程度の大きさである。
ステップS7において、カメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
In step S6, the relative position between the camera 3a and the surface of the target object 1 is changed in the z direction by , for example, moving the camera 3a in the z direction by a minute amount Δz 0 from the state of step S1 (that is, the reference position). Change by the amount Δz 0. Δz 0 may be 1/500 or more of the above-mentioned p (x, y) and may be pitch p (x, y) or less. Δz 0 has a size of, for example, about 1 mm.
In step S7, the camera 3a acquires image data by photographing the lattice pattern of the target surface 1a.

ステップS8において、データ処理部3bは、ステップS7で得た画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
ステップS9において、データ処理部3bは、ステップS8で得た複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、上述の式(6)により、設定方向に存在する計測点(x,y)におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。このφ(x,y)を以下でφmz(x,y)と記載する。
In step S8, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and brightness interpolation process only a plurality of times on the image data obtained in step S7.
In step S9, the data processing unit 3b uses the above equation (6) to determine the moire fringes at the measurement points (x, y) existing in the setting direction based on the plurality of moire fringe image data obtained in step S8. Find the phase φ m (x, y). This φ m (x, y) will be referred to as φ mz (x, y) below.

ステップS10において、データ処理部3bはΔzによる面内変位U0x(x,y),Δzを求める。ステップS10は、ステップS10aとステップS10bを有する。ステップS10aでは、データ処理部3bは、Δφ(x,y)=φmz(x,y)−φm0(x,y)により、Δφ(x,y)を求める。ステップS10bでは、データ処理部3bは、U0x(x,y),Δz=p(x,y)・Δφ(x,y)/2πにより、Δzによる面内変位U0x(x,y),Δzを求める。ここで、Δφ(x,y)はステップS10aで求めたものである。なお、この面内変位U0x(x,y),Δzは、設定方向に存在する計測点(x,y)の面内変位(以下で設定方向に対応する面内変位U0x(x,y),Δzともいう)であり、φmz(x,y)とφm0(x,y)は、当該設定方向に対応する位相である。 In step S10, the data processing unit 3b obtains the in-plane displacement U 0x (x, y) and Δz due to Δz 0. Step S10 includes step S10a and step S10b. In step S10a, the data processing portion 3b, Δφ m (x, y) = φ mz (x, y) -φ m0 (x, y) by, obtaining the Δφ m (x, y). In step S10b, the data processing unit 3b has U 0x (x, y), Δz = p (x, y) · Δφ m (x, y) / 2π, and the in-plane displacement U 0x (x, y ) due to Δz 0. ), Δz . Here, Δφ m (x, y) is obtained in step S10a. The in-plane displacement U 0x (x, y), Δz is the in-plane displacement of the measurement point (x, y) existing in the set direction (hereinafter, the in-plane displacement U 0x (x, y) corresponding to the set direction). ), Δz ), and φ mz (x, y) and φ m0 (x, y) are the phases corresponding to the setting direction.

ステップS11において、ステップS6での変化量Δzと、ステップS10で求めたU0x(x,y),Δzとに基づいて、データ処理部3bは、設定方向についての面内補正係数Kux(x,y),Δzを、Kux(x,y),Δz=U0x(x,y),Δz/Δzにより算出する。変化量Δzは、予め設定されて例えば記憶装置7に記憶されており、または、検出器12aにより検出されて検出器12aから補正係数算出装置5に入力される(以下同様)。 In step S11, based on the amount of change Δz 0 in step S6 and U 0x (x, y), Δz obtained in step S10, the data processing unit 3b sets the in-plane correction coefficient K ux ( x, y), Δz are calculated by Kux (x, y), Δz = U 0x (x, y), Δz / Δz 0. The amount of change Δz 0 is set in advance and stored in, for example, the storage device 7, or is detected by the detector 12a and input from the detector 12a to the correction coefficient calculation device 5 (the same applies hereinafter).

上述したステップS10,S11は、複数の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS10では複数の設定方向にそれぞれ存在する複数の計測点(x,y)の面内変位U0x(x,y),Δzを求め、ステップS11では、各設定方向についての面内補正係数Kux(x,y),Δzを、該設定方向に対応する面内変位U0x(x,y),Δzに基づいて算出する。 The above-mentioned steps S10 and S11 are performed for each of the plurality of setting directions. That is, in step S10, in-plane displacements U 0x (x, y) and Δz of a plurality of measurement points (x, y) existing in each of the plurality of setting directions are obtained, and in step S11, in-plane correction for each setting direction is obtained. The coefficients K ux (x, y), Δz are calculated based on the in-plane displacement U 0x (x, y), Δz corresponding to the set direction.

一方、ステップS12において、データ処理部3bは、ステップS7で得た画像データにおいて、設定方向に存在する格子模様のx方向のピッチQを、上述の式(9)〜(11)に従って該設定方向に対応する該画像データの領域に基づいて特定する。この時、(9)〜(11)においてQをQに置き換える。
ステップS13において、データ処理部3bは、ステップS12で特定したピッチQと、カメラ3aの焦点距離fと、格子模様の実際のピッチp(x,y)とに基づいて、設定方向に存在する計測点のz方向の位置z=f・p(x,y)/Qを求める。
ステップS14において、データ処理部3bは、ステップS5で求めたzとステップ13で求めたzとに基づいて、O0(x,y),Δz=z−zにより、Δzによる面外変位O0(x,y),Δzを求める。
ステップS15において、ステップS6での変化量Δzと、ステップS14で求めたO0(x,y),Δzとに基づいて、補正係数算出装置5は、面外補正係数Ko(x,y),Δzを、Ko(x,y),Δz=O0(x,y),Δz/Δzにより算出する。
On the other hand, in step S12, the data processing portion 3b, the setting in the image data obtained in step S7, the pitch to Q 1 x direction of the grating pattern that exists in the set direction, in accordance with the above equation (9) to (11) It is specified based on the area of the image data corresponding to the direction. In this case, replace Q to Q 1 in (9) to (11).
In step S13, the data processing unit 3b includes a pitch Q 1 specified in step S12, on the basis of the focal length f of the camera 3a, the actual pitch p (x, y) of the grid pattern and are present in the set direction Find the position z 1 = f · p (x, y) / Q 1 of the measurement point in the z direction.
In step S14, the data processing unit 3b, based on z 1 and obtained in z 0 and the step 13 obtained in step S5, O 0 (x, y ), by Delta] z = z 1 -z 0, by Delta] z 0 The out-of-plane displacement O 0 (x, y), Δz is obtained.
In step S15, a variation Delta] z 0 in step S6, O 0 obtained in step S14 (x, y), based on the Delta] z, the correction coefficient calculating unit 5, out-of-plane correction factor K o (x, y ), Δz is calculated by Ko (x, y), Δz = O 0 (x, y), Δz / Δz 0.

上述したステップS12〜S15は、画像データ内の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS13では各設定方向に存在する計測点(x,y)のz方向の位置zを、該設定方向に対応するQに基づいて求め、ステップS14では、各設定方向についての面外変位O0(x,y),Δzを、該設定方向に対応する位置zと位置zに基づいて算出し、ステップS15では、各設定方向についての面外補正係数Ko(x,y),Δzを、該設定方向に対応する面外変位O0(x,y),Δzに基づいて算出する。 The above-mentioned steps S12 to S15 are performed for each of the setting directions in the image data. That is, in step S13, the position z 1 of the measurement point (x, y) existing in each setting direction in the z direction is obtained based on Q 1 corresponding to the setting direction, and in step S14, the surface for each setting direction is obtained. The outer displacements O 0 (x, y) and Δz are calculated based on the position z 1 and the position z 0 corresponding to the set direction, and in step S15, the out-of-plane correction coefficient Ko (x, x,) for each set direction is calculated. y) and Δz are calculated based on the out-of-plane displacement O0 (x, y) and Δz corresponding to the set direction.

<x方向移動の処理>
図10は、x方向移動の処理を示すフローチャートである。x方向移動の処理は、ステップS16〜S25を有する。
<Processing of movement in x direction>
FIG. 10 is a flowchart showing the process of moving in the x direction. The process of moving in the x direction includes steps S16 to S25.

ステップS16において、ステップS1の状態(すなわち基準位置)から、例えばカメラ3aをx方向に微小量Δxだけ移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、x方向に変化量Δxだけ変化させる。z方向移動の処理の後に引き続き行う場合は、z方向にカメラ3aを−Δzだけ移動させてカメラ3aの位置をステップS1の状態に戻し、次いで、カメラ3aをx方向に微小量Δxだけ移動させる。これにより、ステップS1の状態から、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、x方向に変化量Δxだけ変化させる。Δxは、上述のp(x,y)の1/500以上であってピッチp(x,y)以下であってよい。Δxは、例えば1mm程度の大きさである。
ステップS17において、カメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
In step S16, the state of step S1 (or reference position), for example, a camera 3a by moving in the x direction by a very small amount [Delta] x 0, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, the x-direction to the change amount [Delta] x Change by 0. When continuing after the processing of moving in the z direction, the camera 3a is moved in the z direction by −Δz 0 to return the position of the camera 3a to the state of step S1, and then the camera 3a is moved in the x direction by a minute amount Δx 0. Move it. Thus, from the state of step S1, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction. [Delta] x 0 is above of p (x, y) be 1/500 or more pitch p (x, y) may be less. [Delta] x 0 is, for example, a size of about 1 mm.
In step S17, the camera 3a acquires image data by photographing the lattice pattern of the target surface 1a.

ステップS18において、データ処理部3bは、ステップS17で得た画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
ステップS19において、データ処理部3bは、ステップS18で得た複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、上述の式(6)により、設定方向に存在する計測点(x,y)におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。このφ(x,y)を以下でφmx(x,y)と記載する。
In step S18, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and luminance interpolation process only a plurality of times on the image data obtained in step S17.
In step S19, the data processing unit 3b uses the above equation (6) to determine the moire fringes at the measurement points (x, y) existing in the setting direction based on the plurality of moire fringe image data obtained in step S18. Find the phase φ m (x, y). This φ m (x, y) will be referred to as φ mx (x, y) below.

ステップS20において、データ処理部3bは、Δxによる面内変位U0x(x,y),Δxを求める。ステップS20は、ステップS20aとステップS20bを有する。ステップS20aでは、データ処理部3bは、Δφ(x,y)=φmx(x,y)−φm0(x,y)により、Δφ(x,y)を求める。ステップS20bでは、データ処理部3bは、U0x(x,y),Δx=p(x,y)・Δφ(x,y)/2πにより、Δxによる面内変位U0x(x,y),Δxを求める。ここで、Δφ(x,y)はステップS20aで求めたものである。この面内変位U0x(x,y),Δxは、設定方向に存在する計測点(x,y)の面内変位(以下で設定方向に対応する面内変位U0x(x,y),Δxともいう)であり、φmx(x,y)とφm0(x,y)は、この設定方向に対応する位相である。 In step S20, the data processing unit 3b obtains the in-plane displacement U 0x (x, y) and Δx due to Δx 0. Step S20 includes step S20a and step S20b. In step S20a, the data processing unit 3b obtains Δφ m (x, y) by Δφ m (x, y) = φ mx (x, y) −φ m0 (x, y). In step S20b, the data processing portion 3b, U 0x (x, y) , Δx = p (x, y) · Δφ m (x, y) / 2π , the plane displacement by Δx 0 U 0x (x, y ), Δx . Here, Δφ m (x, y) is obtained in step S20a. The in-plane displacement U 0x (x, y), Δx is the in-plane displacement of the measurement point (x, y) existing in the set direction (hereinafter, the in-plane displacement U 0x (x, y) corresponding to the set direction), It is also referred to as Δx), and φ mx (x, y) and φ m0 (x, y) are phases corresponding to this setting direction.

ステップS21において、ステップS16での変化量Δxと、ステップS20で求めたU0x(x,y),Δxとに基づいて、データ処理部3bは、面内補正係数Kux(x,y),Δxを、Kux(x,y),Δx=U0x(x,y),Δx/Δxにより算出する。変化量Δxは、予め設定されて例えば記憶装置7に記憶されており、または、検出器12bにより検出されて検出器12bから補正係数算出装置5に入力される(以下同様)。 In step S21, the data processing unit 3b sets the in-plane correction coefficient K ux (x, y) based on the amount of change Δx 0 in step S16 and U 0x (x, y), Δx obtained in step S20. , Δx is calculated by Kux (x, y), Δx = U 0x (x, y), Δx / Δx 0. Variation [Delta] x 0 is stored is set in advance, for example, the storage device 7, or may be input from the detector 12b is detected by the detector 12b in the correction coefficient calculating unit 5 (hereinafter the same).

上述したステップS20,S21は、複数の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS20では複数の設定方向にそれぞれ存在する複数の計測点(x,y)の面内変位U0x(x,y),Δxを求め、ステップS21では、各設定方向についての面内補正係数Kux(x,y),Δxを、該設定方向に対応する面内変位U0x(x,y),Δxに基づいて算出する。 The above-mentioned steps S20 and S21 are performed for each of the plurality of setting directions. That is, in step S20, in-plane displacements U 0x (x, y) and Δx of a plurality of measurement points (x, y) existing in each of the plurality of setting directions are obtained, and in step S21, in-plane correction for each setting direction is obtained. The coefficients K ux (x, y), Δx are calculated based on the in-plane displacements U 0x (x, y), Δx corresponding to the set direction.

一方、ステップS22において、データ処理部3bは、ステップS17で得た画像データにおいて、設定方向に存在する格子模様のx方向のピッチQを、上述の式(9)〜(11)に従って該設定方向に対応する該画像データの領域に基づいて特定する。この時、(9)〜(11)においてQをQに置き換える。
ステップS23において、データ処理部3bは、ステップS22で特定したピッチQと、カメラ3aの焦点距離fと、x方向における格子模様の実際のピッチp(x,y)とに基づいて、設定方向に存在する計測点のz方向の位置z=f・p(x,y)/Qを求める。
ステップS24において、データ処理部3bは、ステップS5で求めたzとステップ23で求めたzとに基づいて、O0(x,y),Δx=z−zにより、Δxによる面外変位O0(x,y),Δxを求める。
ステップS25において、ステップS16での変化量Δxと、ステップS24で求めたO0(x,y),Δxとに基づいて、データ処理部3bは、面外補正係数Ko(x,y),Δxを、Ko(x,y),Δx=O0(x,y),Δx/Δxにより算出する。
On the other hand, in step S22, the data processing portion 3b, the setting in the image data obtained in step S17, the pitch Q 2 in the x direction of the grating pattern that exists in the set direction, in accordance with the above equation (9) to (11) It is specified based on the area of the image data corresponding to the direction. In this case, replace Q to Q 2 in (9) to (11).
In step S23, the data processing unit 3b on the basis of the pitch Q 2 to which specified in step S22, the focal length f of the camera 3a, the actual pitch p (x, y) of the grid pattern in the x-direction and setting a direction The position z 2 = f · p (x, y) / Q 2 of the measurement point existing in the z direction is obtained.
In step S24, the data processing unit 3b, based on the z 2 obtained in z 0 and the step 23 obtained in step S5, the O 0 (x, y), Δx = z 2 -z 0, by [Delta] x 0 The out-of-plane displacements O 0 (x, y) and Δx are obtained.
In step S25, the data processing unit 3b has an out-of-plane correction coefficient Ko (x, y) based on the amount of change Δx 0 in step S16 and O 0 (x, y), Δx obtained in step S24. , Δx is calculated by Ko (x, y), Δx = O 0 (x, y), Δx / Δx 0.

上述したステップS22〜S25は、画像データ内の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS23では各設定方向に存在する計測点(x,y)のz方向の位置zを、該設定方向に対応するQに基づいて求め、ステップS24では、各設定方向についての面外変位O0(x,y),Δxを、該設定方向に対応する位置zと位置zに基づいて算出し、ステップS25では、各設定方向についての面外補正係数Ko(x,y),Δxを、該設定方向に対応する面外変位O0(x,y),Δxに基づいて算出する。 The above-mentioned steps S22 to S25 are performed for each of the setting directions in the image data. That is, in step S23, the position z 2 in the z direction of the measurement point (x, y) existing in each setting direction is obtained based on Q 2 corresponding to the setting direction, and in step S24, the surface for each setting direction is obtained. The outer displacements O 0 (x, y) and Δx are calculated based on the position z 2 and the position z 0 corresponding to the set direction, and in step S25, the out-of-plane correction coefficient Ko (x, x, for each set direction) is calculated. y) and Δx are calculated based on the out-of-plane displacements O0 (x, y) and Δx corresponding to the set direction.

<計測処理>
本実施形態による変位取得方法では、上述した補正係数取得処理の後に計測処理が行われる。計測処理は、図7に示すようにステップS26〜S33を有する。
<Measurement processing>
In the displacement acquisition method according to the present embodiment, the measurement process is performed after the correction coefficient acquisition process described above. The measurement process includes steps S26 to S33 as shown in FIG.

ステップS26において、基準位置にあるカメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
ステップS27において、データ処理部3bは、ステップS26で得た画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
ステップS28において、データ処理部3bは、ステップS27で得た複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、上述の式(6)により、設定方向に存在する計測点(x,y)におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。
In step S26, the camera 3a at the reference position acquires image data by imaging the lattice pattern of the target surface 1a.
In step S27, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and luminance interpolation process only a plurality of times on the image data obtained in step S26.
In step S28, the data processing unit 3b uses the above equation (6) to determine the moire fringes at the measurement points (x, y) existing in the setting direction based on the plurality of moire fringe image data obtained in step S27. Find the phase φ m (x, y).

ステップS29において、データ処理部3bは面内変位Uを求める。ステップS29は、ステップS29aとステップS29bを有する。ステップS29aでは、データ処理部3bは、Δφ(x,y)=φ(x,y)−φm0(x,y)によりΔφ(x,y)を求める。ここで、φ(x,y)はステップS28で求めたものであり、φm0(x,y)は、ステップS3で求めたφ(x,y)であるが、他の時点で予め求めた初期状態のφ(x,y)であってもよい。ステップS29bでは、データ処理部3bは、U=p(x,y)・Δφ(x,y)/2πにより、面内変位Uを求める。ここで、Δφ(x,y)はステップS29aで求めたものである。 In step S29, the data processing unit 3b obtains the plane displacement U x. Step S29 has step S29a and step S29b. In step S29a, the data processing portion 3b, Δφ m (x, y) = φ m (x, y) -φ m0 (x, y) by Δφ m (x, y) is determined. Here, φ m (x, y) is obtained in step S28, and φ m0 (x, y) is φ m (x, y) obtained in step S3, but at another time point in advance. It may be φ m (x, y) in the obtained initial state. In step S29b, the data processing unit 3b obtains the in- plane displacement U x by U x = p (x, y) · Δφ m (x, y) / 2π. Here, Δφ m (x, y) is obtained in step S29a.

上述したステップS28,S29は、複数の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS28では複数の設定方向にそれぞれ存在する複数の計測点(x,y)の位相φ(x,y)を求め、ステップS29では、各設定方向についての面内変位Uを、該設定方向に対応するφ(x,y)とφm0(x,y)に基づいて算出する。 The above-mentioned steps S28 and S29 are performed for each of the plurality of setting directions. That is, in step S28, the phase φ m (x, y) of a plurality of measurement points (x, y) existing in each of the plurality of setting directions is obtained, and in step S29, the in-plane displacement U x for each setting direction is determined. corresponding to the setting direction φ m (x, y) and φ m0 (x, y) is calculated based on.

一方、ステップS30において、データ処理部3bは、ステップS26で得た画像データにおいて、設定方向に存在する格子模様のx方向のピッチQを、設定方向に存在する該画像データの領域に基づいて特定する。
ステップS31において、ステップS30で特定したピッチQと、カメラ3aの焦点距離fと、x方向における格子模様の実際のピッチp(x,y)とに基づいて、データ処理部3bは、設定方向に存在する計測点(x,y)のz方向の位置z=f・p(x,y)/Qを求める。
ステップS32において、データ処理部3bは、ステップS31で求めたzに基づいて、O=z−zにより、設定方向について面外変位Oを求める。ここで、zは、ステップS5で求めたzであるが、他の時点で予め求めた初期状態のzであってもよい。
On the other hand, in step S30, the data processing unit 3b specifies the pitch Q in the x direction of the lattice pattern existing in the setting direction in the image data obtained in step S26 based on the region of the image data existing in the setting direction. do.
In step S31, the data processing unit 3b moves in the setting direction based on the pitch Q specified in step S30, the focal length f of the camera 3a, and the actual pitch p (x, y) of the grid pattern in the x direction. The position z = f · p (x, y) / Q in the z direction of the existing measurement point (x, y) is obtained.
In step S32, the data processing unit 3b obtains the out-of-plane displacement O in the set direction by O = z−z 0 based on the z obtained in step S31. Here, z 0 is the z 0 determined in step S5, it may be a z 0 of previously determined initial state at other times.

上述したステップS30〜S32は、複数の設定方向の各々について行われる。すなわち、ステップS31では各設定方向に存在する計測点(x,y)のz方向の位置zを、該設定方向に対応するQに基づいて求め、ステップS32では、各設定方向についての面外変位Oを、該設定方向に対応する位置zと位置zに基づいて算出する。 The above-mentioned steps S30 to S32 are performed for each of the plurality of setting directions. That is, in step S31, the position z of the measurement point (x, y) existing in each setting direction in the z direction is obtained based on the Q corresponding to the setting direction, and in step S32, the out-of-plane displacement for each setting direction is obtained. O is calculated based on the position z and the position z 0 corresponding to the setting direction.

ステップS33では、変位算出装置9は、ステップS29で求めた計測変位としての面内変位Uと、ステップS32で求めた計測変位としての面外変位Oと、記憶装置7に記憶されている補正係数Kux(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δz,Ko(x,y),Δxとに基づいて、補正後変位としてのz方向の変位Δzとx方向の変位Δxを、上述の式(24)(25)により算出する。 In step S33, the displacement calculating unit 9, a plane displacement U x as measured displacement calculated in step S29, and the plane displacement O as measured displacement obtained in step S32, correction stored in the storage device 7 factor K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x, y), Δz, K o (x, y), based on the [Delta] x, as a corrected displacement The displacement Δz in the z direction and the displacement Δx in the x direction are calculated by the above equations (24) and (25).

ステップS33は、各設定方向について行われる。すなわち、各設定方向について、該設定方向に対応する面内変位Uと面外変位Oと補正係数Kux(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δz,Ko(x,y),Δxとに基づいて、補正後変位ΔzとΔxが算出される。
なお、記憶装置7において、各設定方向毎に、補正係数Kux(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δz,Ko(x,y),Δxは、該設定方向に対応づけられて記憶されている。
Step S33 is performed for each setting direction. That is, for each set direction in-plane displacement corresponding to the setting direction U x and out-of-plane displacement O and the correction coefficient K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x , Y), Δz, Ko (x, y), Δx, and the corrected displacements Δz and Δx are calculated.
Incidentally, in the storage device 7, for each setting direction, the correction coefficient K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x, y), Δz, K o (x, y) and Δx are stored in association with the setting direction.

上述したデータ処理部3bと補正係数算出装置5は、例えば、コンピュータとプログラムと記憶媒体により実現可能である。この場合、プログラムは、データ処理部3bと補正係数算出装置5の上述した各処理をコンピュータに実行させる。この場合、記憶媒体は、プログラムを非一時的に記憶するコンピュータが読取可能な媒体(例えば、コンピュータのハードディスク、CD−ROMなど)である。 The data processing unit 3b and the correction coefficient calculation device 5 described above can be realized by, for example, a computer, a program, and a storage medium. In this case, the program causes the computer to execute each of the above-mentioned processes of the data processing unit 3b and the correction coefficient calculation device 5. In this case, the storage medium is a computer-readable medium (for example, a computer hard disk, a CD-ROM, etc.) that stores a program non-temporarily.

以上は、xz平面に平行な各平面(すなわち、xy座標の値毎の当該平面)に関する処理(xz処理という)である。ただし、xz平面に平行な1つの平面(xz平面を含む)についてxz処理が行われてもよい。 The above is the processing (referred to as xz processing) relating to each plane parallel to the xz plane (that is, the plane for each value of the xy coordinate). However, xz processing may be performed on one plane (including the xz plane) parallel to the xz plane.

[yz処理]
上述したxz処理に加えて、yz平面と平行な各平面に関する処理(yz処理という)も行われてもよい。yz処理は、上述したxz処理および図2〜図10において(ただし変ステップS33を除く)、xをyに読み替えyをxに読み替えた(すなわちxとyを互いに入れ替えた)内容と同じであるので、その詳しい説明を省略する。ただし、xz処理とyz処理とで重複する内容(例えば面外変位Oを求める処理や補正係数Kozを求める処理)は、xz処理とyz処理のいずれかで行われればよい。また、xy座標を表わす(x,y)を読み替えると(y,x)となるが、これは(x,y)と同じであるので、(x,y)については読み替えない。
[Yz processing]
In addition to the xz process described above, a process related to each plane parallel to the yz plane (referred to as yz process) may also be performed. The yz process is the same as the above-mentioned xz process and the contents in FIGS. 2 to 10 (except for the variable step S33) in which x is read as y and y is read as x (that is, x and y are replaced with each other). Therefore, the detailed explanation is omitted. However, the content that overlaps between the xz process and the yz process (for example, the process of obtaining the out-of-plane displacement O or the process of obtaining the correction coefficient Koz) may be performed by either the xz process or the yz process. Further, when (x, y) representing the xy coordinates is read as (y, x), this is the same as (x, y), so (x, y) is not read.

xz処理において、上述のように、補正係数算出装置5は、補正係数Kux(x,y),Δz,Kux(x,y),Δx,Ko(x,y),Δz,Ko(x,y),Δxを予め求めて記憶装置7に記憶させる。
さらに、yz処理において、xz処理と同様に、補正係数算出装置5は、補正係数Kuy(x,y),Δz,Kuy(x,y),Δy,Ko(x,y),Δyを予め求めて記憶装置7に記憶させる。
In xz processing, as described above, the correction coefficient calculation unit 5, correction coefficient K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o (x, y), Δz, K o (X, y) and Δx are obtained in advance and stored in the storage device 7.
Further, in the yz process, as in the xz process, the correction coefficient calculation device 5 has a correction coefficient K ui (x, y), Δz , K ui (x, y), Δy , Ko (x, y), Δy. Is obtained in advance and stored in the storage device 7.

ステップS33において、変位算出装置9は、記憶装置7に記憶された各補正係数に基づいて、補正後変位として、z方向の変位Δzとx方向の変位Δxとy方向の変位Δyを求める。すなわち、変位算出装置9は、次の式(28)〜(30)で表わされる3元連立方程式の解としてΔzとΔxとΔyを求める。

=Kux(x,y),Δx・Δx+Kux(x,y),Δy・Δy+Kux(x,y),Δz・Δz ・・・(28)

=Kuy(x,y),Δx・Δx+Kuy(x,y),Δy・Δy+Kuy(x,y),Δz・Δz ・・・(29)

O=Ko(x,y),Δx・Δx+Ko(x,y),Δy・Δy+Ko(x,y),Δz・Δz ・・・(30)
In step S33, the displacement calculation device 9 obtains the displacement Δz in the z direction, the displacement Δx in the x direction, and the displacement Δy in the y direction as the corrected displacement based on each correction coefficient stored in the storage device 7. That is, the displacement calculation device 9 obtains Δz, Δx, and Δy as solutions of the three-dimensional simultaneous equations represented by the following equations (28) to (30).

U x = K ux (x, y), Δx · Δx + K ux (x, y), Δy · Δy + K ux (x, y), Δz · Δz ... (28)

U y = K ui (x, y), Δx · Δx + K ui (x, y), Δy · Δy + K ui (x, y), Δz · Δz ... (29)

O = Ko (x, y), Δx · Δx + Ko (x, y), Δy · Δy + Ko (x, y), Δz · Δz ... (30)

これらの式において、Uは、xz処理において変位計測装置3が求めたx方向に沿った面内変位(計測変位)であり、Uは、yz処理において変位計測装置3が求めたy方向に沿った面内変位(計測変位)であり、Kux(x,y),ΔyとKuy(x,y),Δxは、以下のように予め求められ
ux(x,y),Δyは、yz処理における次の追加処理により求められる。追加処理は、下記の(a1)〜(a6)の処理を有する。
In these equations, U x is the in-plane displacement (measured displacement) along the x direction obtained by the displacement measuring device 3 in the xz process, and U y is the y direction obtained by the displacement measuring device 3 in the yz process. It is an in-plane displacement (measured displacement) along the above , and Kux (x, y), Δy and Kui (x, y), Δx are obtained in advance as follows , and Kux (x, y), Δy. Is obtained by the following additional processing in the yz processing. The additional processing includes the following processes (a1) to (a6).

(a1)上述のステップS1の状態から、例えばカメラ3aをy方向に微小量Δyだけ移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、y方向に変化量Δyだけ変化させる。この処理(a1)は、yz処理のステップS16であってよい。
(a2)次に、カメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
(a3)その後、データ処理部3bは、この画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
(a4)次に、データ処理部3bは、これら複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、上述の式(6)により、設定方向に存在する計測点(x,y)での、x方向におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。このφ(x,y)を以下でφmx(x,y)と記載する。
(A1) from the state of the above step S1, by moving by a small amount [Delta] y 0 For example a camera 3a in the y direction, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, is changed by the change amount [Delta] y 0 in the y-direction .. This process (a1) may be step S16 of the yz process.
(A2) Next, the camera 3a acquires image data by photographing the lattice pattern of the target surface 1a.
(A3) After that, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and luminance interpolation process only a plurality of times on the image data.
(A4) Next, the data processing unit 3b is based on the plurality of moire fringe image data in the x direction at the measurement points (x, y) existing in the set direction according to the above equation (6). Find the phase φ m (x, y) of the moire fringes. This φ m (x, y) will be referred to as φ mx (x, y) below.

(a5)その後、データ処理部3bは、U0x(x,y),Δy=p(x,y)・{φmx(x,y)−φm0(x,y)}/2πにより、Δyによる、x方向に沿った面内変位U0x(x,y),Δyを求める。ここで、面内変位U0x(x,y),Δyは、設定方向に存在する計測点(x,y)の面内変位であり、φmx(x,y)とφm0(x,y)は、この設定方向に対応する、x方向における位相である。φm0(x,y)は初期状態の位相である。
(a6)上記(a1)での変化量Δyと、上記(a5)で求めたU0x(x,y),Δyとに基づいて、データ処理部3bは、面内補正係数Kux(x,y),Δyを、Kux(x,y),Δy=U0x(x,y),Δy/Δyにより算出する。変化量Δyは、予め設定されて例えば記憶装置7に記憶されており、または、検出器12bにより検出されて当該検出器から補正係数算出装置5に入力される。なお、記憶装置7において、各設定方向毎に、Kux(x,y),Δyは、該設定方向に対応づけられて記憶されている。
(A5) After that, the data processing unit 3b is subjected to Δy by U 0x (x, y), Δy = p (x, y) · {φ mx (x, y) −φ m0 (x, y)} / 2π. In- plane displacement U 0x (x, y), Δy along the x direction due to 0 is obtained. Here, the in-plane displacements U 0x (x, y) and Δy are in-plane displacements of the measurement points (x, y) existing in the setting direction, and φ mx (x, y) and φ m 0 (x, y). ) Is the phase in the x direction corresponding to this setting direction. φ m0 (x, y) is the initial phase.
(A6) Based on the change amount Δy 0 in the above (a1) and the U 0x (x, y), Δy obtained in the above (a5), the data processing unit 3b has an in-plane correction coefficient Kux (x). , Y), Δy are calculated by Kux (x, y), Δy = U 0x (x, y), Δy / Δy 0. The amount of change Δy 0 is set in advance and stored in, for example, the storage device 7, or is detected by the detector 12b and input from the detector to the correction coefficient calculation device 5. In the storage device 7, Kux (x, y) and Δy are stored in association with each setting direction for each setting direction.

uy(x,y),Δxは、Kux(x,y),Δyを求める上記追加処理と同様に、xz処理における次の追加処理により求められる。この追加処理は、下記の(b1)〜(b6)の処理を有する。 K ui (x, y) and Δx are obtained by the next additional process in the xz process, similarly to the above-mentioned additional process for obtaining K ux (x, y) and Δy. This additional process has the following processes (b1) to (b6).

(b1)ステップS1の状態から、例えばカメラ3aをx方向に微小量Δxだけ移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を、x方向に変化量Δxだけ変化させる。この処理(b1)は、xz処理のステップS16であってよい。
(b2)次に、カメラ3aは、対象表面1aの格子模様を撮像することにより、画像データを取得する。
(b3)その後、データ処理部3bは、この画像データに対して、上述した間引き処理と輝度補間処理を複数回だけ行うことにより、複数枚のモアレ縞画像データを生成する。
(b4)次に、データ処理部3bは、これら複数枚のモアレ縞画像データに基づいて、xとyを入れ替えた上述の式(6)により、設定方向に存在する計測点(x,y)での、y方向におけるモアレ縞の位相φ(x,y)を求める。このφ(x,y)を以下でφmy(x,y)と記載する。
(B1) from the state of step S1, for example a camera 3a by moving in the x direction by a very small amount [Delta] x 0, the relative position of the camera 3a and the target surface 1a, is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction. This process (b1) may be step S16 of the xz process.
(B2) Next, the camera 3a acquires image data by photographing the lattice pattern of the target surface 1a.
(B3) After that, the data processing unit 3b generates a plurality of moire fringe image data by performing the above-mentioned thinning process and luminance interpolation process only a plurality of times on the image data.
(B4) Next, the data processing unit 3b uses the above-mentioned equation (6) in which x and y are exchanged based on the plurality of moire fringe image data, and the measurement points (x, y) existing in the setting direction. The phase φ m (x, y) of the moire fringes in the y direction is obtained. This φ m (x, y) will be referred to as φ my (x, y) below.

(b5)その後、データ処理部3bは、U0y(x,y),Δx=p(x,y)・{φmy(x,y)−φm0(x,y)}/2πにより、Δxによる、y方向に沿った面内変位U0y(x,y),Δxを求める。ここで、面内変位U0y(x,y),Δxは、設定方向に存在する計測点(x,y)の面内変位であり、φmy(x,y)とφm0(x,y)は、この設定方向に対応する位相である。φm0(x,y)は初期状態の位相である。
(b6)上記(b1)での変化量Δxと、上記(b5)で求めたU0y(x,y),Δxとに基づいて、データ処理部3bは、面内補正係数Kuy(x,y),Δxを、Kuy(x,y),Δx=U0y(x,y),Δx/Δxにより算出する。変化量Δxは、予め設定されて例えば記憶装置7に記憶されており、または、検出器12bにより検出されて検出器12bから補正係数算出装置5に入力される。なお、記憶装置7において、各設定方向毎に、Kuy(x,y),Δxは、該設定方向に対応づけられて記憶されている。
(B5) After that, the data processing unit 3b is subjected to Δx by U 0y (x, y), Δx = p (x, y) · {φ my (x, y) −φ m0 (x, y)} / 2π. In- plane displacement U 0y (x, y), Δx along the y direction due to 0 is obtained. Here, the in-plane displacements U 0y (x, y) and Δx are the in-plane displacements of the measurement points (x, y) existing in the setting direction, and φ my (x, y) and φ m 0 (x, y). ) Is the phase corresponding to this setting direction. φ m0 (x, y) is the initial phase.
(B6) and the change amount [Delta] x 0 of the above (b1), the (b5) in the obtained U 0y (x, y), based on the [Delta] x, the data processing unit 3b has an in-plane correction factor K uy (x , Y), Δx are calculated by Kuy (x, y), Δx = U 0y (x, y), Δx / Δx 0. Variation [Delta] x 0 is stored is set in advance, for example, the storage device 7, or may be input from the detector 12b is detected by the detector 12b in the correction coefficient calculating unit 5. In the storage device 7, Kui (x, y) and Δx are stored in association with each setting direction for each setting direction.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述では、カメラ3aを移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を変化させたが、物体1を移動させることにより、カメラ3aと対象表面1aとの相対位置を変化させてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, in the above description, the relative position between the camera 3a and the target surface 1a is changed by moving the camera 3a, but the relative position between the camera 3a and the target surface 1a is changed by moving the object 1. You may.

1 物体、1a 対象表面、3 変位計測装置、3a カメラ、3b データ処理部、5 補正係数算出装置、7 記憶装置、9 変位算出装置、10 変位取得装置、11 駆動装置、11a 第1ステージ、11b 第1モータ、11c 第2ステージ、11d 第2モータ、C 光軸 1 Object, 1a Target surface, 3 Displacement measuring device, 3a Camera, 3b Data processing unit, 5 Correction coefficient calculation device, 7 Storage device, 9 Displacement calculation device, 10 Displacement acquisition device, 11 Drive device, 11a First stage, 11b 1st motor, 11c 2nd stage, 11d 2nd motor, C optical axis

Claims (7)

物体の対象表面の変位を計測する変位取得装置であって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様を撮像するカメラと、該カメラが撮像した前記模様の画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求めるデータ処理部とを有する変位計測装置と、
前記計測変位に関する補正係数を求める補正係数算出装置と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する変位算出装置と、を備え、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
前記変位計測装置は、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求め、
前記カメラの光軸と平行な方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第1の変化量とし、前記カメラの光軸と直交する方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第2の変化量として、前記補正係数は、
第1の変化量に対する面内変位の変動率としての第1の面内補正係数と、第2の変化量に対する面内変位の変動率としての第2の面内補正係数と、第1の変化量に対する面外変位の変動率としての第1の面外補正係数と、第2の変化量に対する面外変位の変動率としての第2の面外補正係数と、を含み、
前記変位算出装置は、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面に沿った方向の前記計測点の面内変位を前記補正後変位として算出し、又は、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面と交差する方向の前記計測点の面外変位を前記補正後変位として算出する、変位取得装置。
A displacement acquisition device that measures the displacement of the target surface of an object.
A camera that captures a regular pattern on the target surface, and a data processing unit that obtains the displacement of the measurement point on the target surface as the measured displacement by the sampling moire method based on the image data of the pattern captured by the camera. Displacement measuring device with
A correction coefficient calculation device for obtaining a correction coefficient for the measured displacement, and a correction coefficient calculation device.
A displacement calculation device for calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient is provided.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed.
The displacement measuring device measures the displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change as the displacement for coefficient calculation.
The correction coefficient calculation unit, the coefficient and calculation displacement, based on the amount of change in the relative position, determined Me said correction coefficient,
The amount of change in the relative position between the camera and the target surface in the direction parallel to the optical axis of the camera is defined as the first change amount, and the camera and the target surface in the direction orthogonal to the optical axis of the camera. The amount of change in the relative position of is used as the second amount of change, and the correction coefficient is
The first in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the first change amount, the second in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the second change amount, and the first change. Includes a first out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the quantity and a second out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the second amount of change.
The displacement calculation device is
Along the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. The in-plane displacement of the measurement point in the direction is calculated as the corrected displacement, or
It intersects the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. A displacement acquisition device that calculates the out-of-plane displacement of the measurement point in the direction as the corrected displacement.
物体の対象表面の変位を計測する変位取得装置であって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様を撮像するカメラと、該カメラが撮像した前記模様の画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求めるデータ処理部とを有する変位計測装置と、
前記計測変位に関する補正係数を求める補正係数算出装置と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する変位算出装置と、を備え、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
前記変位計測装置は、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求め、
前記計測変位と前記係数算出用変位の各々は、前記対象表面に沿った方向の面内変位と、前記対象表面と交差する方向の面外変位とを含み、
前記補正係数は、面内変位に関する面内補正係数K と、面外変位に関する面外補正係数K とを含み、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位に含まれる前記面内変位に基づいて面内補正係数K を求め、前記係数算出用変位に含まれる前記面外変位に基づいて面外補正係数K を求め、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を、前記カメラの光軸と平行なz方向に前記変化量Δz だけ変化させ、
前記変位計測装置は、前記変化量Δz による、前記係数算出用変位に含まれる前記面内変位U 0x(x,y),Δz と前記面外変位O 0(x,y),Δz を求め、
前記補正係数算出装置は、Δz とU 0x(x,y),Δz に基づいて前記面内補正係数K に含まれるK ux(x,y),Δz =U 0x(x,y),Δz /Δz を算出し、Δz とO 0(x,y),Δz に基づいて前記面外補正係数K に含まれるK o(x,y),Δz =O 0(x,y),Δz /Δz を算出し、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を、前記z方向と直交するx方向に前記変化量Δx だけ変化させ、
前記変位計測装置は、前記変化量Δx による、前記係数算出用変位に含まれる面内変位U 0x(x,y),Δx と面外変位O 0(x,y),Δx を求め、
前記補正係数算出装置は、Δx とU 0x(x,y),Δx に基づいて前記面内補正係数K に含まれるK ux(x,y),Δx =U 0x(x,y),Δx /Δx を算出し、Δx とO 0(x,y),Δx に基づいて前記面外補正係数K に含まれるK o(x,y),Δx =O 0(x,y),Δx /Δx を算出し、
前記変位算出装置は、前記計測変位に含まれる面内変位U と面外変位Oと、前記補正係数K ux(x,y),Δz ,K ux(x,y),Δx ,K o(x,y),Δz ,K o(x,y),Δx とに基づいて、前記補正後変位としてのz方向の変位Δzとx方向の変位Δxを、
Δz=(K ux(x,y),Δx ・O−K o(x,y),Δz ・U )/(K ux(x,y),Δx ・K o(x,y),Δz −K ux(x,y),Δz ・K o(x,y),Δx
Δx=(K o(x,y),Δz ・U−K ux(x,y),Δz ・O)/(K ux(x,y),Δx ・K o(x,y),Δz −K ux(x,y),Δz ・K o(x,y),Δx
により算出する、変位取得装置。
A displacement acquisition device that measures the displacement of the target surface of an object.
A camera that captures a regular pattern on the target surface, and a data processing unit that obtains the displacement of the measurement point on the target surface as the measured displacement by the sampling moire method based on the image data of the pattern captured by the camera. Displacement measuring device with
A correction coefficient calculation device for obtaining a correction coefficient for the measured displacement, and a correction coefficient calculation device.
A displacement calculation device for calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient is provided.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed.
The displacement measuring device measures the displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change as the displacement for coefficient calculation.
The correction coefficient calculation device obtains the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.
Each of the measured displacement and the coefficient calculation displacement includes an in-plane displacement in a direction along the target surface and an out-of-plane displacement in a direction intersecting the target surface.
The correction factor may include a plane correction factor K u about plane displacement, and a plane correction factor K o about out-of-plane displacement,
The correction coefficient calculation device obtains an in-plane correction coefficient Ku based on the in-plane displacement included in the coefficient calculation displacement, and an out-of-plane correction coefficient based on the out-of-plane displacement included in the coefficient calculation displacement. determine the K o,
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed by the change amount Δz 0 in the z direction parallel to the optical axis of the camera.
Said displacement measuring apparatus, according to the amount of change Delta] z 0, the in-plane displacement U 0x included in displacement the coefficient calculation (x, y), the out of plane displacement O 0 and Δz (x, y), obtains a Delta] z ,
The correction coefficient calculation unit, Delta] z 0 and U 0x (x, y), K ux included in the in-plane correction factor K u on the basis of the Δz (x, y), Δz = U 0x (x, y), calculates Δz / Δz 0, Δz 0 and O 0 (x, y), K o contained in the out of plane correction factor K o based on the Δz (x, y), Δz = O 0 (x, y) , Δz / Δz 0 ,
Wherein in order to determine the correction factor, the relative position between the camera and the object surface, the amount of change [Delta] x 0 only is changed in the x-direction perpendicular to the z-direction,
The displacement measuring device obtains the in- plane displacement U 0x (x, y), Δx and the out-of-plane displacement O 0 (x, y), Δx included in the coefficient calculation displacement according to the change amount Δx 0 .
The correction coefficient calculation unit, [Delta] x 0 and U 0x (x, y), K ux included in the in-plane correction factor K u on the basis of the Δx (x, y), Δx = U 0x (x, y), calculates Δx / Δx 0, Δx 0 and O 0 (x, y), K o contained in the out of plane correction factor K o based on Δx (x, y), Δx = O 0 (x, y) , Δx / Δx 0 ,
The displacement calculating unit, the measurement and the out-of-plane displacement O-plane displacement U x contained in the displacement, the correction coefficient K ux (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K o ( x, y), Δz, K o (x, y), based on the [Delta] x, the z-direction displacement Delta] z and x direction of the displacement [Delta] x as the corrected displacement,
Δz = ( Kux (x, y), Δx · OK o (x, y), Δz · U x ) / ( Kux (x, y), Δx · Ko (x, y), Δz − K ux (x, y), Δz · Ko (x, y), Δx )
Δx = ( Ko (x, y), Δz · U−K ux (x, y), Δz · O) / ( Kux (x, y), Δx · Ko (x, y), Δz −K ux (x, y), Δz · Ko (x, y), Δx )
Displacement acquisition device calculated by.
物体の対象表面の変位を計測する変位取得装置であって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様を撮像するカメラと、該カメラが撮像した前記模様の画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求めるデータ処理部とを有する変位計測装置と、
前記計測変位に関する補正係数を求める補正係数算出装置と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する変位算出装置と、を備え、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
前記変位計測装置は、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求め、
前記計測変位と前記係数算出用変位の各々は、前記対象表面に沿った方向の面内変位と、前記対象表面と交差する方向の面外変位とを含み、
前記補正係数は、面内変位に関する面内補正係数K と、面外変位に関する面外補正係数K とを含み、
前記補正係数算出装置は、前記係数算出用変位に含まれる前記面内変位に基づいて面内補正係数K を求め、前記係数算出用変位に含まれる前記面外変位に基づいて面外補正係数K を求め、
3次元座標系xyzのz方向が、前記カメラの光軸の方向であるとして、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を、前記カメラの光軸と平行なz方向に前記変化量Δz だけ変化させ、
前記変位計測装置は、前記変化量Δz による、前記係数算出用変位に含まれる前記面内変位U 0x(x,y),Δz とU 0y(x,y),Δz と前記面外変位O 0(x,y),Δz を求め、U 0x(x,y),Δz とU 0y(x,y),Δz はそれぞれx方向とy方向に沿った面内変位であり、
前記補正係数算出装置は、Δz とU 0x(x,y),Δz とU 0y(x,y),Δz に基づいて前記面内補正係数K に含まれるK ux(x,y),Δz =U 0x(x,y),Δz /Δz とK uy(x,y),Δz =U 0y(x,y),Δz /Δz を算出し、Δz とO 0(x,y),Δz に基づいて前記面外補正係数K に含まれるK o(x,y),Δz =O 0(x,y),Δz /Δz を算出し、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を、x方向に前記変化量Δx だけ変化させ、
前記変位計測装置は、前記変化量Δx による、前記係数算出用変位に含まれる面内変位U 0x(x,y),Δx とU 0y(x,y),Δx と面外変位O 0(x,y),Δx を求め、U 0x(x,y),Δx とU 0y(x,y),Δx は、それぞれx方向とy方向に沿った面内変位であり、
前記補正係数算出装置は、Δx とU 0x(x,y),Δx に基づいて前記面内補正係数K に含まれるK ux(x,y),Δx =U 0x(x,y),Δx /Δx を算出し、Δx とU 0y(x,y),Δx に基づいてK uy(x,y),Δx =U 0y(x,y),Δx /Δx を算出し、Δx とO 0(x,y),Δx に基づいて前記面外補正係数K としてのK o(x,y),Δx =O 0(x,y),Δx /Δx を算出し、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を、y方向に前記変化量Δy だけ変化させ、
前記変位計測装置は、前記変化量Δy による、前記係数算出用変位に含まれる面内変位U 0y(x,y),Δy とU 0x(x,y),Δy と面外変位O 0(x,y),Δy を求め、U 0y(x,y),Δy とU 0x(x,y),Δy は、それぞれy方向とx方向に沿った面内変位であり、
前記補正係数算出装置は、Δy とU 0y(x,y),Δy に基づいて前記面内補正係数K に含まれるK uy(x,y),Δy =U 0y(x,y),Δy /Δy を算出し、Δy とU 0x(x,y),Δy に基づいてK ux(x,y),Δy =U 0x(x,y),Δy /Δy を算出し、Δy とO 0(x,y),Δy に基づいて前記面外補正係数K としてのK o(x,y),Δy =O 0(x,y),Δy /Δy を算出し、
前記計測変位は、x方向に沿った面内変位U とy方向に沿った面内変位U と面外変位Oを含み、
前記変位算出装置は、前記計測変位に含まれる面内変位U ,U と面外変位Oと、前記補正係数K ux(x,y),Δz ,K uy(x,y),Δz ,K o(x,y),Δz ,K ux(x,y),Δx ,K uy(x,y),Δx ,K o(x,y),Δx ,K uy(x,y),Δy ,K ux(x,y),Δy ,K o(x,y),Δy とに基づいて、前記補正後変位としてのz方向の変位Δzとx方向の変位Δxとy方向の変位Δyを

=K ux(x,y),Δx ・Δx+K ux(x,y),Δy ・Δy+K ux(x,y),Δz ・Δz

=K uy(x,y),Δx ・Δx+K uy(x,y),Δy ・Δy+K uy(x,y),Δz ・Δz

O=K o(x,y),Δx ・Δx+K o(x,y),Δy ・Δy+K o(x,y),Δz ・Δz

で表わられる3元連立方程式の解として求める、変位取得装置。
A displacement acquisition device that measures the displacement of the target surface of an object.
A camera that captures a regular pattern on the target surface, and a data processing unit that obtains the displacement of the measurement point on the target surface as the measured displacement by the sampling moire method based on the image data of the pattern captured by the camera. Displacement measuring device with
A correction coefficient calculation device for obtaining a correction coefficient for the measured displacement, and a correction coefficient calculation device.
A displacement calculation device for calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient is provided.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed.
The displacement measuring device measures the displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change as the displacement for coefficient calculation.
The correction coefficient calculation device obtains the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.
Each of the measured displacement and the coefficient calculation displacement includes an in-plane displacement in a direction along the target surface and an out-of-plane displacement in a direction intersecting the target surface.
The correction factor may include a plane correction factor K u about plane displacement, and a plane correction factor K o about out-of-plane displacement,
The correction coefficient calculation device obtains an in-plane correction coefficient Ku based on the in-plane displacement included in the coefficient calculation displacement, and an out-of-plane correction coefficient based on the out-of-plane displacement included in the coefficient calculation displacement. determine the K o,
Assuming that the z direction of the three-dimensional coordinate system xyz is the direction of the optical axis of the camera.
In order to obtain the correction coefficient, the relative position between the camera and the target surface is changed by the change amount Δz 0 in the z direction parallel to the optical axis of the camera.
The displacement measuring device has the in- plane displacements U 0x (x, y), Δz and U 0y (x, y), Δz and the out-of-plane displacement O included in the coefficient calculation displacement due to the change amount Δz 0. 0 (x, y) and Δz are obtained, and U 0x (x, y), Δz and U 0y (x, y), Δz are in-plane displacements along the x and y directions, respectively.
The correction coefficient calculation unit, Delta] z 0 and U 0x (x, y), Δz and U 0y (x, y), K contained in said plane correction factor K u on the basis of the Δz ux (x, y), Δz = U 0x (x, y), Δz / Δz 0 and Kui (x, y), Δz = U 0y (x, y), Δz / Δz 0 are calculated, and Δz 0 and O 0 (x, y) are calculated. ), to calculate the K o (x, y), Δz = O 0 (x, y), Δz / Δz 0 contained in the out of plane correction factor K o based on Delta] z,
Wherein in order to determine the correction factor, the relative position between the camera and the object surface, is changed by the change amount [Delta] x 0 in the x direction,
Said displacement measuring apparatus, according to the amount of change [Delta] x 0, the plane is included in the coefficient calculation displacement displacement U 0x (x, y), Δx and U 0y (x, y), Δx and out-of-plane displacement O 0 ( x, y), Δx are obtained, and U 0x (x, y), Δx and U 0y (x, y), Δx are in-plane displacements along the x and y directions, respectively.
The correction coefficient calculation unit, [Delta] x 0 and U 0x (x, y), K ux included in the in-plane correction factor K u on the basis of the Δx (x, y), Δx = U 0x (x, y), calculates Δx / Δx 0, Δx 0 and U 0y (x, y), based on Δx K uy (x, y) , Δx = U 0y (x, y), calculates Δx / Δx 0, Δx 0 and O 0 (x, y), to calculate the K o (x, y), Δx = O 0 (x, y), Δx / Δx 0 as the out-of-plane correction factor K o based on the [Delta] x,
Wherein in order to determine the correction factor, the relative position between the camera and the object surface, is changed by the change amount [Delta] y 0 in the y direction,
The displacement measuring device has in- plane displacements U 0y (x, y), Δy and U 0x (x, y), Δy and out-of-plane displacement O 0 ( x, y) included in the coefficient calculation displacement due to the change amount Δy 0. x, y), Δy are obtained, and U 0y (x, y), Δy and U 0x (x, y), Δy are in-plane displacements along the y and x directions, respectively.
The correction coefficient calculation unit, [Delta] y 0 and U 0y (x, y), K uy included in the in-plane correction factor K u on the basis of Δy (x, y), Δy = U 0y (x, y), Calculate Δy / Δy 0 , calculate Kux (x, y), Δy = U 0x (x, y), Δy / Δy 0 based on Δy 0 and U 0x (x, y), Δy , and Δy. 0 and O 0 (x, y), to calculate the K o (x, y), Δy = O 0 (x, y), Δy / Δy 0 as the out-of-plane correction factor K o based on the [Delta] y,
The measuring displacement comprises a plane displacement U y and out-of-plane displacement O along the plane displacement U x and y direction along the x-direction,
The displacement calculation device includes in-plane displacement U x , U y and out-of-plane displacement O included in the measured displacement, and the correction coefficients K ux (x, y), Δz , K ui (x, y), Δz , K o (x, y), Δz, K ux (x, y), Δx, K uy (x, y), Δx, K o (x, y), Δx, K uy (x, y), Δy, K ux (x, y), Δy, K o (x, y), based on the [Delta] y, the z-direction displacement Δz and x direction of the displacement Δx and y-direction displacement [Delta] y as the corrected displacement

U x = K ux (x, y), Δx · Δx + K ux (x, y), Δy · Δy + K ux (x, y), Δz · Δz

U y = K ui (x, y), Δx · Δx + K ui (x, y), Δy · Δy + K ui (x, y), Δz · Δz

O = Ko (x, y), Δx · Δx + Ko (x, y), Δy · Δy + Ko (x, y), Δz · Δz

Displacement acquisition device obtained as a solution of three simultaneous equations represented by.
複数の前記設定方向の各々について、
前記変位計測装置は、前記係数算出用変位を求め、
前記補正係数算出装置は、該係数算出用変位と、前記相対位置の前記変化量とに基づいて、前記補正係数を求め、
前記変位算出装置は、該設定方向に存在する前記計測点の前記計測変位と、該設定方向についての前記補正係数とに基づいて、前記補正後変位を算出する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の変位取得装置。
For each of the plurality of setting directions
The displacement measuring device obtains the displacement for calculating the coefficient, and obtains the displacement.
The correction coefficient calculation device obtains the correction coefficient based on the displacement for calculating the coefficient and the change amount of the relative position.
One of claims 1 to 3, wherein the displacement calculation device calculates the corrected displacement based on the measured displacement of the measurement point existing in the set direction and the correction coefficient for the set direction . Displacement acquisition device according to paragraph 1.
前記カメラを移動させることにより、前記カメラと前記対象表面との前記相対位置を変化させる駆動装置を備え、
前記相対位置の前記変化量は、前記駆動装置による前記カメラの移動量であり、
前記補正係数算出装置は、予め設定されている又は検出器により検出された前記移動量と前記係数算出用変位とに基づいて、前記補正係数を求める、請求項1〜のいずれか一項に記載の変位取得装置。
A drive device for changing the relative position between the camera and the target surface by moving the camera is provided.
The change amount of the relative position is the movement amount of the camera by the drive device.
The correction coefficient calculation device obtains the correction coefficient based on the movement amount set in advance or detected by the detector and the displacement for calculating the coefficient, according to any one of claims 1 to 4. The displacement acquisition device described.
物体の対象表面の変位を計測する変位取得方法であって、
(A)前記対象表面に設けた規則性のある模様をカメラで撮像することにより画像データを取得し、
(B)前記画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求め、
(C)前記計測変位と補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出し、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、
(a)前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させ、
(b)この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測し、
(c)前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求め、
前記カメラの光軸と平行な方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第1の変化量とし、前記カメラの光軸と直交する方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第2の変化量として、前記補正係数は、
第1の変化量に対する面内変位の変動率としての第1の面内補正係数と、第2の変化量に対する面内変位の変動率としての第2の面内補正係数と、第1の変化量に対する面外変位の変動率としての第1の面外補正係数と、第2の変化量に対する面外変位の変動率としての第2の面外補正係数と、を含み、
前記(C)において、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面に沿った方向の前記計測点の面内変位を前記補正後変位として算出し、又は、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面と交差する方向の前記計測点の面外変位を前記補正後変位として算出する、変位取得方法。
It is a displacement acquisition method that measures the displacement of the object surface of an object.
(A) Image data is acquired by taking an image of a regular pattern provided on the target surface with a camera.
(B) Based on the image data, the displacement of the measurement point on the target surface is obtained as the measurement displacement by the sampling moire method.
(C) Based on the measured displacement and the correction coefficient, the corrected displacement of the measurement point is calculated.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
To obtain the correction coefficient
(A) By changing the relative position between the camera and the target surface,
(B) The displacement of the measurement point of the target surface existing in the set direction due to this change is measured as the displacement for coefficient calculation.
(C) The correction coefficient is obtained based on the displacement for calculating the coefficient and the amount of change in the relative position.
The amount of change in the relative position between the camera and the target surface in the direction parallel to the optical axis of the camera is defined as the first change amount, and the camera and the target surface in the direction orthogonal to the optical axis of the camera. The amount of change in the relative position of is used as the second amount of change, and the correction coefficient is
The first in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the first change amount, the second in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the second change amount, and the first change. Includes a first out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the quantity and a second out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the second amount of change.
In (C) above
Along the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. The in-plane displacement of the measurement point in the direction is calculated as the corrected displacement, or
It intersects the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. A displacement acquisition method for calculating the out-of-plane displacement of the measurement point in the direction as the corrected displacement.
物体の対象表面の変位を計測するための処理を実行するプログラムであって、
前記対象表面に設けた規則性のある模様をカメラで撮像して得た画像データに基づいてサンプリングモアレ法により前記対象表面における計測点の変位を計測変位として求める処理と、
前記計測変位に関する補正係数を求める処理と、
前記計測変位と前記補正係数とに基づいて、前記計測点の補正後変位を算出する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記計測点は、前記カメラから見た設定方向に位置し、前記補正係数は、前記設定方向について求められ、
前記補正係数を求めるために、前記カメラと前記対象表面との相対位置を変化させた場合に、前記補正係数を求める前記処理は、
この変化の前に前記模様をカメラで撮像して得た画像データと、この変化の後に前記模様をカメラで撮像して得た画像データとに基づいて、この変化による、前記設定方向に存在する前記対象表面の計測点の変位を、係数算出用変位として計測する処理と、
前記係数算出用変位と、前記相対位置の変化量とに基づいて、前記補正係数を求める処理とを含み、
前記カメラの光軸と平行な方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第1の変化量とし、前記カメラの光軸と直交する方向における、前記カメラと前記対象表面との相対位置の変化量を第2の変化量として、前記補正係数は、
第1の変化量に対する面内変位の変動率としての第1の面内補正係数と、第2の変化量に対する面内変位の変動率としての第2の面内補正係数と、第1の変化量に対する面外変位の変動率としての第1の面外補正係数と、第2の変化量に対する面外変位の変動率としての第2の面外補正係数と、を含み、
前記計測点の前記補正後変位を算出する前記処理では、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面に沿った方向の前記計測点の面内変位を前記補正後変位として算出し、又は、
前記計測変位に含まれる面内変位および面外変位と、前記第1および第2の面内補正係数と、前記第1および第2の面外補正係数とに基づいて、前記対象表面と交差する方向の前記計測点の面外変位を前記補正後変位として算出する、プログラム。
A program that executes processing to measure the displacement of the object surface of an object.
A process of obtaining the displacement of a measurement point on the target surface as a measurement displacement by a sampling moire method based on image data obtained by imaging a regular pattern provided on the target surface with a camera.
The process of obtaining the correction coefficient for the measured displacement and
A computer is made to execute a process of calculating the corrected displacement of the measurement point based on the measurement displacement and the correction coefficient.
The measurement point is located in the set direction as seen from the camera, and the correction coefficient is obtained for the set direction.
When the relative position between the camera and the target surface is changed in order to obtain the correction coefficient, the process for obtaining the correction coefficient is:
Based on the image data obtained by capturing the pattern with a camera before this change and the image data obtained by capturing the pattern with a camera after this change, the pattern exists in the setting direction due to this change. The process of measuring the displacement of the measurement point on the target surface as the displacement for calculating the coefficient, and
The coefficient and calculation displacement, based on the amount of change in the relative position, seen including a process of obtaining the correction factor,
The amount of change in the relative position between the camera and the target surface in the direction parallel to the optical axis of the camera is defined as the first change amount, and the camera and the target surface in the direction orthogonal to the optical axis of the camera. The amount of change in the relative position of is used as the second amount of change, and the correction coefficient is
The first in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the first change amount, the second in-plane correction coefficient as the fluctuation rate of the in-plane displacement with respect to the second change amount, and the first change. Includes a first out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the quantity and a second out-of-plane correction factor as the rate of change in out-of-plane displacement with respect to the second amount of change.
In the process of calculating the corrected displacement of the measurement point,
Along the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. The in-plane displacement of the measurement point in the direction is calculated as the corrected displacement, or
It intersects the target surface based on the in-plane displacement and the out-of-plane displacement included in the measured displacement, the first and second in-plane correction coefficients, and the first and second out-of-plane correction coefficients. A program that calculates the out-of-plane displacement of the measurement point in the direction as the corrected displacement.
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