JPH0368804A

JPH0368804A - 干渉縞測定方法

Info

Publication number: JPH0368804A
Application number: JP20508789A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Higashiura; 東浦　一雄; Hidetoshi Hadama; 葉玉　秀俊
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1991-03-25
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPH073324B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、干渉対物レンズによって発生する干渉縞の形
状を測定する干渉縞測定方法に関するもので１例えば、
磁気ヘッドの姿勢ｇ！！１等に利用可能なものである。

（従来の技術）例えば、Ｖ’ｒＲやＤＡＴ　（デジタルオーディオテー
プレコーダ）における磁気ヘッドの姿勢調整には、顕微
鏡を用いて目視しながら調整する方法が用いられている
。即ち、磁気ヘッドの円弧状先端部に向けて顕微鏡を対
向配置して干渉縞を発生させ、この干渉縞を顕微鏡を通
して拡大してテレビカメラで撮像し、これをモニタに表
示する。磁気ヘッドの姿勢が変化すると、顕微鏡に固定
されていて参照光を反射する平面ミラーとの相対位置関
係が変化して干渉縞が変化する。磁気ヘッドとの距離が
変化すると干渉縞の次数が変化して、縞が大きくなって
発散したり、小さくなって泪えたりし、また、光軸に対
して磁気ヘッドが垂直方向に移動すると、これに応じて
縞全体も移動する。

磁気ヘッドが正しい姿勢になっていれば干渉縞の中心が
所定の位置になる。そこで、モニタの画面上に縦横直交
方向に引かれたヘアライン（カーソル線）の中心に干渉
縞の中心が合うように磁気ヘッドを調整して磁気ヘッド
の姿勢を調整する。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、人が顕微鏡とモニタを通じて目視により
１ｉ３１８ＩＩＩシ調整する場合、所要時間が長くなる
とか、個人差によって調整位置がばらつくというような
問題がある。いま、仮りに、磁気ヘッドの姿勢や位置を
目視によることなく自動的に測定できれば、上記問題点
を解消できるはずである。

その手段として画像処理技術を導入して干渉縞の形状を
測定することが考えられる。しかしながら。

干渉縞には明線と暗線とがあるため、明線か暗線かに関
係なく干渉縞の形状を正しく測定することは難しい。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、干渉縞の明線か暗線かに関係なく干渉縞
の形状を測定することができるようにした干渉縞測定方
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、干渉対物レンズによって発生する干渉縞を画
像入力し、この干渉縞の画像データから干渉縞の周囲を
抽出した画像データを作成し、上記画像入力した干渉縞
の画像データに、上記干渉縞の周囲を抽出した画像デー
タを加算し濃度ヒストグラムを作成することを特徴とす
る。

（作用）干渉縞の画像データに、干渉縞の周囲を抽出した画像デ
ータを加算することにより、明線か暗線かにかかわらず
干渉縞の周囲が区分される。区分された領域ごとに濃度
ヒストグラムを作成すれば。

明線か暗線かにかかわらず干渉縞の形状を測定すること
ができる。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明にかかる干渉縞測定方
法の実施例について説明する。

まず、第１図によって本発明の方法に用いられる画像処
理装置の例について説明する。第１図において、磁気ヘ
ッドｌは円弧状先端面の中央部にギャップを有しており
、このギャップ部に向けてテレビカメラ３の干渉対物レ
ンズ２が所定の間隔をおいて配置されている。干渉対物
レンズ２は干渉縞を発生させるのに必要な参照光を透過
させまた遮断するシャッタを有している。このシャッタ
を閉じた状態では干渉縞が発生せず、テレビカメラ３に
よって磁気ヘッド１の先端面の画像のみが得られる。上
記シャッタを開いた状態では磁気ヘッド１の先端面の画
像と干渉縞の画像とが得られる。

カメラ３によって得られた磁気ヘッド■の先端面の画像
及び干渉縞の画像はアナログ・デジタル変換器４でデジ
タル信号に変換され画像メモリ５に入力される。アナロ
グ・デジタル変換器４は、例えば１画素を８ビツト、２
５６階調の多値に処理し、また、２値に処理することが
できる。上記画像メモリ５は、デジタル変換後の多値画
像及び２値画像を記憶することができ、記憶した画像を
デジタル・アナログ変換器６を通じてモニタ７に表示さ
せることができる。

画像メモリ５は画像処理プロセッサ８との間でデータの
授受が行われる。画像処理プロセッサ８は、画像データ
の２値化、後述の各種局所演算等総ての画像処理機能を
有する。画像メモリ５及び画像処理プロセッサ８は画像
制御プロセッサ９によって制御される。画像制御プロセ
ッサ９は１画像メモリ５の選択１画像入出力選択、画像
処理機能選択等を行う。また、以上述べた画像処理装置
全体をシステムプロセッサ１０が制御する。

次に、上記画像処理装置の動作、特に画像処理プロセッ
サ８の動作を第２図ないし第４図を参照しながら説明す
ることによって本発明にかかる方法の実施例について説
明する。

まず、ステップ（１）で、被測定物である磁気ヘッド１
をカメラ３の撮像位置に手動又は自動でセットする。シ
ステムプロセッサ１０から画像制御プロセッサ９に信号
が入力され、計測がスタートする。

ステップ（２）で磁気ヘッド１のギャップ１１の画像を
入力し、画像メモリ５に記憶する。ここでは、まず磁気
ヘッド１のギャップ１１にピントを合わせる。また、干
渉対物レンズ２のシャッタを閉じて干渉縞が発生しない
状態にしておき、この状態でカメラ３から磁気ヘッド１
のギヤ７１１１部の画像を入力する。カメラ３からの画
像信珍はアナログ信号であり、これをアナログ・デジタ
ル変換器４でデジタル信号に変換して画像メモリ５に記
憶する。このデジタル信号は多値の信号であり、例えば
、１画素を８ビ°ツト、２５６階調に処理する。上記の
ように干渉縞は発生しないから、ここでは第２図（２）
に示すように磁気ヘッド１のギャップ部の画像のみが入
力され記憶される。

ステップ（３）で干渉縞１２の画像を入力し、画像メモ
リ５に記憶する。ここでは、干渉対物レンズ２のシャッ
タを開いて干渉縞を発生させ、この干渉縞にピントを合
わせる。そして、カメラ３からＴ−渉縞を画像入力し、
デジタル信号に変換し、画像メモリ５に記憶する。入力
された画像データには第２図（３）に示すように干渉縞
１２と磁気ヘッド１のギャップ部の画像とが含まれてお
り、この画像データがそのまま画像データメモリ５に記
憶される。

ステップ（４）で干渉縞の画像データからギャップ部の
画像データを差し引いて干渉縞だけの画像データを作成
する。画像メモリ５には干渉縞とギャップ部の両方を含
んだ画像データとギャップ部だけの画像データとが記憶
されているが、ギャップ部が明るく、画像処理には好ま
しくない。そこで、「干渉縞とギャップ部の両方を含ん
だ画像メモリ」の画素に対する「ギャップ部の画像メモ
リ」の画素についてそれぞれ引き算し、「干渉縞だけの
画像データ」を作成する。第２図（４）はこのようにし
て作成された干渉縞を示しており、この干渉縞を１本の
走査ラインＱ−Ｑに沿って取りだした波形を第３図（４
）に示す。

ステップ（５）でノイズを除去する。ステップ（３）で
取り出された干渉縞の画像データにはノイズが含まれて
いるので、平滑化してノイズを除去する。具体的には、
各画素において、その画素の濃度と周囲の画素の濃度と
をそれぞれ比較し、類似した濃度を持つ画素の数が少な
い場合、即ち周囲から突出した濃度を持つ画素の場合に
はノイズを持っているものと考えて、その画素の濃度を
周囲の画素の平均濃度に置き換えて記憶していく。

このようにしてノイズが除去された干渉縞を第２図（５
）に、その波形を第３図（５）に示す。

ステップ（６）で上記多値の画像データを２値化する。

即ち、干渉縞の明線（白の部分）にはｒｌＪを記憶し、
暗線（黒の部分）にはｒＱＪを記憶する。第３図（６）
はこうして２値化した波形を示しており、多値画のデー
タを２値化処理することによって干渉縞の輪郭を明確に
する。

ステップ（７）で干渉縞の明線と暗線との境界を抽出す
る。「１」が記憶された明線の画素において、暗線の画
素と接する明線の画素には「１」をそのまま記憶し、そ
れ以外の画素には「０」を記憶する。また、暗線につい
てもそのまま「０」を記憶する。このように干渉縞の周
囲を抽出する理由は、明線であるか暗線であるかに関係
なく画像処理を可能にするためである。即ち、暗線の部
分である「Ｏ」が記憶されている画素を持つ領域は、こ
のままでは後述のラベリング処理ができないので、干渉
縞の周囲を抽出する。上記の例では、暗線の画素と接す
る明線の画素にｒｌＪを記憶したが、明線に接する暗線
の画素に「１」を記憶し、その他の画素には「０」を記
憶してもよい、第２図（７）、第３図（７）は、上記の
ようにして抽出処理した干渉縞及びその波形を示す。

ステップ（８）で１１」の領域と「Ｏ」の領域とを反転
する。上記ステップ（７）で「０」が記憶されている画
素では後述のラベリング処理ができないので、ラベリン
グ処理を可能にするため、ステップ（７）でｒＱＪが記
憶された画素については「１」を記憶し、「１」が記憶
された画素についてはｒＱＪを記憶する。第２図、第３
図の（８）は反転された干渉縞及びその波形を示す。

ステップ（９）でラベリングする。ここでは。

「１」の領域を多値画で分割処理する。例えば、画面上
の左上端の画素から右下端の画素のデータについて、「
１」が記憶されかつ連続している領域は同じ領域と判断
し、この領域を例えばＡ領域としてこの領域の画素に「
１」を記憶する。次に、ステップ（７）で抽出し、ステ
ップ（８）で反転した干渉縞の境界の画素では、−旦ｒ
ＱＪに変化しそれから再び「１」に変化するので、「Ｏ
」の境界によって区分された「１」の領域は、前のＡの
領域とは違う領域と仮りに決め、この「１」が、続く領
域を例えばＢ領域とし、この領域の画素には「２」を記
憶する。このようにして、１本口の走査が終わったら１
次の走査線からは、走査済みの隣接した４画素のうち、
既に領域が決められた画素が一つでも含まれていればそ
の領域に属するものとする。ただし、上記走査済みの隣
接した４画素のうち、前の走査で決めた領域とは違った
領域の点が二つ含まれていれば、この二つの点は同じ領
域に属するものとして覚えておき、１回の画面走査が終
了後同じ領域に統一して領域分割を完成する。例えば、
本実施例では、ｒＱＪ　　ｒｌＪｒ２」　ｒ３Ｊの４つ
の領域に分割されている。第２図、第３図の（９）は、
ラベリングされた干渉縞及びその波形を示す。

ステップ（９′）では、ステップ（８）で反転された干
渉縞のデータについて「１」の領域と「Ｏ」の領域との
境界を抽出する。処理の仕方はステップ（７）と同じで
あり、これによって各領域の外周を明確にする。ここで
は２倍画で記憶する。第２図、第３図の（９′）は、こ
うして境界が抽出された干渉縞及びその波形を示す。ス
テップ（９）とステップ（９′）は画像処理プロセッサ
８によって処理される。ステップ（９）とステップ（９
′）の処理は何れが先であってもよい。

ステップ（１０）で濃度ヒストグラムを作成する。ここ
では、ステップ（９）で得られたデータを２倍にし、こ
れに（９′）で得られたデータを加算する。即ち、（９
）Ｘ２＋　（９’）を行う。

第２図、第３図の（１０）は、こうして得られる干渉縞
及びその波形を示す。なお、ステップ（９）で得られた
データを２倍にするのは、ステップ（９）により分割さ
れた各領域の濃度及びその外周の濃度とが、他の領域の
濃度及びその外周の濃度と同じ濃度にならむいようにす
るためである。

従って２以外の倍数であってもよい。

ステップ（１１）で濃度ヒストグラムを計算する。ここ
では、各濃度ごとの頻度を画素数で計算する。第３図（
１０）に示すように、各領域の面積部分と境界部分とで
はそれぞれ濃度が異なるので、同一濃度ごとにその画素
数を計算する。また、一つの領域の面積部分の両側にそ
の境界部分が同一濃度で存在しているので、それぞれの
領域の面積部と外周部とを明確に区別することもできる
。

従って、同一領域に屈する同一の濃度の画素数を計算す
ることにより、各領域ごとの面積及び各領域ごとの外周
の長さを求めることができる。第４図はこのようにして
濃度ヒストグラムを計算した例を示すもので、１１，１
２．ｌ□はそれぞれ領域１、領域２、領域３の外周の画
素数ｋ　Ｓｌｌ　５２１Ｓ、は上記各領域の面積の画素
数を示す。

ステップ（１２）では、上記各領域の外周と面積から、
最も円らしい形状を捜す。円らしさを示す値をＰとする
と、ｐ＝（面積）／（外周〉２の式によって求めることができる。Ｐの値は円の場合に
最も大きく、Ｐ＝１／４πとなる。従って、Ｐ　＝　１
７４　ｘに最も近い値となる領域を捜す。

ステップ（１３）では、ステップ（１２）で求めた最も
円らしい形状のものから、その中心を求める。又は、最
も円らしい形状のものから、その重心を求めてもよい。

外周側の干渉縞はリング状をなしていて、外周の長さの
割には面積が小さいので、最も円らしい形状は、通常は
中心部分にある非リング状の干渉縞ということになる。

また、仮りにノイズが完全に除去されていないとしても
、中心部分の干渉縞は面積が小さいので、ノイズによる
孤立点は除去することができる。

ステップ（１４）で、円の中心を干渉縞の中心として出
力する。厳密には、外周部は面積の中に含まれるもので
あるが、ここでは１面積と外周とを分けても求める値に
は大した影響はないから、上記の式に基づいて中心を求
めている。

ステップ（１５）で画像制御プロセッサ９からシステム
プロセッサ１０に信号が送られ、計４１１１動作が終了
する。

上記のようにして出力された干渉縞の中心を示す信号は
、磁気ヘッド１の位置調整機構にフィードバックされ、
上記干渉縞の中心を示す信号が所定の範囲内に入った状
態で磁気ヘッド１を位置決めし固定するなどして、自動
的に磁気ヘッドの位置を調整して固定することができる
。

上記実施例によれば、干渉縞の画像データに、干渉縞の
周囲を抽出した画像データを加算し、濃度ヒストグラム
を作成することにより、干渉縞が明線か暗線かに関係な
く干渉縞の形状を測定することができる。また、ラベリ
ング後の画像濃度を数倍にしてこれに外周の値を加え、
−度のヒストグラム計算で各領域の面積と周囲長とを求
めることができるようにしたため、処理時間を短縮かで
きるという効果がある。

なお、本発明にかかる方法は、ＶＴＲ用磁気ヘッド、Ｄ
ＡＴ用磁気ヘッド、その他各種の磁気ヘッドのギャップ
部の姿勢測定に利用することができるし、その他干渉縞
を利用した各独の測定に利用することができる。

前記実施例では、干渉縞の中心を測定したが、干渉縞の
形状を測定してもよい。

（発明の効果）本発明によれば、干渉縞の画像データに、干渉縞の周囲
を抽出した画像データを加算し、濃度ヒストグラムを作
成することにより、干渉縞が明線か暗線かに関係なく干
渉縞の形状を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に適用可能な画像処理装置の例を
示すブロソク図、第２図は本発明にかかる干渉縞測定方
法の実施例を示すフローチャート。第３図は同上実施例の各ステップごとに得られる信号波
形の例を示す線図、第４図は上記実施例でのｍＪｆ１ヒ
ストグラム計算結果の例を示す線図である。２・・・干渉対物レンズ、　　１２・・・干渉縞。第１　図第２図第４図（１３）（１２）１（１１）１（＋４）補ｆｉ＋　　部域２　糟炙゛３ ↓

Claims

【特許請求の範囲】

干渉対物レンズによって発生する干渉縞の形状を測定す
る干渉縞測定方法において、上記干渉縞を画像入力し、
この干渉縞の画像データから干渉縞の周囲を抽出した画
像データを作成し、上記画像入力した干渉縞の画像デー
タに、上記干渉縞の周囲を抽出した画像データを加算し
濃度ヒストグラムを作成することを特徴とする干渉縞測
定方法。