JPH08170907A

JPH08170907A - 画像処理測定機用の倍率校正プレート

Info

Publication number: JPH08170907A
Application number: JP6314409A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Oya; 清大家; Yoshihiro Naganuma; 義広長沼
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JP3409931B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画像処理測定機用の倍率校正プレートに関
し、照明光の状態により測定誤差が生じない。【構成】基準長さの両端Ａx〜Ｅx，Ａy〜Ｅyには、明
部４０と暗部５０の境界を成す境界部がそれぞれ形成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理測定機用の
倍率校正プレートに関し、特に照明光の状態により測定
誤差が生じないようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、画像処理装置を用いてテレビ
画面内で行う寸法測定においては、画面上の座標を正し
く校正して倍率を合わせる必要がある。この校正を行う
には、所定の基準長さが予め正確に測定された倍率校正
プレートが用いられる。

【０００３】従来、この種の倍率校正プレートとして
は、例えば直径の大きさが正確にわかっている円、ある
いは対辺の間隔が正確にわかっている方形からなるパタ
ーンを、例えばガラス等の透明基板上に形成したものが
使用されていた。上記従来の倍率校正プレートを用い、
円の直径や方形の対辺の間隔等を画像処理により測定
し、測定結果が既知の値と同じになるような補正係数を
決定する処理が行われていた。

【０００４】また、補正する測定する顕微鏡部分がズー
ム等の変倍機能を備えている場合には、大小の大きさの
円や正方形のパータンを有する倍率校正プレートが使用
されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の倍率校正プレートでは、測定時の照明光の状態、特に
照明光の照度変化によりそのパターンの明暗の境界位置
がずれて、測定値に誤差を生じるといった第１の問題点
があった。すなわち、従来の倍率校正プレート上の画像
処理測定について、例えば図５（ａ）に示すように、所
定の基準長さＷを有する正方形のパターンを例に挙げて
説明する。同図（ａ）は従来の倍率校正プレートのパタ
ーン例を示す平面図、（ｂ）は適正な光量での検出光量
レベルの波形図、（ｃ）は光量が減少した場合の検出光
量レベルの波形図、（ｄ）は光量が増加した場合の検出
光量レベルの波形図をそれぞれ示す。

【０００６】まず、図５（ａ）の正方形のパターン面の
裏側から透過照明を照らし、その表面側で検出する場
合、透過照明の光量が適正なときは、同図（ｂ）に示す
ような検出光量の波形が得られる。そして、上記検出光
量の波形から測定値を得るには、図５（ｂ）に破線で示
すように、その検出光量波形の波高値の中心付近を通る
ようなしきい値レベルＳＬを予め設定し、このしきい値
ＳＬと検出光量波形の２つの交点を明暗の境界位置と規
定し、この境界位置の間隔Ａ１を求めていた。

【０００７】境界位置の間隔Ａ１は、透過照明の光量が
適正なときには、図５（ａ）に示す正方形のパターンの
基準長さＷと等しくなる。これに対し、例えば透過照明
光の光量が低下した場合には、検出光量波形の波高値が
低下するが、前記しきい値レベルＳＬより低下しなけれ
ば測定は可能である。

【０００８】しかし、透過照明光の光量が低下したこと
により、パターンの明暗の境界部分での光の回折量が減
少する等の理由により、透過照明の光量低下に伴って、
一般にパターンの両側の明暗の境界位置は、図５（ｂ）
に示すように、外側に各々Δｄずつ広がることが多い。
このため、境界位置の間隔Ａ２は、図５（ａ）に示す正
方形のパターンの基準長さＷより短くなってしまう。し
たがって、片側で、Δｄの誤差があれば、求めた測定値
には、Δｄの倍の誤差が加算されこととなる。

【０００９】逆に透過照明光の光量が増加した場合に
は、一般にパターンの両側の明暗の境界位置は、図５
（ｃ）に示すように、内側に各々同程度ずつ狭まること
が多い。このため、境界位置の間隔Ａ３は、図５（ａ）
に示す正方形のパターンの基準長さＷより長くなってし
まう。一方、校正すべき画像処理測定機がズーム等の変
倍機構を備えている場合は、大小の違う大きさの円や方
形のパターンを幾つも用意する必要があり、変倍時に適
切な大きさの円や方形のパターンを選び、倍率校正プレ
ートをその度に移動させなければならないという第２の
問題点もある。

【００１０】そこで、請求項１記載の発明は、上記した
従来の技術の有する第１の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、照明光の状態により
測定誤差が生じないようにした画像処理測定機用の倍率
校正プレートを提供しようとするものである。請求項
２，請求項３記載の発明は、上記した請求項１記載の発
明の目的に加え、上記した従来の技術の有する第２の問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、次の通りである。

【００１１】すなわち、請求項２記載の発明は、プレー
ト設置時のパターンの中心位置出しが容易で、プレート
位置を移動させずに複数倍率での校正ができるようにし
たものである。請求項３記載の発明は、上記した請求項
１又は請求項２記載の発明の目的に加え、プレート設置
時のパターンの中心位置出しが容易で、プレート設置後
はプレート位置を移動させずに、方形の明暗部の２組の
対辺を使用して、縦横二方向の測定ができるようにした
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。請求項１記載の発明
は、次のような特徴を備える。すなわち、基準長さ（Ａ
x〜Ｅx，Ａy〜Ｅy）の両端には、例えば図１に示すよう
に、明部(40)と暗部(50)との境界を成す境界部がそれぞ
れ形成されている。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記した請求項１
記載の特徴に加え、次のような特徴を備える。すなわ
ち、前記基準長さ（Ａx〜Ｅx，Ａy〜Ｅy）の両端の境界
部を、例えば図１に示すように、同心状に複数組に配置
している。請求項３記載の発明は、上記した請求項１又
は請求項２記載の特徴に加え、次のような２つの特徴を
備える。

【００１４】第１に、前記明暗部(40,50)は、例えば図
１に示すように、大きさの異なる複数の方形を同心に配
置して形成されている。第２に、前記方形の対角線（ａ
−ｂ）で、例えば図１に示すように、前記明暗部(40,5
0)を反転させている。

【００１５】

【作用】したがって、請求項１記載の発明によれば、
基準長さ（Ａx〜Ｅx，Ａy〜Ｅy）の両端では、各境界部
での明暗の変化の方向が同じなので、例えば図３に示す
ように、明暗部(40,50)の相対位置関係に起因する、そ
の境界位置のズレ方向も基準長さ（Ａx〜Ｅx，Ａy〜Ｅ
y）の両端で同じとなる。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、上記した請
求項１記載の発明の作用に加え、次のような作用を奏す
る。すなわち、境界部を、例えば図１に示すように、同
心状に配置しているので、中心位置合わせが容易であ
る。また、変倍時には、中心位置を変化させることな
く、当該倍率に適合した基準長さを有する境界部を使用
して測定できる。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、上記した請
求項１又は請求項２記載の発明の作用に加え、次のよう
な作用を奏する。すなわち、中心の方形の明暗部(40,5
0)を、例えば図１に示すように、パターンの中心として
位置合わせできる。また、明暗部(40,50)が方形である
ので、その２組の対辺を使用して縦横二方向の測定でき
る。

【００１８】

【実施例】図１〜３は、本発明の第１実施例を示すもの
であり、図１は倍率校正プレートの平面図、図２は倍率
校正プレートを用いる画像処理測定機の概略構成図、図
３は倍率校正プレートを用いた倍率校正の説明図で、同
図（ａ）は倍率校正プレートの一部平面図、（ｂ）は適
正な光量での検出光量レベルの波形図、（ｃ）は光量が
減少した場合の検出光量レベルの波形図をそれぞれ示
す。

【００１９】図１中、10は、倍率校正プレートを示し、
この倍率校正プレート10は、例えば図２に例示する画像
処理測定機20で使用される。上記画像処理測定機20は、
大別すると、図２に示すように、ベース21と、このベー
ス21から上方にＬ字形に延びる支柱22とを備える。そし
て、ベース21の上面には、図２に示すように、水平二軸
方向に移送可能なＸＹステージ23を設けている。このＸ
Ｙステージ23の上面には、上記した倍率校正プレート10
や、図示しないが被測定物が載置され、その下方からベ
ース21に埋め込まれた透過照明24により下方より照明さ
れる。

【００２０】上記ＸＹステージ23の上方には、図２に示
すように、ＸＹステージ23上の倍率校正プレート10や被
測定物（図示せず）を可変倍率で撮像可能な撮像手段30
が設けられている。上記撮像手段30は、図２に示すよう
に、透過照明24により下方から照明された倍率校正プレ
ート10や被測定物（図示せず）の透過光を可変倍率で結
像するズーム機構付き顕微鏡部31と、この顕微鏡部31に
より結像された画像を読み取るＣＣＤカメラ32とを備え
ている。そして、撮像手段30は、上下動部25を介して支
柱22に上下動可能に支持されている。

【００２１】上記顕微鏡部31の下端部には、対物レンズ
33と、ＴＴＬ照明34とが装着されている。前記顕微鏡部
31のズーム機構は、図示しないが、ズーム用駆動レンズ
の駆動機構と、駆動レンズ位置検出手段とを備えてい
る。そして、ズーム倍率は、無段階で駆動レンズ位置検
出手段により決定される。また、倍率校正プレート10を
使用して、任意の倍率、例えば５段階の倍率で倍率補正
を行い、その補正計数を記憶し、測定時には、その結果
を補正する。

【００２２】上記した構成を備えた画像処理測定機20
は、図示しないが、モニタに接続され、このモニタ上に
ＣＣＤカメラ32で撮像された画像を表示する。一方、前
記倍率校正プレート10には、図１に示すように、倍率校
正時に測定される基準長さＡx〜Ｅx，Ａｙ〜Ｅyを有す
るパータンが形成されている。上記基準長さＡx〜Ｅx，
Ａｙ〜Ｅyは、図１に示すように、各縦横軸毎に、５種
類の基準寸法を同軸上に備え、上記したズーム機構付き
顕微鏡部31の５段階の倍率補正に対応している。

【００２３】前記パターンは、図１に示すように、明部
40と暗部50とから構成されている。すなわち、パータン
は、ガラス等の透明基板にクロム等の蒸着物質を蒸着し
たものである。同図において、ハッチングを付した部分
が蒸着されている部分で、蒸着部分を、上記した透過照
明24を透過してＣＣＤカメラ32側から観察すると、
「暗」となり、暗部50を構成する。これに対し、非蒸着
部は、上記した透過照明24を透過してＣＣＤカメラ32側
から観察すると、「明」となり、明部40を構成する。

【００２４】前記明部40と暗部50とは、図１に示すよう
に、大きさの異なる複数の方形、本実施例では正方形を
同心に配置して形成している。前記明部40と暗部50と
は、前記正方形の対角線ａ−ｂで、「明」と「暗」とを
互いに反転させている。したがって、明部40は、図１に
示すように、第１〜第５明部41〜45より構成されてい
る。また、暗部50は、第１〜第６暗部51〜56より構成さ
れている。

【００２５】つぎに、上記した構成を備えた倍率校正プ
レート10を用いた倍率校正について、図３を用いて説明
する。まず、使用者は、倍率校正プレート10を、図２に
示す画像処理測定機20のＸＹステージ21上に載せる。そ
して、ズーム機構付き顕微鏡部31を比較的低倍率に設定
し、透過照明24により下方から照明された倍率校正プレ
ート10の透過光を、ＣＣＤカメラ32を通してモニタ（図
示せず）に映し出された映像を見ながら、倍率校正プレ
ート10の中心の位置合わせを行う。倍率校正プレート10
の中心は、図１に示すように、第１明部41と第１暗部51
との境界の対角線の中点となる。

【００２６】その後、ズーム機構付き顕微鏡部31の倍率
を上げ、本実施例では、その最大倍率で、モニタの画面
一杯に第１明部41と第１暗部51とが映し出される。ここ
で、倍率校正を行い、次に倍率を下げ、第２明部42と第
２暗部52とがモニタの画面一杯に映し出された位置で、
同様に倍率校正を行う。このとき、明部40と暗部50と
が、図１に示すように、同心に配置されていることか
ら、倍率校正プレート10の移動が必要ない。こうして、
順次各倍率で倍率校正を行い、計５回の倍率校正を行
う。

【００２７】つぎに、図３（ａ）に示すように、第３明
部43と第３暗部53とがモニタの画面一杯に映し出された
位置で、同図の一点鎖線に沿って測定した場合を例に挙
げて説明する。図３（ａ）の一点鎖線との２つの交点
ａ，ｂは、基準長さＡxの両端部に位置している。そし
て、交点ａは、第２明部42と第１暗部51との境界に当た
り、同図において向かって左側から見たときには、その
明暗の変化は、「明」から「暗」に変化している。ま
た、交点ｂは、第１明部41と第２暗部52との境界に当た
り、その明暗の変化は、交点ａと同様に「明」から
「暗」に変化している。

【００２８】同様に、図３（ａ）の一点鎖線との２つの
交点ｃ，ｄは、基準長さＢxの両端部に位置している。
そして、交点ｃは、第３暗部53と第２明部42との境界に
当たり、同図において向かって左側から見たときには、
その明暗の変化は、「暗」から「明」に変化している。
また、交点ｄは、第２暗部52と第３明部43との境界に当
たり、その明暗の変化は、交点ｃと同様に「暗」から
「明」に変化している。

【００２９】そして、透過照明24の光量が適正な場合に
は、検出光量レベルは図３（ｂ）のような波形となる。
ここで、図中の破線は、しきい値レベルＳＬを示してお
り、このしきい値レベルＳＬと検出光量の波形の２交点
の間隔が測定値と規定される。通常、しきい値レベルＳ
Ｌは適正光量時の検出光量の波高値の中間付近に設定さ
れることが多い。

【００３０】前述したように、基準長さＡxの両端の境
界部の明暗の方向が同じであるため、検出光量の波形に
おいて、図３（ａ）の基準長さＡxの両端に対応する同
図（ｂ）の交点EG1,EG2が、ともにＨレベル（明）から
Ｌレベル（暗）に向かう下り傾斜の途中に位置すること
となる。この状態で、透過照明24の光量が低下すると、
検出光量の波形は図３（ｃ）のように変化する。光量が
低下すると、光を遮光する第１，第２暗部51,52の両側
が外側に広がるため、波形の山部分が狭くなるのに対
し、底部分は逆に広くなる。これにより、適正光量時の
交点EG1,EG2は、同図の左方に同じ量だけ移動し、交点E
G5,EG6の位置が決められる。しかし、移動方向及び移動
量が共に等しいため、交点EG1,EG2の間隔Ａ１と、交点E
G5,EG6の間隔Ａ２は、光量減少前後で変化しない。すな
わち、光量の変化による測定値の変動が基準寸法の両側
で打ち消し合い、光量変動に影響されない測定値が得ら
れたこととなる。

【００３１】基準寸法Ｂxの両側でも同様で、ただこの
場合には、適正光量時の交点EG3,EG4が、図３（ｂ），
（ｃ）に示すように、共にＬレベル（明）からＨレベル
（暗）に向かう登り傾斜途中に位置するので、光量減少
後は、共に同図の右側に移動することが上記の場合と異
なる。図示及び説明は省略するが、横方向の残りの基準
長さＣx〜Ｅx、及び縦方向の基準長さＡy〜Ｅyについて
も、同様な原理で光量変動に影響されないで測定でき
る。

【００３２】つぎに、本発明の第２実施例について、図
５を用いて説明する。本第２実施例の特徴は、先に説明
した第１実施例の明暗部40,50が同心の正方形状に形成
されているのに対し、同心円状に形成されている点にあ
る。そして、各同心円の直径が基準長さとして規定され
ている。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、照明光の状態により測定誤差が生
じないようにした画像処理測定機用の倍率校正プレート
を提供することができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、上記した請
求項１記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏す
る。すなわち、請求項２記載の発明によれば、プレート
設置時のパターンの中心位置出しが容易で、プレート位
置を移動させずに複数倍率での校正することができる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、上記した請
求項１又は請求項２記載の発明が効果に加え、次のよう
な効果を奏する。すなわち、請求項３記載の発明によれ
ば、プレート設置時のパターンの中心位置出しが容易
で、プレート設置後はプレート位置を移動させずに、方
形の明暗部の２組の対辺を使用して、縦横二方向の測定
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】倍率校正プレートの平面図である。

【図２】倍率校正プレートを用いる画像処理測定機の概
略構成図である。

【図３】倍率校正プレートを用いた倍率校正の説明図で
あり、同図（ａ）は倍率校正プレートの一部平面図、
（ｂ）は適正な光量での検出光量レベルの波形図、
（ｃ）は光量が減少した場合の検出光量レベルの波形図
である。

【図４】本発明の第２実施例を示すものであり、倍率校
正プレートの平面図である。

【図５】本発明の従来例を示すもので、同図（ａ）は従
来の倍率校正プレートのパターン例を示す平面図、
（ｂ）は適正な光量での検出光量レベルの波形図、
（ｃ）は光量が減少した場合の検出光量レベルの波形
図、（ｄ）は光量が増加した場合の検出光量レベルの波
形図である。

【符号の説明】

10 倍率校正プレート 20 画像処理測定機 21 ベース 22 支柱 23 ＸＹステージ 24 透過照明 25 上下動部 30 撮像手段 31 ズーム機構付き顕微鏡部 32 ＣＣＤカメラ 33 対物レンズ 34 ＴＴＬ照明 40〜45 明部 50〜46 暗部Ａx〜Ｅx，Ａy〜Ｅy 基準長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】倍率校正時に測定される基準長さを有す
るパターンが形成された画像処理測定機用の倍率校正プ
レートにおいて、前記基準長さの両端には、明部と暗部との境界を成す境
界部がそれぞれ形成されていることを特徴とする画像処
理測定機用の倍率校正プレート。
【請求項２】前記基準長さの両端の境界部を、同心状
に複数組み配置したことを特徴とする請求項１記載の画
像処理測定機用の倍率校正プレート。
【請求項３】前記明暗部は、大きさの異なる複数の方
形を同心に配置して形成するとともに、前記方形の対角
線で、前記明暗部を反転させたことを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の画像処理測定機用の倍率校正プレ
ート。