JPH10185534A - Instrument and method for measuring shape - Google Patents

Instrument and method for measuring shape

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JPH10185534A
JPH10185534A JP8350377A JP35037796A JPH10185534A JP H10185534 A JPH10185534 A JP H10185534A JP 8350377 A JP8350377 A JP 8350377A JP 35037796 A JP35037796 A JP 35037796A JP H10185534 A JPH10185534 A JP H10185534A
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JP
Japan
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light
transparent body
shape
shape measuring
image
Prior art date
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JP8350377A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Okabe
正治 岡部
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH10185534A publication Critical patent/JPH10185534A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the shape of a transparent body with accuracy even when both front reflection and rear reflection occur and, at the same time, to simultaneously measure the front and rear surfaces of the transparent body by picking up the image of reflected light from at least either the front surface or rear surface of the transparent body and processing the image. SOLUTION: Light from a light source 1 is passed through a slit 2, condensed through a lens 3, and projected upon a transparent sample 4. The image of reflected light from the sample 4 is formed in a lens 5 and picked up with a TV camera 6. An A/D converter 8 digitizes the TV signal of the camera 6 and a picture processor 9 measures the shape of the sample 4 from the digital data. Because of refraction in the sample 4, a deviation is produced between reflected light 12 from the front surface of the sample 4 and reflected light 13 from the rear surface of the sample 4. Therefore, the image 121 of the reflected light from the front surface and the image 131 of the reflected light from the rear surface are picked up with the camera 6 with a deviation between the images 121 and 131. Since the reflected light rays from the front and rear surfaces can be detected separately when the deviation amount is increased and the slit 2 is made narrower in width, high-contrast video signals can be obtained. In addition, it becomes possible to stably catch the reflected light from the rear surface only.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックやガラ
スなどの透明な材料やそれを用いた製品の形状を求める
形状測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring device for determining the shape of a transparent material such as plastic or glass or a product using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、成形やレーザ加工などの製造技術
が向上し、サブミクロンの形状精度で様々な形状の樹脂
製品の量産が可能になった。そのため加工した製品の形
状評価に必要な測定精度も上がってきている。従来この
ような微少な形状の測定には、顕微鏡で拡大投影し、画
像処理で形状を測定する寸法測定機を用いるのが一般的
であった。
2. Description of the Related Art In recent years, manufacturing techniques such as molding and laser processing have been improved, and it has become possible to mass-produce resin products of various shapes with a submicron shape accuracy. For this reason, the measurement accuracy required for evaluating the shape of a processed product is increasing. Conventionally, for measurement of such a minute shape, it has been general to use a dimension measuring machine that enlarges and projects with a microscope and measures the shape by image processing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の寸法測定器の光学系では、一般的に、照明として
同軸落射照明やファイバー照明を用いる。図7に示す同
軸落射照明34での照明光は測定対象の表面でも反射光
があるし、裏面からの反射光もある。これでは透明体の
形状測定で、測定対象の表面での反射光と裏面での反射
光が重なった画像が得られてしまうため、表面の形状を
測定したいときには裏面の反射光の不均一が測定誤差の
要因になり、逆に裏面の形状を測定したいときには表面
の反射光の不均一が誤差として重畳されてしまうという
問題点があった。
However, in the optical system of the above-mentioned conventional dimension measuring device, coaxial epi-illumination or fiber illumination is generally used as illumination. Illumination light from the coaxial epi-illumination 34 shown in FIG. 7 includes reflected light even on the front surface of the measurement target and reflected light from the back surface. In this case, when measuring the shape of the transparent body, an image in which the reflected light on the surface to be measured and the reflected light on the back surface are overlapped is obtained, so when measuring the shape of the front surface, the unevenness of the reflected light on the back surface is measured. This causes errors, and conversely, when it is desired to measure the shape of the back surface, there is a problem that unevenness of reflected light on the front surface is superimposed as an error.

【0004】そこで本発明は、上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、透明体の形状測定にお
いて、表面の反射と裏面の反射があっても形状を精度よ
く計測できるとともに、測定対象の表面と裏面を同時に
計測できる形状測定装置及び方法を提供することであ
る。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to measure the shape of a transparent body with high accuracy even if there is reflection on the front surface and reflection on the back surface. An object of the present invention is to provide a shape measuring device and a method capable of simultaneously measuring the front surface and the back surface of a measurement object.

【0005】また、本発明の他の目的は、表面での反射
光と、裏面での反射光の分離を容易にすることにより、
裏面の形状測定精度を向上させることができる形状測定
装置及び方法を提供することである。
Another object of the present invention is to facilitate separation of reflected light on the front surface and reflected light on the back surface.
An object of the present invention is to provide a shape measuring device and a method capable of improving the shape measuring accuracy of the back surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる形状測定装置
は、透明体の形状を測定するための形状測定装置であっ
て、前記透明体に光を照射するための光源と、該光源か
らの光を所定のパターン形状に成形するための遮光手段
と、該遮光手段を通過した光を集光するための光学系
と、該光学系を透過して前記透明体の表面で反射した光
と前記透明体の裏面で反射した光の少なくとも一方を撮
像するテレビカメラと、該テレビカメラで得られた画像
を画像処理する画像処理手段とを具備することを特徴と
している。
Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are solved,
In order to achieve the object, a shape measuring device according to the present invention is a shape measuring device for measuring a shape of a transparent body, and a light source for irradiating the transparent body with light, and a light from the light source. A light-shielding means for shaping the light into a predetermined pattern, an optical system for condensing light passing through the light-shielding means, light transmitted through the optical system and reflected on the surface of the transparent body, and It is characterized by comprising a television camera that captures at least one of the light reflected on the back of the body, and image processing means that performs image processing on an image obtained by the television camera.

【0007】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記遮光手段を通過した光が前記透明体の表面に
対して所定の角度をもって入射するように、前記光源の
位置と前記遮光手段の位置が設定されていることを特徴
としている。
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the position of the light source and the position of the light shielding means are adjusted so that the light passing through the light shielding means is incident on the surface of the transparent body at a predetermined angle. It is characterized by being set.

【0008】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記遮光手段は、前記光学系の焦点と共役な位置
に配置されていることを特徴としている。
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the light shielding means is arranged at a position conjugate with a focal point of the optical system.

【0009】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記透明体は、前記光学系の焦点位置近傍に前記
表面と前記裏面とが位置するように配置されることを特
徴としている。
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the transparent body is arranged so that the front surface and the back surface are located near a focal position of the optical system.

【0010】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記光学系の被写界深度は、前記透明体の表面と
裏面の間隔よりも深く設定されていることを特徴として
いる。
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the depth of field of the optical system is set to be larger than the distance between the front surface and the back surface of the transparent body.

【0011】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記遮光手段は、スリット状の開口を有する遮光
板であることを特徴としている。
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the light shielding means is a light shielding plate having a slit-shaped opening.

【0012】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記遮光手段は、ナイフエッジであることを特徴
としている。
Further, in the shape measuring device according to the present invention, the light shielding means is a knife edge.

【0013】また、この発明に係わる形状測定装置にお
いて、前記透明体を前記光学系に対して移動させる移動
手段を更に具備することを特徴としている。
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention is further characterized by further comprising a moving means for moving the transparent body with respect to the optical system.

【0014】また、本発明に係わる形状測定方法は、透
明体の形状を測定するための形状測定方法であって、光
源から照射された光を遮光手段により所定のパターン形
状に成形し、該成形された光を光学系により集光させて
前記透明体に照射し、前記透明体の表面で反射された光
と前記透明体の裏面で反射された光のうちの少なくとも
一方をテレビカメラで撮像し、該テレビカメラで得られ
た画像を画像処理することにより前記透明体の形状を測
定することを特徴としている。
The shape measuring method according to the present invention is a shape measuring method for measuring the shape of a transparent body, wherein light irradiated from a light source is formed into a predetermined pattern shape by a light shielding means, and the shape is measured. The emitted light is condensed by an optical system and irradiated on the transparent body, and at least one of the light reflected on the surface of the transparent body and the light reflected on the back side of the transparent body is imaged by a television camera. The shape of the transparent body is measured by performing image processing on an image obtained by the television camera.

【0015】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記遮光手段を通過した光が前記透明体の表面に
対して所定の角度をもって入射するように、前記光源の
位置と前記遮光手段の位置を設定することを特徴として
いる。
Further, in the shape measuring method according to the present invention, the position of the light source and the position of the light shielding means are adjusted so that the light passing through the light shielding means is incident on the surface of the transparent body at a predetermined angle. It is characterized by setting.

【0016】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記遮光手段を前記光学系の焦点と共役な位置に
配置することを特徴としている。
Further, in the shape measuring method according to the present invention, the light shielding means is arranged at a position conjugate with a focal point of the optical system.

【0017】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記透明体を、前記光学系の焦点位置近傍に前記
表面と前記裏面とが位置するように配置することを特徴
としている。
Further, in the shape measuring method according to the present invention, the transparent body is arranged so that the front surface and the back surface are located near a focal position of the optical system.

【0018】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記光学系の被写界深度を、前記透明体の表面と
裏面の間隔よりも深く設定することを特徴としている。
In the shape measuring method according to the present invention, the depth of field of the optical system is set to be larger than the distance between the front surface and the back surface of the transparent body.

【0019】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記遮光手段に、スリット状の開口を有する遮光
板を用いることを特徴とする請求項9に記載の形状測定
方法。
The shape measuring method according to claim 9, wherein in the shape measuring method according to the present invention, a light shielding plate having a slit-shaped opening is used as the light shielding means.

【0020】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記遮光手段に、ナイフエッジを用いることを特
徴としている。
Further, in the shape measuring method according to the present invention, a knife edge is used as the light shielding means.

【0021】また、この発明に係わる形状測定方法にお
いて、前記透明体を前記光学系に対して移動させること
により前記透明体の形状を連続的に測定することを特徴
としている。
Further, the shape measuring method according to the present invention is characterized in that the shape of the transparent body is continuously measured by moving the transparent body with respect to the optical system.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係わる形状測定装置の構成を示すブロック
図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a block diagram showing the composition of the shape measuring device concerning an embodiment.

【0024】図1において1は光源であるところのラン
プ、2は光源1からの光を縦長形状に成形するスリッ
ト、3はスリット2を透過した光を集光させる光学レン
ズ、4は測定すべき透明試料、5は投影光の正反射方向
に光軸を設定した結像用光学レンズ、6はレンズ5によ
って結像された像を撮影するテレビカメラ、7は試料4
を矢印B方向に移動するステージ、8はテレビカメラ6
からのテレビ信号をデジタル化するAD変換装置、9は
AD変換装置8が出力するデジタルデータから試料4の
形状を求める画像処理装置、10は画像処理装置9から
の測定結果を出力する表示装置、11は画像処理装置9
で処理された画像を目視する画像モニタである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a lamp as a light source, 2 denotes a slit for shaping light from the light source 1 into a vertically long shape, 3 denotes an optical lens for condensing light transmitted through the slit 2, and 4 denotes a measurement. A transparent sample, 5 is an imaging optical lens whose optical axis is set in the direction of regular reflection of projection light, 6 is a television camera for taking an image formed by the lens 5, and 7 is a sample 4.
Is moved in the direction of arrow B, and 8 is the TV camera 6
An AD converter for digitizing a television signal from a computer; 9, an image processing device for obtaining the shape of the sample 4 from digital data output from the AD converter 8; 11 is an image processing device 9
Is an image monitor for viewing the image processed in step (a).

【0025】図1においてスリット2を集光用のレンズ
3の焦点と共役な位置に配置し、スリット2の像を測定
対象4に投影する。このときの正反射像をテレビカメラ
6で撮像する。なお、レンズ3には、測定対象4の表面
と裏面の間隔に比べ、十分な深さの被写界深度をもつも
のを用いる。測定対象4が透明体であることから、反射
光は図2のように表面反射光12と裏面反射光13とに
別れる。照明光が角度αで入射した場合、正反射光(表
面反射光)は同じく角度αで反射するが、表面で屈折し
た光線は、屈折率nの透明体4の内部に進み、スネルの
法則にしたがって、 n・sinβ=sinα の関係が成り立つ角度βで屈折する。この光線は厚みd
の透明体4の裏面で反射し、再び表面で屈折し、裏面で
の反射光となる。このとき、表面で反射した光線と、裏
面で反射した光線とには図2のようにずれが生じる。そ
のずれ量xは、 x=2d・cosα・tanβ で表わされる。このときのテレビカメラ6の画像は図3
のようになる。表面からの反射光121と裏面からの反
射光131は、上記のずれ量xだけずれた位置にスリッ
ト光の像を生じさせる。このとき表面反射光と裏面反射
光が分離できるように、言い換えれば、表面反射光の像
121の幅と裏面反射光の像131の幅に比較してずれ
量xが十分大きくなるように、測定対象4の厚みdに対
して照明光の入射角を上記の式にしたがって設定する。
角度を大きくすればずれ量xは大きくなる。また、スリ
ット2の幅を十分小さくし、像121と131の幅が大
きくならないようにしておく。こうすることにより、透
明体の裏面測定において、表面からの反射光と裏面から
の反射光を分離して検出することができるので、コント
ラストの高い映像信号が得られる。また、表面反射の不
均一によらず裏面からの反射光のみを安定して捉えるこ
とが可能となる。
In FIG. 1, the slit 2 is arranged at a position conjugate with the focal point of the condensing lens 3, and the image of the slit 2 is projected on the measuring object 4. The regular reflection image at this time is captured by the television camera 6. Note that a lens having a sufficient depth of field as compared to the distance between the front surface and the back surface of the measurement target 4 is used as the lens 3. Since the measurement object 4 is a transparent body, the reflected light is divided into front surface reflected light 12 and back surface reflected light 13 as shown in FIG. When the illumination light is incident at an angle α, the specularly reflected light (surface reflected light) is also reflected at the angle α, but the light refracted at the surface proceeds inside the transparent body 4 having the refractive index n, and according to Snell's law. Therefore, the light is refracted at an angle β that satisfies the relationship of n · sin β = sin α. This ray has a thickness d
The light is reflected on the back surface of the transparent body 4 and refracted on the front surface again, and becomes reflected light on the back surface. At this time, the light ray reflected on the front surface and the light ray reflected on the back surface are shifted as shown in FIG. The shift amount x is represented by x = 2d · cosα · tanβ. The image of the television camera 6 at this time is shown in FIG.
become that way. The reflected light 121 from the front surface and the reflected light 131 from the back surface generate an image of slit light at a position shifted by the shift amount x. At this time, measurement is performed so that the front surface reflected light and the back surface reflected light can be separated, in other words, the shift amount x is sufficiently large compared to the width of the front surface reflected light image 121 and the width of the back surface reflected light image 131. The incident angle of the illumination light is set for the thickness d of the object 4 according to the above equation.
Increasing the angle increases the shift amount x. Also, the width of the slit 2 is made sufficiently small so that the width of the images 121 and 131 does not become large. By doing so, in the measurement of the back surface of the transparent body, the reflected light from the front surface and the reflected light from the back surface can be detected separately, so that a video signal with high contrast can be obtained. Further, it is possible to stably capture only the reflected light from the back surface irrespective of the unevenness of the surface reflection.

【0026】ここで測定対象4の裏面の連続している部
分が図1のように手前側にしかない場合、その根元部分
50の矢印B方向に沿った形状を測定する場合を考え
る。このとき裏面からの反射光を撮像すると、図3のよ
うに裏面からの反射光の像131が途中(根元部分50
の位置)で途切れる。このとき裏面の反射光の輝線Aに
そって輝度をグラフ表示すると図4のようになる。この
波形から所定の閾値で2値化しエッジ位置を求めること
により、裏面のエッジ位置(根元部分50の位置)が精
度よく測定できる。このエッジ位置測定をステージ7を
矢印B方向に移動させながら連続して行うことにより、
透明体裏面のエッジ(根元部分50)の形状を精度よく
測定できる。
Here, in the case where the continuous portion of the back surface of the measurement object 4 is only on the near side as shown in FIG. 1, consider the case of measuring the shape of the root portion 50 along the direction of arrow B. At this time, when the reflected light from the back surface is imaged, an image 131 of the reflected light from the back surface is formed in the middle (the root portion 50) as shown in FIG.
Position). At this time, the luminance is graphically displayed along the bright line A of the reflected light on the back surface, as shown in FIG. By binarizing the waveform with a predetermined threshold to determine the edge position, the edge position on the back surface (the position of the root portion 50) can be measured with high accuracy. By continuously performing this edge position measurement while moving the stage 7 in the direction of arrow B,
The shape of the edge (root portion 50) on the back surface of the transparent body can be accurately measured.

【0027】また同様に表面の形状を測定したい場合に
は、裏面の反射光ではなく、表面からの反射光に対し、
同様に表面反射光の像121のエッジ位置を求める処理
を行えばよい。この場合、例えば図1に示す測定対象4
の52で示すエッジの形状が測定できる。
Similarly, when it is desired to measure the shape of the front surface, not the reflected light from the back surface but the reflected light from the front surface
Similarly, a process of obtaining the edge position of the image 121 of the surface reflected light may be performed. In this case, for example, the measurement target 4 shown in FIG.
The shape of the edge indicated by 52 can be measured.

【0028】次に、測定対象4の形状とそのエッジ位置
の検出の仕方についてもう少し詳しく説明する。
Next, the method of detecting the shape of the object 4 and its edge position will be described in more detail.

【0029】図5(a)は測定対象4の側面図であり、
図5(b)は図5(a)を右側から見た正面図であり、
図5(c)は図5(a)を下側から見た下面図である。
図5において、エッジ位置50は、本来直線状である
が、成形による製造誤差により、図5(c)のように反
りを有している。この反りは実際上は極めて小さい量で
あるが、図5ではそれを強調して示している。本実施形
態では、このエッジ位置50の反りの形状を測定する。
FIG. 5A is a side view of the object 4 to be measured.
FIG. 5B is a front view of FIG. 5A viewed from the right side.
FIG. 5C is a bottom view of FIG. 5A viewed from below.
In FIG. 5, the edge position 50 is originally linear, but has a warp as shown in FIG. 5C due to a manufacturing error due to molding. Although this warp is extremely small in practice, it is emphasized in FIG. In the present embodiment, the shape of the warpage at the edge position 50 is measured.

【0030】図6のように測定したい部分にスリット光
が当たるように投影光を入射させる。このとき既に述べ
たように、測定対象4の表面と裏面で光が反射される。
斜めの入射光であることから、表面での反射位置と裏面
での反射位置がずれ、受光側のテレビカメラ6で測定対
象4を見た場合に、スリット光が反射されている部分
が、表面からの反射光と裏面からの反射光の2本の明る
いラインとして見える。そして測定対象4の裏面は、エ
ッジ位置50までしかないので、裏面からの反射光は途
中で途切れたラインとなる。これが、図1の11及び図
3のように映ることとなる。
As shown in FIG. 6, projection light is made incident so that the slit light impinges on the portion to be measured. At this time, as described above, light is reflected on the front surface and the back surface of the measurement target 4.
Since the light is obliquely incident, the reflection position on the front surface and the reflection position on the back surface deviate from each other. When the measurement target 4 is viewed by the TV camera 6 on the light receiving side, the portion where the slit light is reflected is located on the front surface. It is seen as two bright lines, the reflected light from the back and the reflected light from the back. Since the back surface of the measuring object 4 has only the edge position 50, the reflected light from the back surface becomes a line interrupted on the way. This is shown as 11 in FIG. 1 and FIG.

【0031】図3のスリットの画像において、スリット
像131が、裏面からの反射光を撮像したものである
が、スリット像131の終端部分の位置が測定対象4の
エッジ位置50を表わしている。まず、全画像の水平方
向の光の強度分布を見ると、図7のようにスリット像1
21,131のある2ヶ所の位置で光強度が大きくなる
データが得られる。この光強度が所定の閾値より大きい
か小さいかで2値化判定する。処理は、水平方向の1番
目の画素から512番目の画素に向かって1画素ずつ処
理を繰り返す。1番目の画素からスタートし、注目して
いる画素の左隣の画素の光強度が閾値より小さく、注目
している画素の光強度が閾値より大きいとき、スリット
像の左検出点としてメモリ上のテーブルに登録する。次
に、注目している画素の光強度が閾値より大きく、注目
している画素の右隣の画素の光強度が閾値より小さいと
き、スリット像の右検出点としてメモリ上のテーブルに
登録する。図3のようにスリット光の像が画面に2本あ
る場合は、メモリ上にこのスリット像の左検出点と右検
出点の組が2組できる。そして裏面からの反射光は右側
に存在することが本実施形態の装置の構成上予め分かっ
ているので、2組の左検出点と右検出点のうち、2つめ
の組を用い、左検出点と右検出点の中央の位置がスリッ
ト光の裏面での反射像の中心位置Aであると判定する。
In the slit image shown in FIG. 3, the slit image 131 is an image of the reflected light from the back surface, and the position of the end portion of the slit image 131 represents the edge position 50 of the measuring object 4. First, looking at the intensity distribution of light in the horizontal direction of all images, as shown in FIG.
Data at which the light intensity increases at two positions where there are 21, 131 are obtained. Binarization is determined based on whether this light intensity is larger or smaller than a predetermined threshold. The processing is repeated one pixel at a time from the first pixel in the horizontal direction to the 512th pixel. Starting from the first pixel, when the light intensity of the pixel on the left of the pixel of interest is smaller than the threshold value and the light intensity of the pixel of interest is larger than the threshold value, the left detection point of the slit image on the memory Register in the table. Next, when the light intensity of the pixel of interest is larger than the threshold value and the light intensity of the pixel on the right of the pixel of interest is smaller than the threshold value, it is registered in the memory table as the right detection point of the slit image. When there are two slit light images on the screen as shown in FIG. 3, two sets of left detection points and right detection points of this slit image can be formed on the memory. Since it is known in advance from the configuration of the apparatus of the present embodiment that the reflected light from the back surface exists on the right side, the second set of the two sets of the left detection point and the right detection point is used, and the left detection point is used. And the center position of the right detection point is determined to be the center position A of the reflected image on the back surface of the slit light.

【0032】次に、スリット像の中心位置Aに沿って、
画面の垂直方向に各画素の光強度の分布を調べると、図
4に示すようなデータが得られる。エッジ位置は、この
画素の光強度を所定の閾値で2値化して求める。垂直方
向に1番目の画素から480番目の画素に向かって処理
を繰り返し、画素の光強度が所定の閾値を越えた場合、
その画素の位置をエッジ位置とする。
Next, along the center position A of the slit image,
When the distribution of light intensity of each pixel is examined in the vertical direction of the screen, data as shown in FIG. 4 is obtained. The edge position is obtained by binarizing the light intensity of this pixel with a predetermined threshold. When the light intensity of the pixel exceeds a predetermined threshold value by repeating the processing from the first pixel to the 480th pixel in the vertical direction,
The position of the pixel is defined as an edge position.

【0033】このようにして1枚の画像につき1点のエ
ッジ位置が求められる。
In this way, one edge position is obtained for one image.

【0034】次に、上記のエッジ位置測定を図1に示す
ステージ7をステップ送りしながら測定対象4の全長に
わたってくり返し測定することにより、測定対象4の図
5に示す反り形状のデータをサンプリングすることが出
来る。
Next, the edge position measurement is repeated over the entire length of the object 4 while stepping the stage 7 shown in FIG. 1 to sample the warped shape data of the object 4 shown in FIG. I can do it.

【0035】なお、上記の説明では裏面のスリット光反
射像だけを画像処理するように説明したが、表面のスリ
ット光反射像に対しても同様のエッジ測定を行なうこと
により、表裏同時にエッジ形状を測定することが出来
る。
In the above description, the image processing is performed only on the reflection image of the slit light on the back surface. However, by performing the same edge measurement on the reflection image of the slit light on the front surface, the edge shape can be simultaneously formed on the front and back surfaces. Can be measured.

【0036】例えば、測定対象が図8のような形状の場
合、同図に示す範囲でスリット光を照射すれば、図9の
ような反射パターンが得られる。この画像から表面のエ
ッジと裏面のエッジを同時に測定することが出来る。
For example, when the object to be measured has a shape as shown in FIG. 8, if the slit light is irradiated within the range shown in FIG. 8, a reflection pattern as shown in FIG. 9 is obtained. From this image, the front edge and the rear edge can be measured simultaneously.

【0037】(第2の実施形態)図10は第2の実施形
態の形状測定装置の構成を示すブロック図であり、第1
の実施形態と同一機能部分には同一符号を付してある。
(Second Embodiment) FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a shape measuring apparatus according to a second embodiment.
The same reference numerals are given to the same functional portions as those of the embodiment.

【0038】図10において1は光源であるところのラ
ンプ、21は光源1の片側の光をカットしたパタンを投
影するナイフエッジ、3はパタン光を集光する光学レン
ズ、4は測定すべき透明試料、5は投影光の正反射方向
に光軸を設定した結像用レンズ、6は結像用レンズ5に
よって結像された像を撮影するテレビカメラ、7は試料
4を矢印C方向に移動するステージ、8はテレビカメラ
6からのテレビ信号をデジタル化するAD変換装置、9
はAD変換装置8が出力するデジタルデータから試料の
形状を求める画像処理装置、70は画像処理装置9から
の測定結果を出力する表示装置、11は画像処理装置9
で処理された画像を目視する画像モニタである。
In FIG. 10, 1 is a lamp as a light source, 21 is a knife edge for projecting a pattern obtained by cutting light on one side of the light source 1, 3 is an optical lens for condensing the pattern light, and 4 is a transparent to be measured. Sample 5, an imaging lens having an optical axis set in the regular reflection direction of the projection light, 6 a television camera for photographing an image formed by the imaging lens 5, 7 moving the sample 4 in the direction of arrow C An AD converter 8 for digitizing a television signal from the television camera 6;
Denotes an image processing device for obtaining the shape of a sample from digital data output from the AD converter 8; 70, a display device for outputting a measurement result from the image processing device 9;
Is an image monitor for viewing the image processed in step (a).

【0039】図10においてナイフエッジ21を集光用
のレンズ3の焦点と共役な位置に配置し、ナイフエッジ
像を測定対象4に投影する。このとき表面反射光と裏面
反射光は第1の実施形態で述べたようにずれて反射して
くる。ナイフエッジ21は表面反射光のうち、裏面反射
光に近い側に反射する光線をカットする側に設置する。
反射光を受光するテレビカメラ6は、裏面反射光のみが
結像用光学レンズ5に入射する位置に設定する。
In FIG. 10, the knife edge 21 is arranged at a position conjugate with the focal point of the focusing lens 3, and a knife edge image is projected on the measurement object 4. At this time, the front surface reflected light and the back surface reflected light are shifted and reflected as described in the first embodiment. The knife edge 21 is provided on the side that cuts light rays reflected on the side closer to the back surface reflected light out of the front surface reflected light.
The television camera 6 that receives the reflected light is set at a position where only the back surface reflected light is incident on the imaging optical lens 5.

【0040】このようにすれば、透明な測定対象4の表
面で反射した光線はテレビカメラ6に入射せず、裏面か
らの反射光のみが受光できる。その結果得られる画像は
図11のようになる。図10で透明体4の裏面のエッジ
部41は、図11ではエッジ像411として捉えること
ができる。この画像を所定の閾値で2値化し、エッジ像
の形状を求めることができる。
In this way, the light reflected on the front surface of the transparent measuring object 4 does not enter the television camera 6, and only the light reflected from the back surface can be received. The resulting image is as shown in FIG. In FIG. 10, the edge portion 41 on the back surface of the transparent body 4 can be regarded as an edge image 411 in FIG. This image can be binarized with a predetermined threshold to determine the shape of the edge image.

【0041】この場合も、表面からの反射光線による裏
面画像の劣化がないことから、精度よく裏面の形状を求
めることができる。
Also in this case, since the back surface image is not deteriorated by the reflected light from the front surface, the shape of the back surface can be obtained with high accuracy.

【0042】また同様に表面の形状を測定したい場合に
は、ナイフエッジの位置を光軸に対して反対側にして裏
面反射光をカットし、表面からの反射光を受光する位置
にテレビカメラを設置すればよい。このとき得られる画
像に対し、同様に形状を求める画像処理を行うことで、
裏面の影響に左右されずに精度よく表面の形状を測定す
ることができる。
Similarly, when it is desired to measure the shape of the front surface, the position of the knife edge is set on the opposite side to the optical axis to cut the reflected light from the back surface, and the television camera is placed at a position to receive the reflected light from the front surface. You only need to install it. By performing image processing for obtaining the shape on the image obtained at this time,
The shape of the front surface can be accurately measured without being affected by the influence of the back surface.

【0043】なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲
で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能で
ある。
The present invention can be applied to a modification or modification of the above embodiment without departing from the gist of the invention.

【0044】例えば、上記の実施形態では、テレビカメ
ラ6に用いる撮像素子の画素数を水平方向512画素、
垂直方向480画素としたが、これ以外の画素数の撮像
素子を用いてもよいことは言うまでもない。
For example, in the above embodiment, the number of pixels of the image sensor used for the television camera 6 is set to 512 pixels in the horizontal direction,
Although 480 pixels are set in the vertical direction, it goes without saying that an image sensor having a different number of pixels may be used.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状測定装置において、表面の反射と裏面の反射があっ
ても形状を精度よく計測することができ、測定対象の表
面と裏面を同時に計測することが出来る。
As described above, according to the present invention,
In the shape measuring device, the shape can be measured accurately even if there is reflection on the front surface and reflection on the back surface, and the front and back surfaces of the measurement object can be measured simultaneously.

【0046】また、表面での反射光と、裏面での反射光
の分離を容易にすることにより、裏面の形状測定精度を
向上させることができる。
Further, by facilitating the separation of the reflected light on the front surface and the reflected light on the back surface, the accuracy of measuring the shape of the back surface can be improved.

【0047】[0047]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態の形状測定装置の構成を示す図
である。。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a shape measuring apparatus according to a first embodiment. .

【図2】照明光が透明体の表面と裏面で反射される様子
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which illumination light is reflected by a front surface and a back surface of a transparent body.

【図3】スリット光の表面反射像と裏面反射像を示した
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a front surface reflection image and a back surface reflection image of slit light.

【図4】輝度の分布からエッジ位置を求める方法を説明
するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of obtaining an edge position from a luminance distribution.

【図5】測定対象の形状を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a shape of a measurement target.

【図6】測定対象へのスリット光の投影状態を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a projection state of slit light on a measurement target.

【図7】表面反射光の像と裏面反射光の像の輝度分布を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a luminance distribution of an image of front surface reflected light and an image of back surface reflected light.

【図8】他の例の測定対象の形状を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a shape of a measurement target of another example.

【図9】図8に示す測定対象にスリット光を照射したと
きの反射像を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a reflection image when the measurement object shown in FIG. 8 is irradiated with slit light.

【図10】第2の実施形態の形状測定装置の構成を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a shape measuring apparatus according to a second embodiment.

【図11】第2の実施形態の装置で得られる画像の説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an image obtained by the device of the second embodiment.

【図12】従来の装置の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ランプ 2 スリット 3 光学レンズ 4 測定対象 5 結像レンズ 6 テレビカメラ 7 ステージ 8 A/D変換装置 9 画像処理装置 10 表示装置 11 画像モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Slit 3 Optical lens 4 Measurement object 5 Imaging lens 6 TV camera 7 Stage 8 A / D conversion device 9 Image processing device 10 Display device 11 Image monitor

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明体の形状を測定するための形状測定
装置であって、 前記透明体に光を照射するための光源と、 該光源からの光を所定のパターン形状に成形するための
遮光手段と、 該遮光手段を通過した光を集光するための光学系と、 該光学系を透過して前記透明体の表面で反射した光と前
記透明体の裏面で反射した光の少なくとも一方を撮像す
るテレビカメラと、 該テレビカメラで得られた画像を画像処理する画像処理
手段とを具備することを特徴とする形状測定装置。
1. A shape measuring device for measuring a shape of a transparent body, comprising: a light source for irradiating the transparent body with light; and a light shielding for shaping light from the light source into a predetermined pattern shape. Means, an optical system for condensing light passing through the light shielding means, and at least one of light transmitted through the optical system and reflected on the front surface of the transparent body and light reflected on the back surface of the transparent body. A shape measuring device comprising: a television camera for capturing an image; and image processing means for performing image processing on an image obtained by the television camera.
【請求項2】 前記遮光手段を通過した光が前記透明体
の表面に対して所定の角度をもって入射するように、前
記光源の位置と前記遮光手段の位置が設定されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
2. The position of the light source and the position of the light-shielding means are set such that light passing through the light-shielding means enters the surface of the transparent body at a predetermined angle. The shape measuring device according to claim 1.
【請求項3】 前記遮光手段は、前記光学系の焦点と共
役な位置に配置されていることを特徴とする請求項1に
記載の形状測定装置。
3. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding unit is disposed at a position conjugate with a focal point of the optical system.
【請求項4】 前記透明体は、前記光学系の焦点位置近
傍に前記表面と前記裏面とが位置するように配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
4. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the transparent body is arranged so that the front surface and the back surface are located near a focal position of the optical system.
【請求項5】 前記光学系の被写界深度は、前記透明体
の表面と裏面の間隔よりも深く設定されていることを特
徴とする請求項4に記載の形状測定装置。
5. The shape measuring apparatus according to claim 4, wherein a depth of field of the optical system is set to be deeper than a distance between a front surface and a back surface of the transparent body.
【請求項6】 前記遮光手段は、スリット状の開口を有
する遮光板であることを特徴とする請求項1に記載の形
状測定装置。
6. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding means is a light shielding plate having a slit-shaped opening.
【請求項7】 前記遮光手段は、ナイフエッジであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
7. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding means is a knife edge.
【請求項8】 前記透明体を前記光学系に対して移動さ
せる移動手段を更に具備することを特徴とする請求項1
に記載の形状測定装置。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising moving means for moving said transparent body with respect to said optical system.
3. The shape measuring device according to 1.
【請求項9】 透明体の形状を測定するための形状測定
方法であって、 光源から照射された光を遮光手段により所定のパターン
形状に成形し、該成形された光を光学系により集光させ
て前記透明体に照射し、前記透明体の表面で反射された
光と前記透明体の裏面で反射された光のうちの少なくと
も一方をテレビカメラで撮像し、該テレビカメラで得ら
れた画像を画像処理することにより前記透明体の形状を
測定することを特徴とする形状測定方法。
9. A shape measuring method for measuring a shape of a transparent body, wherein light emitted from a light source is shaped into a predetermined pattern shape by a light shielding means, and the shaped light is condensed by an optical system. Irradiating the transparent body, and capturing at least one of the light reflected on the front surface of the transparent body and the light reflected on the back surface of the transparent body with a television camera, an image obtained by the television camera And measuring the shape of the transparent body by image processing.
【請求項10】 前記遮光手段を通過した光が前記透明
体の表面に対して所定の角度をもって入射するように、
前記光源の位置と前記遮光手段の位置を設定することを
特徴とする請求項9に記載の形状測定方法。
10. A method in which light passing through the light blocking means is incident on the surface of the transparent body at a predetermined angle.
10. The shape measuring method according to claim 9, wherein a position of the light source and a position of the light shielding unit are set.
【請求項11】 前記遮光手段を前記光学系の焦点と共
役な位置に配置することを特徴とする請求項9に記載の
形状測定方法。
11. The shape measuring method according to claim 9, wherein said light shielding means is arranged at a position conjugate with a focal point of said optical system.
【請求項12】 前記透明体を、前記光学系の焦点位置
近傍に前記表面と前記裏面とが位置するように配置する
ことを特徴とする請求項9に記載の形状測定方法。
12. The shape measuring method according to claim 9, wherein the transparent body is arranged so that the front surface and the back surface are located near a focal position of the optical system.
【請求項13】 前記光学系の被写界深度を、前記透明
体の表面と裏面の間隔よりも深く設定することを特徴と
する請求項12に記載の形状測定方法。
13. The shape measuring method according to claim 12, wherein the depth of field of the optical system is set to be larger than the distance between the front surface and the back surface of the transparent body.
【請求項14】 前記遮光手段に、スリット状の開口を
有する遮光板を用いることを特徴とする請求項9に記載
の形状測定方法。
14. The shape measuring method according to claim 9, wherein a light shielding plate having a slit-shaped opening is used as the light shielding means.
【請求項15】 前記遮光手段に、ナイフエッジを用い
ることを特徴とする請求項9に記載の形状測定方法。
15. The shape measuring method according to claim 9, wherein a knife edge is used as the light shielding means.
【請求項16】 前記透明体を前記光学系に対して移動
させることにより前記透明体の形状を連続的に測定する
ことを特徴とする請求項9に記載の形状測定方法。
16. The shape measuring method according to claim 9, wherein the shape of the transparent body is continuously measured by moving the transparent body with respect to the optical system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128098A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 Asahi Glass Co Ltd Shape measuring device of transparent planar body, and manufacturing method of plate glass
JP2009168507A (en) * 2008-01-11 2009-07-30 Nsk Ltd Method and apparatus for detecting edge position of transparent substrate
JP2013501244A (en) * 2010-11-25 2013-01-10 セミシスコ・カンパニー・リミテッド Non-uniformity measurement system and method for glass substrate
US9086384B2 (en) 2010-06-15 2015-07-21 Asahi Glass Company, Limited Shape measuring device, shape measuring method, and glass plate manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128098A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 Asahi Glass Co Ltd Shape measuring device of transparent planar body, and manufacturing method of plate glass
JP2009168507A (en) * 2008-01-11 2009-07-30 Nsk Ltd Method and apparatus for detecting edge position of transparent substrate
US9086384B2 (en) 2010-06-15 2015-07-21 Asahi Glass Company, Limited Shape measuring device, shape measuring method, and glass plate manufacturing method
JP5920216B2 (en) * 2010-06-15 2016-05-18 旭硝子株式会社 Shape measuring device, shape measuring method, and glass plate manufacturing method
JP2013501244A (en) * 2010-11-25 2013-01-10 セミシスコ・カンパニー・リミテッド Non-uniformity measurement system and method for glass substrate

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