JPH1062139A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
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- JPH1062139A JPH1062139A JP24260996A JP24260996A JPH1062139A JP H1062139 A JPH1062139 A JP H1062139A JP 24260996 A JP24260996 A JP 24260996A JP 24260996 A JP24260996 A JP 24260996A JP H1062139 A JPH1062139 A JP H1062139A
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- Japan
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- interference
- shape measuring
- measured
- measuring apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動的に微細な立体形状を高速かつ再現性良
く測定する。 【構成】 ハロゲンランプ１７からの光はビームスプリ
ッタ１４で分割され、一方は第１の対物レンズ１３を通
って被測定物Ｋに照射され、他方は第２の対物レンズ１
５を通って参照ミラー１６に照射され、それぞれで反射
してきた光はビームスプリッタ１４で再び重ね合わされ
て干渉像光が発生し、第１の対物レンズ１３の焦点位置
にあるＣＣＤカメラ１８の受光面に干渉像が結像する。
制御用コンピュータ２０は精密ステージ１１を制御して
被測定物Ｋの位置を変化させ、画像処理手段１９はこの
ときの干渉画像を複数入力して解析し、被測定物Ｋの立
体形状を算出する。
く測定する。 【構成】 ハロゲンランプ１７からの光はビームスプリ
ッタ１４で分割され、一方は第１の対物レンズ１３を通
って被測定物Ｋに照射され、他方は第２の対物レンズ１
５を通って参照ミラー１６に照射され、それぞれで反射
してきた光はビームスプリッタ１４で再び重ね合わされ
て干渉像光が発生し、第１の対物レンズ１３の焦点位置
にあるＣＣＤカメラ１８の受光面に干渉像が結像する。
制御用コンピュータ２０は精密ステージ１１を制御して
被測定物Ｋの位置を変化させ、画像処理手段１９はこの
ときの干渉画像を複数入力して解析し、被測定物Ｋの立
体形状を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複雑で微細な立体
形状の測定や検査を行うための形状測定装置に関するも
のである。
形状の測定や検査を行うための形状測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、複雑で微細な例えばプリンタヘッ
ドなどの立体形状を測定する装置としては、三角測量式
の変位センサを使って各点での高さを測定して形状を求
めるものや、同原理を二次元に拡張した光切断法により
形状測定するものがある。
ドなどの立体形状を測定する装置としては、三角測量式
の変位センサを使って各点での高さを測定して形状を求
めるものや、同原理を二次元に拡張した光切断法により
形状測定するものがある。
【０００３】図１２は三角測量式変位センサを使用した
形状測定装置の構成図を示し、三次元方向に移動可能な
手動ステージ１上には、被測定物Ｋを載せる精密ステー
ジ２が載置されており、被測定物Ｋの上方には変位計３
が配置されている。変位計３の出力は制御用コンピュー
タ４に接続され、制御用コンピュータ４の出力は精密ス
テージ２に接続されている。
形状測定装置の構成図を示し、三次元方向に移動可能な
手動ステージ１上には、被測定物Ｋを載せる精密ステー
ジ２が載置されており、被測定物Ｋの上方には変位計３
が配置されている。変位計３の出力は制御用コンピュー
タ４に接続され、制御用コンピュータ４の出力は精密ス
テージ２に接続されている。
【０００４】変位計３は被測定物Ｋに対して光束を照射
し、被測定物Ｋからの反射光を検出する。制御用コンピ
ュータ４は精密ステージ２を移動し、各位置において検
出した信号を演算して、被測定物Ｋの表面の立体形状を
測定する。
し、被測定物Ｋからの反射光を検出する。制御用コンピ
ュータ４は精密ステージ２を移動し、各位置において検
出した信号を演算して、被測定物Ｋの表面の立体形状を
測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、原理的に斜めに入射する光路が必要と
なるので、穴の底のような狭い場所ではプローブ光が届
かず測定が不可能であり、また測定したい点の近くに背
の高い部品があると、光が遮ぎられて測定ができないと
いう欠点がある。
来例においては、原理的に斜めに入射する光路が必要と
なるので、穴の底のような狭い場所ではプローブ光が届
かず測定が不可能であり、また測定したい点の近くに背
の高い部品があると、光が遮ぎられて測定ができないと
いう欠点がある。
【０００６】本発明の第１の目的は、上述の問題点を解
消し、自動的に微細な立体形状を高速かつ再現性良く測
定し得る形状測定装置を提供することにある。
消し、自動的に微細な立体形状を高速かつ再現性良く測
定し得る形状測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る形状測定装置は、白色光光源と、２光束
干渉光学系と、干渉像を撮像する撮像手段と、前記２光
束干渉光学系及び被測定物間距離を相対的に変化させる
移動手段と、干渉縞を検出する画像信号処理手段と、該
画像信号処理手段で得られた干渉縞によって前記被測定
物の形状測定を行う手段とを備えたことを特徴とする。
の本発明に係る形状測定装置は、白色光光源と、２光束
干渉光学系と、干渉像を撮像する撮像手段と、前記２光
束干渉光学系及び被測定物間距離を相対的に変化させる
移動手段と、干渉縞を検出する画像信号処理手段と、該
画像信号処理手段で得られた干渉縞によって前記被測定
物の形状測定を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１１に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の
構成図を示し、三次元方向に移動可能な手動ステージ１
０上には、被測定物Ｋを載せる上下動可能な精密ステー
ジ１１が載置されており、被測定物Ｋの上方には干渉顕
微鏡１２が配置されている。干渉顕微鏡１２内には、被
測定物Ｋに対向する位置に第１の対物レンズ１３が配置
され、その後方にビームスプリッタ１４が配置されてい
る。
施例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の
構成図を示し、三次元方向に移動可能な手動ステージ１
０上には、被測定物Ｋを載せる上下動可能な精密ステー
ジ１１が載置されており、被測定物Ｋの上方には干渉顕
微鏡１２が配置されている。干渉顕微鏡１２内には、被
測定物Ｋに対向する位置に第１の対物レンズ１３が配置
され、その後方にビームスプリッタ１４が配置されてい
る。
【０００９】ビームスプリッタ１４の反射方向には第２
の対物レンズ１５、参照ミラー１６が配列されている。
また、ビームスプリッタ１４に関して第２の対物レンズ
１５の反対側に白色光光源であるハロゲンランプ１７が
設けられ、第１の対物レンズ１３の焦点位置にはＣＣＤ
カメラ１８が固定されている。そして、ＣＣＤカメラ１
８の出力は画像処理手段１９を介して制御用コンピュー
タ２０に接続され、制御用コンピュータ２０の出力は精
密ステージ１１に接続されている。
の対物レンズ１５、参照ミラー１６が配列されている。
また、ビームスプリッタ１４に関して第２の対物レンズ
１５の反対側に白色光光源であるハロゲンランプ１７が
設けられ、第１の対物レンズ１３の焦点位置にはＣＣＤ
カメラ１８が固定されている。そして、ＣＣＤカメラ１
８の出力は画像処理手段１９を介して制御用コンピュー
タ２０に接続され、制御用コンピュータ２０の出力は精
密ステージ１１に接続されている。
【００１０】ハロゲンランプ１７からの光はビームスプ
リッタ１４で分割され、一方は第１の対物レンズ１３を
通って被測定物Ｋに照射され、他方は第２の対物レンズ
１５を通って参照ミラー１６に照射され、それぞれで反
射してきた光はビームスプリッタ１４で再び重ね合わさ
れて干渉像光が発生し、第１の対物レンズ１３の焦点位
置にあるＣＣＤカメラ１８の受光面に干渉像が結像す
る。
リッタ１４で分割され、一方は第１の対物レンズ１３を
通って被測定物Ｋに照射され、他方は第２の対物レンズ
１５を通って参照ミラー１６に照射され、それぞれで反
射してきた光はビームスプリッタ１４で再び重ね合わさ
れて干渉像光が発生し、第１の対物レンズ１３の焦点位
置にあるＣＣＤカメラ１８の受光面に干渉像が結像す
る。
【００１１】制御用コンピュータ２０は精密ステージ１
１を制御して被測定物Ｋの位置を変化させ、画像処理手
段１９はこのときの干渉画像を複数入力して解析し、被
測定物Ｋの立体形状を算出する。そして、測定結果は制
御用コンピュータ２０から形状データや寸法データとし
て出力される。
１を制御して被測定物Ｋの位置を変化させ、画像処理手
段１９はこのときの干渉画像を複数入力して解析し、被
測定物Ｋの立体形状を算出する。そして、測定結果は制
御用コンピュータ２０から形状データや寸法データとし
て出力される。
【００１２】ハロゲンランプ１７が発する光の波長は、
可視光領域に広く分布しており位相もランダムである。
そして、可干渉距離は約２μｍなので、本実施例の２光
束干渉顕微鏡で干渉縞が生ずる範囲はレンジで約２μｍ
である。
可視光領域に広く分布しており位相もランダムである。
そして、可干渉距離は約２μｍなので、本実施例の２光
束干渉顕微鏡で干渉縞が生ずる範囲はレンジで約２μｍ
である。
【００１３】また、被測定物Ｋがガラスや透明樹脂であ
る場合や表面に付着物がある場合などは、被測定物Ｋの
反射率は低くなるので、単にハロゲンランプ１７の光量
を上げても、得られる干渉像の映像信号レベルのオフセ
ットが上がるだけで、干渉縞のコントラストの向上には
寄与しない。従って、参照ミラー１６の反射率を変化さ
せて、被測定物Ｋの反射率に合わせて光量調整を行っ
て、干渉縞のコントラストを上げるようにする。
る場合や表面に付着物がある場合などは、被測定物Ｋの
反射率は低くなるので、単にハロゲンランプ１７の光量
を上げても、得られる干渉像の映像信号レベルのオフセ
ットが上がるだけで、干渉縞のコントラストの向上には
寄与しない。従って、参照ミラー１６の反射率を変化さ
せて、被測定物Ｋの反射率に合わせて光量調整を行っ
て、干渉縞のコントラストを上げるようにする。
【００１４】精密ステージ１１はハロゲンランプ１７の
中心波長λの１／４０〜１／４の分解能で移送すること
ができるものを使用する。なお、ハロゲンランプ１７の
波長は幅があるので、ここではその中心の例えば約５５
５ｎｍをハロゲンランプ１７の中心波長とする。
中心波長λの１／４０〜１／４の分解能で移送すること
ができるものを使用する。なお、ハロゲンランプ１７の
波長は幅があるので、ここではその中心の例えば約５５
５ｎｍをハロゲンランプ１７の中心波長とする。
【００１５】干渉縞は被測定物Ｋまでの距離が（λ／
２）変化すると位相が３６０度変化する。従って、ナイ
キストの原理から少なくとも１８０度より細かくサンプ
リングを行う必要があるので、精密ステージ１１の分解
能は（λ／４）よりも細かくなければならない。
２）変化すると位相が３６０度変化する。従って、ナイ
キストの原理から少なくとも１８０度より細かくサンプ
リングを行う必要があるので、精密ステージ１１の分解
能は（λ／４）よりも細かくなければならない。
【００１６】また、λ／４０のステップで精密ステージ
１１を送ると、干渉縞の位相はπ／１０のステップで変
化し、このステップで離散的に測定する場合は、信号ピ
ークは理論的には約１％の誤差の範囲内で検出できる。
検出にはＣＣＤカメラ１８のノイズ分などの誤差要因も
あるので、これ以上細かくサンプリングしても測定に長
時間を要するだけで、実際の測定精度の向上には寄与す
ることはない。
１１を送ると、干渉縞の位相はπ／１０のステップで変
化し、このステップで離散的に測定する場合は、信号ピ
ークは理論的には約１％の誤差の範囲内で検出できる。
検出にはＣＣＤカメラ１８のノイズ分などの誤差要因も
あるので、これ以上細かくサンプリングしても測定に長
時間を要するだけで、実際の測定精度の向上には寄与す
ることはない。
【００１７】干渉像を撮影するＣＣＤカメラ１８は、フ
レーム蓄積形のものを使えば、１／３０秒毎に１画面を
撮影できるので、１／３０秒毎に精密ステージ１１を動
かすようにする。また、フィールド蓄積形のものを使え
ば、１／６０秒毎に１画面が得られるので、測定時間は
その半分で済む。
レーム蓄積形のものを使えば、１／３０秒毎に１画面を
撮影できるので、１／３０秒毎に精密ステージ１１を動
かすようにする。また、フィールド蓄積形のものを使え
ば、１／６０秒毎に１画面が得られるので、測定時間は
その半分で済む。
【００１８】図２は被測定物Ｋを干渉顕微鏡で見たとき
の干渉像を示し、参照ミラー１６と光学距離が一致する
高さ方向でのみ干渉縞が現れており、縞の見える高さ範
囲は約２μｍの範囲である。従って、この画像の中でＡ
−Ａ線上のＸ＝１からＸ＝５１２までの５１２画素に対
して信号処理を行う。
の干渉像を示し、参照ミラー１６と光学距離が一致する
高さ方向でのみ干渉縞が現れており、縞の見える高さ範
囲は約２μｍの範囲である。従って、この画像の中でＡ
−Ａ線上のＸ＝１からＸ＝５１２までの５１２画素に対
して信号処理を行う。
【００１９】図３は精密ステージ１１を０．１μｍステ
ップで１０μｍの高さまで送ったときの、或るＸ番目の
画素の信号強度の変化を表しており、高さＺの位置で干
渉縞が現れている。従って、この画素Ｘに対しては被測
定物Ｋの表面の高さがＺであることが分かり、これを各
画素Ｘについて自動的に求めれば、図４に示すように被
測定物Ｋの形状を一度に求めることができる。
ップで１０μｍの高さまで送ったときの、或るＸ番目の
画素の信号強度の変化を表しており、高さＺの位置で干
渉縞が現れている。従って、この画素Ｘに対しては被測
定物Ｋの表面の高さがＺであることが分かり、これを各
画素Ｘについて自動的に求めれば、図４に示すように被
測定物Ｋの形状を一度に求めることができる。
【００２０】図５は測定のフローチャート図を示し、先
ずステップS1で精密ステージ１１を初期位置にセットす
る。次に、ステップS2で精密ステージ１１を等間隔でス
テップ送りしながら、各ステップ毎にその時の干渉像を
取り込み、１ライン分の画素Ｘのデータを画像処理手段
１９内のメモリに蓄える。これは簡単な処理なので、ソ
フトウエア処理でも１／３０秒又は１／６０秒毎に高速
でメモリに蓄えることができる。
ずステップS1で精密ステージ１１を初期位置にセットす
る。次に、ステップS2で精密ステージ１１を等間隔でス
テップ送りしながら、各ステップ毎にその時の干渉像を
取り込み、１ライン分の画素Ｘのデータを画像処理手段
１９内のメモリに蓄える。これは簡単な処理なので、ソ
フトウエア処理でも１／３０秒又は１／６０秒毎に高速
でメモリに蓄えることができる。
【００２１】次に、ステップS3で蓄えておいた画素Ｘの
データを解析して形状を算出する。これは複雑な処理を
含むのでステップS2には含めず、データを全て取り込ん
だ後に演算を行う。そして、ステップS4で精密ステージ
１１を所定の位置に戻す。最後に、ステップS5で測定結
果の形状データをモニタ上にグラフで出力し、必要に応
じて紙にプリントアウトする。
データを解析して形状を算出する。これは複雑な処理を
含むのでステップS2には含めず、データを全て取り込ん
だ後に演算を行う。そして、ステップS4で精密ステージ
１１を所定の位置に戻す。最後に、ステップS5で測定結
果の形状データをモニタ上にグラフで出力し、必要に応
じて紙にプリントアウトする。
【００２２】図６は連続画像取込のフローチャート図を
示し、先ず、ステップS11 で繰返計数値Ｙを初期値１に
設定する。次に、ステップS12 で１画面のデータを画像
メモリに取り込む。そして、ステップS13 で画像処理手
段１９は画像メモリから内部のバッファメモリへ所定の
１ライン分の画素データを転送する。
示し、先ず、ステップS11 で繰返計数値Ｙを初期値１に
設定する。次に、ステップS12 で１画面のデータを画像
メモリに取り込む。そして、ステップS13 で画像処理手
段１９は画像メモリから内部のバッファメモリへ所定の
１ライン分の画素データを転送する。
【００２３】次に、ステップS14 で精密ステージ１１を
ステップ送りし、被測定物Ｋと干渉顕微鏡１２との距離
を変える。そして、ステップS15 で繰返計数値Ｙを１増
加する。次にステップS16 で所定の回数取り込めていな
い場合は、Ａに戻ってステップS12 からステップS15 を
繰り返し、終了の場合は画像取込位置に戻る。
ステップ送りし、被測定物Ｋと干渉顕微鏡１２との距離
を変える。そして、ステップS15 で繰返計数値Ｙを１増
加する。次にステップS16 で所定の回数取り込めていな
い場合は、Ａに戻ってステップS12 からステップS15 を
繰り返し、終了の場合は画像取込位置に戻る。
【００２４】図７は形状算出のフローチャート図を示
し、ここでステップS22 からステップS29 までは、画像
処理手段１９内部のバッファメモリに蓄えられたデータ
に対して、各画素Ｘ毎にその処理を繰り返す。先ず、ス
テップS21 で繰返計数値Ｙを１に初期設定する。そし
て、次にステップS22 で画素Ｘに対しＺ方向にデータを
加算し、加算した個数で割ることにより信号の平均値を
算出する。
し、ここでステップS22 からステップS29 までは、画像
処理手段１９内部のバッファメモリに蓄えられたデータ
に対して、各画素Ｘ毎にその処理を繰り返す。先ず、ス
テップS21 で繰返計数値Ｙを１に初期設定する。そし
て、次にステップS22 で画素Ｘに対しＺ方向にデータを
加算し、加算した個数で割ることにより信号の平均値を
算出する。
【００２５】続いて、図８(a) の元データD1に示すよう
に、画素Ｘに対して干渉縞の他にも緩やかなうねりがあ
り、この緩やかなレベル変動はピントのぼけによる周辺
光の回り込みによって生ずるので、干渉縞の信号を取り
出すためにはこの影響を避ける必要がある。従って、ス
テップS23 で先ず所定の点数例えば７点とか１１点とか
の移動平均をとれば、これによって緩やかな強度変化が
残り、平滑化データD2のように干渉縞の波形は平滑化さ
れて消える。ここで、この移動平均をとった値を元デー
タD1から差し引くと、緩やかな低周波成分は消えて、図
８(b) のうねり除去データD3のように干渉縞の波形を残
すことができる。
に、画素Ｘに対して干渉縞の他にも緩やかなうねりがあ
り、この緩やかなレベル変動はピントのぼけによる周辺
光の回り込みによって生ずるので、干渉縞の信号を取り
出すためにはこの影響を避ける必要がある。従って、ス
テップS23 で先ず所定の点数例えば７点とか１１点とか
の移動平均をとれば、これによって緩やかな強度変化が
残り、平滑化データD2のように干渉縞の波形は平滑化さ
れて消える。ここで、この移動平均をとった値を元デー
タD1から差し引くと、緩やかな低周波成分は消えて、図
８(b) のうねり除去データD3のように干渉縞の波形を残
すことができる。
【００２６】次に、ステップS24 でうねりが除去された
データD3に対して、ピーク値及びピークのＺ方向位置を
求め、それぞれ配列データとして蓄える。そして、ステ
ップS25 で求めたピーク値とS22 で求めた平均値の比を
計算し、それが所定の値より大きければステップS26 で
有効・無効フラグを有効にセットし、大きくなければス
テップS27 で有効・無効フラグを無効にセットする。つ
まり、本原理による測定方式は、測定範囲内に被測定物
Ｋの反射面がなく干渉縞が生じなかったときや、反射率
が低くて十分なコントラストの干渉縞が得られなかった
ときには、正しい測定結果とならないので、信頼でき得
る測定結果であるかどうかをピークの信号レベルから判
定している。
データD3に対して、ピーク値及びピークのＺ方向位置を
求め、それぞれ配列データとして蓄える。そして、ステ
ップS25 で求めたピーク値とS22 で求めた平均値の比を
計算し、それが所定の値より大きければステップS26 で
有効・無効フラグを有効にセットし、大きくなければス
テップS27 で有効・無効フラグを無効にセットする。つ
まり、本原理による測定方式は、測定範囲内に被測定物
Ｋの反射面がなく干渉縞が生じなかったときや、反射率
が低くて十分なコントラストの干渉縞が得られなかった
ときには、正しい測定結果とならないので、信頼でき得
る測定結果であるかどうかをピークの信号レベルから判
定している。
【００２７】次に、ステップS28 で繰返計数値Ｙを１増
加する。そして、ステップS29 で計数値Ｙが所定画素数
を越えているか判断し、越えていれば必要な画素Ｘに対
し全ての演算が終了しているので、呼び出された位置に
戻る。所定画素数を越えていないときは、まだ演算すべ
きデータが残っているので、Ｂに戻りステップS22 から
ステップS28 を反復する。
加する。そして、ステップS29 で計数値Ｙが所定画素数
を越えているか判断し、越えていれば必要な画素Ｘに対
し全ての演算が終了しているので、呼び出された位置に
戻る。所定画素数を越えていないときは、まだ演算すべ
きデータが残っているので、Ｂに戻りステップS22 から
ステップS28 を反復する。
【００２８】以上のようなデータ処理を行うことによ
り、図９に示すように所定の画素ＸのそれぞれのＺ方向
の高さを測定することができる。ここでは有効な測定値
を大丸、無効な測定値を小丸で表しており、この多点の
Ｚ方向の高さの測定値は１回の測定で求めることができ
る。
り、図９に示すように所定の画素ＸのそれぞれのＺ方向
の高さを測定することができる。ここでは有効な測定値
を大丸、無効な測定値を小丸で表しており、この多点の
Ｚ方向の高さの測定値は１回の測定で求めることができ
る。
【００２９】また、この装置を使用して例えばプリンタ
ヘッドの製造過程で被測定物Ｋの高さ方向を測定し、基
準値と比較して所定の範囲内に入っている製品を良品、
外れている製品を不良品として検査することにより、従
来例のように光が蹴られて抜取り検査しかできなかった
ものを、全数製品の形状測定を行うことが可能となり、
品質保証を向上させることができる。
ヘッドの製造過程で被測定物Ｋの高さ方向を測定し、基
準値と比較して所定の範囲内に入っている製品を良品、
外れている製品を不良品として検査することにより、従
来例のように光が蹴られて抜取り検査しかできなかった
ものを、全数製品の形状測定を行うことが可能となり、
品質保証を向上させることができる。
【００３０】図１０は第２の実施例の構成図を示し、図
１と同じ符号は同じ部材を表している。干渉顕微鏡２１
において、被測定物Ｋに対向する位置に第１のビームス
プリッタ２２が配置され、第１のビームスプリッタ２２
の反射方向には、ＮＤフィルタ２３、参照ミラー２４が
配列されており、第１のビームスプリッタ２２の透過方
向には、対物レンズ２５、第２のビームスプリッタ２６
が配列されている。そして、第２のビームスプリッタ２
６の入射方向位置にハロゲンランプ１７が配置され、対
物レンズ２５の焦点位置にＣＣＤカメラ１８が設けられ
ている。
１と同じ符号は同じ部材を表している。干渉顕微鏡２１
において、被測定物Ｋに対向する位置に第１のビームス
プリッタ２２が配置され、第１のビームスプリッタ２２
の反射方向には、ＮＤフィルタ２３、参照ミラー２４が
配列されており、第１のビームスプリッタ２２の透過方
向には、対物レンズ２５、第２のビームスプリッタ２６
が配列されている。そして、第２のビームスプリッタ２
６の入射方向位置にハロゲンランプ１７が配置され、対
物レンズ２５の焦点位置にＣＣＤカメラ１８が設けられ
ている。
【００３１】ＣＣＤカメラ１８の出力は、ＡＤ変換器２
７、フィルタ処理プロセッサ２８、ピーク検出プロセッ
サ２９に順次に接続され、ピーク検出プロセッサ２９の
出力は、計数器３０、ピーク値メモリ３１、ピーク位置
メモリ３２にそれぞれ接続され、ピーク値メモリ３１と
ピーク位置メモリ３２の出力は制御用コンピュータ３３
に接続され、制御用コンピュータ３３の出力は精密ステ
ージ１１に接続されている。
７、フィルタ処理プロセッサ２８、ピーク検出プロセッ
サ２９に順次に接続され、ピーク検出プロセッサ２９の
出力は、計数器３０、ピーク値メモリ３１、ピーク位置
メモリ３２にそれぞれ接続され、ピーク値メモリ３１と
ピーク位置メモリ３２の出力は制御用コンピュータ３３
に接続され、制御用コンピュータ３３の出力は精密ステ
ージ１１に接続されている。
【００３２】ＣＣＤカメラ１８のアナログ画像信号は、
ＡＤ変換器２７においてデジタル信号に変換されて、フ
ィルタ処理プロセッサ２８に入力され、所定の周波数帯
域の信号が通過する。データサンプリング期間中は、ピ
ーク検出プロセッサ２９において、順次に入力される画
像データの所定領域の画素Ｘに対し、ピーク値をピーク
値メモリ３１に記録し、その時の画像データの通し番号
を数えている計数器３０の値をピーク位置メモリ３２に
記録する。制御用コンピュータ３３はデータサンプリン
グが終わった後に、ピーク値メモリ３１とピーク位置メ
モリ３２とを読み出し、第１の実施例と同様に各画素Ｘ
毎にＺ方向の高さを求める。
ＡＤ変換器２７においてデジタル信号に変換されて、フ
ィルタ処理プロセッサ２８に入力され、所定の周波数帯
域の信号が通過する。データサンプリング期間中は、ピ
ーク検出プロセッサ２９において、順次に入力される画
像データの所定領域の画素Ｘに対し、ピーク値をピーク
値メモリ３１に記録し、その時の画像データの通し番号
を数えている計数器３０の値をピーク位置メモリ３２に
記録する。制御用コンピュータ３３はデータサンプリン
グが終わった後に、ピーク値メモリ３１とピーク位置メ
モリ３２とを読み出し、第１の実施例と同様に各画素Ｘ
毎にＺ方向の高さを求める。
【００３３】第１の実施例では、高さを求める対象を全
画面領域とするために、大きなバッファメモリが必要と
なり、サンプリング中のデータ転送時間も掛かるため
に、現実的には所定の１ラインだけか又は数ラインの演
算をするのが限界であるが、第２の実施例ではピーク位
置を求める演算をハードウエアで実時間で行うことによ
り、処理対象を全画面とすることが容易に実現可能であ
る。
画面領域とするために、大きなバッファメモリが必要と
なり、サンプリング中のデータ転送時間も掛かるため
に、現実的には所定の１ラインだけか又は数ラインの演
算をするのが限界であるが、第２の実施例ではピーク位
置を求める演算をハードウエアで実時間で行うことによ
り、処理対象を全画面とすることが容易に実現可能であ
る。
【００３４】図１１は第３の実施例の構成図を示し、図
１と同じ符号は同じ部材を表している。干渉顕微鏡１２
のビームスプリッタ１４の後方に第２のビームスプリッ
タ３４が設けられ、第２のビームスプリッタ３４の透過
方向にＣＣＤカメラ１８が配置され、第２のビームスプ
リッタ３４の反射方向にラインセンサカメラ３５が配置
されている。そして、ＣＣＤカメラ１８の出力はモニタ
テレビ３６に接続され、ラインセンサカメラ３５の出力
はラインセンサ画像処理手段３７を介して制御用コンピ
ュータ３８に接続されている。
１と同じ符号は同じ部材を表している。干渉顕微鏡１２
のビームスプリッタ１４の後方に第２のビームスプリッ
タ３４が設けられ、第２のビームスプリッタ３４の透過
方向にＣＣＤカメラ１８が配置され、第２のビームスプ
リッタ３４の反射方向にラインセンサカメラ３５が配置
されている。そして、ＣＣＤカメラ１８の出力はモニタ
テレビ３６に接続され、ラインセンサカメラ３５の出力
はラインセンサ画像処理手段３７を介して制御用コンピ
ュータ３８に接続されている。
【００３５】干渉像の光は第２のビームスプリッタ３４
で分割され、一方は一般のＣＣＤカメラ１８で受光され
てテレビモニタ３６に表示され、他方はラインセンサカ
メラ３５で受光されてラインセンサ画像処理手段３７に
おいて画像処理が行われる。
で分割され、一方は一般のＣＣＤカメラ１８で受光され
てテレビモニタ３６に表示され、他方はラインセンサカ
メラ３５で受光されてラインセンサ画像処理手段３７に
おいて画像処理が行われる。
【００３６】一般のＣＣＤカメラ１８は１／３０秒又は
１／６０秒の繰り返し周期でしか１画面のデータが得ら
れないのに対し、ラインセンサカメラ３５は例えば１２
８画素で１０ＭＨｚクロックの製品ならば、１２．８μ
Ｓの繰り返し周期で１画面のデータが得られる。従っ
て、測定対象をライン上の点に限定すれば、ラインセン
サカメラ３５で干渉像を受光して、その画像信号を処理
することにより、高速画像取り込みが可能となり、測定
時間を短縮することができる。
１／６０秒の繰り返し周期でしか１画面のデータが得ら
れないのに対し、ラインセンサカメラ３５は例えば１２
８画素で１０ＭＨｚクロックの製品ならば、１２．８μ
Ｓの繰り返し周期で１画面のデータが得られる。従っ
て、測定対象をライン上の点に限定すれば、ラインセン
サカメラ３５で干渉像を受光して、その画像信号を処理
することにより、高速画像取り込みが可能となり、測定
時間を短縮することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る形状測
定装置は、自動的に微細な立体形状を高速かつ再現性よ
く測定でき、垂直に入射する光しか届かない個所の形状
も測定可能であり、また複雑で微細な立体形状を有し、
反射率の低い被測定物に対しても、参照光の光量を調節
してコントラストの高い干渉縞を得ることにより、簡便
に形状検査を行うことができる。
定装置は、自動的に微細な立体形状を高速かつ再現性よ
く測定でき、垂直に入射する光しか届かない個所の形状
も測定可能であり、また複雑で微細な立体形状を有し、
反射率の低い被測定物に対しても、参照光の光量を調節
してコントラストの高い干渉縞を得ることにより、簡便
に形状検査を行うことができる。
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】干渉縞の説明図である。
【図３】受光信号強度のグラフ図である。
【図４】画素のゆらぎのグラフ図である。
【図５】測定のフローチャート図である。
【図６】画像取込みのフローチャート図である。
【図７】形状算出のフローチャート図である。
【図８】画素のレベル変化のグラフ図である。
【図９】測定結果のグラフ図である。
【図１０】第２の実施例の構成図である。
【図１１】第３の実施例の構成図である。
【図１２】従来例の構成図である。
１１ 精密ステージ １２、２１ 干渉顕微鏡 １７ ハロゲンランプ １８ ＣＣＤカメラ １９、３７ 画像処理手段 ２０、３３、３８ 制御用コンピュータ ２８、２９ プロセッサ ３１、３２ メモリ ３５ ラインセンサカメラ ３６ テレビモニタ
Claims (8)
- 【請求項１】 白色光光源と、２光束干渉光学系と、干
渉像を撮像する撮像手段と、前記２光束干渉光学系及び
被測定物間距離を相対的に変化させる移動手段と、干渉
縞を検出する画像信号処理手段と、該画像信号処理手段
で得られた干渉縞によって前記被測定物の形状測定を行
う手段とを備えたことを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項２】 前記白色光光源は白熱ランプ光源又はハ
ロゲンランプとした請求項１に記載の形状測定装置。 - 【請求項３】 前記２光束干渉光学系はビームスプリッ
タと参照ミラーと対物レンズから成る干渉顕微鏡とした
請求項１に記載の形状測定装置。 - 【請求項４】 前記２光束干渉光学系は参照光側の反射
率を０．１％〜０．９％の範囲で選択可能とした請求項
１に記載の形状測定装置。 - 【請求項５】 前記撮像手段は干渉像を撮像するテレビ
カメラ又はＣＣＤカメラ又はラインセンサカメラとした
請求項１に記載の形状測定装置。 - 【請求項６】 前記移動手段は前記白色光光源の１／４
０〜１／４の波長分解能を有する精密ステージとした請
求項１に記載の形状測定装置。 - 【請求項７】 前記画像信号処理手段は複数画像に渡る
光量のピーク検出により干渉縞を検出する請求項１に記
載の形状測定装置。 - 【請求項８】 前記測定手段は制御用コンピュータとし
た請求項１に記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24260996A JPH1062139A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24260996A JPH1062139A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062139A true JPH1062139A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=17091606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24260996A Pending JPH1062139A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062139A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121335A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-28 | Canon Inc | モアレ測定方法及びそれを用いたモアレ測定装置 |
| JP2002168793A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法 |
| JP2011038968A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Yokogawa Electric Corp | 膜厚測定装置 |
| KR101079483B1 (ko) * | 2009-03-09 | 2011-11-03 | 삼성전기주식회사 | 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법 |
| WO2014087624A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | パナソニック株式会社 | 画像生成装置及び画像生成方法 |
| JP2018112217A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 株式会社ディスコ | 測定装置 |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP24260996A patent/JPH1062139A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121335A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-28 | Canon Inc | モアレ測定方法及びそれを用いたモアレ測定装置 |
| JP2002168793A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法 |
| KR101079483B1 (ko) * | 2009-03-09 | 2011-11-03 | 삼성전기주식회사 | 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법 |
| JP2011038968A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Yokogawa Electric Corp | 膜厚測定装置 |
| WO2014087624A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | パナソニック株式会社 | 画像生成装置及び画像生成方法 |
| CN104704417A (zh) * | 2012-12-05 | 2015-06-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 图像生成装置及图像生成方法 |
| JPWO2014087624A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2017-01-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像生成装置及び画像生成方法 |
| CN104704417B (zh) * | 2012-12-05 | 2017-03-01 | 松下知识产权经营株式会社 | 图像生成装置及图像生成方法 |
| US10025085B2 (en) | 2012-12-05 | 2018-07-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image generation device and image generation method |
| JP2018112217A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 株式会社ディスコ | 測定装置 |
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