JPH1068608A - 高さ測定装置 - Google Patents
高さ測定装置Info
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- JPH1068608A JPH1068608A JP8226269A JP22626996A JPH1068608A JP H1068608 A JPH1068608 A JP H1068608A JP 8226269 A JP8226269 A JP 8226269A JP 22626996 A JP22626996 A JP 22626996A JP H1068608 A JPH1068608 A JP H1068608A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被検査物の表面の高さ分布や最高点、最低点を
短時間で求める。 【解決手段】被検査物の表面の２次元画像データを高さ
方向に走査して複数取得し、それぞれの領域での画像デ
ータの周波成分またはコントラスト成分が最も高くなる
位置を、それぞれの領域の高さ位置として検出する。高
さ方向の機械的な走査及び光電変換工程を１回で行い、
表面の高さ分布を短時間で求めることができる。
短時間で求める。 【解決手段】被検査物の表面の２次元画像データを高さ
方向に走査して複数取得し、それぞれの領域での画像デ
ータの周波成分またはコントラスト成分が最も高くなる
位置を、それぞれの領域の高さ位置として検出する。高
さ方向の機械的な走査及び光電変換工程を１回で行い、
表面の高さ分布を短時間で求めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理を利用し
て被検査物表面の高さを測定する高さ測定装置に関す
る。
て被検査物表面の高さを測定する高さ測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】被検査物の高さを検出する技術として、
測定しようとする表面に対して光学系の焦点を合わせて
その時の高さの情報を取得する方法がある。具体的に
は、例えば測定表面の領域にカメラを合わせて、そのカ
メラの光学系または被測定物を上下方向に移動させ、そ
れぞれの高さ位置での領域内の光強度の高周波成分また
はコントラスト成分を抽出し、高さ方向でその高周波成
分やコントラスト成分が最大になる所を合焦位置とする
方法である。
測定しようとする表面に対して光学系の焦点を合わせて
その時の高さの情報を取得する方法がある。具体的に
は、例えば測定表面の領域にカメラを合わせて、そのカ
メラの光学系または被測定物を上下方向に移動させ、そ
れぞれの高さ位置での領域内の光強度の高周波成分また
はコントラスト成分を抽出し、高さ方向でその高周波成
分やコントラスト成分が最大になる所を合焦位置とする
方法である。
【０００３】測定表面に金属のひき目による凹凸が形成
されている場合は、その表面からの光強度はその平面方
向では高い周波数で変化する。従って、焦点が合ってい
る程光強度の変化はよりシャープになりその高周波成分
が大きくなる。また、測定表面に白黒の繰り返しパター
ンが形成される場合は、その表面からの反射光の光強度
は平面方向で高いコントラストを有する。このことは高
周波成分が高いことを意味するが、別のとらえ方をする
とコントラストが高いことを意味する。この点も同様に
焦点が合っている程そのコントラストは鮮明になる。
されている場合は、その表面からの光強度はその平面方
向では高い周波数で変化する。従って、焦点が合ってい
る程光強度の変化はよりシャープになりその高周波成分
が大きくなる。また、測定表面に白黒の繰り返しパター
ンが形成される場合は、その表面からの反射光の光強度
は平面方向で高いコントラストを有する。このことは高
周波成分が高いことを意味するが、別のとらえ方をする
とコントラストが高いことを意味する。この点も同様に
焦点が合っている程そのコントラストは鮮明になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、特
定の領域の高さを測定する為にその領域について高さ方
向の機械的な走査を行う必要がある。その為、測定対象
物の表面の高さの分布を求めたい時は、表面の複数の領
域に対して、上記の機械的走査を行いその領域からの反
射光の光強度の高周波成分やコントラスト成分が最も高
い位置を検出する作業を繰り返す必要がある。更に、測
定対象物の表面の最も高い位置と低い位置を求める場合
も、同様に複数の領域毎に上記工程を繰り返すことにな
る。
定の領域の高さを測定する為にその領域について高さ方
向の機械的な走査を行う必要がある。その為、測定対象
物の表面の高さの分布を求めたい時は、表面の複数の領
域に対して、上記の機械的走査を行いその領域からの反
射光の光強度の高周波成分やコントラスト成分が最も高
い位置を検出する作業を繰り返す必要がある。更に、測
定対象物の表面の最も高い位置と低い位置を求める場合
も、同様に複数の領域毎に上記工程を繰り返すことにな
る。
【０００５】例えば、図７の示した通り、測定対象物に
Ａ，Ｂ，Ｃ面と高さが異なる領域がある場合、その表面
の高さ分布を求める為には、図７（Ａ）の様に合焦用窓
１０をＡ面の領域に合わせて、図７（Ｂ），（Ｃ）と焦
点位置を上下方向に移動させ、それぞれの位置での合焦
用窓１０内での高周波成分やコントラスト成分を比較
し、最も高い（Ａ）の位置をその高さ位置と判断する。
この工程をＢ面についても行って図７（Ｂ）の位置をＢ
面の高さ位置と判断する。Ｃ面についても同様にして求
める。図中、白い部分は焦点があっている面であり、グ
レーかかった面は焦点があっていない面を意味する。
Ａ，Ｂ，Ｃ面と高さが異なる領域がある場合、その表面
の高さ分布を求める為には、図７（Ａ）の様に合焦用窓
１０をＡ面の領域に合わせて、図７（Ｂ），（Ｃ）と焦
点位置を上下方向に移動させ、それぞれの位置での合焦
用窓１０内での高周波成分やコントラスト成分を比較
し、最も高い（Ａ）の位置をその高さ位置と判断する。
この工程をＢ面についても行って図７（Ｂ）の位置をＢ
面の高さ位置と判断する。Ｃ面についても同様にして求
める。図中、白い部分は焦点があっている面であり、グ
レーかかった面は焦点があっていない面を意味する。
【０００６】以上の様に、高さ分布や最高点と最低点を
求める場合には非常に時間がかかるという問題点があっ
た。
求める場合には非常に時間がかかるという問題点があっ
た。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決して、短時間
で表面の高さ分布や最高点、最低点を検出することがで
きる高さ測定装置を提供することにある。
で表面の高さ分布や最高点、最低点を検出することがで
きる高さ測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、被検査物の表面の高さ方向の位置を画像処理に
よって検出する測定装置において、被検査物の表面から
の光を光学系を介して光電変換手段に照射させて得られ
る電気信号による二次元の画像データの、該被検査物の
表面を分割した複数の領域にそれぞれ対応する部分から
取得した二次元の画像データ群を、該被検査物の高さ方
向に走査して複数の高さ位置毎に取得し、前記複数の領
域各々において、前記画像データ群の二次元方向の高周
波数成分またはコントラストが、前記高さ方向で最も大
きくなる位置を前記被検査物の表面の高さとして検出す
ることを特徴とする測定装置を提供することにより達成
される。
よれば、被検査物の表面の高さ方向の位置を画像処理に
よって検出する測定装置において、被検査物の表面から
の光を光学系を介して光電変換手段に照射させて得られ
る電気信号による二次元の画像データの、該被検査物の
表面を分割した複数の領域にそれぞれ対応する部分から
取得した二次元の画像データ群を、該被検査物の高さ方
向に走査して複数の高さ位置毎に取得し、前記複数の領
域各々において、前記画像データ群の二次元方向の高周
波数成分またはコントラストが、前記高さ方向で最も大
きくなる位置を前記被検査物の表面の高さとして検出す
ることを特徴とする測定装置を提供することにより達成
される。
【０００９】上記の様に、被検査部物の表面の二次元の
画像データを高さ方向に走査して取得し、その三次元の
画像データから領域毎に高さ方向の高周波成分またはコ
ントラスト成分が最も高い位置を求めることで、高さ分
布を求めることができる。この方法では、高さ方向の機
械的な走査は１回だけで良く短時間で高さの分布を求め
ることができる。
画像データを高さ方向に走査して取得し、その三次元の
画像データから領域毎に高さ方向の高周波成分またはコ
ントラスト成分が最も高い位置を求めることで、高さ分
布を求めることができる。この方法では、高さ方向の機
械的な走査は１回だけで良く短時間で高さの分布を求め
ることができる。
【００１０】更に、上記目的は、本発明によれば、被検
査物の表面の高さ方向の位置を画像処理によって検出す
る測定装置において、被検査物の表面からの光を光学系
を介して光電変換手段に照射させて得られる電気信号に
よる二次元の画像データの、該被検査物の表面を分割し
た複数の領域にそれぞれ対応する部分から取得した二次
元の画像データ群の値を記憶し、前記記憶した画像デー
タ群の各々の値と、あらかじめ記憶させた高さの異なる
被検査物表面位置における画像データの値とを比較し
て、当該画像データ群に対応する被検査物表面の高さを
検出することを特徴とする測定装置を提供することによ
り達成される。
査物の表面の高さ方向の位置を画像処理によって検出す
る測定装置において、被検査物の表面からの光を光学系
を介して光電変換手段に照射させて得られる電気信号に
よる二次元の画像データの、該被検査物の表面を分割し
た複数の領域にそれぞれ対応する部分から取得した二次
元の画像データ群の値を記憶し、前記記憶した画像デー
タ群の各々の値と、あらかじめ記憶させた高さの異なる
被検査物表面位置における画像データの値とを比較し
て、当該画像データ群に対応する被検査物表面の高さを
検出することを特徴とする測定装置を提供することによ
り達成される。
【００１１】上記の方法によれば、基準となる高さと画
像データの値、例えば高周波成分等、と、任意の焦点に
なっている光学系から得た被測定物表面からの二次元の
画像データ群の値とを比較することで、高さ方向の機械
的走査を行うことなく表面の少なくとも高さの相対関係
を求めることができる。
像データの値、例えば高周波成分等、と、任意の焦点に
なっている光学系から得た被測定物表面からの二次元の
画像データ群の値とを比較することで、高さ方向の機械
的走査を行うことなく表面の少なくとも高さの相対関係
を求めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】図１は、本発明の実施の形態の高さ測定装
置の概略全体図である。ステージ及び光学系２０とその
制御及び信号処理部３０とから構成される。ステージ及
び光学系２０には、ＸとＹ方向に移動可能なステージ２
１と、その上に置かれた測定対象物２２に焦点を合わせ
る為の光学系２３と、その光学系２３を介して得られた
測定対象物２２の画像を捉える撮像カメラ２５を備えて
いる。そして、光学系２３を上下方向に移動させるモー
タ２６が設けられ、その移動位置を正確に検出するエン
コーダスケール２４が備えられている。測定対象物２１
は、図示されない落射照明により照明され、その表面か
らの反射光がカメラ２５内に設けられたＣＣＤ素子に照
射されてその光強度に応じた電気信号に変換される。
置の概略全体図である。ステージ及び光学系２０とその
制御及び信号処理部３０とから構成される。ステージ及
び光学系２０には、ＸとＹ方向に移動可能なステージ２
１と、その上に置かれた測定対象物２２に焦点を合わせ
る為の光学系２３と、その光学系２３を介して得られた
測定対象物２２の画像を捉える撮像カメラ２５を備えて
いる。そして、光学系２３を上下方向に移動させるモー
タ２６が設けられ、その移動位置を正確に検出するエン
コーダスケール２４が備えられている。測定対象物２１
は、図示されない落射照明により照明され、その表面か
らの反射光がカメラ２５内に設けられたＣＣＤ素子に照
射されてその光強度に応じた電気信号に変換される。
【００１４】制御及び信号処理部３０には、全体の制御
を行うＣＰＵ４０、カメラ２５からの画像信号を処理す
る画像処理部３１、支柱に取り付けられた光学系２３を
上下方向に移動させるモータ２６を駆動する駆動回路部
３５、その移動量をエンコーダスケール２４から読み取
る高さ位置読取部３６及び高さ分布や最高点、最低点を
出力するモニタ４１が設けられる。
を行うＣＰＵ４０、カメラ２５からの画像信号を処理す
る画像処理部３１、支柱に取り付けられた光学系２３を
上下方向に移動させるモータ２６を駆動する駆動回路部
３５、その移動量をエンコーダスケール２４から読み取
る高さ位置読取部３６及び高さ分布や最高点、最低点を
出力するモニタ４１が設けられる。
【００１５】画像処理部３１内にはカメラ２５からのＣ
ＣＤ素子の出力である画像データ信号を一旦格納するＣ
ＣＤメモリ３４、その画像データを基にして複数領域で
の高周波成分やコントラスト成分を求める信号処理部３
２等が設けられる。また、ＣＰＵ４０には、その制御シ
ーケンスプログラムを格納したＲＯＭ３９、画像処理部
３１が求めた二次元の画像データ群を高さ方向毎に格納
する３Ｄメモリ３７等が接続される。３３、３８はＲＡ
Ｍであり、各種の演算時、制御時に利用される。
ＣＤ素子の出力である画像データ信号を一旦格納するＣ
ＣＤメモリ３４、その画像データを基にして複数領域で
の高周波成分やコントラスト成分を求める信号処理部３
２等が設けられる。また、ＣＰＵ４０には、その制御シ
ーケンスプログラムを格納したＲＯＭ３９、画像処理部
３１が求めた二次元の画像データ群を高さ方向毎に格納
する３Ｄメモリ３７等が接続される。３３、３８はＲＡ
Ｍであり、各種の演算時、制御時に利用される。
【００１６】図２は、二次元撮像素子であるＣＣＤ素子
から捉えられる二次元の画像データが格納されるＣＣＤ
メモリと合焦検出窓との関係を説明する図である。カメ
ラ２５内に設けたＣＣＤ素子は、光学系２３を介して捉
えられた画像をその光強度に応じて電気信号である画像
データ信号に変換する。このＣＣＤ素子は、例えば二次
元の画像を同時に検出できる場合は、光学系２３からの
画像を同時に二次元画像データとして変換することがで
きる。または、光学系２３内に直交する２軸を中心に回
転する反射鏡等により測定対処物２２の表面を走査して
二次元のＣＣＤ素子に画像信号を照射しても良い。更
に、１次元のＣＣＤ素子でも表面を走査することで、二
次元の画像データ信号をＣＣＤメモリ３４に格納するこ
とができる。
から捉えられる二次元の画像データが格納されるＣＣＤ
メモリと合焦検出窓との関係を説明する図である。カメ
ラ２５内に設けたＣＣＤ素子は、光学系２３を介して捉
えられた画像をその光強度に応じて電気信号である画像
データ信号に変換する。このＣＣＤ素子は、例えば二次
元の画像を同時に検出できる場合は、光学系２３からの
画像を同時に二次元画像データとして変換することがで
きる。または、光学系２３内に直交する２軸を中心に回
転する反射鏡等により測定対処物２２の表面を走査して
二次元のＣＣＤ素子に画像信号を照射しても良い。更
に、１次元のＣＣＤ素子でも表面を走査することで、二
次元の画像データ信号をＣＣＤメモリ３４に格納するこ
とができる。
【００１７】何れの方法であっても、ＣＣＤメモリ３４
に格納された二次元画像データ５０が、図２に示される
通り、複数のマトリクス状の合焦検出窓５２に分割され
る。図２の例では、ｎ行ｍ列に展開された領域５２に分
割される。この分割は、単にＣＣＤメモリ３４の領域を
ソフトウエア的に区別するだけで良く、特殊なハードウ
エアによる分割を必要とはしない。
に格納された二次元画像データ５０が、図２に示される
通り、複数のマトリクス状の合焦検出窓５２に分割され
る。図２の例では、ｎ行ｍ列に展開された領域５２に分
割される。この分割は、単にＣＣＤメモリ３４の領域を
ソフトウエア的に区別するだけで良く、特殊なハードウ
エアによる分割を必要とはしない。
【００１８】前述した通り、本発明では、図２に示した
二次元の画像データについて、各領域５２毎にその平面
方向の画像データの高周波成分やコントラスト成分が求
められる。その成分を求める演算は、図１中の画像処理
部３１により行われる。信号処理部３２はカスタムメイ
ドされた例えばＤＳＰ（Degital Signal Processor）で
あり、ＣＣＤメモリ３４内に格納された画像データの各
領域５２毎の高周波成分やコントラスト成分を演算によ
り求める。
二次元の画像データについて、各領域５２毎にその平面
方向の画像データの高周波成分やコントラスト成分が求
められる。その成分を求める演算は、図１中の画像処理
部３１により行われる。信号処理部３２はカスタムメイ
ドされた例えばＤＳＰ（Degital Signal Processor）で
あり、ＣＣＤメモリ３４内に格納された画像データの各
領域５２毎の高周波成分やコントラスト成分を演算によ
り求める。
【００１９】高周波成分を求める場合は、各領域で検出
される光強度の変化の周波数成分が高くなる程焦点が合
っていることを意味するので、その高周波成分の大きさ
が演算により求められる。また、コントラスト成分を求
める場合は、各領域５２で検出される光強度の変化の微
分値が大きいほど焦点が合っていることを意味するの
で、その微分値がコントラスト成分として利用される。
他にもそれらの成分を検出する手法は種々考えられ、い
ずれの物理量を利用しても良い。
される光強度の変化の周波数成分が高くなる程焦点が合
っていることを意味するので、その高周波成分の大きさ
が演算により求められる。また、コントラスト成分を求
める場合は、各領域５２で検出される光強度の変化の微
分値が大きいほど焦点が合っていることを意味するの
で、その微分値がコントラスト成分として利用される。
他にもそれらの成分を検出する手法は種々考えられ、い
ずれの物理量を利用しても良い。
【００２０】上記の様に画像処理部３１で求められた領
域５２毎の上記成分値が、高さ位置毎に求められて、３
Ｄメモリ３７に格納される。そして、その格納された画
像データ群を利用して、特定の領域（合焦検出窓）５２
毎にその高さ方向での高周波成分値またはコントラスト
成分値をスキャンしてその成分値が最も高い位置をその
領域での高さと認識する。
域５２毎の上記成分値が、高さ位置毎に求められて、３
Ｄメモリ３７に格納される。そして、その格納された画
像データ群を利用して、特定の領域（合焦検出窓）５２
毎にその高さ方向での高周波成分値またはコントラスト
成分値をスキャンしてその成分値が最も高い位置をその
領域での高さと認識する。
【００２１】図３は、一つの領域５２の高周波成分値と
高さ位置との関係を示すグラフ図である。縦軸が、高さ
位置（光学系２３の移動方向）であり、横軸に高周波成
分値の大きさを示す。実際に高さ位置を変化させて画像
データを検出しているので、図３に示す様にサンプリン
グ点での高周波成分が検出されるだけである。そこで、
ＣＰＵ４０ではサンプリング点の値からその間を補間
し、図３の如き曲線を求める。
高さ位置との関係を示すグラフ図である。縦軸が、高さ
位置（光学系２３の移動方向）であり、横軸に高周波成
分値の大きさを示す。実際に高さ位置を変化させて画像
データを検出しているので、図３に示す様にサンプリン
グ点での高周波成分が検出されるだけである。そこで、
ＣＰＵ４０ではサンプリング点の値からその間を補間
し、図３の如き曲線を求める。
【００２２】図３に示される通り、高周波成分がピーク
になる高さ位置が合焦位置であり、その高さ位置が当該
領域５２の高さであると検出される。コントラスト成分
の場合でも同様である。
になる高さ位置が合焦位置であり、その高さ位置が当該
領域５２の高さであると検出される。コントラスト成分
の場合でも同様である。
【００２３】図４は、測定対象物の高さ分布を求めるフ
ローチャート図である。先ず、光学系２３を測定表面を
同時に捉えられる程度の倍率にして、任意の高さ位置に
移動する（Ｓ１）。この移動は、駆動回路部３５により
モータ２６を駆動させることで行われる。そして、カメ
ラ２５内のＣＣＤ素子により光の画像信号を電気信号に
変換し、ＣＣＤメモリ３４内に二次元の画像データ信号
として格納する（Ｓ２）。そして、画像処理部３１で
は、ＤＳＰからなる信号処理部３２にて各合焦検出窓に
対応する領域での光強度の水平方向の高周波成分または
コントラスト成分を演算により抽出する（Ｓ３）。その
求めた成分値からなる画像データが３Ｄメモリ３７にそ
の時の高さ（Ｚ値）に対応する二次元画像データとして
記憶される（Ｓ４）。
ローチャート図である。先ず、光学系２３を測定表面を
同時に捉えられる程度の倍率にして、任意の高さ位置に
移動する（Ｓ１）。この移動は、駆動回路部３５により
モータ２６を駆動させることで行われる。そして、カメ
ラ２５内のＣＣＤ素子により光の画像信号を電気信号に
変換し、ＣＣＤメモリ３４内に二次元の画像データ信号
として格納する（Ｓ２）。そして、画像処理部３１で
は、ＤＳＰからなる信号処理部３２にて各合焦検出窓に
対応する領域での光強度の水平方向の高周波成分または
コントラスト成分を演算により抽出する（Ｓ３）。その
求めた成分値からなる画像データが３Ｄメモリ３７にそ
の時の高さ（Ｚ値）に対応する二次元画像データとして
記憶される（Ｓ４）。
【００２４】以上の工程が、光学系２３を高さ（Ｚ値）
方向に移動させながら各高さ位置毎に繰り返される（Ｓ
５）。その結果、３Ｄメモリ３７には、高さ位置毎の二
次元画像データ群が格納されることになる。
方向に移動させながら各高さ位置毎に繰り返される（Ｓ
５）。その結果、３Ｄメモリ３７には、高さ位置毎の二
次元画像データ群が格納されることになる。
【００２５】そして、ＣＰＵ４０により、各合焦検出領
域５２毎に高周波成分またはコントラスト成分のサンプ
リング点間を補間法で求めその値が最大値となる高さ位
置（Ｚ値）を求める（Ｓ７）。そして、モニタ４１にそ
の分布を表示する。
域５２毎に高周波成分またはコントラスト成分のサンプ
リング点間を補間法で求めその値が最大値となる高さ位
置（Ｚ値）を求める（Ｓ７）。そして、モニタ４１にそ
の分布を表示する。
【００２６】図５は、３つの高さの面を有する測定対象
物２２に対して画像データを収集して、図３に示した高
周波成分のグラフを合焦検出窓領域５２毎に表示した図
である。各領域５２毎のグラフを作成し、それぞれのピ
ーク位置をその領域での高さ位置と捉えることで、高さ
分布を得ることができる。図５中には、３つの面の間の
段差の大きさａ，ｂがそれぞれの面内の領域でのピーク
位置から導かれている。
物２２に対して画像データを収集して、図３に示した高
周波成分のグラフを合焦検出窓領域５２毎に表示した図
である。各領域５２毎のグラフを作成し、それぞれのピ
ーク位置をその領域での高さ位置と捉えることで、高さ
分布を得ることができる。図５中には、３つの面の間の
段差の大きさａ，ｂがそれぞれの面内の領域でのピーク
位置から導かれている。
【００２７】以上の様に、光学系２３のＺ軸方向の機械
的な走査は１回しか行われない。そして、それぞれの高
さ位置で、二次元画像データが取得されメモリに格納さ
れる。そして、その様にして取得した三次元の画像デー
タを基にした画像処理により高周波成分やコントラスト
成分のピーク位置を求めることで、高さ分布を求めるこ
とができる。尚、光学系２３を上下動させるだけでな
く、光学系２３と測定対象物２２との間の相対距離を走
査させれば良い。
的な走査は１回しか行われない。そして、それぞれの高
さ位置で、二次元画像データが取得されメモリに格納さ
れる。そして、その様にして取得した三次元の画像デー
タを基にした画像処理により高周波成分やコントラスト
成分のピーク位置を求めることで、高さ分布を求めるこ
とができる。尚、光学系２３を上下動させるだけでな
く、光学系２３と測定対象物２２との間の相対距離を走
査させれば良い。
【００２８】図６には、本発明の第二の実施の形態を説
明する為の図が示される。上記した実施の形態では、測
定対象物の表面の高さ分布や最高点、最低点を求める為
に光学系２３と測定対象物２２との相対位置を走査させ
た。しかしながら、高さの異なる表面間の相対的な高さ
の差を検出するだけの場合は、上記の如き走査は必要な
く、光学系２３と測定対象物２２との間を任意の高さの
差にして二次元の画像データを取得するだけで足りる。
明する為の図が示される。上記した実施の形態では、測
定対象物の表面の高さ分布や最高点、最低点を求める為
に光学系２３と測定対象物２２との相対位置を走査させ
た。しかしながら、高さの異なる表面間の相対的な高さ
の差を検出するだけの場合は、上記の如き走査は必要な
く、光学系２３と測定対象物２２との間を任意の高さの
差にして二次元の画像データを取得するだけで足りる。
【００２９】この実施例の場合は、測定対象物の表面が
一様に同じ金属面のひき目模様になっていたり、同じ白
黒のパターンになっていることが前提要件となる。そし
て、例えば、あるサンプルの表面に対して１度だけ高さ
方向に走査して、その時の高周波成分やコントラスト成
分をあらかじめ求めておく。その結果得られる基準値と
してのグラフは、図３に示される通りとなる。このグラ
フをもとにして、合焦位置の上下方向の高さに対する高
周波成分の値のテーブルを図６の（Ａ）に示す様に作成
する。即ち、サンプルに対しては１つの領域の画像デー
タだけを取得するだけで良い。
一様に同じ金属面のひき目模様になっていたり、同じ白
黒のパターンになっていることが前提要件となる。そし
て、例えば、あるサンプルの表面に対して１度だけ高さ
方向に走査して、その時の高周波成分やコントラスト成
分をあらかじめ求めておく。その結果得られる基準値と
してのグラフは、図３に示される通りとなる。このグラ
フをもとにして、合焦位置の上下方向の高さに対する高
周波成分の値のテーブルを図６の（Ａ）に示す様に作成
する。即ち、サンプルに対しては１つの領域の画像デー
タだけを取得するだけで良い。
【００３０】次に、サンプルと同じ表面状態の測定対象
物に対して、図２に示した様に二次元の画像データを取
得する。その時の光学系２３と測定対象物２２との間の
距離は任意の値で良い。従って、光学系２３の合焦位置
が測定対象物に対して何処に位置するのか認識しておく
必要はない。
物に対して、図２に示した様に二次元の画像データを取
得する。その時の光学系２３と測定対象物２２との間の
距離は任意の値で良い。従って、光学系２３の合焦位置
が測定対象物に対して何処に位置するのか認識しておく
必要はない。
【００３１】例えば、図５で示した様な３つの面Ａ，
Ｂ，Ｃからなる測定対象物の表面から検出した画像デー
タ信号により、図６の（Ｂ）に示した様な値が高周波成
分として検出されたとする。そこで、図６（Ａ）の参照
テーブルと比較することで、Ａ面とＢ面の高さの差は、
参照テーブルの高さ＋１と＋２との高さの差に等しいこ
とが検出できる。同様に、Ｂ面とＣ面との高さの差は、
参照テーブルの高さ＋２と＋３との高さの差に等しいと
検出される。
Ｂ，Ｃからなる測定対象物の表面から検出した画像デー
タ信号により、図６の（Ｂ）に示した様な値が高周波成
分として検出されたとする。そこで、図６（Ａ）の参照
テーブルと比較することで、Ａ面とＢ面の高さの差は、
参照テーブルの高さ＋１と＋２との高さの差に等しいこ
とが検出できる。同様に、Ｂ面とＣ面との高さの差は、
参照テーブルの高さ＋２と＋３との高さの差に等しいと
検出される。
【００３２】今仮に、参照テーブルの高さの差が全て等
しくプロットされていたとすると、上記の測定対象物に
対して合焦点が異なる高さになっていたとしても、例え
ば、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（４０，３０，２５）等と検出さ
れ、その時の高さの差を参照データから求めることがで
きる。
しくプロットされていたとすると、上記の測定対象物に
対して合焦点が異なる高さになっていたとしても、例え
ば、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（４０，３０，２５）等と検出さ
れ、その時の高さの差を参照データから求めることがで
きる。
【００３３】更に、測定対象物に対する合焦位置が判明
しているときは、図６（Ｂ）の例でそれぞれの面の絶対
的な高さ位置を知ることができる。
しているときは、図６（Ｂ）の例でそれぞれの面の絶対
的な高さ位置を知ることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、光
学系と測定対象物との距離を機械的な移動で走査する工
程を１回だけ行うだけで表面の高さ分布や最高点と最低
点の検出を行うことができる。そして、その走査毎にＣ
ＣＤ素子による光電変換を行うだけで良い。従って、従
来の様に領域毎に走査と光電変換を繰り返す必要はな
い。また、二次元画像データを利用することで、あらか
じめ走査して求めておいた基準となる参照データとの比
較で、一つの高さ位置での画像データからその表面の高
さの差を求めることができる。
学系と測定対象物との距離を機械的な移動で走査する工
程を１回だけ行うだけで表面の高さ分布や最高点と最低
点の検出を行うことができる。そして、その走査毎にＣ
ＣＤ素子による光電変換を行うだけで良い。従って、従
来の様に領域毎に走査と光電変換を繰り返す必要はな
い。また、二次元画像データを利用することで、あらか
じめ走査して求めておいた基準となる参照データとの比
較で、一つの高さ位置での画像データからその表面の高
さの差を求めることができる。
【図１】本発明の実施の形態の高さ測定装置の概略全体
図である。
図である。
【図２】二次元の画像データが格納されるＣＣＤメモリ
と合焦検出窓との関係を説明する図である。
と合焦検出窓との関係を説明する図である。
【図３】一つの領域５２の高周波成分値と高さ位置との
関係を示すグラフ図である。
関係を示すグラフ図である。
【図４】測定対象物の高さ分布を求めるフローチャート
図である。
図である。
【図５】合焦検出窓領域毎の高さ方向による合焦状態を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態を説明する為の図で
ある。
ある。
【図７】従来の高さ分布を求める方法を説明する図であ
る。
る。
２１ ステージ ２２ 測定対象物 ２３ 光学系 ２５ ＣＣＤカメラ ３０ 制御および画像処理部 ３１ 画像処理部 ３４ ＣＣＤメモリ ３７ ３Ｄメモリ ４０ ＣＰＵ ５０ 二次元画像データ ５２ 合焦検出窓（領域）
Claims (4)
- 【請求項１】被検査物の表面の高さ方向の位置を画像処
理によって検出する測定装置において、 被検査物の表面からの光を光学系を介して光電変換手段
に照射させて得られる電気信号による二次元の画像デー
タの、該被検査物の表面を分割した複数の領域にそれぞ
れ対応する部分から取得した二次元の画像データ群を、
該被検査物の高さ方向に走査して複数の高さ位置毎に取
得し、 前記複数の領域各々において、前記画像データ群の二次
元方向の高周波数成分が、前記高さ方向で最も大きくな
る位置を前記被検査物の表面の高さとして検出すること
を特徴とする測定装置。 - 【請求項２】被検査物の表面の高さ方向の位置を画像処
理によって検出する測定装置において、 被検査物の表面からの光を光学系を介して光電変換手段
に照射させて得られる電気信号による二次元の画像デー
タの、該被検査物の表面を分割した複数の領域にそれぞ
れ対応する部分から取得した二次元の画像データ群を、
該被検査物の高さ方向に走査して複数の高さ位置毎に取
得し、 前記複数の領域各々において、前記画像データ群の二次
元方向のコントラストが、前記高さ方向で最も大きくな
る位置を前記被検査物の表面の高さとして検出すること
を特徴とする測定装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の測定装置におい
て、 前記高さ方向毎に取得した前記画像データ群の高周波成
分またはコントラストの値を、該高さ方向で補間し、該
高さ方向で最も大きくなる位置を前記被検査物の表面の
高さとして検出することを特徴とする測定装置。 - 【請求項４】被検査物の表面の高さ方向の位置を画像処
理によって検出する測定装置において、 被検査物の表面からの光を光学系を介して光電変換手段
に照射させて得られる電気信号による二次元の画像デー
タの、該被検査物の表面を分割した複数の領域にそれぞ
れ対応する部分から取得した二次元の画像データ群の値
を記憶し、 前記記憶した画像データ群の各々の値と、あらかじめ記
憶させた高さの異なる被検査物表面位置における画像デ
ータの値とを比較して、当該画像データ群に対応する被
検査物表面の高さを検出することを特徴とする測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226269A JPH1068608A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226269A JPH1068608A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 高さ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068608A true JPH1068608A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16842565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8226269A Pending JPH1068608A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1068608A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003052347A3 (de) * | 2001-12-19 | 2004-03-25 | Werth Messtechnik Gmbh | Verfahren zur dreidimensionalen messung einer oberfläche |
| JP2008046066A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Seiko Epson Corp | 形状測定方法及び形状測定装置 |
| JP2008051733A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Seiko Epson Corp | 形状測定方法及び形状測定装置 |
-
1996
- 1996-08-28 JP JP8226269A patent/JPH1068608A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003052347A3 (de) * | 2001-12-19 | 2004-03-25 | Werth Messtechnik Gmbh | Verfahren zur dreidimensionalen messung einer oberfläche |
| JP2008046066A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Seiko Epson Corp | 形状測定方法及び形状測定装置 |
| JP2008051733A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Seiko Epson Corp | 形状測定方法及び形状測定装置 |
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