JPS60213805A

JPS60213805A - 寸法測定方法

Info

Publication number: JPS60213805A
Application number: JP6983984A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Koga; 古賀　守; Isamu Tanaka; 勇田中; Yoshio Tanaka; 田中　淑夫; Hideo Koyanagi; 小柳　英夫; Shinichiro Takayama; 高山　慎一郎
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1985-10-26
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0663746B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、光学系を介して被測定物に照射した光を撮
像素子で受光することにより被測定物の寸法を測定する
寸法測定方法に関する。

（ロ）従来技術この種の寸法測定方法においては、光学系の歪の大小は
測定精度の良否に大きく、影響する。レンズ収差などの
ために光学系にはいくらかの歪が生じるのが普通である
。そこで、従来、組合せレンズを用いたり、レンズの位
置を変えるなどして光学系の歪を最小にせんと努力され
ている。

しかしながら、上述したような光学系の調整には熟練を
要し、容易にそれを行うことはできない。

また、前記調整によっては、光学系の歪を充分な測定精
度を得る位にまで小さくすることは困難である。

（ハ）目的この発明は光学系の歪を容易に補正して、寸法測定の精
度を向上し得る寸法測定方法番提供することを目的とし
ている。

（ニ）構成この発明に係る寸法測定方法は、撮像素子の受光面を複
数の領域に分割し、各領域に対応して光学系の歪を補正
する補正係数を予め設定しておき、前記各領域の受光画
素数に関連した計数値に前記補正係数を乗算し、その乗
算値から被測定物の寸　、法を測定することを特徴とし
ている。

（ホ）実施例スＪｆｄ址１第１図はこの発明に係る寸法測定方法の一実施例を使用
した寸法測定装置の構成を略示したブロック図である。

■はレンズ系２．２′を介して被測定物３に平行光線を
照射する光源である。ここでは、レンズ系の縮小率を１
／４に設定されている。

４は撮像素子のとしてのＣＯＤ　（電荷結合素子）であ
る。このＣＣＤ４は例えば、画素配列数が２０４８ｂｉ
ｔ　、画素サイズが１３．５　ｐ　ｍのもの力、（使用
される。

５はＣＣＤ４の出力信号を２値化する２値化回路である
。２値化回路５は適宜のしきい値レベルが設定された比
較器等により構成される。

６は例えば、４　ＭＨｚのクロックパルスを発生ずるク
ロックパルス発生回路である。

７はＣＣＤ４および２値化回路５に制御信号としての走
査同期信号をあたえる走査同期回路である。

８はクロックパルスおよび２値化信号を与えられるＡＮ
Ｄゲートである。

９１〜９８　はＡＮＤゲート８から出力されたパルスを
計数するカウンタである。

１０１〜１０８は前期カウンタ９１〜９８に対応して設
けられる補正回路である。補正回路１０１〜１０８は、
それぞれ予め設定された補正係数を、入力した計数値に
乗算して、その乗算値を出力する。

本装置では、光軸と直交する方向に光学領域（第１図に
示すＸの領域）に対応してＣＣＤ４の受光面を８分割し
て、各領域について光学系の歪を最小にすべき補正係数
が決定される。それ故、前記カウンタおよび補正回路は
少なくとも８個備えられる。

１１はカウンタ１０１〜１０８を制御するカウンタ制御
回路である。

次に、第１図に示した寸法測定装置の動作について説明
する。

第２図は光学系の歪を示した説明図、第３図は第１図は
に示した装置の各部の動作波形図である。

一般に、光学レンズは第２図（ａ）に示すように、レン
ズ中心から隔たるに従って、その歪が増加し、さらに周
辺部に致るにつれ前記歪は若干減少する１頃向にある。

この光学系の歪を補正するために、この装置の使用に際
しては、最初に補正回路１０１〜１０Ｈに補正係数が設
定される。しかし、本装置の動作はカウンタ９１〜９８
が計数値をそれぞれ出力するまでは、補正係数設定の動
作と寸法測定の動作とは基本的に相違しないので、以下
、被検査材３を測定する一般的な場合を先に説明する。

走査同期回路７は、クロック発生回路６から第３図（ａ
ｌに示ずようなりロックパルスを与えられることにより
、同図（ｂｌに示す走査、同期パルスｂをＣＣＤ４およ
び２値回路５に与える。２値回路５はＣＣＤ４の出力を
２値化して同図（Ｃ）に示す２値化信号ＣをＡＮＤゲー
ト８の一方入力として与える。

ＡＮＤゲート８の他方入力してクロックパルスａが与え
られるから、ＡＮＤゲート８はＣＯＤ出力に対応して同
図（ｄ）に示すパルス信号ｄを出力する。

このパルス信号ｄはカウンタ９１〜９８に与えられる。

一方、カウンタ制御回路１１はクロックパルスなどを与
えられ、２５６個のクロックパルスをＪ１数するごとに
前記カウンタ９１〜９８に順次同図（ｅ）〜（ｇＩに示
すような制御パルスを与える。この制御パルスを与えら
れることにより、カウンタ９１〜９８は８分割された受
光領域の各ＣＯＤ出力に対応したパルースの数を計数す
る。この計数値は区分された領域において結像された被
検査材３の長さに対応し′（いる。

上述のようにして計数された計数値は、各カウンタ９１
〜９８から補正回路１０１〜１０Ｂに与えられる。

補正回路１０１〜１０Ｂは光学系の歪を最小にするよう
に予め設定された各補正係数を与えられた計数値に乗算
して、その乗算値を出力する。補正された各領域の計数
を合計することにより光学系の歪　−の影響が少ない寸
法測定のデータを得ることができる。このデータから被
測定材の径は容易に算出される。例えば、クロックパル
スがＣＣＤ４の各画素と一対一の関係で加えられている
場合、前記加算された計数値が１０００個であったとす
る。このときの、被検査材３の径は１３．５μ驕Ｘ　１
０００（Ｉ＆ｌｘ　４（光学系の縮小率の逆数）　−５
４ｍｌ１１　として算出される。

次に、上述した補正係数を設定する方法を説明しよう。

被検査材の代わりに、例えば５．４＋ｕ＋の標準径を備
えた標準試料を配置する。この標準試料を８分割された
各光学領域に順次配置して、カウンタ９１〜９８の各計
数値に注目する。このとき、カウンタ９１〜９８の計数
値が例えば、１０４．１０６．１０３．１０１．９９．
９７．９４．９６になったとする。光学系に全く歪がな
いとすると、縮小率が１八であるから、計数値は１００
になるはずである。それ故、前記分割された各領域はそ
れぞれ１．０４．１．０６、■、０３．１゜０！、　０
．９９．０．９７．０．９４．０．９６の光学的な歪を
持っζいることになる。したがって、補正係数として、
前記光学的歪の逆数が採用され、各補正回路１０１〜１
０Ｂに予め設定される。

［一連のように補正することは、結局、第２図＋ａ）に
示したような歪を有する光学系を、同図（ｂ）に示した
ような歪の光学系にしたことに等価になる。

したがって、この実施例によると、光学系の５７．；を
容易に補正でき、寸法測定を高精度に行・うごとができ
る。

実１」劃り第４図は第２の実施例に係る方法を使用した寸法測定装
置の構成を略示したブロック図であり、第１図と同一部
分は同一符合で示し°ζある。

この実施例は第１の実ｈｉ例のように分割された受光領
域に対応して複数のカウンタを設置する代わりに、１個
のカウンタと分割された受光領域に対応したメモリを備
えたごとを主たる特徴としている。

同図において、１２はＡＮＤゲート８の出力パルスを計
数するカウンタである。

１３はカウンタ１２の計数値を蓄えるレジスタである。

１４はレジスタ１３の内容とメモリ刊のｌすｃ定の内容
とを加算する加算回路である。

１５は加算回路１４の出力を蓄えるレジスタである。

レジスタ１３．１５は演算手段としてのマイクロコンピ
ュータ１７、加算回路１４の演算速度が、カウンタ１２
の計数データ転送速度に比べて遅いときに設けられる。

したがって、前記演算手段の処理速度が早い場合は必ず
しも必要とされない。

１６はレジスタ１５の内容を分割された受光領域に対応
した記憶領域に備えるメモリである。

１７ｉメそり１６のデータに基づき、所定の演算をして
被検査材の寸法を算出するマイクロコンピュータである
。

１８は前記カウンタ１２、レジスタ１３．１５、加算回
路１４、メモリ１６の動作を制御する制御回路である。

制御回路１８は、例えばクロックパルスを２５６個計数
するごとに、制御パルスを出力する。

次に、上述した構成を備えた装置の動作を説明をする。

実施例Ｉで説明したと同様に、第３図１ｄ）に示したよ
うなパルスがカウンタ１２に与えられる。カウンタ１２
は前記制御パルスを与えられることにより、８分割され
た中の第１番目の各光学領域のパルスを計数して、その
値をレジスタ１３に与えた後、その計数値をリセツトし
て、次の受光領域のパルスを計数する。

一方、レジスタ１３に与えられた計数値は、加算回路１
４、レジスタ１５を介してメモリＨｉにＩｊえられる。

この計数値は、をの受光領域にｉｔ応した記憶領域に蓄
えられる。このようにして、各受光領域のパルスがメモ
リ１６内の所定の記憶領域に蓄えられる。

ＣＣＤ４の一回目の走査が終了すると、さらに２回目の
走査が行われる。そして、同しく各受光領域のパルスが
計数され、加算回路１４に与えられる。そして、加算回
路１４はメモリ粍から帰還されている前の走査によって
得られた計数値を当該走査によって得られた計数値に加
算しζ、ぞの加算値をレジスタ１５を介してメモリ１６
に与える。その加算値は前のデータと置き換えられる。

ごのよ・）にして数回の走査によって得られたｄ１数値
の合計が、各記憶領域に蓄えられる。この合計値かり、
マイクロコンピュータ１７は分割された各受光１イ」域
のパルス計数値の平均値を算出する。

−・力、マイクロコンピュータ１７の図示しない記憶手
段に、光学系の歪を補正するための補正係数が各受光領
域に対応して蓄えられている。この補１１−係数は１１
；１記実施例で説明したと同様にして決定される。算出
された各受光領域の計数値の平均値に、前述したと同様
に該領域の補正係数が乗算されることにより光学系の歪
が補正された計数値をｉ；Ｉるごとができる。

この実施例によれば、実施例１の効果の他に、次の効果
をも奏する。

即ぢ、カウンタが１個で済むため、受光領域を細かく分
割して、光学系の歪補正を緻密にし、寸法測定の精度を
上げる場合などには経済的である。

また、被検査材の寸法測定のためのデータの採取（パル
スの計数）を、複数回にわたって行い、その平均値を利
用するものであるため、データのバラツキ誤差を緩和し
て、より精確な寸法測定を行うことができる。

なお、上述の実施例Ｉおよび■では受光領域を８分割す
る場合を例に採って説明したが、受光領域の分割数は寸
法測定精度に応じ′（任意に設χｉ、′できることは勿
論である。

（へ）効果この発明に係る寸法測定方法は、撮像素ｆ・の受光面を
複数の領域に分割して、各領域に応じたｉ＋ｂ正係数で
もって、分割された各受光領域のパルス計数値を補正す
るから、光学系の歪補正が容易であるとともに、寸法測
定粘度を向上さ−Ｕることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る寸法測定方法の−・実施例を使
用した寸法測定装置の構成を略示したブロック図、第２
図は光学系の歪を示した説明図、第３図は第１図はに示
した装置の各部の動作波形図、第４図は第２の実施例に
係る方法を使用した寸法測定装置の構成を略示したブロ
ック図である。２．２゛・・・レンズ系、３・・・被検香料、４・・・
ＣＣＤ、５・・・２値化回路、９１〜９８．１２・・・
カウンタ、１０１〜１０８　・・・村ｉ　＋１ｌＩｊｌ
路、１６・・・メモリ、１７・・・マイクロコンピュー
タ。特許出願人　株式会社　島津製作所代理人　弁理士　大　西　孝　治第１図第２図第４図第３図（９）第１頁の続き０発　明　者　高山　慎一部　京都市中京区条工場内

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像素子の受光面を複数の領域に分割し、各領域
に対応して光学系の歪を補正する補正係数をｔめ設定し
ておき、前記各領域の受光画素数に関連した計数値に前
記補正係数を乗算し、その乗算値から被測定物の寸法を
測定することを特徴とする寸法測定方法。