JPS6345502A - 顕微鏡等による画像測定における寸法測定法 - Google Patents

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 本発明は、一般に顕微鏡等による像をＴＶカメラにより
撮影して形成した画像の解析に基づいて寸法測定を行う
方法に関する。

（ロ）従来の技術 例えば顕微鏡により拡大した光学像をＴＶカメラで橋形
して画像を形成し、この画像解析によって寸法等を測定
する測定方法は従来より知られている。

このような測定方法において従来一般には、測定対象領
域部分を一視野内に収め得る範囲内で出来るだけ大きく
拡大し、この拡大画像において測定することが簡便で有
効に測定できる。

例えば、ＴＶ受像機におけるブラウン管のシャドウマス
クに形成されたマスク孔ピッチの測定においては、測定
対象となる領域部分における予め定められた数のマスク
孔を一視野内に捉えることの出来る大きな倍率で顕微鏡
により拡大し、これを基にして得た拡大画像を画像解析
してマスク孔ピッチの測定を行っている。

しかしながら、このように一視野内に測定対象領域部分
を捉える範囲内での拡大を基本とする技術思想では、当
然ながら測定対象領域部分が広くなるに伴うて一視野内
に測定対象領域部分を捉えるために拡大倍率を小さくし
なければならない。

このことは画像解析装置の画素分解能が同じであるなら
ば、このような倍率低下は直接的に測定精度を低下させ
てしまうことを意味している。

この精度低下を解決するために画像解析装置の画素数を
増加すること、即ち画素分解能を向上することは有効で
あるが、技術的、コスト的に多くの問題点を抱えること
になる。

しかも、例え画素分解能を大幅に向上できたとしても、
従来の画像解析による測定方法で基本とされている技術
思想、即ち一視野内に測定対象領域部分を捉える範囲内
での拡大を基本とする技術思想では、その画像解析装置
において捉え且つ解析するための測定対象領域部分が低
倍率で形成されることから、光学系の解像度の影響によ
って測定精度の大幅な向上は期待できない。

また、従来より一つの静止視野内に収められない場合の
測定方法として、測定範囲の一端を視野内の所定位置に
捉え、然る後測定対象物と光学入力系との相対位置を移
動させて他端を所定位置にまで移動させ、この移動量に
基づいて測定する方法も知られている。

しかしながらこの方法では、画像の移動距離という物理
量を測定の基準とするために、バンクラッシュ等の機械
的な誤差を避けられず、このような誤差が高精度の測定
を阻害する原因となっていた。

（ハ）発明の目的 本発明の目的は、前述の従来の欠点を解消し、筒車な構
成の装置を使用して簡単な方法で更に高い精度での測定
を可能とする方法を提供することである。

（ニ）発明の概要 本発明の方法は、上述したような一つの視野内に収めら
れないような高倍率での測定を可能となすことによって
光学系での高い解像度を得て測定精度の向上を図るので
あり、一つ−の視野内に含まれ得ないような測定対象部
分に対しては、低倍率にて一つの視野内に捉えた測定対
象部分を画像粒子の配列および形状等の画像解析に基づ
いて低倍率と高倍率とにおける画像間の、相対位置を特
定して寸法測定を行うのであり、このように画像に基づ
いた相対位置の特定を基本とすることからバックラッシ
ュ等の機械的な誤差の発生を完全に排除することで高精
度の測定を保証するようにしたのである。

即ち、本発明による方法は低倍率および高倍率の少なく
とも２つの光学入力系を備え、低倍率の画像と高倍率の
画像との間で画像を構成する粒子の配列および形状等の
画像解析に基づいて相対位置を特定することによって、
低倍率の画像における測定対象部分を一つの高倍率の画
像もしくは複数の高倍率の画像の組合せとして捉え、高
倍率の画像において高精度に測定することを特徴とする
。

このような本発明による測定方法は、例えば双眼顕微鏡
を使用し、−眼を低倍率の光学系入力部として測定対象
部分を一つの視野内に捉えるようにするとともに、他眼
を高倍率の光学系入力部として測定対象部分の一部もし
くは全部を捉えるようになすことにより容易に実施でき
るのである。

また、勿論のことながら、レンズ系を切り換えて任意の
大きさの視野で測定対象領域を捉えるようにすることも
でき、これによって測定対象領域が広い場合においても
適当な倍率での拡大画像を基にした画像上の測定が達成
できるのである。このように多数の拡大倍率画像上の測
定の累計として所定の測定を実施したとしても、各測定
の基準位置の特定が画像上の特性即ち画像粒子の配列お
よび形状等を基にして行われるので、上述のようにバッ
クラッシュ等の誤差の原因は完全に排除できるのである
。

（ホ）実施例の説明 以下に本発明の測定方法の原理を説明する。

第１図は、本発明の方法を使用して測定する対象の一例
とする大型のシャドウマスクの一部分を示している。シ
ャドウマスク１は良く知られているようにマスク孔２が
所定の間隔ピッチにて形成されている。ここでは長円様
のマスク孔２の場合を示しており、勿論これ以外に例え
ば円形孔のものもあるが、本発明の方法は何れのものに
対しても同様に実施でき、また図示したようなシャドウ
マスクにおける後述のようなピッチ測定に限定されるも
のではない。

このマスク孔２のピッチ測定において、例えば第１図に
おけるマスク孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃ１２Ｄ、２Ｅのような
配列のグループを選定し、それぞれのピッチを測定し、
然る後それ以外のグループにおける測定ピッチのデータ
と併せてピッチ測定結果を得る。

このような各マスク孔のピッチを一つのグループとして
測定する場合、第２図に示すように顕微鏡で所定グルー
プを一つの視野内に収めた画像を基に測定するのでは、
ブラウン管の大型化に伴うマスク孔の大口径化に対して
倍率を増々低下せざるを得なくなる。従って測定精度は
低下してしまうことになる。

そこで本発明、では第一の特徴として、第２図に示すよ
うな視野を得ることのできる低倍率の光学入力系に加え
て、更にその一部を拡大して第３図および第４図に示す
ような拡大画像を得られる高倍率の光学入力系を備える
のである。

ここで、第３図は測定対象となるグループの一部をなす
マスク孔２Ａ、２Ｂのみを完全に捉えることができる最
大倍率で示している。また、第４図は同様に測定対象と
なるグループの一部をなすマスク孔２Ａ、２Ｃのみを完
全に捉えた状態を示している。即ち、ここではこのグル
ープにおけるマスク孔２Ａを基準として、マスク孔２Ｂ
、２Ｃとの間のそれぞれのピッチ測定を個々に行うこと
を意図しているのである。勿論マスク孔２Ｄ１２已に対
しても図示していないが同様にマスク孔２Ａを基準とし
て高倍率の光学入力系による画像を得るのである。この
ようにして拡大した画像に基づく測定は当然ながら測定
自体を高精度に行えることは理解できよう。

本発明の更に重要な特徴は、このような部分的な拡大画
像の取り扱い方法にある。即ち、本発明の方法は、単純
に一部を拡大して画像解析するのではなく、低倍率の画
像と高倍率の画像とを画像上の特徴に基づいて対応位置
を特定し、この特定に基づいて測定値を処理することに
ある。以下にその一例を示す。

例えば第２図において、即ち低倍率の画像において、マ
スク孔２Ａの位置は例えば重心位置ＰＡを測定すること
で特定できる。このような重心位置の測定技術は知られ
ているので説明は省略する。

勿論、重心位置の他にも様々な方法で位置の特定が行え
るのである。このように特定した後、例、えば前述のよ
うにマスク孔２Ａを基準にして残るマスク孔２Ｂ〜２Ｅ
の各々とピッチを測定するために第３図および第４図に
示すような高倍率の画像に切り換える。このような高倍
率の各画像を得る場合、マスク孔の重心位置のような特
定位置を対応させて認識することにより、低倍率の画像
および高倍率の画像の間の画像上のズレは全（問題とは
ならない。即ち、低倍率の画像が全体のマツプとしての
認識を与えるので、例え高倍率の画像を任意に移動させ
たとしても高倍率の画像における対応する特定位置を求
めることで画像上の対応は確実に取れ、このような移動
は測定に何等の影響も与えないのである。

そこで先ず例えばマスク孔２Ａおよび２Ｂの間のピッチ
を求める場合、第３図に示したような高倍率の画像を得
る。このようにして得た高倍率の画像におけるマスク孔
２Ａの位置を第５図に示すように例えば重心位置ＰＡと
して捉え、同様にマスク孔２Ｂの位置を重心値ａＰｍと
して捉えることで両者間のピッチｌＡを求める。このピ
ンチ測定は画像解析技術で良く知られているので説明は
省略する。

このように求めたピッチは、高倍率の画像において測定
されたものであるから、当然ながら精度は高い。このよ
うにして求めた高精度のピッチは第２図に示すような低
倍率の画像におけるマスク孔２Ａの重心位置ＰＡとマス
ク孔２Ｂの重心位置Ｐ、との間のピッチしに相当し、し
かもこのピッチＬを更に高精度に測定した値として求め
られるのである。

同様にして次にマスク孔２Ｃとの間のピッチを求め、更
にマスク孔２Ｄおよび２Ｅとの間のピッチを求めた後、
最終的に所要の例えば平均ピンチを求めるのである。

以上のように、各部の例えばピッチ測定のような寸法測
定をそれぞれ拡大画像のもとで行い、且つ画像の相対位
置の特定によって処理することにより、両画像の間のズ
レやバフクラッシュのような物理量による誤差の発生す
る余地は完全に排除できるのである。

第６図は本発明の方法を実施するための簡単な装置構成
を示している。ここでは双眼顕微鏡１０を使用し、−眼
１０Ａを低倍率の光学入力系に使用し、また他眼１０Ｂ
を高倍率の光学入力系に使用するものである。勿論本発
明の方法はこのような少なくとも２つの入力系の光学像
をＴＶカメラで逼影し、ＣＲＴ画像として形成した後こ
の画像に基づいて所定の解析を行って測定を完遂するこ
とを意図するのであり、図示していないがそのためのＴ
ＶカメラやＣＲＴ並びにコンピュータが適当に接続され
る。このような接続は既知のものであり説明を省略する
。

（へ）効果 ■　本発明の方法は寸法測定に望まれる適当な拡大倍率
の画像として対象部分の少なくとも一部を捉えて処理す
ることができ、しかもこの処理においては画像上の特徴
点の対応を基準として行うのであるから、極めて畜い精
度で測定が可能となる。

■　本発明の方法の実施のために特別で且つ複雑な装置
を必要とせず、簡単な構成の装置で行える。

■　高精度の測定のために必要な倍率と装置の解像度と
のバランスを完全に望ましく取ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法を実施する対象例とするＴＶ
受像器のブラウン管のシャドウマスクの一部を示す正面
図。 第２図はシャドウマスクにおけるマスク孔のピッチ測定
のために選定された一群のマスク孔を一視野内に収めた
低倍率の光学像を示す図面。 第３図および第４図はそれぞれ第２図の一群のマスク孔
のうちの２つを高倍率にて拡大した視野を示す図面。 第５図は第３図の視野における２つのマスク孔に対して
、例として重心位置の割り出しによってピッチを測定す
る場合の説明図。 第６図は本発明の方法を実施するのに好適な双眼顕微鏡
の使用を示す概略的な立面図。 Ｐａ、Ｐｇ　　・・・重心位置 １・・・・シャドウマスク ２・・・・マスク孔 ２Ａ〜２Ｅ・・・マスク孔 １０・・・・双眼顕微鏡 特許出願人　　　　株式会社　ニ　し　コ代理人　弁理
士　　小　野　　　栄 夢２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＴＶカメラにより撮影して形成した画像を基に寸法を測
   定する方法であって、低倍率および高倍率の少なくとも
   ２つの光学入力系を備え、低倍率の画像と高倍率の画像
   との間で画像を構成する粒子配列や形状等の画像解析に
   基づいて相対位置を特定することによって、低倍率の画
   像における測定対象部分を一つの高倍率の画像もしくは
   複数の高倍率の画像の組合せとして捉え、高倍率の画像
   において高精度に測定することを特徴とする顕微鏡等に
   よる画像測定における寸法測定法。