(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、
を有する、撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項２】
前記第２のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１の撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項３】
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
を有する光学系の校正方法。
【請求項４】
前記第３のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３の光学系の校正方法。
【請求項５】
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、
前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第６のステップと、
を有する、撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項６】
前記第２のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５の撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項７】
前記第６のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むことを特徴とする請求項５の撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項８】
前記第２のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第６のステップは、
前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含む、
ことを特徴とする請求項５の撮像手段による実空間長測定方法。
【請求項９】
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第７のステップと、
を有する光学系の校正方法。
【請求項１０】
前記第３のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項９の光学系の校正方法。
【請求項１１】
前記第７のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むことを特徴とする請求項９の光学系の校正方法。
【請求項１２】
前記第３のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第７のステップは、
前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含む、
ことを特徴とする請求項９の光学系の校正方法。
【請求項１３】
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系に起因する画像の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第６のステップ、
を有する光学系の校正方法。
【請求項１４】
前記第２のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、第６のステップは、
前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１３の光学系の校正方法。
【請求項１５】
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップ、
を有する、磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法。
【請求項１６】
前記第３のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第７のステップは、
前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１５の光学系の校正方法。
【請求項１７】
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第６のステップと、
前記光学系によって結像される像を、前記歪曲分布を用いて補正する第７のステップと、
を有する光学系の校正方法。
【請求項１８】
前記第２のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第６のステップは、
前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１７の光学系の校正方法。
【請求項１９】
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップと、
前記撮像手段により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、前記歪曲分布を用いて補正した前記トラックパターンの変位分布を算出する第８のステップと、
を有することを特徴とする磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法。
【請求項２０】
前記第３のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第７のステップは、
前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１９の光学系の校正方法。
【請求項２１】
前記第１のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、前記基準ゲージは、
前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときの前記線パターンと前記格子パターンの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる、厚さを有していることを特徴とする請求項３、９、１５、１９の光学系の校正方法。
【請求項２２】
前記基準ゲージ上の前記格子パターンのピッチが前記磁気テープ上のトラックパターンのピッチと実質的に等しいことを特徴とする請求項２１の光学系の校正方法。
【請求項２３】
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップと、
座標系の基準となる線パターンと、前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する２つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しく、少なくとも１本以上の変位測定ラインに沿った前記理想的なトラックパターンに対するマスター変位分布が既知である疑似トラックパターンとを、それらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの前記磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しい位置になるように設置する第８のステップと、
前記磁気記録トラック検査装置により、前記疑似トラックパターンを撮影し、前記歪曲分布を用いて補正した前記疑似トラックパターンの変位分布を算出する第９のステップと、
前記変位分布と前記マスター変位分布を比較して前記磁気記録トラック検査装置の測定精度を検出する第１０のステップと、
を有することを特徴とする磁気記録トラック検査装置の校正方法。
【請求項２４】
前記第９のステップの変位分布算出において、
前記疑似トラックパターンの画像において、変位分布測定方向にフーリエ変換を施して、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出し、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施して、その結果の実部と虚部との比より前記疑似トラックパターンの画像の位相値分布を算出し、
前記位相値分布を用いて、前記疑似トラックパターン画像の変位分布を算出する、
ことを特徴とする請求項２３の磁気記録トラック検査装置の校正方法。
【請求項２５】
前記第１のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、
前記基準ゲージは、前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する２つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しい疑似トラックパターンとを有し、
前記疑似トラックパターン上の少なくとも１本以上の変位測定ラインに沿った、前記疑似トラックパターンの前記理想的なトラックパターンに対する変位分布が既知であり、
前記線パターン、前記格子パターン及び前記疑似トラックパターンは、前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる厚さを有する基準ゲージを用いることを特徴とする請求項３、９、１５、１９の光学系の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理システムにおける光学系の校正に関するものであり、特に光学系を介して撮像手段により撮像された基準ゲージの画像を基に行う実空間長測定方法及び光学系の校正方法並びに基準ゲージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理装置の高速化及び低価格化の進展により開発現場や製造現場における測定や検査に画像処理システムが多く用いられるようになってきた。図１８は一般的な画像処理システムの構成図である。
図において、位置調整手段２７上に設置された試料（図示せず）は当該手段２７により、その位置を調整できるようになっている。撮像手段２４は具体的にはＣＣＤカメラやラインセンサなどであり、試料を画像として撮像する。光学系２３は試料の像を撮像手段の撮像面に結像する。画像メモリ２５は得られた画像を保持する。演算装置２６は得られた画像に対して所定の処理を行う。
このような構成により試料の画像を撮像し、得た画像を処理し、測定などを行う。
【０００３】
このようなシステムにおける光学系の校正方法として例えば、長さが既知であるラインパターンやスケールを撮像し、その像の長さに基づいて倍率の算出を行うという方法が行われている。しかし、撮像に用いた光学系２３に起因する画像の歪曲のため、得られた画像をそのまま測定すると測定結果に誤差が含まれてしまう。そこでこの歪曲を補正する必要があった。特開昭６３−２２２２４７号公報に記載された技術においては、放射線像撮影装置における撮り込み画像の歪曲を補正する方法が示されている。この方法では、得られる画像がドットパターンとなるような放射線の吸収係数を有する歪計測部材を撮像する。得られる画像のドットの位置と、本来結像すべき真のドットの位置とを比較し、補間処理を行うことにより歪補正テーブルを作って画像を補正するというものである。
【０００４】
また近年、映像音響機器は携帯用のオーディオテープ再生装置やムービーに代表されるように装置の小型化が進んでいる。一方で特にムービーや据置型ＶＴＲのような映像記録機器においては長時間記録が要求されている。このような要求を満たすための重要な技術として映像やオーディオ信号の高密度記録が挙げられる。ＶＴＲやＤＡＴなどの個々の規格ごとに記録再生機器間の互換性を保ちつつ高密度記録を実現するためには、いかに直線性の高いトラックの記録を行うかが重要な技術の一つとなる。このため、記録トラックの直線性を検査する方法が重要となる。従来の磁気記録トラック検査装置として特開平３−２２２１０２号公報に記載された技術では、記録トラックを格子として捉え、トラックの曲がりを格子の変形と考えることにより縞・格子画像解析の手法を取り入れ、トラック直線性の測定を行う方法について述べている。従来の磁気記録トラック検査装置の基本構成は図１８に示した画像処理システムの構成例とほぼ同様である。
【０００５】
このような従来の磁気記録トラック検査装置の校正作業において、１画素あたりの実空間長は光学系２３の設定倍率より得られる。また磁気記録トラック検査装置では、撮像範囲を磁気テープ（図示せず）のトラックパターンの有効エリアに合わせる必要がある。撮像範囲の調整作業は撮像手段２４によって撮像された画像の撮像範囲を見ておおよその調整を行うことにより行っていた。
またこのような校正作業を実施した結果得られる磁気記録トラック検査装置の測定精度を確認する方法は以下のようなものであった。
まず実際に磁気テープ上のトラックパターンのテープ幅方向の変位分布を磁気記録トラック検査装置を用いて測定する。次に同じ磁気テープの同じ測定場所の変位分布を顕微鏡を用いた検査法で測定する。顕微鏡を用いた検査法では、顕微鏡を用いて目視により磁気テープの幅方向にトラックのエッジ位置を測定する。この結果と理想のトラックのエッジ位置を比較することによりトラックパターンの変位分布を求める。これら２つの測定結果を比較することにより測定精度の確認を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１８の光学系２３の設定倍率と実際に得られる画像の倍率は厳密には一致しない。このため例えば、トラックパターンの直線性の測定のような１μｍ以下のオーダが問題となるような測定では十分な精度の倍率、または１画素あたりの実空間長を得ることができなかった。またラインパターンやスケールの撮像による倍率の測定では１ラインでのデータしか得られなかった。
また従来の撮像範囲調整方法では撮像範囲をおおまかにしか調整できなかった。
さらに画像の歪曲の補正に関して、特開昭６３−２２２２４７号公報に記載されたようなドットパターンを用いた画像の歪曲の測定では、測定領域内におけるデータの取得数が限られ、それだけ補間点が増えるため、精度が悪くなる。
【０００７】
また特開平３−２２２１０２号公報に記載された技術では校正方法に関しては記載されていない。測定精度確認においては、測定対象として磁気テープを用いている。磁気テープ上のトラックパターンの変位分布は既知ではないので、顕微鏡を用いて測定しておかなければならない。ところが顕微鏡を用いた検査法は、その測定精度が磁気テープを設置するステージの移動精度に依存する。このため測定精度はせいぜい±０.３μｍ程度であり、それよりも高精度での評価は行えない。また磁気テープは非常に薄いため、取扱い時に過度の負荷をかけると変形してしまう。このため変位分布が変わってしまうなどの問題があり、変位分布が既知とは言えないものであった。このため、磁気記録トラック検査装置の正確な測定精度確認ができなかった。
【０００８】
本発明は上記のような問題点に鑑み、１画素あたりの実空間長を精密に測定する方法を提供し、撮像範囲の測定あるいは調整や、画像の歪曲の測定およびその結果のフィードバックによって画像の歪曲の補正を行う光学系の校正方法を提供することを目的とする。本発明においては、１画素あたりの実空間長や撮像範囲の測定あるいは調整や、画像の歪曲の測定およびその結果のフィードバックによって画像の歪曲の影響のない磁気記録トラックの検査を実現するための磁気記録トラック検査装置の校正方法及び基準ゲージを提供する。また、これらの光学系の校正方法や磁気記録トラック検査装置の校正方法を高精度に実現するための方法を提供する。さらに、より高精度な測定精度確認法、および測定精度確認において用いる基準ゲージを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像手段による実空間長測定方法は、所定の格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得て、この格子画像の検査領域内の任意領域において、格子線に直交する方向の撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出した後それらを平均して平均格子本数を算出し、この平均格子本数に格子ピッチを乗算することにより、格子線に直交する方向における任意領域の実空間長を算出し、この前記実空間長を、同方向の画素数で除算することにより、格子画像の、格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する。こうして得られた１画素あたりの実空間長を基に光学系の校正を行うことができる。
【００１０】
また、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、撮像手段により撮像し、検査する磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージとして、その表面上に、基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、これらのパターンは、磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、磁気テープを設置したときのその上面の高さ位置と実質的に等しくなるような厚さを有している基準ゲージを用いる。これにより、測定精度の確認を高精度に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像手段による実空間長測定方法は、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップとを有する。
【００１２】
前記第２のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【００１３】
本発明の光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップとを有する。
【００１４】
前記第３のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【００１５】
本発明の撮像手段による実空間長測定方法は、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第６のステップとを有する。
【００１６】
前記第２のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【００１７】
前記第６のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【００１８】
前記第２のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第６のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【００１９】
本発明の光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第７のステップとを有する。
【００２０】
前記第３のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【００２１】
前記第７のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【００２２】
前記第３のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第７のステップは、前記１画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【００２３】
本発明の光学系の校正方法では、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系に起因する画像の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第６のステップを有する。
【００２４】
前記第２のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、第６のステップは、前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【００２５】
本発明の磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップを有する。
【００２６】
前記第３のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第７のステップは、前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【００２７】
本発明の光学系の校正方法では、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び／又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第１のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第２のステップと、前記第２のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第３のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第４のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第５のステップと、前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第６のステップと、前記光学系によって結像される像を、前記歪曲分布を用いて補正する第７のステップとを有する。
【００２８】
前記第２のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第６のステップは、前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【００２９】
本発明の磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップと、前記撮像手段により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、前記歪曲分布を用いて補正した前記トラックパターンの変位分布を算出する第８のステップとを有する。
【００３０】
前記第３のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出するステップと、抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第７のステップは、前記１画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【００３１】
前記第１のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、前記基準ゲージは、
前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときの前記線パターンと前記格子パターンの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる、厚さを有している。
【００３２】
前記基準ゲージ上の前記格子パターンのピッチが前記磁気テープ上のトラックパターンのピッチと実質的に等しくても良い。
【００３４】
本発明の磁気記録トラック検査装置の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び／又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第１のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第２のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第４のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第５のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の１画素あたりの実空間長を算出する第６のステップと、
前記１画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第７のステップと、
座標系の基準となる線パターンと、前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する２つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しく、少なくとも１本以上の変位測定ラインに沿った前記理想的なトラックパターンに対するマスター変位分布が既知である疑似トラックパターンとを、それらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの前記磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しい位置になるように設置する第８のステップと、
前記磁気記録トラック検査装置により、前記疑似トラックパターンを撮影し、前記歪曲分布を用いて補正した前記疑似トラックパターンの変位分布を算出する第９のステップと、
前記変位分布と前記マスター変位分布を比較して前記磁気記録トラック検査装置の測定精度を検出する第１０のステップと、
を有する。
【００３５】
前記第９のステップの変位分布算出において、
前記疑似トラックパターンの画像において、変位分布測定方向にフーリエ変換を施して、得られる周波数スペクトルから１次周波数成分を抽出し、
抽出した１次周波数成分に逆フーリエ変換を施して、その結果の実部と虚部との比より前記疑似トラックパターンの画像の位相値分布を算出し、
前記位相値分布を用いて、前記疑似トラックパターン画像の変位分布を算出することができる。
【００３６】
前記第１のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、
前記基準ゲージは、前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する２つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しい疑似トラックパターンとを有し、
前記疑似トラックパターン上の少なくとも１本以上の変位測定ラインに沿った、前記疑似トラックパターンの前記理想的なトラックパターンに対する変位分布が既知であり、
前記線パターン、前記格子パターン及び前記疑似トラックパターンは、前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる厚さを有する前記基準ゲージを用いる。
【００３７】
【実施例】
《実施例１》
以下、実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は光学系の校正システムの構成図である。図において、基準ゲージ１の表面には、後述する所定の格子パターン７が描かれている。撮像手段としてのＣＣＤカメラ３は、レンズ単体もしくはレンズ群からなる光学系２と光軸を共有するように配置され、光学系２によって結像された像を撮像する。画像メモリ４はＣＣＤカメラ３からの画像を保存し、演算装置５は画像メモリ４に保存されている画像に対して処理を行う。基準ゲージ１の位置調整手段６は、例えばＸＹθステージである。
図２は上記の格子パターン７の詳細を示す図である。図２に示すように、格子ピッチが等間隔になるように複数の格子線７ａが形成され、この間隔は既知の値である。
【００３８】
以上のように構成された光学系の校正システムにおける光学系の校正方法の手順を図３の機能ブロック図に従って説明する。
はじめに格子画像の撮像（ステップ１０１）について説明する。まず、図１に示す基準ゲージ１の格子線７ａ（図２）がＣＣＤカメラ３の水平走査方向と平行になるように、ＸＹθステージ６を用いて基準ゲージ１の位置調整を行う。次に基準ゲージ１をＣＣＤカメラ３により撮像する。図４は格子画像８を示す図である。格子画像８は、基準ゲージ１上の格子パターン７をＣＣＤカメラ３によって撮像することにより得られ、画像メモリ４に保存される。なお、図４に示すように、格子画像８において図１中のＣＣＤカメラ３の水平走査方向に対応する方向をＸ方向と定義し、垂直走査方向に対応する方向をＹ方向と定義する。１画素あたりの実空間長や撮像範囲、歪曲分布の算出においては、検査領域９内の格子本数が測定の分解能に関連し、格子本数が多い方が精度が良くなる。従って、基準ゲージ１の撮像の際には、１本１本の格子線がＣＣＤカメラ３の解像度内で格子本数を多く撮像することが望ましい。例えば、格子画像８の格子線に直交する方向（図４ではＹ方向）の画素数が５１２画素であるような場合、格子本数は１２８本程度が望ましい。
【００３９】
次に図３における格子本数算出（ステップ１０２）について説明する。まず図４の格子画像８において校正の対象となる領域、即ち検査領域９を決定する。この検査領域の１画素あたりの実空間長や撮像範囲、歪曲分布等が校正の対象となる。従ってこの検査領域９は、図１の光学系２によって結像される像において、主に使用される領域に設定すればよい。例えば測定装置に組み込まれた光学系であれば、その測定対象の撮像に利用する領域を設定すればよい。また検査領域９内に任意領域１０を設定する。この領域において１画素あたりの実空間長の算出を行う。格子本数が多い方が１画素あたりの実空間長の算出精度が良くなる。従って、任意領域１０に含まれる格子の本数は、一本一本の格子線がＣＣＤカメラ３の解像度内でできるだけ多い方が望ましい。検査領域９と任意領域１０とは同一であっても良い。
【００４０】
画像メモリ４に保存された格子画像８における検査領域９内の任意領域１０において、Ｙ方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置５により算出する。演算装置５は、例えば以下に説明するような方法により格子本数の算出を行う。  まず、任意領域１０の画像に対して２値化処理を行う。２値化処理は以下のように行う。まず任意領域１０において輝度分布のしきい値を決定する。しきい値は任意領域１０の輝度分布の平均値でよい。しきい値より高い画素は明部とし、しきい値より低い画素は暗部とする。以上の処理により任意領域１０の画像を明部と暗部の２値画像とする。基準ゲージ１を撮像して得られた画像は一般にコントラストが良く、また、ノイズも少ないので、２値化処理を行うとその輝度分布は完全な矩形波となる。この矩形波の波の数をカウントすることにより格子本数を算出する。
なお、このように格子本数を整数本単位で算出するような場合、任意領域１０に含まれる格子本数ができるだけ整数本となるように任意領域１０を設定する方が望ましい。
【００４１】
次に図３における平均格子本数算出（ステップ１０３）について説明する。図１の演算装置５において、得られた各画素列における格子本数の平均値を算出することにより、平均格子本数を算出する。画像の歪曲の影響のために格子本数は場所によって異なるが、ステップ１０３における平均格子本数算出では、図４の任意領域１０という２次元の領域における平均的な格子本数を算出する。このような測定を行う方が、ラインパターンやスケールを用いて倍率を求める方法のように１ラインで測定を行うよりも、図３の１画素あたりの実空間長算出（ステップ１０５）や撮像範囲算出（ステップ１０６）において算出される１画素あたりの実空間長や撮像範囲などに関して、その格子画像８を、より適切に表す代表値を得ることができる。
【００４２】
次に、図３における実空間長算出（ステップ１０４）について説明する。図１の演算装置５において、平均格子本数に、基準ゲージ１上の格子パターン７の既知のピッチ長を乗算することにより、図４の任意領域１０のＹ方向の実空間長を算出する。
次に図３における１画素あたりの実空間長算出（ステップ１０５）について説明する。図１の演算装置５において、先に求めた図４の任意領域１０のＹ方向の実空間長を、任意領域１０のＹ方向の画素数で除算することにより、１画素あたりの実空間長を算出する。
【００４３】
次に図３における撮像範囲算出（ステップ１０６）について説明する。図１の演算装置５において、１画素あたりの実空間長に、図４の検査領域９のＹ方向の画素数を乗算することにより、検査領域９のＹ方向の実空間長即ち検査領域の撮像範囲を算出することができる。
また図１の光学系２の倍率が実体顕微鏡のように連続的に変化させることができる場合、倍率の調整作業を、算出した撮像範囲を基に行うことも可能である。設定したい撮像範囲が予め決まっている場合に、その撮像範囲の実空間長とＣＣＤカメラ３の撮像素子の実空間長より倍率を算出する。その倍率に光学系２を設定した後、撮像範囲を算出する。画像の歪曲等の影響により一般には、算出結果の撮像範囲と所望の撮像範囲とは一致しない。これらが一致するように光学系２の倍率調整と撮像範囲の算出とを繰り返し行うことにより、撮像範囲の調整を行う。
【００４４】
次に図３における歪曲分布算出（ステップ１０７）について説明する。図１の演算装置５において、１画素あたりの実空間長算出（ステップ１０５）により算出した１画素あたりの実空間長を用いて、図４の格子画像８の検査領域９における変位分布、即ち図１の光学系２に起因する画像の歪曲分布を算出する。変位分布の算出法として例えば、検査領域９の画像に対して２値化処理を行う。さらに図５に示すような細線化処理を施し、格子線の中心位置を画素単位で求める。得られた位置分布に１画素あたりの実空間長を乗算することにより、実空間長単位の格子線の位置分布が得られる。得られた位置分布と図２の格子パターン７のピッチより算出される真の位置分布との比較により図４に示す格子画像８のＹ方向の変位分布を算出する。以上の処理では得られる変位のデータは検査領域９内の格子線の中心位置だけとなる。格子線間の変位分布を得る為にはスプライン補間などの補間処理を行う。
【００４５】
このような画素単位の測定では、変位分布の測定精度は基準ゲージ１の格子ピッチと、１画素あたりの実空間長とに依存する。格子ピッチが狭いほど変位量の分解能が向上し、また１画素あたりの実空間長が短いほど格子線位置の分解能が向上する。一方で格子ピッチは光学系で１本１本の格子線が識別できるレベルまで、あるいは基準ゲージ１の作成精度の限界までしか狭くできない。またそれにあわせてＣＣＤカメラ３の画素数を確保する必要がある。これらを考え合わせて基準ゲージ１の格子ピッチ、およびＣＣＤカメラ３などの撮像手段の画素数、を決定する必要がある。例えば使用する光学系２の分解能が８μｍであるとする。この場合、基準ゲージ１の格子ピッチは少なくとも１６μｍ以上必要となる。例えば、格子ピッチを３２μｍとし、使用するＣＣＤカメラ３の画素数を水平、垂直方向それぞれ５１２画素であるとすると、撮像される格子本数は１２８本程度が望ましいことから、撮像範囲は約４ｍｍ四方の領域となる。
【００４６】
以上の説明は全て図４の検査領域９のＹ方向についての処理である。図１の基準ゲージ１の格子線がＣＣＤカメラ３の垂直走査方向と平行になるようにＸＹθステージ６を用いて基準ゲージ１の位置調整を行い、基準ゲージ１をＣＣＤカメラ３で撮像した後、以上と同様な手順を繰り返すことにより、Ｘ方向の１画素あたりの実空間長、撮像範囲、歪曲分布が算出できる。なお、あらかじめ基準ゲージ１に図６に示すように互いに直交する格子パターンを描いておいても良い。また格子パターン７を図７のように２方向の格子とし、これを撮像して得られる格子画像のＸ、Ｙ方向の処理を同時に行っても良い。
【００４７】
次に図３における画像の撮像（ステップ１０８）について説明する。画像の撮像では、図１の光学系２とＣＣＤカメラと３を用いて測定対象物の画像を撮像する。
次に図３における画像の補正（ステップ１０９）について説明する。図１の演算装置５において、得られたＸ、Ｙ方向の歪曲分布を用いた画像の補正を実施する。補正の対象となる画像は画像の撮像（ステップ１０８）において撮像した任意の画像である。
図８は、ある画素点の輝度値の補正の方法を説明するための模式図である。Ｐ(0,0)、Ｐ(1,0)、Ｐ(0,1)及びＰ(1,1)は各画素である。画素Ｐ(0,0)の輝度を補正の対象とする場合について説明する。各画素点の位置ベクトルを、そのままの記号を用いてＰ(0,0)、Ｐ(1,0)、Ｐ(0,1)、Ｐ(1,1)とする。またＤ(0,0)、Ｄ(1,0)、Ｄ(0,1)及びＤ(1,1)はそれぞれ各画素Ｐ(0,0)、Ｐ(1,0)、Ｐ(0,1)及びＰ(1,1)での歪曲量をあらわすベクトルである。このとき、Ｐ(0,0)、Ｐ(1,0)、Ｐ(0,1)及びＰ(1,1)での輝度をそれぞれＢ(0,0)、Ｂ(1,0)、Ｂ(0,1)及びＢ(1,1)とし、また、補正後のＰ(0,0)での輝度をＢt(0,0)とする。各画素Ｐ(0,0)、Ｐ(1,0)、Ｐ(0,1)及びＰ(1,1)の歪曲補正後の対応位置をそれぞれＰt(0,0)、Ｐt(1,0)、Ｐt(0,1)及びＰt(1,1)とする。またそのそれぞれの位置ベクトルＰt(0,0)、Ｐt(1,0)、Ｐt(0,1)及びＰt(1,1)はそれぞれ次式により得られる。
【００４８】
Ｐt(0,0)＝Ｐ(0,0)−Ｄ(0,0)
Ｐt(1,0)＝Ｐ(1,0)−Ｄ(1,0)
Ｐt(0,1)＝Ｐ(0,1)−Ｄ(0,1)
Ｐt(1,1)＝Ｐ(1,1)−Ｄ(1,1)
ここで、Ｐt(0,0)、Ｐt(1,0)、Ｐt(0,1)及びＰt(1,1)からＰ(0,0)までの距離をそれぞれｄ(0,0)、ｄ(1,0)、ｄ(0,1)及びｄ(1,1)とすると、以下のようになる。
ｄ(0,0)＝｜Ｐ(0,0)−Ｐt(0,0)｜
ｄ(1,0)＝｜Ｐ(0,0)−Ｐt(1,0)｜
ｄ(0,1)＝｜Ｐ(0,0)−Ｐt(0,1)｜
ｄ(1,1)＝｜Ｐ(0,0)−Ｐt(1,1)｜
【００４９】
また、定数Ｋ、Ｌ、Ｍ及びＮを次式により定義する。
Ｋ＝（１／ｄ(0,0)）／（１／ｄ(0,0)＋１／ｄ(1,0)＋１／ｄ(0,1)＋１／ｄ(1,1)）
Ｌ＝（１／ｄ(1,0)）／（１／ｄ(0,0)＋１／ｄ(1,0)＋１／ｄ(0,1)＋１／ｄ(1,1)）
Ｍ＝（１／ｄ(0,1)）／（１／ｄ(0,0)＋１／ｄ(1,0)＋１／ｄ(0,1)＋１／ｄ(1,1)）
Ｎ＝（１／ｄ(1,1)）／（１／ｄ(0,0)＋１／ｄ(1,0)＋１／ｄ(0,1)＋１／ｄ(1,1)）
このとき、Ｂt(0,0)は次式により求められる。
Ｂt(0,0)＝Ｋ・Ｂ(0,0)＋Ｌ・Ｂ(1,0)＋Ｍ・Ｂ(0,1)＋Ｎ・Ｂ(1,1)
以上のように、検査領域９の各画素において、歪曲分布を利用して算出される補正後の画素のうち対象画素の近傍の４点を用いて輝度の算出を実施することにより、画像の補正を実施することができる。
【００５０】
このように、第１の実施例によれば、光学系２により結像される像をＣＣＤカメラ３により撮像した際の１画素あたりの実空間長が精密に算出できる。１画素あたりの実空間長に、検査領域９の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、光学系２により結像される像をＣＣＤカメラ３により撮像した際の検査領域９に対応する部分の撮像範囲が算出できる。
また、１画素あたりの実空間長に、検査領域９の格子線に直交する方向の画素数を乗算することによりＣＣＤカメラ３の検査領域９における撮像範囲を算出し、撮像範囲が所定の値となるように光学系２の倍率を調整することにより、光学系２により結像される像をＣＣＤカメラ３により撮像した際の検査領域９に対応する部分の撮像範囲の調整ができる。
【００５１】
また、１画素あたりの実空間長を用いて、検査領域９の格子線に直交する方向の変位分布を求め、光学系２の格子線に直交する方向の歪曲分布を検査領域９全面において得ることにより、光学系２により結像される像をＣＣＤカメラ３により撮像した際の検査領域９に対応する部分の歪曲分布が算出できる。
また、光学系２によって結像される像を歪曲分布を用いて補正することにより、光学系２により結像される像をＣＣＤカメラ３により撮像した際の画像を補正することができる。
【００５２】
《実施例２》
次に、第２の実施例について説明する。本実施例では、光学系の校正にフーリエ変換を用いた位相解析を利用する。
第２の実施例において用いる装置は第１の実施例で用いた光学系の校正システムと同じものである。また光学系の校正方法の手順も第１の実施例の光学系の校正方法の手順と同じである。但し、第２の実施例では図３における格子本数算出（ステップ１０２）において、フーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
まず、図１の画像メモリ４に保存された格子画像８（図４）における検査領域９内の任意領域１０において、Ｙ方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置５により算出する。演算装置５では以下に説明するフーリエ変換を用いた格子画像８の位相情報処理の手法を用いる。
【００５３】
図１３は格子画像８の検査領域９におけるＸ方向またはＹ方向の格子線に直交する方向の、ある１ラインの輝度分布の波形の一例を示すグラフである。これに対してフーリエ変換を施すことにより周波数スペクトルが得られる。
図１４は図１３の輝度分布に対してフーリエ変換を施したときに得られる周波数スペクトルの実部と虚部の２乗和であるパワースペクトルの概略図を示したものである。この周波数スペクトルのうち元の波形の１次調和波の成分を表す１次周波数成分（図１４の斜線部に相当）のみを抽出し、逆フーリエ変換すると実部には元の波形を滑らかな波形で置き換えたものが得られ、虚部には実部波形の半波長ずれたものが得られる。虚部を実部で除算したものの逆正接をとると、各画素での元の波形の１次調和波の位相値が得られる。このようにして得られた格子画像８の検査領域９における位相値分布のうち、任意領域１０内での位相値の変化量を算出する。位相値変化量が２πで格子１本に相当するので、位相値変化量を２πで除算すれば任意領域１０に含まれる格子本数を小数点以下の精度で算出することができる。従って２値化処理を用いたような方法よりも高精度な値を得ることができる。
【００５４】
次に図３の歪曲分布算出（ステップ１０７）にてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
演算装置５において、１画素あたりの実空間長算出（ステップ１０５）において求めた１画素あたりの実空間長を用いて、格子画像８の検査領域９における変位分布、即ち光学系に起因する画像の歪曲分布を算出する。格子本数算出（ステップ１０２）の際に既に格子画像８の検査領域９での位相算出を実施済みであればその算出結果を用いる。位相算出を行っていなければ、格子本数算出（ステップ１０２）においてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合で説明した手順でこれを実施し、格子画像８の検査領域９での位相値分布を算出しておく。１画素あたりの実空間長より算出される各画素の位置分布と、得られた位相値分布を各画素において２πで除算し、格子ピッチ長を乗算したものとの差をとることにより格子画像８の格子線に直交する方向の変位分布を算出する。以上のフーリエ変換を用いた演算処理では変位のデータは検査領域９内の全画素点において得られており補間処理の必要はない。また位置分布を画素単位以下の精度で算出できることから、歪曲が１画素以下であるような場合でも、歪曲を精度よく算出できる。例えば１画素５μｍの実空間長で撮像した場合でも、５μｍ以下の歪曲量が算出できる。
【００５５】
このように第２の実施例によれば、格子本数算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより格子本数が小数単位まで高精度に求められるため、１画素あたりの実空間長の測定や撮像範囲算出および調整をより高精度に行うことができる。
また、歪曲分布算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより変位分布の算出を小数画素単位で行えるため、歪曲分布の算出や歪曲分布を用いた像の補正をより高精度に行うことができる。
【００５６】
《実施例３》
以下、第３の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図９は磁気記録トラック検査装置２０を示す構成図である。基準ゲージ２１の表面には所定のパターン４１〜４３が描かれている。この、所定のパターン４１〜４３とは、図１０に示すようにパターンの基準となる線パターン４１、格子ピッチが等間隔でかつ既知であり、望ましくはその格子ピッチが磁気テープの同一アジマスのトラックのピッチ（例えばＤＶＣフォーマットであれば２０μｍ）に等しいような、線パターン４１に平行な格子パターン４２、及び、線パターン４１に直交する格子パターン４３、である。
【００５７】
基準ゲージ２１や磁気テープ（図示せず）は試料設置台２２上に設置される。基準ゲージ２１は試料設置台２２に設置時、その高さが磁気テープを設置した際と同じ高さに来るような厚さ及び平面度を有する。これにより基準ゲージ２１を用いて磁気記録トラック検査装置２０の光学系の校正を実施することができる。撮像手段としてのＣＣＤカメラ３は、レンズ単体もしくはレンズ群からなる光学系２と光軸を共有するように配置され、光学系２によって結像された像を撮像する。ＣＣＤカメラ３からの画像は画像メモリ４に保存され、演算装置５は画像メモリ４に保存されている画像に対して処理を行う。基準ゲージ２１の位置は位置調整手段６によって調整される。この位置調整手段６は、例えばＸＹθステージである。
【００５８】
以上のように構成された磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法の手順を図１１の機能ブロック図に従い説明する。
まず図１１における基準ゲージの設置（ステップ２０１）について説明する。すなわち、図９の基準ゲージ２１を試料設置台２２上に設置する。基準ゲージ２１と磁気テープ（図示せず）の高さおよび平面度を等しくするために、基準ゲージ２１は磁気テープと同じ厚さおよび平面度で作成されていてもよい。しかし実際には磁気テープの厚さは数μｍ〜数十μｍと非常に薄く、その厚さで基準ゲージ２１を作成するのは難しい。そこで基準ゲージ２１を磁気テープの厚さよりも一定値だけ厚く作成しておく。その高さの差を試料設置台２２で吸収するために、磁気テープと基準ゲージ２１の高さの差分の厚さを有する板を試料設置台２２に組み込み、磁気テープ設置時にその板を磁気テープの下に敷くようにする。あるいは、光学系２の光軸方向の昇降機構（図示せず）を試料設置台２２に備えても良い。
【００５９】
次に、図１１における格子画像の撮像（ステップ２０２）について説明する。まず、図９の基準ゲージ２１の線パターン４１（図１０）が、ＣＣＤカメラ３の水平走査方向と平行になるようにＸＹθステージ６を用いて基準ゲージ２１の位置調整を行った後、基準ゲージ２１上の格子パターン４２及び４３のそれぞれをＣＣＤカメラ３により撮像する。例えば格子パターン４２の場合、ＣＣＤカメラ３により撮像され、画像メモリ４に保存される画像は図４に示す格子画像８のようになる。このとき基準ゲージ２１は、磁気テープと同じ位置に設置されている。また基準ゲージ２１の格子ピッチは磁気テープのトラックピッチと同じである。こうして、得られる格子画像８の輝度分布は、磁気テープを撮像した場合の輝度分布に近いものとなる。従って実際の測定に近い条件で校正を実行することができ、校正方法として望ましい。
【００６０】
以下、格子パターン４２を撮像した場合に得られる格子画像８の処理について説明する。従って格子本数算出などの処理がＹ方向に行われる場合について説明する。格子パターン４３の場合は、処理の方向をＸ方向に読み替えればよい。
次に、図１１の格子本数算出（ステップ２０３）について説明する。図４の格子画像８において校正の対象となる領域、即ち検査領域９を決定する。この検査領域の実空間長や撮像範囲、歪曲分布等が校正の対象となる。磁気記録トラック検査装置２０では、この検査領域９を、測定対象である磁気テープの有効領域、即ちトラックパターンの描かれている領域にほぼ一致するように設定する。例えばＤＶＣフォーマットであれば５.２４ｍｍである。格子のピッチを２０μｍとすると、検査領域９に含まれる格子の本数は２６２本になる。従って、検査領域９の画素数は１０００画素以上が望ましい。次に、検査領域９内に任意領域１０を設定する。この領域において１画素あたりの実空間長の算出を行う。検査領域９と任意領域１０を同じとしても良い。
画像メモリ４に保存された格子画像８における検査領域９内の任意領域１０において、Ｙ方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を図９の演算装置５で算出する。演算装置５では実施例１の格子本数算出（ステップ１０２）において説明したような方法により格子本数の算出を行う。
【００６１】
次に、図１１の平均格子本数算出（ステップ２０４）について説明する。実施例１の平均格子本数算出（ステップ１０３）での処理と同様に、図９の演算装置５において、得られた各画素列における格子本数の平均値を算出することにより、平均格子本数を算出する。
次に、図１１における実空間長算出（ステップ２０５）について説明する。実施例１の実空間長算出（ステップ１０４）での処理と同様に、図９の演算装置５において平均格子本数に、基準ゲージ２１上の格子パターン４２の既知のピッチ長を乗算することにより、任意領域１０のＹ方向の実空間長を算出する。
【００６２】
次に、図１１の１画素あたりの実空間長算出（ステップ２０６）について説明する。実施例１の１画素あたりの実空間長算出（ステップ１０５）での処理と同様に、図９の演算装置５において、先に求めた任意領域１０のＹ方向の実空間長を、任意領域１０のＹ方向の画素数で除算することにより、１画素あたりの実空間長を算出する。
次に、図１１の撮像範囲算出（ステップ２０７）について説明する。実施例１の撮像範囲算出１０６での処理と同様に、図９の演算装置５において、１画素あたりの実空間長算出２０６で求めた１画素あたりの実空間長に、検査領域９のＹ方向の画素数を乗算することにより、検査領域９のＹ方向の実空間長、即ち検査領域の撮像範囲を算出することができる。
また実施例１の場合と同様に、算出された撮像範囲を元に、撮像範囲が磁気テープの有効領域と一致するように倍率可変な光学系２の倍率の調整を行うことも可能である。
【００６３】
次に、図１１の歪曲分布算出（ステップ２０８）について説明する。実施例１の歪曲分布算出（ステップ１０７）での処理と同様に、図９の演算装置５において、１画素あたりの実空間長算出（ステップ２０６）において求めた１画素あたりの実空間長を用いて、図４の格子画像８の検査領域９における変位分布、即ち光学系２に起因する画像の歪曲分布を算出する。
なお、基準ゲージ２１上の格子パターン４２、４３（図１０）の替わりに図７のような２方向の格子を用い、これを撮像して得られる格子画像のＸ、Ｙ方向の処理を同時に行っても良い。
【００６４】
次に、図１１のトラックパターン画像の撮像（ステップ２０９）について説明する。まず磁気テープを図９の試料設置台２２に設置する。このとき、磁気テープは基準ゲージ２１と同じ位置にある。磁気テープはあらかじめ可視化処理を施しておく。磁気テープのエッジがＣＣＤカメラ３の水平走査方向と平行になるようにＸＹθステージ６を用いて位置調整を行う。磁気テープ上にはアジマス角、即ちヘッドギャップの角度の異なる２種類の磁気ヘッドで記録されたトラックが交互に並ぶように記録されている。一方のアジマス角を有するトラックが明部、他方のアジマス角を有するトラックが暗部となるように照明を行う。このため、ちょうど格子パターンのような明暗のパターンとなる。このパターンをＣＣＤカメラ３で撮像する。トラックは磁気テープの長手方向から少し傾けて記録されているため、得られるトラックパターン画像２８は図１２に示すようなものとなる。図１２に示すように、テープ長手方向をＸ方向、テープ幅方向をＹ方向とする。トラックパターン画像２８は画像メモリ４に保存される。
【００６５】
次に、図１１における画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出（ステップ２１０）について説明する。まず、トラックパターン画像の撮像（ステップ２０９）において得られたトラックパターン画像２８を用いて、磁気記録トラック検査装置２０の変位分布算出に従い、トラックパターンのＹ方向の変位分布を算出する。このとき得られる変位分布はまだ画像の歪曲の影響を含んでいる。
図１５はトラックパターンの変位分布の補正法の説明図である。ベクトルＳEX及びＳEYはそれぞれトラックパターン画像２８のある画素Ｐにおける画像の歪曲のＸ成分及びＹ成分を示している。これらは全てオイラ座標系の変位であり、画素Ｐがどこから変位してきたかを表している。またベクトルＳLX、ＳLYは画素Ｐにおける画像の歪曲のラグランジェ座標系における変位、即ち画素Ｐに存在すべき点がどこへ変位していったのかを表している。ここでは歪曲分布の微分値が十分小さいと仮定し、ＳLX及びＳLYをそれぞれＳEX及びＳEYによって近似する。
【００６６】
こうすることにより、画素ＰにおけるトラックパターンのＹ方向の変位を表すベクトルＤ（図示せず）に含まれる画像の歪曲のＹ方向成分の影響はＳEYそのものとなる。ベクトルＤに含まれる画像の歪曲のＸ方向成分の影響は歪曲分布の微分値が十分小さいとの仮定から図１５中のＳEXYによって近似する。図１５中のθはトラックの傾き角である。従って補正後のトラックパターンのＹ方向の変位を表すベクトルＤtは
Ｄt＝Ｄ−ＳEY＋ＳEX×Ｔａｎθ
として得られる。演算装置５にて、この計算を画像の歪曲の影響を含んだ変位分布全画素について行うことにより画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布を算出する。
【００６７】
なお、画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出（ステップ２１０）の他の方法として、以下に示す処理を演算装置５で行ってもよい。すなわち、トラックパターン画像の撮像（ステップ２０９）において得られたトラックパターン画像２８を、実施例１の画像の補正（ステップ１０９）で説明したような方法でＸ及びＹ方向の歪曲分布を用いて補正を行う。得られた補正後のトラックパターン画像２８に対して２値化処理及び細線化処理を施し、格子線の中心位置を画素単位で求める。得られた位置分布に１画素あたりの実空間長を乗算することにより、実空間長単位のトラックパターンの位置分布が得られる。得られたトラックパターンの位置分布と理想のトラックパターンの位置分布との比較によりトラックパターン画像２８の変位分布を算出する。格子線間の変位分布を得る為にはスプライン補間などの補間処理を行う。
【００６８】
次に、これまでの１画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の調整、歪曲分布算出などの校正を行った結果得られる磁気記録トラック検査装置の測定精度確認方法について説明する。
まず、図１１の基準ゲージの設置（ステップ２０１）と同じように、図１６に示すような測定精度確認用基準ゲージ４４を磁気記録トラック検査装置２０の試料設置台２２に設置する。測定精度確認用基準ゲージ４４も基準ゲージ２１の場合と同じように磁気テープの厚さと同じ厚さ、もしくは磁気テープよりも一定値だけさらに厚く作成されている。このため、磁気記録トラック検査装置２０に磁気テープを設置したときの磁気テープの上面の位置と、測定精度確認用基準ゲージ４４のパターン描画面の位置とは同一となる。
【００６９】
測定精度確認用基準ゲージ４４には図１６に示すようなパターンが描かれている。このパターンは線パターン４１及び疑似トラックパターン４５を含んでいる。疑似トラックパターン４５のピッチは、磁気記録再生装置により磁気テープ上に記録されるトラックパターンの同一アジマストラックの理想のピッチに等しくなるように描かれている。また疑似トラックパターン４５の線パターン４１に対する角度（図１６のθ）は、磁気記録再生装置により磁気テープ上に記録されるトラックパターンの理想のトラック角に等しくなるように選択されている。例えばＤＶＣフォーマットであればピッチは２０μｍ、トラック角は９.１６６８０９゜である。線パターン４１は疑似トラックパターン４５を撮像する際の位置調整時に基準として使用される。
【００７０】
次に、磁気記録トラック検査装置２０によって測定精度確認用基準ゲージ４４の画像を撮像し、画像の歪曲の影響を排除した疑似トラックパターン４５の変位分布の算出を行う。測定精度確認用基準ゲージ４４を撮像すると、トラックパターン画像２８と似た疑似トラックパターン画像（図示せず）が得られる。この疑似トラックパターン画像に対して図１１の画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出（ステップ２１０）と同じ処理を行うことにより、画像の歪曲の影響を排除した疑似トラックパターン４５の理想トラックパターンに対する変位分布（図１６のＹ方向の変位分布）を算出する。
なお疑似トラックパターン４５の変位分布の算出は、実施例２の歪曲分布算出（ステップ１０７）の説明で記したフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用して行っても良い。
【００７１】
また、疑似トラックパターン４５の理想トラックパターンに対する変位分布を他の測定手段により測定しておく。この測定手段により得られるデータが精度確認のためのマスタデータとなる。従って測定手段は、その測定精度が磁気記録トラック検査装置の測定精度よりも良いものでなければならない。測定精度確認用基準ゲージ４４は、半導体分野で使われるマスクの作成と同様のプロセスで作成する。このとき、疑似トラックパターン４５の暗部はガラス基板の上に製膜されたクロムよりなる。また疑似トラックパターン４５の明部には何も加工されていない。従って、ガラス基板が見える。このような、ガラス基板上にクロムで描かれた線の位置を高精度に測定するための測定機として光波干渉式座標測定機がある。これによれば、マスクのパターンのエッジ位置を繰り返し精度０.０１μｍ以下で測定することができる。この測定機を用いて測定精度確認用基準ゲージ４４の疑似トラックパターン４５の格子線の位置分布を測定し、理想のトラックパターンに対する変位分布を算出する。以後このようにして得られた変位分布をマスタ変位分布と呼ぶこととする。マスタ変位分布は磁気記録トラック検査装置の測定精度をサブμｍで評価するのに十分な精度を有する。また測定精度確認用基準ゲージ４４をガラス基板に作成することで、疑似トラックパターン４５の変位分布を維持することができる。従って、以上のようにマスタ変位分布を得ることにより、疑似トラックパターン４５の変位分布は既知となる。
【００７２】
次に、磁気記録トラック検査装置により得られた変位分布のうち、マスタ変位分布に対応するデータ、即ち同一測定ライン上のデータを抽出する。これをサンプル変位分布と呼ぶこととする。サンプル変位分布とマスタ変位分布を比較することにより、磁気記録トラック検査装置の測定精度の確認をサブμｍ以下の精度で行うことができる。
なお図１７に示すように、線パターン４１、Ｙ方向格子パターン４２、Ｘ方向格子パターン４３および疑似トラックパターン４５が１つの基準ゲージ上に描かれていても良い。このような基準ゲージを用いることにより１画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の算出や調整、歪曲分布算出、測定精度確認を基準ゲージを入れ換えることなく実施することができる。
【００７３】
このように、第３の実施例によれば、磁気記録トラック検査装置２０で得られる画像の１画素あたりの実空間長が算出できる。
また、１画素あたりの実空間長に、検査領域９の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより検査領域９における撮像範囲を算出して、磁気記録トラック検査装置２０にて得られる画像の検査領域９に対応する部分の撮像範囲が算出できる。
また、１画素あたりの実空間長に、検査領域９の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、ＣＣＤカメラ３の検査領域９における撮像範囲を算出し、撮像範囲が所定の値となるように光学系２の倍率を調整することにより、磁気記録トラック検査装置２０で得られる画像の検査領域９に対応する部分の撮像範囲の調整ができる。
【００７４】
また、１画素あたりの実空間長を用いて、格子画像８の検査領域９における、格子線に直交する方向の変位分布を求め、磁気記録トラック検査装置２０の光学系２の格子線に直交する方向の歪曲分布を検査領域９全面で得ることにより、磁気記録トラック検査装置２０において得られる画像の検査領域９に対応する部分の歪曲分布が算出できる。
また、ＣＣＤカメラ３により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、歪曲分布を用いて補正したトラックパターンの変位分布を算出することにより、磁気記録トラック検査装置２０において画像の歪曲の影響を排除した検査結果を得ることができる。
【００７５】
また、所定の基準ゲージを用いて磁気記録トラック検査装置の校正が実行できる。
また、基準ゲージ上の格子パターンのピッチが磁気テープ上の同一アジマストラックのピッチと等しいことにより、得られる格子画像の輝度分布がトラックパターン画像の輝度分布に近いものとなる。従って実際の測定に近い条件で校正を実行することができる。
また、所定の測定精度確認用基準ゲージを用いて、より高精度な校正作業後の測定精度確認を実施することができる。
【００７６】
《実施例４》
以下、第４の実施例として、磁気記録トラック検査装置の光学系の校正にフーリエ変換を用いた位相解析を利用する場合について説明する。
第４の実施例で用いる装置は第３の実施例で用いた磁気記録トラック検査装置２０と同じものである。また磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の手順も第３の実施例の磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の手順と同じである。本実施例では、図１１の格子本数算出（ステップ２０３）でフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
図９の画像メモリ４に保存された格子画像８における検査領域９内の任意領域１０において、Ｙ方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置５により算出する。演算装置５では以下に説明するフーリエ変換を用いた格子画像８の位相情報処理の手法を用いる。図１３は格子画像８の検査領域９におけるＸ方向またはＹ方向の格子線に直交する方向のある１ラインの輝度分布の波形の一例でもある。これに対してフーリエ変換を施すと周波数スペクトルが得られる。
【００７７】
図１４は図１３の輝度分布に対してフーリエ変換を施した時に得られる周波数スペクトルの実部と虚部の自乗和であるパワースペクトルの概略図を示したものである。この周波数スペクトルのうち元の波形の１次調和波の成分を表す１次周波数成分（図１４の斜線部に相当）のみを抽出し、逆フーリエ変換すると、実部には元の波形を滑らかな波形で置き換えたものが得られ、虚部には実部波形の半波長ずれたものが得られる。虚部を実部で除算したものの逆正接をとると、各画素での元の波形の１次調和波の位相値が得られる。このようにして得られた格子画像８の検査領域９における位相値分布のうち、任意領域１０内での位相値の変化量を算出する。位相値変化量が２πで格子１本に相当するので位相変化量を２πで除算すれば任意領域１０に含まれる格子本数が小数点以下の精度で算出することができる。従って２値化処理を用いたような方法よりも高精度な値を得ることができる。
【００７８】
次に図１１における歪曲分布算出（ステップ２０８）で、フーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合について説明する。図９の演算装置５において、１画素あたりの実空間長算出（ステップ２０６）において求めた１画素あたりの実空間長を用いて、格子画像８の検査領域９における変位分布、即ち光学系２に起因する画像の歪曲分布を算出する。格子本数算出（ステップ２０３）の際に既に格子画像８の検査領域９での位相算出を実施済みであればその算出結果を用いる。位相算出を行っていなければ、格子本数算出（ステップ２０３）においてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合で説明した手順でこれを実施し、格子画像８の検査領域９での位相値分布を算出しておく。１画素あたりの実空間長より算出される各画素の位置分布と、得られた位相値分布を各画素において２πで除算し格子ピッチ長を乗算したものとの差をとることにより格子画像８の格子線に直交する方向の変位分布を算出する。以上のフーリエ変換を用いた演算処理では変位のデータは検査領域９内の全画素点において得られており補間処理の必要はない。また位置分布を画素単位以下の精度で算出できることから、歪曲が１画素以下であるような場合での歪曲を精度よく算出できる。また磁気記録トラック検査装置の場合のように格子本数が決まっており、格子本数を増やすことによる測定精度の向上ができない場合には有効である。
【００７９】
このように、第４の実施例によれば、格子本数算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより格子本数が小数単位まで高精度に求められるため、１画素あたりの実空間長の測定や撮像範囲算出および調整をより高精度に行うことができる。
また、歪曲分布算時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより変位分布の算出を小数画素単位で行えるため、歪曲分布の算出や歪曲分布を用いた変位分布の補正をより高精度に行うことができる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明は以下に記載されるような効果を奏する。
【００８１】
格子画像の検査領域内の任意領域において、撮像手段の各画素列についての平均格子本数を算出し、格子ピッチを乗算することにより所定方向における前記任意領域の実空間長を算出し、これをその方向の画素数で除算することにより、格子画像の１画素あたりの実空間長を得ることができた。これにより、撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる像の歪曲分布の算出及びそれを用いた像の補正等が可能となるので、光学系の校正を行って対象物を精密に測定することができるようになる。またこれらの処理を格子画像の撮像から一連の処理で行うことができる。
【００８２】
また本発明を磁気記録トラック検査装置に用いることにより、当該装置における平均的な１画素あたりの実空間長や撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる画像の歪曲分布の算出や、それを用いた測定結果の補正が可能となる。またこれらの処理を格子画像の撮像から一連の処理で行うことができる。
【００８３】
また基準ゲージとして格子パターンを用いることにより、フーリエ変換処理を用いることができ、格子本数や変位分布の算出が小数点以下の精度で可能となる。従って、１画素あたりの実空間長や撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる像の歪曲分布の算出や、それを用いた補正等を、より高精度に行うことができる。
【００８４】
また、疑似トラックパターンを含む基準ゲージを用意しておくことにより光学系の校正後の、測定精度の確認をより高精度に実施することが可能である。
【００８５】
また１つの基準ゲージに疑似トラックパターンを含む複数種類のパターンを設けておくことにより、１画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の算出や調整、歪曲分布算出、及び、測定精度確認を、基準ゲージを入れ換えることなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における光学系の校正システムの構成図である。
【図２】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図３】本発明の実施例における光学系の校正方法の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施例における格子画像の模式図である。
【図５】本発明の実施例における細線化処理の説明図である。
【図６】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図７】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図８】本発明の実施例における画像の補正法の説明図である。
【図９】本発明の実施例における磁気記録トラック検査装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施例における基準ゲージ上のパターンを示した図である。
【図１１】本発明の実施例における磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施例における磁気テープのトラックパターン画像の例を示した図である。
【図１３】本発明の実施例における格子画像のある１ラインの輝度分布の例を示した図である。
【図１４】本発明の実施例における格子画像のある１ラインの輝度分布にフーリエ変換を行った結果のパワースペクトルの例を示した図である。
【図１５】本発明の実施例におけるトラックパターンの変位分布の補正方法の説明図である。
【図１６】本発明の実施例における測定精度確認用基準ゲージを示した図である。
【図１７】本発明の実施例における基準ゲージ上のパターンの例を示した図である。
【図１８】一般的な画像処理システムの構成図である。
【符号の説明】
１  基準ゲージ
２  光学系
３  ＣＣＤカメラ
４  画像メモリ
５  演算装置
７  格子パターン
７ａ  格子線
８  格子画像
９  検査領域
１０  任意領域
２０  磁気記録トラック検査装置
２１  基準ゲージ
４１  線パターン
４２  格子パターン
４３  格子パターン
４４  測定精度確認用基準ゲージ
４５  疑似トラックパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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