(57)【要約】【課題】  効率良く、被検物の形状を検査できる形状検査装置を提供する。【解決手段】  被検物１１を撮像する撮像部１４と、被検物１１の図面データ（例えば、グラフィック画像３５）を記憶する情報処理装置２１のハードディスクＨＤＤと、ハードディスクＨＤＤにより記憶された被検物１１の図面データを表示する画面表示装置２２と、撮像部１４により撮像された被検物１１の画像内に図面データの少なくとも一部が存在するか否かを判定する一致度判定部２１ｆと、一致度判定部２１ｆにより被検物１１の画像内に図面データの少なくとも一部が存在すると判定された場合、画面表示装置２２に被検物１１の画像と図面データの少なくとも一部とを重ね合わせて表示させる表示制御部２１ｇ）とを備えて構成される。【選択図】  図５
2006170874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記被検物を撮像する撮像手段と、
前記被検物の図面データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された前記被検物の図面データを表示する表示手段と、
前記撮像手段により撮像された前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在すると判定された場合、前記表示手段に前記被検物の画像と前記図面データの少なくとも一部とを重ね合わせて表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする形状検査装置。
【請求項２】
前記表示手段は、前記図面データの公差を示す公差線を表示することを特徴とする請求項１に記載の形状検査装置。
【請求項３】
前記表示手段に表示された前記図面データ上に検査対象領域を設定する設定手段を備え、
前記判定手段は、前記被検物の画像内に、前記設定手段により設定された前記検査対象領域内の図面データが存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の形状検査装置。
【請求項４】
前記検査対象領域の大きさは、前記撮像手段の撮像視野の大きさに対応することを特徴とする請求項３に記載の形状検査装置。
【請求項５】
前記被検物の画像内で、該被検物の画像と前記図面データとの一致度を算出する算出手段を備え、
前記判定手段は、前記算出手段により算出された前記一致度に基づいて、前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の形状検査装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記被検物の複数の部分の画像を撮像し、
前記判定手段は、前記撮像手段により撮像された各被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを、撮像順に判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検物の形状を検査する形状検査装置として、被検物が載置されたステージ等の移動手段と、被検物の画像を取り込むためのＣＣＤカメラ等の撮像手段と、取り込まれた画像を表示するための画面表示装置などを備え、その動作は被検物をステージ等の移動手段によりＣＣＤカメラ等の撮像手段の撮像位置に移動して被検物を撮像し、画面表示装置に撮像した被検物の画像と予め作成されて記憶されている良品の形状データとを重ね合わせて表示して、オペレータはこの表示を見ながら被検物の形状と形状データとを比較して検査できるように構成されているものが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１０−４７９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の形状検査装置では、被検物の画像と形状データとを重ね合わせるために、オペレータは画面表示装置を見ながら被検物が載置されているステージ（もしくは形状データ）を微小移動させて、これらの位置合わせを行う必要があり、作業効率が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、効率良く、被検物の形状が検査できる形状検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するため、本発明は、前記被検物を撮像する撮像手段（例えば、本実施形態における撮像部１４）と、前記被検物の図面データ（例えば、本実施形態におけるグラフィック画像３５）を記憶する記憶手段（例えば、情報処理装置２１のハードディスクＨＤＤ）と、前記記憶手段により記憶された前記被検物の図面データを表示する表示手段（例えば、本実施形態における画面表示装置２２）と、前記撮像手段により撮像された前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを判定する判定手段（例えば、本実施形態における一致度判定部２１ｆ）と、前記判定手段により前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在すると判定された場合、前記表示手段に前記被検物の画像と前記図面データの少なくとも一部とを重ね合わせて表示させる表示制御手段（例えば、本実施形態における表示制御部２１ｇ）とを備えて構成される。
【０００６】
なお、前記表示手段は、前記図面データの公差を示す公差線を表示することが望ましい。
【０００７】
また、前記表示手段に表示された前記図面データ上に検査対象領域を設定する設定手段（例えば、本実施形態における検査領域設定部２１ｄ・入力装置２３）を備え、前記判定手段は、前記被検物の画像内に、前記設定手段により設定された前記検査対象領域内の図面データが存在するか否かを判定することが望ましい。
【０００８】
また、前記検査対象領域の大きさは、前記撮像手段の撮像視野の大きさに対応することが望ましい。
【０００９】
また、前記被検物の画像内で、該被検物の画像と前記図面データとの一致度を算出する算出手段（例えば、本実施形態における一致度算出部２１ｅ）を備え、前記判定手段は、前記算出手段により算出された前記一致度に基づいて、前記被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを判定することが望ましい。
【００１０】
また、前記撮像手段は、前記被検物の複数の部分の画像を撮像し、前記判定手段は、前記撮像手段により撮像された各被検物の画像内に、前記図面データの少なくとも一部が存在するか否かを、撮像順に判定することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、手間をかけずに被検物の画像とその図面データとを精度良く重ね合わせられるため、被検物の形状を容易に検査できる形状検査装置を実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の形状検査装置１は、顕微鏡１０と、コンピュータ装置２０とから構成される。
【００１３】
顕微鏡１０は、被検物１１を載置するステージ１２と、被検物１１を照明する照明光学系１３と、ステージ１２上に載置した被検物１１を撮像する撮像部１４とからなる。
【００１４】
ステージ１２は、被検物１１の所望の位置を撮像するためにＸＹ方向（水平面内における直交する２方向）に移動可能である。
【００１５】
照明光学系１３は、ステージ１２に設けられた透過照明光学系１３ａと、撮像部１４に設けられた落射照明光学系１３ｂとからなり、これら光学系１３ａ，１３ｂによりステージ１２上の被検物１１が照明される。なお、ステージ１２に設けられた透過照明光学系１３ａを落射照明光学系に換えても構わない。
【００１６】
撮像部１４は、被検物１１からの光を結像させる結像光学系１４ａと、この結像光学系１４ａを通して被検物１１の画像を撮像するＣＣＤカメラ１４ｂとからなる。なお、結像光学系１４ａの拡大倍率は、固定であっても可変であってもよい。また、撮像部１４は、被検物１１の複数の部分の画像を撮像することができるようになっている。
【００１７】
コンピュータ装置２０は、ＣＰＵ、メモリ、及び、データ格納装置であるハードディスクＨＤＤ等を内蔵する情報処理装置２１と、画面表示装置２２と、キーボードやマウス等からなる入力装置２３とを備える。ハードディスクＨＤＤには、ＣＡＤで作成された被検物１１の図面データがファイルとして格納されている。
【００１８】
このような構成のコンピュータ装置２０は、画面表示装置２２上に、ＣＣＤカメラ１４ｂから送られるＣＣＤ画像を表示する機能、ハードディスクＨＤＤに格納された図面データに基づいた画像（グラフィック画像）を表示する機能、及び、ＣＣＤ画像とグラフィック画像を表示する機能を有する。
【００１９】
ここで、画面表示装置２２について説明する。図２に示すように、画面表示装置２２は、第１モニタ画面２２ａと、第２モニタ画面２２ｂとを備える。
【００２０】
第１モニタ画面２２ａには、ＣＣＤ画像３１に加えて、被検物１１の設計線３２及びそれに対応する上限公差線３３及び下限公差線３４が表示される。なお、第１モニタ画面２２ａ上の設計線３２とは、設計図上の被検物１１の形状を表す線であり、その寸法はＣＣＤ画像３１の倍率（結像光学系１４ａの倍率）と同倍率に調整されている。また、上限公差線３３及び下限公差線３４は、設計線３２に対して許容される誤差（公差）を示す線であって、設計線３２と同様に、その寸法はＣＣＤ画像３１の倍率と同率に調整される。
【００２１】
なお、上限公差線３３は図面データ（設計線）の寸法に対してプラスの方向に許容される誤差の限界を示す線であり、下限公差線３４は図面データ（設計線）の寸法に対してマイナスの方向に許容される誤差の限界を示す線であり、図３（ａ）に図面データ３２が円である場合の上限公差線３３と下限公差線３４の例を、図３（ｂ）に図面データ３２が直線である場合の上限公差線３３と下限公差線３４の例を、図３（ｃ）に図面データ３２が円弧である場合の上限公差線３３と下限公差線３４の例をそれぞれ示している。
【００２２】
第２モニタ画面２２ｂには、グラフィック画像３５、すなわち被検物１１全体の設計線に加えて、オペレータにより入力装置２３を用いて設定された検査対象領域３６が表示される。なお、検査対象領域３６の大きさは、ＣＣＤカメラ１４ｂの撮像視野の大きさに対応する（例えば、被検物１１全体が撮像視野内に納まる場合は、図面データ全体が検査対象領域３６となる）。また、検査対象領域３６内のグラフィック画像３５は、第１モニタ画面２２ａ上の設計線３２と対応している。
【００２３】
情報処理装置２１は、図４に示すように、ＣＣＤ画像処理部２１ａと、図面データ読出部２１ｂと、図面データ画像処理部２１ｃと、検査領域設定部２１ｄと、一致度算出部２１ｅと、一致度判定部２１ｆと、表示制御部２１ｇと、指示表示部２１ｈとを備える。以下に説明する機能は、情報処理装置２１に格納される所定のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
【００２４】
ＣＣＤ画像処理部２１ａは、ＣＣＤカメラ１４ｂからケーブル線２４を通じて（図１参照。但し、無線でもよい）送られる画像（以下、ＣＣＤ画像）を、画面表示装置２２の第１モニタ画面２２ａ上に表示する。
【００２５】
図面データ読出部２１ｂは、ハードディスクＨＤＤに格納された被検物１１の図面データを読み出す。
【００２６】
図面データ画像処理部２１ｃは、図面データ読出部２１ｂにより読み出された図面データを、画面表示装置２２の第２モニタ画面２２ｂ上に表示する。
【００２７】
検査領域設定部２１ｄは、オペレータによる入力装置２３の入力操作を受け、図２に示すように、第２モニタ画面２２ｂに表示されたグラフィック画像３５（すなわち被検物１１全体の設計線）に検査対象領域３６を設定する。なお、検査対象領域３６として、オペレータは、できるだけ特徴のある形状や量を有する部分を設定することが望ましい。その結果、パターンマッチングの精度を高めることができる。
【００２８】
一致度算出部２１ｅは、（ＣＣＤカメラ１４ｂにより撮像されて）第１モニタ画面２２ａ上に表示された被検物１１の画像と設計線３２（第２モニタ画面２２ｂに表示された検査対象領域３６内のグラフィック画像（図面データ）３５と対応する部分。図２参照）との一致度を算出する。
【００２９】
なお、本実施形態では、正規化相関法を利用したパターンマッチング処理を行って一致している部分を探し出し、一致度を求め、被検物１１の画像が検査対象領域内の設計線３２とマッチングできるか否かを判定する。ここで、マッチングできると判定された場合に、対象物の幾何学的特徴を利用したパターンマッチング処理を用いて、後述する表示制御部２１ｇにより被検物１１の画像と検査対象領域内の設計線３２との精度の高い重ね合わせを行っている。但し、パターンマッチング処理の扱いはこれに限定されるものではなく、例えば、対象物の幾何学的特徴を利用したパターンマッチング処理だけを用いて一致度を求め、且つ、被検物１１の画像と検査対象領域内の設計線３２との重ね合わせを行ってもよい。
【００３０】
一致度判定部２１ｆは、一致度算出部２１ｅにより算出された一致度に基づいて、（ＣＣＤカメラ１４ｂにより撮像されて）第１モニタ画面２２ａに表示された被検物１１の画像内に、少なくとも設計線３２の一部が存在するかを判定する。なお、本実施形態では、予め基準値を設定しており、一致度判定部２１ｆは、算出された一致度がこの基準値よりも高いと、被検物１１の画像内に、検査対象領域３６内の図面データ３２の少なくとも一部分は存在すると判定し、算出された一致度が基準値より低いと、被検物１１の画像内に、検査対象領域３６内の図面データ３２は存在しないと判定する。
【００３１】
なお、一致度判定部２１ｆは、撮像部１４が被検物１１に対して複数の部分の画像を撮像した場合は、該撮像部１４により撮像された各被検物１１の画像内に、図面データ３２の少なくとも一部が存在するか否かを、撮像順に判定することができる。
【００３２】
表示制御部２１ｇは、一致度判定部２１ｆにより被検物１１の画像内に、少なくとも設計線３２の一部が存在すると判定された場合は、第１モニタ画面２２ａ上にて、これら被検物１１の画像と設計線３２の少なくとも一部を重ね合わせて表示する。なお、設計線３２に対応する公差線３３，３４をさらに重ね合わせて表示することも可能である（図２及び図５参照）。
【００３３】
なお、本実施形態では、オペレータは、第１モニタ画面２２ａを見ながら被検物１１を載置したステージ１２を移動して、被検物１１の画像を設計線３２に近づける。このとき、一致度判定部２１ｆは、被検物１１の画像と設計線３２の少なくとも一部が存在しているか否かを常に判定している。そして、一致度判定部２１ｆにより被検物１１の画像と設計線３２の少なくとも一部が存在していると判定された場合は、表示制御部２１ｇは、対象物の幾何学的特徴を利用したパターンマッチング処理を行いながら、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、被検物１１の画像に少なくとも一部が重なるように設計線３２を移動させる。なお、図５（ｂ）では、表示制御部２１ｇが設計線３２を移動させている方向を矢印で示している。
【００３４】
このように、本実施形態では表示制御部２１ｇにより被検物１１の画像に少なくとも一部が重なるように設計線３２を移動させているが、これに限定されるものではなく、例えば、設計線３２に重なるように被検物１１の画像、すなわち被検物１１が載置するステージ１２を移動させるように構成してもよい。
【００３５】
指示表示部２１ｈは、図５（ａ）に示すように、一致度判定部２１ｆにより被検物１１の画像内に設計線３２が存在していないと判定されたときは、ＣＣＤカメラ１４ｂの撮像位置を変更して被検物１１の別の箇所を撮像するため、オペレータに対してステージ１２を移動させるよう、第１モニタ画面２２ａに指示を表示する。
【００３６】
なお、上記のような指示は、第１モニタ画面２２ａに限定されるものではなく、第２モニタ画面２２ｂに表示しても、第１モニタ画面２２ａ及び第２モニタ画面２２ｂの両方に表示してもよい。また、画面表示だけ出なく、音声等を用いて、オペレータにステージ１２の移動をするように促してもよい。オペレータは、このような画面指示を見ながら、被検物１１の画像を設計線３２に近付くようにステージ１２を動かす。このステージ１２の移動は、オペレータにより手動ではなく、自動で行うように構成してもよい。
【００３７】
次に、図６を用いて、本実施形態における形状検査装置１の動作について説明する。
【００３８】
まず、ＣＣＤ画像処理部２１ａが、ＣＣＤカメラ１４ｂから送られるＣＣＤ画像を第１モニタ画面２２ａ上に表示する（ステップＳ１０１）。次に、図面データ読出部２１ｂが（後述のステップＳ２０２にてオペレータにより選択された）ハードディスクＨＤＤに格納された被検物１１の図面データを読み出し（ステップＳ１０２）、図面データ画像処理部２１ｃがこの読み出した図面データを第２モニタ画面２２ｂ上に表示する（ステップＳ１０３）。そして、（後述のステップＳ２０３にてオペレータにより設定されたことを受けて）検査領域設定部２１ｄが第２モニタ画面２２ｂのグラフィック画像３５上に検査対象領域３６を設定する（ステップＳ１０４）。さらに、図面データ画像処理部２１ｃが、この設定された検査対象領域３６に対応する設計線３２を第１モニタ画面２２ａに表示する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
続いて、一致度算出部２１ｅが、第１モニタ画面２２ａに表示されている被検物１１の画像と設計線３２（検査対象領域３６内のグラフィック画像（図面データ）３５に対応する部分）との一致度を算出する（ステップＳ１０６）。なお、本実施形態では、一致度は正規化相関法を用いたパターンマッチング処理により算出される。そして、一致度判定部２１ｆが、前記ステップで算出した一致度に基づいて、被検物１１の画像内に設計線３２の少なくとも一部が存在するか否か、具体的には算出した一致度が予め設定した基準値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、一致度判定部２１ｆにより一致度が基準値よりも高いとが判定された場合、すなわち被検物１１の画像内に設計線３２の少なくとも一部が存在すると判定された場合は、表示制御部２１ｇは、被検物１１の画像と設計線３２の幾何学的特徴を利用したパターンマッチング処理を行いながら、第１モニタ画面２２ａ上で該被検物１１の画像の少なくとも一部に重なるように設計線３２を移動させる（ステップＳ１０８。図５（ｂ），（ｃ）参照）。同時に、表示制御部２１ｇは、設計線３２に対応する公差を示す公差線３３，３４も重ねて表示し（ステップＳ１０９）、本処理を終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ１０７で、一致度判定部２１ｆにより一致度が基準値よりも低いと判定された場合、すなわち被検物１１の画像内に設計線３２が存在しないと判定された場合は、指示表示部２１ｈは、ＣＣＤカメラ１４ｂによる撮像位置を変更して被検物１１の別の箇所を撮像するため、第１モニタ画面２２ａにオペレータにステージ１２を移動するよう促す指示を表示し（ステップＳ１１０。図５（ａ）参照）、ステップＳ１０７に戻る。
【００４１】
続いて、図７を用いて、形状検査装置１の操作手順について説明する。
【００４２】
オペレータは、まず、被検物１１をステージ１２上に載置する（ステップＳ２０１）。次に、入力装置２３を用いて、ハードディスクＨＤＤに格納されている図面データの中から、被検物１１に合わせて読み出すデータを選択する（ステップＳ２０２）。選択したデータに基づいたグラフィック画像３５が第２モニタ画面２２ｂに表示されると、オペレータはこのグラフィック画像（図面データ）から検査対象領域３６を設定する（ステップＳ２０３）。なお、上記したが、オペレータは、マッチングの精度を上げるためにできるだけ特徴のある形状や量を有する部分を検査対象領域３６として設定することが望ましい。
【００４３】
続いて、第１モニタ画面２２ａに（指示表示部２１ｈにより）ステージ１２の移動指示が表示されているか否かを確認する（ステップＳ２０４）。ここで、ステージ１２の移動指示が表示されている場合（図５（ａ）参照）は、表示制御部２１ｇにより自動で被検物１１の画像が設計線３２とマッチングできる位置ではないことを意味するため、オペレータは第１モニタ画面２２ａを見ながら、被検物１１の画像が設計線３２の近傍に位置するように、被検物１１を載置したステージ１２を移動させる（ステップＳ２０５）。なお、このステージ１２の移動は、第１モニタ画面２２ａに指示が表示されなくなるまで行う。
【００４４】
一方、ステップＳ２０４で、第１モニタ画面２２ａにステージ１２を移動させる指示が表示されない場合、すなわち表示制御部２１ｇにより自動で被検物１１の画像が設計線３２とマッチングできる位置に入った場合は、第１モニタ画面２２ａにて被検物１１の画像に重なるように設計線３２の移動が自動で行われ、オペレータは、形状検査装置１により被検物１１の画像と図面データの自動重ね合わせが終了したか否かを確認する（ステップＳ２０６）。ここで、被検物１１の画像と設計線３２の重ね合わせが終了した場合は、オペレータは、第１モニタ画面２２ａを見ながら、被検物１１の形状が設計上の公差の範囲内か否かを検査する形状検査を行い（ステップＳ２０７）、本処理を終了する。一方、ステップＳ２０６にて、被検物１１の画像と設計線３２の重ね合わせが終了していない場合は、オペレータは形状検査装置１による重ね合わせが終了まで待機する。
【００４５】
以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る形状検査装置の構成例を示す図である。
【図２】第１モニタ画面と第２モニタ画面の両方が表示されている画面表示装置の画面を示す図である。
【図３】上限公差線及び下限公差線を説明する図である。
【図４】本発明に係る形状検査装置のブロック図である。
【図５】本発明に係る形状検査装置により、被検物の画像と設計線の重ね合わせが表示されている画面例である。
【図６】本発明に係る形状検査装置の制御の流れを説明するフローチャートである。
【図７】本発明に係る形状検査装置の操作手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１      形状検査装置
１０    顕微鏡
１１    被検物
１２    ステージ
１３    照明光学系
１３ａ  透過照明光学系
１３ｂ  落射照明光学系
１４    撮像部（撮像手段）
１４ａ  結像光学系
１４ｂ  ＣＣＤカメラ
２０    コンピュータ装置
２１    情報処理装置
２１ａ  ＣＣＤ画像処理部
２１ｂ  図面データ読出部
２１ｃ  図面データ画像処理部
２１ｄ  検査領域設定部（設定手段）
２１ｅ  一致度算出部（算出手段）
２１ｆ  一致度判定部（判定手段）
２１ｇ  表示制御部（表示制御手段）
２１ｈ  指示表示部
２２    画面表示装置（表示手段）
２２ａ  第１モニタ画面
２２ｂ  第２モニタ画面
２３    入力装置（設定手段）
ＨＤＤ  ハードディスク
【図１】
2006170874.tif 000003
【図２】
2006170874.tif 000004
【図３】
2006170874.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006170874.tif 000008
【図７】
2006170874.tif 000009