(57)【要約】検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供する方法、非一時的コンピュータ可読媒体、及びコンテンツカスタマイズ装置が開示される。検査対象物の表面に沿った複数の点のそれぞれにおける位置特定要素の画像の画像データが取得される。取得された画像データは、検査対象物の表面プロファイルを決定するために処理される。２次元スキャンパターンは、表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する。
2020526734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャン管理装置によって実施される、検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減するための方法であって、
前記検査対象物の前記表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供することと、
前記検査対象物の前記表面に沿った前記複数の点のそれぞれにおける前記位置特定要素の画像の画像データを取得することと、
前記検査対象物の表面プロファイルを決定するために前記取得した画像データを処理することであって、前記２次元スキャンパターンが前記表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する、ことと
を含む前記方法。
【請求項２】
前記２次元スキャンパターンが、鋸歯状パターン、方形パターン、三角パターン、正弦波パターン、擬似ランダムパターン、ランダムパターン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の点が、前記検査対象物の前記表面を横切る少なくとも３つの点を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２次元スキャンパターンが、１次スキャン軸に沿った複数サイクルの線形スキャンを含み、前記複数サイクルの線形スキャンの前記点のそれぞれが、２次スキャン軸に沿った距離によって分離されている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数サイクルの線形スキャンが、２〜５００サイクルの線形スキャンを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれが、２〜５００個のスキャン点を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記２次元パターンが鋸歯状パターンまたは三角パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約１．０マイクロメートル〜約１．０ミリメートルである、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記２次元パターンが方形パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記２次元パターンが正弦波パターンであり、第２のスキャン軸に沿った山から谷までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記２次元パターンが擬似ランダムパターンまたはランダムパターンであり、第２のスキャン軸に沿った前記線形サイクル間の最高点から最低点までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
１つ以上の２次元スキャンパターンが互いに重ね合わされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
メモリに記憶されたプログラム命令を含むメモリと、以下のために前記記憶されたプログラム命令を実行できるように構成された１つ以上のプロセッサとを備えるスキャン管理装置：
検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供することと、
前記検査対象物の前記表面に沿った前記複数の点のそれぞれにおける前記位置特定要素の画像の画像データを取得することと、
前記検査対象物の表面プロファイルを決定するために前記取得した画像データを処理することであって、前記２次元スキャンパターンが前記表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する、こと。
【請求項１３】
前記２次元スキャンパターンが、鋸歯状パターン、方形パターン、三角パターン、正弦波パターン、擬似ランダムパターン、ランダムパターン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の点が、前記検査対象物の前記表面を横切る少なくとも３つの点を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記２次元スキャンパターンが、１次スキャン軸に沿った複数サイクルの線形スキャンを含み、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれが、２次スキャン軸に沿った距離によって分離されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数サイクルの線形スキャンが、２〜５００サイクルの線形スキャンを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれが、２〜５００個のスキャン点を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記２次元パターンが鋸歯状パターンまたは三角パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約１．０マイクロメートル〜約１．０ミリメートルである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記２次元パターンが方形パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記２次元パターンが正弦波パターンであり、第２のスキャン軸に沿った山から谷までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記２次元パターンが擬似ランダムパターンまたはランダムパターンであり、第２のスキャン軸に沿った前記線形サイクル間の最高点から最低点までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
１つ以上の２次元スキャンパターンが互いに重ね合わされる、請求項１２に記載の装置。
【請求項２３】
１つ以上のプロセッサによって実行されると、
検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供することと、
前記検査対象物の前記表面に沿った前記複数の点のそれぞれにおける前記位置特定要素の画像の画像データを取得することと、
前記検査対象物の表面プロファイルを決定するために前記取得した画像データを処理することであって、前記２次元スキャンパターンが前記表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する、ことと
を前記１つ以上のプロセッサに行わせる実行可能コード
を備える、検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減するための命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
前記２次元スキャンパターンが、鋸歯状パターン、方形パターン、三角パターン、正弦波パターン、擬似ランダムパターン、ランダムパターン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の媒体。
【請求項２５】
前記複数の点が、前記検査対象物の前記表面を横切る少なくとも３つの点を含む、請求項１に記載の媒体。
【請求項２６】
前記２次元スキャンパターンが、１次スキャン軸に沿った複数サイクルの線形スキャンを含み、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれが、２次スキャン軸に沿った距離によって分離されている、請求項１に記載の媒体。
【請求項２７】
前記複数サイクルの線形スキャンが、２〜５００サイクルの線形スキャンを含む、請求項２６に記載の媒体。
【請求項２８】
前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれが、２〜５００個のスキャン点を含む、請求項２７に記載の媒体。
【請求項２９】
前記２次元パターンが鋸歯状パターンまたは三角パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約１．０マイクロメートル〜約１．０ミリメートルである、請求項２６に記載の媒体。
【請求項３０】
前記２次元パターンが方形パターンであり、前記複数サイクルの線形スキャンのそれぞれの間の、前記２次スキャン軸に沿った前記距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項２６に記載の媒体。
【請求項３１】
前記２次元パターンが正弦波パターンであり、第２のスキャン軸に沿った山から谷までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項２６に記載の媒体。
【請求項３２】
前記２次元パターンが擬似ランダムパターンまたはランダムパターンであり、第２のスキャン軸に沿った前記線形サイクル間の最高点から最低点までの距離が、約５．０マイクロメートル〜約５．０ミリメートルである、請求項２６に記載の媒体。
【請求項３３】
１つ以上の２次元スキャンパターンが互いに重ね合わされる、請求項２３に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年６月３０日に出願された米国特許出願第１５／６３９，３２２号の利益を主張し、その全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本技術は、一般的に光スキャニング装置及び光スキャニング方法に関し、より詳細には、光スキャンにおける表面テクスチャの影響を低減するための方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
ほぼ全ての製造物は、それらが製作された後に検査される必要がある。製作中及び製作後の検査のために、様々な光学装置が開発されてきた。これらの光学装置の多くは、部品の表面をスキャンし、部品の表面プロファイルを良好な精度で測定することができる。しかし、多くの検査される製造物は、粗い表面、微細構造を有する表面、或いはテクスチャを有する表面を有し、表面特徴は、スキャニングプロセス及び測定プロセス中に表面から反射される光の反射性に影響を与え、結果として、測定される表面プロファイルの精度に影響を与え得る。
【０００４】
測定される製造物の表面に共通して現れる表面テクスチャは、非常に非対称的であることが多く、スキャナの名目上のスキャン方向に直交する方向の表面粗さ幅とは異なる、スキャン方向の表面粗さ幅を有している。従って、表面測定プロセスの際に、測定精度に対する表面テクスチャの影響を最小限に抑えるように、一方向だけでなく、追加的に、１次スキャン方向に直交する方向にスキャンすることが有益である。
【発明の概要】
【０００５】
概要
スキャン管理装置によって実施される、検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減するための方法は、検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供することが含まれる。検査対象物の表面に沿った複数の点のそれぞれにおける位置特定要素の画像の画像データが取得される。取得された画像データは、検査対象物の表面プロファイルを決定するために処理される。２次元スキャンパターンは、表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する。
【０００６】
スキャン管理装置は、メモリに記憶されたプログラム命令を含むメモリと、検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供するために、前記記憶されたプログラム命令を実行することができるように構成された１つ以上のプロセッサとを含む。検査対象物の表面に沿った複数の点のそれぞれにおける位置特定要素の画像の画像データが取得される。取得された画像データは、検査対象物の表面プロファイルを決定するために処理される。２次元スキャンパターンは、表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する。
【０００７】
検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減するための命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体は、実行可能コードを備え、前記実行可能コードは、１つ以上のプロセッサにより実行されると、検査対象物の表面上に位置特定要素を生成することができるように構成された光スキャナ装置に、２次元スキャンパターンにおける前記検査対象物の前記表面を横切る複数の点に対して前記位置特定要素をスキャンさせる命令を提供することを前記１つ以上のプロセッサに行わせる。検査対象物の表面に沿った複数の点のそれぞれにおける位置特定要素の画像の画像データが取得される。取得された画像データは、検査対象物の表面プロファイルを決定するために処理される。２次元スキャンパターンは、表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を低減する。
【０００８】
従って、本技術は、検査対象物の表面テクスチャが、光スキャナ装置によって測定される、結果として得られる表面プロファイルに対して最小限の作用を有するように、検査対象物を所定の２方向または２軸スキャンパターンでスキャンすることを光スキャナ装置に有利に行わせる方法、コンピュータ可読媒体、及びスキャン管理装置を提供する。２軸スキャンパターンは、三角パターン、鋸歯状パターン、方形パターン、正弦波パターン、またはさらにはランダムパターンであり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】３次元スキャナ装置及びスキャン管理装置を含む３次元光スキャナシステムの機能ブロック図である。
【図２】例示的スキャン管理装置のブロック図である。
【図３】３次元光スキャナ装置の側面図である。
【図４】３次元光スキャナ装置の平面図である。
【図５】３次元光スキャナ装置に関連する光路のエンベロープを示す、３次元光スキャナ装置の側面図である。
【図６】検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減するための例示的方法のフローチャートである。
【図７】平面対象物上に投射された十字線の画像である。
【図８】円筒形対象物上に投射された十字線の画像である。
【図９】平面対象物を横切る線形スキャンプロファイルの点別測定経路である。
【図１０】円筒形対象物を横切る線形スキャンプロファイルの点別測定経路である。
【図１１Ａ】粗い機械加工の痕跡を有する対象物の表面の顕微鏡写真である。
【図１１Ｂ】画像センサの面における、図１１Ａの表面上に投射された十字線の画像である。
【図１２】平面対象物を横切る鋸歯状スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１３】円筒形対象物を横切る鋸歯状スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１４】平面対象物を横切る方形スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１５】円筒形対象物を横切る方形スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１６】平面対象物を横切る三角形スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１７】円筒形対象物を横切る三角形スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１８】平面対象物を横切る正弦波スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図１９】円筒形対象物を横切る正弦波スキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図２０】平面対象物を横切るランダムスキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【図２１】円筒形対象物を横切るランダムスキャンプロファイルの点別測定経路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
図１を参照すると、例示的なスキャン管理装置６４を備えた例示的な光スキャニングシステム１０が示されている。この例におけるスキャン管理装置６４は、ソースアーム及び撮像アームを含む光スキャナ装置５４に結合されている。この例では、スキャン管理装置６４は、画像デジタイザ５６、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器６０、６６Ｘ、及び６６Ｙ、光源ドライバ６２、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘ及びＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙ、ならびにＺ並進ステージ７０を介して光スキャナ装置５４に結合されているが、例示的な光スキャニングシステム１０は、他の構成の他のタイプ及び数の装置または構成要素を含んでもよい。当該技術は、フィードバックループを使用することなく３次元光スキャナ装置のより効率的な較正を容易にする方法、非一時的コンピュータ可読媒体、及び較正管理装置を含むいくつかの利点をもたらす。
【００１１】
ここで図１及び図２を参照すると、この例におけるスキャン管理装置６４は、バス１２６または他の通信リンクによって互いに結合された１つ以上のプロセッサ１２０、メモリ１２２、及び／または通信インターフェース１２４を含むが、スキャン管理装置６４は、他の構成の他のタイプ及び／または数の要素を含むことができる。スキャン管理装置６４のプロセッサ（複数可）１２０は、本明細書で説明され図示される任意の数の機能のためにメモリ１２２に記憶されたプログラム命令を実行してもよい。スキャン管理装置６４のプロセッサ（複数可）１２０は、例えば、１つ以上のＣＰＵ、または１つ以上の処理コアを有する汎用プロセッサを含んでもよいが、他のタイプのプロセッサ（複数可）を使用することもできる。
【００１２】
スキャン管理装置６４のメモリ１２２は、本明細書で説明され図示される本技術の１つ以上の態様のためのこれらのプログラム命令を記憶するが、プログラム命令の一部または全ては他の場所に記憶されることがある。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ、またはプロセッサ（複数可）１２０に結合された磁気システム、光学システム、もしくはその他の読み書きシステムによって読み取られ書き込まれる他のコンピュータ可読媒体のなどの様々な異なるタイプのメモリ記憶装置を、メモリ１２２のために使用することができる。
【００１３】
従って、スキャン管理装置６４のメモリ１２２は、スキャン管理装置６４によって実行されたときに、図６及び図１２〜２１を参照して以下に説明される動作をスキャン管理装置６４に行わせるコンピュータ実行可能命令を含むことができる１つ以上のアプリケーションまたはプログラムを記憶することができる。アプリケーション（複数可）は、モジュールまたは他のアプリケーションの構成要素として実装することができる。さらに、アプリケーション（複数可）は、オペレーティングシステムの拡張部、モジュール、プラグインなどとして実装することができる。
【００１４】
なおさらに、アプリケーション（複数可）は、クラウドベースのコンピューティング環境で動作可能であってもよい。アプリケーション（複数可）は、クラウドベースのコンピューティング環境で管理されていてもよい仮想マシン（複数可）もしくは仮想サーバ（複数可）内で、または仮想マシン（複数可）もしくは仮想サーバ（複数可）として実行することができる。また、アプリケーション（複数可）は、スキャン管理装置６４上で実行されている１つ以上の仮想マシン（ＶＭ）で稼働してもよい。
【００１５】
スキャン管理装置６４の通信インターフェース１２４は、当技術分野において既知である通り、スキャン管理装置６４と画像デジタイザ５６、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器６０、６６Ｘ、及び６６Ｙ、光源ドライバ６２、ＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘ、ならびにＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙとの間で動作可能に結合し、通信する。別の例では、スキャン管理装置６４は、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器、シリアルバス、汎用Ｉ／Ｏピン、ＲＡＭ、及びＲＯＭといった様々なオンボードハードウェア機能を備えた高度に統合されたマイクロコントローラデバイスである。
【００１６】
例示的なスキャン管理装置６４が本明細書で説明され図示されているが、他のトポロジーの他のタイプ及び／または数のシステム、装置、構成要素、及び／または要素を使用することができる。関連技術（複数可）の当業者には理解されるように、例を実施するために使用される特定のハードウェア及びソフトウェアの多くの変形が可能であるため、本明細書で説明される例のシステムは例示を目的としたものであることを理解されたい。
【００１７】
さらに、スキャン管理装置６４の代わりに２つ以上のコンピューティングシステムまたは装置を使用することができる。従って、例の装置及びシステムの堅牢性及び性能を高めるために、所望により、冗長性及び複製などの分散処理の原理及び利点も実装することができる。これらの例はまた、ほんの一例として任意の好適な形態（例えば、音声及びモデム）の通信トラフィック、無線トラフィックネットワーク、セルラートラフィックネットワーク、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）、インターネット、イントラネット、及びそれらの組み合わせを含む任意の好適なインターフェース機構及びトラフィック技術を使用し、任意の好適なネットワークにわたって延在するコンピュータシステム（複数可）上に実装されてもよい。
【００１８】
これらの例はまた、本明細書で例として説明され図示される本技術の１つ以上の態様のための命令が記憶された１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体として具体化されてもよい。いくつかの例における命令は、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、本明細書で説明され図示される本技術の例の方法を実施するために必要なステップを実行させる実行可能コードを含む。
【００１９】
ここで図１及び図３〜図５を参照すると、光スキャナ装置５４及びその動作の一例が示されている。本技術は、ほぼすべての３次元光スキャナに適用可能である。本技術とともに利用され得る例示的なスキャナアセンブリ装置は、米国特許出願第１５／０１２,３６１号に開示されており、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。この例では、スキャナアセンブリは、円筒形ハウジング５２内に、光源１２、レチクル１６、ソースバッフル１８、投射レンズ２０、直角プリズムレンズ２２、ＭＥＭＳ２４、ＭＥＭＳミラー２６、ソースウィンドウ２８、撮像ウィンドウ３４、第１のレンズ素子３６、折畳みミラー４０、開口絞り４２、第２のレンズ素子４４、光学フィルタ４８、画像センサ５０を含むが、光スキャナ装置５４は、他の構成の他のタイプ及び／または数の他の装置または構成要素を含んでもよい。
【００２０】
ここで図３〜図５を参照すると、光スキャナ装置５４は、そのハウジング５２が円筒形であり、ソースアーム及び撮像アームを含む。光スキャナ装置５４のソースアームは、ソース光１３がレチクル１６に入射する、光源軸１４を名目上中心とする、ＬＥＤなどの光源１２を含む。レチクル１６は、同様に光源軸１４を名目上中心としそれに直交する透明アパーチャを除いて、実質的に不透明である。レチクル１６の透明アパーチャは円形形状を有することができ、または代わりに、透明アパーチャに入射するソース光１３のいずれかを透明アパーチャを通して透過させる、十字線パターンなどのパターンを有することができる。レチクル光１５は、レチクル１６を通過するソース光１３の部分であり、レチクル光１５は今度は、同様にアパーチャを有するソースバッフル１８に入射する。投射レンズ２０は、ソースバッフル１８のアパーチャ内に配置される。エンベロープが一般に発散する、投射レンズ２０に入射するレチクル光１５は、投射レンズ２０を透過し、エンベロープが一般に収束する投射レンズ光２１として出射する。
【００２１】
投射レンズ光２１は次いで、直角プリズム２２の短辺に入射し、直角プリズム２２の斜辺から反射され、次いで、直角プリズム２２の第２の短辺を通ってプリズム光２３として出射する。プリズム光２３は次いで、ＭＥＭＳ２４のＭＥＭＳミラー２６に入射し、反射の法則に従ってＭＥＭＳミラー２４で反射され、投射光２７となる。投射光２７は、次に、ソースウィンドウ２８を通過し、検査対象物３０に焦点が合う。投射光画像３１は、レチクル１６のアパーチャの画像である。この例では、レチクル１６のアパーチャは十字線形状を有しており、そのため検査対象物３０上に投射光２７によって生成された画像も十字線形状を有し、これによって検査対象物３０の表面上に位置特定要素が提供される。本開示の残りの部分では十字線形状のレチクルアパーチャ及び十字線形状の投射光画像３１、すなわち位置特定要素が仮定されるが、円形、斜交平行などの他のアパーチャ及び画像形状が可能である。
【００２２】
再び図３〜図５を参照すると、検査対象物３０に入射した投射光２７の一部が反射画像光３３として反射され、その一部が撮像ウィンドウ３４及び第１のレンズ素子３６を通過することが示されている。第１のレンズ素子３６は、第１のレンズ素子３６に入射する発散した反射画像光３３を、収束した第１のレンズ素子光３７として出射させ、収束した第１のレンズ素子光３７は次いで折畳みミラー４０から反射して、その一部が開口光４３として開口絞り４２を通過する。
【００２３】
開口光４３は次いで、第２のレンズ素子４４に入射し、第２のレンズ素子４４は開口光４３が、光学フィルタ４８を通過した後に画像センサ５０上の画像５１に焦点が合うようにする。画像５１は、投射光画像３１の画像であり、投射光画像３１が十字線形状であれば、画像５１も十字線形状である。画像５１は、検査対象物の表面上の十字線形状の位置特定要素の画像であるが、他の形状を位置特定要素のために採用してもよい。第１のレンズ素子３６は、開口絞り４２及び第２のレンズ素子４４と協働して働いて、結像系の倍率が検査対象物３０（すなわち、投射光画像３１の高さ）と撮像ウィンドウ３４（すなわち、光スキャナ装置５４の高さ）との間の距離の変化に伴い実質的に変化しないテレセントリックレンズを形成する。
【００２４】
再び図１を参照して、本技術のスキャン管理装置６４と光スキャナ装置５４との間の電気機械的結合についてここで説明する。図１に示すように、中心のスキャン管理装置６４は、光スキャナ装置５４を制御する電気機械的機能ブロックを制御するために使用される。特に、スキャン管理装置６４の１つのデジタル出力は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器６０の入力に結合され、Ｄ／Ａ変換器６０の出力は、光源ドライバ６２の入力に結合され、光源ドライバ６２の出力は次いで、光スキャナ装置５４内の光源１２に結合される。このようにして、スキャン管理装置６４は、光源１２によって発せられる光の量を制御することができる。
【００２５】
同様に、スキャン管理装置６４の別のデジタル出力はＤ／Ａ変換器６６Ｘの入力に結合され、Ｄ／Ａ変換器６６Ｘの出力はＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘの入力に結合され、ＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘの出力は次いで光スキャナ装置５４内のＭＥＭＳ２４の第１の入力に結合される。このようにして、スキャン管理装置６４は、Ｘ軸のまわりのＭＥＭＳミラー２６の角度傾斜を制御することができる。さらに、スキャン管理装置６４の別のデジタル出力はＤ／Ａ変換器６６Ｙの入力に結合され、Ｄ／Ａ変換器６６Ｙの出力はＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙの入力に結合され、ＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙの出力は次いで光スキャナ装置５４内のＭＥＭＳ２４の第２の入力に結合される。このようにして、スキャン管理装置６４は、Ｙ軸のまわりのＭＥＭＳミラー２６の角度傾斜を制御することができる。ＭＥＭＳ２４のＭＥＭＳミラー２６は、制御電子機器ＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘ及びＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙとともに、投射光２７が検査対象物３０の表面を横切ってスキャンされるようにするスキャナ機構を形成する。このスキャニングは、投射光画像３１が検査対象物を横切って実質的に一定の速度で移動する滑らかな連続的スキャンであることができ、またはスキャニングは一連の離散点からなることができ、ここでは点間でのスキャニング速度が速く、次いでスキャン管理装置６４によって十字線が撮像され処理されることができるようにスキャニングが各スキャン点で滞留時間の間一時的に停止する。本開示の残りの部分では、スキャンニングプロセスが本質的に点別であると仮定する。
【００２６】
スキャン管理装置６４のさらに別のデジタル出力は、検査対象物３０を上下させる（或いは、光スキャナ装置５４を交互に上下させる）ために使用されるＺ並進ステージ７０に結合され、したがって検査対象物３０と光スキャナ装置５４との間の距離はスキャン管理装置６４の制御のもとで変えることができる。この距離は、例えば、検査対象物３０における投射光画像３１の焦点の質を最適化するために変える必要がある。
【００２７】
引き続き図１を参照すると、光スキャナ装置５４内の画像センサ５０の出力は、画像デジタイザ５６の入力に結合され、画像デジタイザ５６は画像センサ５０によって出力されたビデオ信号をサンプリングし、ビデオ信号を画像センサ５０の入力面上に生成される画像５１のデジタル表現に変換することが示されている。画像デジタイザ５６によって作り出された画像のデジタル表現は、次いでスキャン管理装置６４のデジタル入力に出力され、そのためスキャン管理装置６４は、光スキャナ装置５４によって生成された画像にアクセスしそれを処理することができる。
【００２８】
検査対象物の表面の光スキャンにおいて表面テクスチャの影響を低減する例示的な方法を、図１〜図２１を参照してここで説明する。図６のステップ６００では、スキャン管理装置６４が、光源１２からの投射光によって提供される十字線画像、すなわち位置特定要素を、２次元スキャンパターンにおける、検査対象物３０の表面を横切る複数の点に対してスキャンさせる命令を、光スキャナ装置５４に提供する。
【００２９】
一例では、点別スキャンを実行するための命令の提供は、スキャン管理装置６４が、ＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘに入力されるアナログ電圧をＤ／Ａ変換器６６Ｘが出力するようにさせる命令を、Ｄ／Ａ変換器６６Ｘに提供することを含み、ＭＥＭＳ  Ｘ−チャネルドライバ６８Ｘの出力は、ＭＥＭＳミラー２６をＸ軸のまわりの所望の角度位置に移動させる。スキャン管理装置６４はまた、ＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙに入力されるアナログ電圧をＤ／Ａ変換器６６Ｙが出力するようにさせる命令を、Ｄ／Ａ変換器６６Ｙに提供し、ＭＥＭＳ  Ｙ−チャネルドライバ６８Ｙの出力は、ＭＥＭＳミラー２６をＹ軸のまわりの所望の角度位置に移動させる。スキャン管理装置６４は、光源ドライバ６２に入力されるアナログ電圧をＤ／Ａ変換器６０が出力するようにさせる命令を、Ｄ／Ａ変換器６０にさらに提供し、光源ドライバ６２の出力は、十字線、すなわち位置特定要素が投射光画像３１の位置で検査対象物３０上に投射されるように光源１２を発光させる。本技術は、以下により詳細に説明するような、検査対象物３０の得られる表面プロファイルにおける表面テクスチャ誤差を好都合に低減する、２次元スキャンパターンを利用している。２次元スキャンパターンは、鋸歯状パターン、方形パターン、正弦波パターン、擬似ランダムパターン、またはそれらの組み合わせであってもよい。別の例では、スキャンパターンは、互いに重なり合わされた１つ以上の上述のパターンを有してもよい。
【００３０】
次に、ステップ６０２において、スキャン管理装置６４は、点別スキャンの一部である、検査対象物３０の表面に沿った点のそれぞれについて、光スキャナ装置５４によって提供される十字線などの位置特定要素の画像の画像データを取得する。検査対象物３０によって反射された投射光画像３１の光の一部は、画像センサ５０上に画像５１を生成するテレセントリックレンズによって結像される。画像センサ５０は、画像５１のアナログ電子表現を出力し、画像５１のアナログ電子表現は画像デジタイザ５６によってデジタル化され、画像デジタイザ５６は画像５１のデジタル表現をスキャン管理装置６４の入力に出力する。スキャン管理装置６４は、画像５１のデジタル表現を解析し、検査対象物３０上の投射光画像３１の十字線、すなわち位置特定要素の交点の正確な空間座標を決定する位置特定アルゴリズム及び三角測量アルゴリズムを実行する、プログラミングを有している。
【００３１】
図７は、平面検査対象物３０上の十字線の実際の未加工の（すなわち未処理の）画像５１を、それが画像センサ５０に現れる通りに示している。図７で十字線が投射された平面検査対象物３０は、反射した十字線画像光３３を均一に拡散させる穏やかで均一で均質な（かつ非対称的でない）テクスチャを有しており、そのため反射画像光３３の量及び方向は平面検査対象物３０の表面に沿った位置の関数ではない。その結果、図７の十字線の画像５１は、画像センサ５０からのいくつかの電子ノイズが十字線のアーム先端に見てとれるが、「アーチファクトノイズ」、すなわち偏りがほとんどない。
【００３２】
検査対象物３０上のＸ軸及びＹ軸の方向（図７の画像の左下隅の軸記号は参考のためのものであり、実際の画像の一部ではなく、これは以下の後続の図面のすべての画像の場合も同様である）及び１次スキャン方向は左右方向（すなわち、Ｙ軸に平行）であり、交差スキャン方向は上下方向（すなわち、Ｘ軸に平行）であって、このことは以下の後続の図面のすべての画像の場合も同様であることに留意されたい。
【００３３】
図８は、スキャンの単一の点における、軽いテクスチャを有する半径が３ｍｍの円筒形状検査対象物３０上に投射された十字線の、画像センサ５０の入力面に存在する画像５１であり、円筒形検査対象物３０の軸はＸ軸に実質的に平行である（対照的に、図５は、軸がＹ軸に実質的に平行である円筒形検査対象物７２を示している）。十字線の垂直アーム（Ｘ軸に実質的に平行なアーム）は依然として直線的な形状であるが、十字線の左右線は弓状であることに留意されたい。この十字線の弓状の左右線は、検査対象物３０上への投射光２７の傾斜した投射角度に起因する検査対象物３０の円筒形状のみによるものである。
【００３４】
図６のフローチャートのステップ６０４において、スキャン管理装置６４は、ステップ６０２で取得した画像データを処理して、検査対象物３０の表面プロファイルを決定する。スキャン管理装置６４によって実施される画像処理機能は、主に、十字線画像５１、すなわち位置特定要素の２つの線が交差する正確な位置をピクセルまたはミリメートル単位で見出すことである。十字線位置の位置特定としても知られる当該処理は、十字線のどの画素が垂直アームに属するか（すなわち、Ｘ方向にあるか）を識別し、これらの画素に直線を当てはめ、次いで、十字線のどの画素が左右アームに属するかを識別し、これら画素に直線（または検査対象物３０の輪郭に応じて放物線もしくは楕円）を当てはめ、次いで、位置特定プロセスの結果である、２本の直線の交点を代数計算を使って見出すことによって実施される。位置特定プロセスは、スキャンの各スキャン点に対して実行されるので、スキャンの各点についての十字線、すなわち位置特定要素の位置が分かり、そこからスキャンされた表面の輪郭が決定され得ることに留意されたい。表面の輪郭は、一般に任意の連続的な（すなわち、不連続性、または段差もしくはアンダーカットを有さない）形状を有することができるが、関心対象の多くの表面は円筒形状を有する。実際、本開示の目的のために、非平面の検査対象物３０は円筒形であると仮定され、円筒の半径は３次元光スキャナシステム１０によって決定される重要な測定パラメータとなる。ステップ６０４で算出されたこの交点は、次いでメモリ１２２に記憶される。
【００３５】
ステップ６０６では、スキャン管理装置６４は、以下でさらに詳細に説明するように、スキャンパターンが完了したかどうかを判定する。ステップ６０６において、スキャンが未完了であると判定された場合、Ｎｏの分岐はステップ６００に戻され、スキャン管理装置６４は次いで、前述のようにＤ／Ａ変換器６６Ｙ及び（任意選択で）６６Ｘに命令を提供することによって、ＭＥＭＳミラー２６に次の所望のスキャン位置に従った次の角度方向付けを命じる。その結果、ＭＥＭＳミラー２６が次の位置に移動すると、投射光画像３１もまた検査対象物３０上の次のスキャン点またはスキャン位置に移動し、（交点位置が異なる）新たな画像５１がテレセントリックレンズによって画像センサ５０の入力面上に形成される。
【００３６】
スキャン管理装置６４が十字線画像、すなわち位置特定要素画像のデジタル表現を画像デジタイザ５６から再び受信し、位置特定アルゴリズム及び三角測量アルゴリズムを実行し、検査対象物３０上の投射光画像３１の十字線、すなわち位置特定要素の交点の正確な空間座標を決定する。これらの座標も、スキャン管理装置６４のメモリ１２２に記憶される。
【００３７】
次いで、スキャン管理装置６４は、検査対象物３０全体にわたるスキャン点の数及び位置に従って、さらなるいくつかのサイクルのＭＥＭＳミラー２６の移動及び十字線処理を実行し、毎回、投射光画像３１の算出された座標をメモリ１２２に記憶する。
【００３８】
ステップ６０６において、スキャン管理装置が、スキャンのすべての点が実行され処理された、すなわちスキャンが完了し、すべてのスキャン点についての投射光画像３１の座標がすべてメモリ１２２に記憶されたと判定すると、Ｙｅｓの分岐がとられステップ６０８に進み、ステップ６０８ではスキャン管理装置６４が３次元光スキャナシステム１０の操作者によって指示されたようにスキャン点を処理することができる。一例では、保存された座標は、座標に円を当てはめることによって処理され、円の半径及び円の中心の座標が算出される。ステップ６１０では、スキャンの最終データが出力され、一例として検査対象物３０の表面のプロファイルが提供される。
【００３９】
図８の円筒形対象物などの検査対象物３０の半径を測定するために、十字線は、（上述のように）円筒形検査対象物３０の表面を横切ってスキャンされる。当該測定スキャンは、１次スキャン軸または１次スキャン方向に沿った一連のＮ個（Ｎは整数）の離散測定点を含み、十字線のアームの（Ｘ、Ｙ）交点はＮ個の測定点のそれぞれにおいてサブピクセル解像度で位置特定され、次いで、三角測量アルゴリズムを使用して、Ｎ個の測定点のそれぞれの（Ｙ、Ｚ）座標も算出される。次に、一連のＮ個の（Ｙ、Ｚ）測定点が、スキャン管理装置６４によって円に当てはめられ、その円の半径が円筒形検査対象物３０の測定された半径である。Ｎの値は３〜１０００であることができ、測定円弧の角度は０.５度〜１８０度であることができ、４５度が正確な半径の結果のために一般に必要な最小角度の円弧長であることに留意されたい。
【００４０】
上述のように、本技術は、スキャンにおける表面テクスチャの影響を低減するために２次元スキャンパターンを採用する。ここで、１次元スキャンに対する表面テクスチャの影響について、図９〜１１に関して説明する。図９は、平面検査対象物３０のための単一軸（１次スキャン方向、すなわちＹ軸）スキャンの一連のＮ＝５０個の測定点を一連の５０個のドットとして示しており、各ドットは、十字線の線の算出され位置特定された（Ｘ、Ｙ）交点を表す。同様に、図１０は、検査対象物３０がＸ軸に実質的に平行な軸を有する円筒または円筒の一部である、１次スキャン軸における単一軸スキャンの一連のＮ＝５０個のスキャン及び位置特定された点を示す。この場合のスキャンプロファイルの２次元円弧形状は、検査対象物３０上への投射光２７の傾斜した投射角に起因した検査対象物３０の円筒形状のみによるものであり、Ｘ軸での投射光のいかなるスキャニングによるものでもない。
【００４１】
表面が測定またはプロファイリングされる検査対象物３０の大部分は、製作プロセスによってもたらされた残留の及び一般的に望ましくない表面微細特徴を有している。例として、本技術の技法は、カムシャフトまたはクランクシャフトなどの対象物の表面プロファイル測定値を得るために利用されてもよいが、表面微細特徴を有する任意の検査対象物が本技術を用いて測定されてもよい。これらの微視的な（及び場合によっては非微視的な）表面特徴は、一般に微視的な表面特徴のサイズ、幅または長さの特徴付けである、マイクロメートル単位での粗さ数によって特徴付けられる。例えば、ミーリング加工された表面は通常、サイズが０.５μｍ〜５.０μｍの表面特徴を有し、一方、研磨された表面は通常、サイズが０.２５μｍ〜０.０５μｍの表面特徴を有する。
【００４２】
図１〜図５に関連して上述したような光スキャナ装置５４を含む光学測定システム１０において、反射画像光３３の特性は検査対象物３０の表面粗さの強い関数である。測定される部品の表面上に存在する表面特徴が確率的またはランダムであり（すなわち、実質的に非周期的であり、かつ大きさが非対称的ではなく）、表面特徴が検査対象物３０上に投射された十字線の線幅よりもずっと小さい場合、検査対象物３０から反射した十字線反射画像光３３は、画像センサ５０上の十字線の画像５１の忠実度または位置に影響を及ぼすいかなる偏りも有さず、スキャン管理装置６４によって実行される十字線位置特定アルゴリズムは、正確な十字線位置結果をもたらす。しかし、検査対象物３０の表面上に存在する表面特徴が確率的でないかまたはランダムでない（おそらく周期的であり、かつ大きさが非対称的である）場合、検査対象物３０から反射した十字線反射画像光３３は、画像センサ５０上の十字線の画像５１の忠実度または位置に影響を及ぼす偏りをほぼ確実に有し、スキャン管理装置６４によって実行される十字線位置特定アルゴリズムは、不正確な十字線位置結果をもたらす。
【００４３】
この極端な例が図１１Ａに示される表面によって示されており、図１１Ａは、エンドミル加工された実質的に平面の検査対象物３０の表面の画像であり、粗い（１００μｍ）機械加工の痕跡が表面にはっきりと見える。この表面は、表面特徴が周期的であるため、確率的またはランダムではなく、工具細工の痕跡が長く薄いことから、特徴は非対称的である。さらに、工具細工の痕跡の幅は十字線のアーム幅と概ね同じであり、この例では約８０μｍである。画像センサ５０において見られる十字線画像５１に対する、図１１Ａに示す表面の作用は、図１１Ｂに示すように多大でありかつ劇的である。図１１Ａの表面を有する検査対象物３０からの、十字線投射光画像３１の反射による図１１Ｂの十字線画像は、十字線の右アームの屈曲から分かるように破損しており、これは十字線位置特定アルゴリズムを悪化させ、十字線位置特定アルゴリズムに不正確な十字線位置結果を算出させる。
【００４４】
さらに、十字線の残りの外見上直線状のアームを調べると、図１１Ａに表れている非ランダムで、周期的で、かつ非対称的な表面特徴によって、アーム内の光は均一ではなく空隙及び輝点を有することが分かる。これらの空隙及び輝点が十字線位置特定の算出誤差を生じる可能性があることは図１１Ｂの十字線画像からは質的には明らかではないが、これらの空隙及び輝点が、最大で数十ミクロンの円筒半径の計算誤差を導く数ミクロンの十字線位置特定の問題を実際にもたらす可能性があるということが量的に確認されている。
【００４５】
更なる問題は、スキャンが行われ、いくつかのスキャン点の位置が位置特定アルゴリズムの使用によって順次決定されると、表面粗さの周期的特性が点別スキャンプロセスを「打ち負かし」、十字線位置にパターンをもたらす可能性があり、そのため結果として得られる算出された表面トポグラフィが実際の表面のトポグラフィを表さないということである。換言すれば、微視的な表面特徴は、誤った巨視的な表面特徴が測定プロセス中に生成されるのを誘発する可能性がある。
【００４６】
さらに、周期的な表面微細構造が点別スキャンパターンを「打ち負かす」ことは、表面測定において誤差を生じさせ得る唯一の条件ではない。非ランダムな表面テクスチャが測定誤差を引き起こす可能性があることが判明している。例えば、長く（１００μｍ超）薄い（５μｍ未満）非周期的な工具細工の痕跡を有する表面は、依然として反射画像光３３に偏りを引き起こす可能性があり、位置特定アルゴリズムにおいて、円筒形検査対象物３０の算出半径において数十ミクロンの誤差となり得る誤差を引き起こす可能性があることが確認されている。
【００４７】
図９及び図１０に示すように、測定スキャン中に一方向にのみスキャンすることは、上述したように、表面測定を、周期的な表面微細構造及び非ランダムで非対称な表面微細構造によって引き起こされる誤差の影響を受け易くさせる。以下に説明するように、スキャンパターンを２次元に変更することにより、第２の軸において非対称表面微細構造のエンベロープの外側にあるスキャン点を取ることができ、または、周期的な表面微細構造の場合には、そのビートパターンを妨害し理想的にランダム化することができ、そのため関連する位置特定誤差はキャンセルされるかまたはゼロに平均化される。実際に、円筒半径測定の一部として、ある特定の距離を第２の軸でスキャンすると、１次スキャン方向に沿った単一軸スキャンに対して半径測定を３倍改善できることが実験によって示されている。
【００４８】
図６で説明した方法に従って１次スキャン軸に沿ったスキャンの一部として第２の方向でのスキャニングを提供するいくつかの点別測定スキャンパターンについて、ここで説明する。そのようなパターンの１つは、図１２及び図１３に示されるような鋸歯状スキャンパターンである。図１２では、鋸歯状スキャンパターンが平面検査対象物３０を横切って行われ、一方で図１３では、図１０の線形スキャンパターンで使用された同一の円筒形検査対象物３０を横切って鋸歯状スキャンパターンが実行されている。鋸歯状スキャンパターンは、実質的に区分的な線形スキャンプロファイルを有し、（両方のスキャン軸における）線形スキャンのいくつかのサイクルがスキャンの期間にわたって行われ、各線形スキャンは互いに実質的に平行である。この例では、最大１０００個の合計スキャン点、２〜５００サイクルの線形スキャン、及び１サイクルあたり２〜５００個のスキャン点があり得る。検査対象物３０の表面における２次スキャン軸（図１２及び図１３に示すＸ軸）に沿った、サイクル内のスキャン点間の距離は、１.０μｍ〜１.０ｍｍであり得る。図１３に示す鋸歯状スキャンプロファイルの各サイクルは、弓状で非線形であるように見えるが、これは検査対象物３０の円筒形状によってのみ引き起こされたものであり、非線形プロファイルでスキャンするスキャン機構によるものではないことに留意されたい。
【００４９】
本技術において利用され得る別のパターンは、図１４及び図１５に示されるような方形スキャンパターンである。図１４では、方形スキャンパターンは、平面検査対象物３０を横切って実行され、一方で図１５では、図１０の線形スキャンパターンで使用された同一の円筒形検査対象物３０を横切って方形スキャンパターンが行われている。方形スキャンパターンは、交互の線形セグメントを生じる本質的に２本のインターリーブされた線形スキャンであり、線形スキャンセグメントの各々が１次スキャン方向にあり、実質的にＹ軸に平行である。１サイクルには、１対のオフセット線形スキャンが含まれる。この例では、最大１０００個の合計スキャン点、２〜５００サイクル、及び１サイクルあたり２〜５００個のスキャン点があり得る。検査対象物３０の表面における２次スキャン軸（図１４及び図１５に示すＸ軸）に沿った、サイクル内のオフセット線形スキャン間の距離は、５.０μｍ〜５.０ｍｍであり得る。図１５に示す方形スキャンプロファイルの各サイクルは、弓状で非線形であるように見えるが、これは検査対象物３０の円筒形状によってのみ引き起こされたものであり、非線形プロファイルでスキャンするスキャン機構によるものではないことに留意されたい。
【００５０】
本技術において採用され得るさらに別のパターンは、図１６及び図１７に示されるような三角スキャンパターンである。図１６では、三角スキャンパターンは、平面検査対象物３０を横切って実行され、一方で図１５では、図１０の線形スキャンパターンで使用された同一の円筒形検査対象物３０を横切って三角スキャンパターンが行われている。三角スキャンパターンは、実質的に区分的な線形スキャンプロファイルを有し、（両方のスキャン軸における）線形スキャンのいくつかのサイクルがスキャンの期間にわたって行われる。各サイクルは、２つのこのような連続した線形スキャンセグメントを含み、その勾配は互いに反対であり、そのため各サイクルがサイクルの中間点を中心に左右（鏡面）対称性を有する。この例では、最大１０００個の合計スキャン点、１スキャンあたり２〜５００の三角サイクル、及び１サイクルあたり２〜５００個のスキャン点があり得る。検査対象物３０の表面における２次スキャン軸（図１６及び図１７に示すＸ軸）に沿った、サイクル内のスキャン点間の距離は、１.０μｍ〜１.０ｍｍの間であり得る。図１７に示す三角形スキャンプロファイルの各サイクルならびにスキャンプロファイルの包絡線は、やや弓状で非線形であるように見えるが、これは検査対象物３０の円筒形状によってのみ引き起こされたものであり、非線形プロファイルでスキャンするスキャン機構によるものでないことに留意されたい。
【００５１】
本技術のために利用され得るさらに別のパターンは、図１８及び図１９に示されるような正弦波スキャンパターンである。図１８では、正弦波スキャンパターンが平面検査対象物３０を横切って実行され、一方で図１９では、図１０の線形スキャンパターンで使用された同一の円筒形検査対象物３０を横切って正弦波スキャンパターンが行われている。正弦波スキャンパターンは、スキャンの期間にわたって正弦波の１つ以上のサイクルを含むが、この例では、１スキャンあたり２〜５００サイクル、最大１０００個の合計スキャン点、及び１サイクルあたり２〜５００個のスキャン点があり得る。検査対象物３０の表面における２次スキャン軸（図１８及び図１９に示すＸ軸）に沿った、サイクル内の山と山の間の距離は、５.０μｍ〜５.０ｍｍであり得る。図１９に示す正弦波スキャンプロファイルの包絡線は、やや弓状であるように見えるが、これは検査対象物３０の円筒形状によってのみ引き起こされたものであり、根本的な非正弦波プロファイルでスキャンするスキャン機構によるものでないことに留意されたい。
【００５２】
本技術で採用され得るさらに別のパターンは、図２０及び図２１に示されるようなランダムスキャンパターンである。図２０では、ランダムスキャンパターンは平面検査対象物３０を横切って実行され、一方で図２１では、図１０の線形スキャンパターンで使用された同一の円筒形検査対象物３０を横切ってランダムスキャンパターンが行われている。ランダムスキャンパターンは点別スキャン位置からなり、１次スキャン方向のそれらの間隔は実質的に一定であるが、２次スキャン方向のそれらの位置はスキャン点によってランダムに変化し得、しかし１次スキャン方向の間隔も同様に変化し不均一であり得る。この例では、最大１０００個の合計スキャン点があり得る。検査対象物３０の表面における２次スキャン軸（図２０及び図２１に示すＸ軸）に沿った、スキャン点の最高点から最低点までの範囲は、５.０μｍ〜５.０ｍｍであり得る。２次スキャン方向におけるランダム点の分布は、ガウス分布または一様分布を有することができる。さらに、ランダムパターンは、非反復性（すなわち、真にランダム）であり得、またはランダムパターンは、ランダムパターンが擬似ランダムである場合に特定数「Ｍ」個のスキャン点の後に反復されてもよい。擬似ランダムパターンの１ランダムセグメントあたりのスキャン点の数「Ｍ」は、１０〜５００であり得る。図２１に示すランダムスキャンプロファイルの包絡線は弓状であるように見えるが、これは検査対象物３０の円筒形状によってのみ引き起こされたものであり、根本的な弓状プロファイルでスキャンするスキャン機構によるものでないことに留意されたい。
【００５３】
最後に、スキャンプロファイルは、上記の線形、鋸歯状、方形、三角、正弦波、及びランダムスキャンパターンの組み合わせから実行することができる。例えば、検査対象物３０の表面の微細構造特性に依存して、表面測定に対する表面微細構造の作用を最小にするために、ランダムパターンを三角形スキャンパターンの上に重ね合わせたパターンでスキャンすることが有益となり得る。
【００５４】
従って、本技術は、スキャンプロファイル結果に対する表面テクスチャの影響を低減する、検査対象物の表面の表面プロファイルスキャンを有利に得る方法、非一時的コンピュータ可読媒体、及びスキャン管理装置を提供する。
【００５５】
本発明の基本的な概念を説明してきたので、以上の詳細な開示はほんの一例として提示されることを意図し、限定的でないことが、当業者にはかなり明らかである。本明細書に明示的に述べられていないが、様々な変更、改良、及び修正が行われ、これらは当業者が意図するものである。これらの変更、改良、及び修正は、本明細書において示唆されることを意図したものであり、本発明の精神及び範囲内にある。さらに、要素もしくはシーケンスの処理する列挙された順序、または数字、文字、もしくは他の記号表示の使用は、特許請求の範囲に明記されているものを除いて、特許請求されたプロセスを任意の順序に限定することを意図するものではない。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定される。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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