JP2000321035A - Detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン成分の抽
出にあたって特別な閾値調整を行なう必要のない検出装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detection device which does not require a special threshold value adjustment for extracting a pattern component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、対象物あるいは作業環境に関
する距離分布情報や立体形状に関する情報を得る場合
に、対象物に計測用パターン光を照射して対象物の画像
（以下、「対象物画像」と呼ぶ）を処理することで、対
象物の形状特徴を抽出したり、ステレオ視の際の画像間
対応を容易にする手法がある。2. Description of the Related Art Conventionally, when obtaining distance distribution information or three-dimensional information on an object or a working environment, an image of the object is irradiated by irradiating the object with measurement pattern light (hereinafter referred to as an "object image"). ) To extract the shape characteristics of the target object and facilitate correspondence between images in stereoscopic viewing.
【０００３】これらの手法では、いずれも計測用パター
ン光の照射された対象物画像から、計測用パターン光の
みに基づく成分（以下、「パターン成分」と呼ぶ）を精
度良く抽出することが重要である。しかし、対象物画像
を直接２値化処理した場合には、対象物自身の信号成分
（以下、「背景成分」と呼ぶ）の影響を受けて、計測用
パターン光を精度良く抽出することが困難である。ま
た、計測用パターン光が密に照射される場合には、迷光
の影響、すなわち本来計測用パターン光が照射されてい
ない部分が隣接する計測法パターン光の照射された部分
の干渉を受けるため、２値化処理により精度良くパター
ン成分を抽出することが困難であった。In each of these methods, it is important to accurately extract a component based on only the measurement pattern light (hereinafter, referred to as a “pattern component”) from the object image irradiated with the measurement pattern light. is there. However, when the target object image is directly binarized, it is difficult to accurately extract the measurement pattern light under the influence of the signal component of the target object (hereinafter, referred to as “background component”). It is. In addition, when the measurement pattern light is densely irradiated, the influence of stray light, that is, a part that is not originally irradiated with the measurement pattern light receives interference of an adjacent part irradiated with the measurement method pattern light, It has been difficult to accurately extract pattern components by the binarization process.
【０００４】このような問題点に対して、従来から、計
測用パターン光を照射した対象物画像（以下、「パター
ン照射画像」と呼ぶ）から、計測用パターン光を照射し
ない状態での対象物画像（以下、「パターン非照射画
像」と呼ぶ）を差分処理することで、背景成分を除去し
て２値化処理する方法が広く用いられてきた。しかし、
この手法では迷光の影響の除去を行うことはできない。
また、差分後の２値化の際の閾値を合理的に決定するこ
とができないため、精度良くパターン成分の抽出を行う
ことが依然として困難であった。In order to solve such a problem, an object image irradiated with the pattern light for measurement (hereinafter, referred to as a “pattern irradiated image”) has been used to measure the object in the state where the pattern light for measurement is not irradiated. A method of performing a binarization process by removing a background component by performing a difference process on an image (hereinafter, referred to as a “pattern non-irradiation image”) has been widely used. But,
This technique cannot remove the effects of stray light.
Further, since the threshold value for binarization after the difference cannot be rationally determined, it is still difficult to accurately extract a pattern component.
【０００５】上記のような迷光の影響を低減する従来技
術を記載した文献として、特開平９−１５２３１６号公
報（以下、「文献１」と呼ぶ。）がある。この文献１に
は、パターンを有しない光束を対象物の全面に照射した
場合の対象物画像（以下、「全面照射画像」と呼ぶ）を
用いて、背景成分の除去、迷光の影響を低減できる形状
検査装置が記載されている。[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-152316 (hereinafter, referred to as "Document 1") describes a conventional technique for reducing the influence of stray light as described above. According to Document 1, it is possible to remove a background component and reduce the influence of stray light by using an object image obtained by irradiating the entire surface of the object with a light beam having no pattern (hereinafter, referred to as an “entirely irradiated image”). A shape inspection device is described.
【０００６】この形状検査装置は、図１２に示すよう
に、検査対象の立体物１に光切断線を照射する光源部２
２と、この光源部によって計測用パターン光が照射され
た立体物の表面を撮像する撮像部１８と、この撮像部１
８から出力された光切断線照射画像データの明度を補正
するとともに、当該明度補正した光切断線照射画像デー
タ（図示せず）と予め定められた標準モデル画像データ
（図示せず）との不一致部分を抽出する画像処理部１
２、およびその結果を表示する表示部１３を備えてい
る。As shown in FIG. 12, a light source unit 2 for irradiating a three-dimensional object 1 to be inspected with a light cutting line is shown in FIG.
2, an imaging unit 18 for imaging the surface of the three-dimensional object irradiated with the measurement pattern light by the light source unit, and the imaging unit 1
8 corrects the brightness of the light-section-line illuminated image data output from 8, and inconsistency between the brightness-corrected light-section-line illuminated image data (not shown) and predetermined standard model image data (not shown) Image processing unit 1 for extracting parts
2 and a display unit 13 for displaying the result.
【０００７】以下、文献１に記載の形状検査装置におけ
る、パターン成分の抽出方法に関して説明する。この装
置では、まず、上記光学系によってムラのある被写体に
計測用パターン光を照射した画像（即ち、パターン照射
画像）を得る。このパターン照射物画像の１例を図１３
に示す。Hereinafter, a method of extracting a pattern component in the shape inspection apparatus described in Document 1 will be described. In this apparatus, first, an image (that is, a pattern irradiation image) obtained by irradiating an uneven subject with the measurement pattern light by the optical system is obtained. One example of this pattern irradiation object image is shown in FIG.
Shown in
【０００８】次いで、同じ光学系で計測用パターン光を
発生させるためのスリットを退避させ、全面照射画像を
得る。この全面照射画像の１例を図１４に示す。Next, the slit for generating the pattern light for measurement is retracted by the same optical system to obtain an entire surface irradiation image. FIG. 14 shows an example of this entire irradiation image.
【０００９】さらに、パターン照射画像と全面照射画像
との両画像の明るさの差の絶対値を取り、それを反転
（ＮＯＴ）させ、ある適当な閾値で二値化を行うことに
より、パターン成分を抽出することができる。それぞれ
異なる閾値を用いてパターン成分を抽出した画像（以
下、単に「パターン抽出画像」と呼ぶ。）の例を図１５
及び１６に示す。Further, the absolute value of the difference in brightness between the pattern-irradiated image and the full-surface-irradiated image is obtained, inverted (NOT), and binarized with a certain appropriate threshold value to obtain a pattern component. Can be extracted. FIG. 15 shows an example of an image in which pattern components are extracted using different thresholds (hereinafter, simply referred to as “pattern extracted image”).
And 16.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法では、合理的な２値化閾値を決定することが困
難なため、閾値設定によってはパターン成分の抽出が不
完全となる。特に隣接部分からの干渉光（即ち、迷光）
の影響がある場合には閾値設定が困難となる。又、背景
画像が暗色である場合など計測用パターン光の反射成分
が弱い部分では、抽出ミスが生じる。図１５に示した例
でも、この閾値設定では暗色部について誤抽出が生じて
いる。逆に、図１６に示したように、この部分を誤抽出
しない閾値にした場合、迷光の影響を受けてしまう。However, in such a conventional method, since it is difficult to determine a reasonable binarization threshold value, extraction of a pattern component is incomplete depending on the threshold value setting. Especially interference light from adjacent parts (ie stray light)
, It becomes difficult to set a threshold value. In addition, an extraction error occurs in a portion where the reflection component of the measurement pattern light is weak, such as when the background image is dark. In the example shown in FIG. 15 as well, erroneous extraction occurs in the dark color portion with this threshold value setting. Conversely, as shown in FIG. 16, if this portion is set to a threshold value that does not cause erroneous extraction, it is affected by stray light.
【００１１】以下に、これらパターン成分の抽出ミスの
発生理由について詳細に説明する。着目領域における、
計測用パターン光を対象物に照射した際のパターン照射
画像内で、着目領域に計測光が照射されている場合（非
マスク状態）および計測光が照射されていない場合（マ
スク状態）についての当該着目領域における画像信号Ｉ
on、Ｉoff、および全面照射画像の上記着目領域におけ
る画像信号Ｉfullを、それぞれ定式化すると以下のよう
になる。Hereinafter, the reason why the pattern component extraction error occurs will be described in detail. In the area of interest,
In the pattern irradiation image obtained when the target is irradiated with the pattern light for measurement, the target area is irradiated with the measurement light (non-mask state) and the measurement light is not irradiated (mask state). Image signal I in the region of interest
The on , I off , and the image signal I full in the noted area of the entire illuminated image are respectively formulated as follows.
【００１２】[0012]
【数１】 (Equation 1)
【００１３】ここで、 Ｉa：対象物自身の画像信号強度（背景成分） Ｉb：計測光の画像信号強度（パターン成分） Ｉc0：迷光成分画像信号強度（全面照射時の迷光成分） Ｉc1：迷光成分画像信号強度（非マスク状態での迷光成
分） Ｉc2：迷光成分画像信号強度（マスク状態での迷光成
分） とする。Here, Ia : the intensity of the image signal of the object itself (background component) Ib : the intensity of the image signal of the measurement light (pattern component) Ic0 : the intensity of the image signal of the stray light component (the stray light component at the time of full irradiation) I c1 : stray light component image signal intensity (stray light component in non-mask state) I c2 : stray light component image signal intensity (stray light component in mask state)
【００１４】次に、全面照射画像の画像信号Ｉfullか
ら、パターン照射画像の画像信号Ｉon、Ｉoffを差分処
理すると、計測用パターン光の照射／非照射それぞれの
場合（即ち、非マスク／マスク状態それぞれ）における
演算結果Ｓon、Ｓoffは以下のようになる。Next, when the image signals I on and I off of the pattern irradiation image are subjected to the difference processing from the image signal I full of the entire irradiation image, the irradiation and non-irradiation of the measurement pattern light (that is, the non-mask / The calculation results S on and S off in the respective mask states) are as follows.
【００１５】[0015]
【数２】 (Equation 2)
【００１６】なお、文献１では、この後さらに反転（Ｎ
ＯＴ）の処理を行なっている。ただし、この処理はパタ
ーン成分の抽出性能を議論する際において、原理上の違
いを与えないので、説明を簡略化するために、以下の説
明では、この処理を省略した場合について述べる。Note that in Document 1, after this, further inversion (N
OT). However, this process does not make a difference in principle when discussing the extraction performance of the pattern component, and therefore, in the following description, a case where this process is omitted will be described in order to simplify the description.
【００１７】ここで、迷光成分の生成仮定について考察
すると、着目領域以外の領域に照射された計測用パター
ン光が対象物上で乱反射することなどにより、着目領域
内の明度成分として観測されるのが主な原因である。こ
のことから、全面照射画像中の迷光成分の方が、部分的
に計測光の非照射部分が存在するパターン照射画像中の
迷光成分よりも強いと考えられる。従って、Ｉc0≧
Ｉc1、Ｉc0≧Ｉc2となり、ＳonとＳoffを２値化して判
別する場合には、その２値化閾値Ｔsは少なくとも以下
の条件を満たさなければならない。Considering the generation assumption of the stray light component, the measurement pattern light applied to an area other than the area of interest is observed as a lightness component in the area of interest due to irregular reflection on the object. Is the main cause. From this, it is considered that the stray light component in the entire surface irradiation image is stronger than the stray light component in the pattern irradiation image in which the non-irradiation part of the measurement light exists partially. Therefore, I c0 ≧
I c1 , I c0 ≧ I c2 , and when binarizing and discriminating S on and S off , the binarization threshold T s must satisfy at least the following conditions.
【００１８】[0018]
【数３】 (Equation 3)
【００１９】しかし、迷光成分を事前に知ることは困難
であるために、上記閾値Ｔsは試行錯誤的に決めざるを
得ない。さらに、事前に決定された閾値Ｔsを迷光成分
の差｜Ｉc0−Ｉc1｜が上回る場合には、計測用パターン
光の照射／非照射状態（即ち、非マスク／マスク状態）
の判別を誤ることとなる。[0019] However, since it is difficult to know the stray light component in advance, the threshold T s is forced to decide by trial and error. Further, when the difference | I c0 −I c1 | of the stray light component exceeds a predetermined threshold value T s , the irradiation / non-irradiation state of the measurement pattern light (ie, the non-mask / mask state)
Is incorrectly determined.
【００２０】図１５に示した例は、閾値Ｔsが｜Ｉc0−
Ｉc1｜を上回っているものの、Ｉbが弱いためにＳon、
Ｓoffの大小関係自体が逆転してしまい、暗色部につい
て誤抽出が生じた事例である。また、図１６に示した例
は、閾値Ｔsが｜Ｉc0−Ｉc1｜を下回ったために迷光の
影響が除去できていない事例である。The example shown in FIG. 15, the threshold value T s is | I c0 -
I c1 |, but because I b is weak, S on ,
This is an example in which the magnitude relationship of S off has been reversed, and erroneous extraction has occurred for a dark color portion. Also, the example shown in FIG. 16, the threshold value T s is | a case that is not able to influence of stray light is removed to below the | I c0 -I c1.
【００２１】さらに、上記で述べたように、合理的な閾
値設定ができないことから、計測用パターン光の多階調
強度差を判別することは現実的に極めて困難であり、こ
の従来の手法を、多階調強度表現された計測用パターン
光のパターン成分の抽出に適用することは困難である。Further, as described above, since it is impossible to set a reasonable threshold value, it is practically extremely difficult to determine a multi-tone intensity difference of the measurement pattern light. However, it is difficult to apply the method to the extraction of the pattern component of the measurement pattern light expressed by the multi-gradation intensity.
【００２２】この発明は、以上のような問題点を鑑みて
なされたものであり、パターン成分の抽出にあたって特
別な閾値調整を行なう必要がなく、安定した検出性能を
実現可能な検出装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a detection apparatus which does not need to perform special threshold adjustment when extracting a pattern component and can realize stable detection performance. The purpose is to:
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】この発明に係る検出装置
は、計測用パターンを有する計測光を計測対象物に照射
することで得られる第１の画像、及び上記計測対象物の
上記第１の画像が得られる条件とは異なる条件下におい
て得られる第２の画像それぞれの画像信号を画素毎に差
分処理し、その差分結果の正負に基づいてパターン成分
を抽出する多値化手段を備えたものである。According to the present invention, there is provided a detection apparatus comprising: a first image obtained by irradiating a measurement target with a measurement light having a measurement pattern; and a first image of the measurement target. A multi-valued means for performing a difference process for each pixel of an image signal of each of the second images obtained under conditions different from the conditions under which the images are obtained, and extracting a pattern component based on the sign of the difference result It is.
【００２４】又、計測用パターンを有する計測光を計測
対象物に照射することで得られる第１の画像、及び上記
計測対象物の上記第１の画像が得られる条件とは異なる
条件下において得られる第２の画像それぞれの画素値を
画素毎に大小比較して、その比較結果に基づいてパター
ン成分を抽出する多値化手段を備えたものである。Further, the first image obtained by irradiating the measurement object with the measurement light having the measurement pattern and the first image of the measurement object under conditions different from the conditions under which the first image is obtained are obtained. The image processing apparatus further includes a multi-leveling unit that compares the pixel values of the obtained second image for each pixel and extracts a pattern component based on the comparison result.
【００２５】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を複数段階強度で計測対象物に照射すること
で得られる該計測対象物の画像である、ことを特徴とす
るものである。Further, the second image is an image of the measurement object obtained by irradiating the measurement object with no measurement pattern at a plurality of levels of intensity to the measurement object. is there.
【００２６】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を任意強度で計測対象物に照射することで得
られる任意強度全面照射画像と、計測光を上記計測対象
物に照射しない状態で得られる非照射画像とを任意の割
合で加重平均することで生成される画像である、ことを
特徴とするものである。Further, the second image is obtained by irradiating the measurement object having no measurement pattern at an arbitrary intensity to the measurement object at an arbitrary intensity, and the measurement light is not irradiated to the measurement object. The non-irradiated image obtained in the state is an image generated by performing weighted averaging at an arbitrary ratio.
【００２７】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を任意強度で計測対象物に照射し任意の露光
時間撮像することで得られる可変露光全面照射画像と、
計測光を上記計測対象物に照射しない状態で任意の露光
時間撮像することで得られる可変露光非照射画像とを任
意の割合で加算することで生成される画像である、こと
を特徴とするものである。The second image is a variable-exposure full-surface irradiation image obtained by irradiating a measurement object having no measurement pattern at an arbitrary intensity on an object to be measured and imaging for an arbitrary exposure time;
An image generated by adding a variable-exposure non-irradiation image obtained by capturing an image for an arbitrary exposure time in a state where the measurement light is not irradiated on the measurement object at an arbitrary ratio, It is.
【００２８】又、任意強度全面照射画像中で強度飽和し
ている領域においては、上記任意強度全面照射画像に代
えて、該任意強度全面照射画像を得るための任意強度よ
りも弱い強度でパターンを有しない計測光を計測対象物
に照射することで得られる弱強度全面照射画像を用い
る、ことを特徴とするものである。In a region where the intensity is saturated in the image of full intensity irradiation with arbitrary intensity, the pattern is formed with a lower intensity than the arbitrary intensity for obtaining the image with full intensity irradiation of arbitrary intensity instead of the image of full intensity irradiation with arbitrary intensity. A weak-intensity full-surface irradiation image obtained by irradiating a measurement object with no measurement light is used.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本実施の
形態における計測光の照射手段および撮像手段の構成を
模式的に示した図である。図１において、計測光照射手
段１０は、光源１０ａとその出力調整を行う出力調整手
段１０ｂと光マスク１０ｃによって構成され、光源１０
ａで発生した光は、部分的に多段階強度での透過が可能
な光マスク１０ｃを経由して計測対象物４０上に、計測
用パターン光５０を照射する。この計測用パターン光５
０は、１次元的に広がったスリット上の離散的なパター
ンであってもよいし、２次元的な広がりを持つ面パター
ン、あるいはランダムドット光のような離散的なパター
ンであってもよい。また、光源自体が計測用パターンを
発生可能な点光源列を用いた場合には光マスク１０ｃは
なくてもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a measurement light irradiation unit and an imaging unit according to the present embodiment. In FIG. 1, the measuring light irradiating means 10 includes a light source 10a, an output adjusting means 10b for adjusting the output thereof, and a light mask 10c.
The light generated in a is irradiated with the measurement pattern light 50 on the measurement target 40 via the optical mask 10c that can partially transmit the light with multi-step intensity. This measurement pattern light 5
0 may be a discrete pattern on a slit that spreads one-dimensionally, a surface pattern that has a two-dimensional spread, or a discrete pattern such as random dot light. When the light source itself uses a point light source array capable of generating a measurement pattern, the light mask 10c may not be provided.
【００３０】この計測用パターン光５０と計測対象物自
身の光像は撮像手段１１において、レンズ系１１ａを介
して、複数個の光電変換素子１１ｂにて撮像される。こ
の光電変換素子１１ｂは、計測用パターン光５０に応じ
て、ＴＶカメラのような二次元走査の可能な撮像装置で
もよいし、ＣＣＤやフォトダイオードを用いて一次元走
査するものであってもよい。The measurement pattern light 50 and the light image of the object to be measured are picked up by the plurality of photoelectric conversion elements 11b via the lens system 11a in the image pickup means 11. The photoelectric conversion element 11b may be an imaging device capable of two-dimensional scanning, such as a TV camera, or may be one that performs one-dimensional scanning using a CCD or photodiode according to the measurement pattern light 50. .
【００３１】このように構成したとき、出力調整手段１
０ｂで出力調整され、光マスク１０ｃで部分的にマスク
された計測用パターン光５０が照射された対象物像が光
電変換素子１１ｂに撮像される。この光マスク１０ｃは
機械的なものでも実現できるが、多段階強度でマスク可
能な液晶シャッターを用いて構成する方がより適してい
る。With this configuration, the output adjusting means 1
The target image irradiated with the measurement pattern light 50 whose output is adjusted at 0b and partially masked by the optical mask 10c is captured by the photoelectric conversion element 11b. Although this optical mask 10c can be realized by a mechanical one, it is more suitable to use a liquid crystal shutter that can be masked with multi-step strength.
【００３２】図２は、本実施の形態における検出処理系
１０８、計測光照射手段１０及び計測コントロール手段
１０９の関係を示したブロック図である。以下では、説
明の簡単化のために計測用パターン光が照射／非照射の
二段階照射であって、後述する多値化手段１１６におい
て２値化処理を行う場合について述べるが、多値化への
拡張は容易である。FIG. 2 is a block diagram showing the relationship between the detection processing system 108, the measurement light irradiation means 10 and the measurement control means 109 in the present embodiment. In the following, for the sake of simplicity, a case will be described where the measurement pattern light is a two-stage irradiation of irradiation / non-irradiation, and a binarization process is performed by a multi-level conversion unit 116 described later. Expansion is easy.
【００３３】まず、計測光照射手段１０から出力調整手
段１０ｂによって出力調整された計測光は対象物に照射
される。その対象物像は、撮像手段１１によって撮像さ
れ、その映像信号１１２は、Ａ／Ｄ変換手段１１３によ
って、アナログ−デジタル変換され、この変換された対
象物画像の画像信号１１４は、例えばメモリによって構
成されるデータ蓄積手段１１５においてデジタルデータ
として蓄積される。First, the measuring light whose output has been adjusted by the output adjusting means 10b from the measuring light irradiating means 10 is irradiated onto the object. The object image is picked up by the image pickup means 11, and the video signal 112 is subjected to analog-digital conversion by the A / D conversion means 113, and the converted image signal 114 of the object image is constituted by, for example, a memory. The data is stored as digital data in the data storage unit 115.
【００３４】次に、データ蓄積手段１１５に蓄積された
パターン照射画像（第１の画像）と、パターンを有しな
い計測光を前記パターン照射時の１／２強度で照射した
対象物画像（以降、「１／２強度全面照射画像（第２の
画像）」と呼ぶ）とを、多値化手段１１６において演算
処理する。Next, the pattern irradiation image (first image) stored in the data storage means 115 and an object image (hereinafter, referred to as “measurement light”) which is irradiated with measurement light having no pattern at half the intensity of the pattern irradiation. The “half intensity full-surface irradiation image (second image)” is subjected to arithmetic processing by the multi-level conversion unit 116.
【００３５】多値化手段１１６での演算処理は例えば、
図１２に示したようなパターン照射画像から、図３に示
すような１／２強度全面照射画像を各画素について差分
処理し、処理後の値が正符号の場合は計測用パターン光
照射部分、０以下の場合は計測用パターン光非照射部分
と判定して、２値化処理を行うことで高精度な判定が可
能である。このようにして求められたパターン抽出画像
を図４に示す。あるいはパターン照射画像と１／２強度
全面照射画像の画素値を大小比較し、パターン照射画像
の画素値が大きい場合には計測用パターン光照射部分、
それ以外の場合は計測用パターン光非照射部分と判定し
ても良い。The arithmetic processing in the multi-value conversion means 116 is, for example,
From the pattern irradiation image as shown in FIG. 12, a half intensity full irradiation image as shown in FIG. 3 is subjected to difference processing for each pixel, and if the processed value is a positive sign, the measurement pattern light irradiation portion; If it is 0 or less, it is determined that the portion is not irradiated with the pattern light for measurement, and a high-precision determination is possible by performing the binarization process. FIG. 4 shows the pattern extraction image obtained in this way. Alternatively, the pixel values of the pattern irradiation image and the half intensity full-surface irradiation image are compared in magnitude, and if the pixel value of the pattern irradiation image is large, the measurement pattern light irradiation portion,
In other cases, it may be determined that the measurement pattern light is not irradiated.
【００３６】この多値化手段１１６での演算処理により
求められたパターン成分の抽出結果に基づき、対象物の
検出を行う。又、以上の一連の処理は、計測コントロー
ル手段１０９によって統括的にコントロールされる。こ
の計測コントロール手段１０９はパーソナルコンピュー
ターあるいは組込み型マイコンを用いて実現が可能であ
る。An object is detected on the basis of the pattern component extraction result obtained by the arithmetic processing by the multi-value conversion means 116. Further, the above series of processing is totally controlled by the measurement control means 109. This measurement control means 109 can be realized using a personal computer or an embedded microcomputer.
【００３７】以下に、図５を用いて、本実施の形態にお
けるパターン成分の抽出方法について説明する。ここ
で、図５は本実施の形態におけるパターン成分の抽出方
法を示すフローチャートである。まず、計測光照射手段
１０から計測用パターン光を対象物に照射して、撮像手
段１１により撮像することで、パターン照射画像を得
る。次に、出力調整手段１０にて計測用パターン光を１
／２強度に調整する。この１／２強度のパターンを有し
ない計測光を対象物に照射し、撮像することで、１／２
強度全面照射画像を得る。そして、多値化手段１１６で
の１／２強度全面照射画像を用いた演算処理により、パ
ターン照射画像からパターン成分を抽出する。Hereinafter, a method of extracting a pattern component in the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component in the present embodiment. First, a pattern irradiation image is obtained by irradiating an object with measurement pattern light from the measurement light irradiating unit 10 and capturing an image with the imaging unit 11. Next, the output adjustment means 10 sets the measurement pattern light to 1
Adjust to / 2 strength. By irradiating the object with the measurement light having no pattern of the half intensity and capturing an image, the measurement light is reduced to a half.
Obtain a full intensity irradiation image. Then, the pattern component is extracted from the pattern irradiation image by the arithmetic processing using the half intensity full-surface irradiation image in the multi-level conversion unit 116.
【００３８】なお、以上では計測用パターン光が二段階
照射である場合について述べたが、パターン光が多段階
強度照射されたものである場合には、対応する複数強度
全面照射画像を予め取得しておくことで本手法を適用可
能である。Although the case where the pattern light for measurement is a two-step irradiation has been described above, if the pattern light has been irradiated with the multi-step intensity, a corresponding full-intensity irradiation image with a plurality of intensities is obtained in advance. By doing so, this method can be applied.
【００３９】次に、本実施の形態の効果を原理的に説明
するために、信号処理方式について説明する。まず、計
測用パターン光を対象物に照射した際のパターン照射画
像内で、着目領域に計測光が照射されている場合（非マ
スク状態）および計測光が照射されていない場合（マス
ク状態）についての当該着目領域における画像信号
Ｉ on、Ｉoff、および１／２強度全面照射画像の上記着
目領域における画像信号Ｉh alfを、それぞれ定式化する
と以下のようになる。Next, the effect of the present embodiment will be described in principle.
In order to do so, a signal processing method will be described. First, the total
Pattern irradiation image when the target pattern light is irradiated to the target
When the measurement area is irradiated with the measurement light in the image (non-
Condition) and when the measurement light is not
Image signal in the region of interest for
I on, Ioff, And the above arrival of a half-intensity full-surface irradiation image
Image signal I in eye areah alfAre respectively formulated
Is as follows.
【００４０】[0040]
【数４】 (Equation 4)
【００４１】ここで、 Ｉa：対象物自身の画像信号強度（背景成分） Ｉb：計測光の画像信号強度（パターン成分） Ｉcm：迷光成分画像信号強度（１／２強度全面照射時の
迷光成分） Ｉc1：迷光成分画像信号強度（非マスク状態での迷光成
分） Ｉc2：迷光成分画像信号強度（マスク状態での迷光成
分） とする。Here, Ia : the intensity of the image signal of the object itself (background component) Ib : the intensity of the image signal of the measuring light (pattern component) Icm : the intensity of the image signal of the stray light component (1/2 intensity when the entire surface is illuminated) Stray light component) I c1 : stray light component image signal intensity (stray light component in non-masked state) I c2 : stray light component image signal intensity (stray light component in masked state)
【００４２】ここで、パターン照射画像から１／２強度
全面照射画像を差分処理すると、計測光の照射、非照射
状態（即ち、非マスク状態、マスク状態）それぞれにお
ける演算結果Ｓon、Ｓoffは以下のようになる。Here, when the half intensity full irradiation image is subjected to the difference processing from the pattern irradiation image, the calculation results S on and S off in the irradiation of the measurement light and the non-irradiation state (ie, the non-mask state and the mask state) are respectively obtained. It looks like this:
【００４３】[0043]
【数５】 (Equation 5)
【００４４】ここで、迷光成分の生成仮定について考察
すると、着目領域以外に照射された計測光が対象物上で
乱反射することなどにより、着目領域内の明度成分とし
て観測されるのが主な原因である。従って、迷光成分の
画像信号強度も計測光の照射出力にほぼ比例すると考え
られる。Considering the generation assumption of the stray light component, the main cause is that the measurement light irradiated to the area other than the area of interest is observed as a lightness component in the area of interest due to irregular reflection on the object. It is. Therefore, it is considered that the image signal intensity of the stray light component is also substantially proportional to the irradiation output of the measurement light.
【００４５】ただし、計測光を全面照射した場合の方
が、部分的に計測光の非照射部分が存在する計測用パタ
ーン照射画像中の迷光成分よりも多くの迷光成分の影響
を受けていることを考えると、比例成分の他に補正値ｄ
Ｉcm1、ｄＩcm2（≧０）が必要となる。以上の議論より
以下の関係が導かれる。However, when the measurement light is irradiated on the entire surface, the measurement light is more affected by the stray light component than the stray light component in the irradiation image of the measurement pattern where the non-irradiation part of the measurement light exists. , The correction value d besides the proportional component
I cm1 and dI cm2 (≧ 0) are required. The following relationship is derived from the above discussion.
【００４６】[0046]
【数６】 (Equation 6)
【００４７】したがって、上記演算結果Ｓon、Ｓ
offは、Therefore, the above operation results S on , S
off is
【００４８】[0048]
【数７】 (Equation 7)
【００４９】となり、迷光が存在しても演算結果Ｓon、
Ｓoffの符号判定のみで、合理的にパターンの照射／非
照射状態（即ち、非マスク／マスク状態）を判別でき、
そのため、計測用パターン光照射部分と計測用パターン
光照射部分とを精度良く検出でき、特別な判定閾値を設
定しなくてもパターン成分の抽出が可能となることがわ
かる。Thus, even if stray light exists, the calculation result S on ,
The pattern irradiation / non-irradiation state (ie, non-mask / mask state) can be reasonably determined only by the sign determination of S off ,
Therefore, it can be seen that the portion irradiated with the pattern light for measurement and the portion irradiated with the pattern light for measurement can be detected with high accuracy, and the pattern component can be extracted without setting a special determination threshold value.
【００５０】なお、ここで迷光および補正値の生成仮定
から考えて以下の関係が成立するとした。Here, it is assumed that the following relationship is established from the assumption of generation of stray light and a correction value.
【００５１】[0051]
【数８】 (Equation 8)
【００５２】以上のように、本実施の形態においては、
背景成分の除去と計測用パターン光の迷光の影響をなく
すため、パターンを有しない計測光を複数段階強度で計
測対象物に照射した複数強度全面照射画像を基に、多段
階強度照射された計測用パターンを検出する。As described above, in the present embodiment,
In order to remove the background component and eliminate the effect of stray light of the measurement pattern light, multi-step intensity measurement is performed based on a multi-intensity full-illumination image in which the measurement target having no pattern is irradiated at a multi-step intensity. Pattern for use.
【００５３】例えば、計測光照射／非照射の２段階強度
でパターン光照射されている場合、パターン照射画像か
ら１／２強度で照射した１／２強度全面照射画像を差分
処理した後、正の部分を計測光照射部分、負の部分を計
測光非照射部分と判定することで、背景成分の除去と計
測用パターン光の迷光の影響をなくした高精度なパター
ン成分の抽出が可能である。このようにして抽出された
パターン成分を用ることで、高精度な対象物の検出が可
能となる。For example, when the pattern light is radiated at the two-step intensity of measurement light irradiation / non-irradiation, a half intensity full irradiation image irradiated at a half intensity from the pattern irradiation image is subjected to a difference processing, and then a positive By determining the portion as the measurement light irradiation portion and the negative portion as the measurement light non-irradiation portion, it is possible to remove the background component and extract the pattern component with high accuracy without the influence of the stray light of the measurement pattern light. By using the pattern components extracted in this way, it is possible to detect a target with high accuracy.
【００５４】また、計測光の多段階強度の中間値を判定
基準値とするという合理的な理由により閾値設定の困難
さを伴わず、常に安定した性能を実現できる。さらに、
複数強度全面照射画像を同時に用いることで、多段階強
度の計測用パターン光を用いた場合においても、パター
ン成分抽出が極めて容易かつ合理的に行える。In addition, a stable performance can always be realized without the difficulty of setting the threshold value for a rational reason that the intermediate value of the multi-step intensity of the measurement light is used as the judgment reference value. further,
By simultaneously using a plurality of intensity-irradiated images, pattern component extraction can be performed extremely easily and rationally even when using multi-step intensity measurement pattern light.
【００５５】また、Ｎ段階の強度判別に必要な複数強度
全面照射画像数も（Ｎ−１）枚で済み、特に強度段階が
少ない複数の計測用パターン光を連続して検出する場合
には高精度な検出処理を高速に行なえる。なお、以上の
各手順は計測コントロール手段１０９により統括的にコ
ントロールされて機能する。なお、ここで、対象物は立
体形状をなすものでなくても、平面形状であって反射率
が該平面上の位置により異なる物であってもかまわな
い。Also, the number of full-intensity irradiation images required for the N-stage intensity discrimination is only (N-1), and is particularly high when a plurality of measurement pattern lights having a small number of intensity stages are continuously detected. Accurate detection processing can be performed at high speed. Note that the above procedures function as a whole controlled by the measurement control means 109. Here, the target object does not have to have a three-dimensional shape, but may have a planar shape and reflectivity different depending on a position on the plane.
【００５６】実施の形態２．図６は、本実施の形態にお
ける検出処理系２０８、計測光照射手段１０及び計測コ
ントロール手段２０９の関係を示したブロック図であ
る。以下では、実施の形態１と同様に計測用パターン光
が二段階照射であり、後述の多値化手段２１６において
２値化処理を行う場合について述べる。Embodiment 2 FIG. 6 is a block diagram showing the relationship between the detection processing system 208, the measurement light irradiation unit 10, and the measurement control unit 209 in the present embodiment. Hereinafter, a case will be described in which the pattern light for measurement is a two-stage irradiation similarly to the first embodiment, and a binarization process is performed by a multi-level quantization unit 216 described later.
【００５７】まず、実施の形態１と同様の手順で撮像さ
れた対象物像は、撮像手段１１で対象物画像２１２とし
て入力され、データ蓄積手段２１５にデジタルデータと
して蓄積される。ここで、データ蓄積手段２１５には、
パターンを有しない計測光を任意強度で計測対象物に照
射した任意強度全面照射画像と、計測用パターン光を計
測対象物に照射しないパターン非照射画像と、計測用パ
ターン光を計測対象物に照射したパターン照射画像（第
１の画像）とを蓄積しておく。なお、この任意強度は本
実施の形態では処理の簡便さから、通常は、計測用パタ
ーン光の計測光照射部分の強度と同じ強度にしている
が、必ずしも限定されない。First, an object image picked up in the same procedure as in the first embodiment is input as an object image 212 by the image pickup means 11 and is stored in the data storage means 215 as digital data. Here, the data storage means 215 includes
Irradiation of measurement light with no pattern onto the measurement object at any intensity, irradiation image of any intensity, irradiation of the pattern light for measurement without irradiation of the measurement object, and irradiation of measurement pattern light on the measurement object The obtained pattern irradiation image (first image) is stored. In the present embodiment, the arbitrary intensity is usually the same as the intensity of the measurement pattern light irradiated portion of the measurement pattern light for simplicity of processing in the present embodiment, but is not necessarily limited.
【００５８】次に、任意強度全面照射画像とパターン非
照射画像を加重平均化手段２１７にて加重平均すること
により、前記任意強度と異なる複数強度で全面照射され
た対象物画像（以下、「参照画像（第２の画像）」と呼
ぶ）２１８を内部生成する。本実施の形態では２値化処
理する場合について述べているので、この加重平均処理
は均等な平均化処理となり、１／２強度全面照射画像に
相当する画像（以下、「１／２強度参照画像」と呼
ぶ。）２１８が得られることとなる。Next, a weighted average of the arbitrary-intensity full-illumination image and the pattern non-irradiation image is performed by the weighted averaging means 217, so that an object image (hereinafter, referred to as “see (Hereinafter referred to as “image (second image)”) 218. In the present embodiment, the case where the binarization processing is performed is described. Therefore, the weighted averaging processing is a uniform averaging processing, and an image corresponding to a half intensity full irradiation image (hereinafter, referred to as a “1/2 intensity reference image”). 218).
【００５９】この１／２強度参照画像２１８は参照画像
蓄積手段２１９に蓄積される。そして、多値化手段２１
６にて、計測用パターンが照射されたパターン照射画像
と１／２強度参照画像２１８とを演算処理することによ
り二値表現されたパターン成分の抽出を高精度に行うこ
とができる。The 強度 intensity reference image 218 is stored in the reference image storage means 219. Then, the multilevel converting means 21
In step 6, by performing arithmetic processing on the pattern irradiation image irradiated with the measurement pattern and the 強度 intensity reference image 218, it is possible to extract a binary-coded pattern component with high accuracy.
【００６０】多値化手段２１６での演算処理は例えば、
パターン照射画像から１／２強度参照画像を各画素につ
いて差分処理し、処理後の値が正符号の場合はパターン
光照射部分、０以下の場合はパターン光非照射部分と判
定して２値化処理を行う。あるいはパターン照射画像と
１／２強度参照画像の画素値を大小比較し、パターン照
射画像の画素値が大きい場合にはパターン光照射部分、
それ以外の場合はパターン光非照射部分と判定する。The arithmetic processing in the multi-value conversion means 216 is, for example,
From the pattern irradiation image, a half intensity reference image is subjected to difference processing for each pixel. If the processed value is a positive sign, the pattern light irradiation part is determined. Perform processing. Alternatively, the pixel values of the pattern irradiation image and the 強度 intensity reference image are compared in magnitude, and if the pixel value of the pattern irradiation image is large,
Otherwise, it is determined that the pattern light is not irradiated.
【００６１】この多値化手段２１６での演算処理により
求められたパターン成分の抽出結果に基づき、対象物の
検出を行う。以上の処理は、計測コントロール手段２０
９によって統括的にコントロールされる。この計測コン
トロール手段２０９はパーソナルコンピューターあるい
は組込み型マイコンを用いて実現が可能である。An object is detected based on the pattern component extraction result obtained by the arithmetic processing in the multi-value conversion means 216. The above processing is performed by the measurement control unit 20.
9 as a whole. This measurement control means 209 can be realized using a personal computer or a built-in microcomputer.
【００６２】以下に、図７を用いて、本実施の形態にお
けるパターン成分の抽出方法について説明する。ここ
で、図７は本実施の形態におけるパターン成分の抽出方
法を示すフローチャートである。まず、計測光照射手段
１０から計測用パターン光を対象物に照射して、撮像手
段１１により撮像することで、パターン照射画像を得
る。次に、計測光を照射しない状態で撮像し、パターン
非照射画像を得る。次に、パターンを有しない計測光を
任意強度で対象物に照射し、撮像することで、任意強度
全面照射画像を得る。そして、これら任意強度全面照射
画像とパターン非照射画像を、加重平均化手段２１７に
おいて加重平均処理することで、１／２強度参照画像を
生成する。そして、多値化手段２１６での１／２強度参
照画像を用いた演算処理により、パターン照射画像から
パターン成分を抽出する。Hereinafter, a method of extracting a pattern component according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component in the present embodiment. First, a pattern irradiation image is obtained by irradiating an object with measurement pattern light from the measurement light irradiating unit 10 and capturing an image with the imaging unit 11. Next, an image is captured in a state where measurement light is not irradiated, and a pattern non-irradiation image is obtained. Next, the target object is irradiated with the measurement light having no pattern at an arbitrary intensity, and an image is taken, thereby obtaining an image of the entire irradiation with the arbitrary intensity. The weighted averaging unit 217 performs a weighted averaging process on the full-strength irradiation image and the non-pattern irradiation image to generate a 画像 intensity reference image. Then, a pattern component is extracted from the pattern irradiation image by the arithmetic processing using the 強度 intensity reference image in the multi-level converting means 216.
【００６３】なお、以上では計測用パターン光が二段階
照射である場合について述べたが、加重平均化手段にお
いて内挿で加重平均を取った場合には、前記任意強度よ
りも弱い強度に相当する参照画像が生成され、外挿で加
重平均を取った場合には、前記任意強度よりも強い強度
に相当する参照画像が生成されることとなる。パターン
光が多段階強度照射されたものである場合には、これら
の複数強度参照画像を用いることで本手法を適用可能で
ある。Although the case where the measurement pattern light is irradiated in two steps has been described above, when the weighted average is obtained by interpolation in the weighted averaging means, the intensity corresponds to an intensity lower than the arbitrary intensity. When a reference image is generated and a weighted average is obtained by extrapolation, a reference image corresponding to an intensity higher than the arbitrary intensity is generated. When the pattern light is irradiated with multi-step intensity, the method can be applied by using these multiple intensity reference images.
【００６４】次に、本実施の形態の効果を原理的に説明
するために、信号処理方式について説明する。まず、計
測用パターン光を対象物に照射した際のパターン照射画
像内で、着目領域に計測光が照射されている場合（非マ
スク状態）および計測光が照射されていない場合（マス
ク状態）についての当該着目領域における画像信号
Ｉ on、Ｉoff、および任意強度全面照射画像と非照射画
像から生成された１／２強度参照画像の上記着目領域に
おける画像信号Ｉrefを、それぞれ定式化すると以下の
ようになる。Next, the effect of this embodiment will be described in principle.
In order to do so, a signal processing method will be described. First, the total
Pattern irradiation image when the target pattern light is irradiated to the target
When the measurement area is irradiated with the measurement light in the image (non-
Condition) and when the measurement light is not
Image signal in the region of interest for
I on, Ioff, And full and non-irradiated images of any intensity
In the above noted area of interest of the 1/2 intensity reference image generated from the image
Image signal IrefCan be formulated as
Become like
【００６５】[0065]
【数９】 (Equation 9)
【００６６】ここで、 Ｉa：対象物自身の画像信号強度（背景成分） Ｉb：計測光の画像信号強度（パターン成分） Ｉc0：迷光成分画像信号強度（全面照射時） Ｉc1：迷光成分画像信号強度（非マスク状態での迷光成
分） Ｉc2：迷光成分画像信号強度（マスク状態での迷光成
分） とする。Here, Ia : the intensity of the image signal of the object itself (background component) Ib : the intensity of the image signal of the measurement light (pattern component) Ic0 : the intensity of the image signal of the stray light component (at the time of full irradiation) Ic1 : the intensity of the stray light Component image signal intensity (stray light component in non-masked state) I c2 : stray light component image signal intensity (stray light component in masked state).
【００６７】ここで、パターン照射画像から１／２強度
参照画像を差分処理すると、計測光の照射、非照射状態
（即ち、非マスク状態、マスク状態）それぞれにおける
演算結果Ｓon、Ｓoffは以下のようになる。Here, when the half intensity reference image is subjected to the difference processing from the pattern irradiation image, the calculation results S on and S off in the irradiation of the measurement light and the non-irradiation state (that is, the non-mask state and the mask state) are as follows. become that way.
【００６８】[0068]
【数１０】 (Equation 10)
【００６９】となり、迷光が存在しても演算結果の符号
判定のみで、合理的にパターンの照射／非照射状態（即
ち、非マスク／マスク状態）を判別でき、そのため、計
測用パターン光照射部分と計測用パターン光照射部分と
を精度良く検出でき、特別な判定閾値を設定しなくても
パターン成分の抽出が可能となることがわかる。Even if there is stray light, the pattern irradiation / non-irradiation state (that is, non-mask / mask state) can be rationally determined only by the sign determination of the calculation result. It can be seen that it is possible to accurately detect the portion irradiated with the pattern light for measurement and the pattern component can be extracted without setting a special determination threshold value.
【００７０】なお、ここで、Ｉc2、Ｉc0は同一部分への
迷光成分であるが、計測光を全面照射した場合の迷光成
分Ｉc0の方が、部分的に計測光の非照射部分が存在する
パターン照射画面中の迷光成分Ｉc2よりも多く迷光の影
響を受けていることを考え、Ｉc2≦Ｉc0が成立するとし
た。又、さらに、迷光の生成過程から考えて、Ｉb＞Ｉ
c0、Ｉb＞Ｉc2も成立するとした。Here, although I c2 and I c0 are stray light components to the same portion, the stray light component I c0 when the measurement light is entirely illuminated has a partially non-irradiation portion of the measurement light. Considering that the influence of the stray light is larger than the stray light component I c2 in the existing pattern irradiation screen, it is assumed that I c2 ≦ I c0 holds. Further, considering the generation process of stray light, I b > I
It is assumed that c0 and Ib > Ic2 also hold.
【００７１】以上のように、本実施の形態においては、
任意強度全面照射画像と非照射画像とを任意の割合で加
重平均することにより、複数強度全面照射画像に相当す
る複数強度参照画像を内部生成する。多段階強度のパタ
ーンの検出を行う際には、これらの複数強度参照画像と
の明度差の正負符号を判定することで極めて容易かつ合
理的に検出を行える。また、背景成分の除去と計測用パ
ターン光の迷光の影響をなくした高精度な計測用パター
ンの検出が可能である。As described above, in the present embodiment,
A multi-intensity reference image corresponding to the multi-intensity full-illumination image is internally generated by performing a weighted average of the arbitrary-intensity full-illumination image and the non-irradiation image at an arbitrary ratio. When detecting a multi-step intensity pattern, the sign can be extremely easily and rationally detected by judging the sign of the difference in brightness from these multiple intensity reference images. Further, it is possible to remove the background component and detect the measurement pattern with high accuracy without the influence of the stray light of the measurement pattern light.
【００７２】また、２枚の画像取得のみで複数強度参照
画像を内部生成することができるため、高精度な検出処
理を計測用パターン光の強度段階数に依存せずに高速に
行なえる。さらに、複数の閾値を調整することなく合理
的な検出が可能であり、常に安定した性能を実現でき
る。Since a plurality of intensity reference images can be internally generated only by acquiring two images, high-precision detection processing can be performed at high speed without depending on the number of intensity steps of the measurement pattern light. Furthermore, rational detection is possible without adjusting a plurality of thresholds, and stable performance can always be realized.
【００７３】又、このようにして抽出されたパターン成
分を用ることで、高精度な対象物の検出が可能となる。
なお、以上の各手順は計測コントロール手段により統括
的にコントロールされて機能する。なお、ここで、対象
物は立体形状をなすものでなくても、平面形状であって
反射率が該平面上の位置により異なる物であってもかま
わない。Further, by using the pattern components extracted as described above, it is possible to detect an object with high accuracy.
Note that the above procedures function as a whole by the measurement control means. Here, the target object does not have to have a three-dimensional shape, but may have a planar shape and reflectivity different depending on a position on the plane.
【００７４】実施の形態３．図８は、本実施の形態にお
ける検出処理系３０８、計測光照射手段１０及び計測コ
ントロール手段３０９の関係を示したブロック図であ
る。以下では、実施の形態１と同様に計測用パターン光
が二段階照射であり、後述の多値化手段３１６において
２値化処理を行う場合について述べる。尚、本実施の形
態においては、実施の形態１と異なり、撮像手段１１に
露光時間を任意に調整可能な露光時間可変調整手段１１
ｃを備えている。Embodiment 3 FIG. 8 is a block diagram showing the relationship between the detection processing system 308, the measurement light irradiation unit 10, and the measurement control unit 309 in the present embodiment. Hereinafter, a case will be described in which the pattern light for measurement is a two-stage irradiation similarly to the first embodiment, and a binarization process is performed by a multi-level quantization unit 316 described later. Note that, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the exposure time variable adjusting means 11 capable of arbitrarily adjusting the exposure time is provided to the imaging means 11.
c.
【００７５】まず、実施の形態１と同様の手順で計測光
が照射された対象物像は、露光時間可変調整手段１１ｃ
により任意の露光時間をもって撮像手段１１から入力さ
れる。ここで、任意の露光時間は、本実施の形態では、
処理の簡便さから計測用パターン光照射時に用いる標準
露光時間の１／２の露光時間にしているが、必ずしも限
定しない。以下、この映像信号３１２は、実施の形態１
と同様の手順でＡ／Ｄ変換手段３１３を経由して、デー
タ蓄積手段３１５にデジタルデータとして蓄積される。
ここで、データ蓄積手段３１５にはパターンを有しない
計測光を照射した計測対象物像を標準露光時間の１／２
の露光時間をもって撮像した画像（以下、「１／２露光
全面照射画像」と呼ぶ。）と、計測光を照射しない計測
対象物像を通常の１／２の露光時間をもって撮像した画
像（以下、「１／２露光非照射画像」と呼ぶ。）と、計
測用パターン光を照射した計測対象物画像を標準露光時
間で撮像したパターン照射画像（第１の画像）と、を蓄
積しておく。First, the object image irradiated with the measuring light in the same procedure as in the first embodiment is applied to the exposure time variable adjusting means 11c.
Is input from the imaging means 11 with an arbitrary exposure time. Here, the arbitrary exposure time is, in this embodiment,
Although the exposure time is set to １ ／ of the standard exposure time used for irradiating the measurement pattern light for the sake of simplicity of processing, it is not necessarily limited. Hereinafter, this video signal 312 is referred to as the first embodiment.
The data is stored as digital data in the data storage unit 315 via the A / D conversion unit 313 in the same procedure as described above.
Here, the data storage means 315 stores the image of the measurement object irradiated with the measurement light having no pattern in a half of the standard exposure time.
(Hereinafter, referred to as a “half-exposure full-surface irradiation image”) and an image of a measurement object image not irradiated with measurement light with a half exposure time (hereinafter, referred to as “half-exposure image”). A “half-exposure non-irradiation image”) and a pattern irradiation image (first image) obtained by capturing the measurement target image irradiated with the measurement pattern light at the standard exposure time are stored.
【００７６】次に、加算手段３１７にて１／２露光全面
照射画像と１／２露光非照射画像とを１：１の割合で加
算処理することにより、パターンを有しない計測光を１
／２強度で計測対象物に照射した画像に相当する１／２
強度参照画像（第２の画像）３１８を内部生成する。こ
の１／２強度参照画像３１８は参照画像蓄積手段３１９
に蓄積される。そして、多値化手段３１６にて、計測用
パターン光が照射されたパターン照射画像と１／２強度
参照画像３１８とを演算処理することにより二値表現さ
れたパターン成分の検出を高精度に行うことができる。Next, by adding the 全面 exposure entire irradiation image and the 露 光 exposure non-irradiation image at a ratio of 1: 1 by the addition means 317, the measurement light having no pattern is reduced to 1
1/2 corresponding to the image illuminated on the measurement object at the intensity of 1/2
An intensity reference image (second image) 318 is internally generated. The 強度 intensity reference image 318 is stored in the reference image storage unit 319.
Is accumulated in Then, the multivalued means 316 performs high-accuracy detection of the binary-expressed pattern component by performing arithmetic processing on the pattern irradiation image irradiated with the measurement pattern light and the 強度 intensity reference image 318. be able to.
【００７７】多値化手段３１６での演算処理は、例え
ば、パターン照射画像から１／２強度参照画像を各画素
について差分処理し、処理後の値が正符号の場合はパタ
ーン光照射部分、０以下の場合はパターン光非照射部分
と判定して２値化処理を行う。あるいはパターン照射画
像と１／２強度参照画像の画素値を大小比較し、パター
ン照射画像の画素値が大きい場合にはパターン光照射部
分、それ以外の場合はパターン光非照射部分と判定す
る。The arithmetic processing by the multi-value conversion means 316 is, for example, a difference processing for each pixel of a 強度 intensity reference image from the pattern irradiation image, and when the processed value is a positive sign, the pattern light irradiation part, 0 In the following cases, it is determined that the pattern light is not irradiated, and the binarization process is performed. Alternatively, the pixel values of the pattern-irradiated image and the half-intensity reference image are compared in magnitude, and if the pixel value of the pattern-irradiated image is large, it is determined to be a pattern light-irradiated portion, otherwise, it is determined to be a pattern light non-irradiated portion.
【００７８】この多値化手段３１６での演算処理により
求められたパターン成分の抽出結果に基づき、対象物の
検出を行う。以上の処理は、計測コントロール手段３０
９によって統括的にコントロールされる。この計測コン
トロール手段３０９はパーソナルコンピューターあるい
は組込み型マイコンを用いて実現が可能である。An object is detected on the basis of the pattern component extraction result obtained by the arithmetic processing in the multi-value conversion means 316. The above processing is performed by the measurement control unit 30
9 as a whole. This measurement control means 309 can be realized using a personal computer or a built-in microcomputer.
【００７９】以下に、図９を用いて、本実施の形態にお
けるパターン成分の抽出方法について説明する。ここ
で、図９は本実施の形態におけるパターン成分の抽出方
法を示すフローチャートである。まず、計測光照射手段
１０から計測用パターン光を対象物に照射して、撮像手
段１１により標準露光時間で撮像することで、パターン
照射画像を得る。次に、計測光を照射しない状態で１／
２露光時間で撮像し、１／２露光非照射画像を得る。次
に、パターンを有しない計測光を対象物に照射し、１／
２露光時間で撮像することで、１／２露光全面照射画像
を得る。そして、これら１／２露光全面照射画像と１／
２露光非照射画像を、加算手段３１７において加算処理
することで、１／２強度参照画像を生成する。そして、
多値化手段３１６での１／２強度参照画像を用いた演算
処理により、パターン照射画像からパターン成分を抽出
する。Hereinafter, a method of extracting a pattern component according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component in the present embodiment. First, an object is irradiated with measurement pattern light from the measurement light irradiating means 10 and imaged by the imaging means 11 at a standard exposure time to obtain a pattern irradiation image. Next, 1 /
An image is taken in two exposure times to obtain a half-exposure non-irradiated image. Next, the target is irradiated with measurement light having no pattern,
By imaging for two exposure times, a half-exposure full-surface irradiation image is obtained. Then, these half-exposure full-surface irradiation images and
The two-exposure non-irradiated image is subjected to an adding process in an adding unit 317 to generate a 強度 intensity reference image. And
The pattern component is extracted from the pattern irradiation image by the arithmetic processing using the 強度 intensity reference image in the multi-level conversion unit 316.
【００８０】なお、以上では計測用パターン光が二段階
照射である場合について述べたが、ここで任意の係数を
掛けて加算処理することにより、内挿、外挿処理による
任意強度全面照射画像に相当する複数強度参照画像を生
成することが可能である。パターン光が多段階強度照射
されたものである場合には、これらの複数強度参照画像
を用いることで本手法を適用可能である。In the above description, the case where the measurement pattern light is irradiated in two stages has been described. Here, by multiplying by an arbitrary coefficient and performing addition processing, an image of full intensity irradiation with arbitrary intensity by interpolation and extrapolation processing can be obtained. It is possible to generate a corresponding multiple intensity reference image. When the pattern light is irradiated with multi-step intensity, the method can be applied by using these multiple intensity reference images.
【００８１】次に、本実施の形態の効果を原理的に説明
するために、信号処理方式について説明する。まず、計
測用パターン光を対象物に照射した際のパターン照射画
像内で、着目領域に計測光が照射されている場合（非マ
スク状態）および計測光が照射されていない場合（マス
ク状態）についての当該着目領域における画像信号
Ｉ on、Ｉoff、および１／２露光全面照射画像と１／２
露光非照射画像を加算して生成された１／２強度参照画
像の上記着目領域における画像信号Ｉexpを、それぞれ
定式化すると以下のようになる。Next, the effect of the present embodiment will be described in principle.
In order to do so, a signal processing method will be described. First, the total
Pattern irradiation image when the target pattern light is irradiated to the target
When the measurement area is irradiated with the measurement light in the image (non-
Condition) and when the measurement light is not
Image signal in the region of interest for
I on, Ioff, And 1/2 exposure full irradiation image and 1/2
1/2 intensity reference image generated by adding the non-exposed image
The image signal I in the noted area of the imageexpAnd
Formulated as follows.
【００８２】[0082]
【数１１】 [Equation 11]
【００８３】ここで、 Ｉa：対象物自身の画像信号強度（背景成分） Ｉb：計測光の画像信号強度（パターン成分） Ｉc0：迷光成分画像信号強度（全面照射時） Ｉc1：迷光成分画像信号強度（非マスク状態での迷光成
分） Ｉc2：迷光成分画像信号強度（マスク状態での迷光成
分） とする。Here, Ia : image signal intensity of the object itself (background component) Ib : image signal intensity of measurement light (pattern component) Ic0 : stray light component image signal intensity (at the time of full irradiation) Ic1 : stray light Component image signal intensity (stray light component in non-masked state) I c2 : stray light component image signal intensity (stray light component in masked state).
【００８４】ここで、パターン照射画像から１／２露光
参照画像を差分処理すると、計測光の照射／非照射状態
（即ち、非マスク状態、マスク状態）それぞれにおける
演算結果Ｓon、Ｓoffは以下のようになる。Here, when the half-exposure reference image is subjected to the difference processing from the pattern irradiation image, the calculation results S on and S off in the measurement light irradiation / non-irradiation state (ie, non-mask state and mask state) are as follows. become that way.
【００８５】[0085]
【数１２】 (Equation 12)
【００８６】となり、迷光が存在しても演算結果の符号
判定のみで、合理的にパターンの照射／非照射状態（即
ち、非マスク／マスク状態）を判別でき、そのため、計
測用パターン光照射部分と計測用パターン光照射部分と
を精度良く検出でき、特別な判定閾値を設定しなくても
パターン成分の抽出が可能となることがわかる。Thus, even if there is stray light, the pattern irradiation / non-irradiation state (ie, non-mask / mask state) can be rationally determined only by the sign determination of the operation result, and therefore, the measurement pattern light irradiation part It can be seen that it is possible to accurately detect the portion irradiated with the pattern light for measurement and the pattern component can be extracted without setting a special determination threshold value.
【００８７】なお、ここで、Ｉc2、Ｉc0は同一部分への
迷光成分であるが、計測光を全面照射した場合の迷光成
分Ｉc0の方が、部分的に計測光の非照射部分が存在する
パターン照射画面中の迷光成分Ｉc2よりも多く迷光の影
響を受けていることを考え、Ｉc2≦Ｉc0が成立するとし
た。又、さらに、迷光の生成過程から考えて、Ｉb＞Ｉ
c0、Ｉb＞Ｉc2も成立するとした。Here, although I c2 and I c0 are stray light components to the same portion, the stray light component I c0 when the measurement light is entirely irradiated has a partially non-irradiation portion of the measurement light. Considering that the influence of the stray light is larger than the stray light component I c2 in the existing pattern irradiation screen, it is assumed that I c2 ≦ I c0 holds. Further, considering the generation process of stray light, I b > I
It is assumed that c0 and Ib > Ic2 also hold.
【００８８】以上のように、本実施の形態においては、
可変露光全面照射画像と可変露光非照射画像を任意の割
合で加算することにより、複数強度全面照射画像に相当
する複数強度参照画像を内部生成する。多段階強度のパ
ターン検出を行う際には、これらの複数強度参照画像と
の明度差の正負符号を判定することで極めて容易かつ合
理的にパターン成分の抽出を行える。As described above, in the present embodiment,
By adding the variable-exposure full-surface irradiation image and the variable-exposure non-irradiation image at an arbitrary ratio, a multi-intensity reference image corresponding to the multi-intensity full-surface irradiation image is internally generated. When detecting a pattern of multi-step intensity, it is possible to extract a pattern component extremely easily and rationally by judging the sign of the difference in brightness from these multiple intensity reference images.
【００８９】また、背景成分の除去と計測用パターン光
の迷光の影響をなくした高精度な計測用パターン検出が
可能である。また、２枚の画像取得のみで複数強度参照
画像を内部生成することができるため、高精度な検出処
理を計測用パターン光の強度段階数に依存せずに高速に
行なえる。さらに、複数の閾値を調整することなく合理
的な検出が可能であり、常に安定した性能を実現でき
る。Further, it is possible to remove the background component and detect the measurement pattern with high accuracy without the influence of the stray light of the measurement pattern light. In addition, since a plurality of intensity reference images can be internally generated only by acquiring two images, highly accurate detection processing can be performed at high speed without depending on the number of intensity steps of the measurement pattern light. Furthermore, rational detection is possible without adjusting a plurality of thresholds, and stable performance can always be realized.
【００９０】又、このようにして抽出されたパターン成
分を用ることで、高精度な対象物の検出が可能となる。
尚、以上の各手順は計測コントロール手段により統括的
にコントロールされて機能する。なお、ここで、対象物
は立体形状をなすものでなくても、平面形状であって反
射率が該平面上の位置により異なる物であってもかまわ
ない。Further, by using the pattern components extracted as described above, it is possible to detect a target object with high accuracy.
The above-described procedures function as a whole controlled by the measurement control means. Here, the target object does not have to have a three-dimensional shape, but may have a planar shape and reflectivity different depending on a position on the plane.
【００９１】実施の形態４．図１０は、本実施の形態に
おける検出処理系４０８、計測光照射手段１０及び計測
コントロール手段４０９の関係を示したブロック図であ
る。以下では、実施の形態１と同様に計測用パターン光
が二段階照射であり、後述の多値化手段４１６において
２値化処理を行う場合について述べる。Embodiment 4 FIG. 10 is a block diagram showing the relationship between the detection processing system 408, the measurement light irradiation unit 10, and the measurement control unit 409 in the present embodiment. Hereinafter, a case will be described in which the pattern light for measurement is a two-stage irradiation, as in the first embodiment, and a binarization process is performed by a multi-level quantization unit 416 described below.
【００９２】本実施の形態は実施の形態２のパターン成
分の抽出方法において、任意強度全面照射画像中に強度
飽和領域が存在する場合に実施の形態１の手法を一部適
用するものである。そのため、データ蓄積手段４１５に
パターン照射画像、任意強度全面照射画像、非照射画像
をデジタルデータとして蓄積するまでの処理は実施の形
態２に準じる。In the present embodiment, the method of the first embodiment is partially applied to the pattern component extraction method of the second embodiment when an intensity-saturated region exists in an image of full intensity irradiation at an arbitrary intensity. Therefore, the processing until the pattern irradiation image, the full-strength irradiation image of any intensity, and the non-irradiation image are stored as digital data in the data storage unit 415 is in accordance with the second embodiment.
【００９３】また、加重平均化手段４１７を介して１／
２強度参照画像４１８を参照画像蓄積手段４１９に蓄積
するまでの処理も実施の形態２に準じるが、その処理に
おいて飽和領域検出手段４２０が任意強度全面照射画像
中で強度飽和している領域を検出した場合は、その領域
について１／２強度全面照射画像データ使用命令を発生
し、任意強度全面照射画像の代わりに１／２強度全面照
射画像データを用いて１／２強度参照画像とする。Also, the weighted averaging means 417 outputs 1 /
The processing until the two-intensity reference image 418 is stored in the reference image storage unit 419 is similar to that of the second embodiment. In the processing, the saturated region detection unit 420 detects a region where the intensity is saturated in the full-intensity irradiation image of any intensity. In this case, a 1/2 intensity full-illumination image data use command is generated for the area, and a 1/2 intensity reference image is obtained using the 1/2 intensity full-illumination image data instead of the arbitrary intensity full-illumination image data.
【００９４】なお、ここでは１／２強度全面照射画像を
加重平均化手段４１７で処理を加えずにそのまま飽和領
域として用いる構成としたが、飽和領域が発生しない強
度の任意強度全面照射画像を基に加重平均化手段４１７
を用いて、１／２強度参照画像を生成する構成としても
よい。あるいは、飽和領域が存在する場合には、全領域
について飽和領域が発生しない強度の任意全面照射画像
を基に加重平均化手段４１７を用いて、１／２強度参照
画像を生成する構成としてもよい。Although the half intensity full irradiation image is used as a saturated region without processing by the weighted averaging means 417 here, the arbitrary intensity full irradiation image having an intensity that does not generate a saturation region is used as a basis. Weighted averaging means 417
May be used to generate a 強度 intensity reference image. Alternatively, in the case where a saturated region exists, a configuration may be employed in which a 強度 intensity reference image is generated using the weighted averaging unit 417 based on an arbitrary full-surface irradiation image having an intensity at which no saturated region occurs in all regions. .
【００９５】次に、多値化手段４１６では、実施の形態
２と同様に、１／２強度参照画像４１８を用いた演算処
理により２値表現された計測用パターンの検出を高精度
に行うことができる。Next, similarly to the second embodiment, the multi-value conversion means 416 detects the measurement pattern expressed in binary by a calculation process using the 強度 intensity reference image 418 with high accuracy. Can be.
【００９６】この多値化手段４１６での演算処理により
求められたパターン成分の抽出結果に基づき、対象物の
検出を行う。以上の処理は、計測コントロール手段４０
９によって統括的にコントロールされる。この計測コン
トロール手段４０９はパーソナルコンピューターあるい
は組込み型マイコンを用いて実現が可能である。An object is detected on the basis of the pattern component extraction result obtained by the arithmetic processing in the multi-value conversion means 416. The above processing is performed by the measurement control unit 40
9 as a whole. This measurement control means 409 can be realized using a personal computer or a built-in microcomputer.
【００９７】以下に、図１１を用いて、本実施の形態に
おけるパターン成分の抽出方法について説明する。ここ
で、図１１は本実施の形態におけるパターン成分の抽出
方法を示すフローチャートである。まず、計測光照射手
段１０から計測用パターン光を対象物に照射して、撮像
手段１１により撮像することでパターン照射画像を得
る。次に、計測光を照射しない状態で撮像し、パターン
非照射画像を得る。次に、パターンを有しない計測光を
任意強度で対象物に照射し、撮像することで任意強度全
面照射画像を得る。次に、この任意強度全面照射画像中
の強度飽和領域を飽和領域検出手段４２０において検出
する。この検出結果に基づいて、強度飽和していない領
域（非検出領域）では、上記任意強度全面照射画像とパ
ターン非照射画像を、加重平均化手段４１７において加
重平均処理することで、１／２強度参照画像を生成す
る。一方、強度飽和している領域（検出領域）では、パ
ターンを有しない計測光を１／２強度で対象物に照射
し、撮像することで１／２強度参照画像を得る。そし
て、多値化手段４１６での１／２強度参照画像を用いた
演算処理により、パターン照射画像からパターン成分を
抽出する。Hereinafter, a method of extracting a pattern component according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 11 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component in the present embodiment. First, a pattern light for measurement is radiated from the measuring light irradiating means 10 to the object, and the object is imaged by the imaging means 11 to obtain a pattern irradiation image. Next, an image is captured in a state where measurement light is not irradiated, and a pattern non-irradiation image is obtained. Next, the target object is irradiated with the measurement light having no pattern at an arbitrary intensity, and an image is obtained by imaging the object at an arbitrary intensity. Next, an intensity saturated region in the image of the arbitrary intensity full-surface irradiation is detected by the saturated region detecting means 420. On the basis of this detection result, in an area where the intensity is not saturated (non-detection area), a weighted average process is performed by the weighted averaging means 417 on the arbitrary-intensity full-illumination image and the pattern non-irradiation image to obtain a half intensity. Generate a reference image. On the other hand, in a region where the intensity is saturated (detection region), a measurement light having no pattern is irradiated on the object at １ ／ intensity, and an image is taken to obtain a 強度 intensity reference image. Then, the pattern component is extracted from the pattern irradiation image by the arithmetic processing using the 強度 intensity reference image in the multi-level converting means 416.
【００９８】なお、本実施の形態では２段階表現された
計測用パターン光を２値化処理して検出する事例につい
て述べたが、実施の形態２と同様に少ない画像枚数で任
意強度全面照射画像に相当する複数強度参照画像を生成
することが可能である。また、強度飽和領域においても
正しい参照画像生成が可能となる。パターン光が多段階
強度照射されたものである場合には、これらの複数強度
参照画像を用いることで本手法を適用可能である。In this embodiment, a case has been described in which the measurement pattern light expressed in two stages is detected by binarization processing. Can be generated. Also, a correct reference image can be generated in the intensity saturation region. When the pattern light is irradiated with multi-step intensity, the method can be applied by using these multiple intensity reference images.
【００９９】本実施の形態の効果は原理的に実施の形態
１と実施の形態２で述べた数式によって証明され、迷光
が存在しても演算結果の符号判定のみで、合理的にパタ
ーンの照射／非照射状態（即ち、非マスク／マスク状
態）を判別でき、そのため、計測用パターン光照射部分
と計測用パターン光照射部分とを精度良く検出でき、特
別な判定閾値を設定しなくてもパターン成分の抽出が可
能となることがわかる。The effect of this embodiment is proved in principle by the equations described in the first and second embodiments. Even if there is stray light, only the sign of the operation result is determined, and the pattern is illuminated rationally. / Measurement / non-irradiation state (that is, non-mask / mask state), so that the measurement pattern light irradiation part and the measurement pattern light irradiation part can be accurately detected, and the pattern can be detected without setting a special judgment threshold value. It can be seen that the components can be extracted.
【０１００】以上のように、本実施の形態においては、
任意強度全面照射画像中において強度飽和している領域
を検出し、弱強度全面照射画像を任意強度面照射画像の
代替画像として用いることにより、複数強度参照画像を
生成する。このことにより、任意強度全面照射画像中に
飽和領域が存在してもその影響を受けない複数強度参照
画像を生成することが可能となる。多段階強度のパター
ン検出を行う際には、これらの複数強度参照画像との明
度差の正負符号を判定することで極めて容易かつ合理的
に検出を行える。As described above, in the present embodiment,
A plurality of intensity reference images are generated by detecting an intensity-saturated region in the full-strength irradiation image and using the low-strength full-strength irradiation image as an alternative image to the random-strength irradiation image. This makes it possible to generate a multi-intensity reference image that is not affected by the presence of a saturated region in the full-strength irradiation image of any intensity. When performing multi-step intensity pattern detection, the sign can be extremely easily and rationally detected by judging the sign of the difference in brightness from these multiple intensity reference images.
【０１０１】また、背景成分の除去と計測用パターン光
の迷光の影響をなくした高精度な計測用パターン検出が
可能である。さらに、３枚の画像取得のみで複数強度参
照画像を内部生成することができるため、高精度な検出
処理を計測用パターン光の強度段階数に依存せずに高速
に行なえる。さらに、複数の閾値を調整することなく合
理的な検出が可能であり、常に安定した性能を実現でき
る。Further, it is possible to remove the background component and detect the measurement pattern with high accuracy without the influence of the stray light of the measurement pattern light. Furthermore, since a plurality of intensity reference images can be internally generated only by acquiring three images, highly accurate detection processing can be performed at high speed without depending on the number of intensity steps of the measurement pattern light. Furthermore, rational detection is possible without adjusting a plurality of thresholds, and stable performance can always be realized.
【０１０２】又、このようにして抽出されたパターン成
分を用ることで、高精度な対象物の検出が可能となる。
なお、以上の各手順は計測コントロール手段により統括
的にコントロールされて機能する。なお、ここで、対象
物は立体形状をなすものでなくても、平面形状であって
反射率が該平面上の位置により異なる物であってもかま
わない。Further, by using the pattern components extracted as described above, it is possible to detect an object with high accuracy.
Note that the above procedures function as a whole by the measurement control means. Here, the target object does not have to have a three-dimensional shape, but may have a planar shape and reflectivity different depending on a position on the plane.
【０１０３】[0103]
【発明の効果】この発明に係る検出装置は、計測用パタ
ーンを有する計測光を計測対象物に照射することで得ら
れる第１の画像、及び上記計測対象物の上記第１の画像
が得られる条件とは異なる条件下において得られる第２
の画像それぞれの画像信号を画素毎に差分処理し、その
差分結果の正負に基づいてパターン成分を抽出する多値
化手段を備えたので、パターン成分の抽出にあたって特
別な閾値調整を行なう必要がないため、安定した検出性
能を実現できる。According to the detection apparatus of the present invention, a first image obtained by irradiating a measurement object having a measurement pattern onto a measurement object and the first image of the measurement object can be obtained. Second conditions obtained under different conditions
The image signal of each image is subjected to the difference processing for each pixel, and the multi-value conversion means for extracting the pattern component based on the positive or negative of the difference result is provided, so that there is no need to perform a special threshold adjustment for extracting the pattern component Therefore, stable detection performance can be realized.
【０１０４】又、計測用パターンを有する計測光を計測
対象物に照射することで得られる第１の画像、及び上記
計測対象物の上記第１の画像が得られる条件とは異なる
条件下において得られる第２の画像それぞれの画素値を
画素毎に大小比較して、その比較結果に基づいてパター
ン成分を抽出する多値化手段を備えたので、パターン成
分の抽出にあたって特別な閾値調整を行なう必要がない
ため、安定した検出性能を実現できる。Further, the first image obtained by irradiating the measurement object with the measurement light having the measurement pattern and the first image of the measurement object under different conditions from the conditions under which the first image is obtained are obtained. A multi-valued means for comparing the pixel values of the second image to be obtained for each pixel and extracting a pattern component based on the comparison result is provided, so that a special threshold value adjustment is required in extracting the pattern component. , Stable detection performance can be realized.
【０１０５】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を複数段階強度で計測対象物に照射すること
で得られる該計測対象物の画像である、ことを特徴とす
るので、背景成分の除去と計測用パターン光の迷光の影
響をなくした高精度なパターン成分の抽出が可能であ
る。Further, the second image is an image of the measurement object obtained by irradiating the measurement object having no measurement pattern at a plurality of levels of intensity to the measurement object. It is possible to remove the background component and extract the pattern component with high accuracy without the influence of the stray light of the measurement pattern light.
【０１０６】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を任意強度で計測対象物に照射することで得
られる任意強度全面照射画像と、計測光を上記計測対象
物に照射しない状態で得られる非照射画像とを任意の割
合で加重平均することで生成される画像である、ことを
特徴とするので、任意強度全面照射画像と非照射画像の
２枚の画像取得のみで、第１の画像を内部生成すること
ができるため、高精度な検出処理を計測用パターン光の
強度段階数に依存せずに高速に行なえる。Further, the second image is obtained by irradiating the measuring object with the measuring light having no measuring pattern to the measuring object at an arbitrary intensity, and the measuring light is not irradiated onto the measuring object. Non-irradiated image obtained in the state is an image that is generated by weighted averaging at an arbitrary ratio, so that only two images of arbitrary intensity full-irradiation image and non-irradiation image acquisition, Since the first image can be internally generated, high-precision detection processing can be performed at high speed without depending on the number of intensity steps of the pattern light for measurement.
【０１０７】又、第２の画像が、計測用パターンを有し
ない計測光を任意強度で計測対象物に照射し任意の露光
時間撮像することで得られる可変露光全面照射画像と、
計測光を上記計測対象物に照射しない状態で任意の露光
時間撮像することで得られる可変露光非照射画像とを任
意の割合で加算することで生成される画像である、こと
を特徴とするので、可変露光全面照射画像と可変露光非
照射画像の２枚の画像取得のみで、第１の画像を内部生
成することができるため、高精度な検出処理を計測用パ
ターン光の強度段階数に依存せずに高速に行なえる。Further, the second image is a variable-exposure full-surface irradiation image obtained by irradiating a measurement object having no measurement pattern at an arbitrary intensity on an object to be measured and imaging for an arbitrary exposure time.
It is an image generated by adding a variable exposure non-irradiation image obtained by capturing an arbitrary exposure time in a state where the measurement light is not irradiated on the measurement object and an arbitrary exposure time, at an arbitrary ratio, Since the first image can be internally generated only by acquiring two images of the variable-exposure whole-irradiation image and the variable-exposure non-irradiation image, highly accurate detection processing depends on the number of intensity steps of the measurement pattern light. It can be done at high speed without any need.
【０１０８】又、任意強度全面照射画像中で強度飽和し
ている領域においては、上記任意強度全面照射画像に代
えて、該任意強度全面照射画像を得るための任意強度よ
りも弱い強度でパターンを有しない計測光を計測対象物
に照射することで得られる弱強度全面照射画像を用い
る、ことを特徴とするので、任意強度全面照射画像中に
飽和領域が存在しても、その影響を受けずに第１の画像
を生成することが可能となる。加えて、弱強度全面照射
画像、任意強度全面照射画像及び非照射画像の３枚の画
像取得のみで、第１の画像を内部生成することができる
ため、高精度な検出処理を計測用パターン光の強度段階
数に依存せずに高速に行なえる。In the region where the intensity is saturated in the image of full intensity irradiation with arbitrary intensity, the pattern is formed with an intensity lower than the arbitrary intensity for obtaining the image of full intensity irradiation with arbitrary intensity instead of the image of full intensity irradiation with arbitrary intensity. Since a weak-intensity full-illumination image obtained by irradiating the measurement object with no measurement light is used, even if a saturated region exists in the arbitrary-intensity full-illumination image, it is not affected by the same. , The first image can be generated. In addition, the first image can be internally generated only by acquiring three images of the low-intensity full-illumination image, the arbitrary-intensity full-illumination image, and the non-illumination image. Can be performed at high speed without depending on the number of intensity steps.
【図１】 実施の形態１における照射撮像系の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of an irradiation imaging system according to a first embodiment.
【図２】 実施の形態１における検出処理系、計測光照
射手段及び計測コントロール手段の関係を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a relationship between a detection processing system, a measurement light irradiation unit, and a measurement control unit according to the first embodiment.
【図３】 １／２強度全面照射画像の例である。FIG. 3 is an example of a half intensity full-surface irradiation image.
【図４】 実施の形態１によるパターン抽出画像の例で
ある。FIG. 4 is an example of a pattern extraction image according to the first embodiment.
【図５】 実施の形態１によるパターン成分の抽出方法
を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component according to the first embodiment.
【図６】 実施の形態２における検出処理系、計測光照
射手段及び計測コントロール手段の関係を示すブロック
である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a relationship between a detection processing system, a measurement light irradiation unit, and a measurement control unit according to the second embodiment.
【図７】 実施の形態２によるパターン成分の抽出方法
を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component according to the second embodiment.
【図８】 実施の形態３における検出処理系、計測光照
射手段及び計測コントロール手段の関係を示すブロック
である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a relationship between a detection processing system, a measurement light irradiation unit, and a measurement control unit according to the third embodiment.
【図９】 実施の形態３によるパターン成分の抽出方法
を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component according to the third embodiment.
【図１０】 実施の形態４における検出処理系、計測光
照射手段及び計測コントロール手段の関係を示すブロッ
クである。FIG. 10 is a block diagram illustrating a relationship among a detection processing system, a measurement light irradiation unit, and a measurement control unit according to a fourth embodiment.
【図１１】 実施の形態４によるパターン成分の抽出方
法を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a method for extracting a pattern component according to the fourth embodiment.
【図１２】 従来の形状検出装置の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional shape detection device.
【図１３】 パターン照射画像の例である。FIG. 13 is an example of a pattern irradiation image.
【図１４】 全面照射画像の例である。FIG. 14 is an example of a full-surface irradiation image.
【図１５】 従来技術によるパターン抽出画像の例であ
る。FIG. 15 is an example of a pattern extraction image according to the related art.
【図１６】 従来技術によるパターン抽出画像の例であ
る。FIG. 16 is an example of a pattern extraction image according to the related art.
１ 立体物、 １０ 計測光照射手段、 １０ａ 光
源、１０ｂ 出力調整手段、 １０ｃ 光マスク、 １
１ 撮像手段、１１ａ レンズ系、 １１ｂ 光電変換
素子、１１ｃ 露光時間可変調整手段、 １２ 画像処
理部、 １３ 表示部、１８ 撮像部、 ２２ 光源
部、 ４０ 計測対象物、５０ 計測パターン光、１０
８、２０８、３０８、４０８ 検出処理系、１０９、２
０９、３０９、４０９ 計測コントロール手段、１１
３、２１３、３１３、４１３ Ａ／Ｄ変換手段、１１
５、２１５、３１５、４１５ データ蓄積手段、１１
６、２１６、３１６、４１６ 多値化手段、２１７、４
１７ 加重平均化手段、２１９、３１９、４１９ 参照
画像蓄積手段、３１７ 加算手段、 ４２０ 飽和領域
検出手段。Reference Signs List 1 solid object, 10 measuring light irradiation means, 10a light source, 10b output adjusting means, 10c light mask, 1
Reference Signs List 1 imaging means, 11a lens system, 11b photoelectric conversion element, 11c exposure time variable adjusting means, 12 image processing section, 13 display section, 18 imaging section, 22 light source section, 40 measurement object, 50 measurement pattern light, 10
8, 208, 308, 408 Detection processing system, 109, 2
09, 309, 409 Measurement control means, 11
3, 213, 313, 413 A / D conversion means, 11
5, 215, 315, 415 data storage means, 11
6, 216, 316, 416 Multilevel conversion means, 217, 4
17 weighted averaging means, 219, 319, 419 reference image accumulating means, 317 adding means, 420 saturated area detecting means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲見 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA51 BB01 BB05 DD06 DD12 EE04 FF04 FF42 HH06 HH07 LL41 NN02 NN12 QQ00 QQ03 QQ04 QQ13 QQ23 QQ24 QQ25 QQ27 QQ42 5B047 AA07 DB01 DC07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiko Sumi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2F065 AA51 BB01 BB05 DD06 DD12 EE04 FF04 FF42 HH06 HH07 LL41 NN02 NN12 QQ00 QQ03 QQ04 QQ13 QQ23 QQ24 QQ25 QQ27 QQ42 5B047 AA07 DB01 DC07
Claims (6)
象物に照射することで得られる第１の画像、及び上記計
測対象物の上記第１の画像が得られる条件とは異なる条
件下において得られる第２の画像それぞれの画像信号を
画素毎に差分処理し、その差分結果の正負に基づいてパ
ターン成分を抽出する多値化手段を備えた検出装置。1. A first image obtained by irradiating a measurement light having a measurement pattern onto a measurement target, and a first image obtained by irradiating the first image of the measurement target under conditions different from the conditions under which the first image is obtained. A detection apparatus comprising: a multi-level conversion unit that performs a difference process on an image signal of each of the obtained second images for each pixel and extracts a pattern component based on the sign of the difference.
象物に照射することで得られる第１の画像、及び上記計
測対象物の上記第１の画像が得られる条件とは異なる条
件下において得られる第２の画像それぞれの画素値を画
素毎に大小比較して、その比較結果に基づいてパターン
成分を抽出する多値化手段を備えた検出装置。2. A first image obtained by irradiating measurement light having a measurement pattern onto a measurement object, and a first image obtained by irradiating the first image of the measurement object under conditions different from the conditions under which the first image is obtained. A detection apparatus comprising: a multi-valued means for comparing the pixel values of each of the obtained second images for each pixel and extracting a pattern component based on the comparison result.
い計測光を複数段階強度で計測対象物に照射することで
得られる該計測対象物の画像である、ことを特徴とする
請求項１又は２に記載の検出装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein the second image is an image of the measurement object obtained by irradiating the measurement object with no measurement pattern at a plurality of levels of intensity on the measurement object. 3. The detection device according to 1 or 2.
い計測光を任意強度で計測対象物に照射することで得ら
れる任意強度全面照射画像と、計測光を上記計測対象物
に照射しない状態で得られる非照射画像とを任意の割合
で加重平均することで生成される画像である、ことを特
徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。4. A second image, which is obtained by irradiating a measurement object having no measurement pattern at an arbitrary intensity onto the measurement object at an arbitrary intensity, and not irradiating the measurement object with the measurement light. The detection device according to claim 1, wherein the detection device is an image generated by performing a weighted average of a non-irradiation image obtained in a state and an arbitrary ratio.
い計測光を任意強度で計測対象物に照射し任意の露光時
間撮像することで得られる可変露光全面照射画像と、計
測光を上記計測対象物に照射しない状態で任意の露光時
間撮像することで得られる可変露光非照射画像とを任意
の割合で加算することで生成される画像である、ことを
特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。5. A variable exposure full-surface irradiation image obtained by irradiating a measurement object having no measurement pattern at an arbitrary intensity to an object to be measured and capturing an image for an arbitrary exposure time, 3. An image generated by adding a variable-exposure non-irradiation image obtained by capturing an image for an arbitrary exposure time without irradiating a measurement target at an arbitrary ratio, the image being generated. The detection device according to claim 1.
いる領域においては、上記任意強度全面照射画像に代え
て、該任意強度全面照射画像を得るための任意強度より
も弱い強度でパターンを有しない計測光を計測対象物に
照射することで得られる弱強度全面照射画像を用いる、
ことを特徴とする請求項４記載の検出装置。6. In a region where intensity is saturated in an arbitrary-intensity full-illumination image, a pattern having an intensity lower than an arbitrary intensity for obtaining the arbitrary-intensity full-illumination image is used instead of the arbitrary-intensity full-illumination image. Using a low-intensity full-surface irradiation image obtained by irradiating the measurement object with no measurement light,
The detection device according to claim 4, wherein:
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| JP13424999A JP3609284B2 (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Detection device |
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| JP3609284B2 JP3609284B2 (en) | 2005-01-12 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292432A (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Three-dimensional measuring method and instrument by space encoding method |
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-
1999
- 1999-05-14 JP JP13424999A patent/JP3609284B2/en not_active Expired - Lifetime
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