JPH01219603A

JPH01219603A - 微小寸法の測定方法およびその装置

Info

Publication number: JPH01219603A
Application number: JP4457888A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tsuchida; 土田　宏喜; Katao Nakajima; 中島　堅雄
Original assignee: Lossev Technology Corp
Current assignee: Lossev Technology Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ビデオテープレコーダやフロッピィディスク
などの各種ヘッドのギャップ幅やアジマス角などの微小
寸法を画像処理の分野で測定する方法およびその装置に
関する。

従来技術ヘッドのギャップ幅などの微小寸法は、通常、光学顕微
鏡で拡大し、視覚的に測定するか、または工業用テレビ
カメラなどを使用し、電子マーカなどで測定していた。

工業用テレビカメラを使用した場合に、測定対象のギャ
ップ幅が極めて狭いため、かなり高倍率にしないと、正
確な測定ができない、ところが、高倍率にすると、視野
範囲が狭くなり、画像上でのギャップ自体の検索が難し
くなる。

例えば光学的な倍率が１００倍とすれば、視野範囲は、
ＩＴＶカメラ２７３インチサイズで６０×６０〔μｍ〕
程度となり、またモニターの解像度は、■フレームの走
査線数として５００本位であるから、期待できる分解能
は高々０．１２（μｍ〕程度である。

発明の目的したがって、本発明の目的は、ある程度の広い範囲を確
認しながら、任意の微小寸法を画像処理の分野で高精度
に測定できるようにすることである。

発明の解決手段上記目的の下に、本発明は、測定対象の微小寸法を↑最
像カメラによって合成画像信号として取り出し、この合
成画像信号から微小寸法に対応する位置の１水平走査の
画像信号のみを取り出し、その画像信号についてしきい
値処理を行い、測定対象の背景と測定対象の微小寸法領
域とを２値化し、この微小寸法の時間幅内で、高速クロ
ックパルスを計数することにより、最終的に高速クロ７
クパルスの数から実寸法を換算するようにしている。

このような技術によると、測定対象の全域を確認しなが
ら、特定の微小寸法のみが高精度で測定でき、しかもこ
の測定に対し、小さな記憶容量で必要な処理を行い、ま
た必要に応じ他の部分の測定も同時に可能となる。

方法実施用測定装置の構成第１図の実施例の測定装置１は、本発明の方法をプログ
ラムの分野で実行する例である。

撮像カメラ２、Ａ−Ｄ変換器３、フレームメモリ４、Ｄ
−Ａ変換器５およびモニター６は、順次直列に接続され
ている。そして、ＣＰＵ７は、本発明の測定方法を実施
するために、フレームメモリ４、ＲＯＭ８、ＲＡＭ９お
よび同期分離部１０に接続されている。

また、撮像カメラ２は、同期分離部１０の垂直同期信号
の分離回路１１、水平同期信号の分離回路１２を介し、
カウンタ１３、カウントコンパレータ１４に接続されて
いる。さらに、撮像カメラ２は、Ａ−Ｄ変換回路１５に
接続されている。このＡ−Ｄ変換回路１５は、他の入力
側で、カウントコンパレータ１４に、また高速クロック
パルス発生器１６に接続され、出力側でメモリ１７を介
しＣＰＵ７に接続されている。

測定方法の内容第２図は、本発明の測定方法の各過程を時間的な順序で
示している。

まず、撮像カメラ２は、磁気ヘッドなどの測定対象１８
の測定すべき寸法方向を水平走査方向とし、合成画像信
号Ａに変換する（撮像過程）。もちろん、この合成画像
信号Ａは、第３図に示すように、１フレーム毎に垂直同
期信号Ｂを含ぶ、また１フレームに対応する本数の水平
同期信号Ｃを含んでいる。そして、この合成画像信号Ａ
は、Ａ−り変換器３によって、デジタル量に変換され、
フレームメモリ４に記憶され、必要に応じ、Ｄ−Ａ変換
器５によってアナログ量に変換され、モニター６によっ
て全体的な画像として写し出される。

この合成画像信号Ａの垂直同期信号Ｂは、同期分離部１
０の分離回路１１によって、１フレームの開始初期に取
り出され、リセット信号りとなってカウンタ１３を１フ
レームの開始初期にリセット状態とする。また、分離回
路１２は、１フレームの合成画像信号Ａから水平同期信
号Ｃを取り出し、カウンタ１３に送り込んでいるため、
カウンタ１３は、１フレームの合成画像信号Ａから水平
同期信号Ｃを取り出し、その数を数えている。−方、Ｃ
ＰＵ７は、フレームメモリ４から合成画像信号Ａを読み
込み、画像処理によって、１フレームの中から、測定す
べき寸法の位置を水平走査の本数として測定し、その本
数例えばｒ１２５Ｊの信号Ｅをカウントコンパレータ１
４に送り込んでいる。そこで、カウンタ１３の値が水平
走査本数の信号Ｅと一致した時点で、カウントコンパレ
ータ１４は、その１水平走査期間にわたって、所定のレ
ベル例えば“Ｈ”レベルの同期信号Ｆを発生し、この＠
Ｈ゛レベルの期間にわたって、Ａ−Ｄ変換回路１５を動
作可能な状態に設定する。このため、Ａ−Ｄ変換回路１
５は、１フレームの合成画像信号Ａから測定すべき寸法
方向の１水平走査の画像信号へ゛のみを抜き出し、高速
クロックパルス発生器１６からのクロックパルスＧに同
期して、画像信号Ａ′を例えば２５６階調の信号に変換
し、メモリ１７に格納する（分離記憶過程）。

このあと、ＣＰＵ７は、本発明に基づいてプログラムを
実行し、まずメモリ１７から１水平走査期間の画像信号
へ゛を読み出し、背景領域から測定寸法の領域を抜き出
すために、濃度のしきい値Ｈを用いて、画像信号Ａ゛を
２値化しく２値化過程）、次に測定寸法領域の時間幅中
で、クロックパルスＧの数に相当するドツト（メモリ）
数を計数しくカウント過程）、最終的にその数を実寸法
に換算する（演算過程）。

ここで、例えばクロックパルスＧを６０（ＭＨ２〕でサ
ンプリングしたとすれば、１水平走査期間の有効部分を
約４０００分割でき、そのときの分解能は、視野範囲の
１／４．０００程度期待できる。今、光学倍率が５０倍
とすれば、視野範囲は、ＩＴＶカメラ２／３インチサイ
ズで１２０Ｘ１２０〔μｍ〕であり、分解能は、１２０
／４０００＝０．０３Ｃμｍ〕となる。また、このとき
に必要なメモリ１７の容量は、４　（ＫＢ）となり、１
フレームの合成画像信号Ａのすべてを記憶する場合に比
較して、充分小さくてすむ。

測定装置の構成次に、第５図は、本発明の方法を回路によって実現する
例を示している。この測定装置１は、前記実施例のＡ−
Ｄ変換回路１５およびメモリ１７に代わって、比較回路
１９、ゲート回路２０およびカウンタ２１の他、ゲート
回路２２およびカウンタ２３などによって構成されてい
る。

比較回路１９の内部のＤ−Ａ変換器２４は、入力側でＣ
ＰＵ７に接続され、出力側でコンパレータ２５の一方の
入力端に接続されている。また、このコンパレータ２５
の他方の入力端は、撮像カメラ２の出力側に接続され、
また出力側でゲート回路２０のアンドゲート２６の一方
の入力端に接続されている。このアンドゲート２６は、
他方の入力端で同期分離部１０に接続され、また出力側
でアンドゲート２７の一方の入力端およびゲート回路２
２のフリップフロップ３０の入力端に接続されている。

また、このアンドゲート２７の他方の入力端は、高速ク
ロックパルス発生器１６に接続されており、また出力側
でカウンタ２１を経てＣＰＵ７に接続されている。さら
に、ゲート回路２２のアンドゲート２８は、一方の入力
端で高速クロックパルス発生器１６に、また他方の入力
端で同期分離部ｌＯに接続され、出力側でアンドゲート
２９の一方の入力端に接続されている。このアンドゲー
ト２９は、他方の入力端でフリップフロップ３０の出力
側に接続され、また、出力側でカウンタ２３を経てＣＰ
Ｕ７に接続されている。

この実施例の場合、ＣＰＵ７は、演算部であり、前記方
法の場合の換算過程の機能を分担するほか、他の回路要
素を順次動作させるための制御機能を営む。

測定装置の動作前記実施例と同様に、撮像カメラ２は、測定対象１日の
光学像を電気的な合成画像信号Ａに変換しており、また
同期分離部１０は、測定対象１８の測定すべき部分の走
査に対応する期間で、“Ｈ”レベルの同期信号Ｆを発生
し、アンドゲート２６．２８の一方の入力端に送り込ん
でいる。また、ＣＰＵ７は、予め所定レベルのしきい値
Ｈを発生し、これをＤ−Ａ変換器２４に送り込んでいる
ため、Ｄ−Ａｉ換器２４は、コンパレータ２５の一方の
入力端に、アナログ量のしきい値Ｈの信号を基準値とし
て入力している。

そこで、コンパレータ２５は、合成画像信号Ａとしきい
値Ｈとを比較し、第６図に示すように、測定すべき寸法
と対応する期間で、“Ｈ”レベルの比較信号Ｉを発生し
ている。そこで、アンドゲート２６は、同期信号Ｆと比
較信号■とをアンド条件として、１水平走査期間中で、
測定寸法と対応する期間に、次段のアンドゲート２７を
開くため、高速クロックパルス発生器１６からのクロ７
クパルスＧは、１走査期間の測定すべき寸法に対応する
時間幅にわたって、カウンタ２１に送り込まれる。した
がって、このカウンタ２１の計数値は、測定すべき寸法
と対応していることになる。

そこで、ＣＰＵ７は、このカウンタ２１の計数値をＲＡ
Ｍ９に記憶させた後、その値を読み込み、そのクロック
パルス数から実寸法を換算し、プリンタなどによって出
力するか、またはモニター６で表示する。

なお、この実施例の場合に、フリップフロップ３０の出
力信号Ｊが同期信号Ｆの立ち上がり時点から比較信号Ｉ
の立ち上がり時点まで“Ｈ”レベルに設定されるため、
カウンタ２３は、１フレームの画像の一方のエツジから
測定すべき寸法の時間幅までにわたって、クロックパル
スＧを計数する。したがって、この寸法も同様に測定で
きる。

発明の効果本発明では、次の効果が得られる。

まず第１に、撮像過程である程度の広い範囲が確認でき
、その中から任意の微小寸法が高い精度で測定できる。

第２に、測定対象の微小寸法が高速のクロックパルスに
よって高い精度の下にデジタル的に測定できる。また、
このような測定過程で、１水平走査の信号のみの記憶で
足りるため、測定方法の実施に当たって、メモリ容量が
少な（すむ。

さらに、第３として、測定方法が測定装置によって実現
される場合に、コンピュータ（ＣＰ　Ｕ）のプログラム
が簡略化でき、簡単な比較回路、ゲート回路およびカウ
ンタなどによって実現できるため、測定装置の実施が比
較的容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する場合の測定装置のブロ
ック線図、第２図は本発明の方法の順序説明図、第３図
は合成画像信号の波形図、第４図は動作時のタイムチャ
ート図、第５図は本発明の測定装置のブロック線図、第
６図は動作時のタイムチャート図である。１・・測定装置、２・・撮像カメラ、７・・ＣＰＵ、１
０・・同期分離部、１５・・Ａ−Ｄ変換回路、１６・・
高速クロックパルス発生器、１７・・メモリ、１８・・
測定対象、１９・・比較回路、２０・・ゲート回路、２
１・・カウンタ、２２・・ゲート回路、２３・・カウン
タ。第１図第２図第３図合成面ａ信号Ａ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）測定対象の寸法方向を水平走査方向として測定対
象を合成画像信号に変換する撮像過程、１フレームの合
成画像信号から１水平走査に対応する画像信号を取り出
して記憶する分離記憶過程、１水平走査の信号から測定
寸法の領域と背景領域とを濃度しきい値処理によって区
分する２値化過程と、測定寸法領域の時間幅中で高速ク
ロックパルスの数に相当するドット（メモリ）数を計数
するカウント過程、高速クロックパルスの数に相当する
メモリ数を実寸法に変換する演算過程からなることを特
徴とする微小寸法の測定方法。
（２）測定対象の寸法方向を水平走査方向として測定対
象を合成画像信号に変換する撮像カメラ（２）と、１フ
レームの合成画像信号から所定の番目の１水平走査期間
にわたって所定レベルの同期信号を取り出す同期分離部
（１０）と、１フレームの合成画像信号としきい値レベ
ルとを比較し、測定対象の微小寸法に対応する部分で所
定レベルの比較信号を発生する比較回路（１９）と、こ
の比較信号と上記同期分離部の同期信号とを入力条件と
して測定寸法の時間幅にわたって高速クロックパルスを
発生するゲート回路（２０）と、このゲート回路（２０
）の出力としての高速クロックパルスを計数するカウン
タ（２１）と、高速クロックパルスの数を実寸法に換算
する演算部（７）とを具備することを特徴とする微小寸
法の測定装置。