JPH06207809A - 微小孔寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顕微鏡による透過拡大像を用いて微小孔寸法
を精密測定する微小孔寸法測定装置を提供することを目
的とする。 【構成】 線引きダイス１５の透過拡大像を得る顕微鏡
１と、この顕微鏡１の拡大像を撮像するＣＣＤカメラ３
と、このカメラ３の出力信号をディジタル化しエッジ座
標検出を行ってダイス孔の径を演算する画像処理装置４
と、顕微鏡１の照明光量および照明開口絞りを自動調整
する顕微鏡制御装置２と、測定すべき孔寸法に適した顕
微鏡の照明光量および照明開口絞りの開口数の最適値を
記憶する記憶装置を有し、測定すべき孔寸法の規格値を
入力することによりその記憶装置に基づいて顕微鏡制御
装置２を最適制御するシステム制御装置５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線引きダイスのような
微小孔を有する被測定物の孔径やスリット幅を、透過拡
大像を得る顕微鏡を用いて自動的に精密測定する微小孔
寸法測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】線引きダイスの孔径は、０．０１〜２．
０mmという小さい値を持つ。従来よりある測定装置を用
いてこれだけの微小な孔の径を精密に測定することは困
難である。ＪＩＳ規格においても、線引きダイスの孔径
は引き抜いた線径の測定値をもって定めている。しか
し、ユーザーには、線引きダイスの孔径を直接精密に測
定し、更にこれにより出来上がる線径を予測するシステ
ムを構築したいという要求がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】顕微鏡を用いた測定装
置において、焦点合わせと透過照明開口絞りの調整は、
精度よく測定するための重要な要素である。しかし従
来、焦点合わせの自動化は実施しても、開口絞りを自動
化したものはない。本発明は、この様な事情を考慮して
なされたもので、顕微鏡による透過拡大像を用いて微小
孔寸法を自動的に精密測定する微小孔寸法測定装置を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による微小孔寸法
測定装置は、微小孔を持つ被測定物の透過拡大像を得る
顕微鏡と、この顕微鏡の拡大像を撮像する撮像装置と、
この撮像装置の出力信号をディジタル化しエッジ座標検
出を行って前記微小孔の寸法を演算する画像処理手段
と、前記顕微鏡の照明光の光量および照明開口絞りを自
動調整する顕微鏡制御手段と、測定すべき孔寸法に適す
る顕微鏡の照明光の光量および照明開口絞りの開口数の
最適値を記憶する記憶装置を有し、測定すべき孔寸法の
規格値を入力することにより前記記憶装置に基づいて前
記顕微鏡制御手段を最適制御するシステム制御手段とを
備えたことを特徴としている。

【０００５】本発明による微小孔寸法測定装置はまた、
被測定物が線引きダイスである場合に前記システム制御
手段が、前記画像処理手段により得られた孔径に基づい
てその線引きダイスにより得られる繊維の線径を予測す
る演算部を有することを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明によると、顕微鏡の透過拡大像を撮像し
て画像処理することにより、被測定物の微小孔寸法を測
定することができる。また本発明では、顕微鏡の焦点，
照明光の光量および照明開口絞りが、測定すべき孔径に
応じて自動制御され、これにより高精度の孔寸法測定が
できる。更に本発明の孔寸法測定装置を用いれば、線引
きダイスにより出来上がる線径を予測するシステムを容
易に構築することができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の一実施例に係る線引きダイ
ス孔径測定装置の構成を示す。図２は、測定すべき線引
きダイスの構造を示す。図１のようにこの装置は、テー
ブル１４上に置かれた線引きダイス１５の透過拡大像を
得る光学顕微鏡１、この顕微鏡１の焦点等を自動調整す
る顕微鏡制御装置２、顕微鏡１に取り付けられたＣＣＤ
カメラ３、このＣＣＤカメラ３の出力信号を処理する画
像処理装置４、および顕微鏡制御装置２を制御するコン
ピュータ等のシステム制御装置５を有する。システム制
御装置５は、顕微鏡制御装置２の制御の他、画像処理装
置４により得られた孔径データに基づいて、線径を予測
する機能を持っている。

【０００８】ＣＣＤカメラ３により得られる画像や、こ
れを画像処理して得られる線引きダイスの孔径データ、
更にこの孔径に基づいて予測される線径データを出力表
示するためにディスプレイ５およびプリンタ６が設けら
れている。

【０００９】顕微鏡１は、テーブル１４上に載置された
線引きダイス１５の照明装置１１による透過拡大像を得
るものである。照明装置１１の照明光量および開口絞り
１２の絞り駆動部１３は、それぞれ顕微鏡制御装置２内
の光量制御部２４および絞り制御部２３により自動制御
される。顕微鏡１の対物レンズ１６はレンズマウント１
７に取り付けられていて、レンズ切替え装置１８は、顕
微鏡制御装置２内のレンズ交換制御部２２により切替え
制御される。対物レンズ１６は手動による切り替えも勿
論できる。顕微鏡１の焦点調整部１９は、同じく顕微鏡
制御装置２内の焦点制御部２１により自動制御される。
焦点制御部２１は、ＣＣＤカメラ２１にある焦点検出部
２１からの焦点検出データが取り込まれて、このデータ
に基づいて焦点の最適制御を行うものである。

【００１０】顕微鏡制御装置２内のレンズ交換制御部２
２，絞り制御部２３、光量制御部２４には、システム制
御装置５から制御データが送られる。システム制御装置
５は、ＣＰＵ５１，演算回路５２および記憶回路５３に
より構成されている。記憶回路５３には、各種のシステ
ム制御データの他に、測定すべき線引きダイスの孔径
（線径）とこれに対する顕微鏡１の照明光の光量および
照明開口絞りの開口数（ＮＡ）の最適値との間の予め求
められた相関関係を記憶するテーブルを有する。そして
キーボード等の入力装置から測定すべき線引きダイスの
孔径の規格値を入力することにより、その記憶テーブル
のデータに基づいて顕微鏡制御装置２に最適制御信号が
送られるようになっている。

【００１１】画像処理装置４は、ＣＣＤカメラ３の出力
信号をディジタル化するＡ／Ｄコンバータ４１、得られ
たディジタルデータを記憶するフレームメモリ４２、こ
のフレームメモリ４２のデータを所定のスライスレベル
でスライスして２値化する２値化回路４３、２値化され
たデータからエッジ座標検出を行うエッジ座標検出回路
４４、および検出されたエッジ座標データから線引きダ
イスの孔径を算出する演算回路４５により構成されてい
る。

【００１２】画像処理装置４により得られた線引きダイ
スの孔径は、システム制御装置５に送られ、演算回路５
２においてこの線引きダイスにより引き抜かれる繊維の
線径を求める演算が行われる。線引きダイスの孔径と線
径の関係は予め測定されて、記憶回路５２に記憶されて
おり、その関係式に基づいて、演算回路５２で線径の予
測がなされることになる。

【００１３】この実施例のシステムによる具体的なダイ
ス径測定と線径予測の動作を次に説明する。まず本測定
に先立って、システムの予備設定が必要である。最初
に、孔径が分かっている基準ダイスを用いて自動焦点合
わせを行う。これは、指令スイッチにより顕微鏡制御装
置２内の焦点制御部２１が働いて、ＣＣＤカメラ３内の
焦点検出部２１のデータに基づいて焦点調整部１９が自
動制御される。因みに図３は、焦点位置ずれとダイス径
測定誤差の関係を、１．９５mmφの線引きダイスについ
て測定したデータである。このデータから焦点合わせを
正確に行うことが高精度測定にとって重要であることが
理解される。

【００１４】次に、顕微鏡１の照明装置１１の光量およ
び開口絞り１２を手動により調整して、最適光量と開口
絞りを選択する。開口絞りの条件によって、顕微鏡１に
より得られるダイス孔に相当する光学像の明るさ分布は
図４(a) 〜(c) のように変化する。これらの光学像撮像
信号をディジタル化して明暗の画素数分布を求めると、
図４(a) 〜(c) に対応してそれぞれ、図５(a) 〜(c) の
ような分布になる。画像処理装置４によるデータ２値化
のスライスレベルが画像の明部と暗部の１／２に設定さ
れているとすると、図４(b) に示すように明部と暗部の
境界が急峻でかつ明部が極力平坦となるように、開口絞
りを設定することが好ましい。また照明の開口絞りの最
適条件は、測定するダイスの径によっても異なる。その
データを図６に示す。開口絞りのＮＡとダイス径測定誤
差の関係は、図示のようにダイス径によって異なるの
で、ダイス径に応じて測定誤差が最も小さくなる最適の
ＮＡ（図６の丸印）を選択する必要がある。

【００１５】したがって予備設定においては、ダイス径
の分かっている寸法の異なる複数の基準ダイスを用い
て、それぞれ最適光量と照明の開口絞りの最適ＮＡを求
めるということが必要になる。こうして求められた孔径
と最適光量および最適開口絞りとの相関関係のデータ
は、全てシステム制御装置５内の記憶回路５３内にテー
ブルとして記憶される。

【００１６】システムの予備設定においては更に、基準
ダイスの孔径と実際にこの基準ダイスにより線引きした
時の線径との関係を、複数回の実測と最小自乗法を用い
た平均化処理により求め、これをシステム制御装置５内
の記憶回路５３に書き込んで記憶する。具体的にダイス
径と線径の関係は、例えば図７に示すようになる。この
関係式を予め求めて記憶しておくことにより、これに基
づいて実際に線引きダイスの径を測定したときに、演算
回路５２で予測線径を演算して出力することができる。

【００１７】以上の予備設定が終了した後、本測定に入
る。測定すべき線引きダイスを顕微鏡のテーブルに設置
して、焦点合わせの指令スイッチを押すと、先の予備設
定のときと同様に、顕微鏡制御装置２内の焦点制御部２
１が働いて、ＣＣＤカメラ３内の焦点検出部２１のデー
タに基づいて焦点調整部１９を自動制御する。測定者は
この時必要なら、線引きダイスの孔がカメラ中央に位置
するように手動で調整する。位置調整ができたら、次に
測定する線引きダイスの線径規格値をキー入力する。孔
径によって顕微鏡の倍率を変える必要がある場合には、
孔径と対応させてレンズの切り替え信号（レンズ指定デ
ータ）をキー入力する。これにより、システム制御装置
５内のテーブルに基づいて、照明装置１１の照明光量お
よび開口絞り１２の絞り駆動部１３が、それぞれ顕微鏡
制御装置２内の光量制御部２４および絞り制御部２３に
より自動的に最適条件に設定される。

【００１８】そして測定開始指令を出すと、画像処理装
置４により光学像がディジタル信号処理されてダイス径
が得られ、またこのダイス径に基づいてシステム制御装
置５内で予測線径が演算される。例えばディスプレイ５
上には、キー入力された線径の規格値と共に、求められ
たダイス径と予測された線径とが出力表示される。また
これらのデータは、必要に応じてプリンタ６によりプリ
ントアウトされる。

【００１９】実施例では、微小孔が線引きダイスの円形
孔の場合を説明したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、微小孔がスリットであってそのスリット幅を測
定する場合にも同様に本発明を適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、顕微鏡の
透過拡大像を撮像して画像処理することにより、被測定
物の微小孔寸法を自動測定することができる。また本発
明では、照明光の光量および照明開口絞りが、測定すべ
き孔径に応じて自動制御され、これにより高精度の孔寸
法測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る測定装置の構成を示
す図である。

【図２】 測定すべき線引きダイスの構造を示す図であ
る。

【図３】 ダイス径測定誤差と焦点ずれの関係を示す図
である。

【図４】 光学像の明るさ分布と照明開口絞りの関係を
示す図である。

【図５】 図４の明るさ分布に対応するディジタル化し
た画素数分布を示す図である。

【図６】 ダイス径測定誤差と照明開口絞りの関係を示
す図である。

【図７】 ダイス径とこのダイスにより引かれる繊維の
線径の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…顕微鏡、２…顕微鏡制御装置、３…ＣＣＤカメラ、
４…画像処理装置、５…システム制御装置、５…ディス
プレイ、６…プリンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小孔を持つ被測定物の透過拡大像を得
   る顕微鏡と、 この顕微鏡の透過拡大像を撮像する撮像装置と、 この撮像装置の出力信号をディジタル化しエッジ座標検
   出を行って前記微小孔の寸法を演算する画像処理手段
   と、 前記顕微鏡の照明光の光量および照明開口絞りを自動調
   整する顕微鏡制御手段と、 測定すべき孔寸法に適する顕微鏡の照明光の光量および
   照明開口絞りの開口数の最適値を記憶する記憶装置を有
   し、測定すべき孔寸法の規格値を入力することにより前
   記記憶装置に基づいて前記顕微鏡制御手段を最適制御す
   るシステム制御手段と、を備えたことを特徴とする微小
   孔寸法測定装置。
2. 【請求項２】 前記被測定物が線引きダイスであって、
   前記システム制御手段は、前記画像処理手段により得ら
   れた孔径に基づいてその線引きダイスにより得られる繊
   維の線径を予測する演算部を有することを特徴とする請
   求項１記載の微小孔寸法測定装置。