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JP3672371B2 - Method for measuring actual space length by imaging means, optical system calibration method, and reference gauge used for optical system calibration - Google Patents
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Method for measuring actual space length by imaging means, optical system calibration method, and reference gauge used for optical system calibration Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理システムにおける光学系の校正に関するものであり、特に光学系を介して撮像手段により撮像された基準ゲージの画像を基に行う実空間長測定方法及び光学系の校正方法並びに基準ゲージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、画像処理装置の高速化及び低価格化の進展により開発現場や製造現場における測定や検査に画像処理システムが多く用いられるようになってきた。図18は一般的な画像処理システムの構成図である。
図において、位置調整手段27上に設置された試料(図示せず)は当該手段27により、その位置を調整できるようになっている。撮像手段24は具体的にはCCDカメラやラインセンサなどであり、試料を画像として撮像する。光学系23は試料の像を撮像手段の撮像面に結像する。画像メモリ25は得られた画像を保持する。演算装置26は得られた画像に対して所定の処理を行う。
このような構成により試料の画像を撮像し、得た画像を処理し、測定などを行う。
【0003】
このようなシステムにおける光学系の校正方法として例えば、長さが既知であるラインパターンやスケールを撮像し、その像の長さに基づいて倍率の算出を行うという方法が行われている。しかし、撮像に用いた光学系23に起因する画像の歪曲のため、得られた画像をそのまま測定すると測定結果に誤差が含まれてしまう。そこでこの歪曲を補正する必要があった。特開昭63−222247号公報に記載された技術においては、放射線像撮影装置における撮り込み画像の歪曲を補正する方法が示されている。この方法では、得られる画像がドットパターンとなるような放射線の吸収係数を有する歪計測部材を撮像する。得られる画像のドットの位置と、本来結像すべき真のドットの位置とを比較し、補間処理を行うことにより歪補正テーブルを作って画像を補正するというものである。
【0004】
また近年、映像音響機器は携帯用のオーディオテープ再生装置やムービーに代表されるように装置の小型化が進んでいる。一方で特にムービーや据置型VTRのような映像記録機器においては長時間記録が要求されている。このような要求を満たすための重要な技術として映像やオーディオ信号の高密度記録が挙げられる。VTRやDATなどの個々の規格ごとに記録再生機器間の互換性を保ちつつ高密度記録を実現するためには、いかに直線性の高いトラックの記録を行うかが重要な技術の一つとなる。このため、記録トラックの直線性を検査する方法が重要となる。従来の磁気記録トラック検査装置として特開平3−222102号公報に記載された技術では、記録トラックを格子として捉え、トラックの曲がりを格子の変形と考えることにより縞・格子画像解析の手法を取り入れ、トラック直線性の測定を行う方法について述べている。従来の磁気記録トラック検査装置の基本構成は図18に示した画像処理システムの構成例とほぼ同様である。
【0005】
このような従来の磁気記録トラック検査装置の校正作業において、1画素あたりの実空間長は光学系23の設定倍率より得られる。また磁気記録トラック検査装置では、撮像範囲を磁気テープ(図示せず)のトラックパターンの有効エリアに合わせる必要がある。撮像範囲の調整作業は撮像手段24によって撮像された画像の撮像範囲を見ておおよその調整を行うことにより行っていた。
またこのような校正作業を実施した結果得られる磁気記録トラック検査装置の測定精度を確認する方法は以下のようなものであった。
まず実際に磁気テープ上のトラックパターンのテープ幅方向の変位分布を磁気記録トラック検査装置を用いて測定する。次に同じ磁気テープの同じ測定場所の変位分布を顕微鏡を用いた検査法で測定する。顕微鏡を用いた検査法では、顕微鏡を用いて目視により磁気テープの幅方向にトラックのエッジ位置を測定する。この結果と理想のトラックのエッジ位置を比較することによりトラックパターンの変位分布を求める。これら2つの測定結果を比較することにより測定精度の確認を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図18の光学系23の設定倍率と実際に得られる画像の倍率は厳密には一致しない。このため例えば、トラックパターンの直線性の測定のような1μm以下のオーダが問題となるような測定では十分な精度の倍率、または1画素あたりの実空間長を得ることができなかった。またラインパターンやスケールの撮像による倍率の測定では1ラインでのデータしか得られなかった。
また従来の撮像範囲調整方法では撮像範囲をおおまかにしか調整できなかった。
さらに画像の歪曲の補正に関して、特開昭63−222247号公報に記載されたようなドットパターンを用いた画像の歪曲の測定では、測定領域内におけるデータの取得数が限られ、それだけ補間点が増えるため、精度が悪くなる。
【0007】
また特開平3−222102号公報に記載された技術では校正方法に関しては記載されていない。測定精度確認においては、測定対象として磁気テープを用いている。磁気テープ上のトラックパターンの変位分布は既知ではないので、顕微鏡を用いて測定しておかなければならない。ところが顕微鏡を用いた検査法は、その測定精度が磁気テープを設置するステージの移動精度に依存する。このため測定精度はせいぜい±0.3μm程度であり、それよりも高精度での評価は行えない。また磁気テープは非常に薄いため、取扱い時に過度の負荷をかけると変形してしまう。このため変位分布が変わってしまうなどの問題があり、変位分布が既知とは言えないものであった。このため、磁気記録トラック検査装置の正確な測定精度確認ができなかった。
【0008】
本発明は上記のような問題点に鑑み、1画素あたりの実空間長を精密に測定する方法を提供し、撮像範囲の測定あるいは調整や、画像の歪曲の測定およびその結果のフィードバックによって画像の歪曲の補正を行う光学系の校正方法を提供することを目的とする。本発明においては、1画素あたりの実空間長や撮像範囲の測定あるいは調整や、画像の歪曲の測定およびその結果のフィードバックによって画像の歪曲の影響のない磁気記録トラックの検査を実現するための磁気記録トラック検査装置の校正方法及び基準ゲージを提供する。またこれらの光学系の校正方法や磁気記録トラック検査装置の校正方法を高精度に実現するための方法を提供するさらに、より高精度な測定精度確認法、および測定精度確認において用いる基準ゲージを提供する
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像手段による実空間長測定方法は、所定の格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得て、この格子画像の検査領域内の任意領域において、格子線に直交する方向の撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出した後それらを平均して平均格子本数を算出し、この平均格子本数に格子ピッチを乗算することにより、格子線に直交する方向における任意領域の実空間長を算出し、この前記実空間長を、同方向の画素数で除算することにより、格子画像の、格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する。こうして得られた1画素あたりの実空間長を基に光学系の校正を行うことができる。
【0010】
また、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、撮像手段により撮像し、検査する磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージとして、その表面上に、基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、これらのパターンは、磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、磁気テープを設置したときのその上面の高さ位置と実質的に等しくなるような厚さを有している基準ゲージを用いる。これにより、測定精度の確認を高精度に行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像手段による実空間長測定方法は、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップとを有する。
【0012】
前記第2のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【0013】
本発明の光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップとを有する。
【0014】
前記第3のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【0015】
本発明の撮像手段による実空間長測定方法は、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第6のステップとを有する。
【0016】
前記第2のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【0017】
前記第6のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【0018】
前記第2のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第6のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【0019】
本発明の光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第7のステップとを有する。
【0020】
前記第3のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含むこともできる。
【0021】
前記第7のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【0022】
前記第3のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第7のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むこともできる。
【0023】
本発明の光学系の校正方法では、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系に起因する画像の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第6のステップを有する。
【0024】
前記第2のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、第6のステップは、前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【0025】
本発明の磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップを有する。
【0026】
前記第3のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第7のステップは、前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【0027】
本発明の光学系の校正方法では、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第6のステップと、前記光学系によって結像される像を、前記歪曲分布を用いて補正する第7のステップとを有する。
【0028】
前記第2のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第6のステップは、前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【0029】
本発明の磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップと、前記撮像手段により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、前記歪曲分布を用いて補正した前記トラックパターンの変位分布を算出する第8のステップとを有する。
【0030】
前記第3のステップは、前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップとを含み、前記第7のステップは、前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含むこともできる。
【0031】
前記第1のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、前記基準ゲージは、
前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときの前記線パターンと前記格子パターンの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる、厚さを有している。
【0032】
前記基準ゲージ上の前記格子パターンのピッチが前記磁気テープ上のトラックパターンのピッチと実質的に等しくても良い。
【0034】
本発明の磁気記録トラック検査装置の校正方法は、磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップと、
座標系の基準となる線パターンと、前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する2つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しく、少なくとも1本以上の変位測定ラインに沿った前記理想的なトラックパターンに対するマスター変位分布が既知である疑似トラックパターンとを、それらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの前記磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しい位置になるように設置する第8のステップと、
前記磁気記録トラック検査装置により、前記疑似トラックパターンを撮影し、前記歪曲分布を用いて補正した前記疑似トラックパターンの変位分布を算出する第9のステップと、
前記変位分布と前記マスター変位分布を比較して前記磁気記録トラック検査装置の測定精度を検出する第10のステップと、
を有する。
【0035】
前記第9のステップの変位分布算出において、
前記疑似トラックパターンの画像において、変位分布測定方向にフーリエ変換を施して、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出し、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施して、その結果の実部と虚部との比より前記疑似トラックパターンの画像の位相値分布を算出し、
前記位相値分布を用いて、前記疑似トラックパターン画像の変位分布を算出することができる。
【0036】
前記第1のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、
前記基準ゲージは、前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する2つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しい疑似トラックパターンとを有し、
前記疑似トラックパターン上の少なくとも1本以上の変位測定ラインに沿った、前記疑似トラックパターンの前記理想的なトラックパターンに対する変位分布が既知であり、
前記線パターン、前記格子パターン及び前記疑似トラックパターンは、前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる厚さを有する前記基準ゲージを用いる
【0037】
【実施例】
《実施例1》
以下、実施例について、図面を参照しながら説明する。
図1は光学系の校正システムの構成図である。図において、基準ゲージ1の表面には、後述する所定の格子パターン7が描かれている。撮像手段としてのCCDカメラ3は、レンズ単体もしくはレンズ群からなる光学系2と光軸を共有するように配置され、光学系2によって結像された像を撮像する。画像メモリ4はCCDカメラ3からの画像を保存し、演算装置5は画像メモリ4に保存されている画像に対して処理を行う。基準ゲージ1の位置調整手段6は、例えばXYθステージである。
図2は上記の格子パターン7の詳細を示す図である。図2に示すように、格子ピッチが等間隔になるように複数の格子線7aが形成され、この間隔は既知の値である。
【0038】
以上のように構成された光学系の校正システムにおける光学系の校正方法の手順を図3の機能ブロック図に従って説明する。
はじめに格子画像の撮像(ステップ101)について説明する。まず、図1に示す基準ゲージ1の格子線7a(図2)がCCDカメラ3の水平走査方向と平行になるように、XYθステージ6を用いて基準ゲージ1の位置調整を行う。次に基準ゲージ1をCCDカメラ3により撮像する。図4は格子画像8を示す図である。格子画像8は、基準ゲージ1上の格子パターン7をCCDカメラ3によって撮像することにより得られ、画像メモリ4に保存される。なお、図4に示すように、格子画像8において図1中のCCDカメラ3の水平走査方向に対応する方向をX方向と定義し、垂直走査方向に対応する方向をY方向と定義する。1画素あたりの実空間長や撮像範囲、歪曲分布の算出においては、検査領域9内の格子本数が測定の分解能に関連し、格子本数が多い方が精度が良くなる。従って、基準ゲージ1の撮像の際には、1本1本の格子線がCCDカメラ3の解像度内で格子本数を多く撮像することが望ましい。例えば、格子画像8の格子線に直交する方向(図4ではY方向)の画素数が512画素であるような場合、格子本数は128本程度が望ましい。
【0039】
次に図3における格子本数算出(ステップ102)について説明する。まず図4の格子画像8において校正の対象となる領域、即ち検査領域9を決定する。この検査領域の1画素あたりの実空間長や撮像範囲、歪曲分布等が校正の対象となる。従ってこの検査領域9は、図1の光学系2によって結像される像において、主に使用される領域に設定すればよい。例えば測定装置に組み込まれた光学系であれば、その測定対象の撮像に利用する領域を設定すればよい。また検査領域9内に任意領域10を設定する。この領域において1画素あたりの実空間長の算出を行う。格子本数が多い方が1画素あたりの実空間長の算出精度が良くなる。従って、任意領域10に含まれる格子の本数は、一本一本の格子線がCCDカメラ3の解像度内でできるだけ多い方が望ましい。検査領域9と任意領域10とは同一であっても良い。
【0040】
画像メモリ4に保存された格子画像8における検査領域9内の任意領域10において、Y方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置5により算出する。演算装置5は、例えば以下に説明するような方法により格子本数の算出を行う。 まず、任意領域10の画像に対して2値化処理を行う。2値化処理は以下のように行う。まず任意領域10において輝度分布のしきい値を決定する。しきい値は任意領域10の輝度分布の平均値でよい。しきい値より高い画素は明部とし、しきい値より低い画素は暗部とする。以上の処理により任意領域10の画像を明部と暗部の2値画像とする。基準ゲージ1を撮像して得られた画像は一般にコントラストが良く、また、ノイズも少ないので、2値化処理を行うとその輝度分布は完全な矩形波となる。この矩形波の波の数をカウントすることにより格子本数を算出する。
なお、このように格子本数を整数本単位で算出するような場合、任意領域10に含まれる格子本数ができるだけ整数本となるように任意領域10を設定する方が望ましい。
【0041】
次に図3における平均格子本数算出(ステップ103)について説明する。図1の演算装置5において、得られた各画素列における格子本数の平均値を算出することにより、平均格子本数を算出する。画像の歪曲の影響のために格子本数は場所によって異なるが、ステップ103における平均格子本数算出では、図4の任意領域10という2次元の領域における平均的な格子本数を算出する。このような測定を行う方が、ラインパターンやスケールを用いて倍率を求める方法のように1ラインで測定を行うよりも、図3の1画素あたりの実空間長算出(ステップ105)や撮像範囲算出(ステップ106)において算出される1画素あたりの実空間長や撮像範囲などに関して、その格子画像8を、より適切に表す代表値を得ることができる。
【0042】
次に、図3における実空間長算出(ステップ104)について説明する。図1の演算装置5において、平均格子本数に、基準ゲージ1上の格子パターン7の既知のピッチ長を乗算することにより、図4の任意領域10のY方向の実空間長を算出する。
次に図3における1画素あたりの実空間長算出(ステップ105)について説明する。図1の演算装置5において、先に求めた図4の任意領域10のY方向の実空間長を、任意領域10のY方向の画素数で除算することにより、1画素あたりの実空間長を算出する。
【0043】
次に図3における撮像範囲算出(ステップ106)について説明する。図1の演算装置5において、1画素あたりの実空間長に、図4の検査領域9のY方向の画素数を乗算することにより、検査領域9のY方向の実空間長即ち検査領域の撮像範囲を算出することができる。
また図1の光学系2の倍率が実体顕微鏡のように連続的に変化させることができる場合、倍率の調整作業を、算出した撮像範囲を基に行うことも可能である。設定したい撮像範囲が予め決まっている場合に、その撮像範囲の実空間長とCCDカメラ3の撮像素子の実空間長より倍率を算出する。その倍率に光学系2を設定した後、撮像範囲を算出する。画像の歪曲等の影響により一般には、算出結果の撮像範囲と所望の撮像範囲とは一致しない。これらが一致するように光学系2の倍率調整と撮像範囲の算出とを繰り返し行うことにより、撮像範囲の調整を行う。
【0044】
次に図3における歪曲分布算出(ステップ107)について説明する。図1の演算装置5において、1画素あたりの実空間長算出(ステップ105)により算出した1画素あたりの実空間長を用いて、図4の格子画像8の検査領域9における変位分布、即ち図1の光学系2に起因する画像の歪曲分布を算出する。変位分布の算出法として例えば、検査領域9の画像に対して2値化処理を行う。さらに図5に示すような細線化処理を施し、格子線の中心位置を画素単位で求める。得られた位置分布に1画素あたりの実空間長を乗算することにより、実空間長単位の格子線の位置分布が得られる。得られた位置分布と図2の格子パターン7のピッチより算出される真の位置分布との比較により図4に示す格子画像8のY方向の変位分布を算出する。以上の処理では得られる変位のデータは検査領域9内の格子線の中心位置だけとなる。格子線間の変位分布を得る為にはスプライン補間などの補間処理を行う。
【0045】
このような画素単位の測定では、変位分布の測定精度は基準ゲージ1の格子ピッチと、1画素あたりの実空間長とに依存する。格子ピッチが狭いほど変位量の分解能が向上し、また1画素あたりの実空間長が短いほど格子線位置の分解能が向上する。一方で格子ピッチは光学系で1本1本の格子線が識別できるレベルまで、あるいは基準ゲージ1の作成精度の限界までしか狭くできない。またそれにあわせてCCDカメラ3の画素数を確保する必要がある。これらを考え合わせて基準ゲージ1の格子ピッチ、およびCCDカメラ3などの撮像手段の画素数、を決定する必要がある。例えば使用する光学系2の分解能が8μmであるとする。この場合、基準ゲージ1の格子ピッチは少なくとも16μm以上必要となる。例えば、格子ピッチを32μmとし、使用するCCDカメラ3の画素数を水平、垂直方向それぞれ512画素であるとすると、撮像される格子本数は128本程度が望ましいことから、撮像範囲は約4mm四方の領域となる。
【0046】
以上の説明は全て図4の検査領域9のY方向についての処理である。図1の基準ゲージ1の格子線がCCDカメラ3の垂直走査方向と平行になるようにXYθステージ6を用いて基準ゲージ1の位置調整を行い、基準ゲージ1をCCDカメラ3で撮像した後、以上と同様な手順を繰り返すことにより、X方向の1画素あたりの実空間長、撮像範囲、歪曲分布が算出できる。なお、あらかじめ基準ゲージ1に図6に示すように互いに直交する格子パターンを描いておいても良い。また格子パターン7を図7のように2方向の格子とし、これを撮像して得られる格子画像のX、Y方向の処理を同時に行っても良い。
【0047】
次に図3における画像の撮像(ステップ108)について説明する。画像の撮像では、図1の光学系2とCCDカメラと3を用いて測定対象物の画像を撮像する。
次に図3における画像の補正(ステップ109)について説明する。図1の演算装置5において、得られたX、Y方向の歪曲分布を用いた画像の補正を実施する。補正の対象となる画像は画像の撮像(ステップ108)において撮像した任意の画像である。
図8は、ある画素点の輝度値の補正の方法を説明するための模式図である。P(0,0)、P(1,0)、P(0,1)及びP(1,1)は各画素である。画素P(0,0)の輝度を補正の対象とする場合について説明する。各画素点の位置ベクトルを、そのままの記号を用いてP(0,0)、P(1,0)、P(0,1)、P(1,1)とする。またD(0,0)、D(1,0)、D(0,1)及びD(1,1)はそれぞれ各画素P(0,0)、P(1,0)、P(0,1)及びP(1,1)での歪曲量をあらわすベクトルである。このとき、P(0,0)、P(1,0)、P(0,1)及びP(1,1)での輝度をそれぞれB(0,0)、B(1,0)、B(0,1)及びB(1,1)とし、また、補正後のP(0,0)での輝度をBt(0,0)とする。各画素P(0,0)、P(1,0)、P(0,1)及びP(1,1)の歪曲補正後の対応位置をそれぞれPt(0,0)、Pt(1,0)、Pt(0,1)及びPt(1,1)とする。またそのそれぞれの位置ベクトルPt(0,0)、Pt(1,0)、Pt(0,1)及びPt(1,1)はそれぞれ次式により得られる。
【0048】
Pt(0,0)=P(0,0)−D(0,0)
Pt(1,0)=P(1,0)−D(1,0)
Pt(0,1)=P(0,1)−D(0,1)
Pt(1,1)=P(1,1)−D(1,1)
ここで、Pt(0,0)、Pt(1,0)、Pt(0,1)及びPt(1,1)からP(0,0)までの距離をそれぞれd(0,0)、d(1,0)、d(0,1)及びd(1,1)とすると、以下のようになる。
d(0,0)=|P(0,0)−Pt(0,0)|
d(1,0)=|P(0,0)−Pt(1,0)|
d(0,1)=|P(0,0)−Pt(0,1)|
d(1,1)=|P(0,0)−Pt(1,1)|
【0049】
また、定数K、L、M及びNを次式により定義する。
K=(1/d(0,0))/(1/d(0,0)+1/d(1,0)+1/d(0,1)+1/d(1,1))
L=(1/d(1,0))/(1/d(0,0)+1/d(1,0)+1/d(0,1)+1/d(1,1))
M=(1/d(0,1))/(1/d(0,0)+1/d(1,0)+1/d(0,1)+1/d(1,1))
N=(1/d(1,1))/(1/d(0,0)+1/d(1,0)+1/d(0,1)+1/d(1,1))
このとき、Bt(0,0)は次式により求められる。
Bt(0,0)=K・B(0,0)+L・B(1,0)+M・B(0,1)+N・B(1,1)
以上のように、検査領域9の各画素において、歪曲分布を利用して算出される補正後の画素のうち対象画素の近傍の4点を用いて輝度の算出を実施することにより、画像の補正を実施することができる。
【0050】
このように、第1の実施例によれば、光学系2により結像される像をCCDカメラ3により撮像した際の1画素あたりの実空間長が精密に算出できる。1画素あたりの実空間長に、検査領域9の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、光学系2により結像される像をCCDカメラ3により撮像した際の検査領域9に対応する部分の撮像範囲が算出できる。
また、1画素あたりの実空間長に、検査領域9の格子線に直交する方向の画素数を乗算することによりCCDカメラ3の検査領域9における撮像範囲を算出し、撮像範囲が所定の値となるように光学系2の倍率を調整することにより、光学系2により結像される像をCCDカメラ3により撮像した際の検査領域9に対応する部分の撮像範囲の調整ができる。
【0051】
また、1画素あたりの実空間長を用いて、検査領域9の格子線に直交する方向の変位分布を求め、光学系2の格子線に直交する方向の歪曲分布を検査領域9全面において得ることにより、光学系2により結像される像をCCDカメラ3により撮像した際の検査領域9に対応する部分の歪曲分布が算出できる。
また、光学系2によって結像される像を歪曲分布を用いて補正することにより、光学系2により結像される像をCCDカメラ3により撮像した際の画像を補正することができる。
【0052】
《実施例2》
次に、第2の実施例について説明する。本実施例では、光学系の校正にフーリエ変換を用いた位相解析を利用する。
第2の実施例において用いる装置は第1の実施例で用いた光学系の校正システムと同じものである。また光学系の校正方法の手順も第1の実施例の光学系の校正方法の手順と同じである。但し、第2の実施例では図3における格子本数算出(ステップ102)において、フーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
まず、図1の画像メモリ4に保存された格子画像8(図4)における検査領域9内の任意領域10において、Y方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置5により算出する。演算装置5では以下に説明するフーリエ変換を用いた格子画像8の位相情報処理の手法を用いる。
【0053】
図13は格子画像8の検査領域9におけるX方向またはY方向の格子線に直交する方向の、ある1ラインの輝度分布の波形の一例を示すグラフである。これに対してフーリエ変換を施すことにより周波数スペクトルが得られる。
図14は図13の輝度分布に対してフーリエ変換を施したときに得られる周波数スペクトルの実部と虚部の2乗和であるパワースペクトルの概略図を示したものである。この周波数スペクトルのうち元の波形の1次調和波の成分を表す1次周波数成分(図14の斜線部に相当)のみを抽出し、逆フーリエ変換すると実部には元の波形を滑らかな波形で置き換えたものが得られ、虚部には実部波形の半波長ずれたものが得られる。虚部を実部で除算したものの逆正接をとると、各画素での元の波形の1次調和波の位相値が得られる。このようにして得られた格子画像8の検査領域9における位相値分布のうち、任意領域10内での位相値の変化量を算出する。位相値変化量が2πで格子1本に相当するので、位相値変化量を2πで除算すれば任意領域10に含まれる格子本数を小数点以下の精度で算出することができる。従って2値化処理を用いたような方法よりも高精度な値を得ることができる。
【0054】
次に図3の歪曲分布算出(ステップ107)にてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
演算装置5において、1画素あたりの実空間長算出(ステップ105)において求めた1画素あたりの実空間長を用いて、格子画像8の検査領域9における変位分布、即ち光学系に起因する画像の歪曲分布を算出する。格子本数算出(ステップ102)の際に既に格子画像8の検査領域9での位相算出を実施済みであればその算出結果を用いる。位相算出を行っていなければ、格子本数算出(ステップ102)においてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合で説明した手順でこれを実施し、格子画像8の検査領域9での位相値分布を算出しておく。1画素あたりの実空間長より算出される各画素の位置分布と、得られた位相値分布を各画素において2πで除算し、格子ピッチ長を乗算したものとの差をとることにより格子画像8の格子線に直交する方向の変位分布を算出する。以上のフーリエ変換を用いた演算処理では変位のデータは検査領域9内の全画素点において得られており補間処理の必要はない。また位置分布を画素単位以下の精度で算出できることから、歪曲が1画素以下であるような場合でも、歪曲を精度よく算出できる。例えば1画素5μmの実空間長で撮像した場合でも、5μm以下の歪曲量が算出できる。
【0055】
このように第2の実施例によれば、格子本数算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより格子本数が小数単位まで高精度に求められるため、1画素あたりの実空間長の測定や撮像範囲算出および調整をより高精度に行うことができる。
また、歪曲分布算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより変位分布の算出を小数画素単位で行えるため、歪曲分布の算出や歪曲分布を用いた像の補正をより高精度に行うことができる。
【0056】
《実施例3》
以下、第3の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図9は磁気記録トラック検査装置20を示す構成図である。基準ゲージ21の表面には所定のパターン41〜43が描かれている。この、所定のパターン41〜43とは、図10に示すようにパターンの基準となる線パターン41、格子ピッチが等間隔でかつ既知であり、望ましくはその格子ピッチが磁気テープの同一アジマスのトラックのピッチ(例えばDVCフォーマットであれば20μm)に等しいような、線パターン41に平行な格子パターン42、及び、線パターン41に直交する格子パターン43、である。
【0057】
基準ゲージ21や磁気テープ(図示せず)は試料設置台22上に設置される。基準ゲージ21は試料設置台22に設置時、その高さが磁気テープを設置した際と同じ高さに来るような厚さ及び平面度を有する。これにより基準ゲージ21を用いて磁気記録トラック検査装置20の光学系の校正を実施することができる。撮像手段としてのCCDカメラ3は、レンズ単体もしくはレンズ群からなる光学系2と光軸を共有するように配置され、光学系2によって結像された像を撮像する。CCDカメラ3からの画像は画像メモリ4に保存され、演算装置5は画像メモリ4に保存されている画像に対して処理を行う。基準ゲージ21の位置は位置調整手段6によって調整される。この位置調整手段6は、例えばXYθステージである。
【0058】
以上のように構成された磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法の手順を図11の機能ブロック図に従い説明する。
まず図11における基準ゲージの設置(ステップ201)について説明する。すなわち、図9の基準ゲージ21を試料設置台22上に設置する。基準ゲージ21と磁気テープ(図示せず)の高さおよび平面度を等しくするために、基準ゲージ21は磁気テープと同じ厚さおよび平面度で作成されていてもよい。しかし実際には磁気テープの厚さは数μm〜数十μmと非常に薄く、その厚さで基準ゲージ21を作成するのは難しい。そこで基準ゲージ21を磁気テープの厚さよりも一定値だけ厚く作成しておく。その高さの差を試料設置台22で吸収するために、磁気テープと基準ゲージ21の高さの差分の厚さを有する板を試料設置台22に組み込み、磁気テープ設置時にその板を磁気テープの下に敷くようにする。あるいは、光学系2の光軸方向の昇降機構(図示せず)を試料設置台22に備えても良い。
【0059】
次に、図11における格子画像の撮像(ステップ202)について説明する。まず、図9の基準ゲージ21の線パターン41(図10)が、CCDカメラ3の水平走査方向と平行になるようにXYθステージ6を用いて基準ゲージ21の位置調整を行った後、基準ゲージ21上の格子パターン42及び43のそれぞれをCCDカメラ3により撮像する。例えば格子パターン42の場合、CCDカメラ3により撮像され、画像メモリ4に保存される画像は図4に示す格子画像8のようになる。このとき基準ゲージ21は、磁気テープと同じ位置に設置されている。また基準ゲージ21の格子ピッチは磁気テープのトラックピッチと同じである。こうして、得られる格子画像8の輝度分布は、磁気テープを撮像した場合の輝度分布に近いものとなる。従って実際の測定に近い条件で校正を実行することができ、校正方法として望ましい。
【0060】
以下、格子パターン42を撮像した場合に得られる格子画像8の処理について説明する。従って格子本数算出などの処理がY方向に行われる場合について説明する。格子パターン43の場合は、処理の方向をX方向に読み替えればよい。
次に、図11の格子本数算出(ステップ203)について説明する。図4の格子画像8において校正の対象となる領域、即ち検査領域9を決定する。この検査領域の実空間長や撮像範囲、歪曲分布等が校正の対象となる。磁気記録トラック検査装置20では、この検査領域9を、測定対象である磁気テープの有効領域、即ちトラックパターンの描かれている領域にほぼ一致するように設定する。例えばDVCフォーマットであれば5.24mmである。格子のピッチを20μmとすると、検査領域9に含まれる格子の本数は262本になる。従って、検査領域9の画素数は1000画素以上が望ましい。次に、検査領域9内に任意領域10を設定する。この領域において1画素あたりの実空間長の算出を行う。検査領域9と任意領域10を同じとしても良い。
画像メモリ4に保存された格子画像8における検査領域9内の任意領域10において、Y方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を図9の演算装置5で算出する。演算装置5では実施例1の格子本数算出(ステップ102)において説明したような方法により格子本数の算出を行う。
【0061】
次に、図11の平均格子本数算出(ステップ204)について説明する。実施例1の平均格子本数算出(ステップ103)での処理と同様に、図9の演算装置5において、得られた各画素列における格子本数の平均値を算出することにより、平均格子本数を算出する。
次に、図11における実空間長算出(ステップ205)について説明する。実施例1の実空間長算出(ステップ104)での処理と同様に、図9の演算装置5において平均格子本数に、基準ゲージ21上の格子パターン42の既知のピッチ長を乗算することにより、任意領域10のY方向の実空間長を算出する。
【0062】
次に、図11の1画素あたりの実空間長算出(ステップ206)について説明する。実施例1の1画素あたりの実空間長算出(ステップ105)での処理と同様に、図9の演算装置5において、先に求めた任意領域10のY方向の実空間長を、任意領域10のY方向の画素数で除算することにより、1画素あたりの実空間長を算出する。
次に、図11の撮像範囲算出(ステップ207)について説明する。実施例1の撮像範囲算出106での処理と同様に、図9の演算装置5において、1画素あたりの実空間長算出206で求めた1画素あたりの実空間長に、検査領域9のY方向の画素数を乗算することにより、検査領域9のY方向の実空間長、即ち検査領域の撮像範囲を算出することができる。
また実施例1の場合と同様に、算出された撮像範囲を元に、撮像範囲が磁気テープの有効領域と一致するように倍率可変な光学系2の倍率の調整を行うことも可能である。
【0063】
次に、図11の歪曲分布算出(ステップ208)について説明する。実施例1の歪曲分布算出(ステップ107)での処理と同様に、図9の演算装置5において、1画素あたりの実空間長算出(ステップ206)において求めた1画素あたりの実空間長を用いて、図4の格子画像8の検査領域9における変位分布、即ち光学系2に起因する画像の歪曲分布を算出する。
なお、基準ゲージ21上の格子パターン42、43(図10)の替わりに図7のような2方向の格子を用い、これを撮像して得られる格子画像のX、Y方向の処理を同時に行っても良い。
【0064】
次に、図11のトラックパターン画像の撮像(ステップ209)について説明する。まず磁気テープを図9の試料設置台22に設置する。このとき、磁気テープは基準ゲージ21と同じ位置にある。磁気テープはあらかじめ可視化処理を施しておく。磁気テープのエッジがCCDカメラ3の水平走査方向と平行になるようにXYθステージ6を用いて位置調整を行う。磁気テープ上にはアジマス角、即ちヘッドギャップの角度の異なる2種類の磁気ヘッドで記録されたトラックが交互に並ぶように記録されている。一方のアジマス角を有するトラックが明部、他方のアジマス角を有するトラックが暗部となるように照明を行う。このため、ちょうど格子パターンのような明暗のパターンとなる。このパターンをCCDカメラ3で撮像する。トラックは磁気テープの長手方向から少し傾けて記録されているため、得られるトラックパターン画像28は図12に示すようなものとなる。図12に示すように、テープ長手方向をX方向、テープ幅方向をY方向とする。トラックパターン画像28は画像メモリ4に保存される。
【0065】
次に、図11における画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出(ステップ210)について説明する。まず、トラックパターン画像の撮像(ステップ209)において得られたトラックパターン画像28を用いて、磁気記録トラック検査装置20の変位分布算出に従い、トラックパターンのY方向の変位分布を算出する。このとき得られる変位分布はまだ画像の歪曲の影響を含んでいる。
図15はトラックパターンの変位分布の補正法の説明図である。ベクトルSEX及びSEYはそれぞれトラックパターン画像28のある画素Pにおける画像の歪曲のX成分及びY成分を示している。これらは全てオイラ座標系の変位であり、画素Pがどこから変位してきたかを表している。またベクトルSLX、SLYは画素Pにおける画像の歪曲のラグランジェ座標系における変位、即ち画素Pに存在すべき点がどこへ変位していったのかを表している。ここでは歪曲分布の微分値が十分小さいと仮定し、SLX及びSLYをそれぞれSEX及びSEYによって近似する。
【0066】
こうすることにより、画素PにおけるトラックパターンのY方向の変位を表すベクトルD(図示せず)に含まれる画像の歪曲のY方向成分の影響はSEYそのものとなる。ベクトルDに含まれる画像の歪曲のX方向成分の影響は歪曲分布の微分値が十分小さいとの仮定から図15中のSEXYによって近似する。図15中のθはトラックの傾き角である。従って補正後のトラックパターンのY方向の変位を表すベクトルDtは
Dt=D−SEY+SEX×Tanθ
として得られる。演算装置5にて、この計算を画像の歪曲の影響を含んだ変位分布全画素について行うことにより画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布を算出する。
【0067】
なお、画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出(ステップ210)の他の方法として、以下に示す処理を演算装置5で行ってもよい。すなわち、トラックパターン画像の撮像(ステップ209)において得られたトラックパターン画像28を、実施例1の画像の補正(ステップ109)で説明したような方法でX及びY方向の歪曲分布を用いて補正を行う。得られた補正後のトラックパターン画像28に対して2値化処理及び細線化処理を施し、格子線の中心位置を画素単位で求める。得られた位置分布に1画素あたりの実空間長を乗算することにより、実空間長単位のトラックパターンの位置分布が得られる。得られたトラックパターンの位置分布と理想のトラックパターンの位置分布との比較によりトラックパターン画像28の変位分布を算出する。格子線間の変位分布を得る為にはスプライン補間などの補間処理を行う。
【0068】
次に、これまでの1画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の調整、歪曲分布算出などの校正を行った結果得られる磁気記録トラック検査装置の測定精度確認方法について説明する。
まず、図11の基準ゲージの設置(ステップ201)と同じように、図16に示すような測定精度確認用基準ゲージ44を磁気記録トラック検査装置20の試料設置台22に設置する。測定精度確認用基準ゲージ44も基準ゲージ21の場合と同じように磁気テープの厚さと同じ厚さ、もしくは磁気テープよりも一定値だけさらに厚く作成されている。このため、磁気記録トラック検査装置20に磁気テープを設置したときの磁気テープの上面の位置と、測定精度確認用基準ゲージ44のパターン描画面の位置とは同一となる。
【0069】
測定精度確認用基準ゲージ44には図16に示すようなパターンが描かれている。このパターンは線パターン41及び疑似トラックパターン45を含んでいる。疑似トラックパターン45のピッチは、磁気記録再生装置により磁気テープ上に記録されるトラックパターンの同一アジマストラックの理想のピッチに等しくなるように描かれている。また疑似トラックパターン45の線パターン41に対する角度(図16のθ)は、磁気記録再生装置により磁気テープ上に記録されるトラックパターンの理想のトラック角に等しくなるように選択されている。例えばDVCフォーマットであればピッチは20μm、トラック角は9.166809゜である。線パターン41は疑似トラックパターン45を撮像する際の位置調整時に基準として使用される。
【0070】
次に、磁気記録トラック検査装置20によって測定精度確認用基準ゲージ44の画像を撮像し、画像の歪曲の影響を排除した疑似トラックパターン45の変位分布の算出を行う。測定精度確認用基準ゲージ44を撮像すると、トラックパターン画像28と似た疑似トラックパターン画像(図示せず)が得られる。この疑似トラックパターン画像に対して図11の画像の歪曲の影響を排除したトラックパターンの変位分布の算出(ステップ210)と同じ処理を行うことにより、画像の歪曲の影響を排除した疑似トラックパターン45の理想トラックパターンに対する変位分布(図16のY方向の変位分布)を算出する。
なお疑似トラックパターン45の変位分布の算出は、実施例2の歪曲分布算出(ステップ107)の説明で記したフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用して行っても良い。
【0071】
また、疑似トラックパターン45の理想トラックパターンに対する変位分布を他の測定手段により測定しておく。この測定手段により得られるデータが精度確認のためのマスタデータとなる。従って測定手段は、その測定精度が磁気記録トラック検査装置の測定精度よりも良いものでなければならない。測定精度確認用基準ゲージ44は、半導体分野で使われるマスクの作成と同様のプロセスで作成する。このとき、疑似トラックパターン45の暗部はガラス基板の上に製膜されたクロムよりなる。また疑似トラックパターン45の明部には何も加工されていない。従って、ガラス基板が見える。このような、ガラス基板上にクロムで描かれた線の位置を高精度に測定するための測定機として光波干渉式座標測定機がある。これによれば、マスクのパターンのエッジ位置を繰り返し精度0.01μm以下で測定することができる。この測定機を用いて測定精度確認用基準ゲージ44の疑似トラックパターン45の格子線の位置分布を測定し、理想のトラックパターンに対する変位分布を算出する。以後このようにして得られた変位分布をマスタ変位分布と呼ぶこととする。マスタ変位分布は磁気記録トラック検査装置の測定精度をサブμmで評価するのに十分な精度を有する。また測定精度確認用基準ゲージ44をガラス基板に作成することで、疑似トラックパターン45の変位分布を維持することができる。従って、以上のようにマスタ変位分布を得ることにより、疑似トラックパターン45の変位分布は既知となる。
【0072】
次に、磁気記録トラック検査装置により得られた変位分布のうち、マスタ変位分布に対応するデータ、即ち同一測定ライン上のデータを抽出する。これをサンプル変位分布と呼ぶこととする。サンプル変位分布とマスタ変位分布を比較することにより、磁気記録トラック検査装置の測定精度の確認をサブμm以下の精度で行うことができる。
なお図17に示すように、線パターン41、Y方向格子パターン42、X方向格子パターン43および疑似トラックパターン45が1つの基準ゲージ上に描かれていても良い。このような基準ゲージを用いることにより1画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の算出や調整、歪曲分布算出、測定精度確認を基準ゲージを入れ換えることなく実施することができる。
【0073】
このように、第3の実施例によれば、磁気記録トラック検査装置20で得られる画像の1画素あたりの実空間長が算出できる。
また、1画素あたりの実空間長に、検査領域9の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより検査領域9における撮像範囲を算出して、磁気記録トラック検査装置20にて得られる画像の検査領域9に対応する部分の撮像範囲が算出できる。
また、1画素あたりの実空間長に、検査領域9の格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、CCDカメラ3の検査領域9における撮像範囲を算出し、撮像範囲が所定の値となるように光学系2の倍率を調整することにより、磁気記録トラック検査装置20で得られる画像の検査領域9に対応する部分の撮像範囲の調整ができる。
【0074】
また、1画素あたりの実空間長を用いて、格子画像8の検査領域9における、格子線に直交する方向の変位分布を求め、磁気記録トラック検査装置20の光学系2の格子線に直交する方向の歪曲分布を検査領域9全面で得ることにより、磁気記録トラック検査装置20において得られる画像の検査領域9に対応する部分の歪曲分布が算出できる。
また、CCDカメラ3により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、歪曲分布を用いて補正したトラックパターンの変位分布を算出することにより、磁気記録トラック検査装置20において画像の歪曲の影響を排除した検査結果を得ることができる。
【0075】
また、所定の基準ゲージを用いて磁気記録トラック検査装置の校正が実行できる。
また、基準ゲージ上の格子パターンのピッチが磁気テープ上の同一アジマストラックのピッチと等しいことにより、得られる格子画像の輝度分布がトラックパターン画像の輝度分布に近いものとなる。従って実際の測定に近い条件で校正を実行することができる。
また、所定の測定精度確認用基準ゲージを用いて、より高精度な校正作業後の測定精度確認を実施することができる。
【0076】
《実施例4》
以下、第4の実施例として、磁気記録トラック検査装置の光学系の校正にフーリエ変換を用いた位相解析を利用する場合について説明する。
第4の実施例で用いる装置は第3の実施例で用いた磁気記録トラック検査装置20と同じものである。また磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の手順も第3の実施例の磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の手順と同じである。本実施例では、図11の格子本数算出(ステップ203)でフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する。これについて説明する。
図9の画像メモリ4に保存された格子画像8における検査領域9内の任意領域10において、Y方向の各画素列ごとに含まれる格子本数を演算装置5により算出する。演算装置5では以下に説明するフーリエ変換を用いた格子画像8の位相情報処理の手法を用いる。図13は格子画像8の検査領域9におけるX方向またはY方向の格子線に直交する方向のある1ラインの輝度分布の波形の一例でもある。これに対してフーリエ変換を施すと周波数スペクトルが得られる。
【0077】
図14は図13の輝度分布に対してフーリエ変換を施した時に得られる周波数スペクトルの実部と虚部の自乗和であるパワースペクトルの概略図を示したものである。この周波数スペクトルのうち元の波形の1次調和波の成分を表す1次周波数成分(図14の斜線部に相当)のみを抽出し、逆フーリエ変換すると、実部には元の波形を滑らかな波形で置き換えたものが得られ、虚部には実部波形の半波長ずれたものが得られる。虚部を実部で除算したものの逆正接をとると、各画素での元の波形の1次調和波の位相値が得られる。このようにして得られた格子画像8の検査領域9における位相値分布のうち、任意領域10内での位相値の変化量を算出する。位相値変化量が2πで格子1本に相当するので位相変化量を2πで除算すれば任意領域10に含まれる格子本数が小数点以下の精度で算出することができる。従って2値化処理を用いたような方法よりも高精度な値を得ることができる。
【0078】
次に図11における歪曲分布算出(ステップ208)で、フーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合について説明する。図9の演算装置5において、1画素あたりの実空間長算出(ステップ206)において求めた1画素あたりの実空間長を用いて、格子画像8の検査領域9における変位分布、即ち光学系2に起因する画像の歪曲分布を算出する。格子本数算出(ステップ203)の際に既に格子画像8の検査領域9での位相算出を実施済みであればその算出結果を用いる。位相算出を行っていなければ、格子本数算出(ステップ203)においてフーリエ変換を用いた位相情報処理を利用する場合で説明した手順でこれを実施し、格子画像8の検査領域9での位相値分布を算出しておく。1画素あたりの実空間長より算出される各画素の位置分布と、得られた位相値分布を各画素において2πで除算し格子ピッチ長を乗算したものとの差をとることにより格子画像8の格子線に直交する方向の変位分布を算出する。以上のフーリエ変換を用いた演算処理では変位のデータは検査領域9内の全画素点において得られており補間処理の必要はない。また位置分布を画素単位以下の精度で算出できることから、歪曲が1画素以下であるような場合での歪曲を精度よく算出できる。また磁気記録トラック検査装置の場合のように格子本数が決まっており、格子本数を増やすことによる測定精度の向上ができない場合には有効である。
【0079】
このように、第4の実施例によれば、格子本数算出時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより格子本数が小数単位まで高精度に求められるため、1画素あたりの実空間長の測定や撮像範囲算出および調整をより高精度に行うことができる。
また、歪曲分布算時にフーリエ変換を用いた位相情報処理を用いることにより変位分布の算出を小数画素単位で行えるため、歪曲分布の算出や歪曲分布を用いた変位分布の補正をより高精度に行うことができる。
【0080】
【発明の効果】
本発明は以下に記載されるような効果を奏する。
【0081】
格子画像の検査領域内の任意領域において、撮像手段の各画素列についての平均格子本数を算出し、格子ピッチを乗算することにより所定方向における前記任意領域の実空間長を算出し、これをその方向の画素数で除算することにより、格子画像の1画素あたりの実空間長を得ることができた。これにより、撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる像の歪曲分布の算出及びそれを用いた像の補正等が可能となるので、光学系の校正を行って対象物を精密に測定することができるようになる。またこれらの処理を格子画像の撮像から一連の処理で行うことができる。
【0082】
また本発明を磁気記録トラック検査装置に用いることにより、当該装置における平均的な1画素あたりの実空間長や撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる画像の歪曲分布の算出や、それを用いた測定結果の補正が可能となる。またこれらの処理を格子画像の撮像から一連の処理で行うことができる。
【0083】
また基準ゲージとして格子パターンを用いることにより、フーリエ変換処理を用いることができ、格子本数や変位分布の算出が小数点以下の精度で可能となる。従って、1画素あたりの実空間長や撮像範囲の算出、撮像範囲の調整、得られる像の歪曲分布の算出や、それを用いた補正等を、より高精度に行うことができる。
【0084】
また、疑似トラックパターンを含む基準ゲージを用意しておくことにより光学系の校正後の、測定精度の確認をより高精度に実施することが可能である。
【0085】
また1つの基準ゲージに疑似トラックパターンを含む複数種類のパターンを設けておくことにより、1画素あたりの実空間長算出や撮像範囲の算出や調整、歪曲分布算出、及び、測定精度確認を、基準ゲージを入れ換えることなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における光学系の校正システムの構成図である。
【図2】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図3】本発明の実施例における光学系の校正方法の機能ブロック図である。
【図4】本発明の実施例における格子画像の模式図である。
【図5】本発明の実施例における細線化処理の説明図である。
【図6】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図7】本発明の実施例における格子パターンの例を示した図である。
【図8】本発明の実施例における画像の補正法の説明図である。
【図9】本発明の実施例における磁気記録トラック検査装置の構成図である。
【図10】本発明の実施例における基準ゲージ上のパターンを示した図である。
【図11】本発明の実施例における磁気記録トラック検査装置の光学系の校正方法の機能ブロック図である。
【図12】本発明の実施例における磁気テープのトラックパターン画像の例を示した図である。
【図13】本発明の実施例における格子画像のある1ラインの輝度分布の例を示した図である。
【図14】本発明の実施例における格子画像のある1ラインの輝度分布にフーリエ変換を行った結果のパワースペクトルの例を示した図である。
【図15】本発明の実施例におけるトラックパターンの変位分布の補正方法の説明図である。
【図16】本発明の実施例における測定精度確認用基準ゲージを示した図である。
【図17】本発明の実施例における基準ゲージ上のパターンの例を示した図である。
【図18】一般的な画像処理システムの構成図である。
【符号の説明】
1 基準ゲージ
2 光学系
3 CCDカメラ
4 画像メモリ
5 演算装置
7 格子パターン
7a 格子線
8 格子画像
9 検査領域
10 任意領域
20 磁気記録トラック検査装置
21 基準ゲージ
41 線パターン
42 格子パターン
43 格子パターン
44 測定精度確認用基準ゲージ
45 疑似トラックパターン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical system calibration in an image processing system, and in particular, a real space length measurement method, an optical system calibration method, and a reference gauge, which are performed based on an image of a reference gauge imaged by an imaging means via the optical system. It is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, image processing systems have come to be frequently used for measurement and inspection at development sites and manufacturing sites due to progress in speeding up and cost reduction of image processing devices. FIG. 18 is a configuration diagram of a general image processing system.
In the figure, the position of a sample (not shown) placed on the position adjusting means 27 can be adjusted by the means 27. Specifically, the imaging means 24 is a CCD camera, a line sensor, or the like, and images a sample as an image. The optical system 23 forms an image of the sample on the imaging surface of the imaging means. The image memory 25 holds the obtained image. The arithmetic unit 26 performs a predetermined process on the obtained image.
With such a configuration, an image of the sample is taken, the obtained image is processed, and measurement is performed.
[0003]
As an optical system calibration method in such a system, for example, a method is used in which a line pattern or scale having a known length is imaged and the magnification is calculated based on the length of the image. However, due to image distortion caused by the optical system 23 used for imaging, if the obtained image is measured as it is, an error is included in the measurement result. Therefore, it was necessary to correct this distortion. In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-222247, a method for correcting distortion of a captured image in a radiographic apparatus is shown. In this method, a strain measurement member having a radiation absorption coefficient such that the obtained image becomes a dot pattern is imaged. The position of the dot in the obtained image is compared with the position of the true dot that should originally be imaged, and interpolation processing is performed to create a distortion correction table and correct the image.
[0004]
In recent years, audiovisual equipment has been reduced in size as represented by portable audio tape playback apparatuses and movies. On the other hand, video recording equipment such as movies and stationary VTRs are required to record for a long time. An important technique for satisfying such requirements is high-density recording of video and audio signals. In order to realize high-density recording while maintaining compatibility between recording and reproducing devices for each standard such as VTR and DAT, one of the important techniques is to record a track with high linearity. For this reason, a method for inspecting the linearity of the recording track is important. In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-222102 as a conventional magnetic recording track inspection apparatus, a recording track is regarded as a lattice, and the bending of the track is considered as a deformation of the lattice, thereby adopting a fringe / lattice image analysis technique. Describes how to measure track linearity. The basic configuration of a conventional magnetic recording track inspection apparatus is almost the same as the configuration example of the image processing system shown in FIG.
[0005]
In such a calibration operation of the conventional magnetic recording track inspection apparatus, the actual space length per pixel is obtained from the set magnification of the optical system 23. In the magnetic recording track inspection apparatus, it is necessary to match the imaging range to the effective area of the track pattern of the magnetic tape (not shown). The adjustment operation of the imaging range is performed by looking at the imaging range of the image taken by the imaging unit 24 and making an approximate adjustment.
Further, the method for confirming the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus obtained as a result of carrying out such a calibration operation was as follows.
First, the displacement distribution in the tape width direction of the track pattern on the magnetic tape is actually measured using a magnetic recording track inspection apparatus. Next, the displacement distribution at the same measurement location on the same magnetic tape is measured by an inspection method using a microscope. In the inspection method using a microscope, the track edge position is measured in the width direction of the magnetic tape by visual observation using a microscope. By comparing this result with the ideal track edge position, the displacement distribution of the track pattern is obtained. The measurement accuracy was confirmed by comparing these two measurement results.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the set magnification of the optical system 23 in FIG. 18 does not exactly match the magnification of the actually obtained image. For this reason, for example, in a measurement where the order of 1 μm or less, such as the measurement of the linearity of the track pattern, becomes a problem, a sufficiently accurate magnification or a real space length per pixel cannot be obtained. Moreover, only the data for one line was obtained by measuring the magnification by imaging the line pattern or scale.
In addition, the conventional imaging range adjustment method can only roughly adjust the imaging range.
Furthermore, with regard to correction of image distortion, in the measurement of image distortion using a dot pattern as described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-222247, the number of data acquisition in the measurement area is limited, and the number of interpolation points is increased accordingly. Since it increases, the accuracy deteriorates.
[0007]
Further, the technique described in JP-A-3-222102 does not describe a calibration method. In the measurement accuracy confirmation, a magnetic tape is used as a measurement target. Since the displacement distribution of the track pattern on the magnetic tape is not known, it must be measured using a microscope. However, in the inspection method using a microscope, the measurement accuracy depends on the moving accuracy of the stage on which the magnetic tape is installed. For this reason, the measurement accuracy is at most about ± 0.3 μm, and evaluation with higher accuracy cannot be performed. Also, since magnetic tape is very thin, it will be deformed if an excessive load is applied during handling. For this reason, there is a problem that the displacement distribution changes, and the displacement distribution is not known. For this reason, the accurate measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus could not be confirmed.
[0008]
  In view of the above-described problems, the present invention provides a method for precisely measuring the real space length per pixel, and by measuring or adjusting the imaging range, measuring image distortion, and feedback of the result, An object of the present invention is to provide an optical system calibration method for correcting distortion.In the present invention,A magnetic recording track inspection apparatus for realizing inspection of a magnetic recording track that is not affected by image distortion by measuring or adjusting an actual space length per one pixel or an imaging range, measuring image distortion, and feedback of the result. Provides calibration method and reference gaugeDo. Also,Providing high-precision methods for calibrating these optical systems and magnetic recording track inspection equipmentDo.further,Providing more accurate measurement accuracy confirmation method and reference gauge used for measurement accuracy confirmationDo.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The real space length measuring method by the image pickup means according to the present invention is an image pickup means in which an image obtained by forming an image of a grid pattern including a predetermined grid line by an optical system is set to a direction parallel to the grid line and / or a direction perpendicular thereto A grid image is obtained by imaging using an image, and in an arbitrary area in the inspection area of the grid image, the number of grids corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line is determined for each pixel column. After calculating, the average number of grids is calculated by calculating the average number of grids, and by multiplying the average number of grids by the grid pitch, the real space length of an arbitrary region in the direction orthogonal to the grid lines is calculated. Is divided by the number of pixels in the same direction to calculate the real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image. The optical system can be calibrated based on the actual space length per pixel thus obtained.
[0010]
The track pattern of the magnetic recording track on the magnetic tape recorded and visualized by the magnetic recording / reproducing device is imaged on the surface as a reference gauge for the magnetic recording track inspection device for imaging and inspecting by the imaging means. A reference line of a reference gauge coordinate system, and a lattice pattern drawn at an equal pitch so as to have a predetermined angle with respect to the reference direction of the line pattern. A reference gauge is used that has a thickness such that its surface when installed in the inspection device is substantially equal to the height position of its top surface when the magnetic tape is installed. Thereby, confirmation of measurement accuracy can be performed with high accuracy.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the real space length measuring method by the imaging means of the present invention, an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch by an optical system in a direction parallel to the lattice lines and And / or a first step of obtaining a lattice image by imaging using an imaging unit with a direction orthogonal to the horizontal scanning direction, and the arbitrary direction in the inspection region of the lattice image in the direction orthogonal to the lattice line The second step of calculating the number of grids corresponding to one pixel column of the image pickup means for each pixel column, and the average number of grids is calculated by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the second step. A third step,
A fourth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch; and calculating the real space length of the lattice of the arbitrary region. A fifth step of calculating a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image by dividing by the number of pixels in the direction orthogonal to the line.
[0012]
The second step includes performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area And calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line.
[0013]
  Of the present inventionOptical system calibration methodIs a calibration method of an optical system in the case where a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via an optical system, A grid pattern including grid lines parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means and arranged at equal intervals with the grid pitch as a value is set at substantially the same position as the imaging position of the magnetic tape. In a first step, a second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means, and an arbitrary region in the inspection region of the magnetic recording track inspection device in the lattice image, A third step of calculating, for each pixel column, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging means in a direction orthogonal to the grid line; and the third step A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column, and multiplying the average number of lattices by the lattice pitch to thereby obtain the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines. And calculating the real space length of the grid image by dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line of the arbitrary region, thereby orthogonal to the grid line of the grid image And a sixth step of calculating a real space length per pixel in the direction.
[0014]
The third step includes performing a Fourier transform in a direction perpendicular to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area And calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line.
[0015]
  In the real space length measuring method by the imaging means of the present invention, an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch by an optical system in a direction parallel to the lattice lines and And / or a first step of obtaining a lattice image by imaging using an imaging unit with a direction orthogonal to the horizontal scanning direction, and the arbitrary direction in the inspection region of the lattice image in the direction orthogonal to the lattice line The second step of calculating the number of grids corresponding to one pixel column of the image pickup means for each pixel column, and the average number of grids is calculated by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the second step. A third step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch; and A real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated by dividing the inter-space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region. Steps,Real space length per pixelAnd a sixth step of calculating an imaging range in the inspection region by multiplying the number of pixels in a direction orthogonal to the grid line of the inspection region.
[0016]
The second step includes performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area And calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line.
[0017]
The sixth step calculates the imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection area. The step of adjusting the magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value may be included.
[0018]
The second step includes performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line, and the sixth step includes pixels in a direction orthogonal to the grid lines of the inspection area to the real space length per pixel. A step of calculating an imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying by a number, and adjusting a magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value. Kill.
[0019]
  Of the present inventionOptical system calibration methodIs a calibration method of an optical system in the case where a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via an optical system, A grid pattern including grid lines parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means and arranged at equal intervals with the grid pitch as a value is set at substantially the same position as the imaging position of the magnetic tape. In a first step, a second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means, and an arbitrary region in the inspection region of the magnetic recording track inspection device in the lattice image, A third step of calculating, for each pixel column, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging means in a direction orthogonal to the grid line; and the third step A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column, and multiplying the average number of lattices by the lattice pitch to thereby obtain the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines. And calculating the real space length of the grid image by dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line of the arbitrary region, thereby orthogonal to the grid line of the grid image A sixth step of calculating a real space length per pixel in the direction, and multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in a direction orthogonal to the grid line of the inspection region, And a seventh step of calculating an imaging range in the area.
[0020]
The third step includes performing a Fourier transform in a direction perpendicular to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area And calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line.
[0021]
The seventh step calculates the imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection area. The step of adjusting the magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value may be included.
[0022]
The third step includes performing a Fourier transform in a direction perpendicular to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line, and the seventh step includes pixels in a direction orthogonal to the grid line of the inspection area to the real space length per pixel. A step of calculating an imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying by a number, and adjusting a magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value. Kill.
[0023]
  In the optical system calibration method of the present invention, an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch by means of the optical system is parallel and / or orthogonal to the lattice lines. A first step of obtaining a grid image by imaging using an imaging unit with a horizontal scanning direction as a horizontal scanning direction, and the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region within the inspection area of the grid image A second step of calculating the number of grids corresponding to one pixel column for each pixel column, and a third step of calculating an average number of grids by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the second step. A step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch; and By dividing the number of pixels a direction perpendicular to the grating lines of an arbitrary region, and the fifth step of calculating the grating image, a real space length of 1 per pixel in the direction perpendicular to the grating lines,Real space length per pixelUsing the above, by obtaining the displacement distribution of the grid image in the direction orthogonal to the grid line of the inspection region,Of images resulting from the optical systemA sixth step of obtaining a distortion distribution in the direction over the entire inspection region;
[0024]
  The second step includes performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in the direction orthogonal to the line, and the sixth step includes:The real space length per pixel and the position information of the grid line at each pixelIt is also possible to include a step of calculating a displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice lines in the inspection region using the phase value distribution.
[0025]
  The method of calibrating an optical system for imaging a magnetic recording track according to the present invention is a method in which a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via the optical system. A method for calibrating an optical system in a magnetic recording track inspection apparatus for imaging and inspecting, including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and parallel and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means A first step of installing a lattice pattern at substantially the same position as the imaging position of the magnetic tape; a second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means; One pixel of the imaging means in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary area within the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image A third step of calculating the number of grids corresponding to each pixel column, and a fourth step of calculating the average number of grids by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the third step; A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch, and calculating the real space length of the arbitrary region. A sixth step of calculating a real space length per pixel of the grid image in a direction orthogonal to the grid line by dividing by the number of pixels in a direction orthogonal to the grid line;Real space length per pixelIs used to obtain the distortion distribution in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus over the entire inspection region by obtaining the displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice line in the inspection region of the lattice image. It has a seventh step.
[0026]
  The third step includes performing a Fourier transform in a direction perpendicular to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in the direction orthogonal to the line, and the seventh step includes, The actual space length per pixel, and the position information of the grid line at each pixelThe phase value distribution may be used to calculate a displacement distribution of the lattice image in a direction orthogonal to the lattice line in the inspection region.
[0027]
  In the optical system calibration method of the present invention, an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch by means of the optical system is parallel and / or orthogonal to the lattice lines. A first step of obtaining a grid image by imaging using an imaging unit with a horizontal scanning direction as a horizontal scanning direction, and the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region within the inspection area of the grid image A second step of calculating the number of grids corresponding to one pixel column for each pixel column, and a third step of calculating an average number of grids by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the second step. A step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch; and By dividing the number of pixels a direction perpendicular to the grating lines of an arbitrary region, and the fifth step of calculating the grating image, a real space length of 1 per pixel in the direction perpendicular to the grating lines,Real space length per pixelA sixth step of obtaining a distortion distribution in the direction of the optical system over the entire inspection region by obtaining a displacement distribution in the direction perpendicular to the lattice line of the inspection region of the lattice image using And a seventh step of correcting an image formed by the optical system using the distortion distribution.
[0028]
  The second step includes performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern in the inspection region, extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the line, and the sixth step includes:The real space length per pixel and the position information of the grid line at each pixelIt is also possible to include a step of calculating a displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice lines in the inspection region using the phase value distribution.
[0029]
  The method of calibrating an optical system for imaging a magnetic recording track according to the present invention is a method in which a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via the optical system. A method for calibrating an optical system in a magnetic recording track inspection apparatus for imaging and inspecting, including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and parallel and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means A first step of installing a lattice pattern at substantially the same position as the imaging position of the magnetic tape; a second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means; One pixel of the imaging means in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary area within the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image A third step of calculating the number of grids corresponding to each pixel column, and a fourth step of calculating the average number of grids by averaging the number of grids for each pixel column obtained in the third step; A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch, and calculating the real space length of the arbitrary region. A sixth step of calculating a real space length per pixel of the grid image in a direction orthogonal to the grid line by dividing by the number of pixels in a direction orthogonal to the grid line;Real space length per pixelIs used to obtain the distortion distribution in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus over the entire inspection region by obtaining the displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice line in the inspection region of the lattice image. A seventh step and an eighth step of imaging the track pattern recorded on the magnetic tape by the imaging unit and calculating a displacement distribution of the track pattern corrected using the distortion distribution.
[0030]
  The third step includes a step of performing a Fourier transform in a direction orthogonal to a lattice line of the lattice pattern in the inspection region, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum, and extracting the primary frequency component A step of performing inverse Fourier transform and calculating a phase value distribution of the grid image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result, and using the phase value distribution, the grid in an arbitrary area in the inspection area Calculating the number of grids of each pixel column in the direction orthogonal to the line, and the seventh step includes:The real space length per pixel and the position information of the grid line at each pixelThe phase value distribution may be used to calculate a displacement distribution of the lattice image in a direction perpendicular to the lattice line in the inspection region.
[0031]
  The lattice pattern in the first step is a reference gauge for the magnetic recording track inspection apparatus, and the reference gauge is
  A line pattern serving as a reference of the reference gauge coordinate system on the surface of the reference gauge;
  A lattice pattern drawn at an equal pitch so as to have a predetermined angle with respect to a reference direction of the line pattern,
  The surface of the line pattern and the lattice pattern when installed in the magnetic recording track inspection apparatus is substantially the same as the height position of the upper surface of the magnetic tape when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. Have equal thickness.
[0032]
  On the reference gaugeThe pitch of the lattice pattern may be substantially equal to the pitch of the track pattern on the magnetic tape.
[0034]
  Of the present inventionThe calibration method of the magnetic recording track inspection device is as follows:This is an optical system calibration method in a magnetic recording track inspection apparatus in which a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded and visualized by a magnetic recording / reproducing apparatus is imaged and inspected by an imaging means via an optical system. And
  A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
  A second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means;
  In an arbitrary region in the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the lattice line is calculated for each pixel column. A third step;
  A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
  A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
  By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, the real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
  By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution in the direction perpendicular to the grid lines in the inspection area of the grid image, the distortion in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus is obtained. A seventh step of obtaining a distribution over the entire inspection region;
  Of the line pattern serving as a reference of the coordinate system and the ideal track pattern recorded on the magnetic tape by two or more heads each having a predetermined azimuth angle in the magnetic recording / reproducing apparatus, one azimuth angle is determined. A track pattern recorded by a head having a light portion and a track pattern recorded by a head having the other azimuth angle is a dark portion, and is substantially equal to at least one displacement. A pseudo track pattern having a known master displacement distribution with respect to the ideal track pattern along the measurement line, and a surface of the pseudo track pattern when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. Installed so that it is substantially equal to the height positionAn eighth step to:
  A ninth step of photographing the pseudo track pattern by the magnetic recording track inspection apparatus and calculating a displacement distribution of the pseudo track pattern corrected using the distortion distribution;
  A tenth step of detecting the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus by comparing the displacement distribution and the master displacement distribution;
Have
[0035]
  In calculating the displacement distribution in the ninth step,
  In the image of the pseudo track pattern, Fourier transform is performed in the displacement distribution measurement direction, and a primary frequency component is extracted from the obtained frequency spectrum,
  Inverse Fourier transform is performed on the extracted primary frequency component, and the phase value distribution of the pseudo track pattern image is calculated from the ratio of the real part and the imaginary part of the result,
  The displacement distribution of the pseudo track pattern image can be calculated using the phase value distribution.
[0036]
  The lattice pattern in the first step is a reference gauge for the magnetic recording track inspection device,
  The reference gauge is a line pattern serving as a reference of the coordinate system of the reference gauge on the surface of the reference gauge;
  A lattice pattern drawn at an equal pitch so as to have a predetermined angle with respect to a reference direction of the line pattern,
  In the magnetic recording / reproducing apparatus, among the ideal track patterns recorded on the magnetic tape by two or more heads each having a predetermined azimuth angle, the track pattern recorded by the head having one azimuth angle is clarified. And a pseudo track pattern substantially equal to the track pattern obtained when the track pattern recorded by the head having the other azimuth angle is a dark portion,
  A displacement distribution of the pseudo track pattern with respect to the ideal track pattern along at least one or more displacement measurement lines on the pseudo track pattern is known;
  The surface of the line pattern, the lattice pattern, and the pseudo track pattern when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus is the upper surface of the magnetic tape when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. Substantially equal to the height position ofUsing the reference gauge having a thickness of.
[0037]
【Example】
Example 1
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an optical system calibration system. In the figure, a predetermined lattice pattern 7 to be described later is drawn on the surface of the reference gauge 1. The CCD camera 3 as an imaging unit is arranged so as to share an optical axis with the optical system 2 composed of a single lens or a lens group, and captures an image formed by the optical system 2. The image memory 4 stores the image from the CCD camera 3, and the arithmetic unit 5 performs processing on the image stored in the image memory 4. The position adjusting means 6 of the reference gauge 1 is, for example, an XYθ stage.
FIG. 2 is a diagram showing details of the lattice pattern 7 described above. As shown in FIG. 2, a plurality of lattice lines 7a are formed so that the lattice pitch is equal, and the intervals are known values.
[0038]
The procedure of the optical system calibration method in the optical system calibration system configured as described above will be described with reference to the functional block diagram of FIG.
First, imaging of a lattice image (step 101) will be described. First, the position of the reference gauge 1 is adjusted using the XYθ stage 6 so that the lattice line 7a (FIG. 2) of the reference gauge 1 shown in FIG. 1 is parallel to the horizontal scanning direction of the CCD camera 3. Next, the reference gauge 1 is imaged by the CCD camera 3. FIG. 4 is a diagram showing a lattice image 8. The lattice image 8 is obtained by imaging the lattice pattern 7 on the reference gauge 1 with the CCD camera 3 and is stored in the image memory 4. As shown in FIG. 4, in the lattice image 8, the direction corresponding to the horizontal scanning direction of the CCD camera 3 in FIG. 1 is defined as the X direction, and the direction corresponding to the vertical scanning direction is defined as the Y direction. In the calculation of the actual space length per pixel, the imaging range, and the distortion distribution, the number of grids in the inspection region 9 is related to the measurement resolution, and the accuracy is improved with a larger number of grids. Therefore, when imaging with the reference gauge 1, it is desirable that each grid line captures a large number of grids within the resolution of the CCD camera 3. For example, when the number of pixels in the direction orthogonal to the grid lines of the grid image 8 (the Y direction in FIG. 4) is 512, the number of grids is preferably about 128.
[0039]
Next, calculation of the number of grids (step 102) in FIG. 3 will be described. First, an area to be calibrated, that is, an inspection area 9 is determined in the lattice image 8 of FIG. The actual space length, the imaging range, the distortion distribution, and the like per pixel in the inspection area are to be calibrated. Accordingly, the inspection area 9 may be set to an area mainly used in the image formed by the optical system 2 in FIG. For example, in the case of an optical system incorporated in a measurement apparatus, an area used for imaging the measurement target may be set. An arbitrary area 10 is set in the inspection area 9. In this region, the actual space length per pixel is calculated. The calculation accuracy of the real space length per pixel is improved when the number of grids is large. Therefore, it is desirable that the number of grids included in the arbitrary region 10 is as many as possible within the resolution of the CCD camera 3 for each grid line. The inspection area 9 and the arbitrary area 10 may be the same.
[0040]
In the arbitrary region 10 in the inspection region 9 in the lattice image 8 stored in the image memory 4, the number of lattices included for each pixel column in the Y direction is calculated by the arithmetic device 5. The arithmetic device 5 calculates the number of grids by a method as described below, for example. First, binarization processing is performed on the image in the arbitrary area 10. The binarization process is performed as follows. First, the threshold value of the luminance distribution in the arbitrary area 10 is determined. The threshold value may be an average value of the luminance distribution in the arbitrary region 10. Pixels that are higher than the threshold value are bright and pixels that are lower than the threshold value are dark. With the above processing, the image of the arbitrary area 10 is converted into a binary image of a bright part and a dark part. An image obtained by imaging the reference gauge 1 generally has a good contrast and little noise. Therefore, when binarization processing is performed, the luminance distribution becomes a complete rectangular wave. The number of lattices is calculated by counting the number of waves of this rectangular wave.
When the number of lattices is calculated in units of integers in this way, it is desirable to set the arbitrary region 10 so that the number of lattices included in the arbitrary region 10 is as integer as possible.
[0041]
Next, the calculation of the average number of grids (step 103) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic unit 5 of FIG. 1, the average number of lattices is calculated by calculating the average value of the number of lattices in each obtained pixel column. Although the number of grids varies depending on the location due to the influence of image distortion, the average grid number calculation in step 103 calculates the average grid number in the two-dimensional area 10 of FIG. The method of performing such a measurement calculates the actual space length per pixel in FIG. 3 (step 105) and the imaging range rather than performing the measurement with one line as in the method of obtaining the magnification using the line pattern or scale. With respect to the actual space length per one pixel and the imaging range calculated in the calculation (step 106), a representative value that more appropriately represents the lattice image 8 can be obtained.
[0042]
Next, the real space length calculation (step 104) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic unit 5 in FIG. 1, the real space length in the Y direction of the arbitrary region 10 in FIG. 4 is calculated by multiplying the average number of lattices by the known pitch length of the lattice pattern 7 on the reference gauge 1.
Next, the calculation of the actual space length per pixel (step 105) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic device 5 of FIG. 1, the real space length per pixel is obtained by dividing the real space length in the Y direction of the arbitrary region 10 in FIG. calculate.
[0043]
Next, the imaging range calculation (step 106) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic unit 5 in FIG. 1, the real space length per one pixel is multiplied by the number of pixels in the Y direction of the inspection region 9 in FIG. A range can be calculated.
In addition, when the magnification of the optical system 2 in FIG. 1 can be continuously changed as in a stereomicroscope, the magnification adjustment operation can be performed based on the calculated imaging range. When the imaging range to be set is determined in advance, the magnification is calculated from the actual space length of the imaging range and the actual space length of the image sensor of the CCD camera 3. After setting the optical system 2 to the magnification, the imaging range is calculated. In general, the imaging range of the calculation result does not match the desired imaging range due to the influence of image distortion or the like. The imaging range is adjusted by repeatedly adjusting the magnification of the optical system 2 and calculating the imaging range so that they match.
[0044]
Next, the distortion distribution calculation (step 107) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic unit 5 of FIG. 1, using the real space length per pixel calculated by the calculation of the real space length per pixel (step 105), the displacement distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 of FIG. The distortion distribution of the image caused by the optical system 2 is calculated. As a method for calculating the displacement distribution, for example, binarization processing is performed on the image of the inspection region 9. Further, a thinning process as shown in FIG. 5 is performed, and the center position of the grid line is obtained for each pixel. By multiplying the obtained position distribution by the actual space length per pixel, the position distribution of the lattice lines in units of the actual space length is obtained. The displacement distribution in the Y direction of the lattice image 8 shown in FIG. 4 is calculated by comparing the obtained position distribution with the true position distribution calculated from the pitch of the lattice pattern 7 in FIG. The displacement data obtained by the above processing is only the center position of the grid line in the inspection region 9. Interpolation processing such as spline interpolation is performed to obtain a displacement distribution between grid lines.
[0045]
In such pixel-by-pixel measurement, the measurement accuracy of the displacement distribution depends on the lattice pitch of the reference gauge 1 and the actual space length per pixel. The narrower the grid pitch, the better the resolution of the displacement, and the shorter the real space length per pixel, the better the resolution of the grid line position. On the other hand, the grating pitch can be narrowed only to a level at which each grating line can be identified by the optical system or to the limit of the accuracy of creating the reference gauge 1. Further, it is necessary to secure the number of pixels of the CCD camera 3 accordingly. Considering these, it is necessary to determine the lattice pitch of the reference gauge 1 and the number of pixels of the image pickup means such as the CCD camera 3. For example, assume that the resolution of the optical system 2 to be used is 8 μm. In this case, the lattice pitch of the reference gauge 1 is required to be at least 16 μm. For example, if the grid pitch is 32 μm and the number of pixels of the CCD camera 3 to be used is 512 pixels in the horizontal and vertical directions, the number of grids to be imaged is preferably about 128, so the imaging range is about 4 mm square. It becomes an area.
[0046]
The above description is all about the processing in the Y direction of the inspection region 9 in FIG. After adjusting the position of the reference gauge 1 using the XYθ stage 6 so that the grid line of the reference gauge 1 in FIG. 1 is parallel to the vertical scanning direction of the CCD camera 3, and imaging the reference gauge 1 with the CCD camera 3, By repeating the same procedure as described above, the real space length, the imaging range, and the distortion distribution per pixel in the X direction can be calculated. Note that lattice patterns orthogonal to each other may be drawn on the reference gauge 1 in advance as shown in FIG. Alternatively, the lattice pattern 7 may be a lattice in two directions as shown in FIG. 7, and processing in the X and Y directions of a lattice image obtained by imaging the lattice pattern 7 may be performed simultaneously.
[0047]
Next, image capturing (step 108) in FIG. 3 will be described. In the imaging of the image, an image of the measurement object is captured using the optical system 2 and the CCD camera 3 of FIG.
Next, the image correction (step 109) in FIG. 3 will be described. In the arithmetic unit 5 of FIG. 1, the correction of the image using the obtained X, Y direction distortion distribution is performed. The image to be corrected is an arbitrary image captured in image capturing (step 108).
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of correcting the luminance value of a certain pixel point. P (0,0), P (1,0), P (0,1) and P (1,1) are each pixel. A case where the luminance of the pixel P (0,0) is to be corrected will be described. The position vector of each pixel point is set to P (0,0), P (1,0), P (0,1), and P (1,1) using the symbols as they are. D (0,0), D (1,0), D (0,1), and D (1,1) are pixels P (0,0), P (1,0), P (0, It is a vector representing the amount of distortion at 1) and P (1,1). At this time, the luminances at P (0,0), P (1,0), P (0,1) and P (1,1) are respectively B (0,0), B (1,0), B Let (0,1) and B (1,1), and the corrected luminance at P (0,0) be Bt (0,0). The corresponding positions of each pixel P (0,0), P (1,0), P (0,1) and P (1,1) after distortion correction are respectively Pt (0,0) and Pt (1,0 ), Pt (0,1) and Pt (1,1). The respective position vectors Pt (0,0), Pt (1,0), Pt (0,1) and Pt (1,1) are obtained by the following equations.
[0048]
Pt (0,0) = P (0,0) −D (0,0)
Pt (1,0) = P (1,0) -D (1,0)
Pt (0,1) = P (0,1) −D (0,1)
Pt (1,1) = P (1,1) −D (1,1)
Here, Pt (0,0), Pt (1,0), Pt (0,1) and the distance from Pt (1,1) to P (0,0) are d (0,0) and d, respectively. Assuming (1,0), d (0,1), and d (1,1), the result is as follows.
d (0,0) = | P (0,0) −Pt (0,0) |
d (1,0) = | P (0,0) −Pt (1,0) |
d (0,1) = | P (0,0) −Pt (0,1) |
d (1,1) = | P (0,0) −Pt (1,1) |
[0049]
Constants K, L, M, and N are defined by the following equations.
K = (1 / d (0,0)) / (1 / d (0,0) + 1 / d (1,0) + 1 / d (0,1) + 1 / d (1,1))
L = (1 / d (1,0)) / (1 / d (0,0) + 1 / d (1,0) + 1 / d (0,1) + 1 / d (1,1))
M = (1 / d (0,1)) / (1 / d (0,0) + 1 / d (1,0) + 1 / d (0,1) + 1 / d (1,1))
N = (1 / d (1,1)) / (1 / d (0,0) + 1 / d (1,0) + 1 / d (0,1) + 1 / d (1,1))
At this time, Bt (0,0) is obtained by the following equation.
Bt (0,0) = K · B (0, 0) + L · B (1,0) + M · B (0, 1) + N · B (1, 1)
As described above, in each pixel in the inspection area 9, the luminance is calculated using four points in the vicinity of the target pixel among the corrected pixels calculated using the distortion distribution, thereby correcting the image. Can be implemented.
[0050]
Thus, according to the first embodiment, the actual space length per pixel when an image formed by the optical system 2 is picked up by the CCD camera 3 can be accurately calculated. By multiplying the actual space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice lines of the inspection area 9, the image formed by the optical system 2 is captured in the inspection area 9 when captured by the CCD camera 3. The imaging range of the corresponding part can be calculated.
In addition, the imaging range in the inspection area 9 of the CCD camera 3 is calculated by multiplying the actual space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid lines of the inspection area 9, and the imaging range becomes a predetermined value. By adjusting the magnification of the optical system 2 in such a manner, the imaging range of a portion corresponding to the inspection area 9 when an image formed by the optical system 2 is captured by the CCD camera 3 can be adjusted.
[0051]
Further, the displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection region 9 is obtained using the actual space length per pixel, and the distortion distribution in the direction orthogonal to the lattice line of the optical system 2 is obtained over the entire inspection region 9. Thus, the distortion distribution of the portion corresponding to the inspection area 9 when the image formed by the optical system 2 is picked up by the CCD camera 3 can be calculated.
Further, by correcting the image formed by the optical system 2 using the distortion distribution, the image when the image formed by the optical system 2 is picked up by the CCD camera 3 can be corrected.
[0052]
Example 2
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, phase analysis using Fourier transform is used for calibration of the optical system.
The apparatus used in the second embodiment is the same as the optical system used in the first embodiment. The procedure of the optical system calibration method is also the same as the procedure of the optical system calibration method of the first embodiment. However, in the second embodiment, phase information processing using Fourier transform is used in calculating the number of lattices (step 102) in FIG. This will be described.
First, in the arbitrary region 10 in the inspection region 9 in the lattice image 8 (FIG. 4) stored in the image memory 4 of FIG. 1, the number of lattices included for each pixel column in the Y direction is calculated by the arithmetic unit 5. The arithmetic device 5 uses a method of phase information processing of the lattice image 8 using Fourier transform described below.
[0053]
FIG. 13 is a graph showing an example of a waveform of a luminance distribution of one line in a direction orthogonal to the grid line in the X direction or the Y direction in the inspection region 9 of the grid image 8. On the other hand, a frequency spectrum is obtained by performing Fourier transform.
FIG. 14 shows a schematic diagram of a power spectrum that is a sum of squares of a real part and an imaginary part of a frequency spectrum obtained when the luminance distribution of FIG. 13 is subjected to Fourier transform. From this frequency spectrum, only the primary frequency component (corresponding to the shaded portion in FIG. 14) representing the primary harmonic component of the original waveform is extracted, and when the inverse Fourier transform is performed, the original waveform is a smooth waveform in the real part. And the imaginary part is obtained by shifting the waveform of the real part by half a wavelength. If the arctangent of the imaginary part divided by the real part is taken, the phase value of the first harmonic wave of the original waveform at each pixel is obtained. Of the phase value distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 obtained in this way, the amount of change in the phase value in the arbitrary region 10 is calculated. Since the phase value change amount is 2π, which corresponds to one lattice, if the phase value change amount is divided by 2π, the number of lattices included in the arbitrary region 10 can be calculated with a precision below the decimal point. Therefore, it is possible to obtain a value with higher accuracy than a method using binarization processing.
[0054]
Next, phase information processing using Fourier transform is used in the distortion distribution calculation (step 107) of FIG. This will be described.
In the arithmetic unit 5, the displacement distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8, that is, the image caused by the optical system is used by using the actual space length per pixel obtained in the calculation of the actual space length per pixel (step 105). Calculate the distortion distribution. If the phase calculation in the inspection region 9 of the lattice image 8 has already been performed at the time of calculating the number of lattices (step 102), the calculation result is used. If phase calculation is not performed, this is carried out by the procedure described in the case of using phase information processing using Fourier transform in calculation of the number of lattices (step 102), and the phase value distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 Is calculated in advance. The lattice image 8 is obtained by taking the difference between the position distribution of each pixel calculated from the actual space length per pixel and the obtained phase value distribution divided by 2π for each pixel and multiplying by the lattice pitch length. The displacement distribution in the direction perpendicular to the grid lines is calculated. In the arithmetic processing using the Fourier transform described above, the displacement data is obtained at all the pixel points in the inspection region 9 and no interpolation processing is required. Further, since the position distribution can be calculated with an accuracy of a pixel unit or less, the distortion can be calculated with high accuracy even when the distortion is 1 pixel or less. For example, even when an image is captured with a real space length of 5 μm per pixel, a distortion amount of 5 μm or less can be calculated.
[0055]
As described above, according to the second embodiment, since the number of lattices is obtained with high accuracy up to a decimal unit by using phase information processing using Fourier transform when calculating the number of lattices, the real space length per pixel is measured. And imaging range calculation and adjustment can be performed with higher accuracy.
In addition, since the displacement distribution can be calculated in decimal pixel units by using phase information processing using Fourier transform when calculating the distortion distribution, the distortion distribution calculation and the image correction using the distortion distribution can be performed with higher accuracy. Can do.
[0056]
Example 3
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a block diagram showing the magnetic recording track inspection apparatus 20. Predetermined patterns 41 to 43 are drawn on the surface of the reference gauge 21. The predetermined patterns 41 to 43 are, as shown in FIG. 10, a line pattern 41 serving as a reference of the pattern, and the lattice pitch is equally spaced and known. Desirably, the lattice pitch is a track of the same azimuth on the magnetic tape. A grid pattern 42 parallel to the line pattern 41 and a grid pattern 43 orthogonal to the line pattern 41, which is equal to the pitch (for example, 20 μm in the case of the DVC format).
[0057]
A reference gauge 21 and a magnetic tape (not shown) are installed on the sample mounting table 22. The reference gauge 21 has a thickness and flatness so that the height of the reference gauge 21 is the same as that when the magnetic tape is set when the reference gauge 21 is set on the sample setting table 22. As a result, the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus 20 can be calibrated using the reference gauge 21. The CCD camera 3 as an imaging unit is arranged so as to share an optical axis with the optical system 2 composed of a single lens or a lens group, and captures an image formed by the optical system 2. An image from the CCD camera 3 is stored in the image memory 4, and the arithmetic unit 5 processes the image stored in the image memory 4. The position of the reference gauge 21 is adjusted by the position adjusting means 6. This position adjusting means 6 is, for example, an XYθ stage.
[0058]
The procedure of the optical system calibration method in the magnetic recording track inspection apparatus configured as described above will be described with reference to the functional block diagram of FIG.
First, the installation (step 201) of the reference gauge in FIG. 11 will be described. That is, the reference gauge 21 of FIG. In order to make the height and flatness of the reference gauge 21 and the magnetic tape (not shown) equal, the reference gauge 21 may be made with the same thickness and flatness as the magnetic tape. However, in actuality, the thickness of the magnetic tape is very thin, from several μm to several tens of μm, and it is difficult to create the reference gauge 21 with that thickness. Therefore, the reference gauge 21 is made thicker by a certain value than the thickness of the magnetic tape. In order to absorb the difference in height with the sample mounting table 22, a plate having a thickness difference between the height of the magnetic tape and the reference gauge 21 is incorporated in the sample mounting table 22, and the plate is attached to the magnetic tape when the magnetic tape is installed. To lay under. Alternatively, an elevating mechanism (not shown) in the optical axis direction of the optical system 2 may be provided on the sample setting table 22.
[0059]
Next, imaging of the lattice image (step 202) in FIG. 11 will be described. First, after the position of the reference gauge 21 is adjusted using the XYθ stage 6 so that the line pattern 41 (FIG. 10) of the reference gauge 21 in FIG. 9 is parallel to the horizontal scanning direction of the CCD camera 3, the reference gauge 21 is adjusted. Each of the lattice patterns 42 and 43 on the image 21 is imaged by the CCD camera 3. For example, in the case of the lattice pattern 42, the image captured by the CCD camera 3 and stored in the image memory 4 is as a lattice image 8 shown in FIG. At this time, the reference gauge 21 is installed at the same position as the magnetic tape. The lattice pitch of the reference gauge 21 is the same as the track pitch of the magnetic tape. Thus, the luminance distribution of the obtained lattice image 8 is close to the luminance distribution when the magnetic tape is imaged. Therefore, calibration can be executed under conditions close to actual measurement, which is desirable as a calibration method.
[0060]
Hereinafter, processing of the lattice image 8 obtained when the lattice pattern 42 is imaged will be described. Therefore, a case where processing such as calculation of the number of grids is performed in the Y direction will be described. In the case of the lattice pattern 43, the processing direction may be read as the X direction.
Next, the calculation of the number of grids (step 203) in FIG. 11 will be described. In the grid image 8 of FIG. 4, an area to be calibrated, that is, an inspection area 9 is determined. The actual space length, imaging range, distortion distribution, and the like of this inspection area are to be calibrated. In the magnetic recording track inspection apparatus 20, the inspection area 9 is set so as to substantially coincide with the effective area of the magnetic tape to be measured, that is, the area where the track pattern is drawn. For example, in the case of the DVC format, it is 5.24 mm. If the pitch of the grating is 20 μm, the number of gratings included in the inspection region 9 is 262. Therefore, the number of pixels in the inspection area 9 is desirably 1000 pixels or more. Next, an arbitrary area 10 is set in the inspection area 9. In this region, the actual space length per pixel is calculated. The inspection area 9 and the arbitrary area 10 may be the same.
In the arbitrary region 10 in the inspection region 9 in the lattice image 8 stored in the image memory 4, the number of lattices included for each pixel column in the Y direction is calculated by the arithmetic unit 5 in FIG. The arithmetic device 5 calculates the number of grids by the method described in the calculation of the number of grids (step 102) of the first embodiment.
[0061]
Next, calculation of the average number of grids (step 204) in FIG. 11 will be described. Similar to the processing in the average grid number calculation (step 103) of the first embodiment, the calculation unit 5 in FIG. 9 calculates the average grid number by calculating the average value of the grid numbers in each obtained pixel column. To do.
Next, the real space length calculation (step 205) in FIG. 11 will be described. Similar to the processing in the real space length calculation (step 104) of the first embodiment, the arithmetic unit 5 in FIG. 9 multiplies the average number of grids by the known pitch length of the grid pattern 42 on the reference gauge 21. The real space length in the Y direction of the arbitrary area 10 is calculated.
[0062]
Next, the calculation of the actual space length per pixel (step 206) in FIG. 11 will be described. Similar to the processing in the calculation of the real space length per pixel (step 105) in the first embodiment, the arithmetic device 5 in FIG. The actual space length per pixel is calculated by dividing by the number of pixels in the Y direction.
Next, the imaging range calculation (step 207) in FIG. 11 will be described. Similar to the processing in the imaging range calculation 106 of the first embodiment, the Y direction of the inspection area 9 is set to the real space length per pixel obtained by the real space length calculation 206 per pixel in the arithmetic device 5 of FIG. The actual space length in the Y direction of the inspection area 9, that is, the imaging range of the inspection area can be calculated.
Similarly to the case of the first embodiment, it is also possible to adjust the magnification of the optical system 2 having a variable magnification so that the imaging range matches the effective area of the magnetic tape based on the calculated imaging range.
[0063]
Next, the distortion distribution calculation (step 208) in FIG. 11 will be described. Similar to the processing in the distortion distribution calculation (step 107) of the first embodiment, the real space length per pixel obtained in the real space length calculation per pixel (step 206) is used in the arithmetic unit 5 of FIG. Thus, the displacement distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 in FIG. 4, that is, the distortion distribution of the image caused by the optical system 2 is calculated.
It should be noted that instead of the grid patterns 42 and 43 (FIG. 10) on the reference gauge 21, a grid in the two directions as shown in FIG. May be.
[0064]
Next, imaging of the track pattern image (step 209) in FIG. 11 will be described. First, the magnetic tape is set on the sample setting table 22 of FIG. At this time, the magnetic tape is in the same position as the reference gauge 21. The magnetic tape is previously visualized. Position adjustment is performed using the XYθ stage 6 so that the edge of the magnetic tape is parallel to the horizontal scanning direction of the CCD camera 3. Tracks recorded by two types of magnetic heads having different azimuth angles, that is, head gap angles, are recorded on the magnetic tape so as to be alternately arranged. Illumination is performed so that the track having one azimuth angle is a bright portion and the other track having an azimuth angle is a dark portion. For this reason, it becomes a light and dark pattern just like a lattice pattern. This pattern is imaged by the CCD camera 3. Since the tracks are recorded with a slight inclination from the longitudinal direction of the magnetic tape, the resulting track pattern image 28 is as shown in FIG. As shown in FIG. 12, the longitudinal direction of the tape is the X direction and the tape width direction is the Y direction. The track pattern image 28 is stored in the image memory 4.
[0065]
Next, calculation of the displacement distribution of the track pattern excluding the influence of image distortion in FIG. 11 (step 210) will be described. First, the displacement distribution in the Y direction of the track pattern is calculated according to the displacement distribution calculation of the magnetic recording track inspection apparatus 20 using the track pattern image 28 obtained in the imaging of the track pattern image (step 209). The displacement distribution obtained at this time still includes the influence of image distortion.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a method of correcting the displacement distribution of the track pattern. Vector SEXAnd SEYIndicates the X and Y components of the distortion of the image at a pixel P in the track pattern image 28, respectively. These are all displacements in the Euler coordinate system and represent where the pixel P has been displaced. Also vector SLX, SLYRepresents the displacement of the image distortion in the pixel P in the Lagrangian coordinate system, that is, where the point that should exist in the pixel P has been displaced. Here, assuming that the differential value of the distortion distribution is sufficiently small, SLXAnd SLYEach SEXAnd SEYIs approximated by
[0066]
By doing so, the influence of the Y direction component of the distortion of the image included in the vector D (not shown) representing the displacement in the Y direction of the track pattern in the pixel P is SEYIt becomes itself. The influence of the X direction component of the distortion of the image included in the vector D is based on the assumption that the differential value of the distortion distribution is sufficiently small.EXYIs approximated by In FIG. 15, θ is the inclination angle of the track. Therefore, the vector Dt representing the displacement in the Y direction of the track pattern after correction is
Dt = DSEY+ SEX× Tanθ
As obtained. The calculation device 5 calculates the displacement distribution of the track pattern excluding the influence of the distortion of the image by performing this calculation for all the pixels of the displacement distribution including the influence of the distortion of the image.
[0067]
As another method of calculating the displacement distribution of the track pattern (step 210) excluding the influence of image distortion, the following processing may be performed by the arithmetic unit 5. That is, the track pattern image 28 obtained in the imaging of the track pattern image (step 209) is corrected using the distortion distribution in the X and Y directions by the method described in the image correction (step 109) of the first embodiment. I do. The obtained track pattern image 28 after correction is subjected to binarization processing and thinning processing, and the center position of the grid line is obtained in units of pixels. By multiplying the obtained position distribution by the actual space length per pixel, the position distribution of the track pattern in units of the actual space length is obtained. The displacement distribution of the track pattern image 28 is calculated by comparing the obtained position distribution of the track pattern and the position distribution of the ideal track pattern. Interpolation processing such as spline interpolation is performed to obtain a displacement distribution between grid lines.
[0068]
Next, a description will be given of a method for confirming the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus obtained as a result of calibrations such as calculation of actual space length per pixel, adjustment of imaging range, and calculation of distortion distribution.
First, in the same manner as the installation of the reference gauge of FIG. 11 (step 201), a measurement accuracy confirmation reference gauge 44 as shown in FIG. 16 is installed on the sample installation table 22 of the magnetic recording track inspection apparatus 20. As in the case of the reference gauge 21, the measurement accuracy confirmation reference gauge 44 is also formed to have the same thickness as the magnetic tape, or thicker than the magnetic tape by a certain value. For this reason, the position of the upper surface of the magnetic tape when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus 20 is the same as the position of the pattern drawing surface of the reference gauge 44 for measuring accuracy confirmation.
[0069]
A pattern as shown in FIG. 16 is drawn on the reference gauge 44 for measuring accuracy. This pattern includes a line pattern 41 and a pseudo track pattern 45. The pitch of the pseudo track pattern 45 is drawn to be equal to the ideal pitch of the same azimuth track of the track pattern recorded on the magnetic tape by the magnetic recording / reproducing apparatus. The angle (θ in FIG. 16) of the pseudo track pattern 45 with respect to the line pattern 41 is selected to be equal to the ideal track angle of the track pattern recorded on the magnetic tape by the magnetic recording / reproducing apparatus. For example, in the DVC format, the pitch is 20 μm and the track angle is 9.166809 °. The line pattern 41 is used as a reference when adjusting the position when the pseudo track pattern 45 is imaged.
[0070]
Next, the magnetic recording track inspection device 20 captures an image of the measurement accuracy confirmation reference gauge 44 and calculates the displacement distribution of the pseudo track pattern 45 excluding the influence of the distortion of the image. When the measurement accuracy confirmation reference gauge 44 is imaged, a pseudo track pattern image (not shown) similar to the track pattern image 28 is obtained. The pseudo track pattern 45 in which the influence of the distortion of the image is eliminated by performing the same processing as the calculation of the displacement distribution of the track pattern in which the influence of the distortion of the image in FIG. The displacement distribution (displacement distribution in the Y direction in FIG. 16) with respect to the ideal track pattern is calculated.
The displacement distribution of the pseudo track pattern 45 may be calculated using phase information processing using Fourier transform described in the description of the distortion distribution calculation (step 107) of the second embodiment.
[0071]
Further, the displacement distribution of the pseudo track pattern 45 with respect to the ideal track pattern is measured by other measuring means. Data obtained by this measuring means becomes master data for accuracy confirmation. Therefore, the measurement means must have a measurement accuracy better than that of the magnetic recording track inspection apparatus. The reference gauge 44 for checking measurement accuracy is created by the same process as that for creating a mask used in the semiconductor field. At this time, the dark part of the pseudo track pattern 45 is made of chromium formed on the glass substrate. Further, nothing is processed in the bright portion of the pseudo track pattern 45. Therefore, the glass substrate can be seen. There is a light wave interference type coordinate measuring machine as a measuring machine for measuring the position of a line drawn with chrome on a glass substrate with high accuracy. According to this, the edge position of the mask pattern can be measured with a repeatability of 0.01 μm or less. Using this measuring machine, the position distribution of the lattice lines of the pseudo track pattern 45 of the reference gauge 44 for measuring accuracy confirmation is measured, and the displacement distribution with respect to the ideal track pattern is calculated. Hereinafter, the displacement distribution obtained in this way is referred to as a master displacement distribution. The master displacement distribution has sufficient accuracy to evaluate the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus in sub μm. Moreover, the displacement distribution of the pseudo track pattern 45 can be maintained by creating the measurement accuracy confirmation reference gauge 44 on the glass substrate. Therefore, by obtaining the master displacement distribution as described above, the displacement distribution of the pseudo track pattern 45 becomes known.
[0072]
Next, from the displacement distribution obtained by the magnetic recording track inspection apparatus, data corresponding to the master displacement distribution, that is, data on the same measurement line is extracted. This is called a sample displacement distribution. By comparing the sample displacement distribution and the master displacement distribution, it is possible to confirm the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus with sub-μm or less accuracy.
As shown in FIG. 17, the line pattern 41, the Y-direction lattice pattern 42, the X-direction lattice pattern 43, and the pseudo track pattern 45 may be drawn on one reference gauge. By using such a reference gauge, real space length calculation per pixel, calculation and adjustment of imaging range, distortion distribution calculation, and measurement accuracy confirmation can be performed without replacing the reference gauge.
[0073]
Thus, according to the third embodiment, the actual space length per pixel of the image obtained by the magnetic recording track inspection apparatus 20 can be calculated.
Further, the imaging range in the inspection area 9 is calculated by multiplying the actual space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection area 9, and is obtained by the magnetic recording track inspection apparatus 20. The imaging range of the part corresponding to the inspection area 9 of the image can be calculated.
Also, by multiplying the actual space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid lines of the inspection area 9, the imaging range in the inspection area 9 of the CCD camera 3 is calculated, and the imaging range is a predetermined value. By adjusting the magnification of the optical system 2 so as to be, the imaging range of the portion corresponding to the inspection area 9 of the image obtained by the magnetic recording track inspection apparatus 20 can be adjusted.
[0074]
Also, using the actual space length per pixel, a displacement distribution in the direction orthogonal to the lattice line in the inspection region 9 of the lattice image 8 is obtained, and orthogonal to the lattice line of the optical system 2 of the magnetic recording track inspection apparatus 20. By obtaining the directional distortion distribution over the entire inspection area 9, the distortion distribution of the portion corresponding to the inspection area 9 of the image obtained in the magnetic recording track inspection apparatus 20 can be calculated.
Further, the CCD camera 3 images the track pattern recorded on the magnetic tape, and calculates the displacement distribution of the track pattern corrected using the distortion distribution, so that the magnetic recording track inspection apparatus 20 can influence the distortion of the image. It is possible to obtain a test result that eliminates the above.
[0075]
In addition, the magnetic recording track inspection apparatus can be calibrated using a predetermined reference gauge.
Further, since the pitch of the lattice pattern on the reference gauge is equal to the pitch of the same azimuth track on the magnetic tape, the luminance distribution of the obtained lattice image becomes close to the luminance distribution of the track pattern image. Therefore, calibration can be executed under conditions close to actual measurement.
In addition, it is possible to perform measurement accuracy confirmation after calibration work with higher accuracy using a predetermined reference gauge for measurement accuracy confirmation.
[0076]
Example 4
Hereinafter, as a fourth embodiment, a case where phase analysis using Fourier transform is used for calibration of an optical system of a magnetic recording track inspection apparatus will be described.
The apparatus used in the fourth embodiment is the same as the magnetic recording track inspection apparatus 20 used in the third embodiment. The procedure of the optical system calibration method of the magnetic recording track inspection apparatus is also the same as the procedure of the optical system calibration method of the magnetic recording track inspection apparatus of the third embodiment. In this embodiment, phase information processing using Fourier transform is used in the calculation of the number of lattices (step 203) in FIG. This will be described.
In the arbitrary region 10 in the inspection region 9 in the lattice image 8 stored in the image memory 4 of FIG. 9, the number of lattices included for each pixel column in the Y direction is calculated by the arithmetic unit 5. The arithmetic device 5 uses a method of phase information processing of the lattice image 8 using Fourier transform described below. FIG. 13 is also an example of a waveform of the luminance distribution of one line having a direction orthogonal to the grid line in the X direction or the Y direction in the inspection region 9 of the grid image 8. If a Fourier transform is applied to this, a frequency spectrum is obtained.
[0077]
FIG. 14 is a schematic diagram of a power spectrum that is a sum of squares of a real part and an imaginary part of a frequency spectrum obtained when the luminance distribution of FIG. 13 is subjected to Fourier transform. When only the primary frequency component (corresponding to the shaded portion in FIG. 14) representing the primary harmonic component of the original waveform is extracted from this frequency spectrum and inverse Fourier transform is performed, the original waveform is smoothed in the real part. The waveform is replaced, and the imaginary part is obtained by shifting the waveform of the real part by half a wavelength. If the arctangent of the imaginary part divided by the real part is taken, the phase value of the first harmonic wave of the original waveform at each pixel is obtained. Of the phase value distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 obtained in this way, the amount of change in the phase value in the arbitrary region 10 is calculated. Since the phase value change amount is 2π and corresponds to one lattice, if the phase change amount is divided by 2π, the number of lattices included in the arbitrary region 10 can be calculated with precision below the decimal point. Therefore, it is possible to obtain a value with higher accuracy than a method using binarization processing.
[0078]
Next, a case where phase information processing using Fourier transform is used in the distortion distribution calculation (step 208) in FIG. 11 will be described. 9, the displacement distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8, that is, the optical system 2, is calculated using the actual space length per pixel obtained in the actual space length calculation per pixel (step 206). Calculate the resulting image distortion distribution. If the phase calculation in the inspection area 9 of the lattice image 8 has already been performed at the time of calculating the number of lattices (step 203), the calculation result is used. If the phase calculation is not performed, this is performed in the procedure described in the case of using the phase information processing using Fourier transform in the lattice number calculation (step 203), and the phase value distribution in the inspection region 9 of the lattice image 8 is performed. Is calculated in advance. By taking the difference between the position distribution of each pixel calculated from the actual space length per pixel and the obtained phase value distribution divided by 2π and multiplying by the grid pitch length in each pixel, The displacement distribution in the direction orthogonal to the grid lines is calculated. In the arithmetic processing using the Fourier transform described above, the displacement data is obtained at all the pixel points in the inspection region 9 and no interpolation processing is required. Further, since the position distribution can be calculated with an accuracy of a pixel unit or less, it is possible to accurately calculate the distortion when the distortion is 1 pixel or less. This is effective when the number of lattices is determined as in the case of the magnetic recording track inspection apparatus and the measurement accuracy cannot be improved by increasing the number of lattices.
[0079]
As described above, according to the fourth embodiment, since the number of lattices can be obtained with high accuracy up to a decimal unit by using phase information processing using Fourier transform at the time of calculating the number of lattices, the real space length per pixel can be calculated. Measurement, imaging range calculation, and adjustment can be performed with higher accuracy.
In addition, since the displacement distribution can be calculated in units of decimal pixels by using phase information processing using Fourier transform when calculating the distortion distribution, the distortion distribution is calculated and the displacement distribution is corrected using the distortion distribution with higher accuracy. be able to.
[0080]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0081]
In an arbitrary area within the inspection area of the grid image, the average number of grids for each pixel column of the imaging means is calculated, and the real space length of the arbitrary area in a predetermined direction is calculated by multiplying the grid pitch, By dividing by the number of pixels in the direction, the real space length per pixel of the grid image could be obtained. As a result, calculation of the imaging range, adjustment of the imaging range, calculation of the distortion distribution of the obtained image, correction of the image using the same, and the like can be performed, so the optical system is calibrated to accurately measure the object. Will be able to. Further, these processes can be performed by a series of processes from the capturing of the lattice image.
[0082]
In addition, by using the present invention for a magnetic recording track inspection apparatus, the average real space length and imaging range per pixel in the apparatus, adjustment of the imaging range, calculation of the distortion distribution of the obtained image, The measurement result used can be corrected. Further, these processes can be performed by a series of processes from the capturing of the lattice image.
[0083]
Further, by using a lattice pattern as a reference gauge, Fourier transform processing can be used, and the number of lattices and displacement distribution can be calculated with a precision below the decimal point. Accordingly, the calculation of the real space length and the imaging range per pixel, the adjustment of the imaging range, the calculation of the distortion distribution of the obtained image, and the correction using the same can be performed with higher accuracy.
[0084]
Further, by preparing a reference gauge including a pseudo track pattern, it is possible to check the measurement accuracy with higher accuracy after the optical system is calibrated.
[0085]
In addition, by providing a plurality of types of patterns including pseudo track patterns in one reference gauge, it is possible to calculate the actual space length per pixel, calculate and adjust the imaging range, calculate the distortion distribution, and check the measurement accuracy. This can be done without changing the gauge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system calibration system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a lattice pattern in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional block diagram of an optical system calibration method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a lattice image in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of thinning processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a lattice pattern in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a lattice pattern in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an image correction method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a magnetic recording track inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a pattern on a reference gauge in the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a functional block diagram of an optical system calibration method of the magnetic recording track inspection apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a track pattern image of a magnetic tape in an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an example of luminance distribution of one line with a grid image in the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a power spectrum as a result of performing a Fourier transform on a luminance distribution of one line having a lattice image in the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a track pattern displacement distribution correction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view showing a reference gauge for checking measurement accuracy in an example of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an example of a pattern on a reference gauge in the embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram of a general image processing system.
[Explanation of symbols]
1 Standard gauge
2 Optical system
3 CCD camera
4 Image memory
5 Arithmetic unit
7 Lattice pattern
7a grid line
8 Grid images
9 Inspection area
10 Arbitrary area
20 Magnetic recording track inspection device
21 Standard gauge
41 line pattern
42 lattice pattern
43 Lattice pattern
44 Reference gauge for measuring accuracy
45 Pseudo track pattern

Claims (25)

既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、
前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、
を有する、撮像手段による実空間長測定方法。
An image is formed by imaging an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch, with a direction parallel to and / or perpendicular to the lattice lines as a horizontal scanning direction. Using a first step to obtain a grid image by imaging,
A second step of calculating, for each pixel column, the number of grids corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region in the inspection region of the grid image;
A third step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the second step;
A fourth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 5 steps,
A real space length measuring method using an imaging means.
前記第2のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1の撮像手段による実空間長測定方法。
The second step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The real space length measuring method by the imaging means of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、
前記格子画像内の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、
を有する光学系の校正方法
A method for calibrating an optical system in a case where a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via an optical system,
A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
A second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means;
A third step of calculating, for each pixel column, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging means in a direction orthogonal to the lattice line in an arbitrary region in the inspection region in the lattice image;
A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
An optical system calibration method comprising:
前記第3のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項3の光学系の校正方法
The third step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The optical system calibration method according to claim 3, further comprising :
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、
前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、
前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第6のステップと、
を有する、撮像手段による実空間長測定方法。
An image is formed by imaging an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch, with a direction parallel to and / or perpendicular to the lattice lines as a horizontal scanning direction. Using a first step to obtain a grid image by imaging,
A second step of calculating, for each pixel column, the number of grids corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region in the inspection region of the grid image;
A third step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the second step;
A fourth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 5 steps,
A sixth step of calculating an imaging range in the inspection region by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in a direction orthogonal to the lattice line of the inspection region;
A real space length measuring method using an imaging means.
前記第2のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項5の撮像手段による実空間長測定方法。
The second step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The real space length measuring method by the imaging means of Claim 5 characterized by the above-mentioned.
前記第6のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むことを特徴とする請求項5の撮像手段による実空間長測定方法。  The sixth step calculates the imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection area. The method of measuring a real space length by an imaging means according to claim 5, further comprising the step of adjusting the magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value. 前記第2のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第6のステップは、
前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含む、
ことを特徴とする請求項5の撮像手段による実空間長測定方法。
The second step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The sixth step includes:
By multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line of the inspection area, an imaging range in the inspection area of the imaging unit is calculated. Adjusting the magnification of the optical system to be a value,
The real space length measuring method by the imaging means according to claim 5.
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像する場合の光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、
前記格子画像内の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、
前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記検査領域における撮像範囲を算出する第7のステップと、
を有する光学系の校正方法
A method for calibrating an optical system in a case where a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process is imaged by an imaging means via an optical system,
A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
A second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means;
A third step of calculating, for each pixel column, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging means in a direction orthogonal to the lattice line in an arbitrary region in the inspection region in the lattice image;
A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
A seventh step of calculating an imaging range in the inspection region by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in a direction orthogonal to the grid line of the inspection region;
An optical system calibration method comprising:
前記第3のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項9の光学系の校正方法
The third step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The optical system calibration method according to claim 9, further comprising :
前記第7のステップは、前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含むことを特徴とする請求項9の光学系の校正方法The seventh step calculates the imaging range in the inspection area of the imaging means by multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the lattice line of the inspection area. 10. The optical system calibration method according to claim 9, further comprising the step of adjusting the magnification of the optical system so that the imaging range becomes a predetermined value. 前記第3のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第7のステップは、
前記1画素あたりの実空間長に、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の画素数を乗算することにより、前記撮像手段の前記検査領域における撮像範囲を算出し、この撮像範囲が所定の値となるように光学系の倍率を調整するステップを含む、
ことを特徴とする請求項9の光学系の校正方法
The third step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
And the seventh step comprises:
By multiplying the real space length per pixel by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line of the inspection area, an imaging range in the inspection area of the imaging unit is calculated. Adjusting the magnification of the optical system to be a value,
The optical system calibration method according to claim 9.
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、
前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系に起因する画像の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第6のステップ、
を有する光学系の校正方法。
An image is formed by imaging an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch, with a direction parallel to and / or perpendicular to the lattice lines as a horizontal scanning direction. Using a first step to obtain a grid image by imaging,
A second step of calculating, for each pixel column, the number of grids corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region in the inspection region of the grid image;
A third step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the second step;
A fourth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 5 steps,
By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution of the lattice image in a direction perpendicular to the lattice line of the inspection region, the distortion distribution in the direction of the image caused by the optical system is obtained. A sixth step of obtaining the entire inspection area;
An optical system calibration method comprising:
前記第2のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、第6のステップは、
前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項13の光学系の校正方法。
The second step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The sixth step includes
Calculating a displacement distribution in a direction perpendicular to the grid line in the inspection region using the real space length per pixel and the phase value distribution which is position information of the grid line in each pixel ; Including,
The optical system calibration method according to claim 13.
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップ、
を有する、磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法。
This is an optical system calibration method in a magnetic recording track inspection apparatus that images and inspects a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape that has been recorded and visualized by a magnetic recording / reproducing apparatus by an imaging means via an optical system. And
A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
A second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means;
In an arbitrary region within the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the lattice line is calculated for each pixel column. A third step;
A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution in the direction perpendicular to the grid line in the inspection area of the grid image, the distortion in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus is obtained. A seventh step of obtaining a distribution over the entire inspection area;
An optical system calibration method for imaging a magnetic recording track.
前記第3のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第7のステップは、
前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項15の光学系の校正方法。
The third step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
And the seventh step comprises:
Using the real space length per pixel and the phase value distribution which is position information of the grid line at each pixel, the displacement distribution of the grid image in the direction perpendicular to the grid line in the inspection region Including the step of calculating
The optical system calibration method according to claim 15.
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置された格子線を含む格子パターンを光学系により結像した像を、前記格子線に平行な方向及び/又は直交する方向を水平走査方向として撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第1のステップと、
前記格子画像の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第2のステップと、
前記第2のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第3のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第4のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第5のステップと、
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の、前記検査領域の前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第6のステップと、
前記光学系によって結像される像を、前記歪曲分布を用いて補正する第7のステップと、
を有する光学系の校正方法。
An image is formed by imaging an image obtained by forming an image of a lattice pattern including lattice lines arranged at equal intervals with a known value as a lattice pitch, with a direction parallel to and / or perpendicular to the lattice lines as a horizontal scanning direction. Using a first step to obtain a grid image by imaging,
A second step of calculating, for each pixel column, the number of grids corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the grid line in an arbitrary region in the inspection region of the grid image;
A third step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the second step;
A fourth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice lines by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 5 steps,
By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution of the lattice image in a direction perpendicular to the lattice line of the inspection region, the distortion distribution in the direction of the optical system is obtained over the entire inspection region. A sixth step obtained in
A seventh step of correcting an image formed by the optical system using the distortion distribution;
An optical system calibration method comprising:
前記第2のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第6のステップは、
前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項17の光学系の校正方法。
The second step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
The sixth step includes:
Calculating a displacement distribution in a direction perpendicular to the grid line in the inspection region using the real space length per pixel and the phase value distribution which is position information of the grid line in each pixel ; Including,
The optical system calibration method according to claim 17.
磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置における光学系の校正方法であって、
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のステップと、
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップと、
前記撮像手段により、磁気テープ上に記録されたトラックパターンを撮像し、前記歪曲分布を用いて補正した前記トラックパターンの変位分布を算出する第8のステップと、
を有することを特徴とする磁気記録トラック撮像のための光学系の校正方法。
This is an optical system calibration method in a magnetic recording track inspection apparatus that images and inspects a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape that has been recorded and visualized by a magnetic recording / reproducing apparatus by an imaging means via an optical system. And
A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
A second step of obtaining a lattice image by imaging the lattice pattern using the imaging means;
In an arbitrary region within the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the lattice line is calculated for each pixel column. A third step;
A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, a real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution in the direction perpendicular to the grid line in the inspection area of the grid image, the distortion in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus is obtained. A seventh step of obtaining a distribution over the entire inspection area;
An eighth step of imaging the track pattern recorded on the magnetic tape by the imaging means and calculating a displacement distribution of the track pattern corrected using the distortion distribution;
An optical system calibration method for imaging a magnetic recording track.
前記第3のステップは、
前記検査領域内において、格子パターンの格子線に直交する方向にフーリエ変換を施し、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出するステップと、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施し、その結果の実部と虚部との比より前記格子画像の位相値分布を算出するステップと、
前記位相値分布を用いて、前記検査領域内の任意領域における、前記格子線に直交する方向の各画素列の格子本数を算出するステップと、
を含み、前記第7のステップは、
前記1画素あたりの実空間長と、各画素での前記格子線の位置情報である前記位相値分布を用いて、前記格子画像の、前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を算出するステップを含む、
ことを特徴とする請求項19の光学系の校正方法。
The third step includes
In the inspection region, performing a Fourier transform in a direction orthogonal to the lattice lines of the lattice pattern, and extracting a primary frequency component from the obtained frequency spectrum;
Performing an inverse Fourier transform on the extracted primary frequency component, and calculating a phase value distribution of the lattice image from a ratio of a real part and an imaginary part of the result;
Calculating the number of grids of each pixel column in a direction orthogonal to the grid lines in an arbitrary area in the inspection area using the phase value distribution;
And the seventh step comprises:
Using the real space length per pixel and the phase value distribution which is position information of the grid line at each pixel, the displacement distribution of the grid image in the direction perpendicular to the grid line in the inspection region Including the step of calculating
The optical system calibration method according to claim 19.
前記第1のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、前記基準ゲージは、The lattice pattern in the first step is a reference gauge for the magnetic recording track inspection device, and the reference gauge is
前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、A line pattern serving as a reference of the coordinate system of the reference gauge on the surface of the reference gauge;
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、A lattice pattern drawn at an equal pitch so as to have a predetermined angle with respect to a reference direction of the line pattern,
前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときの前記線パターンと前記格子パターンの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる、厚さを有していることを特徴とする請求項3、9、15、19の光学系の校正方法。The surface of the line pattern and the lattice pattern when installed in the magnetic recording track inspection apparatus is substantially the same as the height position of the upper surface of the magnetic tape when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. 20. The method of calibrating an optical system according to claim 3, 9, 15, or 19, wherein the optical systems have equal thicknesses.
前記基準ゲージ上の前記格子パターンのピッチが前記磁気テープ上のトラックパターンのピッチと実質的に等しいことを特徴とする請求項21の光学系の校正方法The optical system calibration method according to claim 21, wherein the pitch of the lattice pattern on the reference gauge is substantially equal to the pitch of the track pattern on the magnetic tape. 磁気記録再生装置によって記録され可視化処理を施された磁気テープ上の磁気記録トラックのトラックパターンを、光学系を介して撮像手段により撮像し検査する磁気記録トラック検査装置の校正方法であって、A method of calibrating a magnetic recording track inspection apparatus for imaging and inspecting a track pattern of a magnetic recording track on a magnetic tape recorded by a magnetic recording / reproducing apparatus and subjected to a visualization process by an imaging means via an optical system,
既知の値を格子ピッチとして等間隔に配置され前記撮像手段の水平走査方向に平行な及び/又は直交する格子線を含む格子パターンを、前記磁気テープの撮像位置と実質的に同一の位置に設置する第1のステップと、A grid pattern including grid lines arranged at equal intervals with a known value as a grid pitch and including a grid line parallel to and / or perpendicular to the horizontal scanning direction of the imaging means is installed at a position substantially the same as the imaging position of the magnetic tape. A first step to:
前記格子パターンを前記撮像手段を用いて撮像することにより格子画像を得る第2のスA second scan for obtaining a grid image by imaging the grid pattern using the imaging means. テップと、Tep,
前記格子画像内の、前記磁気記録トラック検査装置の検査領域内の任意領域において、前記格子線に直交する方向の前記撮像手段の一画素列に対応する格子本数を、各画素列ごとに算出する第3のステップと、In an arbitrary region in the inspection area of the magnetic recording track inspection apparatus in the lattice image, the number of lattices corresponding to one pixel column of the imaging unit in a direction orthogonal to the lattice line is calculated for each pixel column. A third step;
前記第3のステップで求めた各画素列についての格子本数を平均して平均格子本数を算出する第4のステップと、A fourth step of calculating an average number of lattices by averaging the number of lattices for each pixel column obtained in the third step;
前記平均格子本数に前記格子ピッチを乗算することにより、前記格子線に直交する方向における前記任意領域の実空間長を算出する第5のステップと、A fifth step of calculating a real space length of the arbitrary region in a direction orthogonal to the lattice line by multiplying the average number of lattices by the lattice pitch;
前記実空間長を、前記任意領域の前記格子線に直交する方向の画素数で除算することにより、前記格子画像の、前記格子線に直交する方向の1画素あたりの実空間長を算出する第6のステップと、By dividing the real space length by the number of pixels in the direction orthogonal to the grid line in the arbitrary region, the real space length per pixel in the direction orthogonal to the grid line of the grid image is calculated. 6 steps,
前記1画素あたりの実空間長を用いて、前記格子画像の前記検査領域における、前記格子線に直交する方向の変位分布を求めることにより、前記磁気記録トラック検査装置の光学系の当該方向の歪曲分布を前記検査領域全面において得る第7のステップと、By using the real space length per pixel to obtain a displacement distribution in the direction perpendicular to the grid lines in the inspection area of the grid image, the distortion in the direction of the optical system of the magnetic recording track inspection apparatus is obtained. A seventh step of obtaining a distribution over the entire inspection area;
座標系の基準となる線パターンと、前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する2つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しく、少なくとも1本以上の変位測定ラインに沿った前記理想的なトラックパターンに対するマスター変位分布が既知である疑似トラックパターンとを、それらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの前記磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しい位置になるように設置する第8のステップと、Of the line pattern serving as a reference for the coordinate system and the ideal track pattern recorded on the magnetic tape by two or more heads each having a predetermined azimuth angle in the magnetic recording / reproducing apparatus, one azimuth angle is determined. A track pattern recorded by a head having a light portion and a track pattern recorded by a head having the other azimuth angle is a dark portion, and is substantially equal to the track pattern obtained by at least one displacement. A pseudo track pattern having a known master displacement distribution with respect to the ideal track pattern along the measurement line, and a surface of the pseudo track pattern when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. An eighth step of installing so as to be substantially equal to the height position;
前記磁気記録トラック検査装置により、前記疑似トラックパターンを撮影し、前記歪曲分布を用いて補正した前記疑似トラックパターンの変位分布を算出する第9のステップと、A ninth step of photographing the pseudo track pattern by the magnetic recording track inspection device and calculating a displacement distribution of the pseudo track pattern corrected using the distortion distribution;
前記変位分布と前記マスター変位分布を比較して前記磁気記録トラック検査装置の測定精度を検出する第10のステップと、A tenth step of detecting the measurement accuracy of the magnetic recording track inspection apparatus by comparing the displacement distribution and the master displacement distribution;
を有することを特徴とする磁気記録トラック検査装置の校正方法。A method for calibrating a magnetic recording track inspection apparatus, comprising:
前記第9のステップの変位分布算出において、
前記疑似トラックパターンの画像において、変位分布測定方向にフーリエ変換を施して、得られる周波数スペクトルから1次周波数成分を抽出し、
抽出した1次周波数成分に逆フーリエ変換を施して、その結果の実部と虚部との比より前記疑似トラックパターンの画像の位相値分布を算出し、
前記位相値分布を用いて、前記疑似トラックパターン画像の変位分布を算出する、
ことを特徴とする請求項23の磁気記録トラック検査装置の校正方法
In calculating the displacement distribution in the ninth step,
In the image of the pseudo track pattern, Fourier transform is performed in the displacement distribution measurement direction, and a primary frequency component is extracted from the obtained frequency spectrum,
Inverse Fourier transform is performed on the extracted primary frequency component, and the phase value distribution of the pseudo track pattern image is calculated from the ratio of the real part and the imaginary part of the result,
Using the phase value distribution, a displacement distribution of the pseudo track pattern image is calculated.
24. The method of calibrating a magnetic recording track inspection apparatus according to claim 23 .
前記第1のステップにおける格子パターンが前記磁気記録トラック検査装置用の基準ゲージであって、
前記基準ゲージは、前記基準ゲージの表面上に前記基準ゲージの座標系の基準となる線パターンと、
前記線パターンの基準方向に対して所定の角度を有するように等ピッチで描かれた格子パターンとを有し、
前記磁気記録再生装置において、それぞれ所定のアジマス角を有する2つ以上のヘッドにより磁気テープ上に記録される理想的なトラックパターンのうち、一方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを明部とし、かつ、他方のアジマス角を有するヘッドにより記録されるトラックパターンを暗部としたときに得られるトラックパターンと実質的に等しい疑似トラックパターンとを有し、
前記疑似トラックパターン上の少なくとも1本以上の変位測定ラインに沿った、前記疑 似トラックパターンの前記理想的なトラックパターンに対する変位分布が既知であり、
前記線パターン、前記格子パターン及び前記疑似トラックパターンは、前記磁気記録トラック検査装置に設置されたときのそれらの表面が、前記磁気記録トラック検査装置に前記磁気テープを設置したときの当該磁気テープ上面の高さ位置と実質的に等しくなる厚さを有する基準ゲージを用いることを特徴とする請求項3、9、15、19の光学系の校正方法。
The lattice pattern in the first step is a reference gauge for the magnetic recording track inspection device,
The reference gauge is a line pattern serving as a reference of the coordinate system of the reference gauge on the surface of the reference gauge;
A lattice pattern drawn at an equal pitch so as to have a predetermined angle with respect to a reference direction of the line pattern,
In the magnetic recording / reproducing apparatus, among the ideal track patterns recorded on the magnetic tape by two or more heads each having a predetermined azimuth angle, the track pattern recorded by the head having one azimuth angle is clarified. And a pseudo track pattern substantially equal to the track pattern obtained when the track pattern recorded by the head having the other azimuth angle is a dark portion,
Wherein along at least one or more displacement measurement line on the pseudo track pattern, the displacement distribution for the ideal track pattern of the pseudo track pattern is known,
The surface of the line pattern, the lattice pattern, and the pseudo track pattern when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus is the upper surface of the magnetic tape when the magnetic tape is installed in the magnetic recording track inspection apparatus. 20. The method of calibrating an optical system according to claim 3, 9, 15, or 19, wherein a reference gauge having a thickness substantially equal to a height position of the optical system is used.
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