デジタルゲージ付きの光学コンパレータ
観察スクリーンに背後から投射するように構成された光学コンパレータは、検査されるテスト部品の光学画像を観察スクリーンに投射する光学プロジェクタと、画素化テンプレートパターンの光学画像を同観察スクリーンに投射するビデオプロジェクタとを結合する。このテンプレートパターンは、テスト部品の描画された設計仕様を含む。テスト部品の形状を設計された形状と視覚的に比較するために、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像が、観察スクリーンに同時に投射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学計測の分野に関し、特にテスト部品をテスト部品のテンプレート（template）や他の表示と比較する光学画像化システムによる、テスト部品の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コンパレータ、特にテスト部品の影の画像（すなわちネガティブ画像）または斜めに照らされた画像を、テスト部品のテンプレートに重なり合うようにしてスクリーンに投射するタイプの光学コンパレータは、視覚的に照合できる形で測定結果を提供することにより、確固とした信頼できる測定の形態として広く利用されている。投射されるテスト部品のエッジのフィーチャと、テンプレートに示された同フィーチャの１つまたはそれ以上の公差境界との差は、コンパレータのスクリーンに明瞭に現れる。コンパレータのスクリーンに現れるテスト部品の較正された画像に対してテスト部品の動きをモニタリングすることにより、数値データを導くこともできる。この数値は、テスト部品のエッジをテンプレートの境界に対して視覚的に検査することにより得られた評価、またはスクリーンに表れた少なくともほぼ知られたサイズの他のエッジフィーチャを視覚的に検査することにより得られた評価と比べて、妥当かどうかを確かめることができる。
【０００３】
視覚的な比較の精度は、テンプレートが作られる精度に大きく依存する。光学コンパレータの光学系は、光学プロジェクションシステムの観察口（viewing aperture）内に取り付けられたテスト部品の歪みの無い画像を実現するために、注意深く較正され、光学的に補正される。しかしながら、異なるテスト部品のために異なるテンプレートを必要とし、また、対応するテスト部品群間の関連するエッジフィーチャの範囲を測定するために、チャートゲージの形態をなすより複雑なテンプレートを作成しなければならないこともある。同一のテスト部品の多数の視野（view）やエッジフィーチャを測定するために、複数のテンプレートが求められこともある。テンプレートは要求される精度で製作するためのコストが高く、使用可能な状態でテンプレートを保管するための場所と取り扱いを必要とする。新しいテンプレートを注文したりテンプレートを取り替えるための時間も必要とする。また、テスト部品の形状や公差の些細な訂正でも、新しいテンプレートを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
視覚による同様の比較をコンピュータのモニターで行うために、光学投射コンパレータを、デジタルカメラをベースとするコンパレータに置き換える努力がなされてきた。最も有益なのは、テスト部品の意図した輪郭を定義するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）仕様（specifications）から、境界情報を引き出すことにより、物理的なテンプレートを、コンピュータモニタ上で生じるテスト部品のデジタル表示で置き換えることである。デジタルカメラにより得られたテスト部品のデジタル画像は、デジタル的に生成されたテンプレートと比較するために、同じコンピュータのモニタ上で生成される。しかしながら、コンピュータのモニタで表示した画素化された（pixilated）画像は、コンピュータスクリーン上に現れた所定の大きさの画像を比較する際の精度を制限する。テンプレートとテスト部品の両者を同じ尺度に合わせる必要があるため、テンプレートとテスト部品の解像度が異なるデジタル倍率で互いに合わせられる。したがって、通常レベルでの微細な比較は困難である。この微細な比較は、同じ大きさの視野範囲においてより小さなセグメントの視覚検査を必要とする。テスト部品の画像のデジタル変換は、さらなる系統的なエラーやランダムなエラーの原因となり、このようなエラーは、測定の信頼性を減じるとともに、テスト部品の実際の画像を参照データと比較することによって得られた確実性をも減じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
好ましい実施例の中での本発明は、光学コンパレータの観察スクリーンにテスト部品の画像を光学的に投射すると同時に、同じスクリーンに光学的に投射するためにデジタル的にテンプレートを発生させる。テスト部品が観察スクリーンに投射される際の精度は、主として照明と投射の光学系により得られ、テスト部品の画像のデジタル画素化を介在することにより制限されることはない。テンプレートは、同じ観察スクリーンに光学的に投射されるが、スクリーン上での投射された画素サイズを考慮してデジタル的に生成される。このようにして本発明は、物理的テンプレートの必要性を無くしながら、光学コンパレータに関連する信頼性と確実性を保つことができる。テスト部品とデジタル的に生成されたテンプレートの光学投射の結合は、重なった色を基にした比較を可能にする。この比較は、テスト部品が公差内にあるか否かに関する、より簡易に認識可能な指標を提供する。
【０００６】
本発明にかかわる光学コンパレータの一態様は、観察スクリーンと、上記観察スクリーンに検査対象となるテスト部品の光学画像を投射する光学プロジェクタと、テスト部品の描画された設計仕様(illustrated specifications)を含む画素化された（pixilated）テストパターンの光学画像を投射するビデオプロジェクタを備えている。このビデオプロジェクタは、好ましくは上記画素化テストパターンを発生させるデジタルディスプレイエンジンを含む。第１照明器がテスト部品を照らし、第２照明器が上記デジタルディスプレイエンジンを照らす。上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像が上記観察スクリーンに一致した尺度で同時に投射されるように、連携している。
【０００７】
（ａ）テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルＣＡＤファイルと（ｂ）上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間のプログラム駆動インターフェイスは、上記デジタルＣＡＤファイルにおける上記設計仕様を、上記観察スクリーンにおいて投射されたテスト部品の光学画像と比較すべき、描画された形態での画素化テンプレートパターンに変換する。例えば、数値的に定義された公差を有する公称境界（nominal boundary）として上記デジタルＣＡＤファイルに表されたテスト部品の境界に関する情報は、画素化テンプレートパターンにおいて、テスト部品の他のＣＡＤ参照フィーチャに関して適正に位置された公差帯域に変換することができる。
【０００８】
光学上の比較を強化するために、テスト部品の光学画像と画素化テンプレートの光学画像は異なる色で投射される。例えば、テスト部品のネガティブ画像が緑色等の第１の色で投射され、画素化された公差帯域の画像が赤等の第２の色で投射される。投射は好ましくは色加算であり、テスト部品の投射されたネガティブ画像において、投射された公差帯域内にある部分が、黄色等の第３の色を呈する。貫通穴等のフィーチャは、環状の赤色の帯が環状の黄色の帯を囲んでいる時に、公差内にあると見ることができる。遮断されていない外側の赤色の帯は、公差域の外側の限界が破られていないことを示す。この外側限界の破れは、赤色の帯における交差域外への緑色の破壊によって示される。遮断されていない中間の黄色の帯は、公差域の内側の限界が破られていないことを示す。この内側の限界の破れは、黄色の帯における交差域外への黒色の破断によって示される。このような簡単に見分けられる色テストに基づいて、フィーチャが公差内にあるか否かを決定するために、個々のテスト部品の複数のフィーチャを同時にまたはほぼ同時に検査することができる。
【０００９】
上記デジタルＣＡＤファイルと上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間のインターフェイスは、テスト部品の投射画像と画素単位未満での比較（sub-pixel comparison）を行うために、所定倍率での上記画像化テンプレートパターンの解像度限界を補償するテンプレート構造を生成する。例えば、上記画素化テンプレートにおいて、境界線の位置を、左右に互い違いに配列された画素組（laterally staggered sets of pixels）によって、より正確に表示することができる。意図された境界を表す公称の線は、互い違いの画素組から、観察スクリーンで互い違いの画素組を正確に二分するとみなされる線として、暗示されている。左右に互い違いに配された画素組は、意図された交差帯域を跨ぐ量だけ横方向に離れている。テスト部品の投射画像はエッジは、画素数によって制限されない解像度で表されており、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割することができる。これら分割された領域が、境界や公差帯域を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界や公差帯域に対するエッジの位置をより正確に決定するために、比較できる。このような、多数画素の境界の能力向上は色制御と組み合わせることができ、１つの色で投射された境界または交差帯域と他の色で投射されたテスト画像との間の重なり領域をより簡単に識別する。
【００１０】
好ましくは、画素化テンプレートパターンの画像を観察スクリーンに投射する光学系は、テスト部品の画像を観察スクリーンに投射する光学系から次の作用を得られるように十分に独立している。すなわち、テスト部品の画像の倍率の変化は、観察スクリーンに投射される尺度変更された（rescale）画素化テンプレートパターンを描くために用いられるピクセルの数に、影響を与えない。ビデオプロジェクタのデジタルディスプレイエンジンは、観察スクリーン上に同じ光学倍率で投射されるテンプレートパターンのより小さな部位のデジタル画像を、同数の画素を用いて生成することにより、テンプレートパターンを拡大することができる。テンプレートパターンのより小さな部位が同数の画素により生成されるので、観察スクリーンに投射された拡大テストパターンの解像度が高まる。換言すれば、観察スクリーン上での目に見えるピクセル間のスペースは、拡大された倍率の尺度にしたがって、より小さな距離を表す。
【００１１】
光学プロジェクタは、第１光軸に沿ってテスト部品の画像を観察スクリーンへ投射することができる。ビデオプロジェクタは画素化テンプレートの画像を、上記第１光軸に対して傾斜した第２光軸に沿って観察スクリーンへ投射することができる。区分化レンズ（例えばフレネルレンズ）やグレーティング（格子：grating）等の光学系を観察スクリーンに重ねて、上記第１、第２の光軸に沿って観察スクリーンに到達した投射画像の光エネルギーを結合して、観察スクリーンから共通の観察軸に沿って発する光エネルギーにすることができる。観察スクリーンの全域にわたって色とコントラストのより均一な比較のために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタにより生成される画像間の光エネルギーのアライメント（整列：alignment）が、提供される。
【００１２】
経済的で光学的なアライメントのために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタは、ある光学系を共有する。例えば、光学プロジェクタとビデオプロジェクタの光路はビームスプリッタで結合することができ、これにより、テスト部品の光学画像と画素化テンプレートパターンの両者を同一の光軸に沿って観察スクリーンに投射することができる。
【００１３】
テスト部品の画像化されたフィーチャの角度方向を測定するために、回動調節可能なレチクルが観察スクリーンにアライメントされる。連携リンクがレチクルとビデオプロジェクタとの間に提供され、これにより、画素化テンプレートパターンの画像が観察スクリーン上で上記レチクルの回動調節とマッチングするように回る。好ましくは、光学プロジェクタとビデオプロジェクタは、レチクルの中心点が画素化テンプレートの中心点に一致するように、較正される。好ましくは、光学プロジェクタは、観察スクリーンに投射されるテスト部品の画像の倍率を変更するための倍率調節器を含む。観察スクリーン上での画素化テンプレートパターンの画像を、観察スクリーン上でのテスト部品の画像の倍率変更にマッチングした倍率に変更するように、他の連携リンクを倍率調節器とビデオプロジェクタとの間に提供することができる。
【００１４】
好ましくは、コンピュータにより発生された他の画像も上記観察スクリーンに投射できるように、ビデオプロジェクタがコンピュータに接続されている。この観察スクリーン上の画像は、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップを含んでいる。例えば、テスト部品または光学コンパレータに関するデータを含むファイルは、インターフェイスを介してアクセスされ、その結果は観察スクリーンに表示される。
【００１５】
設計仕様に対してテスト部品を比較するための本発明の光学コンパレータの他の態様は、テスト部品を取り付けるサポートと、テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テンプレートパターンを生成するデジタル画像生成器とを備えている。第１照明器がテスト部品を照らし、第２照明器がデジタル画像生成器を照らす。画像化光学系は、上記テスト部品と画素化テンプレートパターンを視覚的に比較するために、重なり合うテスト部品の光学画像とテンプレートパターンの光学画像を、合致した尺度で観察スクリーンに投射する。
【００１６】
画像化光学系は、上記テスト部品の画像を生成する第１対物系と、上記画素化テンプレートパターンの画像を生成する第２対物系と、上記第１、第２対物系により生成された画像を結合するためのビーム結合器とを含むことができる。上記画素化テンプレートパターンをテスト部品にスケーリング（尺度合わせ）するために、上記第２対物系は第１対物系より屈折力を高くすることができる。上記第１、第２の照明器は、テスト部品とデジタル画像生成器を異なる色で照明する。ビデオプロジェクタのデジタルディスプレイエンジンは、上記画素化テンプレートパターンを発生させるために、個々に制御可能な要素の配列を含む。上記デジタルディスプレイエンジンは、直接に又はフォーカス光学系を介して観察スクリーンにテンプレートパターンを描くビーム操縦装置を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例にしたがって構成された、テスト部品を検査するための光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータにおいて、光学プロジェクタとビデオプロジェクタが共通の観察スクリーンへの異なる光路をたどる。
【００１８】
【図２Ａ】観察スクリーンの正面図であり、テスト部品の投射された画像を示す。
【図２Ｂ】観察スクリーンの正面図であり、画素化テンプレートパターンの投射された画像を示す。
【図２Ｃ】観察スクリーンの正面図であり、視覚的に比較するためにテスト部品と画素化テンプレートパターンの投射された画像を結合させたものを、一部を切り取り拡大して示す。
【００１９】
【図３Ａ】境界を形成するための互い違いのピクセル組（互い違いのピクセル群：alternating pixel sets）を示す図であり、この境界に対して、テスト部品の境界を画素単位未満の解像度で測定できる。
【図３Ｂ】公差帯域を形成するための互い違いのピクセル組を示す図であり、この交差帯域に対して、テスト部品の境界を画素単位未満の解像度で測定できる。
【００２０】
【図４】観察スクリーンの側面図であり、最適な観察位置の範囲にわたって観察するためにテスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を組み合わせるフレネルレンズの効果を示す。
【００２１】
【図５】他の光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を共通の光路に沿って観察スクリーンに投射するために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタのある光学系を結合している。
【００２２】
【図６】さらに他の光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を共通の光路に沿って観察スクリーンに投射するために、拡大レンズの前で光学プロジェクタとビデオプロジェクタを結合している。
【００２３】
【図７】テンプレートパターンの画像を観察スクリーンに投射するためのレーザープロジェクタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１において破線でアウトラインが表示されている光学コンパレータ１０は、テスト部品１４を支持するための複軸ステージ１２（多軸ステージ：multi-axis stage）を備えている。この複軸ステージ１２は、３つの直交する移動（すなわち直線的動き）軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するものとして示されているが、より少ない移動軸を有するものであってもよいし、１つまたはそれ以上の回動（すなわち角度的動き）軸を追加してもよい。これら回動軸も好ましくは直交している。種々の手動制御手段（図示しない）を上記複軸ステージ１２と連携させて、テスト部品１４の位置を調節することができる。複軸ステージ１２は、検査対象のテスト部品１４を自動的に位置決めし及び／又は移動させるためのモータ、アクチュエータ等を備えていてもよい。さらに、少なくとも直線移動軸ＸおよびＹは、テスト部品１４の位置の変化を測定するための目盛付きのリニアエンコーダ（図示しない）を装備するのが好ましい。
【００２５】
バックライト照明器１５（プロフィール照明器）は、照明ビーム１７を出力する。図示のバックライト照明器１５は、上記ビーム１７を発する光源１６と、この照明ビーム１７を照明軸１９に沿って平行にするコリメータ１８とを有する。上記光源１６は、発光ダイオード、白熱ランプ、アークランプ等、多くの形態をとることができる。光源１６が広帯域光源の場合には、照明ビーム１７のスペクトル成分（spectral content）を制限するために、分光フィルタ２０（spectral filter）を用いることができる。光源が不完全に又は不均一にしかバックライト照明器１５の所望の射出瞳（exit pupil）を満たさない場合には、１つまたはそれ以上の拡散体（diffuser:図示しない）を用いて、照明ビーム１７全域にわたって十分な均質性を達成することができる。例えば、コリメータ１８の焦点面に第１拡散体を設け、コリメータ１８とテスト部品１４との間に第２拡散体を設ける。効率を高めるために、反射体を光源１６と組み合わせることもできる。照明器１５からの照明ビーム１７は、好ましくは平行光で均質で単色（好ましくは緑色のスペクトル）であり、光学コンパレータでは一般的である。共軸の面照明のための明視野照明器（brightfield illuminator for co-axial surface illumination）や、傾斜した面照明のための暗視野照明器(darkfield illuminator for oblique surface illumination)を含む、公知の他のタイプの照明器を装備してもよい。
【００２６】
背後から照らされたテスト部品１４（好ましくは予め決定された設計仕様にしたがって製造されているもの）は、テスト部品１４の物理的アウトラインに合致したパターンで、照明ビーム１７の一部を阻止する。光学プロジェクタ２１は、照明軸１９に沿って伝播する照明ビーム１７の残りの部分を集め、テスト部品１４のネガティブ光学画像２４を光学投射ビーム２５として、観察スクリーン３８、すなわち透過式の背面投射スクリーン（transmitting rear projection screen）に投射する。例えば図２Ａ参照。観察スクリーン３８は、好ましくはつや消し３６（frosting）を有しており、視野角にわたり、投射されたテスト部品１４のネガティブ画像が見られる観察面を提供する。
【００２７】
光学プロジェクタ２１の前側リレーレンズ２２は、テスト部品１４の影パターンを受け、テスト部品１４の最初の画像を形成するための対物系として機能する。この最初の画像は、最終的にテスト部品１４のネガティブ画像として観察スクリーン３８に中継される。テスト部品１４の中間画像２９を形成するために、第２のリレーレンズ２７が光学プロジェクタ２１の光路２３に沿い、２つのビーム全反射ミラー２６，２８間に配置され、第１のリレーレンズ２２と協働する。テスト部品１４のサイズに関連する投影ネガティブ画像の全体サイズは、拡大レンズ３０（magnification lens）によって制御することができる。この拡大レンズ３０は、ターレット３２に設けられた屈折力の異なる複数のレンズ３１を含み、個々のレンズ３１を回動させて上記光路２３に一致（alignment）させる。大きな全反射ミラー３４は、投射ビーム２５の向きを、上記観察スクリーン３８と直交する光学投射軸３５に沿うように変え、これによりテスト部品１４のネガティブ光学画像２４を観察スクリーン３８上に形成する。
【００２８】
観察スクリーン３８には、画素化テンプレートパターン４４の大きく拡大された光学画像５４も投射される(図２Ｂ参照)。この光学画像５４は、好ましくはテスト部品１４のネガティブ画像２４が観察スクリーン３８が投射される色とは対照的な色を呈している。画素化テンプレートパターン４４は、ビデオプロジェクタ４０内においてデジタルディスプレイエンジン４２によって生じさせることができる。このデジタルディスプレイエンジン４２は好ましくは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の形態をなす空間光変調器（spatial light modulator）である。例えばビデオプロジェクタ４０は、マイクロミラーの配列技術を組み込んだテキサスインストルメント社のＤＬＰプロジェクタ（登録商標）にすることができる。ビデオプロジェクタ４０は高解像度の画素数が好ましいが、ピクセル解像度と光学的な鮮明さが得られるのであればコストを勘案して選択することができる。
【００２９】
ビデオプロジェクタ４０の投射レンズ４６は、画素化テンプレートパターン４４の大きく拡大された光学画像５４を観察スクリーン３８に投射する。光学画像５４を運ぶビデオ投射ビーム４７は、観察スクリーン３８の法線に対して傾いたビデオ投射軸４５に沿って伝播する。ビデオ投射ビーム４７の傾斜は、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４にいわゆるキーストーン歪み（台形の歪み）を与えることが一般的には予想される。しかし、画素化テンプレートパターン４４に関連する投射レンズ４６は、予想されるキーストーン歪みを補償するように構成することができ、これにより、画素化テンプレートパターン４４の画像５４を重大な歪みを伴うことなく観察スクリーン３８に投射することができる。例えば、画素化テンプレートパターン４４を投射レンズ４６の対物面に対して傾斜させることにより、予想される歪みを補正することができる。あるいは、アスチグマチックレンズ（astigmatic lens）を投射レンズ４６に組み込んで、同様の補正をすることができる。残りのキーストーン誤差は、投射画像５４の最初の画像較正の時またはその後の再較正の時に、ビデオプロジェクタ４０を制御するソフトウエアにより補正することができる。
【００３０】
ビデオプロジェクタ４０は図１に示すように画素化テンプレートパターン４４のデジタル画像５４を観察スクリーン３８の背面に直接投射するが、ビデオプロジェクタ４０を光学コンパレータ１０内の異なる位置に配するために、上記画像５４を１つまたはそれ以上のミラー（図示しない）を介して投射することもできる。１つまたはそれ以上のミラーは、デジタル画像５４の中心を観察スクリーン３８の中心に合わせるために調節可能とすることができる。このようなビデオプロジェクタ４０の光路を屈曲させるためのミラーの使用により、観察スクリーン３８での画像の回転が生じるが、これは較正の工程で、ビデオプロジェクタ４０を制御するソフトウエアにより補正することができる。
【００３１】
アライメントマーク４９（図２Ａ−図２Ｃ参照）を含む回動可能なレチクル板（角度定規、分度器（protractor））４８が、観察スクリーンに重なっている。このレチクル板４８は、画素化テンプレートパターン４４の画像５４をテスト部品１４のネガティブ画像２４に角度的に揃えるための基準を提供したり、テスト部品１４のステージモーションを測定するためのものである。エンコーダ５０は、回動可能なレチクル板４８の角度位置を監視する。レチクル板４８の測定された角度位置は、連携リンク５１を介して画素化テンプレートパターン４４の角度配置に較正することができ、これにより、画素化テンプレートパターン４４の画像の角度配置がレチクル板４８の角度配置に追随する。
【００３２】
画素化テンプレートパターン４４を発生させるための情報は、１つまたはそれ以上の、デジタルマシンで読み取り可能なファイル５６から生じる。このファイル５６は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システム等によって得られるテスト部品１４の設計仕様を含む。例えば、デジタルファイル５６の情報は、テスト部品１４の三次元モデルを含んでいる。この三次元モデルは、テスト部品１４の製造を導くための幾何学表示やフィーチャ表示を伴い、ワイヤフレームモデル、サーフェイスモデル、ソリッドモデルを含む種々の方法で表現することができる。一般的に、ＣＡＤモデルはモデル化されたテスト部品の意図された寸法を固有に定義するが、公差を添えなければならないこともある。一般的に透視図からのテスト部品の２次元輪郭表示から、表示テンプレート（すなわちｅＣＡＤテンプレート）に変換するために、上記デジタルファイル５６（例えばＣＡＤファイル）は、コンピュータ５８に直接受け入れることができる。この表示テンプレートは、所望の画素化テンプレートパターン４４として全体または一部が再生される。上記デジタルファイル５６を別のコンピュータで変換し、上記コンピュータ５８に変換された形態で移すようにしてもよい。デジタルファイル５６または他のどこかから導入した公差情報は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内でテスト部品１４の二次元輪郭表示に組み込まれ、テスト部品１４の意図された輪郭境界を置換したり増やす。（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内でのテスト部品１４の輪郭表示の全部又は一部は、デジタルディスプレイエンジン４２により再生することができる。テスト部品１４をその意図された形状と比較するために、種々の対称または非対称の形態でのテスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４とを比較しながら、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内での公差境界表示を調節することができる。この調節には、公差領域を広げたり縮めることを含む。
【００３３】
コンピュータ５８は、好ましくは多数の役割を実行するように構成されている。その役割は、（ａ）テスト部品１４の（ＤＸＦ）ＣＡＤファイルを導入すること、（ｂ）コンピュータモニタ５９にＣＡＤファイルを開くこと、（ｃ）測定単位をチェックし、イングリッシュ系とＳＩメートル系との間での変換手段を提供すること、（ｄ）不要なＣＡＤフィーチャを削除する手段を提供すること、（ｅ）必要なＣＡＤフィーチャだけを選択する手段を提供すること、（ｆ）（ｅＣＡＤ）表示テンプレートを構築する手段を提供すること、（ｇ）（ｅＣＡＤ）表示テンプレートを校訂し記憶すること、を含む。
【００３４】
テスト部品１４の二次元ＣＡＤ図は、ＣＡＤ図の背景を黒に変え、ＣＡＤ図の線を特殊な色、線幅、形態に変えることにより、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内における所望の輪郭表示に変換される。例えば、ある線の幅を広げて公差帯域を表すことができる。線を、テスト部品１４の輪郭画像と比較するのに最も適切な形態に変換するため、他の所定のスタイルを定義することもできる。
【００３５】
図２Ａにおいて、テスト部品１４のネガティブ画像２４は、照明パターンに対応した領域が影ゾーン（好ましくは黒い背景に対して緑色）で示されている。この照明パターンは、テスト部品１４の観察スクリーンへの光学投射によって生じる。テスト部品１４は外側の輪郭境界６２（この輪郭境界６２を越えて光が通過する）と、６つの貫通穴フィーチャ６４（ここを光が通過する）とを有している。図２Ｂにおいて、画素化テンプレートパターン４４は、照らされたフィーチャを表す破線と影ゾーン（好ましくは黒の背景に対して赤色の光を呈する）で示されている。この画素化テンプレートパターンは、テスト部品１４の意図された外側輪郭境界に対応する境界線６６と、テスト部品１４の貫通穴フィーチャの最小寸法と最大寸法を設定する公差帯域６８を含む。
【００３６】
図２Ｃの一部拡大断面図において、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４がテスト部品１４の投射画像２４と重なっている。テスト部品１４の画像化された境界６２は、画素化テンプレートパターン４４の画像化された境界６６を少し越えて広がっている。これはアライメントエラーか公差条件からの外れのいずれかであることを示している。画像化されたテスト部品１４の貫通穴フィーチャ６４と、画素化テンプレートパターン４４の画像化された公差帯域６８との重なり領域７０は、色減算を示すグレーの、より暗い影で示される。しかし、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の投射画像２４，５４の緑色と赤色は、好ましくは色加算によって組み合わされて、より明るい黄色になる。
【００３７】
１つを除く全ての貫通穴フィーチャ６４は公差範囲内である。公差範囲内であることは２つの方法で示される。第１に、重なり領域７０は貫通穴フィーチャ６４を全周にわたって囲んでいる。これにより、貫通穴フィーチャ６４の最小径が公差帯域６８内にあることが確かめられる。第２に、公差帯域６８が全周にわたって重なり領域７０を囲んでおり、貫通穴フィーチャ６４には公差帯域６８を超えて突出する部分が無い。これにより、貫通穴フィーチャの最大径が公差帯域６８内に収まっていることが確かめられる。
【００３８】
しかし、符号６４’で示される貫通穴フィーチャは、上記２つの観点から公差範囲外である。第１に、重なり領域７０’は貫通穴フィーチャ６４’を完全に囲んでいない。第２に、貫通穴フィーチャ６４’の一部は重なり領域７０’を超えて突出している。このように、貫通穴フィーチャ６４’の一部が最小径公差に合致せず、貫通穴フィーチャ６４’の他の部分が最大径公差に合致せず、これらは貫通穴フィーチャ６４’の位置が間違っていることに起因する。色加算を表示する赤・緑・黒色のスキームにおいて、囲っている黄色の重なり領域７０における黒による破断は、最小径に関する公差条件からの逸脱を示し、囲っている赤色の公差帯域６８における緑による破断は、最大径に関する公差条件から逸脱を示す。
【００３９】
テスト部品１４の投射されたネガティブ画像２４の光学解像度はかなり高くすることができ、プロジェクタの光学系の光伝送機能によって大きく制限されるが、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４は、画素化テンプレートパターン４４の原画像を発生するデジタルディスプレイエンジン４２の画素密度により制限される。すなわち、仮にビデオプロジェクタ４０の光学系が光学プロジェクタ２１の光学系と同様に良くても、最初の画素化テンプレートパターン４４を発生させる画素の密度が、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の解像度を制限する。観察スクリーン３８上での投射画像５４における画素間のスペースは、画素化テンプレートパターン４４の画素間のスペースと、観察スクリーン３８を実質的に満たすことが求められている投射レンズ４６の倍率とに起因して生じるものである。これに比べて、通常の光学プロジェクタによるテスト部品１４の投射画像の倍率に関連した解像度のロスは、取るに足らないものであると見込まれる。
【００４０】
光学コンパレータ１０は、異なる倍率でテスト部品を検査するように構成するのが好ましい。拡大レンズ３０は、異なる屈折力のレンズ３１のターレット３２を備えている。これらレンズ３１は回転して投射光路に位置される。画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の解像度は制限されるが、この投射画像５４の距離の単位で表された解像度は、テスト部品１４の投射ネガティブ画像２４の倍率に合致した倍率に対応している。画素化テンプレートパターン４４の画像５４を投射する光学系が、テスト部品１４のネガティブ画像２４を投射する光学系から独立しているので、投射画像５４の倍率の要求される変化は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのより小さな部分をデジタルディスプレイエンジン４２でより大きなサイズで発生させることによって達成することができる。ビデオプロジェクタ４０のデジタルディスプレイエンジン４２は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのより小さな部分のデジタル画像を同数の画素を用いて発生させることにより、このテンプレートパターン４４を拡大することができる。このテンプレートパターンは観察スクリーン３８に等しい光学倍率で投射される。投射視野を満たすために同数、同サイズの画素が用いられるため、テンプレートパターン４４の投射画像の解像度は、画素化テンプレートパターン４４を発生させる尺度と直に関係する。例えば、倍率が２倍であれば、画素化テンプレートパターン４４の投射画像の解像度も２倍となる。
【００４１】
テンプレートパターンの解像度は倍率と直に対応するが、画素化テンプレートパターン４４の投射画像の解像度は、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の投射画像２４，５４を比較するために与えられた尺度に制限される。与えられた倍率での測定精度を向上させるために、境界線と公差帯域を表す画素は、図３Ａ，図３Ｂに示すように横方向に（左右に）互い違いに配された画素組（laterally staggered sets）で構成することができる。大きく拡大した境界線７２の一部分が図３Ａに示されており、左右に互い違いに配された画素組７４，７６で構成されており、これら画素組７４，７６は、これらの間に潜在的な公称の（名目の）境界線７８を定義することができる。互い違いに配された画素組７４，７６は隣接する画素間で潜在的な境界７８を定義する。テスト部品１４のエッジ境界８０は、左右に互い違いに配された画素組７４，７６を、破断された画素（画素破片、画素断片：fractional pixel）のディメンジョン（寸法、大きさ、規模：dimensions）の、異なる寸法領域（size areas）に分ける。この相対的な寸法の評価により、エッジ境界８０を潜在的な境界７８とより正確に比較することができる。
【００４２】
同様に、公差帯域８２の境界を、図３Ｂに示すように左右に互いに違いにオフセットされた画素組８４，８６によって表わすことができる。画素組８４，８６の内側のエッジは、公差帯域８２の外側の限界での潜在的な境界を定義する。テスト対象のエッジ境界９０による、意図された公差帯域８２の破壊は、より明瞭になる。画素化された境界線７２または公差帯域８２と画像化されたテスト部品１４との間における、重なりの色加算又は色減算の組み合わせは、目による比較をより強調することができる。
【００４３】
デジタルディスプレイエンジン４２で形成された画像は、好ましくは画素化テンプレートパターンに制限されず、コンピュータで生成された多くのグラフィックやテキストのうちのいずれかを含むことができる。例えば、テスト部品１４に関する情報（コンパレータをセットアップしたりテスト部品１４を検査するための指令を含む）を、観察スクリーン３８に投射することができる。実際のところ、観察スクリーン３８は、コンピュータ５８のための対話式ディスクトップとすることができる。例えば、観察スクリーン３８で位置を見ることができるコンピュータのマウス（図示しない）は、メニューを操作し、ファイルを開いたり閉じたりするために用いることができる。コンピュータ５８に情報を入力するために、キーボード（図示しない）も同様にコンピュータ５８に接続することができる。この情報は観察スクリーン３８で表示され、見ることができる。
【００４４】
観察スクリーン３８から発する光の方向を調節するために、上記レチクル板４８に加えて、図４に示すレンズプレート９２をも観察スクリーン３８に重ねることができる。このレンズプレート９２は、セグメントに分けられたレンズかグレーティング（grating:格子）の形態を取ることができ、好ましくは、画像化された光を最適な観察位置の範囲にわたって方向付けするように構成されたフレネルレンズとする。上記レンズプレート９２は、異なる投射軸３５，４５に沿って観察スクリーン３８に到達した光学投射ビーム２５とビデオ投射ビーム４７の光エネルギーを結合し、観察スクリーン３８から発せられた結合光エネルギーを、共通の観察軸９４に沿うように方向付けすべく、構成することができる。投射ビーム２５，４７の光エネルギーを揃えることにより、最適な観察位置の範囲にわたり、観察スクリーン３８の全域にわたって、より均一な色とコントラストの比較を行うことができる。
【００４５】
本発明にしたがう他の光学コンパレータ１００が、図５に示されている。光学コンパレータ１０の構成要素と共通する光学コンパレータ１００の構成要素には、同じ参照番号を付す。例えば、コンパレータ１００は、同じ取付ステージ１２、バックライト照明器１５（輪郭照明器）、透過性の観察スクリーン３８を有している。前側のリレーレンズ１０２は、照明器１５からのパターン化された光を集めテスト部品１４のネガティブ画像を形成するために、光学プロジェクタ１０４の対物系として機能する。拡大レンズ３０は、光学投射ビーム１０６内で投射されるネガティブ画像の、観察スクリーン３８上でのサイズを変える。ビームスプリッタ１０８と全反射ミラー１１０は、光学投射ビーム１０６の向きを変えて、観察窓３８と直交する観察軸１１２に沿わせる。
【００４６】
ビデオプロジェクタ１１８のデジタルディスプレイエンジン１１６内において、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１２２を照らすために、別の光源１１４（好ましくは、１つ以上の（赤色の）発光ダイオード（ＬＥＤである）がコンデンサ１２０を通して働く。関連するプロセッサドライバ１２４は、コンピュータ５８からの指令を受け、上記デジタルマイクロミラーデバイス１２２の作用を制御して、画素化テンプレートパターン等のデジタル画像を発生させる。上記デジタルマイクロミラーデバイス１２２はミラー列を含んでおり、このミラー列は、ビデオ投射ビーム１２６内において所望の光の空間的分配を実現するために位置を切り換えられるように、プロセッサドライバ１２４によって個々に制御される。個々に制御可能なミラーは、１つの位置において、入射光の一部をビデオ投射ビーム１２６の軸１２７に沿う方向に反射する。個々に制御可能なミラーは、他の位置において、入射光の残りの部分をビームダンプ１３０に向かって軸１２９に沿うように反射する。投射レンズ１３２は、デジタルマイクロミラーデバイス１２２によって生じた画素化パターンの拡大画像５４を、観察スクリーン３８に投射するために形成する。ビームスプリッタ１０８はビデオ投射ビーム１２６を光学投射ビーム１０６と結合し、これらを一緒に観察スクリーン３８に向かい投射軸１１２に沿って伝送する。
【００４７】
ビデオプロジェクタ１１８を光学プロジェクタ１０４と統合することにより、ビデオ投射ビーム１２６と光学投射ビーム１０６の両者を、共通の投射軸１１２に沿って観察スクリーン３８に到達させることができる。投射画像間の相対照度は広い視野角範囲にわたって一致している。
【００４８】
ビームスプリッタ１０８を介して裏側で働くズームレンズ１３４は、背後から照らされたテスト部品１４の画像と前方から照らされたデジタルマイクロミラーデバイス１２２の画像を、カメラ１３６へ送る。ビデオプロセッサ１３８は、個々のテスト部品の検査を監視するために、カメラ１３６とコンピュータ５８とを接続する。テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の両方の画像がカメラ１３６によりデジタル的に捕捉されるので、直接的な数字上の比較が可能であり、少なくとも、近似的にこれら画像を揃えて計り、画像をスケーリングし、検査プロトコルを管理し、結果を記録することができる。しかし、より精密な測定と比較は、観察スクリーン３８上での視覚的照合により行うのが好ましい。この観察スクリーン３８ではテスト部品１４の画像２４の解像度は、デジタル近似化の影響を受けない。
【００４９】
本発明にしたがう光学コンパレータの他の実施例が図６に示されている。光学コンパレータ１０または１００と共通の特徴については同符号を付す。光学コンパレータ１００と同様に、光学コンパレータ１５０の前側のリレーレンズ１５２は光学プロジェクタ１５４の対物系として機能し、照明器１５からのパターン化された光を集め、テスト部品１４のネガティブ画像を形成する。拡大レンズ３０は、観察スクリーン３８に投射される光学投射ビーム１５６内でのネガティブ画像のサイズを変更する。光学投射ビーム１５６は、ビームスプリッタ１５８を通過し、全反射ミラー１６０，１６２によって、観察スクリーン３８と直交する投射軸１６４に沿う方向に変えられる。
【００５０】
ビデオプロジェクタ１６５のための他のデジタルディスプレイエンジン１６６は、空間光変調器としてバックライト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１６８を有している。光源１７０（好ましくは１つまたはそれ以上の赤色の発光ダイオードからなる）からの光は、液晶ディスプレイ１６８を均等に照らすコンデンサ１７２を通る。ディスプレイ１６８内で並べられた液晶セルは、プロセッサドライバ１７４によって個別に制御することができ、これにより、液晶ディスプレイ１６８のセルを通って光を通過可能にしたり通過不能にすることができる。プロセッサドライバ１７４はコンピュータ５８からの情報を受けて、所望の画素化テンプレートパターン４４等の画像を、液晶ディスプレイ１６８に生じさせる。投射レンズ１７６は、液晶ディスプレイ１６８により発生した画素化テンプレートパターン４４の拡大画像をビデオ投射ビーム１７８内に形成し、監察スクリーンに投射する。上記ビームスプリッタ１５８は、ビデオ投射ビーム１７８を光学投射ビーム１５６と結合し、一緒に投射軸１６４に沿って観察スクリーン３８に送る。
【００５１】
光学コンパレータ１０，１００と異なり、光学コンパレータ１５０の拡大レンズ３０は、テスト部品１４の投射画像２４と、デジタルディスプレイエンジン１６６により発生した画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の両方を拡大する。この構成は、高倍率において画素化テンプレートパターン４４の解像度が低くても許容される場合に、光学投射ビーム１５６とビデオ投射ビーム１７８の結合を簡単にするために有用である。
【００５２】
テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テンプレートパターン４４は、光学コンパレータ１０，１００，１５０内に、様々な程度で組み込むことができる。例えば、画素化テンプレートパターン４４はテスト部品１４の画像２４と連携したりしなかったり、複軸ステージ１２と連携したりしなかったり、回動可能なレチクル板４８と連携したりしなかったり、光学プロジェクタ２１又は１０４の倍率（例えばターレット３２の回動位置）と連携したりしなかったりすることができる。
【００５３】
連携しない状態では、画素化テンプレートパターン４４の倍率と位置付け・方向付け（orientation）は、ビデオプロジェクタ４０，１１８内で設定することができる。操作者は、静止している画素化テンプレートパターン４４に対してテスト部品１４を動かすことができ、これにより、従来のスクリーンに重ねられた物理的なテンプレートを用いて比較するのと同様の視覚上の比較をすることができる。操作者が、画素化テンプレートパターン４４の境界を越えているテスト部品１４の一部を検査したい場合には、画素化テンプレートパターン４４は（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから再生して、テスト部品１４の他の部分（相対的に変位した部分）を表すことができる。対応するテンプレートの変位を制御するために、キーボードやマウス（図示しない）からコンピュータ５８への入力を行うことができる。
【００５４】
光学プロジェクタ２１または１０４の拡大屈折力に関する入力情報を用いて、画素化テンプレートパターン４４として全体的に又は部分的に再生される（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、自動的にスケーリングされる（合致した尺度となる。同様に、回動可能なレチクル板４８の回動位置に関する入力情報を用いて、画素化テンプレートパターン４４は自動的に合致した向きにすることができる。画素化テンプレートパターン４４の画像５４は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートにおける２つのフィーチャの位置を、テスト部品１４の同じ２つのフィーチャの位置と照合することにより、テスト部品１４の画像に揃えることができる。さらに、複軸ステージ１２による移動は、画素化テンプレートパターン４４の移動（すなわち、基礎をなす（ｅＣＡＤ）表示テンプレートの異なる部位の再生）にスケーリングすることができる。フィーチャを揃えることとステージのスケーリングは、テスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４とを結合し、それとともに、画素化テンプレートパターン４４がステージ１２によるテスト部品１４の動きを追跡する。
【００５５】
テスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４の結合は、次のようにして実現される。（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから、線、円、角等の第１の基準フィーチャを選択する。テスト部品の同一の基準フィーチャを観察スクリーンの光学中心線に揃え、出力文字列をコンピュータ５８に送る。この文字列は好ましくは、オンボードのエンコーダから集められたデジタルの読み出し情報から発生する。この文字列は、ホームポジションからの複軸ステージ１２のＸ，Ｙ座標位置を特定する情報と、回動可能なレチクル板の回動角度Θを特定する情報と、光学プロジェクタ２１又は１０４の拡大レンズ３０の倍率を特定する情報と、ｅＣＡＤテンプレートを光学コンパレータ１０，１００，１５０の動き制御と連携すべきか否かを指示する情報と、を含むことができる。（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから第２の基準フィーチャを選択する。テスト部品１４の対応する基準フィーチャを観察スクリーンの光学中心線に揃え、同様の情報タイプの出力文字列をコンピュータ５８に送る。上記情報に基づき、画素化テンプレートパターン４４は、観察スクリーン上でテスト部品の角度に対応して回わり、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのスケーリングされた部位を操作者によって選択された光学プロジェクタ２１又は１０４の倍率と同じ倍率で表示する。さらに、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、テスト部品１４の投射画像２４に合致するように、観察スクリーンに対して自動的にスケーリングされセンター出しされる。
【００５６】
ビデオプロジェクタ４０，１１８，１６５により画素化テンプレートパターン４４として再生された（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、好ましくは基礎をなすＣＡＤ図のネガティブが好ましい。例えば、図の背景を黒にし、テストパート１４を画成する線は、コンピュータ５８において操作者が選択する色にする。テスト部品１４と（ｅＣＡＤ）表示テンプレートが一緒に結合されたら、コンピュータ５８は、周期的に文字列におけるパラメータの変化を獲得するように構成することができる。これにより、操作者がテーブルポジションノブを回わしたりジョイスティックを操作する等により、いつテスト部品１４を相対的に動かしたかを知ることができる。
【００５７】
操作者は、結合モードまたは非結合モードのいずれかにおいて、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４とを比較することができる。結合モードでは、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は、移動ステージ１２によって移動されるテスト部品１４の画像２４と一緒に動く。非結合モードでは、テスト部品１４の画像２４が観察スクリーン３８を横切る方向に動いても、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は観察スクリーン３８上で静止している。どちらのモードでも、操作者が選択した倍率でテスト部品１４の投射画像２４と合致した視野を提供するために、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は自動的にスケーリングされる。非結合モードでは、画素化テンプレートパターン４４の画像の角度的な方向付けは、テスト部品１４の方向付けから独立して、回動可能なレチクルプレート４８の回動に追随するように設定することができる。操作者がテスト部品１４を画素化テンプレートパターン４４に対してベストフィットする位置に移動させた時に、操作者は、フィーチャ又はフィーチャ群の公称位置からの測定値として、ステージ１２のＸ，Ｙ座標値又は回動可能なレチクル板４８の回動角度Θを表示することを選択できる。
【００５８】
デジタルディスプレイエンジン４２からの投射画像は、セットアップのための操作者への指令や他のメッセージを表示するために、表示スクリーン３８上にウインドウを含むことができる。これら指令やメッセージは、検査工程を案内するために観察スクリーン３８上でダイアログウインドウに投射することができる。この手段は、操作者が検査部品を正しい位置に置くのを助け、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート上の重要なフィーチャへの注意を促す。混乱を避けるために、「結合」または「非結合」等の状態を示す情報も提供することができる。重要なフィーチャに関する数字のデータを提供するために、寸法及び／又は公差を、フライアウトを用いてフィーチャに添付することができる。コンピュータ５８のソフトウエアは、ステージ１２のＸ，Ｙ軸移動におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）を実行し、テスト部品１４を移動シーケンスにしたがって相対的に自動的に移動させるための、「ＧＯ ＴＯ」ファンクションを提供することができる。
【００５９】
ステージ１２のＸ，Ｙ軸移動におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）のための上記「ＧＯ ＴＯ」ファンクションは、比較を行うべきテスト部品１２の種々の予定箇所（destinations）を入力することにより、コンピュータ５８にプログラムすることができる。選択されたスケールを有する視野（ＦＯＶ）の円がｅＣＡＤ表示テンプレートに重ねられた状態で、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートの全て（または少なくとも所望の比較箇所を含むテンプレートの一部）を観察スクリーンに表示することができる。視野（ＦＯＶ）の円を、ｅＣＡＤ表示テンプレートの画像を覆うように位置させることができ、この円の中心を、操作者が位置をセーブした時には、プログラムされた予定箇所にもってくることができる。
【００６０】
テスト部品の他の領域を測定するために、操作者はＦＯＶ円をｅＣＡＤ上の種々のポイントにドラッグし、後で又は直ぐに再生するためにこれらの位置をセーブすることができる。プログラム実行中に、ステージ位置のシーケンスが順々に進む。システムが「結合」モードの場合には、ｅＣＡＤ表示テンプレートから生じた画素化テンプレートパターン４４は、テスト部品１４の投射画像２４の公称中心を覆う適切な位置に自動的に維持される。
【００６１】
各移動の後で、操作者は「非結合」にし、ベストフィット状態が見つかるまでステージ１２を動かしたりレチクル板４８を回動させることにより、テスト部品２４の画像５４を公差内へ移動させることができる。操作者は、テスト部品１４の画像と画素化テンプレートパターン４４の画像を再結合するために、「続く」を選択し、次の予めプログラムされた次のステージ位置へと動かすことができる。
【００６２】
ビデオプロジェクタ４０，１１８，１６５のデジタルディスプレイエンジン４２，１１６，１６６は、画素化テンプレートパターン４４を発生させるために、好ましくは制御可能な要素の列を含んでいるが、同様のデジタルテンプレートパターンは通常のレーザープロジェクタのレーザービーム操縦装置によって発生させることができる。例えば図７に示すように、２つの直交する軸ｙ’、ｚ’を中心にして回動可能なレーザープロジェクタ１８０のミラー１８６は、テンプレートパターンを描くために、レーザー源１８２からの平行にされたレーザービーム１８４を操縦するのに用いることができる。コンピュータ５８は、ＣＡＤモデルから導かれた所望のテンプレートパターンを、レーザープロジェクタ１８０のために要求されるファイル形式に変換することができる。十分な画面書き換え数とともに十分な速度で作動している場合、レーザービーム１８４の制御された軌道は、テンプレートパターンの連続し輝いた画像を観察スクリーン３８に投射することができる。テンプレートパターンの画像は直接にまたは中間の収束光学系１８８を介して観察スクリーン３８に描くことができる。
【００６３】
本発明の目的のために用いることができるタイプのレーザープロジェクタは、米国特許公開２００９／０１２８７１７（Nagashima等）に記載されている。Nagashima等のレーザープロジェクタは多色で画像を投射するように構成されているが、本発明にしたがいテストパターンを投射するためには、単色でも十分である。Behanらへの米国特許７,４３３,７９６は、ＣＡＤ／ＣＡＭタイプのアプリケーション等のツールを用いて生成したファスナーに関するエンジニアリングデータを幾何学データと非幾何学データに変換する、レーザープロジェクタとシステムを開示している。これらデータは、ファスナーとともに製造される対象物にレーザープロジェクタで投射される。上記Nagashima等の出願とBehanの特許は、参照によって組み込まれる。
【００６４】
透過型の観察スクリーンの背後に画像を投射する代わりに、光学コンパレータの光学プロジェクタとビデオプロジェクタは反射型の観察スクリーンの前面に画像を投射するように構成してもよい。本発明の教示内において、多くの他の変形や変更が可能であることは明らかである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学計測の分野に関し、特にテスト部品をテスト部品のテンプレート（template）や他の表示と比較する光学画像化システムによる、テスト部品の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コンパレータ、特にテスト部品の影の画像（すなわちネガティブ画像）または斜めに照らされた画像を、テスト部品のテンプレートに重なり合うようにしてスクリーンに投射するタイプの光学コンパレータは、視覚的に照合できる形で測定結果を提供することにより、確固とした信頼できる測定の形態として広く利用されている。投射されるテスト部品のエッジのフィーチャと、テンプレートに示された同フィーチャの１つまたはそれ以上の公差境界との差は、コンパレータのスクリーンに明瞭に現れる。コンパレータのスクリーンに現れるテスト部品の較正された画像に対してテスト部品の動きをモニタリングすることにより、数値データを導くこともできる。この数値は、テスト部品のエッジをテンプレートの境界に対して視覚的に検査することにより得られた評価、またはスクリーンに表れた少なくともほぼ知られたサイズの他のエッジフィーチャを視覚的に検査することにより得られた評価と比べて、妥当かどうかを確かめることができる。
【０００３】
視覚的な比較の精度は、テンプレートが作られる精度に大きく依存する。光学コンパレータの光学系は、光学プロジェクションシステムの観察口（viewing aperture）内に取り付けられたテスト部品の歪みの無い画像を実現するために、注意深く較正され、光学的に補正される。しかしながら、異なるテスト部品のために異なるテンプレートを必要とし、また、対応するテスト部品群間の関連するエッジフィーチャの範囲を測定するために、チャートゲージの形態をなすより複雑なテンプレートを作成しなければならないこともある。同一のテスト部品の多数の視野（view）やエッジフィーチャを測定するために、複数のテンプレートが求められこともある。テンプレートは要求される精度で製作するためのコストが高く、使用可能な状態でテンプレートを保管するための場所と取り扱いを必要とする。新しいテンプレートを注文したりテンプレートを取り替えるための時間も必要とする。また、テスト部品の形状や公差の些細な訂正でも、新しいテンプレートを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
視覚による同様の比較をコンピュータのモニターで行うために、光学投射コンパレータを、デジタルカメラをベースとするコンパレータに置き換える努力がなされてきた。最も有益なのは、テスト部品の意図した輪郭を定義するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）仕様（specifications）から、境界情報を引き出すことにより、物理的なテンプレートを、コンピュータモニタ上で生じるテスト部品のデジタル表示で置き換えることである。デジタルカメラにより得られたテスト部品のデジタル画像は、デジタル的に生成されたテンプレートと比較するために、同じコンピュータのモニタ上で生成される。しかしながら、コンピュータのモニタで表示した画素化された（pixilated）画像は、コンピュータスクリーン上に現れた所定の大きさの画像を比較する際の精度を制限する。テンプレートとテスト部品の両者を同じ尺度に合わせる必要があるため、テンプレートとテスト部品の解像度が異なるデジタル倍率で互いに合わせられる。したがって、通常レベルでの微細な比較は困難である。この微細な比較は、同じ大きさの視野範囲においてより小さなセグメントの視覚検査を必要とする。テスト部品の画像のデジタル変換は、さらなる系統的なエラーやランダムなエラーの原因となり、このようなエラーは、測定の信頼性を減じるとともに、テスト部品の実際の画像を参照データと比較することによって得られた確実性をも減じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
好ましい実施例の中での本発明は、光学コンパレータの観察スクリーンにテスト部品の画像を光学的に投射すると同時に、同じスクリーンに光学的に投射するためにデジタル的にテンプレートを発生させる。テスト部品が観察スクリーンに投射される際の精度は、主として照明と投射の光学系により得られ、テスト部品の画像のデジタル画素化を介在することにより制限されることはない。テンプレートは、同じ観察スクリーンに光学的に投射されるが、スクリーン上での投射された画素サイズを考慮してデジタル的に生成される。このようにして本発明は、物理的テンプレートの必要性を無くしながら、光学コンパレータに関連する信頼性と確実性を保つことができる。テスト部品とデジタル的に生成されたテンプレートの光学投射の結合は、重なった色を基にした比較を可能にする。この比較は、テスト部品が公差内にあるか否かに関する、より簡易に認識可能な指標を提供する。
【０００６】
本発明にかかわる光学コンパレータの一態様は、観察スクリーンと、上記観察スクリーンに検査対象となるテスト部品の光学画像を投射する光学プロジェクタと、テスト部品の描画された設計仕様(illustrated specifications)を含む画素化された（pixilated）テストパターンの光学画像を投射するビデオプロジェクタを備えている。このビデオプロジェクタは、好ましくは上記画素化テストパターンを発生させるデジタルディスプレイエンジンを含む。第１照明器がテスト部品を照らし、第２照明器が上記デジタルディスプレイエンジンを照らす。上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像が上記観察スクリーンに一致した尺度で同時に投射されるように、連携している。
【０００７】
（ａ）テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルＣＡＤファイルと（ｂ）上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間のプログラム駆動インターフェイスは、上記デジタルＣＡＤファイルにおける上記設計仕様を、上記観察スクリーンにおいて投射されたテスト部品の光学画像と比較すべき、描画された形態での画素化テンプレートパターンに変換する。例えば、数値的に定義された公差を有する公称境界（nominal boundary）として上記デジタルＣＡＤファイルに表されたテスト部品の境界に関する情報は、画素化テンプレートパターンにおいて、テスト部品の他のＣＡＤ参照フィーチャに関して適正に位置された公差帯域に変換することができる。
【０００８】
光学上の比較を強化するために、テスト部品の光学画像と画素化テンプレートの光学画像は異なる色で投射される。例えば、テスト部品のネガティブ画像が緑色等の第１の色で投射され、画素化された公差帯域の画像が赤等の第２の色で投射される。投射は好ましくは色加算であり、テスト部品の投射されたネガティブ画像において、投射された公差帯域内にある部分が、黄色等の第３の色を呈する。貫通穴等のフィーチャは、環状の赤色の帯が環状の黄色の帯を囲んでいる時に、公差内にあると見ることができる。遮断されていない外側の赤色の帯は、公差域の外側の限界が破られていないことを示す。この外側限界の破れは、赤色の帯における交差域外への緑色の破壊によって示される。遮断されていない中間の黄色の帯は、公差域の内側の限界が破られていないことを示す。この内側の限界の破れは、黄色の帯における交差域外への黒色の破断によって示される。このような簡単に見分けられる色テストに基づいて、フィーチャが公差内にあるか否かを決定するために、個々のテスト部品の複数のフィーチャを同時にまたはほぼ同時に検査することができる。
【０００９】
上記デジタルＣＡＤファイルと上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間のインターフェイスは、テスト部品の投射画像と画素単位未満での比較（sub-pixel comparison）を行うために、所定倍率での上記画像化テンプレートパターンの解像度限界を補償するテンプレート構造を生成する。例えば、上記画素化テンプレートにおいて、境界線の位置を、左右に互い違いに配列された画素組（laterally staggered sets of pixels）によって、より正確に表示することができる。意図された境界を表す公称の線は、互い違いの画素組から、観察スクリーンで互い違いの画素組を正確に二分するとみなされる線として、暗示されている。左右に互い違いに配された画素組は、意図された交差帯域を跨ぐ量だけ横方向に離れている。テスト部品の投射画像はエッジは、画素数によって制限されない解像度で表されており、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割することができる。これら分割された領域が、境界や公差帯域を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界や公差帯域に対するエッジの位置をより正確に決定するために、比較できる。このような、多数画素の境界の能力向上は色制御と組み合わせることができ、１つの色で投射された境界または交差帯域と他の色で投射されたテスト画像との間の重なり領域をより簡単に識別する。
【００１０】
好ましくは、画素化テンプレートパターンの画像を観察スクリーンに投射する光学系は、テスト部品の画像を観察スクリーンに投射する光学系から次の作用を得られるように十分に独立している。すなわち、テスト部品の画像の倍率の変化は、観察スクリーンに投射される尺度変更された（rescale）画素化テンプレートパターンを描くために用いられるピクセルの数に、影響を与えない。ビデオプロジェクタのデジタルディスプレイエンジンは、観察スクリーン上に同じ光学倍率で投射されるテンプレートパターンのより小さな部位のデジタル画像を、同数の画素を用いて生成することにより、テンプレートパターンを拡大することができる。テンプレートパターンのより小さな部位が同数の画素により生成されるので、観察スクリーンに投射された拡大テストパターンの解像度が高まる。換言すれば、観察スクリーン上での目に見えるピクセル間のスペースは、拡大された倍率の尺度にしたがって、より小さな距離を表す。
【００１１】
光学プロジェクタは、第１光軸に沿ってテスト部品の画像を観察スクリーンへ投射することができる。ビデオプロジェクタは画素化テンプレートの画像を、上記第１光軸に対して傾斜した第２光軸に沿って観察スクリーンへ投射することができる。区分化レンズ（例えばフレネルレンズ）やグレーティング（格子：grating）等の光学系を観察スクリーンに重ねて、上記第１、第２の光軸に沿って観察スクリーンに到達した投射画像の光エネルギーを結合して、観察スクリーンから共通の観察軸に沿って発する光エネルギーにすることができる。観察スクリーンの全域にわたって色とコントラストのより均一な比較のために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタにより生成される画像間の光エネルギーのアライメント（整列：alignment）が、提供される。
【００１２】
経済的で光学的なアライメントのために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタは、ある光学系を共有する。例えば、光学プロジェクタとビデオプロジェクタの光路はビームスプリッタで結合することができ、これにより、テスト部品の光学画像と画素化テンプレートパターンの両者を同一の光軸に沿って観察スクリーンに投射することができる。
【００１３】
テスト部品の画像化されたフィーチャの角度方向を測定するために、回動調節可能なレチクルが観察スクリーンにアライメントされる。連携リンクがレチクルとビデオプロジェクタとの間に提供され、これにより、画素化テンプレートパターンの画像が観察スクリーン上で上記レチクルの回動調節とマッチングするように回る。好ましくは、光学プロジェクタとビデオプロジェクタは、レチクルの中心点が画素化テンプレートの中心点に一致するように、較正される。好ましくは、光学プロジェクタは、観察スクリーンに投射されるテスト部品の画像の倍率を変更するための倍率調節器を含む。観察スクリーン上での画素化テンプレートパターンの画像を、観察スクリーン上でのテスト部品の画像の倍率変更にマッチングした倍率に変更するように、他の連携リンクを倍率調節器とビデオプロジェクタとの間に提供することができる。
【００１４】
好ましくは、コンピュータにより発生された他の画像も上記観察スクリーンに投射できるように、ビデオプロジェクタがコンピュータに接続されている。この観察スクリーン上の画像は、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップを含んでいる。例えば、テスト部品または光学コンパレータに関するデータを含むファイルは、インターフェイスを介してアクセスされ、その結果は観察スクリーンに表示される。
【００１５】
設計仕様に対してテスト部品を比較するための本発明の光学コンパレータの他の態様は、テスト部品を取り付けるサポートと、テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テンプレートパターンを生成するデジタル画像生成器とを備えている。第１照明器がテスト部品を照らし、第２照明器がデジタル画像生成器を照らす。画像化光学系は、上記テスト部品と画素化テンプレートパターンを視覚的に比較するために、重なり合うテスト部品の光学画像とテンプレートパターンの光学画像を、合致した尺度で観察スクリーンに投射する。
【００１６】
画像化光学系は、上記テスト部品の画像を生成する第１対物系と、上記画素化テンプレートパターンの画像を生成する第２対物系と、上記第１、第２対物系により生成された画像を結合するためのビーム結合器とを含むことができる。上記画素化テンプレートパターンをテスト部品にスケーリング（尺度合わせ）するために、上記第２対物系は第１対物系より屈折力を高くすることができる。上記第１、第２の照明器は、テスト部品とデジタル画像生成器を異なる色で照明する。ビデオプロジェクタのデジタルディスプレイエンジンは、上記画素化テンプレートパターンを発生させるために、個々に制御可能な要素の配列を含む。上記デジタルディスプレイエンジンは、直接に又はフォーカス光学系を介して観察スクリーンにテンプレートパターンを描くビーム操縦装置を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例にしたがって構成された、テスト部品を検査するための光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータにおいて、光学プロジェクタとビデオプロジェクタが共通の観察スクリーンへの異なる光路をたどる。
【００１８】
【図２Ａ】観察スクリーンの正面図であり、テスト部品の投射された画像を示す。
【図２Ｂ】観察スクリーンの正面図であり、画素化テンプレートパターンの投射された画像を示す。
【図２Ｃ】観察スクリーンの正面図であり、視覚的に比較するためにテスト部品と画素化テンプレートパターンの投射された画像を結合させたものを、一部を切り取り拡大して示す。
【００１９】
【図３Ａ】境界を形成するための互い違いのピクセル組（互い違いのピクセル群：alternating pixel sets）を示す図であり、この境界に対して、テスト部品の境界を画素単位未満の解像度で測定できる。
【図３Ｂ】公差帯域を形成するための互い違いのピクセル組を示す図であり、この交差帯域に対して、テスト部品の境界を画素単位未満の解像度で測定できる。
【００２０】
【図４】観察スクリーンの側面図であり、最適な観察位置の範囲にわたって観察するためにテスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を組み合わせるフレネルレンズの効果を示す。
【００２１】
【図５】他の光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を共通の光路に沿って観察スクリーンに投射するために、光学プロジェクタとビデオプロジェクタのある光学系を結合している。
【００２２】
【図６】さらに他の光学コンパレータを示す図であり、この光学コンパレータは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像を共通の光路に沿って観察スクリーンに投射するために、拡大レンズの前で光学プロジェクタとビデオプロジェクタを結合している。
【００２３】
【図７】テンプレートパターンの画像を観察スクリーンに投射するためのレーザープロジェクタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１において破線でアウトラインが表示されている光学コンパレータ１０は、テスト部品１４を支持するための複軸ステージ１２（多軸ステージ：multi-axis stage）を備えている。この複軸ステージ１２は、３つの直交する移動（すなわち直線的動き）軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するものとして示されているが、より少ない移動軸を有するものであってもよいし、１つまたはそれ以上の回動（すなわち角度的動き）軸を追加してもよい。これら回動軸も好ましくは直交している。種々の手動制御手段（図示しない）を上記複軸ステージ１２と連携させて、テスト部品１４の位置を調節することができる。複軸ステージ１２は、検査対象のテスト部品１４を自動的に位置決めし及び／又は移動させるためのモータ、アクチュエータ等を備えていてもよい。さらに、少なくとも直線移動軸ＸおよびＹは、テスト部品１４の位置の変化を測定するための目盛付きのリニアエンコーダ（図示しない）を装備するのが好ましい。
【００２５】
バックライト照明器１５（プロフィール照明器）は、照明ビーム１７を出力する。図示のバックライト照明器１５は、上記ビーム１７を発する光源１６と、この照明ビーム１７を照明軸１９に沿って平行にするコリメータ１８とを有する。上記光源１６は、発光ダイオード、白熱ランプ、アークランプ等、多くの形態をとることができる。光源１６が広帯域光源の場合には、照明ビーム１７のスペクトル成分（spectral content）を制限するために、分光フィルタ２０（spectral filter）を用いることができる。光源が不完全に又は不均一にしかバックライト照明器１５の所望の射出瞳（exit pupil）を満たさない場合には、１つまたはそれ以上の拡散体（diffuser:図示しない）を用いて、照明ビーム１７全域にわたって十分な均質性を達成することができる。例えば、コリメータ１８の焦点面に第１拡散体を設け、コリメータ１８とテスト部品１４との間に第２拡散体を設ける。効率を高めるために、反射体を光源１６と組み合わせることもできる。照明器１５からの照明ビーム１７は、好ましくは平行光で均質で単色（好ましくは緑色のスペクトル）であり、光学コンパレータでは一般的である。共軸の面照明のための明視野照明器（brightfield illuminator for co-axial surface illumination）や、傾斜した面照明のための暗視野照明器(darkfield illuminator for oblique surface illumination)を含む、公知の他のタイプの照明器を装備してもよい。
【００２６】
背後から照らされたテスト部品１４（好ましくは予め決定された設計仕様にしたがって製造されているもの）は、テスト部品１４の物理的アウトラインに合致したパターンで、照明ビーム１７の一部を阻止する。光学プロジェクタ２１は、照明軸１９に沿って伝播する照明ビーム１７の残りの部分を集め、テスト部品１４のネガティブ光学画像２４を光学投射ビーム２５として、観察スクリーン３８、すなわち透過式の背面投射スクリーン（transmitting rear projection screen）に投射する。例えば図２Ａ参照。観察スクリーン３８は、好ましくはつや消し３６（frosting）を有しており、視野角にわたり、投射されたテスト部品１４のネガティブ画像が見られる観察面を提供する。
【００２７】
光学プロジェクタ２１の前側リレーレンズ２２は、テスト部品１４の影パターンを受け、テスト部品１４の最初の画像を形成するための対物系として機能する。この最初の画像は、最終的にテスト部品１４のネガティブ画像として観察スクリーン３８に中継される。テスト部品１４の中間画像２９を形成するために、第２のリレーレンズ２７が光学プロジェクタ２１の光路２３に沿い、２つのビーム全反射ミラー２６，２８間に配置され、第１のリレーレンズ２２と協働する。テスト部品１４のサイズに関連する投影ネガティブ画像の全体サイズは、拡大レンズ３０（magnification lens）によって制御することができる。この拡大レンズ３０は、ターレット３２に設けられた屈折力の異なる複数のレンズ３１を含み、個々のレンズ３１を回動させて上記光路２３に一致（alignment）させる。大きな全反射ミラー３４は、投射ビーム２５の向きを、上記観察スクリーン３８と直交する光学投射軸３５に沿うように変え、これによりテスト部品１４のネガティブ光学画像２４を観察スクリーン３８上に形成する。
【００２８】
観察スクリーン３８には、画素化テンプレートパターン４４の大きく拡大された光学画像５４も投射される(図２Ｂ参照)。この光学画像５４は、好ましくはテスト部品１４のネガティブ画像２４が観察スクリーン３８が投射される色とは対照的な色を呈している。画素化テンプレートパターン４４は、ビデオプロジェクタ４０内においてデジタルディスプレイエンジン４２によって生じさせることができる。このデジタルディスプレイエンジン４２は好ましくは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の形態をなす空間光変調器（spatial light modulator）である。例えばビデオプロジェクタ４０は、マイクロミラーの配列技術を組み込んだテキサスインストルメント社のＤＬＰプロジェクタ（登録商標）にすることができる。ビデオプロジェクタ４０は高解像度の画素数が好ましいが、ピクセル解像度と光学的な鮮明さが得られるのであればコストを勘案して選択することができる。
【００２９】
ビデオプロジェクタ４０の投射レンズ４６は、画素化テンプレートパターン４４の大きく拡大された光学画像５４を観察スクリーン３８に投射する。光学画像５４を運ぶビデオ投射ビーム４７は、観察スクリーン３８の法線に対して傾いたビデオ投射軸４５に沿って伝播する。ビデオ投射ビーム４７の傾斜は、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４にいわゆるキーストーン歪み（台形の歪み）を与えることが一般的には予想される。しかし、画素化テンプレートパターン４４に関連する投射レンズ４６は、予想されるキーストーン歪みを補償するように構成することができ、これにより、画素化テンプレートパターン４４の画像５４を重大な歪みを伴うことなく観察スクリーン３８に投射することができる。例えば、画素化テンプレートパターン４４を投射レンズ４６の対物面に対して傾斜させることにより、予想される歪みを補正することができる。あるいは、アスチグマチックレンズ（astigmatic lens）を投射レンズ４６に組み込んで、同様の補正をすることができる。残りのキーストーン誤差は、投射画像５４の最初の画像較正の時またはその後の再較正の時に、ビデオプロジェクタ４０を制御するソフトウエアにより補正することができる。
【００３０】
ビデオプロジェクタ４０は図１に示すように画素化テンプレートパターン４４のデジタル画像５４を観察スクリーン３８の背面に直接投射するが、ビデオプロジェクタ４０を光学コンパレータ１０内の異なる位置に配するために、上記画像５４を１つまたはそれ以上のミラー（図示しない）を介して投射することもできる。１つまたはそれ以上のミラーは、デジタル画像５４の中心を観察スクリーン３８の中心に合わせるために調節可能とすることができる。このようなビデオプロジェクタ４０の光路を屈曲させるためのミラーの使用により、観察スクリーン３８での画像の回転が生じるが、これは較正の工程で、ビデオプロジェクタ４０を制御するソフトウエアにより補正することができる。
【００３１】
アライメントマーク４９（図２Ａ−図２Ｃ参照）を含む回動可能なレチクル板（角度定規、分度器（protractor））４８が、観察スクリーンに重なっている。このレチクル板４８は、画素化テンプレートパターン４４の画像５４をテスト部品１４のネガティブ画像２４に角度的に揃えるための基準を提供したり、テスト部品１４のステージモーションを測定するためのものである。エンコーダ５０は、回動可能なレチクル板４８の角度位置を監視する。レチクル板４８の測定された角度位置は、連携リンク５１を介して画素化テンプレートパターン４４の角度配置に較正することができ、これにより、画素化テンプレートパターン４４の画像の角度配置がレチクル板４８の角度配置に追随する。
【００３２】
画素化テンプレートパターン４４を発生させるための情報は、１つまたはそれ以上の、デジタルマシンで読み取り可能なファイル５６から生じる。このファイル５６は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システム等によって得られるテスト部品１４の設計仕様を含む。例えば、デジタルファイル５６の情報は、テスト部品１４の三次元モデルを含んでいる。この三次元モデルは、テスト部品１４の製造を導くための幾何学表示やフィーチャ表示を伴い、ワイヤフレームモデル、サーフェイスモデル、ソリッドモデルを含む種々の方法で表現することができる。一般的に、ＣＡＤモデルはモデル化されたテスト部品の意図された寸法を固有に定義するが、公差を添えなければならないこともある。一般的に透視図からのテスト部品の２次元輪郭表示から、表示テンプレート（すなわちｅＣＡＤテンプレート）に変換するために、上記デジタルファイル５６（例えばＣＡＤファイル）は、コンピュータ５８に直接受け入れることができる。この表示テンプレートは、所望の画素化テンプレートパターン４４として全体または一部が再生される。上記デジタルファイル５６を別のコンピュータで変換し、上記コンピュータ５８に変換された形態で移すようにしてもよい。デジタルファイル５６または他のどこかから導入した公差情報は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内でテスト部品１４の二次元輪郭表示に組み込まれ、テスト部品１４の意図された輪郭境界を置換したり増やす。（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内でのテスト部品１４の輪郭表示の全部又は一部は、デジタルディスプレイエンジン４２により再生することができる。テスト部品１４をその意図された形状と比較するために、種々の対称または非対称の形態でのテスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４とを比較しながら、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内での公差境界表示を調節することができる。この調節には、公差領域を広げたり縮めることを含む。
【００３３】
コンピュータ５８は、好ましくは多数の役割を実行するように構成されている。その役割は、（ａ）テスト部品１４の（ＤＸＦ）ＣＡＤファイルを導入すること、（ｂ）コンピュータモニタ５９にＣＡＤファイルを開くこと、（ｃ）測定単位をチェックし、イングリッシュ系とＳＩメートル系との間での変換手段を提供すること、（ｄ）不要なＣＡＤフィーチャを削除する手段を提供すること、（ｅ）必要なＣＡＤフィーチャだけを選択する手段を提供すること、（ｆ）（ｅＣＡＤ）表示テンプレートを構築する手段を提供すること、（ｇ）（ｅＣＡＤ）表示テンプレートを校訂し記憶すること、を含む。
【００３４】
テスト部品１４の二次元ＣＡＤ図は、ＣＡＤ図の背景を黒に変え、ＣＡＤ図の線を特殊な色、線幅、形態に変えることにより、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート内における所望の輪郭表示に変換される。例えば、ある線の幅を広げて公差帯域を表すことができる。線を、テスト部品１４の輪郭画像と比較するのに最も適切な形態に変換するため、他の所定のスタイルを定義することもできる。
【００３５】
図２Ａにおいて、テスト部品１４のネガティブ画像２４は、照明パターンに対応した領域が影ゾーン（好ましくは黒い背景に対して緑色）で示されている。この照明パターンは、テスト部品１４の観察スクリーンへの光学投射によって生じる。テスト部品１４は外側の輪郭境界６２（この輪郭境界６２を越えて光が通過する）と、６つの貫通穴フィーチャ６４（ここを光が通過する）とを有している。図２Ｂにおいて、画素化テンプレートパターン４４は、照らされたフィーチャを表す破線と影ゾーン（好ましくは黒の背景に対して赤色の光を呈する）で示されている。この画素化テンプレートパターンは、テスト部品１４の意図された外側輪郭境界に対応する境界線６６と、テスト部品１４の貫通穴フィーチャの最小寸法と最大寸法を設定する公差帯域６８を含む。
【００３６】
図２Ｃの一部拡大断面図において、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４がテスト部品１４の投射画像２４と重なっている。テスト部品１４の画像化された境界６２は、画素化テンプレートパターン４４の画像化された境界６６を少し越えて広がっている。これはアライメントエラーか公差条件からの外れのいずれかであることを示している。画像化されたテスト部品１４の貫通穴フィーチャ６４と、画素化テンプレートパターン４４の画像化された公差帯域６８との重なり領域７０は、色減算を示すグレーの、より暗い影で示される。しかし、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の投射画像２４，５４の緑色と赤色は、好ましくは色加算によって組み合わされて、より明るい黄色になる。
【００３７】
１つを除く全ての貫通穴フィーチャ６４は公差範囲内である。公差範囲内であることは２つの方法で示される。第１に、重なり領域７０は貫通穴フィーチャ６４を全周にわたって囲んでいる。これにより、貫通穴フィーチャ６４の最小径が公差帯域６８内にあることが確かめられる。第２に、公差帯域６８が全周にわたって重なり領域７０を囲んでおり、貫通穴フィーチャ６４には公差帯域６８を超えて突出する部分が無い。これにより、貫通穴フィーチャの最大径が公差帯域６８内に収まっていることが確かめられる。
【００３８】
しかし、符号６４’で示される貫通穴フィーチャは、上記２つの観点から公差範囲外である。第１に、重なり領域７０’は貫通穴フィーチャ６４’を完全に囲んでいない。第２に、貫通穴フィーチャ６４’の一部は重なり領域７０’を超えて突出している。このように、貫通穴フィーチャ６４’の一部が最小径公差に合致せず、貫通穴フィーチャ６４’の他の部分が最大径公差に合致せず、これらは貫通穴フィーチャ６４’の位置が間違っていることに起因する。色加算を表示する赤・緑・黒色のスキームにおいて、囲っている黄色の重なり領域７０における黒による破断は、最小径に関する公差条件からの逸脱を示し、囲っている赤色の公差帯域６８における緑による破断は、最大径に関する公差条件から逸脱を示す。
【００３９】
テスト部品１４の投射されたネガティブ画像２４の光学解像度はかなり高くすることができ、プロジェクタの光学系の光伝送機能によって大きく制限されるが、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４は、画素化テンプレートパターン４４の原画像を発生するデジタルディスプレイエンジン４２の画素密度により制限される。すなわち、仮にビデオプロジェクタ４０の光学系が光学プロジェクタ２１の光学系と同様に良くても、最初の画素化テンプレートパターン４４を発生させる画素の密度が、画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の解像度を制限する。観察スクリーン３８上での投射画像５４における画素間のスペースは、画素化テンプレートパターン４４の画素間のスペースと、観察スクリーン３８を実質的に満たすことが求められている投射レンズ４６の倍率とに起因して生じるものである。これに比べて、通常の光学プロジェクタによるテスト部品１４の投射画像の倍率に関連した解像度のロスは、取るに足らないものであると見込まれる。
【００４０】
光学コンパレータ１０は、異なる倍率でテスト部品を検査するように構成するのが好ましい。拡大レンズ３０は、異なる屈折力のレンズ３１のターレット３２を備えている。これらレンズ３１は回転して投射光路に位置される。画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の解像度は制限されるが、この投射画像５４の距離の単位で表された解像度は、テスト部品１４の投射ネガティブ画像２４の倍率に合致した倍率に対応している。画素化テンプレートパターン４４の画像５４を投射する光学系が、テスト部品１４のネガティブ画像２４を投射する光学系から独立しているので、投射画像５４の倍率の要求される変化は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのより小さな部分をデジタルディスプレイエンジン４２でより大きなサイズで発生させることによって達成することができる。ビデオプロジェクタ４０のデジタルディスプレイエンジン４２は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのより小さな部分のデジタル画像を同数の画素を用いて発生させることにより、このテンプレートパターン４４を拡大することができる。このテンプレートパターンは観察スクリーン３８に等しい光学倍率で投射される。投射視野を満たすために同数、同サイズの画素が用いられるため、テンプレートパターン４４の投射画像の解像度は、画素化テンプレートパターン４４を発生させる尺度と直に関係する。例えば、倍率が２倍であれば、画素化テンプレートパターン４４の投射画像の解像度も２倍となる。
【００４１】
テンプレートパターンの解像度は倍率と直に対応するが、画素化テンプレートパターン４４の投射画像の解像度は、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の投射画像２４，５４を比較するために与えられた尺度に制限される。与えられた倍率での測定精度を向上させるために、境界線と公差帯域を表す画素は、図３Ａ，図３Ｂに示すように横方向に（左右に）互い違いに配された画素組（laterally staggered sets）で構成することができる。大きく拡大した境界線７２の一部分が図３Ａに示されており、左右に互い違いに配された画素組７４，７６で構成されており、これら画素組７４，７６は、これらの間に潜在的な公称の（名目の）境界線７８を定義することができる。互い違いに配された画素組７４，７６は隣接する画素間で潜在的な境界７８を定義する。テスト部品１４のエッジ境界８０は、左右に互い違いに配された画素組７４，７６を、破断された画素（画素破片、画素断片：fractional pixel）のディメンジョン（寸法、大きさ、規模：dimensions）の、異なる寸法領域（size areas）に分ける。この相対的な寸法の評価により、エッジ境界８０を潜在的な境界７８とより正確に比較することができる。
【００４２】
同様に、公差帯域８２の境界を、図３Ｂに示すように左右に互いに違いにオフセットされた画素組８４，８６によって表わすことができる。画素組８４，８６の内側のエッジは、公差帯域８２の外側の限界での潜在的な境界を定義する。テスト対象のエッジ境界９０による、意図された公差帯域８２の破壊は、より明瞭になる。画素化された境界線７２または公差帯域８２と画像化されたテスト部品１４との間における、重なりの色加算又は色減算の組み合わせは、目による比較をより強調することができる。
【００４３】
デジタルディスプレイエンジン４２で形成された画像は、好ましくは画素化テンプレートパターンに制限されず、コンピュータで生成された多くのグラフィックやテキストのうちのいずれかを含むことができる。例えば、テスト部品１４に関する情報（コンパレータをセットアップしたりテスト部品１４を検査するための指令を含む）を、観察スクリーン３８に投射することができる。実際のところ、観察スクリーン３８は、コンピュータ５８のための対話式ディスクトップとすることができる。例えば、観察スクリーン３８で位置を見ることができるコンピュータのマウス（図示しない）は、メニューを操作し、ファイルを開いたり閉じたりするために用いることができる。コンピュータ５８に情報を入力するために、キーボード（図示しない）も同様にコンピュータ５８に接続することができる。この情報は観察スクリーン３８で表示され、見ることができる。
【００４４】
観察スクリーン３８から発する光の方向を調節するために、上記レチクル板４８に加えて、図４に示すレンズプレート９２をも観察スクリーン３８に重ねることができる。このレンズプレート９２は、セグメントに分けられたレンズかグレーティング（grating:格子）の形態を取ることができ、好ましくは、画像化された光を最適な観察位置の範囲にわたって方向付けするように構成されたフレネルレンズとする。上記レンズプレート９２は、異なる投射軸３５，４５に沿って観察スクリーン３８に到達した光学投射ビーム２５とビデオ投射ビーム４７の光エネルギーを結合し、観察スクリーン３８から発せられた結合光エネルギーを、共通の観察軸９４に沿うように方向付けすべく、構成することができる。投射ビーム２５，４７の光エネルギーを揃えることにより、最適な観察位置の範囲にわたり、観察スクリーン３８の全域にわたって、より均一な色とコントラストの比較を行うことができる。
【００４５】
本発明にしたがう他の光学コンパレータ１００が、図５に示されている。光学コンパレータ１０の構成要素と共通する光学コンパレータ１００の構成要素には、同じ参照番号を付す。例えば、コンパレータ１００は、同じ取付ステージ１２、バックライト照明器１５（輪郭照明器）、透過性の観察スクリーン３８を有している。前側のリレーレンズ１０２は、照明器１５からのパターン化された光を集めテスト部品１４のネガティブ画像を形成するために、光学プロジェクタ１０４の対物系として機能する。拡大レンズ３０は、光学投射ビーム１０６内で投射されるネガティブ画像の、観察スクリーン３８上でのサイズを変える。ビームスプリッタ１０８と全反射ミラー１１０は、光学投射ビーム１０６の向きを変えて、観察窓３８と直交する観察軸１１２に沿わせる。
【００４６】
ビデオプロジェクタ１１８のデジタルディスプレイエンジン１１６内において、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１２２を照らすために、別の光源１１４（好ましくは、１つ以上の（赤色の）発光ダイオード（ＬＥＤである）がコンデンサ１２０を通して働く。関連するプロセッサドライバ１２４は、コンピュータ５８からの指令を受け、上記デジタルマイクロミラーデバイス１２２の作用を制御して、画素化テンプレートパターン等のデジタル画像を発生させる。上記デジタルマイクロミラーデバイス１２２はミラー列を含んでおり、このミラー列は、ビデオ投射ビーム１２６内において所望の光の空間的分配を実現するために位置を切り換えられるように、プロセッサドライバ１２４によって個々に制御される。個々に制御可能なミラーは、１つの位置において、入射光の一部をビデオ投射ビーム１２６の軸１２７に沿う方向に反射する。個々に制御可能なミラーは、他の位置において、入射光の残りの部分をビームダンプ１３０に向かって軸１２９に沿うように反射する。投射レンズ１３２は、デジタルマイクロミラーデバイス１２２によって生じた画素化パターンの拡大画像５４を、観察スクリーン３８に投射するために形成する。ビームスプリッタ１０８はビデオ投射ビーム１２６を光学投射ビーム１０６と結合し、これらを一緒に観察スクリーン３８に向かい投射軸１１２に沿って伝送する。
【００４７】
ビデオプロジェクタ１１８を光学プロジェクタ１０４と統合することにより、ビデオ投射ビーム１２６と光学投射ビーム１０６の両者を、共通の投射軸１１２に沿って観察スクリーン３８に到達させることができる。投射画像間の相対照度は広い視野角範囲にわたって一致している。
【００４８】
ビームスプリッタ１０８を介して裏側で働くズームレンズ１３４は、背後から照らされたテスト部品１４の画像と前方から照らされたデジタルマイクロミラーデバイス１２２の画像を、カメラ１３６へ送る。ビデオプロセッサ１３８は、個々のテスト部品の検査を監視するために、カメラ１３６とコンピュータ５８とを接続する。テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４の両方の画像がカメラ１３６によりデジタル的に捕捉されるので、直接的な数字上の比較が可能であり、少なくとも、近似的にこれら画像を揃えて計り、画像をスケーリングし、検査プロトコルを管理し、結果を記録することができる。しかし、より精密な測定と比較は、観察スクリーン３８上での視覚的照合により行うのが好ましい。この観察スクリーン３８ではテスト部品１４の画像２４の解像度は、デジタル近似化の影響を受けない。
【００４９】
本発明にしたがう光学コンパレータの他の実施例が図６に示されている。光学コンパレータ１０または１００と共通の特徴については同符号を付す。光学コンパレータ１００と同様に、光学コンパレータ１５０の前側のリレーレンズ１５２は光学プロジェクタ１５４の対物系として機能し、照明器１５からのパターン化された光を集め、テスト部品１４のネガティブ画像を形成する。拡大レンズ３０は、観察スクリーン３８に投射される光学投射ビーム１５６内でのネガティブ画像のサイズを変更する。光学投射ビーム１５６は、ビームスプリッタ１５８を通過し、全反射ミラー１６０，１６２によって、観察スクリーン３８と直交する投射軸１６４に沿う方向に変えられる。
【００５０】
ビデオプロジェクタ１６５のための他のデジタルディスプレイエンジン１６６は、空間光変調器としてバックライト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１６８を有している。光源１７０（好ましくは１つまたはそれ以上の赤色の発光ダイオードからなる）からの光は、液晶ディスプレイ１６８を均等に照らすコンデンサ１７２を通る。ディスプレイ１６８内で並べられた液晶セルは、プロセッサドライバ１７４によって個別に制御することができ、これにより、液晶ディスプレイ１６８のセルを通って光を通過可能にしたり通過不能にすることができる。プロセッサドライバ１７４はコンピュータ５８からの情報を受けて、所望の画素化テンプレートパターン４４等の画像を、液晶ディスプレイ１６８に生じさせる。投射レンズ１７６は、液晶ディスプレイ１６８により発生した画素化テンプレートパターン４４の拡大画像をビデオ投射ビーム１７８内に形成し、監察スクリーンに投射する。上記ビームスプリッタ１５８は、ビデオ投射ビーム１７８を光学投射ビーム１５６と結合し、一緒に投射軸１６４に沿って観察スクリーン３８に送る。
【００５１】
光学コンパレータ１０，１００と異なり、光学コンパレータ１５０の拡大レンズ３０は、テスト部品１４の投射画像２４と、デジタルディスプレイエンジン１６６により発生した画素化テンプレートパターン４４の投射画像５４の両方を拡大する。この構成は、高倍率において画素化テンプレートパターン４４の解像度が低くても許容される場合に、光学投射ビーム１５６とビデオ投射ビーム１７８の結合を簡単にするために有用である。
【００５２】
テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テンプレートパターン４４は、光学コンパレータ１０，１００，１５０内に、様々な程度で組み込むことができる。例えば、画素化テンプレートパターン４４はテスト部品１４の画像２４と連携したりしなかったり、複軸ステージ１２と連携したりしなかったり、回動可能なレチクル板４８と連携したりしなかったり、光学プロジェクタ２１又は１０４の倍率（例えばターレット３２の回動位置）と連携したりしなかったりすることができる。
【００５３】
連携しない状態では、画素化テンプレートパターン４４の倍率と位置付け・方向付け（orientation）は、ビデオプロジェクタ４０，１１８内で設定することができる。操作者は、静止している画素化テンプレートパターン４４に対してテスト部品１４を動かすことができ、これにより、従来のスクリーンに重ねられた物理的なテンプレートを用いて比較するのと同様の視覚上の比較をすることができる。操作者が、画素化テンプレートパターン４４の境界を越えているテスト部品１４の一部を検査したい場合には、画素化テンプレートパターン４４は（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから再生して、テスト部品１４の他の部分（相対的に変位した部分）を表すことができる。対応するテンプレートの変位を制御するために、キーボードやマウス（図示しない）からコンピュータ５８への入力を行うことができる。
【００５４】
光学プロジェクタ２１または１０４の拡大屈折力に関する入力情報を用いて、画素化テンプレートパターン４４として全体的に又は部分的に再生される（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、自動的にスケーリングされる（合致した尺度となる。同様に、回動可能なレチクル板４８の回動位置に関する入力情報を用いて、画素化テンプレートパターン４４は自動的に合致した向きにすることができる。画素化テンプレートパターン４４の画像５４は、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートにおける２つのフィーチャの位置を、テスト部品１４の同じ２つのフィーチャの位置と照合することにより、テスト部品１４の画像に揃えることができる。さらに、複軸ステージ１２による移動は、画素化テンプレートパターン４４の移動（すなわち、基礎をなす（ｅＣＡＤ）表示テンプレートの異なる部位の再生）にスケーリングすることができる。フィーチャを揃えることとステージのスケーリングは、テスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４とを結合し、それとともに、画素化テンプレートパターン４４がステージ１２によるテスト部品１４の動きを追跡する。
【００５５】
テスト部品１４の画像２４と画素化テンプレートパターン４４の画像５４の結合は、次のようにして実現される。（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから、線、円、角等の第１の基準フィーチャを選択する。テスト部品の同一の基準フィーチャを観察スクリーンの光学中心線に揃え、出力文字列をコンピュータ５８に送る。この文字列は好ましくは、オンボードのエンコーダから集められたデジタルの読み出し情報から発生する。この文字列は、ホームポジションからの複軸ステージ１２のＸ，Ｙ座標位置を特定する情報と、回動可能なレチクル板の回動角度Θを特定する情報と、光学プロジェクタ２１又は１０４の拡大レンズ３０の倍率を特定する情報と、ｅＣＡＤテンプレートを光学コンパレータ１０，１００，１５０の動き制御と連携すべきか否かを指示する情報と、を含むことができる。（ｅＣＡＤ）表示テンプレートから第２の基準フィーチャを選択する。テスト部品１４の対応する基準フィーチャを観察スクリーンの光学中心線に揃え、同様の情報タイプの出力文字列をコンピュータ５８に送る。上記情報に基づき、画素化テンプレートパターン４４は、観察スクリーン上でテスト部品の角度に対応して回わり、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートのスケーリングされた部位を操作者によって選択された光学プロジェクタ２１又は１０４の倍率と同じ倍率で表示する。さらに、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、テスト部品１４の投射画像２４に合致するように、観察スクリーンに対して自動的にスケーリングされセンター出しされる。
【００５６】
ビデオプロジェクタ４０，１１８，１６５により画素化テンプレートパターン４４として再生された（ｅＣＡＤ）表示テンプレートは、好ましくは基礎をなすＣＡＤ図のネガティブが好ましい。例えば、図の背景を黒にし、テストパート１４を画成する線は、コンピュータ５８において操作者が選択する色にする。テスト部品１４と（ｅＣＡＤ）表示テンプレートが一緒に結合されたら、コンピュータ５８は、周期的に文字列におけるパラメータの変化を獲得するように構成することができる。これにより、操作者がテーブルポジションノブを回わしたりジョイスティックを操作する等により、いつテスト部品１４を相対的に動かしたかを知ることができる。
【００５７】
操作者は、結合モードまたは非結合モードのいずれかにおいて、テスト部品１４と画素化テンプレートパターン４４とを比較することができる。結合モードでは、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は、移動ステージ１２によって移動されるテスト部品１４の画像２４と一緒に動く。非結合モードでは、テスト部品１４の画像２４が観察スクリーン３８を横切る方向に動いても、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は観察スクリーン３８上で静止している。どちらのモードでも、操作者が選択した倍率でテスト部品１４の投射画像２４と合致した視野を提供するために、画素化テンプレートパターン４４の画像５４は自動的にスケーリングされる。非結合モードでは、画素化テンプレートパターン４４の画像の角度的な方向付けは、テスト部品１４の方向付けから独立して、回動可能なレチクルプレート４８の回動に追随するように設定することができる。操作者がテスト部品１４を画素化テンプレートパターン４４に対してベストフィットする位置に移動させた時に、操作者は、フィーチャ又はフィーチャ群の公称位置からの測定値として、ステージ１２のＸ，Ｙ座標値又は回動可能なレチクル板４８の回動角度Θを表示することを選択できる。
【００５８】
デジタルディスプレイエンジン４２からの投射画像は、セットアップのための操作者への指令や他のメッセージを表示するために、表示スクリーン３８上にウインドウを含むことができる。これら指令やメッセージは、検査工程を案内するために観察スクリーン３８上でダイアログウインドウに投射することができる。この手段は、操作者が検査部品を正しい位置に置くのを助け、（ｅＣＡＤ）表示テンプレート上の重要なフィーチャへの注意を促す。混乱を避けるために、「結合」または「非結合」等の状態を示す情報も提供することができる。重要なフィーチャに関する数字のデータを提供するために、寸法及び／又は公差を、フライアウトを用いてフィーチャに添付することができる。コンピュータ５８のソフトウエアは、ステージ１２のＸ，Ｙ軸移動におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）を実行し、テスト部品１４を移動シーケンスにしたがって相対的に自動的に移動させるための、「ＧＯ ＴＯ」ファンクションを提供することができる。
【００５９】
ステージ１２のＸ，Ｙ軸移動におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）のための上記「ＧＯ ＴＯ」ファンクションは、比較を行うべきテスト部品１２の種々の予定箇所（destinations）を入力することにより、コンピュータ５８にプログラムすることができる。選択されたスケールを有する視野（ＦＯＶ）の円がｅＣＡＤ表示テンプレートに重ねられた状態で、（ｅＣＡＤ）表示テンプレートの全て（または少なくとも所望の比較箇所を含むテンプレートの一部）を観察スクリーンに表示することができる。視野（ＦＯＶ）の円を、ｅＣＡＤ表示テンプレートの画像を覆うように位置させることができ、この円の中心を、操作者が位置をセーブした時には、プログラムされた予定箇所にもってくることができる。
【００６０】
テスト部品の他の領域を測定するために、操作者はＦＯＶ円をｅＣＡＤ上の種々のポイントにドラッグし、後で又は直ぐに再生するためにこれらの位置をセーブすることができる。プログラム実行中に、ステージ位置のシーケンスが順々に進む。システムが「結合」モードの場合には、ｅＣＡＤ表示テンプレートから生じた画素化テンプレートパターン４４は、テスト部品１４の投射画像２４の公称中心を覆う適切な位置に自動的に維持される。
【００６１】
各移動の後で、操作者は「非結合」にし、ベストフィット状態が見つかるまでステージ１２を動かしたりレチクル板４８を回動させることにより、テスト部品２４の画像５４を公差内へ移動させることができる。操作者は、テスト部品１４の画像と画素化テンプレートパターン４４の画像を再結合するために、「続く」を選択し、次の予めプログラムされた次のステージ位置へと動かすことができる。
【００６２】
ビデオプロジェクタ４０，１１８，１６５のデジタルディスプレイエンジン４２，１１６，１６６は、画素化テンプレートパターン４４を発生させるために、好ましくは制御可能な要素の列を含んでいるが、同様のデジタルテンプレートパターンは通常のレーザープロジェクタのレーザービーム操縦装置によって発生させることができる。例えば図７に示すように、２つの直交する軸ｙ’、ｚ’を中心にして回動可能なレーザープロジェクタ１８０のミラー１８６は、テンプレートパターンを描くために、レーザー源１８２からの平行にされたレーザービーム１８４を操縦するのに用いることができる。コンピュータ５８は、ＣＡＤモデルから導かれた所望のテンプレートパターンを、レーザープロジェクタ１８０のために要求されるファイル形式に変換することができる。十分な画面書き換え数とともに十分な速度で作動している場合、レーザービーム１８４の制御された軌道は、テンプレートパターンの連続し輝いた画像を観察スクリーン３８に投射することができる。テンプレートパターンの画像は直接にまたは中間の収束光学系１８８を介して観察スクリーン３８に描くことができる。
【００６３】
本発明の目的のために用いることができるタイプのレーザープロジェクタは、米国特許公開２００９／０１２８７１７（Nagashima等）に記載されている。Nagashima等のレーザープロジェクタは多色で画像を投射するように構成されているが、本発明にしたがいテストパターンを投射するためには、単色でも十分である。Behanらへの米国特許７,４３３,７９６は、ＣＡＤ／ＣＡＭタイプのアプリケーション等のツールを用いて生成したファスナーに関するエンジニアリングデータを幾何学データと非幾何学データに変換する、レーザープロジェクタとシステムを開示している。これらデータは、ファスナーとともに製造される対象物にレーザープロジェクタで投射される。上記Nagashima等の出願とBehanの特許は、参照によって組み込まれる。
【００６４】
透過型の観察スクリーンの背後に画像を投射する代わりに、光学コンパレータの光学プロジェクタとビデオプロジェクタは反射型の観察スクリーンの前面に画像を投射するように構成してもよい。本発明の教示内において、多くの他の変形や変更が可能であることは明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察スクリーンと、
上記観察スクリーンに検査対象となるテスト部品の光学画像を投射する光学プロジェクタと、
テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テストパターンの光学画像を投射するビデオプロジェクタであって、上記画素化テストパターンを発生させるデジタルディスプレイエンジンを含むビデオプロジェクタと、
テスト部品を照らす第１照明器および上記デジタルディスプレイエンジンを照らす第２照明器とを備え、
上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像が上記観察スクリーンに一致した尺度で同時に投射されるように、連携していることを特徴とする光学コンパレータ。
【請求項２】
さらに、（ａ）テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルファイルと（ｂ）上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間に、プログラム駆動インターフェイスを備え、このインターフェイスは、上記デジタルファイルにおける上記設計仕様を、上記観察スクリーンにおいて投射されたテスト部品の光学画像と比較すべき、描画された形態での画素化テンプレートパターンに変換することを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項３】
上記プログラム駆動インターフェイスは、上記デジタルファイルにおけるテスト部品の境界に関する情報を、画素化テンプレートパターンにおける１つまたはそれ以上の公差帯域に変換することを特徴とする請求項２に記載の光学コンパレータ。
【請求項４】
上記テスト部品の光学画像が第１の色で投射され、上記画像化テンプレートにおける１つまたはそれ以上の公差帯域の光学画像が、第２の色で投射されることを特徴とする請求項３に記載の光学コンパレータ。
【請求項５】
上記の投射されるテスト部品と公差帯域の第１、第２の色が、色加算され、テスト部品の投射画像において投射された公差帯域内にある部分が、観察スクリーンにおいて第３の色を呈することを特徴とする請求項４に記載の光学コンパレータ。
【請求項６】
上記１つまたはそれ以上のデジタルファイルと上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間に配された上記プログラム駆動インターフェイスは、テスト部品の投射画像と画素単位未満での比較を行うために、上記画像化テンプレートパターンの解像度限界を補償するテンプレート構造を生成することを特徴とする請求項２に記載の光コンパレータ。
【請求項７】
上記画素化テンプレートにおいて、境界線が左右に互い違いに配列された画素組によって表示されることを特徴とする請求項６に記載の光学コンパレータ。
【請求項８】
上記観察スクリーンに投射された上記テスト部品の光学画像が、テスト部品のエッジフィーチャを再現し、このエッジフィーチャは、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割するのに十分な解像度を有し、これら領域が、上記境界線を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界線に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較可能であることを特徴とする請求項７に記載の光学コンパレータ。
【請求項９】
上記画素化テンプレートパターンにおいて、上記公差帯域が左右に離れて配置されたピクセル組によって表示されることを特徴とする請求項６に記載の光学コンパレータ。
【請求項１０】
上記観察スクリーンに投射された上記テスト部品の光学画像が、テスト部品のエッジフィーチャを再現し、このエッジフィーチャは、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割するのに十分な解像度を有し、これら領域が、上記公差帯域を表す画素の解像度よりも高い解像度で、公差帯域に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較可能であることを特徴とする請求項９に記載の光学コンパレータ。
【請求項１１】
上記テスト部品の画像の倍率変化が、これに合致する尺度で観察スクリーンに投射されるべく尺度変更された画像化テンプレートパターンの画素サイズを、有意に増大させないように、上記観察スクリーンに上記画素化テンプレートパターンの画像を投射するビデオプロジェクタの光学系が、上記観察スクリーンにテスト部品の画像を投射する光学プロジェクタの光学系から十分に独立していることを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１２】
上記デジタルディスプレイエンジンは、ほぼ同じ光学倍率で上記観察スクリーンに投射されるほぼ同数の画素を用いて、上記テンプレートパターンのより小さな部分のデジタル画像を発生させることにより、観察スクリーンに表れる画素化テンプレートパターンを拡大し、これによりテンプレートパターンのより小さい部分がより高い解像度で再現されることを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１３】
上記ビデオプロジェクタと光学プロジェクタは、上記観察スクリーンに向かい共通の光学軸に沿って画素化テンプレートパターンとテスト部品の画像を投射するための、少なくとも一つの光学系を共有することを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１４】
上記ビデオプロジェクタと上記光学プロジェクタは、ビームスプリッタで結合されるそれぞれの光路を有していることを特徴とする請求項１３に記載の光学コンパレータ。
【請求項１５】
上記光学プロジェクタが上記テスト部品の画像を第１の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射し、上記ビデオプロジェクタが上記画素化テンプレートパターンを、上記第１の光軸に対して傾いた第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射することを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１６】
さらに上記観察スクリーンに整列された光学系を備え、この光学系は第１、第２の光軸に沿って観察スクリーンに達する投射画像の光エネルギーを結合して、共通の観察軸に沿って上記観察スクリーンから発射される光エネルギーにすることを特徴とする請求項１５に記載の光学コンパレータ。
【請求項１７】
上記観察スクリーンに上記テスト部品の影の画像を投射するために、上記第１照明器は上記テスト部品を背後から照らすことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１８】
上記第１照明器は、上記テスト部品を第１の色の光で照らし、上記第２照明器は上記デジタルディスプレイエンジンを第２の色の光で照らすことを特徴とする請求項１７に記載の光学コンパレータ。
【請求項１９】
さらに、
上記テスト部品の画像化されたフィーチャの角度方向を測定するために、上記観察スクリーンに整列された回転調節可能なレチクルと、
上記レチクルの回動調節に合わせて画素化テンプレートパターンの画像を観察スクリーン上で回すように、上記レチクルと上記ビデオプロジェクタとの間を接続する連携リンクと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２０】
上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、レチクルの中心点が画素化テンプレートパターンの中心点に対応するように較正されることを特徴とする請求項１９に記載の光学コンパレータ。
【請求項２１】
さらに、
上記観察スクリーンに投射される上記テスト部品の画像の倍率を変えるために上記光学プロジェクタ内に配された倍率調節器と、
上記画素化テンプレートパターンの上記観察スクリーン上での画像の倍率が、上記観察スクリーン上での上記テスト部品の画像の倍率変化に合わせて変わるように、上記倍率調節器と上記ビデオプロジェクタとの間を接続する連携リンクと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２２】
さらに、上記ビデオプロジェクタがコンピュータにより発生された画像を上記観察スクリーンに投射できるように、上記ビデオプロジェクタとコンピュータとの間を接続する連携リンクを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２３】
上記ビデオプロジェクタが、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップの画像を、上記観察スクリーンに投射することを特徴とする請求項２２に記載の光学コンパレータ。
【請求項２４】
テスト部品を検査する方法であって、
第１光源から上記テスト部品を照らす工程と、
照らされた上記テスト部品の光学画像を観察スクリーンに投射する工程と、
第２光源からデジタルディスプレイエンジンを照らす工程と、
上記デジタルディスプレイエンジンで上記テスト部品を表す画素化テンプレートパターンを発生させる工程と、
上記画素化テンプレートパターンの光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程と、
上記観察スクリーン上で、投射されたテスト部品の光学画像を、投射された画素化テンプレートパターンの光学画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２５】
投射された上記テスト部品の光学画像と上記画素化テンプレートパターンの画像とを共通の尺度にマッチングさせる工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
上記テスト部品と画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程は、テスト部品と画素化テンプレートの拡大像を投射する工程を含み、上記マッチングの工程は、上記テスト部品の投射光学画像の変更された倍率に合わせため、上記観察スクリーンに投射されるべく生成された画素化テンプレートパターンのサイズを変える工程を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記生成される画素化テンプレートパターンのサイズを変える工程は、ほぼ同じ光学倍率で上記観察スクリーンに投射されるほぼ同数の画素を用いて、上記テンプレートパターンのより小さな部分のデジタル画像を発生させることにより、観察スクリーンに表れる画素化テンプレートパターンを拡大し、これにより上記テンプレートパターンのより小さい部分をより高い解像度で再現する工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルファイルにアクセスする工程と、上記１つまたはそれ以上のデジタルファイルからの設計仕様を上記画素化テンプレートパターンに変換する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
上記変換工程が、１つまたはそれ以上のデジタルファイルにおけるテスト部品の境界に関する情報を、画素化テンプレートパターンにおける１つまたはそれ以上の公差帯域に変換する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記テスト部品の光学画像を投射する工程は、テスト部品の光学画像を第１の色で上記観察スクリーンに投射する工程を含み、上記画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程は、１つまたはそれ以上の上記公差帯域を第２の色で上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
１つまたはそれ以上の公差帯域と重なる、テスト部品の投射された光学画像の一部は、第３の色を呈することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記変換する工程は、１つまたはそれ以上のデジタルファイルにおける上記テスト部品の境界に関する情報を、上記画素化テンプレートパターンにおいて左右に互い違いに配列された画素組に変換する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
上記テスト部品の光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程は、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの、異なるサイズの領域に分割するために、テスト部品のエッジフィーチャを十分な解像度で再現し、これら領域が、境界線を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界線に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較されることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記テスト部品の光学画像を投射する工程が、テスト部品の画像を第１の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射する工程を含み、上記画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程が、上記画素化テンプレートパターンの画像を第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
上記第１、第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに達する投射画像の光エネルギーを結合して、共通の観察軸に沿って上記観察スクリーンから発射される光エネルギーにする工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
上記ビデオプロジェクタがコンピュータによって発生した画像を上記観察スクリーンに投射できるように、上記ビデオプロジェクタをコンピュータに接続する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
上記画素化テンプレートパターンの光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程が、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップの画像を、上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記テスト部品を照らす工程が上記テスト部品を背後から照らす工程を含み、照らされたテスト部品の光学画像を投射する工程は照らされたテスト部品の影の画像を上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
上記画素化テンプレートを発生させる工程は、上記デジタルディスプレイエンジン内の制御可能なマイクロミラー列からの光を選択的に反射する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記観察スクリーンに画素化テンプレートの光学画像を投射する工程。
【請求項４１】
テスト部品を取り付けるサポートと、
上記テスト部品の描画された設計仕様を含むテンプレートパターンを生成するデジタル画像生成器と、
上記テスト部品を照らす第１照明器および上記デジタル画像生成器を照らす第２照明器と、
上記テスト部品と画素化テンプレートパターンを視覚的に比較するために、重なり合うテスト部品の光学画像とテンプレートパターンの光学画像を、合致した尺度で観察スクリーンに投射する投射光学系と、
を備えたことを特徴とする光学コンパレータ。
【請求項４２】
上記投射光学系は、上記テスト部品の画像を生成する第１対物系と、上記画素化テンプレートパターンの画像を生成する第２対物系とを含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４３】
上記画素化テンプレートパターンの尺度をテスト部品にスケーリングするために、上記第２対物系は第１対物系より屈折力が高いことを特徴とする請求項４２に記載のコンパレータ。
【請求項４４】
上記第１、第２の照明器は、テスト部品とデジタル画像生成器を異なる色で照明することを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４５】
上記デジタル画像生成器は、上記テンプレートパターンを発生させるために、個々に制御可能な要素の配列を含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４６】
上記デジタル画像生成器は、テンプレートパターンを描くビーム操縦装置を含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４７】
上記投射光学系がレーザープロジェクタを含み、上記ビーム操縦装置が、上記テンプレートパターンを上記観察スクリーンに投射するために、上記レーザープロジェクタ内に組み込まれていることを特徴とする請求項４６に記載のコンパレータ。
【請求項１】
観察スクリーンと、
上記観察スクリーンに検査対象となるテスト部品の光学画像を投射する光学プロジェクタと、
テスト部品の描画された設計仕様を含む画素化テストパターンの光学画像を投射するビデオプロジェクタであって、上記画素化テストパターンを発生させるデジタルディスプレイエンジンを含むビデオプロジェクタと、
テスト部品を照らす第１照明器および上記デジタルディスプレイエンジンを照らす第２照明器とを備え、
上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、テスト部品の画像と画素化テンプレートパターンの画像が上記観察スクリーンに一致した尺度で同時に投射されるように、連携していることを特徴とする光学コンパレータ。
【請求項２】
さらに、（ａ）テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルファイルと（ｂ）上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間に、プログラム駆動インターフェイスを備え、このインターフェイスは、上記デジタルファイルにおける上記設計仕様を、上記観察スクリーンにおいて投射されたテスト部品の光学画像と比較すべき、描画された形態での画素化テンプレートパターンに変換することを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項３】
上記プログラム駆動インターフェイスは、上記デジタルファイルにおけるテスト部品の境界に関する情報を、画素化テンプレートパターンにおける１つまたはそれ以上の公差帯域に変換することを特徴とする請求項２に記載の光学コンパレータ。
【請求項４】
上記テスト部品の光学画像が第１の色で投射され、上記画像化テンプレートにおける１つまたはそれ以上の公差帯域の光学画像が、第２の色で投射されることを特徴とする請求項３に記載の光学コンパレータ。
【請求項５】
上記の投射されるテスト部品と公差帯域の第１、第２の色が、色加算され、テスト部品の投射画像において投射された公差帯域内にある部分が、観察スクリーンにおいて第３の色を呈することを特徴とする請求項４に記載の光学コンパレータ。
【請求項６】
上記１つまたはそれ以上のデジタルファイルと上記ビデオプロジェクタの上記デジタルディスプレイエンジンとの間に配された上記プログラム駆動インターフェイスは、テスト部品の投射画像と画素単位未満での比較を行うために、上記画像化テンプレートパターンの解像度限界を補償するテンプレート構造を生成することを特徴とする請求項２に記載の光コンパレータ。
【請求項７】
上記画素化テンプレートにおいて、境界線が左右に互い違いに配列された画素組によって表示されることを特徴とする請求項６に記載の光学コンパレータ。
【請求項８】
上記観察スクリーンに投射された上記テスト部品の光学画像が、テスト部品のエッジフィーチャを再現し、このエッジフィーチャは、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割するのに十分な解像度を有し、これら領域が、上記境界線を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界線に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較可能であることを特徴とする請求項７に記載の光学コンパレータ。
【請求項９】
上記画素化テンプレートパターンにおいて、上記公差帯域が左右に離れて配置されたピクセル組によって表示されることを特徴とする請求項６に記載の光学コンパレータ。
【請求項１０】
上記観察スクリーンに投射された上記テスト部品の光学画像が、テスト部品のエッジフィーチャを再現し、このエッジフィーチャは、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの異なるサイズの領域に分割するのに十分な解像度を有し、これら領域が、上記公差帯域を表す画素の解像度よりも高い解像度で、公差帯域に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較可能であることを特徴とする請求項９に記載の光学コンパレータ。
【請求項１１】
上記テスト部品の画像の倍率変化が、これに合致する尺度で観察スクリーンに投射されるべく尺度変更された画像化テンプレートパターンの画素サイズを、有意に増大させないように、上記観察スクリーンに上記画素化テンプレートパターンの画像を投射するビデオプロジェクタの光学系が、上記観察スクリーンにテスト部品の画像を投射する光学プロジェクタの光学系から十分に独立していることを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１２】
上記デジタルディスプレイエンジンは、ほぼ同じ光学倍率で上記観察スクリーンに投射されるほぼ同数の画素を用いて、上記テンプレートパターンのより小さな部分のデジタル画像を発生させることにより、観察スクリーンに表れる画素化テンプレートパターンを拡大し、これによりテンプレートパターンのより小さい部分がより高い解像度で再現されることを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１３】
上記ビデオプロジェクタと光学プロジェクタは、上記観察スクリーンに向かい共通の光学軸に沿って画素化テンプレートパターンとテスト部品の画像を投射するための、少なくとも一つの光学系を共有することを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１４】
上記ビデオプロジェクタと上記光学プロジェクタは、ビームスプリッタで結合されるそれぞれの光路を有していることを特徴とする請求項１３に記載の光学コンパレータ。
【請求項１５】
上記光学プロジェクタが上記テスト部品の画像を第１の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射し、上記ビデオプロジェクタが上記画素化テンプレートパターンを、上記第１の光軸に対して傾いた第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射することを特徴とする請求項１１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１６】
さらに上記観察スクリーンに整列された光学系を備え、この光学系は第１、第２の光軸に沿って観察スクリーンに達する投射画像の光エネルギーを結合して、共通の観察軸に沿って上記観察スクリーンから発射される光エネルギーにすることを特徴とする請求項１５に記載の光学コンパレータ。
【請求項１７】
上記観察スクリーンに上記テスト部品の影の画像を投射するために、上記第１照明器は上記テスト部品を背後から照らすことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項１８】
上記第１照明器は、上記テスト部品を第１の色の光で照らし、上記第２照明器は上記デジタルディスプレイエンジンを第２の色の光で照らすことを特徴とする請求項１７に記載の光学コンパレータ。
【請求項１９】
さらに、
上記テスト部品の画像化されたフィーチャの角度方向を測定するために、上記観察スクリーンに整列された回転調節可能なレチクルと、
上記レチクルの回動調節に合わせて画素化テンプレートパターンの画像を観察スクリーン上で回すように、上記レチクルと上記ビデオプロジェクタとの間を接続する連携リンクと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２０】
上記光学プロジェクタと上記ビデオプロジェクタは、レチクルの中心点が画素化テンプレートパターンの中心点に対応するように較正されることを特徴とする請求項１９に記載の光学コンパレータ。
【請求項２１】
さらに、
上記観察スクリーンに投射される上記テスト部品の画像の倍率を変えるために上記光学プロジェクタ内に配された倍率調節器と、
上記画素化テンプレートパターンの上記観察スクリーン上での画像の倍率が、上記観察スクリーン上での上記テスト部品の画像の倍率変化に合わせて変わるように、上記倍率調節器と上記ビデオプロジェクタとの間を接続する連携リンクと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２２】
さらに、上記ビデオプロジェクタがコンピュータにより発生された画像を上記観察スクリーンに投射できるように、上記ビデオプロジェクタとコンピュータとの間を接続する連携リンクを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学コンパレータ。
【請求項２３】
上記ビデオプロジェクタが、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップの画像を、上記観察スクリーンに投射することを特徴とする請求項２２に記載の光学コンパレータ。
【請求項２４】
テスト部品を検査する方法であって、
第１光源から上記テスト部品を照らす工程と、
照らされた上記テスト部品の光学画像を観察スクリーンに投射する工程と、
第２光源からデジタルディスプレイエンジンを照らす工程と、
上記デジタルディスプレイエンジンで上記テスト部品を表す画素化テンプレートパターンを発生させる工程と、
上記画素化テンプレートパターンの光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程と、
上記観察スクリーン上で、投射されたテスト部品の光学画像を、投射された画素化テンプレートパターンの光学画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２５】
投射された上記テスト部品の光学画像と上記画素化テンプレートパターンの画像とを共通の尺度にマッチングさせる工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
上記テスト部品と画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程は、テスト部品と画素化テンプレートの拡大像を投射する工程を含み、上記マッチングの工程は、上記テスト部品の投射光学画像の変更された倍率に合わせため、上記観察スクリーンに投射されるべく生成された画素化テンプレートパターンのサイズを変える工程を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記生成される画素化テンプレートパターンのサイズを変える工程は、ほぼ同じ光学倍率で上記観察スクリーンに投射されるほぼ同数の画素を用いて、上記テンプレートパターンのより小さな部分のデジタル画像を発生させることにより、観察スクリーンに表れる画素化テンプレートパターンを拡大し、これにより上記テンプレートパターンのより小さい部分をより高い解像度で再現する工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記テスト部品の設計仕様を含む１つまたはそれ以上のデジタルファイルにアクセスする工程と、上記１つまたはそれ以上のデジタルファイルからの設計仕様を上記画素化テンプレートパターンに変換する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
上記変換工程が、１つまたはそれ以上のデジタルファイルにおけるテスト部品の境界に関する情報を、画素化テンプレートパターンにおける１つまたはそれ以上の公差帯域に変換する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記テスト部品の光学画像を投射する工程は、テスト部品の光学画像を第１の色で上記観察スクリーンに投射する工程を含み、上記画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程は、１つまたはそれ以上の上記公差帯域を第２の色で上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
１つまたはそれ以上の公差帯域と重なる、テスト部品の投射された光学画像の一部は、第３の色を呈することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記変換する工程は、１つまたはそれ以上のデジタルファイルにおける上記テスト部品の境界に関する情報を、上記画素化テンプレートパターンにおいて左右に互い違いに配列された画素組に変換する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
上記テスト部品の光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程は、上記画像化テンプレートパターンにおける左右に互い違いに配列された画素組を、破断画素のディメンジョンの、異なるサイズの領域に分割するために、テスト部品のエッジフィーチャを十分な解像度で再現し、これら領域が、境界線を表す画素の解像度よりも高い解像度で、境界線に対するエッジフィーチャの位置をより正確に決定すべく、比較されることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記テスト部品の光学画像を投射する工程が、テスト部品の画像を第１の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射する工程を含み、上記画素化テンプレートパターンの光学画像を投射する工程が、上記画素化テンプレートパターンの画像を第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
上記第１、第２の光軸に沿って上記観察スクリーンに達する投射画像の光エネルギーを結合して、共通の観察軸に沿って上記観察スクリーンから発射される光エネルギーにする工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
上記ビデオプロジェクタがコンピュータによって発生した画像を上記観察スクリーンに投射できるように、上記ビデオプロジェクタをコンピュータに接続する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
上記画素化テンプレートパターンの光学画像を上記観察スクリーンに投射する工程が、上記コンピュータとのコミュニケーションプロトコルをサポートする対話式ディスクトップの画像を、上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記テスト部品を照らす工程が上記テスト部品を背後から照らす工程を含み、照らされたテスト部品の光学画像を投射する工程は照らされたテスト部品の影の画像を上記観察スクリーンに投射する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
上記画素化テンプレートを発生させる工程は、上記デジタルディスプレイエンジン内の制御可能なマイクロミラー列からの光を選択的に反射する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記観察スクリーンに画素化テンプレートの光学画像を投射する工程。
【請求項４１】
テスト部品を取り付けるサポートと、
上記テスト部品の描画された設計仕様を含むテンプレートパターンを生成するデジタル画像生成器と、
上記テスト部品を照らす第１照明器および上記デジタル画像生成器を照らす第２照明器と、
上記テスト部品と画素化テンプレートパターンを視覚的に比較するために、重なり合うテスト部品の光学画像とテンプレートパターンの光学画像を、合致した尺度で観察スクリーンに投射する投射光学系と、
を備えたことを特徴とする光学コンパレータ。
【請求項４２】
上記投射光学系は、上記テスト部品の画像を生成する第１対物系と、上記画素化テンプレートパターンの画像を生成する第２対物系とを含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４３】
上記画素化テンプレートパターンの尺度をテスト部品にスケーリングするために、上記第２対物系は第１対物系より屈折力が高いことを特徴とする請求項４２に記載のコンパレータ。
【請求項４４】
上記第１、第２の照明器は、テスト部品とデジタル画像生成器を異なる色で照明することを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４５】
上記デジタル画像生成器は、上記テンプレートパターンを発生させるために、個々に制御可能な要素の配列を含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４６】
上記デジタル画像生成器は、テンプレートパターンを描くビーム操縦装置を含むことを特徴とする請求項４１に記載のコンパレータ。
【請求項４７】
上記投射光学系がレーザープロジェクタを含み、上記ビーム操縦装置が、上記テンプレートパターンを上記観察スクリーンに投射するために、上記レーザープロジェクタ内に組み込まれていることを特徴とする請求項４６に記載のコンパレータ。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５３２３１４（Ｐ２０１２−５３２３１４Ａ）
【公表日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１７５２２（Ｐ２０１２−５１７５２２）
【出願日】平成２２年４月２９日（２０１０．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３２８７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００２５４８
【国際公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（５０５３７７４３０）クオリティー ヴィジョン インターナショナル インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｌｉｔｙ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２９日（２０１０．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３２８７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００２５４８
【国際公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（５０５３７７４３０）クオリティー ヴィジョン インターナショナル インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｌｉｔｙ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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