JP6009288B2 - Measurement microscope apparatus, measurement microscope apparatus operation program, and computer-readable recording medium - Google Patents

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Description

本発明は、計測機能を備える顕微鏡装置、及びこの測顕微鏡装置を操作するための操作プログラム、並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。   The present invention relates to a microscope apparatus having a measurement function, an operation program for operating the microscope apparatus, and a computer-readable recording medium.

対象物の計測を行う計測装置として、三角測距を用いた計測装置が開発されている。このような装置は、図6に示すように、投光部110から出射される測定光の光軸と受光部120に入射する測定光の光軸(受光部120の光軸)との間の角度αが予め設定されている。ここでステージ140上に対象物Sが載置されない場合には、投光部110から出射される測定光は、ステージ140の載置面の点Oにより反射され、受光部120に入射される。一方、ステージ140上に対象物Sが載置される場合、投光部110から出射される測定光は、対象物Sの表面の点Aにより反射され、受光部120に入射される。
そして点Oと点Aとの間のX方向における距離dを測定し、この距離dに基づいて対象物Sの表面の点Aの高さhを算出する。対象物Sの表面の全ての点の高さを算出することにより、対象物Sの三次元的な形状が測定される。対象物Sの表面の全ての点に測定光を照射するために、投光部110からは所定の構造化測定光パターンに従って測定光が出射され、縞状の測定光を用いた縞投影法によって対象物Sの三次元形状を効率よく測定する。
As a measuring device for measuring an object, a measuring device using triangulation has been developed. As shown in FIG. 6, such an apparatus is provided between the optical axis of the measurement light emitted from the light projecting unit 110 and the optical axis of the measurement light incident on the light receiving unit 120 (the optical axis of the light receiving unit 120). The angle α is preset. Here, when the object S is not placed on the stage 140, the measurement light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point O on the placement surface of the stage 140 and enters the light receiving unit 120. On the other hand, when the object S is placed on the stage 140, the measurement light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point A on the surface of the object S and enters the light receiving unit 120.
Then, the distance d in the X direction between the point O and the point A is measured, and the height h of the point A on the surface of the object S is calculated based on the distance d. By calculating the heights of all points on the surface of the object S, the three-dimensional shape of the object S is measured. In order to irradiate all the points on the surface of the object S with the measurement light, the light projecting unit 110 emits the measurement light according to a predetermined structured measurement light pattern, and by a fringe projection method using the striped measurement light. The three-dimensional shape of the object S is efficiently measured.

このような縞投影法による測定では、対象物に対して斜め上方向から測定光を照射して縞を投影するため、対象物の形状や向きによって影や飽和点が生じる。なお「影」とは、測定光が反射されない部位を指し、この部位では測定が不可能となる。一方「飽和」の場合は、測定光による明暗が判別できておればそれなりに測定結果は得られるものの、飽和していない点と比べると、データの信頼性が低い。   In measurement using such a fringe projection method, the object is irradiated with measurement light from an obliquely upward direction to project the fringe, so that shadows and saturation points are generated depending on the shape and orientation of the object. The “shadow” refers to a part where the measurement light is not reflected, and measurement is impossible at this part. On the other hand, in the case of “saturated”, the measurement result can be obtained as long as the light and darkness by the measurement light can be discriminated, but the reliability of the data is low compared to the point that is not saturated.

このように測定光を測定の対象物に投光して影が生じると、測定ができなくなるため、極力影ができないように、対象物の位置や姿勢等を調整する必要がある。同様に、反射光が飽和した場合も、正確な測定ができないため、このような飽和点が生じないことが望ましい。   In this way, when the measurement light is projected onto the measurement object and a shadow is generated, the measurement cannot be performed. Therefore, it is necessary to adjust the position, posture, and the like of the object so as not to make a shadow as much as possible. Similarly, when the reflected light is saturated, it is desirable that such a saturation point does not occur because accurate measurement cannot be performed.

そこで、測定光の投光部を複数用意して異なる位置に配置し、異なる方向から測定光を照射させることで、影を低減することが考えられる。   Therefore, it is conceivable to reduce the shadow by preparing a plurality of measurement light projecting portions and arranging them at different positions and irradiating the measurement light from different directions.

ただ、この場合でも、すべての部位で影や飽和点を排除できるとは限らず、依然としてこのような測定不能点や測定が不十分な部位が残ることがある。この場合において、影や飽和点の部分は正しい測定ができないことから、これらの部位を極力減らすように、対象物の位置や角度、姿勢を変更する等して、測定画像の取得条件を調整する必要がある。   However, even in this case, it is not always possible to eliminate shadows and saturation points in all the parts, and there are cases where such unmeasurable points and parts where measurement is insufficient remain. In this case, since shadows and saturation points cannot be measured correctly, the measurement image acquisition conditions are adjusted by changing the position, angle, and posture of the object so as to reduce these parts as much as possible. There is a need.

しかしながら、複数の測定光を備える場合は、影や飽和点が、どの測定光でも測定できない部位なのか、あるいは現在選択中の測定光では測定できないが、他の測定光に切り替えると測定できる部位なのかを判別することができないという問題があった。すなわち、測定光が単一の場合は、影等が生じた部分を表示部上でリアルタイムで表示させることにより、現在表示されている影等を手掛かりにして、実際に対象物の置き方等を調整して、影等が生じない、あるいは少なくなるように測定画像の取得条件を変更できる。   However, when a plurality of measurement lights are provided, the shadow or saturation point is a part that cannot be measured by any measurement light, or cannot be measured by the currently selected measurement light, but can be measured by switching to another measurement light. There was a problem that it could not be determined. In other words, when there is a single measurement light, the part where the shadow is generated is displayed in real time on the display unit. The measurement image acquisition conditions can be changed by adjusting so that shadows or the like are not generated or reduced.

しかしながら、測定光が複数ある場合は、現在の測定光では影になっているものの、他の測定光に切り替えると影にならずに測定できる場合がある。この場合は、現在の測定光では影になっていても測定は可能となるため、特に気にする必要はない。その一方で、他方の測定光に切り替えてもやはり影になる部位については、測定画像の撮像条件を調整する必要がある。しかしながら、現在の測定光で得られる測定画像で確認できる影の部位に対して、それが本当に測定不能な部位なのか(他の測定光に切り替えても影なのか)、あるいは測定可能な部位なのか(他の測定光に切り替えると影でなくなる)を判別することができず、その結果として適切な測定画像の撮像条件に設定することが困難という問題があった。   However, when there are a plurality of measurement beams, the current measurement beam is shaded, but there are cases in which measurement can be performed without being shaded by switching to another measurement beam. In this case, measurement is possible even if the current measurement light is in shadow, so there is no need to worry about it. On the other hand, it is necessary to adjust the imaging condition of the measurement image for a portion that is also shadowed even when switched to the other measurement light. However, with respect to the shadow part that can be confirmed in the measurement image obtained with the current measurement light, is it a part that is really not measurable (whether it is a shadow even when switched to another measurement light) or is a measurable part? It is difficult to determine whether it is a shadow when switching to another measurement light, and as a result, there is a problem that it is difficult to set an imaging condition for an appropriate measurement image.

Toni F. Schenk, "Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects and Scenes", Proceedings of SPIE, Volume 2572, pp. 1-9 (1995)Toni F. Schenk, "Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects and Scenes", Proceedings of SPIE, Volume 2572, pp. 1-9 (1995) Sabry F. El-Hakim and Armin Gruen, "Videometrics and Optical Methods for 3D Shape Measurement", Proceedings of SPIE, Volume 4309, pp. 219-231 (2001)Sabry F. El-Hakim and Armin Gruen, "Videometrics and Optical Methods for 3D Shape Measurement", Proceedings of SPIE, Volume 4309, pp. 219-231 (2001)

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数の測定光投光手段を備える計測顕微鏡装置において測定画像を取得する際、測定が不良となる部分を少なくするように予め測定画像の取得条件の設定を行い易くした計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems. The main object of the present invention is to easily set the measurement image acquisition conditions in advance so as to reduce the number of measurement failure portions when acquiring a measurement image in a measurement microscope apparatus including a plurality of measurement light projecting units. Another object of the present invention is to provide a measurement microscope apparatus, a measurement microscope apparatus operation program, and a computer-readable recording medium.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、観察画像を撮像するための観察用照明光源と、前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像し、また前記観察用照明光源を用いて観察画像を撮像するための撮像手段と、前記測定画像又は観察画像を表示させるための表示手段と、前記測定画像又は観察画像を前記表示手段上で表示させた状態で、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト手段とを備えることができる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、測定画像又は観察画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように測定画像撮像条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。   To achieve the above object, according to the measurement microscope apparatus of the first aspect of the present invention, measurement for projecting measurement light as a structured illumination of a predetermined pattern from an oblique direction to an object As the light projection means, the first measurement light projection means capable of irradiating the object with the first measurement light from the first direction, and the object from the second direction different from the first direction. The second measurement light projecting means capable of irradiating the second measurement light, the observation illumination light source for capturing the observation image, and the first measurement light projecting means or the second measurement light projecting means. In order to display the measurement image or the observation image by acquiring the measurement light reflected by the object and capturing the measurement image, and for imaging the observation image using the observation illumination light source Display means, and display the measurement image or observation image on the display means. State, it is possible and a highlight unit for displaying overlapping the measurement abnormality region either measurement results becomes abnormal in the first measuring light projecting means and the second measurement light projecting means. With the above configuration, when using a plurality of measurement light projecting means, while reducing the area where the measurement is abnormal, specifically which part can be measured, which part is still abnormal measurement, Since it can be confirmed on one screen on the measurement image or the observation image, it becomes easy to adjust the measurement image imaging condition so that the measurement abnormal region is reduced, and the usability for the user is drastically improved.

また、第2の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する測定画像合成手段を備え、前記ハイライト手段が、前記測定画像合成手段で生成された合成測定画像を前記表示手段上で表示させた状態で、測定異常領域を重ねて表示可能とできる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、合成測定画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように測定画像撮像条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。   Further, according to the measurement microscope apparatus according to the second aspect, the first measurement image acquired by the imaging unit using the first measurement light projecting unit, and the second measurement target, A measurement image synthesizing unit that synthesizes the second measurement image acquired by the imaging unit using a measurement light projecting unit and generates one synthesized measurement image, and the highlight unit includes the measurement image synthesis unit. In the state in which the composite measurement image generated in (1) is displayed on the display means, it is possible to display the measurement abnormal region in an overlapping manner. With the above configuration, when using a plurality of measurement light projecting means, while reducing the area where the measurement is abnormal, specifically which part can be measured, which part is still abnormal measurement, Since it can be confirmed on one screen on the composite measurement image, it becomes easy to adjust the measurement image imaging condition so that the measurement abnormal region is reduced, and the usability for the user is dramatically improved.

さらに、第3の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、前記撮像手段でデータを取得できない測定不能領域を含むことができる。上記構成により、いずれの測定光投光手段でも測定ができない領域を、いずれかの測定光投光手段で測定領域と区別して視覚的に把握することができ、ユーザによる測定画像取得条件の設定作業に資することができる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the third aspect, the measurement abnormal region is a non-measurable region in which the measurement light is shaded by any measurement light projecting unit and data cannot be acquired by the imaging unit. Can be included. With the above configuration, an area that cannot be measured by any of the measurement light projecting means can be visually recognized separately from the measurement area by any of the measurement light projecting means, and the user can set measurement image acquisition conditions. Can help.

さらにまた、第4の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、前記撮像手段で検出される測定光の反射光が飽和している飽和領域を含み、前記ハイライト手段は、前記飽和領域を、前記測定不能領域とは異なる態様でハイライトして、前記表示手段上に重ねて表示可能に構成できる。上記構成により、測定ができない領域と、測定は可能であるが飽和して精度が低い領域とを視覚的に区別して把握することができ、ユーザによる測定画像の取得条件の設定作業に資することができる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the fourth aspect, the measurement abnormal region is saturated with the reflected light of the measurement light detected by the imaging means saturated by any measurement light projecting means. The highlight means may be configured to highlight the saturation area in a different manner from the non-measurable area and to display the area on the display means. With the above configuration, it is possible to visually distinguish and grasp a region where measurement is not possible and a region where measurement is possible but saturated and low accuracy, which contributes to the setting operation of the acquisition condition of the measurement image by the user. it can.

さらにまた、第5の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定画像合成手段が、前記第一測定画像と第二測定画像とで一の合成測定画像を生成する際、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、一方が正常に測定された値であり、他方が測定異常領域を含んでいる場合は、正常値を用いて合成測定画像を生成するよう構成できる。上記構成により、何れかの測定画像に測定異常領域が含まれていても、他方の測定画像でもって補完して合成測定画像を得ることが可能となる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the fifth aspect, when the measurement image combining unit generates the first measurement image by the first measurement image and the second measurement image, the first measurement image When one of the corresponding pixels in the measurement image and the second measurement image is a normally measured value and the other includes a measurement abnormal region, the composite measurement image can be configured to be generated using the normal value. . With the above configuration, even if a measurement abnormal region is included in one of the measurement images, it can be supplemented with the other measurement image to obtain a composite measurement image.

さらにまた、第6の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成された画像とできる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the sixth aspect, the synthesized measurement image is obtained by using a pixel having a higher pixel value among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image. Can be composed image.

さらにまた、第7の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成された画像とできる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the seventh aspect, the composite measurement image is configured using an average of pixel values among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image. Can be an image.

さらにまた、第8の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成された画像とできる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the eighth aspect, the composite measurement image is obtained by using a pixel having a lower pixel value among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image. Can be composed image.

さらにまた、第9の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記表示手段上で、測定画像を表示させる画像表示領域を分割し、前記合成測定画像を表示させる第一分割表示領域と、前記第二測定画像を表示させる第二分割表示領域と、前記第一測定画像を表示させる第三分割表示領域とを含むことができる。上記構成により、一画面で合成測定画像と、これの元となった測定画像とを表示させつつ、ハイライト手段で測定異常領域を重ねて表示させることが可能となり、このような測定異常領域を低減するように測定画像取得条件を設定する作業を容易に行える利点が得られる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the ninth aspect, the display unit divides the image display region for displaying the measurement image, and displays the composite measurement image, the first divided display region, A second divided display area for displaying a second measurement image and a third divided display area for displaying the first measurement image can be included. With the above configuration, it is possible to display a measurement measurement area and a measurement measurement image that is based on the combined measurement image on a single screen, and display the measurement measurement area with the highlighting means. There is an advantage that the operation of setting the measurement image acquisition condition so as to be reduced can be easily performed.

さらにまた、第10の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記第一測定画像の明るさ、及び前記第二測定画像の明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段を備えることができる。上記構成により、第一測定画像、第二測定画像の明るさを個別に調整でき、いずれの測定画像でも測定結果が異常となる領域が少なくなるように、適切な明るさに個別に調整することが可能となる。   Furthermore, the measurement microscope apparatus according to the tenth aspect further includes measurement light brightness individual adjustment means capable of individually adjusting the brightness of the first measurement image and the brightness of the second measurement image. be able to. With the above configuration, the brightness of the first measurement image and the second measurement image can be individually adjusted, and the brightness can be individually adjusted to an appropriate brightness so that there are fewer areas where measurement results are abnormal in both measurement images. Is possible.

さらにまた、第11の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像を、それぞれ時分割で取得して、前記第一分割表示領域、第二分割表示領域、第三分割表示領域において、それぞれ一定周期で更新して表示可能とすることができる。上記構成により、一画面で合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像をライブ画像として確認できるため、対象物の位置変更や測定光の光量変化といった測定画像取得条件の変更後の様子を、各画像を対比しながらリアルタイムで確認できる。特に各測定画像の明るさ等を調整した結果を、表示手段において逐次反映させて確認できるため、調整作業を容易に行える利点が得られる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the eleventh aspect, the composite measurement image, the second measurement image, and the first measurement image are acquired in a time division manner, and the first division display region and the second division image are obtained. In the display area and the third divided display area, the display area can be updated and displayed at regular intervals. With the above configuration, the combined measurement image, the second measurement image, and the first measurement image can be confirmed as a live image on one screen, so the state after the measurement image acquisition conditions change, such as the position change of the object and the change in the amount of measurement light, The images can be checked in real time while contrasting. In particular, the result of adjusting the brightness or the like of each measurement image can be confirmed by sequentially reflecting it on the display means, so that there is an advantage that adjustment work can be easily performed.

さらにまた、第12の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記測定光投光手段を用いて前記撮像手段で測定画像を取得するための測定画像取得条件を設定する設定画面として、簡易的な設定を可能とした簡単モードと、詳細な設定を可能とした応用モードとを切り替え可能な測定画像取得モード選択手段を備えることができる。上記構成により、ユーザの熟練度に応じて測定画像取得条件の設定画面を変更でき、初心者でも扱い易い環境を提供しつつ、熟練者に対しては詳細な設定にも対応でき、使い勝手のよい測定画像の取得が行える。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the twelfth aspect, as a setting screen for setting measurement image acquisition conditions for acquiring a measurement image with the imaging unit using the measurement light projecting unit, Measurement image acquisition mode selection means capable of switching between a simple mode that enables easy setting and an application mode that enables detailed setting. With the above configuration, the measurement image acquisition condition setting screen can be changed according to the user's skill level, providing an easy-to-use environment for beginners, and capable of handling detailed settings for skilled users, making measurement easy to use Images can be acquired.

さらにまた、第13の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、3次元の合成画像を生成する三次元画像合成手段を備えることができる。上記構成により、観察画像のテクスチャ情報と測定画像の高さ情報を利用した精細な3次元画像を合成でき、詳細な測定を行える利点が得られる。   Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the thirteenth aspect, the observation image captured using the observation illumination light source and the measurement image captured using the measurement light projecting unit are further combined. A three-dimensional image synthesizing unit for generating a three-dimensional synthesized image can be provided. With the above configuration, it is possible to synthesize a fine three-dimensional image using the texture information of the observation image and the height information of the measurement image, and obtain an advantage that detailed measurement can be performed.

さらにまた、第14の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像するための撮像手段とを備える計測顕微鏡装置を、操作するための操作プログラムであって、コンピュータに、同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する画像合成機能と、表示手段上で表示される測定画像又は観察画像に、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト機能とを実現させることができる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、測定画像又は観察画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように撮像条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。
Furthermore, according to the measurement microscope apparatus according to the fourteenth aspect, as the measurement light projecting means for projecting the measurement light as the structured illumination of the predetermined pattern from the oblique direction to the object, the first The first measurement light projecting means capable of irradiating the object with the first measurement light from the direction, and the second measurement light can be applied to the object from a second direction different from the first direction. Imaging for capturing a measurement image by acquiring measurement light projected by the second measurement light projection means and the first measurement light projection means or the second measurement light projection means and reflected by the object An operation program for operating a measurement microscope apparatus comprising: a first measurement acquired by the imaging unit using the first measurement light projecting unit on the same object on a computer Acquired by the imaging means using the image and the second measuring light projection means The first measurement light projecting means and the second measurement are added to the image composition function for synthesizing the second measurement image thus generated and generating one composite measurement image, and the measurement image or the observation image displayed on the display means. In any of the light projecting means, it is possible to realize a highlight function for displaying a measurement abnormal region in which the measurement result is abnormal in an overlapping manner. With the above configuration, when using a plurality of measurement light projecting means, while reducing the area where the measurement is abnormal, specifically which part can be measured, which part is still abnormal measurement, Since it can be confirmed on one screen on the measurement image or the observation image, it becomes easy to adjust the imaging condition so that the measurement abnormal region is reduced, and the usability for the user is dramatically improved.

また第15のコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray(商品名)、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC、DSP)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。   A fifteenth computer-readable recording medium stores the above program. CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray (product) Name), HD DVD (AOD), and other magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, and other media that can store programs. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Further, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is implemented in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or function may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC, DSP), or a program. You may implement | achieve in the format with which the partial hardware module which implement | achieves some elements of software and hardware is mixed.

本発明の一実施の形態に係る計測顕微鏡装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the measurement microscope apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図1の撮像手段の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging means of FIG. 図3A〜図3Dは、それぞれ光が照射された状態の対象物の模式図である。3A to 3D are schematic views of the object in a state where light is irradiated. 図4A〜図4Dは、それぞれ光が照射された状態の対象物の模式図である。4A to 4D are schematic views of the object in a state where light is irradiated respectively. 計測顕微鏡装置操作プログラムのGUIの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of GUI of a measurement microscope apparatus operation program. 三角測距方式の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of a triangulation system. 図7Aは測定光の第1のパターンを説明するための斜視図、図7Bは図7Aの平面図である。FIG. 7A is a perspective view for explaining a first pattern of measurement light, and FIG. 7B is a plan view of FIG. 7A. 図8A〜図8Dは、それぞれ測定光の第2のパターンを説明するための図である。8A to 8D are diagrams for explaining the second pattern of the measurement light, respectively. 図9A〜図9Cは、それぞれ測定光の第3のパターンを説明するための図である。9A to 9C are diagrams for explaining the third pattern of the measurement light, respectively. 対象物の特定の部分における画素データ(受光された光の強度)と画素データが得られた画像の順番(何番目か)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pixel data (the intensity | strength of the light received) in the specific part of a target object, and the order (what number) of the image from which pixel data was obtained. 図11A〜図11Dは、それぞれ測定光の第4のパターンを説明するための図である。11A to 11D are diagrams for explaining a fourth pattern of measurement light, respectively. 何れかの測定画像に測定異常点が含まれている場合の取り扱い例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of handling when a measurement abnormal point is contained in any measurement image. 計測顕微鏡装置操作プログラムのGUIで簡単モードを選択した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which selected simple mode by GUI of the measurement microscope apparatus operation program. 図13の状態から「測定画像」ボタンを押下した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which pressed the "measurement image" button from the state of FIG. 図13の状態から応用モードを選択した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which selected the application mode from the state of FIG. 図13の状態から「測定画像」ボタンを押下した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which pressed the "measurement image" button from the state of FIG. 図16の状態から画像表示領域を分割表示させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which divided and displayed the image display area from the state of FIG. 図16の状態から測定方向「左側のみ」を選択した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which selected the measurement direction "only the left side" from the state of FIG. 計測顕微鏡装置操作プログラムを用いて測定画像を取得する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which acquires a measurement image using a measurement microscope apparatus operation program. 合成画像を観察画像の比率100%で表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the synthesized image with the ratio of the observation image of 100%. 合成画像を計測画像の比率100%で表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the synthesized image with the ratio of 100% of the measurement image. 図20の状態から計測画像の表示に切り替えた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state switched to the display of a measurement image from the state of FIG. 画像改善パネルを表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the image improvement panel. 「測定モード」選択欄で測定画像の画質を選択する様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that the image quality of a measurement image is selected in the "measurement mode" selection column. 「測定方向」選択欄で測定光を選択する様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that measurement light is selected in the "measurement direction" selection column. 観察画像撮像条件設定手段で観察画像の撮像条件を設定する様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that the imaging condition of an observation image is set with an observation image imaging condition setting means.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(実施の形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a measurement microscope apparatus, a measurement microscope apparatus operation program, and a computer-readable recording medium for embodying the technical idea of the present invention. The microscope apparatus and measurement microscope apparatus operation program and the computer-readable recording medium are not specified as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
(Embodiment 1)

本発明の実施の形態1に係る計測顕微鏡装置の構成を示すブロック図を図1に示す。計測顕微鏡装置500は、図1に示すように、撮像手段100、制御手段200、光源部300および表示部400を備える。
(撮像手段100)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the measurement microscope apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the measurement microscope apparatus 500 includes an imaging unit 100, a control unit 200, a light source unit 300, and a display unit 400.
(Imaging means 100)

図1の計測顕微鏡装置500の撮像手段100の構成を図2のブロック図に示す。撮像手段100は、例えば顕微鏡であり、投光部110、受光部120、照明光出力部130、ステージ140および測定制御部150を含む。投光部110は、測定光源111、パターン生成部112および複数のレンズ113、114、115を含む。受光部120は、カメラ121および複数のレンズ122、123を含む。ステージ140上には、対象物Sが載置される。
(投光部110)
The configuration of the imaging means 100 of the measurement microscope apparatus 500 of FIG. 1 is shown in the block diagram of FIG. The imaging unit 100 is, for example, a microscope, and includes a light projecting unit 110, a light receiving unit 120, an illumination light output unit 130, a stage 140, and a measurement control unit 150. The light projecting unit 110 includes a measurement light source 111, a pattern generation unit 112, and a plurality of lenses 113, 114, and 115. The light receiving unit 120 includes a camera 121 and a plurality of lenses 122 and 123. An object S is placed on the stage 140.
(Light Projecting Unit 110)

投光部110は、ステージ140の斜め上方に配置される。撮像手段100は、複数の投光部110を含んでもよい。図2の例においては、撮像手段100は2つの投光部110を含む。ここでは、第一の方向から対象物Sに対して測定用照明光を照射可能な第一測定光投光部110A(図2において右側)と、第一の方向とは異なる第二の方向から対象物Sに対して測定用照明光を照射可能な第二測定光投光部110B(図2において左側)を、それぞれ配置している。第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bは受光部の光軸を挟んで対称に配置される。なお投光部を3以上備えたり、あるいは投光部とステージを相対移動させて、共通の投光部を用いつつも、照明の方向を異ならせて投光させることも可能である。さらにこの例では投光部が投光する垂直方向に対する照明光の照射角度を固定としているが、これを可変とすることもできる。
(測定光源111)
The light projecting unit 110 is disposed obliquely above the stage 140. The imaging unit 100 may include a plurality of light projecting units 110. In the example of FIG. 2, the imaging unit 100 includes two light projecting units 110. Here, the first measurement light projector 110A (right side in FIG. 2) that can irradiate the measurement illumination light to the object S from the first direction and the second direction different from the first direction. Second measurement light projectors 110 </ b> B (left side in FIG. 2) that can irradiate the object S with measurement illumination light are respectively disposed. The first measuring light projecting unit 110A and the second measuring light projecting unit 110B are arranged symmetrically across the optical axis of the light receiving unit. In addition, it is also possible to provide three or more light projecting units, or to move the light projecting unit and the stage relative to each other and use the common light projecting unit while projecting light with different illumination directions. Furthermore, in this example, the irradiation angle of the illumination light with respect to the vertical direction in which the light projecting unit projects is fixed, but this can also be made variable.
(Measurement light source 111)

各第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの測定光源111は、例えば白色光を出射するハロゲンランプである。測定光源111は、白色光を出射する白色LED(発光ダイオード)等の他の光源であってもよい。測定光源111から出射された光(以下、「測定光」と呼ぶ。)は、レンズ113により適切に集光された後、パターン生成部112に入射する。   The measurement light sources 111 of each of the first measurement light projectors 110A and the second measurement light projectors 110B are, for example, halogen lamps that emit white light. The measurement light source 111 may be another light source such as a white LED (light emitting diode) that emits white light. Light emitted from the measurement light source 111 (hereinafter referred to as “measurement light”) is appropriately condensed by the lens 113 and then enters the pattern generation unit 112.

パターン生成部112は、例えばDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)である。パターン生成部112は、LCD(液晶ディスプレイ)、LCOS(Liquid Crystal on Silicon:反射型液晶素子)又はマスクであってもよい。パターン生成部112に入射した測定光は、予め設定されたパターン及び予め設定された強度(明るさ)に変換されて出射される。パターン生成部112により出射された測定光は、複数のレンズ114、115により受光部120の観察・測定可能な視野よりも大きい径を有する光に変換された後、ステージ140上の対象物Sに照射される。
(受光部120)
The pattern generation unit 112 is a DMD (digital micromirror device), for example. The pattern generation unit 112 may be an LCD (Liquid Crystal Display), LCOS (Liquid Crystal on Silicon), or a mask. The measurement light incident on the pattern generation unit 112 is converted into a preset pattern and a preset intensity (brightness) and emitted. The measurement light emitted by the pattern generation unit 112 is converted into light having a diameter larger than the field of view that can be observed and measured by the light receiving unit 120 by the plurality of lenses 114 and 115, and then is applied to the object S on the stage 140. Irradiated.
(Light receiving unit 120)

受光部120は、ステージ140の上方に配置される。対象物Sによりステージ140の上方に反射された測定光は、受光部120の複数のレンズ122、123により集光、結像された後、カメラ121により受光される。
(カメラ121)
The light receiving unit 120 is disposed above the stage 140. The measurement light reflected above the stage 140 by the object S is condensed and imaged by the plurality of lenses 122 and 123 of the light receiving unit 120 and then received by the camera 121.
(Camera 121)

カメラ121は、例えば撮像素子121a及びレンズを含むCCD(電荷結合素子)カメラである。撮像素子121aは、例えばモノクロCCD(電荷結合素子)である。撮像素子121aは、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。カラーの撮像素子は各画素を赤色用、緑色用、青色用の受光に対応させる必要があるため、モノクロの撮像素子と比較すると計測分解能が低く、また各画素にカラーフィルタを設ける必要があるため感度が低下する。そのため、本実施の形態では、撮像素子としてモノクロのCCDを採用し、後述する照明光出力部130をRGBにそれぞれ対応した照明を時分割で照射して撮像することにより、カラー画像を取得している。このような構成にすることにより、計測精度を低下させずに測定物のカラー画像を取得することができる。   The camera 121 is, for example, a CCD (charge coupled device) camera including an image sensor 121a and a lens. The image sensor 121a is, for example, a monochrome CCD (charge coupled device). The image sensor 121a may be another image sensor such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor. The color image sensor requires each pixel to receive light for red, green, and blue, so the measurement resolution is lower than that of a monochrome image sensor, and a color filter must be provided for each pixel. Sensitivity decreases. Therefore, in this embodiment, a monochrome CCD is used as the image sensor, and a color image is acquired by illuminating the illumination light output unit 130 described later with illumination corresponding to RGB in a time-sharing manner. Yes. With such a configuration, it is possible to acquire a color image of the measurement object without reducing the measurement accuracy.

ただ、撮像素子121aとして、カラーの撮像素子を用いても良いことは云うまでもない。この場合、計測精度や感度は低下するが、照明光出力部130からRGBにそれぞれ対応した照明を時分割で照射する必要がなくなり、白色光を照射するだけで、カラー画像を取得できるため、照明光学系をシンプルに構成できる撮像素子121aの各画素からは、受光量に対応するアナログの電気信号(以下、「受光信号」と呼ぶ。)が測定制御部150に出力される。
(測定制御部150)
However, it goes without saying that a color image sensor may be used as the image sensor 121a. In this case, although the measurement accuracy and sensitivity are reduced, it is not necessary to irradiate illumination corresponding to RGB from the illumination light output unit 130 in a time-sharing manner, and a color image can be obtained simply by irradiating white light. The optical system can be configured simply . From each pixel of the image sensor 121 a, an analog electrical signal (hereinafter referred to as “light reception signal”) corresponding to the amount of received light is output to the measurement control unit 150.
(Measurement control unit 150)

測定制御部150には、図示しないA/D変換器(アナログ/デジタル変換器)及びFIFO(First In First Out)メモリが実装される。カメラ121から出力される受光信号は、光源部300による制御に基づいて、測定制御部150のA/D変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされると共にデジタル信号に変換される。A/D変換器から出力されるデジタル信号は、FIFOメモリに順次蓄積される。FIFOメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次制御手段200に転送される。
(制御手段200)
The measurement control unit 150 includes an A / D converter (analog / digital converter) and a FIFO (First In First Out) memory (not shown). The light reception signal output from the camera 121 is sampled at a constant sampling period and converted to a digital signal by the A / D converter of the measurement control unit 150 based on control by the light source unit 300. Digital signals output from the A / D converter are sequentially stored in the FIFO memory. The digital signal stored in the FIFO memory is sequentially transferred to the control means 200 as pixel data.
(Control means 200)

図1に示すように、制御手段200は、CPU(中央演算処理装置)210、ROM(リードオンリメモリ)220、作業用メモリ230、記憶装置240及び操作部250を含む。制御手段200には、PC(パーソナルコンピュータ)等が利用できる。また、操作部250は、キーボード及びポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウス又はジョイスティック等が用いられる。   As shown in FIG. 1, the control means 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 210, a ROM (Read Only Memory) 220, a work memory 230, a storage device 240 and an operation unit 250. As the control means 200, a PC (personal computer) or the like can be used. The operation unit 250 includes a keyboard and a pointing device. As a pointing device, a mouse or a joystick is used.

ROM220には、システムプログラムが記憶される。作業用メモリ230は、RAM(ランダムアクセスメモリ)からなり、種々のデータの処理のために用いられる。記憶装置240は、ハードディスク等からなる。記憶装置240には、画像処理プログラム及び形状測定プログラムが記憶される。また、記憶装置240は、測定制御部150から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。   The ROM 220 stores a system program. The working memory 230 includes a RAM (Random Access Memory), and is used for processing various data. The storage device 240 is composed of a hard disk or the like. The storage device 240 stores an image processing program and a shape measurement program. The storage device 240 is used for storing various data such as pixel data provided from the measurement control unit 150.

CPU210は、測定制御部150から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。また、CPU210は、生成した画像データに作業用メモリ230を用いて各種処理を行うと共に、画像データに基づく画像を表示部400に表示させる。さらに、CPU210は、後述するステージ駆動部145に駆動パルスを与える。さらにこのCPUは、後述する測定画像合成手段211と、ハイライト手段212と、三次元画像合成手段213の機能を実現する。
(表示部400)
The CPU 210 generates image data based on the pixel data given from the measurement control unit 150. The CPU 210 performs various processes on the generated image data using the work memory 230 and causes the display unit 400 to display an image based on the image data. Further, the CPU 210 gives a driving pulse to a stage driving unit 145 described later. Further, this CPU realizes functions of a measurement image composition unit 211, a highlight unit 212, and a three-dimensional image composition unit 213, which will be described later.
(Display unit 400)

表示部400は、撮像手段100で取得された測定画像や、撮像された観察画像を表示させるための部材である。表示部400は、例えばLCDパネル又は有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルにより構成される。
(ステージ140)
The display unit 400 is a member for displaying a measurement image acquired by the imaging unit 100 and a captured observation image. The display unit 400 is configured by, for example, an LCD panel or an organic EL (electroluminescence) panel.
(Stage 140)

図2において、対象物Sが載置されるステージ140上の平面(以下、「載置面」と呼ぶ。)内で互いに直交する2方向をX方向及びY方向と定義し、それぞれ矢印X、Yで示す。ステージ140の載置面に対して直交する方向をZ方向と定義し、矢印Zで示す。Z方向に平行な軸を中心に回転する方向をθ方向と定義し、矢印θで示す。   In FIG. 2, two directions orthogonal to each other within a plane (hereinafter referred to as “mounting surface”) on the stage 140 on which the object S is placed are defined as an X direction and a Y direction. Y. A direction orthogonal to the mounting surface of the stage 140 is defined as a Z direction and is indicated by an arrow Z. A direction rotating around an axis parallel to the Z direction is defined as a θ direction, and is indicated by an arrow θ.

ステージ140は、X−Yステージ141、Zステージ142及びθステージ143を含む。X−Yステージ141は、X方向移動機構及びY方向移動機構を有する。Zステージ142は、Z方向移動機構を有する。θステージ143は、θ方向回転機構を有する。X−Yステージ141、Zステージ142及びθステージ143により、ステージ140が構成される。また、ステージ140は、載置面に対象物Sを固定する図示しない固定部材(クランプ)をさらに含む。ステージ140は、載置面に平行な軸を中心に回転可能な機構を有するチルトステージをさらに含んでもよい。   The stage 140 includes an XY stage 141, a Z stage 142, and a θ stage 143. The XY stage 141 has an X direction moving mechanism and a Y direction moving mechanism. The Z stage 142 has a Z direction moving mechanism. The θ stage 143 has a θ direction rotation mechanism. The XY stage 141, the Z stage 142, and the θ stage 143 constitute a stage 140. The stage 140 further includes a fixing member (clamp) (not shown) that fixes the object S to the mounting surface. The stage 140 may further include a tilt stage having a mechanism that can rotate around an axis parallel to the placement surface.

ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構及びθ方向回転機構には、それぞれステッピングモータが用いられる。ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構及びθ方向回転機構は、図1のステージ操作部144又はステージ駆動部145により駆動される。   Stepping motors are used for the X direction moving mechanism, Y direction moving mechanism, Z direction moving mechanism, and θ direction rotating mechanism of the stage 140, respectively. The X direction moving mechanism, Y direction moving mechanism, Z direction moving mechanism, and θ direction rotating mechanism of the stage 140 are driven by the stage operation unit 144 or the stage driving unit 145 of FIG.

ユーザは、ステージ操作部144を手動で操作することにより、ステージ140の載置面を受光部120に対して相対的にX方向、Y方向もしくはZ方向に移動させるか、又はθ方向に回転させることができる。ステージ駆動部145は、制御手段200より与えられる駆動パルスに基づいて、ステージ140のステッピングモータに電流を供給することにより、ステージ140を受光部120に相対的にX方向、Y方向もしくはZ方向に移動させるか、又はθ方向に回転させることができる。   The user manually operates the stage operation unit 144 to move the mounting surface of the stage 140 in the X direction, the Y direction, the Z direction, or rotate in the θ direction relative to the light receiving unit 120. be able to. The stage driving unit 145 supplies the current to the stepping motor of the stage 140 based on the driving pulse supplied from the control unit 200, thereby moving the stage 140 relative to the light receiving unit 120 in the X direction, Y direction, or Z direction. It can be moved or rotated in the θ direction.

ここで図2に示すように、左右の投光部110の中心軸と受光部120の中心軸は、ステージ140の焦点が最も合うピント平面で互いに交差するように、受光部120、投光部110、ステージ140の相対的な位置関係が定められている。また、θ方向の回転軸の中心は、受光部120の中心軸と一致しているため、θ方向にステージ140が回転した際に、対象物Sが視野から外れることなく、回転軸を中心に視野内で回転するようになっている。また、Z方向移動機構に対して、これらXYθ及びチルト移動機構は支持されている。すなわち、ステージをθ方向に回転させたり、チルトさせた状態であっても、受光部120の中心軸と、Z方向の移動軸にずれが生じない構成になっている。このようなステージ機構により、対象物Sの位置や姿勢を変化させた状態であっても、Z方向にステージ140を移動させて異なる焦点位置の画像を複数撮像して合成することが可能となる。なお、本実施の形態ではステッピングモータにより駆動させることが可能な電動ステージを例に説明したが、手動でのみ移動させることが可能な手動ステージであっても良い。
(光源部300)
Here, as shown in FIG. 2, the light receiving unit 120 and the light projecting unit are arranged such that the central axis of the left and right light projecting units 110 and the center axis of the light receiving unit 120 intersect each other on the focus plane where the focus of the stage 140 is best. 110 and the relative position of the stage 140 are determined. Since the center of the rotation axis in the θ direction coincides with the center axis of the light receiving unit 120, when the stage 140 rotates in the θ direction, the object S does not deviate from the field of view and is centered on the rotation axis. It is designed to rotate within the field of view. Further, the XYθ and tilt moving mechanisms are supported with respect to the Z direction moving mechanism. In other words, even if the stage is rotated in the θ direction or tilted, the center axis of the light receiving unit 120 and the movement axis in the Z direction are not displaced. With such a stage mechanism, even when the position and orientation of the object S are changed, it is possible to move the stage 140 in the Z direction and capture and combine a plurality of images at different focal positions. . In this embodiment, an electric stage that can be driven by a stepping motor has been described as an example. However, a manual stage that can be moved only manually may be used.
(Light source unit 300)

光源部300は、制御基板310及び観察用照明光源320を含む。制御基板310には、図示しないCPUが実装される。制御基板310のCPUは、制御手段200のCPU210からの指令に基づいて、投光部110、受光部120及び測定制御部150を制御する。なお、この構成は一例であり、他の構成としてもよい。例えば測定制御部150で投光部110や受光部120を制御したり、または制御手段200で投光部110や受光部120を制御することとして、制御基板を省略してもよい。あるいはこの光源部300に、撮像手段100を駆動するための電源回路を設けることもできる。
(観察用照明光源320)
The light source unit 300 includes a control board 310 and an observation illumination light source 320. A CPU (not shown) is mounted on the control board 310. The CPU of the control board 310 controls the light projecting unit 110, the light receiving unit 120, and the measurement control unit 150 based on a command from the CPU 210 of the control unit 200. This configuration is an example, and other configurations may be used. For example, the control board may be omitted by controlling the light projecting unit 110 and the light receiving unit 120 by the measurement control unit 150 or by controlling the light projecting unit 110 and the light receiving unit 120 by the control unit 200. Alternatively, the light source unit 300 can be provided with a power supply circuit for driving the imaging unit 100.
(Light source for observation 320)

観察用照明光源320は、例えば赤色光、緑色光及び青色光を出射する3色のLEDを含む。各LEDから出射される光の輝度を制御することにより、観察用照明光源320から任意の色の光を発生することができる。観察用照明光源320から発生される光(以下、「照明光」と呼ぶ)は、導光部材(ライトガイド)を通して撮像手段100の照明光出力部130から出力される。   The observation illumination light source 320 includes, for example, three color LEDs that emit red light, green light, and blue light. By controlling the luminance of the light emitted from each LED, light of an arbitrary color can be generated from the observation illumination light source 320. Light generated from the observation illumination light source 320 (hereinafter referred to as “illumination light”) is output from the illumination light output unit 130 of the imaging unit 100 through a light guide member (light guide).

照明光出力部130から出力される照明光は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で切り替えて対象物Sに照射する。これにより、これらのRGB光でそれぞれ撮像された観察画像を合成して、カラーの観察画像を得て、表示部400に表示させることができる。   The illumination light output from the illumination light output unit 130 irradiates the object S by switching red light, green light, and blue light in a time-sharing manner. Thereby, the observation images captured with these RGB lights can be synthesized to obtain a color observation image, which can be displayed on the display unit 400.

このようにしてカラーの観察画像を表示させる際、照明光の色を切り替える切替周波数を、表示部400で表示内容を更新する(画面を書き換える)際のフレームレートと一致させると、フレームレートが低い場合(例えば数Hz程度)は、ちらつきが顕著となる。特に、RGBの原色によるカラー切り替えが目立つと、ユーザに不快感を与えることがある。そこで、RGBの照明光を切り替える切替周波数を、ユーザが認識できない程度の高速(例えば数百Hz)とすることで、このような問題を回避できる。照明光の色の切り替えは、照明光出力部130等により行われる。また、高速で照明光のRGBを切り替えつつも、実際に撮像手段100で対象物Sを撮像するタイミングは、表示部400の表示内容の更新のタイミングとする。すなわち、観察像の撮像のタイミングと照明光の切り替えのタイミングは完全に一致させる必要はなく、撮像素子によるRGBの観察画像の撮像が可能な程度に、いいかえると照明光のRGBの切り替え周期が撮像周期の倍数となるようにリンクさせることで対応できる。この方法であれば、照明光の切り替えのタイミングを高速化することができ、撮像素子121aで処理可能なフレームレートを向上させることなく、ユーザに与える不快感を低減できる。   When the color observation image is displayed in this manner, if the switching frequency for switching the color of the illumination light is made to coincide with the frame rate when the display contents are updated (rewrite the screen), the frame rate is low. In such a case (for example, about several Hz), the flicker becomes remarkable. In particular, when color switching by RGB primary colors is conspicuous, the user may be uncomfortable. Therefore, such a problem can be avoided by setting the switching frequency for switching the RGB illumination light to a high speed (for example, several hundred Hz) that the user cannot recognize. The color of the illumination light is switched by the illumination light output unit 130 or the like. The timing at which the imaging unit 100 actually images the object S while switching RGB of illumination light at high speed is the timing for updating the display content of the display unit 400. In other words, it is not necessary that the observation image capturing timing and the illumination light switching timing coincide completely. In other words, the RGB switching period of the illumination light is captured to the extent that an RGB observation image can be captured by the image sensor. This can be handled by linking so as to be a multiple of the period. With this method, the illumination light switching timing can be increased, and the discomfort given to the user can be reduced without improving the frame rate that can be processed by the image sensor 121a.

図1の例では観察用照明光源320を撮像手段100に対して外付けとして、光源部300に観察用照明光源320を配置している。このようにすることで、観察用照明光源320の発熱が撮像手段100の光学系に影響を与える事態を回避できる。ただ、発熱量の小さい観察用照明光源を利用したり、あるいは相応の放熱機構を撮像手段側に設ける等して、撮像手段に観察用照明光源を設けることもできる。この場合、光源部と撮像手段とを光学的に接続するための導光部材や、照明光出力部を不要とでき、観察用照明光源を照明光出力部として利用できる。   In the example of FIG. 1, the observation illumination light source 320 is externally attached to the imaging unit 100, and the observation illumination light source 320 is disposed in the light source unit 300. By doing so, it is possible to avoid a situation in which the heat generated by the observation illumination light source 320 affects the optical system of the imaging unit 100. However, the observation illumination light source can be provided in the imaging means by using an observation illumination light source with a small calorific value or by providing a corresponding heat radiation mechanism on the imaging means side. In this case, a light guide member for optically connecting the light source unit and the imaging unit and an illumination light output unit can be eliminated, and the observation illumination light source can be used as the illumination light output unit.

また、図1の例では測定光投光手段を測定用の光源と一体化しているが、測定光投光手段の光源を撮像手段内に設ける構成に限らず、これを外付けとすることもできる。例えば、光源部に、測定光投光手段の光源と、観察用照明光源とを纏めて配置することも可能である。   In the example of FIG. 1, the measurement light projecting means is integrated with the measurement light source. However, the light source of the measurement light projecting means is not limited to being provided in the imaging means, and may be externally attached. it can. For example, the light source of the measurement light projecting unit and the illumination light source for observation can be collectively arranged in the light source unit.

図2の照明光出力部130は、円環形状を有し、受光部120を取り囲むようにステージ140の上方に配置される。これにより、影が発生しないように照明光出力部130から対象物Sに照明光が照射される。図3A〜図3D及び図4A〜図4Dは、光が照射された状態の対象物Sの模式図である。図3A〜図3D及び図4A〜図4Dの例においては、対象物Sは上面の略中央に孔Shを有する。また、図3A、図3C及び図4Aにおいては、影Ssをハッチングにより表わしている。   The illumination light output unit 130 of FIG. 2 has an annular shape and is disposed above the stage 140 so as to surround the light receiving unit 120. Thereby, illumination light is irradiated to the target object S from the illumination light output unit 130 so that no shadow is generated. 3A to 3D and 4A to 4D are schematic views of the object S in a state where light is irradiated. In the examples of FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D, the object S has a hole Sh at the approximate center of the upper surface. 3A, 3C, and 4A, the shadow Ss is represented by hatching.

図3Aは図2の第一測定光投光部110Aからの測定光が照射された状態の対象物Sの平面図であり、図3Bは図3AのA−A線断面図である。図3A、図3Bに示すように、第一測定光投光部110Aから測定光を対象物Sに照射した場合、孔Shの深さによっては、孔Shの底部にまで測定光が到達せず、影Ssが発生する。したがって、対象物Sの一部を観察することができない。   3A is a plan view of the object S in a state irradiated with measurement light from the first measurement light projecting unit 110A of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3A. As shown in FIGS. 3A and 3B, when the measurement light is irradiated from the first measurement light projecting unit 110A to the object S, the measurement light does not reach the bottom of the hole Sh depending on the depth of the hole Sh. , A shadow Ss is generated. Therefore, a part of the object S cannot be observed.

図3Cは図2の第二測定光投光部110Bからの測定光が照射された状態の対象物Sの平面図であり、図3Dは図3CのB−B線断面図である。図3C、図3Dに示すように、第二測定光投光部110Bから測定光を対象物Sに照射した場合、孔Shの深さによっては、孔Shの底部にまで測定光が到達せず、影Ssが発生する。したがって、対象物Sの一部を観察することができない。   3C is a plan view of the object S in the state irradiated with the measurement light from the second measurement light projecting unit 110B of FIG. 2, and FIG. 3D is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3C. As shown in FIGS. 3C and 3D, when the measurement light is irradiated from the second measurement light projecting unit 110B to the object S, the measurement light does not reach the bottom of the hole Sh depending on the depth of the hole Sh. , A shadow Ss is generated. Therefore, a part of the object S cannot be observed.

図4Aは第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの両方からの測定光が照射された状態の対象物Sの平面図であり、図4Bは図4AのC−C線断面図である。図4A、図4Bに示すように、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの両方から測定光を対象物Sに照射した場合、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの一方から測定光を対象物Sに照射した場合に比べて、孔Shの底部にまで到達しない測定光が減少するため、発生する影Ssが減少する。したがって、観察することができる対象物Sの部分が増加する。   4A is a plan view of the object S in a state in which measurement light from both the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B is irradiated, and FIG. 4B is a CC view of FIG. 4A. It is line sectional drawing. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the measurement light is irradiated from both the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B, the first measurement light projection unit 110A, Compared with the case where the object S is irradiated with the measurement light from one of the second measurement light projectors 110B, the measurement light that does not reach the bottom of the hole Sh is reduced, and thus the generated shadow Ss is reduced. Therefore, the portion of the object S that can be observed increases.

図4Cは図2の照明光出力部130からの照明光が照射された状態の対象物Sの平面図であり、図4Dは図4CのD−D線断面図である。図4C、図4Dに示すように、照明光は対象物Sの略真上から照射されるので、孔Shの深さによらず、孔Shの底部にまで照明光が到達する。したがって、対象物Sの大部分を観察することができる。
(GUIの例)
4C is a plan view of the object S in a state where the illumination light from the illumination light output unit 130 of FIG. 2 is irradiated, and FIG. 4D is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4C. As shown in FIG. 4C and FIG. 4D, the illumination light is irradiated from directly above the object S, so that the illumination light reaches the bottom of the hole Sh regardless of the depth of the hole Sh. Therefore, most of the object S can be observed.
(Example of GUI)

計測顕微鏡装置は、制御手段200であるPCに計測顕微鏡装置500を操作するための操作プログラムをインストールしている。表示部400には、計測顕微鏡装置操作プログラムを操作するためのGUI(Graphical User Interface)が表示される。このようなGUI画面の一例を図5に示す。この例においては、表示部400において、第一測定光投光部110Aから第一測定光が照射された対象物Sの第一測定画像S1と、第二測定光投光部110Bから第二測定光が照射された対象物Sの第二測定画像S2とが並ぶように、表示させることができる。この例では、表示部400の左側に設けられた画像表示領域410の、右側に第一表示領域416を、左側に第二表示領域417を設けている。このような2画面表示とすることで、各測定光で得られる測定画像の様子、特に影となる領域等を対比しながら確認できる。なお、画像表示領域の分割例は、このように左右に並べる構成に限らず、上下に並べる、あるいは別画面として構成する等、任意の構成が適宜利用できる。
(測定光明るさ個別調整手段442)
In the measurement microscope apparatus, an operation program for operating the measurement microscope apparatus 500 is installed in a PC that is the control means 200. The display unit 400 displays a GUI (Graphical User Interface) for operating the measurement microscope apparatus operation program. An example of such a GUI screen is shown in FIG. In this example, on the display unit 400, the first measurement image S1 of the object S irradiated with the first measurement light from the first measurement light projecting unit 110A and the second measurement light from the second measurement light projecting unit 110B. It can be displayed so that the second measurement image S2 of the object S irradiated with light is aligned. In this example, the first display area 416 is provided on the right side and the second display area 417 is provided on the left side of the image display area 410 provided on the left side of the display unit 400. By using such a two-screen display, it is possible to confirm while comparing the state of the measurement image obtained with each measurement light, particularly the shadowed area. In addition, the division example of the image display area is not limited to the configuration in which the image display areas are arranged side by side in this manner, and an arbitrary configuration such as an arrangement in the vertical direction or a separate screen can be used as appropriate.
(Measurement light brightness individual adjustment means 442)

表示部400の操作領域420には、測定光明るさ個別調整手段442として、2つの明るさ調整スライダ444、446が設けられる。明るさ調整スライダ444、446は、それぞれ水平方向に移動可能なスライダでもって、各測定光投光手段の明るさを調整する。ここでは、明るさ調整スライダ446で第二測定光投光部110B、明るさ調整スライダ444で第一測定光投光部110Aの明るさを、それぞれ個別に調整可能としている。
明るさ調整スライダ444の位置は、第一測定光投光部110Aから出射される測定光の明るさ又は第一測定光投光部110Aからの測定光で画像を撮影する際のカメラ露光時間に対応する。また明るさ調整スライダ446の位置は、第二測定光投光部110Bから出射される測定光の明るさ又は第二測定光投光部110Bからの測定光で画像を撮影する際のカメラ露光時間に対応する。ユーザは、図1の制御手段200の操作部250でもって、GUIに設けられた操作領域420を操作して明るさ調整スライダ444を水平方向に移動させることにより、第一測定光投光部110Aから出射される測定光の明るさ又は110Aに対応するカメラ露光時間を変更することができる。同様に、操作部250を操作して明るさ調整スライダ446を水平方向に移動させることにより、第二測定光投光部110Bから出射される測定光の明るさ又は第二測定光投光部110Bに対応するカメラ露光時間を変更することができる。
In the operation area 420 of the display unit 400, two brightness adjustment sliders 444 and 446 are provided as the measurement light brightness individual adjustment means 442. The brightness adjustment sliders 444 and 446 are sliders that can move in the horizontal direction, and adjust the brightness of each measurement light projecting unit. Here, the brightness adjustment slider 446 can individually adjust the brightness of the second measurement light projector 110B, and the brightness adjustment slider 444 can adjust the brightness of the first measurement light projector 110A.
The position of the brightness adjustment slider 444 corresponds to the brightness of the measurement light emitted from the first measurement light projector 110A or the camera exposure time when an image is taken with the measurement light from the first measurement light projector 110A. Correspond. The position of the brightness adjustment slider 446 is determined by the brightness of the measurement light emitted from the second measurement light projector 110B or the camera exposure time when an image is taken with the measurement light from the second measurement light projector 110B. Corresponding to The user operates the operation area 420 provided in the GUI with the operation unit 250 of the control unit 200 in FIG. 1 to move the brightness adjustment slider 444 in the horizontal direction, whereby the first measurement light projecting unit 110A. The brightness of the measurement light emitted from the camera or the camera exposure time corresponding to 110A can be changed. Similarly, by operating the operation unit 250 and moving the brightness adjustment slider 446 in the horizontal direction, the brightness of the measurement light emitted from the second measurement light projector 110B or the second measurement light projector 110B. The camera exposure time corresponding to can be changed.

上記のように、画像表示領域410には、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々により測定光を照射された場合における対象物Sの画像が並ぶように表示できる。したがって、ユーザは、画像表示領域410に表示された対象物Sの画像を見ながら、明るさ調整スライダ444、446の位置をそれぞれ移動させることにより、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切に調整することができる。   As described above, in the image display area 410, images of the object S when the measurement light is irradiated by each of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B are displayed so as to be aligned. it can. Accordingly, the user moves the positions of the brightness adjustment sliders 444 and 446 while looking at the image of the object S displayed in the image display area 410, whereby the first measurement light projecting unit 110A and the second measurement light projecting unit 110A. The brightness of the measurement light emitted from each of the light projectors 110B or the camera exposure time corresponding to each of the light projectors can be appropriately adjusted.

また、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bから出射される測定光の適切な明るさと照明光出力部130から出射される照明光の適切な明るさ又はそれぞれの照明に対応したカメラ露光時間との間に相関がある場合がある。この場合、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間は、照明光出力部130から出射される照明光の明るさ又は照明光に対応したカメラ露光時間に基づいて自動的に調整されてもよい。   In addition, the appropriate brightness of the measurement light emitted from the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B and the appropriate brightness of the illumination light emitted from the illumination light output unit 130 or the respective illuminations There may be a correlation with the camera exposure time corresponding to. In this case, the brightness of the measurement light emitted from each of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B or the camera exposure time corresponding to each projection unit is the illumination light output unit 130. May be automatically adjusted based on the brightness of the illumination light emitted from the camera or the camera exposure time corresponding to the illumination light.

あるいは、照明光出力部130から出射される照明光の明るさ又は照明光に対応したカメラ露光時間に基づいて、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切にするための調整ガイドが表示部400に表示されてもよい。この場合、ユーザは、調整ガイドに基づいて明るさ調整スライダ444、446の位置をそれぞれ移動させることにより、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切に調整することができる。   Alternatively, the light is emitted from each of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B based on the brightness of the illumination light emitted from the illumination light output unit 130 or the camera exposure time corresponding to the illumination light. An adjustment guide for adjusting the brightness of the measured light or the camera exposure time corresponding to each light projecting unit may be displayed on the display unit 400. In this case, the user moves the positions of the brightness adjustment sliders 444 and 446 based on the adjustment guide, thereby emitting the light from each of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B. The brightness of the measurement light or the camera exposure time corresponding to each light projecting unit can be adjusted appropriately.

光の照射方向が異なれば、光の反射方向も異なるため、結果として得られる画像の明るさは、同じ部位であっても光の照射方向によって異なる。すなわち、測定に適した測定光の明るさ、撮像素子の露光時間は照射方向によって異なることになる。本実施の形態では、複数の第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bから光を照射して撮像されたそれぞれの画像の明るさを個別に調整可能とすることにより、照射方向毎に適切な測定光の明るさ又は露光時間を設定することができる。また、明るさ調整中の画像は、画像表示領域410に更新されながら表示されるため、調整後の画像を確認しながら明るさを調整できる。この際に、画像表示領域410に表示された画像の中で、明るすぎて白とびしている部分や、暗すぎて黒つぶれしている部分を識別可能に表示することで、ユーザにとって明るさが適切に調整できているか否かをより判り易く表示することも可能である
(1)三角測距方式による形状測定
If the light irradiation direction is different, the light reflection direction is also different, so that the brightness of the resulting image varies depending on the light irradiation direction even in the same region. That is, the brightness of the measurement light suitable for measurement and the exposure time of the image sensor vary depending on the irradiation direction. In the present embodiment, the brightness of each image captured by irradiating light from the plurality of first measurement light projection units 110A and the second measurement light projection unit 110B can be individually adjusted. An appropriate measurement light brightness or exposure time can be set for each irradiation direction. In addition, since the image whose brightness is being adjusted is displayed in the image display area 410 while being updated, the brightness can be adjusted while checking the adjusted image. At this time, in the image displayed in the image display area 410, a portion that is too bright and overexposed, or a portion that is too dark and obscured by black is displayed in an identifiable manner, so that the brightness is improved for the user. It is also possible to display whether or not can be adjusted appropriately .
(1) Shape measurement by triangulation

撮像手段100においては、三角測距方式により対象物Sの形状が測定される。図6は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図6に示すように、投光部110から出射される測定光の光軸と受光部120に入射する測定光の光軸(受光部120の光軸)との間の角度αが予め設定される。角度αは、0度よりも大きく90度よりも小さい。   In the imaging unit 100, the shape of the object S is measured by a triangulation method. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the triangulation system. As shown in FIG. 6, an angle α between the optical axis of the measurement light emitted from the light projecting unit 110 and the optical axis of the measurement light incident on the light receiving unit 120 (the optical axis of the light receiving unit 120) is set in advance. The The angle α is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees.

ステージ140上に対象物Sが載置されない場合、投光部110から出射される測定光は、ステージ140の載置面の点Oにより反射され、受光部120に入射する。一方、ステージ140上に対象物Sが載置される場合、投光部110から出射される測定光は、対象物Sの表面の点Aにより反射され、受光部120に入射する。   When the object S is not placed on the stage 140, the measurement light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point O on the placement surface of the stage 140 and enters the light receiving unit 120. On the other hand, when the object S is placed on the stage 140, the measurement light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point A on the surface of the object S and enters the light receiving unit 120.

点Oと点Aとの間のX方向における距離をdとすると、ステージ140の載置面に対する対象物Sの点Aの高さhは、h=d÷tan(α)により与えられる。図1の制御手段200のCPU210は、測定制御部150により与えられる対象物Sの画素データに基づいて、X方向における点Oと点Aとの間の距離dを測定する。また、CPU210は、測定された距離dに基づいて、対象物Sの表面の点Aの高さhを算出する。対象物Sの表面の全ての点の高さを算出することにより、対象物Sの三次元的な形状が測定される。   When the distance in the X direction between the point O and the point A is d, the height h of the point A of the object S with respect to the mounting surface of the stage 140 is given by h = d ÷ tan (α). The CPU 210 of the control means 200 in FIG. 1 measures the distance d between the point O and the point A in the X direction based on the pixel data of the object S given by the measurement control unit 150. Further, the CPU 210 calculates the height h of the point A on the surface of the object S based on the measured distance d. By calculating the heights of all points on the surface of the object S, the three-dimensional shape of the object S is measured.

対象物Sの表面の全ての点に測定光を照射するために、図1の投光部110からは種々のパターンを有する測定光が出射される。測定光のパターンは、図1のパターン生成部112により制御される。以下、測定光のパターンについて説明する。
(2)測定光の第1のパターン
In order to irradiate all the points on the surface of the object S with measurement light, measurement light having various patterns is emitted from the light projecting unit 110 in FIG. The pattern of the measurement light is controlled by the pattern generation unit 112 in FIG. Hereinafter, the pattern of the measurement light will be described.
(2) First pattern of measurement light

図7A〜図7Bは、測定光の第1のパターンを説明するための図である。図7Aは、ステージ140上の対象物Sに投光部110から測定光を照射した状態を示す。図7Bは、測定光が照射された対象物Sの平面図を示す。図7Aに示すように、第1のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有する測定光(以下、「ライン状測定光」と呼ぶ。)が投光部110から出射される。この場合、図7Bに示すように、ステージ140に照射されたライン状測定光の部分と対象物Sの表面に照射されたライン状測定光の部分とは、対象物Sの表面の高さhに対応する距離dだけX方向に互いにずれる。したがって、距離dを測定することにより、対象物Sの高さhを算出することができる。   7A to 7B are diagrams for explaining a first pattern of measurement light. FIG. 7A shows a state in which the measuring light is irradiated from the light projecting unit 110 onto the object S on the stage 140. FIG. 7B shows a plan view of the object S irradiated with the measurement light. As shown in FIG. 7A, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction (hereinafter referred to as “line measurement light”) is emitted from the light projecting unit 110 as the first pattern. In this case, as shown in FIG. 7B, the portion of the line-shaped measurement light irradiated on the stage 140 and the portion of the line-shaped measurement light irradiated on the surface of the object S are the height h of the surface of the object S. Are shifted from each other in the X direction by a distance d corresponding to. Therefore, the height h of the object S can be calculated by measuring the distance d.

対象物Sの表面のY方向に沿った複数の部分が異なる高さを有する場合には、各部分について上記の距離dを測定することにより、Y方向に沿った複数の部分の高さhを算出することができる。   When a plurality of portions along the Y direction on the surface of the object S have different heights, the height h of the plurality of portions along the Y direction is determined by measuring the distance d for each portion. Can be calculated.

また、図1のCPU210は、X方向の一の位置でY方向に沿った複数の部分について距離dを測定した後、Y方向に平行なライン状測定光をX方向に走査することにより、X方向の他の位置でY方向に沿った複数の部分について距離dを測定する。これにより、X方向の複数の位置におけるY方向に沿った対象物Sの複数の部分の高さhが算出される。受光部120の観察・測定可能な視野よりも広い範囲でライン状測定光をX方向に走査することにより、対象物Sの表面の全ての点の高さhを算出することができる。これにより、対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。
(3)測定光の第2のパターン
Further, the CPU 210 in FIG. 1 measures the distance d for a plurality of portions along the Y direction at one position in the X direction, and then scans the line-shaped measurement light parallel to the Y direction in the X direction. The distance d is measured for a plurality of portions along the Y direction at other positions in the direction. Thereby, the height h of the several part of the target object S along the Y direction in the several position of a X direction is calculated. The height h of all points on the surface of the object S can be calculated by scanning the line-shaped measurement light in the X direction over a range wider than the field of view that can be observed and measured by the light receiving unit 120. Thereby, the three-dimensional shape of the target object S can be measured.
(3) Second pattern of measurement light

図8A〜図8Dは、測定光の第2のパターンを説明するための図である。図8A〜図8Dに示すように、第2のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有しかつX方向に強度が正弦波状に変化するパターンを有する測定光(以下、「正弦波状測定光」と呼ぶ。)が投光部110から複数回(本例においては4回)出射される。   8A to 8D are diagrams for explaining the second pattern of the measurement light. As shown in FIGS. 8A to 8D, as the second pattern, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction and a pattern whose intensity changes in a sine wave shape in the X direction (hereinafter referred to as “sinusoidal wave shape”). (Referred to as “measurement light”) is emitted from the light projecting unit 110 a plurality of times (in this example, four times).

図8Aは、1回目に出射される正弦波状測定光を示す。1回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Sの表面上の任意の位置P0において、初期位相φを有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が対象物Sの画素データに基づいて測定される。対象物Sの表面上の任意の部分P0により反射された光の強度をI1とする。   FIG. 8A shows sinusoidal measurement light emitted for the first time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the first time has an initial phase φ at an arbitrary position P0 on the surface of the object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the object S. The intensity of light reflected by an arbitrary part P0 on the surface of the object S is assumed to be I1.

図8Bは、2回目に出射される正弦波状測定光を示す。2回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Sの表面上の任意の位置P0において、位相(φ+π/2)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が対象物Sの画素データに基づいて測定される。対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI2とする。   FIG. 8B shows the sinusoidal measurement light emitted for the second time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the second time has a phase (φ + π / 2) at an arbitrary position P0 on the surface of the object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the object S is I2.

図8Cは、3回目に出射される正弦波状測定光を示す。3回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Sの表面上の任意の位置P0において、位相(φ+π)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が対象物Sの画素データに基づいて測定される。対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI3とする。   FIG. 8C shows sinusoidal measurement light emitted for the third time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the third time has a phase (φ + π) at an arbitrary position P0 on the surface of the object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the object S is I3.

図8Dは、4回目に出射される正弦波状測定光を示す。4回目の正弦波状測定光の強度は、対象物Sの表面上の任意の位置P0において、位相(φ+3π/2)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が対象物Sの画素データに基づいて測定される。対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI4とする。   FIG. 8D shows sinusoidal measurement light emitted for the fourth time. The intensity of the fourth sinusoidal measurement light has a phase (φ + 3π / 2) at an arbitrary position P0 on the surface of the object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the object S is assumed to be I4.

初期位相φは、φ=tan-1[(I1−I3)/(I2−I4)]で与えられる。初期位相φから対象物Sの任意の部分の高さhが算出される。この方式によれば、4回の光の強度の測定により、対象物Sの全ての部分の初期位相φを高速かつ容易に算出することができる。なお、初期位相φは、最低3回、位相の異なる測定光を照射し、受光される光の強度を測定することにより算出することができる。いかえると、対象物Sが存在しないときの初期位相をφo、対象物Sが存在することによってシフトした、対象物上の縞の初期位相をφsとし、φoとφsの位相差を求め(図6のdに相当)、これを元に高さhを算出する。対象物Sの表面上の全ての部分の高さhを算出することにより、対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。
(4)測定光の第3のパターン
The initial phase φ is given by φ = tan −1 [(I1−I3) / (I2−I4)]. A height h of an arbitrary portion of the object S is calculated from the initial phase φ. According to this method, the initial phase φ of all portions of the object S can be calculated quickly and easily by measuring the intensity of light four times. The initial phase φ can be calculated by irradiating measurement light with different phases at least three times and measuring the intensity of the received light. In other words, the initial phase when the object S does not exist is φo, the initial phase of the stripe on the object shifted by the presence of the object S is φs, and the phase difference between φo and φs is obtained (see FIG. The height h is calculated based on this. By calculating the height h of all portions on the surface of the object S, the three-dimensional shape of the object S can be measured.
(4) Third pattern of measurement light

図9A〜図9Cは、測定光の第3のパターンを説明するための図である。図9A〜図9Cに示すように、第3のパターンとして、Y方向に平行でかつX方向に並ぶような直線状の断面を有する測定光(以下、「縞状測定光」と呼ぶ。)が投光部110から複数回(本例においては16回)出射される。   9A to 9C are diagrams for explaining the third pattern of the measurement light. As shown in FIGS. 9A to 9C, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction and aligned in the X direction (hereinafter referred to as “striped measurement light”) is used as the third pattern. The light is emitted from the light projecting unit 110 a plurality of times (in this example, 16 times).

すなわち、縞状測定光においては、Y方向に平行な直線状の明部分及びY方向に平行な直線状の暗部分がX方向に周期的に配列される。ここで、パターン生成部112がDMDである場合には、マイクロミラーの寸法を1単位とする。縞状測定光の各明部分のX方向の幅は、例えば3単位であり、縞状測定光の各暗部分のX方向の幅は、例えば13単位である。この場合、縞状測定光のX方向の周期は16単位である。なお、明部分及び暗部分の単位は、図2のパターン生成部112の構成により異なる。例えば、パターン生成部112が液晶である場合には、1単位は1画素の寸法である。   That is, in the striped measurement light, a linear bright portion parallel to the Y direction and a linear dark portion parallel to the Y direction are periodically arranged in the X direction. Here, when the pattern generation unit 112 is a DMD, the dimension of the micromirror is set to one unit. The width of each bright portion of the striped measurement light in the X direction is, for example, 3 units, and the width of each dark portion of the striped measurement light in the X direction is, for example, 13 units. In this case, the period of the striped measurement light in the X direction is 16 units. The unit of the bright part and the dark part differs depending on the configuration of the pattern generation unit 112 in FIG. For example, when the pattern generation unit 112 is a liquid crystal, one unit is the size of one pixel.

1回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が、対象物Sの1番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。図9Aは、1回目の縞状測定光に対応する対象物Sの1番目の撮影画像である。   When the first striped measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the first captured image of the object S. FIG. 9A is a first captured image of the object S corresponding to the first striped measurement light.

2回目の縞状測定光は、1回目の縞状測定光から明部分及び暗部分をX方向に1単位だけ移動させたパターンを有する。2回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が、受光部120により受光される。受光された光の強度が対象物Sの2番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。   The second striped measurement light has a pattern in which the bright portion and the dark portion are moved by one unit in the X direction from the first striped measurement light. When the second striped measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the second captured image of the object S.

3回目の縞状測定光は、2回目の縞状測定光から明部分及び暗部分をX方向に1単位だけ移動させたパターンを有する。3回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が、対象物Sの3番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。   The third striped measurement light has a pattern in which the bright and dark portions are moved by one unit in the X direction from the second striped measurement light. By the third striped measurement light being emitted, the light reflected by the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the third captured image of the object S.

同様の動作が繰り返されることにより、4〜16回目の縞状測定光に対応する光の強度が、対象物Sの4〜16番目の撮影画像の画素データに基づいてそれぞれ測定される。X方向の周期が16単位である縞状測定光が16回出射されることにより、対象物Sの表面の全ての部分に縞状測定光が照射される。なお、図9Bは、7回目の縞状測定光に対応する対象物Sの7番目の撮影画像である。図9Cは、13回目の縞状測定光に対応する対象物Sの13番目の撮影画像である。   By repeating the same operation, the light intensities corresponding to the 4th to 16th striped measurement lights are respectively measured based on the pixel data of the 4th to 16th captured images of the object S. When the striped measurement light having a period of 16 units in the X direction is emitted 16 times, the entire surface of the object S is irradiated with the striped measurement light. FIG. 9B is a seventh captured image of the object S corresponding to the seventh striped measurement light. FIG. 9C is a thirteenth captured image of the object S corresponding to the thirteenth striped measurement light.

図10は、対象物Sの特定の部分における、画像が撮影されたタイミング(何番目か)と受光された光の強度との関係を示す図である。図10の横軸は撮影画像の番号を示し、縦軸は受光された光の強度を示す。上述のように、対象物Sについて、1〜16番目の撮影画像が生成される。また、生成された1〜16番目の撮影画像の各画素に対応する光の強度が測定される。   FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the timing (numbered number) at which an image is captured and the intensity of received light in a specific part of the object S. The horizontal axis in FIG. 10 indicates the number of the captured image, and the vertical axis indicates the intensity of the received light. As described above, the first to sixteenth captured images are generated for the object S. In addition, the intensity of light corresponding to each pixel of the generated first to sixteenth captured images is measured.

図10に示すように、撮影画像の番号に対応する画像内の各部分の光の強度を図示することにより散布図が得られる。得られた散布図に例えばガウシアン曲線、スプライン曲線又は放物線をフィッティングさせることにより、光の強度が最大になるときの撮影画像の番号(何番目か)を、1未満の精度で推定することができる。図10の例においては、フィッティングされた点線で示す曲線により、9番目と10番目との間である9.38番目の撮影画像(このような撮影画像は実際にはなく、あくまで計算推定上としてのみ存在する)において、光の強度が最大になることが推定される。
(5)測定光の第4のパターン
As shown in FIG. 10, a scatter diagram is obtained by illustrating the light intensity of each part in the image corresponding to the number of the captured image. By fitting, for example, a Gaussian curve, a spline curve, or a parabola to the obtained scatter diagram, it is possible to estimate the number (number) of the captured image when the light intensity becomes maximum with an accuracy of less than 1. . In the example of FIG. 10, the 9.38th photographed image between the ninth and tenth images (there is no such photographed image actually and is used for calculation estimation only by the curve indicated by the fitted dotted line. It is estimated that the light intensity is maximized.
(5) Fourth pattern of measurement light

図11A〜図11Dは、測定光の第4のパターンを説明するための図である。図11A〜図11Dに示すように、第4のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがX方向に並ぶ測定光(以下、「コード状測定光」と呼ぶ。)が投光部110から複数回(本例においては4回)出射される。コード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ50%である。   11A to 11D are diagrams for explaining the fourth pattern of the measurement light. As shown in FIG. 11A to FIG. 11D, as the fourth pattern, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction and having a bright portion and a dark portion aligned in the X direction (hereinafter referred to as “code-like measurement light”). Is emitted from the light projecting unit 110 a plurality of times (in this example, four times). The ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light is 50%.

本例においては、対象物Sの表面がX方向において複数(図11A〜図11Dの例では16)の領域に分割される。以下、複数に分割されたX方向における対象物Sの領域をそれぞれ第1〜第16の領域と呼ぶ。   In this example, the surface of the object S is divided into a plurality of regions (16 in the examples of FIGS. 11A to 11D) in the X direction. Hereinafter, the area | region of the target object S in the X direction divided | segmented into plurality is each called the 1st-16th area | region.

図11Aは、1回目に出射されるコード状測定光を示す。1回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第1〜第8の領域に照射される明部分を有する。また、1回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第9〜第16の領域に照射される暗部分を有する。これにより、1回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、1回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11A shows the code-like measurement light emitted for the first time. The code-shaped measurement light emitted for the first time has a bright portion that is irradiated onto the first to eighth regions of the object S. Moreover, the code-shaped measurement light emitted for the first time has dark portions that are irradiated to the ninth to sixteenth regions of the object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the first time, the bright portion and the dark portion are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the first time is 50%.

図11Bは、2回目に出射されるコード状測定光を示す。2回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第5〜第12の領域に照射される明部分を有する。また、2回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第1〜第4及び第13〜第16の領域に照射される暗部分を有する。これにより、2回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、2回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11B shows the coded measurement light emitted for the second time. The code-shaped measurement light emitted for the second time has a bright portion that is irradiated onto the fifth to twelfth regions of the object S. Moreover, the code-like measurement light emitted for the second time has dark portions that are irradiated to the first to fourth and thirteenth to sixteenth regions of the object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the second time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the second time is 50%.

図11Cは、3回目に出射されるコード状測定光を示す。3回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第1、第2、第7〜第10、第15及び第16の領域に照射される明部分を有する。また、3回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第3〜第6及び第11〜第14の領域に照射される暗部分を有する。これにより、3回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、3回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11C shows the code-like measurement light emitted for the third time. The code-shaped measurement light emitted for the third time has bright portions that are irradiated on the first, second, seventh to tenth, fifteenth and sixteenth regions of the object S. Moreover, the code-like measurement light emitted for the third time has dark portions that are irradiated to the third to sixth and eleventh to fourteenth regions of the object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the third time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Moreover, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the third time is 50%.

図11Dは、4回目に出射されるコード状測定光を示す。4回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第1、第4、第5、第8、第9、第12、第13及び第16の領域に照射される明部分を有する。また、4回目に出射されるコード状測定光は、対象物Sの第2、第3、第6、第7、第10、第11、第14及び第15の領域に照射される暗部分を有する。これにより、4回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、4回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11D shows the coded measurement light emitted for the fourth time. The code-like measurement light emitted for the fourth time has bright portions that are irradiated on the first, fourth, fifth, eighth, ninth, twelfth, thirteenth, and sixteenth regions of the object S. In addition, the coded measurement light emitted for the fourth time is a dark portion irradiated on the second, third, sixth, seventh, tenth, eleventh, fourteenth and fifteenth regions of the object S. Have. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the fourth time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the fourth time is 50%.

コード状測定光の明部分に論理“1”が割り当てられ、コード状測定光の暗部分が論理“0”が割り当てられる。また、対象物Sの各領域に照射される1回目〜4回目のコード状測定光の論理の並びを符号と呼ぶ。この場合、対象物Sの第1の領域には、符号“1011”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Sの第1の領域は、符号“1011”に符号化される。   Logic “1” is assigned to the bright part of the code-like measurement light, and logic “0” is assigned to the dark part of the code-like measurement light. In addition, the logic arrangement of the first to fourth code-like measurement lights irradiated on each area of the object S is referred to as a code. In this case, the first region of the object S is irradiated with the code-shaped measurement light with the code “1011”. Thereby, the first region of the object S is encoded to the code “1011”.

対象物Sの第2の領域には、符号“1010”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Sの第2の領域は、符号“1010”に符号化される。対象物Sの第3の領域には、符号“1000”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Sの第3の領域は、符号“1000”に符号化される。同様に、対象物Sの第16の領域には、符号“0011”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Sの第16の領域は、符号“0011”に符号化される。   The second region of the object S is irradiated with code-shaped measurement light with a code “1010”. As a result, the second region of the object S is encoded into the code “1010”. The third region of the object S is irradiated with code-shaped measurement light with a code “1000”. Thereby, the third region of the object S is encoded to the code “1000”. Similarly, the sixteenth region of the object S is irradiated with the code-shaped measurement light with the code “0011”. As a result, the sixteenth region of the object S is encoded with the code “0011”.

このように、対象物Sの隣り合う領域の間では、符号のいずれかの桁が“1”のみ異なるようにコード状測定光が対象物Sに複数回照射される。すなわち、コード状測定光は、明部分及び暗部分がグレイコード状に変化するように、複数回対象物Sに照射される。   In this way, between the adjacent areas of the object S, the code-shaped measurement light is irradiated onto the object S a plurality of times so that any digit of the code differs by “1”. That is, the code-shaped measurement light is irradiated on the object S a plurality of times so that the bright portion and the dark portion change into a gray code shape.

対象物Sの表面の各領域で反射された光が受光部120により受光される。受光された光によってコード状測定光画像が生成され(この例では4枚)、これらの画像から各領域の符号を測定することにより、対象物の領域毎に、対象物Sが存在することによって変化した符号が得られる。この符号と、領域毎に、対象物Sが存在しない場合の符号との差分を求めることで、図6のdに相当する距離が求まる。この際、画像内のX軸方向には前述の符号は1回のみ出現するというコード化法の特徴から、dの絶対的な値が求まる。ここから、対象物Sのその領域の絶対的な高さ(高さの絶対値)が算出される。対象物Sの表面上の全ての領域の高さを算出することにより、対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。   Light reflected by each region on the surface of the object S is received by the light receiving unit 120. The code-shaped measurement light image is generated by the received light (four in this example), and by measuring the sign of each area from these images, the object S exists for each area of the object. A changed sign is obtained. A distance corresponding to d in FIG. 6 is obtained by obtaining a difference between this code and the code when the object S does not exist for each region. At this time, the absolute value of d is obtained from the characteristic of the coding method that the above-mentioned code appears only once in the X-axis direction in the image. From here, the absolute height (the absolute value of the height) of the region of the object S is calculated. By calculating the height of all regions on the surface of the object S, the three-dimensional shape of the object S can be measured.

上記の説明においては、対象物Sの表面がX方向において16の領域に分割され、コード状測定光が投光部110から4回出射されたが、これに限定されない。対象物Sの表面がX方向において2の領域(Nは自然数)に分割され、コード状測定光が投光部110からN回出射されてもよい。上記の説明においては、理解を容易にするためにNは4に設定されている。本実施の形態における形状測定処理においては、Nは例えば8に設定される。したがって、対象物Sの表面はX方向において256の領域に分割される。 In the above description, the surface of the object S is divided into 16 regions in the X direction, and the code-shaped measurement light is emitted from the light projecting unit 110 four times. However, the present invention is not limited to this. The surface of the object S may be divided into 2 N regions (N is a natural number) in the X direction, and the code-shaped measurement light may be emitted from the light projecting unit 110 N times. In the above description, N is set to 4 for easy understanding. In the shape measurement process in the present embodiment, N is set to 8, for example. Therefore, the surface of the object S is divided into 256 regions in the X direction.

コード状測定光を用いた対象物Sの形状測定においては、縞をコードとして分離できる最小距離、すなわち1画素分に相当する距離が最小の分解能となる。したがって、受光部120のX方向における視野の画素数が1024画素である場合、高さが例えば10mmの対象物Sを10mm÷1024≒10μmの分解能で測定することができる。コード状測定光を用いた形状測定(絶対値が求まるが分解能が不足する)を上記の正弦波状測定光又は縞状測定光(これらは相対値しか求まらないが分解能が高い)を用いた形状測定と組み合わせることにより、対象物Sの高さの絶対値をより高い分解能で算出することができる。   In the shape measurement of the object S using the code-shaped measurement light, the minimum resolution at which the stripe can be separated as a code, that is, a distance corresponding to one pixel is the minimum resolution. Therefore, when the number of pixels in the field of view in the X direction of the light receiving unit 120 is 1024 pixels, the object S having a height of, for example, 10 mm can be measured with a resolution of 10 mm ÷ 1024≈10 μm. Shape measurement using code-like measurement light (absolute value is obtained but resolution is insufficient) using the above sine wave-like measurement light or striped measurement light (these can be obtained only relative values but high resolution) By combining with the shape measurement, the absolute value of the height of the object S can be calculated with higher resolution.

特に、図9A〜図9Cの縞状測定光を用いた対象物Sの形状測定においては、分解能を1/100画素にすることができる。なお、1/100画素の分解能は、受光部120のX方向における視野の画素数が1024画素である場合、対象物Sの表面をX方向において約100000の領域に分割すること(すなわちN≒17)に相当する。そのため、コード状測定光を用いた形状測定と縞状測定光を用いた形状測定と組み合わせることにより、対象物Sの高さの絶対値をさらに高い分解能で算出することができる。   In particular, in the shape measurement of the object S using the striped measurement light in FIGS. 9A to 9C, the resolution can be 1/100 pixels. The resolution of 1/100 pixels is that the surface of the object S is divided into about 100,000 areas in the X direction when the number of pixels of the field of view in the X direction of the light receiving unit 120 is 1024 pixels (that is, N≈17). ). Therefore, the absolute value of the height of the object S can be calculated with higher resolution by combining the shape measurement using the code-shaped measurement light and the shape measurement using the striped measurement light.

上述したライン状の測定光を対象物上で走査する方法は一般に光切断法と呼ばれる。一方、正弦波状の測定光を照射する方法、縞状の測定光を照射する方法、あるいはコード状の測定光を照射する方法は、パターン投影法に分類される。また、パターン投影法の中でも、正弦波状の測定光を照射する方法と縞状の測定光を照射する方法は位相シフト法に分類され、コード状の測定光を照射する方法は空間コード法に分類される。位相シフト法は、周期的な投影パターンである正弦波や複数のスリット光を照射した際に、対象物が存在しない場合の基準高さ位置から反射した受光量に基づいて計算された位相と、対象物が存在する場合の対象物表面から反射した受光量に基づいて計算された位相の位相差から対象物の高さを求める。位相シフト法は、個々の周期的な縞が区別できず、縞1周期分(2π)の整数倍に相当する不確かさが存在するため、絶対位相が求まらないという欠点があるが、光切断法に比べ取得する画像の枚数が少ないため測定時間が比較的短く、また、計測分解能が高いという長所がある。一方、空間コード法は、対象物の領域毎に、対象物が存在することによって変化した符号が得られ、この符号と対象物が存在しない場合の符号との差分を領域毎に求めることで対象物の絶対的な高さを求めることができる。空間コード法も比較的少ない画像枚数で測定が可能であり、絶対的な高さを求めることができるという長所があるが、位相シフト法に比べると計測分解能に限界がある。これらの投影法は、各々短所、長所を有しているが、いずれも三角測量の原理を用いている点は共通である。したがって、測定光が届かない影部分の測定はいずれの測定方法でも不可能である。
(測定画像合成手段211)
The method of scanning the above-described line-shaped measurement light on the object is generally called a light cutting method. On the other hand, a method of irradiating sinusoidal measurement light, a method of irradiating striped measurement light, or a method of irradiating code-like measurement light is classified as a pattern projection method. Among pattern projection methods, the method of irradiating sinusoidal measurement light and the method of irradiating striped measurement light are classified as phase shift methods, and the method of irradiating code-like measurement light is classified as a spatial code method. Is done. The phase shift method is a phase calculated based on the amount of received light reflected from the reference height position when there is no target when irradiating a sine wave or a plurality of slit lights that are periodic projection patterns, The height of the object is obtained from the phase difference calculated based on the amount of received light reflected from the surface of the object when the object exists. Although the phase shift method cannot distinguish individual periodic fringes and has an uncertainty corresponding to an integral multiple of one fringe period (2π), there is a drawback that the absolute phase cannot be obtained. Compared to the cutting method, the number of images to be acquired is small, so that the measurement time is relatively short and the measurement resolution is high. On the other hand, the spatial code method obtains a code that changes due to the presence of an object for each area of the object, and obtains the difference between this code and the code when there is no object for each area. The absolute height of an object can be determined. The spatial code method can measure with a relatively small number of images and has an advantage that the absolute height can be obtained, but has a limit in measurement resolution compared to the phase shift method. Each of these projection methods has disadvantages and advantages, but both use the principle of triangulation. Therefore, it is impossible to measure a shadow portion where the measurement light does not reach by any measurement method.
(Measurement image composition means 211)

図1に戻って、制御手段200の測定画像合成手段211は、同じ対象物Sに対して、第一測定光投光部110Aを用いて撮像手段100で取得された第一測定画像と、第二測定光投光部110Bを用いて撮像手段100で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する。合成測定画像の生成方法としては、例えば、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成することができる(マックス測定画像)。あるいは、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成してもよい(平均測定画像)。あるいはまた、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成することもできる(ミニマム測定画像)。
(ハイライト手段212)
Returning to FIG. 1, the measurement image synthesis unit 211 of the control unit 200 performs the first measurement image acquired by the imaging unit 100 using the first measurement light projecting unit 110 </ b> A on the same object S, and the first measurement image. The second measurement light projecting unit 110B is used to synthesize the second measurement image acquired by the imaging unit 100 to generate one combined measurement image. As a method for generating the composite measurement image, for example, a pixel having a higher pixel value among the corresponding pixels in the first measurement image and the second measurement image can be used (max measurement image). Or you may comprise using the average of a pixel value among the pixels corresponding by a 1st measurement image and a 2nd measurement image (average measurement image). Or it can also comprise using the pixel with a lower pixel value among the pixels corresponding by a 1st measurement image and a 2nd measurement image (minimum measurement image).
(Highlight 212)

ハイライト手段212は、測定画像合成手段211で生成された合成測定画像を表示部400上で表示させた状態で、第一測定光投光部110A及び第二測定光投光部110Bのいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示する(後述する図17等参照)。
(測定異常領域)
The highlighting unit 212 displays the combined measurement image generated by the measurement image combining unit 211 on the display unit 400, and the highlight unit 212 uses either the first measurement light projection unit 110A or the second measurement light projection unit 110B. A measurement abnormal region where the measurement result is abnormal is displayed in an overlapping manner (see FIG. 17 and the like described later).
(Abnormal measurement area)

ここで測定異常領域には、測定自体ができない測定不能領域や、測定は可能であるものの、得られたデータが飽和しており精度の劣る飽和領域を含む。測定不能領域は、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、撮像手段100でデータを取得できない領域を指す。このようにすることで、いずれの測定光投光手段でも測定ができない領域を、いずれかの測定光投光手段で測定が可能な測定領域と区別して視覚的に把握することができ、ユーザの測定画像取得条件の設定作業に資することができる。
(飽和領域)
Here, the measurement abnormality region includes a measurement impossible region where measurement itself cannot be performed, and a saturation region where measurement is possible but the obtained data is saturated and inaccurate. The non-measurable area refers to an area where the measurement light is shaded by any of the measurement light projecting means and data cannot be acquired by the imaging means 100. By doing so, it is possible to visually grasp the area that cannot be measured by any of the measurement light projecting means separately from the measurement area that can be measured by any of the measurement light projecting means. It can contribute to the setting work of measurement image acquisition conditions.
(Saturation region)

また飽和領域は、いずれの測定光投光手段によっても、撮像手段100で検出される測定光の反射光が飽和している領域を指す。なお反射光のレベルが飽和していても、光のON/OFFが判別できればそれなりに測定結果は得られる。ただし、飽和していない点と比べると、データの信頼性が低くなる。さらに測定不能領域はこれらに限らず、例えば多重反射や光の潜り込み等を含む領域とすることもできる。なお本明細書において「領域」とは、必ずしも一定の面積を有する線状や面状に限らず、点あるいは点の集合も含む意味で使用する。   The saturated region refers to a region where the reflected light of the measurement light detected by the imaging unit 100 is saturated by any measurement light projecting unit. Even if the level of the reflected light is saturated, if the light ON / OFF can be discriminated, the measurement result can be obtained as it is. However, the reliability of the data is lower than the point that is not saturated. Further, the non-measurable area is not limited to these, and may be an area including, for example, multiple reflections and light penetration. In the present specification, the “region” is not necessarily limited to a linear shape or a planar shape having a certain area, but is used to include a point or a set of points.

また、ハイライト手段212は、これら測定不能領域や飽和領域を、それぞれ異なる態様でハイライトして、表示部400上に重ねて表示可能としている。これにより、測定ができない領域と、測定は可能であるが飽和して精度が低い領域とを視覚的に区別して把握することができ、ユーザの測定画像取得条件の設定作業に資することができる。従来であれば、一の測定光投光手段で影や飽和している測定異常点を確認しても、それらが他の測定光投光手段では正しく測定できるため、合成測定画像とすることで測定異常点のままであっても問題がないのか、あるいは他の測定光投光手段でも測定できず、合成測定画像でも正しく測定できないのかを区別できなかった。これに対して、本実施の形態によれば、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定不可能となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定不可能であるかを、合成測定画像上で一画面で確認できるので、測定不能領域が少なくなるように測定画像取得条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。またハイライト手段212は、測定画像合成手段211で生成された合成測定画像を表示部400上で表示させた状態で、第一測定光投光部110A又は第二測定光投光部110Bで測定されたデータが飽和している領域を、飽和領域として、測定不能領域とは異なる態様でハイライトした状態にて重ねて表示することもできる。   Further, the highlight unit 212 highlights these non-measurable areas and saturated areas in different manners so that they can be displayed on the display unit 400 in an overlapping manner. As a result, it is possible to visually distinguish and grasp a region where measurement is impossible and a region where measurement is possible but is saturated and low accuracy, which can contribute to the user's setting work of measurement image acquisition conditions. Conventionally, even if a measurement abnormal point that is shadowed or saturated with one measuring light projecting means can be confirmed, it can be measured correctly with other measuring light projecting means. It was not possible to distinguish whether there was no problem even if the measurement abnormal point remained, or whether it could not be measured by other measurement light projection means, and could not be measured correctly even in the composite measurement image. On the other hand, according to the present embodiment, when a plurality of measurement light projecting units are used, it is possible to measure which part can be specifically measured and which part can be measured while reducing the area where measurement is impossible. Is still unmeasurable on a single screen on the composite measurement image, making it easier to adjust the measurement image acquisition conditions so that the non-measurable area is reduced, which dramatically improves user convenience. . The highlight unit 212 measures the first measurement light projector 110A or the second measurement light projector 110B in a state where the combined measurement image generated by the measurement image combiner 211 is displayed on the display unit 400. An area where the data that has been saturated is saturated can be displayed as a saturated area in a state of being highlighted in a manner different from that of the unmeasurable area.

以上のようにして、複数の測定光投光手段で測定可能な領域、測定不可能な領域に関する情報を、一画面で纏めて、視覚的に把握し易い態様にて表示させることができ、測定画像取得条件の設定や調整に際して資することができる。   As described above, information related to areas that can be measured by a plurality of measuring light projecting means and areas that cannot be measured can be collected on a single screen and displayed in a manner that is easy to grasp visually. This can be helpful when setting or adjusting image acquisition conditions.

ここでは、ハイライト手段212で合成測定画像SG上に測定異常領域を重畳させて表示させた例を説明したが、これに限らず、第一測定画像や第二測定画像に対しても、それぞれ測定異常領域を重畳させて表示させることもできる。例えば、後述する図18の例では、第二測定光投光部110Bのみについて得られる第一測定画像S1に、測定不能領域及び飽和領域を重ねて表示させている。このように、単に測定光投光手段単体について生じる測定不能領域や飽和領域を表示させる他、上述した合成測定画像の場合と同様、他方の測定光投光手段での測定結果を加味して、いずれの測定光投光手段でも測定不能又は飽和となる領域のみをハイライト表示させることで、測定画像取得条件の設定を適切に調整し易くできる。   Here, the example in which the measurement abnormality region is superimposed and displayed on the composite measurement image SG by the highlight unit 212 has been described, but not limited thereto, the first measurement image and the second measurement image are also respectively displayed. It is also possible to display the measurement abnormal region in a superimposed manner. For example, in the example of FIG. 18 to be described later, the non-measurable region and the saturation region are superimposed and displayed on the first measurement image S1 obtained only for the second measurement light projecting unit 110B. In this way, in addition to simply displaying the non-measurable region and saturation region that occur for the measurement light projecting unit alone, as in the case of the above-described synthetic measurement image, taking into account the measurement result of the other measurement light projecting unit, By highlighting only the area where measurement cannot be performed by any of the measurement light projecting means or saturation, it is possible to easily adjust the setting of the measurement image acquisition condition appropriately.

また、以上の例では、ハイライト手段212で測定画像上に測定不能領域や飽和領域を重畳させて表示させた例を説明したが、測定画像に限られず観察画像に対しても同様に、測定不能領域や飽和領域を重畳させて表示させることもできる。   Further, in the above example, the example in which the highlighting unit 212 displays the non-measurable area or the saturated area superimposed on the measurement image has been described. However, the measurement is not limited to the measurement image, and the observation image is similarly measured. It is also possible to display the impossible area and the saturated area in a superimposed manner.

さらに、以上の例では何れかの測定光投光手段で測定不能点又は飽和点となった領域を、測定不能領域、飽和点としてそれぞれ表示しているが、これらを、いずれの測定光投光手段で測定不能点あるは飽和点となったのかを区別して表示させることもできる。例えば、第一測定光投光部110Aで測定不能となった第一測定不能領域を薄い赤色、第二測定光投光部110Bで測定不能となった第二測定不能領域を濃い赤色でそれぞれ表示する。また同様に、第一測定光投光部110Aでは飽和した第一飽和領域を薄い黄色、第二測定光投光部110Bでは飽和した第二飽和領域を濃い黄色でそれぞれ表示するよう、ハイライト手段212で測定画像に対して着色する。また、このような測定光投光手段を区別したハイライト処理は、第一測定画像や第二測定画像に対して行う他、合成測定画像SGに対して行うことも可能である。このようにすることで、測定不能若しくは飽和した領域を視覚的に区別でき、対象物Sの置き方や測定光のあて方の調整等に際して参考とできる。
Furthermore, in the above example, the areas that have become non-measurable points or saturation points by any of the measuring light projecting means are displayed as non-measurable areas and saturation points, respectively. there there unmeasurable point unit may also be displayed to distinguish what was the saturation point. For example, the first non-measurable area that is not measurable by the first measurement light projecting unit 110A is displayed in light red, and the second non-measurable area that is not measurable by the second measurement light projecting unit 110B is displayed in dark red. To do. Similarly, highlight means is used so that the first measurement light projector 110A displays a saturated first saturated region in light yellow, and the second measurement light projector 110B displays a saturated second saturated region in dark yellow. In 212, the measurement image is colored. In addition, the highlight processing that distinguishes the measurement light projecting means can be performed on the composite measurement image SG as well as the first measurement image and the second measurement image. By doing so, it is possible to visually distinguish a region where measurement is impossible or saturated, and it can be used as a reference when adjusting the method of placing the object S or applying measurement light.

例えば、第一測定光投光部110Aによる第一測定画像の明るさを調整する際に、第一測定光投光部110Aでは影となる第一測定不能領域、飽和となる第一飽和領域を、それぞれ濃い赤色、濃い黄色で表示させつつ、第二測定光投光部110Bによる第二測定不能領域、第二飽和領域をそれぞれ薄い赤色、薄い黄色で表示させることで、他方の測定光投光手段(ここでは第二測定光投光部110B)で測定可能な領域、いいかえると第一測定画像の不備を補ってくれる領域を加味した上で、測定不能や飽和となる領域が少なくなるように、最適な測定画像取得条件に調整し易い環境が提供される。   For example, when adjusting the brightness of the first measurement image by the first measurement light projector 110A, the first measurement light projector 110A sets the first non-measurable region that becomes a shadow and the first saturation region that becomes saturated. The second measurement light projection unit 110B displays the second non-measurable area and the second saturation area in light red and light yellow, respectively, while displaying them in dark red and dark yellow. In consideration of the area that can be measured by the means (here, the second measuring light projecting unit 110B), in other words, the area that compensates for the deficiency of the first measurement image, the area that cannot be measured or becomes saturated is reduced. Thus, an environment that can be easily adjusted to the optimum measurement image acquisition condition is provided.

また、上述した実施の形態においてハイライト手段212により着色される色は一例であって、他の色を適宜利用できることはいうまでもない。なお、以上の測定画像合成手段211やハイライト手段212、後述する三次元画像合成手段213は、図1の例では制御手段200のCPUとしているが、この構成に限らず、専用の部材で構成することもできる。
(合成測定画像における測定異常点の扱い)
Further, in the above-described embodiment, the color colored by the highlight unit 212 is an example, and it is needless to say that other colors can be used as appropriate. The above-described measurement image synthesizing unit 211, highlight unit 212, and three-dimensional image synthesizing unit 213 to be described later are the CPU of the control unit 200 in the example of FIG. You can also
(Treatment of abnormal measurement points in composite measurement images)

また、測定画像合成手段211が測定画像同士を合成するに際して、何れかの測定画像に測定異常点が含まれている場合の取り扱いの一例を、図12に示す。この図に示すように、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bでそれぞれ各点すなわち画素毎に取得された反射光に何らかの異常が見られる場合、具体的には測定不能の場合、飽和している場合の、各組み合わせについて、予めどのデータを合成測定画像に利用するかを決めておく。ここでは、何れかの投光手段で正常点が取得されている場合は、この正常点を利用する。また、飽和点と測定不能点が含まれている場合は、飽和点を利用する。このようにすることで、よりデータとして相対的に精度の高い方を採用することで、得られる合成測定画像の精度を向上できる。   FIG. 12 shows an example of handling when a measurement abnormal point is included in any of the measurement images when the measurement image combining unit 211 combines the measurement images. As shown in this figure, when there is some abnormality in the reflected light acquired for each point, that is, for each pixel, in the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B, specifically, measurement is performed. for inability when saturated, for each combination, it should decide whether to use previously which data the composite measurement image. Here, when a normal point is acquired by any of the light projecting means, this normal point is used. In addition, when a saturation point and an unmeasurable point are included, the saturation point is used. By doing in this way, the precision of the synthetic | combination measurement image obtained can be improved by employ | adopting the more highly accurate one as data.

また、このような扱いは、合成測定画像の生成のみならず、得られた合成測定画像を用いて何らかの測定処理を行う場合においても利用できる。例えば、合成測定画像の任意の位置同士の距離や高低差を測定する際、このような測定の基礎となるデータを、いずれの投光手段で得られたデータを採用するかについて、予め決めた一定の規則に基づいて処理を行う。この際、合成測定画像の生成時の規則と、測定時の規則とを同じとする他、異なる規則を設定することもできる。   Further, such a treatment can be used not only when generating a composite measurement image, but also when performing some measurement processing using the obtained composite measurement image. For example, when measuring the distance or height difference between arbitrary positions of the composite measurement image, it was determined in advance about which data to be used as the basis of such measurement, the data obtained by which light projecting means is adopted. Processing is performed based on certain rules. At this time, different rules can be set in addition to making the rule at the time of generating the composite measurement image the same as the rule at the time of measurement.

なお、上記の例では測定不能点と飽和点についての扱いについて説明したが、測定異常点はこれら測定不能点や飽和点に限らず、例えば多重反射や光の潜り込みを生じている点についても、同様に扱いを決めておくこともできることはいうまでもない。   In the above example, the handling of the unmeasurable point and the saturation point has been described, but the measurement abnormal point is not limited to the unmeasurable point and the saturation point, for example, the point where multiple reflection or light penetration occurs, It goes without saying that the treatment can be decided in the same way.

また、このようなデータの選択基準の持たせ方は、例えば図12のようなテーブルを予め記憶装置等に保持しておき、測定画像合成手段211がテーブルを参照して処理する方式とする他、優先度の高いデータを指定した手順(例えば正常点>飽和点>測定不能点)に基づいて処理させる方式としてもよい。さらに、図12のような規則を予め設定する方式の他、ユーザが、各組み合わせにおいていずれのデータを採用するかを任意に設定可能とすることもできる。
(計測顕微鏡装置操作プログラム)
In addition, for example, a method for providing such data selection criteria is a method in which a table as shown in FIG. 12 is held in a storage device or the like in advance, and the measurement image composition unit 211 refers to the table for processing. Alternatively, the processing may be performed based on a procedure (for example, normal point> saturation point> unmeasurable point) in which high priority data is designated. Furthermore, in addition to the method of setting the rules as shown in FIG. 12, the user can arbitrarily set which data is used in each combination.
(Measurement microscope operation program)

上述の通り、図1の例では制御手段200であるPCに計測顕微鏡装置500を操作するための操作プログラムをインストールしている。この計測顕微鏡装置操作プログラムを実行させて、そのGUI画面を表示部400に表示させた状態で、ユーザは操作部であるマウスやキーボードを操作して、各種条件を設定して、測定画像を取得できる。計測顕微鏡装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を、図5及び図13〜図18に示す。これらの図において、図13は計測顕微鏡装置操作プログラムのGUIで簡単モードを選択した状態を示すイメージ図、図14は図13の状態から「測定画像」ボタン428を押下した状態を示すイメージ図、図15は図13の状態から応用モードを選択した状態を示すイメージ図、図16は図15の状態から「測定画像」ボタン428を押下した状態を示すイメージ図、図17は図16の状態から画像表示領域410を分割表示させた状態を示すイメージ図、図18は図16の状態から測定方向「左側のみ」を選択した状態を示すイメージ図を、それぞれ示している。また各GUI画面において、測定画像や観察画像を表示させるための画像表示領域410を設けており、また画像表示領域410の右端には、各種の操作を行うボタン等を纏めた操作領域420を設けている。
(画像表示領域410)
As described above, in the example of FIG. 1, an operation program for operating the measurement microscope apparatus 500 is installed in the PC that is the control means 200. While the measurement microscope apparatus operation program is executed and the GUI screen is displayed on the display unit 400, the user operates the mouse and keyboard as the operation unit, sets various conditions, and acquires the measurement image. it can. User interface screens of the measurement microscope apparatus operation program are shown in FIGS. 5 and 13 to 18. In these drawings, FIG. 13 is an image diagram showing a state where the simple mode is selected in the GUI of the measurement microscope apparatus operation program, FIG. 14 is an image diagram showing a state where the “measurement image” button 428 is pressed from the state of FIG. 13 is an image diagram showing a state where an application mode is selected from the state of FIG. 13, FIG. 16 is an image diagram showing a state where the “measurement image” button 428 is pressed from the state of FIG. 15, and FIG. 17 is an image display area 410 from the state of FIG. FIG. 18 is an image diagram showing a state in which the measurement direction “only the left side” is selected from the state of FIG. 16. Each GUI screen is provided with an image display area 410 for displaying a measurement image and an observation image, and an operation area 420 including buttons for performing various operations is provided at the right end of the image display area 410. ing.
(Image display area 410)

画像表示領域410においては、観察画像や測定画像を表示できる。特に、取得、撮像した高解像度の測定画像や観察画像を表示させる他、撮像の対象となる対象物Sを、現在設定中の測定画像取得条件や撮像条件で撮像した場合に得られる測定画像や観察画像を簡易的に取得して、表示部400上でリアルタイムに更新することで、ユーザは画像表示領域410で表示される測定画像や観察画像の変化を、設定の前後で比較、参照しながら、測定画像取得条件や撮像条件の設定作業を行うことができる。すなわち、現在設定中のパラメータや対象物Sの位置で撮像した際に得られるであろう画像のイメージをリアルタイムで確認できることから、ユーザが望む画像イメージに視覚的に沿った撮像条件や測定画像取得条件に設定し易くできる。
(分割表示機能)
In the image display area 410, an observation image and a measurement image can be displayed. In particular, in addition to displaying acquired and imaged high-resolution measurement images and observation images, measurement images obtained when the object S to be imaged is imaged under the currently set measurement image acquisition conditions and imaging conditions, By simply obtaining the observation image and updating it in real time on the display unit 400, the user compares and refers to changes in the measurement image and the observation image displayed in the image display area 410 before and after the setting. The measurement image acquisition conditions and the imaging conditions can be set. That is, since it is possible to check in real time the parameters that are currently set and the image that will be obtained when the image is taken at the position of the object S, the imaging conditions and measurement image acquisition that are visually in line with the image image desired by the user It is easy to set the conditions.
(Split display function)

また表示部400は分割表示機能を備えており、画像表示領域410を、一の画像を表示させる態様の他、二画面以上に分割させることもできる。例えば図17の例では、画像表示領域410の左側に、やや大きく第一分割表示領域411を設け、やや狭いその右側を上下に二分割して、第二分割表示領域412、第三分割表示領域413としている。これら第一分割表示領域411〜第三分割表示領域413の縦横の比率は、同じとすることが好ましい。また、この際第一分割表示領域411は、上下にマスクを設けて、第二分割表示領域412、第三分割表示領域413と同じ比率となるよう調整している。   Further, the display unit 400 has a split display function, and the image display area 410 can be divided into two or more screens in addition to a mode of displaying one image. For example, in the example of FIG. 17, the first divided display area 411 is provided slightly larger on the left side of the image display area 410, and the slightly narrow right side thereof is divided into two in the vertical direction, the second divided display area 412 and the third divided display area. 413. The vertical and horizontal ratios of the first divided display area 411 to the third divided display area 413 are preferably the same. At this time, the first divided display area 411 is adjusted to have the same ratio as the second divided display area 412 and the third divided display area 413 by providing masks on the upper and lower sides.

画像表示領域410の分割表示を行うには、例えば図16に示すように画像モード切替手段で「3Dスキャン」タブ421を選択し、測定画像取得モード選択手段で「エキスパート」ボタン425が選択され、かつ「測定方向」選択欄470で「両側」を選択した状態で、「測定用明るさ調整」欄440の「マニュアル」ボタンを選択する。これによって、図17に示すように3画面に分割表示される。また「測定用明るさ調整」欄440で「オート」ボタンを選択すると、分割表示が解除されて、図16に示すように画像表示領域410が一画面の表示に戻る。また各分割領域には、表示されている画像の種別を表示する種別表示欄415を付加することもできる。図17の例では、種別表示欄415として各分割表示領域の左上に「左右合成」、「左側投光」、「右側投光」等の種別を文字で表示させており、各画像を識別し易くしている。また種別表示欄415に、文字列に加えて、又はこれに代えて、測定光の方向を示すアイコンを表示させてもよい。図17の例では、文字列の左側に、測定光投光手段とここから投光される測定光の広がりを図示したアイコンを表示させることで、ユーザに対し各分割表示領域の表示内容を視覚的に判り易くしている。   In order to perform split display of the image display area 410, for example, as shown in FIG. 16, the “3D scan” tab 421 is selected by the image mode switching means, the “expert” button 425 is selected by the measurement image acquisition mode selection means, In the state where “both sides” is selected in the “measurement direction” selection field 470, the “manual” button in the “brightness adjustment for measurement” field 440 is selected. As a result, the screen is divided and displayed on three screens as shown in FIG. If the “Auto” button is selected in the “Brightness adjustment for measurement” field 440, the split display is canceled and the image display area 410 returns to the one-screen display as shown in FIG. A type display field 415 for displaying the type of the displayed image can be added to each divided area. In the example of FIG. 17, types such as “left and right composite”, “left floodlight”, and “right floodlight” are displayed as characters in the upper left of each divided display area as the type display field 415 to identify each image. It is easy. In addition to or instead of the character string, an icon indicating the direction of the measurement light may be displayed in the type display field 415. In the example of FIG. 17, the display contents of each divided display area are visually shown to the user by displaying the measurement light projecting unit and the icon illustrating the spread of the measurement light projected from the left side of the character string. It is easy to understand.

なお、画像表示領域を三分割する態様は、上述した例に限らず、例えば画像表示領域を均等に三分割して、合成測定画像、第一測定画像、第二測定画像をそれぞれ表示させたり、あるいは別ウィンドウで各測定画像を表示させる等、種々の態様が適宜利用できる。   The aspect of dividing the image display area into three parts is not limited to the above-described example. For example, the image display area is equally divided into three parts to display the composite measurement image, the first measurement image, and the second measurement image, Alternatively, various modes such as displaying each measurement image in a separate window can be used as appropriate.

図17の例では、第一分割表示領域411に対象物Sの合成測定画像SG、第二分割表示領域412に同じ対象物Sの第二測定画像S2、第三分割表示領域413に第一測定画像S1を、それぞれ表示させている。リアルタイムで各画像を更新しながら表示させるために、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bから対象物Sに測定光が切り替わるように交互に照射される。第二分割表示領域412には、第二測定光投光部110Bから測定光が照射された場合における対象物Sの画像が表示される。また第三分割表示領域413には、第一測定光投光部110Aから測定光が照射された場合における対象物Sの画像が表示される。これにより、ユーザは第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの各々により測定光を照射された場合における対象物Sの画像を区別して認識することができる。測定光の切り替わりの頻度は、例えば数Hz〜数十Hz程度とする。
(操作領域420)
In the example of FIG. 17, the composite measurement image SG of the object S in the first divided display area 411, the second measurement image S <b> 2 of the same object S in the second divided display area 412, and the first measurement in the third divided display area 413. Each image S1 is displayed. In order to display the images while updating each image in real time, the measurement light is alternately irradiated to the object S from the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B. In the second divided display area 412, an image of the object S when the measurement light is irradiated from the second measurement light projecting unit 110B is displayed. In the third divided display area 413, an image of the object S when the measurement light is irradiated from the first measurement light projecting unit 110A is displayed. Thereby, the user can distinguish and recognize the image of the object S when the measurement light is irradiated by each of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B. The frequency of measurement light switching is, for example, about several Hz to several tens Hz.
(Operation area 420)

操作領域420には、各種の設定や操作を行うためのボタンやスライドバー、入力欄等が設けられる。また、各種モードを選択、変更することで、これに応じて表示されるボタン類も変更することができる。なお、以下に示すボタン類の配置は例示であって、任意の態様で配置できる。
(画像モード切替手段)
The operation area 420 is provided with buttons, slide bars, input fields, etc. for performing various settings and operations. Also, by selecting and changing various modes, the buttons displayed in accordance with this can be changed. In addition, arrangement | positioning of the buttons shown below is an illustration, Comprising: It can arrange | position in arbitrary aspects.
(Image mode switching means)

計測顕微鏡装置操作プログラムは、対象物Sの観察画像を撮像するための観察画像モードと、対象物Sの測定画像を取得する測定画像モードとを、画像モード切替手段で切り替え可能としている。この例では、画像モード切替手段として、観察モードに関するボタン類を集めた「マイクロスコープ」タブ422と、測定画像取得モードに関するボタン類を集めた「3Dスキャン」タブ421とを設けており、所望のタブを選択することで画像モードを観察画像モードと測定画像モードに切り替え可能としている。
(測定画像取得モード選択手段)
The measurement microscope apparatus operation program can switch between an observation image mode for capturing an observation image of the object S and a measurement image mode for acquiring a measurement image of the object S by an image mode switching unit. In this example, a “microscope” tab 422 that collects buttons related to an observation mode and a “3D scan” tab 421 that collects buttons related to a measurement image acquisition mode are provided as image mode switching means. By selecting a tab, the image mode can be switched between the observation image mode and the measurement image mode.
(Measurement image acquisition mode selection means)

この計測顕微鏡装置操作プログラムは、測定画像取得条件の設定を初心者でも簡単に行えるようにした簡単モードと、ユーザによる、より詳細な測定画像取得条件の設定を可能とした応用モードを切り替え可能としている。このため操作領域420において、各画像モードのタブは、その上欄に、簡単モードと応用モードとを選択する測定画像取得モード選択手段が設けられている。図13の例では、測定画像取得モード選択手段として、簡単モードを選択する「1shot−3D」ボタン424と、応用モードを選択する「エキスパート」ボタン425が設けられている。
(画像切替手段)
This measurement microscope device operation program can be switched between a simple mode that makes it easy for beginners to set measurement image acquisition conditions and an application mode that allows users to set more detailed measurement image acquisition conditions. . Therefore, in the operation area 420, each image mode tab is provided with measurement image acquisition mode selection means for selecting the simple mode and the application mode in the upper column. In the example of FIG. 13, a “1shot-3D” button 424 for selecting a simple mode and an “expert” button 425 for selecting an application mode are provided as measurement image acquisition mode selection means.
(Image switching means)

さらに測定画像取得モード選択手段の下部には、表示中の画像を、観察画像と測定画像とに切り替え可能な画像切替手段が設けられている。この例では、画像切替手段として、「観察画像」ボタン427を押下すると、観察用照明光源を用いて撮像した観察画像が画像表示領域410に表示され、また「測定画像」ボタン428を押下すると、測定光投光手段を用いて取得した測定画像が画像表示領域410に表示される。ここでは、測定光の明るさを変えるパラメータを、カメラの露光時間としている。
(測定画像の取得手順)
Further, below the measurement image acquisition mode selection means, there is provided an image switching means capable of switching the displayed image between the observation image and the measurement image. In this example, when an “observation image” button 427 is pressed as an image switching unit, an observation image captured using an observation illumination light source is displayed in the image display area 410, and when a “measurement image” button 428 is pressed, A measurement image acquired using the measurement light projecting unit is displayed in the image display area 410. Here, the parameter that changes the brightness of the measurement light is the exposure time of the camera.
(Measurement image acquisition procedure)

次に、計測顕微鏡装置の操作プログラムを用いて測定画像を取得する手順を、図19のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップS1で対象物Sをステージ140にセットし、初期画像を表示させる。この段階では測定画像は未だ取得されていないため、初期画像として、例えば観察画像を用いる。ここで観察画像を撮像する際の照明光の明るさは、自動調整とする。図13に示す例では、画像表示領域410に観察画像SOをリアルタイムで表示させている。また初期画像として、観察画像に代えて、測定光投光手段から投光する測定光の構造化照明のパターンを、すべての点から投光させて取得した、構造化照明の全投影画像とすることもできる。この場合の測定光の明るさも、自動調整とする。   Next, a procedure for acquiring a measurement image using an operation program of the measurement microscope apparatus will be described based on the flowchart of FIG. First, in step S1, the object S is set on the stage 140, and an initial image is displayed. At this stage, since the measurement image has not been acquired yet, for example, an observation image is used as the initial image. Here, the brightness of the illumination light when capturing the observation image is automatically adjusted. In the example shown in FIG. 13, the observation image SO is displayed in real time in the image display area 410. Further, as the initial image, instead of the observation image, the structured illumination pattern of the measurement light projected from the measurement light projecting unit is obtained by projecting from all points, and is a full projection image of structured illumination. You can also. The brightness of the measurement light in this case is also automatically adjusted.

次にステップS2において、測定画像取得モードを測定画像取得モード選択手段から選択する。ここでは、簡単モードと応用モードのいずれかを測定画像取得モード選択手段で選択可能としている。図13の例では、「1shot−3D」ボタン424を押下すると簡単モードが選択され、「エキスパート」ボタン425を押下すると応用モードが選択される。
(簡単モード)
(測定光明るさ調整手段)
Next, in step S2, the measurement image acquisition mode is selected from the measurement image acquisition mode selection means. Here, either the simple mode or the application mode can be selected by the measurement image acquisition mode selection means. In the example of FIG. 13, the simple mode is selected when the “1shot-3D” button 424 is pressed, and the application mode is selected when the “expert” button 425 is pressed.
(Easy mode)
(Measurement light brightness adjustment means)

ステップS2において簡単モードが選択されると、ステップS3に進み、図13に示すような観察画像が表示される。ここで、図13の画面において右側の操作領域420の下部に設けられた「測定」ボタン430を押下すると、ステップ4に進み、測定光の明るさ(カメラの露光時間又は光量)を自動で調整した後、測定が開始される。   When the simple mode is selected in step S2, the process proceeds to step S3, and an observation image as shown in FIG. 13 is displayed. Here, when the “Measure” button 430 provided at the lower part of the operation area 420 on the right side is pressed on the screen of FIG. 13, the process proceeds to Step 4 to automatically adjust the brightness of the measurement light (camera exposure time or light amount). After that, the measurement is started.

また、図13の状態で「測定画像」ボタン428を押下すると、測定画像が簡易的に取得されて、図14に示すように画像表示領域410に表示される。この状態では、測定画像の明るさは自動で調整されるが、測定光明るさ調整手段を用いて測定光の明るさ(カメラ露光時間又は光量)をユーザが手動で調整することもできる。(ステップS4)。
(三次元画像合成手段213)
When the “measurement image” button 428 is pressed in the state of FIG. 13, a measurement image is simply acquired and displayed in the image display area 410 as shown in FIG. In this state, the brightness of the measurement image is automatically adjusted, but the user can manually adjust the brightness of the measurement light (camera exposure time or light amount) using the measurement light brightness adjustment means. (Step S4).
(Three-dimensional image composition means 213)

このようにして明るさが調整された状態で、操作領域420の下部に設けられた「測定」ボタン430を押下すると、通常の測定画像が取得される(ステップS5)。さらに測定画像に観察画像SOが合成された合成画像STが三次元画像合成手段213で生成されて、表示部400上に表示される。三次元画像合成手段213は、前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、3次元の合成画像STを生成する。すなわち、測定画像が有する高さ情報でもって、観察画像で得られたテクスチャ情報に凹凸を持たせた立体的な画像を生成することができる。図20に示す例では、測定画像の高さ情報を利用して、観察画像をテクスチャ画像として合成した合成画像STが、立体的に画像表示領域410上に表示される。合成画像STは三次元状であり、その位置や姿勢、角度を任意に変更できる。例えば画像表示領域410上で合成画像STをマウス等によりドラッグして、合成画像STを移動、回転させることができる。
(テクスチャ比率調整手段452)
When the “measurement” button 430 provided in the lower part of the operation area 420 is pressed in the state where the brightness is adjusted in this way, a normal measurement image is acquired (step S5). Further, a composite image ST in which the observation image SO is combined with the measurement image is generated by the three-dimensional image combining unit 213 and displayed on the display unit 400. The three-dimensional image combining unit 213 combines the observation image captured using the observation illumination light source and the measurement image captured using the measurement light projecting unit to generate a three-dimensional composite image ST. That is, it is possible to generate a three-dimensional image in which texture information obtained from the observation image is provided with unevenness using the height information of the measurement image. In the example illustrated in FIG. 20, a synthesized image ST obtained by synthesizing the observation image as a texture image using the height information of the measurement image is displayed in a three-dimensional manner on the image display area 410. The composite image ST has a three-dimensional shape, and its position, posture, and angle can be arbitrarily changed. For example, the synthesized image ST can be moved and rotated by dragging the synthesized image ST on the image display area 410 with a mouse or the like.
(Texture ratio adjusting means 452)

合成画像STの、測定画像と観察画像の比率は、テクスチャ比率調整手段452によって調整される。テクスチャ比率調整手段452は、例えばスライダ状に構成され、スライダを左右に移動させることによって、測定画像(高さ画像)と観察画像(テクスチャ画像)の比率を連続的に変更できる。また、比率を数値で入力させたり、あるいは規定の数値(例えば0%、25%、50%、75%、100%;あるいは0:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1等)をドロップボックスやコンボボタンで選択させる等、任意の方法で比率を指定できる。図20の例では、合成画像STの測定画像(高さ)と観察画像(テクスチャ)の比率を、観察画像(テクスチャ)の占める百分率で表しており、ここではテクスチャ比率調整手段452で観察画像(テクスチャ)の比率を100%に設定している。テクスチャ比率調整手段452で、例えば観察画像(テクスチャ)の比率を0%、すなわち測定画像(高さ)を100%に調整すれば、図21のような表示に切り替わる。画像表示領域410における合成画像STの表示は、テクスチャ比率調整手段452の調整に応答してリアルタイムで更新さる。ユーザは画像表示領域410で表示される合成画像STを参照しながら、テクスチャ比率調整手段452でもって測定画像と観察画像の比率を所望の値に調整できる。なお、この例では合成画像STの生成後におけるテクスチャ比率調整手段452の初期値を、観察画像(テクスチャ)100%としているが、例えば50%とする等、デフォルト値を任意の値、例えば50%に設定してもよい。   The ratio of the measurement image to the observation image of the composite image ST is adjusted by the texture ratio adjustment unit 452. The texture ratio adjusting unit 452 is configured, for example, in a slider shape, and can continuously change the ratio between the measurement image (height image) and the observation image (texture image) by moving the slider left and right. You can also input the ratio numerically, or a specified numerical value (for example, 0%, 25%, 50%, 75%, 100%; or 0: 1, 0.5: 1, 1: 1, 2: 1, (3: 1, 4: 1, etc.) can be selected using a drop box or combo button. In the example of FIG. 20, the ratio between the measurement image (height) and the observation image (texture) of the composite image ST is expressed as a percentage occupied by the observation image (texture). The ratio of (texture) is set to 100%. For example, when the ratio of the observed image (texture) is adjusted to 0%, that is, the measurement image (height) is adjusted to 100% by the texture ratio adjusting unit 452, the display is switched to the display shown in FIG. The display of the composite image ST in the image display area 410 is updated in real time in response to the adjustment of the texture ratio adjusting unit 452. The user can adjust the ratio of the measurement image and the observation image to a desired value by using the texture ratio adjusting unit 452 while referring to the composite image ST displayed in the image display area 410. In this example, the initial value of the texture ratio adjusting unit 452 after generation of the composite image ST is 100% of the observed image (texture), but the default value is an arbitrary value such as 50%, for example 50%. May be set.

また測定画像は、高さを色分けして表示させることもできる。例えば等高線状に、高さの低い領域を青色、高い領域を赤色とし、その中間領域を青→緑→黄→橙→赤等と連続的に変化させるように着色して、視覚的に高さを認識しやすくできる。着色される色や、色を異ならせる高さの区切り等は任意に設定できる。この例では、画像表示領域410の左上に、高さ毎に色分けされたスケールを表示させ、色と高さの関係をユーザが視覚的に把握し易いようにしている。   In addition, the measurement image can be displayed with different heights. For example, in a contour line, the low area is blue, the high area is red, and the middle area is colored so as to change continuously from blue → green → yellow → orange → red, etc. Can be easily recognized. The color to be colored and the height separation that makes the colors different can be arbitrarily set. In this example, a scale that is color-coded for each height is displayed at the upper left of the image display area 410 so that the user can easily grasp the relationship between the color and the height visually.

さらに、合成画像STに対して様々な処理を行うためのボタン類が、操作領域420に設けられている。例えば高さ倍率スライドバー453を調整すれば、合成画像STの高さ方向の倍率を調整できる。これにより、細かな凹凸を強調させて表示させたり、逆に細かな凹凸を平滑化して全体の形状を把握するのに役立てることができる。また、合成画像ST上に測定異常点を重ねて表示させたり、光源を任意の位置に配置して陰影の変化によって立体感を強調させたり、目盛をグリッド状に表示させたり、簡易的な寸法計測を行う等、各種の操作が操作領域420から行える。   Furthermore, buttons for performing various processes on the composite image ST are provided in the operation area 420. For example, if the height magnification slide bar 453 is adjusted, the magnification in the height direction of the composite image ST can be adjusted. As a result, it is possible to highlight and display fine unevenness, or to smooth the fine unevenness and to help grasp the overall shape. In addition, measurement abnormal points can be superimposed on the composite image ST, the light source can be placed at an arbitrary position, the stereoscopic effect can be emphasized by changes in shadows, scales can be displayed in a grid, and simple dimensions can be displayed. Various operations such as measurement can be performed from the operation area 420.

さらにまた、合成画像STの生成後においても、表示部400の表示を測定画像、観察画像に切り替えることができる。図20、図21の例では、操作領域420の上段に設けられた画像表示切替手段454でもって、画像表示領域410の表示をワンタッチで切り替え可能である。図20、図21の例では、画像表示切替手段454の「3D」ボタン455が選択されており、この状態で「テクスチャ」ボタン456を押下すると、図22の画面に切り替えられ、画像表示領域410上に観察画像が表示される。同様に画像表示切替手段454で「高さ」ボタン457を押下すると、画像表示領域410の表示が測定画像に切り替えられる。このようにして得られた合成画像STに対して、ユーザは必要に応じて各種の操作を行うことができる。また合成画像STや測定画像に対する解析用のプログラムに切り替えるには、操作領域420の上部に設けられた「解析アプリへ」ボタン450を押下する。これによって、解析用プログラムに切り替えられる。   Furthermore, even after the composite image ST is generated, the display on the display unit 400 can be switched to the measurement image and the observation image. In the example of FIGS. 20 and 21, the display of the image display area 410 can be switched with one touch by the image display switching means 454 provided in the upper stage of the operation area 420. 20 and 21, the “3D” button 455 of the image display switching unit 454 is selected. When the “texture” button 456 is pressed in this state, the screen is switched to the screen of FIG. An observation image is displayed on the top. Similarly, when the “height” button 457 is pressed by the image display switching means 454, the display of the image display area 410 is switched to the measurement image. The user can perform various operations on the synthesized image ST obtained in this way as necessary. In addition, in order to switch to an analysis program for the composite image ST or the measurement image, a “to analysis application” button 450 provided at the top of the operation area 420 is pressed. This switches to the analysis program.

以上のように、簡単モードによれば3次元の計測に関する設定項目を特に意識することなく、「測定」ボタンを押下することで3次元の合成画像STをほぼ自動的に取得できる。
(応用モード)
As described above, according to the simple mode, the three-dimensional composite image ST can be almost automatically acquired by pressing the “Measure” button without being particularly aware of the setting items related to the three-dimensional measurement.
(Application mode)

一方、ステップS2で応用モードが選択されると、ステップS6に進み、測定光の手動による調整を行う。ここでは図15に示すように、初期画像として図13と同様、観察画像を画像表示領域410に表示させている。この画面では、後に取得される測定画像に対して、合成画像STとして貼り付けるテクスチャ画像の選択が可能となる。さらに「画像改善」ボタン481を押下すると、図23に示すように操作領域420に画像改善パネル480が表示される。画像改善パネル480からは、観察画像のエッジ強調やオフセット、ガンマ補正、ホワイトバランス等を調整することができる。
(テクスチャ画像)
On the other hand, when the application mode is selected in step S2, the process proceeds to step S6, and the measurement light is manually adjusted. Here, as shown in FIG. 15, the observation image is displayed in the image display area 410 as the initial image as in FIG. 13. On this screen, a texture image to be pasted as a composite image ST can be selected for a measurement image acquired later. When the “image improvement” button 481 is further pressed, an image improvement panel 480 is displayed in the operation area 420 as shown in FIG. From the image improvement panel 480, edge enhancement, offset, gamma correction, white balance, and the like of the observation image can be adjusted.
(Texture image)

テクスチャ画像は、テクスチャ画像選択手段460で選択される。図15の例では、通常の観察画像の他、HDR画像、深度合成画像のいずれかを、ラジオボタンで選択できる。ここでHDR(ハイダイナミックレンジ)画像は、複数枚の観察画像をカメラ露光時間を変えて撮像した後、これらをハイダイナミックレンジ(HDR)合成して生成される。深度合成画像は、対象物Sの測定対象部分の高低差が被写界深度を超える場合、高さ方向を異ならせて個々に撮像した観察画像中から、ピントが合った部分だけを抜き出して合成した画像である。   The texture image is selected by the texture image selection means 460. In the example of FIG. 15, in addition to a normal observation image, either an HDR image or a depth composite image can be selected with a radio button. Here, an HDR (High Dynamic Range) image is generated by imaging a plurality of observation images while changing the camera exposure time, and then combining these images with a high dynamic range (HDR). Depth composite image, if the difference in height of the measurement target part of the object S exceeds the depth of field, only the in-focus part is extracted and synthesized from the observation images taken individually with different height directions It is an image.

このようにしてテクスチャ画像が選択されると、図15において操作領域420に設けられた画像切替手段から「測定画像」ボタン428を押下し、図16の画面に切り替える。この画面は、測定画像取得条件の設定画面であり、操作領域420には、測定画像取得条件を設定するための各種部材が配置される。この例では、上から順に「eプレビュー」ボタン、「測定モード」選択欄472、「測定方向」選択欄470、「測定用明るさ調整」欄440がそれぞれ設けられている。この画面において、測定画像取得条件を確認しながら、測定光の明るさを調整する。
(「測定モード」選択欄472)
When the texture image is selected in this way, the “measurement image” button 428 is pressed from the image switching means provided in the operation area 420 in FIG. 15 to switch to the screen in FIG. This screen is a measurement image acquisition condition setting screen, and various members for setting the measurement image acquisition condition are arranged in the operation area 420. In this example, an “e preview” button, a “measurement mode” selection field 472, a “measurement direction” selection field 470, and a “brightness adjustment for measurement” field 440 are provided in order from the top. On this screen, the brightness of the measurement light is adjusted while checking the measurement image acquisition conditions.
("Measurement mode" selection field 472)

「測定モード」選択欄472は、測定方法(縞パターン)を選択できる。この例では「スタンダード」を選択しており、他にも間接光を除去する「ファインモード」や、「ハレーション除去」も選択できる。「ハレーション除去」を選択すると、カメラ露光時間を変更して複数枚の画像を撮像し、これらを合成することで白飛びしている部分、黒つぶれしている部分を他の画像から補うことが可能となる。さらに「スーパーファイン」は、間接光を除去しつつ、ハレーション除去を行いながら測定することができる。図24の例では、「測定モード」選択欄472からプルダウンメニューにより、スタンダード、ファイン、ハレーション除去、スーパーファインのいずれかを選択できる。
(「測定方向」選択欄470)
The “measurement mode” selection field 472 can select a measurement method (stripe pattern). In this example, “standard” is selected, and “fine mode” for removing indirect light and “halation removal” can also be selected. When “Hallation Removal” is selected, the camera exposure time can be changed to capture multiple images, and these can be combined to compensate for parts that are overexposed or underexposed from other images. It becomes possible. Furthermore, “super fine” can be measured while removing indirect light and removing halation. In the example of FIG. 24, any of standard, fine, halation removal, and super fine can be selected from the “measurement mode” selection field 472 using a pull-down menu.
("Measurement direction" selection field 470)

また「測定方向」選択欄470では、測定光投光手段を選択する。ここでは、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bのいずれかを選択できる。図25の画面例では、「測定方向」選択欄470のプルダウンメニューから「左側のみ」を選択すると、測定光投光手段として第二測定光投光部110Bが選択されて、対象物Sの左側から第二測定光を照射した第二測定画像S2が画像表示領域410に表示される。また同様に「右側のみ」を選択すると、各第一測定光投光部110Aが選択されて、対象物Sの右側から第一測定光を照射した第一測定画像S1に画像表示領域410の表示内容が切り替わる。さらに「両側」を選択すると、これら第二測定画像と第一測定画像とを合成した合成測定画像SGが、画像表示領域410に表示される。
(測定光明るさ調整手段)
In the “measurement direction” selection column 470, a measurement light projecting unit is selected. Here, either the first measurement light projector 110A or the second measurement light projector 110B can be selected. In the screen example of FIG. 25, when “only the left side” is selected from the pull-down menu of the “measurement direction” selection field 470, the second measurement light projector 110B is selected as the measurement light projector, and the left side of the object S The second measurement image S2 irradiated with the second measurement light is displayed in the image display area 410. Similarly, when “only the right side” is selected, each first measurement light projecting unit 110A is selected, and the image display region 410 is displayed on the first measurement image S1 irradiated with the first measurement light from the right side of the object S. The contents are switched. When “both sides” is further selected, a combined measurement image SG obtained by combining the second measurement image and the first measurement image is displayed in the image display area 410.
(Measurement light brightness adjustment means)

さらに測定光明るさ調整手段として、図16の右側の操作領域420の中段に「測定用明るさ調整」欄440が設けられている。測定光の明るさは、カメラ露光時間や光量によって調整される。ここでは、「測定用明るさ調整」欄440で「オート」を選択すると、その下方に設けられたスライダを左右に調整して、測定光の明るさを連続的に可変できる。このスライダは、上部に測定光の明るさを数値で表示している。また、測定光の明るさを数値で直接入力可能とすることもできる。このようにして測定光明るさ調整手段で測定光の明るさが調整されると、画像表示領域410で表示される測定画像の明るさが変更された状態に更新され、ユーザは明るさの調整結果をリアルタイムで確認しながら調整を行うことができる。   Further, a “measurement brightness adjustment” column 440 is provided in the middle of the operation area 420 on the right side of FIG. The brightness of the measurement light is adjusted by the camera exposure time and the amount of light. Here, when “Auto” is selected in the “Brightness adjustment for measurement” column 440, the brightness of the measurement light can be continuously varied by adjusting the slider provided below it to the left and right. This slider displays the brightness of the measurement light as a numerical value at the top. It is also possible to directly input the brightness of the measurement light as a numerical value. When the measurement light brightness is adjusted by the measurement light brightness adjustment unit in this way, the brightness of the measurement image displayed in the image display area 410 is updated, and the user adjusts the brightness. Adjustments can be made while checking the results in real time.

以上の例では、測定光明るさ調整手段で、合成測定画像SGにおける明るさを調整している。すなわち、図16に示すように「測定方向」選択欄470で「両側」を選択し、画像表示領域410に合成測定画像SGを表示させた状態で、操作領域420に測定光明るさ調整手段として「測定用明るさ調整」欄440を表示させている。この「測定用明るさ調整」欄440は、測定光投光手段である第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの光量を同様に調整する。また「測定方向」選択欄470で「左側のみ」又は「右側のみ」を選択すると、上述の通り画像表示領域410には選択された各測定光投光手段で撮像された測定画像が表示されるので、これら第二測定光投光部110B又は第一測定光投光部110Aの光量を、「測定用明るさ調整」欄440でそれぞれ調整できる。
(測定光明るさ個別調整手段442)
In the above example, the brightness in the composite measurement image SG is adjusted by the measurement light brightness adjusting means. That is, as shown in FIG. 16, “both sides” is selected in the “measurement direction” selection field 470, and the composite measurement image SG is displayed in the image display area 410, and the measurement light brightness adjusting means is displayed in the operation area 420. A “measurement brightness adjustment” column 440 is displayed. The “measurement brightness adjustment” column 440 similarly adjusts the light amounts of the first measurement light projection unit 110A and the second measurement light projection unit 110B, which are measurement light projection units. If “left side only” or “right side only” is selected in the “measurement direction” selection field 470, the measurement image captured by each selected measurement light projecting means is displayed in the image display area 410 as described above. Therefore, the amount of light of the second measurement light projection unit 110B or the first measurement light projection unit 110A can be adjusted in the “brightness adjustment for measurement” column 440, respectively.
(Measurement light brightness individual adjustment means 442)

その一方で、第一測定光投光部110A、第二測定光投光部110Bの光量を個別に調整することもできる。図16に示すように「測定方向」選択欄470で「両側」を選択した状態で、「測定用明るさ調整」欄440で「マニュアル」を選択すると、図17の画面となり、第一測定光投光部110A及び第二測定光投光部110Bの明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段442が操作領域420に表示される。ここで測定光明るさ個別調整手段442は、各測定光投光手段毎に明るさを調整可能なスライダ状に構成されている。この例では第二測定光投光部110B用の明るさ調整スライダ446と、第一測定光投光部110A用の明るさ調整スライダ444とを、上下に配置している。これら明るさ調整スライダ444、446を個別に左右に移動させることで、各測定画像の明るさの強弱を個別に調整できる。また上述の通り、測定光明るさ個別調整手段442で調整された値に従って画像表示領域410における測定画像の表示が更新され、ユーザはリアルタイムで測定画像を確認しながら所望の明るさに調整することが可能となる。なお、ここでは説明の便宜上測定光投光部の光量を調整すると説明したが、第一測定画像、第二測定画像の明るさの調整が目的であることから、実際に測定光投光部の光量を調整するのみならず、カメラ露光時間の調整等によって明るさを調整できることは上述の通りである。
(画像連結モード)
On the other hand, the light amounts of the first measuring light projecting unit 110A and the second measuring light projecting unit 110B can be individually adjusted. As shown in FIG. 16, when “both” is selected in the “measurement direction” selection field 470 and “manual” is selected in the “brightness adjustment for measurement” field 440, the screen shown in FIG. The measurement light brightness individual adjusting means 442 capable of individually adjusting the brightness of the light projecting unit 110A and the second measurement light light projecting unit 110B is displayed in the operation area 420. Here, the measurement light brightness individual adjusting means 442 is configured in a slider shape capable of adjusting the brightness for each measurement light projecting means. In this example, the brightness adjustment slider 446 for the second measurement light projector 110B and the brightness adjustment slider 444 for the first measurement light projector 110A are arranged vertically. By individually moving these brightness adjustment sliders 444 and 446 to the left and right, the brightness level of each measurement image can be individually adjusted. In addition, as described above, the display of the measurement image in the image display area 410 is updated according to the value adjusted by the measurement light brightness individual adjustment unit 442, and the user adjusts the desired brightness while checking the measurement image in real time. Is possible. In addition, although it demonstrated that the light quantity of the measurement light projector part was adjusted here for convenience of explanation, since it is the purpose of adjusting the brightness of the first measurement image and the second measurement image, the measurement light projector part is actually used. As described above, the brightness can be adjusted not only by adjusting the amount of light but also by adjusting the camera exposure time.
(Image connection mode)

また操作領域420の下段には、「画像連結モード」選択欄が設けられている。この「画像連結モード」選択欄をONすると、画像連結モードが選択され、縦・横にステージを動かしながら連続してデータを測定し、そのデータを1つの測定データとして結合することができる。   In the lower part of the operation area 420, an “image connection mode” selection field is provided. When this “image connection mode” selection field is turned ON, the image connection mode is selected, data can be measured continuously while moving the stage vertically and horizontally, and the data can be combined as one measurement data.

「測定方向」選択欄470では、上述の通り測定光の方向を選択できる。この例では、図25に示すように「両方」、「左側のみ」、「右側のみ」のいずれかを選択でき、選択された項目に応じて画像表示領域410の表示内容が対応する内容に切り替えられる。例えば図18の例では、「左側のみ」が選択されており、左側の測定光投光手段である第二測定光投光部110Bで得られた第二測定画像S2が、画像表示領域410に表示される。また、このとき第二測定画像S2にはハイライト手段212によって、第二測定光投光部110Bでは測定光が影になって測定できない測定不能領域が赤色で、飽和領域が黄色で、それぞれ表示されている。   In the “measurement direction” selection column 470, the direction of measurement light can be selected as described above. In this example, as shown in FIG. 25, any of “both”, “left side only”, and “right side only” can be selected, and the display content of the image display area 410 is switched to the corresponding content according to the selected item. It is done. For example, in the example of FIG. 18, “left side only” is selected, and the second measurement image S2 obtained by the second measurement light projector 110B that is the left measurement light projector is displayed in the image display area 410. Is displayed. Further, at this time, the second measurement image S2 is displayed by the highlighting unit 212 by the second measurement light projecting unit 110B in which the measurement light is shaded and the measurement impossible region that cannot be measured is red and the saturation region is yellow. Has been.

この状態で「両方」に切り替えると、図16の画面に切り替わり、両方の測定光投光手段、すなわち第一測定光投光部110Aと第二測定光投光部110Bで得られた第一測定画像S1、第二測定画像S2を合成した合成測定画像SGが、画像表示領域410に表示される。また、このとき合成測定画像SGにはハイライト手段212によって、第一測定光投光部110A及び第二測定光投光部110Bのいずれでも測定光が影になって測定できない測定不能領域が赤色で、飽和領域が黄色で、それぞれ表示されている。   When switching to “both” in this state, the screen is switched to the screen of FIG. 16, and the first measurement light projection unit 110A and the first measurement light projection unit 110B obtained by both measurement light projection units. A combined measurement image SG obtained by combining the image S1 and the second measurement image S2 is displayed in the image display area 410. Further, at this time, in the combined measurement image SG, the highlight unit 212 causes the measurement light to be shaded by any of the first measurement light projecting unit 110A and the second measurement light projecting unit 110B. And the saturated regions are displayed in yellow, respectively.

図16と図18を対比すれば明らかな通り、測定不能領域及び飽和領域のいずれも、合成測定画像SGの方が少ないことが判る。すなわち、得られる合成測定画像SGにおいては、一方の測定光投光手段から明らかとなる測定不能領域や飽和領域よりも、実際には測定異常領域がかなり狭いため、図16のような合成測定画像SGベースで測定異常領域が狭くなるように、測定画像取得条件を調整することが、より適切かつ容易であることが理解できる。   As is apparent from a comparison between FIG. 16 and FIG. 18, it can be seen that both the unmeasurable region and the saturated region have fewer composite measurement images SG. That is, in the obtained composite measurement image SG, the measurement abnormal region is actually much narrower than the non-measurable region and the saturation region that are apparent from one of the measurement light projecting units. It can be understood that it is more appropriate and easy to adjust the measurement image acquisition condition so that the measurement abnormal region is narrowed on an SG basis.

さらに必要に応じて、画像表示領域410を分割して、合成測定画像SGとその元となる各測定画像とを一画面で同時に表示させることもできる。すなわち、図16の画面において、操作領域420の「測定用明るさ調整」欄440で「マニュアル」を選択すると、図17に示すように画像表示領域410が三分割されて、第一分割表示領域411に合成測定画像SGが、第二分割表示領域412に第二測定画像S2が、第三分割表示領域413に第一測定画像S1が、それぞれ表示される。これにより、各測定光投光手段による測定異常領域がそれぞれ対比しながら確認できるので、一覧性に優れ、一層容易に対象物Sの位置や姿勢、測定光の明るさ等の測定画像取得条件を調整できる。加えて、図17の画面では上述の通り測定光明るさ個別調整手段442を用いて、各測定光の明るさを個別に調整できる。   Furthermore, if necessary, the image display area 410 can be divided so that the combined measurement image SG and each measurement image that is the source thereof are displayed simultaneously on one screen. That is, when “manual” is selected in the “brightness adjustment for measurement” field 440 of the operation area 420 on the screen of FIG. 16, the image display area 410 is divided into three parts as shown in FIG. The combined measurement image SG is displayed in 411, the second measurement image S2 is displayed in the second divided display area 412, and the first measurement image S1 is displayed in the third divided display area 413. As a result, the measurement abnormal areas by the respective measurement light projecting means can be confirmed while contrasting with each other. Therefore, the measurement image acquisition conditions such as the position and orientation of the object S, the brightness of the measurement light, and the like are excellent. Can be adjusted. In addition, on the screen of FIG. 17, the brightness of each measurement light can be individually adjusted using the measurement light brightness individual adjusting means 442 as described above.

なお、上述した簡単モードにおいても、このような測定不能点や飽和点の確認を行うことができる。例えばステップS3において、「測定画像」を表示すれば、両側合成の画像に測定不能点や飽和点を表示することができる。   Even in the simple mode described above, it is possible to check such a measurement inability point and a saturation point. For example, if “measurement image” is displayed in step S 3, it is possible to display a measurement impossible point and a saturation point in a two-sided composite image.

このようにして、応用モードにおいて測定画像取得条件の設定や調整を行う。そして、図19のフローチャートのステップS7において測定光の明るさが適切かどうかを判定し、適切な場合はステップS9に進む。一方、測定光の明るさが未だ適切でない場合は、ステップS8に進み、測定モードの選択や測定明るさを調整する。   In this manner, measurement image acquisition conditions are set and adjusted in the application mode. Then, in step S7 in the flowchart of FIG. 19, it is determined whether or not the brightness of the measurement light is appropriate. On the other hand, if the brightness of the measurement light is not yet appropriate, the process proceeds to step S8 to select the measurement mode and adjust the measurement brightness.

このようにして測定光の設定が適切に行われると、ステップS9に進み、テクスチャ画像の設定が必要かどうかを判定する。必要な場合はステップS10にてテクスチャ画像の設定を行う。ここでは図15の画面において、テクスチャ画像選択手段460を用いてテクスチャ画像の選択を行う。
(観察画像撮像条件設定手段490)
When the measurement light is appropriately set in this way, the process proceeds to step S9 to determine whether or not the texture image needs to be set. If necessary, a texture image is set in step S10. Here, in the screen of FIG. 15, the texture image selection means 460 is used to select the texture image.
(Observation Image Imaging Condition Setting Unit 490)

また必要に応じて、観察画像の撮像条件を設定する。図15の画像表示領域410の上段には、このような観察画像の撮像条件を設定するための観察画像撮像条件設定手段490が設けられている。観察画像撮像条件設定手段490は、例えば観察画像を撮像するシャッタースピード切り換えや撮像の倍率、フォーカス調整等の設定を含んでいる。図26に示す例では、撮像手段の明るさを「オート」又は「マニュアル」から選択する。「マニュアル」を選択した場合は、カメラ明るさ調整スライダ492でもって撮像手段の明るさを調整する。また、このような観察画像の撮像条件の設定は、簡単モードでも行うことができる。例えば図13でも、上記と同様に画像表示領域410の上段に観察画像撮像条件設定手段490を設けており、ここから倍率やフォーカス調整、シャッタースピードの切り替え等を行える。   Moreover, the imaging condition of an observation image is set as needed. In the upper part of the image display area 410 in FIG. 15, observation image imaging condition setting means 490 for setting the imaging conditions for such an observation image is provided. The observation image imaging condition setting means 490 includes settings such as shutter speed switching for imaging an observation image, imaging magnification, and focus adjustment. In the example shown in FIG. 26, the brightness of the imaging means is selected from “auto” or “manual”. When “Manual” is selected, the brightness of the imaging means is adjusted by the camera brightness adjustment slider 492. Further, such setting of the observation image capturing condition can be performed even in the simple mode. For example, also in FIG. 13, the observation image imaging condition setting means 490 is provided in the upper stage of the image display area 410 as described above, and magnification, focus adjustment, shutter speed switching, and the like can be performed from here.

なお、測定画像の取得においては、観察画像の撮像は任意であり、例えば合成測定画像や観察画像が不要の場合は、図19のフローチャートにおいてステップS9やS10を省略することもできる。   In obtaining the measurement image, the observation image can be taken arbitrarily. For example, when the composite measurement image or the observation image is not necessary, steps S9 and S10 can be omitted in the flowchart of FIG.

このようにしてすべての撮像条件の設定が終わると、ステップS11に進み、測定画像を取得する。ここでは、図17等の画面から、「測定」ボタン430を押下すると、測定画像が取得され、さらに測定画像にテクスチャ画像を加えた合成画像が、画像表示領域410に表示される(ステップS9)。引き続きユーザは、必要に応じて測定操作を行う。測定用のプログラムに切り替えるには、操作領域420の上部に設けられた「解析アプリへ」ボタン450を押下し、解析用プログラムに切り替える。   When all the imaging conditions have been set in this way, the process proceeds to step S11 to obtain a measurement image. Here, when the “Measure” button 430 is pressed from the screen of FIG. 17 or the like, a measurement image is acquired, and a composite image obtained by adding a texture image to the measurement image is displayed in the image display area 410 (step S9). . Subsequently, the user performs a measurement operation as necessary. In order to switch to the measurement program, the “to analysis application” button 450 provided at the top of the operation area 420 is pressed to switch to the analysis program.

以上のように、応用モードではより測定画像の取得に関するより詳細な条件をユーザが調整できる。これにより、操作に詳しいユーザは所望の条件に設定することが可能となる。その一方で、操作に詳しくないユーザに対しては、上述の通り簡単モードを提供することで、一通りの設定を自動で行えるようにしている。このように、簡単モードと応用モードとで、提供する設定項目を変更し、ユーザが設定可能なパラメータを異ならせることで、ユーザの習熟度や要求に応じた操作環境を提供できる。   As described above, in the application mode, the user can adjust more detailed conditions regarding the acquisition of the measurement image. As a result, a user who is familiar with the operation can set a desired condition. On the other hand, for a user who is not familiar with the operation, the simple mode is provided as described above so that a single setting can be automatically performed. In this way, by changing the setting items to be provided in the simple mode and the application mode and changing the parameters that can be set by the user, it is possible to provide an operating environment according to the user's proficiency level and requirements.

本発明の計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、三角測距の原理を利用した検査装置やデジタイザに好適に利用できる。   The measurement microscope apparatus, the measurement microscope apparatus operation program, and the computer-readable recording medium of the present invention can be suitably used for inspection apparatuses and digitizers that use the principle of triangulation.

100…撮像手段
110…投光部;110A…第一測定光投光部;110B…第二測定光投光部
111…測定光源
112…パターン生成部
113〜115、122、123…レンズ
120…受光部
121…カメラ
121a…撮像素子
130…照明光出力部
140…ステージ
141…X−Yステージ
142…Zステージ
143…θステージ
144…ステージ操作部
145…ステージ駆動部
150…測定制御部
200…制御手段
210…CPU
211…測定画像合成手段
212…ハイライト手段
213…三次元画像合成手段
220…ROM
230…作業用メモリ
240…記憶装置
250…操作部
300…光源部
310…制御基板
320…観察用照明光源
400…表示部
410…画像表示領域
411…第一分割表示領域
412…第二分割表示領域
413…第三分割表示領域
415…種別表示欄
416…第一表示領域
417…第二表示領域
420…操作領域
421…「3Dスキャン」タブ
422…「マイクロスコープ」タブ
424…「1shot−3D」ボタン
425…「エキスパート」ボタン
427…「観察画像」ボタン
428…「測定画像」ボタン
430…「測定」ボタン
440…「測定用明るさ調整」欄
442…測定光明るさ個別調整手段
444…明るさ調整スライダ
446…明るさ調整スライダ
450…「解析アプリへ」ボタン
452…テクスチャ比率調整手段
453…高さ倍率スライドバー
454…画像表示切替手段
455…「3D」ボタン
456…「テクスチャ」ボタン
457…「高さ」ボタン
460…テクスチャ画像選択手段
470…「測定方向」選択欄
472…「測定モード」選択欄
480…画像改善パネル
481…「画像改善」ボタン
490…観察画像撮像条件設定手段
492…カメラ明るさ調整スライダ
500…計測顕微鏡装置
Sh…孔
Ss…影
S1…第一測定画像
S2…第二測定画像
SG…合成測定画像
SO…観察画像
ST…合成画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging means 110 ... Light projection part; 110A ... First measurement light light projection part; 110B ... Second measurement light light projection part 111 ... Measurement light source 112 ... Pattern generation parts 113-115, 122, 123 ... Lens 120 ... Light reception Unit 121 ... Camera 121a ... Image sensor 130 ... Illumination light output unit 140 ... Stage 141 ... XY stage 142 ... Z stage 143 ... [theta] stage 144 ... Stage operation unit 145 ... Stage drive unit 150 ... Measurement control unit 200 ... Control means 210 ... CPU
211 ... Measured image composition means 212 ... Highlight means 213 ... 3D image composition means 220 ... ROM
230 ... Working memory 240 ... Storage device 250 ... Operating unit 300 ... Light source unit 310 ... Control board 320 ... Observation illumination light source 400 ... Display unit 410 ... Image display area 411 ... First divided display area 412 ... Second divided display area 413 ... Third divided display area 415 ... Type display field 416 ... First display area 417 ... Second display area 420 ... Operation area 421 ... "3D scan" tab 422 ... "Microscope" tab 424 ... "1shot-3D" button 425 ... "Expert" button 427 ... "Observation image" button 428 ... "Measurement image" button 430 ... "Measurement" button 440 ... "Measurement brightness adjustment" column 442 ... Measurement light brightness individual adjustment means 444 ... Brightness adjustment Slider 446 ... Brightness adjustment slider 450 ... "To analysis application" button 452 ... Texture ratio adjustment means 453 ... Height Rate slide bar 454 ... Image display switching means 455 ... "3D" button 456 ... "Texture" button 457 ... "Height" button 460 ... Texture image selection means 470 ... "Measurement direction" selection field 472 ... "Measurement mode" selection field 480 ... Image improvement panel 481 ... "Image improvement" button 490 ... Observation image imaging condition setting means 492 ... Camera brightness adjustment slider 500 ... Measuring microscope device Sh ... Hole Ss ... Shadow S1 ... First measurement image S2 ... Second measurement image SG ... Composite measurement image SO ... Observation image ST ... Composite image

Claims (15)

対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、
第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、
観察画像を撮像するための観察用照明光源と、
前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像し、また前記観察用照明光源を用いて観察画像を撮像するための撮像手段と、
前記測定画像又は観察画像を表示させるための表示手段と、
前記測定画像又は観察画像を前記表示手段上で表示させた状態で、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト手段と
を備えることを特徴とする計測顕微鏡装置。
As measurement light projecting means for projecting measurement light as a structured illumination of a predetermined pattern from an oblique direction to the object,
A first measuring light projecting means capable of irradiating the object with the first measuring light from the first direction;
Second measurement light projecting means capable of irradiating the object with the second measurement light from a second direction different from the first direction;
An illumination light source for observation for capturing an observation image;
The measurement light projected by the first measurement light projection means or the second measurement light projection means and reflected by the object is acquired to take a measurement image, and the observation image is obtained using the observation illumination light source. Imaging means for imaging
Display means for displaying the measurement image or the observation image;
In a state where the measurement image or the observation image is displayed on the display unit, a measurement abnormality region in which the measurement result is abnormal in both the first measurement light projection unit and the second measurement light projection unit is displayed in an overlapping manner. A measuring microscope apparatus comprising: highlight means for performing the operation.
請求項1に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する測定画像合成手段を備え、
前記ハイライト手段が、前記測定画像合成手段で生成された合成測定画像を前記表示手段上で表示させた状態で、測定異常領域を重ねて表示可能としてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
The measurement microscope apparatus according to claim 1, wherein the first measurement image acquired by the imaging unit using the first measurement light projecting unit and the second measurement are further performed on the same object. A measurement image combining unit that combines the second measurement image acquired by the imaging unit using a light projecting unit and generates one combined measurement image,
A measurement microscope apparatus characterized in that the highlight means can display a measurement abnormal region in an overlapping state in a state where the composite measurement image generated by the measurement image composition means is displayed on the display means.
請求項1又は2に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、前記撮像手段でデータを取得できない測定不能領域を含むことを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measuring microscope apparatus according to claim 1 or 2,
The measurement microscope apparatus characterized in that the measurement abnormal region includes an unmeasurable region in which measurement light is shaded by any measurement light projecting unit and data cannot be acquired by the imaging unit.
請求項3に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、前記撮像手段で検出される測定光の反射光が飽和している飽和領域を含み、
前記ハイライト手段は、前記飽和領域を、前記測定不能領域とは異なる態様でハイライトして、前記表示手段上に重ねて表示可能に構成してなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measurement microscope apparatus according to claim 3, wherein
The measurement abnormal region includes a saturated region where the reflected light of the measurement light detected by the imaging unit is saturated by any measurement light projecting unit,
The measurement microscope apparatus is characterized in that the highlighting unit is configured to highlight the saturation region in a mode different from the non-measurable region and to display the saturation region on the display unit.
請求項に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定画像合成手段が、前記第一測定画像と第二測定画像とで一の合成測定画像を生成する際、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、一方が正常に測定された値であり、他方が測定異常領域を含んでいる場合は、正常値を用いて合成測定画像を生成するよう構成してなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measuring microscope apparatus according to claim 2 ,
When the measurement image synthesizing unit generates one composite measurement image by the first measurement image and the second measurement image, one of the pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image is normal. A measurement microscope apparatus configured to generate a composite measurement image using a normal value when the other includes a measurement abnormal region.
請求項1から5のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measurement microscope apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The measurement microscope apparatus, wherein the composite measurement image is an image configured by using a pixel having a higher pixel value among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image.
請求項1から5のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measurement microscope apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The measurement microscope apparatus, wherein the composite measurement image is an image configured by using an average of pixel values among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image.
請求項1から5のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measurement microscope apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The measurement microscope apparatus, wherein the composite measurement image is an image configured by using a pixel having a lower pixel value among pixels corresponding to the first measurement image and the second measurement image.
請求項1から8のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記表示手段上で、測定画像を表示させる画像表示領域を分割し、
前記合成測定画像を表示させる第一分割表示領域と、
前記第二測定画像を表示させる第二分割表示領域と、
前記第一測定画像を表示させる第三分割表示領域と、
を含んでなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measurement microscope apparatus according to any one of claims 1 to 8,
An image display area for displaying a measurement image is divided on the display means,
A first divided display area for displaying the composite measurement image;
A second divided display area for displaying the second measurement image;
A third divided display area for displaying the first measurement image;
A measuring microscope apparatus comprising:
請求項9に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記第一測定画像の明るさ、及び前記第二測定画像の明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段を備えてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
The measurement microscope apparatus according to claim 9, further comprising measurement light brightness individual adjustment means capable of individually adjusting the brightness of the first measurement image and the brightness of the second measurement image. A measuring microscope apparatus characterized by that.
請求項9又は10に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像を、それぞれ時分割で取得して、前記第一分割表示領域、第二分割表示領域、第三分割表示領域において、それぞれ一定周期で更新して表示可能としてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
A measuring microscope apparatus according to claim 9 or 10,
The composite measurement image, the second measurement image, and the first measurement image are acquired in a time-sharing manner, and are updated at regular intervals in the first split display region, the second split display region, and the third split display region, respectively. A measuring microscope apparatus characterized by being capable of being displayed.
請求項1から11のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記測定光投光手段を用いて前記撮像手段で測定画像を取得するための測定画像取得条件を設定する設定画面として、簡易的な設定を可能とした簡単モードと、詳細な設定を可能とした応用モードとを切り替え可能な測定画像取得モード選択手段を備えてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
The measurement microscope apparatus according to claim 1, further comprising: a setting screen for setting measurement image acquisition conditions for acquiring a measurement image with the imaging unit using the measurement light projecting unit A measurement microscope apparatus comprising measurement image acquisition mode selection means capable of switching between a simple mode enabling simple setting and an application mode enabling detailed setting.
請求項1から12のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、3次元の合成画像を生成する三次元画像合成手段を備えることを特徴とする計測顕微鏡装置。
The measurement microscope apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising combining an observation image captured using the observation illumination light source and a measurement image captured using a measurement light projecting unit. And a three-dimensional image composition means for generating a three-dimensional composite image.
対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、
第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、
前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像するための撮像手段と
を備える計測顕微鏡装置を、操作するための操作プログラムであって、コンピュータに、
同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する画像合成機能と、
表示手段上で表示される測定画像又は観察画像に、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト機能と
を実現させることを特徴とする計測顕微鏡装置操作プログラム。
As measurement light projecting means for projecting measurement light as a structured illumination of a predetermined pattern from an oblique direction to the object,
A first measuring light projecting means capable of irradiating the object with the first measuring light from the first direction;
Second measurement light projecting means capable of irradiating the object with the second measurement light from a second direction different from the first direction;
A measurement microscope apparatus comprising an imaging unit for acquiring measurement light that is projected by the first measurement light projecting unit or the second measurement light projecting unit and reflected by an object, and capturing a measurement image, An operating program for operating a computer,
For the same object, the first measurement image acquired by the imaging unit using the first measurement light projecting unit and the first measurement image acquired by the imaging unit using the second measurement light projecting unit. An image composition function for synthesizing two measurement images and generating one composite measurement image;
A highlight function for displaying a measurement image or an observation image displayed on the display unit with a measurement abnormal region in which the measurement result is abnormal in both the first measurement light projection unit and the second measurement light projection unit. A measurement microscope apparatus operation program characterized by realizing the above.
請求項14に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。   The computer-readable recording medium which recorded the program of Claim 14.
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