DE102019217324A1 - Auslenkungsmessvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Kurzzeitmessung einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts selbst dann ermöglicht, wenn sich die Position oder die Lage des Messobjekts ändert. Während des Betriebs einer Auslenkungsmessvorrichtung werden die Position und die Lage eines Messobjekts durch Verwenden von Positionskorrekturinformation ermittelt, und eine Messposition wird korrigiert. Die korrigierte Messposition wird mit Messlicht ausgeleuchtet. Das Messlicht, das auf die Messposition eingestrahlt und von dort zurückreflektiert wird, wird von einem Lichtempfänger empfangen. Der Lichtempfänger gibt eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung aus, und es wird eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht gemessen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslenkungsmessvorrichtung bzw. Wegstreckenmessvorrichtung, die eine Auslenkung bzw. eine Wegstrecke an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts misst.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein dreidimensionales Messverfahren unter Anwendung des Triangulationsprinzips, das im Allgemeinen als ein „Lichtabschnittsverfahren“ bezeichnet wird, ist im Stand der Technik bekannt (zum Beispiel JP-A-2000-193428 ). In diesem Verfahren wird streifenförmiges Messlicht auf eine Oberfläche eines Messobjekts derart eingestrahlt, dass das Messobjekt im Schnittbereich liegt, und Licht, das von der Oberfläche des Messobjekts zurückreflektiert wird, wird von einem Lichtempfangselement aufgenommen, wodurch eine Höheninformation erhalten wird. JP-A-2000-193428 offenbart eine Vorrichtung, die ein Messobjekt in einem stationären Zustand abtastet, indem Messlicht in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Messlichts ausgesendet wird, um damit eine dreidimensionale Form des Messobjekts zu messen.
  • Als dreidimensionales Messverfahren ist auch ein Musterprojektionsverfahren bekannt.
  • Im Falle des Musterprojektionsverfahrens wird ein optisches Projektionssystem, etwa eine digitale Spiegeleinrichtung (DMD), in einer Messvorrichtung vorgesehen.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die in JP-A-2000-193428 offenbarte Vorrichtung tastet das gesamte Messobjekt unter Anwendung von Messlicht ab, um eine dreidimensionale Form des Messobjekts zu messen, und daher ist die von Begin bis zum Ende der Messung erforderliche Zeit tendenziell relativ lange.
  • Um die Messzeit der Vorrichtung in der JP-A-2000-193428 zu verkürzen, sollte ein Abtastbereich für das Messlicht verkleinert werden. Jedoch sind in einigen Fällen die Position und die Lage eines Messobjekts nicht konstant und können sich tatsächlich am Messort des Messobjekts ändern. Wenn die Position und die Lage des Messobjekts unter der Bedingung geändert wird, dass der Abtastbereich des Messlichts klein ist, tritt eine Messposition des Messobjekts nicht in den vorher festgelegten Abtastbereich ein, wodurch sich ein Fehler bei der Messung oder ein falsches Messergebnis ergibt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände erdacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messung einer Auslenkung bzw. einer Wegstrecke an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts in kurzer Zeit selbst dann zu ermöglichen, wenn die Position oder die Lage des Messobjekts sich ändert.
  • Um die zuvor beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt ein erster Aspekt der Erfindung eine Auslenkungsmessvorrichtung zum Messen einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts bereit. Die Auslenkungsmessvorrichtung beinhaltet einen Lichtprojektor, ein Abtastteil, einen Lichtempfänger, einen Luminanzbildgenerator, eine Einstelleinheit, einen Korrekturinformationsspeicher, eine Positionskorrektureinheit, eine Messsteuerung und eine Auslenkungsmesseinheit. Der Lichtprojektor beinhaltet eine Messlichtquelle und eine Lichtprojektionslinse, die Licht aus der Messlichtquelle erhält. Der Lichtprojektor ist so ausgebildet, dass er ein streifenförmiges Messlicht, das sich in einer ersten Richtung erstreckt, auf das Messobjekt einstrahlt. Das Abtastteil ist ausgebildet, eine Abtastung unter Anwendung des Messlichts in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung schneidet, auszuführen. Der Lichtempfänger beinhaltet ein zweidimensionales Lichtempfangselement. Das zweidimensionale Lichtempfangselement ist ausgebildet, eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht zur Auslenkungsmessung in Reaktion auf den Empfang des Messlichtes, das von dem Messobjekt zurückreflektiert wird, auszugeben. Das zweidimensionale Lichtempfangselement ist ferner ausgebildet, eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht zur Bilderzeugung oder zur Luminanzmessung in Reaktion auf das Empfangen von Licht, das von dem Objekt zurückreflektiert wird, auszugeben. Der Luminanzbildgenerator ist ausgebildet, ein Luminanzbild des Messobjekts auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Bilderzeugung oder für die Luminanzmessung zu erzeugen. Die Festlegungseinheit bzw. Einstelleinheit ist ausgebildet, eine Festlegung bzw. eine Einstellung einer Messposition zu empfangen, an der eine Auslenkung bzw. eine Wegstrecke in einem Bereich gemessen wird, der durch das Abtastteil abtastbar ist. Die Festlegungseinheit ist ferner ausgebildet, eine Festlegung für ein Gebiet für die Positionskorrektur, um die die Messposition korrigiert wird, in dem Luminanzbild, das von dem Luminanzbildgenerator erzeugt wird, zu empfangen. Der Korrekturinformationsspeicher ist ausgebildet, Positionskorrekturinformation in dem Gebiet zu speichern und Information bezüglich einer relativ Position zwischen dem Gebiet und der Messposition, die von der Festlegungseinheit festgelegt ist, zu speichern. Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung ist die Positionskorrektureinheit ausgebildet, eine Position und eine Lage des Messobjekts zu ermitteln, indem die Positionskorrekturinformation, die in dem Korrektionsinformationsspeicher gespeichert ist, in einem Luminanzbild verwendet wird, das durch den Luminanzbildgenerator neu bzw. aktuell erzeugt ist, um die Messposition durch die Verwendung der Information über die relative Position zu korrigieren. Die Messsteuerung ist ausgebildet, den Lichtprojektor und das Abtastteil so zu steuern, dass diese veranlasst werden, das Messlicht auf die Messposition einzustrahlen, die durch die Positionskorrektureinheit korrigiert ist. Die Auslenkungsmesseinheit ist ausgebildet, die Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung zu messen. Die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung wird von dem Lichtempfänger ausgegeben, wenn der Lichtempfänger das Messlicht empfängt, das auf die durch die Positionskorrektureinheit korrigierte Messposition eingestrahlt und von dort zurück reflektiert wird.
  • Mit diesem Aufbau wird das Licht, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, von dem Lichtempfänger empfangen, und der Lichtempfänger gibt dann die Intensitätsverteilung des empfangenen Lichts für die Luminanzmessung aus, wodurch ein Luminanzbild erzeugt wird. In Reaktion auf eine Festlegung eines Gebiets für eine Positionskorrektur in dem erzeugten Luminanzbild, das zum Korrigieren einer Messposition verwendet wird, werden das festgelegte Gebiet und die Positionskorrekturinformation in dem Gebiet in dem Korrekturinformationsspeicher in Verbindung mit der Positionsinformation für das festgelegte Gebiet und die Positionskorrekturinformation in dem festgelegten Gebiet gespeichert. Die Positionskorrekturinformation kann beispielsweise Luminanzinformation sein, die selbst ein Bild zeigt, oder kann eine Kanteninformation des Messobjekts sein, etwa eine Form einer Kante, eine Länge einer Kante oder die Anzahl an Kanten. Des Weiteren kann auch Luminanzinformation für die Korrektur unter Anwendung einer nominierten Korrelation verwendet werden.
  • Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung wird ein Luminanzbild durch den Luminanzbildgenerator neu bzw. aktuell erzeugt und die Position und die Lage des Messobjekts, die in diesem Luminanzbild enthalten sind, sind in einigen Fällen jedes Mal unterschiedlich. In derartigen Fällen werden die Position und die Lage des Messobjekts durch die Verwendung der Positionskorrekturinformation in dem Luminanzbild, das an dem Luminanzbildgenerator aktuell erzeugt wird, ermittelt, und die Messposition wird durch Verwendung der Information über die relative Position korrigiert. Anschließend steuert die Messsteuerung den Lichtprojektor und das Abtastteil derart, dass bewirkt wird, dass das Messlicht auf die korrigierte Messposition eingestrahlt wird. Somit wird die korrigierte Messposition mit dem Messlicht bestrahlt. Das Messlicht, das auf die korrigierte Messposition eingestrahlt und von der korrigierten Messposition zurückreflektiert wird, wird von dem Lichtempfänger empfangen. Auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Lichtempfänger ausgegeben wird, wird eine Auslenkung an der korrigierten Messposition gemessen. Das Prinzip des Messens der Auslenkung der Messposition kann unter Verwendung des Triangulationsprinzips, das konventionell bekannt ist, ausgeführt werden.
  • Somit wird eine Auslenkung bzw. Wegstrecke an einer vorbestimmten Position des Messobjekts selbst dann gemessen, wenn die Position oder die Lage des Messobjekts sich ändert.
  • Ein Bereich, der mit dem Messlicht abzutasten ist, kann an mehreren Positionen des Messobjekts festgelegt werden. Der Lichtprojektor und das Abtastteil können so gesteuert werden, dass bewirkt wird, dass das Messlicht bei Bedarf das gesamte Messobjekt abtastet.
  • Das Abtastteil kann beispielsweise mit einem MEMS-Spiegel, einem Galvonometer-Spiegel oder einem Spiegel, der durch einen Schrittmotor gedreht wird, aufgebaut sein. „MEMS“ ist eine Abkürzung von „Mikroelektromechanische Systeme“ und wird allgemein als „Mikroelektromechanisches System“ bezeichnet.
  • Es kann eine Lichtempfangseinheit bereitgestellt werden, die eine Intensitätsverteilung des empfangenen Lichts für die Auslenkungsmessung in Reaktion auf den Empfang des Messlichts, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, ausgibt. Gleichzeitig kann auch eine Lichtempfangseinheit bereitgestellt werden, die eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Luminanzmessung in Reaktion auf den Empfang des Beleuchtungslichts, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, ausgibt. Der Lichtempfänger der vorliegenden Erfindung kann aus diesen Lichtempfangseinheiten aufgebaut sein, die unabhängig voneinander vorgesehen sind. Alternativ kann der Lichtempfänger der vorliegenden Erfindung eine einzige Lichtempfangseinheit bilden, die eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung in Reaktion auf den Empfang des Messlichts, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, ausgibt und die ferner eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Luminanzmessung in Reaktion auf den Empfang des Beleuchtungslichts, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, ausgibt. Die Messposition, die durch die Festlegungseinheit festgelegt wird, ist nicht auf eine Position beschränkt, die einem einzelnen Pixel in dem Luminanzbild entspricht. Die Messposition kann eine Position sein, die mehreren Pixeln entspricht und eine vorbestimmte Fläche oder ein Gebiet einnimmt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann die Positionskorrekturinformation Teil des Luminanzbildes sein.
  • Diese Gegebenheit ermöglicht die Ermittlung der Position und der Lage des Messobjekts durch Verwenden eines vorher erhaltenen Luminanzbildes. Das für die Ermittlung der Position und der Lage des Messobjekts zu verwendende Bild kann auch als ein „Vorlagenbild bzw. Schablonenbild“ bezeichnet werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, kann die Positionskorrekturinformation eine Kanteninformation des Luminanzbildes sein.
  • Diese Gegebenheit ermöglicht das Ermitteln der Position und der Lage des Messobjekts unter Anwendung einer Kanteninformation eines vorher erhaltenen Luminanzbildes. Das Luminanzbild kann in dem Korrekturinformationsspeicher gespeichert werden oder auch nicht.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung kann die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Kantenextraktionseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, eine Kante des Messobjekts in dem Luminanzbild zu extrahieren, und die Positionskorrekturinformation kann eine Kanteninformation sein, die die durch die Kantenextraktionseinheit extrahierte Kante betrifft.
  • Mit diesem Aufbau wird die Kanteninformation des Messobjekts verwendet, wodurch die Position und die Lage des Messobjekts mit hoher Geschwindigkeit und mit kleinerem Messfehler ermittelt werden. Das Luminanzbild kann in dem Korrekturinformationsspeicher gespeichert werden oder auch nicht. Die Kanteninformation kann eine lineare Komponente enthalten, und die lineare Komponente kann verwendet werden, um die Position und die Lage des Messobjekts zu ermitteln.
  • Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung kann die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Anzeige aufweisen, die ausgebildet ist, die Kante, die durch die Kantenextraktionseinheit extrahiert wird, auf eine Weise hinzeigen, in der sie dem Luminanzbild überlagert ist.
  • Diese Gegebenheit ermöglicht es einem Anwender, die Kante, die durch die Kantenextraktionseinheit extrahiert wird, in dem Luminanzbild visuell zu prüfen.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung kann die Festlegungseinheit ausgebildet sein, einen Auslenkungsmessbereich festzulegen, in welchem eine Auslenkung bzw. eine Wegstrecke an der Messposition gemessen wird. In diesem Falle, kann die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Anzeige aufweisen, die ausgebildet ist, das Luminanzbild derart anzuzeigen, dass eine X-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in der ersten Richtung ist, wohingegen eine Y-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in der zweiten Richtung ist. Die Messsteuerung kann ausgebildet sein, den Lichtprojektor und das Abtastteil so zu steuern, dass bewirkt wird, dass das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird, die durch die Positionskorrektureinheit korrigiert wird, wobei dies auf der Grundlage der Y-Koordinate der durch die Positionskorrektureinheit korrigierten Messposition sowie auf der Grundlage des Auslenkungsmessbereichs, der durch die Festlegungseinheit festgelegt ist, erfolgt.
  • Mit diesem Aufbau wird die Messposition korrigiert, und der Auslenkungsmessbereich wird festgelegt. Somit ist es nicht notwendig, den gesamten maximalen Abtastbereich zu überstreichen, woraus sich eine Verringerung der Zeit ergibt, um die Auslenkung bzw. Wegstrecke an der Messposition zu erhalten.
  • Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung kann die Messsteuerung ferner ausgebildet sein, den Lichtprojektor und das Abtastteil auf der Grundlage der X-Koordinate der Messposition, die durch die Positionskorrektureinheit korrigiert ist, sowie auf der Grundlage des Auslenkungsmessbereichs, der von der Festlegungseinheit festgelegt ist, zu steuern.
  • Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung kann die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Beleuchtungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, gleichförmiges Beleuchtungslicht auf das Messobjekt einzustrahlen. Nachdem die Beleuchtungseinheit das gleichförmige Beleuchtungslicht auf das Messobjekt eingestrahlt hat, und der Luminanzbildgenerator das Luminanzbild des Messobjekts erzeugt hat, kann in diesem Falle der Lichtprojektor das Messlicht auf das Messobjekt einstrahlen und der Lichtempfänger kann die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung ausgeben. Nachdem die Positionskorrektureinheit die Position und die Lage des Messobjekts unter Anwendung der in dem Korrekturinformationsspeicher gespeicherten Positionskorrekturinformation in dem Luminanzbild, das aktuell von dem Luminanzbildgenerator erzeugt wird, ermittelt hat, und die Positionskorrektureinheit die Messposition unter Verwendung der Information bezüglich der relativen Position korrigiert hat, kann die Messsteuerung den Lichtprojektor und das Abtastteil so steuern, dass bewirkt wird, dass das Messlicht auf die durch die Positionskorrektureinheit korrigierte Messposition eingestrahlt wird.
  • Mit diesem Aufbau werden, nachdem zuerst ein Luminanzbild erzeugt wurde, die Position und die Lage des Messobjekts unter Anwendung der Positionskorrekturinformation in dem erzeugten Luminanzbild ermittelt, und die Messposition wird durch Verwenden der Information bezüglich der relativen Position korrigiert. Anschließend wird die korrigierte Messposition mit dem Messlicht bestrahlt. Nachdem das Messlicht, das von dem Messobjekt zurück reflektiert wird, von dem Lichtempfänger empfangen worden ist, gibt der Lichtempfänger die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung aus. Auf der Grundlage dieser Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird die Auslenkung der Messposition gemessen.
  • Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung kann die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Anzeige aufweisen, die ausgebildet ist, das von dem Luminanzbildgenerator erzeugte Luminanzbild anzuzeigen. In diesem Falle kann die Festlegungseinheit ausgebildet sein, die Festlegung bzw. die Einstellung bzw. Einstellparameter für die Messposition, an der die Auslenkung gemessen wird, zu empfangen und ferner die Festlegung bzw. Einstellparameter für ein Gebiet für die Positionskorrektur, mit der die Messposition korrigiert wird, in dem Luminanzbild, das auf der Anzeige angezeigt wird, zu empfangen.
  • Dieser Aufbau macht es für einen Benutzer möglich, eine Messposition und ein Gebiet für die Positionskorrektur festzulegen, während er das Luminanzbild betrachtet, das auf der Anzeige angezeigt wird, wodurch ein hohes Maß an Bedienbarkeit geschaffen wird.
  • Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung werden in der vorliegenden Erfindung die Position und die Lage des Messobjekts unter Verwendung der Positionskorrekturinformation ermittelt, und die Messposition wird korrigiert. Das Messlicht wird auf die korrigierte Messposition eingestrahlt, um eine Auslenkung an der korrigierten Messposition zu messen. Somit wird eine Auslenkung an einer vorbestimmten Position des Messobjekts während einer kurzen Zeitdauer gemessen, selbst wenn die Position oder die Lage des Messobjekts sich ändert.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die eine Betriebssituation einer Auslenkungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sensorkopfes, wenn dieser von der unteren Seite her betrachtet wird;
    • 3 ist eine teilweise transparente Ansicht, die einen Innenaufbau des Sensorkopfes zeigt, wobei die untere Abdeckung entfernt ist;
    • 4 ist eine Seitenansicht des Sensorkopfes, wobei die Seitenabdeckung entfernt ist;
    • 5 ist eine perspektivische Aufrissansicht eines optischen Systems des Sensorkopfs;
    • 6 entspricht 2 und zeigt einen Zustand, in welchem eine Polarisationsfilterbefestigung angebracht ist;
    • 7 ist eine Blockansicht der Auslenkungsmessvorrichtung;
    • 8A zeigt ein Beispiel der Verwendung eines Halbspiegels, um Licht für einen Auslenkungsmesslichtempfänger und Licht für einen Luminanzmesslichtempfänger aufzuteilen;
    • 8B zeigt ein Beispiel dafür, wie dafür gesorgt wird, dass Licht jeweils in den Auslenkungsmesslichtempfänger und den Luminanzmesslichtempfänger eintritt;
    • 9A und 9B sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines Auslenkungsmessprinzips, das in der Auslenkungsmessvorrichtung eingesetzt wird;
    • 10 zeigt eine Benutzerschnittstelle bzw. eine grafische Benutzeroberfläche, die ein Luminanzbild zeigt;
    • 11 entspricht 10 und zeigt einen Zustand, in welchem eine Messposition durch die Verwendung eines Höhenwerkzeugs festgelegt wird;
    • 12 entspricht der 10 und zeigt einen Zustand, in welchem ein Auslenkungsmessbereich durch die Verwendung des Höhenwerkzeugs festgelegt wird;
    • 13 entspricht der 10 und zeigt einen Zustand, in welchem eine Kantenextraktion an dem Luminanzbild in einem Abtastmodus ausgeführt wird;
    • 14 entspricht der 10 und zeigt einen Zustand, in welchem die Kantenextraktion in Bezug auf ein Höhenprofil in einem Linienmodus ausgeführt wird;
    • 15 zeigt eine Oberfläche für die Auswahl eines Messwerkzeugs;
    • 16 entspricht der 15 und zeigt einen Fall für das Auswählen eines der Messwerkzeuge, wobei Messgebiete sich voneinander unterscheiden;
    • 17A bis 17D sind Ansichten zur Erläuterung zur Änderung eines Abtastbereichs für Messlicht;
    • 17A zeigt einen Fall für das Abtasten des gesamten Gebiets in einer Z-Richtung unter Verwendung von Messlicht beim Vermessen eines Messobjekts an einer ersten Position;
    • 17B zeigt einen Fall des Abtastens eines kleineren Bereichs in der Z-Richtung durch Verwenden des Messlichts beim Vermessen des Messobjekts an der ersten Position;
    • 17C zeigt einen Fall des Abtastens des gesamten Gebiets in der Z-Richtung durch Verwenden des Messlichts bei der Vermessung eines Messobjekts an einer zweiten Position;
    • 17D zeigt einen Fall des Abtastens eines kleineren Bereichs in der Z-Richtung durch Verwenden des Messlichts beim Vermessen des Messobjekts an der zweiten Position;
    • 18A und 18B zeigen Situationen, in denen eine Abtastung mit Messlicht ausgeführt wird, wobei die Betrachtung von oben erfolgt;
    • 18A zeigt einen Fall, in welchem ein Messobjekt an einer ersten Position liegt;
    • 18B zeigt einen Fall, in welchem ein Messobjekt an einer zweiten Position liegt;
    • 19A und 19B sind Ansichten zur Erläuterung eine Änderung einer Werkzeuggröße des Höhenwerkzeugs;
    • 19A zeigt einen Fall, in welchem die Werkzeuggröße groß ist;
    • 19B zeigt einen Fall, in welchem die Werkzeuggröße klein ist;
    • 20 ist eine Zeichnung zur Erläuterung einer Abtastreinfolge für mehrere festgelegte Messpositionen;
    • 21A und 21B zeigen eine Verteilung einer Intensität von Licht, das von dem Auslenkungsmesslichtempfänger empfangen wird;
    • 22 zeigt den Inhalt eines ersten Programms;
    • 23 zeigt den Inhalt eines zweiten Programms;
    • 24 zeigt den Inhalt eines dritten Programms;
    • 25 ist ein Flussdiagram im Abtastmodus;
    • 26 zeigt ein Luminanzbild, das im Abtastmodus erhalten wird;
    • 27 ist ein Master-Registrierungsflussdiagramm im Abtastmodus;
    • 28 zeigt ein Bild, das bei der Master-Registrierung in dem Abtastmodus auf eine Anzeige angezeigt wird;
    • 29 ist ein Flussdiagramm in einem Falle, in welchem Master-Höhendaten verwendet werden;
    • 30 zeigt ein Bild, das auf der Anzeige angezeigt wird, wenn ein Höhendifferenzwerkzeug ausgewählt ist;
    • 31 zeigt ein Bild, das auf der Anzeige angezeigt wird, wenn ein Auslenkungsmessbereich des Höhendifferenzwerkzeugs festgelegt wird;
    • 32 zeigt ein Bild, das auf der Anzeige angezeigt wird, wenn ein Flächenwerkzeug ausgewählt wird;
    • 33 zeigt ein Bild, das auf der Anzeige angezeigt wird, wenn Festlegungen bzw. Einstellungen für Messwerkzeuge beendet sind;
    • 34 zeigt einen Bildschirminhalt für die Festlegung bzw. für die Einstellparameter für die Ausgangszuweisung in dem Abtastmodus;
    • 35 zeigt einen Bildschirminhalt für die Festlegung für eine umfassende Ermittlungsbedingung in dem Abtastmodus;
    • 36 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zum Verkleinern eines Halos bzw. eines Lichthofs zeigt;
    • 37 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zum Erhalten einer Spitzenwertlage bzw. einer Peak-Lage zeigt;
    • 38 zeigt einen Bildschirminhalt zur Festlegung einer Referenzebene bei der Korrektur einer Neigung;
    • 39 zeigt einen Bildschirminhalt nach der Festlegung der Referenzebene;
    • 40 zeigt einen Bildschirminhalt, nachdem die Neigung korrigiert ist;
    • 41A bis 41C sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Optimieren eines Beleuchtungsabstands für das Messlicht gemäß einer Richtung der Referenzebene;
    • 42A und 42B sind Ansichten zur Erläuterung eines Überblicks über eine Korrektur einer Höhe einer Referenzebene;
    • 43 zeigt einen Bildschirminhalt zur Festlegung eines Flächenwerkzeugs mit zugewiesener Höhe;
    • 44 zeigt einen Zustand, in der eine erste Zuweisung eines Extraktionsteils empfangen wird;
    • 45 zeigt einen Zustand, in welchem eine zweite Zuweisung eines Extraktionsteils empfangen wird;
    • 46 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Festlegung des Flächenwerkzeugs mit zugewiesener Höhe zeigt;
    • 47 ist ein Flussdiagramm zur Arbeitsweise im Abtastmodus;
    • 48 ist ein grundlegendes Flussdiagramm für die näherungsweise erfolgende bzw. approximierte Suche und für die präzise Messverarbeitung;
    • 49 ist ein Flussdiagramm für die approximierte Suche und die präzise Messverarbeitung, wobei mehrere Muster abwechselnd angewendet werden;
    • 50 ist ein Flussdiagramm für die approximierte Suche und die präzise Messverarbeitung, wobei mehrere Muster bei der approximierten Suche vor der präzisen Messverarbeitung angewendet werden;
    • 51 ist ein Flussdiagramm der approximierten Suche und der präzisen Messverarbeitung, wobei mehrere Muster in der näherungsweise erfolgenden Suche gleichzeitig angewendet werden;
    • 52 ist ein Flussdiagramm für die approximierte Suche und die präzise Messverarbeitung, in der der Ablauf zur präzisen Messung weitergeht zu dem Zeitpunkt, an welchem eine Höheninformation eines Messobjekts während der approximierten Suche erhalten wird;
    • 53 ist ein Flussdiagramm der approximierten Suche und der präzisen Messverarbeitung, wobei eine Messposition aus dem Ergebnis der approximierten Suche als auch aus der präzisen Messung ermittelt wird;
    • 54 ist ein Flussdiagramm im Linienmodus;
    • 55 zeigt eine Benutzerschnittstelle bzw. eine grafische Benutzeroberfläche, die ein Luminanzbild im Linienmodus zeigt;
    • 56 entspricht der 55 und zeigt einen Zustand, in welchem der Auslenkungsmessbereich durch die Verwendung des Höhenwerkzeugs festgelegt wird;
    • 57 entspricht der 55 und zeigt einen Zustand, in welchem der Auslenkungsmessbereich durch die Verwendung des Höhendifferenzwerkzeugs festgelegt wird;
    • 58 ist ein Master-Registrierungsflussdiagramm im Linienmodus; und
    • 59 ist ein Flussdiagramm des Betriebs im Linienmodus.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Verweis auf die Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Jedoch sind die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen im Wesentlichen lediglich Veranschaulichungen und sollen die vorliegende Erfindung, Ziele unter Anwendung der vorliegenden Erfindung und Verwendungszwecke der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Betriebssituation einer Auslenkungsmessvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das eine Auslenkung bzw. eine Wegstrecke an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts W misst. Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 kann einfach als ein „Auslenkungsmessgerät bzw. Wegstreckenmessgerät“ bezeichnet werden oder kann auch mit einem anderen Namen belegt werden, etwa „Abstandsmessgerät“ oder „Höhenauslenkungsmessgerät“. Obwohl Details später beschrieben sind, kann die Auslenkungsmessvorrichtung 1, die in einem Abtastmodus zum Abtasten mittels Messlicht verwendet wird, auch als eine „Vorrichtung mit einem Bildsensor, dem einen Auslenkungsmessgerät hinzugefügt ist“ oder als eine „Vorrichtung mit einem Auslenkungsmessgerät, das einen variablen Teil misst“ bezeichnet werden. In diese Ausführungsform kann eine Auslenkung bzw. Verschiebung bzw. eine Wegstrecke an jedem Teil des Messobjekts W gemessen werden, und somit kann die Auslenkungsmessvorrichtung 1 auch als ein „dreidimensionales Messsystem“ bezeichnet werden. Des Weiteren wird in diese Ausführungsform die Auslenkungsmessung auch als „Höhenmessung bzw. Profilmessung“ bezeichnet.
  • 1 zeigt eine Situation, in der ein Messobjekt W durch eine Transporteinrichtung, etwa ein Förderband B für Fortbewegung, transportiert wird, d.h., es ist eine Situation gezeigt, in der das Messobjekt W bewegt ist. Jedoch ist die Situation nicht auf diejenige beschränkt, die in 1 gezeigt ist, und das Messobjekt W kann stationär sein. Die Anzahl der Messobjekte W, die auf einmal gemessen werden können, beträgt eins oder ein Vielfaches davon, und Auslenkungen an vorbestimmten Positionen der mehreren Messobjekte W können gleichzeitig gemessen werden. Die Art des Messobjekts W ist nicht in besonderer Weise beschränkt.
  • Gesamtaufbau der Auslenkungsmessvorrichtung 1
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet die Auslenkungsmessvorrichtung 1 bzw. Profilmessvorrichtung mehrere Sensorköpfe 2, einen untergeordneten Verstärker 3, einen übergeordneten Verstärker bzw. Hauptverstärker bzw. Master-Verstärker 4 und eine Überwachungseinrichtung 5A oder einen Personalcomputer 5B als eine Festlegungseinrichtung bzw. Einstellparametereinrichtung 5. Der Sensorkopf 2 kann ein einzelner Kopf sein. Im Falle, dass die Festlegungseinrichtung 5 nicht erforderlich ist, werden in einem Minimalaufbau ein einzelner Sensorkopf 2 und ein einzelner Hauptverstärker 4 verwendet. Es kann ein System verwendet werden, in welchem der untergeordnete Verstärker 3 und der Hauptverstärker 4 integriert sind.
  • Der Sensorkopf 2 ist mit dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 mittels einer Verbindungsleitung 2a in miteinander kommunizierender Weise verbunden. Der untergeordnete Verstärker 3 ist alleine nicht funktionsfähig, sondern wird funktionsfähig, indem er mit dem Hauptverstärker 4 verbunden wird und Leistung aus dem Hauptverstärker 4 erhält. Der untergeordnete Verstärker 3 und der Hauptverstärker 4 sind kommunizierend verbunden. Es können mehrere untergeordnete Verstärker 3 mit dem Hauptverstärker 4 verbunden sein. In diese Ausführungsform ist nur der Hauptverstärker 4 mit einem Ethernet-Steckverbinder versehen, und sowohl der Hauptverstärker 4 als auch der untergeordnete Verstärker 3 können mit der Überwachungseinrichtung 5A oder dem Personalcomputer 5B mittels des Ethernet-Steckverbinders kommunizieren. In einem Beispiel wird der untergeordnete Verstärker 3 nicht verwendet, oder die Funktion des untergeordneten Verstärkers 3 ist in dem Hauptverstärker 4 untergebracht, sodass nur ein einzelner Verstärker verwendet wird. In einem weiteren Beispiel sind die Funktionen des untergeordneten Verstärkers 3 und des Hauptverstärkers 4 in dem Sensorkopf 2 untergebracht, sodass der untergeordnete Verstärker 3 und der Hauptverstärker 4 weggelassen werden können. Ein Ethernet-Steckverbinder kann auch an dem untergeordneten Verstärker 3 zusätzlich zu dem Hauptverstärker 4 vorgesehen sein.
  • Ein externes Gerät 6 kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) sein. Die PLC ist eine Steuerung zum sequenziellen Steuern des Förderbands B zum Transport und der Auslenkungsmessvorrichtung 1. In der PLC kann eine Einrichtung für Allgemeinzwecke verwendet sein. 1 zeigt lediglich ein Beispiel eines Systemaufbaus der Auslenkungsmessvorrichtung 1. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und der Hauptverstärker 4 und der untergeordneter Verstärker 3 können mit einer Eingabe/Ausgabe-(I/O-) Einheit versehen sein, um eine direkte Verbindung mit externen Gerät 6 herzustellen. In diesem Falle wird ein physikalisches Signal, etwa ein Triggersignal oder ein Ergebnisausgangssignal zwischen dem Hauptverstärker 4 oder dem untergeordneten Verstärker 3 und dem externen Gerät 6 ausgetauscht. Der Hauptverstärker 4 kann auch mit einem analogen Ausgang versehen sein. Der Hauptverstärker 4 und der untergeordnete Verstärker 3 können über den Ethernet-Steckverbinder mit dem externen Gerät 6 kommunizieren. Diese Kommunikation kann erfolgen, indem ein öffentlich bekanntes Kommunikationsprotokoll eines beliebigen Typs, etwa Ethernet/IP oder PROFINET, verwendet wird.
  • Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 empfängt während des Betriebs über die Verbindungsleitung 6a aus den externen Gerät 6 ein Messstart-Triggersignal, das einen Messstart-Zeitpunkt festlegt. Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 führt eine Auslenkungsmessung und eine korrekt/fehlerhaft-Ermittlung in Reaktion auf das Messstart-Triggersignal aus. Die Ergebnisse der Auslenkungsmessung bzw. Profilmessung und der korrekt/fehlerhaft-Ermittlung können über die Verbindungsleitung 6a an das externe Gerät 6 übertragen werden.
  • Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 werden die Eingabe des Messstart-Triggersignals und die Ausgabe des Ergebnisses über die Verbindungsleitung 6a zwischen der Auslenkungsmessvorrichtung 1 und dem externen Gerät 6 wiederholt ausgeführt. Die Eingabe des Messstart-Triggersignals und die Ausgabe des Ergebnisses können über die Verbindungsleitung 6a, die die Auslenkungsmessvorrichtung 1 mit dem externen Gerät 6 verbindet, in der zuvor beschriebenen Weise ausgeführt werden, oder können über eine in der Zeichnung nicht gezeigte Kommunikationsleitung anstelle der Verbindungsleitung 6a erfolgen. Beispielsweise können ein Sensor (nicht gezeigt), der die Ankunft eines Messobjekts W erkennt, und die Auslenkungsmessvorrichtung 1 direkt miteinander verbunden sein, und das Messstart-Triggersignal kann der Auslenkungsmessvorrichtung 1 aus dem Sensor zugeleitet werden. Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 kann in Reaktion auf ein internes Triggersignal, das dort erzeugt wird, betrieben werden. Somit kann die Auslenkungsmessvorrichtung 1 einen Modus zur Ausgabe eines internen Triggers in regelmäßigen Abständen aufweisen.
  • Die Überwachungseinrichtung 5A oder der Personalcomputer 5B ist über eine Verbindungsleitung 5a zur gegenseitigen Kommunikation mit dem Hauptverstärker 4 verbunden. Jedoch können sowohl die Überwachungseinrichtung 5A als auch der Personalcomputer 5B mit dem Hauptverstärker 4 verbunden sein. Die Überwachungseinrichtung 5A und der Personalcomputer 5B sind Steuerungen zur Festlegung diverser Bedingungen bzw. Zustände der Auslenkungsmessvorrichtung 1 und zur Steuerung der Auslenkungsmessvorrichtung 1. Gleichzeitig sind die Überwachungseinrichtung 5A und der Personalcomputer 5B Anzeigeeinrichtungen zum Anzeigen eines Bildes, das von dem Sensorkopf 2 erzeugt wird, eines nachbearbeiteten Bildes, diverser Arten von Messwerten, von Messergebnissen, von Ermittlungsergebnissen und von anderen Informationen. Die Überwachungseinrichtung 5A ist eine spezielle Komponente wohingegen der Personalcomputer 5B eine Komponente für Allgemein-Zwecke aufweisen kann. Selbstverständlich kann auch in der Überwachungseinrichtung 5A eine Komponente für Allgemein-Zwecke, etwa eine programmierbare Anzeige, verwendet sein.
  • Die Kommunikation zwischen dem Sensorkopf 2 und dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4, die Kommunikation zwischen dem Hauptverstärker 4 und der Überwachungseinrichtung 5A oder dem Personalcomputer 5B und die Kommunikation zwischen dem Hauptverstärker 4 und der externen Einrichtung 6 kann über eine verdrahtete Kommunikation oder drahtlose Kommunikation erfolgen. Der Hauptverstärker 4 besitzt eine Kommunikationseinheit, in der, ohne darauf einschränken zu wollen, Ethernet/IP, PROFINET, CC-Link, DeviceNet, EtherCAT, PROFIBUS, BCD, RS-232C, oder eine andere Art eines Netzwerksystems verwendet ist.
  • Überwachungseinrichtung 5A und Personalcomputer 5B
  • Die Überwachungseinrichtung 5A und der Personalcomputer 5B besitzen jeweils eine Anzeige 8, die aus einer Anzeigeeinrichtung aufgebaut ist, etwa eine Flüssigkristallanzeige oder einer organischen EL-Anzeige. Die Anzeige 8 zeigt ein von dem Sensorkopf 2 erzeugtes Bild, ein Bild das von dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 erzeugt ist, jede Art von Schnittstelle und andere Informationen an.
  • Die Überwachungseinrichtung 5A beinhaltet eine berührungsempfindliche Eingabeeinheit 9, die in 7 gezeigt ist. Die Überwachungseinrichtung 5A empfängt eine Eingabeaktion, die die Position zeigt, die auf der Anzeige 8 von dem Benutzer berührt wurde. Der Personalcomputer 5B beinhaltet eine Eingabeeinheit 9, die aus einer Tastatur, einer Maus, einer berührungsempfindlichen Auflage, einem berührungsempfindlichen Paneel, oder einer anderen Einheit gebildet ist. Diese Eingabeeinheit 9 ist in 7 gezeigt. Wie im Falle der Überwachungseinrichtung 5A empfängt der Personalcomputer 5B Eingabeaktionen. Der Berührungsvorgang kann ein Vorgang sein, in welchem ein Stift verwendet wird, oder kann beispielsweise eine Betätigung mit einem Finger sein.
  • Aufbau des Sensorkopfs 2
  • Wie in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet der Sensorkopf 2 ein Lichtprojektionsmodul 10, einen Winkelmesssensor 22, eine Beleuchtungseinheit 30, einen Auslenkungsmesslichtempfänger 40 und ein Gehäuse 50. Das Lichtprojektionsmodul 10 sendet Messlicht aus, das ein Messobjekt W beleuchtet. Die Beleuchtungseinheit 30 arbeitet so, dass gleichförmiges Beleuchtungslicht auf das Messobjekt W eingestrahlt wird. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 empfängt das Messlicht, das von dem Messobjekt W zurück reflektiert wird. Das Lichtprojektionsmodul 10, der Winkelmesssensor 22, die Beleuchtungseinheit 30 und der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 sind in dem Gehäuse 50 enthalten. Obwohl die Auf-Ab-Richtung des Sensorkopfs 2 in 2 bis 5 angegeben ist, wird diese Richtung lediglich zur einfacheren Erläuterung beschrieben und beschränkt nicht die Lage des Sensorkopfs 2 während des Betriebs, und der Sensorkopf 2 kann in beliebiger Richtung und in beliebiger Lage eingesetzt werden.
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der Sensorkopf 2 eine Verstärkerkommunikationseinheit 20 und einen Trigger-Detektor 21. Die Verstärkerkommunikationseinheit 20 kommuniziert mit dem untergeordneten Verstärker 3 und dem Hauptverstärker 4 und bewirkt das Senden und Empfangen eines Signals, das zwischen dem Sensorkopf 2 und dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 ausgetauscht wird. Der Trigger-Detektor 21 erfasst ein Trigger-Signal, das von dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 ausgegeben wird. Beim Erfassen des Trigger-Signals, gibt der Trigger-Detektor 21 ein Signal an jeden Teil der Sensorköpfe 2 aus, um eine Messung einer Auslenkung zu veranlassen. In diese Ausführungsform erkennt der Sensorkopf 2 das Trigger-Signal, das aus dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 ausgegeben wird. Alternativ kann der Sensorkopf 2 das Trigger-Signal automatisch, beispielsweise in dem nachfolgend beschriebenen Linienmodus, erzeugen. In diesem Falle kann der Sensorkopf 2 ebenfalls einen Trigger-Signal-Generator aufweisen, der das Trigger-Signal erzeugt.
  • Aufbau des Gehäuses 50
  • Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das Gehäuse 50 als Ganzes in einer länglichen Form ausgebildet. Das Lichtprojektionsmodul 10 ist an dem Gehäuse 50 in einem Zustand befestigt, in welchem es näher auf einer Seite in der Längsrichtung des Gehäuses 50 liegt. Die eine Seite der Längsrichtung des Gehäuses 50 ist in 4 die rechte Seite. Die Beleuchtungseinheit 30 und der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 sind so an dem Gehäuse 50 befestigt, dass sie näher an der anderen Seite in der Längsrichtung des Gehäuses 50 liegen. In 4 ist die andere Seite der Längsrichtung des Gehäuses 50 die linke Seite.
  • Wie in 2 gezeigt ist, hat das Gehäuse 50 eine Stirnwand 51, die sich in der Längsrichtung erstreckt. Die Stirnwand 51 ist mit einem Messlicht-Projektionsfenster 51a und einem Lichtempfangsfenster 51b versehen. Das Messlicht-Projektionsfenster 51a lässt das aus dem Lichtprojektionsmodul 10 ausgesandte Messlicht durch. Das Lichtempfangsfenster 51 b empfängt das Beleuchtungslicht, das von dem Messobjekt W zurück reflektiert wird. Das Messlicht-Projektionsfenster 51a und das Lichtempfangsfenster 51b sind mit transparentem Komponenten bedeckt. Ferner lässt das Lichtempfangsfenster 51b das Beleuchtungslicht aus der Beleuchtungseinheit 30 durch. Die „transparente Komponente“ kann ein transparenter oder semi-transparenter Bandpassfilter sein.
  • Polarisationsfilter
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist das Gehäuse 50 so ausgebildet, dass Polarisationsfilter 52a an einem ersten Gebiet, das einem optischen Kondensorsystem 41 zugewandt ist, und einem zweiten Gebiet anbringbar sind, das Leuchtdioden 31 bis 34 an dem Lichtempfangsfenster 51b zugewandt ist, wobei sich Polarisationskomponenten um 90 Grad in dem ersten Gebiet und in dem zweiten Gebiet unterscheiden. Das in 6 gezeigte Beispiel ist ein Fall für das Anbringen einer Polarisationsfilterbefestigung 52, die Polarisationsfilter 52a derart aufweist, dass die Stirnwand 51 des Gehäuses 50 bedeckt wird. Die Polarisationsfilterbefestigung 52 ist abnehmbar an dem Gehäuse 50 durch Anschlussklemmen oder durch die Verwendung eines Befestigungselements, etwa einer Schraube, oder durch ein anderes Befestigungsverfahren angebracht. Die Polarisationsfilterbefestigung 52 kann abhängig von Umgebungsbedingungen, einem Oberflächenzustand des Messobjekts W und anderen Faktoren verwendet werden. Insbesondere ist für den Fall, dass ein Lichthof auftritt, die Verwendung der Polarisationsfilterbefestigung 52 geeignet, den Lichthof zu entfernen.
  • Die Polarisationskomponente des Polarisationsfilters 52a, der an dem ersten Gebiet anzubringen ist, kann parallel zu eine Polarisationskomponente des Messlichts sein. Dies minimiert eine Abnahme der Intensität des Messlichts. Insbesondere unter der Bedingung, dass das Messlicht eine einheitliche Polarisationsrichtung hat, wird ein Polarisationsfilter an dem Lichtempfangsfenster 51b in dem ersten Gebiet angebracht, der parallel zu der Polarisationsrichtung des Messlichts wirkt.
  • Aufbau des Lichtprojektionsmoduls 10
  • Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet das Lichtprojektionsmodul 10 einen Lichtprojektor 10a, einen MEMS-Spiegel 15, der ein Abtastteil ist, und ein modularisierendes Element 10b, an welchem der Lichtprojektor 10a und der MEMS-Spiegel montiert sind. Der Lichtprojektor 10a beinhaltet eine Laserausgangseinheit 12 als eine Messlichtquelle und hat eine Kollimatorlinse 13 und eine Zylinderlinse 14, die Licht aus der Laserausgangseinheit 12 erhalten. Der Lichtprojektor 10a erzeugt ein streifenförmiges Messlicht, das sich in einer ersten, in 3 gezeigten Richtung erstreckt, und bewirkt, dass das erzeugte Messlicht auf das Messobjekt Weinfällt. Die Messlichtquelle kann eine Lichtquelle sein, die nicht die Laserausgangseinheit 12 ist.
  • Die Laserausgangseinheit 12, die Kollimatorlinse 13 und die Zylinderlinse 14 sind an dem modularisierenden Element 10b so befestigt, dass eine Änderung der relativen Positionsbeziehung zwischen der Laserausgangseinheit 12, der Kollimatorlinse 13 und der Zylinderlinse 14 verhindert wird. Die Kollimatorlinse 13 ist näher an der Laserausgangseinheit 12 als die Zylinderlinse 14 angeordnet. Die Kollimatorlinse 13 bündelt Strahlen des Messlichts, die aus der Laserausgangseinheit 12 ausgegeben werden. Die Zylinderlinse 14 ist so angeordnet, dass sie eine Hauptachse entlang der ersten Richtung hat. Die Zylinderlinse 14 empfängt das Messlicht, das von der Kollimatorlinse 13 ausgesendet wird, und erzeugt das streifenförmige Messlicht, das sich in der ersten Richtung erstreckt. Daher wird das Messlicht, das von der Laserausgangseinheit 12 ausgegeben wird, gebündelt, wenn es die Kollimatorlinse 13 durchläuft, und das Messlicht tritt dann in die Zylinderlinse 14 ein, sodass eine Umwandlung in das streifenförmige Messlicht erfolgt, das sich in der ersten Richtung erstreckt. Die Kollimatorlinse 13 und die Zylinderlinse 14 besitzen eine Blende 16, die dazwischen angeordnet ist. Die Kollimatorlinse 13 und die Zylinderlinse 14 sind Beispiele einer Lichtprojektionslinse. Der Aufbau der Lichtprojektionslinse ist nicht auf den zuvor beschriebenen Aufbau beschränkt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der Sensorkopf 2 eine Lasersteuerung 12a. Die Lasersteuerung 12a führt eine Steuerung der Ausgabe und des Unterbrechens des Laserlichts aus der Laserausgangseinheit 12 aus. Diese Steuerung wird nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Aufbau des MEMS-Spiegels 15
  • Der MEMS-Spiegel 15 führt eine Abtastung unter Verwendung des Messlichts, das von der Zylinderlinse 14 des Lichtprojektors 10a ausgegeben wird, in einer zweiten Richtung aus, die die erste Richtung schneidet. Die zweite Richtung ist in 3 und anderen Zeichnungen gezeigt. Obwohl die zweite Richtung in diese Ausführungsform die erste Richtung senkrecht schneidet, ist die Richtungsbeziehung nicht darauf beschränkt, und der Schnittwinkel zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung kann in freier Weise festgelegt werden. Im Falle der 1 kann die erste Richtung eine Breitenrichtung des Förderbands B für den Transport sein, wohingegen die zweite Richtung eine Transportrichtung des Förderbands B für den Transport ist, oder umgekehrt.
  • In dem MEMS-Spiegel 15 kann eine konventionell bekannte Komponente verwendet sein, und daher wird diese nicht detailliert beschrieben. Der MEMS-Spiegel 15 besitzt einen Abtastspiegel, der eine Abtastung in der zweiten Richtung unter Anwendung des Messlichts ermöglicht, und hat eine Antriebseinheit, die diesen Abtastspiegel in Bewegung versetzt. Der MEMS-Spiegel 15 ist an dem modularisierenden Element 10b derart befestigt, dass der Abtastspiegel einer Lichtemissionsfläche der Zylinderlinse 14 zugewandt ist. „MEMS“ ist eine Abkürzung für „Mikroelektromechanische Systeme“ und wird allgemein als „Mikroelektromechanisches System“ bezeichnet. Die Verwendung des mikroelektromechanischen Systems ermöglicht eine rasche Änderung eines Winkels des Abtastspiegels, d.h. eines Reflexionswinkels oder eines Bestrahlungswinkels für das Messlicht mit kleinem Intervall, und ermöglicht ferner eine Verringerung der Abmessungen. Anders ausgedrückt, der MEMS-Spiegel kann als eine Komponente beschrieben werden, in der ein Spiegel um eine Achse drehbar ist. Es kann auch ein MEMS-Spiegel mit zwei Achsen verwendet werden. In diesem Falle, wird ggf. die Zylinderlinse 14 nicht verwendet. D.h., einer der beiden Achsen kann verwendet werden, um die Laserabtastung auszuführen, während die andere Achse verwendet wird, um das Laserlicht aufzuweiten, oder sie kann mit einer Funktion versehen werden, die äquivalent zu derjenigen der Zylinderlinse 14 ist.
  • Das modularisierende Element 10b besitzt einen lichtdurchlassenden Teil, um zu ermöglichen, dass das Messlicht nach außen abgegeben wird, nachdem das Messlicht an dem MEMS-Spiegel reflektiert wurde. Der lichtdurchlässige Teil des modularisierenden Elements 10b ist so aufgebaut, dass er dem Messlicht-Projektionsfenster 51a des Gehäuses 50 zugewandt ist. Somit wird das Messlicht, das an dem MEMS-Spiegel reflektiert wird, zu dem Messobjekt W gesendet, nachdem es dem lichtdurchlässigen Teil des modularisierenden Elements 10b und das Messlicht-Projektionsfenster 51a des Gehäuses 50 durchlaufen hat.
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der MEMS-Spiegel 15 eine Spiegelsteuerung 15a. Die Spiegelsteuerung 15a führt eine Steuerung der Bewegung des MEMS-Spiegels 15 aus, d.h. eine Steuerung der Verstellung und der Änderung des Winkels des Abtastspiegels. Diese Steuerung des MEMS-Spiegels 15 wird nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Anstatt mit dem MEMS-Spiegel 15 kann das Abtastteil aus einem Galvanometerspiegel, einem Spiegel, der durch einen Schrittmotor gedreht wird, oder durch eine andere Komponente aufgebaut sein kann, und kann eine beliebige Einrichtung sein, die in der Lage ist, das Messlicht abtastend zu bewegen.
  • Aufbau des Auslenkungsmesslichtempfängers 40
  • 3 zeigt den Auslenkungsmesslichtempfänger 40. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 kann aus einem Bildsensor mit einem zweidimensionalen Lichtempfangselement aufgebaut sein. Dieser Bildsensor empfängt das Messlicht, das von dem Messobjekt W zurück reflektiert wird, und gibt eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung aus. Ferner empfängt dieser Bildsensor auch Beleuchtungslicht, das von dem Messobjekt W zurückreflektiert wird, und gibt eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Luminanzmessung aus. Das Beleuchtungslicht wird von der Beleuchtungseinheit 30 ausgesendet. In dieser Ausführungsform wird das optische Kondensorsystem 41 verwendet, und somit erreichen das Messlicht und das Beleuchtungslicht das Lichtempfangselement des Auslenkungsmesslichtempfängers 40 über das optische Kondensorsystem 41. Obwohl das Lichtempfangselement des Auslenkungsmesslichtempfängers 40 nicht auf eine spezielle Komponente beschränkt ist, kann das Lichtempfangselement eine Komponente sein, die die Intensität des Lichts, das durch das optische Kondensorsystem 41 erhalten wird, in ein elektrisches Signal umwandelt. Zu Beispielen für das Lichtempfangselement gehören ein Bildsensor mit ladungsgekoppelten Elementen (CCD) und ein Bildsensor in Form eines Komplementär-Metalloxidhalbleiters (CMOS). Das optische Kondensorsystem 41 bündelt das Licht, das von außen eintritt und hat typischer Weise eine oder mehrere optische Linsen. Die optische Achse des optischen Kondensorsystems 41 und die optische Achse des Lichtprojektors 10a sind so festgelegt, dass sie sich schneiden.
  • Obwohl der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgebildet ist, sowohl die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung als auch die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Luminanzmessung in dieser Ausführungsform auszugeben, ist so ein Aufbau nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können, wie in 8A gezeigt ist, ein Auslenkungsmesslichtempfänger 40A und ein Luminanzmesslichtempfänger 40B in dem Gehäuse 50 angeordnet sein, und es kann auch ein Halbspiegel M in dem Gehäuse 50 angeordnet sein. In diesem Beispiel treten zwei Lichtstrahlen, die das Messlicht und das Beleuchtungslicht sind, in das Gehäuse 50 ein und werden durch den Halbspiegel M aufgeteilt, wodurch sie entsprechend in den Auslenkungsmesslichtempfänger 40A und den Luminanzmesslichtempfänger 40B eintreten.
  • In einem weiteren Beispiel sind, wie in 8B gezeigt ist, ein Auslenkungsmesslichtempfänger 40A und ein Luminanzmesslichtempfänger 40B in dem Gehäuse 50 derart angeordnet, dass sie entsprechende Lichteinfallsrichtungen besitzen, die dem Messobjekt W zugewandt sind. In diesem Falle treten das Messlicht und das Beleuchtungslicht, die von dem Messobjekt W zurück reflektiert werden, entsprechend in den Auslenkungsmesslichtempfänger 40A und den Luminanzmesslichtempfänger 40B ein.
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 eine Bilderzeugungssteuerung bzw. Bildgebungssteuerung 40a. Die Bildgebungssteuerung 40a führt eine Steuerung des Lichtempfangs, der durch den Auslenkungsmesslichtempfänger 40 eingerichtet wird, aus. Diese von der Bildgebungssteuerung 40a ausgeführte Steuerung wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • Aufbau der Beleuchtungseinheit 30
  • Die Beleuchtungseinheit 30 besitzt mehrere Leuchtdioden, die in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung getrennt voneinander angeordnet sind, und die Beleuchtungseinheit 30 strahlt Licht aus unterschiedlichen Richtungen auf das Messobjekt W ein. Insbesondere, wie in 3 und 5 gezeigt ist, beinhaltet die Beleuchtungseinheit 30 eine erste Leuchtdiode 31, eine zweite Leuchtdiode 32, eine dritte Leuchtdiode 33, eine vierte Leuchtdiode 34 und ein plattenförmiges Befestigungselement 30a, an welchem diese Leuchtdioden 31 bis 34 befestigt sind. Das Befestigungselement 30a ist entlang der Stirnwand 51 des Gehäuses 50 so angeordnet, dass es dem Lichtempfangsfenster 51b zugewandt ist. Das Befestigungselement 30a besitzt eine Durchgansbohrung 30b, die in der Mitte ausgebildet ist. Die Durchgangsbohrung 30b verläuft durch das Befestigungselement 30a in der Auf-Ab-Richtung. Die Einfallsseite des optischen Kondensorsystems 41 ist so angeordnet, dass es der Durchgangsbohrung 30b zugewandt ist, wodurch das Messlicht und das Beleuchtungslicht, die von dem Messobjekt W zurück reflektiert werden, in das optische Kondensorsystem 41 eintreten, indem sie die Durchgangsbohrung 30b des Befestigungselements 30a durchlaufen.
  • Die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 sind so angeordnet, dass sie die Durchgangsbohrung 30b des Befestigungselements 30a umschließen und sind so ausgerichtet, dass sie Licht nach unten aussenden. Daher schneiden sich die Lichtstrahlrichtungen der ersten bis vierten Leuchtdiode 31 bis 34 und die optische Achse des Messlichts.
  • Die erste Leuchtdiode 31 und die zweite Leuchtdiode 32 sind entlang der ersten Richtung voneinander beabstandet, wohingegen die erste Leuchtdiode 31 und die dritte Leuchtdiode 33 entlang der zweiten Richtung voneinander beabstandet sind. Die zweite Leuchtdiode 32 und die vierte Leuchtdiode 34 sind in der zweiten Richtung voneinander beabstandet, während die dritte Leuchtdiode 33 und die vierte Leuchtdiode 34 entlang der ersten Richtung voneinander beabstandet sind. Diese Anordnung macht es möglich, dass das Beleuchtungslicht aus vier Richtungen um die optische Achse des optischen Kondensorsystems 41 herum auf das Messobjekt W eingestrahlt wird.
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Beleuchtungseinheit 30 eine Beleuchtungssteuerung 35. Die Beleuchtungssteuerung 35 führt eine Steuerung des Einschaltens und Ausschaltens jeweils der ersten bis vierten Leuchtdiode 31 bis 34 aus und führt ferner eine Helligkeitsjustierung jeweils der ersten bis vierten Leuchtdiode 31 bis 34 aus. Diese Steuerung jeweils der ersten bis vierten Leuchtdiode 31 bis 34 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • Obwohl die Beleuchtungseinheit 30 an dem Sensorkopf 2 vorgesehen ist und in dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 in dieser Ausführungsform integriert ist, ist der Aufbau nicht darauf beschränkt, und die Beleuchtungseinheit 30 kann separat zu dem Sensorkopf 2 vorgesehen sein.
  • Die Anzahl der Leuchtdioden ist nicht auf vier beschränkt und es kann eine beliebige Anzahl vorgesehen sein.
  • Aufbau des Winkelmesssensors 22
  • 5 zeigt den Winkelmesssensor 22, der einen Abtastwinkel des Messlichts des MEMS-Spiegels 15 misst, wenn das Messlicht auf ein Gebiet eingestrahlt wird, das eine Messposition des Messobjekts W enthält. Der Winkelmesssensor 22 ist an einer Position vorgesehen, die es ermöglicht, dass ein Strahl an einem Endteil in der ersten Richtung des Messlichts empfangen wird, der durch den Abtastspiegel des MEMS-Spiegels 15 abgelenkt wird. Der Winkelmesssensor 22 enthält ein eindimensionales Lichtempfangselement 22a mit mehreren Pixeln, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, und enthält eine Winkelmesseinheit 22b, die eine arithmetische Verarbeitung ausführt. Der Strahl am Endteil in der ersten Richtung des Messlichts, der in das Lichtempfangselement 22a eintritt, wird von einem der mehreren Pixel, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, und von einem Pixel in der Nähe dieses Pixels empfangen, wodurch ein deutlicher Unterschied der Intensität des empfangenen Lichts zwischen den Pixeln erzeugt wird. Eine Beziehung zwischen dem Pixel, das das Licht mit der höchsten Intensität empfängt, aus den mehreren Pixeln, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, und einem Bestrahlungswinkel des Messlichts aus dem Abtastspiegel werden im Voraus ermittelt. Unter dieser Bedingung kann die Winkelmesseinheit 22b den Bestrahlungswinkel des Messlichts aus dem Abtastwinkel auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die von dem Lichtempfangselement 22a ausgegeben wird, messen. Das Ermitteln des Bestrahlungswinkels des Messlichts aus dem Abtastwinkel ist gleichbedeutend dazu, dass ein Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels gemessen wird, und in dieser Sichtweise dient die Winkelmesseinheit 22b ebenfalls zu Messung des Bestrahlungswinkels des Abtastspiegels. Das Lichtempfangselement 22a kann ein eindimensionaler CMOS-Sensor oder ein eindimensionaler positionssensitiver Detektor (PSD) sein.
  • Der Aufbau des Winkelmesssensors 22 ist nicht auf den zuvor beschriebenen Aufbau beschränkt. In einem Beispiel wird unter der Bedingung, dass eine Lichtquelle zum Aussenden von Referenzlicht zum Messen eines Winkels separat zu der Lichtquelle für das Messlicht vorgesehen ist, das Referenzlicht auf den Abtastspiegel eingestrahlt, und das Referenzlicht, das von dem Abtastspiegel reflektiert wird, kann so geführt werden, dass es in einen positionssensitiven Detektor oder eine andere Einheit eintritt, wodurch Winkelinformation auf der Grundlage des Ausgangssignals aus dem positionssensitiven Detektor erhalten wird. In einem weiteren Beispiel kann der Winkelmesssensor in dem MEMS-Spiegel 15 enthalten sein. In diesem Falle beinhaltet ein Beispiel des Winkelmesssensors 22 einen Sensor für induzierte Spannung und einen piezoelektrischen Signalsensor. Obwohl der MEMS-Spiegel 15 in diese Ausführungsform als das Abtastteil verwendet wird, kann auch ein Galvanometer-Spiegel als das Abtastteil verwendet werden. In diesem Falle kann in dem Winkelmesssensor 22 ein Sensor verwendet sein, der eine Rückmeldung über einem Winkel in Echtzeit aus dem Galvanometer-Spiegel empfängt.
  • Aufbau des Festlegungsinformationsspeichers 23
  • Wie in 7 gezeigt ist, ist der Sensorkopf 2 mit einem Festlegungsinformationsspeicher bzw. Einstellparameterinformationsspeicher 23 versehen, der aus einer beliebigen Art eines Speichers oder einer anderen Komponente aufgebaut ist. Der Festlegungsinformationsspeicher 23 speichert diverse Teile einer Festlegungsinformation bzw. Einstellparameterinformation, die aus dem untergeordneten Verstärker 3 und dem Hauptverstärker 4 gesendet wird. Spezielle Inhalte, die in dem Festlegungsinformationsspeicher 23 zu speichern sind, sind nachfolgend beschrieben. Der Festlegungsinformationsspeicher 23 ist in dem untergeordneten Verstärker 3 oder dem Hauptverstärker 4 vorgesehen, oder ist sowohl in dem Sensorkopf 2 als auch in dem untergeordneten Verstärker 3 vorgesehen.
  • Erläuterung des Messprinzips
  • Es wird nun ein Prinzip für das Messen eine Auslenkung bzw. eines Profils bzw. eine Wegstrecke an einer vorbestimmten Position des Messobjekts W auf der Grundlage diverser Teile von Informationen, die von dem Sensorkopf 2 erhalten werden, beschrieben. Grundsätzlich wird ein Triangulationsprinzip eingesetzt, und dieses Prinzip ist schematisch in 9A und 9B gezeigt. 9A zeigt ein Verfahren, das in dieser Ausführungsform eingesetzt wird, und 9B zeigt ein Verfahren in Form eines modifizierten Beispiels. Es kann jedes der Verfahren verwendet werden. Wie in 9A und 9B gezeigt ist, wird Messlicht, das aus dem Lichtprojektor 10a ausgesandt wird, aufgrund der Bewegung des MEMS-Spiegels 15 in die zweite Richtung reflektiert, und dieses Licht bestrahlt das Messobjekt W. Das Bezugszeichen W1 bezeichnet eine relativ hoch liegende Oberfläche des Messobjekts W, und das Bezugszeichen W2 bezeichnet eine relativ tief liegende Oberfläche des Messobjekts W. Im Folgenden werden Details des Messprinzips in 9A und des Messprinzips des modifizierten Beispiels in 9B beschrieben.
  • Im Falle der 9A ist die Höhe des Messobjekts W mit Z bezeichnet, und ein Lichtprojektionsachsenwinkel ist als θ2 bezeichnet. Der Lichtprojektionsachsenwinkel θ2 kann durch den Winkelmesssensor 22 gemessen werden. Gemäß dem Triangulationsprinzip ist unter der Bedingung, dass eine Position y in der zweiten Richtung des Auslenkungsmesslichtempfängers 40 und der Lichtprojektionsachsenwinkel θ2 bekannt sind, der Wert Z eindeutig festgelegt. Die Position y in der zweiten Richtung hat eine Y-Koordinate in einer Y-Richtung. Angesichts dessen, werden die Werte y, θ2 und Z jeweils durch Experiment mit diversen Mustern gemessen, und es wird ein Datensatz der Kombination (y, θ2, Z) vorbereitend als eine Tabelle in der Auslenkungsmessvorrichtung 1 gespeichert. Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 wird der Wert Z ermittelt, indem auf der Grundlage der Werte y und θ2, die gemessen werden, auf die Tabelle zugegriffen wird. Ein Wert, der in der Tabelle nicht enthalten ist, wird durch Interpolation ermittelt. Anstelle einer vorbereitenden Speicherung der Tabelle in der Auslenkungsmessvorrichtung 1 kann ein Näherungsausdruck zum Ermitteln des Werts Z auf der Grundlage der Werte (y, θ2) erstellt werden und kann dann verwendet werden, um den Wert Z während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 zu berechnen.
  • Obwohl die Höhe Z auf der Grundlage der Messposition in der zweiten Richtung an der Y-Koordinate in der Y-Richtung und auf der Grundlage des Lichtprojektionsachsenwinkels θ2 im Falle der 9A berechnet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Alternativ kann die Höhe Z auf der Grundlage einer Messposition in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung mit einer X-Koordinate und einer Y-Koordinate und auf der Grundlage des Lichtprojektionsachsenwinkels θ2 berechnet werden. Die erste Richtung ist eine Tiefenrichtung der Zeichenebene, die in 9A gezeigt ist. Im Wesentlichen ist es wünschenswert, dass das Messlicht im Form des Laserlichts, das sich in der ersten Richtung geradlinig erstreckt, vollständig parallel zu der Anordnungsrichtung des Lichtempfangselements 22a des Auslenkungsmesslichtempfängers 40 in der Tiefenrichtung der Zeichenebene ist, die in 9A gezeigt ist. Jedoch sind aufgrund von Fehljustierungen bei der Fertigung in einigen Fällen diese ggf. nicht parallel zueinander. Ferner kann es Fälle geben, in denen das Laserlicht selbst entlang der ersten Richtung aufgrund optischer Schwankung gekrümmt ist. In derartigen Fällen ist es schwierig, eine Auslenkung in genauer Weise zu messen, indem die Messposition lediglich unter Verwendung der Y-Koordinate in der zweiten Richtung ermittelt wird. Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts wird auch die Messposition in der ersten Richtung an einer X-Koordinate in der X-Richtung verwendet, um die Höhe Z zu berechnen. D.h. die Werte x, y, θ2 und Z werden jeweils durch experimentelle Anordnungen diverser Muster gemessen, und es wird ein Datensatz der Kombination (x, y, θ2, Z) vorläufig in der Auslenkungsmessvorrichtung 1 als eine Tabelle gespeichert. Unter diesen Bedingungen kann die Höhe Z auf der Grundlage der drei Parameter (x, y, θ2) während des Betriebs berechnet werden. Dies ermöglicht eine äußerst genaue Auslenkungsmessung. Wie zuvor beschrieben ist, kann anstelle des Speicherns einer Tabelle ein Näherungsausdruck verwendet werden, um während des Betriebs den Wert Z zu berechnen. Der Datensatz der Kombination (x, y, θ2, Z) entspricht im Wesentlichen „Kalibrierdaten“ und kann zum Zeitpunkt der Auslieferung von Produkten im Voraus gespeichert werden. Insbesondere kann ein Wert θ2 bei (x, y) in Bezug auf jede Höhe Z eines Werkstücks für die Kalibrierung berechnet werden, wodurch Kalibrierdaten in einer Form erhalten werden, in der die Höhe Z in dreidimensionalen Raumkoordinaten mit drei Achsen in Form einer x-Achse, einer y-Achse und einer θ2-Achse aufgetragen ist. Während des Betriebs legen berechnete Werte (x, y, θ2) eindeutig einen Punkt in den drei dimensionalen Raumkoordinaten fest, und es wird folglich eine Höhe Z, die diesem einzelnen Punkt entspricht, ermittelt.
  • Als nächstes wird das modifizierte Beispiel aus 9B beschrieben. Im Falle der 9B ist die Höhe des Messobjekts W als Z bezeichnet. Ein Abstand zwischen einer Lichtprojektionsposition und einer Lichtempfangsposition ist durch A bezeichnet (siehe einen Pfeil mit Doppelkopf in der Zeichnung), ein Lichtempfangsachsenwinkel ist mit θ1 bezeichnet und ein Lichtprojektionsachsenwinkel ist mit θ2 bezeichnet. Der Lichtempfangsachsenwinkel θ1 wird gemessen, indem die Position für den Empfang des Messlichts des Auslenkungsmesslichtempfängers 40 verwendet wird. Der Lichtprojektionsachsenwinkel θ2 wird durch den Winkelmesssensor 22 gemessen. Der Wert A ist im Voraus bekannt und ist in der Auslenkungsmessvorrichtung 1 gespeichert. Der Wert Z wird aus einer speziellen Berechnungsformel unter Anwendung der Werte A, θ1 und θ2 berechnet. Ein Beispiel der speziellen Berechnungsformel ist unten angegeben. Zunächst sei angenommen, dass in einer zweidimensionalen Koordinatenebene mit einer +X-Richtung, gemäß 9B nach rechts verläuft, und mit einer +Y-Richtung, die in 9B nach links verläuft, ein Ursprung dieser Koordinatenebene auf einer Drehachse des MEMS-Spiegels 15 festgesetzt wird. Eine gerade Linie einer Lichtprojektionsachse unter einem Winkel θ2 in 9B wird als eine lineare Gleichung ausgedrückt: y = tanθ2 (Gradient der geraden Linie) × x. Eine gerade Linie einer Lichtempfangsachse unter einem Winkel θ1 in 9B wird durch eine lineare Gleichung ausgedrückt: y = tanθ1 (Gradient der geraden Linie) × x + A tanθ1 (Achsenabschnitt). Der Wert Z entspricht einer y-Koordinate eines Schnittpunkts der beiden geraden Linien. Somit wird die y-Koordinate berechnet, indem gleichzeitig die linearen Gleichungen gelöst werden, und als Ergebnis wird die y-Koordinate ausgedrückt durch - {Atanθ1tanθ2/(tanθ2 - tanθ1)}. D.h., der Abstand von der Position der Drehachse des MEMS-Spiegels 15 zu der Position, die durch das Bezugszeichen W2 bezeichnet ist, entspricht einem Absolutwert dieser y-Koordinate. Der bekannte Abstand der Drehachse des MEMS-Spiegels 15 zu dem Gehäuse 50 wird von dem Absolutwert der y-Koordinate subtrahiert, wodurch der Wert Z erhalten wird. Der Wert Z kann durch die zuvor beschriebenen Berechnungsformeln berechnet werden. Alternativ können jeweils die Werte Z, θ1 und θ2 durch Experiment mit Mustern gemessen werden, und die Resultate können dann in der Auslenkungsmessvorrichtung 1 als eine Tabelle gespeichert werden und der Wert Z kann durch Verwendung der Tabelle auf der Grundlage der gemessenen Werte θ1 und θ2 während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 erhalten werden. Ein Wert, der in der Tabelle nicht enthalten ist, kann durch Interpolation ermittelt werden. Der Wert Z kann dabei jedes Mal ohne Verwendung der Tabelle berechnet werden. Der Lichtempfangsachsenwinkel θ1, der in 9B gezeigt ist, und eine Peak-Lage bzw. Peak-Position in der zweiten Richtung der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht haben eine Eins-zu-Eins-Zuordnung.
  • Aufbau des Verstärkers
  • 7 zeigt einen Aufbau des untergeordneten Verstärkers 3. Obwohl im Folgenden der untergeordnete Verstärker 3, der eine jeweilige Funktion ausführt, beschrieben ist, so können alle Funktionen auch in dem untergeordnete Verstärker 3 vorgesehen sein, oder ein Teil oder alle Funktionen können in dem Hauptverstärker 4 vorgesehen sein. In einem Beispiel ist ein Teil der Funktionen oder sind all Funktionen des untergeordneten Verstärkers 3 in dem Sensorkopf 2 integriert. In einem weiteren Beispiel sind ein Teil der Funktionen oder alle Funktionen des untergeordneten Verstärkers 3 in der Überwachungseinrichtung 5A oder in dem Personalcomputer 5B vorgesehen.
  • Der untergeordnete Verstärker 3 beinhaltet eine Sensorkopf-Kommunikationseinheit 300, eine Trigger-Steuerung 301 und einen Speicher 320. Die Sensorkopf-Kommunikationseinheit 300 kommuniziert mit dem Sensorkopf 2 und ermöglicht das Senden und Empfangen von Signalen, die zwischen dem untergeordneten Verstärker 3 und dem Sensorkopf 2 ausgetauscht werden. Die Trigger-Steuerung 301 sendet ein Trigger-Signal bzw. ein Auslösesignal an den Sensorkopf 2. Bei Empfang eines Messstart-Trigger-Signals, das einen Messumfangszeitpunkt festlegt, aus dem externen Gerät 6 über die Verbindungsleitung 6a erzeugt die Trigger-Steuerung 301 ein Trigger-Signal und sendet dieses. Das Trigger-Signal kann ein periodisches Trigger-Signal sein.
  • Aufbau des Luminanzbildgenerators 302
  • In dem in 7 gezeigten Beispiel beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch einen Luminanzbildgenerator 302. Der Luminanzbildgenerator 302 erfasst eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Luminanzmessung und erzeugt auf deren Basis ein Luminanzbild des Messobjekts W. Die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Luminanzmessung wird von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben, wenn der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 des Sensorkopfs 2 das Beleuchtungslicht empfängt, das von dem Messobjekt W zurück reflektiert wird. In dem in 8A und 8B gezeigten Beispiel erzeugt der Luminanzbildgenerator 302 ein Luminanzbild des Messobjekts W auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Luminanzmessung, die von dem Luminanzmesslichtempfänger 40B ausgeben wird. Das erzeugte Luminanzbild kann dunkler werden, wenn ein Luminanzwert, der von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird, kleiner ist, und es kann heller werden, wenn der Luminanzwert höher ist. Das erzeugte Luminanzbild kann ein Schwarz-Weiss-Bild oder ein Farbbild sein. Ein Verfahren zur Erzeugung des Luminanzbildes kann ein beliebiges Verfahren sein. Beispielsweise kann die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Luminanzmessung in unveränderter Form als ein Luminanzbild verwendet werden. Alternativ kann die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Luminanzmessung einer Vorverarbeitung in dem Sensorkopf 2 unterzogen werden, etwa einer FPN-Korrektur oder einer HDR-Korrektur, oder kann einer Vorverarbeitung in dem untergeordneten Verstärker 3 unterzogen werden, etwa einer Kompositionsverarbeitung zum Entfernen eines Lichthofs.
  • Das Luminanzbild, das von dem Luminanzbildgenerator 302 erzeugt wird, wird auf der Anzeige 8 in einem Zustand angezeigt, in welchem es in die Benutzerschnittstelle 70 integriert ist, wie in 10 gezeigt ist. Die Benutzerschnittstelle bzw. grafische Benutzeroberfläche 70 wird durch einen Ul-Generator 303 des untergeordneten Verstärkers 3 erzeugt, der in 7 gezeigt ist. Die Benutzerschnittstelle 70 ist mit einem Bildanzeigegebiet 71 versehen, und das Luminanzbild wird in diesem Bildanzeigegebiet 71 angezeigt. Das Luminanzbild, das in dem Bildanzeigegebiet 71 angezeigt wird, ist eine photografische Abbildung des aktuellen Messobjekts W und wird allgemein als „Echtbild“ bezeichnet. Somit zeigt die Anzeige 8 ein Luminanzbild an, das von dem Luminanzbildgenerator 302 erzeugt wird.
  • Die Anzeige 8 zeigt ein Luminanzbild derart an, das eine X-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in einer ersten Richtung ist, wohingegen eine Y-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in einer zweiten Richtung ist. Das Luminanzbild hat in dem Zustand, in welchem es auf der Anzeige 8 angezeigt wird, eine X-Richtung in einer lateralen Richtung und hat eine Y-Richtung in einer Längsrichtung.
  • Der Ul-Generator 303 erzeugt ferner diverse Benutzerschnittstellen, wie dies nachfolgend beschrieben ist, zusätzlich zu der in 10 gezeigten Benutzerschnittstelle 70. Obwohl der Ul-Generator 303 in dieser Ausführungsform in Verbindung mit dem untergeordneten Verstärker 3 vorgesehen ist, kann der Ul-Generator 303 auch auf Seite der Überwachungseinrichtung 5A oder auf Seite des Personalcomputers 5B vorgesehen sein.
  • Aufbau der Festlegungseinheit bzw. Einstellparametereinheit 304
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 ferner die Festlegungseinheit 304. Die Festlegungseinheit bzw. Einstellparametereinheit 304 empfängt Einstellparameter bezüglich einer Messposition, an der eine Auslenkung zu messen ist. Die Messposition wird in dem auf der Anzeige 8 angezeigten Luminanzbild festgelegt. Wenn ein Benutzer einen Teil eines Messobjekts W, an welchem eine Auslenkung zu messen ist, in dem Luminanzbild, das auf der Anzeige 8 angezeigt wird, berührt, dann erkennt die Festlegungseinheit 304 die berührte Position in Bezug auf Beispielsweise XY-Koordinaten und legt die bekannte Position als eine Messposition fest. D.h., die Festlegungseinheit 304 erfasst einen Eingabevorgang bezüglich der Messposition und erkennt die Messposition. Dies entspricht einem Empfangen der Messposition, die von einem Benutzer festgelegt wird. Nachdem die Messposition festgelegt ist, wird eine Marke 72, die die Messposition zeigt, in überlagernder Weise auf dem Luminanzbild in dem Bildanzeigegebiet 71 der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt, wie in 11 gezeigt ist. Die Markierung 72 kann auch als ein „Messpunkt“ bezeichnet werden. Es ist möglich, die Markierung 72 beispielsweise durch Ziehen zu einem anderen Bereich zu verschieben.
  • Es können mehrere unterschiedliche Messpositionen in einem einzigen Luminanzbild festgelegt werden. In diesem Falle können die mehreren Messpositionen in der ersten Richtung voneinander getrennt sein, oder sie können in der zweiten Richtung voneinander getrennt sein. Mehrere Positionen, die sich in der zweiten Richtung voneinander unterscheiden, können entsprechend als eine erste Messposition und eine zweite Messposition festgelegt werden.
  • Die Festlegung der Messposition kann nur akzeptiert werden, wenn die Messposition in einem abtastbaren Bereich liegt, der durch den MEMS-Spiegel 15 mit Messlicht abgetastet wird. Der abtastbare Bereich, der durch den MEMS-Spiegel 15 mit dem Messlicht abgetastet wird, kann im Voraus abgespeichert sein. Es ist schwierig, eine Auslenkung an einer Messposition zu messen, die außerhalb des abtastbaren Bereichs des Messlichts liegt. Somit ist vorgesehen, dass eine Festlegung einer Messposition außerhalb des abtastbaren Bereichs des Messlichts verhindert wird. Wenn eine Messposition außerhalb des abtastbaren Bereichs des Messlichts zugewiesen wird, wird dieser Vorgang nicht akzeptiert, oder bei Zuweisung einer Messposition außerhalb des abtastbaren Bereichs des Messlichts kann ein Benutzer informiert werden.
  • Die Festlegungseinheit 304 legt einen Auslenkungsmessbereich fest, in welchem eine Auslenkung an der Messposition gemessen wird. Wie in 12 gezeigt ist, kann ein Anwendungsbereichs-Festlegungsgebiet 73 auf Seite des Bildanzeigegebiets 71 der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt werden, um die Festlegung des Auslenkungsmessbereichs mittels Verwendung des Anwendungsbereichs-Festlegungsgebiets 73 zu ermöglichen. Die Größe des Bereichs für den Auslenkungsmessbereich kann mittels eines numerischen Werts (mm) festgelegt werden. Der numerische Wert ist positiv in Richtung zunehmender Höhe und ist negativ in Richtung abnehmender Höhe in Bezug auf eine Auslenkung an der Messposition, die mit der Markierung 72 markiert ist. Wenn ein Messbereich klein ist, dann ist auch der Abtastbereich des Messlichts klein. Daher wird die Messung schneller ausgeführt, wenn der Messbereich verkleinert wird. Dieser Messbereich kann durch eine Z-Koordinate repräsentiert sein.
  • Die Festlegungseinheit 304 empfängt eine Festlegung bzw. einen Einstellparameter bezüglich eines Gebiets für die Korrektur der zu messenden Position, die in dem Luminanzbild festgelegt ist, wenn die Auslenkungsmessvorrichtung 1 eingestellt wird. Um eine Zeitdauer für die Messung, die durch die Auslenkungsmessvorrichtung 1 vorgenommen wird, zu verkürzen, sollte der Abtastbereich des Messlichts verkleinert werden. An einem tatsächlichen Ort beim Messen eines Messobjekts W sind ggf. jedoch die Position und die Lage des Messobjekts W nicht gleichbleibend und können sich verändern. Wenn daher die Position oder die Lage des Messobjekts W sich unter der Bedingung ändert, in der der Abtastbereich des Messlichts auf einen kleinen Bereich festgelegt ist, dann tritt ggf. das Messobjekt W nicht in den vorgegebenen Abtastbereich ein, worauf sich ein Fehler bei der Messung oder ein unkorrekter Messwert aufgrund der geringen Genauigkeit ergibt.
  • Wenn in dieser Ausführungsform ein Benutzer ein Gebiet 74 für die Positionskorrektur durch Betätigen der Eingabeeinheit 9, die in 7 gezeigt ist, in einem Zustand festlegt, in welchem ein Luminanzbild in dem Bildanzeigegebiet 71 der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt wird, wie in 11 gezeigt ist, so wird diese Festlegung von der Festigungseinheit 304 empfangen. Das Gebiet 74 für die Positionskorrektur wird mittels eines Verfahrens festgelegt, etwa das Umschließen des Gebiets mit einer Rahmenlinie, wie in 13 gezeigt ist, durch farbiges Markieren des Gebiets, oder durch Einfärben des Gebiets. Die Form der Rahmenlinie kann rechteckig oder rund sein. Wenn ein Gebiet durch eine rechteckige Rahmenlinie eingeschlossen wird, kann ein Werkzeug, etwa ein Stift, von einer oberen Ecke zu einer unteren Ecke oder von einer unteren Ecke zu einer oberen Ecke eines zu umschließenden Gebiets bewegt werden.
  • Das Gebiet 74 für die Positionskorrektur wird grundsätzlich für das Korrigieren der Position verwendet. Zusätzlich zu dem Gebiet 74 für die Positionskorrektur wird auch ein durch eine jeweilige Art eines Messwerkzeugs zu messendes Gebiet, d.h., ein Messwerkzeuggebiet, ebenfalls festgelegt. Es werden ein oder mehrere Messwerkzeuggebiete in Verbindung mit der relativen Positionsbeziehung in Bezug auf das Gebiet 74 für die Positionskorrektur festgelegt. Nachdem die Position und die Lage eines Werkstücks durch die Verwendung des Gebiets 74 für die Positionskorrektur bestimmt sind, wird während des Betriebs die relative Positionsbeziehung verwendet, um auch die Position und die Lage des Messwerkzeuggebiets zu korrigieren. Obwohl das Gebiet 74 für die Positionskorrektur und das Messwerkzeuggebiet in diesem Falle individuell festgelegt werden, kann beispielsweise auch das Gebiet 74 für die Positionskorrektur als das Messwerkzeuggebiet verwendet werden.
  • Die Festlegungseinheit 304 kann die Zuweisung eines Gebiets, das eine Messposition und die Umgebung der Messposition überdeckt, empfangen. Anstelle der Zuordnung eines Punkts für eine Messposition kann eine Zuordnung eines Gebiets, das eine Messposition und die Umgebung der Messposition abdeckt, erhalten werden, sodass das dazu führt, dass das Gebiet eine gewisse Fläche besitzt.
  • Im Vorhergehenden ist das Festlegungsverfahren in dem Abtastmodus zum Abtasten mit dem Messlicht beschrieben. In einem Linienmodus, in welchem das Abtasten unter Verwendung des Messlichts nicht ausgeführt wird, wie in 14 gezeigt ist, wird das Gebiet 74 für die Positionskorrektur festgelegt, indem ein Teil einer Linie von Messlicht, die sich in der X-Richtung erstreckt, zugewiesen wird. Die Anzeige 8 zeigt eine Linie 76, die die Position des Messlichts kennzeichnet, so an, dass sie einem Luminanzbild des Messobjekts W überlagert ist. Die die Messlichtposition anzeigende Linie 76 bezeichnet eine Position des Messlichts, die das Messobjekt W bestrahlt. Unter diesen Bedingungen wird der Teil zwischen den zugewiesenen zwei Positionen als das Gebiet 74 für die Positionskorrektur festgelegt, wenn ein Benutzer zwei oder mehr Positionen auf der die Messlichtposition kennzeichnenden Linie 76 zuweist. Auch im Falle des Linienmodus kann ein Gebiet, das eine Messposition und die Umgebung der Messposition überdeckt, erhalten werden. Die die Messlichtposition anzeigende Linie 76, die die Position des Messlichts kennzeichnet, kann auch als eine „virtuelle Messemissionslinie“ bezeichnet werden.
  • Aufbau der Kantenextraktionseinheit 306
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Kantenextraktionseinheit 306. Die Kantenextraktionseinheit 306 extrahiert eine Kante des Messobjekts W in dem Luminanzbild. Die Kante ist als ein Umriss oder eine Außenlinie des Messobjekts W in einem breiten Sinne zu verstehen. Die Verarbeitung für das Extrahieren einer Kante kann durch ein konventionell bekanntes Verfahren erfolgen. Beispielsweise wird ein Pixel-Wert jedes Pixels eines Luminanzbildes ermittelt, und ein Grenzbereich eines Gebietes, in welchem eine Differenz von Pixel-Werten des Luminanzbildes bei einem Schwellwert zum Erkennen einer Kante oder über diesem Schwellwert liegt, wird als eine Kante extrahiert bzw. erkannt. Die Schwelle für das Erkennen einer Kante wird von einem Benutzer nach Bedarf eingestellt.
  • Wenn insbesondere, wie in 13 gezeigt ist, das Gebiet 74 für die Positionskorrektur in dem Zustand festgelegt wird, in welchem ein Luminanzbild in dem Bildanzeigegebiet 71 der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt ist, dann wird die Bildextraktionsverarbeitung in dem Gebiet 74 ausgeführt. Ein Teil, der als ein Umriss oder eine Außenlinie des Messobjekts geschätzt wird, wird als eine Kante extrahiert. Die Kante des Messobjekts W ist durch eine Kantenindikationslinie 75 gezeigt. Die Kantenindikationslinie 75 ist beispielsweise als eine dicke Linie, eine gestrichelte Linie, eine Linie mit einer auffälligen Farbe, etwa rot oder gelb, angezeigt, wobei dies nicht einschränkend ist. Die Kantenindikationslinie 75 kann blinkend oder in andere Weise angezeigt werden. Im Falle der 13 wird eine Kante, die von der Kantenextraktionseinheit 306 erkannt wird, so angezeigt, dass sie dem Luminanzbild überlagert ist. Die Verarbeitung zur überlagernden Anzeige der Kante kann durch den Luminanzbildgenerator 302 oder den Ul-Generator 303 ausgeführt werden.
  • 13 zeigt eine Situation für das Extrahieren einer Kante in dem Abtastmodus für die Abtastung mittels des Messlichts. Eine Situation zum Extrahieren einer Kante aus einem Höhenprofil in dem Linienmodus, in welchem die Abtastung unter Anwendung des Messlichts nicht ausgeführt wird, ist in 14 gezeigt. In ähnlicher Weise wird auch im Falle des Linienmodus eine Kante aus einem Höhenprofil durch die Kantenextraktionseinheit 306 erkannt, und eine Kantenindikationslinie 75 wird in überlagernder Weise auf dem Luminanzbild angezeigt. Daher extrahiert die Kantenextraktionseinheit 306 eine Kante in dem Luminanzbild während des Abtastmodus zum Abtasten mittels des Messlichts und sie extrahiert eine Kante aus einem Höhenprofil in dem Linienmodus, in welchem die Abtastung unter Anwendung des Messlichts nicht ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Funktionen beschränkt, und es kann beispielsweise eine Funktion zum Extrahieren einer Kante aus der die Messlichtposition anzeigenden Linie 76 in dem Luminanzbild während des Linienmodus eingesetzt werden.
  • Aufbau des Korrekturinformationsspeichers 320a
  • Wie in 7 gezeigt, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch einen Korrekturinformationsspeicher 320a. Der Korrekturinformationsspeicher 320a speichert die Positionskorrekturinformation für das Gebiet 74, das durch die Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, in Verbindung mit Information bezüglich der relativen Position zwischen der Positionskorrekturinformation und der Messposition, die durch die Festlegungseinheit 204 festgelegt ist. Das Gebiet 74 ist in 11 und in anderen Zeichnungen gezeigt. Der Korrekturinformationsspeicher 320a kann als ein Teil des Speichers 320 des untergeordneten Verstärkers 3 vorgesehen sein. Die Positionskorrekturinformation in dem Gebiet 74 ist für eine Positionskorrektureinheit 307 erforderlich, um die Position des Messobjekts W zu korrigieren, und sie kann als eine Referenz zum Korrigieren der Position verwendet werden. Die Positionskorrektureinheit 307 ist später beschrieben. Ein Beispiel der Information, die geeignet ist, als eine Referenz für die Korrektur der Position verwendet zu werden, umfasst einen Teil eines von dem Luminanzbild-Generator 302 erzeugten Luminanzbildes, eine Luminanzinformation eines Luminanzbildes, und eine Kanteninformation bezüglich einer Kante, die von der Kantenextraktionseinheit 306 extrahiert wird und eine Punktwolke der Kante enthält. Im Falle der Verwendung eines Teils eines Luminanzbildes für die Positionskorrekturinformation kann dieses Bild auch als ein „Vorlagenbild bzw. Schablonenbild“ bezeichnet werden.
  • Ein Teil eines Luminanzbildes kann ein Bild aus Luminanzbildern, die von dem Luminanzbildgenerator 302 erzeugt sind, sein, das einen Teil eines Messobjekts W zeigt. Der Teil des Luminanzbildes ist vorzugsweise ein Bild, das ein Gebiet oder eine Position enthält, die eine Bestimmung der Position und der Lage des Messobjekts W ermöglicht. In der Luminanzinformation eines Luminanzbildes kann ein Luminanzwert jedes Pixels verwendet sein. Auch in diesem Falle wird in der Luminanzinformation vorzugsweise ein Pixel-Wert eines Gebietes oder eine Position verwendet, der bzw. die eine Bestimmung der Position und der Lage des Messobjekts W ermöglicht. Die Kanteninformation bezüglich einer Kante, die von der Kantenextraktionseinheit 306 extrahiert ist, kann unter Verwendung von Daten erstellt werden, etwa eine Form oder eine Länge einer Kantenlinie, der Anzahl an Kantenlinien, oder von Koordinaten einer Relativposition mehrerer Kantenlinien. Auch in diesem Falle ist eine Kanteninformation, die die Bestimmung der Position und der Lage des Messobjekts W ermöglicht, bevorzugt.
  • Die Positionskorrekturinformation und die Form oder die Abmessungen des Gebiets 74 sind einander zugeordnet und werden in dem Korrekturinformationsspeicher 320a gespeichert, und die Koordinateninformation, die die Abhängigkeit der relativen Positionen zwischen der Positionskorrekturinformation und einer Messposition zeigt, wird ebenfalls in dem Korrekturinformationsspeicher 320a abgelegt. Dieser Speichervorgang kann nach Abschluss der Extraktion einer Kante oder nach Abschluss der Festlegung bzw. Einstellung durch ein Programm, wie dies später beschrieben ist, ausgeführt werden. Der Korrekturinformationsspeicher 320a kann ein Schablonenbild und eine Kanteninformation in einander zugeordneter Weise speichern, oder er kann Kanteninformation ohne das Abspeichern eines Schablonenbildes speichern.
  • Aufbau der Positionskorrektureinheit 307
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch die Positionskorrektureinheit 307. Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 im Abtastmodus ermittelt die Positionskorrektureinheit 307 die Position und die Lage des Messobjekts W in einem Luminanzbild, das von dem Luminanzbildgenerator 302 aktuell erzeugt wird, indem die Positionskorrekturinformation, die in dem Korrekturinformationsspeicher 320a abgelegt ist, verwendet wird, um die Messposition unter Anwendung der Information bezüglich der relativen Position zu korrigieren.
  • Wenn beispielsweise ein Schablonenbild als die Positionskorrekturinformation abgespeichert ist, wird die Tatsache, ob das Schablonenbild in einem aktuell erzeugten Luminanzbild enthalten ist, durch eine normierte Korrelation ermittelt. Wenn ermittelt wird, dass das Schablonenbild enthalten ist, dann wird das neu bzw. aktuell erzeugte Luminanzbild verschoben und gedreht oder wird einer anderen Verarbeitung unterzogen, sodass es mit der Position und der Lage des Schablonenbildes, die im Voraus spezifiziert sind, übereinstimmt, wodurch die Position und die Lage des Luminanzbildes korrigiert werden. Gleichzeitig wird die Messposition in dem aktuell erzeugten Luminanzbild auf der Grundlage der Information bezüglich der relativen Position zwischen dem Schablonenbild und der Messposition korrigiert.
  • Wenn Kanteninformation als die Positionskorrekturinformation gespeichert wird, wird die Tatsache, ob eine entsprechende Kante in einem aktuell erzeugten Luminanzbild enthalten ist, ermittelt. Wenn ermittelt wird, dass die entsprechende Kante enthalten ist, dann wird das aktuell erzeugte Luminanzbild verschoben und gedreht, oder es wird einer anderen Verarbeitung unterzogen, sodass es mit der Position und der Lage des Luminanzbildes, die im Voraus angegeben sind, übereinstimmt, wodurch die Position und die Lage des Luminanzbildes korrigiert sind. Gleichzeitig wird die Messposition in dem aktuell erzeugten Luminanzbild auf der Grundlage der Information bezüglich der relativen Position zwischen der Kanteninformation und der Messposition korrigiert.
  • Aufgrund dieses Aufbaus wird eine Messung in einem Zustand ausgeführt, in welchem die Position und die Lage bezüglich vorbestimmter Bedingungen korrigiert sind, wenn die Position oder die Lage eines Messobjekts W an einer tatsächlichen Stelle für die Messung des Messobjekts W verändert werden. Es gibt einige Verfahren für die Korrektur. Beispielsweise können die Position und die Lage eines Luminanzbildes korrigiert werden, indem das Luminanzbild verschoben oder gedreht wird, wie dies zuvor beschrieben ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messwerkzeuggebiet zum Korrigieren der Position verschoben oder gedreht werden. Während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 im Linienmodus kann die Position auf der Grundlage der Information bezüglich der relativen Position zwischen der Messposition und auf der Grundlage einer Information betreffend eine Kante, die aus dem Höhenprofil in der zuvor beschriebenen Weise extrahiert wird, korrigiert werden.
  • Aufbau der Messwerkzeugauswahleinheit 308
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Messwerkzeugauswahleinheit 308. Die Messwerkzeugauswahleinheit 308 ermöglicht die Auswahl eines oder mehrerer Messwerkzeuge aus mehreren Messwerkzeugen. Die Messwerkzeugeinheit 308 veranlasst den Ul-Generator 303, eine Messwerkzeugauswahlschnittstelle 80 zu erzeugen, wie in 15 gezeigt ist, und bewirkt, dass die erzeugte Messwerkzeugauswahlschnittstelle 80 auf der Anzeige 8 angezeigt wird. Zu Beispielen der Messwerkzeuge gehören ein Höhendifferenzwerkzeug zum Messen einer Größe einer Höhendifferenz eines Messobjekts W, ein Höhenwerkzeug zur Messung einer Höhe an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts W, ein Flächenwerkzeug mit zugewiesener Höhe, das nachfolgend beschrieben ist, ein Positionskorrekturwerkzeug zum Korrigieren der Position eines Messobjekts W und ein Werkzeug für maximale und minimale Höhe zum Messen der maximalen Höhe und der minimalen Höhe in einem vorbestimmten Bereich des Messobjekts W. Es kann jedoch auch ein anderes Messwerkzeug als diese Messwerkzeuge vorgesehen werden.
  • Wenn ein Messwerkzeug, das in dem Messwerkzeugauswahlschnittstelle 80 als ein Symbol angezeigt ist, durch Betätigen von einem Benutzer ausgewählt wird, dann wird das ausgewählte Messwerkzeug in dem Speicher 320 gespeichert. Obwohl es nicht erforderlich ist, eine Anwendungsreinfolge der Messwerkzeuge während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung 1 zuzuweisen, kann dennoch eine Anwendungsreihenfolge zugewiesen und auch in dem Speicher 320 abgelegt werden.
  • Das Messwerkzeug beinhaltet ferner mehrere Messwerkzeuge, in denen die Abmessungen von Auslenkungsmessgebieten sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann, wie in 16 gezeigt ist, eine Größenauswahleinheit 81 auf einer Seite des Bildanzeigegebiets 71 als die Messwerkzeugauswahleinheit 308 zur Auswahl einer Größe des Auslenkungsmessgebiets vorgesehen werden. Bei Betätigung der Größenauswahleinheit 81 wird eine Auswahl eines gewünschten Messwerkzeugs aus den mehreren Messwerkzeugen, in welchen die Abmessungen der Auslenkungsmessgebiete sich voneinander unterscheiden, erhalten. In diesem Falle entspricht der „Punkt“ der Markierung 72, die die Messposition kennzeichnet. Wenn „normal“ ausgewählt wird, wird ein Kreis mit einer Größe, die durch eine durchgezogene Linie in 16 gezeigt ist, angezeigt, und der innere Teil dieses Kreises dient als das Auslenkungsmessgebiet. Wenn andererseits „groß“ ausgewählt wird, wird ein Kreis mit einer Größe, die durch die virtuelle Linie in 16 dargestellt ist, angezeigt, und der innere Teil dieses Kreises dient als das Auslenkungsmessgebiet. Obwohl dies im Detail nicht gezeigt ist, wird ein Kreis, der kleiner ist als der Kreis für „normal“, angezeigt, und der innere Teil dieses Kreises dient als das Auslenkungsmessgebiet, wenn „klein“ ausgewählt wird. Das Gebiet kann durch eine Markierung mit einer anderen Form als derjenigen eines Kreises umschlossen werden, und die Abmessungen des Messgebiets können kontinuierlich variierbar sein.
  • Aufbau der Messsteuerung 305
  • Eine Messsteuerung 305 steuert den Lichtprojektor 10a und den MEMS-Spiegel 15, sodass bewirkt wird, dass das Messlicht zu einer Messposition und zu einem Auslenkungsmessbereich ausgesendet wird, die durch die Festlegungseinheit 304 festgelegt sind. Die Messsteuerung 305 kann ausgebildet sein, den Lichtprojektor 10a und den MEMS-Spiegel 15 so zu steuern, dass veranlasst wird, dass das Messlicht nur auf ein Gebiet eingestrahlt wird, das von der Festlegungseinheit 304 erhalten wird. Die Messsteuerung 305 kann einen Abtastbereich des Messlichts des MEMS-Spiegels 15 auf der Grundlage der Y-Koordinate der Messposition in dem Luminanzbild ändern. Insbesondere kann auf der Grundlage der Y-Koordinate der Messposition und auf der Grundlage des Auslenkungsmessbereichs, in welchem eine Auslenkung gemessen wird, der durch den MEMS-Spiegel 15 abzutastende Bereich kleiner festgelegt werden als der Bereich, den der MEMS-Spiegel 15 abtasten kann.
  • Diese Funktion wird detailliert unter Verweis auf 17 und 18 beschrieben. 17A bis 17D zeigen eine Situation, in der eine Messung ausgeführt wird, indem der Sensorkopf 2 über einem Messobjekt W angeordnet wird, wenn die Betrachtung von einer Seite aus erfolgt. Der Bereich B, der durch schräge Linien angezeigt wird, ist ein Bereich eines Sichtfeldes eines Luminanzbildes und ist ebenfalls ein Bereich, in welchem eine Höhe durch die Auslenkungsmessvorrichtung 1 messbar ist. Der Bereich B ist geeignet, mit dem Messlicht bestrahlt zu werden, und somit kann der Bereich B auch als ein abtastbarer Bereich verstanden werden, der dafür geeignet ist, durch den MEMS-Spiegel 15 abgetastet zu werden. 17A und 17B zeigen einen Fall einer Anordnung des Messobjekts W an einer ersten Position, die in der Mitte in einer Y-Richtung liegt. 17C und 17D zeigen einen Fall der Anordnung des Messobjekts W an einer zweiten Position, die von der ersten Position in Richtung zur Minusseite der Y-Richtung verschoben ist.
  • Das Bezugszeichen D in 17A bezeichnet eine Messposition, die von der Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, und aus einer Y-Koordinate erhalten wird. Die Linien E und F repräsentieren einen Bestrahlungsbereich des Messlichts. Die Messsteuerung 305 steuert den MEMS-Spiegel 15 derart, dass bewirkt wird, dass das Messlicht die Messposition D, die von der Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, beleuchtet. Folglich wird eine Messzeit kürzer als diejenige im Falle, dass der gesamte Bereich B, in welchem die Höhe messbar ist, unter Anwendung des Messlichts abgetastet wird.
  • Wenn die Höhe des angeordneten Messobjekts W nicht bekannt ist, ist es erforderlich, den Bereich B, in welchem die Höhe messbar ist, in der gesamten Z-Richtung abzutasten, wie dies durch die Linie G angezeigt ist, die sich in der Auf-Ab-Richtung erstreckt. In diesem Falle wird ein Bereich θA zwischen den Linien E und F in 17A durch das Messlicht abgetastet. Selbst im Falle des Abtastens des Bereichs θA durch das Messlicht wird die Messzeit kürzer sein als diejenige im Falle, dass die Abtastung des gesamten Bereichs B, in welchem die Höhe messbar ist, unter Anwendung des Messlichts erfolgt. Jedoch ermöglicht diese Ausführungsform eine weitere Hochgeschwindigkeitsmessung, indem der Messbereich in der Z-Richtung des Messobjekts W spezifiziert wird. Der Messbereich in der Z-Richtung des Messobjekts W kann durch die Festlegungseinheit 304 in der zuvor beschriebenen Weise festgelegt werden, und ein oberes Ende und ein unteres Ende des Messbereichs werden jeweils durch die Z-Koordinaten repräsentiert. Der Messbereich in der Z-Richtung des Messobjekts W kann ein Bereich sein, in welchem das Messobjekt W vorhanden ist oder kann ein Schwankungsbereich der Messposition sein. Das Spezifizieren des Messbereichs in der Z-Richtung des Messobjekts W führt dazu, dass, wie in 17B gezeigt ist, der Winkel zwischen den Linien E und F kleiner ist als in dem Falle, der in 17A gezeigt ist. Der kleine Winkel zwischen den Linien E und F repräsentiert einen kleineren bzw. schmäleren Abtastbereich des Messlichts, wodurch es möglich ist, die Geschwindigkeit der Messung zu erhöhen.
  • 17C zeigt einen Fall, in welchem ein Messobjekt W an einer zweiten Position liegt. Auch in diesem Falle ist es möglich, den Bestrahlungsbereich des Messlichts auf der Grundlage der Messposition, die durch die Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, zu verkleinern, wodurch die Messzeit unter Verwendung des Messlichts kürzer wird als im Falle des Abtastens des gesamten Bereichs B, in welchem die Höhe messbar ist. Wie in 17D gezeigt ist, wird durch die Spezifizierung des Messbereichs in der Z-Richtung des Messobjekts W der Winkel zwischen den Linien E und F kleiner als im Fall, der in 17C gezeigt ist, wodurch der Abtastbereich des Messlichts verkleinert wird und somit die Geschwindigkeit des Messens weiter erhöht wird.
  • 18A zeigt eine Situation, in der das Abtasten mit dem Messlicht unter der Bedingung der 17B ausgeführt wird, wobei die Betrachtung von oben erfolgt. Die Erstreckungsrichtung des Messlichts ist eine X-Richtung in der Rechts-Links-Richtung in der Zeichnung. Die Abtastrichtung des Messlichts ist eine Y-Richtung in der Auf-Ab-Richtung der Zeichnung. Die Messposition, die von der Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, ist durch einen Kreis einer Markierung 72 angezeigt. Das Messlicht wird zwischen den Linien E und F mit Abständen in der Y-Richtung mehrere Male so ausgesendet, dass der innere Teil des Kreises der Markierung 72 ausgeleuchtet wird, wie durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist. Dieser Abtastvorgang ist ein erster Abtastvorgang, in welchem das Messobjekt W unter einem relativ großen Abstand mittels des Messlichts abgetastet wird. Während des ersten Abtastvorgangs wird der Winkel des Abtastens, das durch den MEMS-Spiegel 15 zum Zeitpunkt des Einstrahlens des Messlichts in ein Gebiet erfolgt, das die Messposition enthält, durch die Winkelmesseinheit 22b gemessen.
  • Anschließend führt die Messsteuerung 305 einen zweiten Abtastvorgang aus, in welchem das Abtasten unter einem relativ kleinen Abstand mit einem Bestrahlungswinkel um den Abtastwinkel herum, der von der Winkelmesseinheit 22b gemessen wird, ausgeführt wird. Das Messlicht, das in dem zweiten Abtastvorgang ausgesendet wird, ist durch die gestrichelten Linien in 18A gezeigt. Die Abstände in der Y-Richtung des Messlichts sind kleiner als diejenigen in dem ersten Abtastvorgang, die durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind. Die Abstände in der Y-Richtung sind so festgelegt, dass mindestens ein, vorzugsweise mindestens zwei Strahlen des Messlichts den Kreis der Markierung 72 ausleuchten. Der erste Abtastvorgang kann als eine „näherungsweise erfolgende bzw. approximierte Suchverarbeitung“ zum Suchen nach der Messposition bezeichnet werden. Andererseits kann der zweite Abtastvorgang als eine „präzise Messverarbeitung bzw. präziser Messvorgang“ für das präzise Vermessen der Messposition, nach der in dem Suchen gesucht wird, bezeichnet werden.
  • 18B zeigt eine Situation, in der das Abtasten mit dem Messlicht unter der Bedingung der 17D ausgeführt wird, wenn die Betrachtung von oben erfolgt. Auch in diesem Falle, in welchem das Messobjekt W in der zweiten Position liegt, wird der präzise Messvorgang ausgeführt, nachdem die approximierte Suche nach der Messposition ausgeführt ist. In dem Falle, in welchem das Messobjekt W an der zweiten Position liegt, ist der Abtastbereich des Messlichts größer als in dem Falle, in welchem das Messobjekt W an der ersten Position liegt, d.h., θA < θB, und die Anzahl der Strahlen des Messlichts in dem approximierten Suchvorgang ist größer. In diesem Beispiel wird die Anzahl der Strahlen des Messlichts von fünf auf sieben angehoben. D.h., der Abtastbereich des Messlichts wird entsprechend der Y-Koordinate variiert. In dieser Sichtweise legt die Messsteuerung 305 die Abtastbereiche des Messlichts in Bezug auf die entsprechenden Messpositionen, die von der Festlegungseinheit 304 festgelegt sind, individuell fest.
  • Wie in 17A bis 17D gezeigt ist, bewegt die Messsteuerung 305 den Abtastspiegel des MEMS-Spiegels 15 in einen ersten Abtastbereich, der kleiner ist als der abtastbare Bereich, sodass das Messlicht zumindest die von der Festlegungseinheit 304 festgelegte Messposition ausleuchtet. Anschließend erfasst die Messsteuerung 305 einen ersten Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels, der durch die Winkelmesseinheit 22b zu dem Zeitpunkt gemessen wird, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Diese Vorgänge werden bei der approximierten Suchverarbeitung ausgeführt. Die Messsteuerung 305 bewirkt ferner, dass der Abtastspiegel sich in einen zweiten Abtastbereich bewegt, der den ersten Bestrahlungswinkel abdeckt und der kleiner ist als der erste Abtastbereich. Anschließend erfasst die Messsteuerung 305 einen zweiten Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels, der durch die Winkelmesseinheit 22b zu dem Zeitpunkt gemessen wird, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Diese Vorgänge werden bei der präzisen Messverarbeitung ausgeführt. Die Messsteuerung 305 bewirkt, dass das Messlicht die Messposition in dem ersten Abtastbereich und in dem zweiten Abtastbereich in dieser Reihenfolge ausleuchtet. Der erste Bestrahlungswinkel und der zweite Bestrahlungswinkel werden in dem Speicher 320 gespeichert.
  • Für den Fall einer Festlegung mehrerer Messpositionen bewirkt die Messsteuerung 305, dass das Messlicht jede der Messpositionen in dem ersten Abtastbereich und in dem zweiten Abtastbereich in dieser Reihenfolge beleuchtet. Im Falle des Festlegens einer ersten Messposition und einer zweiten Messposition kann die Messsteuerung 305 bewirken, dass das Messlicht die erste Messposition in dem ersten Abtastbereich und in dem zweiten Abtastbereich in dieser Reihenfolge beleuchtet, und das Messlicht dann die zweite Messposition in dem ersten Abtastbereich und in dem zweiten Abtastbereich in dieser Reihenfolge beleuchtet. Alternativ kann im Falle des Festlegens der ersten Messposition und der zweiten Messposition die Messsteuerung 305 bewirken, dass das Messlicht die erste Messposition und die zweite Messposition in dem ersten Abtastbereich ausleuchtet und anschließend die erste Messposition und die zweite Messposition in dem zweiten Abtastbereich ausleuchtet.
  • Die Messsteuerung 305 verändert den Abstand des Messlichts zum Abtasten der Messposition entsprechend den Abmessungen des Messgebiets des durch die Messwerkzeugauswahleinheit 308 ausgewählten Messwerkzeugs. 19A und 19B zeigen eine Situation, in der die Werkzeuggröße des Höhenwerkzeugs geändert wird. Die Markierung 72 mit großer Größe bewirkt einen großen Abstand des Messlichts, wie in 19A gezeigt ist, wohingegen die Markierung 72 mit kleiner Größe einen kleinen Abstand bzw. Strahlabstand für das Messlicht bewirkt, wie in 19B gezeigt ist. Der Abstand des Messlichts kann in drei oder mehr Stufen festgelegt werden, und der Abstand des Messlichts kann so festgelegt werden, dass drei bis fünf Strahlen des Messlichts in den inneren Teil, der durch die Markierung 72 angegeben ist, eintreten. D.h., die Messsteuerung 305 verschiebt den Abtastspiegel derart, dass bewirkt wird, dass das Messlicht das Messgebiet des von der Messwerkzeugauswahleinheit 308 ausgewählten Messwerkzeugs beleuchtet. Insbesondere bewegt die Messsteuerung 305 den Abtastspiegel derart, dass bewirkt wird, dass das Messlicht das Messgebiet des von der Messwerkzeugauswahleinheit 308 ausgewählten Messwerkzeugs in Abständen in der Y-Richtung oder der zweiten Richtung mehrere Male ausleuchtet. Der Abtastspiegel kann so bewegt werden, dass das Messlicht das Messgebiet nur einmal ausleuchtet.
  • Nachdem die Position korrigiert ist, werden der Abtastbereich und die Abtastposition des Messlichts geändert. D.h., die Messsteuerung 305 steuert den Lichtprojektor 10a und den MEMS-Spiegel 15 derart, dass bewirkt wird, dass das Messlicht die durch die Positionskorrektureinheit 307 korrigierte Position ausleuchtet. Dabei können der Lichtprojektor 10a und der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert werden, dass bewirkt wird, dass das Messlicht nur die von der Positionskorrektureinheit 307 korrigierte Messposition ausleuchtet. Die Messsteuerung 305 kann einen Abtastbereich des Messlichts des MEMS-Spiegels 15 auf der Grundlage der Y-Koordinate der durch die Positionskorrektureinheit 307 korrigierten Messposition in dem Luminanzbild ändern. Auf der Grundlage der Y-Koordinate der von der Positionskorrektureinheit 307 korrigierten Messposition und auf der Grundlage des Auslenkungsmessbereichs, in welchem eine Auslenkung gemessen wird, kann insbesondere der von dem MEMS-Spiegel 15 abzutastende Bereich kleiner festgelegt werden als der Bereich, der von dem MEMS-Spiegel 15 abtastbar ist.
  • Wie in 20 gezeigt ist, können eine erste Messposition, eine zweite Messposition und eine dritte Messposition festgelegt werden, und diese können jeweils mit dem Messlicht abgetastet werden. In diesem Beispiel wird, nachdem etwa die erste Messposition abgetastet wird, der MEMS-Spiegel 15 vorzugsweise so gesteuert, dass er die dritte Messposition an der Messposition, die in der Nähe der ersten Messposition in einer Y-Richtung liegt, abtastet, anstatt die zweite Messposition abzutasten, und dass er anschließend die zweite Messposition abtastet. Dieser Ablauf erhöht die Abtastgeschwindigkeit des MEMS-Spiegels 15 in dem Falle, dass jeweils die erste Messposition, die zweite Messposition und die dritte Messposition gemessen werden.
  • Aufbau der Modusauswahleinheit 309
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Modusauswahleinheit 309. Die Modusauswahleinheit 309 ermöglicht die Auswahl eines Betriebsmodus der Auslenkungsmessvorrichtung 1 und ermöglicht es einem Benutzer, den Linienmodus oder den Abtastmodus auszuwählen. Der Linienmodus bewirkt, dass das Messlicht das Messobjekt W ausleuchtet, wobei eine Abtastung durch den MEMS-Spiegel 15 nicht erfolgt. Der Abtastmodus bewirkt, dass der MEMS-Spiegel 15 das Messobjekt W unter Verwendung des Messlichts abtastet. Im Falle, dass eine Auslenkung in dem Linienmodus messbar ist, wird die Messung aufgrund dessen, dass keine Abtastung mit dem Messlicht erfolgt, nach kurzer Zeit beendet. Andererseits kann ein großer Bereich in dem Abtastmodus gemessen werden. Beispielsweise kann eine Einrichtung zum Auswählen zwischen dem Linienmodus und dem Abtastmodus in Form einer Modusauswahlbenutzerschnittstelle (nicht gezeigt) durch den Ul-Generator erzeugt werden. Diese Modusauswahlbenutzerschnittstelle kann auf der Anzeige 8 angezeigt werden, und eine Auswahl kann durch eine Betätigung diese Benutzerschnittstelle durch einen Benutzer erhalten werden.
  • Wenn der Abtastmodus durch die Modusauswahleinheit 309 ausgewählt ist, dann steuert die Messsteuerung 305 den Lichtprojektor 10a und den MEMS-Spiegel 15 derart, dass das Messlicht nacheinander unterschiedliche Positionen in der Y-Richtung oder der zweiten Richtung des Messobjekts W ausleuchtet. Wenn andererseits der Linienmodus durch die Modusauswahleinheit 309 ausgewählt ist, dann steuert die Messsteuerung 305 den Lichtprojektor 10a und dem MEMS-Spiegel 15 derart, dass das Messlicht die gleichen Positionen in der zweiten Richtung des Messobjekts W ausleuchtet. Es wird somit ein Umschalten der Modi ausgeführt.
  • Wenn der Linienmodus durch die Modusauswahleinheit 309 ausgewählt ist, veranlasst die Messsteuerung 305, dass Messlicht die gleichen Positionen in der zweiten Richtung des Messobjekts W ausleuchtet, ohne dass der Abtastspiegel bewegt wird. Wenn ferner durch die Modusauswahleinheit 309 der Linienmodus ausgewählt ist, dann bewirkt die Messsteuerung 305, dass das Messlicht mehrere Positionen ausleuchtet, die benachbart zueinander in der zweiten Richtung liegen, indem der Abtastspiegel bewegt wird.
  • Das Ergebnis der Auswahl zwischen dem Abtastmodus und dem Linienmodus wird in einem Festlegungsinformationsspeicher 320f des Speichers 320 gespeichert.
  • Aufbau der Bestrahlungsrichtungsjustiereinheit 310
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Bestrahlungsrichtungsjustiereinheit 310. Die Bestrahlungsrichtungsjustiereinheit 310 justiert die Bestrahlungsrichtung des Messlichts in der zweiten Richtung, wenn der Linienmodus durch die Modusauswahleinheit 309 ausgewählt ist. Die Justierung der Bestrahlungsrichtung wird beispielsweise von einem Benutzer in einer Benutzerschnittstelle ausgeführt.
  • Aufbau der Bestrahlungswinkelermittlungseinheit 311
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Bestrahlungswinkelermittlungseinheit 311. Die Bestrahlungswinkelermittlungseinheit 311 erfasst kontinuierlich eine Intensität von Licht, das an einer Pixel-Position eines Lichtempfangselements, die der Messposition entspricht, empfangen wird. Diese Intensität wird von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben. Ferner ermittelt die Bestrahlungswinkelermittlungseinheit 311 einen Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zu dem Zeitpunkt, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Der Abtastwinkel des Messlichts des MEMS-Spiegels 15 zu dem Zeitpunkt, an welchem das Messlicht auf ein Gebiet eingestrahlt wird, das die Messposition des Messobjekts W enthält, wird durch den Winkelmesssensor 22 ermittelt. Der Ausgangswert dieses Winkels aus dem Winkelmesssensor 22 wird verwendet, um den Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zu dem Zeitpunkt zu berechnen, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Der erhaltene Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels wird als ein Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zu dem Zeitpunkt bestimmt, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Der ermittelte Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels wird in dem Speicher 320 gespeichert. Bei der Ermittlung des Bestrahlungswinkels des Messlichts kann ein approximierter Bestrahlungswinkel auf der Grundlage eines Ansteuerungssignals für den MEMS-Spiegel 15 ermittelt werden, ohne dass der Winkelmesssensor 22 verwendet wird. Im Hinblick auf Schwankungen der Temperatureigenschaften und Veränderungen im Laufe der Zeit wird jedoch der Winkel vorzugsweise durch den Winkelmesssensor 22 oder durch eine andere geeignete Einheit gemessen, um einen genauen Wert für den Bestrahlungswinkel zu kennen.
  • Aufbau der Auslenkungsmesseinheit 312
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Auslenkungsmesseinheit 312. Die Auslenkungsmesseinheit 312 nutzt das Triangulationsprinzip als Messprinzip. Die Auslenkungsmesseinheit 312 misst eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 gibt die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung bei Empfang des Messlichts, das auf die Messposition, die von der Festlegungseinheit 304 festgelegt ist, eingestrahlt, und von dort zurück reflektiert wird, aus. Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann auch eine Auslenkung auf der Grundlage eines Messlichts messen, das von einem Gebiet zurück reflektiert wird, das die Messposition enthält, anstatt das Messlicht zu verwenden, das von der Messposition zurück reflektiert wird. D.h., die Auslenkungsmesseinheit 312 kann eine Auslenkung an einer Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung messen, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 zu dem Zeitpunkt ausgegeben wird, an welchem das Messlicht auf ein Gebiet eingestrahlt wird, das die von der Festlegungseinheit 304 festgelegte Messposition enthält. Das Messergebnis kann in einem Messdatenspeicher 320e, der in 7 gezeigt ist, gespeichert werden. Die Funktionen der Auslenkungsmesseinheit 312 können auf den Sensorkopf 2 und den untergeordneten Verstärker 3 aufgeteilt sein.
  • Nach dem ersten Abtastvorgang zum Abtasten des Messobjekts W mit relativ großem Abstand unter Anwendung des Messlichts, misst die Auslenkungsmesseinheit 312 eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die erfasst wird, wenn das Messlicht ein Gebiet ausleuchtet, das die Messposition enthält, wobei dies in dem zweiten Abtastvorgang zum Abtasten mit einem relativ kleinen Abstand unter Anwendung des Messlichts erfolgt.
  • Die Anzeige 8 zeigt die Auslenkung an der Messposition, die von der Auslenkungsmesseinheit 312 gemessen wird, indem eine Abhängigkeit der relativen Positionen zwischen der gemessenen Auslenkung und einem maximalen Auslenkungsmessbereich angezeigt wird, in welchem die Auslenkungsmesseinheit 312 messen kann. Insbesondere wird in einem Beispiel, das durch die Benutzerschnittstelle 70 in 10 gezeigt ist, nach Messung einer Auslenkung an der durch die Markierung 72 angegebenen Messposition der gemessener Wert in einem Messwertanzeigegebiet 70a angezeigt, das an einem unteren Teil der Benutzerschnittstelle 70 vorgesehen ist. Es ist ein Maximumauslenkungsmessbereichsanzeigegebiet 70b auf einer Seite des Messwertanzeigegebiets 70a vorgesehen. Das Maximumanzeigemessbereichsanzeigegebiet 70b zeigt, dass die Höhe an dem Teil, der durch die Markierung 72 bezeichnet ist, größer wird, wenn die man sich einer rechten Seite nähert, und dass sie kleiner wird, wenn man sich der linken Seite nähert, sodass ein visuelles Verstehen der Größe der Höhe an dem Teil, der durch die Markierung 72 in dem Maximumanzeigemessbereich angegeben wird, möglich ist. Somit ist die Größe eines Randes der Messposition, die durch die Markierung 72 gekennzeichnet ist, innerhalb des Maximumauslenkungsmessbereichs bekannt.
  • Wenn die Position korrigiert wird, dann wird Messlicht, das eine Messposition, die von der Positionskorrektureinheit 307 korrigiert ist, ausleuchtet, von dieser Messposition zurück reflektiert und wird von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 empfangen. Auch im Falle, in welchem die Position korrigiert wird, misst die Auslenkungsmesseinheit 312 eine Auslenkung der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 erfasst die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird. Unter dieser Bedingung nutzt die Auslenkungsmesseinheit 312 das Triangulationsprinzip, um eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage des Winkels des Abtastspiegels oder auf Grundlage des zweiten Bestrahlungswinkels zu messen, der durch die Winkelmesseinheit 22b zu dem Zeitpunkt gemessen wird, an welchem das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird, sowie auf der Grundlage der Position in der Y-Richtung oder der zweiten Richtung der Messposition. Wie ferner zuvor beschrieben ist, kann auch eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Position in der X-Richtung oder der ersten Richtung sowie der Position in der Y-Richtung oder der zweiten Richtung gemessen werden. Insbesondere kann dies umgesetzt werden, indem Kalibrierdaten zum Zeitpunkt der Auslieferung von Produkten gespeichert werden. Beispielsweise wird während des Aussendens des Messlichts eine Kalibrierplatte an einer frei ausgewählten Höhe Z angeordnet, und es wird ein Luminanzbild angezeigt, um die Erstreckungsrichtung des Messlichts zu diesem Zeitpunkt zu erkennen. Wenn die Erstreckungsrichtung nicht parallel zu einer Längsrichtung des Lichtempfangselements 22a ist oder krumm verläuft, dann wird der abweichende Betrag als Kalibrierdaten gespeichert. Ferner wird ein Luminanzbild jedes Mal erzeugt, wenn die Kalibrierplatte an einer jeweiligen Position mit einer Höhe angebracht wird, die sich von der frei gewählten Höhe Z unterscheidet, um die Erstreckungsrichtung des Messlichts zu dem jeweiligen Zeitpunkt zu erkennen. Somit werden Kalibrierdaten an jeder Höhe Z erhalten und diese werden dann gespeichert. Während des Betriebs kann eine genaue Auslenkung an der Messposition unter Anwendung der Kalibrierdaten auf der Grundlage einer Position gemessen werden, die durch eine X-Koordinate in der X-Richtung oder der ersten Richtung der Messposition repräsentiert ist.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 erfasst die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird. Diese Erfassung wird ausgeführt, während eine Abtastung in dem ersten Abtastbereich in dem approximierten Suchprozess mit Strahlabständen ausgeführt wird, die größer sind als die Abstände bei der Erfassung, die ausgeführt wird, während die Abtastung in dem zweiten Abtastbereich, der kleiner als der erste Abtastbereich ist, erfolgt. Der Grund dafür besteht darin, dass der Abstand des Messlichts zum Zeitpunkt des Abtastens in dem ersten Abtastbereich größer ist als der Abstand des Messlichts beim Abtasten in dem zweiten Abtastbereich. Wenn der Abstand kleiner ist, ist das Bestrahlungsintervall des Messlichts kurz, und das Intervall zur Erfassung der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird entsprechend verkürzt.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann ferner eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht messen, die in dem zweiten Abtastprozess erfasst wird, wenn das Messlicht ein Gebiet ausleuchtet, das die Messposition enthält. Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann eine Auslenkung an der Messposition mehrere Male messen, indem die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung erfasst wird, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 jedes Mal ausgegeben wird, wenn das Messlicht ausgesendet wird, und die Auslenkungsmesseinheit 312 kann die erhaltenen mehreren Messwerte mitteln.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann ferner eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage des Bestrahlungswinkels messen, der durch die Bestrahlungswinkelermittlungseinheit 311 ermittelt wird, sowie auf der Grundlage einer Peak-Lage in der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die erfasst wird, wenn das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. 21A zeigt eine Verteilung der Lichtintensität, die von den Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird, wenn das sich in der X-Richtung ausbreitende Messlicht auf ein Messobjekt W eingestrahlt wird. Der mittlere Teil ist höher als jeder Seitenteil, da die Höhe des mittleren Teils groß ist. Der Bereich zwischen den zwei gestrichelten Linien ist aus 21A herausgenommen und in 21B ist ein vergrößerter Bereich gezeigt. Wie in 21B gezeigt ist, wird eine Lage eines Spitzenwertes bzw. eines Peaks auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht ermittelt. Details für den Vorgang zum Ermitteln der Peak-Lage werden nachfolgend beschrieben.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann eine Peak-Lage auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht abschätzen, die erfasst wird, wenn das Messlicht eine Messposition ausleuchtet. Genauer gesagt, wenn die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht in der Y-Richtung nicht kontinuierlich ermittelt wird, wird eine Peak-Lage auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die aus den Umgebungen der Messposition erhalten wird, abgeschätzt.
  • Die Auslenkungsmesseinheit 312 kann eine Peak-Lage ermitteln, indem einer von mehreren Peaks ausgewählt wird, wenn mehrere Peaks in der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht vorhanden sind, die erfasst wird, wenn das Messlicht eine Messposition ausleuchtet. Es kann ein höchster Peak bzw. Spitzenwert aus den mehreren Peak-Lagen, die in Abständen in der Y-Richtung vorhanden sind, als eine Peak-Lage verwendet werden. Selbstverständlich kann anstelle der Verwendung des höchsten Peaks als die Peak-Lage eine optimale Peak-Lage auf der Grundlage der mehreren Peak-Lagen abgeschätzt werden.
  • Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 kann so eingestellt werden, dass sie die Messsteuerung 305 veranlasst, den Lichtprojektor 10a und den MEMS-Spiegel 15 so zu steuern, dass das Messlicht das gesamte Messobjekt W mit einem ersten Abstand abtastet, und anschließend das gesamte Messobjekt W mit einem zweiten Abstand, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet, abtastet. In diesem Falle erzeugt die Auslenkungsmesseinheit 312 erste Höhendaten des gesamten Messobjekts W auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die sequenziell von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 beim Abtasten mit dem ersten Abstand ausgegeben wird. Ferner erzeugt die Auslenkungsmesseinheit 312 zweite Höhendaten des gesamten Messobjekts W auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 beim Abtasten mit dem zweiten Abstand sequenziell ausgegeben wird.
  • Die ersten Höhendaten und die zweiten Höhendaten sind Master-Daten bzw. Hauptdaten und bilden dreidimensionale Daten, die im Zusammenhang mit Luminanzbildern gespeichert werden. Das Speichern der ersten Höhendaten bzw. Profildaten und der zweiten Höhendaten ermöglicht das Ermitteln einer Auslenkung aus den ersten Höhendaten oder den zweiten Höhendaten, ohne dass das Messlicht auf eine Messposition eingestrahlt wird, und ermöglichen das unmittelbare Anzeigen der Auslenkung beim Messen unter Verwendung des Messwerkzeugs zum Zeitpunkt der Festlegung. Wenn die Position des Messwerkzeugs fein eingestellt wird, nachdem die Festlegung einmal ausgeführt ist, wird eine Auslenkung an der Messposition nach dieser Einstellung abgerufen, ohne dass ein Messobjekt W erneut als Master bzw. Hauptobjekt präpariert wird.
  • Obwohl die Höhendaten ein einzelner Informationsteil sein können, können sich die ersten Höhendaten und die zweiten Höhendaten, in denen sich die Abstände des Messlichts voneinander unterscheiden, gespeichert werden. In diesem Falle wird eine Auslenkung aus den entsprechenden Höhendaten in Bezug auf jedes Messwerkzeug und eine jeweilige Größe des Messwerkzeugs ausgelesen, und die ausgelesenen Daten werden angezeigt. Beispielsweise wird ein Haupt- bzw. Master-Datensatz, der durch Messung mit kleinem Abstand erhalten wird, gespeichert und wird verwendet, indem Daten reduziert werden, die in den Hauptdaten bzw. Master-Daten enthalten sind. Jedoch entsprechen ggf. die Master-Daten, die durch Reduzierung von Daten erzeugt werden, einem endgültigen Prozess nur unvollständig, und daher ist es bevorzugt, mehrere Teile von Höhendaten, in denen Abstände des Messlichts sich voneinander unterscheiden, zu speichern bzw. aufzubewahren. Die Höhendaten werden in einem Höhendatenspeicher 320b des Speichers 320 gespeichert.
  • Wenn der Linienmodus durch die Modusauswahleinheit 309 ausgewählt ist, dann kann die Auslenkungsmesseinheit 312 eine Auslenkung des Messobjekts W mehrere Male messen, indem die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 jedes Mal ausgegeben wird, wenn das Messlicht ausgesendet wird, erfasst wird. Des Weiteren kann die Auslenkungsmesseinheit 312 die mehreren gewonnenen Auslenkungen mitteln. Der Begriff „mitteln“, der in dieser Anmeldung verwendet ist, bezeichnet ein breites Konzept einschließlich der Verwendung von beispielsweise einem angepassten Mittelwert, einem Medianfilter und von diversen Arten von Filtern zusätzlich zur Bedeutung im engeren Sinne.
  • Aufbau der Korrekt/Fehlerhaft-Ermittlungseinheit 313
  • Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet der untergeordnete Verstärker 3 auch eine Korrekt/Fehlerhaft-Ermittlungseinheit 313. Die Korrekt/Fehlerhaft-Ermittlungseinheit 313 ermittelt korrekt/fehlerhaft für das Messobjekt W durch Kombinieren eines Ergebnisses der Ermittlung des Zustands des Messobjekts W auf der Grundlage eines Luminanzbildes, das durch den Luminanzbildgenerator 302 erzeugt wird, und eines Ergebnisses der Ermittlung des Zustands des Messobjekts W auf der Grundlage der Auslenkung, die durch die Auslenkungsmesseinheit 312 gemessen wird. Beispielsweise wird in einem Luminanzbild erkannt, ob ein Teil fehlt, und das Messobjekt W wird als ein fehlerhaftes Produkt für den Fall ermittelt, das die von der Auslenkungsmesseinheit 312 gemessenen Auslenkung nicht einem Referenzwert genügt, selbst wenn kein Teil fehlt. Andererseits kann das Messobjekt W als ein fehlerhaftes Produkt ermittelt werden für den Fall, dass ein Fehlen eines Teils in einem Luminanzbild ermittelt wird, selbst, wenn die von der Auslenkungsmesseinheit 312 gemessene Auslenkung dem Referenzwert genügt. Diese Prozessergebnisse können in einem Prozessergebnisspeicher 320c, der in 7 gezeigt ist, gespeichert werden.
  • Aufbau des Festlegungsinformationsspeichers 320f
  • Der Festlegungsinformationsspeicher 320f speichert Programme, wie sie in 22 bis 24 gezeigt sind. Das Programm ist aus mehreren Teilen einer Festlegungsinformation bzw. Einstellparameterinformation aufgebaut, und es können mehrere Programme gespeichert werden. Die Festlegungsinformation bzw. Einstellparameterinformation, die in jedem der Programme enthalten ist, beinhaltet Information, etwa ein Ergebnis der Auswahl zwischen dem Abtastmodus und dem Linienmodus, eine Festlegung bezüglich eines Triggers, eine Festlegung bezüglich der Bilderzeugung, etwa Helligkeit und Empfindlichkeit, das Vorhandensein von Master-Daten, die Korrektur einer Neigung eines Kopfes, ein Messwerkzeug, das anzuwenden ist, und Parameter für das Messwerkzeug. Ein Benutzer darf ein gewünschtes Programm aus den Programmen, die in dem Festlegungsinformationsspeicher 320f gespeichert sind, auswählen und kann das ausgewählte Programm für das Betreiben der Auslenkungsmessvorrichtung 1 verwenden.
  • Spezielle Beispiele für die Einstellung und den Betrieb
  • Als nächstes werden spezielle Beispiele für Einstellparameter bzw. für das Festlegen und das Betreiben der Auslenkungsmessvorrichtung 1 beschrieben. 25 ist ein Flussdiagram, das einen Ablauf im Abtastmodus der Auslenkungsmessvorrichtung 1 zeigt.
  • Ablauf im Abtastmodus
  • Im Schritt SA1 im Flussdiagram wird im Abtastmodus ein externer Trigger, ein interner Trigger oder werden andere Bedingungen festgelegt, wodurch festgelegt wird, welche Art der Bewegung durch welche Art eines Trigger-Signals aktiviert wird. Nachdem die Trigger-Bedingungen festgelegt sind, wird die Festlegungsinformation an den untergeordneten Verstärker 3 und den Sensorkopf 2 gesendet, und der Sensorkopf 2 bewegt sich unter Berücksichtigung dieser Bedingungen.
  • Im Schritt SA2 wird die Helligkeit eines Luminanzbildes festgelegt. Die Helligkeit wird durch Festlegen einer Belichtungszeit, einer Intensität des Beleuchtungslichts, durch einen Bilderzeugungsmodus oder das Vorhandensein von HDR und andere Parameter festgelegt. „HDR“ repräsentiert einen Prozess mit hohem dynamischem Bereich. Die Helligkeit kann automatisch oder manuell festgelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Luminanzbild des Messobjekts W erhalten, wie in 26 gezeigt ist.
  • Im Schritt SA3 werden Master-Daten registriert. Die Master-Daten sind dreidimensionale Daten oder Höhendaten bzw. Profildaten eines Luminanzbildes und des gesamten Gesichtsfeldes. Der Sensorkopf 2 erhält ein Luminanzbild eines Messobjekts W und misst eine Auslenkung, indem das gesamte Messobjekt W abgetastet wird, wobei das Messlicht verwendet wird, wodurch Höhendaten erhalten werden. Das Luminanzbild und die Höhendaten werden so angepasst, dass sie einander entsprechen und werden in dem Höhenbildspeicher 320b, der in 7 gezeigt ist, gespeichert. Im Schritt SA3 kann die Abtastung mit unterschiedlichen Abständen unter Anwendung des Messlichts ausgeführt werden, sodass mehrere Teile aus Höhendaten erhalten werden. Die mehreren Teile aus Höhendaten werden durch eine jeweilige Verfahrensart gewonnen. Beispielsweise wird die Abtastung mit dem vorbestimmten kleinsten Abstand ausgeführt, indem das Messlicht verwendet wird, um erste Höhendaten zu gewinnen, und Höhendaten für einen Abstand, der größer ist als der kleinste Abstand, und für einen Abstand mit geringer Auflösung können erzeugt werden, indem die in den ersten Höhendaten enthaltenen Daten reduziert werden. Ferner kann die Master-Registrierung weggelassen werden.
  • Im Schritt SA4 wird beispielsweise die Messwerkzeugauswahlschnittstelle 80, die in 15 gezeigt ist, auf der Anzeige 8 angezeigt, um eine Auswahl des Messwerkzeugs zu ermöglichen. In Reaktion auf die Auswahl des Messwerkzeugs geht der Ablauf weiter zum Schritt SA5, und es wird eine Festlegung bzw. Einstellung für jedes Werkzeug ausgeführt. Die Reihenfolge der Festlegung der Messwerkzeuge ist nicht spezifiziert, aber die Festlegung für das Positionskorrekturwerkzeug wird zuerst ausgeführt. Es kann ein einzelnes Positionskorrekturwerkzeug für alle anderen Messwerkzeuge festgelegt werden, oder es kann ein Positionskorrekturwerkzeug individuell im Hinblick auf jedes der anderen Messwerkzeuge festgelegt werden.
  • Ob das Hinzufügen des Messwerkzeugs abgeschlossen ist, wird im Schritt SA6 ermittelt. Wenn das Hinzufügen des Messwerkzeugs noch nicht abgeschlossen ist, dann wird das Messwerkzeug durch die Schritte SA4 und SA5 hinzugefügt. Nachdem das Hinzufügen des Messwerkzeugs abgeschlossen ist, geht der Ablauf zum Schritt SA7 weiter. In Schritt SA7 wird die Ausgangszuweisung festgelegt. Anschließend wird im Schritt SA8 eine Bedingung für eine umfassende Ermittlung festgelegt.
  • Master-Registrierung im Abtastmodus
  • Anschließend werden Details der Master-Registrierung im Abtastmodus beschrieben. Auf das Drücken eines Master-Registrierungsstartknopfes 70b der Benutzerschnittstelle 70 hin, wie in 26 gezeigt ist, beginnt die Master-Registrierung. Im Schritt SB1 in dem in 27 gezeigten Master-Registrierungsflussdiagramm werden die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 der Beleuchtungseinheit 30 eingeschaltet. Im Schritt SB2 wird ein Luminanzbild erzeugt. Die Bilddaten werden beispielsweise in einem Bilddatenspeicher 320d des untergeordneten Verstärkers 3 gespeichert. Der Bilddatenspeicher 320d ist in 7 gezeigt.
  • Im Schritt SB3 wird der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass er in der Lage ist, Auslenkungen des gesamten Messobjekts W in dem Luminanzbild zu messen. Im Schritt SB4 wird streifenförmiges Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 ausgesendet, so dass das Messobjekt W bestrahlt wird. Im Schritt SB5 wird ein Bild erhalten, und im Schritt SB6 wird eine Auslenkung gemessen. Die Auslenkung kann von dem Sensorkopf 2 gemessen werden, ohne dass das zu dieser Zeit erhaltene Bild zu dem untergeordneten Verstärker 3 übertragen wird. Die Vorgänge bis zum Vorgang des Berechnens einer Koordinate einer Peak-Lage aus dem im Schritt SB5 erzeugten Bild können von dem Sensorkopf 2 ausgeführt werden, und die Berechnung des eigentlichen Messwertes aus der Peak-Lage kann von dem untergeordneten Verstärker 3 ausgeführt werden.
  • Im Schritt SB7 werden die Master-Höhendaten 1 erzeugt, indem alle Teile der Messdaten verwendet werden, und die Höhendaten werden in Bezug auf jedes Pixel des Luminanzbildes zugeordnet. Im Schritt SB8 wird ermittelt, ob eine 2N-te Messung ausgeführt wird. Wenn die 2N-te Messung ausgeführt wird, geht der Ablauf weiter zum Schritt SB9, ansonsten, wenn die 2N-te Messung nicht ausgeführt wird, geht der Ablauf zum Schritt SB12 weiter. Im Schritt SB9 werden die Master-Höhendaten 2 erzeugt, indem lediglich die Daten der 2N-ten Messung verwendet werden, und die Höhendaten werden im Bezug auf jedes Pixel des Luminanzbildes zugewiesen. Im Schritt SB10 wird ermittelt, ob eine 4N-te Messung ausgeführt wird. Wenn die 4N-te Messung ausgeführt wird, geht der Ablauf zum Schritt SB11 weiter, wenn die 4N-te Messung nicht ausgeführt wird, geht ansonsten der Ablauf zum Schritt SB12 weiter. Im Schritt SB11 werden die Master-Höhendaten 3 erzeugt, indem lediglich die Daten der 4N-ten Messung verwendet werden, und die Höhendaten werden bezüglich jedes Pixels des Luminanzbildes zugeordnet. Die Prozesse in den Schritten SB7, SB9 und SB11 werden parallel ausgeführt.
  • Ob die Messung abgeschlossen ist, wird dann im Schritt SB12 ermittelt. Wenn die Messung noch nicht abgeschlossen ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt SB3, und die Schritte des Ablaufs werden erneut ausgeführt. Wenn die Messung abgeschlossen ist, geht der Ablauf zum Schritt SB13 weiter. Höhendaten an einem blinden Flecken werden bei der Messung, in der Triangulation verwendet wird, nicht erzeugt. Im Hinblick dessen wird jedes Pixel des Luminanzbildes, in welchem die Höhendaten nicht erhalten werden, auf der Anzeige 8 durch rote schräge Linien dargestellt. Diese Pixel sind in 28 durch die schrägen Linien dargestellt. Die Master-Höhendaten 1 bis 3 können in dem in 7 gezeigten Höhendaten Speicher 320b gespeichert werden.
  • Verwendung von Master-Höhendaten
  • Als Nächstes wird die Verwendung der Master-Höhendaten 1 bis 3 mit Verweis auf das in 29 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. Die Master-Höhendaten 1 bis 3 werden beim Auswählen des Messwerkzeugs verwendet. Im Schritt SC1 werden Master-Höhendaten, die zu verwenden sind, aus den Master-Höhendaten 1 bis 3 entsprechend der Art des Messwerkzeugs und der Festlegung bzw. Einstellung des Messwerkzeugs ausgewählt. Im Schritt SC2 wird aus den ausgewählten Master-Höhendaten und der Messposition und dem Messbereich des Messwerkzeugs ein Messwert berechnet. Im Schritt SC3 wird der im Schritt SC2 gemessene Wert auf der Anzeige 8 angezeigt.
  • Wenn das Höhendifferenzwerkzeug verwendet wird, wie in 30 gezeigt ist, wird in Reaktion auf die Zuweisung zweier Positionen, beispielsweise eines Punkts A und eines Punkts B, eine Höhendifferenz zwischen den zwei Punkten als numerischer Wert in einem Messwertanzeigeteil 70c, der in einem oberen Teil der Benutzerschnittstelle 70 vorgesehen ist, angezeigt. Nachdem die zwei Positionen zugeordnet sind, kann ein Auslenkungsmessbereich für jede der beiden Positionen festgelegt werden, wie in 31 gezeigt ist. Ein Gebiet 70d zur Festlegung eines Auslenkungsmessbereichs für den Punkt A und ein Gebiet 70e für die Festlegung eines Auslenkungsmessbereichs für den Punkt B werden in der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt, wodurch es möglich ist, die Auslenkungsmessbereiche für die Punkte A und B individuell festzulegen.
  • Im Falle der Verwendung eines Bereichswerkzeugs bzw. Flächenwerkzeugs, wie in 32 gezeigt ist, werden Oberflächen, die in einem vorbestimmten Farbbereich liegen, mit der gleichen Farbe eingefärbt und werden dann angezeigt. Das Flächenwerkzeug ist ein Messwerkzeug zum Extrahieren einer Eigenschaft aus dem Luminanzbild und ist ein Beispiel eines allgemein als Bildverarbeitungswerkzeug bezeichneten Werkzeugs. Im Falle der 32 wird durch das Flächenwerkzeug bestimmt, ob eine Oberfläche in dem vorbestimmten Farbbereich liegt. Ferner kann ein Kantenwerkzeug zum Extrahieren einer Kante aus einem Luminanzbild zum Messen der Kantenbereite verwendet werden. Es ist möglich, sowohl ein Bildverarbeitungswerkzeug als auch das Auslenkungsmesswerkzeug zum Messen einer Auslenkung in einem einzigen Luminanzbild in dieser Ausführungsform festzulegen.
  • Nachdem die Festlegung des Messwerkzeugs in dem Abtastmodus abgeschlossen ist, wie in 33 gezeigt ist, wird eine Liste der ausgewählten Messwerkzeuge in einem Messwerkzeuganzeigegebiet 70f angezeigt, das auf einer Seite der Benutzerschnittstelle 70 vorgesehen ist.
  • Festlegung der Ausgangszuweisung
  • Bei der Festlegung der Ausgangszuweisung wird die Zuweisung von Daten zu Ausgangsanschlüssen zur Ausgabe der Daten nach außen festgelegt, wie in 34 gezeigt ist. Eine Information, etwa „AUS“, „umfassende Ermittlung“, „aktiv“, „Fehler“ und „Ergebnis von Werkzeug1“ können entsprechend ausgewählt werden, es können aber auch andere Informationen ausgewählt werden.
  • Festlegung einer Bedingung für umfassende Ermittlung
  • Wie in 35 gezeigt ist, wird „alles OK“ oder „jeweils OK“ in Bezug auf die Ergebnisse der Messwerkzeuge in einem Ermittlungsbedingungsfestlegungsgebiet 70g ausgewählt. In einem weiteren Falle wird ein Kombinationsmuster, durch welches das umfassende Ermittlungsergebnis zu „OK“ wird, wenn ein Ergebnis eines Messwerkzeugs 1 OK ist, obwohl ein Ergebnis des Messwerkzeugs 2 NG ist, gegebenenfalls festgelegt.
  • Nachdem diese Festlegungen bzw. Einstellung abgeschlossen sind, geht die Auslenkungsmessvorrichtung 1 aus dem Einstellungsmodus in den Betriebsmodus über, und beginnt mit dem Betrieb. Die Festlegungsinformation wird an den Sensorkopf 2 ausgegeben, und es werden nur RAM-Werte eines flüchtigen Speichers erneut abgerufen, bis die Festlegungen bzw. Einstellungen abgeschlossen sind. Nachdem die Festlegungen beendet sind, wird die Festlegungsinformation als ROM-Werte eines nicht-flüchtigen Speichers gespeichert. Der Begriff „Betrieb bzw. Funktion“ repräsentiert die Funktionsweise der Auslenkungsmessvorrichtung 1 an einem Messort.
  • Funktion zur Reduzierung eines Lichthofs
  • Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 besitzt eine Funktion zum Reduzieren eines Lichthofs, um weiße Bereiche in einem Luminanzbild zu reduzieren. Das heißt, das Erzeugen eines Luminanzbilds unter Anwendung einer Leuchtdiode kann einen Lichthof in dem Falle bewirken, dass ein Messobjekt W verwendet wird, das regulär reflektierend ist. Dieses Problem kann gelöst werden, indem die Polarisationsfilterbefestigung 52 angebracht wird, wobei aber der eingepasste Polarisationsfilter 52a die Intensität des empfangenen Messlichts verringern kann. Alternativ kann der Lichthof unter Anwendung einer Lichtkuppel reduziert werden, aber die Lichtkuppe hat tendenziell große Abmessungen und kann die Messung stören.
  • Von daher kann eine Funktion zur Reduzierung eines Lichthofs in dieser Ausführungsform eingerichtet werden, anstatt den Polarisationsfilter 52a anzubringen oder die Lichtkuppel zu verwenden. Der Polarisationsfilter 52a und die Lichtkuppel können zusätzlich verwendet werden. Der Polarisationsfilter 52a und/oder die Lichtkuppel und die Funktion zur Reduzierung des Lichthofes können in Kombination eingesetzt werden.
  • Die Funktion zur Reduzierung eines Lichthofs kann in dem untergeordneten Verstärker 3 oder in dem Sensorkopf 2 eingerichtet sein. Zunächst steuert die Messsteuerung 305 den Ablauf derart, dass die Leuchtdioden 31 bis 34 der Beleuchtungseinheit 30 individuell eingeschaltet werden. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 gibt mehrere Intensitätsverteilungen für empfangenes Licht aus, die durch die individuelle Beleuchtung mittels der Leuchtdioden 31 bis 34 erhalten werden. Der Luminanzbildgenerator 302 erzeugt ein zusammengesetztes Luminanzbild, in welchem die Wirkungen eines Lichthofs reduziert sind, wobei dies auf der Grundlage der mehreren Intensitätsverteilungen für empfangenes Licht erfolgt. Genauer gesagt, die mehreren Bilder, die durch die Aussendung des Beleuchtungslichts aus unterschiedlichen Richtungen erhalten werden, werden zusammengesetzt, wodurch ein Lichthof verringert oder vermieden wird.
  • 36 zeigt ein Flussdiagramm eines Vorgangs zur Reduzierung eines Lichthofs. Im Schritt SD1 wird ein Beleuchtungsmuster der ersten bis vierten Leuchtdiode 31 bis 34 gesteuert. Das Beleuchtungsmuster wird so gesteuert, dass es der Reihe nach die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 einschaltet. Im Schritt SD2 wird nur die erste Leuchtdiode 31 eingeschaltet, es wird nur die zweite Leuchtdiode 32 eingeschaltet, es wird nur die dritte Leuchtdiode 31 eingeschaltet und anschließend wird nur die vierte Leuchtdiode 34 eingeschaltet. Im Schritt SD3 gibt der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht aus, beispielsweise während nur die erste Leuchtdiode 31 eingeschaltet ist, und diese Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird temporär gespeichert. Im Schritt SD4 wird ermittelt, ob der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht im Bezug auf jeweils die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 ausgibt. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 gibt ferner eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht aus, während nur die zweite Leuchtdiode 32 eingeschaltet ist, und diese Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird temporär gespeichert. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 gibt ferner eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht aus, während nur die dritte Leuchtdiode 33 eingeschaltet ist, und diese Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird temporär gespeichert. Der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 gibt ferner eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht aus, wenn die vierte Leuchtdiode 34 eingeschaltet ist, und diese Intensitätsverteilung für empfangenes Licht wird temporär gespeichert. Somit werden Daten, die vier Luminanzbilder bilden, erhalten.
  • Anschließend geht der Ablauf zum Schritt SD5 weiter. In dieser Ausführungsform werden vier Luminanzbilder erhalten, indem Beleuchtungslicht aus entsprechenden vier Richtungen ausgesendet wird, wodurch vier Arten von Daten erzeugt werden. Somit ergeben sich vier Luminanzwerte für jedes Pixel. Der hellste Wert aus den vier Luminanzwerten repräsentiert mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Lichthof. Angesichts dessen wird der hellste Wert ausgeschlossen, und der zweithellste bis vierthellste Wert hierin verwendet, um im Schritt SD5 ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen. Dies ergibt ein Luminanzbild, in welchem ein Lichthof reduziert oder entfernt ist.
  • Erhalten einer Peak-Lage bzw. einer Lage des Peaks
  • 37 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf zum Erhalten einer Peak-Lage bzw. einer Spitzenwertposition in einer Intensitätsverteilung für empfangenes Licht zeigt, die erfasst wird, wenn das Messlicht eine Messposition des Messobjekts W ausleuchtet. Im Schritt SE1 wird eine Zuweisung für eine Messposition eines Messobjekts W erhalten. Dies wird durch die Festlegungseinheit 304 ausgeführt. Im Schritt SE2 wird ein Bilderzeugungsbereich, der die Messposition und die Umgebung der Messposition bedeckt, d. h., ein Auslenkungsmessbereich, zugewiesen. Im Schritt SE3 wird der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass eine Messung einer Auslenkung in dem Auslenkungsmessbereich, der die Messposition enthält, möglich ist. Im Schritt SE4 wird streifenförmigen Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 ausgesendet, so dass das Messobjekt W beleuchtet wird.
  • Im Schritt SE5 führt der Auslenkungsmesslichtempfänger 40 eine Bilderzeugung durch. Im Schritt SE6 wird eine Koordinate der Peak-Lage des Messlichts aus der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird, berechnet. Im Schritt SE8 wird die Bilderzeugung durch das eindimensionale Lichtempfangselement 22a ausgeführt. Die Bilderzeugung, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgeführt wird, und die Bilderzeugung, die von dem eindimensionalen Lichtempfangselement 22a ausgeführt wird, werden näherungsweise zur gleichen Zeit ausgeführt. Dies verringert einen Messfehler. Im Schritt SE9 wird der Winkel des Abtastspiegels durch die Winkelmesseinheit 22b berechnet, wie dies zuvor beschrieben ist. Daraufhin wird im Schritt SE9 eine Höhe oder eine Auslenkung durch die Verwendung des Triangulationsprozesses auf der Grundlage der Peak-Lage des Messlichts und auf der Grundlage des Winkels des Abtastspiegels, der ein Beleuchtungswinkel des Messlichts aus dem Abtastspiegel ist, berechnet. Wie zuvor beschrieben ist, kann die Höhe oder die Auslenkung berechnet werden, indem Kalibrierdaten auf der Grundlage der X-Koordinate an der Peak-Lage des Messlichts verwendet werden. Dies ermöglicht eine genauere Berechnung der Höhe im Hinblick auf Schwankungen der Temperatureigenschaften und im Hinblick auf zeitliche Änderungen.
  • Neigungskorrekturfunktion
  • Die Auslenkungsmessvorrichtung 1 besitzt eine Neigungskorrekturfunktion zum Korrigieren einer Neigung einer flachen Referenzebene. Die Neigungskorrekturfunktion kann im dem untergeordneten Verstärker 3 oder in dem Sensorkopf 2 eingerichtet sein. Beim Drücken eines Referenzebenen-Festlegungsknopfs 70h in einem Zustand, in welchem ein Luminanzbild auf der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt wird, wie in 38 dargestellt ist, wird ein Höhenbild in der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt, wie in 39 gezeigt ist. Das Höhenbild ist ein Bild, das in Abhängigkeit von der Höhe entsprechende Farben hat. Beispielsweise kann ein Bild so erzeugt werden, dass es einen Teil enthält, der bei zunehmender Höhe heller wird, und einen Teil beinhaltet, der bei abnehmender Höhe dunkler wird, oder es kann ein Bild derart erzeugt werden, dass es einen Teil enthält, der mit zunehmender Höhe röter wird, und einen Teil beinhaltet, der mit abnehmender Höher blauer wird. Ein Höhenbild, das in 39 gezeigt ist, ist so geneigt, dass die Referenzebene in Richtung nach unten in der Anzeige 8 niedriger wird.
  • Ein Benutzer legt eine Referenzebene in dem Höhenbild fest, wie in 39 gezeigt ist. Die Referenzebene ist durch drei zugewiesene Punkte gekennzeichnet. In diesem Beispiel werden ein erster Punkt 91, ein zweiter Punkt 92 und ein dritter Punkt 93 durch Betätigung der Eingabeeinheit 9 zugewiesen. Die Größe jeweils der Punkte 91 bis 93 ist durch Betätigung eines Größenfestlegungsteils 94 veränderbar, und kann beispielsweise klein, normal oder groß sein.
  • Nachdem der erste bis dritte Punkte 91 bis 93 zugewiesen sind, berechnet ein Signalprozessor des untergeordneten Verstärkers 3 oder des Sensorkopfs 2 eine Auslenkung an jedem Pixel derart, dass der erste bis dritte Punkt 91 bis 93 die gleiche Höhe besitzen. Diese Berechnung führt dazu, dass die zugewiesenen Punkte eine gleiche Höhe besitzen, wie in 40 gezeigt ist.
  • Optimierung des Abstands des Messlichts
  • 41A bis 41C sind Ansichten, die ein Verfahren zum Optimieren eines Beleuchtungsabstands des Messlichts gemäß einer Richtung einer Referenzebene erläutern. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet eine Referenzebene, das Bezugszeichen 201 bezeichnet einen Auslenkungsmessbereich und das Bezugszeichen 202 bezeichnet ein Messlicht.
  • 41A zeigt eine Situation, in der fünf Strahlen des Messlichts 202 auf eine horizontale Referenzebene 200 in dem Auslenkungsmessbereich 201 eingestrahlt werden. 41B zeigt eine Situation, in der die Referenzebene 200 nach rechts und nach oben geneigt ist. Wenn in dieser Situation der Abstand des Messlichts 202 gleich ist wie im Falle der 41A, dann werden nur drei Strahlen des Messlichts 202 in den Auslenkungsmessbereich 202 eingestrahlt, was eine Verringerung der Messgenauigkeit hervorrufen kann. In diesem Beispiel wird die Abstandsänderungssteuerung so ausgeführt, dass der Abstand des Messlichts 202 in Übereinstimmung mit der Neigung der Referenzebene 200 ist. Wie in 41C gezeigt ist, wird für den Fall, dass die Referenzebene 200 geneigt ist, der Abstand des Messlichts 202 so verkleinert, dass der Auslenkungsmessbereich 201 mit der gleichen Anzahl an Strahlen des Messlichts 202 beleuchtet wird, wie dies der Fall ist, wenn die Referenzebene 200 horizontal liegt. Dies reduziert eine Abnahme der Messgenauigkeit. Dieser Vorgang kann ausgeführt werden, nachdem die Referenzebene durch die Neigungskorrektur bestimmt ist.
  • Korrektur einer Höhe der Referenzebene
  • 42A und 42B sind Zeichnungen zur Erläuterung eines Überblicks über die Korrektur einer Höhe einer Referenzebene. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet eine Referenzebene, das Bezugszeichen 201 bezeichnet einen Auslenkungsmessbereich, das Bezugszeichen 202 bezeichnet Messlicht, und das Bezugszeichen 203 bezeichnet einen Messbereich. Es sei angenommen, dass ein Messobjekt W auf einem Sockel angeordnet ist. Beim Vermessen einer obersten Fläche des Messobjekts W ist gegebenenfalls eine Höhenänderung des Messobjekts W in Bezug auf den Sockel jeweils in der Richtung nach oben und nach unten relativ klein und kann beispielsweise 5 mm betragen. Wenn jedoch die Höhenschwankung des Sockels jeweils in der Richtung nach oben und nach unten beispielsweise 20 mm beträgt, sollte der Messbereich auf 25 mm jeweils in der Richtung nach oben und nach unten insgesamt festgelegt werden, wodurch eine Verlängerung der Messzeit hervorgerufen werden kann.
  • In diesem Beispiel ist es nach der Korrektur der Neigung unter Anwendung des Sockels als Referenzebene ausreichend, nur den Messbereich 203 relativ zu der Referenzebene 200 zu messen, und die Messung wird lediglich für eine Höhe von 5 mm jeweils in der Richtung nach oben und nach unten ausgeführt. Dies verkürzt die Messzeit.
  • Flächenwerkzeug mit zugewiesener Höhe
  • Das Flächenwerkzeug mit zugewiesener Höhe misst eine Höhe in einem Messwerkzeuggebiet, extrahiert einen Teil, in welchem die Höhe in einem zugewiesenen Höhenbereich liegt, als eine Fläche bzw. einen Bereich, und zeigt das Ergebnis an. Bei der Messung einer Höhe in dem Messwerkzeuggebiet ist tendenziell ein Abtastbereich für das Messlicht groß, wodurch die Messzeit erhöht wird. Andererseits wird durch das Flächenwerkzeug mit zugewiesener Höhe eine Messung bei jeder Höhe in dem Messwerkzeuggebiet vermieden, und es wird geprüft, ob die jeweilige Höhe in dem zugewiesenen Höhenbereich liegt, und das Flächenwerkzeug mit zugewiesener Höhe ermöglicht eine Messung lediglich in dem zugewiesenen Höhenbereich und ermöglicht die Extraktion des gemessenen Teils als einen Bereich bzw. eine Fläche. Mit diesem Werkzeug wird die Messgeschwindigkeit erhöht, indem eine Messung nur in dem zugewiesenen Höhenbereich ausgeführt wird.
  • Mit Verweis auf Bilder, die in 43 bis 45 gezeigt sind, und mit Verweis auf ein Flussdiagramm, das in 46 gezeigt ist, wird nunmehr ein spezielles Beispiel beschrieben. Im Schritt SF1 des in 46 gezeigten Flussdiagramms wird ein Luminanzbild in der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt, wie in 43 gezeigt ist. Im Schritt SF2 in 46 wird eine Zuweisung einer Position eines Messwerkzeuggebiets 210 erhalten, wodurch das Messwerkzeuggebiet 210 festgelegt wird, wie in 43 gezeigt ist. Das Messwerkzeuggebiet 210 wird in ähnlicher Weise festgelegt, wie auch das Festlegen des Gebiets 74 für eine Positionskorrektur erfolgt.
  • Im Schritt SF3 in 46 wird eine Zuweisung für eine Position eines Teils, der zu extrahieren ist, als Bereich bzw. Fläche empfangen. Dies kann durch die Festlegungseinheit 304 ausgeführt werden. Genauer gesagt, ein Benutzer weist einen als einen Bereich bzw. eine Fläche zu extrahierenden Teil zu, indem ein Stift 211 oder ein anderes Werkzeug verwendet wird, wie in 44 gezeigt ist. Im Schritt SF4 wird ein Extraktionsbereich so erweitert, dass er eine Höhe an dem zugewiesenen Pixel, das zu extrahieren ist, überdeckt. Im Schritt SF5 werden Pixel im dem Extraktionsbereich farbig angezeigt. Im Schritt SF6 wird ermittelt, ob die Festlegung des Flächenwerkzeugs mit zugewiesener Höhe abgeschlossen ist. Wenn die Festlegung des Flächenwerkzeugs mit zugewiesener Höhe noch nicht abgeschlossen ist, geht der Ablauf zum Schritt SF3, wobei eine Zuweisung für eine Position eines zu extrahierenden Teils zum zweiten Mal erhalten wird. Anschließend geht der Ablauf zum Schritt SF4 weiter und der Extraktionsbereich wird erweitert. Ferner geht der Ablauf zum Schritt SF5 weiter, und es werden Pixel in dem erweiterten Extraktionsbereich in Farbe angezeigt. Folglich werden Pixel, die in Farbe angezeigt werden, in 45 im Vergleich zu denjenigen in dem Bild in der 44 zahlreicher. Die Zuweisung der Position eines zu extrahierenden Teils kann dreimal oder häufiger ausgeführt werden. Nachdem die Festlegung des Flächenwerkzeugs mit zugewiesener Höhe beendet ist, wird im Schritt SF7 der Inhalt der Festlegungen bzw. die Einstellparameter gespeichert. Dies führt dazu, dass ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert des Extraktionsbereichs als Sollwert des Programms gespeichert werden. Während des Betriebs werden der gespeicherte obere Grenzwert und der gespeicherte untere Grenzwert ausgelesen, und es wird ein zu steuernder Winkel des MEMS-Spiegels 15 ermittelt.
  • Das Verfahren zum Festlegen des Extraktionsbereichs ist nicht auf das Verfahren unter Verwendung des Stifts 211 beschränkt, und der Extraktionsbereich kann durch Bedienung eines Extraktionsbereichsfestlegungsteils 211 festgelegt werden, wie dies in 44 oder 45 gezeigt ist. Der Extraktionsbereich wird in Reaktion auf das Drucken des „Plusknopfes“ erweitert und wird in Reaktion auf das Drucken des „Minusknopfes“ verkleinert.
  • Betrieb im Abtastmodus
  • 47 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf für den Betrieb im Abtastmodus der Auslenkungsmessvorrichtung 1 zeigt. Im Schritt SG1 des Flussdiagramms für die Betriebsweise im Abtastmodus wird ein externer Trigger aus dem externen Gerät 6 oder einem anderen Gerät erhalten. Im Schritt SG2 werden die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 der Beleuchtungseinheit 30 eingeschaltet. Im Schritt SG3 wird ein Luminanzbild erzeugt. Die Bilddaten werden beispielsweise in dem Bilddatenspeicher 320d des untergeordneten Verstärkers 3 gespeichert. Der Bilddatenspeicher 320d ist in 7 gezeigt.
  • Im Schritt SG4 wird ermittelt, ob das Positionskorrekturwerkzeug angewendet wird. Wenn das Positionskorrekturwerkzeug zum Zeitpunkt der Festlegung ausgewählt ist, dann geht der Ablauf zum Schritt SG5 weiter, und wenn das Positionskorrekturwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens bzw. des Einstellens nicht ausgewählt ist, dann geht der Ablauf zum Schritt SG7 weiter. Das Positionskorrekturwerkzeug wird im Schritt SG5 angewendet, und die Position des Messwerkzeugs, d. h., die Messposition, wird im Schritt SG6 korrigiert. Die Vorgänge in den Schritten SG5 und SG6 werden durch die Positionskorrektureinheit 307 ausgeführt.
  • Im Schritt SG7 wird ermittelt, ob das Bildverarbeitungswerkzeug angewendet wird. Wenn das Bildverarbeitungswerkzeug zum Zeitpunkt der Festlegung ausgewählt wird, geht der Ablauf zum Schritt SG8 weiter, und wenn das Bildverarbeitungswerkzeug zum Zeitpunkt der Festlegung nicht ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SG9 weiter. Im Schritt SG8 wird eine entsprechende Art einer Bildverarbeitung ausgeführt. Ein Beispiel der Bildverarbeitung beinhaltet eine Verarbeitung, die konventionell bekannt ist.
  • Im Schritt SG9 wird ermittelt, ob eine Echtzeitneigungskorrektur angewendet wird. Wenn die Ausführung der Neigungskorrekturfunktion zum Zeitpunkt der Festlegung ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SG10 weiter, und wenn die Ausführung der Neigungskorrekturfunktion zum Zeitpunkt der Festlegung nicht ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SG18 weiter. Im Schritt SG10 wird der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass eine Messung einer Auslenkung in dem Auslenkungsmessbereich möglich ist, der die Messposition enthält. Im Schritt SG11 wird ein streifenförmiges Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 so ausgesendet, dass ein Messobjekt W beleuchtet wird. Die Bilderzeugung wird im Schritt SG12 ausgeführt, und es wird im Schritt SG13 eine Auslenkung gemessen.
  • Im Schritt SG14 wird ermittelt, ob eine Messung jeweils an dem ersten bis dritten Punkt 91 bis 93, die in 39 gezeigt sind, abgeschlossen ist. Wenn nicht alle Messungen an dem ersten bis dritten Punkt 91 bis 93 abgeschlossen sind, dann werden die vorhergehenden Prozesse wiederholt, bis die Messungen an den drei Punkten abgeschlossen sind. Nachdem alle Messungen an dem ersten bis dritten Punkt 91 bis 93 abgeschlossen sind, geht der Ablauf zum Schritt SG15 weiter, und es wird unter Anwendung des ersten bis dritten Punkts 91 bis 93 eine Referenzebene berechnet. Daraufhin geht der Ablauf zum Schritt SG16 weiter, und ein Beleuchtungsabstand für das Messlicht wird in dem Auslenkungsmessbereich entsprechend der Richtung der Referenzebene optimiert. Im Schritt SG17 wird ein Abtastbereich für das Messlicht entsprechend der Höhe der Referenzebene optimiert.
  • Im Schritt SG18 wird ermittelt, ob das Messwerkzeug angewendet wird. Wenn das Messwerkzeug zum Zeitpunkt der Festlegung ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SG19, und wenn das Messwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens nicht ausgewählt wird, dann geht der Ablauf weiter zum Schritt SG24. Im Schritt SG19 wird abhängig von der Art des Messwerkzeugs der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass eine Messung einer Auslenkung in dem Auslenkungsmessbereich, der die Messposition enthält, ermöglicht wird. Im Schritt SG20 wird streifenförmiges Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 so ausgesendet, dass das Messobjekt W beleuchtet wird. Die Bilderzeugung wird im Schritt SG21 ausgeführt, und es wird im Schritt SG22 eine Auslenkung gemessen. Wenn alle Messungen im Schritt SG23 abgeschlossen sind, geht der Ablauf zum Schritt SG24 weiter, und wenn nicht alle Messungen abgeschlossen sind, dann wird die vorhergehende Messung wiederholt. Im Schritt SG24 werden alle Ergebnisse der Abläufe der Messwerkzeuge zusammengeführt, um ein flächendeckendes Ermittlungsergebnis zu erzeugen. Das erzeugte flächendeckende Ermittlungsergebnis wird dann ausgegeben.
  • Approximierte Suche und präzise Messverarbeitung
  • 48 ist ein grundlegendes Flussdiagramm für eine näherungsweise erfolgende bzw. approximierte Suche und eine präzise Messverarbeitung. Nachdem die approximierte Suche unter Anwendung des Messlichts, das durch die durchgezogenen Linien repräsentiert ist, die in 18A oder 18B gezeigt sind, ausgeführt ist, wird eine präzise Messung ausgeführt, indem das Messlicht verwendet wird, das durch die gestrichelten Linien repräsentiert ist, die in 18A oder 18B gezeigt sind.
  • Im Schritt SH1 werden ein Bereich für die approximierte Suche und ein Abstand für das Messlicht ermittelt. In dieser Ausführungsform ist dieser Abstand größer als ein Abstand bei der präzisen Messung und diese unterscheiden sich in Abhängigkeit von der Größe des Auslenkungsmessbereichs. Die präzise Messung wird nachfolgend beschrieben. Im Schritt SH2 wird die approximierte Suche, in der der Abstand des Messlichts groß ist, ausgeführt. Im Schritt SH3 wird eine approximierte Höhe des Messobjekts W ermittelt. Im SchrittSH4 werden ein Bereich der präzisen Messung und ein Abstand des Messlichts ermittelt. Der Bereich der präzisen Messung überdeckt den Auslenkungsmessbereich. Der Abstand des Messlichts wird so festgelegt, dass bewirkt wird, dass mehrere Strahlen des Messlichts den Auslenkungsmessbereich bestrahlen. Im SchrittSH5 wird die präzise Messung ausgeführt. Im Schritt SH6 wird eine exakte Höhe des Messobjekts W ermittelt.
  • 49 ist ein Flussdiagramm für die approximierte Suche und für die präzise Messverarbeitung, wobei mehrere Muster abwechselnd verwendet werden. Im SchrittSJ1 wird eine Abtastreihenfolge der mehreren Muster, beispielsweise ein Muster A, ein Muster B, ..., festgelegt. Im Schritt SJ2 wird ein einzelnes Muster aus den mehreren Mustern ausgewählt. Im Schritt SJ3 werden ein Bereich der approximierten Suche und ein Abstand des Messlichts des ausgewählten Musters ermittelt. Im Schritt SJ4 wird die approximierte Suche, in der der Abstand des Messlichts groß ist, ausgeführt. Im Schritt SJ5 wird eine approximierte Höhe des Messobjekts W ermittelt. Im Schritt SJ6 werden ein Bereich der präzisen Messung und ein Abstand des Messlichts ermittelt. Im Schritt SJ7 wird die präzise Messung ausgeführt. Im Schritt SJ8 wird eine exakte Höhe des Messobjekts W ermittelt. Im Schritt SJ9 wird ermittelt, ob die Abtastung mittels aller Muster beendet ist, und die vorhergehenden Abläufe werden wiederholt, bis die Abtastung mittels aller Muster beendet ist.
  • 50 ist ein Flussdiagramm der approximierten Suche und der präzisen Messverarbeitung, wobei mehrere Muster bei der approximierten Suche vor der präzisen Messverarbeitung eingesetzt werden. Im Schritt SK1 wird eine Abtastreihenfolge der mehreren Muster bei der approximierten Suche ermittelt. Im Schritt SK2 wird ein einzelnes Muster aus den mehreren Mustern ausgewählt. Im Schritt SK3 werden ein Bereich der approximierten Suche und einen Abstand des Messlichts für das ausgewählte Muster ermittelt. Im Schritt SK4 wird die approximierte Suche, bei der der Abstand des Messlichts groß ist, ausgeführt, im Schritt SK5 wird eine approximierte Höhe des Messobjekts W ermittelt. Im Schritt SK6 wird ermittelt, ob alle Muster bei der approximierten Suche beendet sind, und die vorhergehenden Vorgänge werden wiederholt, bis alle Muster bei der approximierten Suche durchlaufen worden sind.
  • Nachdem alle Muster bei der approximierten Suche durchlaufen sind, geht der Ablauf zum Schritt SK7 weiter, und es wird eine Abtastreihenfolge für die mehreren Muster bei der präzisen Messung ermittelt. Im Schritt SK8 werden die präzisen Messungen in der ermittelten Abtastreihenfolge ausgeführt. Im Schritt SK9 wird eine exakte Höhe des Messobjekts W ermittelt.
  • 51 ist ein Flussdiagramm der approximierten Suche und der präzisen Messverarbeitung, wobei mehrere Muster gleichzeitig bei der approximierten Suche ausgeführt werden. Im Schritt SL1 werden ein Bereich der approximierten Suche und ein Abstand des Messlichts, die jedem der mehreren Muster entsprechen, ermittelt. Im Schritt SL2 wird die approximierte Suche, bei der der Abstand des Messlichts groß ist, ausgeführt. Im Schritt SL3 wird eine approximierte Höhe im Bezug auf jedes der Muster ermittelt. Im Schritt SL4 wird eine Abtastreihenfolge für die mehreren Muster für die präzise Messung ermittelt. Im Schritt SL5 wird ein einzelnes Muster aus den mehreren Mustern ausgewählt. Im Schritt SL6 werden ein Bereich für die präzise Messung und ein Abstand des Messlichts ermittelt. Im Schritt SL7 wird die präzise Messung ausgeführt. Im Schritt SL8 wird eine exakte Höhe des Messobjekts W ermittelt. Im Schritt SL9 wird ermittelt, ob das Abtasten aller Muster beendet ist, und die vorhergehenden Arbeitsprozesse werden wiederholt, bis die Abtastung aller Muster beendet ist.
  • 52 ist ein Flussdiagramm für approximierte Suche und die präzise Messverarbeitung, wobei der Ablauf zu der präzisen Messung weitergeht zu dem Zeitpunkt, an welchem Höheninformation des Messobjekts W während der approximierten Suche erhalten wird. Im Schritt SM1 werden ein Bereich der approximierten Suche und ein Abstand des Messlichts ermittelt. Im Schritt SM2 wird die approximierte Suche, in der der Abstand des Messlichts groß ist, gestartet. Im Schritt SM3 werden Positionen für die approximierte Suche sequentiell abgetastet. Im Schritt SM4 wird ermittelt, ob die Messposition erkannt wird. Wenn die Messposition nicht erkannt wird, geht der Ablauf zum Schritt SM3 zurück, und die Positionen für die approximierte Suche werden der Reihe nach abgetastet. Wenn die Messposition erkannt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SM5 weiter, und es werden ein Bereich für die präzise Messung und ein Abstand des Messlichts in Bezug auf die erkannte Messposition ermittelt. Im Schritt SM6 wird die präzise Messung ausgeführt. Im Schritt SM7 wird eine exakte Höhe des Messobjekts W ermittelt.
  • 53 ist ein Flussdiagramm für die approximierte Suche und die präzise Messverarbeitung, wobei eine Messposition jeweils aus dem Ergebnis der approximierten Suche und dem Ergebnis der präzisen Messung ermittelt wird. Im Schritt SN1 werden ein Bereich der approximierten Suche und ein Abstand des Messlichts ermittelt. Im Schritt SN2 wird die approximierte Suche, in der der Abstand des Messlichts groß ist, gestartet. Im Schritt SN3 wird Höheninformation an der Messposition, die durch die approximierte Suche gewonnen wird, aufgezeichnet. Im Schritt SN4 werden ein Bereich für die präzise Messung und ein Abstand für das Messlicht ermittelt. Im Schritt SN5 wird die präzise Messung ausgeführt. Im Schritt SN6 wird die Höhe des Messobjekts W aus der Höheninformation, die durch die approximierte Suche im Schritt SN3 erhalten wird, und aus dem Ergebnis der präzisen Messung, die im Schritt SN5 erhalten wird, ermittelt.
  • Ablauf im Linienmodus
  • 54 ist ein Flussdiagramm für den Linienmodus. Schritte zum Festlegen eines externen Triggers, eines internen Triggers oder anderer Bedingungen sind in diesem Flussdiagram weggelassen. Im Schritt SP1 wird die Helligkeit eines Luminanzbildes festgelegt. Im Schritt SP2 werden Master-Daten registriert. Im Schritt SP3 wird ein Messwerkzeug ausgewählt. Nachdem das Messwerkzeug ausgewählt ist, geht der Ablauf zum Schritt SP4 weiter, und es wird eine Festlegung bzw. Einstellung jedes Werkzeugs ausgeführt. Im Schritt SP5 wird ermittelt, ob das Hinzufügen des Messwerkzeugs abgeschlossen ist. Wenn das Hinzufügen eines Messwerkzeugs noch nicht abgeschlossen ist, dann wird das Messwerkzeug über die Schritt SP3 und SP4 hinzugefügt. Nachdem das Hinzufügen des Messwerkzeugs abgeschlossen ist, geht der Ablauf zum Schritt SP6 weiter. Im Schritt SP6 wird eine Ausgangszuweisung festgelegt. Daraufhin wird eine Bedingung für die flächendeckende Ermittlung im Schritt SP7 festgelegt. Im Falle des Abtastmodus kann die Registrierung der Master-Daten im Schritt SP2 weggelassen werden.
  • Wie in 55 gezeigt ist, wird eine virtuelle Messemissionslinie 220 in überlagerter Weise im Bezug auf ein Dominanzbild, das in der Benutzerschnittstelle 70 angezeigt ist, dargestellt. Die Messemissionslinie 220 kennzeichnet einen Teil, der mit dem Messlicht ausgeleuchtet wird, und wird so angezeigt, dass sie der Position dem Ausleuchten durch das Messlicht entspricht.
  • 56 zeigt einen Zustand, in welchem ein Auslenkungsmessbereich 221 durch die Verwendung des Höhenwerkzeugs in dem Linienmodus festgelegt ist. Es ist möglich, den Auslenkungsmessbereich 221 auf der Messemissionslinie 220 festzulegen. Eine Markierung 221a mit einem Pfeil auf jeder Seite des Auslenkungsmessbereichs 221 wird gesteuert, um die Länge und die Position des Auslenkungsmessbereichs 221 zu ändern.
  • 57 zeigt einen Zustand, in welchem ein Auslenkungsmessbereich 221 durch die Verwendung des Höhendifferenzwerkzeugs in dem Linienmodus festgelegt ist. Es ist möglich, zwei Positionen, beispielsweise einen Punkt A und einen Punkt B, auf der Messemissionslinie 220 festzulegen. In Reaktion auf eine Zuweisung der Punkte A und B wird eine Höhendifferenz zwischen den beiden Punkten in Form eines numerischen Wertes in dem Messwertanzeigeteil 70c angezeigt, der an dem oberen Teil der Benutzerschnittstelle 70 vorgesehen ist.
  • Master-Registrierung im Linienmodus
  • Anschließend werden Details der Master-Registrierung in dem Linienmodus beschrieben. Im Schritt SQ1 wird in dem Flussdiagramm für die Master-Registrierung, das in 58 gezeigt ist, die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 der Beleuchtungseinheit 30 eingeschaltet. Im Schritt SQ2 wird ein Luminanzbild erzeugt. Im Schritt SQ3 wird der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass die Messung von Auslenkungen des gesamten Messobjekts W in dem gesamten Luminanzbild möglich ist. Im Schritt SQ4 wird streifenförmiges Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 zum Ausleuchten des Messobjekts W ausgesendet. Im Schritt SQ5 wird ein Bild erhalten, und im Schritt SQ6 wird eine Auslenkung gemessen.
  • Im Schritt SQ7 werden Höhendaten bezüglich jedes Pixels des Luminanzbildes zugeordnet. Im Schritt SQ8 wird jedes Pixel, das keine Höhendaten hat, aus den Pixeln des Luminanzbildes auf der Anzeige 8 durch rote schräge Linien gezeigt.
  • Betrieb im Linienmodus
  • 59 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf während des Betriebs im Linienmodus der Auslenkungsmessvorrichtung 1 zeigt. Im Schritt SR1 in dem Flussdiagramm für den Betrieb im Linienmodus wird regelmäßig ein Triggersignal ausgegeben. Im Schritt SR2 werden die erste bis vierte Leuchtdiode 31 bis 34 der Beleuchtungseinheit 30 eingeschaltet. Im Schritt SR3 wird ein Luminanzbild erzeugt. Im Schritt SR4 wird der MEMS-Spiegel 15 so gesteuert, dass die Messung einer Auslenkung in dem Auslenkungsmessbereich, der die Messposition enthält, möglich ist. Im Schritt SR5 wird streifenförmiges Messlicht aus der Laserausgangseinheit 12 zum Ausleuchten des Messobjekts W ausgesendet. Die Bilderzeugung wird im Schritt SR6 ausgeführt, und im Schritt SR7 wird eine Auslenkung gemessen.
  • Im schritt SR8 wird ermittelt, ob das Positionskorrekturwerkzeug angewendet wird. Wenn das Positionskorrekturwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens ausgewählt wird, dann geht der Ablauf weiter zum Schritt SR9, und wenn das Positionskorrekturwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens nicht ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SR11 weiter. Das Positionskorrekturwerkzeug wird im Schritt SR9 ausgeführt, und die Position des Messwerkzeugs, d. h., die Messposition, wird im Schritt SR10 korrigiert.
  • Im Schritt SR11 wird ermittelt, ob das Messwerkzeug angewendet wird. Wenn das Messwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SR12 weiter, und wenn das Messwerkzeug zum Zeitpunkt des Festlegens nicht ausgewählt wird, dann geht der Ablauf zum Schritt SR13 weiter. Im Schritt SR12 wird das Messwerkzeug angewendet. Wenn alle Messungen abgeschlossen sind, werden alle Ergebnisse der Prozesse der Messwerkzeuge zusammengefasst, um im Schritt SR13 ein umfassendes bzw. flächendeckendes Ermittlungsergebnis zu erhalten. Das erzeugte umfassende Ermittlungsergebnis wird dann ausgegeben.
  • Wirkungen der Ausführungsform
  • In dieser Ausführungsform wird eine Messposition, an der eine Auslenkung bzw. ein Profil bzw. eine Wegstrecke zu messen ist, in einem Luminanzbild festgelegt, das auf der Anzeige 8 angezeigt wird, und die Messposition wird mit dem Messlicht ausgeleuchtet. Das Messlicht wird von der Messposition zurückreflektiert und wird von dem Anzeigemesslichtempfänger 40 empfangen, wodurch eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung bereitgestellt wird. Auf der Grundlage dieser Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung wird eine Auslenkung an der Messposition gemessen. Daher ist es nicht erforderlich, das gesamte Messobjekt W unter Anwendung des Messlichts abzutasten, um die dreidimensionale Form des Messobjekts W zu vermessen. Dies ermöglicht eine Messung einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position des Messobjekts W in kurzer Zeit.
  • Bei einem Betrieb der Auslenkungsmessvorrichtung 1 werden die Position und die Lage des Messobjekts W unter Anwendung einer Positionskorrekturinformation ermittelt, und die Messposition wird korrigiert. Das Messlicht wird auf die korrigierte Messposition eingestrahlt, um eine Auslenkung an der korrigierten Messposition zu messen. Dies ermöglicht eine Kurzzeitmessung einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position des Messobjekts W, selbst wenn sich die Position oder die Lage des Messobjekts W ändert.
  • Es wird ein erster Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zum Zeitpunkt der Aussendung des Messlichts auf eine Messposition ermittelt, während in dem ersten Abtastbereich eine Abtastung mit dem Messlicht erfolgt. Daraufhin wird ein zweiter Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zum Zeitpunkt des Aussendens des Messlichts auf die Messposition ermittelt, während der Abtastspiegel in einem zweiten Abtastbereich, der den ersten Bestrahlungswinkel überdeckt und der kleiner ist als der erste Abtastbereich, in Bewegung versetzt wird. Unter diesen Bedingungen wird eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage des zweiten Bestrahlungswinkels und der Lage der Messposition in der zweiten Richtung gemessen. Dies ermöglicht eine Messung einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position des Messobjekts W in einer kurzen Zeitdauer mit hoher Genauigkeit.
  • Der Bestrahlungswinkel des Abtastspiegels zum Zeitpunkt der Aussendung des Messlichts auf die Messposition wird sodann ermittelt, und es wird eine Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage des Bestrahlungswinkels und der Peak-Lage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht gemessen, die erhalten wird, wenn das Messlicht auf die Messposition eingestrahlt wird. Dies ermöglicht eine Messung einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position des Messobjekts W in einer kurzen Zeit.
  • Wenn der Abtastmodus ausgewählt ist, dann wird das Messlicht sequentiell auf unterschiedliche Positionen in der zweiten Richtung des Messobjekts W eingestrahlt. Wenn der Linienmodus ausgewählt ist, dann wird das Messlicht auf die gleichen Positionen des Messobjekts W eingestrahlt. Daraufhin wird eine Auslenkung des Messobjekts W auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht, die von dem Auslenkungsmesslichtempfänger 40 ausgegeben wird, gemessen. Damit wird eine Auslenkung an einer vorbestimmten Position jeweils in allen Fällen gemessen, in denen das Messobjekt W stationär bleibt und in denen das Messobjekt W eine Bewegung ausführt.
  • Die vorhergehende Ausführungsform ist in allen Aspekten lediglich eine Darstellung und sollte nicht als Beschränkung verstanden werden. Ferner wird beabsichtigt, dass alle Modifizierungen und Alternativen, die zum Äquivalenzbereich der Ansprüche gehören, innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Wie zuvor beschrieben ist, kann die Auslenkungsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Messung einer Auslenkung bzw. eines Profils bzw. einer Wegstrecke an einer vorbestimmten Position jeder Art eines Messobjekts verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2000193428 A [0002, 0005, 0006]

Claims (10)

  1. Beansprucht ist:
  2. Eine Auslenkungsmessvorrichtung zum Messen einer Auslenkung an einer vorbestimmten Position eines Messobjekts, wobei die Auslenkungsmessvorrichtung aufweist: einen Lichtprojektor mit einer Messlichtquelle und einer Lichtprojektionslinse, die Licht aus der Messlichtquelle empfängt, wobei der Lichtprojektor ausgebildet ist, streifenförmiges Messlicht, das sich in einer ersten Richtung erstreckt, auf das Messobjekt einzustrahlen; ein Abtastteil, das ausgebildet ist, eine Abtastung unter Anwendung des Messlichts in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung schneidet, auszuführen; einen Lichtempfänger mit einem zweidimensionalen Lichtempfangselement, wobei das zweidimensionale Lichtempfangselement ausgebildet ist, eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Auslenkungsmessung in Reaktion auf den Empfang des Messlichts, das von dem Messobjekt zurückreflektiert wird, auszugeben, und wobei das zweidimensionale Lichtempfangselement ferner ausgebildet ist, eine Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für eine Bilderzeugung in Reaktion auf den Empfang von Licht, das von dem Messobjekt zurückreflektiert wird, auszugeben; einen Luminanzbildgenerator, der ausgebildet ist, ein Luminanzbild des Messobjekts auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht zur Bilderzeugung zu erzeugen; eine Festlegungseinheit, die ausgebildet ist, eine Festlegung bezüglich einer Messposition, an der eine Auslenkung gemessen wird, in einem Bereich, der durch das Abtastteil abtastbar ist, zu erhalten, wobei die Festlegungseinheit ferner ausgebildet ist, eine Festlegung für ein Gebiet zur Positionskorrektur, durch die die Messposition korrigiert wird, in dem Luminanzbild zu erhalten, das durch den Luminanzbildgenertor erzeugt ist; einen Korrekturinformationsspeicher, der ausgebildet ist, Positionskorrekturinformation für das Gebiet zu speichern und Information bezüglich der relativen Position zwischen dem Gebiet und der Messposition, die von der Festlegungseinheit festgelegt sind, zu speichern; eine Positionskorrektureinheit, die ausgebildet ist, während des Betriebs der Auslenkungsmessvorrichtung eine Position und eine Lage des Messobjekts unter Verwendung der in dem Korrekturinformationsspeicher gespeicherten Korrekturinformation in einem Luminanzbild zu ermitteln, das aktuell von dem Luminanzbildgenerator erzeugt ist, um die Messposition unter Anwendung der Information bezüglich der relativen Position zu korrigieren; eine Messsteuerung, die ausgebildet ist, den Lichtprojektor und das Abtastteil so zu steuern, dass bewirkt wird, dass das Messlicht die Messposition ausleuchtet, die von der Positionskorrektureinheit korrigiert ist; und eine Auslenkungsmesseinheit, die ausgebildet ist, die Auslenkung an der Messposition auf der Grundlage der Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung zu messen, wobei die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung von dem Lichtempfänger ausgegeben wird, wenn der Lichtempfänger das Messlicht empfängt, das auf die Messposition, die von der Positionskorrektureinheit korrigiert ist, ausgesendet und von dort zurückreflektiert wird.
  3. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionskorrekturinformation ein Teil des Luminanzbildes ist.
  4. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionskorrekturinformation eine Kanteninformation des Luminanzbildes ist
  5. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine Kantenextraktionseinheit aufweist, die ausgebildet ist, eine Kante des Messobjekts in dem Luminanzbild zu extrahieren, und wobei die Positionskorrekturinformation eine Kanteninformation bezüglich der Kante ist, die von der Kantenextraktionseinheit extrahiert wird.
  6. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine Anzeige aufweist, die ausgebildet ist, die Kante, die von der Kantenextraktionseinheit extrahiert wird, so anzuzeigen, dass sie dem Luminanzbild überlagert ist.
  7. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Festlegungseinheit ausgebildet ist, einen Auslenkungsmessbereich, in welchem eine Auslenkung an der Messposition gemessen wird, festzulegen, wobei die Auslenkungsmessvorrichtung ferner eine Anzeige aufweist, die ausgebildet ist, das Luminanzbild so anzuzeigen, dass eine X-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in der ersten Richtung ist, wohingegen ein Y-Koordinate in dem Luminanzbild eine Koordinate in der zweiten Richtung ist, und wobei die Messsteuerung ausgebildet ist, den Lichtprojektor und das Abtastteil auf der Grundlage der Y-Koordinate der von der Positionskorrektureinheit korrigierten Messposition sowie auf der Grundlage des Auslenkungsmessbereichs, der von der Festigungseinheit festgelegt ist, so zu steuern, dass bewirkt wird, dass das Messlicht die Messposition, die von der Positionskorrektureinheit korrigiert ist, ausleuchtet.
  8. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Messsteuerung ferner ausgebildet ist, den Lichtprojektor und das Abtastteil auf der Grundlage der X-Koordinate der Messposition, die von der Positionskorrektureinheit korrigiert ist, sowie auf der Grundlage des von der Festlegungseinheit festgelegten Auslenkungsmessbereichs zu steuern.
  9. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine Beleuchtungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, gleichförmiges Beleuchtungslicht auf das Messobjekt einzustrahlen, wobei die Beleuchtungseinheit das gleichförmige Beleuchtungslicht auf das Messobjekt einstrahlt, und der Luminanzbildgenerator das Luminanzbild des Messobjekts erzeugt, der Lichtprojektor das Messlicht auf das Messobjekt einstrahlt, und der Lichtempfänger die Intensitätsverteilung für empfangenes Licht für die Auslenkungsmessung ausgibt, und nachdem die Positionskorrektureinheit die Position und die Lage des Messobjekts durch Verwendung der in dem Korrekturinformationsspeicher gespeicherten Positionskorrekturinformation in dem Luminanzbild, das aktuell von dem Luminanzbildgenerator erzeugt ist, ermittelt hat, und die Positionskorrektureinheit die Messposition durch Verwenden der Information bezüglich der relativen Position korrigiert hat, die Messsteuerung sodann den Lichtprojektor und das Abtastteil so steuert, dass bewirkt wird, dass das Messlicht auf die von der Positionskorrektureinheit korrigierten Messposition eingestrahlt wird.
  10. Die Auslenkungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner eine Anzeige aufweist, die ausgebildet ist, das von dem Luminanzbildgenerator erzeugte Luminanzbild anzuzeigen, und wobei die Festlegungseinheit ausgebildet ist, eine Festlegung bezüglich der Messposition, an der die Auslenkung gemessen wird, zu empfangen und eine Festlegung für ein Gebiet zur Positionskorrektur, durch die die Messposition korrigiert wird, in dem auf der Anzeige angezeigten Luminanzbild zu empfangen.
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