JP2004012192A - 測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】測定に係るオペレータの負担を軽減させる。
【解決手段】多点測定が開始されると、オペレータの指示に応じてメッシュ状に分割した測定領域上にＸＹテーブルの現在位置を示すマークを表示すると共に、それが含まれるメッシュ領域を他のメッシュ領域と区別可能に表示する。ＸＹテーブルが移動され、ＸＹテーブルが三次元座標データを取得していないメッシュ領域に入ると、オートフォーカスを実行して合焦時の測定点の三次元座標データを取得し、そのメッシュ領域を、三次元座標データを取得していないメッシュ領域と識別可能に表示する。これにより、オペレータは、三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別可能になり、三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避でき、上記課題が解決される。
【選択図】 図３
【解決手段】多点測定が開始されると、オペレータの指示に応じてメッシュ状に分割した測定領域上にＸＹテーブルの現在位置を示すマークを表示すると共に、それが含まれるメッシュ領域を他のメッシュ領域と区別可能に表示する。ＸＹテーブルが移動され、ＸＹテーブルが三次元座標データを取得していないメッシュ領域に入ると、オートフォーカスを実行して合焦時の測定点の三次元座標データを取得し、そのメッシュ領域を、三次元座標データを取得していないメッシュ領域と識別可能に表示する。これにより、オペレータは、三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別可能になり、三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避でき、上記課題が解決される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元形状の非接触寸法測定に用いられる測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定対象物をＸＹステージ上に載置し、拡大光学系を介して拡大観察しながらＸＹステージ及びＺステージを手動で移動させ、その移動量から測定対象物の形状を測定する測定顕微鏡装置がある。また、このような測定顕微鏡装置の中には、レーザオートフォーカス手段を備えてＺ方向の測定を自動化した測定顕微鏡装置もある。また、レーザオートフォーカス手段と電動ＸＹステージを備えてＸＹＺ方向の測定を自動化し、取得した三次元座標データに基づいて表面形状の観察や非接触の寸法測定を可能にした測定顕微鏡装置もある。
【０００３】
また、測定対象物の形状を測定する技術の一例として、例えば、特開平２０００−１４６５３２号公報には、測定物をＸＹ方向にスキャンさせながら高さ情報を取得して測定物のエッジを検出し、測定物の寸法を非接触で測定する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の測定顕微鏡装置において、測定対象物の形状を測定するためには、多数の三次元座標データを取得する必要がある。そのため、オペレータ（測定者等）は、その多数の三次元座標データを取得するための、多数の測定点の位置決めを行う必要があった。従って、例えば、拡大光学像を観察しながら手動ＸＹステージを操作して測定点の位置決めを行うような場合には、測定中にオペレータは三次元座標データを取得した領域と取得していない領域とを区別できなくなる虞があり、測定対象物の形状の測定に多大な時間と労力が必要になることがあった。このような理由から、手動ＸＹステージを用いた構成は安価で簡易な構成を実現できる可能性があるにもかかわらず実用化されていなかった。
【０００５】
また、上記公報に記載された技術においても、手動ＸＹステージを用いた場合には、同様の問題が生じる虞があった。
本発明の課題は、上記実情に鑑み、多点測定等のように多数の三次元座標データを取得する場合に三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別可能にして測定に係るオペレータの負担を軽減させると共に、測定対象物の表面形状の観察を容易にする測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置であって、測定領域を分割する分割手段と、該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる表示手段と、を備えた測定顕微鏡装置である。
【０００７】
上記の構成によれば、三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域が識別可能なように表示されると共に、ＸＹテーブルの現在位置が含まれる領域と他の領域が区別可能なように表示される。これにより、例えば、オペレータ（測定者等）はデータが取得された領域と取得されていない領域を識別可能になり、測定に係る負担が軽減される。
【０００８】
本発明の第二の態様は、前記第一の態様において、前記分割手段は、前記測定領域をメッシュ状に分割する、構成である。
この構成によれば、測定領域がメッシュ状（格子状）に分割される。これにより、例えば、オペレータが縦横のピッチを指定することによって容易に測定領域を分割することができる。
【０００９】
本発明の第三の態様は、前記第二の態様において、前記表示手段は、前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域に、該三次元座標データが取得された際の前記検出手段により検出された前記Ｚステージの座標に応じた色を着色して表示させる、構成である。
【００１０】
この構成によれば、三次元座標データが取得された領域が、そのＺステージの座標に応じた色に着色されて表示される。これにより、例えば、オペレータは測定対象物の形状の概略を確認することができる。
本発明の第四の態様は、前記第二の態様において、前記表示手段は、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域上に、前記ＸＹステージの移動方向を示すマークを表示させる、構成である。
【００１１】
この構成によれば、ＸＹステージが移動されると、ＸＹステージの現在位置が含まれる領域上にＸＹステージの移動方向を示すマークが表示される。これにより、例えば、オペレータはＸＹステージの移動方向を確認することができる。尚、このマークは、オペレータがＸＹステージの移動方向を確認可能な、記号、文字、図形若しくはこれらの結合等により表される。
【００１２】
本発明の第五の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置であって、測定領域を分割する分割手段と、該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得手段により取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる表示手段と、を備えた測定顕微鏡装置である。
【００１３】
上記の構成によれば、取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に、取得された光学像に応じた画像に基づく画像が重畳されて表示される。これにより、例えば、オペレータは実際の測定対象物の表面形状及びその色に近い状態の三次元形状像を確認することができ、測定対象物の表面形状の観察が容易になる。
【００１４】
本発明の第六の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、測定領域を分割し、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる、測定顕微鏡装置の表示方法である。
【００１５】
上記の方法によれば、上記第一の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第七の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、測定領域を分割し、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる、測定顕微鏡装置の表示方法である。
【００１６】
上記の方法によれば、上記第五の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第八の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、測定領域を分割する機能と、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる機能と、を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラムである。
【００１７】
上記のプログラムを測定顕微鏡装置のコンピュータに実行させることにより、上記第一の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第九の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、測定領域を分割する機能と、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる機能と、を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラムである。
【００１８】
上記のプログラムを測定顕微鏡装置のコンピュータに実行させることによって、上記第五の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
同図において、測定顕微鏡装置は、測定顕微鏡本体１、手動ＸＹステージ（以下、単にＸＹステージと言う）２、ＰＣ３等を備えて構成されている。
【００２０】
測定顕微鏡本体１には、ベース４上に、被測定物（測定対象物）が載置されるＸＹステージ２が取り付けられている。ＸＹステージ２には、オペレータ（測定者等）の操作に応じて、このＸＹステージ２をＸ方向及びＹ方向に移動させるためのハンドル２ａ及び２ｂが設けられている。また、不図示ではあるが、ＸＹステージ２の内部には、このＸＹステージ２のＸ方向の移動量（Ｘ座標）を検出するＸ検出器、及びそのＹ方向の移動量（Ｙ座標）を検出するＹ検出器が備えられている。
【００２１】
また、ＸＹステージ２の上方には、Ｚ軸モータを備えたＺステージ５が設けられている。このＺステージ５には対物レンズ６が取り付けられ、前述のＺ軸モータの駆動により、コラム７に設けられたガイド８等の案内によってＺステージ５の上下移動が行われるようになっている。尚、この上下移動は、ＸＹステージ２に対し垂直な方向に行われる。また、不図示ではあるが、コラム７の内部には、Ｚステージ５の移動量（Ｚ座標）を検出するＺ検出器が備えられている。また、Ｚステージ５にはオートフォーカスユニット９が取り付けられ、被測定物と対物レンズ６との相対距離を一定に保たせることが可能なようになっている。また、オートフォーカスユニット９の上方には、接眼鏡筒１０が取り付けられている。
【００２２】
また、Ｘ検出器、Ｙ検出器、及びＺ検出器の出力信号は、コラム７内の不図示の信号演算回路により演算され、それぞれの出力信号に基づく移動量データ（座標データ）がＸ表示部１１ａ、Ｙ表示部１１ｂ、Ｚ表示部１１ｃへ送られ、その移動量データに基づく座標がＸ表示部１１ａ、Ｙ表示部１１ｂ、Ｚ表示部１１ｃに表示されるようになっている。また、この移動量データは、外部通信ケーブル１２を介してホストコンピュータ３へも送られる。
【００２３】
ホストコンピュータ３は、データ処理部３ａ、表示部３ｂ、及び入力部（不図示）等を備えて構成されている。データ処理部３ａには、ＣＰＵ、メモリ、及び記録媒体等が備えられている。ＣＰＵは、中央演算処理装置であり、メモリに格納されている制御プログラムを読み出し実行することによって、この測定顕微鏡装置全体の動作を制御する。また、入力部は、ユーザからの各種指示等を受け付け、受け付けた指示等をＣＰＵへ通知する。また、記録媒体には、取得された三次元座標データ等が記録される。
【００２４】
次に、上述した構成の測定顕微鏡装置の動作について説明する。
尚、この測定顕微鏡装置の動作は、前述した通り、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現されるものである。
【００２５】
図２は、オートフォーカス（自動焦点調節）が実行され、合焦時の測定点における三次元座標データ（ＸＹＺの各移動量データ）が取得される際の動作を示した図である。
同図に示したように、ＸＹステージ２上には被測定物２１が載置されている。また、前述したように対物レンズ６が取り付けられたＺステージ５はＺ軸モータ２２の駆動により上下に移動し、その移動により被測定物２１と対物レンズ６との相対距離が変化されるようになっている。
【００２６】
まず、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されると、合焦検出部２４では、レーザプローブ光２４ａが出射され、焦点面２４ｂの前方に設けられたピンホール２４ｃを通過して受光面２４ｄに受光された光（被測定物２１からの光）に基づく信号と、焦点面２４ｅの後方に設けられたピンホール２４ｆを通過して受光面２４ｇに受光された光（被測定物２１からの光）に基づく信号とが合焦検出制御部２３へ出力される。合焦検出制御部２３では、これらの信号との差から焦点信号が求められ、この焦点信号に応じた駆動信号がＺ軸駆動回路２５へ出力される。
【００２７】
Ｚ軸駆動回路２５は、この駆動信号に応じてＺ軸モータ２２を駆動する。これにより、Ｚステージ４が焦点位置へ移動され合焦状態となる。Ｚステージ４が焦点位置へ移動されると、合焦検出制御部２３から合焦信号が発生され、この合焦信号がＸ軸移動量カウンタ２６、Ｙ軸移動量カウンタ２７、及びＺ軸移動量カウンタ２８へ出力される。Ｘ軸移動量カウンタ２６、Ｙ軸移動量カウンタ２７、及びＺ軸移動量カウンタ２８では、合焦信号が入力されると、この合焦信号が入力された時の、Ｘ軸検出器２９の出力信号に基づく移動量データ、Ｙ軸検出器３０の出力信号に基づく移動量データ、及びＺ軸検出器３１の出力信号に基づく移動量データがホストコンピュータ３へ出力される。
【００２８】
このような動作により、ホストコンピュータ３では、合焦時の測定点におけるＸＹＺの各移動量データ、すなわち、合焦時の測定点における三次元座標データが取得される。
続いて、上述した動作が繰り返し行われて多数の測定点の三次元座標データが取得される多点測定に係る動作について説明する。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、多点測定に係る動作中に表示部３ｂに表示される表示画面の一例である。また、図４（ａ），（ｂ）は、その表示画面上に表示されるマークの一例である。
尚、これらの表示画面は、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって、表示部３ｂに表示されるものである。
【００３０】
図３（ａ）は、多点測定が開始される前に表示される表示画面の一例である。
同図（ａ）に示したように、まず、多点測定が開始される前に、オペレータの指示に応じて設定された測定領域４１が表示される。この測定領域４１は、オペレータの指示に応じて設定された被測定物２１のＸＹ方向の測定範囲を示す領域である。また、この測定領域４１において、メッシュ状（格子状）に分割された複数の領域は、オペレータの指示に応じて設定された一定のピッチ４２ａ、４２ｂによって得られたものである。尚、この分割された一の領域をメッシュ領域とも言う。
【００３１】
また、領域４３は、ＸＹステージ２の可動範囲を示す領域である。従って、領域４３内の領域であって測定領域４１以外の領域は、被測定物２１の測定範囲外を示す領域になる。
同図（ｂ）は、多点測定が開始されたときに表示される表示画面の一例である。
【００３２】
同図（ｂ）に示したように、多点測定が開始されると、ＸＹステージ２の現在位置を示すマーク４４が測定領域４１上に表示されるとともに、ＸＹステージ２の現在位置が含まれるメッシュ領域４５が、色或いはパターン等によって他のメッシュ領域と区別して表示される。同図（ｂ）の例では、そのメッシュ領域４５が網掛けパターンにより示されている。
【００３３】
これにより、オペレータは多点測定開始時のＸＹステージ２の現在位置を確認することができる。
また、多点測定中は、Ｘ軸移動量カウンタ２６及びＹ軸移動量カウンタ２７からＸＹステージ２のＸＹの各移動量データがホストコンピュータ３により定期的に読み出され、オペレータによるＸＹステージ２のハンドル２ａ、２ｂの操作によりＸＹステージ２が移動されると、読み出された移動量データに応じて、前述のマーク４４の表示位置が移動される。但し、定期的に読み出された移動量データに変化が無い場合には、マーク４４が十字マークとして現在位置が含まれるメッシュ領域上に表示され、その移動量データに変化があった場合には、図４（ａ）に示したように、マーク４４がその変化量から求められるベクトル方向を向いた矢印マーク、すなわちＸＹステージ２の移動方向を示した矢印マークとして現在位置が含まれるメッシュ領域上に表示される。
【００３４】
これにより、オペレータは、ＸＹステージ２を移動させてもＸＹステージ２の現在位置を確認することができると共に、移動中のＸＹステージ２の移動方向をも確認することができる。
尚、矢印マークとして示されたマーク４４として、オペレータがＸＹステージの移動方向を確認可能な、その他の形状の図形、記号、文字、若しくはこれらの結合等が表示されるものであっても良い。また、十字マークとして示されたマーク４４として、その他の形状の図形、記号、文字、若しくはこれらの結合等が表示されるものであっても良い。
【００３５】
また、オペレータによりＸＹステージ２が移動され、図４（ｂ）に示したように、ＸＹステージ２の現在位置が、例えば境界５１を越えて隣接するメッシュ領域５２に入ると、オートフォーカスの実行指示が合焦検出制御部２３へ出力され、オートフォーカスが１回実行されて合焦時の測定点における三次元座標データがホストコンピュータ３へ出力される。尚、ＸＹステージ２の現在位置が隣接するメッシュ領域に入ったか否かは、読み出されたＸＹステージ２のＸＹの移動量データに基づく座標が、隣接するメッシュ領域５２に含まれたか否かにより判断可能である。
【００３６】
ホストコンピュータ３では、この三次元座標データがデータ処理部３ａの記録媒体に記録される。
但し、メッシュ領域内で一度データが取得されると、引き続きＸＹステージ２が移動されても、データが取得されていないメッシュ領域との境界を越えるまでは、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されない。すなわち、一のメッシュ領域に対しては、１回だけオートフォーカスが実行され、そのときの合焦時の測定点における三次元座標データのみが取得されるようになる。このように、既にデータが取得されているメッシュ領域に再びＸＹステージ２が移動されたときにオートフォーカスを実行させないようにすることで、一のメッシュ領域において、必要以上のデータを取得させないようにすることができる。
【００３７】
これにより、オペレータがＸＹステージを操作するような手動式のＸＹステージを適用した構成であっても、三次元座標データが取得される測定点の間隔が大きくばらつくことなく、多数の測定点の三次元座標データが、予めオペレータにより定められたピッチに応じて半自動化されて取得されるようになる。
【００３８】
また、オペレータによりＸＹステージ２が操作されて、ＸＹステージ２が複数のメッシュ領域上を移動されると、データを取得済みのメッシュ領域は、そのメッシュ領域の色或いはパターンによって、現在位置が含まれるメッシュ領域及びデータをまだ取得していないメッシュ領域と区別可能に表示される。
【００３９】
図３（ｃ）は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図（ｃ）に示したように、網掛けパターンにより示された複数のメッシュ領域４６は、三次元座標データを取得済みのメッシュ領域であり、他の網掛けパターンにより示されたメッシュ領域４８は、ＸＹステージ２の現在位置が含まれるメッシュ領域であり、他の複数のメッシュ領域４７は、三次元座標データがまだ取得されていないメッシュ領域である。
【００４０】
これにより、オペレータは、三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を容易に識別可能になり、三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避できる。また、オペレータは、所望の測定を行うために、ＸＹステージ２をどのように移動させればよいかを測定中に認識することができ、測定に必要な三次元座標データの取得漏れを防止することができる。
【００４１】
尚、本実施形態において、データ処理部３ａのメモリに、Ｚの座標値と表示輝度又は表示色等を対応させたルックアップテーブルを予め格納させておき、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、ルックアップテーブルに基づいて、そのＺの座標データに基づくＺの座標値に応じた表示輝度または表示色等に着色されて表示されるようにしても良い。
【００４２】
図３（ｄ）は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図（ｄ）に示したように、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、そのＺの座標データに基づくＺの座標値に応じた表示輝度又は表示色等に着色されて表示される。尚、同図（ｄ）では、着色されたメッシュ領域を網掛けパターンにより示している。これにより、オペレータは、多点測定中に被測定物２１の表面形状の概略を確認することができる。
【００４３】
尚、このルックアップテーブルにおいて、Ｚの座標値と表示輝度又は表示色等の対応の代わりに、Ｚの座標データと表示輝度又は表示色等の対応を格納させておき、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、ルックアップテーブルに基づいて、そのＺの座標データに応じた表示輝度または表示色等に着色されて表示されるようにしても良い。
【００４４】
また、多点測定中に、オペレータの操作によりＸＹステージ２の位置が測定領域４１から外れたときは、測定領域４１以外の領域４３をハイライト表示または点滅表示等させることでオペレータに注意を促すようにしても良い。
また、オペレータにより特定のメッシュ領域が指示されることにより、その指示されたメッシュ領域ではオートフォーカスの実行が禁止されるようにしても良い。これにより、オペレータは、測定領域４１において三次元座標データを取得する必要のないメッシュ領域を設定することができる。
【００４５】
また、合焦検出制御部２３に、例えばフットスイッチ等のようなＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチ手段を接続し、このフットスイッチがＯＮされている間は、オートフォーカスが実行されないようにしてもよい。
また、本実施形態において、多点測定が開始される前に、測定範囲の代わりに測定開始位置が指示され、多点測定が開始された後はＸＹステージ２が移動されたメッシュ領域のみが動的に表示部３ｂに表示されるようにしても良い。尚、この場合、メッシュ領域は、例えば測定開始位置を基準にしてピッチ４２ａ、４２ｂによって決定される。
【００４６】
また、本実施形態において、隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が一定の閾値レベルを超えていた場合には、その隣接するメッシュ領域を更に複数の領域に分割し、その隣接するメッシュ領域を、色或いはハイライト等により区別可能に表示させるようにしても良い。
【００４７】
図５は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図の例では、隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が閾値レベルを超えていた隣接するメッシュ領域５６、５７を、網掛けパターンにより示している。また、その隣接するメッシュ領域５６、５７は、同図に示したように更に複数の領域に分割される。
【００４８】
これにより、オペレータに対し、その隣接するメッシュ領域の詳細なデータを取得させるように促すことが可能になり、データ取得後の、その隣接するメッシュ領域の段差測定や距離測定等に係る測定精度を向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、図３（ａ）に示したように、ピッチ４２ａ、４２ｂにしたがって一律に測定領域４１が分割されるものであったが、測定領域４１の分割のされ方は、これに限定されるものではなく、例えばデータを取得したい測定点等を考慮した、他の分割のされ方であっても良い。
【００４９】
図６（ａ）は、測定領域４１の他の分割例を示した図、同図（ｂ）は、ＸＹステージ２の移動方向の一例を示した図、同図（ｃ）は、ＸＹステージ２が同図（ｂ）のように移動されたときにデータが取得された測定点を示した図である。
同図（ａ）に示した分割例は、例えば、測定領域４１がピッチ４２ａ、４２ｂにしたがって一律に分割された後に、１ラインの領域を隔てた毎に１ラインの領域がＸ方向へ０．５ピッチづつシフトされることにより得られたものである。
【００５０】
このように分割された測定領域４１において、例えば、オペレータにより同図（ｂ）の矢印に示したようにＸＹステージ２がほぼ等速に移動されると、同図（ｃ）に示したようにデータが取得される測定点の位置が各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一になる。
【００５１】
また、同図（ｂ）の矢印に示した以外にも、ＸＹステージ２が所定のラインの領域上を移動された後に、隣接するラインの隣接するメッシュ領域へ移動されて該隣接するラインの領域上を移動される、等といったようにＸＹステージ２の移動が繰り返されることによっても同様に、データが取得される測定点の位置が各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一になる。
【００５２】
すなわち、同図（ａ）に示したように測定領域４１を分割し、ＸＹステージ２を前述したように移動させることにより、データが取得される測定点の位置を、各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一にさせることが可能になる。従って、予めこのような測定点においてデータを取得したい場合等に好適である。
【００５３】
また、上述してきた例では、分割された一の領域が矩形とされた例を示したが、その領域は矩形に限定されず、被測定物２１の形状に合わせて、例えば円形等その他の任意形状であっても良い。
以上、本実施形態によれば、手動ＸＹステージを用いた安価かつ簡易な構成を用いて多点測定等のように多数の三次元座標データが取得される場合に、測定領域と、三次元座標データが取得された領域と、三次元座標データが取得されていない領域と、ＸＹステージの現在位置が、一度に表示画面上に識別可能に表示され、三次元座標データが、予めオペレータにより定められたピッチに準じて半自動化されて取得されるようになる。これにより、オペレータは三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避でき、三次元形状を測定するための多数の測定点の三次元座標データを容易に取得することが可能になり、測定に係るオペレータの負担を軽減させることができる。
【００５４】
尚、本実施形態では、手動ＸＹステージを用いた構成において特に有効であることを説明したが、測定中の経過がわかりやすくリアルタイムに表示されるようになるので、電動ＸＹステージを用いた構成に応用しても有効である。
また、本実施形態の変形例として次のように構成することも可能である。
【００５５】
設定した測定点の数が極めて多数であった場合に、メッシュ画面を拡大表示させることも可能である。さらに、測定中は現在位置を基準として拡大されたメッシュ表示領域がスクロールされるようになる。
このようにすると、多数にメッシュ分割されて画面上に１個１個のメッシュを細かく表示せざるを得ないような場合にも、オペレータに負担を掛けずに済む。
【００５６】
メッシュ領域表示の拡大がされたときには、別途、全体とその中の拡大領域を示すビューワが表示されることで、測定領域全体の中での位置を見失うことが避けられる。
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
【００５７】
図７は、本発明の第ニの実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
尚、同図において、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を付して示している。
図７において、接眼鏡筒１０上には、結像レンズを内蔵する鏡筒６１とカラーカメラ６２等を備えた撮像装置が取り付けられ、この撮像装置により撮像された画像信号は、不図示の画像取込回路により、ケーブル６３を介してホストコンピュータ３へ送られるように構成されている。尚、撮像装置により撮像される画像信号は、対物レンズ６及び鏡筒６１からなる拡大光学系により得られた光学像に基づくものである。その他の構成については、図１に示した構成と同様である。
【００５８】
次に、上述した構成の測定顕微鏡装置の動作について説明する。
尚、この測定顕微鏡装置の動作は、前述した通り、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現されるものである。
【００５９】
図８は、オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データとフレーム画像データが取得される際の動作を示した図である。
尚、同図において、図２に示した要素と同一の要素については同一の符号を付して示している。
【００６０】
図８において、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されてから、合焦信号が入力された時の、Ｘ軸検出器２９の出力信号に基づく移動量データ、Ｙ軸検出器３０の出力信号に基づく移動量データ、及びＺ軸検出器３１の出力信号に基づく移動量データが、ホストコンピュータ３へ出力されるまでの動作は、前述の図２を用いて説明した通りである。
【００６１】
但し、図８に示した動作においては、更に次のような動作が行われる。
合焦検出制御部２３から出力された合焦信号は、同時に画像取込回路６４へも入力される。画像取込回路６４では、この合焦信号が入力されると、カラーカメラ６２に対して非同期リセット信号が与えられる。カラーカメラ６２では、この非同期リセット信号が与えられると、新しいフレーム画像の取得が開始されるように同期信号がリセットされ、新しいフレーム画像の取得が開始される。画像取込回路６４では、カラーカメラ６２により取得されたフレーム画像信号が取り込まれ、該フレーム画像信号がホストコンピュータ３へ出力される。ホストコンピュータ３では、この入力されたフレーム画像信号（フレーム画像データ）が、前述のＸＹＺの各移動量データ（三次元座標データ）と関連づけられてデータ処理部３ａの記録媒体に記録される。
【００６２】
図９は、非同期リセット信号とフレーム画像信号の一例を示した図である。
同図上段に示した信号において、パルス信号７０は、非同期リセット信号を示している。また、同図下段に示した信号において、信号７１ａは奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号を示し、信号７１ｂは偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号を示している。尚、１ライン分のフレーム画像信号７１は、この奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号と、偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号からなる。
【００６３】
同図に示したように、非同期リセット信号７０が与えられると、同期信号がリセットされ、奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号７１ａと偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号７１ｂが、ホストコンピュータ３に取り込まれ、１ライン分のフレーム画像信号７１が取得される。
【００６４】
このように、奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号と偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号が、順次ホストコンピュータ３に取り込まれることにより、１フレーム分のフレーム画像が取得される。
このようにすることで、オートフォーカス完了時（合焦時）とカラーカメラ６２による撮像開始時とのディレイを最小限にして、合焦時の測定点における画像を取得するようにしている。
【００６５】
奇数フィールド、偶数フィールドからなるインターレースカメラの信号を例に示したが、インターレースせずにフレーム画像が構築されるプログレッシブスキャンタイプでも良い。
続いて、上述した動作が繰り返し行われて多数の測定点の三次元座標データが取得される多点測定に係る動作について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る多点測定に係る動作は、第一の実施の形態に係る多点測定に係る動作と同様に測定領域がメッシュ状に分割されて行われる。すなわち、オペレータによりＸＹステージ２が移動されると、ＸＹステージ２が移動された各メッシュ領域において、１回だけオートフォーカスが実行されて合焦時の測定点における三次元座標データがホストコンピュータ３へ出力される。ホストコンピュータ３では、この合焦時の測定点における三次元座標データが、データ処理部３ｂの記録媒体に記録される。
【００６７】
但し、この三次元座標データは、前述の合焦時にカラーカメラ６２により撮像されたフレーム画像信号（フレーム画像データ）と共に記録される。
このようにして記録された多数の測定点における三次元座標データは、ホストコンピュータ３により、三次元像化されて表示部３ｂにグラフィック表示される。
【００６８】
図１０は、このときにグラフィック表示された表示画面の一例である。
同図に示したように、取得された多数の測定点における三次元座標データに基づく三次元形状像がグラフィック表示される。
ところで、前述のカラーカメラ６２により撮像されたフレーム画像信号に基づく画像は、対物レンズ６及び鏡筒６１からなる拡大光学系により、メッシュ領域のサイズに比べて広い視野範囲になっている。
【００６９】
図１１は、撮像された画像の視野範囲とメッシュ領域とのサイズを示した図である。
同図において、範囲８０は、撮像された画像の視野範囲を示し、領域８１は、メッシュ領域のサイズを示している。また、点８２は、撮像された画像の中心（ｘ１，ｙ１）、点８３は、メッシュ領域の中心（ｘ２，ｙ２）を示している。
【００７０】
尚、オペレータがＸＹステージ２をどのように移動させるかによって、メッシュ領域内の任意の位置でオートフォーカスが実行されてデータが取得されるようになるので、点８２、８３に示したように、撮像された画像の中心とメッシュ領域の中心は必ずしも一致しない。
【００７１】
この撮像された画像のメッシュ領域に対応する部分は、画像の中心を、Ｘ方向に（ｘ２−ｘ１）、Ｙ方向に（ｙ２−ｙ１）の量だけシフトさせた上で、メッシュ領域のピッチにより抽出される（切り出される）。
このようにして各メッシュ領域に対応する部分が切り出された各画像は、対応する各メッシュ領域の位置において貼り合わせが行われ、１つのカラー画像に合成される。この合成されたカラー画像は、ホストコンピュータ３により画像処理され、図１０に示した三次元形状像の表面に重畳されて（貼り付けられて）表示される。
【００７２】
尚、このような三次元グラフィックは、例えばＯｐｅｎＧＬ（登録商標）等のような近年一般化されている技術により、容易に回転表示させることができ、また任意の視点から観察することが可能である。この三次元グラフィック上では、例えばマウス等の指示手段で指示した位置の最近傍で取得された三次元座標データが演算されることにより、距離や段差等の測定が可能になる。
【００７３】
尚、本実施形態では、撮像された画像が切り出されてそのまま対応するメッシュ領域の位置に貼り合わされるものであったが、メッシュ領域のピッチが小さい場合、すなわち切り出された画像のサイズが十分に小さい場合には、切り出された画像に含まれる画素から色平均を求め、求めた色平均の色の画像を貼り合せるようにしても良い。これにより、メッシュ領域間の境界部の色が滑らかになるようなカラー画像を得ることができる。
【００７４】
また、本実施形態において、メッシュ領域内の中心領域に対応する部分のみを切り出してその色平均を求め、この求めた色平均の色の画像を、対応する中心領域の位置に張り合わせ、その中心領域の間の部分については、隣接するメッシュ領域内の中心領域の色情報と各中心領域からの距離に応じた重みとにより平均化された色情報を割り当てて補間するようにしてカラー画像を得るようにしても良い。このような手法によっても、メッシュ領域間の境界部の色が滑らかになるようなカラー画像を得ることができる。
【００７５】
図１２は、そのような手法によって中心領域の間の部分についての色情報が補間される例を示した図である。
同図において、点Ａは、本例において色情報を取得する点である。また、領域９１、９２、９３、９４は、メッシュ領域内の中心領域を示し、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）は中心領域９１の色情報、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）は中心領域９２の色情報、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）は中心領域９３の色情報、（Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４）は中心領域９４の色情報を示している。尚、これらの色情報は、前述した通り、中心領域に含まれる画素の色平均により求めたものである。
【００７６】
また、距離ｄ１は中心領域９１から点Ａまでの距離、距離ｄ２は中心領域９２から点Ａまでの距離、距離ｄ３は中心領域９３から点Ａまでの距離、距離ｄ４は中心領域９４から点Ａまでの距離を示している。
点Ａの色情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、隣接する各中心領域９１、９２、９３、９４の各ＲＧＢに対して、
Ｒ＝α１×Ｒ１＋α２×Ｒ２＋α３×Ｒ３＋α４×Ｒ４、
Ｇ＝α１×Ｇ１＋α２×Ｇ２＋α３×Ｇ３＋α４×Ｇ４、
Ｂ＝α１×Ｂ１＋α２×Ｂ２＋α３×Ｂ３＋α４×Ｂ４、
とすることにより求められる。
【００７７】
ここで、
α１＋α２＋α３＋α４＝１、Ｄ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４、
としたときに、
α１＝Ｄ／（β×ｄ１）、
α２＝Ｄ／（β×ｄ２）、
α３＝Ｄ／（β×ｄ３）、
α４＝Ｄ／（β×ｄ４）、
β＝（Ｄ／ｄ１）＋（Ｄ／ｄ２）＋（Ｄ／ｄ３）＋（Ｄ／ｄ４）
となっている。
【００７８】
或いは、点Ａの色情報を距離の２乗に関連づけて求めるようにしてもよい。
この場合、例えば、前述の式に対して、
Ｄ＝ｄ１２＋ｄ２２＋ｄ３２＋ｄ４２
としたときに、
α１＝Ｄ／（β×ｄ１２）、
α２＝Ｄ／（β×ｄ２２）、
α３＝Ｄ／（β×ｄ３２）、
α４＝Ｄ／（β×ｄ４２）、
β＝（Ｄ／ｄ１２）＋（Ｄ／ｄ２２）＋（Ｄ／ｄ３２）＋（Ｄ／ｄ４２）
のような関係で求めるようにすれば良い。
【００７９】
尚、同図に示した例では、中心領域の間の点Ａの色情報が補間される例を示したが、中心領域の間の所定領域の色情報が補間される場合についても同様にして色情報が求められる。
以上、本実施形態によれば、取得された多数の測定点の三次元座標データを三次元像化して表示し、その三次元形状像上に被測定物のカラー画像を重畳させることができるので、三次元座標データに基づく三次元形状像であっても、実際の被測定物の表面形状及びその色に近い状態で表示させることができる。
【００８０】
また、三次元形状像がカラー像になることで、オペレータは、測定顕微鏡本体１によりニ次元観察した場合の観察像との対比が容易になり、所望の三次元距離等の測定を行うための測定位置の決定が容易になる。
以上、本発明の測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【００８１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、多点測定等のように多数の三次元座標データを取得する場合に、三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別でき、測定に係るオペレータの負担を軽減させることができる。また、実際の測定対象物の表面形状及びその色に近い状態の三次元形状像を得ることができ、測定対象物の表面形状の観察を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
【図２】オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データが取得される際の動作を示した図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、多点測定に係る動作中に表示部に表示される表示画面の一例である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、表示画面上に表示されるマークの一例である。
【図５】隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が一定の閾値レベルを超えていた場合に表示される表示画面の一例である。
【図６】（ａ）は測定領域の他の分割例を示した図、（ｂ）はＸＹステージの移動方向の一例を示した図、（ｃ）はＸＹステージが（ｂ）のように移動されたときにデータが取得された測定点を示した図である。
【図７】本発明の第ニの実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
【図８】オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データとフレーム画像データが取得される際の動作を示した図である。
【図９】非同期リセット信号とフレーム画像信号の一例を示した図である。
【図１０】三次元形状像がグラフィック表示された表示画面の一例である。
【図１１】撮像された画像の視野範囲とメッシュ領域とのサイズを示した図である。
【図１２】中心領域の間の部分についての色情報が補間される例を示した図である。
【符号の説明】
１ 測定顕微鏡本体
２ 手動ＸＹステージ
２ａ、２ｂ ハンドル
３ ＰＣ
３ａ データ処理部
３ｂ 表示部
４ ベース
５ Ｚステージ
６ 対物レンズ
７ コラム
８ ガイド
９ フォーカスユニット
１０ 接眼鏡筒
１１ａ Ｘ表示部
１１ｂ Ｙ表示部
１１ｃ Ｚ表示部
１２ 外部通信ケーブル
２１ 被測定物
２２ Ｚ軸モータ
２３ 合焦検出制御部
２４ 合焦検出部
２４ａ レーザプローブ光
２４ｂ、２４ｅ 焦点面
２４ｃ、２４ｆ ピンホール
２４ｄ、２４ｇ 受光面
２５ Ｚ軸駆動回路
２６ Ｘ軸移動量カウンタ
２７ Ｙ軸移動量カウンタ
２８ Ｚ軸移動量カウンタ
２９ Ｘ軸検出器
３０ Ｙ軸検出器
３１ Ｚ軸検出器
４１ 測定範囲
４２ａ、４２ｂ ピッチ
４３ ＸＹステージの可動範囲
４４ マーク
４５ メッシュ領域
４６、４７ 複数のメッシュ領域
４８ メッシュ領域
５１ 境界
５２ メッシュ領域
５６、５７ メッシュ領域
６１ 鏡筒
６２ カラーカメラ
６３ ケーブル
６４ 画像取込回路
７０ 非同期リセット信号
７１、７１ａ、７１ｂ フレーム画像信号
８０ 画像の視野範囲
８１ メッシュ領域のサイズ
８２ 画像の中心
８３ メッシュ領域の中心
９１、９２、９３、９４ 中心領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元形状の非接触寸法測定に用いられる測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定対象物をＸＹステージ上に載置し、拡大光学系を介して拡大観察しながらＸＹステージ及びＺステージを手動で移動させ、その移動量から測定対象物の形状を測定する測定顕微鏡装置がある。また、このような測定顕微鏡装置の中には、レーザオートフォーカス手段を備えてＺ方向の測定を自動化した測定顕微鏡装置もある。また、レーザオートフォーカス手段と電動ＸＹステージを備えてＸＹＺ方向の測定を自動化し、取得した三次元座標データに基づいて表面形状の観察や非接触の寸法測定を可能にした測定顕微鏡装置もある。
【０００３】
また、測定対象物の形状を測定する技術の一例として、例えば、特開平２０００−１４６５３２号公報には、測定物をＸＹ方向にスキャンさせながら高さ情報を取得して測定物のエッジを検出し、測定物の寸法を非接触で測定する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の測定顕微鏡装置において、測定対象物の形状を測定するためには、多数の三次元座標データを取得する必要がある。そのため、オペレータ（測定者等）は、その多数の三次元座標データを取得するための、多数の測定点の位置決めを行う必要があった。従って、例えば、拡大光学像を観察しながら手動ＸＹステージを操作して測定点の位置決めを行うような場合には、測定中にオペレータは三次元座標データを取得した領域と取得していない領域とを区別できなくなる虞があり、測定対象物の形状の測定に多大な時間と労力が必要になることがあった。このような理由から、手動ＸＹステージを用いた構成は安価で簡易な構成を実現できる可能性があるにもかかわらず実用化されていなかった。
【０００５】
また、上記公報に記載された技術においても、手動ＸＹステージを用いた場合には、同様の問題が生じる虞があった。
本発明の課題は、上記実情に鑑み、多点測定等のように多数の三次元座標データを取得する場合に三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別可能にして測定に係るオペレータの負担を軽減させると共に、測定対象物の表面形状の観察を容易にする測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置であって、測定領域を分割する分割手段と、該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる表示手段と、を備えた測定顕微鏡装置である。
【０００７】
上記の構成によれば、三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域が識別可能なように表示されると共に、ＸＹテーブルの現在位置が含まれる領域と他の領域が区別可能なように表示される。これにより、例えば、オペレータ（測定者等）はデータが取得された領域と取得されていない領域を識別可能になり、測定に係る負担が軽減される。
【０００８】
本発明の第二の態様は、前記第一の態様において、前記分割手段は、前記測定領域をメッシュ状に分割する、構成である。
この構成によれば、測定領域がメッシュ状（格子状）に分割される。これにより、例えば、オペレータが縦横のピッチを指定することによって容易に測定領域を分割することができる。
【０００９】
本発明の第三の態様は、前記第二の態様において、前記表示手段は、前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域に、該三次元座標データが取得された際の前記検出手段により検出された前記Ｚステージの座標に応じた色を着色して表示させる、構成である。
【００１０】
この構成によれば、三次元座標データが取得された領域が、そのＺステージの座標に応じた色に着色されて表示される。これにより、例えば、オペレータは測定対象物の形状の概略を確認することができる。
本発明の第四の態様は、前記第二の態様において、前記表示手段は、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域上に、前記ＸＹステージの移動方向を示すマークを表示させる、構成である。
【００１１】
この構成によれば、ＸＹステージが移動されると、ＸＹステージの現在位置が含まれる領域上にＸＹステージの移動方向を示すマークが表示される。これにより、例えば、オペレータはＸＹステージの移動方向を確認することができる。尚、このマークは、オペレータがＸＹステージの移動方向を確認可能な、記号、文字、図形若しくはこれらの結合等により表される。
【００１２】
本発明の第五の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置であって、測定領域を分割する分割手段と、該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得手段により取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる表示手段と、を備えた測定顕微鏡装置である。
【００１３】
上記の構成によれば、取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に、取得された光学像に応じた画像に基づく画像が重畳されて表示される。これにより、例えば、オペレータは実際の測定対象物の表面形状及びその色に近い状態の三次元形状像を確認することができ、測定対象物の表面形状の観察が容易になる。
【００１４】
本発明の第六の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、測定領域を分割し、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる、測定顕微鏡装置の表示方法である。
【００１５】
上記の方法によれば、上記第一の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第七の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、測定領域を分割し、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる、測定顕微鏡装置の表示方法である。
【００１６】
上記の方法によれば、上記第五の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第八の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、測定領域を分割する機能と、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる機能と、を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラムである。
【００１７】
上記のプログラムを測定顕微鏡装置のコンピュータに実行させることにより、上記第一の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
本発明の第九の態様は、測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、測定領域を分割する機能と、該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる機能と、を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラムである。
【００１８】
上記のプログラムを測定顕微鏡装置のコンピュータに実行させることによって、上記第五の態様と同じような作用・効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
同図において、測定顕微鏡装置は、測定顕微鏡本体１、手動ＸＹステージ（以下、単にＸＹステージと言う）２、ＰＣ３等を備えて構成されている。
【００２０】
測定顕微鏡本体１には、ベース４上に、被測定物（測定対象物）が載置されるＸＹステージ２が取り付けられている。ＸＹステージ２には、オペレータ（測定者等）の操作に応じて、このＸＹステージ２をＸ方向及びＹ方向に移動させるためのハンドル２ａ及び２ｂが設けられている。また、不図示ではあるが、ＸＹステージ２の内部には、このＸＹステージ２のＸ方向の移動量（Ｘ座標）を検出するＸ検出器、及びそのＹ方向の移動量（Ｙ座標）を検出するＹ検出器が備えられている。
【００２１】
また、ＸＹステージ２の上方には、Ｚ軸モータを備えたＺステージ５が設けられている。このＺステージ５には対物レンズ６が取り付けられ、前述のＺ軸モータの駆動により、コラム７に設けられたガイド８等の案内によってＺステージ５の上下移動が行われるようになっている。尚、この上下移動は、ＸＹステージ２に対し垂直な方向に行われる。また、不図示ではあるが、コラム７の内部には、Ｚステージ５の移動量（Ｚ座標）を検出するＺ検出器が備えられている。また、Ｚステージ５にはオートフォーカスユニット９が取り付けられ、被測定物と対物レンズ６との相対距離を一定に保たせることが可能なようになっている。また、オートフォーカスユニット９の上方には、接眼鏡筒１０が取り付けられている。
【００２２】
また、Ｘ検出器、Ｙ検出器、及びＺ検出器の出力信号は、コラム７内の不図示の信号演算回路により演算され、それぞれの出力信号に基づく移動量データ（座標データ）がＸ表示部１１ａ、Ｙ表示部１１ｂ、Ｚ表示部１１ｃへ送られ、その移動量データに基づく座標がＸ表示部１１ａ、Ｙ表示部１１ｂ、Ｚ表示部１１ｃに表示されるようになっている。また、この移動量データは、外部通信ケーブル１２を介してホストコンピュータ３へも送られる。
【００２３】
ホストコンピュータ３は、データ処理部３ａ、表示部３ｂ、及び入力部（不図示）等を備えて構成されている。データ処理部３ａには、ＣＰＵ、メモリ、及び記録媒体等が備えられている。ＣＰＵは、中央演算処理装置であり、メモリに格納されている制御プログラムを読み出し実行することによって、この測定顕微鏡装置全体の動作を制御する。また、入力部は、ユーザからの各種指示等を受け付け、受け付けた指示等をＣＰＵへ通知する。また、記録媒体には、取得された三次元座標データ等が記録される。
【００２４】
次に、上述した構成の測定顕微鏡装置の動作について説明する。
尚、この測定顕微鏡装置の動作は、前述した通り、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現されるものである。
【００２５】
図２は、オートフォーカス（自動焦点調節）が実行され、合焦時の測定点における三次元座標データ（ＸＹＺの各移動量データ）が取得される際の動作を示した図である。
同図に示したように、ＸＹステージ２上には被測定物２１が載置されている。また、前述したように対物レンズ６が取り付けられたＺステージ５はＺ軸モータ２２の駆動により上下に移動し、その移動により被測定物２１と対物レンズ６との相対距離が変化されるようになっている。
【００２６】
まず、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されると、合焦検出部２４では、レーザプローブ光２４ａが出射され、焦点面２４ｂの前方に設けられたピンホール２４ｃを通過して受光面２４ｄに受光された光（被測定物２１からの光）に基づく信号と、焦点面２４ｅの後方に設けられたピンホール２４ｆを通過して受光面２４ｇに受光された光（被測定物２１からの光）に基づく信号とが合焦検出制御部２３へ出力される。合焦検出制御部２３では、これらの信号との差から焦点信号が求められ、この焦点信号に応じた駆動信号がＺ軸駆動回路２５へ出力される。
【００２７】
Ｚ軸駆動回路２５は、この駆動信号に応じてＺ軸モータ２２を駆動する。これにより、Ｚステージ４が焦点位置へ移動され合焦状態となる。Ｚステージ４が焦点位置へ移動されると、合焦検出制御部２３から合焦信号が発生され、この合焦信号がＸ軸移動量カウンタ２６、Ｙ軸移動量カウンタ２７、及びＺ軸移動量カウンタ２８へ出力される。Ｘ軸移動量カウンタ２６、Ｙ軸移動量カウンタ２７、及びＺ軸移動量カウンタ２８では、合焦信号が入力されると、この合焦信号が入力された時の、Ｘ軸検出器２９の出力信号に基づく移動量データ、Ｙ軸検出器３０の出力信号に基づく移動量データ、及びＺ軸検出器３１の出力信号に基づく移動量データがホストコンピュータ３へ出力される。
【００２８】
このような動作により、ホストコンピュータ３では、合焦時の測定点におけるＸＹＺの各移動量データ、すなわち、合焦時の測定点における三次元座標データが取得される。
続いて、上述した動作が繰り返し行われて多数の測定点の三次元座標データが取得される多点測定に係る動作について説明する。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、多点測定に係る動作中に表示部３ｂに表示される表示画面の一例である。また、図４（ａ），（ｂ）は、その表示画面上に表示されるマークの一例である。
尚、これらの表示画面は、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって、表示部３ｂに表示されるものである。
【００３０】
図３（ａ）は、多点測定が開始される前に表示される表示画面の一例である。
同図（ａ）に示したように、まず、多点測定が開始される前に、オペレータの指示に応じて設定された測定領域４１が表示される。この測定領域４１は、オペレータの指示に応じて設定された被測定物２１のＸＹ方向の測定範囲を示す領域である。また、この測定領域４１において、メッシュ状（格子状）に分割された複数の領域は、オペレータの指示に応じて設定された一定のピッチ４２ａ、４２ｂによって得られたものである。尚、この分割された一の領域をメッシュ領域とも言う。
【００３１】
また、領域４３は、ＸＹステージ２の可動範囲を示す領域である。従って、領域４３内の領域であって測定領域４１以外の領域は、被測定物２１の測定範囲外を示す領域になる。
同図（ｂ）は、多点測定が開始されたときに表示される表示画面の一例である。
【００３２】
同図（ｂ）に示したように、多点測定が開始されると、ＸＹステージ２の現在位置を示すマーク４４が測定領域４１上に表示されるとともに、ＸＹステージ２の現在位置が含まれるメッシュ領域４５が、色或いはパターン等によって他のメッシュ領域と区別して表示される。同図（ｂ）の例では、そのメッシュ領域４５が網掛けパターンにより示されている。
【００３３】
これにより、オペレータは多点測定開始時のＸＹステージ２の現在位置を確認することができる。
また、多点測定中は、Ｘ軸移動量カウンタ２６及びＹ軸移動量カウンタ２７からＸＹステージ２のＸＹの各移動量データがホストコンピュータ３により定期的に読み出され、オペレータによるＸＹステージ２のハンドル２ａ、２ｂの操作によりＸＹステージ２が移動されると、読み出された移動量データに応じて、前述のマーク４４の表示位置が移動される。但し、定期的に読み出された移動量データに変化が無い場合には、マーク４４が十字マークとして現在位置が含まれるメッシュ領域上に表示され、その移動量データに変化があった場合には、図４（ａ）に示したように、マーク４４がその変化量から求められるベクトル方向を向いた矢印マーク、すなわちＸＹステージ２の移動方向を示した矢印マークとして現在位置が含まれるメッシュ領域上に表示される。
【００３４】
これにより、オペレータは、ＸＹステージ２を移動させてもＸＹステージ２の現在位置を確認することができると共に、移動中のＸＹステージ２の移動方向をも確認することができる。
尚、矢印マークとして示されたマーク４４として、オペレータがＸＹステージの移動方向を確認可能な、その他の形状の図形、記号、文字、若しくはこれらの結合等が表示されるものであっても良い。また、十字マークとして示されたマーク４４として、その他の形状の図形、記号、文字、若しくはこれらの結合等が表示されるものであっても良い。
【００３５】
また、オペレータによりＸＹステージ２が移動され、図４（ｂ）に示したように、ＸＹステージ２の現在位置が、例えば境界５１を越えて隣接するメッシュ領域５２に入ると、オートフォーカスの実行指示が合焦検出制御部２３へ出力され、オートフォーカスが１回実行されて合焦時の測定点における三次元座標データがホストコンピュータ３へ出力される。尚、ＸＹステージ２の現在位置が隣接するメッシュ領域に入ったか否かは、読み出されたＸＹステージ２のＸＹの移動量データに基づく座標が、隣接するメッシュ領域５２に含まれたか否かにより判断可能である。
【００３６】
ホストコンピュータ３では、この三次元座標データがデータ処理部３ａの記録媒体に記録される。
但し、メッシュ領域内で一度データが取得されると、引き続きＸＹステージ２が移動されても、データが取得されていないメッシュ領域との境界を越えるまでは、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されない。すなわち、一のメッシュ領域に対しては、１回だけオートフォーカスが実行され、そのときの合焦時の測定点における三次元座標データのみが取得されるようになる。このように、既にデータが取得されているメッシュ領域に再びＸＹステージ２が移動されたときにオートフォーカスを実行させないようにすることで、一のメッシュ領域において、必要以上のデータを取得させないようにすることができる。
【００３７】
これにより、オペレータがＸＹステージを操作するような手動式のＸＹステージを適用した構成であっても、三次元座標データが取得される測定点の間隔が大きくばらつくことなく、多数の測定点の三次元座標データが、予めオペレータにより定められたピッチに応じて半自動化されて取得されるようになる。
【００３８】
また、オペレータによりＸＹステージ２が操作されて、ＸＹステージ２が複数のメッシュ領域上を移動されると、データを取得済みのメッシュ領域は、そのメッシュ領域の色或いはパターンによって、現在位置が含まれるメッシュ領域及びデータをまだ取得していないメッシュ領域と区別可能に表示される。
【００３９】
図３（ｃ）は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図（ｃ）に示したように、網掛けパターンにより示された複数のメッシュ領域４６は、三次元座標データを取得済みのメッシュ領域であり、他の網掛けパターンにより示されたメッシュ領域４８は、ＸＹステージ２の現在位置が含まれるメッシュ領域であり、他の複数のメッシュ領域４７は、三次元座標データがまだ取得されていないメッシュ領域である。
【００４０】
これにより、オペレータは、三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を容易に識別可能になり、三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避できる。また、オペレータは、所望の測定を行うために、ＸＹステージ２をどのように移動させればよいかを測定中に認識することができ、測定に必要な三次元座標データの取得漏れを防止することができる。
【００４１】
尚、本実施形態において、データ処理部３ａのメモリに、Ｚの座標値と表示輝度又は表示色等を対応させたルックアップテーブルを予め格納させておき、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、ルックアップテーブルに基づいて、そのＺの座標データに基づくＺの座標値に応じた表示輝度または表示色等に着色されて表示されるようにしても良い。
【００４２】
図３（ｄ）は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図（ｄ）に示したように、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、そのＺの座標データに基づくＺの座標値に応じた表示輝度又は表示色等に着色されて表示される。尚、同図（ｄ）では、着色されたメッシュ領域を網掛けパターンにより示している。これにより、オペレータは、多点測定中に被測定物２１の表面形状の概略を確認することができる。
【００４３】
尚、このルックアップテーブルにおいて、Ｚの座標値と表示輝度又は表示色等の対応の代わりに、Ｚの座標データと表示輝度又は表示色等の対応を格納させておき、三次元座標データが取得されたメッシュ領域が、ルックアップテーブルに基づいて、そのＺの座標データに応じた表示輝度または表示色等に着色されて表示されるようにしても良い。
【００４４】
また、多点測定中に、オペレータの操作によりＸＹステージ２の位置が測定領域４１から外れたときは、測定領域４１以外の領域４３をハイライト表示または点滅表示等させることでオペレータに注意を促すようにしても良い。
また、オペレータにより特定のメッシュ領域が指示されることにより、その指示されたメッシュ領域ではオートフォーカスの実行が禁止されるようにしても良い。これにより、オペレータは、測定領域４１において三次元座標データを取得する必要のないメッシュ領域を設定することができる。
【００４５】
また、合焦検出制御部２３に、例えばフットスイッチ等のようなＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチ手段を接続し、このフットスイッチがＯＮされている間は、オートフォーカスが実行されないようにしてもよい。
また、本実施形態において、多点測定が開始される前に、測定範囲の代わりに測定開始位置が指示され、多点測定が開始された後はＸＹステージ２が移動されたメッシュ領域のみが動的に表示部３ｂに表示されるようにしても良い。尚、この場合、メッシュ領域は、例えば測定開始位置を基準にしてピッチ４２ａ、４２ｂによって決定される。
【００４６】
また、本実施形態において、隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が一定の閾値レベルを超えていた場合には、その隣接するメッシュ領域を更に複数の領域に分割し、その隣接するメッシュ領域を、色或いはハイライト等により区別可能に表示させるようにしても良い。
【００４７】
図５は、そのような場合に表示される表示画面の一例である。
同図の例では、隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が閾値レベルを超えていた隣接するメッシュ領域５６、５７を、網掛けパターンにより示している。また、その隣接するメッシュ領域５６、５７は、同図に示したように更に複数の領域に分割される。
【００４８】
これにより、オペレータに対し、その隣接するメッシュ領域の詳細なデータを取得させるように促すことが可能になり、データ取得後の、その隣接するメッシュ領域の段差測定や距離測定等に係る測定精度を向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、図３（ａ）に示したように、ピッチ４２ａ、４２ｂにしたがって一律に測定領域４１が分割されるものであったが、測定領域４１の分割のされ方は、これに限定されるものではなく、例えばデータを取得したい測定点等を考慮した、他の分割のされ方であっても良い。
【００４９】
図６（ａ）は、測定領域４１の他の分割例を示した図、同図（ｂ）は、ＸＹステージ２の移動方向の一例を示した図、同図（ｃ）は、ＸＹステージ２が同図（ｂ）のように移動されたときにデータが取得された測定点を示した図である。
同図（ａ）に示した分割例は、例えば、測定領域４１がピッチ４２ａ、４２ｂにしたがって一律に分割された後に、１ラインの領域を隔てた毎に１ラインの領域がＸ方向へ０．５ピッチづつシフトされることにより得られたものである。
【００５０】
このように分割された測定領域４１において、例えば、オペレータにより同図（ｂ）の矢印に示したようにＸＹステージ２がほぼ等速に移動されると、同図（ｃ）に示したようにデータが取得される測定点の位置が各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一になる。
【００５１】
また、同図（ｂ）の矢印に示した以外にも、ＸＹステージ２が所定のラインの領域上を移動された後に、隣接するラインの隣接するメッシュ領域へ移動されて該隣接するラインの領域上を移動される、等といったようにＸＹステージ２の移動が繰り返されることによっても同様に、データが取得される測定点の位置が各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一になる。
【００５２】
すなわち、同図（ａ）に示したように測定領域４１を分割し、ＸＹステージ２を前述したように移動させることにより、データが取得される測定点の位置を、各ラインの領域において同一若しくはほぼ同一にさせることが可能になる。従って、予めこのような測定点においてデータを取得したい場合等に好適である。
【００５３】
また、上述してきた例では、分割された一の領域が矩形とされた例を示したが、その領域は矩形に限定されず、被測定物２１の形状に合わせて、例えば円形等その他の任意形状であっても良い。
以上、本実施形態によれば、手動ＸＹステージを用いた安価かつ簡易な構成を用いて多点測定等のように多数の三次元座標データが取得される場合に、測定領域と、三次元座標データが取得された領域と、三次元座標データが取得されていない領域と、ＸＹステージの現在位置が、一度に表示画面上に識別可能に表示され、三次元座標データが、予めオペレータにより定められたピッチに準じて半自動化されて取得されるようになる。これにより、オペレータは三次元座標データを取得すべき測定点を見失うことを回避でき、三次元形状を測定するための多数の測定点の三次元座標データを容易に取得することが可能になり、測定に係るオペレータの負担を軽減させることができる。
【００５４】
尚、本実施形態では、手動ＸＹステージを用いた構成において特に有効であることを説明したが、測定中の経過がわかりやすくリアルタイムに表示されるようになるので、電動ＸＹステージを用いた構成に応用しても有効である。
また、本実施形態の変形例として次のように構成することも可能である。
【００５５】
設定した測定点の数が極めて多数であった場合に、メッシュ画面を拡大表示させることも可能である。さらに、測定中は現在位置を基準として拡大されたメッシュ表示領域がスクロールされるようになる。
このようにすると、多数にメッシュ分割されて画面上に１個１個のメッシュを細かく表示せざるを得ないような場合にも、オペレータに負担を掛けずに済む。
【００５６】
メッシュ領域表示の拡大がされたときには、別途、全体とその中の拡大領域を示すビューワが表示されることで、測定領域全体の中での位置を見失うことが避けられる。
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
【００５７】
図７は、本発明の第ニの実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
尚、同図において、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を付して示している。
図７において、接眼鏡筒１０上には、結像レンズを内蔵する鏡筒６１とカラーカメラ６２等を備えた撮像装置が取り付けられ、この撮像装置により撮像された画像信号は、不図示の画像取込回路により、ケーブル６３を介してホストコンピュータ３へ送られるように構成されている。尚、撮像装置により撮像される画像信号は、対物レンズ６及び鏡筒６１からなる拡大光学系により得られた光学像に基づくものである。その他の構成については、図１に示した構成と同様である。
【００５８】
次に、上述した構成の測定顕微鏡装置の動作について説明する。
尚、この測定顕微鏡装置の動作は、前述した通り、データ処理部３ａのＣＰＵがメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現されるものである。
【００５９】
図８は、オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データとフレーム画像データが取得される際の動作を示した図である。
尚、同図において、図２に示した要素と同一の要素については同一の符号を付して示している。
【００６０】
図８において、ホストコンピュータ３から合焦検出制御部２３へオートフォーカスの実行指示が出力されてから、合焦信号が入力された時の、Ｘ軸検出器２９の出力信号に基づく移動量データ、Ｙ軸検出器３０の出力信号に基づく移動量データ、及びＺ軸検出器３１の出力信号に基づく移動量データが、ホストコンピュータ３へ出力されるまでの動作は、前述の図２を用いて説明した通りである。
【００６１】
但し、図８に示した動作においては、更に次のような動作が行われる。
合焦検出制御部２３から出力された合焦信号は、同時に画像取込回路６４へも入力される。画像取込回路６４では、この合焦信号が入力されると、カラーカメラ６２に対して非同期リセット信号が与えられる。カラーカメラ６２では、この非同期リセット信号が与えられると、新しいフレーム画像の取得が開始されるように同期信号がリセットされ、新しいフレーム画像の取得が開始される。画像取込回路６４では、カラーカメラ６２により取得されたフレーム画像信号が取り込まれ、該フレーム画像信号がホストコンピュータ３へ出力される。ホストコンピュータ３では、この入力されたフレーム画像信号（フレーム画像データ）が、前述のＸＹＺの各移動量データ（三次元座標データ）と関連づけられてデータ処理部３ａの記録媒体に記録される。
【００６２】
図９は、非同期リセット信号とフレーム画像信号の一例を示した図である。
同図上段に示した信号において、パルス信号７０は、非同期リセット信号を示している。また、同図下段に示した信号において、信号７１ａは奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号を示し、信号７１ｂは偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号を示している。尚、１ライン分のフレーム画像信号７１は、この奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号と、偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号からなる。
【００６３】
同図に示したように、非同期リセット信号７０が与えられると、同期信号がリセットされ、奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号７１ａと偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号７１ｂが、ホストコンピュータ３に取り込まれ、１ライン分のフレーム画像信号７１が取得される。
【００６４】
このように、奇数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号と偶数フィールドの１ライン分のフレーム画像信号が、順次ホストコンピュータ３に取り込まれることにより、１フレーム分のフレーム画像が取得される。
このようにすることで、オートフォーカス完了時（合焦時）とカラーカメラ６２による撮像開始時とのディレイを最小限にして、合焦時の測定点における画像を取得するようにしている。
【００６５】
奇数フィールド、偶数フィールドからなるインターレースカメラの信号を例に示したが、インターレースせずにフレーム画像が構築されるプログレッシブスキャンタイプでも良い。
続いて、上述した動作が繰り返し行われて多数の測定点の三次元座標データが取得される多点測定に係る動作について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る多点測定に係る動作は、第一の実施の形態に係る多点測定に係る動作と同様に測定領域がメッシュ状に分割されて行われる。すなわち、オペレータによりＸＹステージ２が移動されると、ＸＹステージ２が移動された各メッシュ領域において、１回だけオートフォーカスが実行されて合焦時の測定点における三次元座標データがホストコンピュータ３へ出力される。ホストコンピュータ３では、この合焦時の測定点における三次元座標データが、データ処理部３ｂの記録媒体に記録される。
【００６７】
但し、この三次元座標データは、前述の合焦時にカラーカメラ６２により撮像されたフレーム画像信号（フレーム画像データ）と共に記録される。
このようにして記録された多数の測定点における三次元座標データは、ホストコンピュータ３により、三次元像化されて表示部３ｂにグラフィック表示される。
【００６８】
図１０は、このときにグラフィック表示された表示画面の一例である。
同図に示したように、取得された多数の測定点における三次元座標データに基づく三次元形状像がグラフィック表示される。
ところで、前述のカラーカメラ６２により撮像されたフレーム画像信号に基づく画像は、対物レンズ６及び鏡筒６１からなる拡大光学系により、メッシュ領域のサイズに比べて広い視野範囲になっている。
【００６９】
図１１は、撮像された画像の視野範囲とメッシュ領域とのサイズを示した図である。
同図において、範囲８０は、撮像された画像の視野範囲を示し、領域８１は、メッシュ領域のサイズを示している。また、点８２は、撮像された画像の中心（ｘ１，ｙ１）、点８３は、メッシュ領域の中心（ｘ２，ｙ２）を示している。
【００７０】
尚、オペレータがＸＹステージ２をどのように移動させるかによって、メッシュ領域内の任意の位置でオートフォーカスが実行されてデータが取得されるようになるので、点８２、８３に示したように、撮像された画像の中心とメッシュ領域の中心は必ずしも一致しない。
【００７１】
この撮像された画像のメッシュ領域に対応する部分は、画像の中心を、Ｘ方向に（ｘ２−ｘ１）、Ｙ方向に（ｙ２−ｙ１）の量だけシフトさせた上で、メッシュ領域のピッチにより抽出される（切り出される）。
このようにして各メッシュ領域に対応する部分が切り出された各画像は、対応する各メッシュ領域の位置において貼り合わせが行われ、１つのカラー画像に合成される。この合成されたカラー画像は、ホストコンピュータ３により画像処理され、図１０に示した三次元形状像の表面に重畳されて（貼り付けられて）表示される。
【００７２】
尚、このような三次元グラフィックは、例えばＯｐｅｎＧＬ（登録商標）等のような近年一般化されている技術により、容易に回転表示させることができ、また任意の視点から観察することが可能である。この三次元グラフィック上では、例えばマウス等の指示手段で指示した位置の最近傍で取得された三次元座標データが演算されることにより、距離や段差等の測定が可能になる。
【００７３】
尚、本実施形態では、撮像された画像が切り出されてそのまま対応するメッシュ領域の位置に貼り合わされるものであったが、メッシュ領域のピッチが小さい場合、すなわち切り出された画像のサイズが十分に小さい場合には、切り出された画像に含まれる画素から色平均を求め、求めた色平均の色の画像を貼り合せるようにしても良い。これにより、メッシュ領域間の境界部の色が滑らかになるようなカラー画像を得ることができる。
【００７４】
また、本実施形態において、メッシュ領域内の中心領域に対応する部分のみを切り出してその色平均を求め、この求めた色平均の色の画像を、対応する中心領域の位置に張り合わせ、その中心領域の間の部分については、隣接するメッシュ領域内の中心領域の色情報と各中心領域からの距離に応じた重みとにより平均化された色情報を割り当てて補間するようにしてカラー画像を得るようにしても良い。このような手法によっても、メッシュ領域間の境界部の色が滑らかになるようなカラー画像を得ることができる。
【００７５】
図１２は、そのような手法によって中心領域の間の部分についての色情報が補間される例を示した図である。
同図において、点Ａは、本例において色情報を取得する点である。また、領域９１、９２、９３、９４は、メッシュ領域内の中心領域を示し、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）は中心領域９１の色情報、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）は中心領域９２の色情報、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）は中心領域９３の色情報、（Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４）は中心領域９４の色情報を示している。尚、これらの色情報は、前述した通り、中心領域に含まれる画素の色平均により求めたものである。
【００７６】
また、距離ｄ１は中心領域９１から点Ａまでの距離、距離ｄ２は中心領域９２から点Ａまでの距離、距離ｄ３は中心領域９３から点Ａまでの距離、距離ｄ４は中心領域９４から点Ａまでの距離を示している。
点Ａの色情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、隣接する各中心領域９１、９２、９３、９４の各ＲＧＢに対して、
Ｒ＝α１×Ｒ１＋α２×Ｒ２＋α３×Ｒ３＋α４×Ｒ４、
Ｇ＝α１×Ｇ１＋α２×Ｇ２＋α３×Ｇ３＋α４×Ｇ４、
Ｂ＝α１×Ｂ１＋α２×Ｂ２＋α３×Ｂ３＋α４×Ｂ４、
とすることにより求められる。
【００７７】
ここで、
α１＋α２＋α３＋α４＝１、Ｄ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４、
としたときに、
α１＝Ｄ／（β×ｄ１）、
α２＝Ｄ／（β×ｄ２）、
α３＝Ｄ／（β×ｄ３）、
α４＝Ｄ／（β×ｄ４）、
β＝（Ｄ／ｄ１）＋（Ｄ／ｄ２）＋（Ｄ／ｄ３）＋（Ｄ／ｄ４）
となっている。
【００７８】
或いは、点Ａの色情報を距離の２乗に関連づけて求めるようにしてもよい。
この場合、例えば、前述の式に対して、
Ｄ＝ｄ１２＋ｄ２２＋ｄ３２＋ｄ４２
としたときに、
α１＝Ｄ／（β×ｄ１２）、
α２＝Ｄ／（β×ｄ２２）、
α３＝Ｄ／（β×ｄ３２）、
α４＝Ｄ／（β×ｄ４２）、
β＝（Ｄ／ｄ１２）＋（Ｄ／ｄ２２）＋（Ｄ／ｄ３２）＋（Ｄ／ｄ４２）
のような関係で求めるようにすれば良い。
【００７９】
尚、同図に示した例では、中心領域の間の点Ａの色情報が補間される例を示したが、中心領域の間の所定領域の色情報が補間される場合についても同様にして色情報が求められる。
以上、本実施形態によれば、取得された多数の測定点の三次元座標データを三次元像化して表示し、その三次元形状像上に被測定物のカラー画像を重畳させることができるので、三次元座標データに基づく三次元形状像であっても、実際の被測定物の表面形状及びその色に近い状態で表示させることができる。
【００８０】
また、三次元形状像がカラー像になることで、オペレータは、測定顕微鏡本体１によりニ次元観察した場合の観察像との対比が容易になり、所望の三次元距離等の測定を行うための測定位置の決定が容易になる。
以上、本発明の測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【００８１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、多点測定等のように多数の三次元座標データを取得する場合に、三次元座標データを取得した領域と取得していない領域を容易に識別でき、測定に係るオペレータの負担を軽減させることができる。また、実際の測定対象物の表面形状及びその色に近い状態の三次元形状像を得ることができ、測定対象物の表面形状の観察を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
【図２】オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データが取得される際の動作を示した図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、多点測定に係る動作中に表示部に表示される表示画面の一例である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、表示画面上に表示されるマークの一例である。
【図５】隣接するメッシュ領域において各々取得されたＺの座標データの差が一定の閾値レベルを超えていた場合に表示される表示画面の一例である。
【図６】（ａ）は測定領域の他の分割例を示した図、（ｂ）はＸＹステージの移動方向の一例を示した図、（ｃ）はＸＹステージが（ｂ）のように移動されたときにデータが取得された測定点を示した図である。
【図７】本発明の第ニの実施の形態に係る測定顕微鏡装置の構成例である。
【図８】オートフォーカスが実行され、合焦時の測定点における三次元座標データとフレーム画像データが取得される際の動作を示した図である。
【図９】非同期リセット信号とフレーム画像信号の一例を示した図である。
【図１０】三次元形状像がグラフィック表示された表示画面の一例である。
【図１１】撮像された画像の視野範囲とメッシュ領域とのサイズを示した図である。
【図１２】中心領域の間の部分についての色情報が補間される例を示した図である。
【符号の説明】
１ 測定顕微鏡本体
２ 手動ＸＹステージ
２ａ、２ｂ ハンドル
３ ＰＣ
３ａ データ処理部
３ｂ 表示部
４ ベース
５ Ｚステージ
６ 対物レンズ
７ コラム
８ ガイド
９ フォーカスユニット
１０ 接眼鏡筒
１１ａ Ｘ表示部
１１ｂ Ｙ表示部
１１ｃ Ｚ表示部
１２ 外部通信ケーブル
２１ 被測定物
２２ Ｚ軸モータ
２３ 合焦検出制御部
２４ 合焦検出部
２４ａ レーザプローブ光
２４ｂ、２４ｅ 焦点面
２４ｃ、２４ｆ ピンホール
２４ｄ、２４ｇ 受光面
２５ Ｚ軸駆動回路
２６ Ｘ軸移動量カウンタ
２７ Ｙ軸移動量カウンタ
２８ Ｚ軸移動量カウンタ
２９ Ｘ軸検出器
３０ Ｙ軸検出器
３１ Ｚ軸検出器
４１ 測定範囲
４２ａ、４２ｂ ピッチ
４３ ＸＹステージの可動範囲
４４ マーク
４５ メッシュ領域
４６、４７ 複数のメッシュ領域
４８ メッシュ領域
５１ 境界
５２ メッシュ領域
５６、５７ メッシュ領域
６１ 鏡筒
６２ カラーカメラ
６３ ケーブル
６４ 画像取込回路
７０ 非同期リセット信号
７１、７１ａ、７１ｂ フレーム画像信号
８０ 画像の視野範囲
８１ メッシュ領域のサイズ
８２ 画像の中心
８３ メッシュ領域の中心
９１、９２、９３、９４ 中心領域
Claims (9)
- 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置であって、
測定領域を分割する分割手段と、
該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、
前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる表示手段と、
を備えたことを特徴とする測定顕微鏡装置。 - 前記分割手段は、
前記測定領域をメッシュ状に分割する、
ことを特徴とする請求項１記載の測定顕微鏡装置。 - 前記表示手段は、
前記測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域に、該三次元座標データが取得された際の前記検出手段により検出された前記Ｚステージの座標に応じた色を着色して表示させる、
ことを特徴とする請求項２記載の測定顕微鏡装置。 - 前記表示手段は、
前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域上に、前記ＸＹステージの移動方向を示すマークを表示させる、
ことを特徴とする請求項２記載の測定顕微鏡装置。 - 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置であって、
測定領域を分割する分割手段と、
該分割手段により分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する取得手段と、
前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得手段により取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる表示手段と、
を備えたことを特徴とする測定顕微鏡装置。 - 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、
測定領域を分割し、
該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、
前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別できるように表示させる、
ことを特徴とする測定顕微鏡装置の表示方法。 - 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置の表示方法であって、
測定領域を分割し、
該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得し、
前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる、
ことを特徴とする測定顕微鏡装置の表示方法。 - 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、
測定領域を分割する機能と、
該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、
前記分割された測定領域を表示させるときに、前記三次元座標データが取得された領域と取得されていない領域を識別できるように表示させると共に、前記ＸＹステージの現在位置が含まれる領域と他の領域を区別して表示させる機能と、
を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラム。 - 測定対象物が載置されるＸＹステージと、該ＸＹステージに対し垂直な方向に相対移動可能なＺステージを有する拡大光学系と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚステージの座標を検出する検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記拡大光学系により得られた光学像を撮像する撮像手段とを有する測定顕微鏡装置のコンピュータに、
測定領域を分割する機能と、
該分割された領域に前記検出手段により検出された前記ＸＹステージの座標が含まれたときに前記オートフォーカス手段を動作させて前記測定対象物の三次元座標データを取得する機能と、
前記撮像手段により撮像された光学像に応じた画像に基づく画像を、前記取得された三次元座標データに基づく三次元形状像に重畳して表示させる機能と、
を実現させるための測定顕微鏡装置の表示プログラム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002163137A JP2004012192A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | 測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラム |
| PCT/JP2003/007042 WO2003102500A1 (fr) | 2002-06-04 | 2003-06-03 | Procede d'obtention de coordonnees 3 d |
| US10/505,020 US20050158558A1 (en) | 2002-06-04 | 2003-06-23 | Method of obtaining 3-d coordinates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002163137A JP2004012192A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | 測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004012192A true JP2004012192A (ja) | 2004-01-15 |
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ID=30431688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002163137A Withdrawn JP2004012192A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | 測定顕微鏡装置、その表示方法、及びその表示プログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004012192A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007102190A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-04-19 | Olympus Corp | 観察装置および観察方法 |
| JP2009047493A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Murata Mfg Co Ltd | 計測方法、計測装置及びプログラム |
| JP2009128604A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Olympus Corp | 顕微鏡の焦準装置 |
| US7584730B2 (en) | 2003-05-01 | 2009-09-08 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Valve train device for engine |
| US7953572B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-05-31 | Konica Minolta Sensing, Inc. | Measurement system, and program product for measurement system |
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-
2002
- 2002-06-04 JP JP2002163137A patent/JP2004012192A/ja not_active Withdrawn
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