JP2004212345A

JP2004212345A - 画像測定機および画像測定方法

Info

Publication number: JP2004212345A
Application number: JP2003002410A
Authority: JP
Inventors: Kenta Shindou; 建太神藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP4200763B2

Abstract

【課題】輪郭部分に高低差がある被測定物を迅速に測定できるようにする。
【解決手段】画像処理部２３は、被測定物４の撮像画像のうち、光学系の光軸中心に位置する第１の部分画像を用いて被測定物４の測定点Ｎｏ．ｎの座標を測定する。また、被測定物４の撮像画像に含まれる第２の部分画像を用いて、被測定物４の次の測定点Ｎｏ．ｎ＋１の座標を仮測定する。水平方向駆動部２４は、この仮測定した座標値に光学系の光軸中心がくるように、ステージ１１を移動する。また、上下方向駆動部２２は、高さセンサ１２１からの信号に基づいて、光学系の光軸中心に位置する対象物でピントがあるように、光学系のフォーカスを制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を介して被測定物を撮像し、得られた画像から被測定物の形状を測定する画像測定機および画像測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水平方向に移動可能なステージに置かれた被測定物を、光学系を介して撮像し、得られた画像から被測定物の形状を測定する画像測定機が、広く普及している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の画像測定機では、撮像画像上におけるステージおよび被測定物のコントラストなどを用いて、撮像画像から被測定物の輪郭形状を検出する。そして、検出した輪郭上に位置する複数の測定点（輪郭形状を特定するための点）における座標情報を、例えば光学系の光軸中心のステージ上における座標と、撮像画像上における各測定点の光学系の光軸中心に対する座標と、に基づいて測定する。被測定物の測定したい輪郭が撮像画像内に納まっていない場合は、ステージを移動させて、被測定物の未撮像部分を撮像し、撮像画像に対して上記の処理を行なう。これを、被測定物の測定したい輪郭に対して座標測定が完了するまで繰り返し行なうことで、被測定物の輪郭形状を測定する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８３１２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
被測定物の輪郭部分に高低差がある場合、撮像画像内に含まれる被測定物の輪郭部分に、ピントがあっている部分（はっきり写っている部分）と、ピントがあっていない部分（ぼやけて写っている部分）とが含まれることがある。ピントがあっていない部分では、撮像画像から輪郭形状を検出することができないこともある。このため、従来の画像測定機では、輪郭部分に高低差がある被測定物を測定する場合、測定に先だってティーチングと呼ばれる作業を行ない、同じ撮像範囲に対して複数の焦点を設定している。そして、同じ撮像範囲に対して複数の焦点それぞれで撮像することにより、撮像範囲内に含まれる被測定物の各測定点での輪郭形状が、複数の撮像画像のいずれかから検出できるようにしている。このように、従来の画像測定機では、輪郭部分に高低差がある被測定物を測定する場合、ティーチング作業のために時間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、輪郭部分に高低差がある被測定物を、迅速に測定できる画像測定機および画像測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の画像測定機は、水平方向に移動可能なステージと、前記ステージを水平方向に移動させる駆動制御部と、光学系を介して前記ステージ上に置かれた被測定物を撮像する撮像部と、前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定する高さ測定部と、前記高さ測定部が測定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうフォーカス制御部と、前記撮像部が撮像した前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を測定する画像処理部と、を有し、前記画像処理部は、前記撮像部が撮像した前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を仮測定し、前記駆動制御部は、前記画像処理部が仮測定した水平方向の位置に、前記光学系の光軸中心が位置するように、前記ステージを水平方向に移動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明の画像測定機は、請求項１記載の画像測定機において、前記高さ測定部は、前記駆動制御部によって前記ステージが移動する毎に、前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定して記憶装置に記憶し、前記フォーカス制御部は、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の画像から、前記被測定物の輪郭形状が検出できない場合、前記記憶装置に記憶されている、前記高さ測定部がそれまでに測定した高さの変化の情報から、前記被測定物の高さを推定し、推定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なう。
【０００９】
請求項３に係る発明の画像測定方法は、水平方向に移動可能なステージに置かれた被測定物を、光学系を介して撮像して得られる画像を用いて前記被測定物の形状を測定する画像測定方法であって、前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定するステップと、測定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうステップと、フォーカス制御された前記光学系を介して前記被測定物を撮像し、前記被測定物の画像を入手するステップと、前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を測定するステップと、前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を仮測定するステップと、仮測定した水平方向の位置に、前記光学系の光軸中心が位置するように、前記ステージを水平方向に移動させるステップと、を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明の画像測定方法は、請求項２記載の画像測定方法において、前記光学系のフォーカス制御を行なうステップは、前記高さを測定するステップで、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の画像から、前記被測定物の輪郭形状が検出できない場合、前記高さを測定するステップでそれまでに測定された高さの変化の情報から、前記被測定物の高さを推定し、推定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態が適用された画像測定機の概略構成図である。
【００１３】
図示するように、本実施形態の画像測定機は、撮像部１と、処理部２と、処理部３での処理結果を出力するモニタなどの出力装置３と、を有する。
【００１４】
撮像部１は、水平方向（ＸＹ方向）に移動可能なステージ１１と、高さセンサ１２１を備えた光学系を有する鏡筒１２と、鏡筒１２の光学系を介してステージ１１上に置かれた被測定物４を撮像する撮像装置１３と、を有する。
【００１５】
ステージ１１は、図示していない水平駆動機構により、処理部２からのＸＹ方向駆動信号に従って、水平方向（ＸＹ方向）に移動する。これにより、被測定物４の観察位置の制御が行なわれる。なお、この水平駆動機構は、ステージ１１のＸＹ座標を検出するエンコーダを備えており、このエンコーダで検出したＸＹ座標信号を処理部２へ送出する。
【００１６】
鏡筒１２は、図示していない上下駆動機構により、処理部２からのＺ方向駆動信号に従って、上下方向（Ｚ方向）に移動する。これにより、鏡筒１２の光学系のフォーカス制御が行なわれる。なお、この上下駆動機構は、鏡筒１２のＺ座標を検出するエンコーダを備えており、このエンコーダで検出したＺ座標信号を処理部２へ送出する。
【００１７】
高さセンサ１２１は、鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心に位置する検出対象までの距離に応じたセンサ信号を出力する。例えば発光素子および受光素子を備えて構成され、発光素子から出た光を２分割センサからなる受光素子で受光し、受光素子の２つのセンサ上での受光した位置、および強度比から検出対象の高さを検出し、高さに応じた信号を出力する。
【００１８】
処理部２は、高さ測定部２１と、上下駆動制御部２２と、画像処理部２３と、水平駆動制御部２４と、測定点座標記憶部２５と、を有する。
【００１９】
高さ測定部２１は、高さセンサ１２１より出力されたセンサ信号に基づいて、鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心位置における被測定物４までの距離を算出する。
【００２０】
また、高さ測定部２１は、前記算出した距離と、前記図示していない上下駆動機構のエンコーダより出力されたＺ座標信号とに基づいて、ステージ１１に置かれた被測定物４の、鏡筒１２の光学系の光軸中心位置における高さ（Ｚ座標）を測定する。そして、測定結果を測定点座標記憶部２５に記憶する。
【００２１】
上下駆動制御部２２は、高さ測定部２１で算出された鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心位置における被測定物４までの距離と、予め設定されている鏡筒１２の光学系の焦点距離とに基づいて、鏡筒１２の光学系を当該光学系の光軸中心位置における被測定物４で合焦させるためのＺ方向駆動信号（鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心位置における被測定物４までの距離が、当該光学系の焦点距離に近づく方向に、鏡筒１２を移動させるためのＺ方向駆動信号）を生成する。そして、このＺ方向駆動信号を、前記図示していない上下駆動機構へ出力する。
【００２２】
画像処理部２３は、撮像装置１３で撮像された撮像画像のうち、画像中心位置（鏡筒１２の光学系の光軸中心位置）を含む第１の所定領域の画像（第１の部分画像）に対して画像処理を施して、第１の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭を検出する。例えば、第１の部分画像上において所定値以上のコントラストがある境界を、被測定物４およびステージ１１の境界、つまり、被測定物４の輪郭として検出する。
【００２３】
ここで、第１の所定領域は、被測定物４の輪郭（の一部）が含まれる大きさとなるように、鏡筒１２の光学系の倍率や、被測定物４の大きさや、前記図示していない水平駆動機構の精度誤差などを考慮して、例えば操作者によって予め設定される。
【００２４】
次に、画像処理部２３は、検出した輪郭から測定点（例えば、画像中心から最も近い輪郭上の点）を特定し、特定した測定点の水平方向位置（ＸＹ座標）を、前記図示していない水平駆動機構のエンコーダより出力されたＸＹ座標信号により特定されるステージ１１の水平方向位置（鏡筒１２の光学系の光軸中心位置）と、測定点の画像中心に対する相対位置とに基づいて測定する。そして、測定結果を測定点座標記憶部２５に記憶する。
【００２５】
また、画像処理部２３は、撮像装置１３で撮像された撮像画像のうち、画像中心位置から所定方向に所定距離だけ離れた点を含む第２の所定領域の画像（第２の部分画像）に対して第１の部分画像の場合と同様の画像処理を施して、第２の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭を検出する。ただし、第２の部分画像に対する輪郭検出は、ステージ１１の移動制御のために、次の測定点のＸＹ座標を仮測定するためのものである。そこで、第２の部分画像に対する輪郭検出の条件（例えば第２の部分画像から検出する境界のコントラスト値）は、第１の部分画像の場合に比べて緩やかでよい。
【００２６】
ここで、所定方向は、鏡筒１２の光学系の光軸中心位置がステージ１１に置かれた被測定物４の輪郭に沿って移動するように、例えば操作者によって予め設定される。または、中心で検出した輪郭の延長方向でもかまわない。また、所定距離は、撮像画像において、光学系の光軸中心位置でのピントが合っているならば、当該光軸中心位置から所定方向に所定距離だけ離れた位置でのピントも合っているように、鏡筒１２の光学系の焦点深度や、被測定物４の輪郭の高低差などに基づき、例えば操作者によって予め設定される。さらに、第２の所定領域は、第１の所定領域の場合と同様、被測定物４の輪郭（の一部）が含まれる大きさとなるように、例えば操作者によって予め設定される。
【００２７】
次に、画像処理部２３は、検出した輪郭から次の測定点（例えば、画像中心から最も近い輪郭上の点）を特定し、当該次の測定点の水平方向位置（ＸＹ座標）を、前記図示していない水平駆動機構のエンコーダより出力されたＸＹ座標信号により特定されるステージ１１の水平方向位置（鏡筒１２の光学系の光軸中心位置）と、当該次の測定点の画像中心に対する相対位置とに基づいて仮測定する。
【００２８】
水平駆動制御部２４は、画像処理部２３で仮測定された次の測定点のＸＹ座標位置に鏡筒１２の光学系の光軸中心が位置するように、ステージ１１を移動するためのＸＹ方向駆動信号を生成する。そして、このＸＹ方向駆動信号を、前記図示していない水平駆動機構へ出力する。
【００２９】
ここで、前記図示していない水平駆動機構は、水平駆動制御部２４から出力されたＸＹ方向駆動信号によるステージ１１の移動が完了すると、ステージ移動完了信号を水平駆動制御部２４に返す。水平駆動制御部２４は、このステージ移動完了信号を高さ測定部２１および画像処理部２３に出力する。高さ測定部２１および画像処理部２３は、このステージ移動完了信号をトリガとして、測定点座標記憶部２５に記憶する座標情報を測定する。
【００３０】
以上のような構成を有する画像測定機において、処理部２は、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などの集積ロジックＩＣによりハード的に実現されるものでもよいし、あるいは、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの計算機によりソフトウエア的に実現されるものでもよい。さらには、ＣＰＵおよびメモリを含むコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上の所定のプログラムを実行することにより実現されるものでもよい。この場合、測定点記憶部２５には、メモリや外部記憶装置が用いられる。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態が適用された画像測定機の動作について説明する。
【００３２】
図２は、本実施形態が適用された画像測定機の動作フローを説明するための図である。
【００３３】
なお、このフローでは、鏡筒１２の光学系の光軸中心が、ステージ１１に置かれた被測定物４の輪郭上の最初の測定点（測定点Ｎｏ．１）に位置するように、ステージ１１の位置が初期設定されていることを前提にしている。
【００３４】
また、このフローの実行中、上下駆動制御部２２は、高さ測定部２１で逐次算出される鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心位置における被測定物４までの距離と、予め設定されている鏡筒１２の光学系の焦点距離とに基づいて、鏡筒１２の光学系を当該光学系の光軸中心位置における被測定物４で合焦させるためのＺ方向駆動信号を生成し、前記図示していない上下駆動機構へ出力している。このため、鏡筒１２の光学系は、光軸中心位置にある対象物で常にピントがあった状態となっている。
【００３５】
先ず、水平駆動制御部２４は、ｎ＝１に設定する（Ｓ１０１）。そして、測定点Ｎｏ．ｎに対するステージ移動完了信号を、画像処理部２３および高さ測定部２１に出力する。これを受けて、画像処理部２３および高さ測定部２１は、測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標およびＺ座標を測定する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。
【００３６】
すなわち、画像処理部２３は、Ｓ１０２において次の処理（Ｓ１０２１〜Ｓ１０２４）を行なう。
【００３７】
先ず、画像処理部２３は、撮像部１から出力される画像信号を基に撮像画像を取得する（Ｓ１０２１）。
【００３８】
次に、画像処理部２３は、取得した撮像画像のうち、画像中心位置（鏡筒１２の光学系の光軸中心位置）を含む第１の所定領域の第１の部分画像に対して画像処理を施して、第１の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭を検出する（Ｓ１０２２）。ここで、第１の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭の検出に失敗した場合は、Ｓ１０２１に戻って撮像画像を再度取得し、再度取得した撮像画像に含まれる第１の部分画像に対して、被測定物４の輪郭を検出する。この場合の輪郭検出条件は、前回に比べて緩やかにするとよい。
【００３９】
それから、画像処理部２３は、検出した輪郭から測定点Ｎｏ．ｎを特定し、特定した測定点Ｎｏ．ｎの水平方向位置（ＸＹ座標）を、前記図示していない水平駆動機構のエンコーダより出力されたＸＹ座標信号および測定点Ｎｏ．ｎの画像中心に対する相対位置に基づいて測定する（Ｓ１０２３）。そして、測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標情報を、測定点座標記憶部２５に記憶する（Ｓ１０２４）。
【００４０】
一方、高さ測定部２１は、Ｓ１０３において次の処理（Ｓ１０３１〜Ｓ１０３３）を行なう。
【００４１】
先ず、高さ測定部２１は、高さセンサ１２１より出力されたセンサ信号を取得する（Ｓ１０３１）。次に、このセンサ信号の信号値に基づいて、鏡筒１２の光学系から当該光学系の光軸中心位置における被測定物４までの距離を算出する。そして、この算出距離および前記図示していない上下駆動機構のエンコーダより出力されたＺ座標信号に基づいて、ステージ１１に置かれた被測定物４の鏡筒１２の光学系の光軸中心位置における高さ（Ｚ座標）を測定する（Ｓ１０３２）。そして、このＺ座標情報を、測定点Ｎｏ．ｎのＺ座標情報として、測定点座標記憶部２５に記憶する（Ｓ１０３３）。
【００４２】
測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標およびＺ座標の測定処理（Ｓ１０２、Ｓ１０３）が終了すると、画像処理部２３は、処理を終了するならば（Ｓ１０４でＹｅｓ）、測定点座標記憶部２５に記憶されている測定点Ｎｏ．１〜測定点Ｎｏ．ｎ各々のＸＹＺ座標を、出力装置３に出力する（Ｓ１０５）。一方、処理を終了しないならば、Ｓ１０６へ移行する。
【００４３】
ここで、処理を終了するか否かは、例えば、前記図示していない水平駆動機構のエンコーダより出力されたＸＹ座標信号に基づいて、ステージ１１のＸＹ座標位置が、初期設定位置から予め設定された距離（被測定物２４の観測範囲よりも長い距離）以上移動したか否かを調べることで、判断することができる。
【００４４】
さて、Ｓ１０６において、画像処理部２３は、Ｓ１０２で取得した撮像画像のうち、画像中心位置から所定方向に所定距離だけ離れた点を含む第２の所定領域の第２の部分画像に対して画像処理を施して、第２の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭を検出する。
【００４５】
ここで、第２の部分画像に含まれる被測定物４の輪郭が測定できない場合、高さ測定部２１は、測定点座標記憶部２５に記憶されている測定点（測定点Ｎｏ．ｎ以前の測定点）のＺ座標の変化の情報（傾向）に基づいて、第２の部分画像に含まれている次の測定点ｎ＋１のＺ座標値を類推する（Ｓ１０７）。例えば、測定点Ｎｏ．ｎのＺ座標をＺ_ｎ、測定点Ｎｏ．ｎ−１のＺ座標をＺ_ｎ−１、そして、測定点ｎ＋１のＺ座標類推値をＺ_ｎ＋１とした場合、Ｚ_ｎ＋１＝Ｚ_ｎ＋（Ｚ_ｎ−Ｚ_ｎ−１）により、測定点ｎ＋１のＺ座標類推値を算出する。なお、測定点座標記憶部２５に、測定点ｎ＋１のＺ座標値の類推に必要な数の測定点が未だ記憶されていない場合は、予め設定されたデフォルト値を測定点ｎ＋１のＺ座標類推値として用いる。
【００４６】
次に、高さ測定部２１は、測定点Ｎｏ．ｎ＋１のＺ座標類推値および前記図示していない上下駆動機構のエンコーダより出力されたＺ座標信号に基づいて、鏡筒１２の光学系から被測定物４の測定点Ｎｏ．ｎ＋１までの推定距離を算出する。そして、算出した推定距離を上下駆動制御部２２に出力する（Ｓ１０８）。そして、Ｓ１０６に戻る。これにより、鏡筒１２の光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の画像（第２の部分画像）から被測定物４の輪郭形状が検出できない場合でも、当該光軸中心に位置する部分以外の部分で、鏡筒１２の光学系のピントが合い輪郭抽出できるように制御することができる。
【００４７】
それから、画像処理部２３は、検出した輪郭から次の測定点Ｎｏ．ｎ＋１を特定し、特定した次の測定点Ｎｏ．ｎ＋１の水平方向位置（ＸＹ座標）を、前記図示していない水平駆動機構のエンコーダより出力されたＸＹ座標信号および測定点Ｎｏ．ｎ＋１の画像中心に対する相対位置に基づいて仮測定する（Ｓ１０９）。そして、仮測定したＸＹ座標位置を、水平駆動制御部２４に通知する。
【００４８】
これを受けて、水平駆動制御部２４は、画像処理部２３より通知された測定点Ｎｏ．ｎ＋１のＸＹ座標位置に、鏡筒１２の光学系の光軸中心が位置するように、ステージ１１を移動するためのＸＹ方向駆動信号を生成する。そして、このＸＹ方向駆動信号を、前記図示していない水平駆動機構へ出力する。これにより、前記図示していない水平駆動機構は、鏡筒１２の光学系の光軸中心が、仮測定された測定点Ｎｏ．ｎ＋１のＸＹ座標位置にくるように、ステージ１１を移動する（Ｓ１１０）。
【００４９】
次に、水平駆動制御部２４は、前記図示していない水平駆動機構からステージ移動完了信号を受け取ると、ｎを１つインクリメントする（Ｓ１１１）。それから、測定点Ｎｏ．ｎに対するステージ移動完了信号を、画像処理部２３および高さ測定部２１に出力して、画像処理部２３および高さ測定部２１に、Ｓ１０２、Ｓ１０３を繰り返し行なわせる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明した。
【００５１】
本実施形態において、画像処理部２３は、被測定物４の撮像画像のうち、光学系の光軸中心に位置する第１の部分画像を用いて、被測定物４の測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標を測定する。したがって、輪郭部分に高低差がある被測定物４を測定する場合において、上述のティーチング作業を行なわなくても、ピントの合った輪郭形状画像から測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標を測定することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、フォーカス制御のために測定する光学系の光軸中心位置での高さが測定点Ｎｏ．ｎの高さとなるので、測定点Ｎｏ．ｎのＸＹ座標のみならず、Ｚ座標をも得ることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態において、高さ測定部２１は、鏡筒１２の光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の画像（第２の部分画像）から被測定物４の輪郭形状が検出できない場合、測定座標記憶部２５に記憶されている、高さ測定部２１がそれまでに測定した測定点（測定点Ｎｏ．ｎ以前の測定点）の高さの変化の情報（傾向）から、第２の部分画像に含まれている次の測定点Ｎｏ．ｎ＋１での高さを推定し、推定した高さ位置で鏡筒１２の光学系が合焦するように、光学系のフォーカス制御を行なっている。
【００５４】
このため、被測定物４の輪郭形状の測定に際し、複数の測定点のうちの１つの測定点での高さが測定できない（フォーカス制御できない）ことによって、動作が停止し、このために残りの測定点での測定が行なわれなくなってしまうことを防止することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、図示していない上下駆動機構により鏡筒１２の高さを制御することで、鏡筒１２の光学系のフォーカス制御を行なっているが、鏡筒１２自体がＡＦ機構を有していてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、輪郭部分に高低差がある被測定物を、迅速に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用された画像測定機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用された画像測定機の動作フローを説明するための図である。
【符号の説明】
１…撮像部、２…処理部、３…出力装置、４…被測定物、１１…ステージ、１２…鏡筒、１３…撮像装置、２１…高さ測定部、２２…上下駆動制御部、２３…画像処理部、２４…水平方向駆動部、２５…測定点座標記憶部、１２１…高さセンサ

Claims

水平方向に移動可能なステージと、
前記ステージを水平方向に移動させる駆動制御部と、
光学系を介して前記ステージ上に置かれた被測定物を撮像する撮像部と、
前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定する高さ測定部と、
前記高さ測定部が測定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうフォーカス制御部と、
前記撮像部が撮像した前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する前記画像の一部を部分画像として選択し、前記部分画像から前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を測定する画像処理部と、を有し、
前記画像処理部は、
前記撮像部が撮像した前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を仮測定し、
前記駆動制御部は、
前記画像処理部が仮測定した水平方向の位置に、前記光学系の光軸中心が位置するように、前記ステージを水平方向に移動させること
を特徴とする画像測定機。
請求項１記載の画像測定機であって、
前記高さ測定部は、
前記駆動制御部によって前記ステージが移動する毎に、前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定して記憶装置に記憶し、
前記フォーカス制御部は、
前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状が検出できない場合、前記記憶装置に記憶されている、前記高さ測定部がそれまでに測定した高さの変化の情報から、前記被測定物の高さを推定し、推定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうこと
を特徴とする画像測定機。
水平方向に移動可能なステージに置かれた被測定物を、光学系を介して撮像して得られる画像を用いて前記被測定物の形状を測定する画像測定方法であって、
前記被測定物の前記光学系の光軸中心位置での高さを測定するステップと、
測定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうステップと、
フォーカス制御された前記光学系を介して前記被測定物を撮像し、前記被測定物の画像を入手するステップと、
前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を測定するステップと、
前記被測定物の画像のうち、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の部分画像から、前記被測定物の輪郭形状を検出して、当該輪郭の水平方向の位置を仮測定するステップと、
仮測定した水平方向の位置に、前記光学系の光軸中心が位置するように、前記ステージを水平方向に移動させるステップと、を繰り返し実行すること
を特徴とする画像測定方法。
請求項２記載の画像測定方法であって、
前記光学系のフォーカス制御を行なうステップは、
前記高さを測定するステップで、前記光学系の光軸中心に位置する部分以外の部分の画像から、前記被測定物の輪郭形状が検出できない場合、前記高さを測定するステップでそれまでに測定された高さの変化の情報から、前記被測定物の高さを推定し、推定した高さ位置で前記光学系が合焦するように、前記光学系のフォーカス制御を行なうこと
を特徴とする画像測定方法。