JP2006119107A - プロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表面プロファイルを画面上で視認し易くしたプロファイル表示装置等を提供する。
【解決手段】プロファイル表示装置は、高さ情報を含む画像データの平面画像を表示可能な第１表示領域と、平面画像上に、高さ情報から取得されるプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部と、指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画する描画部と、プロファイルグラフを表示するための領域であり、第１表示領域上に重ねて表示可能な第２表示領域とを備える。この構成により、平面画像を表示している同一画面上で指定された領域のプロファイル情報をオーバーレイ表示等で重ねて表示し確認できるので、表面形状が実画像上で視覚的に容易に把握できるという利点が得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、高さ情報を含む２次元画像データ上において指定された断面のプロファイル画像を表示可能なプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及び該プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器に関する。

高さ情報を備える２次元画像データを表示可能な画像表示装置において、様々な測定を行うことが行われている。例えばデジタルマイクロスコープなどの拡大観察装置や電子顕微鏡装置において、撮像された画像を画面に表示させた状態で、画像データに対して距離測定や高さ測定、表面プロファイルの表示などが行える。このうち、表面プロファイルの表示は、正確な寸法測定よりも全体形状の把握を目的として行われるものであり、指定された領域の高さ情報に基づいて全体形状を曲線で表示するものである。

拡大観察装置や電子顕微鏡装置等の観察装置や、取得された高さ情報を備える２次元画像データを処理するための画像処理装置は、このようなプロファイル表示機能を備えているものがある。表面プロファイルの表示は、従来は図１に示すように（ａ）の平面画像表示用ウィンドウ１０と（ｂ）のプロファイル表示用ウィンドウ２０とが別画面で表示されており、（ａ）の画面上で指定された領域の表面形状すなわち表面プロファイルが、（ｂ）の画面いっぱいに引き延ばされて表示される構成となっていた。この形式では、表面形状が実画像とは別画面で表示されるため形状のイメージが把握しづらいという問題があった。また（ｂ）の画面では指定された領域が左右に引き延ばされ、あるいは圧縮されて表示されるため（ａ）の平面画像表示用ウィンドウ１０とスケールが異なる。また、表面プロファイルは、領域指定時の始点から終点に向かって描画されるため、通常の画面では左から右に向かって描画されることとなる。一方で領域指定は任意の方向に行うことが可能であり、例えば図２（ａ）に示すように、始点Ａから終点Ｂに、すなわち右から左に指定することもできる。しかしながらこの場合、表面プロファイルは図２（ｂ）に示すようにＡからＢまでの表面形状を左から右に描画するため、図２（ａ）の平面画像表示用ウィンドウ１０での実画像表示と左右が逆転してしまい、対応関係がさらにわかりにくくなるという問題があった。
特開２００２−２６７４１６号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、表面プロファイルを画面上で視認しやすくできるプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明の第１の側面に係るプロファイル表示装置は、高さ情報を含む画像データの平面画像を表示可能な第１表示領域と、平面画像上に、高さ情報から取得されるプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部と、指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画する描画部と、プロファイルグラフを表示するための領域であり、第１表示領域上に重ねて表示可能な第２表示領域とを備える。この構成により、平面画像を表示している同一画面上で指定された領域のプロファイル情報をオーバーレイ表示等で重ねて表示し確認できるので、表面形状が実画像上で視覚的に容易に把握できるという利点が得られる。

また、本発明の第２の側面に係るプロファイル表示装置は、高さ情報を含む画像データの平面画像を表示可能な第１表示領域と、平面画像上に、高さ情報から取得されるプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部と、指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画する描画部と、プロファイルグラフを表示するための領域であり、第１表示領域上に重ねて表示可能な第２表示領域とを備える。この構成により、平面画像を表示している同一画面上で指定された領域のプロファイル情報をオーバーレイ表示等で重ねて表示し確認できるので、表面形状が実画像上で視覚的に容易に把握できるという利点が得られる。

さらに、本発明の第３の側面に係るプロファイル表示装置は、描画部は、第２表示領域に描画するプロファイルを、平面画像の表示倍率と略一致させて描画可能である。この構成により、同一スケールで断面のプロファイルを表示することにより、断面形状の把握が容易となる。

さらにまた、本発明の第４の側面に係るプロファイル表示装置は、第２表示領域は、第１表示領域において指定部で指定されたプロファイル指定線の上方又は下方に配置可能に構成している。この構成により、実画像上で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイル情報をプロファイル指定線すなわち断面線と上下方向に並べて表示できるので、対比し易い表示形態が実現される。

さらにまた、本発明の第５の側面に係るプロファイル表示装置は、指定部が、プロファイル指定線の始点および終点を指定することによりプロファイル指定線を指定するものであり、一方描画部は、始点および終点の指定順序によらず、指定されたプロファイル指定線と沿って対応するプロファイルグラフが第２表示領域に表示される。この構成により、プロファイル指定線の指定の仕方、方向によらず、最終的に確定されたプロファイル指定線の方向に沿ってプロファイルグラフが表示されるので、プロファイル指定線の指定順序を意識することなく一定のプロファイルを表示でき、操作が容易で見易い表示が得られる。

さらにまた、本発明の第６の側面に係るプロファイル表示装置は、第２表示領域におけるプロファイルの表示が、指定部によるプロファイル指定線の指定中にリアルタイムで更新される。この構成により、プロファイル指定線の指定中でもプロファイルを速やかに確認できるので、迅速かつ簡便なプロファイル形状の把握が行える。

さらにまた、本発明の第７の側面に係るプロファイル表示装置は、第２表示領域が、第１表示領域中において指定されたプロファイル指定線の位置に応じて、第１表示領域中の未使用領域に自動的に変更される。この構成によって、プロファイル指定線を指定した位置を基準として、第１表示領域中で表示スペースに余裕のある領域を自動的に選択して第２表示領域を設定するので、見易い表示が可能となる。

さらにまた、本発明の第８の側面に係るプロファイル表示装置は、第１表示領域中において指定されたプロファイル指定線の位置が第１表示領域の端部近傍である場合、第２表示領域が該第１表示領域の中央側にシフトして表示される。この構成によって、端部近傍で第２表示領域を表示するスペースが確保できない場合に、自動的に第２表示領域を中央側にシフトさせて第２表示領域の全体を表示可能としている。

また、本発明のプロファイル表示方法は、高さ情報を含む画像データの平面画像上において、所望の領域を指定して断面に相当するプロファイルグラフを表示するためのプロファイル表示方法であって、高さ情報を含む画像データの平面画像を表示する第１表示領域上で、プロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定する工程と、指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画すると共に、プロファイルグラフを表示する領域として第２表示領域を、第１表示領域上に重ねて表示する工程とを有する。これにより、平面画像を表示している同一画面上で指定された領域のプロファイル情報をオーバーレイ表示等で重ねて表示し確認できるので、表面形状が実画像上で視覚的に容易に把握できるという利点が得られる。

さらに、本発明のプロファイル表示プログラムは、高さ情報を含む画像データの平面画像上において、所望の領域を指定して断面に相当するプロファイルグラフを表示するためのプロファイル表示プログラムであって、コンピュータに、高さ情報を含む画像データの平面画像を表示する第１表示領域上で、プロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定する機能と、指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画すると共に、プロファイルグラフを表示する領域として第２表示領域を、第１表示領域上に重ねて表示する機能とを実現させるものである。これにより、平面画像を表示している同一画面上で指定された領域のプロファイル情報をオーバーレイ表示等で重ねて表示し確認できるので、表面形状が実画像上で視覚的に容易に把握できるという利点が得られる。

また本発明のコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤ（ＡＯＤ）等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。

本発明のプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器によれば、プロファイルを実画像と同一画面に重ねて表示できるので、断面形状の把握が感覚的に容易に行える利点が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を例示するものであって、本発明はプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

本発明の実施例において使用されるプロファイル表示装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書においてプロファイル表示装置とは、プロファイル表示を行う装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせたプロファイル表示システムも含む意味で使用する。

また、本明細書においてプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラムは、３次元画像データを含む画像ファイル生成を行うシステムそのもの、ならびに画像ファイル生成に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウェア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウェア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウェアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで画像生成そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明のプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラムに該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末、携帯型電子機器、ＰＤＣやＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＦＯＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ、ＩＭＴ２０００や第４世代等の携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ページャ、スマートフォンその他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウェア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、ＯＳ等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。

本発明は、高さ情報を有する２次元データに関するプロファイル情報を表示する手法に関するものである。したがって、対象となるデータは典型的には２次元画像等の平面画像に高さ方向のデータを有するものを意味する。例えば平面画像を連続的に撮像して高さ方向のデータを取得可能な画像において利用できる。また、３次元画像データ等の立体画像も本発明の対象に含まれることは言うまでもない。
（プロファイル表示装置）

図３に、本発明の一実施の形態に係るプロファイル表示装置のブロック図を示す。この図に示すプロファイル表示装置１００は、高さ情報を含む画像データを取得するための画像取得部３０と、得られた画像データに対して種々の処理を行うための演算部４０と、画像データの平面画像を表示する第１表示領域用の画像データを作成するための第１描画部５１と、指定されたプロファイル指定線を断面とする表面プロファイルを表したプロファイルグラフを描画するためのプロファイル演算部４１と、プロファイルグラフを含む第２表示領域用の画像データを作成するための第２描画部５２と、第１描画部５１及び第２描画部５２で生成された各画像データを合成して出力画像データとして出力するための画像出力部６０とを備える。画像出力部６０は、表示部７０と接続されており、これによってプロファイル表示装置１００で作成された画像データが表示される。

またプロファイル表示装置１００を操作するための入力デバイス８０として、マウス８１及びキーボード８２が接続されている。入力デバイス８０は、プロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部として機能する。入力デバイス８０はプロファイル表示装置と有線もしくは無線で接続され、あるいは固定されている。一般的な入力デバイス８０としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入力デバイス８０は、プロファイル表示プログラムをインストールしたコンピュータをプロファイル表示装置と接続する態様、あるいはプロファイル表示プログラムをインストールしたコンピュータをプロファイル表示装置とする態様において、プロファイル表示プログラムの操作の他、プロファイル表示装置自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図３の例では、入力デバイス８０はマウス８１やキーボード８２等のポインティングデバイスで構成される。

以上の構成は例示であって、例えばプロファイル表示装置１００は表示部７０、入力デバイス８０等を含んでいてもよく、またプロファイル演算部４１や第２描画部５２などの部材は、一の部材で兼用したり、演算部４０に統合することもできる。図３の例では、第１描画部５１と第２描画部５２は、描画部５０を構成する。画像取得部３０は外部機器で撮像、作成された高さ情報を含む画像データを取得する。画像データは通信やＩ／Ｏにより外部機器から取得される他、記録媒体を介してデータファイルの形で入力することもできる。さらに、プロファイル表示装置自体にこれらの画像データを撮像する機能を持たせてもよい。この場合、画像取得部３０は撮像部や画像生成部となる。例えば、デジタルマイクロスコープ等の拡大観察装置や蛍光顕微鏡、電子顕微鏡などに、プロファイル表示装置を組み込むこともできる。組み込みは、ハードウェア的に実装する他、ソフトウェアとして実現することも可能である。以下の例では、汎用のコンピュータにプロファイル表示プログラムをインストールして実行する例について説明する。
（表示部７０における表示例）

表示部７０は、液晶モニタやＣＲＴモニタなどのディスプレイが利用できる。またタッチパネルなど入力機能を備えるタイプを使用すれば、表示部７０と指定部を兼用することもできる。表示部７０は、プロファイル表示装置に組み込む他、外部接続することもできる。表示部７０には、画像データの平面画像を表示する第１表示領域１と、プロファイルグラフを表示するための第２表示領域２が表示され、第２表示領域２は第１表示領域１上に重ねて表示可能としている。重ね合わせ表示を実現するには、オーバーレイ表示や透過率の指定、レイヤー表示など既存の技術が適宜利用できる。画像データの高さ情報に基づき、断面形状をプロファイルグラフとして表示するには、指定部で第１表示領域１上からプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定する。これに従ってプロファイルグラフが演算され、自動的に第２表示領域２に表示される。プロファイルグラフの演算、生成方法は既存の方法が利用できる。

図４〜図６に、プロファイル表示装置１００に接続された表示部７０における表示イメージの一例を示す。これらの図では、指定部で指定されたプロファイル指定線Ｌに従ってプロファイルグラフＰをリアルタイムで演算して表示する様子が示されている。まず図４で指定部の一形態であるマウス８１のポインタを移動させ、プロファイル指定線Ｌの始点をマウスボタンをクリックすることで指定する。すると、第２表示領域２の端面（ここでは左端面）が表示される。さらに図５で、マウスボタンをドラッグしたままマウスポインタを移動させると、リアルタイムで現在のマウスポインタの位置を終点とするプロファイル指定線Ｌに対応するプロファイルグラフＰが描画される。図５に示すように、マウスポインタの位置に応じて第２表示領域２が確保され、同時にこの領域内でプロファイルグラフＰが表示される。プロファイルグラフＰは、第１表示領域１で表示中の実画像と同一の拡大率にて描画される。この仕様によってユーザはマウスボタンをドラッグしたままマウスポインタの位置を変更させることで、プロファイルをリアルタイムで確認でき、迅速かつ簡易的にプロファイルを把握でき、またプロファイルの位置探しも容易となる。そして最終的なプロファイル指定線Ｌの終点を確定し、マウスボタンをリリースして指定すると、図６に示すように第２表示領域２が確定され、線分に対応するプロファイルグラフＰが表示される。なお、この例では終点の選択中はプロファイル指定線Ｌが黒線で表示され、終点が確定されると、プロファイル指定線Ｌが青色に変化する。これによって、プロファイル指定線Ｌの指定作業が終了したかどうかを視覚的に確認できる。またこの例では、マウスボタンをドラッグ状態とする操作を説明したが、始点と終点をそれぞれ個別にクリックして指定する方法等でも同様の操作を実現できる。さらにまたプロファイル指定線は、上記の例では直線状の線分で指定したが、これに限られず円弧や自由曲線、矩形状等で指定することも可能である。

図４〜図５の例では、第２表示領域２はプロファイル指定線Ｌの下方に確保される。第２表示領域２の位置は、第１表示領域１の端部やプロファイル指定線Ｌの近傍など、表示位置を指定することもできる。本実施の形態では、図７に示すように、設定画面Ｓからユーザが所望の位置を選択できる。図７の例では、プロファイル指定線の近傍か、画面の端部か、非表示のいずれかをラジオボタンで選択する。さらに図７の例では、プロファイル指定線の指定中と、プロファイル指定線の確定後とで表示位置の設定を個別に行えるよう構成している。あるいは表示位置を任意の位置に固定することもできる。また表示された第２表示領域を移動可能に構成してもよい。例えばマウスドラッグにより第２表示領域を移動可能とすることもできる。

図８は、第２表示領域２を端部に表示させる例を、図９はプロファイル指定線近傍に表示させる例を、それぞれ示している。近傍表示は、例えばデスクトップが狭い場合や表示倍率を上げた場合など、第１表示領域のウィンドウサイズが画像データのサイズに比して狭く、端部が表示できない場合に好適に利用できる。図１０に示すように、下端を表示するには画面をスクロールしなければならない場合は、第２表示領域２を表示されず、実画像とプロファイルとの対比確認が困難になる。このような場合に、図９に示すような近傍表示によってスクロールすることなく第２表示領域２を表示できるので、使い勝手のよい観察が可能となる。

また、第１表示領域１におけるプロファイル指定線Ｌの位置に応じて、自動的に第２表示領域２の展開位置を調整することもできる。例えば図１１に示すように、第１表示領域１の下方でプロファイル指定線Ｌを指定した場合は、そのままでは第２表示領域２が第１表示領域１からはみ出してしまうため、自動的に上方にシフトさせて表示させる。図１１の例では、第２表示領域２内にプロファイル指定線Ｌが重なって表示されている。あるいは、第２表示領域２をさらに上方にシフトさせて、プロファイル指定線Ｌの上方に第２表示領域２を表示させてもよい。同様に、図１２に示すように第１表示領域１の右方でプロファイル指定線Ｌを指定した場合には第２表示領域２が左方にシフトされて表示される。逆に第１表示領域の左方でプロファイル指定線を指定した場合には右方に第２表示領域を確保するなど、プロファイル指定線の指定位置に応じて広く利用可能な領域に第２表示領域を確保するよう自動的に設定することもできる。このように、第１表示領域のウィンドウサイズやプロファイル指定線の位置等に応じて、第２表示領域を表示させる位置を自動的に調整し、ユーザが余分な操作をすることなくプロファイルグラフを確認できるようにすることで、使い勝手のよい見易い表示が得られる。

さらに、第２表示領域には寸法などのスケールを表示することもできる。図４〜図６の例では、第２表示領域２においてプロファイル指定線Ｌを指定した始点の高さを表示（図４の例では９．３７μｍ）すると共に、基準となる０点（０．００μｍ）も併せて表示される。また必要に応じて、プロファイル指定線に含まれる最大高さや最小高さ、平均高さなどを表示させることも可能である。さらに縦軸や横軸に目盛りを付すことでスケールの把握を容易にすることもできる。

なお図４〜図６の例では、観察対象となる画像データに重ねて等高線Ｔを表示している。等高線Ｔによって、平面画像の高さを視覚的に把握できる。また等高線Ｔの表示はＯＮ／ＯＦＦ可能である。また等高線に、高さ毎に着色してもよく、これによってさらに視覚的に高さを把握し易くできる。

さらに、上記のプロファイル指定線の指定方法は、始点と終点の方向によらず、プロファイル指定線に沿ってプロファイルグラフを描画している。従来のプロファイルグラフ描画手法では、プロファイル指定線の指定された順にプロファイルグラフを左から右に描画していた。したがって、プロファイル指定線を左から右に指定すれば、プロファイル指定線とプロファイルグラフの方向が一致するが、逆にプロファイル指定線を右から左に引くように指定すると、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、描画されたプロファイルグラフの左右がプロファイル指定線と反転し、対比し難くなるという問題があった。これに対し本実施の形態では、図２（ｃ）に示すように、プロファイル指定線の指定順序によらず、プロファイル指定線の方向とプロファイルグラフの方向が一致するように第２表示領域２を表示している。見方を変えると、終点を先に指定してから始点を指定したものと解釈するように自動的にプロファイルグラフの描画を切り替え、第１表示領域１と第２表示領域２の表示方向を一致させるものである。特に、本実施の形態ではリアルタイムでプロファイル指定線と対応するプロファイルグラフを描画することが可能であることと相俟って、指定順序で左右が反転することのない一定したプロファイルグラフを表示し、見易いプロファイルグラフを速やかに表示して簡便な確認が行える。
（各種計測処理）

また、プロファイル表示装置は、各種の測定を行うこともできる。この手順を、図１３及び図１４に基づいて説明する。なお、上記図４〜図６も含めて、図示したイメージ図はプロファイル表示プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示している。また図１３及び図１４の例では、説明のため同じウィンドウサイズにして並べた状態を示しているが、各ウィンドウは、各々任意のサイズに変更して自由に配置することができる。これらの図に示すプロファイル表示プログラムは、形状測定のための機能として、上述の手順でプロファイルグラフＰを表示し、そのグラフ上に計測設定をすることで、水平距離の演算、２点間高度差、２点間角度、断面積、Ｒ（半径）、交点角度、交点間距離等を計測することができる。これらプロファイル表示用ウィンドウ２０の表示や各種の計測機能は、既存の技術及び将来開発される技術が適宜利用できる。

本実施の形態では、実画像を表示する第１表示領域１と同一スケールでプロファイルグラフＰを表示した第２表示領域２を重ねて表示部７０に表示させることにより、実画像上でプロファイルグラフＰに対して計測処理のための計測設定を行うことができる。計測設定後に計測処理を実行すると、図１３に示すようにプロファイル表示用ウィンドウ２０の計測結果表示領域２２に、計測結果が表示される。

図１３及び図１４の例では、プロファイル指定線Ｌを指定すると、第１表示領域１である平面画像表示用ウィンドウ１０に第２表示領域２が重ねて表示されると共に、プロファイルを表示する専用のプロファイル表示用ウィンドウ２０が別画面で表示される。プロファイル表示用ウィンドウ２０は、計測結果を表示するための計測結果表示領域２２を備えている。これらの図では、平面画像表示用ウィンドウ１０とプロファイル表示用ウィンドウ２０とを上下に並べて表示しているが、これらのウィンドウは別画面であり、上述の通り任意の位置にそれぞれ配置し、さらに任意のサイズに変更するなど、各ウィンドウは独立して表示形態を変更可能であることはいうまでもない。

このように、プロファイルグラフＰは、平面画像表示用ウィンドウ１０に重ねて表示される第２表示領域２と、プロファイル表示用ウィンドウ２０に同時に表示されている。図１３から明らかなように、平面画像表示用ウィンドウ１０におけるプロファイル表示は、同一倍率にて重ねて表示されているため凹凸の状態が確認し易い。一方のプロファイル表示用ウィンドウ２０では、計測結果表示を主目的としているため、より詳細な観察が可能なように重ね合わせ表示を行わず、プロファイルグラフＰ２を拡大したり、より詳細なスケール表示やグリッド表示等を付加するといった処理が行われる。この例では、プロファイル表示用ウィンドウ２０は平面画像表示用ウィンドウ１０とは独立した表示倍率にてプロファイルグラフＰ２が表示されているため、第２表示領域２における表示サイズとは一致しない。ただ、これらを一致させるようにプロファイル表示用ウィンドウ２０の表示サイズを自動的に調整することも可能であり、さらに表示位置も平面画像表示用ウィンドウにおけるプロファイル指定線Ｌに沿った位置となるよう位置合わせさせることも可能である。
（計測設定）

次に、計測処理のための計測設定を行う例を図１３に基づいて説明する。まず平面画像表示用ウィンドウ１０上でプロファイル指定線Ｌを指定する。上述の通りマウス８１などの入力デバイス８０で平面画像表示用ウィンドウ１０上の任意の位置で始点を指定すると、平面画像表示用ウィンドウ１０上に第２表示領域２が表示されて、終点の位置を決定するまでの間リアルタイムでプロファイルグラフＰが表示される。同様に、プロファイル表示用ウィンドウ２０においてもプロファイルグラフＰ２が表示される。さらに計測結果表示領域２２には、測定値がリアルタイムで更新される。

また、プロファイル指定線Ｌ上の領域内でプロファイル指定線Ｌに沿って部分的に複数の区間Ｋを指定することも可能である。プロファイル表示用ウィンドウ２０では、指定された各区間毎に様々な計測処理を行うことができる。図１３の例では、平面画像表示用ウィンドウ１０上で１−１で区画された区間Ｋ１と、２−２で区画された区間Ｋ２の２つを指定しており、これら各区間における計測として、水平距離、高度差、角度、断面積などを演算し、プロファイル表示用ウィンドウ２０の計測結果表示領域２２に計測結果が表示される。図１３の表示例では区間Ｋ２が選択されてプロファイル表示用ウィンドウ２０内にてハイライト表示されると共に、計測結果表示領域２２の区間Ｋ２の行が反転表示されている。また区間Ｋの指定作業中においても、リアルタイムで計測結果表示領域２２に計測結果がリアルタイムで更新される。
（設定保存機能）

さらに本実施の形態に係るプロファイル表示装置は、計測設定条件を再利用することが可能であり、これによって同様の設定作業を簡素化あるいは定型化できる。この様子を図１３および図１４に基づいて説明する。まず図１３において指定されたプロファイル指定線Ｌおよび区間Ｋの計測設定をコピーする。そして、平面画像表示用ウィンドウ１０の表示を図１４に示すような同一画像データの異なる部位や異なる画像データに切り替えた状態で、貼り付け位置をマウスクリックなどで指定して貼り付けを行う。これにより、コピーされた計測設定が平面画像表示用ウィンドウ１０上に再現されるので、異なる部位や画像データにおけるプロファイルグラフＰの観測や各種計測が該計測設定に基づいて実行される。また計測結果表示領域２２にも計測結果が演算して表示される。プロファイル指定線Ｌや区間Ｋの設定は、自由に移動、変更することが可能であり、これによって大まかな設定の微調整が可能で、設定作業を簡素化できる。この機能は、特に良品検査やリファレンスとの対比など、測定部位が決まっているワークに対して有効に利用できる。例えばワークの形状が一定幅で延長されている場合などは、別の部位を計測するために新たに位置を指定してプロファイル指定線Ｌや区分を設定することなく、前回の設定をそのまま生かしてプロファイル指定線Ｌを平行移動させることにより、再設定の手間を省力化できる。コピーや貼り付けは、図１３、図１４の画面上のボタンを操作して行う他、ショートカットボタンの割り当てや専用ボタンを用意するなどの構成も利用できる。また、設定をファイルやデータの形式で保存して呼び出して再利用する形態も利用できる。あるいは使用頻度の高い計測設定条件を予め用意しておくことも可能である。

また、計測設定をコピーした位置によってプロファイル指定線が画面を平面画像表示用ウィンドウ１０を部分的にはみ出てしまう場合は、有効な区間のみについて演算が実行され計測結果表示領域２２に計測結果が表示される。なお、移動の際は、プロファイル指定線Ｌが平面画像表示用ウィンドウ１０からはみ出ないように移動が制限される。
（プロファイル表示機能付変位計）

以上のプロファイル表示装置は、デジタルマイクロスコープ等の拡大観察装置や蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、あるいは変位計など、２次元画像データに高さ情報を取得可能な撮像装置に適用できる。一例として、プロファイル表示機能を付加した変位計を図１５に示す。この図に示す変位計は、発光部としてレーザダイオード２１２と、レーザダイオード２１２から出射される光を平行光に変換するコリメートレンズ２１４と、対物レンズ２１５と、対物レンズ２１５を保持する音叉２２１と、光軸方向に音叉２２１を振動させるための加振部であるソレノイド２２４と、ソレノイド２２４で振動される音叉２２１の位置を検出する位置検出部である音叉振幅検出部２２２を備える。またこの変位計は、被測定物２１６からの反射光が通過する光絞り部２１７にピンホール２１７ａを形成している。さらに光絞り部２１７のピンホール２１７ａの位置には、受光部としてホトダイオード２１８が設けられる。レーザパワー制御部２１１で駆動されるレーザダイオード２１２の出射光は、ビームスプリッタ２１３と、コリメートレンズ２１４と対物レンズ２１５とを順次通過して、被測定物２１６に投射される。被測定物２１６からの反射光は、対物レンズ２１５と、コリメートレンズ２１４とを通ってハーフミラーを構成するビームスプリッタ２１３で反射され、光絞り部２１７のピンホール２１７ａを通ってホトダイオード２１８へ入射する。ホトダイオード２１８で光電変換した信号は、増幅器２１９へ入力され、その出力信号Ｘは演算部２２０へ入力される。Ｕ字状に形成された音叉２２１の一側長寸部の先端には、対物レンズ２１５の周縁部分が取付けられている。対物レンズ２１５は、音叉２２１の振動により、レーザダイオード２１２の出射光の光軸方向に所定の振幅で振動される。音叉２２１の一側長寸部の先端側の側方には、位置検出部として音叉振幅検出部２２２が配設されている。音叉振幅検出部２２２は、例えば磁気、光又は静電容量を利用したセンサが利用でき、音叉２２１の振幅位置を検出することで、音叉２２１に接続された対物レンズ２１５の位置を検出する。なお位置検出部は、このように音叉の振幅を検出する他、音叉に連結されて振動される対物レンズの位置を直接検出する構成としても良い。

音叉振幅検出部２２２が検出した検出振幅信号は増幅器２２３へ入力され、その出力信号Ｙは演算部２２０へ入力される。音叉２２１の他側長寸部の先端側の側方には、音叉２２１を振動させるためのソレノイド２２４が配設されている。ソレノイド２２４は、音叉振幅制御部２２５から供給される制御電流によって駆動される。音叉振幅制御部２２５には、増幅器２２３の出力信号が与えられ、音叉２２１の振幅を一定になすように制御されるよう構成される。なお音叉２２１は、例えば８００Ｈｚ、振幅が±０．３ｍｍで振動するものが利用できる。演算部２２０で演算されて出力される変位信号は、距離変換部２５０へ入力される。この変位計は、ホトダイオード２１８で受光した受光量が最大となる時点での対物レンズ２１５の位置を音叉振幅検出部２２２で検出し、これに基づいて被測定物２１６での光の反射点、すなわち表面の変位を、変位演算部である演算部２２０および距離変換部２５０で演算する。

次にこのように構成した変位計の動作を説明する。音叉振幅制御部２２５からソレノイド２２４に電流を供給すると、ソレノイド２２４により磁界が発生する。この発生磁界により音叉２２１が所定振幅で振動し、対物レンズ２１５を、それを通る光の光軸方向へ振動させる。音叉振幅検出部２２２は音叉２２１の振幅、即ち対物レンズ２１５の振幅を検出し、対物レンズ２１５の振幅たる正弦波信号を出力する。この正弦波信号を、増幅器２２３で増幅し、増幅器２２３から出力される出力信号Ｙを演算部２２０へ入力させる。一方、レーザパワー制御部２１１からレーザダイオード２１２に駆動電流を供給すると、レーザダイオード２１２はレーザ光を出射する。この出射光はビームスプリッタ２１３、コリメートレンズ２１４及び対物レンズ２１５を通って被測定物２１６へ投射される。被測定物２１６で反射した反射光は対物レンズ２１５とコリメートレンズ２１４を通ってビームスプリッタ２１３で反射して光絞り部２１７側へ投射され、ピンホール２１７ａを透過した光のみがホトダイオード２１８へ入射する。そのため、ホトダイオード２１８には、被測定物２１６で生じた潜り光及びレーザダイオード２１２で発生した迷光による反射光はピンホール２１７ａで遮られてピンホール２１７ａを通らずホトダイオード２１８には、被測定物２１６に生じた合焦点の光のみが入射することになる。

ところで、対物レンズ２１５が振動させられているために、対物レンズ２１５と被測定物２１６との距離が変化し、所定距離に達した時点で、被測定物２１６に投射した光の合焦点が被測定物２１６に生じると、ホトダイオード２１８の受光出力は瞬時に最大となり、この受光出力に応じた信号が増幅器２１９へ入力され、増幅器２１９から出力信号Ｘが出力され演算部２２０へ入力される。演算部２２０は出力信号Ｘの極大値を検出することで、被測定物２１６に投射した光の合焦点が生じた時点を正確に検出することができる。演算部２２０は出力信号Ｘが極大値となる時点での出力信号Ｙのレベル、即ち対物レンズ２１５の振幅をサンプリングし、変位信号Ｓとして出力する。そしてサンプリングした変位信号Ｓを距離変換部２５０へ入力して、変位信号Ｓを、変位信号Ｓに応じた距離に変換して、被測定物２１６の表面の変位を測定する。

以上のようにして変位計は、指定された測定ポイントにおける変位量を測定する。さらに変位計は、測定ポイントを複数指定可能である。具体的には、入力デバイス２８０によって測定対象となる測定領域を指定する。測定領域は、円弧や直線等の線状で指定する。このようにして設定された測定領域内で、変位計は複数の測定ポイントにてそれぞれ変位量を測定する。そして測定された複数位置の変位量に基づいて、被測定物２１６の表面状態を知ることができる。例えば、測定領域における凹凸形状等を表示するプロファイル、傾き、最大高さ、最小高さ、平均高さ、高低差、厚み等を演算し、必要に応じて表示する。

対物レンズ２１５は対物レンズ走査部２５２によって移動される。図１５に示す変位計は、対物レンズ走査部２５２としてサーボモータ２５２Ａと、対物レンズ走査部２５２により対物レンズ２１５が移動された位置を検出する対物レンズ移動検出部２５３として、サーボモータ２５２Ａの回転角を検出する回転角センサ２５３Ａを備える。サーボモータ２５２Ａは、加振部を構成する音叉２２１を保持する音叉ホルダ２５６に設けられた回転軸２５４を介して、加振部を回転自在に連結している。回転軸２５４は、加振部に連結された対物レンズ２１５が光軸と直交する平面に沿って移動させるように位置決めされる。図１５においては、回転軸２５４は音叉ホルダ２５６の後端に貫通されて、音叉２２１を水平面内で回転させ、コリメートレンズ２１４からの平行光を対物レンズ２１５が垂直に受けられるように構成している。サーボモータ２５２Ａの回転は、サーボモータ２５２Ａに接続された走査位置制御部２５７によって制御される。走査位置制御部２５７は、演算処理部２５８から出力される走査位置制御信号に基づいてサーボモータ２５２Ａの回転を制御する。またサーボモータ２５２Ａの回転軸２５４には、対物レンズ移動検出部２５３として回転角センサ２５３Ａが取り付けられ、回転角センサ２５３Ａによって対物レンズ２１５の位置が検出される。回転角センサ２５３Ａは対物レンズ移動位置信号を走査位置制御部２５７に送出し、走査位置制御部２５７は対物レンズ移動位置信号と走査位置制御信号に基づいて対物レンズ２１５の位置を正確に制御できる。また、走査位置制御部２５７は対物レンズ２１５の位置情報を演算部２２０に報告する。これによって、変位計は測定位置を把握しながら走査することができる。演算部２２０は対物レンズ２１５の位置情報を受けて、測定ポイント毎の変位量を距離変換部２５０で演算し、演算結果を演算処理部２５８に出力する。演算処理部２５８はメモリ部２５９を備えてなり、各測定ポイントにおける変位量を保持する。そして所定の演算処理を行い、その結果を必要に応じて出力する。例えばディスプレイに表示させる、プリンタに印刷する、記憶媒体に保存する、あるいはその他の処理のために外部機器に送出される。出力部２６６は、これらの処理に応じてディスプレイ等の表示部、プリンタ等の印刷部、ストレージデバイス等の媒体記録部、コンピュータ等の外部機器等が利用できる。なお演算部２２０と演算処理部２５８は、システムＬＳＩ等のＩＣで構成でき、これらを同一の回路で構成することもできる。

さらに演算処理部２５８はプロファイル表示回路２００を備えている。プロファイル表示回路２００は図１５で示したプロファイル表示装置と同様の構成を採用でき、これによって変位計において上述したプロファイル表示機能を実現する。変位計は共焦点の原理を利用して金属や樹脂等の表面の変位や高度差、傾き、プロファイルなどを測定、表示するものであり、プロファイルグラフを実画像に重ねて表示したり、計測設定のコピーを可能とすることで対比観察を容易にし、また使い勝手を向上させた変位計とできる。

本発明のプロファイル表示装置、プロファイル表示方法、プロファイル表示プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、変位計やデジタルマイクロスコープなどの拡大観察装置、蛍光顕微鏡や電子顕微鏡等、高さ情報を有する２次元画像データを取得可能な装置や、これらの装置で取得された画像データに処理、加工を行う画像処理装置に好適に適用できる。

平面画像表示用ウィンドウ（ａ）と、そのプロファイルグラフを表示するプロファイル表示用ウィンドウ（ｂ）とを示す説明図である。 領域指定の方向によってプロファイル表示用ウィンドウで表示されるプロファイルグラフの左右が逆転する様子を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係るプロファイル表示装置を示すブロック図である。 リアルタイムでプロファイルグラフを表示する状態を示すイメージ図である。 リアルタイムでプロファイルグラフを表示する状態を示すイメージ図である。 リアルタイムでプロファイルグラフを表示する状態を示すイメージ図である。 第２表示領域の表示位置を設定する設定画面の一例を示すイメージ図である。 第２表示領域を第１表示領域の端部に表示させる例を示すイメージ図である。 第２表示領域をプロファイル指定線近傍に表示させる例を示すイメージ図である。 第１表示領域のウィンドウサイズが狭く端部を表示させるためにはスクロールが必要な状態を示すイメージ図である。 第１表示領域の下方でプロファイル指定線を指定し、第２表示領域を上方にシフトさせた状態を示すイメージ図である。 第１表示領域の右方でプロファイル指定線を指定し、第２表示領域を左方にシフトさせた状態を示すイメージ図である。 第１表示領域で計測設定を行う様子を示すイメージ図である。 図１３の計測設定をコピーした状態を示すイメージ図である。 プロファイル表示機能を備えた変位計を示すブロック図である。

符号の説明

１００…プロファイル表示装置；２００…プロファイル表示回路
１…第１表示領域；２…第２表示領域
１０…平面画像表示用ウィンドウ；２０…プロファイル表示用ウィンドウ
２２…計測結果表示領域
３０…画像取得部；４０…演算部；４１…プロファイル演算部
５０…描画部；５１…第１描画部；５２…第２描画部
６０…画像出力部；７０…表示部
８０、２８０…入力デバイス；８１…マウス；８２…キーボード
２１１…レーザパワー制御部；２１２…レーザダイオード
２１３…ビームスプリッタ；２１４…コリメートレンズ
２１５…対物レンズ；２１６…被測定物
２１７…光絞り部；２１７ａ…ピンホール
２１８…ホトダイオード；２１９…増幅器；２２０…演算部
２２１…音叉；２２２…音叉振幅検出部
２２３…増幅器；２２４…ソレノイド；２２５…音叉振幅制御部
２５０…距離変換部；２５２…対物レンズ走査部；２５２Ａ…サーボモータ
２５３…対物レンズ移動検出部；２５３Ａ…回転角センサ
２５４…回転軸；２５６…音叉ホルダ；２５７…走査位置制御部
２５８…演算処理部；２５９…メモリ部；２６６…出力部
Ｌ…プロファイル指定線；Ｐ，Ｐ２…プロファイルグラフ
Ｓ…設定画面；Ｔ…等高線；Ｋ１、Ｋ２…区間

Claims (11)

1. 高さ情報を含む画像データの平面画像を表示可能な第１表示領域に、平面画像を表示するためのデータを送出する第１描画部と、
   平面画像上に、高さ情報から取得されるプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部と、
   前記指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画する第２描画部と、
   前記プロファイルグラフを表示するための領域である第２表示領域を、第１表示領域上に重ねて表示させるための画像出力部と、
   を備えることを特徴とするプロファイル表示装置。
2. 高さ情報を含む画像データの平面画像を表示可能な第１表示領域と、
   前記平面画像上に、高さ情報から取得されるプロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定するための指定部と、
   前記指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画する描画部と、
   前記プロファイルグラフを表示するための領域であり、前記第１表示領域上に重ねて表示可能な第２表示領域と、
   を備えることを特徴とするプロファイル表示装置。
3. 請求項１または２に記載されるプロファイル表示装置であって、
   前記描画部は、第２表示領域に描画するプロファイルを、平面画像の表示倍率と略一致させて描画可能であることを特徴とするプロファイル表示装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載されるプロファイル表示装置であって、
   前記第２表示領域は、前記第１表示領域において指定部で指定されたプロファイル指定線の上方又は下方に配置可能に構成してなることを特徴とするプロファイル表示装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のプロファイル表示装置であって、
   前記指定部が、プロファイル指定線の始点および終点を指定することによりプロファイル指定線を指定するものであり、
   一方前記描画部は、始点および終点の指定順序によらず、指定されたプロファイル指定線と沿って対応するプロファイルグラフが前記第２表示領域に表示されることを特徴とするプロファイル表示装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のプロファイル表示装置であって、
   前記第２表示領域におけるプロファイルの表示が、前記指定部によるプロファイル指定線の指定中にリアルタイムで更新されることを特徴とするプロファイル表示装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のプロファイル表示装置であって、
   前記第２表示領域が、前記第１表示領域中において指定されたプロファイル指定線の位置に応じて、第１表示領域中の未使用領域に自動的に変更されることを特徴とするプロファイル表示装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のプロファイル表示装置であって、
   前記第１表示領域中において指定されたプロファイル指定線の位置が前記第１表示領域の端部近傍である場合、前記第２表示領域が該第１表示領域の中央側にシフトして表示されることを特徴とするプロファイル表示装置。
9. 高さ情報を含む画像データの平面画像上において、所望の領域を指定して断面に相当するプロファイルグラフを表示するためのプロファイル表示方法であって、
   高さ情報を含む画像データの平面画像を表示する第１表示領域上で、プロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定する工程と、
   前記指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画すると共に、前記プロファイルグラフを表示する領域として第２表示領域を、前記第１表示領域上に重ねて表示する工程と、
   を有することを特徴とするプロファイル表示方法。
10. 高さ情報を含む画像データの平面画像上において、所望の領域を指定して断面に相当するプロファイルグラフを表示するためのプロファイル表示プログラムであって、コンピュータに
    高さ情報を含む画像データの平面画像を表示する第１表示領域上で、プロファイルグラフを表示したい領域をプロファイル指定線で指定する機能と、
    前記指定部で指定されたプロファイル指定線を断面とするプロファイルグラフを、画像データの高さ情報を取得して描画すると共に、前記プロファイルグラフを表示する領域として第２表示領域を、前記第１表示領域上に重ねて表示する機能と、
    を実現させることを特徴とするプロファイル表示プログラム。
11. 請求項１０に記載のプロファイル表示プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。