JP2010216891A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測装置において、計測対象物の変位計測または二次元画像の撮像について、より高度な計測を実現する。
【解決手段】コントローラ２００では、センサヘッド１００の変位計測部に、計測対象物５００の高さの計測のためのフォトダイオード２の受光信号を出力させ、これに基づき、計測対象物５００の表面の高さを計測する。次に、コントローラ２００では、計測対象物５００の高さに基づいて、画像取得タイミングを決定する。具体的には、テーブルから、算出された計測対象物５００の高さＴに対応するピント調整値Ｐが取得され、そして、当該ピント調整値Ｐを実現するタイミングで画像取得信号を撮像素子９に送信する。これにより取得された画像より、計測対象物５００の高さに基づいて、計測対象物５００上の２点間の長さを演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、計測装置に関し、非接触で計測対象物の変位を計測し、かつ、当該計測点周辺の画像を取得する、計測装置に関する。

従来の計測装置には、例えば特許文献１に開示されるように、電子回路基板などの計測対象物について、高さ計測と当該計測点周辺の２次元画像取得を単一の装置で行なうものがあった。

このような計測装置では、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラ等により計測対象物の２次元画像を取得し、当該２次元画像を、半導体レーザスキャナやレーザスポット受光位置検出素子による計測対象物の高さ変位の計測の際の測定ポイントの視認用に用いたり、計測対象物の外観に損傷がないかを観察したりすることができる。

特開平１０−２８８５０８号公報

なお、このような計測装置において、単に計測対象物についての外観を観察するだけでなく、画像を用いた計測が実現されることについて、常に高い要望が寄せられている。

本発明はかかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、計測装置において、計測対象物の変位計測および当該計測点周辺の二次元画像の取得および取得画像より計測対象物上の二点間の長さの算出を実現することである。

本発明に従った計測装置は、計測対象物の表面の変位を計測する変位計測部と、計測対象物の２次元画像を撮像素子により取得する画像取得部と、取得したより前記計測対象物上の２点間の長さを算出する画像計測部と、を備える。

本発明の計測装置は、好ましくは、変位計測部の計測結果に基づいて、画像取得部が合焦状態となるように光学配置を制御する。

本発明の計測装置は、好ましくは、変位計測部の計測結果に基づいて、画像取得部による画像計測部への入力画像取得のタイミングを制御する。

本発明の計測装置は、好ましくは、特定の計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、画像取得部による取得画像上の複数の特徴点間の計測距離との関係と、特定の計測対象物について画像を取得したときの変位計測部による計測結果との関係を表す関連情報を記憶する記憶部をさらに備え、未知の計測対象物の変位計測部による計測結果と、記憶部に記憶された関連情報とに基づいて、画像計測部により未知の計測対象物について取得した画像より前記未知の計測対象物上の２点間の長さを算出する。

本発明の計測装置では、好ましくは、記憶部は、特定の計測対象物について、変位計測部に対する複数の距離において、計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、画像取得部による取得画像上の複数の特徴点間の計測距離との関係と、特定の計測対象物について画像を取得したときの変位計測部による計測結果との関係とを、関連情報として記憶する。

本発明の計測装置では、好ましくは、記憶部は、特定の計測対象物について、変位計測部に対する複数の距離において、計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、画像取得部による取得画像上の複数の特徴点間の計測距離との関係と、特定の計測対象物について画像を取得したときの変位計測部による計測結果との関連性を表す関数とを、関連情報として記憶する。

本発明の計測装置では、好ましくは、画像計測部は、未知の計測対象物についての画像計測部による取得画像における２点の位置の入力を受付けた場合に、関連情報に基づいて、当該未知の計測対象物上の２点間の長さを算出する。

本発明の計測装置では、好ましくは、画像計測部は、画像取得部が、撮像素子が画像を取得する光の光軸方向においての複数位置について合焦状態となるように光学配置を制御して取得された計測対象物のそれぞれの画像において、合焦画素を抽出し、抽出された合焦画素によって構成される部分画像を生成し、生成された部分画像を、画像取得部が合焦状態となるような光学配置の制御に対応した倍率で変換し、倍率で変換後の画像を合成することにより、画像取得部による取得画像を修正する。

本発明の計測装置では、好ましくは、画像取得部は、複数の色の照明を独立して照射可能な照射部を含み、照射部が照射する照明の色ごとに、画像取得部が合焦状態になるように光学配置を制御して、画像を取得し、照射部が照射する照明の色ごとに取得した画像に対して行なった光学配置の制御に基づいて、当該照射部が照射する照明の色ごとに取得した画像の倍率を変換して、これらの画像を合成することにより画像を生成する。

本発明によれば、計測対象物の表面の変位を計測し、その計測結果に基づいて、計測対象物の２次元画像を取得し、かつ取得画像より計測対象物上の２点間の長さを算出することができる。

したがって、本発明によれば、計測装置において、計測対象物の二次元画像の取得に計測対象物の表面の変位の計測結果を利用でき、これにより、オペレータが希望する態様での二次元画像の取得が可能となる。さらに計測装置において取得された画像より計測対象物上の２点間の長さを算出することができる。

本発明の計測装置の第１の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 図１の計測装置における、対物レンズの位置を表わす信号とフォトダイオードにより得られた受光信号との関係を示す図である。 図１の計測装置のブロック構成を示す図である。 本発明の計測装置の撮像素子のピント調整のために実行される処理のフローチャートである。 本発明の計測装置の第２の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 本発明の計測装置の第３の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 本発明の計測装置の第４の実施の形態が、ベルトコンベア上に載置された複数の計測対象物上の２点間の長さを算出するのに用いる画像の取得を連続する状態を模式的に示す図である。 本発明の計測装置の第４の実施の形態において、画像取得部に計測対象物上の２点間の長さを算出するのに用いる画像の取得を行なわせるタイミングを決定するための処理のフローチャートである。 本発明の計測装置の第６の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 図９の計測装置において取得される画像の一例を示す図である。 本発明の計測装置の第６の実施の形態において実行される、補正係数の作成のための処理のフローチャートである。 図９の計測装置が、計測対象物を載置するステージとともに利用される状態を模式的に示す図である。 本発明の計測装置の第６の実施の形態における取得画像中の距離の変換の処理についてのフローチャートを示す図である。 本発明の計測装置の第６の実施の形態における補正係数の演算式を生成する態様を説明するための図である。 本発明の計測装置の第８の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 図１５の計測装置における取得画像の処理内容を説明するための図である。 図１５の計測装置において実行される、画像を合成する処理のフローチャートを示す。 図１７の画像合成処理において実行される、合焦画素を抽出する処理のフローチャートを示す。 図１８の処理におけるデータの一例を示す図である。 図１７の処理における、画像データの倍率の変更の処理のフローチャートである。 図２０の処理における変換の前後の画像データを模式的に示す図である。 本発明の計測装置の第９の実施の形態の、画像取得部における色収差を説明するための図である。 本発明の計測装置の第９の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。 図２３の計測装置における取得画像の生成態様の概要を模式的に示す図である。 計測装置の画像取得部についての、各色についてのピント位置（ピントが合う位置）の関係を説明するための図である。 図２３の計測装置において実行される、取得画像を生成する処理のフローチャートである。 図２３の計測装置において実行される、取得画像を生成する処理のフローチャートである。 図２６および図２７の処理において利用されるデータベースの内容の一例を示す図である。

以下、本発明の計測装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、同一の構成要素には各図において同一の符号を付し、詳細な説明は繰返さない。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の計測装置の第１の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。

計測装置は、センサヘッド１００と、当該センサヘッド１００を制御するコントローラ２００から主に構成される。

センサヘッド１００では、第１の投光部であるレーザダイオード１から照射される一定の強度の光が、ハーフミラー３およびハーフミラー５を介して対物レンズ６へ導かれる。そして、対物レンズ６を経て、計測対象物５００の表面上に集光される。対物レンズ６は、振動子７に支持されている。振動子７の近傍位置には、振動子７を駆動するための駆動コイル（図示略）が配置されている。また、センサヘッド１００には、当該駆動コイルに通電するための駆動回路（図示略）が設けられている。駆動コイルに電流を流す期間と電流の供給を停止する期間とを一定の周期で繰返すことにより、振動子７が周期的に振動する。対物レンズ６は、振動子７の振動に応じて、計測対象物５００に接近する方向および遠ざかる方向に移動する。また、センサヘッド１００には、レーザダイオード１の照射光の光軸方向の対物レンズ６の位置を検出するために位置検出部７１が設けられている。

レーザダイオード１から計測対象物５００へ向けて照射された光は、当該計測対象物５００により反射される。そして、反射光は、対物レンズ６、ハーフミラー５、ハーフミラー３、絞り板３１の絞り孔を介してフォトダイオード２により受光される。

フォトダイオード２から出力された受光信号は、コントローラ２００に入力される。
コントローラ２００は、センサヘッド１００との間でのデータのやり取りを仲介する入出力インターフェイス２５０と、計測装置の動作を全体的に制御する中央処理部２１０と、中央処理部２１０が実行するプログラムや各種のデータを記憶する情報記憶部２２０と、キーボード等からなり外部からの情報の入力を受付ける入力部２３０と、モニタ等からなり情報を出力する出力部２４０とを含む。

コントローラ２００では、フォトダイオード２から出力された受光信号に対し、ハイパスフィルタ処理や増幅処理等を施し、デジタル信号に変換し、当該信号に基づいて、計測対象物５００の表面の変位を測定する。

本実施の形態の計測装置では、対物レンズ６は振動子７に固定され、計測対象物５００の表面の変位の測定が行なわれている間、対物レンズ６は、振動子７により、レーザダイオード１の照射光の光軸方向に、つまり図１の振動子７上の両矢印に示す方向に、その位置を周期的な振動によって変化させられている。

以下、本明細書では、レーザダイオード１の照射光の光軸が垂直方向にあるものとして、計測装置において計測する計測対象物５００の変位を「高さの変化」と記載されることもあるが、計測装置において変位計測部が計測する変位は高さの変化に限定されない。レーザダイオードの照射光の光軸が水平方向に設定されれば、計測装置は、計測対象物の変位として、水平面内での位置の変化を計測することとなる。

図２は、対物レンズ６の位置を表わす信号（レンズ位置信号）とフォトダイオード２により得られた受光信号との関係を示す。

位置検出部７１によってレーザダイオード１の照射光の光軸方向の対物レンズ６の位置が求められる。これを時系列に並べたものが、図２のレンズ位置信号となる。レンズ位置信号は、振動子７の静止時の位置（基準位置）を中心に正弦波状に変化する信号となる。

計測対象物５００の表面が、レーザダイオード１から照射され対物レンズ６によって集光される光の集光位置に一致すると、計測対象物５００上で反射した光は、絞り板３１の絞り孔の位置で集光する。これにより、受光信号に極大値（ピーク）が周期的に表われる。

なお、センサヘッド１００では、レーザダイオード１と絞り板３１の絞り孔は、ハーフミラー３の反射面に対して光学的に共役となる位置に配置されている。

図２の例では、対物レンズ６が位置Ｐにあるときに、受光信号にピークが表われている。これは、対物レンズ６が位置Ｐに置かれたときに当該対物レンズ６によって集光される光の集光位置が計測対象物５００の表面に一致していることを意味する。

本実施の形態では、たとえば、予めセンサヘッド１００の所定の位置から計測対象物５００へ向けて集光される光の集光位置までの距離とレンズ位置信号との関係を表わす変換テーブルを求めておき、当該変換テーブルを用いて受光信号にピークが表われたときの対物レンズ６の位置に基づいて、光の集光位置に存在する計測対象物５００までの距離を求める。そして、この対物レンズ６の位置の変化量により、計測対象物５００表面の、上記光軸方向についての変位量が求められる。

センサヘッド１００は、さらに、２次元画像を取得するための撮像素子９と、２次元画像用照明（図示略）を備えている。２次元画素用照明は計測対象物５００に向けて光を照射する。当該光は、計測対象物５００上で反射され、対物レンズ６を介してハーフミラー５へ導かれ、当該ハーフミラー５で反射されて、撮像素子９へ送られて結像される。

センサヘッド１００では、ハーフミラー３とハーフミラー５とでは、反射する（または、透過させる）光の波長が異なるように構成されている。フォトダイオード２では、ハーフミラー５を通過し、ハーフミラー３で反射された光を受光する。

本実施の形態の計測装置では、フォトダイオード２と対物レンズ６と位置検出部７１と計測対象物５００とハーフミラー３と絞り板３１とフォトダイオード２とコントローラ２００により、変位計測部が構成されている。

また、本実施の形態の計測装置では、撮像素子９と図示しない２次元画像用照明と対物レンズ６とハーフミラー５とコントローラ２００により、画像取得部が構成されている。

図３に、図１にハードウェア構成を示された本実施の形態のコントローラ２００のブロック構成を示す。

図３を参照して、コントローラ２００では、フォトダイオード２の受光信号を入力され、これに基づき計測対象物５００の相対的な高さ位置を算出する高さ演算部２６１と、高さ演算部２６１の算出結果に基づいて撮像素子９にピントが合うタイミングで画像取得を行う信号を撮像素子９に送信するピント調整部２６２と、撮像素子９が取得した画像データに対して種々の処理を行なう画像取得部２６３と、高さ演算部２６１における算出結果と画像取得部２６３から入力される撮像素子９の取得画像とに基づいて当該取得画像中の任意の２点間の長さ等の計測を行なう画像計測部２６４と、計測対象物５００の振動態様を制御する振動子制御部２６５とを含む。

コントローラ２００に含まれる各構成要素は、それぞれの機能を有する独立した電気回路によりハードウェア的に実現されても良いし、または、中央処理部２１０が情報記憶部２２０に記憶された対応するプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されても良い。

本実施の形態の計測装置において撮像素子９のピント調整のために実行される処理のフローチャートを図４に示す。

図４を参照して、コントローラ２００では、センサヘッド１００の変位計測部に、計測対象物５００の高さの計測のためのフォトダイオード２の受光信号を出力させ、これに基づき、計測対象物５００の表面の高さを計測する（ステップＳＡ１０）。

次に、コントローラ２００では、ステップＳＡ２０で、ステップＳＡ１０で（高さ演算部２６１によって算出された）計測対象物５００の高さに基づいて、画像取得タイミングを決定する。

具体的には、ピント調整部２６２は、表１に示すようなテーブルを参照し、高さ演算部２６１によって算出された計測対象物５００の高さＴに対応するピント調整値Ｐを取得し、そして、当該ピント調整値Ｐを実現するタイミングで画像取得信号を撮像素子９に送信する。

なお、表１に示したようなテーブルは、たとえば情報記憶部２２０に記憶されている。
そして、ステップＳＡ２０では、撮像素子９のピント調整の後、撮像素子９に画像を取得させる。

本実施の形態では、ピント調整部２６２により、変位計測部の計測結果に基づいて、画像取得部が合焦状態となるように光学配置を制御する光学配置制御部が構成されている。

［第２の実施の形態］
図５に、本実施の形態の計測装置を示す。

本実施の形態の計測装置では、センサヘッド１００は、第１の実施の形態のセンサヘッド１００と同様に、変位計測部と画像取得部とを含む。

なお、第１の実施の形態のセンサヘッド１００では、変位計測部は、共焦点変位計によって構成されていたが、本実施の形態のセンサヘッド１００では、変位計測部は、三角測距変位計により構成される。具体的には、本実施の形態のセンサヘッド１００は、第１の実施の形態のセンサヘッド１００におけるハーフミラー３、絞り板３１、フォトダイオード２および振動子７の代わりに、位置検出素子１２と受光レンズ１１とを含む。

本実施の形態の計測装置では、レーザダイオード１より照射される光束は、対物レンズ６によって絞られて、計測対象物５００の表面に照射される。そして、拡散反射された光線の一部は、受光レンズ１１を通過して、位置検出素子１２上にスポットを作る。ここで、位置検出素子１２と計測対象物５００との距離によって、位置検出素子１２上に光スポットが作られる位置が変化する。高さ演算部２６１は、位置検出素子１２上の光スポットが作られた位置に基づいて、計測対象物５００上のスポット光が照射された部分の高さを算出する。

本実施の形態の計測装置では、撮像素子９による画像の取得についてのピント調整を行うために、対物レンズ６の、レーザダイオード１と計測対象物５００との間の光軸上の位置を変更したり、撮像素子９とハーフミラー５との間に設けられた結像レンズ８２の光軸上の位置を変更するための部材(ピント調整部材)が搭載されている。ピント調整部２６２は、高さ演算部２６１による計測対象物５００の高さに基づいてピント調整値を算出し、当該ピント調整値を実現するためにピント調整部材の動作を制御する。

本実施の形態のコントローラ２００では、第１の実施の形態のコントローラ２００と同様に、画像取得部２６３は、高さ演算部２６１の算出結果に基づいて撮像素子９のピント調整をピント調整部２６２が行なった状態で、計測対象物５００の表面画像を取得する。

画像計測部２６４は、このようにして取得された画像に対して、種々の処理を実行し、計測結果を出力部２４０や他の装置に対して出力する。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の計測装置の第３の実施の形態の全体構成を模式的に示す図である。

本実施の形態のセンサヘッド１００は、第１の実施の形態のセンサヘッド１００と同様の構成を有している。

一方、本実施の形態のコントローラ２００では、高さ演算部２６１によって算出された計測対象物５００の高さに基づいて、撮像素子９が取得した画像の結像倍率を考慮して取得画像上距離(画素単位)を実距離に補正するための補正係数を算出する補正係数演算部２６６を含む。

コントローラ２００の情報記憶部２２０（図１参照）には、表２に示すような、計測対象物５００の高さＴとＴに対する補正係数Ｑとが関連付けられたテーブルが記憶されている。

なお、高さＴと補正係数Ｑとの関係は、計測対象物５００の表面が対物レンズ６から離れた位置にあるほど（高さＴの値が低いほど）、補正係数Ｑの値は大きくなり、撮像素子９による取得画像上の距離(画素単位)が大きく補正されるようになる。これにより、本実施の形態の計測装置では、画像計測部２６４は、撮像素子９により取得された画像より計測対象物５００上の２点間の長さの算出を行なう際に補正係数Ｑを用いることにより、対物レンズ６と計測対象物５００との距離が変化しても、画像計測部２６４が撮像素子９の取得画像に対して補正係数演算部２６６で得られた補正係数の倍率で当該取得画像上の距離を補正することにより、実距離を計測することができる。

［第４の実施の形態］
図７は、本実施の形態の計測装置が、ベルトコンベア上に載置された複数の計測対象物についての変位の計測を連続して行う状態を模式的に示す図である。

図７に、本実施の形態の計測装置のセンサヘッド部分のみの構成を模式的に示す。
図７を参照して、本実施の形態の計測装置は、ベルトコンベア６００の上方に設置されている。ベルトコンベア６００上には、複数の計測対象物５０１〜５０４が、ベルトコンベア６００の流れ方向Ａ１について間隔をあけて配列されている。ベルトコンベア６００が流れることにより、本実施の形態のセンサヘッドの直下には、計測対象物５０１、計測対象物５０２、計測対象物５０３、計測対象物５０４の順に位置することになる。

ベルトコンベア６００が矢印Ａ１方向に流された場合、センサヘッドの変位計測部が連続的に変位を計測していれば、レーザダイオード１の照射光によるスポット光が計測対象物５０１の表面上に照射されている期間（Ｐ１）と、計測対象物５０１と計測対象物５０２の間のベルトコンベア６００上に照射されている期間（Ｐ２）と、計測対象物５０２上に照射されている期間（Ｐ３）と、計測対象物５０２と計測対象物５０３の間のベルトコンベア６００上に照射されている期間（Ｐ４）と、計測対象物５０３上に照射されている期間（Ｐ５）と、計測対象物５０３と計測対象物５０４の間の領域に照射されている期間（Ｐ６）と、計測対象物５０４上に照射されている期間（Ｐ７）とで、変位計測部が計測する表面の高さが異なるため、計測装置における高さの計測結果が異なる。具体的には、期間Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７と期間Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６とでは、計測結果が比較的大きく異なる。

本実施の形態の計測装置では、変位計測部が計測する高さが、レーザダイオード１の照射光によるスポットが計測対象物上に当たっていると考えられる期間にのみ、撮像素子９による計測対象物上の２点間の長さを算出するのに用いる画像の取得を行なう。具体的には、図７においてＨ１に示された範囲内、つまり、計測対象物の表面が存在すると考えられる高さ位置に所定の余裕が加えられた範囲内に、変位計測部による高さの計測結果が含まれる場合にのみ、撮像素子９による計測対象物上の２点間の長さを算出するのに用いる画像の取得を行なうようにしている。

このような計測対象物上の２点間の長さを算出するのに用いる画像の取得のタイミング制御について、図８のフローチャートを参照してより具体的に説明する。

図８を参照して、本実施の形態の計測装置では、ステップＳＢ１０で、変位計測部による高さ計測が開始され、そして、ステップＳＢ２０で、変位計測部による高さの計測結果が画像計測実施範囲内（図７の範囲Ｈ１の範囲内）であるか否かの判断がなされる。そして、高さ計測結果がそのような範囲になければ、ステップＳＢ５０へ処理が進められ、高さ計測結果が画像計測実施範囲内であると判断されれば、ステップＳＢ３０へ処理が進められる。

ステップＳＢ５０では、計測停止信号が入力されたか否かが判断される。計測停止信号とは、本実施の形態の計測装置における変位計測部による高さ計測および画像取得部による画像の取得を停止させるための信号であり、たとえば、オペレータが入力部２３０に対して特定の操作を行なうことにより、当該信号が入力される。

そして、ステップＳＢ５０で、まだ計測停止信号が入力されていないと判断されると、処理はステップＳＢ１０へ戻される。

ステップＳＢ２０において、高さ計測結果が画像計測実施範囲内であると判断されてステップＳＢ３０へ処理が進められると、計測装置では、高さ計測の結果に基づいて、ピント調整部（図３のピント調整部２６２）により、撮像素子９上に画像のピントが合うタイミングで画像の取得がなされて、ステップＳＢ４０へ処理が進められる。

ステップＳＢ４０では、ステップＳＢ３０において取得された画像に対し、当該画像内の任意の２点間の距離の計測等の画像計測がなされて、ステップＳＢ５０へ処理が進められる。

ステップＳＢ５０において、計測停止信号が入力されていないと判断されれば、上記のようにステップＳＢ１０へ処理が戻され、そして、計測停止信号が入力されたと判断されると、計測に関する処理が終了する。

［第５の実施の形態］
図９に、本発明の計測装置の第６の実施の形態の全体構成を模式的に示す。

本実施の形態の計測装置は、センサヘッド１００の変位計測部が、第２の実施の形態における図５のセンサヘッド１００と同様に、三角測距変位計によって構成される。

そして、本実施の形態の計測装置のコントローラ２００において、第３の実施の形態のコントローラ２００と同様に、補正係数演算部２６６をさらに含むことにより、画像計測部２６４において、画像取得部２６３において得られた取得画像に対し、補正係数演算部２６６によって得られた補正係数に応じた画像上の２点間の長さの算出結果の補正を行うことができる。なお、補正係数演算部２６６は、高さ演算部２６１によって算出された高さの計測結果に対応した、取得画像上の距離と実距離の比率である補正係数を算出し、画像計測部２６４へ出力する。

これにより、本実施の形態では、撮像素子９による取得画像を出力部２４０に表示させ、オペレータが入力部２３０を介して当該表示画像中の２点を選択する操作を受付け、これに対し、当該指定された２点間の計測対象物５００上の実際の距離を算出して出力することができる。

このような２点間の距離の算出には、１）予め間隔が既知の２点を含む計測対象物５００の画像を撮像することにより取得画像上の２点間の距離を実際の計測対象物５００上の２点間の距離に補正するための「補正係数」を生成（算出）する処理、および、２）当該補正係数を用いて取得画像中の２点間を実際の計測対象物５００上の２点間の距離に変換する処理が必要とされる。

つまり、対物レンズ６と計測対象物５００との間の距離が異なれば、取得画像の結像倍率が異なるため、たとえば図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）に示すように、同じ計測対象物５００が異なる倍率で取得画像内に表示される。図１０（Ａ）の両矢印ＲＡは、図１０（Ｂ）の両矢印ＲＢと、計測対象物５００上の同じ２点を連結している。しかし、図１０（Ａ）の取得画像の結像倍率が、図１０（Ｂ）の取得画像の結像倍率よりも大きいため、両矢印ＲＡの長さは、両矢印ＲＢよりも長くなっている。つまり、取得画像の結像倍率が異なるので、実際の計測対象物５００上では同一の２点間距離に対応していても、結像倍率の異なる取得画像においては、両矢印ＲＡと両矢印ＲＢに示すように、距離が異なる。

本実施の形態では、このように、結像倍率が異なっている取得画像においても、補正係数を用いることにより、正確に、計測対象物５００上の２点間の距離を算出することができる。

以下、１）補正係数の生成および２）取得画像中の２点間の距離の変換について、それぞれ説明する。

（補正係数の生成）
図１１は、補正係数の生成のための処理のフローチャートである。

図１１を参照して、ステップＳＣ１０では、既知の距離だけ離れている２点のマークを含む計測対象物５００を、計測範囲内の最高位置が計測対象物５００の測定位置となるよう設定されたステージ上に載置させて、ステップＳＣ２０へ処理を進める。

ここで、図１２に、本実施の形態のセンサヘッドを、計測対象物５００が載置されるステージとともに、模式的に示す。

図１２を参照して、計測対象物５００は、ステージ７００上に載置されている。なお、ステージ７００の計測対象物５００を載置する位置の高さは、レーザダイオード１の光軸方向について変更可能に構成されている。

そして、ステップＳＣ１０では、上記したように、測定対象物５００がステージ７００によって最高位置に設定された状態で載置される。

図１１に戻って、次に、ステップＳＣ２０では、計測装置において、変位計測部により計測対象物５００の高さを計測して、ステップＳＣ３０へ処理が進められる。

ステップＳＣ３０では、ステップＳＣ２０における高さの計測結果に基づいて、ピント調整部２６２により撮像素子９上にピントが合わせられるように画像取得タイミングが制御された後、撮像素子９による画像の取得が行なわれる。

そして、ステップＳＣ３０では、撮像された画像が出力部２４０に表示される。
次に、ステップＳＣ４０では、オペレータからの、出力部２４０に表示された取得画像に対するマーク位置を指定する情報の入力を受付け、そして、受付けた２点間の、取得画像上の距離（単位は画素）を算出して、ステップＳＣ５０へ処理を進める。

ステップＳＣ５０では、実際の計測対象物５００上の距離と、取得画像上の距離との比を算出し、その値を、その時点での測定対象物５００の高さの補正係数として、情報記憶部２２０に記憶させて、ステップＳＣ６０へ処理を進める。

なお、図１１に記載の補正係数の生成の処理では、たとえばオペレータからの入力により、計測対象物５００上の実際の２点のマークの距離のデータがコントローラ２００側で取得されており、ステップＳＣ５０では、当該距離と取得画像上の距離に基づいて、補正係数が算出される。

ステップＳＣ６０では、測定対象物５００の位置が計測装置による計測可能範囲内の最低位置となったか否かを判断し、まだそのような位置ではないと判断されると、ステップＳＣ７０へ処理が進められる。

ステップＳＣ７０では、ステージ７００の、計測対象物５００を載置する高さを、△ｐだけ低くして、ステップＳＣ２０へ処理が戻される。

以上、ステップＳＣ２０〜ステップＳＣ７０の処理により、計測装置では、ステージの高さが△ｐだけ変更されるごとに、取得画像中の距離を実際の計測対象物５００上の距離に変換するための補正係数が算出されて、情報記憶部２２０に記憶される。

そしてこのような補正係数の算出が、測定対象物５００の、計測装置における計測範囲内の最低位置まで行なわれたと判断されると（ステップＳＣ６０でＹＥＳ判断時）、ステップＳＣ８０へ処理が進められる。

ステップＳＣ８０では、ステップＳＣ５０で算出された各測定対象物５００の高さの補正係数が、情報記憶部２２０に記憶されて、補正係数の生成についての処理が終了する。

本実施の形態では、たとえば、表３に示されるように、計測対象物５００の高さごとに、補正係数Ｒ（Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃…）が記憶される。

（取得画像中の距離の変換）
図１３に、本実施の形態の計測装置における取得画像中の距離の変換の処理についてのフローチャートを示す。

図１３を参照して、取得画像中の距離の変換に際しては、まずステップＳＤ１０で、ステージ上に載置された未知の計測対象物５００について、変位計測部によってその高さの計測が行なわれる。

そして、ステップＳＤ２０で、ステップＳＤ１０における高さの計測結果に基づいて、撮像素子９上にピントが合うように画像取得タイミングが制御された後、撮像素子９による画像の取得が行なわれ、当該画像が出力部２４０に表示される。

ステップＳＤ３０では、出力部２４０に表示された画像に対する任意の２点の入力を受付け、そして、当該２点間の取得画像上の距離を算出して、ステップＳＤ４０へ処理を進める。

ステップＳＤ４０では、ステップＳＤ２０で画像を取得した時点の高さ計測結果に対応する補正係数を選択して、ステップＳＤ５０へ処理を進める。

ステップＳＤ５０では、ステップＳＤ３０で得られた取得画像中の距離にステップＳＤ４０で選択した補正係数を乗じることにより、ステップＳＤ３０で入力を受付けた任意の２点間の距離の計測対象物５００上の実際の距離を算出して、処理を終了する。

なお、本実施の形態では、表３に示したように、複数の高さ計測結果についての補正係数Ｒが生成されて記憶されている。ステップＳＤ４０において取得された高さ計測結果そのものについての補正係数Ｒが記憶されていない場合には、当該高さに近い高さについての補正係数が利用される。たとえば、Ｔ₂以上Ｔ₃未満の高さの場合には、Ｔ₂について記憶されている補正係数Ｒ₂が利用される。

［第６の実施の形態］
以上説明した第５の実施の形態では、計測対象物の高さを△ｐ変化させるごとに補正係数が生成されて記憶されていた。なお、補正係数を生成する計測対象物５００の高さの数を少なくしても、測定した値に基づいて補正係数の演算式を生成し、当該演算式に基づいて、取得画像中の距離の変換を行なうことも考えられる。

つまり、図１１に示したフローチャートでは、計測対象物５００の高さを△ｐ変化させることごとに補正係数が生成されていたが、本実施の形態では、図１４に実測値として示されるように、７種類の計測対象物５００の高さについて補正係数が生成され、これに基づく補正係数についての７つの実測値を、計測対象物の高さに対してプロットし、計測対象物の高さと補正係数との関係を、たとえば最小二乗法等を用いて二次多項式で近似する。

得られた二次多項式を、たとえば式（１）に表わされるものとする。
Ｒ＝ａＴ²＋ｂＴ＋ｃ …（１）
そして、得られた二次多項式の係数（式（１）では、ａ，ｂ，ｃ）が、情報記憶部２２０に記憶される。

（取得画像中の距離の変換）
本実施の形態の取得画像中の距離の変換では、第５の実施の形態のＳＤ３０において得られた取得画像上の任意の２点間の距離は、上記したように求められた式（１）を用いて、計測対象物５００の実際の距離に変換される。

［第７の実施の形態］
図１５は、本実施の形態の計測装置の全体構成を模式的に示す図である。

図１５を参照して、本実施の形態のコントローラ２００では、画像取得部２７３は、計測対象物５００に対してピント調整部２６２で画像取得のタイミングを制御することで複数の高さでピントが合っている計測対象物５００の表面画像を、撮像素子９で取得する。

また、本実施の形態では、合焦点画素抽出部２８３は、撮像素子９による取得画像内で、焦点が合っている画素を抽出する。

一方、本実施の形態では、予め、補正係数演算部２８１により、上記した補正係数演算部２６６と同様に、ピント位置に基づく補正係数が生成される。

そして、画像処理部２８２は、合焦点画素抽出部２８３によって焦点が合っているとされた画素と対応するピント位置に対応した補正係数を補正係数演算部２８１によって抽出し、当該画素によって構成される画像をある基準ピント位置での結像倍率と同じになるように（基準ピント位置での補正係数/画像取得時のピント位置での補正係数）で乗じる。

そして、本実施の形態では、画像処理部２８２は、複数のピント位置のそれぞれで取得された画像を、上記のように、合焦している画像をそれぞれのピント位置に対応する補正係数に応じて拡大／縮小した後、それらを合成する。

これにより、たとえば、計測対象物５００が３つのピント位置で撮像がなされ、それぞれの画像から抽出された合焦点が、図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）のそれぞれにおいて白抜きで示された領域に位置しているとする。つまり、図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に示された部分画像８０１〜８０３では、それぞれ、合焦点として抽出された領域以外の領域が黒で塗りつぶされて示されている。

図１７に、このように、合焦領域ごとに補正係数に応じて処理を行ない、その後、画像を合成する処理のフローチャートを示す。

図１７を参照して、ステップＳＨ１０では、コントローラ２００では、基準となるピント位置が決定される。また、基準となるピント位置の決定は、たとえば、計測装置のオペレータが、複数のピント位置で撮像された計測対象物５００の画像を見て、その中から選択することにより決定される。

次に、ステップＳＨ２０では、ステップＳＨ１０で決定した基準ピント位置に対応して生成され情報記憶部２２０に記憶されている補正係数を選択して、ステップＳＨ３０へ処理を進める。なお、第７の実施の形態のように、計測装置において補正係数の演算式が生成されているような場合には、ステップＳＨ２０では、当該演算式と基準ピント位置とを用いて補正係数が算出される。

次にステップＳＨ３０では、ピント位置が高さＡとなるようにピント調整部で画像取得タイミングを決定して画像を取得し、ステップＳＨ４０へ処理が進められる。なお、高さＡとは、たとえば、図１２に示したような、計測装置の変位計測部の測定範囲の最高位置とする。

ステップＳＨ４０では、画像取得部による計測対象物５００の画像の取得がなされ、ステップＳＨ５０へ処理が進められる。

ステップＳＨ５０では、合焦点画素抽出部２８３により、ステップＳＨ４０で取得された画像の中でピントが合っている画素が抽出されて、ステップＳＨ６０へ処理が進められる。これにより、図１６（Ａ）中の部分画像８０１等のように、取得画像内で、合焦点の存在する領域が特定されるようになる。

ステップＳＨ６０では、ステップＳＨ４０で画像を取得した時点でのピント位置に対応する補正係数が抽出されて、ステップＳＨ７０へ処理が進められる。

ステップＳＨ７０では、ステップＳＨ６０で抽出された補正係数をステップＳＨ２０で抽出された基準ピント位置での補正係数で割った値が算出され、当該値を倍率として、ステップＳＨ５０で抽出された領域の画像の倍率が変更され、変更後の倍率に従った画像データが画像メモリ部２８４（情報記憶部２２０）に記憶されて、ステップＳＨ８０へ処理が進められる。

ステップＳＨ８０では、現時点でのピント位置が、高さＢとなっているか否かを判断し、まだＢとなっていなければ、ステップＳＨ９０へ処理を進める。なお、高さＢとは、たとえば、図１２に示したような、計測装置の変位計測部の測定範囲の最低位置とする。

ステップＳＨ９０では、変位計測部の合焦点の高さを△ｐだけ低くして、ステップＳＨ４０へ処理を戻す。これ以降、上記したステップＳＨ４０〜ステップＳＨ７０と同様に、ステップＳＨ９０においてピント位置を低くして、画像が取得され、合焦画素が抽出され、合焦画素からなる領域に対して、現在のピント位置と基準ピント位置とにおける補正係数に基づいて得られた倍率で、合焦画素からなる領域の画像が拡大（倍率によっては縮小）されて、ステップＳＨ８０に処理が進められる。

そして、ステップＳＨ８０において、ピント位置が上記のＢ以下まで低くされていた場合には、ステップＳＨ１００に処理が進められて、ステップＳＨ７０において画像メモリ部２８４に保存されてきた、各ピント位置の、合焦点からなる画像データが合成されることにより、画像が生成されて、処理が終了する。なお、このように生成された画像は、たとえば出力部２４０で表示される。

つまり、本実施の形態では、図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に部分画像８０１〜８０３として示すように、ピント位置ごとに合焦画素が抽出される。そして、各部分画像は、対応するピント位置の補正係数と基準ピント位置の補正係数により算出された比（倍率）だけ拡大（比が１未満の場合は縮小）する処理がなされ、当該処理後の画像データが画像メモリ部２８４に保存される。このような画像データの保存は、ピント位置Ａからピント位置Ｂまで行なわれる。そして、保存された画像データが合成されることにより、取得画像が生成される。

このように生成された画像では、１つのピント位置でのみ撮像された画像と比較して、当該画像に含まれる構成要素として高さの異なる複数の構成要素が含まれる場合でも、構成要素の高さに関わりなく、同じ倍率で、各構成要素を表示させることができるよう修正されていると考えられる。

なお、本実施の形態における合焦画素の抽出は、たとえば特開平６−３１１４１１号公報に記載の技術に基づき実現することができる。

図１８に、合焦画素の抽出処理のフローチャートを示す。
図１８を参照して、まずステップＳＪ１０で、画像取得部が取得した画像が合焦点画素抽出部２８３に入力されて、ステップＳＪ２０へ処理が進められる。入力された画像のある１ラインの輝度プロファイルの一例を、図１９のＳＡとして示す。

次に、ステップＳＪ２０では、当該取得画像を構成する画素データが、所定の方向について微分されて、ステップＳＪ３０へ処理が進められる。図１９のＳＡが微分処理を施された後のデータの一例を、図１９のＳＡ１として示す。

ステップＳＪ３０では、ステップＳＪ２０における微分処理後のデータを絶対値に変換する処理がなされて、ステップＳＪ４０へ処理が進められる。図１９のＳＡ１に対して絶対値に変換する処理がなされた後のデータの一例を、図１９にＳＡ２として示す。

ステップＳＪ４０では、ステップＳＪ３０で絶対値化されたデータに対して、２値化する処理がなされて、ステップＳＪ５０へ処理が進められる。なお、図１９のＳＡ２に対し、予め設定された閾値（図１９のＳＡ２に対するＶＴ）より２値化されたデータを、図１９にＳＡ３として示す。

ステップＳＪ５０では、ステップＳＪ４０における２値化後のデータに対し、「１」で囲まれた領域のデータを「１」に置き換える処理を実行して、ステップＳＪ６０へ処理が進められる。図１９のＳＡ３に対し、ステップＳＪ５０の処理を実行した後のデータの一例を図１９にＳＡ４として示す。

そして、ステップＳＪ６０では、（合焦点画素抽出部２８３に入力された画像データに対して）ステップＳＪ５０までの処理がなされた後のデータから、信号（データ値）が「１」となっている座標の画素が、合焦画素として抽出されて、処理が終了する。

次に、ステップＳＨ７０における画像データのサイズの変更の処理内容について、当該処理のフローチャートである図２０を参照しつつ、説明する。

なお、当該サイズの変更の処理では、図２１に模式的に示されるように、図２１（Ａ）の実線で囲まれた元画像ＰＩＣ−１が、サイズをa倍した後、図２１（Ｂ）の一点鎖線で囲まれたＰＩＣ−Ｘ、もしくは破線で囲まれたＰＩＣ−Ｙに示される画像とされることとする。

ここで、ａ倍とは、ステップＳＨ７０で算出された、基準高さの補正係数を計測対象物の高さの補正係数で割った値である。

また、図２１（Ａ）に記載の元画像は、ｘ方向の寸法がＸ＿Ｍａｘとされ、ｙ方向の寸法がＹ＿Ｍａｘとされている。

図２０を参照して、ステップＳＫ１０では、変換の対象となるｘ座標とｙ座標が「０」と初期化されて、ステップＳＫ２０へ処理が進められる。

ステップＳＫ２０では、処理対象とされているｘ座標およびｙ座標の値をそれぞれａで割った値が算出されて、ステップＳＫ３０へ処理が進められる。なお、ここでは、小数点第一位の値が四捨五入されることにより、算出される値は整数とされる。

ステップＳＫ３０では、ステップＳＫ２０において算出されたｘとｙについての、それぞれの値（ｘ／ａ，ｙ／ａ）が、上記したＸ＿ＭａｘまたはＹ＿Ｍａｘを越えていないかどうかが判断され、超えていると判断されるとステップＳＫ５０へ、越えていないと判断されるとステップＳＫ４０へ、処理が進められる。

ステップＳＫ４０では、変換後の座標（ｘ，ｙ）の画素値Ｄ（ｘ，ｙ）が、変換前の座標（ｘ／ａ，ｙ／ａ）の画素値ｄ（ｘ／ａ，ｙ／ａ）とされて、ステップＳＫ６０へ処理が進められる。

一方、ステップＳＫ５０では、変換後の座標（ｘ，ｙ）の画素値Ｄ（ｘ，ｙ）が、「０」とされて、ステップＳＫ６０へ処理が進められる。

ステップＳＫ６０では、ｘがインクリメントされ、そして、ステップＳＫ７０においてｘの値について判断がなされ、ｘがＸ＿Ｍａｘ未満であれば、ステップＳＫ２０へ処理を戻され、ｘがＸ＿Ｍａｘを越えていれば、ステップＳＫ８０へ処理が進められる。

ステップＳＫ８０では、ｙがインクリメントされ、そして、ステップＳＫ９０においてｙの値について判断がなされ、ｙがＹ＿Ｍａｘ未満であれば、ステップＳＫ２０へ処理を戻され、ｙがＹ＿Ｍａｘを越えていれば、ステップＳＫ１００へ処理が進められる。

ステップＳＫ１００では、処理対象となるｘ座標の値（ｘ）を０として、ステップＳＫ２０へ処理が戻される。

以上、図２０を参照して説明した処理により、ｘ方向にＸ＿Ｍａｘの寸法を有し、ｙ方向にＹ＿Ｍａｘの寸法を有する元画像は、変換後の画像データにおいても、ｘ方向にＸ＿Ｍａｘの寸法を有し、ｙ方向にＹ＿Ｍａｘの寸法を有することとなる。

ａが１より大きい場合でも、ステップＳＫ７０の処理により、変換後の画像のｘ座標はＸ＿Ｍａｘまでしか生成されず、また、ステップＳＫ９０の処理より、変換後の画像のｙ座標はＹ＿Ｍａｘまでしか生成されないからである。

また、ａが１より小さい場合には、ステップＳＫ５０の処理により、元画像がａの倍率で縮小された際に、元画像に対して不足する画素については、画素値Ｄ＝０とされることにより画像データを有することとなる。

以上より、本実施の形態では、焦点高さごとに部分画像の倍率を変えて画像が拡大／縮小されても、各部分画像の変換後の画像領域は、変換前の画像領域と、変わらないものとされる。

よって、異なる倍率で変換される複数の画像を合成しても、画素データが重なったり不足したりする等の問題が生じることはない。

［第８の実施の形態］
図２３に、本実施の形態の計測装置の全体構成を模式的に示す。

本実施の形態の計測装置では、画像取得部の照明１０は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）等の複数の色の光を、色ごとに独立して照射できるように構成されている。

また、本実施の形態では、コントローラ２００は、照明１０の点灯／消灯を制御する照明制御部２８８を含む。

図２２（Ａ）は、計測対象物に白色照明光を照射したときの、計測対象物表面の各位置で反射した光が撮像素子９Ａ上の各位置に結像する様子を示している。なお、図２２（Ａ）では、実線Ｌ１は対物レンズ６の光軸上位置からの反射光を、一点鎖線Ｌ２は対物レンズ６の光軸上位置から左寄りの位置からの反射光を示している。

画像取得部の照明である白色照明光には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）等の複数の色の光が含まれるが、色収差によって、図２２（Ｂ）に示されるように計測対象物の各位置からの反射光が撮像素子９上で結像する位置は、光の波長によって異なる。なお、図２２（Ｂ）において、赤色の光の光路が点線ＬＲ１，ＬＲ２で示され、緑色の光の光路が二点鎖線ＬＧ１，ＬＧ２で示され、青色の光の光路が破線ＬＢ１，ＬＢ２で示されている。図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）における撮像素子９Ａの結像点近傍の拡大図である。

図２２（Ｂ）の線ＬＲ１と線ＬＧ１と線ＬＢ１の光は、図２２（Ａ）の線Ｌ１の光に含まれるものとする。図２２（Ｂ）の線ＬＲ２と線ＬＧ２と線ＬＢ２の光は、図２２（Ａ）の線Ｌ２の光に含まれるものとする。

図２２（Ｂ）に示すように、計測装置において、カラー画像を取得しようとして、白色光を光源として画像取得部による画像の取得を行なった場合、色収差により、各色のピントがずれ、かつ異なる結像倍率で結像する事態が考えられる。

本実施の形態では、かかる事態を回避するために、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色ごとに光を照射して、各色ごとの撮像を行ない、得られた画像を合成して、カラー画像を取得する。

このような概念を、図２４に模式的に示す。
本実施の形態では、まず、図２４（Ａ）に示すように、変位計測部の計測結果により赤色の光が撮像素子９上でピントが合うようにピント制御部２７２によるピント調整値（この構成では画像取得タイミング）の抽出を行う。そして、照明１０から赤色の光を照射して、撮像素子９で、ピントの合った画像を取得する。

次に、図２４（Ｂ）に示すように、変位計測部の計測結果により緑色の光が撮像素子９上でピントが合うようにピント制御部２７２によるピント調整値の抽出を行う。そして、照明１０から緑色の光を照射して、撮像素子９で、ピントの合った画像を取得する。

次に、図２４（Ｃ）に示すように、変位計測部の計測結果により青色の光が撮像素子９上でピントが合うようにピント制御部２７２によるピント調整値の抽出を行う。そして、照明１０から青色の光を照射して、撮像素子９で、ピントの合った画像を取得する。

そして、このようにして得られた赤色の画像と緑色の画像と青色の画像の結像倍率が同じになるよう画像サイズの補正を行なった後に３枚の画像を合成して、カラー画像を得る。

これにより、各色についてピントが合った画像が得られる。
ここで、計測装置の画像取得部についての、各色についてのピント位置の関係を、図２５を参照して説明する。

図２５では、ピント調整値が縦軸に、ピントが合う計測対象物の高さ位置（変位計測部による計測結果によるもの）が横軸に、それぞれ定義されている。

図２５に示されるように、ピント調整値が同じであれば、赤色、緑色、青色と光の波長が短くなるにつれて、ピントが合う高さが高く（計測対象物がセンサヘッド１００に近い位置でピントが合うように）なる。また、ピントが合わせる際の計測対象物５００を載置する高さを一定にした場合、ピント調整値は、赤色、緑色、青色と光の波長の変化に応じて変化する。

そこで、本実施の形態の計測装置では、図１２を参照して説明したように、予め、計測対象物の高さ位置等を変更させ、各色についてのピント調整値を取得し、データベースとして情報記憶部２２０に記憶させている。

このようなデータベースの内容の一例を、図２８に示す。
図２８では、計測対象物高さＴごとに、照明１０による赤と緑と青の各色の照明光についての、ピント調整値と補正係数とが記憶されている。

そして、このデータベースを用いた、具体的な取得画像の生成の処理について、当該処理のフローチャートである図２６および図２７を参照して説明する。

まず、図２６を参照して、ステップＳＬ１０で、計測装置の変位計測部により計測対象物の高さが計測されて、ステップＳＬ２０へ処理が進められる。

ステップＳＬ２０では、照明１０の赤色の照明が点灯されて、ステップＳＬ３０へ処理が進められる。

ステップＳＬ３０では、図２８のデータベースにおける、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した赤色についてのピント調整値が取得され、当該ピント調整値に基づいて画像取得のタイミングを決定することによりピント調整が行なわれ、画像が取得されて、ステップＳＬ４０へ処理が進められる。

ステップＳＬ４０では、ステップＳＬ２０で点灯させた赤色の照明が消灯されて、ステップＳＬ５０へ処理が進められる。

ステップＳＬ５０では、ステップＳＬ３０で取得した画像に対して、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した、赤色についての補正係数が用いられて、その結像倍率が補正されて、ステップＳＬ６０へ処理が進められる。なお、結像倍率の補正は、たとえば図２０を参照して説明した態様と同様のものとすることができる。

ステップＳＬ６０では、ステップＳＬ５０における補正後の画像データ（赤色の画像のデータ）が画像メモリ部（情報記憶部２２０）に記憶されて、ステップＳＬ７０へ処理が進められる。

ステップＳＬ７０では、照明１０の緑色の照明が点灯されて、ステップＳＬ８０へ処理が進められる。

ステップＳＬ８０では、図２８のデータベースにおける、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した緑色についてのピント調整値が取得され、当該ピント調整値に基づいて画像取得のタイミングを決定することによりピント調整が行なわれ、画像が取得されて、ステップＳＬ９０へ処理が進められる。

ステップＳＬ９０では、ステップＳＬ７０で点灯させた緑色の照明が消灯されて、ステップＳＬ１００へ処理が進められる。

ステップＳＬ１００では、ステップＳＬ８０で取得した画像に対して、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した、緑色についての補正係数が用いられて、その結像倍率が補正されて、ステップＳＬ１１０へ処理が進められる。なお、結像倍率の補正は、たとえば図２０を参照して説明した態様と同様のものとすることができる。

ステップＳＬ１１０では、ステップＳＬ１００における補正後の画像データ（緑色の画像のデータ）が画像メモリ部（情報記憶部２２０）に記憶されて、ステップＳＬ７０へ処理が進められる。

ステップＳＬ１２０では、照明１０の青色の照明が点灯されて、ステップＳＬ１３０へ処理が進められる。

ステップＳＬ１３０では、図２８のデータベースにおける、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した青色についてのピント調整値が取得され、当該ピント調整値に基づいて画像取得のタイミングを決定することによりピント調整が行なわれ、画像が取得されて、ステップＳＬ１４０へ処理が進められる。

ステップＳＬ１４０では、ステップＳＬ１２０で点灯させた青色の照明が消灯されて、ステップＳＬ１５０へ処理が進められる。

ステップＳＬ１５０では、ステップＳＬ１３０で取得した画像に対して、ステップＳＬ１０で得られた高さの計測結果に対応した、青色についての補正係数が用いられて、その結像倍率が補正されて、ステップＳＬ１６０へ処理が進められる。なお、結像倍率の補正は、たとえば図２０を参照して説明した態様と同様のものとすることができる。

ステップＳＬ１６０では、ステップＳＬ１５０における補正後の画像データ（青色の画像のデータ）が画像メモリ部（情報記憶部２２０）に記憶されて、ステップＳＬ１２０へ処理が進められる。

そして、ステップＳＬ１７０で、ステップＳＬ６０，ステップＳＬ１１０，ステップＳ１６０で記憶された赤色と緑色と青色の画像データが合成されて、カラー画像の取得とされて、処理が終了する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態において説明された技術的思想は、可能な限り組み合わされて実現されることが意図される。

１ レーザダイオード、２ 、フォトダイオード、３，５ ハーフミラー、６ 対物レンズ、７ 振動子、９ 撮像素子、１０ 照明、１１ 受光レンズ、１２ 位置検出素子、 ７１ 位置検出部、８２ 結像レンズ、１００ センサヘッド、２００ コントローラ、 ２１０ 中央処理部、２２０ 情報記憶部、２３０ 入力部、２４０ 出力部、２５０ 入出力インターフェイス、２６１ 演算部、２６２ ピント調整部、２６３ 画像取得部、２６４ 画像計測部、２６５ 振動子制御部、２６６ 補正係数演算部、２６６ 補正係数、２６６ 補正係数演算部、２７１ 高さ演算部、２７３ 画像取得部、２８１ 補正係数演算部、２８２ 画像処理部、２８３ 合焦点画素抽出部、２８４ 画像メモリ部、２８８ 照明制御部、５００〜５０４ 計測対象物、６００ ベルトコンベア、７００ ステージ、８０１〜８０３ 部分画像。

Claims (9)

1. 計測対象物の表面の変位を計測する変位計測部と、
   前記計測対象物の２次元画像を撮像素子により取得する画像取得部と、
   取得した画像より前記計測対象物上の２点間の長さを算出する画像計測部と、を備える、計測装置。
2. 前記変位計測部の計測結果に基づいて、前記画像取得部が合焦状態となるように光学配置を制御する、請求項１に記載の計測装置。
3. 前記変位計測部の計測結果に基づいて、前記画像取得部による前記画像計測部への入力画像取得のタイミングを制御する、請求項１に記載の計測装置。
4. 特定の計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、前記画像取得部による取得画像上の前記複数の特徴点間の計測距離との関係と、
   前記特定の計測対象物について画像を取得したときの前記変位計測部による計測結果との関係を表す関連情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   未知の計測対象物の前記変位計測部による計測結果と、前記記憶部に記憶された前記関連情報とに基づいて、前記画像計測部により前記未知の計測対象物について取得した画像より前記未知の計測対象物上の２点間の長さを算出する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の計測装置。
5. 前記記憶部は、前記特定の計測対象物について、
   前記変位計測部に対する複数の距離において、前記計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、前記画像取得部による取得画像上の前記複数の特徴点間の計測距離との関係と、
   前記特定の計測対象物について画像を取得したときの前記変位計測部による計測結果との関係とを、前記関連情報として記憶する、請求項４に記載の計測装置。
6. 前記記憶部は、前記特定の計測対象物について、
   前記変位計測部に対する複数の距離において、前記計測対象物上の複数の特徴点についての既知の距離と、前記画像取得部による取得画像上の前記複数の特徴点間の計測距離との関係と、
   前記特定の計測対象物について画像を取得したときの前記変位計測部による計測結果との関連性を表す関数とを、前記関連情報として記憶する、請求項４に記載の計測装置。
7. 前記画像計測部は、
   未知の計測対象物についての前記画像計測部による取得画像における２点の位置の入力を受付けた場合に、前記関連情報に基づいて、当該未知の計測対象物上の前記２点間の長さを算出する、請求項４〜請求項６のいずれかに記載の計測装置。
8. 前記画像計測部は、
   前記画像取得部が、前記撮像素子が画像を取得する光の光軸方向においての複数位置について合焦状態となるように光学配置を制御して取得された計測対象物のそれぞれの画像において、合焦画素を抽出し、抽出された合焦画素によって構成される部分画像を生成し、
   前記生成された部分画像を、前記画像取得部が合焦状態となるような光学配置の制御に対応した倍率で変換し、
   前記倍率で変換後の画像を合成することにより、前記画像取得部による取得画像を修正する、請求項４〜請求項７のいずれかに記載の計測装置。
9. 前記画像取得部は、
   複数の色の照明を独立して照射可能な照射部を含み、
   前記照射部が照射する照明の色ごとに、画像取得部が合焦状態になるように光学配置を制御して、画像を取得し、
   前記照射部が照射する照明の色ごとに取得した画像に対して行なった光学配置の制御に基づいて、当該照射部が照射する照明の色ごとに取得した画像の倍率を変換して、これらの画像を合成することにより画像を生成する、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の計測装置。