JP2017151086A - 測定方法および測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲している対象物の表面を自動的に精度良く測定することができる測定方法および測定プログラムを提供すること。【解決手段】本発明は、湾曲形状を有する対象物について測定ヘッドからの距離を測定して前記対象物の表面を測定する方法であって、対象物の測定範囲および凹凸の閾値を設定する工程と、対象物の湾曲形状を含む形状基準データを取得する工程と、測定範囲における対象物と測定ヘッドとの距離を測定して、対象物の表面の３次元データを取得する工程と、３次元データから形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する工程と、湾曲除去データに基づき第１基準データを求め、第１基準データに対して閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める工程と、第２基準データに対して閾値を超えるデータを抽出して凹凸の形状データを求める工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は測定方法および測定プログラムに関し、より詳しくは湾曲した対象物の表面高さを精度良く測定するための測定方法および測定プログラムに関する。

測定対象物の表面高さ、表面粗さ、３次元形状などを測定する測定方法として、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を利用する光干渉法が知られている。光干渉法においては、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが一致するピント位置において各波長の干渉縞のピークが重なり合い合成され、干渉縞の輝度が大きくなることを利用している。したがって、光干渉法では、参照光路または測定光路の光路長を変化させながら干渉光強度の二次元の分布を示す干渉画像をＣＣＤカメラ等の撮像素子により撮影する。そして、撮影視野内の各測定位置で干渉光の強度がピークとなるピント位置を検出することで、各測定位置における測定面の高さを測定し、測定対象物の三次元形状などを測定する（例えば、特許文献１〜３参照。）。

特開２０１１−１９１１１８号公報 特開２０１５−０４５５７５号公報 特開２０１５−１１８０７６号公報

しかしながら、測定の対象物の表面が湾曲している場合、測定値に表面の湾曲の状態が含まれてしまうことから、表面の凹凸状態や表面粗さなどを精度良く測定することは困難である。特に、測定の対象物が円筒状の内壁面（例えば、シリンダー内壁面）の場合、従来では、内壁面の一部をレプリカ剤に転写し、転写した形状をレーザ顕微鏡等で手動解析している。このような手動解析では、検査の信頼性や検査者による偏りが大きくなってしまう。

本発明は、湾曲している対象物の表面を自動的に精度良く測定することができる測定方法および測定プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、湾曲形状を有する対象物について測定ヘッドからの距離を測定して前記対象物の表面を測定する方法であって、対象物の測定範囲および凹凸の閾値を設定する工程と、対象物の湾曲形状を含む形状基準データを取得する工程と、測定範囲における対象物と測定ヘッドとの距離を測定して、対象物の表面の３次元データを取得する工程と、３次元データから形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する工程と、湾曲除去データに基づき第１基準データを求め、第１基準データに対して閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める工程と、第２基準データに対して閾値を超えるデータを湾曲除去データから抽出して凹凸の形状データを求める工程と、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、湾曲形状を有する対象物の表面について取得した３次元データから湾曲形状を含む形状基準データを除去するため、対象物の表面における湾曲の状態を除去したデータ（湾曲除去データ）を取得することができる。この湾曲除去データに基づく第１基準データに対して閾値を超えるデータを除外することで、表面の凹凸形状を除外した第２基準データを得ることができる。そして、第２基準データに対して再度閾値判定を行うことで、凹凸形状の判定を含めた精度の高い測定を行うことができる。

本発明の測定方法において、第２基準データに対して閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外したデータを用いて対象物の表面粗さを求める工程をさらに備えていてもよい。これにより、湾曲形状および凹凸形状を含まない表面の粗さを求めることができる。

本発明の測定方法において、凹凸の形状データは、凹凸の面積、面積率、体積、開口の最大値、開口の最小値および開口の平均値の少なくとも１つを含んでいてもよい。また、対象物の表面は、円筒、円錐、楕円筒および楕円錘のうちいずれかの内面であってもよい。また、測定ヘッドは、光干渉法によって距離を測定してもよい。

本発明は、湾曲形状を有する対象物について測定ヘッドからの距離を測定して対象物の表面状態を測定する測定プログラムであって、コンピュータを、対象物の測定範囲および凹凸の閾値を設定する手段、対象物の湾曲形状を含む形状基準データを取得する手段、測定範囲における対象物と測定ヘッドとの距離を測定して、対象物の表面の３次元データを取得する手段、３次元データから形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する手段、湾曲除去データに基づく第１基準データを求め、第１基準データから閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める手段、第２基準データから閾値を超えるデータを湾曲除去データから抽出して凹凸の形状データを求める手段、として機能させる測定プログラムである。

このような構成によれば、コンピュータによって、対象物の表面について取得した３次元データから湾曲形状を除去したデータ（湾曲除去データ）を取得し、この湾曲除去データに基づく第１基準データに対して閾値を超えるデータを除外する処理を行う。これにより、表面の凹凸形状を除外した第２基準データを得る。そして、第２基準データに対して再度閾値判定を行うことで、凹凸形状の判定を含めた精度の高い測定結果を算出することができる。

本実施形態に係る画像測定装置の全体構成を示す図である。 光干渉光学ヘッドの構成を例示する模式図である。 対物レンズ部の要部拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は、対象物および測定領域について説明する模式図である。 コンピュータの構成を例示するブロック図である。 本実施形態に係る測定プログラムの流れを例示するフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、測定範囲について例示する模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、基準データについて例示する模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、基準データからピットの判定について例示する模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

〔測定装置の全体構成〕
図１は、本実施形態に係る測定装置、より具体的には画像測定装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る画像測定装置１は、対象物Ｗの形状を測定する装置本体１０と、装置本体１０を制御するとともに、必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２０と、を備える。なお、画像測定装置１は、これらのほかに、測定結果等をプリントアウトするプリンタ等を適宜備えていてもよい。本実施形態に係る画像測定装置１は、例えばシリンダの内壁のような、湾曲形状を有する対象物Ｗの測定に適している。

装置本体１０は、架台１１、ステージ１２、Ｘ軸ガイド１４および撮像ユニット１５を含む。本実施形態において、Ｘ軸方向（Ｘ軸に沿った方向）とは、ステージ１２の面に沿った一方向である。Ｙ軸方向（Ｙ軸に沿った方向）とは、ステージ１２の面に沿った方向でＸ軸方向と直交する方向である。Ｚ軸方向（Ｚ軸に沿った方向）とは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向である。Ｚ軸方向は上下方向とも言う。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向とも言う。

架台１１は、例えば除振台３の上に配置され、外部の震動が架台１１の上のステージ１２や撮像ユニット１５へ伝わることを抑制している。ステージ１２は、架台１１の上に配置される。ステージ１２は、測定の対象物Ｗを載置する台である。ステージ１２は、図示しないＹ軸駆動機構により架台１１に対してＹ軸方向に移動可能に設けられる。

架台１１の両側部には支持部１３ａおよび１３ｂが設けられる。支持部１３ａおよび１３ｂのそれぞれは架台１１の側部から上方に延びるよう設けられる。Ｘ軸ガイド１４はこの支持部１３ａおよび１３ｂの上に、これらを跨ぐように設けられる。Ｘ軸ガイド１４には撮像ユニット１５が取り付けられる。

撮像ユニット１５は、図示しないＸ軸駆動機構によりＸ軸ガイド１４に沿いＸ軸方向に移動可能に設けられ、Ｚ軸駆動機構によってＺ軸方向に移動可能に設けられる。このような駆動機構により、ステージ１２上の対象物Ｗと、撮像ユニット１５とのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれに沿った相対的な位置関係が設定可能になる。すなわち、この位置関係を調整することで、撮像ユニット１５による撮像領域を対象物Ｗの測定領域に合わせることができる。

撮像ユニット１５は、対象物Ｗの二次元画像を撮像する画像光学ヘッド１５１および光干渉測定により対象物Ｗの三次元形状を測定する光干渉光学ヘッド１５２を着脱可能に備え、いずれかのヘッドを用いて、コンピュータシステム２０が設定する測定位置で対象物Ｗを測定する。

画像光学ヘッド１５１の測定視野は光干渉光学ヘッド１５２の測定視野よりも通常広く設定し、コンピュータシステム２０による制御により、両ヘッドを切り替えて使用できる。画像光学ヘッド１５１と光干渉光学ヘッド１５２は、一定の位置関係を保つよう、共通の支持板により支持され、切り替えの前後で測定の座標軸が変化しないよう予めキャリブレーションされる。

画像光学ヘッド１５１は、ＣＣＤカメラ、照明装置、フォーカシング機構等を備え、対象物Ｗの二次元画像を撮影する。撮影された二次元画像のデータはコンピュータシステム２０に取り込まれる。

光干渉光学ヘッド１５２は、例えば白色光干渉法によって対象物Ｗの形状測定を行う。本実施形態において光干渉光学ヘッド１５２は測定ヘッドの一例である。光干渉光学ヘッド１５２の詳細については後述する。

コンピュータシステム２０は、コンピュータ本体２０１、キーボード２０２、マウス２０４およびディスプレイ２０５を備える。コンピュータ本体２０１は、装置本体１０の動作等を制御する。コンピュータ本体２０１は、制御ボード等の回路（ハードウェア）およびＣＰＵで実行されるプログラム（ソフトウェア）によって装置本体１０の動作を制御する。また、コンピュータ本体２０１は、装置本体１０から出力される信号に基づき対象物Ｗの情報を演算し、演算結果をディスプレイ２０５に表示する。

ジョイスティック２０３は、対象物Ｗを撮像する位置を設定する際に用いられる。すなわち、ユーザがジョイスティック２０３を操作することで、対象物Ｗと撮像ユニット１５との相対的な位置関係が変化して、ディスプレイ２０５に表示される撮像領域の位置を調整することができる。

図２は、光干渉光学ヘッドの構成を例示する模式図である。
図２に示すように、光干渉光学ヘッド１５２は、光出射部２００と、光干渉光学ヘッド部２１と、対物レンズ部２２と、参照ミラー部２３と、結像レンズ２４と、撮像部２５と、駆動機構部２６とを備える。

光出射部２００は、広帯域にわたる多数の波長成分を有しコヒーレンシーの低い広帯域光を出力する光源を備え、例えば、ハロゲンやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの白色光源が用いられる。

光干渉光学ヘッド部２１は、ビームスプリッタ２１１と、コリメータレンズ２１２とを備えている。光出射部２００から出射した光は、対物レンズ部２２の光軸と直角の方向から、コリメータレンズ２１２を介してビームスプリッタ２１１に平行に照射され、ビームスプリッタ２１１からは光軸に沿った光が出射されて、対物レンズ部２２に対して上方から平行ビームが照射される。

対物レンズ部２２は、対物レンズ２２１、ビームスプリッタ２２２等を備えて構成される。対物レンズ部２２においては、上方から平行ビームが対物レンズ２２１に入射した場合、入射光は対物レンズ２２１で収束光となり、ビームスプリッタ２２２の内部の反射面２２２ａに入射する。ここで、入射光は、参照ミラー２３１を有する参照光路（図中破線）を進む透過光（参照光）と、対象物Ｗを配置した測定光路（図中実線）を進む反射光（測定光）とに分割される。透過光は、収束して参照ミラー２３１で反射され、更にビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａを透過する。一方、反射光は、収束して対象物Ｗで反射され、ビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａにより反射される。参照ミラー２３１からの反射光と対象物Ｗからの反射光とはビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａにより合成されて合成波となる。

ビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａの位置で合成された合成波は、対物レンズ２２１で平行ビームになり上方へ進み、光干渉光学ヘッド部２１を通過して、結像レンズ２４に入射する（図２中一点鎖線）。結像レンズ２４は合成波を収束させ撮像部２５上に干渉画像を結像させる。

参照ミラー部２３は、上述のビームスプリッタ２２２により分岐された参照光路を進む透過光（参照光）を反射する参照ミラー２３１を保持する。対象物Ｗがシリンダの内壁の場合、内壁面はステージ１２に対してほぼ垂直に配置される。このため、対物レンズ２２１による収束光をビームスプリッタ２２２で直角に（水平方向に）反射して、垂直に配置されるシリンダの内壁面に測定光を照射する。

撮像部２５は、撮像手段を構成するための２次元の撮像素子からなるＣＣＤカメラ等であり、対物レンズ部２２から出力された合成波（対象物Ｗからの反射光と参照ミラー２３１からの反射光）の干渉画像を撮像する。撮像された画像のデータはコンピュータシステム２０に取り込まれる。

駆動機構部２６は、コンピュータシステム２０からの移動指令によって、光干渉光学ヘッド１５２を光軸方向に移動させる。ここで、図３に示した対物レンズ部２２の要部拡大図において、参照光路（光路１＋光路２）と、測定光路（光路３＋光路４）の光路長が等しいときに光路長差が０となる。したがって、駆動機構部２６は、測定に際しては、光路長差０となるように、光干渉光学ヘッド１５２をビームスプリッタ２２２で反射された光線の光軸方向に水平に移動させることで測定光路の長さを調整する。なお、上記では光干渉光学ヘッド１５２を移動させる場合を例示して説明したが、ステージ１２を移動させることで測定光路の長さを調整する構成としてもよい。このように、光干渉光学ヘッド１５２において、参照光路または測定光路の何れか一方の光路長が可変とされる。なお、対象物Ｗの測定面が水平方向に配置されている場合には、ビームスプリッタ２２２による参照光および測定光の透過および反射を逆にして、測定光を垂直方向に透過させるような光学系を適用してもよい。

光干渉光学ヘッド１５２は、コンピュータシステム２０による制御の下、駆動機構部２６により光軸方向の位置を移動走査されながら撮像部２５による撮像を繰り返す。撮像部２５により撮像された各移動走査位置での干渉画像の画像データはコンピュータシステム２０に取り込まれ、測定視野内の各位置について、干渉縞のピークが生じる移動走査位置を検出し、対象物Ｗの測定面の各位置における高さが求められる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、対象物および測定領域について説明する模式図である。
図４（ａ）は、湾曲形状を有する対象物Ｗの例を示す模式斜視図、図４（ｂ）は、測定領域を例示する模式図、図４（ｃ）は、３次元データと断面の例を示す模式図である。
本実施形態では、図４（ａ）に示すシリンダ内壁のような湾曲形状を有する対象物Ｗの形状測定を行う。光干渉光学ヘッド１５２は、内壁面Ｓの所定の領域を測定領域Ｒとして、内壁面Ｓに対して垂直な方向の距離を測定する。図４（ｂ）には測定領域Ｒの１つが模式的に表される。

図４（ｃ）に示すように、内壁面Ｓの３次元データには、測定領域Ｒに対応した撮像部２５の各画素ごとに、内壁面Ｓに対して垂直な方向（深さ方向）の距離のデータが含まれる。内壁面Ｓに例えばピット（凹み）があると、基準面に対して低い値のデータとなる。このデータが閾値よりも低い場合にはピットであると判断される。

〔測定方法および測定プログラム〕
本実施形態に係る測定方法は、例えば上記のような画像測定装置１を用いて、図４（ａ）に示すような湾曲形状を有する対象物Ｗについて表面の測定を行う方法である。
測定方法は、次のような工程を有する。
（１）対象物Ｗの測定領域Ｒおよび凹凸の閾値を設定する工程
（２）対象物Ｗの湾曲形状を含む形状基準データを取得する工程
（３）測定領域Ｒにおける対象物Ｗと測定ヘッド（光干渉光学ヘッド１５２）との距離を測定して、対象物Ｗの表面の３次元データを取得する工程
（４）３次元データから形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する工程
（５）湾曲除去データに基づく第１基準データを求め、第１基準データに対して閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める工程
（６）第２基準データに対して閾値を超えるデータを抽出して凹凸の形状データを求める工程

上記（１）〜（６）の各工程は、例えば、画像測定装置１のコンピュータシステム２０や、装置本体１０で取得した３次元データを読み込んだコンピュータによって実行されるプログラム（測定プログラム）によって実行される。コンピュータは、コンピュータシステム２０に含まれていてもよい。

図５は、コンピュータの構成を例示するブロック図である。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１１、インタフェース３１２、出力部３１３、入力部３１４、主記憶部３１５及び副記憶部３１６を備える。

ＣＰＵ３１１は、各種プログラムの実行によって各部を制御する。インタフェース３１２は、外部機器との情報入出力を行う部分である。本実施形態では、装置本体１０から送られる情報をインタフェース３１２を介してコンピュータに取り込む。また、コンピュータからインタフェース３１２を介して情報を装置本体１０へ送る。インタフェース３１２は、コンピュータをＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）に接続する部分でもある。

出力部３１３は、コンピュータで処理した結果を出力する部分である。出力部３１３には、例えば、図１に示すディスプレイ２０５や、プリンタなどが用いられる。入力部３１４は、ユーザから情報を受け付ける部分である。入力部３１４には、キーボードやマウスなどが用いられる。また、入力部３１４は、記録媒体ＭＭに記録された情報を読み取る機能を含む。

主記憶部３１５には、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）が用いられる。主記憶部３１５の一部として、副記憶部３１６の一部が用いられてもよい。副記憶部３１６には、例えばＨＤＤ（Hard disk drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）が用いられる。副記憶部３１６は、ネットワークを介して接続された外部記憶装置であってもよい。

図６は、本実施形態に係る測定プログラムの流れを例示するフローチャートである。
本実施形態に係る測定プログラムは、コンピュータを上記（１）〜（６）の工程に対応した手段として機能させる。図６に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理は、上記（１）〜（６）の工程に対応している。

先ず、ステップＳ１０１に示すように、測定範囲および閾値の設定を行う。図７（ａ）には、円筒内壁の測定領域Ｒが模式的に示される。円筒内壁の測定領域Ｒとしては、円筒軸の角度および円筒軸方向の深さの位置を指定することで設定される。また、円筒内壁の凹凸における閾値の設定として、例えばピットの深さの閾値を設定する。

なお、測定領域Ｒが、測定ヘッド（例えば光干渉光学ヘッド１５２）による１回のスキャンで測定可能な範囲を超える場合、測定領域Ｒの全域をカバーするために複数の局所データの測定位置を算出しておく。図７（ｂ）には、円筒内壁における測定領域Ｒと複数の局所データとの対応が模式的に示される。

次に、ステップＳ１０２に示すように、形状基準データの取得を行う。形状基準データは、対象物Ｗの湾曲形状を含む形状を表すデータである。例えば、図８（ａ）に示すように、対象物Ｗが円筒内壁であった場合、形状基準データは、円筒形状を表すための要素（円筒軸の傾き、円筒の径）のデータである。本実施形態では、撮像ユニット１５に画像光学ヘッド１５１を装着し、画像光学ヘッド１５１によって対象物Ｗを撮像して、形状基準データを取得する。円筒内壁の場合には、円筒の縁の３点を測定することで円のデータを求め、円筒の径を計算する。また、深さ方向に２つの円のデータを求め、各円の中心を結ぶ線によって円筒軸の傾きを求める。なお、形状基準データを取得するには、画像光学ヘッド１５１以外にタッチプローブを用いてもよい。

次に、ステップＳ１０３に示すように、３次元データの取得を行う。本実施形態では、撮像ユニット１５に装着された画像光学ヘッド１５１から光干渉光学ヘッド１５２に切り替え、光干渉光学ヘッド１５２によって測定領域Ｒにおける各測定点と測定ヘッドとの距離を測定し、測定領域Ｒの３次元データを取得する。

次に、ステップＳ１０４に示すように、湾曲除去データの取得を行う。すなわち、先のステップＳ１０３で取得した測定領域Ｒの３次元データから、ステップＳ１０２で取得した形状基準データを除去することで湾曲除去データを得る。これにより、３次元データから測定領域Ｒの曲率成分が除去される。図８（ｂ）には湾曲除去データの取得方法が模式的に示される。３次元データには測定領域Ｒの曲率成分も含まれている。形状基準データは、測定範囲の理想的な３次元形状データといえる。測定した３次元データから形状基準データを差し引くことで、測定値から曲率成分を除去したデータ（湾曲除去データ）が得られる。湾曲除去データは、湾曲形状を含む対象物の３次元データを、見かけ上、平坦にしたデータである。

なお、測定領域Ｒが複数の局所データで構成される場合、局所データごとに求めた湾曲除去データを結合（スティッチング）しておく。結合の際、隣り合う局所データにおいて重複する領域が生じる場合には、重複除去を行う。これにより、測定領域Ｒの全体の湾曲除去データが構成される。

次に、ステップＳ１０５に示すように、基準データの算出を行う。先ず、ステップＳ１０４で求めた湾曲除去データに基づく第１基準データを求める。第１基準データは、湾曲除去データの全測定点群の平均深さである。また、第１基準データは、湾曲除去データに対して所定のフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のデータから求めた近似平面を用いてもよい。図９（ａ）には、測定領域Ｒの湾曲除去データから求めた第１基準データが模式的に示される。測定領域Ｒにおいて第１基準データは平面のデータとなる。第１基準データの面と直交する方向は深さ方向である。

第１基準データを算出したあとは、第１基準データから閾値（ステップＳ１０１で設定した凹凸の閾値）を超えるデータを湾曲除去データから除外して、平均を求めた値である第２基準データを算出する。第２基準データは、第１基準データから凹凸であると判断されたデータを除外した平均値である。

図９（ｂ）には、第１基準データから除外されるピットの範囲が模式的に示される。ここでは、第１基準データから閾値を超えるデータを有する点（図中黒丸）のうち、面方向に閉じられる範囲（閾値を超える点が面方向に連続する範囲）をピットとして判定する。そして、ピットであると判定された領域のデータを湾曲除去データから除外する対象とする。ピットのデータを除外して平均を求めた第２基準データは、ピットの影響を受けていない基準面を表すデータとなる。

次に、ステップＳ１０６に示すように、形状データの算出を行う。すなわち、第２基準データから閾値を超えるデータを湾曲除去データから抽出して凹凸の形状データを求める。例えば、ピットを判定する場合、前述のピットの判定と同様に、第２基準データから閾値を超えるデータを有する点のうち、面方向に閉じられる範囲をピットとして判定する。ピットの判定を行うことで、ピットの面積、面積率、体積、開口（開口の最大値、最小値、平均値等）を算出することができる。また、ピット以外の領域のデータを用いることで、表面粗さを算出することができる。

このように、本実施形態に係る測定プログラムにおいては、ステップＳ１０１に示す測定領域Ｒおよび閾値の設定以外（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）は自動的に行うことができる。したがって、オペレータの習熟度によらず安定した測定結果を自動的に得ることが可能となる。

このように、本実施形態によれば、湾曲している対象物Ｗの表面を測定した際、湾曲形状や表面の凹凸の影響を抑制して、自動的に精度良く表面測定を行うことが可能となる。

ここで、上記説明した本実施形態に係る測定プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体ＭＭに記録されていてもよい。すなわち、図６に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の一部または全部を、コンピュータに読み取り可能な形式で記録媒体ＭＭに記録してもよい。また、本実施形態に係る測定プログラムは、ネットワークを介して配信されてもよい。

なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、測定ヘッドとして白色光干渉法による光干渉光学ヘッド１５２を用いているが、画像プローブやレーザプローブであっても適用可能である。
また、上記実施形態では測定の対象物Ｗについて、凹部（ピット）を有する湾曲表面を例に説明したが、本発明が適用可能な対象物はこれに限定されるものではない。例えば、ホーニング加工によりクロスハッチ（網状の溝）が形成されたシリンダの内壁面を対象物Ｗにする場合にも本発明は適用可能である。さらに、測定ヘッドとして、画像光学ヘッド１５１を対象物Ｗに照射する光の光軸方向に走査し連続的に取得した画像からＣＣＤの各ピクセルにおけるコントラストのピークを検出することにより対象物Ｗの３次元形状を得るＰＦＦ（Points From Focus）も適用可能である。また、対象物Ｗとしては、円筒以外でも円錐、楕円筒および楕円錘など、各種の湾曲形状の表面及び湾曲形状を有しない平面形状の測定に対応することが可能である。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

１…画像測定装置
３…除振台
１０…装置本体
１１…架台
１２…ステージ
１３ａ…支持部
１４…Ｘ軸ガイド
１５…撮像ユニット
２０…コンピュータシステム
２１…光干渉光学ヘッド部
２２…対物レンズ部
２３…参照ミラー部
２４…結像レンズ
２５…撮像部
２６…駆動機構部
１５１…画像光学ヘッド
１５２…光干渉光学ヘッド
２００…光出射部
２０１…コンピュータ本体
２０２…キーボード
２０３…ジョイスティック
２０４…マウス
２０５…ディスプレイ
２１１…ビームスプリッタ
２１２…コリメータレンズ
２２１…対物レンズ
２２２…ビームスプリッタ
２２２ａ…反射面
２３１…参照ミラー
３１１…ＣＰＵ
３１２…インタフェース
３１３…出力部
３１４…入力部
３１５…主記憶部
３１６…副記憶部
ＭＭ…記録媒体
Ｒ…測定領域
Ｓ…内壁面
Ｗ…対象物

Claims (6)

1. 湾曲形状を有する対象物について測定ヘッドからの距離を測定して前記対象物の表面を測定する方法であって、
   前記対象物の測定範囲および凹凸の閾値を設定する工程と、
   前記対象物の湾曲形状を含む形状基準データを取得する工程と、
   前記測定範囲における前記対象物と前記測定ヘッドとの距離を測定して、前記対象物の表面の３次元データを取得する工程と、
   前記３次元データから前記形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する工程と、
   前記湾曲除去データに基づき第１基準データを求め、前記第１基準データに対して前記閾値を超えるデータを前記湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める工程と、
   前記第２基準データに対して前記閾値を超えるデータを前記湾曲除去データから抽出して凹凸の形状データを求める工程と、
   を備えたことを特徴とする測定方法。
2. 前記第２基準データに対して前記閾値を超えるデータを前記湾曲除去データから除外したデータを用いて前記対象物の表面粗さを求める工程をさらに備えた、請求項１記載の測定方法。
3. 前記凹凸の形状データは、前記凹凸の面積、面積率、体積、開口の最大値、開口の最小値および開口の平均値の少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の測定方法。
4. 前記対象物の表面は、円筒、円錐、楕円筒および楕円錘のうちいずれかの内面である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の測定方法。
5. 前記測定ヘッドは、光干渉法によって前記距離を測定する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の測定方法。
6. 湾曲形状を有する対象物について測定ヘッドからの距離を測定して前記対象物の表面状態を測定する測定プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記対象物の測定範囲および凹凸の閾値を設定する手段、
   前記対象物の湾曲形状を含む形状基準データを取得する手段、
   前記測定範囲における前記対象物と前記測定ヘッドとの距離を測定して、前記対象物の表面の３次元データを取得する手段、
   前記３次元データから前記形状基準データを除去して湾曲除去データを取得する手段、
   前記湾曲除去データに基づく第１基準データを求め、前記第１基準データから前記閾値を超えるデータを湾曲除去データから除外して平均した第２基準データを求める手段、
   前記第２基準データから前記閾値を超えるデータを前記湾曲除去データから抽出して凹凸の形状データを求める手段、
   として機能させる測定プログラム。

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