JP2020153684A - 画像測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な方法でワークの高さを測定すること。【解決手段】画像形成装置は、透光性を有する透光板を有し、透光板の第一面にワークが載置される載置台と、透光板の下方に設けられ、透光板に載置されたワークに透過照明光を照射する透過照明部と、透光板の上方に設けられ、透光板に載置されたワークに落射照明光を照射する落射照明部と、載置台の上方に設けられた撮像部と、撮像部のピントを調整する調整部と、ワークにピントが合ったときの調整部の制御パラメータと、透光板にピントが合ったときの調整部の制御パラメータとに基づき、透光板を基準としたワークの高さを求めるプロセッサとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は画像測定装置に関する。

画像測定装置は、ワーク（検査対象物）を撮像してワーク画像を生成し、ワーク画像に基づきワークの寸法などを測定する。特許文献１によれば、低倍率カメラに加え、高倍率カメラを搭載した画像測定装置（画像寸法測定装置）が提案されている。

特許第５６７９５６０号公報

ところで、画像測定装置においてステージに載置されたワークの高さを測定できれば便利である。たとえば、支持棒の先端に球体が取り付けられたプローブをワークに接触させたときのステージの高さ方向の駆動量と、プローブをステージに接触させたときの駆動量とからワークの高さを求めることが考えられる。しかし、この場合は、プローブが必須となってしまう。

そこで、本発明は、より簡単な方法でワークの高さを測定することを目的とする。

本発明は、たとえば、
透光性を有する透光板を有し、前記透光板の第一面にワークが載置される載置台と、
前記透光板の下方に設けられ、前記透光板に載置されたワークに透過照明光を照射する透過照明部と、
前記透光板の上方に設けられ、前記透光板に載置されたワークに落射照明光を照射する落射照明部と、
前記載置台の上方に設けられた撮像部と、
前記撮像部のピントを調整する調整部と、
前記ワークにピントが合ったときの前記調整部の制御パラメータと、前記透光板にピントが合ったときの前記調整部の制御パラメータとに基づき、前記透光板を基準とした前記ワークの高さを求めるプロセッサと、
を有する画像測定装置を提供する。

本発明によれば、より簡単な方法でワークの高さを測定することが可能となる。

画像測定装置の概略を示す図 測定ユニットの断面図 コントローラを説明する図 高さ測定を示すフローチャート ユーザインタフェースを説明する図 ユーザインタフェースを説明する図 ユーザインタフェースを説明する図 ユーザインタフェースを説明する図 ユーザインタフェースを説明する図 加工処理と測定誤差との関係を示す図 透光板の表面に付与された凹凸を示す拡大図 透光板の表面に付与された凹凸のプロファイルを示す図 凹凸のピッチを説明する図

以下、添付図面を参照して実施形態が詳しく説明される。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一または同様の構成には同一の参照番号が付され、重複した説明は省略される。

＜画像測定装置１＞
図１は画像測定装置１の一構成例を示した斜視図である。画像測定装置１は、ワークを撮像してワーク画像を生成し、ワーク画像内のワークの寸法を測定する画像測定装置である。図１において、画像測定装置１は、測定ユニット１０、制御ユニット２０、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を有している。ワークは画像測定装置１により形状や寸法を測定される測定対象物である。

測定ユニット１０は、ディスプレイ装置１１、可動ステージ１２、ＸＹ調整つまみ（不図示）、Ｚ調整つまみ１４、電源スイッチ１５および実行ボタン１６を備えている。測定ユニット１０は可動ステージ１２上に載置されたワークに照明光を照射し、ワークの透過光またはワークからの反射光を受光してワーク画像を生成する。ワークは可動ステージ１２の透光板１３の上に載置される。測定ユニット１０はワーク画像をディスプレイ装置１１の表示画面１８に表示する。

ディスプレイ装置１１はワーク画像や測定結果、設定ＵＩ（ユーザーインターフェース）などを表示画面１８に表示する表示装置である。ユーザはディスプレイ装置１１に表示されたワーク画像を見ながらキーボード３１およびポインティングデバイス３２を操作することで、パターンサーチのための特徴箇所や寸法測定のための測定箇所などを設定する。可動ステージ１２はワークを載置するための載置台である。透光板１３は、透光性を有するガラスからなる領域である。可動ステージ１２は、カメラの撮像軸に平行なＺ軸方向と、撮像軸に垂直なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。

ＸＹ調整つまみは、可動ステージ１２をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させることにより、カメラに対する可動ステージ１２の相対的な位置（Ｘ軸方向の位置とＹ軸方向の位置）を調整する。Ｚ調整つまみ１４は、可動ステージ１２をＺ軸方向に移動させることにより、カメラに対する可動ステージ１２の相対的な位置（Ｚ軸方向の位置）を調整する。電源スイッチ１５は、測定ユニット１０および制御ユニット２０の主電源をオン状態およびオフ状態間で切り替えるための操作部である。実行ボタン１６は寸法測定を開始させるための操作部である。

制御ユニット２０は、測定ユニット１０による撮像や画面表示を制御し、ワーク画像を解析してワークの寸法を測定するコントローラである。制御ユニット２０は、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を接続されており、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を通じてユーザ入力を受け付ける。キーボード３１およびポインティングデバイス３２は操作部３０を形成している。制御ユニット２０は、電源スイッチ１５がオンに切り替えられると、測定ユニット１０を起動する。制御ユニット２０は、実行ボタン１６が操作されると、予め用意された設定データにしたがって測定ユニット１０を制御して、透光板１３内でワークを探索し、ワークの寸法を測定する。

＜測定ユニット１０＞
図２は測定ユニット１０の構成例を模式的に示した断面図である。ここでは測定ユニット１０が撮像軸と平行な垂直面（ＹＺ平面）により切断した場合の切断面が示されている。測定ユニット１０は、ディスプレイ装置１１、可動ステージ１２、筐体１００、ステージ駆動部１０１、鏡筒部１０２、低倍率カメラ１１０、高倍率カメラ１２０、同軸落射照明１３０および透過照明１５０を有している。低倍率カメラ１１０および高倍率カメラ１２０は寸法測定に使用されるため、測定カメラと呼ばれてもよい。

鏡筒部１０２、低倍率カメラ１１０、高倍率カメラ１２０、同軸落射照明１３０および透過照明１５０は、筐体１００内に配置されている。ステージ駆動部１０１Ｚは、カメラヘッド１０３を可動ステージ１２に対してＺ軸方向に移動させ、低倍率カメラ１１０、高倍率カメラ１２０と可動ステージ１２との間の距離を調整する。なお、ステージ駆動部１０１Ｚは、可動ステージ１２をＺ軸方向に移動させてもよい。ステージ駆動部１０１Ｚは、低倍率カメラ１１０、高倍率カメラ１２０のピントをワークなどに合わせるためにカメラヘッド１０３を移動させてもよい。ステージ駆動部１０１ＸＹは、可動ステージ１２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。

低倍率カメラ１１０は、高倍率カメラ１２０と比較して、撮像倍率の低い撮像装置である。低倍率カメラ１１０は、撮像素子１１１、結像レンズ１１２、絞り板１１３および受光レンズ１１４を有している。結像レンズ１１２、絞り板１１３および受光レンズ１１４は低倍率光学系を形成している。撮像素子１１１は、照明光を受光してワーク画像を生成する。撮像素子１１１は、受光面を下方に向けて配置されている。結像レンズ１１２は、照明光を撮像素子１１１上に結像させる光学部材である。絞り板１１３は、照明光の透過光量および被写界深度を制御する光学絞りであり、結像レンズ１１２と受光レンズ１１４との間に配置されている。受光レンズ１１４は、ワークからの照明光を集光する光学部材であり、可動ステージ１２に対向させて配置されている。結像レンズ１１２、絞り板１１３および受光レンズ１１４は、上下方向に延びる中心軸を中心として配置されている。

高倍率カメラ１２０は、低倍率カメラ１１０と比較して、撮像倍率の高い撮像装置である。高倍率カメラ１２０は、撮像素子１２１、結像レンズ１２２、絞り板１２３、ハーフミラー１２４および受光レンズ１１４を有している。結像レンズ１２２、絞り板１２３、ハーフミラー１２４および受光レンズ１１４は高倍率光学系を形成している。撮像素子１２１は、照明光を受光してワーク画像を生成する。撮像素子１２１は、受光面を水平方向に向けて配置されている。つまり、受光面と水平方向とは直交している。結像レンズ１２２は、照明光を撮像素子１２１上に結像させる光学部材である。絞り板１２３は、照明光の透過光量を制限する光学絞りであり、結像レンズ１２２及びハーフミラー１２４間に配置されている。受光レンズ１１４は、低倍率カメラ１１０と高倍率カメラ１２０とより共用される。受光レンズ１１４を透過した照明光は、ハーフミラー１２４により水平方向に折り曲げられ、絞り板１２３および結像レンズ１２２を介して撮像素子１２１に結像する。

撮像素子１１１、１２１としては、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）などのイメージセンサが用いられる。受光レンズ１１４としては、受光レンズ１１４とワークとの距離が変化しても、ワークの像の大きさを変化させない性質を有するテレセントリックレンズが用いられる。つまり、低倍率光学系と高倍率光学系はそれぞれテレセントリック性を有する。テレセントリック性の光学系で取得されるワーク画像におけるワークの歪は、非テレセントリック性の光学系で取得されるワーク画像におけるワークの歪と比較して、非常に小さい。そのため、精度良くワークが測定される。

同軸落射照明１３０は可動ステージ１２上のワークに照明光を上方から照射する照明装置である。同軸落射照明１３０に代えてリング照明などの落射照明が採用されてもよい。同軸落射照明１３０の照射光の光軸は撮像軸に一致している。同軸落射照明１３０は、水平方向に照明光を出力するように配置された光源１３１と、光源１３１から出射された照明光を下方に折り曲げるハーフミラー１３２とを有している。同軸落射照明１３０の照明光はワーク表面の凹凸や模様を取得する際に有利である。

結像レンズ１１２、１２２、絞り板１１３、１２３、ハーフミラー１２４、１３２および受光レンズ１１４は、鏡筒部１０２内に配置されている。

透過照明１５０は、可動ステージ１２上のワークに照明光を下方から照射する照明装置である。透過照明１５０は、光源１５１、ミラー１５２および集光レンズ１５３により構成される。光源１５１は、水平方向に向けて照明光を出力するように配置されている。光源１５１から出射された照明光は、ミラー１５２により反射され、集光レンズ１５３により集光される。照明光は、可動ステージ１２を透過してワークに照射される。照明光の一部はワークにより遮断され、照明光の他の一部は受光レンズ１１４に入射する。透過照明１５０の照明光はワークの外形のエッジを取得する際に有利である。

同軸落射照明１３０および透過照明１５０の各光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やハロゲンランプが用いられる。

俯瞰カメラ１７は可動ステージ１２の俯瞰画像を取得するために使用される撮像装置である。俯瞰カメラ１７は結像レンズなどの光学系とＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子とを有している。俯瞰画像は可動ステージ１２のほぼ全体を包含する画像である。俯瞰カメラ１７の撮像視野は、低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０の撮像視野よりも広い。そのため、俯瞰カメラ１７は、低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０と比較して、より広い範囲の画像を取得することに向いている。その一方で、俯瞰カメラ１７のテレセントリック性は、低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０のテレセントリック性と比較して低い。そのため、俯瞰カメラ１７は非テレセントリックカメラと呼ばれてもよい。俯瞰カメラ１７により取得されるワーク画像においてワークの形状は歪むため、低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０と比較して、俯瞰カメラ１７はワークの測定には向いていない。なお、光学系の視野は円形であり、視野内の被写体はイメージサークルとなって撮像素子上に結像する。一方で、撮像素子が撮像できる範囲は矩形である。つまり、撮像領域とは、イメージサークル内の一部の矩形領域である。ここでは、撮像素子の撮像領域に対応する可動ステージ１２上における矩形の領域は撮像視野と呼ばれる。

＜高さ測定の原理＞
制御ユニット２０は、可動ステージ１２に対するカメラヘッド１０３の高さを調整することで、低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０などの測定カメラについてのピント合わせ（オートフォーカス）を実行する。ステージ駆動部１０１Ｚは可動ステージ１２に対するカメラヘッド１０３の高さの調整量を把握している。そのため、制御ユニット２０は、高さの調整量に基づき、ワークＷの高さを測定できる。より具体的には、制御ユニット２０は、測定カメラのピントが透光板１３の表面に合ったときの調整量と、測定カメラのピントがワークＷに合ったときの調整量との差分に基づきワークＷの高さを演算する。ワークＷは透光板１３に載置されているため、透光板１３は高さの基準となる。調整量はＡＦ駆動量と呼ばれてもよい。

＜コントローラ＞
図３は制御ユニット２０に搭載されるコントローラ６０の機能を説明する図である。コントローラ６０はプロセッサ（例：ＣＰＵなど）により構成され、測定ユニット１０を制御する。ＣＰＵは中央演算処理装置の略称である。コントローラ６０の機能の一部またはすべてはＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードウエアによって実現されてもよい。ＡＳＩＣは特定用途集積回路の略称である。ＦＰＧＡはフィールドプログラマブルゲートアレイの略称である。照明制御部８１は制御ユニット２０または測定ユニット１０に搭載され、コントローラ６０からの制御信号にしたがって照明ユニット８４（同軸落射照明１３０および透過照明１５０）を制御する。撮像制御部８２は制御ユニット２０または測定ユニット１０に搭載され、コントローラ６０からの制御信号にしたがってカメラユニット８５（低倍率カメラ１１０、高倍率カメラ１２０および俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌ）を制御する。記憶装置７０はメモリやハードディスクドライブなどを有し、設定データ、低倍率画像および俯瞰画像などを記憶する。コントローラ６０はカメラユニット８５により取得されたワーク画像を用いてワークＷの寸法測定と、測定結果が良品条件（例：公差など）を満たしているかどうかの判定とを実行する。このようにコントローラ６０は寸法測定機能と良品判定機能とを有している。

コントローラ６０のＵＩ部６１は、ユーザインタフェースを作成してディスプレイ装置１１に表示したり、キーボード３１などから入力されるユーザ入力を受け付けたりする。ＡＦ部６２は、測定カメラ（低倍率カメラ１１０または高倍率カメラ１２０）に画像を取得させることで、測定カメラについてのオートフォーカスを実行する。よく知られているように、ＡＦ部６２は、測定カメラにより取得された画像の明暗差（コントラスト）が最大となるように、ＺモータＭ１を駆動する。高さ測定部６３は、ＡＦ部６２からＺモータＭ１の駆動量を取得し、駆動量に基づきワークＷの高さを測定する。ＺモータＭ１の駆動量は、ＺモータＭ１に供給された駆動パルスの数や、不図示のエンコーダにより取得されたＺモータＭ１の回転回数などであってもよい。記憶装置７０は、駆動量を高さに変換する関数または変換テーブルを有していてもよい。高さ測定部６３は、関数または変換テーブルを用いて、駆動量を高さに変換してもよい。高さ測定部６３は、ＵＩ部６１により設定されたワークＷにおける表面の一部の高さを測定してもよい。

ステージ駆動部１０１Ｚは、可動ステージ１２とカメラヘッド１０３とのうち少なくとも一方を駆動するＺモータＭ１を有している。ＺモータＭ１が可動ステージ１２とカメラヘッド１０３とのうち少なくとも一方をＺ方向において移動させることで、可動ステージ１２とカメラヘッド１０３との間のＺ方向における距離が調整される。ステージ駆動部１０１ＸＹは、可動ステージ１２とカメラヘッド１０３とのうち少なくとも一方をＸ方向に移動させるＸモータＭ２と、可動ステージ１２とカメラヘッド１０３とのうち少なくとも一方をＹ方向に移動させるＹモータＭ３とを有している。記憶装置７０は各種の設定データ、俯瞰画像、低倍率画像、高倍率画像および連結画像などを記憶するメモリなどを含む。低倍率画像、高倍率画像および連結画像はワーク画像と呼ばれてもよい。連結画像は、複数の低倍率画像、または複数の高倍率画像を連結することで作成される画像である。

表示制御部８３は、コントローラ６０の指示に従って俯瞰画像を表示するユーザインタフェースをディスプレイ装置１１に表示したり、各種の画像を表示したり、測定結果（検査結果）を表示したりする。

＜フローチャートとＵＩ＞
図４は高さ測定を示すフローチャートである。図５ないし図９は高さ測定に関するユーザインタフェース１６０を示す図である。ここではワーク画像は低倍率カメラ１１０により取得され、高さ測定には高倍率カメラ１２０が用いられるものと仮定するが、これは一例に過ぎない。高さ測定に低倍率カメラ１１０が用いられてもよい。また、ワーク画像は俯瞰カメラ１７により取得されてもよい。また、基本的に、ワーク画像Ｗは落射照明により取得される。

Ｓ４０１でコントローラ６０（ＵＩ部６１）は操作部３０から入力された指示にしたがってユーザインタフェース１６０をディスプレイ装置１１に表示する。図５に示されたユーザインタフェース１６０は、測定カメラにより取得されたワーク画像を表示する画像表示領域１６８を有している。

Ｓ４０２でコントローラ６０（ＵＩ部６１）は測定箇所１６２の指定を受け付ける。たとえば、ＵＩ部６１は、ＸＹ調整つまみ（不図示）の操作に応じてステージ駆動部１０１ＸＹを制御して可動ステージ１２をＸ方向やＹ方向に移動させる。また、ＵＩ部６１は、操作部３０を通じたポインタ１６１の操作に応じてワークＷに対して測定箇所１６２を設定する。

Ｓ４０３でコントローラ６０（ＡＦ部６２）は測定箇所１６２についてオートフォーカスを実行する。ＡＦ部６２は、高倍率カメラ１２０により測定箇所１６２を撮像し、取得された高倍率画像に基づき合焦評価値を求め、合焦評価値が最大となるようにＺモータＭ１を駆動する。合焦評価値は、たとえば、コントラスト値であってもよい。図６は測定箇所１６２についてピントが合った状態を示している。測定箇所１６２についてピントが合ったことを示すために、ＵＩ部６１は、測定箇所１６２を示す枠の形状を四角形から円形に変更してもよい。

Ｓ４０４でコントローラ６０（高さ測定部６３）はＡＦ部６２から、合焦評価値が最大となったときのＺモータＭ１のＡＦ駆動量を取得する。たとえば、ＡＦ駆動量は、可動ステージ１２のホームポジションに対するＺモータＭ１の駆動量であってもよい。

Ｓ４０５でコントローラ６０（ＡＦ部６２）は可動ステージ１２の透光板１３についてオートフォーカスを実行する。たとえば、図７が示すように、ＵＩ部６１は、透光板１３（ステージガラス面）についての高さ測定を指示するための指示部１６３を有してもよい。この例では、指示部１６３はコントロールオブジェクト（例：チェックボックス）により実現されている。ＵＩ部６１は、ポインタ１６１により指示部１６３にチェックが付与されると、二つ目の測定箇所１６４を透光板１３に設定する。たとえば、ユーザは測定箇所１６４が透光板１３に位置するように、ＸＹ調整つまみを操作してもよい。あるいは、ユーザは測定箇所１６４が透光板１３に位置するように、ポインタ１６１により測定箇所１６４の位置を調整してもよい。あるいは、図８に示されているように、ＵＩ部６１は、ワークＷについて透過照明を点灯させて透過照明画像を取得し、透過照明画像に基づき透光板１３の位置を特定し、特定された透光板１３の位置に測定箇所１６４を配置してもよい。図８が示すように、透過照明画像においてワークＷがある部分は黒（影）となり、ワークＷが存在しない部分は明るくなる。このような輝度の違いを利用して、ＵＩ部６１は、透光板１３の位置を特定してもよい。ＡＦ部６２は、高倍率カメラ１２０により測定箇所１６４を撮像し、取得された高倍率画像に基づき合焦評価値を求め、合焦評価値が最大となるようにＺモータＭ１を駆動する。測定箇所１６４についてピントが合ったことを示すために、ＵＩ部６１は、測定箇所１６４を示す枠の形状を四角形から円形に変更してもよい。

Ｓ４０６でコントローラ６０（高さ測定部６３）はＡＦ部６２から、測定箇所１６４について合焦評価値が最大となったときのＺモータＭ１のＡＦ駆動量を取得する。このＡＦ駆動量も、可動ステージ１２のホームポジションに対するＺモータＭ１の駆動量であってもよい。

Ｓ４０７でコントローラ６０（高さ測定部６３）は測定箇所１６２（ワークＷ）についてＡＦ駆動量と測定箇所１６４（透光板１３）についてＡＦ駆動量との差分を求める。

Ｓ４０８でコントローラ６０（高さ測定部６３）は差分を高さに変換する。の変換には記憶装置７０に保持されている関数やテーブルが使用されてもよい。

Ｓ４０９でコントローラ６０（高さ測定部６３）は測定結果である高さをディスプレイ装置１１に表示する。図９が示すように、ユーザインタフェース１６０は測定結果１６５をワークＷの画像に重ねて表示してもよいし、ワークＷの画像から離れた位置に測定結果１６５を表示してもよい。なお、測定結果を用いて良否判定を実行する場合、ユーザインタフェース１６０は良否閾値の設定部１６６を有してもよい。コントローラ６０は、の設定部１６６により設定された良否閾値（公差）と測定結果を比較することでワークＷが良品（合格品）であるかどうかを判定してもよい。

＜透光板にピントを合わせやすくするための工夫＞
透光板１３は高い透光性を求められる。なぜなら、画像に黒点が現れるような透光性が低い透過版は、ワークのエッジ誤検出を招くからである。その一方で、透光板１３の透光性が高くなると、ＡＦ部６２による透光板１３に対するピント合わせが困難となる。したがって、この二律背反する課題を解決することが要求される。発明者らはガラス製の透光板１３の表面を加工することで、高い透光性を維持しつつ透光板１３に対するピント合わせを容易にすることを思いついた。加工方法として、エッチング、ドライブラスト、およびウエットブラストが採用され、これらについて評価が実行された。エッチング、ドライブラスト、およびウエットブラストはガラスの表面における光の散乱度（拡散度）を増加することができる。評価手法としては、ピンゲージの測定誤差について評価と、透光板１３の表面プロファイルの形状についての評価とが採用された。

図１０はピンゲージの測定誤差について評価結果を示している。横軸はピンゲージの呼び径を示している。縦軸は測定誤差を示している。ウエットブラストされた透光板１３の測定誤差は、エッチングされた透光板１３やドライブラストされた透光板１３についての測定誤差よりも小さいことがわかった。

このような透光板１３は、透過照明が使用されて測定カメラで撮像された画像にコントラストを与えにくい。つまり、透光板１３は、通常の撮像や測定に影響を与えにくい。透光板１３は、落射照明が使用されて測定カメラで撮像された画像にコントラストを与えるため、ピント合わせが容易になる。なお、ワークの外形を測定する際は、透過照明が使用される。そのため、落射照明により撮像された透光板１３のステージガラス画像にコントラストがついても、問題ない。

図１１はウエットブラストされた透光板１３の表面の拡大図である。これによれば透光板１３の表面には微小な凹凸が存在することが分かる。図１２は凹凸のプロファイルの一例を示している。横軸はＸ方向における距離を示し、縦軸は凹凸の高さを示している。ここでは、エッチングされた透光板１３のプロファイルやドライブラストされた透光板１３のプロファイルの図示は省略されている。これらのプロファイルでは凹凸の高さ２［ｕｍ］を越えるものが散見され、ウエットブラストされた透光板１３の凹凸の高さよりもずっと大きかった。凹凸のピッチについても違う傾向がみられた。表面の凹凸が緩やかに変化する場合よりも、表面の凹凸が急峻に変化するほうが、ピント合わせに有利である。凹部の深さと凸部の高さとの差が大きすぎると、透過照明画像に凹凸が白黒模様となって写り込んでしまう。したがって、この差は小さいほうがよい。

図１３は実験結果から導き出された凹凸のピッチと深さの条件を示している。深さＲｚは２［ｕｍ］であればよいことが分かった。ここではピッチに関するパラメータとして、一つの凹部の縁から縁までの距離Ｂ１と、ある凹部の縁からその隣の凹部の縁までの距離Ｂ２とが採用された。距離Ｂ１、Ｂ２の単位としては、高倍率画像における一画素のサイズが採用されている。これは、凹凸のピッチがＡＦに与える影響が高倍率カメラ１２０の解像度に依存するからである。距離Ｂ１は２ピクセル以上かつ２０ピクセル以下であれば良いことがわかった。また、距離Ｂ２は５ピクセル以上であれば良いことが分かった。結果としては、これらの条件を満たす凹凸を作成するには、エッチングおよびドライブラストよりもウエットブラストが有利であった。

絞り板１１３および絞り板１２３の絞り量を増やすと、コントラストが強調された落射画像が得られる。つまり、絞り板１１３および絞り板１２３を絞ること（絞り量を多くすること）で、透光板１３に加工された微細なパターンの模様が強調されるようにコントラストが増加した落射画像が取得される。

調整部の制御パラメータを生成する際には透光板の第１面に撮像部のピントが合わせられる。この際に調整用の絞り量も決定される。透光板に加工された微細なパターンの模様についてコントラストのある落射画像を取得するためには、絞り板１１３および絞り板１２３などの受光絞りの絞り量を適切に設定することが重要である。この絞り量は予め決定されていてもよい。これに対して、通常の測定時（ワークの測定時）にはワーク表面にピントが合わせられる。そのため、この際の絞り量は、撮像部における受光量および露光条件等により制御される。

＜まとめ＞
可動ステージ１２は、透光性を有する透光板１３を有し、透光板１３の第一面にワークＷが載置される載置台として機能する。第一面はワークＷの載置面（ワークＷに接触する面）である。透過照明１５０は透光板の下方に設けられ、透光板に載置されたワークに透過照明光を照射する透過照明部として機能する。同軸落射照明１３０やリング照明などは、透光板の上方に設けられ、透光板に載置されたワークに落射照明光を照射する落射照明部として機能する。低倍率カメラ１１０や高倍率カメラ１２０などの測定カメラは載置台の上方に設けられた撮像部として機能する。ＡＦ部６２やステージ駆動部１０１Ｚ、ＺモータＭ１は撮像部のピントを調整する調整部として機能する。コントローラ６０や高さ測定部６３は、ワークにピントが合ったときの調整部の制御パラメータ（例：ＡＦ駆動量）と、透光板にピントが合ったときの調整部の制御パラメータとに基づき、透光板を基準としたワークの高さを求めるプロセッサの一例である。このように、本実施例によれば、プローブが不要となるため、より簡単にワークの高さを測定することが可能となる。

図１０ないし図１３に関連して説明されたように、透光板１３には、撮像部のピントを透光板の第一面に合わせやすくするための加工が施されていてもよい。たとえば、透光板の第一面は、透過照明部からの透過照明光を透過させ、落射照明部からの落射照明光を散乱させるように加工されていてもよい。これにより、透過照明を用いたワークＷの測定を可能としつつ、透光板１３に対するピント合わせも実行しやすくなろう。たとえば、透光板１３の第一面は、透過照明部からの透過照明光が照射されたときよりも、落射照明部からの落射照明光が照射されたときの方が、光が散乱しやすくなるように加工されている。

たとえば、透光板の第一面の表面粗さは透光板の第二面の表面粗さよりも粗くてもよい。これは、第一面には表面粗し加工が施されるが、第二面には表面粗し加工が施されなくてもよいことを意味する。たとえば、透光板の第一面はウエットブラストにより加工されてもよい。

透光板の第一面に付与された凹凸のピッチ（距離Ｂ１）は２ピクセル以上かつ２０ピクセル以下であってもよい。透光板の第一面に付与された凹凸の高低差は、たとえば、０を超えかつ２［ｕｍ］以下であればよい。

記憶装置７０は、撮像部のピントを透光板の第一面に合わせる際に適用される撮像条件を予め記憶したメモリとして機能してもよい。プロセッサは、撮像部のピントを透光板の第一面に合わせる際にメモリから読み出した撮像条件にしたがって撮像部、透過照明部および落射照明部を制御してもよい。つまり、撮像部のピントを透光板の第一面に合わせる際に適用される撮像条件は固定されていてもよい。その一方で、プロセッサは、撮像部のピントを透光板に載置されたワークに合わせる際には動的に撮像条件を制御してもよい。撮像条件は、透過照明部を消灯し、落射照明部を点灯させることを含んでもよい。たとえば、測定箇所１６４については透過照明が使用され、測定箇所１６２については落射照明が使用されることが、撮像条件として適用される。また、撮像条件には、低倍率カメラ１１０と高倍率カメラ１２０とのうちどちらの測定カメラが使用されるかを示すカメラ選択情報が含まれてもよい。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Claims (9)

1. 透光性を有する透光板を有し、前記透光板の第一面にワークが載置される載置台と、
   前記透光板の下方に設けられ、前記透光板に載置されたワークに透過照明光を照射する透過照明部と、
   前記透光板の上方に設けられ、前記透光板に載置されたワークに落射照明光を照射する落射照明部と、
   前記載置台の上方に設けられた撮像部と、
   前記撮像部のピントを調整する調整部と、
   前記ワークにピントが合ったときの前記調整部の制御パラメータと、前記透光板にピントが合ったときの前記調整部の制御パラメータとに基づき、前記透光板を基準とした前記ワークの高さを求めるプロセッサと、
   を有する画像測定装置。
2. 前記透光板には、前記撮像部のピントを前記透光板の前記第一面に合わせやすくするための加工が施されている、請求項１に記載の画像測定装置。
3. 前記透光板の前記第一面は、前記透過照明部からの前記透過照明光を透過させ、前記落射照明部からの前記落射照明光を散乱させるように加工されている、請求項２に記載の画像測定装置。
4. 前記透光板の前記第一面は、前記透過照明部からの前記透過照明光が照射されたときよりも、前記落射照明部からの前記落射照明光が照射されたときの方が、光が散乱しやすくなるように加工されている、請求項２ないし３のいずれか一項に記載の画像測定装置。
5. 前記透光板の前記第一面の表面粗さは前記透光板の第二面の表面粗さよりも粗い、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像測定装置。
6. 前記透光板の前記第一面はウエットブラストにより加工されている、請求項２ないし５のいずれか一項に記載の画像測定装置。
7. 前記透光板の前記第一面に付与された凹凸のピッチは２ピクセル以上かつ２０ピクセル以下である、請求項２ないし６のいずれか一項に記載の画像測定装置。
8. 前記撮像部のピントを前記透光板の前記第一面に合わせる際に適用される撮像条件を記憶したメモリをさらに有し、
   前記プロセッサは、前記撮像部のピントを前記透光板の前記第一面に合わせる際には、前記撮像条件にしたがって前記撮像部、前記透過照明部および前記落射照明部を制御し、前記撮像部のピントを前記透光板に載置されたワークに合わせる際には動的に撮像条件を制御する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像測定装置。
9. 前記撮像条件は、前記透過照明部を消灯し、前記落射照明部を点灯させることを含む、請求項８に記載の画像測定装置。