JP2021119338A - 透明ワークピース表面モードを有する計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 多種多様なワークピース表面の撮像及び測定に対応できる改良されたシステムを提供する。【解決手段】 透明ワークピース表面モードを備えた計測システムを提供する。システムは、ワークピースに近接したＺ高さ方向に沿った複数の位置で合焦位置を変動させるように構成されている。画像スタックを取得する。この画像スタックの各画像は、透明又は半透明である第１の表面（例えばワークピースの上面）と、第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える少なくとも第２の表面と、を含む。画像スタックに基づいて複数の合焦曲線を決定する（例えばコントラスト向上のためにパターン投射を利用する）。各合焦曲線から、第１、第２等の表面にそれぞれ対応する第１、第２等の局所合焦ピークを決定することができる。選択された表面を含む画像（例えば拡張被写界深度、３Ｄ）を表示し、選択された／表示された表面の要素を測定することができる。【選択図】 図１

Description

本開示は精密計測に関し、更に具体的には、ワークピース表面を検査及び測定するためポイントフロムフォーカス及び同様の動作を利用した計測システムに関する。

マシンビジョン検査システム（又は略して「ビジョンシステム」）のような精密計測システムは、物体の精密測定のため及び他の物体の特徴を検査するために使用することができる。このようなシステムは、コンピュータと、カメラと、光学システムと、ワークピースの走査（ｔｒａｖｅｒｓａｌ）を可能とするために移動するステージと、を含み得る。汎用の「オフライン」精密ビジョンシステムとして特徴付けられる１つの例示的なシステムは、イリノイ州オーロラに位置するＭｉｔｕｔｏｙｏ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＭＡＣ）から入手可能なＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズのＰＣベースのビジョンシステム及びＱＶＰＡＫ（登録商標）ソフトウェアである。ＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズのビジョンシステム及びＱＶＰＡＫ（登録商標）ソフトウェアの機能及び動作については、概ね、例えば２００３年１月に発表されたＱＶＰＡＫ ３Ｄ ＣＮＣ画像測定機ユーザガイドに記載されている。このタイプのシステムは、顕微鏡型の光学システムを利用し、小型又は大型のワークピースの検査画像を様々な倍率で提供するようにステージを移動させる。

このようなマシンビジョン検査システムは一般に、自動化検査を行うようにプログラム可能である。具体的な検査イベントシーケンス、すなわち、逐次的な画像取得設定（例えば位置、照明、倍率等）及び各画像の解析／検査方法（例えば１つ以上のビデオツールを用いる）を含むマシン制御命令は、特定のワークピース形状に固有の「パートプログラム」又は「ワークピースプログラム」として記憶されている。

ビデオツール（又は短縮して「ツール」）及びその他のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能は、「非専門家」のオペレータによる動作及びプログラミングを可能とする。このようなツールは「手動モード」において手動で用いることができ、及び／又は、パートプログラムを生成するため、それらのパラメータ及び動作を学習モード中に記録することも可能である。ビデオツールには、例えばエッジ／境界検出ツール、自動合焦ツール、形状又はパターンマッチングツール、寸法測定ツール等が含まれ得る。米国特許第６，５４２，１８０号及び第７，６２７，１６２号は、検査プログラミングのためのビデオツールの使用を含むビジョンシステムを教示している。

ビデオツールの１つの既知のタイプは、「マルチポイントツール」又は「マルチポイント自動合焦ツール」ビデオツールである。このようなツール（及び／又は同様の技法を利用した様々な他のプロセス）は、自動合焦法によって決定されるように、ツールの関心領域内で規定されたＸ−Ｙ座標にある複数のサブ領域について、「ベストフォーカス」位置から導出される（カメラシステムの光軸及び合焦軸（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ａｘｉｓ）に沿った）Ｚ高さ測定値又は座標を提供できる。このようなＸ、Ｙ、Ｚ座標のセットを、ポイントクラウドデータ、又は略してポイントクラウドと称することができる。一般に、従来技術の自動合焦法及び／又はツールによれば、カメラはｚ軸（合焦軸）に沿ってある範囲内の位置を移動し、各位置で画像をキャプチャする（画像スタックと称される）。キャプチャされた各画像で、画像に基づいて、また、画像がキャプチャされた時点でのＺ軸に沿ったカメラの対応位置に関連付けて、各サブ領域（すなわち所与のＸ及びＹ座標を有する）の合焦尺度を計算する。この結果、各ＸＹサブ領域の合焦曲線データが得られる。これは単に「合焦曲線」又は「自動合焦曲線」と称することができる。合焦曲線データに曲線をフィッティングし、フィッティングされた曲線のピークを推定することにより、ｚ軸に沿ったベストフォーカス位置に対応する合焦曲線のピークを見出すことができる。

このような技法から得られたデータを利用して、ワークピースの多種多様な画像を表示することができる。例えば、上述のようなポイントクラウドデータを用いてワークピースの３次元（３Ｄ）画像を表示できる。別の例として、いくつかの用途では、光学撮像システムによって単一の合焦位置で提供されるよりも大きい拡張被写界深度（ＥＤＯＦ：ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｉｅｌｄ）を有する画像を表示することが望ましい場合がある。ＥＤＯＦ画像を構築するための１つの方法は、上述したもののいくつかと同様の技法を含み、合焦範囲内の様々な距離で合焦された複数の同一視野の画像又は位置合わせされた画像から構成された画像スタックを収集することを含む。視野の各部分がその部分をベストフォーカスで示す特定の画像（すなわち合焦曲線のピークに従って決定される）から抽出されている複合画像が構築される。

表面を撮像し測定するためのこのような技法は、一般的に、特定のタイプのワークピース表面（例えば透明な表面等）では様々な課題に直面している。多種多様なワークピース表面の撮像及び測定に対応できる改良されたシステムがあれば望ましい。

この概要は、以下で「発明を実施するための形態」において更に記載するいくつかの概念を簡略化した形態で紹介するために提示する。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を識別することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲の決定に役立てるため用いることも意図していない。

透明ワークピース表面モードを備えた計測システムを提供する。計測システムは、光源、レンズ（例えば対物レンズ）、カメラ、１つ以上のプロセッサ、及びメモリを含む。レンズは、光源によって照明されるワークピースの表面から生じる結像光を入力し、結像光を撮像光路に沿って伝送する。カメラは、撮像光路に沿って伝送された撮像光を受光し、ワークピースの画像を提供する。システムの合焦位置は、ワークピースに近接したＺ高さ方向に沿った合焦範囲内の複数の位置で可変であるように構成されている。

メモリは、１つ以上のプロセッサに結合され、プログラム命令を記憶する。プログラム命令は、１つ以上のプロセッサによって実行された場合、以下のような様々なステップ／プロセスを１つ以上のプロセッサに実行させる。複数の画像を含む画像スタックを取得する。画像スタックの各画像は合焦範囲内の異なる対応するＺ高さで取得される。画像スタックの各画像は、透明又は半透明のうち少なくとも一方である第１の表面と、第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える第２の表面と、を含む。画像スタックの画像に基づいて複数の合焦曲線を決定する。第１の表面に対応する各合焦曲線からの第１の局所合焦ピークを決定し、第２の表面に対応する各合焦曲線からの第２の局所合焦ピークを決定する。第１の表示画像は、第１の表面又は第２の表面のいずれかを選択するためのオプションに従ってユーザにより選択された第１の選択表面を含む。第１の選択表面は、第１の表面であり、この場合、第１の表示画像は、第１の局所合焦ピークに基づき、かつ第２の局所合焦ピークに基づかず、第１の表面を含み、かつ第２の表面を含まず、又は、第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える第２の表面であり、この場合、第１の表示画像は、第２の局所合焦ピークに基づき、かつ第１の局所合焦ピークに基づかず、第２の表面を含み、かつ第１の表面を含まない。

様々な実施例において、ユーザが第１の表面及び第２の表面の間で選択を行うためのオプションをユーザインタフェースに提示することができる。様々な実施例において、システムは、第１及び第２の表面にそれぞれ対応する第１及び第２の局所合焦ピークのみを決定するように構成され、追加の表面に対応し得る合焦曲線の追加の局所合焦ピークを決定するように構成されていない。

様々な実施例において、第１の表示画像及び／又は追加の表示画像は、第１の選択表面を含む第１の表示２次元（２Ｄ）拡張被写界深度（ＥＤＯＦ）画像及び／又は第１の表示３次元（３Ｄ）画像とすることができる。３Ｄ画像は、選択表面を含み、第１の表示２Ｄ ＥＤＯＦ画像が基づくものと同じ局所合焦ピークに基づくことができる。更に、異なる時点で、ユーザは、第１の表面又は第２の表面のいずれかを選択するためのオプションに従ってユーザにより選択された第２の選択表面の第２の表示画像を表示することを選択できる（例えば、第２の選択表面は第１の選択表面とは異なり、異なる局所合焦ピークに基づく）。第１及び第２の表示画像は、第１及び第２の表示２Ｄ ＥＤＯＦ画像とすることができ、及び／又は、対応する第１及び第２の表示３Ｄ画像とすること、もしくは対応する第１及び第２の表示３Ｄ画像を用いて表示することができる。

様々な実施例では、第１の表示画像における第１の選択表面に適用された１つ以上のビデオツールの動作に基づいて、第１の選択表面上の２つの要素間の測定値を決定することができる。様々な実施例において、１つ以上のビデオツールは、寸法測定ツール、ポイントツール、ボックスツール、円ツール、又は円弧ツールのうち少なくとも１つを含み得る。

様々な実施例において、第１の表面に対応する第１の局所合焦ピークは、合焦曲線の各々において同じ１番目の番号の付いた位置を有する全ての第１の局所合焦ピークに基づいて決定することができる。第２の表面に対応する第２の局所合焦ピークは、合焦曲線の各々において同じ２番目の番号の付いた位置を有する全ての第２の局所合焦ピークに基づいて決定することができる。様々な実施例では、第２の表面に対応するが各合焦曲線において同じ２番目の番号の付いた位置を持たない合焦曲線からの局所合焦ピークを決定することができる。この局所合焦ピークは、ユーザにより設定されたＺフィルタリング範囲内に該当することに基づいて決定される。

様々な実施例において、第１及び第２の表面にそれぞれ対応する第１及び第２の局所合焦ピークの決定は、少なくとも１つの指定された品質基準を満たさない合焦曲線の１つ以上の局所合焦ピークを検討から外すことを含む。様々な実施例では、表面に対応する局所合焦ピークを含まない合焦曲線について、表面に対応する他の合焦曲線の少なくとも２つの局所合焦ピーク間の内挿に基づいて、少なくとも１つの内挿された局所合焦ピークを決定することができる。

様々な実施例において、画像スタックの取得は、第１及び第２の表面にパターンを投射することを含み、その結果として、同一の画像取得プロセス及び条件であるが投射パターンなしの場合に得られるよりも高い局所合焦ピークが合焦曲線において少なくともいくつか生じる。パターン投射なしで第２の画像スタックを取得することができる。第１の局所合焦ピークを使用して、第２の画像スタックからのどの画像データが第１の表面に対応するかを決定する。第１の選択表面は第１の表面であり、第１の表面を含む第１の表示画像の表示のために第１の表面に対応する第２の画像スタックからの画像データが使用される。

様々な実施例において、計測システムを動作させるためのコンピュータにより実施される方法を提供することができる。このような実施例では、実行可能命令によって構成された１つ以上のコンピューティングシステムの制御のもとで、上述したステップ／プロセスを実行することができる。

汎用の精密マシンビジョン計測システムの種々の典型的なコンポーネントを示す図である。 図１のものと同様の、本明細書に開示されるいくつかの特徴を含むマシンビジョン計測システムの制御システム部及びビジョン構成要素部のブロック図である。 本明細書に開示されるいくつかの特徴を含む、マシンビジョン計測システムのような精密非接触計測システムに適合することができる撮像システムの概略図である。 透明又は半透明の上面と、この上面を通して少なくとも部分的に透けて見える下面と、を含む表面に対応する局所合焦ピークを有する第１のセットの合焦曲線を示す図である。 選択された表面の画像を表示するため及び測定を実行するための例示的なプロセスを示すフロー図である。 表面に対応する合焦曲線の局所合焦ピークを決定するための例示的なサブプロセスを示すフロー図である。 パターン投射を利用するための例示的なサブプロセスを示すフロー図である。 図４の表面のようなワークピース表面の２次元拡張被写界深度画像及び３次元画像を見るためのユーザインタフェースの第１の例示的な実施例を示す図である。 図４の表面のようなワークピース表面の２次元拡張被写界深度画像及び３次元画像を見るためのユーザインタフェースの第１の例示的な実施例を示す図である。 少なくとも、透明又は半透明の上面と、この上面を通して少なくとも部分的に透けて見える下面と、を含む表面に対応する局所合焦ピークを有する第２のセットの合焦曲線を示す図である。 図９の表面のようなワークピース表面の２次元拡張被写界深度画像及び３次元画像を見るためのユーザインタフェースの第２の例示的な実施例を示す図である。 図９の表面のようなワークピース表面の２次元拡張被写界深度画像及び３次元画像を見るためのユーザインタフェースの第２の例示的な実施例を示す図である。

図１は、本明細書に記載されるような撮像システムとして使用可能であるか又はこの撮像システムを含む１つの例示的なマシンビジョン計測システム１０のブロック図である。マシンビジョン計測システム１０は画像測定機１２を含み、これは、制御コンピュータシステム１４とデータ及び制御信号をやり取りするように動作可能に接続されている。制御コンピュータシステム１４は更に、モニタ又はディスプレイ１６、プリンタ１８、ジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６と、データ及び制御信号をやり取りするように動作可能に接続されている。モニタ又はディスプレイ１６は、マシンビジョン計測システム１０の動作の制御及び／又はプログラミングに適したユーザインタフェースを表示することができる。様々な実施例では、タッチスクリーンタブレット等によって、要素１４、１６、２２、２４、及び２６のいずれか又は全ての機能を代用すること及び／又はこれらの機能を冗長的に与えることが可能であることは認められよう。

制御コンピュータシステム１４は一般に、分散型又はネットワーク型のコンピューティング環境等を含む任意の適切なコンピューティングシステム又はデバイスを用いて実施され得ることは、当業者には認められよう。このようなコンピューティングシステム又はデバイスは、本明細書に記載する機能を実現するためにソフトウェアを実行する１つ以上の汎用又は特殊用途プロセッサ（例えば非カスタムデバイス又はカスタムデバイス）を含み得る。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等のメモリ、又はそのようなコンポーネントの組み合わせに記憶することができる。また、ソフトウェアは、光学ベースのディスク、フラッシュメモリデバイス、又はデータを記憶するための他のいずれかのタイプの不揮発性記憶媒体のような１つ以上の記憶デバイスに記憶することができる。ソフトウェアは、特定のタスクを実行するか又は特定の抽象データ型を実施するプロセス、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む１つ以上のプログラムモジュールを含み得る。分散型コンピューティング環境では、プログラムモジュールの機能性は、有線又は無線のいずれかの構成において、複数のコンピューティングシステム又はデバイスにまたがるように組み合わせるか又は分散させ、サービスコールを介してアクセスすることができる。

画像測定機１２は、可動ワークピースステージ３２と、ズームレンズ又は交換可能対物レンズを含み得る光学撮像システム３４と、を含む。ズームレンズ又は交換可能対物レンズは一般に、光学撮像システム３４によって得られる画像に様々な倍率を与える。マシンビジョン計測システム１０の様々な実施例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，４５４，０５３号、第７，３２４，６８２号、第８，１１１，９０５号、及び８，１１１，９３８号にも記載されている。

図２は、図１のマシンビジョン計測システム１００と同様の、本明細書に開示されるいくつかの特徴を含むマシンビジョン計測システム１００の制御システム部１２０及びビジョン構成要素部２００のブロック図である。以下で更に詳しく記載されるように、制御システム部１２０を用いてビジョン構成要素部２００を制御する。ビジョン構成要素部２００は、光学アセンブリ部２０５と、光源２２０、２３０、及び２４０と、中央の透明部２１２を有するワークピースステージ２１０と、を含む。ワークピースステージ２１０は、ワークピース２０を配置することができるステージの表面に対して概ね平行な面内にあるＸ軸及びＹ軸に沿って制御可能に移動できる。

光学アセンブリ部２０５は、カメラシステム２６０及び交換可能対物レンズ２５０を含み、更に、可変焦点距離（ＶＦＬ：ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）レンズ２７０（例えば、様々な例示的な実施例における可変音響式屈折率分布型（ＴＡＧ：ｔｕｎａｂｌｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｇｒａｄｉｅｎｔ）レンズ）を含み得る。様々な実施例において、光学アセンブリ部２０５は更に、レンズ２２６と２２８を有するターレットレンズアセンブリ２２３も含む場合がある。ターレットレンズアセンブリの代わりに、様々な実施例では、固定もしくは手作業で交換可能な倍率可変レンズ（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ａｌｔｅｒｉｎｇ ｌｅｎｓ）、又はズームレンズの配置等を含んでもよい。様々な実施例において、交換可能対物レンズ２５０は、可変倍率レンズ部の一部として含まれる固定倍率対物レンズのセット（例えば、０．５倍、１倍、２倍又は２．５倍、５倍、７．５倍、１０倍、２０倍又は２５倍、５０倍、１００倍等の倍率に対応した対物レンズのセット）から選択することができる。

光学アセンブリ部２０５は、制御可能モータ２９４を用いることで、Ｘ軸及びＹ軸に概ね直交したＺ軸に沿って制御可能に移動できる。制御可能モータ２９４はアクチュエータを駆動して、光学アセンブリ部２０５をＺ軸（例えば光学アセンブリ部２０５を含む光学系の光軸）に沿って動かすことで、合焦位置を変動させ、従ってワークピース２０の画像の焦点を変化させる。制御可能モータ２９４は、信号ライン２９６を介して入出力インタフェース１３０に接続されている。以下で更に詳しく記載されるように、より小さい範囲にわたって画像の焦点を変化させるため、又は光学アセンブリ部２０５を移動させることの代わりに、ＶＦＬ（例えばＴＡＧ）レンズ２７０を、信号ライン２３４’を介してレンズ制御インタフェース１３４によって制御して、ＶＦＬレンズ２７０の屈折力を周期的に変調し、これによって光学アセンブリ部２０５の有効合焦位置を変調することも可能である。レンズ制御インタフェース１３４は、以下で更に詳しく記載されるように、ＶＦＬレンズ制御部１８０を含むことができる。ワークピース２０はワークピースステージ２１０上に配置することができる。ワークピースステージ２１０は、光学アセンブリ部２０５に対して移動する（例えばＸＹ面内で移動する）ように制御され、交換可能対物レンズ２５０の視野がワークピース２０上の複数の位置間で及び／又は複数のワークピース２０間で移動できるようになっている。

以下で更に詳しく記載されるように、様々な実施例において、ワークピース２０は、透明又は半透明のうちの少なくとも一方である上面ＳＲＦ−１と、上面ＳＲＦ−１を通して少なくとも部分的に透けて見える下面ＳＲＦ−２と、を含み得る。例えば様々な用途において、ワークピース２０は、ガラス、レンズ、薄膜等の材料、及び／又は透明もしくは半透明であり得る他の材料であるか、又はそういった材料を含むことができる（例えば、上面ＳＲＦ−１がワークピースの上面に対応し、下面ＳＲＦ−２が、ワークピースの下面等の別の面、又はワークピースの異なる材料、部分、層等の一部に対応することができる）。

透過照明光源２２０、落射照明光源２３０、及び斜め照明光源２４０（例えばリングライト）のうち１つ以上が、それぞれ光源光２２２、２３２、及び／又は２４２を発して、１又は複数のワークピース２０を照明することができる。例えば画像露光中に、落射照明光源２３０は、ビームスプリッタ２９０（例えば部分ミラー（ｐａｒｔｉａｌ ｍｉｒｒｏｒ））を含む経路に沿って光源光２３２を発することができる。光源光２３２は、結像光２５５として反射又は透過され、撮像に用いられる結像光として、交換可能対物レンズ２５０、ターレットレンズアセンブリ２２３、及びＶＦＬレンズ２７０を通過して、カメラシステム２６０により集光される。１もしくは複数のワークピース２０の画像を含むワークピース画像露光は、カメラシステム２６０によってキャプチャされ、制御システム部１２０への信号ライン２６２上に出力される。

様々な光源（例えば光源２２０、２３０、及び２４０）は、関連付けられた信号ライン（例えばそれぞれバス２２１、２３１、及び２４１）を介して制御システム部１２０の照明制御インタフェース１３３に接続することができる。制御システム部１２０は、画像の倍率を変更するため、ターレットレンズアセンブリ２２３を軸２２４に沿って回転させることで、信号ライン又はバス２２３’を介してターレットレンズを１つ選択するよう制御できる。

更に図２に示されているように、種々の例示的な実施例において制御システム部１２０は、制御部１２５、入出力インタフェース１３０、メモリ１４０、ワークピースプログラム生成器及び実行器１７０、及び電源部１９０を含む。これらのコンポーネント及び以下で説明する追加のコンポーネントの各々は、１つ以上のデータ／制御バス及び／又はアプリケーションプログラミングインタフェースによって、又は様々な要素間の直接接続によって、相互接続することができる。入出力インタフェース１３０は、撮像制御インタフェース１３１、移動制御インタフェース１３２、照明制御インタフェース１３３、及びレンズ制御インタフェース１３４を含む。レンズ制御インタフェース１３４は、ＶＦＬレンズ制御部１８０を含むか又はこれに接続することができる。ＶＦＬレンズ制御部１８０は、ＶＦＬレンズ２７０によって行われる周期的な合焦位置変調と同期した様々な画像露光を制御するための回路及び／又はルーチンを含む。いくつかの実施例において、レンズ制御インタフェース１３４及びＶＦＬレンズ制御部１８０はマージされる及び／又は区別できない場合がある。

照明制御インタフェース１３３は照明制御要素１３３ａ〜１３３ｎを含むことができ、これらは、マシンビジョン計測システム１００の様々な対応する光源について、例えば選択、パワー、オン／オフ切り替え、及びストロボパルスタイミングを適用可能な場合に制御する。いくつかの実施例では、図３に示されているような露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓが、照明制御要素１３３ａ〜１３３ｎのうち１つ以上にストロボタイミング信号を与えることで、これらの要素が（例えば特定の記憶されている較正データに従って）ＶＦＬレンズ合焦位置変調の所望の位相時間と同期した画像露光ストロボタイミングを提供できるようになっている。これについては以下で更に詳しく記載する。いくつかの実施例において、露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓ及び照明制御要素１３３ａ〜１３３ｎのうち１つ以上はマージされる及び／又は区別できない場合がある。

メモリ１４０は、画像ファイルメモリ部１４１、エッジ検出メモリ部１４０ｅｄ、１つ以上のパートプログラム等を含み得るワークピースプログラムメモリ部１４２、標準ワークピース表面（ＷＳ）モード部１４０ｓｓ、透明ワークピース表面（ＷＳ）モード部１４０ｔｓ、及びビデオツール部１４３を含むことができる。ビデオツール部１４３は、対応する各ビデオツールのためのＧＵＩや画像処理動作等を決定するビデオツール１４３ａ及び他のビデオツール（例えば１４３ｎ）、並びに関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）発生器１４３ｒｏｉを含む。関心領域発生器１４３ｒｏｉは、ビデオツール部１４３内に含まれる様々なビデオツールにおいて及び／又は他の動作の一部として動作可能である様々なＲＯＩを規定する自動、半自動、及び／又は手動の動作をサポートする。エッジ要素を位置特定すると共に他のワークピース要素検査動作を実行するためのビデオツールの動作の例については、上述のように本願に含まれる引例のいくつか、及び上述のように本願に含まれる米国特許第７，６２７，１６２号に更に詳しく記載されている。

ビデオツール部１４３は、合焦高さ（すなわち有効合焦位置（Ｚ高さ））測定動作のためのＧＵＩや画像処理動作等を決定する自動合焦ビデオツール１４３ａｆも含む。様々な実施例において、自動合焦ビデオツール１４３ａｆは更に、図３に記載されたハードウェアを用いて高速で合焦高さを測定するために利用できる高速合焦高さツールも含むことができる。これについては、米国特許第９，１４３，６７４号に更に詳しく記載されている。様々な実施例において、高速合焦高さツールは、これ以外の場合には自動合焦ビデオツールのための従来の方法に従って動作する自動合焦ビデオツール１４３ａｆの特別モードとしてもよく、又は、自動合焦ビデオツール１４３ａｆの動作は高速合焦高さツールの動作のみを含んでもよい。１又は複数の画像関心領域のための高速自動合焦及び／又は合焦位置決定は、既知の方法に従って画像を解析して様々な領域の対応する合焦特性値（例えば定量的コントラスト尺度値及び／又は定量的合焦尺度値）を決定することに基づき得る。例えばそのような方法は、米国特許第８，１１１，９０５号、第７，５７０，７９５号、及び第７，０３０，３５１号に開示されている。

本開示の文脈では、当業者に既知であるように、「ビデオツール」という言葉は概ね、マシンビジョンユーザが比較的シンプルなユーザインタフェースを介して実施可能である比較的複雑な自動化又はプログラミングされた動作セットのことである。例えばビデオツールは、あらかじめプログラミングされた複雑な画像処理動作及び計算セットを含み、これらの動作及び計算を規定するいくつかの変数又はパラメータを調整することによって特定のインスタンスでこれらを適用及びカスタム化することができる。ビデオツールは、基礎にある動作及び計算の他に、ビデオツールの特定のインスタンス向けにそれらのパラメータをユーザが調整することを可能とするユーザインタフェースも備えている。場合によっては、目に見えるユーザインタフェース機能がビデオツールと称され、基礎にある動作は暗黙的に含まれることに留意すべきである。

一般に、精密マシンビジョン計測システム（例えば図１及び図２のもの等）は、自動化ビデオ検査を行うようにプログラム可能である。このようなシステムは通常、「非専門家」のオペレータが動作及びプログラミングを実行できるように、選択可能な動作モードを含み、更にＧＵＩ機能及び既定の画像解析ビデオツールも含む。このようなビデオツールは「手動モード」において手動で用いることができ、及び／又は、パートプログラムを生成するため、それらのパラメータ及び動作を学習モード中に記録することも可能である。様々な実施例において、ビデオツールには、例えばエッジ／境界検出ツール、自動合焦ツール、形状又はパターンマッチングツール、寸法測定ツール等が含まれ得る。上述のように本願に含まれる米国特許第６，５４２，１８０号及び第７，６２７，１６２号は、検査プログラミングのためのビデオツールの使用を含むビジョンシステムを教示している。

様々な実施例において、標準ワークピース表面モード部１４０ｓｓは、標準的な（例えば非透明等の）ワークピース表面に対して既知の方法と同様に動作することができる（例えば、ユーザにより動作モードとして選択可能である、及び／又はビデオツールの形態で提供できる、及び／又はいくつかのビデオツールや自動合焦ツール等の一部として利用できる）。例えば、そのような以前から既知の方法に従って、ワークピース表面の複数の画像を含む画像スタックを取得／キャプチャし、この以前から既知の方法に従って（例えば本願に含まれる引例に記載されているように）、関心領域の各合焦曲線において単一の合焦ピークを決定することができる。以下で更に詳しく記載されるように、透明ワークピース表面モード部１４０ｔｓは、本明細書に開示される特定のモードに基づいて動作することができ、同様に、ユーザにより動作モードとして選択可能である、及び／又はビデオツールの形態で提供できる、及び／又はいくつかのビデオツールや自動合焦ツール等の一部として利用できる）。例えばそのような方法に従って、画像スタックを取得し、各合焦曲線において２つ以上の局所合焦ピーク（例えば２つの局所合焦ピーク）を決定することができる（例えば、第１の局所合焦ピークがワークピース２０の透明又は半透明の上面ＳＲＦ−１に対応し、第２の局所合焦ピークが、上面ＳＲＦ−１を通して少なくとも部分的に透けて見えるワークピース２０の下面ＳＲＦ−２に対応し得る。これについては以下で更に詳しく記載する）。

１つ以上のディスプレイデバイス１３６（例えば図１のディスプレイ１６）及び１つ以上の入力デバイス１３８（例えば図１のジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６）は、入出力インタフェース１３０に接続することができる。ディスプレイデバイス１３６及び入力デバイス１３８を用いて、様々なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能を含み得るユーザインタフェース（例えば図８Ａ、図８Ｂ、及び図１０Ａに示されている）を表示することができる。それらの機能は、検査動作の実行、及び／又はパートプログラムの生成及び／又は修正、カメラシステム２６０によってキャプチャされた画像の閲覧、及び／又はビジョン構成要素部２００の直接制御のために使用可能である。

種々の例示的な実施例において、ユーザがマシンビジョン計測システム１００を用いてワークピース２０のためのパートプログラムを生成する場合、ユーザは、マシンビジョン計測システム１００を学習モードで動作させて所望の画像取得訓練シーケンスを提供することによって、パートプログラム命令を発生させる。例えば訓練シーケンスは、代表的ワークピースの特定のワークピース要素を視野（ＦＯＶ）内に配置し、照明レベルを設定し、合焦又は自動合焦を行い、画像を取得し、（例えばそのワークピース要素に対してビデオツールのうち１つのインスタンスを用いて）画像に適用される検査訓練シーケンスを提供することを含み得る。学習モードは、この１又は複数のシーケンスがキャプチャ又は記録されて、対応するパートプログラム命令に変換されるように動作する。パートプログラムが実行された場合、これらの命令はマシンビジョン計測システムに訓練した画像取得を再現させると共に、検査動作を行って、パートプログラムの生成時に用いた代表的ワークピースに合致する実行モードの１又は複数のワークピース上の特定のワークピース要素（すなわち対応位置における対応する要素）を自動的に検査させる。

図３は、マシンビジョン計測システムに適合させるか又はスタンドアロンのシステムとして構成することができ、更に、本明細書に開示される原理に従って動作することができる撮像システム３００の概略図である。図３の３ＸＸと番号を付けたいくつかのコンポーネントは、図２における同様の２ＸＸと番号を付けたコンポーネントと同様の動作もしくは機能に対応する及び／又は同様の動作もしくは機能を提供し、他の指示がない限り同様に理解され得ることは認められよう。

以下で更に詳しく記載されるように、撮像光路ＯＰＡＴＨ（本明細書ではワークピース撮像光路とも呼ばれる）は、ワークピース３２０からカメラ３６０まで結像光３５５を伝達する経路に沿って配置された様々な光学コンポーネントを含む（例えば撮像システム３００の光学システムの一部として）。結像光は概ねそれらの光軸ＯＡの方向に沿って伝達される。図３に示されている実施例では、全ての光軸ＯＡは位置合わせされている。しかしながら、この実施例は単なる例示を意図しており、限定でないことは認められよう。より一般的には、撮像光路ＯＰＡＴＨはミラー及び／又は他の光学要素を含み、既知の原理に従ってカメラ（例えばカメラ３６０）を用いてワークピース３２０を撮像するために動作する任意の形態をとることができる。図示されている実施例において、撮像光路ＯＰＡＴＨは、ＶＦＬレンズ３７０（これは４ｆ撮像配置に含めることができる）を含み、少なくとも部分的に、光学システムの光軸ＯＡに沿ってワークピース画像露光中にワークピース３２０の表面を撮像するために利用される。

図３に示されているように、撮像システム３００は、光源３３０、パターン投射部３３０’、露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓ、標準ワークピース表面モード３４０ｓｓ、透明ワークピース表面モード３４０ｔｓ、対物レンズ３５０、チューブレンズ３５１、リレーレンズ３５２、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０、リレーレンズ３５６、レンズ制御部３８０、カメラ３６０、有効合焦位置（Ｚ高さ）較正部３７３、及びワークピース合焦信号処理部３７５（任意選択的）を含む。様々な実施例における様々なコンポーネントは、直接接続によって、又は１つ以上のデータ／制御バス（例えばシステム信号及び制御バス３９５）及び／又はアプリケーションプログラミングインタフェース等によって相互接続することができる。

以下で更に詳しく記載されるように、様々な実施例において、ＶＦＬレンズ制御部３８０は、ＶＦＬレンズ３７０の屈折力をある範囲の屈折力にわたって周期的に変調するようＶＦＬレンズ３７０の駆動信号を制御することができ、これらの屈折力は周期的変調内の各位相タイミングで発生する。カメラ３６０（例えば撮像検出器を含む）は、画像露光中にＶＦＬレンズ３７０を介して撮像光路ＯＰＡＴＨに沿って伝送された光を受光し、対応するカメラ画像を提供する。対物レンズ３５０は、画像露光中にワークピース３２０から生じる結像光を入力し、この画像露光中に結像光を撮像光路ＯＰＡＴＨに沿ってＶＦＬレンズ３７０を介してカメラ３６０へ伝送して、対応するカメラ画像内でワークピース画像を提供する。画像露光中の対物レンズ３５０の前方の有効合焦位置ＥＦＰは、その画像露光中のＶＦＬレンズ３７０の屈折力に対応する。露光時間制御部３３３ｅｓは、カメラ画像のために使用される画像露光タイミングを制御するよう構成されている。

図３に示されている一般的な構成に関して、光源３３０は「落射照明光源（ｃｏａｘｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）」又は他の光源であり、ビームスプリッタ３９０（例えばビームスプリッタの一部としての部分反射ミラー）を含む経路に沿って対物レンズ３５０を介してワークピース３２０の表面へと光源光３３２を発する（例えばストロボ照明又は連続照明で）ように構成されている。対物レンズ３５０は、ワークピース３２０に近接した有効合焦位置ＥＦＰで集束する結像光３５５（例えばワークピース光）を受光し、結像光３５５をチューブレンズ３５１に出力する。チューブレンズ３５１は結像光３５５を受光し、これをリレーレンズ３５２に出力する。他の実施例では、同様の光源によって視野を非同軸に照明することができる。例えば、リング光源が視野を照明することができる。

様々な実施例において、対物レンズ３５０は交換可能対物レンズとすることができ、チューブレンズ３５１はターレットレンズアセンブリの一部として含めることができる（例えば図２の交換可能対物レンズ２５０及びターレットレンズアセンブリ２２３と同様）。図３に示されている実施例において、対物レンズ３５０の設計上の焦点面から発する結像光３５５はチューブレンズ３５１によって合焦され、設計上の中間像面ＩＩＰｎｏｍにおいて中間像を形成する。ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０がレンズ効果を与えない（屈折力が無い）状態である場合、対物レンズ３５０の設計上の焦点面、設計上の中間像面ＩＩＰｎｏｍ、及びカメラ３６０の像面は、既知の顕微鏡撮像原理に従って共役面のセットを形成する。様々な実施例において、本明細書で言及される他のレンズはいずれも、個別レンズや複合レンズ等から形成するか、又はそれらのレンズと連携して動作することができる。

リレーレンズ３５２は、チューブレンズ３５１から（又は、様々な代替的な顕微鏡配置において、より一般的には中間像面から）結像光３５５を受光し、これをＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０に出力する。ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０は結像光３５５を受光し、これをリレーレンズ３５６に出力する。リレーレンズ３５６は結像光３５５を受光し、これをカメラ３６０に出力する。様々な実施例において、カメラ３６０は、画像露光期間とも呼ばれる画像露光中に（例えばカメラ３６０の積分時間中に）カメラ画像をキャプチャし、対応する画像データを制御システム部に提供することができる。いくつかのカメラ画像は、ワークピース画像露光中に与えられた（例えばワークピース３２０の領域の）ワークピース画像を含み得る。いくつかの実施例において、画像露光（例えばワークピース画像露光）は、カメラ３６０の画像積分時間内である光源３３０のストロボタイミングによって制限又は制御され得る。様々な実施例において、カメラ３６０は、１メガピクセルよりも大きいピクセルアレイを有し得る（例えば１．３メガピクセル、１２８０×１０２４画素アレイ、１画素当たり５．３ミクロン）。

図３の例では、リレーレンズ３５２及び３５６並びにＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０は４ｆ光学配置に含まれるものとして示され、リレーレンズ３５２及びチューブレンズ３５１はケプラー式望遠鏡配置に含まれるものとして示され、チューブレンズ３５１及び対物レンズ３５０は顕微鏡配置に含まれるものとして示されている。ここに示す構成は全て単なる例示であって、本開示に対する限定ではないことは理解されよう。様々な実施例において、図示されている４ｆ光学配置は、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０（例えば開口数（ＮＡ）が小さいデバイスであり得る）を、対物レンズ３５０のフーリエ面に配置することを可能とする。この構成は、ワークピース３２０におけるテレセントリシティを維持すると共に、スケール変化及び画像歪みを最小限に抑えることができる（例えば、ワークピース３２０の各有効合焦位置（Ｚ高さ）で一定の倍率を与えることを含む）。ケプラー式望遠鏡配置（例えばチューブレンズ３５１及びリレーレンズ３５２を含む）は、顕微鏡配置と４ｆ光学配置との間に含めることができ、画像収差等を最小限に抑えるように、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０の位置において対物レンズ開口（ｃｌｅａｒ ａｐｅｒｔｕｒｅ）の望ましいサイズの投射を与えるように構成可能である。

様々な実施例において、レンズ制御部３８０は、駆動信号発生部３８１、タイミングクロック３８１’、及び撮像回路／ルーチン３８２を含むことができる。駆動信号発生部３８１は、（例えばタイミングクロック３８１’と連携して）動作して、信号ライン３８０’を介して高速ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０に周期的な駆動信号を与えることができる。様々な実施例において、撮像システム３００は、協調した動作のためレンズ制御部３８０と連携して動作するよう構成できる制御システム（例えば図２の制御システム部１２０）を備えることができる。

様々な実施例において、レンズ制御部３８０は概して、ＶＦＬレンズ３７０の所望の位相タイミングと同期するようにワークピース３２０を撮像すること、並びにＶＦＬレンズ３７０の駆動及び応答を制御、監視、及び調整することに関連した、様々な機能を実行できる。様々な実施例において、撮像回路／ルーチン３８２は、（例えばＶＦＬレンズ３７０の位相タイミングと同期し得る）光学システムの撮像動作を実行する。

様々な例において、望ましくない温度変動に起因してＶＦＬレンズの動作特性にドリフトが発生する可能性がある。図３に示されているように、様々な実施例において撮像システム３００は、ＶＦＬレンズ３７０に関連付けられたヒータ／クーラ３３７を任意選択的に含み得る。レンズヒータ／クーラ３３７は、いくつかの実施例及び／又は動作条件に従って、ある熱エネルギ量をＶＦＬレンズ３７０に入力すること及び／又は冷却機能を実行することで、ＶＦＬレンズ３７０の加熱及び／又は冷却を容易にするように構成できる。更に、様々な実施例では、ＶＦＬレンズ３７０に関連付けられた温度センサ３３６によってＶＦＬレンズ監視信号を提供して、ＶＦＬレンズ３７０の動作温度を監視することができる。

ＶＦＬレンズ３７０の全体的な動作に関して、上述したように様々な実施例では、レンズ制御部３８０が周期的にＶＦＬレンズ３７０の屈折力を迅速に調整又は変調して、２５０ｋＨｚ、又は７０ｋＨｚ、又は３０ｋＨｚ等の（すなわちＶＦＬレンズ共振周波数の）周期的変調が可能である高速ＶＦＬレンズを実現することができる。図３に示されているように、ＶＦＬレンズ３７０を駆動する信号の周期的変調を用いることにより、撮像システム３００の有効合焦位置ＥＦＰ（すなわち対物レンズ３５０の前方の合焦位置）を、範囲Ｒｅｆｐ（例えば自動合焦サーチ範囲又は合焦範囲等）内で迅速に移動させることができる。範囲Ｒｅｆｐは、対物レンズ３５０と組み合わせたＶＦＬレンズ３７０の最大屈折力に対応する有効合焦位置ＥＦＰ１（又はＥＦＰｍａｘ）と、対物レンズ３５０と組み合わせたＶＦＬレンズ３７０の最大負屈折力に対応する有効合焦位置ＥＦＰ２（又はＥＦＰｍｉｎ）とによって画定できる。様々な実施例において、有効合焦位置ＥＦＰ１及びＥＦＰ２は、それぞれ９０度及び２７０度の位相タイミングにほぼ対応することができる。様々な実施例において、範囲Ｒｅｆｐの中央をＥＦＰｎｏｍとして示すことができ、これは対物レンズ３５０の設計上の屈折力と組み合わせたＶＦＬレンズ３７０のゼロ屈折力に対応し得る。この記載によるとＥＦＰｎｏｍは、いくつかの実施例では、対物レンズ３５０の設計上の焦点距離にほぼ対応することができる（これは対物レンズ３５０の作動距離ＷＤ（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）に相当し得る）。

様々な実施例では、ＶＦＬレンズ３７０の変調を用いて、米国特許第９，１４３，６７４号及び第９，８３０，６９４号に記載されているような画像スタックを取得することができる。これらの本願に含まれる引例に記載されているように、図３の撮像システムの合焦位置の周期的に変調されるＺ高さは、上記で概説したように撮像システム内のＶＦＬレンズ（例えばＴＡＧレンズ３７０）の焦点距離を周期的に変調することによって制御できる。様々な実施例では、ストロボ照明（例えば露光時間制御部３３３ｅｓにより制御される光源３３０からの）をタイミング調整して、周期的に変調される合焦位置の各位相タイミングに対応させて、各Ｚ高さで合焦される画像を露光する。すなわち、デジタルカメラ（例えばカメラ３６０）が積分時間中に画像を取得している間に、位相タイミングφ０で短いストロボパルスが与えられた場合、合焦位置は高さｚφ０となり、得られる画像内では高さｚφ０に位置するワークピース表面にピントが合っている。同様の原理が、合焦範囲全体を通して他の例示的な位相タイミング及びＺ高さにも当てはまる。

様々な実施例において、このようなプロセスは画像スタックを取得するために利用できる。例えば、ＴＡＧレンズ及び対応するシステムの合焦位置全体が正弦曲線状に変調される際、様々な位相タイミング及び様々な対応するＺ高さに対応して、ワークピース表面の様々な画像がキャプチャされる。簡略化された例として、合焦範囲が１００ｍｍであり、画像が１ｍｍごとにキャプチャされる場合、画像スタックは１００の画像を含むことができ、キャプチャされた各画像は１００ｍｍ合焦範囲全体を通して１ｍｍずつ異なるＺ高さに対応する。様々な実施例において、画像スタックは、ＶＦＬレンズを備えているか又は備えていないシステムで取得され得る（例えば、制御可能モータ２９４を利用してアクチュエータを駆動し、光学アセンブリ部２０５をＺ軸に沿って動かして、撮像システムの合焦位置をワークピース２０／３２０に対して変化させて、様々な有効合焦位置で画像スタックの様々な画像を取得することで、モータ２９４の制御に従って合焦範囲内の様々な対応する既知のＺ高さで画像スタックの各画像を取得する）。米国特許第８，５８１，１６２号は、画像スタックを取得及び利用するための様々な技法を記載されている。

１つの実施例において、任意選択的な合焦信号処理部３７５は、カメラ３６０からデータを入力し、（例えばワークピース３２０の）撮像された表面領域が有効合焦位置にある時を決定するために使用されるデータ又は信号を提供することができる。例えば、様々な有効合焦位置（Ｚ高さ）でカメラ３６０によって取得された、画像スタックの一部のような画像グループを、既知の「最大コントラスト」又は「ベストフォーカス画像」解析を用いて解析して、ワークピース３２０の撮像された表面領域が対応する有効合焦位置（Ｚ高さ）にある時を決定できる。しかしながら、より一般的には、他の適切ないずれかの既知の画像合焦検出構成を使用することができる。いずれにせよ、ワークピース合焦信号処理部３７５等は、（例えばＶＦＬレンズ３７０又はモータ２９４等を利用して）撮像システムの有効合焦位置の周期的な変調（複数の有効合焦位置のスイープ）中に取得された１又は複数の画像を入力し、（例えばワークピースの）ターゲット要素がベストフォーカスである画像及び／又は画像タイミングを決定することができる。

いくつかの実施例において、合焦信号処理部３７５は、（例えばワークピース要素の）ベストフォーカスに対応するＶＦＬレンズ３７０の位相タイミングを決定し、この「ベストフォーカス」位相タイミング値を、有効合焦位置較正部３７３に出力することができる。有効合焦位置較正部３７３は、ＶＦＬレンズ３７０の標準的な撮像共振周波数の周期内の各「ベストフォーカス」位相タイミングに各有効合焦位置（Ｚ高さ）を関連付ける有効合焦位置（Ｚ高さ）較正データを与えることができる。場合によっては、この較正データは、標準的な撮像駆動制御構成又は参照状態に従ったＶＦＬレンズ３７０の動作に概ね対応し得る。例えば、様々な実施例において、カメラ３６０からの信号データは、カメラによって（例えば画像スタックの一部として）取得された１以上の画像に対応し得る。ポイントフロムフォーカス動作又は他の解析の一部としてコントラスト又は他の合焦尺度決定を実行して、ワークピース３２０の撮像された表面領域が「ベストフォーカス」位置にある時を決定できる。画像スタック及び合焦曲線の決定及び解析、並びにポイントフロムフォーカス動作のための例示的な技法は、上述のように本願に含まれる米国特許第６，５４２，１８０号、第８，５８１，１６２号、及び第９，０６０，１１７号に教示されている。

一般的に言えば、有効合焦位置較正部３７３は、記録された有効合焦位置（Ｚ高さ）較正データ（例えば本願に含まれる引例に開示されているような較正プロセスによって決定される）を含む。そのため、別々の要素としての図３の表現は限定ではなく、単に概略的な表現を意図している。様々な実施例において、関連した記録されている有効合焦位置（Ｚ高さ）較正データは、レンズ制御部３８０、ワークピース合焦信号処理部３７５、又はシステム信号及び制御バス３９５に接続されたホストコンピュータシステム等と、マージされる及び／又は区別できない場合がある。

様々な実施例において、露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓは、撮像システム３００の画像露光時間を（例えば、周期的に変調される有効合焦位置の位相タイミングに対して）制御する。より具体的には、いくつかの実施例において、画像露光中に露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓは、（例えば、有効合焦位置較正部３７３で得られる有効合焦位置（Ｚ高さ）較正データを用いて）光源３３０を制御して、制御された各時点でストロボ発光させることができる（例えば、合焦範囲内の様々な対応する既知のＺ高さで画像スタックの各画像が取得されるように）。例えば、露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓは、ＶＦＬレンズ３７０の標準的な撮像共振周波数の周期内の各位相タイミングでストロボ発光するようにストロボ光源を制御して、ＶＦＬレンズ３７０のスイープ（周期的な変調）範囲内で特定の有効合焦位置（例えば対応する既知のＺ高さの）を有する画像を取得可能とする。他の実施例では、露光時間制御部３３３ｅｓは、カメラ３６０の高速電子カメラシャッタを制御して、制御された各時点及び／又はそれに関連付けられた有効合焦位置（Ｚ高さ）で画像を取得可能とする。いくつかの実施例において、露光（ストロボ）時間制御部３３３ｅｓは、カメラ３６０とマージされる及び／又は区別できない場合がある。露光時間制御部３３３ｅｓ並びに上述した他の機能及び要素の動作を実施してワークピース画像取得を管理できることは認められよう。

様々な実施例において、標準ワークピース表面モード３４０ｓｓ又は透明ワークピース表面モード３４０ｔｓ（例えば別個のモードとして、及び／又はビデオツールとしてもしくはビデオツールの部分として、又はシステムの他の部分として実施される）は、検査されているワークピースの特徴に応じて（例えばユーザにより）選択可能とすることができる。例えば、ワークピース３２０が（例えば非透明といった）特定の特徴を備えた上面ＳＲＦ−１を有する場合、標準ワークピース表面モード３４０ｓｓを選択して利用すればよい。このような標準的な動作に従って、様々な実施例では、画像スタックを取得し、標準的なポイントフロムフォーカス又は他の解析動作を実行できる。この動作には、各関心領域において、決定された各合焦曲線で単一の合焦ピーク（例えば表面ＳＲＦ−１上の各関心領域の有効合焦位置ＥＦＰを示す）を決定することが含まれる。

あるいは、ワークピース３２０が透明又は半透明である上面ＳＲＦ−１を有する場合（すなわち、上面ＳＲＦ−１を通して下面ＳＲＦ−２が少なくとも部分的に透けて見える）、透明ワークピース表面モード３４０ｔｓを選択して利用すればよい。以下で図４〜図１０Ｂを参照して更に詳しく記載されるように、透明ワークピース表面モード３４０ｔｓの一部として、様々な実施例では、画像スタックを取得し、各関心領域において、決定された各合焦曲線で第１及び第２の局所合焦ピーク（例えば、各表面ＳＲＦ−１及びＳＲＦ−２上の各関心領域の有効合焦位置ＥＦＰを示す）を決定することを含む動作を実行できる。様々な実施例において、パターン投射部３３０’は、透明ワークピース表面モード３４０ｔｓと組み合わせて又はこのモードの一部として使用され得る。これについては以下で図５を参照して更に詳しく記載する。

標準ワークピース表面モード部１４０ｓｓ、透明ワークピース表面モード部１４０ｔｓ、標準ワークピース表面モード３４０ｓｓ、及び透明ワークピース表面モード３４０ｔｓの、図２及び図３における別個の要素としての表現は、限定でなく単に概略的な表現を意図していることは認められよう。様々な実施例において、これらの関連する部分及びモードは、別個の部分とすることができるか、又は、例えばビデオツール部１４３の１つ以上のビデオツール、又は画像回路／ルーチン３８２、又はシステム信号及び制御バス３９５に接続されたホストコンピュータシステム等、システムの様々な他の部分の一部とする及び／又はそのような部分とマージされる及び／又は区別できない場合がある。

図４は、透明又は半透明の上面ＳＲＦ−Ａと、この上面を通して少なくとも部分的に透けて見える下面ＳＲＦ−Ｂと、を含むワークピース表面に対応する局所合焦ピークを有する合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ６の第１のセット４００を示す図である。番号を付けた合焦曲線が、ｘ軸方向に沿って配置されて、ｘ軸方向に沿った曲線の形状に従って合焦尺度値を示すように図示されている。ｚ軸方向に沿ってＺ高さ（例えば深さ）位置が示されている。概して、本願に含まれる引例に記載されている通り、合焦曲線は典型的に、１つの軸（例えば図４の例示ではｚ軸）に沿ってＺ高さ位置が、第２の軸（例えば図４の例示ではｘ軸）に沿って合焦尺度値がプロットされている。図４に示されているように、連番を付けた例示的な合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ６はｘ軸方向に沿って順番に図示されている（例えば、各合焦曲線は対応するワークピース表面上の関心領域のｘ軸位置を示す）。

一般に、本願に含まれる引例に記載されている通り、通常、合焦曲線を決定するために様々な技法が用いられている。画像スタック及び合焦曲線の決定及び分析、並びにポイントフロムフォーカス動作のための例示的な従来技術の技法は、前述のように本願に含まれる米国特許第６，５４２，１８０号、第８，５８１，１６２号、及び第９，０６０，１１７号に教示されている。本願に含まれる引例に記載されている通り、ポイントフロムフォーカス及び他の技法では、合焦位置はｚ軸（合焦軸）に沿ってある範囲のＺ軸位置Ｚ（ｉ）を移動することができ、カメラ（例えばカメラ３６０）を含むシステムは各位置で画像（ｉ）をキャプチャすることができる。図４の例に関して、右側のスケールは取得されている約３０の画像を示すが、これは単なる例示の目的で与えられており、様々な実施例ではより少ないか又はより多い画像（例えば１００以上）を使用してもよいことは認められよう。

一般に、キャプチャされた各画像（ｉ）で、画像内の関心領域又は関心サブ領域ＲＯＩ（ｋ）（例えば画素のセット）に基づいて、また、画像がキャプチャされた時点でのＺ軸に沿ったカメラの対応位置Ｚ（ｉ）に関連付けて、合焦尺度ｆｍ（ｋ，ｉ）を計算することができる。この結果、合焦曲線データ（例えば位置Ｚ（ｉ）における合焦尺度ｆｍ（ｋ，ｉ）であり、合焦ピーク決定データセットの１つのタイプである）が得られる。これは単に「合焦曲線」又は「自動合焦曲線」と称することができる。様々な実施例において、合焦尺度値は、画像内の関心領域のコントラスト又はシャープネスの計算値を含み得る。このような合焦曲線に対して、従来のポイントフロムフォーカス及び同様の動作は典型的に、Ｚ軸に沿ったベストフォーカス位置に対応すると共に合焦曲線の決定に用いられる関心領域のＺ高さに対応する合焦曲線の１つだけのピークを決定するように構成されている。

このような（例えばポイントフロムフォーカス及び同様の決定等のための）現在既知の従来のアルゴリズムは、関心領域（すなわち画像位置）当たり１つだけの合焦最大値が存在し、各ｚスキャン（すなわち画像スタックキャプチャ）に対して決定されるということを含む仮定セットのもとで動作することは認められよう。上述のように本願に含まれる第８，５８１，１６２号及び第９，０６０，１１７号特許に記載されている通り、いくつかの実施例では、合焦最大値の決定は比較的複雑なプロセスを含むことがあり（例えば、合焦曲線のいくつかの決定に固有である雑音の多い信号等に起因して）、以前の標準的なプロセスは、合焦曲線当たり２つ以上の合焦最大値（すなわち合焦ピーク）の決定を対象としていなかった。場合によっては、本明細書に開示されている原理によれば、合焦曲線当たり２つの局所合焦最大値の決定もそのような複雑さを伴い、この複雑さを増大させる可能性もあることは認められよう。様々な実施例では、一つにはそのような決定の複雑さが増大するという理由から（例えば、追加の合焦最大値の決定は複雑さを更に増大させ得る）、システムは、各合焦曲線について最大で２つの局所合焦ピークだけを決定することが望ましい場合がある（例えば、ガラス、レンズ、薄膜等を含むいくつかのワークピース等、主に第１及び第２の表面を有する特定のタイプのワークピースでは一般的な用途であり得る）。このような実施例では、システムは、合焦曲線の追加の局所合焦ピーク（例えば、第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える追加の表面に対応し得る）を決定するように構成されない場合がある。本明細書で用いる場合、「局所合焦ピーク」という用語は合焦曲線の局所最大値に関連し得る。標準的な定義によれば、局所最大値は、そのドメイン内の特定ポイントにおける関数の値であって、そのポイントのごく近傍にある他の全てのポイントにおける値以上の値である。様々な実施例において、局所最大値の「粒度」又は感度は、前述の定義において「ごく近傍」と定義された距離を拡大又は縮小することによって調整できる。

図４の例において、合焦曲線ＦＣ４〜ＦＣ６の各々は単一の合焦最大値（すなわち単一の表面に対応する）を含み、以前から既知のＰＦＦ及び他のアルゴリズムは、各合焦曲線の単一の合焦最大値及びｚ軸方向に沿った対応する表面位置を決定するため正確に動作できる（例えば、標準ワークピース表面モード部１４０ｓｓ／３４０ｓｓの一部として）。しかしながら、このような以前から既知のアルゴリズム／技法を合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ３に適用すると、従来の動作によれば、１つだけの合焦ピークが決定される（これは例えば合焦曲線の大域的最大値（ｇｌｏｂａｌ ｍａｘｉｍｕｍ）に対応し、標準的な定義によれば、曲線全体（ドメイン）における関数の最大値であり得る）。図４の例に関して、このような技法は、合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ３の各々の大域的最大値（例えば、表面ＳＲＦ−Ａ又はＳＲＦ−Ｂのうち大きい方の局所合焦ピークを生成した方に対応する）を識別し、小さい方の局所合焦ピーク（例えば他方の表面に対応する）は無視される／フィルタリングされる（例えば、このようなプロセスの典型的な大域的最大値フィルタリングの一部として）。従って、以前から既知の技法を合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ３に適用した場合、表面ＳＲＦ−Ａ又は表面ＳＲＦ−Ｂの位置だけが決定される。以下で更に詳しく記載されるように、異なるモードの一部として（例えば透明ワークピース表面モード部１４０ｔｓ／３４０ｔｓの一部として）、２つ以上の合焦ピークの決定（例えば２つの最上位の局所合焦ピークの決定）を可能とすることにより、様々なタイプのワークピースの検査及び測定に対応できる（例えば、透明な上面及びこの上面を通して少なくとも部分的に透けて見える下面を有するワークピースのいっそう正確な撮像／測定等を行うため）。

図４に示されているように、本明細書に開示されている技法に従って、局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ、Ｐ１Ｂ〜Ｐ３Ｂ、及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢを決定することができる。図示されている例では、局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａは、第１の表面ＳＲＦ−Ａ（例えば透明又は半透明の上面）に対応して決定され、局所合焦ピークＰ１Ｂ〜Ｐ３Ｂは、第２の表面ＳＲＦ−Ｂ（例えば上面ＳＲＦ−Ａを通して少なくとも部分的に透けて見える／視認できる下面）に対応して決定される。様々な実施例において、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢは、最初は表面ＳＲＦ−Ａ又は表面ＳＲＦ−Ｂのどちらかに対応するか曖昧であると指定するか又は他の方法で曖昧であると見なすことができる。以下で更に詳しく記載されるように、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢが表面ＳＲＦ−Ａ又は表面ＳＲＦ−Ｂのどちらに対応するかを決定するために様々な技法を使用できる。１つの実施例では、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢは表面ＳＲＦ−Ｂに対応することが決定される。以下で図９及び図１０Ａを参照して更に詳しく記載されるように、様々な実施例において、いくつかの合焦曲線は、１つの表面に対応する１つの局所合焦ピークを持たない及び／又は局所合焦ピークを全く持たない場合がある。このような結果は、場合によっては２Ｄ ＥＤＯＦ画像内で対応したマークを付けることができ（例えば指定された色、パターン、他のインジケータ等でデータなしを示す）、また、３Ｄ画像内でマークを付けることができる（例えばＮａＮ（ｎｏｔ ａ ｎｕｍｂｅｒ）としてマークを付けるか、又は他の方法によって３Ｄ画像内に未定義もしくは未表現（ｕｎｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｂｌｅ）の値を示す）。

以下で更に詳しく記載されるように、表面解析プロセスの一部において、図４の表面ＳＲＦ−Ａ及び表面ＳＲＦ−Ｂを最初に候補表面として指定することができる（例えば、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢが第１又は第２の表面のどちらの一部であるか曖昧であるため、局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢを含む第３の候補表面も存在し得る）。これらの候補表面を評価したら、第１の候補表面（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａ）を表示対象の第１の表面ＳＲＦ−１として指定し、第２の候補表面（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｂ）を表示対象の第２の表面ＳＲＦ−２として指定することができる（例えば、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ、及び図１０Ｂに関して以下で更に詳しく記載するように）。

様々な実施例において、表示対象の第１の表面ＳＲＦ−１（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａに対応し得る）に対応する第１の局所合焦ピークは、合焦曲線ＦＣ１、ＦＣ２、及びＦＣ３の各々において同じ１番目の番号の付いた位置を有する第１の局所合焦ピーク（例えば、有意であるか又は充分に「強い」、すなわち既定のピーク有意性尺度（ｐｅａｋ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｍｅｔｒｉｃ）を超えている第１の局所合焦ピーク）の全て（例えば局所合焦ピークＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、及びＰ３Ａ）に基づいて決定できる。様々な実施例において、ピーク有意性尺度は、ピークの隆起（prominence）や他のピークからの距離等のファクタを含み得る。一般に、合焦曲線の局所合焦ピークを識別するための最初のステップとして、局所ピークを計算するロバストな方法を使用できる。

第１の局所合焦ピークに加えて、表示対象の第２の表面ＳＲＦ−２（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｂに対応し得る）に対応する第２の局所合焦ピークも同様に、合焦曲線ＦＣ１、ＦＣ２、及びＦＣ３の各々において同じ２番目の番号の付いた位置を有する第２の局所合焦ピーク（例えば第２の有意な局所合焦ピーク）の全て（例えば局所合焦ピークＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、及びＰ３Ｂ）に基づいて決定できる。様々な実施例では、局所合焦ピークＰ４ＡＢ、Ｐ５ＡＢ、及びＰ６ＡＢも、合焦曲線ＦＣ４、ＦＣ５、及びＦＣ６の１番目かつ唯一の局所合焦ピークであることに基づいて、表示対象の第１の表面ＳＲＦ−１（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａに対応し得る）に関する検討に含めてもよい。追加の技法を用いて、表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａに利用／指定した局所合焦ピークから、局所合焦ピークＰ４ＡＢ、Ｐ５ＡＢ、及びＰ６ＡＢをフィルタリングしてもよい（例えば、指定された品質又は強度の基準を満たしていない場合、又は指定された表面に対してユーザが設定したＺフィルタリング範囲に該当しない場合、又は平滑度の制約もしくは誤差尺度最小化等に基づいて）。

別の例として、表示対象の表面ＳＲＦ−２（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｂに対応し得る）に対応する局所合焦ピークを、合焦曲線の各々において同じ番号の付いた位置を有する局所合焦ピークの全て（例えば局所合焦ピークＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、Ｐ３Ｂ、Ｐ４ＡＢ、Ｐ５ＡＢ、及びＰ６ＡＢ）に基づいて決定することができる。例えば、これに加えて又はこの代わりに、局所合焦ピークは下から上へカウントする／番号を付けることも可能であり、このような順序では、局所合焦ピークＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂ、Ｐ３Ｂ、Ｐ４ＡＢ、Ｐ５ＡＢ、及びＰ６ＡＢの各々が１番目にカウントされる／番号を付けられる局所合焦ピークであり、表示対象のワークピースの下面ＳＲＦ−２に対応する（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｂに対応し得る）。こういったカウント順序のこのような実施例では、局所合焦ピークＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、及びＰ３Ａは、合焦曲線ＦＣ１、ＦＣ２、及びＦＣ３の各々において第２のカウントされる／番号を付けられる局所合焦ピークであり（すなわち、各局所合焦ピークが同じ番号の付いた位置を有する）、表示対象の表面ＳＲＦ−１に対応する（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａに対応し得る）。様々な実施例において、このプロセスは、複数の順序で（例えば上から下への第１の繰り返しで、更に下から上への第２の繰り返しで）局所合焦ピークに番号を付ける／カウントすることを含み、得られた結果を比較する及び／又は他の方法で使用することで、ワークピースの表面（例えば上面及び下面）に対応する局所合焦ピークの最良の／好適な／最も一貫した決定を行うことができる。

図４の例は２次元データに関して示されており、ワークピースの断面「スライス」を表すことは認められよう（例えば、ワークピース表面の中央に置かれるか、又はワークピース表面に沿った特定のｙ軸位置に配置された対応する関心領域に従って）。更に具体的には、上記のように、合焦曲線ＦＣ１〜ＦＣ６の各々のｘ軸位置は概ね、各合焦曲線が対応しているワークピース表面上の関心領域のｘ軸位置を表し得る。局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ、Ｐ１Ｂ〜Ｐ３Ｂ、及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢの各々のｚ軸位置は一般に、各合焦曲線が対応しているワークピース表面上のベストフォーカスの関心領域のＺ高さを表し得る。これらの値は、各表面の２次元データ（例えばＸＺスライス）を表すと考えることができる。表面に沿った他のｙ軸位置（例えば他の関心領域のｙ軸位置に対応する）の関心領域について、このような合焦曲線及び対応する局所合焦ピークを決定するための同様のプロセスを更に利用することにより、各ワークピース表面（例えば表面ＳＲＦ−Ａ及びＳＲＦ−Ｂ）の代表的な３次元データを決定できる。

以下で図８Ａ及び図８Ｂを参照して更に詳しく記載されるように、簡略化された例として、１つの実施例において表面のＺ高さがｙ軸に沿ってほぼ同様である（例えば、ｙ軸方向に沿って一定のＺ高さを有するか又は一定の勾配を有する）場合、図８Ａ及び図８Ｂの例は、図４の２次元データを含む表面を表し得る。更に具体的には、上記のように、表面の所与のｙ軸次元に沿った追加のｙ軸位置に対して３次元データを決定することができる。このような例は例示のみを目的として与えられており、様々なワークピース表面がより複雑な３次元データを有し得ることは認められよう（例えば、ｘ軸及びｙ軸の双方の方向においてＺ高さのばらつきがある）。

以下で更に詳しく記載されるように、図５〜図７は、（例えば表面の画像を表示するため及び測定を実行するための）種々の例示的なプロセスを示すフロー図であり、図８Ａ〜図８Ｂは、（例えば図４の表面ＳＲＦ−Ａ及びＳＲＦ−Ｂの画像を表示するため及び測定を実行するための）様々なユーザインタフェース機能を示す図であり、図９〜図１０Ｂは、合焦曲線及び様々なユーザインタフェース機能の追加の例を示す図である。

図５は、表面の画像を測定するため及び測定を実行するための例示的なプロセス５００を示すフロー図である。様々な実施例において、プロセス５００は少なくとも部分的に、図２の透明ワークピース表面モード部１４０ｔｓ又は図３の透明ワークピース表面モード３４０ｔｓによって、別個の選択可能モード及び／又はビデオツールの一部として、及び／又はシステムの他のコンポーネント／部分によって、実施することができる。決定ブロック５０５では、パターン投射を使用するか否かについて判定を行う。パターン投射を使用する場合、プロセスはブロック５０７に進み、第１の画像スタックを取得するためパターン投射をオンに切り替える。第１の画像スタックの取得については以下でブロック５１０を参照して更に詳しく記載する。

様々な実施例において、特定のタイプの表面（例えば、透明又は半透明の上面及び／又は特定の下面等）の信頼性の高い再構築は、（例えば撮像システム又は他のもので観察できる表面のテクスチャが存在しないために）妨げられる可能性があることは認められよう。（例えばＥＤＯＦ又は３Ｄ画像等のために）このような表面の正確な再構築／撮像／表示を可能とする目的で、共焦点パターン投射を利用して（例えば、規則的な又は不規則な（ランダムな）パターンに分散した小さい四角形、三角形、円形、ライン等の幾何学的形状パターンを投射し、撮像又は他のためにワークピースを照明する際に使用される光源からの光と組み合わせることを含む）、表面をいっそう検出可能とすることができる（例えば、表面上に投射されたパターンを有する画像データから決定された局所合焦ピークに従って表面のＺ高さ位置を決定する）。様々な実施例において、パターン投射は、パターン投射部（例えばパターン投射部３３０’）によって提供できる。パターン投射のオンへの切り替えは、パターン投射部のパターン要素（例えば、ガラス又はクロムオンガラス（ｃｈｒｏｍｅ ｏｎ ｇｌａｓｓ）のような他の基板上のパターンを含む）をオンに切り替えることもしくは配置すること、及び／又は関連付けられた光源（例えば、光源３３０又はパターン投射部３３０’の他の光源であり、様々な実施例では、共焦点パターン投射等の一部として１つ以上のレンズ等を含むか又は１つ以上のレンズ等と組み合わせて使用できる）をオンに切り替えることを含み得る。様々な実施例では、パターン投射を使用した結果、同一の画像取得プロセス及び条件（例えば同一の照明を含む）であるがパターン投射を行わない場合に得られるよりも高い局所合焦ピークが合焦曲線において少なくともいくつか生じる。従って、様々な実施例では、パターン投射を用いてコントラスト曲線及び強い合焦ピークを取得することが好適な実施形態であり得る。

ブロック５０７でパターン投射をオンに切り替えたら、又は、パターン投射を使用しない場合、プロセスはブロック５１０に進む。ブロック５１０では、（図１〜図３に示されているような）光軸を有する光学システムを用いて、画像スタックを取得する（例えば、パターン投射をオンに切り替えた場合これを用いる）。画像スタックの複数の画像の各画像は、透明又は半透明のうち少なくとも一方である第１の表面と、第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える／視認できる第２の表面と、を含む。様々な実施例において、画像スタックの取得は、ワークピース上の（例えばＸＹ面内の）複数の（通常は重複している）関心領域（例えば、撮像対象の第１及び第２の表面の部分を含む、及び／又はＺ高さ及びＺ高さ品質メタデータを決定することができる関心領域等）を最初に決定することを含み得る。次いで、関心領域を含む画像スタックの画像を取得することができる。画像スタックは、合焦範囲内の対応するＺ高さ（例えば既知のＺ高さであり得る）で取得されたメンバ画像を含む。ブロック５２０では、画像スタックの画像に基づいて、関心領域に対する複数の合焦曲線を決定する。ブロック５３０では、少なくとも、第１の表面に対応する各合焦曲線からの第１の局所合焦ピーク及び第２の表面に対応する各合焦曲線からの第２の局所合焦ピークを決定するため、サブプロセスを実行する。これについては以下で図６を参照して更に詳しく記載する。

ブロック５４０では、第１の画像スタックにおける（例えば各画素の）局所合焦ピークの画像インデックスのデータ（例えばアレイ、リスト等）を決定し、記憶する。決定ブロック５５０では、ＥＤＯＦ画像を表示のため利用可能とするか否かについて判定を行う。ＥＤＯＦ画像を利用可能とする場合、プロセスは決定ブロック５６０に進み、第１の画像スタックを取得するためにパターン投射を使用したか否かについて判定を行う。第１の画像スタックを取得するためにパターン投射を使用した場合、プロセスはブロック５７０に進み、画像の各々について、第１の画像スタックの取得に使用したものと同一の各画像のキャプチャパラメータ（例えばＸＹ位置、Ｚ範囲、Ｚピッチ）を用いて第２の画像スタックを取得するが、第２の画像スタックはパターン投射を行わずに取得される。

上記のように、第２の画像スタックはパターン投射なしでキャプチャすることができる（例えば、表面にパターンを投射しない表面の画像／画像データの「クリーンな」バージョン）。以下で更に詳しく記載されるように、様々な実施例では、第１の画像スタックから決定された局所合焦ピークを用いて、第２の画像スタックからのどの画像データが特定の表面に対応し、その表面の表示に使用されるかを決定する。更に具体的には、第２の画像スタックからの「クリーンな」画像データは、特定の表面の画像（例えばＥＤＯＦ画像）の再構築及び／又は表示のために利用される（すなわち、第２の「クリーンな」画像スタックからどの画像データを利用するかの決定は、第１の画像スタックから決定された局所合焦ピークのインデックスに従って行われる）。

ブロック５７０で第２の画像スタックを取得したら、又はブロック５５０でＥＤＯＦ画像を利用可能としないことを判定した場合、又はブロック５６０で第１の画像スタックの取得にパターン投射を使用しなかったことを判定した場合、プロセスはブロック５８０に進む。ブロック５８０では、サブプロセスを実行して、表面を表示すると共に測定を実行する。これについては以下で図７を参照して更に詳しく記載する。

図６は、第１及び第２の表面にそれぞれ対応する各合焦曲線から第１及び第２の局所合焦ピークを決定するための例示的なサブプロセス５３０を示すフロー図である。様々な実施例において、本明細書に記載されるプロセス及び／又はサブプロセスはいずれも、方法、ルーチン、サブルーチン等の一部であり得るか、又はそれらの一部として実施され得る。ブロック６１０では、合焦曲線の局所合焦ピークを決定する。様々な実施例において、局所合焦ピークの決定は、画像スタックセットに基づいて各関心領域の（例えば合焦曲線の）合焦ピーク決定データセットを決定することを含み得る。合焦ピーク決定データセットは、メンバ画像における（通常は重複している）関心領域に基づく合焦尺度を含む。様々な実施例において、局所合焦ピークは、関心領域の合焦ピーク決定データセット（例えば関心領域の合焦曲線に対応する）に基づいて決定できる（例えば、第１及び第２の表面に対応する第１及び第２の局所合焦ピークを含む合焦曲線及び／又は関心領域の少なくとも一部について）。上記のように様々な実施例では、解析の一部として、合焦曲線は、異なる部分を含むように分割されるか又は他の方法で異なる部分を含むように決定され、各部分について異なる局所合焦ピークを決定することができる。

ブロック６２０では、品質基準を満たさない局所合焦ピークを排除する。例えば、既知のポイントフロムフォーカスアルゴリズムで使用される品質尺度（ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ）と同様の特定の基準を使用すればよい。様々な実施例において、品質基準を満たさない局所合焦ピークの排除は、ブロック６１０の動作と共に実行することができる。ブロック６１０及び６２０の動作に関して、様々な実施例では、最上位の局所合焦ピークを維持するために特定のタイプの品質基準を利用し調整することができる。例えば、合焦曲線を平滑化すること、ピーク最大値（大きさ）、形状、及び／又は局所隆起（prominence）に基づいて局所合焦ピークをフィルタリングすること、異なる局所合焦ピーク間の最小許容可能Ｚ距離に基づいてフィルタリングを実行すること、局所合焦ピークの予想数に基づいてフィルタリングを実行すること（例えば、特定の実施例では最も高い２つの局所合焦ピークだけが維持される）等が可能である。

決定ブロック６３０では、局所合焦ピークを内挿するか否かについて判定を行う。局所合焦ピークを内挿する場合、サブプロセスはブロック６４０に進み、局所合焦ピークに対して内挿を実行する。様々な実施例において、このようなプロセスは、決定される表面位置に関するＺ精度の向上を達成するために実行され得る。例えば、以下で図９を参照して更に詳しく記載されるように、合焦曲線において局所合焦ピークを内挿し、内挿した局所合焦ピークに対応するデータにマークを付けるか又は他の方法で示すことができる（例えば、所与の合焦曲線に内挿されたデータに基づいて、対応する２Ｄ ＥＤＯＦ又は３Ｄ画像等内で内挿された局所合焦ピークを示すため）。様々な実施例において、表面の２Ｄ ＥＤＯＦ画像のみが提供される（例えば表面の３Ｄ画像は提供されない）場合、局所合焦ピークの内挿は使用しない／必要でないことがある。更に具体的には、２Ｄ ＥＤＯＦ画像の見せ方により、局所合焦ピークに偶発的欠落（ｍｉｓｓｉｎｇ）があっても画像内の表面の全体的な見え方に視覚上の大きな差は生じない場合があるが、３Ｄ画像では、このような差は表面の表現においてより目立つ／明らかである／顕著である可能性がある。

決定ブロック６５０では、残りの局所合焦ピークをソートするか否かについて判定を行う。残りの局所合焦ピークをソートする場合、サブプロセスはブロック６６０に進み、残りの局所合焦ピークをソートする。例えば、残りの局所合焦ピークは、各合焦曲線における各局所合焦ピークのＺ位置に従って、構造又は順序のタイプ（例えば降順、昇順等）に従ってソートされ得る。様々な実施例では、合焦曲線における局所合焦ピークの各々に、各合焦曲線におけるＺ位置に対して昇順及び／又は降順等の番号を付けることができる。例えば、各合焦曲線における第１の局所合焦ピークの各々に同一の番号又は名称（例えば局所合焦ピーク１）を与え／割り当て、同様に、各合焦曲線における第２の局所合焦ピークの各々に同一の番号又は名称（例えば局所合焦ピーク２）を与える／割り当てることができる。このような手順の後、局所合焦ピークの全てをソートすることができる（例えば、各合焦曲線からの第１の局所合焦ピークの全てが第１の表面に対応するものとして共に決定／指定／グループ化され、第２の局所合焦ピークの全てが第２の表面に対応するものとして共に決定／指定／グループ化されるようにする）。

決定ブロック６７０では、Ｚ範囲フィルタリングを使用するか否かについて判定を行う。Ｚ範囲フィルタリングを使用する場合、サブプロセスはブロック６８０に進み、Ｚ範囲フィルタリングのためのＺパラメータ（例えばユーザによって設定される）を決定し、指定されたＺ範囲に該当するか又は該当しないかに従って局所合焦ピークをフィルタリングするため使用する。Ｚ範囲フィルタリングのＺパラメータを設定するためのオプションをユーザに提供するユーザインタフェースについては、以下で図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して更に詳しく記載する。Ｚ範囲フィルタリングが完了したら、又はＺ範囲フィルタリングを実行しない場合、サブプロセスは完了し、決定された局所合焦ピークを戻す。

図７は、表面を表示するため及び測定を実行するための例示的なサブプロセス５８０のフロー図である。決定ブロック７１０では、（例えばユーザによって）第１の表面が表示のために選択されたか否かについて判定を行う。第１の表面が表示のために選択された場合、サブプロセスはブロック７２０に進み、第１の画像スタックの記憶された局所合焦ピークインデックスを用いて、（例えば、第２の画像スタックが取得された場合はここから、又は他の場合は第１の画像スタックから）どの画像データが第１及び第２の表面等に対応するかを決定する。ＥＤＯＦ画像を表示／再構築する場合、パターン投射を使用すると共に第２の画像スタックを取得した実施例では、各ＸＹ画素位置について、第１の画像スタックからの局所合焦ピークのインデックスで示された第２の画像スタック内の画像からのグレースケール値を用いて、各表面に対応する第２の画像スタック内の画像からのグレースケール値を決定できる。同様に、パターン投射を使用しておらず共に第１の画像スタックのみを取得した実施例では、各ＸＹ画素位置について、第１の画像スタックからの局所合焦ピークのインデックスで示された第１の画像スタック内の画像からのグレースケール値を用いて、各表面に対応する第１の画像スタック内の画像からのグレースケール値を決定できる。

第１及び第２の表面に対応する画像データを決定したら、サブプロセスはブロック７３０に進み、合焦曲線の第１の局所合焦ピークに基づいて、かつ第２の局所合焦ピークに基づかずに、第１の表面を含み、かつ第２の表面を含まない１又は複数の第１の画像（例えば第１の２Ｄ ＥＤＯＦ画像、第１の３Ｄ画像）を表示する。１又は複数の第１の画像を表示したら、又は第１の表面が表示のため選択されなかった場合、サブプロセスは決定ブロック７４０に進む。

決定ブロック７４０では、（例えばユーザによって）第２の表面が表示のために選択されたか否かについて判定を行う。第２の表面が表示のために選択された場合、サブプロセスはブロック７５０に進み、第１の画像スタックの記憶された局所合焦ピークインデックスを用いて、（例えば、第２の画像スタックが取得された場合はここから、又は他の場合は第１の画像スタックから）どの画像データが第１及び第２の表面等に対応するかを決定する（例えばブロック７２０に関して上述した動作と同様に）。第１及び第２の表面に対応する画像データを決定したら、サブプロセスはブロック７６０に進み、合焦曲線の第２の局所合焦ピークに基づいて、かつ第１の局所合焦ピークに基づかずに、第２の表面を含み、かつ第１の表面を含まない１又は複数の第２の画像（例えば第２のＥＤＯＦ画像、第２の３Ｄ画像）を表示する。

１又は複数の第２の画像を表示したら、又は第２の表面が表示のために選択されなかった場合、サブプロセスは決定ブロック７７０に進み、表示された表面（例えばブロック７３０又は７６０の動作の一部として表示されている）のいずれかに対して測定を実行するか否かについて判定を行う。測定を実行する場合、サブプロセスはブロック７８０に進み、表示されたワークピース表面に対して測定を実行する（例えばビデオツール等を用いて）。測定を実行したら、又は測定を実行しない場合、サブプロセスは完了する（例えば、決定された測定データ等を戻す）。

図８Ａ及び図８Ｂは、表面（例えば図４の表面ＳＲＦ−Ａ及びＳＲＦ−Ｂ等）の２Ｄ ＥＤＯＦ画像及び３Ｄ画像を見るための例示的なユーザインタフェース８００の第１の実施例を示す図である。様々な実施例において、ユーザインタフェース８００は、ディスプレイ（例えば、図１のディスプレイ１６、図２のディスプレイデバイス１３６等）上に提供することができる。図８Ａに示されているように、ユーザインタフェース８００Ａ（すなわちユーザインタフェース８００の第１の構成）は、ＥＤＯＦ画像エリア８１０、３Ｄ画像エリア８２０、表面選択エリア８３０、及び上／下選択エリア８４０を含む。

図８Ａの例では、ユーザインタフェース８００Ａにおいて、ユーザは表面選択エリア８３０で「表面１」の選択オプション８３１を選択している（例えば、図８Ａの図では選択されたオプション８３１内のドットパターン／強調で示されている）。様々な実施例において、ユーザは、選択オプション８３１でクリックするか、もしくは（例えばマウスもしくはポインタもしくは他の選択機構を用いて）別のアクションを実行することによって、又は、選択オプション８３１に対応するよう選択インジケータ８３０Ｓを移動させること等によって、この選択を実行できる。

選択エリア８３０は、以下で図８Ｂを参照して更に詳しく記載されるように、「表面２」を選択するための選択オプション８３２も含むことができる。いくつかの実施例では、選択エリア８３０は更に、以下で図１０Ａを参照して更に詳しく記載されるように、「表面３」を選択するための選択オプション８３３も含むことができる。特定の実施例では、選択オプション８３３がユーザインタフェース８００に含まれない場合があることは理解されよう（例えば、システムがワークピースの２つの表面のみを決定するように構成されている、及び／又はシステムによってワークピースが２つの表面のみを有することが決定されている実施例）。あるいは、特定の実施例では、第３の表面「表面３」に加えて、追加の表面（例えば最大でＮ個の表面であり、Ｎは３よりも大きい等）を決定するよう構成されたシステムに従って、追加の表面（例えば「表面４」、「表面５」等）を選択するための選択オプションを提供してもよい。

様々な実施例において、選択オプション８３１の「表面１」は図４の表面ＳＲＦ−Ａに対応し得る。上述のように、表面を決定するためのプロセスの一部において、表面ＳＲＦ−Ａを最初に候補表面とすることができる（例えば、この候補表面は局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａを含むが局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢは含まない。これに対して、ワークピースの別の候補上面は局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢを含むものとして指定され得る）。候補表面を評価したら、（例えば選択オプション８３１の「表面１」に対応する）表示対象のワークピースの第１の表面ＳＲＦ−１（例えば上面）として、候補表面（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａ）を指定することができる。以下で更に詳しく記載されるように、様々な実施例では、表示画像内の選択された表面に適用される１つ以上のビデオツール（例えば寸法測定ツール、ポイントツール、ボックスツール、円ツール、円弧ツール等）の動作に基づいて、表示するよう選択されたワークピース表面上の要素間で１つ以上の測定値を決定することができる。

種々の代替的な実施例では、合焦曲線ＦＣ４〜ＦＣ６の局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢが第１の表面ＳＲＦ−Ａ又は第２の表面ＳＲＦ−Ｂのどちらに対応するか曖昧であるので、「表面１」が選択された場合及び／又は「表面２」が選択された場合、ＥＤＯＦ画像エリア８１０及び／又は３Ｄビュー画像エリア８２０に、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢに対応する表面の部分の表現を表示させることができる。様々な実施例において、局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢに対応する表面の部分は、画像内で特別にマークを付けるか又は他の方法で示すことができる（例えば、どの表面が局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢに対応するかに関する不確定性を示すように）。

ユーザインタフェース８００Ａに更に示されている通り、上／下選択エリア８４０は、（例えば、表示するよう決定されるワークピース表面を上又は下にスクロールさせるための）「上」選択オプション８４１及び「下」選択オプション８４２を含む。様々な実施例において、図８Ａの例では、「上」選択オプションがマークされて（例えば灰色の表示等）、ワークピースの上部面／上面（すなわち「表面１」）がすでに選択されていることを示す。ワークピースの「表面１」よりも上にある表面に対する更に上方の表面選択は利用可能でない。これに対して、「下」選択オプション８４２は、図８Ａの例においてユーザによって選択可能であるように示され得る。これについては以下で図８Ｂを参照して更に詳しく記載する。すでに選択されている選択オプション８３１（すなわち「表面１」）に従って、ＥＤＯＦ画像エリア８１０及び３Ｄビュー画像エリア８２０は双方とも、図４の表面ＳＲＦ−Ａ（すなわち、表面ＳＲＦ−１としても指定される）の対応する表現を提供する。

更に具体的には、ＥＤＯＦ画像エリア８１０はＥＤＯＦ画像８１１を含むように示され、３Ｄ画像エリア８２０は３Ｄ画像８２１を含むように示され、各画像は表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａを含む（例えば、図４の第１の局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ及びこの表面の追加３Ｄデータに対応する）。図８Ａに図示されている例において（更に、図８Ｂ及び図１０Ａに適用されている同様の原理を用いて）、図示の簡略化のため、図４の表面の２Ｄデータと同様の３Ｄデータ（例えば図４の局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａに対応する）を、表面に沿った他のｙ軸位置に対して決定することができ、その結果、表面ＳＲＦ−Ａについて決定された他の局所合焦ピークが得られる（すなわち３Ｄデータの一部として）。一般に、図８Ａ、図８Ｂ、及び図１０Ａの具体例では、表面のＺ高さはｙ軸に沿ってほぼ線形であると決定することができ（例えば、ｙ軸方向に沿って一定のＺ高さ又は一定の勾配を有する）、その結果、図示のように対応する表面の３Ｄデータが得られる。このような例は簡略化された図示のみを目的として与えられるものであり、様々なタイプの表面がより複雑な３Ｄデータを有し得ることは認められよう（例えば、ｘ軸及びｙ軸の双方の方向に沿ってＺ高さ値が勾配／曲線等の一部として変動する）。

ＥＤＯＦ画像８１１に関して、本明細書に開示されている技法によれば、表面の局所合焦ピーク（例えば、図４の局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ及び表面のｙ軸方向に沿った３Ｄデータに対応する他の局所合焦ピーク）の各々に対応する画像スタックの部分（例えば関心領域及び／又は関心領域の中央又はその他の部分の画素に対応する）から、画像が再構築される。更に具体的には、表面ＳＲＦ−Ａ／ＳＲＦ−１の局所合焦ピークＰ１Ａ〜Ｐ３Ａ及び他の局所合焦ピークは、これらの局所合焦ピークに対応するＺ高さで「ベストフォーカスである」と判定された関心領域／画素に対応する。「ベストフォーカスである」関心領域／画素の各々は、画像スタックの対応する画像から抽出され、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１１を再構築／形成するために使用される（例えば共に接合される（ｓｔｉｔｃｈ）等）。

更に具体的な例として、ＥＤＯＦ画像８１１は、局所合焦ピークＰ１Ａに対応する表面ＳＲＦ−Ａの第１の部分を含み得る。この部分のために使用される画像スタックからの画像の部分は、局所合焦ピークＰ１Ａに対応するシステムの合焦位置で取得された画像からのものである。同様に、ＥＤＯＦ画像８１１は、局所合焦ピークＰ２Ａ及びＰ３Ａにそれぞれ対応する表面ＳＲＦ−Ａの第２及び第３の部分を含み得る。これらの部分のために使用される画像スタックからの画像の部分は、それぞれ局所合焦ピークＰ２Ａ及びＰ３Ａに対応するシステムの合焦位置で取得された画像からのものである。ＥＤＯＦ画像８１１の追加の部分を決定するため、追加の局所合焦ピークを使用することができる。このようなプロセスによって、表面ＳＲＦ−Ａの様々な部分の各々の焦点が合っているＥＤＯＦ画像８１１が生成される（すなわち、これら様々な部分がシステムから異なる合焦距離にあるにもかかわらず）。３Ｄ画像８２１に関しては、既知の「ポイントクラウド」又は３Ｄ画像向けの他の技法に従って画像を形成することができる（例えば、表面ＳＲＦ−Ａに沿った様々なｙ軸位置に対応する第１の局所合焦ピークＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、及びＰ３Ａ、並びに他の第１の局所合焦ピークに対応する。３Ｄ画像に使用される局所合焦ピークは２Ｄ ＥＤＯＦ画像に使用されるものと同一の局所合焦ピークである）。

様々な実施例において、ワークピース表面（例えば２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１１及び／又は３Ｄ画像８２１内のワークピース表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａ）上の様々な要素の位置特定、検査、及び／又は測定を行うため、ビデオツールを提供できる。例えば、表面のいくつかの要素を位置特定する、及び／又は表面の寸法を測定することができる（例えば、表面に含まれるいくつかの部分は、寸法測定の対象である、及び／又は公差外である、及び／又は不具合（ｆｌａｗ）もしくは欠陥（ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ）を含むことがあり、公差外の量及び／又は不具合もしくは欠陥の程度もしくは大きさを測定することが望ましい場合がある）。様々な実施例において、このような動作に使用されるビデオツール（例えば、図２のビデオツール１４３ａ、１４３ｎのようなビデオツール部１４３のビデオツール）は、寸法測定ツール、ポイントツール、ボックスツール、円ツール、円弧ツール等のうちいずれかを含み得る。ワークピース要素の検査及び測定動作を実行するためのこのようなビデオツールの動作は、特に、上述のように本願に含まれる米国特許第７，６２７，１６２号及び第９，８３０，６９４号を含む、上述のように本願に含まれる引例で更に詳しく記載されている。

図８Ａの例では、ＥＤＯＦ画像８１１内の表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａは、（例えば１つ以上のビデオツールの動作等に従って）決定された表面ポイントＳＡ１１〜ＳＡ１５を有するように図示され、３Ｄ画像８２１は、決定された表面ポイントＳＡ２１〜ＳＡ２５を有する。いくつかの実施例では、表面ポイントＳＡ１１〜ＳＡ１５は、３Ｄビューの表面ポイントＳＡ２１〜ＳＡ２５のｚ軸に沿った２Ｄ上面図に対応し得る。一例として、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１１及び３Ｄ画像８１２の表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａのエッジにおける表面ポイントＳＡ１１、ＳＡ１２、ＳＡ１４、ＳＡ１５及び／又は表面ポイントＳＡ２１、ＳＡ２２、ＳＡ２４、ＳＡ２５をそれぞれ決定するため、エッジ検出ビデオツール（例えばポイントツール）を選択して使用することができる。（例えば表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａの中央部の）表面ポイントＳＡ１３及び／又はＳＡ２３も、（例えばビデオツール又は他のものを用いて）指定又は決定することができる。様々な実施例において、ビデオツールは、ユーザインタフェースのビデオツール選択エリア（例えば選択バー又はビデオツールバー等）から選択できる（例えば、上述のように本願に含まれる米国特許第７，６２７，１６２号及び第９，８３０，６９４号に示されている）。

これに加えて又はこの代わりに、ワークピース表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａの寸法を決定するために様々なビデオツールを使用することも可能である。例えば、ワークピース表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ａ上の様々な寸法を測定するため、寸法測定ツール８１１Ａ、８１２Ａ、８２１Ａ、８２２Ａ、８２３Ａを、（例えばビデオツール選択エリアから）選択して使用することができる。更に具体的には、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１１において、寸法測定ツール８１１Ａを用いて表面ポイントＳＡ１３とＳＡ１４との間の寸法ＤＡ１１を測定し、寸法測定ツール８１２Ａを用いて表面ポイントＳＡ１３とＳＡ１５との間の寸法ＤＡ１２を測定する。３Ｄ画像８２１において、寸法測定ツール８２１Ａを用いて表面ポイントＳＡ２３とＳＡ２４との間の寸法ＤＡ２１を測定し、寸法測定ツール８２２Ａを用いて表面ポイントＳＡ２３とＳＡ２５との間の寸法ＤＡ２２を測定し、寸法測定ツール８２３Ａを用いて表面ポイントＳＡ２２のＺ高さと表面ポイントＳＡ２１のｚ高さとの間のｚ軸方向に沿った寸法ＤＡ２３を測定する。

様々な実施例では、これに加えて又はこの代わりに図４のような画像をユーザインタフェースに提供することができ、及び／又は寸法の決定等のためにビデオツール又は他のプロセスを使用することができる。例えば図４において、局所合焦ピークＰ１ＡのＺ高さと局所合焦ピークＰ２ＡのＺ高さとの間のｚ軸方向に沿ったｚ軸寸法／距離に対応する寸法Ｄ１を決定／測定できる（例えば、これと同様に、３Ｄ画像８２１の表面ＳＲＦ−Ａ上の対応する表面ポイントの測定を実行できる）。別の例として、表面ＳＲＦ−Ａ及びＳＲＦ−Ｂ上の位置間で寸法Ｄ２を決定／測定できる（例えば、局所合焦ピークＰ１Ａ及びＰ１Ｂの位置間の距離にそれぞれ対応し、異なるＺ高さにおける同一の関心領域に対応しえ、同一のｘｙ座標におけるｚ軸方向となる）。一般に、（例えば図４及び図８Ａに関して上述したように）ワークピースのこのような測定／決定はいずれも、ワークピース表面の寸法の測定に関連し得る（例えば、ワークピース又は表面の全体的な寸法に関する、又はワークピース及び／又は表面の公差外の量及び／又は不具合もしくは欠陥の程度もしくは大きさ等の測定に関する）。

図８Ｂに示されているように、ユーザインタフェース８００Ｂ（すなわちユーザインタフェース８００の第２の状態）では、ユーザは選択を行ったか、又は選択インジケータ８３０Ｓを選択オプション８３２に対応するように（すなわち「表面２」に対応するように）移動させている。これは、図８Ｂの図において選択されたオプション８３２内のドットパターン／強調で示されている。図示されている画像を形成するための原理及びユーザインタフェース８００Ｂの動作は、上述したユーザインタフェース８００Ａのものと同様であると理解される。様々な実施例において、ユーザは、（例えば、ワークピースの上方の「表面１」から下方の「表面２」へビュー／画像を移動させるため）「下」選択オプション８４２を選択する（例えばクリックする）ことによって、選択インジケータ８３０Ｓを選択オプション８３１から選択オプション８３２へ移動させることができる（すなわち、「表面１」の画像から「表面２」の画像へ遷移する）。

図８Ｂに示されている通り、オプション８３２（すなわち「表面２」）のユーザ選択によって、ＥＤＯＦ画像エリア８１０はＥＤＯＦ画像８１２を表示し、３Ｄビュー画像エリア８２０は３Ｄ画像８２２を表示する。各画像は第２のワークピース表面ＳＲＦ−２／ＳＲＦ−Ｂを含む（すなわち、各画像は、局所合焦ピークＰ１Ｂ〜Ｐ３Ｂ及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢ、並びに図４の表面ＳＲＦ−Ｂの３Ｄデータに対応した他の局所合焦ピークに対応する）。上述のように、表面を決定するための処理の一部において、表面ＳＲＦ−Ｂを最初に候補表面とすることができる（例えば、この候補表面は局所合焦ピークＰ１Ｂ〜Ｐ３Ｂ及びＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢを含むのに対して、ワークピースの別の候補下面は局所合焦ピークＰ１Ｂ〜Ｐ３Ｂだけを含み局所合焦ピークＰ４ＡＢ〜Ｐ６ＡＢを含まないものとして指定され得る）。候補表面を評価したら、（例えば選択オプション８３２の「表面２」に対応する）表示対象のワークピースの第２の表面ＳＲＦ−２（例えば下面）として、候補表面（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｂ）を指定することができる。

図８Ｂの例において、ＥＤＯＦ画像８１１内の表面ＳＲＦ−１／ＳＲＦ−Ｂは、（例えば１つ以上のビデオツールの動作等に従って）決定された表面ポイントＳＢ１１〜ＳＢ１６を有するように図示され、３Ｄ画像８２１は、決定された表面ポイントＳＢ２１〜ＳＢ２６を有する。これに加えて又はこの代わりに、ワークピース表面ＳＲＦ−２／ＳＲＦ−Ｂの寸法を決定するために様々なビデオツールを使用することも可能である。例えば、画像内のワークピース表面ＳＲＦ−２／ＳＲＦ−Ｂ上の様々な寸法を測定するため、寸法測定ツール８１１Ｂ、８２１Ｂ、及び８２３Ｂを選択して使用することができる。更に具体的には、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１２において、寸法測定ツール８１１Ｂを用いて表面ポイントＳＢ１１とＳＢ１３との間の寸法ＤＢ１１を測定する。３Ｄ画像８２２において、寸法測定ツール８２１Ｂを用いて表面ポイントＳＢ２１とＳＢ２３との間の寸法ＤＢ２１を測定し、寸法測定ツール８２３Ｂを用いて表面ポイントＳＢ２２のＺ高さと表面ポイントＳＢ２３のＺ高さとの間のｚ軸方向に沿った寸法ＤＢ２３を測定する。

様々な実施例において、いくつかの用途では、ワークピースの（例えば透明又は半透明の）上面（例えば表面ＳＲＦ−Ａ）は、ワークピースの下面（例えば表面ＳＲＦ−Ｂ）の表示ビュー（ｖｉｅｗｉｎｇ）に特定の量の歪みを発生させ得る特定の特徴を有することがある。このような事例では、歪みのいくつかの特徴（例えば、モデリング及び／又は測定により決定される歪みの種類及び／又は量）を決定して、調整及び／又は較正を実行することで、下面（例えば表面ＳＲＦ−Ｂ）の表示及び／又は測定の精度向上を促進できる。一般に、上面を通して見る下面の表示ビューに特定の量の歪みが存在する場合であっても、決定された下面の３Ｄデータは所望の測定のために充分な精度を有し得ることは認められよう。更に、上面（例えばワークピースの上面としての表面ＳＲＦ−Ａ）の表示ビューにはそのような表示ビュー歪みが存在しない場合があり、これに応じて上面（例えば表面ＳＲＦ−Ａ）の表示及び／又は測定は高レベルの精度を有し得る。

図９は、少なくとも、透明又は半透明の上面ＳＲＦ−Ａ’と、この上面を通して少なくとも部分的に透けて見える下面ＳＲＦ−Ｃ２’と、を含む表面に対応する局所合焦ピークを有する合焦曲線ＦＣ１’〜ＦＣ７’の第２のセット９００を示す図である。各画素に２つ以上の局所合焦ピークが存在する可能性があり、かつ、局所合焦ピークの数が画像スタック全体を通して一定していない特定の実施例では、いくつかの表面再構築は比較的曖昧になり得る。これは、様々な例示の候補表面ＳＲＦＡ’、ＳＲＦＢ１’、ＳＲＦＢ２’、ＳＲＦＣ１’、及びＳＲＦＣ２’によって示されている。

図９の例では、合焦曲線ＦＣ１’及びＦＣ６’の各々は、潜在的に３つの局所合焦ピーク（すなわち、それぞれＰ１Ａ’〜Ｐ１Ｃ’及びＰ６Ａ’〜Ｐ６Ｃ’）を有するように図示されている。合焦曲線ＦＣ２’、ＦＣ５’、及びＦＣ７’は、それぞれ２つの局所合焦ピークを有するように図示されている。更に具体的には、合焦曲線ＦＣ２’は局所合焦ピークＰ２ＡＢ’及びＰ２ＢＣ’を有し、合焦曲線ＦＣ５’は局所合焦ピークＰ５ＡＢ’及びＰ５ＢＣ’を有し、合焦曲線ＦＣ７’は局所合焦ピークＰ７ＡＢ’及びＰ７ＢＣ’を有する。合焦曲線ＦＣ３’及びＦＣ４’の各々は、１つのみの局所合焦ピークを有するように図示されている（すなわち、それぞれ局所合焦ピークＰ３ＡＢＣ’及びＰ４ＡＢＣ’）。

異なる局所合焦ピークに対応する異なる表面を決定するため使用される異なる技法に応じて、異なる候補表面を決定できる。例えば、局所合焦ピークＰ１Ａ’、Ｐ２ＡＢ’、Ｐ３ＡＢＣ’、Ｐ５ＡＢ’、Ｐ６Ａ’、及びＰ７ＡＢ’に対応して、候補表面ＳＲＦ−Ａ’を決定できる。局所合焦ピークＰ１Ｂ’、Ｐ２ＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、Ｐ６Ｂ’、及びＰ７ＡＢＣ’に対応して、候補表面ＳＲＦ−Ｂ１’を決定できる。局所合焦ピークＰ１Ｂ’、Ｐ２ＡＢ’、Ｐ３ＡＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＡＢ’、Ｐ６Ａ’、及びＰ７ＡＢ’に対応して、候補表面ＳＲＦ−Ｂ２’を決定できる。局所合焦ピークＰ１Ｃ’、Ｐ２ＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、Ｐ６Ｂ’に対応して、候補表面ＳＲＦ−Ｃ１’を決定できる。局所合焦ピークＰ１Ｃ’、Ｐ２ＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、Ｐ６Ｃ’、及びＰ７ＢＣ’に対応して、候補表面ＳＲＦ−Ｃ２’を決定できる。

様々な実施例では、このような潜在的な候補表面に関して、曖昧さに対処するため、及び／又はどの候補表面を表示のために表面ＳＲＦ−１、ＳＲＦ−２（例えば、更にいくつかの実施例では表面ＳＲＦ−３等）として選択するかを決定するため、様々な平滑度の制約及び／又は誤差尺度最小化（例えば正規化した最適化等）を更に用いて、より高い信頼度で複数の表面を決定／再構築してもよい（例えば、これによって候補表面のいくつかを検討から外し得る等）。更に、様々な実施例では、局所合焦ピークの全てを３Ｄポイントとして扱い、３Ｄデータに含めることも可能である（例えばポイントクラウドフォーマットで表示する）。しかしながら、このような手法は、本明細書で開示されているような（例えば非専門家のオペレータのため動作を簡略化し得る）、（例えばＰＦＦに基づく）ＥＤＯＦ画像及び／又は３Ｄ画像で表示するためのワークピース表面の容易な／複雑でない選択を行う機能を持たない場合がある。それにもかかわらず、いくつかの実施例では、このような手法（例えば合焦ピークの全てを３Ｄポイントとして扱い、３Ｄデータに含める）を、オプションの機能として提供することができる（例えば、本明細書に開示される技法と組み合わせて及び／又はそれらの技法に加えて使用され、３Ｄデータの追加の可視化及び／又は使用等を提供し得る）。

様々な実施例では、（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａ’に対応し得る）表示対象の第１の表面ＳＲＦ−１’に対応する第１の局所合焦ピークを、各合焦曲線において同じ１番目の番号の付いた位置を有する（例えば１番目の局所合焦ピーク）第１の局所合焦ピークの全て（例えばＰ１Ａ’、Ｐ２ＡＢ’、Ｐ３ＡＢＣ’、Ｐ５ＡＢ’、Ｐ６Ａ’，及びＰ７ＡＢ’）に基づいて決定することができる。このような実施例では、最初に局所合焦ピークＰ４ＡＢＣ’（すなわち合焦曲線ＦＣ４’の１番目かつ唯一の局所合焦ピークに対応する）を含めてもよい。追加の技法を用いて、表面ＳＲＦ−１’／ＳＲＦ−Ａ’に利用／指定した局所合焦ピークから、局所合焦ピークＰ４ＡＢＣ’をフィルタリングしてもよい（例えば、指定された品質基準を満たしていない場合、又は指定された表面に対してユーザが設定したＺフィルタリング範囲内に該当しない場合、又は表面平滑度の制約もしくは誤差尺度最小化等に基づいて）。

別の例として、（例えば候補表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応し得る）表示対象の表面ＳＲＦ−３’（又は、いくつかの実施例ではＳＲＦ−２’）に対応する局所合焦ピークを、各合焦曲線において同じ番号の付いた位置を有する局所合焦ピークの全て（例えばＰ１Ｃ’、Ｐ２ＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、Ｐ６Ｃ’、及びＰ７ＢＣ’）に基づいて決定することができる。例えば、これに加えて又はこの代わりに、局所合焦ピークは下から上へカウント／番号を付けることが可能であり、このような順序では、局所合焦ピークＰ１Ｃ’、Ｐ２ＢＣ’、Ｐ４ＡＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、Ｐ６Ｃ’、及びＰ７ＢＣ’の各々が１番目のカウントされる／番号を付けられる局所合焦ピークである。このような実施例では、最初に局所合焦ピークＰ３ＡＢＣ’（すなわち合焦曲線ＦＣ３’の１番目かつ唯一の局所合焦ピークに対応する）を含めてもよい。追加の技法を用いて、表面ＳＲＦ−Ｃ２’／ＳＲＦ−３’（又は、いくつかの実施例ではＳＲＦ−２’）に利用／指定した局所合焦ピークから、局所合焦ピークＰ３ＡＢＣ’をフィルタリングしてもよい（例えば、指定された品質の基準を満たしていない場合、又は指定された表面に対してユーザが設定したＺフィルタリング範囲内に該当しない場合、又は表面平滑度の制約もしくは誤差尺度最小化等に基づいて）。上述のように、様々な実施例では、決定する表面の数を２つの表面に限定することが望ましい場合がある。このような実施例では、表面ＳＲＦ−Ｃ２’は、表示／閲覧／測定等を行う第２の表面ＳＲＦ−２’に対応し得る。

様々な実施例では、これに加えて又はこの代わりに図９のような画像をユーザインタフェースに提供することができ、及び／又は特定の寸法の決定／測定等のためにビデオツール又は他のプロセスを使用することができる。例えば、局所合焦ピークＰ６Ｃ’のＺ高さと局所合焦ピークＰ７ＢＣ’のＺ高さとの間のｚ軸方向に沿ったｚ軸寸法／距離に対応する寸法Ｄ１’を決定／測定できる（例えば、これと同様に、図１０Ａの３Ｄ画像８２３の表面ＳＲＦ−Ｃ２’上の対応する表面ポイントの測定を実行できる。これについては以下で更に詳しく記載する）。別の例として、候補表面ＳＲＦ−Ａ’及びＳＲＦ−Ｃ２’上の位置間で寸法Ｄ２’を決定／測定できる（例えば、局所合焦ピークＰ７ＡＢ’及びＰ７ＢＣ’の位置間の距離／寸法に対応し、様々なＺ高さにおける、従ってｚ軸方向に沿った、従って同一のｘｙ座標／位置における同一の関心領域に対応し得る）。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、表面（例えば図９の表面等）の２Ｄ ＥＤＯＦ画像及び３Ｄ画像を見るためのユーザインタフェース１０００の第２の例示的な実施例を示す図である。ユーザインタフェース１０００は、上述した図８Ａ及び図８Ｂのユーザインタフェース８００と同様であり、以下で記載される点を除いて同様に動作すると理解される。図１０Ａに示されているように、ユーザインタフェース１０００において、ユーザは選択オプション８３３（すなわち「表面３」に対応する）を選択しており、これは図１０Ａの図において選択されたオプション８３３内のドットパターン／強調で示されている。様々な実施例において、ユーザは、（例えばワークピースの上面から下方の「表面３」に選択を移動させるため）「下」選択オプション８４２を選択する（例えばクリックする）ことにより、選択を選択オプション８３３に移動させることができる。上述のように、様々な実施例では、決定する表面の数を２つの表面に限定することが望ましい場合がある。このような実施例では、表面ＳＲＦ−Ｃ２’が第２の表面ＳＲＦ−２’に対応することができ、ユーザインタフェース１０００に提示される選択オプションは選択オプション８３１及び８３２だけであり、ユーザインタフェース１０００は下面ＳＲＦ−Ｃ２’の閲覧／測定等のための選択オプション８３２の選択を示す。

ユーザインタフェース８００に対するユーザインタフェース１０００の１つの違いは、ユーザインタフェース１０００がＺ範囲選択エリア１０５０及び局所合焦ピークフィルタリング選択エリア１０６０も含むことである。局所合焦ピークフィルタリング選択エリア１０６０は、（例えば本明細書で記載されているように各合焦曲線において同じ番号の付いた位置を有する局所合焦ピークに従った）「番号の付いた位置」によるフィルタリングのための選択オプション１０６１（例えばラジオボタン）と、（例えばＺ範囲選択エリア１０５０に関して以下で更に詳しく記載するような）「Ｚ範囲」によるフィルタリングのための選択オプション１０６２（例えばラジオボタン）と、を含む。様々な実施例において、選択オプション１０６１及び選択オプション１０６２は、排他的な選択を表す（例えば、ユーザは一方又は他方に基づいて局所合焦ピークのフィルタリングを選択できる）か、又は、このようなフィルタリング機能の組み合わせを利用するためのオプションが存在し（例えば、ユーザインタフェースはユーザが選択オプション１０６１及び１０６２の双方を選択できるように構成されている）、このようなフィルタリング機能の特定の組み合わせを適用することも可能である。

Ｚ範囲選択エリア１０５０（例えば選択オプション１０６２の選択に従って表示及び／又はイネーブルが可能となる）は、第１のスライダ１０５１（すなわちＺ範囲上限値を設定する）及び第２のスライダ１０５２（すなわちＺ範囲下限値を設定する）を含む。第１のスライダ１０５１は、Ｚ範囲のＺ上限値を設定するために（例えばユーザによって）移動可能／調節可能な可動ポインタ１０５１Ｓを含む。第２のスライダ１０５２は、Ｚ範囲のＺ下限値を設定するために（例えばユーザによって）移動可能／調節可能な可動ポインタ１０５２Ｓを含む。以下で図１０Ｂを参照して更に詳しく記載される通り、図１０Ａに示されているようにＺ範囲のＺ上限値及び下限値を設定することによって、候補表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するいくつかの局所合焦ピークをフィルタリング及び／又は選択／決定することができる。

Ｚ範囲、及び、候補表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応する局所合焦ピークのフィルタリング／選択／決定の例示に関して、様々な技法を利用することができる。例えば、様々な実施例では、各合焦曲線においてある表面に対応する他の局所合焦ピークと同じ番号の付いた位置を持たないその表面に対応する局所合焦ピークを合焦曲線から決定できる。局所合焦ピークは代わりに、ユーザによって設定されるＺフィルタリング範囲内に該当することに基づいて決定され得る。図１０Ｂの表面ＳＲＦ−Ｃ２’に関して、１つの用途では、局所合焦ピークＰ２ＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、及びＰ７ＢＣ’の各々は、合焦曲線ＦＣ２’、ＦＣ５’，及びＦＣ７’の各々において同じ番号の付いた位置（例えば上から下へのカウント／番号付けの順序で２番目の番号の付いた位置）を有するので、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するものとして決定できる。この後、追加の局所合焦ピークＰ１Ｃ’及びＰ６Ｃ’も、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するものとして決定することができる（例えば、Ｚ範囲上限値１１５１Ｓ及びＺ範囲下限値１１５２Ｓで示されるＺフィルタリング範囲内に該当することに基づく。これは、これらの追加の局所合焦ピークが各合焦曲線において３番目の番号の付いた位置にあり、従って他の局所合焦ピークＰ２ＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、及びＰ７ＢＣ’と同じ番号の付いた位置を持たない場合であっても当てはまる）。

別の例として、局所合焦ピークＰ１Ｃ’及びＰ６Ｃ’の各々は、合焦曲線ＦＣ１及びＦＣ６’の各々において同じ番号の付いた位置（例えば上から下へのカウント／番号付けの順序で３番目の番号の付いた位置）を有することに基づいて、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するものとして決定できる。追加の局所合焦ピークＰ２ＢＣ’、Ｐ５ＢＣ’、及びＰ７ＢＣ’も、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するものとして決定することができる（例えば、Ｚ範囲上限値１１５１Ｓ及びＺ範囲下限値１１５２Ｓで示されるＺフィルタリング範囲内に該当することに基づく。これは、これらの追加の局所合焦ピークが各合焦曲線において２番目の番号の付いた位置にあり、従って他の局所合焦ピークＰ１Ｃ’及びＰ６Ｃ’と同じ番号の付いた位置を持たない場合であっても当てはまる）。

一般に、Ｚフィルタリング範囲を用いて表面に対応する局所合焦ピークの決定を支援する用途においても、本明細書に開示されている技法によれば、追加の表面（例えば図９の候補表面ＳＲＦ−Ａ’）は、対応する局所合焦ピークを決定するためにＺフィルタリングの利用を必要としない場合がある。例えば上記のように、様々な実施例では、表面に対応する合焦ピークは最初に、これらの局所合焦ピークが各合焦曲線において同じ番号の付いた位置を有することに基づいて決定できる。また、上記のように、表示対象の第１の表面ＳＲＦ−１’（例えば候補表面ＳＲＦ−Ａ’に対応し得る）は、各合焦曲線において同じ番号の付いた位置を有する第１の局所合焦ピーク（例えば上から下へのカウントにおける１番目の局所合焦ピーク）の全て（例えばＰ１Ａ’、Ｐ２ＡＢ’、Ｐ３ＡＢＣ’、Ｐ５ＡＢ’、Ｐ６Ａ’、及びＰ７ＡＢ’）に基づいて決定できる。このようなプロセスに関して、Ｚフィルタリングを用いて追加の表面（例えば表面ＳＲＦ−Ｃ２’）の対応する局所合焦ピークの決定を支援する場合であっても、他の表面（例えば表面ＳＲＦ−１’／ＳＲＦ−Ａ’のような第１の上面）の局所合焦ピークの決定は、Ｚフィルタリング範囲の利用を含まないことがある。

様々な実施例では、表面に対応する局所合焦ピークを含まない合焦曲線について、この表面に対応する他の合焦曲線の少なくとも２つの局所合焦ピーク間の内挿に基づいて、内挿された局所合焦ピークを決定することができる。例えば図１０Ｂに示されているように、合焦曲線ＦＣ３’は局所合焦ピークＰ３ＡＢＣ’を含み得る（例えば図９に示されているように候補表面ＳＲＦ−Ａ’に対応して決定される）が、候補表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応して決定される局所合焦ピークを含まない。合焦曲線ＦＣ２’の局所合焦ピークＰ２ＢＣ’及び合焦曲線ＦＣ４’の局所合焦ピークＰ４ＡＢＣ’に関して、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応する局所合焦ピークＰ２ＢＣ’とＰ４ＡＢＣ’との間の内挿に基づき、合焦曲線ＦＣ３’の「内挿された」局所合焦ピークを表面ＳＲＦ−Ｃ２’に対応するものとして決定できる（例えばエリア１１２２に該当する）。

図１０Ａの例において、ＥＤＯＦ画像８１３内の表面ＳＲＦ−３／ＳＲＦ−Ｃ２’は、（例えば１つ以上のビデオツールの動作等に従って）決定された表面ポイントＳＣ１１〜ＳＣ１６を有するように図示され、３Ｄ画像８２３は、決定された表面ポイントＳＣ２１〜ＳＣ２６を有する。これに加えて又はこの代わりに、ワークピース表面ＳＲＦ−２／ＳＲＦ−Ｃ２’の寸法を決定するために様々なビデオツールを使用できる。例えば、ワークピース表面ＳＲＦ−２／ＳＲＦ−Ｃ２’上の様々な寸法を決定する（例えば測定する）ため、寸法測定ツール１０１１Ｃ、１０１２Ｃ、１０２１Ｃ、１０２２Ｃ、及び１０２３Ｃを選択して使用することができる。更に具体的には、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１３において、寸法測定ツール１０１１Ｃを用いて表面ポイントＳＣ１４とＳＣ１５との間の寸法ＤＣ１１を決定（測定）し、寸法測定ツール１０１２Ｃを用いて表面ポイントＳＡ１４とＳＡ１６との間の寸法ＤＣ１２を測定する。３Ｄ画像８２３において、寸法測定ツール１０２１Ｃを用いて表面ポイントＳＣ２４とＳＣ２５との間の寸法ＤＣ２１を測定し、寸法測定ツール１０２２Ｃを用いて表面ポイントＳＣ２４とＳＣ２６との間の寸法ＤＣ２２を測定し、寸法測定ツール１０２３Ｃを用いて表面ポイントＳＣ２２のＺ高さと表面ポイントＳＣ２３のＺ高さとの間のｚ軸方向に沿った寸法ＤＣ２３を測定する。

図１０Ａの例において、ＥＤＯＦ画像８１３内の表面ＳＲＦ−３／ＳＲＦ−Ｃ２’は、決定され表示されたインジケータエリア１０１５Ｃ及び１０１６Ｃも有するように図示され、３Ｄ画像８２３は、決定され表示されたインジケータエリア１０２５Ｃ及び１０２６Ｃを有する。様々な実施例において、いくつかの合焦曲線（例えば合焦曲線ＦＣ３’）は、表面（例えば表面ＳＲＦ−Ｃ２’）に対応する局所合焦ピークを持たない及び／又は局所合焦ピークを全く持たない場合がある。このような結果は、場合によっては２Ｄ ＥＤＯＦ画像内で対応したマークを付けることができる（例えば、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１３内でインジケータエリア１０１５Ｃによって示されるように、指定された色、パターン、又はインジケータエリアの一部として、データなしを示す）。このような結果は、場合によっては、これに加えて又はこの代わりに３Ｄ画像内でマークを付けることも可能である（例えば、３Ｄ画像８２３内でインジケータエリア１０２５Ｃによって示されるように、ＮａＮを示すか、又は３Ｄ画像８２３内で未定義もしくは未表現の値を示すためインジケータエリアの一部として示す）。

様々な実施例において、２Ｄ ＥＤＯＦ画像８１３及び３Ｄ画像８２３におけるインジケータエリア１０１６Ｃ及び１０２６Ｃは、表面ＳＲＦ−３／ＳＲＦ−Ｃ２’の特定の部分又は要素（例えば、公差外にある及び／又は不具合もしくは欠陥を示す）を示すことができる。例えば局所合焦ピークＰＣ６’及び／又は対応する表面ポイントＳＣ２２は、他の局所合焦ピーク／表面ポイントに対する表面ＳＲＦ−３／ＳＲＦ−Ｃ２’の降下又はくぼみに対応するが、これは表面内に存在するべきでないものであり、表面の不具合もしくは欠陥を示す及び／又は不具合もしくは欠陥に相当する可能性がある。様々な実施例において、インジケータエリア１０１６Ｃ及び１０２６Ｃの寸法は、公差外にある表面部分の寸法及び／又は不具合もしくは欠陥の寸法に対応し得る（例えば、問題のある表面部分の大きさをユーザに示す、及び／又は問題のある表面部分の大きさの測定／決定を支援することができる）。

様々な実施例では、これに加えて又はこの代わりに図１０Ｂのような画像をユーザインタフェースに提供することができ、及び／又は、寸法／測定の決定等のためにビデオツール又は他のプロセスを使用することができる。例えば、表面ＳＲＦ−Ｃ２’に関して、表面ＳＲＦ−Ｃ２’の局所合焦ピークＰ６Ｃ’のＺ高さと局所合焦ピークＰ７ＢＣ’のＺ高さとの間のｚ軸方向に沿ったｚ軸寸法／距離に対応する寸法Ｄ１’を決定／測定できる（例えば、これと同様に、図１０Ａの３Ｄ画像８２３内の表面ＳＲＦ−Ｃ２’上の対応する表面ポイントの測定を実行できる）。

本開示の好適な実施例について図示及び記載したが、本開示に基づいて、図示及び記載した要素の構成及び動作のシーケンスにおける多数の変形が当業者には明らかであろう。種々の代替的な形態を用いて本明細書に開示された原理を実施することができる。

これらの様々な特許及び出願の概念を用いて更に別の実施例を提供するために必要な場合、上述の実施例の態様は変更可能である。上記に詳述した記載に照らして、実施例にこれら及び他の変更を行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は本明細書及び特許請求の範囲に開示される特定の実施例に特許請求の範囲を限定するものとして解釈されず、そのような特許請求の範囲の権利が与えられる（ｅｎｔｉｔｌｅｄ）均等物の全範囲に加えて全ての可能な実施例を包含するものとして解釈されるべきである。

Claims (23)

1. 計測システムであって、
   光源と、
   前記光源によって照明されるワークピースの表面から生じる結像光を入力し、前記結像光を撮像光路に沿って伝送するレンズと、
   前記撮像光路に沿って伝送された撮像光を受光し、前記ワークピースの画像を提供するカメラであって、前記計測システムの合焦位置は、前記ワークピースに近接したＺ高さ方向に沿った合焦範囲内の複数の位置で可変であるように構成されている、カメラと、
   １つ以上のプロセッサと、
   前記１つ以上のプロセッサに結合され、プログラム命令を記憶するメモリであって、前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、
   複数の画像を含む画像スタックの各画像は、合焦範囲内の異なる対応するＺ高さで取得され、透明又は半透明のうち少なくとも一方である前記ワークピースの第１の表面と、前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記ワークピースの第２の表面と、を含む各画像を含む前記画像スタックを取得することと、
   前記画像スタックの前記画像に基づいて複数の合焦曲線を決定することと、
   前記第１の表面に対応する各合焦曲線からの第１の局所合焦ピークと、前記第２の表面に対応する各合焦曲線からの第２の局所合焦ピークと、を決定することと、
   前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかを選択するためのオプションに従ってユーザにより選択された第１の選択表面を含む第１の表示画像を表示することと、
   を前記１つ以上のプロセッサに実行させる、メモリと、
   を備え、
   前記第１の選択表面が前記第１の表面である場合、前記第１の表示画像は、前記第１の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第２の局所合焦ピークに基づかず、前記第１の表面を含み、かつ前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記第２の表面を含まず、
   又は、前記第１の選択表面が前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記第２の表面である場合、前記第１の表示画像は、前記第２の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第１の局所合焦ピークに基づかず、前記第２の表面を含み、かつ前記第１の表面を含まない、計測システム。
2. 前記画像スタックを取得することは、前記第１及び第２の表面にパターン投射することを含み、投射した結果、同一の画像取得プロセス及び条件であるが、前記パターン投射しない場合に得られるよりも高い局所合焦ピークが前記合焦曲線において少なくともいくつか生じる、請求項１に記載の計測システム。
3. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記パターン投射なしで第２の画像スタックを取得することを前記１つ以上のプロセッサに実行させ、前記第２の画像スタックにおけるどの画像データが前記第１の表面に対応するかを決定するために前記第１の局所合焦ピークが使用され、前記第１の選択表面は前記第１の表面であり、前記第１の表面を含む前記第１の表示画像を表示するために前記第１の表面に対応する前記第２の画像スタックにおける前記画像データが使用される、請求項２に記載の計測システム。
4. 前記第１の表示画像は、前記第１の選択表面を含む第１の表示２次元拡張被写界深度画像である、請求項１に記載の計測システム。
5. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記第１の表示２次元拡張被写界深度画像に対応する局所合焦ピークに基づいて、前記第１の選択表面を含む第１の表示３次元画像も表示することを前記１つ以上のプロセッサに実行させる、請求項４に記載の計測システム。
6. 前記第１の表示画像は、前記第１の選択表面を含む第１の表示３次元画像である、請求項１に記載の計測システム。
7. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記第１の表示画像における前記第１の選択表面に適用された１つ以上のビデオツールの動作に基づいて、前記第１の選択表面上の２つの要素間の寸法を決定することを前記１つ以上のプロセッサに実行させる、請求項１に記載の計測システム。
8. 前記１つ以上のビデオツールは、寸法測定ツール、ポイントツール、ボックスツール、円ツール、又は円弧ツールのうち少なくとも１つを含む、請求項７に記載の計測システム。
9. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかを選択するためのオプションに従ってユーザにより選択された第２の選択表面の第２の表示画像を前記第１の表示画像とは異なる時点で表示することを前記１つ以上のプロセッサに実行させ、
   前記第２の選択表面は、
   前記第１の選択表面が前記第１の表面である場合は前記第２の表面であり、この場合、前記第２の表示画像は、前記第２の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第１の局所合焦ピークに基づかず、第２の表面を含み、かつ前記第１の表面を含まず、
   又は、前記第１の選択表面が前記第２の表面である場合は前記第１の表面であり、この場合、前記第２の表示画像は、前記第１の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第２の局所合焦ピークに基づかず、前記第１の表面を含み、かつ前記第２の表面を含まない、請求項１に記載の計測システム。
10. 前記第１の表示画像及び前記第２の表示画像はそれぞれ第１及び第２の表示２次元拡張被写界深度画像である、請求項９に記載の計測システム。
11. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、
    前記第１の表示２次元拡張被写界深度画像に対応する局所合焦ピークに基づいて、前記第１の選択表面を含む第１の表示３次元画像を前記第１の表示２次元拡張被写界深度画像と同時に表示することと、
    前記第２の表示２次元拡張被写界深度画像に対応する局所合焦ピークに基づいて、前記第２の選択表面を含む第２の表示３次元画像を前記第２の表示２次元拡張被写界深度画像と同時に表示することと、
    を前記１つ以上のプロセッサに実行させる、請求項１０に記載の計測システム。
12. 前記第１の表面に対応する前記第１の局所合焦ピークは、前記合焦曲線の各々において同じ第１の番号の付いた位置を有する前記第１の局所合焦ピークに基づいて決定され、
    前記第２の表面に対応する前記第２の局所合焦ピークは、前記合焦曲線の各々において同じ第２の番号の付いた位置を有する前記第２の局所合焦ピークに基づいて決定される、請求項１に記載の計測システム。
13. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記第２の表面に対応するが前記各合焦曲線において同じ前記第２の番号の付いた位置を持たない合焦曲線からの局所合焦ピークを決定することを前記１つ以上のプロセッサに実行させ、前記局所合焦ピークはユーザにより設定されたＺフィルタリング範囲内に該当することに基づいて決定される、請求項１２に記載の計測システム。
14. 前記第１及び第２の表面にそれぞれ対応する前記第１及び第２の局所合焦ピークの決定においては、少なくとも１つの指定された品質基準を満たさない前記合焦曲線の１つ以上の局所合焦ピークを含めず決定される、請求項１に記載の計測システム。
15. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記表面に対応する局所合焦ピークを含まない合焦曲線において、前記表面に対応する他の合焦曲線の少なくとも２つの局所合焦ピーク間を内挿することによって、少なくとも１つの内挿された局所合焦ピークを決定することを前記１つ以上のプロセッサに実行させる、請求項１に記載の計測システム。
16. 前記ワークピースの表面から生じる前記結像光を入力する前記レンズは対物レンズであり、前記計測システムは更に、
    可変音響式屈折率分布型レンズであって、前記対物レンズは前記可変音響式屈折率分布型レンズを通過する前記撮像光路に沿って、前記結像光を伝送する、ＴＡＧレンズと、
    前記計測システムの前記合焦位置を、前記ワークピースに近接したＺ高さ方向に沿った合焦範囲内の複数の位置で変動させるように、前記ＴＡＧレンズの屈折力をある屈折力範囲にわたって動作周波数で周期的に変調させるよう前記ＴＡＧレンズを制御するＴＡＧレンズ制御部と、
    を備える、請求項１に記載の計測システム。
17. 前記プログラム命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合、更に、前記第１の表面及び前記第２の表面の間で選択を行うための前記オプションをユーザインタフェースに提示することを前記１つ以上のプロセッサに実行させる、請求項１に記載の計測システム。
18. 前記計測システムは、前記第１及び第２の表面にそれぞれ対応する前記第１及び第２の局所合焦ピークのみを決定するように構成され、前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記ワークピースの追加の表面に対応し得るような前記合焦曲線の追加の局所合焦ピークを決定するように構成されていない、請求項１に記載の計測システム。
19. 計測システムを動作させるためのコンピュータにより実施される方法であって、前記計測システムは、光源と、前記光源によって照明されるワークピースの表面から生じる結像光を入力し、前記結像光を撮像光路に沿って伝送するレンズと、前記撮像光路に沿って伝送された撮像光を受光し、前記ワークピースの画像を提供するカメラであって、前記計測システムの合焦位置は、前記ワークピースに近接したＺ高さ方向に沿った合焦範囲内の複数の位置で可変であるように構成されている、カメラと、を備え、前記コンピュータにより実施される方法は、
    実行可能命令によって構成された１つ以上のコンピューティングシステムの制御のもとで、
    複数の画像を含む画像スタックの各画像は、合焦範囲内の異なる対応するＺ高さで取得され、透明又は半透明のうち少なくとも一方である第１の表面と、前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記ワークピースの第２の表面と、を含む各画像を含む前記画像スタックを取得することと、
    前記画像スタックの前記画像に基づいて複数の合焦曲線を決定することと、
    前記第１の表面に対応する各合焦曲線からの第１の局所合焦ピークと、前記第２の表面に対応する各合焦曲線からの第２の局所合焦ピークと、を決定することと、
    前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかを選択するためのオプションに従ってユーザにより選択された第１の選択表面を含む第１の表示画像を表示することと、
    を含み、
    前記第１の選択表面が前記第１の表面である場合、前記第１の表示画像は、前記第１の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第２の局所合焦ピークに基づかず、第１の表面を含み、かつ前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記第２の表面を含まず、
    又は、前記第１の選択表面が前記第１の表面を通して少なくとも部分的に透けて見える前記第２の表面である場合、前記第１の表示画像は、前記第２の局所合焦ピークに基づき、かつ前記第１の局所合焦ピークに基づかず、前記第２の表面を含み、かつ前記第１の表面を含まない、方法。
20. 前記画像スタックを取得することは、前記第１の表面及び前記第２の表面にパターン投射することを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１の表示画像における前記第１の選択表面に適用された１つ以上のビデオツールの動作に基づいて、前記第１の選択表面上の２つの要素間の測定値を決定することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
22. 複数の追加の各表面に対応する各合焦曲線からの複数の追加の局所合焦ピークを決定することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
23. 表面に対応する局所合焦ピークは、
    前記局所合焦ピークの少なくともいくつかが前記合焦曲線の各々において同じ番号の付いた位置を有すること、
    前記局所合焦ピークの少なくともいくつかが選択されたＺ範囲内に該当すること、又は
    前記局所合焦ピークの少なくともいくつかが選択されたＺ範囲内で同じ番号の付いた位置を有すること、のうち少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１９に記載の方法。

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