JP5956911B2 - Shape measuring device, shape measuring method, and shape measuring program - Google Patents

Shape measuring device, shape measuring method, and shape measuring program Download PDF

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本発明は、形状測定装置、形状測定方法および形状測定プログラムに関する。   The present invention relates to a shape measuring device, a shape measuring method, and a shape measuring program.

三角測距方式の形状測定装置では、測定対象物の表面に光が照射され、その反射光が1次元または2次元に配列された画素を有する受光素子により受光される。受光素子により得られる受光量分布のピーク位置に基づいて、測定対象物の表面の高さを計測することができる。これにより、測定対象物の形状を測定することができる。   In a triangulation type shape measuring apparatus, light is irradiated on the surface of a measurement object, and the reflected light is received by a light receiving element having pixels arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The height of the surface of the measurement object can be measured based on the peak position of the received light amount distribution obtained by the light receiving element. Thereby, the shape of the measurement object can be measured.

非特許文献1においては、符号化された光と位相シフト法とを組み合わせた三角測距方式の形状測定が提案されている。また、非特許文献2においては、符号化された光とストライプ状の光とを組み合わせた三角測距方式の形状測定が提案されている。これらの方式においては、測定対象物の形状測定の精度を向上させることができる。   Non-Patent Document 1 proposes a shape measurement by a triangulation system that combines encoded light and a phase shift method. Further, Non-Patent Document 2 proposes a shape measurement using a triangulation system in which encoded light and striped light are combined. In these methods, the accuracy of the shape measurement of the measurement object can be improved.

Toni F. Schenk, "Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects and Scenes", Proceedings of SPIE, Volume 2572, pp. 1-9 (1995)Toni F. Schenk, "Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects and Scenes", Proceedings of SPIE, Volume 2572, pp. 1-9 (1995) Sabry F. El-Hakim and Armin Gruen, "Videometrics and Optical Methods for 3D Shape Measurement", Proceedings of SPIE, Volume 4309, pp. 219-231 (2001)Sabry F. El-Hakim and Armin Gruen, "Videometrics and Optical Methods for 3D Shape Measurement", Proceedings of SPIE, Volume 4309, pp. 219-231 (2001)

三角測距方式による形状測定においては、影が発生する部分または光の多重反射が発生する部分等の正確な形状測定が不可能または困難な部分を含むことが多い。したがって、測定対象物の測定すべき位置が測定可能となるように、測定対象物の姿勢を適切に調整しなければならない。しかしながら、測定対象物の形状によっては測定対象物の姿勢を短時間で適切に調整することは容易ではない。   In the shape measurement by the triangulation method, it often includes a portion where accurate shape measurement is impossible or difficult, such as a portion where a shadow occurs or a portion where multiple reflection of light occurs. Therefore, the posture of the measurement object must be appropriately adjusted so that the position to be measured of the measurement object can be measured. However, depending on the shape of the measurement object, it is not easy to appropriately adjust the posture of the measurement object in a short time.

本発明の目的は、測定対象物の形状測定前に、測定対象物の姿勢を形状測定に適切な状態に容易に調整することが可能な形状測定装置、形状測定方法および形状測定プログラムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a shape measuring device, a shape measuring method, and a shape measuring program capable of easily adjusting the posture of a measuring object to a state suitable for shape measurement before measuring the shape of the measuring object. That is.

(1)第1の発明に係る形状測定装置は、測定対象物を載置するステージと、ステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、ステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射するように構成される投光部と、ステージの上方に配置され、ステージに載置された測定対象物により反射された光を受光し、受光量を示す受光信号を出力するように構成される受光部と、受光部とステージとの相対的な距離を受光部の光軸方向に変化させることにより、受光部と測定対象物との相対的な距離を変化させる相対距離変化部と、測定対象物への第1の光の照射時に、相対距離変化部により受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成する第1のデータ生成部と、測定対象物への第2の光の照射時に、受光部から出力される受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成するように構成される第2のデータ生成部と、第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示する表示部と、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更を指定するために使用者により操作される画像姿勢調整部と、画像姿勢調整部による姿勢の変更の指定に応答して、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更する画像姿勢変更部と、形状測定前に、第1の光を測定対象物に照射するとともに第1の立体形状データを生成するように投光部および第1のデータ生成部を制御し、生成された第1の立体形状データに基づく姿勢調整用画像を表示部に表示させ、表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に第2のデータ生成部により生成されることになる第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像を表示するように表示部を制御し、形状測定時に、第2の光を測定対象物に照射するとともに第2の立体形状データを生成するように投光部、受光部および第2のデータ生成部を制御する制御部を備えるものである。   (1) The shape measuring apparatus according to the first invention irradiates the stage on which the measurement object is placed and the first light for posture confirmation from above or obliquely above the measurement object placed on the stage. A light projecting unit configured to irradiate the measurement object placed on the stage with the second light for shape measurement from obliquely above, and the measurement object placed on the stage and placed above the stage By changing the relative distance between the light receiving unit configured to receive the light reflected by the object and output a light receiving signal indicating the amount of light received, and the optical axis direction of the light receiving unit The relative distance changing unit that changes the relative distance between the light receiving unit and the measurement target, and the relative distance changing unit relative to the light receiving unit and the measurement target when the measurement target is irradiated with the first light. If the actual distance is changed, A first data generation unit that generates first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object based on a relative distance between the light reception unit and the measurement object in a state where each of the light reception units is in focus. And second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by the triangulation method based on the light reception signal output from the light receiving unit when the measurement object is irradiated with the second light. A second data generation unit configured as described above, a display unit that displays an image of the measurement object based on the first three-dimensional shape data as a posture adjustment image, and a measurement on the posture adjustment image displayed on the display unit An image orientation adjustment unit operated by the user to designate a change in the orientation of the target object, and an orientation adjustment image displayed on the display unit in response to the designation of the orientation change by the image orientation adjustment unit. An image orientation changing unit for changing the orientation of the measurement object; Before the shape measurement, the projection unit and the first data generation unit are controlled so as to irradiate the measurement object with the first light and generate the first three-dimensional shape data, and the generated first three-dimensional shape An attitude adjustment image based on the data is displayed on the display unit, the attitude of the measurement object is adjusted to correspond to the attitude of the measurement object on the attitude adjustment image displayed on the display unit, and the second light When the measurement object is assumed to be irradiated, the second data generation unit estimates the defective portion of the second three-dimensional shape data, and the estimated defective portion can be identified. The display unit is controlled to display the posture adjusting image, and the light projecting unit, the light receiving unit, and the second solid shape data are generated while irradiating the measurement object with the second light during shape measurement. Control unit for controlling second data generation unit Is provided.

その形状測定装置においては、形状測定前に、第1の光が測定対象物に照射され、相対距離変化部により受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データが生成される。   In the shape measuring apparatus, the first measurement object is irradiated with the first light before the shape measurement, and the relative distance change unit changes the relative distance between the light receiving unit and the measurement target. First three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement target is generated based on the relative distance between the light receiving unit and the measurement target in a state where the light receiving unit is focused on a plurality of portions of the target. .

形状測定前に、第1の立体形状データに基づく姿勢調整用画像が表示部に表示される。表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更が画像姿勢調整部により指定される。姿勢の変更の指定に応答して、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢が画像姿勢変更部により変更される。   Before shape measurement, an image for posture adjustment based on the first three-dimensional shape data is displayed on the display unit. The change of the posture of the measurement object on the displayed posture adjustment image is designated by the image posture adjustment unit. In response to the designation of the change of posture, the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit is changed by the image posture changing unit.

表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる第2の立体形状データの不良部分が推定される。推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像が表示部に表示される。   Shape measurement when it is assumed that the posture of the measurement object is adjusted to correspond to the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit and the second light is irradiated to the measurement object. A defective portion of the second three-dimensional shape data that is sometimes generated is estimated. An image for adjusting the posture of the measurement object is displayed on the display unit so that the estimated defective portion can be identified.

形状測定時に、第2の光が測定対象物に照射され、測定対象物により反射された光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が受光部から出力される。出力された受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データが生成される。   At the time of shape measurement, the second light is irradiated onto the measurement object, the light reflected by the measurement object is received by the light receiving unit, and a light reception signal indicating the amount of received light is output from the light receiving unit. Based on the output light reception signal, second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method.

以下、正確な形状測定が不可能または困難な部分を測定困難部分と呼ぶ。測定困難部分としては、例えば、影が発生する部分、光の多重反射が発生する部分、受光部に向かって高い強度の光が反射する部分、または光が潜り込んで拡散する部分等がある。測定困難部分に対応する立体形状データの部分は、データ欠落部分またはデータ不正確部分等の不良部分となる。それにより、使用者は、形状測定前に、姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更させつつ、変更された姿勢で測定対象物に第2の光が照射される場合の測定困難部分を容易に認識することができる。したがって、測定対象物の測定すべき位置が測定困難部分に含まれている場合には、使用者は、測定対象物の形状測定前に、測定対象物の姿勢を形状測定に適切な状態に容易に調整することができる。   Hereinafter, a portion where accurate shape measurement is impossible or difficult is referred to as a measurement difficult portion. Examples of the measurement difficult part include a part where a shadow is generated, a part where multiple reflection of light occurs, a part where light with high intensity is reflected toward the light receiving part, and a part where light enters and diffuses. The portion of the three-dimensional shape data corresponding to the measurement difficulty portion becomes a defective portion such as a data missing portion or a data inaccurate portion. Thereby, the user can change the posture of the measurement object on the posture adjustment image before measuring the shape, and the measurement difficult part when the measurement object is irradiated with the second light in the changed posture. Can be easily recognized. Therefore, when the position where the measurement object is to be measured is included in the measurement difficult part, the user can easily make the posture of the measurement object suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. Can be adjusted.

(2)投光部は、測定対象物に第1の光を照射するように構成される第1の投光部と、測定対象物に第2の光を照射するように構成される第2の投光部とを含み、第1の投光部は、受光部の光軸に平行な方向または受光部の光軸に対して0度よりも大きく90度よりも小さい第1の角度だけ傾斜した方向に均一な光量分布を有する第1の光を出射するように配置され、第2の投光部は、光を出射する測定光源と、測定光源により出射された光を形状測定用のパターンを有する光に変換することにより第2の光を生成するパターン生成部とを含み、受光部の光軸に対して第1の角度よりも大きい第2の角度だけ傾斜した方向に第2の光を出射するように配置されてもよい。   (2) The light projecting unit is configured to irradiate the measurement object with the first light and the second light source is configured to irradiate the measurement object with the second light. The first light projecting section is inclined by a first angle that is greater than 0 degree and smaller than 90 degrees with respect to the optical axis of the light receiving section or parallel to the optical axis of the light receiving section. The second light projecting unit is arranged so as to emit the first light having a uniform light amount distribution in the measured direction, and the second light projecting unit emits the light and the light emitted from the measurement light source is a pattern for shape measurement. And a pattern generator that generates the second light by converting the light into the second light in a direction inclined by a second angle larger than the first angle with respect to the optical axis of the light receiving unit. May be arranged so as to emit light.

この場合、第2の投光部は、受光部の光軸に対して第1の角度よりも大きい第2の角度だけ傾斜した方向に第2の光を出射する。それにより、測定対象物に第2の光が照射された状態で、三角測距方式により第2の立体形状データを容易に生成することができる。また、第1の投光部は、受光部の光軸に対して第2の角度よりも小さい第1の角度だけ傾斜した方向に第1の光を出射するので、影の発生を抑制しつつ測定対象物に第1の光を照射することができる。したがって、影の部分が少ない姿勢調整用画像を得ることができる。   In this case, the second light projecting unit emits the second light in a direction inclined by a second angle larger than the first angle with respect to the optical axis of the light receiving unit. Accordingly, the second three-dimensional shape data can be easily generated by the triangulation method in a state where the second light is irradiated on the measurement object. In addition, the first light projecting unit emits the first light in a direction inclined by a first angle smaller than the second angle with respect to the optical axis of the light receiving unit, thereby suppressing the generation of shadows. The measurement object can be irradiated with the first light. Therefore, it is possible to obtain a posture adjustment image with few shadow portions.

(3)受光部は、さらに測定対象物を撮像するように構成され、制御部は、形状測定前に、受光部により撮像される測定対象物の画像を姿勢調整用画像とともに表示するように表示部を制御してもよい。   (3) The light receiving unit is further configured to image the measurement target, and the control unit displays the image of the measurement target imaged by the light receiving unit together with the posture adjustment image before the shape measurement. The unit may be controlled.

この場合、使用者は、形状測定前に、受光部により撮像された測定対象物の画像の姿勢が姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に近づくように、測定対象物の姿勢を調整することができる。それにより、測定対象物の姿勢の調整がさらに容易になる。   In this case, before the shape measurement, the user adjusts the posture of the measurement target so that the posture of the measurement target image captured by the light receiving unit approaches the posture of the measurement target on the posture adjustment image. be able to. Thereby, adjustment of the posture of the measurement object is further facilitated.

(4)形状測定装置は、測定対象物の姿勢を調整するように使用者により操作される第1の姿勢調整部をさらに備えてもよい。   (4) The shape measuring apparatus may further include a first posture adjusting unit operated by a user so as to adjust the posture of the measurement object.

この場合、使用者は姿勢調整用画像を確認しつつ第1の姿勢調整部を操作することにより、測定対象物の姿勢を容易に調整することができる。   In this case, the user can easily adjust the posture of the measurement object by operating the first posture adjustment unit while confirming the posture adjustment image.

(5)形状測定装置は、制御部により制御可能に構成され、測定対象物の姿勢を調整する第2の姿勢調整部をさらに備え、制御部は、測定対象物の姿勢が姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように第2の姿勢調整部を制御してもよい。   (5) The shape measurement device is configured to be controllable by the control unit, and further includes a second posture adjustment unit that adjusts the posture of the measurement object, and the control unit has a posture of the measurement object on the posture adjustment image. The second posture adjustment unit may be controlled so as to correspond to the posture of the measurement object.

この場合、姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が自動的に調整される。それにより、測定対象物の姿勢を調整するための煩雑な操作を行う必要がなくなる。   In this case, the posture of the measurement object is automatically adjusted so as to correspond to the posture of the measurement object on the posture adjustment image. Thereby, it is not necessary to perform a complicated operation for adjusting the posture of the measurement object.

(6)画像姿勢調整部は、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢を調整可能に構成されてもよい。   (6) The image posture adjustment unit may be configured to be able to adjust the posture of the measurement target so as to correspond to the posture of the measurement target on the posture adjustment image displayed on the display unit.

この場合、画像姿勢調整部が操作されることにより、姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢が調整されるとともに実際の測定対象物の姿勢も調整される。したがって、使用者は、姿勢調整用画像を見ながら形状測定時の測定困難部分を認識しつつ、測定対象物の姿勢を調整することができる。   In this case, by operating the image posture adjustment unit, the posture of the measurement object on the posture adjustment image is adjusted and the actual posture of the measurement object is also adjusted. Therefore, the user can adjust the posture of the measurement object while recognizing the measurement difficulty portion at the time of shape measurement while looking at the posture adjustment image.

(7)第2の発明に係る形状測定方法は、形状測定前に、投光部によりステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、受光部とステージとの相対的な距離が受光部の光軸方向に変化することにより、受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成するステップと、形状測定前に、生成された第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示部に表示させるステップと、形状測定前に、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定を受け付けるステップと、形状測定前に、表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定があった場合に、姿勢の変更の指定に応答して表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更するステップと、形状測定時に、投光部によりステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射し、測定対象物により反射された光を受光部により受光し、受光部から出力される受光量を示す受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成するステップとを備え、姿勢調整用画像を表示部に表示させるステップは、形状測定前に、表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像を表示部に表示するステップを含むものである。   (7) In the shape measuring method according to the second invention, before the shape measurement, the measurement object placed on the stage by the light projecting unit is irradiated with the first light for posture confirmation from above or obliquely above, When the relative distance between the light receiving unit and the measurement object is changed by changing the relative distance between the light receiving unit and the stage in the optical axis direction of the light receiving unit, Generating first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object based on a relative distance between the light receiving unit and the measurement object in a state where each of the light receiving units is in focus; A step of causing the display unit to display an image of the measurement object based on the generated first three-dimensional shape data as a posture adjustment image, and a measurement target on the posture adjustment image displayed on the display unit before the shape measurement. A step of accepting designation of a change in the posture of the object; If there is a change in the posture of the measurement object on the displayed posture adjustment image before the shape measurement, the posture adjustment image displayed on the display unit is displayed in response to the posture change designation. The step of changing the posture of the measurement object and the shape measurement, the measurement object placed on the stage by the light projecting unit is irradiated with the second light for shape measurement obliquely from above and reflected by the measurement object. Receiving the received light by the light receiving unit, and generating second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by the triangulation method based on the light reception signal indicating the amount of light received output from the light receiving unit. And the step of displaying the posture adjustment image on the display unit adjusts the posture of the measurement object so as to correspond to the posture of the measurement target on the posture adjustment image displayed on the display unit before measuring the shape. And the second light is the object to be measured Estimate the defective part of the second three-dimensional shape data that will be generated at the time of shape measurement assuming that it has been irradiated, and display the posture adjustment image of the measurement object on the display unit so that the estimated defective part can be identified It includes a step of displaying.

その形状測定方法においては、形状測定前に、第1の光が測定対象物に照射され、受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データが生成される。   In the shape measurement method, a plurality of portions of the measurement object are obtained when the measurement object is irradiated with the first light and the relative distance between the light receiving unit and the measurement object is changed before the shape measurement. First three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement target is generated based on the relative distance between the light receiving unit and the measurement target in a state where the light receiving unit is in focus.

形状測定前に、第1の立体形状データに基づく姿勢調整用画像が表示部に表示される。表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更が指定される場合に、姿勢の変更の指定に応答して、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢が変更される。   Before shape measurement, an image for posture adjustment based on the first three-dimensional shape data is displayed on the display unit. The posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit in response to the designation of the posture change when the posture change of the measurement target on the displayed posture adjustment image is designated. Is changed.

表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる第2の立体形状データの不良部分が推定される。推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像が表示部に表示される。   Shape measurement when it is assumed that the posture of the measurement object is adjusted to correspond to the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit and the second light is irradiated to the measurement object. A defective portion of the second three-dimensional shape data that is sometimes generated is estimated. An image for adjusting the posture of the measurement object is displayed on the display unit so that the estimated defective portion can be identified.

形状測定時に、第2の光が測定対象物に照射され、測定対象物により反射された光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が受光部から出力される。出力された受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データが生成される。   At the time of shape measurement, the second light is irradiated onto the measurement object, the light reflected by the measurement object is received by the light receiving unit, and a light reception signal indicating the amount of received light is output from the light receiving unit. Based on the output light reception signal, second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method.

以下、正確な形状測定が不可能または困難な部分を測定困難部分と呼ぶ。測定困難部分としては、例えば、影が発生する部分、光の多重反射が発生する部分、受光部に向かって高い強度の光が反射する部分、または光が潜り込んで拡散する部分等がある。測定困難部分に対応する立体形状データの部分は、データ欠落部分またはデータ不正確部分等の不良部分となる。それにより、使用者は、形状測定前に、姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更させつつ、変更された姿勢で測定対象物に第2の光が照射される場合の測定困難部分を容易に認識することができる。したがって、測定対象物の測定すべき位置が測定困難部分に含まれている場合には、使用者は、測定対象物の形状測定前に、測定対象物の姿勢を形状測定に適切な状態に容易に調整することができる。   Hereinafter, a portion where accurate shape measurement is impossible or difficult is referred to as a measurement difficult portion. Examples of the measurement difficult part include a part where a shadow is generated, a part where multiple reflection of light occurs, a part where light with high intensity is reflected toward the light receiving part, and a part where light enters and diffuses. The portion of the three-dimensional shape data corresponding to the measurement difficulty portion becomes a defective portion such as a data missing portion or a data inaccurate portion. Thereby, the user can change the posture of the measurement object on the posture adjustment image before measuring the shape, and the measurement difficult part when the measurement object is irradiated with the second light in the changed posture. Can be easily recognized. Therefore, when the position where the measurement object is to be measured is included in the measurement difficult part, the user can easily make the posture of the measurement object suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. Can be adjusted.

(8)第3の発明に係る形状測定プログラムは、処理装置により実行可能な形状測定プログラムであって、形状測定前に、投光部によりステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、受光部とステージとの相対的な距離が受光部の光軸方向に変化することにより、受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成する処理と、形状測定前に、生成された第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示部に表示させる処理と、形状測定前に、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定を受け付ける処理と、形状測定前に、表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定があった場合に、姿勢の変更の指定に応答して表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更する処理と、形状測定時に、投光部によりステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射し、測定対象物により反射された光を受光部により受光し、受光部から出力される受光量を示す受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成する処理とを処理装置に実行させ、姿勢調整用画像を表示部に表示させる処理は、形状測定前に、表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像を表示部に表示する処理を含むものである。   (8) The shape measurement program according to the third invention is a shape measurement program that can be executed by the processing device, and is above or obliquely above the measurement object placed on the stage by the light projecting unit before the shape measurement. The first light for posture confirmation is emitted from the light source, and the relative distance between the light receiving unit and the stage changes in the optical axis direction of the light receiving unit, so that the relative distance between the light receiving unit and the measurement object changes. In this case, the first shape indicating the three-dimensional shape of the measurement object based on the relative distance between the light receiving unit and the measurement object when the light reception unit is focused on each of the plurality of parts of the measurement object. Processing for generating three-dimensional shape data, processing for displaying an image of a measurement object based on the generated first three-dimensional shape data on the display unit as an image for posture adjustment before shape measurement, and display before shape measurement On the posture adjustment image displayed on the screen Responds to the posture change specification when the processing to accept the change of the posture of the fixed object and the change of the posture of the measurement object on the displayed posture adjustment image before the shape measurement And processing for changing the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit, and for measuring the shape from the obliquely upper side to the measurement object placed on the stage by the light projecting unit at the time of shape measurement. The three-dimensional shape of the measurement object is measured by the triangulation method based on the received light signal indicating the amount of light received from the light receiving unit. The processing for generating the second 3D shape data indicating, and the processing for displaying the posture adjustment image on the display unit are performed on the posture adjustment image displayed on the display unit before the shape measurement. Measurement target to correspond to the posture of the measurement target When the posture of the object is adjusted and the second light is assumed to be irradiated to the measurement object, a defective portion of the second three-dimensional shape data to be generated at the time of shape measurement is estimated, and the estimated defective portion Including a process of displaying an image for adjusting the posture of the measurement object on the display unit so as to be identifiable.

その形状測定プログラムによれば、形状測定前に、第1の光が測定対象物に照射され、受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ受光部の焦点が合った状態での受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データが生成される。   According to the shape measurement program, when the first light is irradiated onto the measurement object before the shape measurement and the relative distance between the light receiving unit and the measurement object is changed, a plurality of measurement objects are measured. First three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement target is generated based on the relative distance between the light receiving unit and the measurement target in a state where the light receiving unit is focused on each part.

形状測定前に、第1の立体形状データに基づく姿勢調整用画像が表示部に表示される。表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更が指定される場合に、姿勢の変更の指定に応答して、表示部に表示される姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢が変更される。   Before shape measurement, an image for posture adjustment based on the first three-dimensional shape data is displayed on the display unit. The posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit in response to the designation of the posture change when the posture change of the measurement target on the displayed posture adjustment image is designated. Is changed.

表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる第2の立体形状データの不良部分が推定される。推定された不良部分を識別可能に測定対象物の姿勢調整用画像が表示部に表示される。   Shape measurement when it is assumed that the posture of the measurement object is adjusted to correspond to the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit and the second light is irradiated to the measurement object. A defective portion of the second three-dimensional shape data that is sometimes generated is estimated. An image for adjusting the posture of the measurement object is displayed on the display unit so that the estimated defective portion can be identified.

形状測定時に、第2の光が測定対象物に照射され、測定対象物により反射された光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が受光部から出力される。出力された受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データが生成される。   At the time of shape measurement, the second light is irradiated onto the measurement object, the light reflected by the measurement object is received by the light receiving unit, and a light reception signal indicating the amount of received light is output from the light receiving unit. Based on the output light reception signal, second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method.

以下、正確な形状測定が不可能または困難な部分を測定困難部分と呼ぶ。測定困難部分としては、例えば、影が発生する部分、光の多重反射が発生する部分、受光部に向かって高い強度の光が反射する部分、または光が潜り込んで拡散する部分等がある。測定困難部分に対応する立体形状データの部分は、データ欠落部分またはデータ不正確部分等の不良部分となる。それにより、使用者は、形状測定前に、姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更させつつ、変更された姿勢で測定対象物に第2の光が照射されることにより発生する測定困難部分を容易に認識することができる。したがって、測定対象物の測定すべき位置が測定困難部分に含まれている場合には、使用者は、測定対象物の形状測定前に、測定対象物の姿勢を形状測定に適切な状態に容易に調整することができる。   Hereinafter, a portion where accurate shape measurement is impossible or difficult is referred to as a measurement difficult portion. Examples of the measurement difficult part include a part where a shadow is generated, a part where multiple reflection of light occurs, a part where light with high intensity is reflected toward the light receiving part, and a part where light enters and diffuses. The portion of the three-dimensional shape data corresponding to the measurement difficulty portion becomes a defective portion such as a data missing portion or a data inaccurate portion. Thereby, the user changes the posture of the measurement object on the posture adjustment image before the shape measurement, and the measurement that occurs when the measurement object is irradiated with the second light in the changed posture. Difficult parts can be easily recognized. Therefore, when the position where the measurement object is to be measured is included in the measurement difficult part, the user can easily make the posture of the measurement object suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. Can be adjusted.

本発明によれば、測定対象物の形状測定前に、測定対象物の姿勢を形状測定に適切な状態に容易に調整することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to easily adjust the posture of a measurement object to a state suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object.

本発明の一実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the shape measuring apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図1の形状測定装置の測定部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the measurement part of the shape measuring apparatus of FIG. 光が照射された状態の測定対象物の模式図である。It is a schematic diagram of the measuring object in the state irradiated with light. 光が照射された状態の測定対象物の模式図である。It is a schematic diagram of the measuring object in the state irradiated with light. 画像を2画面表示するGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of GUI which displays an image on 2 screens. 三角測距方式の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of a triangulation system. 測定光の第1のパターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st pattern of measurement light. 測定光の第2のパターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd pattern of measurement light. 測定光の第3のパターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd pattern of measurement light. 測定対象物の特定の部分における画像が撮影されたタイミング(番数)と受光された光の強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the timing (number) by which the image in the specific part of the measuring object was image | photographed, and the intensity | strength of the received light. 測定光の第4のパターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 4th pattern of measurement light. 動作モード選択時における表示部のGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of GUI of the display part at the time of operation mode selection. 動作モード選択時における表示部のGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of GUI of the display part at the time of operation mode selection. 形状測定処理実行後における表示部のGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of GUI of the display part after shape measurement processing execution. 全焦点テクスチャ画像を説明するための測定対象物の模式的側面図である。It is a typical side view of a measuring object for explaining an all-focus texture image. 受光部の焦点位置とテクスチャ画像の鮮明度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the focus position of a light-receiving part, and the definition of a texture image. 生成された全焦点テクスチャ画像データに基づく測定対象物の全焦点テクスチャ画像である。It is an omnifocal texture image of the measuring object based on generated omnifocal texture image data. 合成データに基づく測定対象物の合成画像である。It is a synthesized image of the measurement object based on the synthesized data. テクスチャ画像の種類の選択時における表示部のGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the GUI of the display part at the time of selection of the kind of texture image. 副立体形状データによる主立体形状データの補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment of the main solid shape data by substereoscopic shape data. 副立体形状データによる主立体形状データの補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment of the main solid shape data by substereoscopic shape data. 副立体形状データによる主立体形状データの補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment of the main solid shape data by substereoscopic shape data. 形状測定の準備の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of preparation for shape measurement. 形状測定の準備の手順における第1の調整の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the 1st adjustment in the preparation procedure of shape measurement. 形状測定の準備の手順における第1の調整の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the 1st adjustment in the preparation procedure of shape measurement. X方向から見た図2の受光部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light-receiving part of FIG. 2 seen from the X direction. 形状測定の準備の手順における第2の調整の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the 2nd adjustment in the procedure of a preparation for shape measurement. 形状測定の準備の手順における第2の調整の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the 2nd adjustment in the procedure of a preparation for shape measurement. 第2の調整の実行時における表示部のGUIの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the GUI of the display part at the time of execution of 2nd adjustment. 形状測定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a shape measurement process. 形状測定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a shape measurement process. 形状測定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a shape measurement process. 測定対象物の姿勢の調整を説明するための図である。It is a figure for demonstrating adjustment of the attitude | position of a measurement object. 形状測定処理における測定条件を説明するための測定対象物の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the measuring object for demonstrating the measurement conditions in a shape measurement process. 姿勢調整の補助機能により不良部分画像が重畳された副立体形状画像の一表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the substereoscopic shape image on which the defective partial image was superimposed by the auxiliary | assistant function of attitude | position adjustment. 図35の副立体形状画像上で測定対象物の姿勢の変更が指定された場合の副立体形状画像の一表示例を示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating a display example of a sub-stereoscopic shape image when a change in posture of the measurement target is designated on the sub-stereoscopic shape image of FIG. 35. 図36の副立体形状画像上で測定対象物の姿勢の変更が指定された場合の副立体形状画像の一表示例を示す図である。FIG. 37 is a diagram illustrating a display example of a sub-stereoscopic shape image when a change in posture of the measurement target is designated on the sub-stereoscopic shape image of FIG. 36. 形状測定処理前に測定対象物に照明光が照射されることにより得られるライブ画像の一表示例を示す図である。It is a figure which shows one display example of the live image obtained by irradiating illumination light to a measuring object before a shape measurement process. 副立体形状画像が重畳されたライブ画像の一表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the live image on which the sub-stereoscopic shape image was superimposed. 図35〜図39の第2の画像表示領域の一表示例を示す図である。It is a figure which shows one example of a display of the 2nd image display area | region of FIGS. 測定対象物の姿勢の調整時における副立体形状画像およびライブ画像の他の表示例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a substereoscopic shape image at the time of adjustment of the attitude | position of a measurement object, and another display example of a live image. 測定対象物の姿勢の調整時における副立体形状画像およびライブ画像のさらに他の表示例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of a display of a substereoscopic shape image at the time of adjustment of the attitude | position of a measurement object, and a live image. 姿勢調整補助測定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an attitude | position adjustment auxiliary | assistant measurement process. 姿勢調整補助測定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an attitude | position adjustment auxiliary | assistant measurement process. 姿勢調整補助測定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an attitude | position adjustment auxiliary | assistant measurement process. 姿勢調整補助測定処理の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of an attitude | position adjustment auxiliary | assistant measurement process. 姿勢調整補助測定処理のさらに他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the further another example of a posture adjustment auxiliary | assistant measurement process. 図35〜図39の第2の画像表示領域の他の表示例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a display of the 2nd image display area of FIGS.

[1]形状測定装置の構成
図1は、本発明の一実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、図1の形状測定装置500の測定部の構成を示す模式図である。以下、本実施の形態に係る形状測定装置500について、図1および図2を参照しながら説明する。図1に示すように、形状測定装置500は、測定部100、PC(パーソナルコンピュータ)200、制御部300および表示部400を備える。
[1] Configuration of Shape Measuring Device FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shape measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a measurement unit of the shape measuring apparatus 500 of FIG. Hereinafter, the shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus 500 includes a measuring unit 100, a PC (personal computer) 200, a control unit 300, and a display unit 400.

図1に示すように、測定部100は、例えば顕微鏡であり、投光部110、受光部120、照明光出力部130、ステージ140および制御基板150を含む。投光部110は、測定光源111、パターン生成部112および複数のレンズ113,114,115を含む。受光部120は、カメラ121および複数のレンズ122,123を含む。複数のレンズ122,123により受光部120の光軸が形成される。ステージ140上には、測定対象物Sが載置される。   As illustrated in FIG. 1, the measurement unit 100 is a microscope, for example, and includes a light projecting unit 110, a light receiving unit 120, an illumination light output unit 130, a stage 140, and a control board 150. The light projecting unit 110 includes a measurement light source 111, a pattern generation unit 112, and a plurality of lenses 113, 114, and 115. The light receiving unit 120 includes a camera 121 and a plurality of lenses 122 and 123. The optical axis of the light receiving unit 120 is formed by the plurality of lenses 122 and 123. On the stage 140, the measuring object S is placed.

投光部110は、ステージ140の斜め上方に配置される。測定部100は、複数の投光部110を含んでもよい。図2の例においては、測定部100は2つの投光部110を含む。以下、2つの投光部110を区別する場合は、一方の投光部110を投光部110Aと呼び、他方の投光部110を投光部110Bと呼ぶ。投光部110A,110Bは受光部120の光軸を挟んで対称に配置される。   The light projecting unit 110 is disposed obliquely above the stage 140. The measuring unit 100 may include a plurality of light projecting units 110. In the example of FIG. 2, the measurement unit 100 includes two light projecting units 110. Hereinafter, when distinguishing the two light projecting units 110, one light projecting unit 110 is referred to as a light projecting unit 110A, and the other light projecting unit 110 is referred to as a light projecting unit 110B. The light projecting units 110 </ b> A and 110 </ b> B are arranged symmetrically across the optical axis of the light receiving unit 120.

各投光部110A,110Bの測定光源111は、例えば白色光を出射するハロゲンランプである。測定光源111は、白色光を出射する白色LED(発光ダイオード)等の他の光源であってもよい。測定光源111から出射された光(以下、測定光と呼ぶ)は、レンズ113により適切に集光された後、パターン生成部112に入射する。   The measurement light source 111 of each of the light projecting units 110A and 110B is, for example, a halogen lamp that emits white light. The measurement light source 111 may be another light source such as a white LED (light emitting diode) that emits white light. Light emitted from the measurement light source 111 (hereinafter referred to as measurement light) is appropriately condensed by the lens 113 and then enters the pattern generation unit 112.

パターン生成部112は、例えばDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)である。パターン生成部112は、LCD(液晶ディスプレイ)、LCOS(Liquid Crystal on Silicon:反射型液晶素子)またはマスクであってもよい。パターン生成部112に入射した測定光は、予め設定されたパターンおよび予め設定された強度(明るさ)に変換されて出射される。パターン生成部112により出射された測定光は、複数のレンズ114,115により測定対象物Sの寸法よりも大きい径を有する光に変換された後、ステージ140上の測定対象物Sに照射される。   The pattern generation unit 112 is a DMD (digital micromirror device), for example. The pattern generation unit 112 may be an LCD (Liquid Crystal Display), LCOS (Liquid Crystal on Silicon), or a mask. The measurement light incident on the pattern generation unit 112 is converted into a preset pattern and a preset intensity (brightness) and emitted. The measurement light emitted from the pattern generation unit 112 is converted into light having a diameter larger than the dimension of the measurement object S by the plurality of lenses 114 and 115 and then irradiated to the measurement object S on the stage 140. .

受光部120は、ステージ140の上方に配置される。測定対象物Sによりステージ140の上方に反射された測定光は、受光部120の複数のレンズ122,123により集光および結像された後、カメラ121により受光される。   The light receiving unit 120 is disposed above the stage 140. The measurement light reflected above the stage 140 by the measurement object S is collected and imaged by the plurality of lenses 122 and 123 of the light receiving unit 120 and then received by the camera 121.

カメラ121は、例えば撮像素子121aおよびレンズを含むCCD(電荷結合素子)カメラである。撮像素子121aは、例えばモノクロCCD(電荷結合素子)である。撮像素子121aは、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。撮像素子121aの各画素からは、受光量に対応するアナログの電気信号(以下、受光信号と呼ぶ)が制御基板150に出力される。   The camera 121 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera including an image sensor 121a and a lens. The image sensor 121a is, for example, a monochrome CCD (charge coupled device). The image sensor 121a may be another image sensor such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor. From each pixel of the image sensor 121a, an analog electrical signal (hereinafter referred to as a light reception signal) corresponding to the amount of received light is output to the control board 150.

モノクロCCDには、カラーCCDとは異なり、赤色波長の光を受光する画素、緑色波長の光を受光する画素および青色波長の光を受光する画素を設ける必要がない。そのため、モノクロCCDの計測の分解能はカラーCCDの分解能よりも高くなる。また、モノクロCCDには、カラーCCDとは異なり、各画素にカラーフィルタを設ける必要がない。そのため、モノクロCCDの感度はカラーCCDの感度よりも高くなる。これらの理由により、本例におけるカメラ121にはモノクロCCDが設けられる。   Unlike a color CCD, a monochrome CCD does not need to be provided with pixels that receive red wavelength light, pixels that receive green wavelength light, and pixels that receive blue wavelength light. Therefore, the measurement resolution of the monochrome CCD is higher than the resolution of the color CCD. Further, unlike a color CCD, a monochrome CCD does not require a color filter for each pixel. Therefore, the sensitivity of the monochrome CCD is higher than that of the color CCD. For these reasons, the camera 121 in this example is provided with a monochrome CCD.

本例においては、照明光出力部130は、測定対象物Sに赤色波長の光、緑色波長の光および青色波長の光を時分割で出射する。この構成によれば、モノクロCCDを用いた受光部120により測定対象物Sのカラー画像を撮像することができる。   In this example, the illumination light output unit 130 emits red wavelength light, green wavelength light, and blue wavelength light to the measurement object S in a time-sharing manner. According to this configuration, a color image of the measuring object S can be taken by the light receiving unit 120 using a monochrome CCD.

一方、カラーCCDが十分な分解能および感度を有する場合には、撮像素子121aは、カラーCCDであってもよい。この場合、照明光出力部130は、測定対象物Sに赤色波長の光、緑色波長の光および青色波長の光を時分割で照射する必要はなく、白色光を測定対象物Sに照射する。そのため、照明光源320の構成を単純にすることができる。   On the other hand, when the color CCD has sufficient resolution and sensitivity, the image sensor 121a may be a color CCD. In this case, the illumination light output unit 130 does not need to irradiate the measurement object S with red wavelength light, green wavelength light, and blue wavelength light in a time-sharing manner, and irradiates the measurement object S with white light. Therefore, the configuration of the illumination light source 320 can be simplified.

制御基板150には、図示しないA/D変換器(アナログ/デジタル変換器)およびFIFO(First In First Out)メモリが実装される。カメラ121から出力される受光信号は、制御部300による制御に基づいて、制御基板150のA/D変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。A/D変換器から出力されるデジタル信号は、FIFOメモリに順次蓄積される。FIFOメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次PC200に転送される。   On the control board 150, an A / D converter (analog / digital converter) and a FIFO (First In First Out) memory (not shown) are mounted. The light reception signal output from the camera 121 is sampled at a constant sampling period by the A / D converter of the control board 150 and converted into a digital signal based on the control by the control unit 300. Digital signals output from the A / D converter are sequentially stored in the FIFO memory. The digital signals stored in the FIFO memory are sequentially transferred to the PC 200 as pixel data.

図1に示すように、PC200は、CPU(中央演算処理装置)210、ROM(リードオンリメモリ)220、作業用メモリ230、記憶装置240および操作部250を含む。また、操作部250は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。   As shown in FIG. 1, the PC 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 210, a ROM (Read Only Memory) 220, a work memory 230, a storage device 240, and an operation unit 250. The operation unit 250 includes a keyboard and a pointing device. A mouse or a joystick is used as the pointing device.

ROM220には、システムプログラムが記憶される。作業用メモリ230は、RAM(ランダムアクセスメモリ)からなり、種々のデータの処理のために用いられる。記憶装置240は、ハードディスク等からなる。記憶装置240には、画像処理プログラムおよび形状測定プログラムが記憶される。また、記憶装置240は、制御基板150から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。   The ROM 220 stores a system program. The working memory 230 includes a RAM (Random Access Memory), and is used for processing various data. The storage device 240 is composed of a hard disk or the like. The storage device 240 stores an image processing program and a shape measurement program. The storage device 240 is used for storing various data such as pixel data supplied from the control board 150.

CPU210は、制御基板150から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。また、CPU210は、生成した画像データに作業用メモリ230を用いて各種処理を行うとともに、画像データに基づく画像を表示部400に表示させる。さらに、CPU210は、後述するステージ駆動部146に駆動パルスを与える。表示部400は、例えばLCDパネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルにより構成される。   The CPU 210 generates image data based on the pixel data given from the control board 150. The CPU 210 performs various processes on the generated image data using the work memory 230 and causes the display unit 400 to display an image based on the image data. Further, the CPU 210 gives a driving pulse to a stage driving unit 146 to be described later. The display unit 400 is configured by, for example, an LCD panel or an organic EL (electroluminescence) panel.

図2において、測定対象物Sが載置されるステージ140上の平面(以下、載置面と呼ぶ)内で互いに直交する2方向をX方向およびY方向と定義し、それぞれ矢印X,Yで示す。ステージ140の載置面に対して直交する方向をZ方向と定義し、矢印Zで示す。Z方向に平行な軸を中心に回転する方向をθ方向と定義し、矢印θで示す。   In FIG. 2, two directions orthogonal to each other within a plane (hereinafter referred to as a placement surface) on the stage 140 on which the measurement object S is placed are defined as an X direction and a Y direction, and arrows X and Y respectively. Show. A direction orthogonal to the mounting surface of the stage 140 is defined as a Z direction and is indicated by an arrow Z. A direction rotating around an axis parallel to the Z direction is defined as a θ direction, and is indicated by an arrow θ.

ステージ140は、X−Yステージ141、Zステージ142、θステージ143およびチルトステージ144を含む。X−Yステージ141は、X方向移動機構およびY方向移動機構を有する。Zステージ142は、Z方向移動機構を有する。θステージ143は、θ方向回転機構を有する。チルトステージ144は、載置面に平行な軸を中心に回転可能な機構(以下、あおり回転機構と呼ぶ)を有する。X−Yステージ141、Zステージ142、θステージ143およびチルトステージ144により、ステージ140が構成される。また、ステージ140は、載置面に測定対象物Sを固定する図示しない固定部材(クランプ)をさらに含む。   The stage 140 includes an XY stage 141, a Z stage 142, a θ stage 143, and a tilt stage 144. The XY stage 141 has an X direction moving mechanism and a Y direction moving mechanism. The Z stage 142 has a Z direction moving mechanism. The θ stage 143 has a θ direction rotation mechanism. The tilt stage 144 has a mechanism that can rotate around an axis parallel to the mounting surface (hereinafter referred to as a tilt rotation mechanism). The XY stage 141, the Z stage 142, the θ stage 143, and the tilt stage 144 constitute a stage 140. The stage 140 further includes a fixing member (clamp) (not shown) that fixes the measuring object S to the placement surface.

ここで、受光部120の焦点に位置しかつ受光部120の光軸に垂直な平面を受光部120の焦点面と呼ぶ。図2に示すように、投光部110A,110B、受光部120およびステージ140の相対的な位置関係は、投光部110Aの光軸、投光部110Bの光軸および受光部120の光軸が受光部120の焦点面で互いに交差するように設定される。本実施の形態では、受光部120の光軸はZ方向と平行な方向に延びる。   Here, a plane located at the focal point of the light receiving unit 120 and perpendicular to the optical axis of the light receiving unit 120 is referred to as a focal plane of the light receiving unit 120. As shown in FIG. 2, the relative positional relationship among the light projecting units 110A and 110B, the light receiving unit 120, and the stage 140 is such that the optical axis of the light projecting unit 110A, the optical axis of the light projecting unit 110B, and the optical axis of the light receiving unit 120. Are set so as to cross each other at the focal plane of the light receiving unit 120. In the present embodiment, the optical axis of the light receiving unit 120 extends in a direction parallel to the Z direction.

また、投光部110の焦点(測定光のパターンが結像する点)に位置しかつ投光部110の光軸に垂直な平面を投光部110の焦点面と呼ぶ。各投光部110A,110Bは、投光部110Aの焦点面および投光部110Bの焦点面が受光部120の焦点を含む位置で交差するように構成される。   A plane that is located at the focal point of the light projecting unit 110 (the point where the pattern of the measurement light is imaged) and is perpendicular to the optical axis of the light projecting unit 110 is referred to as a focal plane of the light projecting unit 110. Each of the light projecting units 110 </ b> A and 110 </ b> B is configured such that the focal plane of the light projecting unit 110 </ b> A and the focal plane of the light projecting unit 110 </ b> B intersect at a position including the focal point of the light receiving unit 120.

θステージ143のθ方向の回転軸の中心は、受光部120の光軸と一致している。そのため、θステージ143をθ方向に回転させた場合に、測定対象物Sを視野から外すことなく、回転軸を中心に視野内で回転させることができる。また、X−Yステージ141、θステージ143およびチルトステージ144は、Zステージ142により支持されている。   The center of the rotation axis of the θ stage 143 in the θ direction coincides with the optical axis of the light receiving unit 120. Therefore, when the θ stage 143 is rotated in the θ direction, the measuring object S can be rotated within the field of view around the rotation axis without removing the measuring object S from the field of view. Further, the XY stage 141, the θ stage 143, and the tilt stage 144 are supported by the Z stage 142.

すなわち、θステージ143をθ方向に回転させるか、またはチルトステージ144をあおり方向に回転させた状態であっても、受光部120の中心軸とZステージ142の移動軸とにずれが生じないように構成されている。ここで、あおり方向とは、載置面に平行な軸を中心とする回転方向である。この構成により、測定対象物Sの位置または姿勢を変化させた状態であっても、Z方向にステージ140を移動させて受光部120の異なる複数の焦点位置においてそれぞれ撮像した複数の画像を合成することが可能となる。   That is, even if the θ stage 143 is rotated in the θ direction or the tilt stage 144 is rotated in the tilt direction, the center axis of the light receiving unit 120 and the movement axis of the Z stage 142 do not shift. It is configured. Here, the tilt direction is a rotation direction about an axis parallel to the placement surface. With this configuration, even when the position or orientation of the measurement object S is changed, the stage 140 is moved in the Z direction to synthesize a plurality of images respectively captured at a plurality of different focal positions of the light receiving unit 120. It becomes possible.

ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構、θ方向回転機構およびあおり回転機構には、それぞれステッピングモータが用いられる。ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構、θ方向回転機構およびあおり回転機構は、図1のステージ操作部145またはステージ駆動部146により駆動される。   Stepping motors are used for the X direction moving mechanism, the Y direction moving mechanism, the Z direction moving mechanism, the θ direction rotating mechanism, and the tilt rotating mechanism of the stage 140, respectively. The X direction moving mechanism, the Y direction moving mechanism, the Z direction moving mechanism, the θ direction rotating mechanism, and the tilt rotating mechanism of the stage 140 are driven by the stage operation unit 145 or the stage driving unit 146 in FIG.

使用者は、ステージ操作部145を手動で操作することにより、ステージ140の載置面を受光部120に対して相対的にX方向、Y方向もしくはZ方向に移動させるか、またはθ方向もしくはあおり方向に回転させることができる。ステージ駆動部146は、PC200より与えられる駆動パルスに基づいて、ステージ140のステッピングモータに電流を供給することにより、ステージ140を受光部120に相対的にX方向、Y方向もしくはZ方向に移動させるか、またはθ方向もしくはあおり方向に回転させることができる。   The user manually operates the stage operation unit 145 to move the mounting surface of the stage 140 in the X direction, the Y direction, or the Z direction relative to the light receiving unit 120, or the θ direction or tilt. Can be rotated in the direction. The stage driving unit 146 moves the stage 140 relative to the light receiving unit 120 in the X direction, the Y direction, or the Z direction by supplying current to the stepping motor of the stage 140 based on the driving pulse given from the PC 200. Or can be rotated in the θ direction or the tilt direction.

ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構、θ方向回転機構およびあおり回転機構の各々に用いられるステッピングモータにはエンコーダが取り付けられている。各エンコーダの出力信号は、例えばCPU210に与えられる。CPU210は、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいて、ステージ140の載置面のX方向の位置(X位置)、Y方向の位置(Y位置)、Z方向の位置(Z位置)、θ方向の回転角(θ回転角)、またはあおり方向の回転角(あおり傾斜角)の変化量を算出することができる。以下の説明では、CPU210により算出されるX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角を、適宜ステージ情報と総称する。   An encoder is attached to a stepping motor used for each of the X direction moving mechanism, Y direction moving mechanism, Z direction moving mechanism, θ direction rotating mechanism, and tilt rotating mechanism of the stage 140. The output signal of each encoder is given to the CPU 210, for example. Based on the signal given from each encoder of the stage 140, the CPU 210 has a position in the X direction (X position), a position in the Y direction (Y position), a position in the Z direction (Z position), The change amount of the rotation angle in the θ direction (θ rotation angle) or the rotation angle in the tilt direction (tilting angle) can be calculated. In the following description, the X position, the Y position, the Z position, the θ rotation angle, and the tilt angle calculated by the CPU 210 are collectively referred to as stage information as appropriate.

なお、本実施の形態では、ステージ140はステッピングモータにより駆動することが可能であるとともに手動により操作することが可能な電動ステージであるが、これに限定されない。ステージ140はステッピングモータでのみ駆動することが可能な電動ステージであってもよいし、手動でのみ操作することが可能な手動ステージであってもよい。   In the present embodiment, stage 140 is an electric stage that can be driven by a stepping motor and can be manually operated, but is not limited thereto. The stage 140 may be an electric stage that can be driven only by a stepping motor, or may be a manual stage that can be operated only manually.

制御部300は、制御基板310および照明光源320を含む。制御基板310には、図示しないCPUが実装される。制御基板310のCPUは、PC200のCPU210からの指令に基づいて、投光部110、受光部120および制御基板150を制御する。   The control unit 300 includes a control board 310 and an illumination light source 320. A CPU (not shown) is mounted on the control board 310. The CPU of the control board 310 controls the light projecting unit 110, the light receiving unit 120, and the control board 150 based on a command from the CPU 210 of the PC 200.

照明光源320は、例えば赤色光、緑色光および青色光を出射する3つのLEDを含む。各LEDから出射される光の輝度を制御することにより、照明光源320から任意の色の光を発生することができる。照明光源320から発生される光(以下、照明光と呼ぶ)は、導光部材(ライトガイド)を通して測定部100の照明光出力部130から出力される。なお、制御部300に照明光源320を設けずに、測定部100に照明光源320を設けてもよい。この場合、測定部100には照明光出力部130が設けられない。   The illumination light source 320 includes, for example, three LEDs that emit red light, green light, and blue light. By controlling the luminance of the light emitted from each LED, light of an arbitrary color can be generated from the illumination light source 320. Light generated from the illumination light source 320 (hereinafter referred to as illumination light) is output from the illumination light output unit 130 of the measurement unit 100 through a light guide member (light guide). Note that the illumination light source 320 may be provided in the measurement unit 100 without providing the illumination light source 320 in the control unit 300. In this case, the illumination light output unit 130 is not provided in the measurement unit 100.

図2の照明光出力部130は、円環形状を有し、受光部120を取り囲むようにステージ140の上方に配置される。これにより、影が発生しないように照明光出力部130から測定対象物Sに照明光が照射される。図3および図4は、光が照射された状態の測定対象物Sの模式図である。図3および図4の例においては、測定対象物Sは上面の略中央に孔Shを有する。また、図3(a),(c)および図4(a)においては、影Ssをハッチングにより表わしている。   The illumination light output unit 130 of FIG. 2 has an annular shape and is disposed above the stage 140 so as to surround the light receiving unit 120. Thereby, illumination light is irradiated to the measuring object S from the illumination light output unit 130 so that no shadow is generated. 3 and 4 are schematic views of the measuring object S in a state irradiated with light. In the example of FIGS. 3 and 4, the measuring object S has a hole Sh at the approximate center of the upper surface. 3A, 3C, and 4A, the shadow Ss is represented by hatching.

図3(a)は図2の一方の投光部110Aからの測定光が照射された状態の測定対象物Sの平面図であり、図3(b)は図3(a)のA−A線断面図である。図3(a),(b)に示すように、一方の投光部110Aから測定光を測定対象物Sに照射した場合、孔Shの深さによっては、孔Shの底部にまで測定光が到達せず、影Ssが発生する。したがって、測定対象物Sの一部を観察することができない。   FIG. 3A is a plan view of the measuring object S in a state irradiated with measurement light from one of the light projecting units 110A in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is line sectional drawing. As shown in FIGS. 3A and 3B, when the measurement object S is irradiated with the measurement light from one light projecting unit 110A, the measurement light may reach the bottom of the hole Sh depending on the depth of the hole Sh. The shadow Ss is generated without reaching. Therefore, a part of the measuring object S cannot be observed.

図3(c)は図2の他方の投光部110Bからの測定光が照射された状態の測定対象物Sの平面図であり、図3(d)は図3(c)のB−B線断面図である。図3(c),(d)に示すように、他方の投光部110Bから測定光を測定対象物Sに照射した場合、孔Shの深さによっては、孔Shの底部にまで測定光が到達せず、影Ssが発生する。したがって、測定対象物Sの一部を観察することができない。   FIG. 3C is a plan view of the measuring object S in a state irradiated with the measurement light from the other light projecting unit 110B in FIG. 2, and FIG. 3D is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is line sectional drawing. As shown in FIGS. 3C and 3D, when the measurement object S is irradiated with the measurement light from the other light projecting unit 110B, the measurement light may reach the bottom of the hole Sh depending on the depth of the hole Sh. The shadow Ss is generated without reaching. Therefore, a part of the measuring object S cannot be observed.

図4(a)は投光部110A,110Bの両方からの測定光が照射された状態の測定対象物Sの平面図であり、図4(b)は図4(a)のC−C線断面図である。図4(a),(b)に示すように、投光部110A,110Bの両方から測定光を測定対象物Sに照射した場合、投光部110A,110Bの一方から測定光を測定対象物Sに照射した場合に比べて、孔Shの底部にまで到達しない測定光が減少するため、発生する影Ssが減少する。したがって、観察することができる測定対象物Sの部分が増加する。   FIG. 4A is a plan view of the measurement object S in a state where measurement light from both the light projecting units 110A and 110B is irradiated, and FIG. 4B is a CC line in FIG. 4A. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the measurement object S is irradiated with the measurement light from both the light projecting units 110A and 110B, the measurement light is applied from one of the light projecting units 110A and 110B. Compared with the case where S is irradiated, the measurement light that does not reach the bottom of the hole Sh is reduced, so that the generated shadow Ss is reduced. Therefore, the portion of the measuring object S that can be observed increases.

図4(c)は図2の照明光出力部130からの照明光が照射された状態の測定対象物Sの平面図であり、図4(d)は図4(c)のD−D線断面図である。図4(c),(d)に示すように、照明光は測定対象物Sの略真上から照射されるので、孔Shの深さによらず、孔Shの底部にまで照明光が到達する。したがって、測定対象物Sの大部分を観察することができる。   FIG. 4C is a plan view of the measuring object S in a state irradiated with illumination light from the illumination light output unit 130 in FIG. 2, and FIG. 4D is a DD line in FIG. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 4C and 4D, since the illumination light is irradiated from substantially right above the measurement object S, the illumination light reaches the bottom of the hole Sh regardless of the depth of the hole Sh. To do. Therefore, most of the measuring object S can be observed.

一方の投光部110Aから測定光が照射された測定対象物Sの画像と他方の投光部110Bから測定光が照射された測定対象物Sの画像とが並ぶように表示部400に表示(2画面表示)されてもよい。図5は、画像を2画面表示するGUI(Graphical User Interface)の一例を示す図である。   Displayed on the display unit 400 so that the image of the measuring object S irradiated with the measuring light from one light projecting unit 110A and the image of the measuring object S irradiated with the measuring light from the other light projecting unit 110B are aligned ( (2 screen display). FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a GUI (Graphical User Interface) that displays an image on two screens.

図5に示すように、表示部400には2つの画像表示領域491,492が並ぶように設けられる。画像を2画面表示する場合には、投光部110A,110Bから測定対象物Sに測定光が切り替わるように交互に照射される。画像表示領域491には、一方の投光部110Aから測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が表示される。画像表示領域492には、他方の投光部110Bから測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が表示される。これにより、使用者は投光部110A,110Bの各々により測定光を照射された場合における測定対象物Sの画像を区別して認識することができる。   As shown in FIG. 5, the display unit 400 is provided with two image display areas 491 and 492 arranged side by side. When displaying two images on the screen, the measurement light is alternately irradiated from the light projecting units 110 </ b> A and 110 </ b> B so that the measurement light S is switched. In the image display area 491, an image of the measurement object S when the measurement light is irradiated from one light projecting unit 110A is displayed. In the image display area 492, an image of the measurement object S when the measurement light is irradiated from the other light projecting unit 110B is displayed. Thereby, the user can distinguish and recognize the image of the measuring object S when each of the light projecting units 110A and 110B is irradiated with the measurement light.

本例においては、投光部110A,110Bからの測定光の切り替えの頻度は、例えば数Hzである。なお、投光部110A,110Bからの測定光の切り替えの頻度は、使用者に切り替えの認識をすることができない値(例えば100Hz)に設定されてもよい。この場合、使用者には、測定部100において両方の投光部110A,110Bから測定対象物Sに測定光が同時に照射されるように観測される。   In this example, the frequency of switching the measurement light from the light projecting units 110A and 110B is, for example, several Hz. Note that the frequency of switching the measurement light from the light projecting units 110A and 110B may be set to a value (for example, 100 Hz) that cannot be recognized by the user. In this case, the user observes that the measuring object 100 is simultaneously irradiated with the measuring light from both the light projecting units 110 </ b> A and 110 </ b> B in the measuring unit 100.

表示部400には2つの光量設定バー493,494が表示される。光量設定バー493は、水平方向に移動可能なスライダ493sを有する。光量設定バー494は、水平方向に移動可能なスライダ494sを有する。以下、一方の投光部110Aから出射される測定光を一方の測定光と呼び、他方の投光部110Bから出射される測定光を他方の測定光と呼ぶ。光量設定バー493上のスライダ493sの位置は、一方の測定光を受光する際の受光部120の光量(以下、一方の測定光の光量と呼ぶ)に対応する。光量設定バー494上のスライダ494sの位置は、他方の測定光を受光する際の受光部120の光量(以下、他方の測定光の光量と呼ぶ)に対応する。   Two light amount setting bars 493 and 494 are displayed on the display unit 400. The light amount setting bar 493 includes a slider 493s that can move in the horizontal direction. The light amount setting bar 494 includes a slider 494s that can move in the horizontal direction. Hereinafter, the measurement light emitted from one light projecting unit 110A is referred to as one measurement light, and the measurement light emitted from the other light projection unit 110B is referred to as the other measurement light. The position of the slider 493s on the light amount setting bar 493 corresponds to the light amount of the light receiving unit 120 when receiving one measurement light (hereinafter referred to as the light amount of one measurement light). The position of the slider 494s on the light amount setting bar 494 corresponds to the light amount of the light receiving unit 120 when receiving the other measurement light (hereinafter referred to as the light amount of the other measurement light).

使用者は、図1のPC200の操作部250を操作して光量設定バー493のスライダ493sを水平方向に移動させることにより、一方の測定光の光量を変更することができる。一方の測定光の光量の変更は、一方の測定光の明るさまたは一方の測定光を受光する際の受光部120の露光時間を変更することにより行われる。同様に、使用者は、操作部250を操作して光量設定バー494のスライダ494sを水平方向に移動させることにより、他方の測定光の光量を変更することができる。他方の測定光の光量の変更は、他方の測定光の明るさまたは他方の測定光を受光する際の受光部120の露光時間を変更することにより行われる。   The user can change the light amount of one measurement light by operating the operation unit 250 of the PC 200 of FIG. 1 and moving the slider 493s of the light amount setting bar 493 in the horizontal direction. The light quantity of one measurement light is changed by changing the brightness of one measurement light or the exposure time of the light receiving unit 120 when receiving one measurement light. Similarly, the user can change the light amount of the other measurement light by operating the operation unit 250 and moving the slider 494s of the light amount setting bar 494 in the horizontal direction. The light quantity of the other measurement light is changed by changing the brightness of the other measurement light or the exposure time of the light receiving unit 120 when receiving the other measurement light.

上記のように、画像表示領域491,492には、投光部110A,110Bの各々により測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が並ぶように表示される。したがって、使用者は、画像表示領域491,492に表示された測定対象物Sの画像を見ながら、光量設定バー493,494のスライダ493s,494sの位置をそれぞれ移動させることにより、一方および他方の測定光の光量を適切に調整することができる。   As described above, in the image display areas 491 and 492, images of the measurement object S when the measurement light is irradiated by each of the light projecting units 110A and 110B are displayed so as to be aligned. Therefore, the user moves the positions of the sliders 493 s and 494 s of the light amount setting bars 493 and 494 while viewing the images of the measurement object S displayed in the image display areas 491 and 492, respectively. The amount of measurement light can be adjusted appropriately.

また、一方および他方の測定光の光量と照明光出力部130から出射される照明光を受光する際の受光部120の光量(以下、照明光の光量と呼ぶ)との間に相関がある場合がある。この場合、一方および他方の測定光の光量は、照明光の光量に基づいて自動的に調整されてもよい。あるいは、照明光の光量に基づいて、一方および他方の測定光の光量を適切にするための調整ガイドが表示部400に表示されてもよい。この場合、使用者は、調整ガイドに基づいて光量設定バー493,494のスライダ493s,494sの位置をそれぞれ移動させることにより、一方および他方の測定光の光量を適切に調整することができる。   In addition, when there is a correlation between the light quantity of one and the other measurement light and the light quantity of the light receiving unit 120 when receiving the illumination light emitted from the illumination light output unit 130 (hereinafter referred to as illumination light quantity) There is. In this case, the light quantity of the one and the other measurement light may be automatically adjusted based on the light quantity of the illumination light. Or based on the light quantity of illumination light, the adjustment guide for making the light quantity of one and the other measurement light suitable may be displayed on the display part 400. FIG. In this case, the user can appropriately adjust the light quantity of one and the other measurement light by moving the positions of the sliders 493s and 494s of the light quantity setting bars 493 and 494 based on the adjustment guide.

光の照射方向が異なれば、光の反射方向も異なる。そのため、測定対象物Sの同一の部分であっても、一方の測定光が照射された部分の画像の明るさと他方の測定光が照射された部分の画像の明るさとは互いに異なる。すなわち、形状測定に適した光量は照射方向によって異なる。   If the light irradiation direction is different, the light reflection direction is also different. Therefore, even in the same portion of the measurement object S, the brightness of the image irradiated with one measurement light is different from the brightness of the image irradiated with the other measurement light. That is, the amount of light suitable for shape measurement varies depending on the irradiation direction.

本実施の形態では、投光部110A、110Bから測定光が照射された際の画像の各々の明るさを個別に調整することができる。そのため、光の照射方向に応じた適切な光量を設定することができる。また、光量の調整中の画像は、画像表示領域491,492に更新されながら表示される。これにより、使用者は、画像を確認しながら光量を調整することができる。   In the present embodiment, it is possible to individually adjust the brightness of each image when the measurement light is irradiated from the light projecting units 110A and 110B. Therefore, it is possible to set an appropriate amount of light according to the light irradiation direction. Further, the image whose light amount is being adjusted is displayed in the image display areas 491 and 492 while being updated. Thereby, the user can adjust the light amount while confirming the image.

この場合において、PC200は、画像中の明るすぎるために白とびが生じている部分または暗すぎるために黒つぶれが生じている部分を識別可能に画像表示領域491,492に表示することができる。これにより、使用者は、適切に光量が調整されているか否かを容易に確認することができる。   In this case, the PC 200 can display, in the image display areas 491 and 492, in an image display area 491 and 492, a portion in which an overexposure occurs because the image is too bright, or a portion where an overexposure occurs because the image is too dark. Thereby, the user can easily confirm whether or not the light amount is appropriately adjusted.

[2]測定対象物の形状測定
(1)三角測距方式による形状測定
測定部100においては、三角測距方式により測定対象物Sの形状が測定される。図6は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図6に示すように、投光部110から出射される測定光の光軸と受光部120に入射する測定光の光軸(受光部120の光軸)との間の角度αが予め設定される。角度αは、0度よりも大きく90度よりも小さい。
[2] Shape Measurement of Measurement Object (1) Shape Measurement by Triangular Distance Measurement In the measurement unit 100, the shape of the measurement object S is measured by the triangular distance measurement method. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the triangulation system. As shown in FIG. 6, an angle α between the optical axis of the measurement light emitted from the light projecting unit 110 and the optical axis of the measurement light incident on the light receiving unit 120 (the optical axis of the light receiving unit 120) is set in advance. The The angle α is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees.

ステージ140上に測定対象物Sが載置されない場合、投光部110から出射される測定光は、ステージ140の載置面の点Oにより反射され、受光部120に入射する。一方、ステージ140上に測定対象物Sが載置される場合、投光部110から出射される測定光は、測定対象物Sの表面の点Aにより反射され、受光部120に入射する。   When the measurement object S is not placed on the stage 140, the measurement light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point O on the placement surface of the stage 140 and enters the light receiving unit 120. On the other hand, when the measuring object S is placed on the stage 140, the measuring light emitted from the light projecting unit 110 is reflected by the point A on the surface of the measuring object S and enters the light receiving unit 120.

点Oと点Aとの間のX方向における距離をdとすると、ステージ140の載置面に対する測定対象物Sの点Aの高さhは、h=d÷tan(α)により与えられる。図1のPC200のCPU210は、制御基板150により与えられる測定対象物Sの画素データに基づいて、X方向における点Oと点Aとの間の距離dを測定する。また、CPU210は、測定された距離dに基づいて、測定対象物Sの表面の点Aの高さhを算出する。測定対象物Sの表面の全ての点の高さを算出することにより、測定対象物Sの三次元的な形状が測定される。   When the distance in the X direction between the point O and the point A is d, the height h of the point A of the measuring object S with respect to the mounting surface of the stage 140 is given by h = d ÷ tan (α). The CPU 210 of the PC 200 in FIG. 1 measures the distance d between the point O and the point A in the X direction based on the pixel data of the measurement object S given by the control board 150. Further, the CPU 210 calculates the height h of the point A on the surface of the measuring object S based on the measured distance d. By calculating the heights of all points on the surface of the measuring object S, the three-dimensional shape of the measuring object S is measured.

測定対象物Sの表面の全ての点に測定光を照射するために、図1の投光部110からは種々のパターンを有する測定光が出射される。測定光のパターンは、図1のパターン生成部112により制御される。以下、測定光のパターンについて説明する。   In order to irradiate measurement light to all points on the surface of the measurement object S, measurement light having various patterns is emitted from the light projecting unit 110 in FIG. The pattern of the measurement light is controlled by the pattern generation unit 112 in FIG. Hereinafter, the pattern of the measurement light will be described.

(2)測定光の第1のパターン
図7は、測定光の第1のパターンを説明するための図である。図7(a)は、ステージ140上の測定対象物Sに投光部110から測定光を照射した状態を示す。図7(b)は、測定光が照射された測定対象物Sの平面図を示す。図7(a)に示すように、第1のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有する測定光(以下、ライン状測定光と呼ぶ)が投光部110から出射される。この場合、図7(b)に示すように、ステージ140に照射されたライン状測定光の部分と測定対象物Sの表面に照射されたライン状測定光の部分とは、測定対象物Sの表面の高さhに対応する距離dだけX方向に互いにずれる。したがって、距離dを測定することにより、測定対象物Sの高さhを算出することができる。
(2) First Pattern of Measurement Light FIG. 7 is a diagram for explaining the first pattern of measurement light. FIG. 7A shows a state in which the measuring object S on the stage 140 is irradiated with the measuring light from the light projecting unit 110. FIG. 7B shows a plan view of the measuring object S irradiated with the measuring light. As shown in FIG. 7A, as the first pattern, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction (hereinafter referred to as linear measurement light) is emitted from the light projecting unit 110. In this case, as shown in FIG. 7B, the portion of the line-shaped measurement light irradiated on the stage 140 and the portion of the line-shaped measurement light irradiated on the surface of the measurement object S are the same as those of the measurement object S. They are shifted from each other in the X direction by a distance d corresponding to the height h of the surface. Therefore, the height h of the measuring object S can be calculated by measuring the distance d.

測定対象物Sの表面のY方向に沿った複数の部分が異なる高さを有する場合には、各部分について上記の距離dを測定することにより、Y方向に沿った複数の部分の高さhを算出することができる。   When a plurality of portions along the Y direction on the surface of the measuring object S have different heights, the height h of the plurality of portions along the Y direction is measured by measuring the distance d for each portion. Can be calculated.

また、図1のCPU210は、X方向の一の位置でY方向に沿った複数の部分について距離dを測定した後、Y方向に平行なライン状測定光をX方向に走査することにより、X方向の他の位置でY方向に沿った複数の部分について距離dを測定する。これにより、X方向の複数の位置におけるY方向に沿った測定対象物Sの複数の部分の高さhが算出される。測定対象物SのX方向の寸法よりも広い範囲でライン状測定光をX方向に走査することにより、測定対象物Sの表面の全ての点の高さhを算出することができる。これにより、測定対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。   Further, the CPU 210 in FIG. 1 measures the distance d for a plurality of portions along the Y direction at one position in the X direction, and then scans the line-shaped measurement light parallel to the Y direction in the X direction. The distance d is measured for a plurality of portions along the Y direction at other positions in the direction. Thereby, the height h of the several part of the measuring object S along the Y direction in the several position of a X direction is calculated. By scanning the line-shaped measurement light in the X direction in a range wider than the dimension in the X direction of the measurement object S, the height h of all points on the surface of the measurement object S can be calculated. Thereby, the three-dimensional shape of the measuring object S can be measured.

(3)測定光の第2のパターン
図8は、測定光の第2のパターンを説明するための図である。図8に示すように、第2のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有しかつX方向に強度が正弦波状に変化するパターンを有する測定光(以下、正弦波状測定光と呼ぶ)が投光部110から複数回(本例においては4回)出射される。
(3) Second Pattern of Measuring Light FIG. 8 is a diagram for explaining the second pattern of measuring light. As shown in FIG. 8, as the second pattern, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction and having a pattern in which the intensity changes sinusoidally in the X direction (hereinafter referred to as sinusoidal measurement light). ) Is emitted from the light projecting unit 110 a plurality of times (in this example, four times).

図8(a)は、1回目に出射される正弦波状測定光を示す。1回目に出射される正弦波状測定光の強度は、測定対象物Sの表面上の任意の部分P0において初期位相φを有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が測定対象物Sの画素データに基づいて測定される。測定対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI1とする。   FIG. 8A shows sinusoidal measurement light emitted for the first time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the first time has an initial phase φ at an arbitrary portion P0 on the surface of the measurement object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the measuring object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the measuring object S is I1.

図8(b)は、2回目に出射される正弦波状測定光を示す。2回目に出射される正弦波状測定光の強度は、測定対象物Sの表面上の部分P0において位相(φ+π/2)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が測定対象物Sの画素データに基づいて測定される。測定対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI2とする。   FIG. 8B shows sinusoidal measurement light emitted for the second time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the second time has a phase (φ + π / 2) at the portion P0 on the surface of the measurement object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the measuring object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the measuring object S is I2.

図8(c)は、3回目に出射される正弦波状測定光を示す。3回目に出射される正弦波状測定光の強度は、測定対象物Sの表面上の部分P0において位相(φ+π)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が測定対象物Sの画素データに基づいて測定される。測定対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI3とする。   FIG. 8C shows sinusoidal measurement light emitted for the third time. The intensity of the sinusoidal measurement light emitted for the third time has a phase (φ + π) at a portion P0 on the surface of the measurement object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the measuring object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the measuring object S is I3.

図8(d)は、4回目に出射される正弦波状測定光を示す。4回目の正弦波状測定光の強度は、測定対象物Sの表面上の部分P0において位相(φ+3π/2)を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が測定対象物Sの画素データに基づいて測定される。測定対象物Sの表面上の部分P0により反射された光の強度をI4とする。   FIG. 8D shows sinusoidal measurement light emitted for the fourth time. The intensity of the fourth sinusoidal measurement light has a phase (φ + 3π / 2) at the portion P0 on the surface of the measurement object S. When the sinusoidal measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the measuring object S. The intensity of the light reflected by the portion P0 on the surface of the measuring object S is assumed to be I4.

初期位相φは、φ=tan−1[(I1−I3)/(I2−I4)]で与えられる。初期位相φから測定対象物Sの任意の部分の高さhが算出される。この方式によれば、4回の光の強度の測定により、測定対象物Sの全ての部分の初期位相φを高速かつ容易に算出することができる。なお、初期位相φは、異なる位相を有する測定光を少なくとも3回出射し、受光される光の強度を測定することにより算出することができる。測定対象物Sの表面上の全ての部分の高さhを算出することにより、測定対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。 The initial phase φ is given by φ = tan −1 [(I1−I3) / (I2−I4)]. A height h of an arbitrary portion of the measuring object S is calculated from the initial phase φ. According to this method, the initial phase φ of all portions of the measuring object S can be calculated at high speed and easily by measuring the intensity of light four times. Note that the initial phase φ can be calculated by emitting measurement light having different phases at least three times and measuring the intensity of the received light. By calculating the height h of all the parts on the surface of the measuring object S, the three-dimensional shape of the measuring object S can be measured.

(4)測定光の第3のパターン
図9は、測定光の第3のパターンを説明するための図である。図9に示すように、第3のパターンとして、Y方向に平行でかつX方向に並ぶような直線状の断面を有する測定光(以下、縞状測定光と呼ぶ)が投光部110から複数回(本例においては16回)出射される。
(4) Third Pattern of Measurement Light FIG. 9 is a diagram for explaining the third pattern of measurement light. As shown in FIG. 9, as the third pattern, a plurality of measurement lights having a linear cross section parallel to the Y direction and aligned in the X direction (hereinafter referred to as striped measurement light) are emitted from the light projecting unit 110. It is emitted once (in this example, 16 times).

すなわち、縞状測定光においては、Y方向に平行な直線状の明部分およびY方向に平行な直線状の暗部分がX方向に周期的に配列される。ここで、パターン生成部112がDMDである場合には、マイクロミラーの寸法を1単位とする。縞状測定光の各明部分のX方向の幅は、例えば3単位であり、縞状測定光の各暗部分のX方向の幅は、例えば13単位である。この場合、縞状測定光のX方向の周期は16単位である。なお、明部分および暗部分の単位は、図2のパターン生成部112の構成により異なる。例えば、パターン生成部112が液晶である場合には、1単位は1画素の寸法である。   That is, in the striped measurement light, a linear bright portion parallel to the Y direction and a linear dark portion parallel to the Y direction are periodically arranged in the X direction. Here, when the pattern generation unit 112 is a DMD, the dimension of the micromirror is set to one unit. The width of each bright portion of the striped measurement light in the X direction is, for example, 3 units, and the width of each dark portion of the striped measurement light in the X direction is, for example, 13 units. In this case, the period of the striped measurement light in the X direction is 16 units. The unit of the bright part and the dark part differs depending on the configuration of the pattern generation unit 112 in FIG. For example, when the pattern generation unit 112 is a liquid crystal, one unit is the size of one pixel.

1回目の縞状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が、測定対象物Sの1番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。図9(a)は、1回目の縞状測定光に対応する測定対象物Sの1番目の撮影画像である。   When the first striped measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the first captured image of the measuring object S. FIG. 9A is a first photographed image of the measuring object S corresponding to the first striped measurement light.

2回目の縞状測定光は、1回目の縞状測定光から明部分および暗部分をX方向に1単位だけ移動させたパターンを有する。2回目の縞状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が、受光部120により受光される。受光された光の強度が測定対象物Sの2番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。   The second striped measurement light has a pattern in which the bright portion and the dark portion are moved by one unit in the X direction from the first striped measurement light. When the second striped measurement light is emitted, the light reflected by the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the second captured image of the measuring object S.

3回目の縞状測定光は、2回目の縞状測定光から明部分および暗部分をX方向に1単位だけ移動させたパターンを有する。3回目の縞状測定光が出射されることにより、測定対象物Sの表面で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の強度が、測定対象物Sの3番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。   The third striped measurement light has a pattern in which the bright part and the dark part are moved by one unit in the X direction from the second striped measurement light. By emitting the third striped measurement light, the light reflected by the surface of the measuring object S is received by the light receiving unit 120. The intensity of the received light is measured based on the pixel data of the third captured image of the measuring object S.

同様の動作が繰り返されることにより、4〜16回目の縞状測定光に対応する光の強度が、測定対象物Sの4〜16番目の撮影画像の画素データに基づいてそれぞれ測定される。X方向の周期が16単位である縞状測定光が16回出射されることにより、測定対象物Sの表面の全ての部分に縞状測定光が照射される。なお、図9(b)は、7回目の縞状測定光に対応する測定対象物Sの7番目の撮影画像である。図9(c)は、13回目の縞状測定光に対応する測定対象物Sの13番目の撮影画像である。   By repeating the same operation, the intensity of the light corresponding to the 4th to 16th striped measurement light is measured based on the pixel data of the 4th to 16th captured images of the measuring object S, respectively. The striped measurement light whose period in the X direction is 16 units is emitted 16 times, so that the entire surface of the measurement object S is irradiated with the striped measurement light. FIG. 9B is a seventh captured image of the measuring object S corresponding to the seventh striped measurement light. FIG. 9C is a thirteenth captured image of the measuring object S corresponding to the thirteenth striped measurement light.

図10は、測定対象物Sの特定の部分における画像が撮影されたタイミング(番数)と受光された光の強度との関係を示す図である。図10の横軸は画像の順番を示し、縦軸は受光された光の強度を示す。上述のように、測定対象物Sの各部分について、1〜16番目の撮影画像が生成される。また、生成された1〜16番目の撮影画像の各画素に対応する光の強度が測定される。   FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between the timing (number) at which an image of a specific portion of the measurement object S is captured and the intensity of received light. The horizontal axis in FIG. 10 indicates the order of images, and the vertical axis indicates the intensity of received light. As described above, the first to sixteenth captured images are generated for each part of the measuring object S. In addition, the intensity of light corresponding to each pixel of the generated first to sixteenth captured images is measured.

図10に示すように、撮影画像の番号に対応する撮影画像の各画素の光の強度を図示することにより散布図が得られる。得られた散布図に例えばガウシアン曲線、スプライン曲線または放物線をフィッティングさせることにより、光の強度が最大になるときの撮影画像の番号(番数)を1未満の精度で推定することができる。図10の例においては、フィッティングされた点線で示す曲線により、9番目と10番目との間である仮想的な9.38番目の撮影画像において、光の強度が最大になることが推定される。   As shown in FIG. 10, a scatter diagram is obtained by illustrating the light intensity of each pixel of the captured image corresponding to the number of the captured image. For example, by fitting a Gaussian curve, a spline curve, or a parabola to the obtained scatter diagram, the number (number) of the photographed image when the light intensity becomes maximum can be estimated with an accuracy of less than one. In the example of FIG. 10, it is presumed that the light intensity is maximized in the virtual 9.38th photographed image between the ninth and tenth by the curve shown by the fitted dotted line. .

また、フィッティングされた曲線により、光の強度の最大値を推定することができる。測定対象物Sの各部分において推定された光の強度が最大となる撮影画像の番号に基づいて、測定対象物Sの各部分の高さhを算出することができる。この方法によれば、S/N(信号/ノイズ)比が十分に大きい光の強度に基づいて、測定対象物Sの三次元的な形状が測定される。これにより、測定対象物Sの形状測定の精度を向上させることができる。   Further, the maximum value of the light intensity can be estimated from the fitted curve. The height h of each part of the measurement object S can be calculated based on the number of the photographed image that maximizes the light intensity estimated in each part of the measurement object S. According to this method, the three-dimensional shape of the measuring object S is measured based on the intensity of light having a sufficiently large S / N (signal / noise) ratio. Thereby, the precision of the shape measurement of the measuring object S can be improved.

なお、正弦波状測定光または縞状測定光等の周期的なパターン形状を有する測定光を用いた測定対象物Sの形状測定においては、測定対象物Sの表面の各部分の相対的な高さ(高さの相対値)が測定される。これは、パターンを形成するY方向に平行な複数の直線(縞)の各々を識別することができず、複数の直線の1周期(2π)の整数倍に相当する不確かさが存在することにより、絶対位相が求まらないからである。そのため、測定対象物Sの一の部分の高さとその部分に隣接する部分の高さが連続的に変化しているという仮定に基づいて、測定された高さのデータに公知のアンラッピング処理が行われてもよい。   In the measurement of the shape of the measurement object S using measurement light having a periodic pattern shape such as sinusoidal measurement light or striped measurement light, the relative height of each portion of the surface of the measurement object S is measured. (Relative height) is measured. This is because each of a plurality of straight lines (stripes) parallel to the Y direction forming the pattern cannot be identified, and there is an uncertainty corresponding to an integral multiple of one period (2π) of the plurality of straight lines. This is because the absolute phase cannot be obtained. Therefore, a known unwrapping process is performed on the measured height data based on the assumption that the height of one part of the measuring object S and the height of the part adjacent to the part continuously change. It may be done.

(5)測定光の第4のパターン
図11は、測定光の第4のパターンを説明するための図である。図11に示すように、第4のパターンとして、Y方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがX方向に並ぶ測定光(以下、コード状測定光と呼ぶ)が投光部110から複数回(本例においては4回)出射される。コード状測定光の明部分および暗部分の割合は、それぞれ50%である。
(5) Fourth Pattern of Measurement Light FIG. 11 is a diagram for explaining the fourth pattern of measurement light. As shown in FIG. 11, as the fourth pattern, measurement light having a linear cross section parallel to the Y direction and having a bright portion and a dark portion aligned in the X direction (hereinafter referred to as code-like measurement light) is used. Light is emitted from the light projecting unit 110 a plurality of times (in this example, four times). The ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light is 50%.

本例においては、測定対象物Sの表面がX方向において複数(図11の例では16)の領域に分割される。以下、複数に分割されたX方向における測定対象物Sの領域をそれぞれ第1〜第16の領域と呼ぶ。   In this example, the surface of the measuring object S is divided into a plurality of regions (16 in the example of FIG. 11) in the X direction. Hereinafter, the areas of the measurement object S in the X direction divided into a plurality of parts are referred to as first to sixteenth areas, respectively.

図11(a)は、1回目に出射されるコード状測定光を示す。1回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第1〜第8の領域に照射される明部分を有する。また、1回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第9〜第16の領域に照射される暗部分を有する。これにより、1回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、1回目に出射されるコード状測定光の明部分および暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11A shows the code-like measurement light emitted for the first time. The code-shaped measurement light emitted for the first time has a bright portion that is irradiated onto the first to eighth regions of the measurement object S. Moreover, the code-shaped measurement light emitted for the first time has a dark part irradiated on the ninth to sixteenth regions of the measuring object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the first time, the bright portion and the dark portion are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the first time is 50%.

図11(b)は、2回目に出射されるコード状測定光を示す。2回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第5〜第12の領域に照射される明部分を有する。また、2回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第1〜第4および第13〜第16の領域に照射される暗部分を有する。これにより、2回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、2回目に出射されるコード状測定光の明部分および暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11B shows the code-like measurement light emitted for the second time. The code-like measurement light emitted for the second time has a bright portion that is irradiated onto the fifth to twelfth regions of the measurement object S. Moreover, the code-like measurement light emitted for the second time has dark portions that are irradiated to the first to fourth and thirteenth to sixteenth regions of the measuring object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the second time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Moreover, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the second time is 50%.

図11(c)は、3回目に出射されるコード状測定光を示す。3回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第1、第2、第7〜第10、第15および第16の領域に照射される明部分を有する。また、3回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第3〜第6および第11〜第14の領域に照射される暗部分を有する。これにより、3回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、3回目に出射されるコード状測定光の明部分および暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11C shows the code-like measurement light emitted for the third time. The code-like measurement light emitted for the third time has bright portions that are irradiated on the first, second, seventh to tenth, fifteenth and sixteenth regions of the measurement object S. Moreover, the code-like measurement light emitted for the third time has dark portions that are irradiated on the third to sixth and the eleventh to fourteenth regions of the measurement object S. Thereby, in the code-like measurement light emitted for the third time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the third time is 50%.

図11(d)は、4回目に出射されるコード状測定光を示す。4回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第1、第4、第5、第8、第9、第12、第13および第16の領域に照射される明部分を有する。また、4回目に出射されるコード状測定光は、測定対象物Sの第2、第3、第6、第7、第10、第11、第14および第15の領域に照射される暗部分を有する。これにより、4回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがY方向に平行でかつX方向に並ぶ。また、4回目に出射されるコード状測定光の明部分および暗部分の割合は、それぞれ50%である。   FIG. 11D shows the code-like measurement light emitted for the fourth time. The coded measurement light emitted for the fourth time has a bright portion that is irradiated on the first, fourth, fifth, eighth, ninth, twelfth, thirteenth, and sixteenth regions of the measurement object S. . In addition, the coded measurement light emitted for the fourth time is a dark portion irradiated on the second, third, sixth, seventh, tenth, eleventh, fourteenth and fifteenth regions of the measuring object S. Have Thereby, in the code-like measurement light emitted for the fourth time, the bright part and the dark part are parallel to the Y direction and aligned in the X direction. Further, the ratio of the bright part and the dark part of the code-like measurement light emitted for the fourth time is 50%.

コード状測定光の明部分に論理“1”が割り当てられ、コード状測定光の暗部分に論理“0”が割り当てられる。また、測定対象物Sの各領域に照射される1回目〜4回目のコード状測定光の論理の並びを符号と呼ぶ。この場合、測定対象物Sの第1の領域には、符号“1011”のコード状測定光が照射される。これにより、測定対象物Sの第1の領域は、符号“1011”に符号化される。   Logic “1” is assigned to the bright part of the code-like measurement light, and logic “0” is assigned to the dark part of the code-like measurement light. In addition, the logic arrangement of the first to fourth code-like measurement lights irradiated on each region of the measurement object S is referred to as a code. In this case, the first region of the measurement object S is irradiated with the code-shaped measurement light with the code “1011”. As a result, the first region of the measuring object S is encoded to the code “1011”.

測定対象物Sの第2の領域には、符号“1010”のコード状測定光が照射される。これにより、測定対象物Sの第2の領域は、符号“1010”に符号化される。測定対象物Sの第3の領域には、符号“1000”のコード状測定光が照射される。これにより、測定対象物Sの第3の領域は、符号“1000”に符号化される。同様に、測定対象物Sの第16の領域には、符号“0011”のコード状測定光が照射される。これにより、測定対象物Sの第16の領域は、符号“0011”に符号化される。   The second area of the measurement object S is irradiated with code-shaped measurement light with a code “1010”. As a result, the second region of the measuring object S is encoded to the code “1010”. The third region of the measuring object S is irradiated with code-shaped measurement light with a code “1000”. As a result, the third region of the measuring object S is encoded with the code “1000”. Similarly, the 16th region of the measuring object S is irradiated with the code-shaped measurement light with the code “0011”. Thus, the sixteenth region of the measuring object S is encoded with the code “0011”.

このように、測定対象物Sの隣り合う領域の間では、符号のいずれかの桁が“1”のみ異なるようにコード状測定光が測定対象物Sに複数回照射される。すなわち、コード状測定光は、明部分および暗部分がグレイコード状に変化するように、複数回測定対象物Sに照射される。   In this way, between the adjacent regions of the measurement object S, the code-shaped measurement light is irradiated to the measurement object S a plurality of times so that any digit of the code differs by “1”. That is, the code-shaped measurement light is applied to the measurement object S a plurality of times so that the bright portion and the dark portion change into a gray code shape.

測定対象物Sの表面の各領域で反射された光が受光部120により受光される。受光された光の符号を測定することにより、測定対象物Sの領域ごとに、測定対象物Sが存在することにより変化した符号が得られる。得られた符号と領域ごとに測定対象物Sが存在しない場合の符号との差分を求めることにより、図6の距離dに相当する距離を算出することができる。ここで、画像におけるX軸方向には、上記の符号は1回のみ出現するというコード状測定光を用いた測定方法の特徴から、距離dの絶対的な値が算出される。これにより、測定対象物Sのその領域の絶対的な高さ(高さの絶対値)が算出される。測定対象物Sの表面上の全ての領域の高さを算出することにより、測定対象物Sの三次元的な形状を測定することができる。   Light reflected by each region on the surface of the measuring object S is received by the light receiving unit 120. By measuring the sign of the received light, a sign that has changed due to the presence of the measurement object S is obtained for each region of the measurement object S. A distance corresponding to the distance d in FIG. 6 can be calculated by obtaining a difference between the obtained code and the code when the measurement object S does not exist for each region. Here, the absolute value of the distance d is calculated from the feature of the measurement method using the code-like measurement light that the code appears only once in the X-axis direction in the image. Thereby, the absolute height (absolute value of the height) of the region of the measuring object S is calculated. By calculating the height of all regions on the surface of the measuring object S, the three-dimensional shape of the measuring object S can be measured.

上記の説明においては、測定対象物Sの表面がX方向において16の領域に分割され、コード状測定光が投光部110から4回出射されたが、これに限定されない。測定対象物Sの表面がX方向において2の領域(Nは自然数)に分割され、コード状測定光が投光部110からN回出射されてもよい。上記の説明においては、理解を容易にするためにNは4に設定されている。本実施の形態における形状測定処理においては、Nは例えば8に設定される。したがって、測定対象物Sの表面はX方向において256の領域に分割される。 In the above description, the surface of the measuring object S is divided into 16 regions in the X direction, and the code-shaped measurement light is emitted from the light projecting unit 110 four times. However, the present invention is not limited to this. The surface of the measurement object S may be divided into 2 N regions (N is a natural number) in the X direction, and the code-shaped measurement light may be emitted N times from the light projecting unit 110. In the above description, N is set to 4 for easy understanding. In the shape measurement process in the present embodiment, N is set to 8, for example. Therefore, the surface of the measuring object S is divided into 256 regions in the X direction.

コード状測定光を用いた測定対象物Sの形状測定においては、コード状測定光を分離して識別可能な距離、すなわち1画素分に相当する距離が最小の分解能となる。したがって、受光部120のX方向における視野の画素数が1024画素である場合、高さが例えば10mmの測定対象物Sを10mm÷1024≒10μmの分解能で計測することができる。分解能は低いが絶対値を算出可能なコード状測定光を用いた形状測定と絶対値を算出できないが分解能が高い正弦波状測定光または縞状測定光を用いた形状測定とを組み合わせることにより、測定対象物Sの高さの絶対値をより高い分解能で算出することができる。   In the shape measurement of the measuring object S using the code-like measurement light, the distance that can be identified by separating the code-like measurement light, that is, the distance corresponding to one pixel is the minimum resolution. Therefore, when the number of pixels in the field of view in the X direction of the light receiving unit 120 is 1024 pixels, a measurement object S having a height of, for example, 10 mm can be measured with a resolution of 10 mm ÷ 1024≈10 μm. Measurement by combining shape measurement using code-shaped measurement light with low resolution but capable of calculating absolute value and shape measurement using sinusoidal measurement light or striped measurement light that cannot calculate absolute value but has high resolution The absolute value of the height of the object S can be calculated with higher resolution.

特に、図9の縞状測定光を用いた測定対象物Sの形状測定においては、分解能を1/100画素にすることができる。なお、1/100画素の分解能は、受光部120のX方向における視野の画素数が1024画素である場合、測定対象物Sの表面をX方向において約100000の領域に分割すること(すなわちN≒17)に相当する。そのため、コード状測定光を用いた形状測定と縞状測定光を用いた形状測定と組み合わせることにより、測定対象物Sの高さの絶対値をさらに高い分解能で算出することができる。   In particular, in the shape measurement of the measuring object S using the striped measurement light in FIG. 9, the resolution can be 1/100 pixels. The resolution of 1/100 pixels is that the surface of the measuring object S is divided into about 100,000 areas in the X direction when the number of pixels of the field of view in the X direction of the light receiving unit 120 is 1024 pixels (that is, N≈ 17). Therefore, the absolute value of the height of the measuring object S can be calculated with higher resolution by combining the shape measurement using the cord-shaped measurement light and the shape measurement using the striped measurement light.

上述のライン状測定光を測定対象物S上で走査する方法は一般に光切断法と呼ばれる。一方、正弦波状測定光、縞状測定光またはコード状測定光を測定対象物Sに照射する方法は、パターン投影法に分類される。また、パターン投影法の中でも、正弦波状測定光または縞状測定光を測定対象物Sに照射する方法は位相シフト法に分類され、コード状測定光を測定対象物Sに照射する方法は空間コード法に分類される。   A method of scanning the above-described line-shaped measurement light on the measurement object S is generally called a light cutting method. On the other hand, the method of irradiating the measuring object S with sinusoidal measurement light, striped measurement light or code-like measurement light is classified as a pattern projection method. Among the pattern projection methods, the method of irradiating the measuring object S with sinusoidal measuring light or the striped measuring light is classified as a phase shift method, and the method of irradiating the measuring object S with code-like measuring light is a spatial code. Classified into law.

位相シフト法においては、周期的な投影パターンである正弦波状測定光または縞状測定光を出射した際に、測定対象物Sが存在しない場合の基準高さ位置から反射した受光量に基づいて計算された位相と、測定対象物Sが存在する場合の測定対象物S表面から反射した受光量に基づいて計算された位相との位相差から測定対象物Sの高さを求める。位相シフト法においては、個々の周期的な縞が区別できず、縞1周期分(2π)の整数倍に相当する不確かさが存在するため、絶対位相が求まらないという欠点がある。しかしながら、光切断法に比べて取得する画像の枚数が少ないため測定時間が比較的短く、測定分解能が高いという長所がある。   In the phase shift method, when a sinusoidal measurement light or a striped measurement light that is a periodic projection pattern is emitted, the calculation is based on the amount of light received reflected from the reference height position when the measurement object S does not exist. The height of the measuring object S is obtained from the phase difference between the phase thus calculated and the phase calculated based on the received light amount reflected from the surface of the measuring object S when the measuring object S exists. In the phase shift method, individual periodic fringes cannot be distinguished, and there is an uncertainty corresponding to an integer multiple of one fringe period (2π), so that there is a drawback that the absolute phase cannot be obtained. However, since the number of images to be acquired is smaller than that of the light cutting method, the measurement time is relatively short and the measurement resolution is high.

一方、空間コード法おいては、測定対象物Sの領域ごとに、測定対象物Sが存在することによって変化した符号が得られる。得られた符号と測定対象物Sが存在しない場合の符号との差分を領域ごとに求めることにより、測定対象物Sの絶対的な高さを求めることができる。空間コード法においても、比較的少数の画像により測定が可能であり、絶対的な高さを求めることができるという長所がある。しかしながら、位相シフト法に比べると測定分解能に限界がある。   On the other hand, in the spatial code method, for each region of the measurement object S, a code that is changed due to the presence of the measurement object S is obtained. The absolute height of the measurement object S can be obtained by obtaining the difference between the obtained code and the code when the measurement object S does not exist for each region. The spatial code method also has an advantage that measurement can be performed with a relatively small number of images, and an absolute height can be obtained. However, the measurement resolution is limited compared to the phase shift method.

これらの投影法は、各々短所および長所を有しているが、いずれも三角測量の原理を用いている点は共通である。したがって、測定光が照射されない影の部分の測定はいずれの測定方法でも不可能である。   Each of these projection methods has its advantages and disadvantages, but both use the principle of triangulation. Therefore, it is impossible to measure a shadow portion that is not irradiated with the measurement light by any measurement method.

(6)受光部の測定可能範囲
上記の三角測距方式の形状測定においては、測定対象物Sの表面の位置が受光部120の焦点から光軸方向に遠ざかるほど測定対象物Sから受光部120の撮像素子121aに入射する光のぼけの度合いが大きくなる。同様に、測定対象物Sの表面の位置が受光部120の焦点よりも近接するほど測定対象物Sから受光部120の撮像素子121aに入射する光のぼけの度合いが大きくなる。受光部120の撮像素子121aに入射する光のぼけの度合いは、例えば投光部110および受光部120の少なくとも一部を構成する光学系のレンズの倍率に応じて変化する。
(6) Measurable range of light receiving unit In the shape measurement of the above-described triangulation method, the light receiving unit 120 is moved from the measuring object S as the position of the surface of the measuring object S moves away from the focus of the light receiving unit 120 in the optical axis direction. The degree of blurring of light incident on the imaging element 121a increases. Similarly, as the position of the surface of the measuring object S is closer to the focal point of the light receiving unit 120, the degree of blur of light incident on the image sensor 121a of the light receiving unit 120 from the measuring object S increases. The degree of blurring of light incident on the image sensor 121a of the light receiving unit 120 varies depending on, for example, the magnification of a lens of an optical system that constitutes at least a part of the light projecting unit 110 and the light receiving unit 120.

測定対象物Sから受光部120に入射する光のぼけの度合いが大きくなると、測定対象物Sの表面の高さの測定精度が低下する。そこで、本実施の形態では、測定対象物Sが位置する場合に一定の測定精度を得ることが可能であると考えられる受光部120の光軸方向の範囲が投光部110および受光部120の構成に応じて形状測定装置500ごとに予め定められる。以下の説明では、このようにして予め定められる受光部120のZ方向における範囲を受光部120のZ方向における測定可能範囲と呼ぶ。測定可能範囲は、例えば測定対象物Sの表面に縞状測定光を照射した状態で測定対象物Sを受光部120の光軸方向に移動させた場合に、受光部120の撮像素子121aに入射する光のぼけの度合いが所定のしきい値を超えない範囲に定められる。   When the degree of blur of light incident on the light receiving unit 120 from the measurement object S increases, the measurement accuracy of the height of the surface of the measurement object S decreases. Therefore, in the present embodiment, the range in the optical axis direction of the light receiving unit 120 considered to be able to obtain a certain measurement accuracy when the measuring object S is located is the range of the light projecting unit 110 and the light receiving unit 120. It is predetermined for each shape measuring apparatus 500 according to the configuration. In the following description, the range in the Z direction of the light receiving unit 120 determined in advance in this way is referred to as a measurable range in the Z direction of the light receiving unit 120. The measurable range is incident on the image sensor 121a of the light receiving unit 120, for example, when the measurement target S is moved in the optical axis direction of the light receiving unit 120 while the surface of the measurement target S is irradiated with the striped measurement light. The degree of blurring of the light is determined in a range that does not exceed a predetermined threshold.

[3]顕微鏡モードおよび形状測定モード
本実施の形態に係る形状測定装置500は、顕微鏡モードで動作可能であるとともに形状測定モードで動作可能である。図12および図13は、動作モード選択時における表示部400のGUIの一例を示す図である。図12および図13に示すように、画像表示領域550および設定変更領域570,580が表示部400に表示される。画像表示領域550には、受光部120により撮像された測定対象物Sの画像が表示される。
[3] Microscope Mode and Shape Measurement Mode The shape measurement apparatus 500 according to the present embodiment can operate in the microscope mode and in the shape measurement mode. 12 and 13 are diagrams illustrating an example of the GUI of the display unit 400 when the operation mode is selected. As shown in FIGS. 12 and 13, an image display area 550 and setting change areas 570 and 580 are displayed on the display unit 400. In the image display area 550, an image of the measuring object S captured by the light receiving unit 120 is displayed.

設定変更領域570には、明るさ選択欄571、明るさ設定バー572、表示切換欄573、倍率切換欄574、倍率選択欄575および焦点調整欄576が表示される。明るさ設定バー572は、水平方向に移動可能なスライダ572sを有する。   In the setting change area 570, a brightness selection field 571, a brightness setting bar 572, a display switching field 573, a magnification switching field 574, a magnification selection field 575, and a focus adjustment field 576 are displayed. The brightness setting bar 572 includes a slider 572s that can move in the horizontal direction.

使用者は、明るさ選択欄571において受光部120の露光時間の方式を選択することにより、受光部120の露光時間の方式をオート(自動)と手動との間で切り換えることができる。受光部120の露光時間の方式として手動が選択されている場合、使用者は、PC200の操作部250を操作して明るさ設定バー572のスライダ572sを水平方向に移動させることにより、受光部120の露光時間を調整することができる。使用者は、表示切換欄573から画像の表示の種類を選択することにより、画像の表示の種類をカラーとモノクロとの間で切り換えることができる。   The user can switch the exposure time method of the light receiving unit 120 between auto (automatic) and manual by selecting the exposure time method of the light receiving unit 120 in the brightness selection field 571. When manual is selected as the exposure time method of the light receiving unit 120, the user operates the operation unit 250 of the PC 200 to move the slider 572 s of the brightness setting bar 572 in the horizontal direction, whereby the light receiving unit 120. The exposure time can be adjusted. The user can switch the image display type between color and monochrome by selecting the image display type from the display switching field 573.

後述する図26に示すように、受光部120は、カメラ121としてレンズの倍率が互いに異なるカメラ121Aおよびカメラ121Bを含む。本例においては、例えば一方のカメラ121Aを低倍率カメラと呼び、他方のカメラ121Bを高倍率カメラと呼ぶ。使用者は、倍率切換欄574においてカメラの倍率を選択することにより、受光部120のカメラ121を高倍率カメラと低倍率カメラとの間で切り換えることができる。本実施の形態に係る形状測定装置500においては、高倍率カメラに対応する受光部120の測定可能範囲と低い倍率カメラに対応する受光部120の測定可能範囲とが互いに異なる大きさで個別に定められている。   As shown in FIG. 26 described later, the light receiving unit 120 includes a camera 121A and a camera 121B having different lens magnifications as the camera 121. In this example, for example, one camera 121A is called a low-magnification camera, and the other camera 121B is called a high-magnification camera. The user can switch the camera 121 of the light receiving unit 120 between the high magnification camera and the low magnification camera by selecting the magnification of the camera in the magnification switching field 574. In the shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment, the measurable range of the light receiving unit 120 corresponding to the high magnification camera and the measurable range of the light receiving unit 120 corresponding to the low magnification camera are individually determined with different sizes. It has been.

受光部120はデジタルズーム機能を有する。本例においては、2つのカメラ121とデジタルズーム機能とを組み合わせることにより、カメラ121の倍率を実質的に2種類以上に変更することができる。使用者は、倍率選択欄575において倍率を選択することにより、受光部120のカメラ121の倍率を設定することができる。デジタルズーム機能が用いられる際には、カメラの種類(高倍率カメラおよび低倍率カメラ)ごとに定められる測定可能範囲が倍率の変化量に基づいて補正されてもよい。   The light receiving unit 120 has a digital zoom function. In this example, by combining the two cameras 121 and the digital zoom function, the magnification of the camera 121 can be substantially changed to two or more types. The user can set the magnification of the camera 121 of the light receiving unit 120 by selecting the magnification in the magnification selection field 575. When the digital zoom function is used, the measurable range determined for each type of camera (high magnification camera and low magnification camera) may be corrected based on the amount of change in magnification.

使用者は、焦点調整欄576に数値を入力することにより、入力された数値に対応する距離だけZ方向に受光部120の焦点位置を変化させることができる。受光部120の焦点位置の変化は、ステージ140のZステージ142の位置、すなわち受光部120と測定対象物Sとの間のZ方向の相対的な距離を変化させることにより行われる。   The user can change the focus position of the light receiving unit 120 in the Z direction by a distance corresponding to the input numerical value by inputting a numerical value in the focus adjustment field 576. The focus position of the light receiving unit 120 is changed by changing the position of the Z stage 142 of the stage 140, that is, the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the measurement object S.

設定変更領域580には、顕微鏡モード選択タブ580Aおよび形状測定モード選択タブ580Bが表示される。顕微鏡モード選択タブ580Aが選択されている場合には、形状測定装置500は、顕微鏡モードで動作する。顕微鏡モードにおいては、照明光出力部130から照明光が測定対象物Sに照射される。この状態で、測定対象物Sの拡大観察を行うことができる。   In the setting change area 580, a microscope mode selection tab 580A and a shape measurement mode selection tab 580B are displayed. When the microscope mode selection tab 580A is selected, the shape measuring apparatus 500 operates in the microscope mode. In the microscope mode, the measurement object S is irradiated with illumination light from the illumination light output unit 130. In this state, the enlarged observation of the measuring object S can be performed.

図12に示すように、顕微鏡モード選択タブ580Aが選択されている場合、設定変更領域580には、ツール選択欄581および撮影ボタン582が表示される。使用者は、撮影ボタン582を操作することにより、画像表示領域550に表示されている測定対象物Sの画像を撮影(キャプチャ)することができる。   As shown in FIG. 12, when the microscope mode selection tab 580A is selected, a tool selection field 581 and a shooting button 582 are displayed in the setting change area 580. The user can capture (capture) an image of the measurement object S displayed in the image display area 550 by operating the capture button 582.

ツール選択欄581には、複数の実行ツールをそれぞれ選択するための複数のアイコンが表示される。使用者は、ツール選択欄581の複数のアイコンのいずれかを操作することにより、観察されている測定対象物Sの画像の平面測定、画像への目盛りの挿入、深度合成、画像へのコメントの挿入または画像の改善等の実行ツールを実行することができる。   The tool selection field 581 displays a plurality of icons for selecting a plurality of execution tools. The user operates one of the plurality of icons in the tool selection field 581 to perform planar measurement of the image of the measurement object S being observed, insertion of a scale in the image, depth synthesis, and comment on the image. Execution tools such as insertion or image improvement can be executed.

例えば、平面測定の実行が選択されている場合、ツール選択欄581の下方には測定ツール表示欄581aおよび補助ツール表示欄581bが表示される。測定ツール表示欄581aには、2点間の距離の測定、2つの平行線間の距離の測定、円の直径または半径の測定、および2つの直線がなす角度の測定等をそれぞれ実行するための複数のアイコンが表示される。補助ツール表示欄581bには、画像表示領域550の画像に点、線または円等の補助的な描画をそれぞれ実行するための複数のアイコンが表示される。   For example, when execution of plane measurement is selected, a measurement tool display field 581a and an auxiliary tool display field 581b are displayed below the tool selection field 581. The measurement tool display field 581a is used for measuring the distance between two points, measuring the distance between two parallel lines, measuring the diameter or radius of a circle, and measuring the angle formed by two straight lines. Multiple icons are displayed. In the auxiliary tool display field 581b, a plurality of icons for executing auxiliary drawing such as dots, lines or circles on the image in the image display area 550 are displayed.

形状測定モード選択タブ580Bが選択されている場合には、形状測定装置500は、形状測定モードで動作する。図13に示すように、形状測定モード選択タブ580Bが選択されている場合、設定変更領域580には、測定ボタン583が表示される。使用者は、形状測定の準備が終了した後、測定ボタン583を操作することにより、形状測定処理を実行することができる。   When the shape measurement mode selection tab 580B is selected, the shape measurement apparatus 500 operates in the shape measurement mode. As shown in FIG. 13, when the shape measurement mode selection tab 580B is selected, a measurement button 583 is displayed in the setting change area 580. The user can execute the shape measurement process by operating the measurement button 583 after the preparation for the shape measurement is completed.

[4]テクスチャ画像
(1)合成画像
測定部100においては、照明光出力部130からの照明光または投光部110からの均一パターンを有する測定光が照射された状態で、測定対象物Sの表面の状態の画像を示すデータが生成される。表面の状態は、例えば模様または色彩を含む。以下、測定対象物Sの表面の状態の画像をテクスチャ画像と呼び、テクスチャ画像を示すデータをテクスチャ画像データと呼ぶ。
[4] Texture Image (1) Composite Image In the measurement unit 100, the measurement object 100 is irradiated with illumination light from the illumination light output unit 130 or measurement light having a uniform pattern from the light projection unit 110. Data indicating an image of the surface state is generated. The surface state includes, for example, a pattern or a color. Hereinafter, the image of the surface state of the measuring object S is referred to as a texture image, and the data indicating the texture image is referred to as texture image data.

生成されたテクスチャ画像データと形状測定処理において生成された立体形状データとが合成されることにより、合成データが生成される。表示部400には、合成データに基づいて測定対象物Sの立体形状および表面の状態の合成された画像が表示される。以下、形状測定処理において生成された立体形状データを主立体形状データと呼ぶ。また、主立体形状データに基づいて表示される画像を主立体形状の画像と呼ぶ。   The generated texture image data and the 3D shape data generated in the shape measurement process are combined to generate combined data. The display unit 400 displays a combined image of the three-dimensional shape and surface state of the measurement object S based on the combined data. Hereinafter, the solid shape data generated in the shape measurement process is referred to as main solid shape data. An image displayed based on the main stereoscopic shape data is referred to as a main stereoscopic shape image.

図14は、形状測定処理実行後における表示部400のGUIの一例を示す図である。図14に示すように、形状測定処理において生成された合成データに基づいて、測定対象物Sの画像が画像表示領域550に表示される。使用者は、合成画像上で、測定対象物Sの測定結果の確認または簡単な計測を実行することができる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the GUI of the display unit 400 after execution of the shape measurement process. As shown in FIG. 14, an image of the measuring object S is displayed in the image display area 550 based on the composite data generated in the shape measurement process. The user can confirm the measurement result of the measurement object S or perform simple measurement on the composite image.

ここで、測定対象物Sの表面全体が受光部120の光軸方向(本実施の形態では、Z方向)の測定可能範囲に位置している場合であっても、測定対象物Sの表面全体が被写界深度の範囲内に位置していない場合、テクスチャ画像の全部または一部が鮮明に表示されない。そのため、測定対象物SのZ方向の寸法が受光部120の被写界深度の範囲よりも大きい場合には、受光部120と測定対象物Sとの間の相対的な距離を変化させつつ、受光部120の被写界深度の範囲内に位置する測定対象物Sのテクスチャ画像データが取得される。取得された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、測定対象物Sの表面全体にわたって鮮明に表示可能なテクスチャ画像データ(以下、全焦点テクスチャ画像データと呼ぶ)が生成される。   Here, even if the entire surface of the measuring object S is located in the measurable range in the optical axis direction (in the present embodiment, the Z direction) of the light receiving unit 120, the entire surface of the measuring object S is used. Is not within the range of the depth of field, all or part of the texture image is not clearly displayed. Therefore, when the dimension in the Z direction of the measuring object S is larger than the range of the depth of field of the light receiving unit 120, while changing the relative distance between the light receiving unit 120 and the measuring object S, Texture image data of the measurement object S located within the range of the depth of field of the light receiving unit 120 is acquired. By synthesizing the acquired plurality of texture image data, texture image data (hereinafter referred to as omnifocal texture image data) that can be clearly displayed over the entire surface of the measurement object S is generated.

図15は、全焦点テクスチャ画像を説明するための測定対象物Sの模式的側面図である。図15の測定対象物Sにおいては、回路基板Sb上に電解コンデンサScが実装された構成を有する。また、回路基板Sbの上面および電解コンデンサScには、文字が付されている。図15に示すように、測定対象物SのZ方向の寸法(本例においては、回路基板Sbの下面から電解コンデンサScの上面までの寸法)は、受光部120のZ方向の測定可能範囲よりも小さく、被写界深度の範囲よりも大きい。   FIG. 15 is a schematic side view of the measuring object S for explaining the omnifocal texture image. The measuring object S in FIG. 15 has a configuration in which an electrolytic capacitor Sc is mounted on a circuit board Sb. Further, letters are attached to the upper surface of the circuit board Sb and the electrolytic capacitor Sc. As shown in FIG. 15, the dimension of the measuring object S in the Z direction (in this example, the dimension from the lower surface of the circuit board Sb to the upper surface of the electrolytic capacitor Sc) is larger than the measurable range of the light receiving unit 120 in the Z direction. Is smaller than the range of depth of field.

図16は、受光部120の焦点位置とテクスチャ画像の鮮明度との関係を示す図である。図16(a),(c),(e)は、図15の測定対象物Sの側面図を示す。図16(a)においては、測定対象物Sの電解コンデンサScの上面の位置aに受光部120の焦点が合わされる。図16(b)においては、測定対象物Sの電解コンデンサScの上面と回路基板Sbの上面との中間の位置bに受光部120の焦点が合わされる。図16(c)においては、測定対象物Sの回路基板Sbの上面の位置cに受光部120の焦点が合わされる。   FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the focal position of the light receiving unit 120 and the sharpness of the texture image. FIGS. 16A, 16C, and 16E are side views of the measuring object S in FIG. In FIG. 16A, the light receiving unit 120 is focused on the position a on the upper surface of the electrolytic capacitor Sc of the measurement object S. In FIG. 16B, the light receiving unit 120 is focused on a position b intermediate between the upper surface of the electrolytic capacitor Sc of the measurement object S and the upper surface of the circuit board Sb. In FIG. 16C, the light receiving unit 120 is focused on the position c of the upper surface of the circuit board Sb of the measurement object S.

図16(b)は、図16(a)の状態において取得されたテクスチャ画像データに基づく測定対象物Sのテクスチャ画像を示す。この場合、電解コンデンサScの上面の位置aが受光部120の被写界深度の範囲r1内に位置するので、図16(b)に示すように、電解コンデンサScの上面に付された文字が鮮明に表示される。しかしながら、回路基板Sbの上面の位置cは、受光部120の被写界深度の範囲r1内に位置しない。そのため、回路基板Sbの上面に付された文字が不鮮明に表示される。また、回路基板Sbの上面の位置cは、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2内にも位置していない。したがって、図16(e)の位置にステージ140の高さを合わせると、電解コンデンサScの上面の位置aの高さを算出することができないか、または算出される高さの信頼性が低くなる。   FIG. 16B shows a texture image of the measuring object S based on the texture image data acquired in the state of FIG. In this case, since the position “a” on the upper surface of the electrolytic capacitor Sc is located within the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120, the characters attached to the upper surface of the electrolytic capacitor Sc are shown in FIG. It is displayed clearly. However, the position c of the upper surface of the circuit board Sb is not located within the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120. Therefore, the characters attached to the upper surface of the circuit board Sb are displayed unclearly. Further, the position c on the upper surface of the circuit board Sb is not located within the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120. Therefore, when the height of the stage 140 is adjusted to the position of FIG. 16E, the height of the position a on the upper surface of the electrolytic capacitor Sc cannot be calculated, or the reliability of the calculated height is lowered. .

図16(d)は、図16(c)の状態において取得されたテクスチャ画像データに基づく測定対象物Sのテクスチャ画像を示す。この場合、電解コンデンサScの上面と回路基板Sbの上面との中間の位置bが受光部120の被写界深度の範囲r1内に位置する。しかしながら、電解コンデンサScの上面および回路基板Sbの上面が受光部120の被写界深度の範囲r1外でかつZ方向の測定可能範囲r2に位置するので、図16(d)に示すように、電解コンデンサScの上面に付された文字および回路基板Sbの上面に付された文字がやや不鮮明に表示される。   FIG. 16D shows a texture image of the measuring object S based on the texture image data acquired in the state of FIG. In this case, an intermediate position b between the upper surface of the electrolytic capacitor Sc and the upper surface of the circuit board Sb is located within the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120. However, since the upper surface of the electrolytic capacitor Sc and the upper surface of the circuit board Sb are located outside the range of depth of field r1 of the light receiving unit 120 and within the measurable range r2 in the Z direction, as shown in FIG. The characters attached to the upper surface of the electrolytic capacitor Sc and the characters attached to the upper surface of the circuit board Sb are displayed slightly unclear.

図16(f)は、図16(e)の状態において取得されたテクスチャ画像データに基づく測定対象物Sのテクスチャ画像を示す。この場合、回路基板Sbの上面の位置cが受光部120の被写界深度の範囲r1内に位置するので、図16(f)に示すように、回路基板Sbの上面に付された文字が鮮明に表示される。しかしながら、電解コンデンサScの上面の位置aは、受光部120の被写界深度の範囲r1内に位置しない。そのため、電解コンデンサScの上面に付された文字が不鮮明に表示される。また、電解コンデンサScの上面の位置aは、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2内にも位置していない。したがって、図16(a)の位置にステージ140の高さを合わせると、回路基板Sbの上面の位置cの高さを算出することができないか、または算出される高さの信頼性が低くなる。   FIG. 16F shows a texture image of the measuring object S based on the texture image data acquired in the state of FIG. In this case, since the position c on the upper surface of the circuit board Sb is located within the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120, the characters attached to the upper surface of the circuit board Sb are displayed as shown in FIG. It is displayed clearly. However, the position a on the upper surface of the electrolytic capacitor Sc is not located within the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120. Therefore, characters attached to the upper surface of the electrolytic capacitor Sc are displayed unclearly. Further, the position a on the upper surface of the electrolytic capacitor Sc is not located within the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120. Accordingly, when the height of the stage 140 is adjusted to the position of FIG. 16A, the height of the position c on the upper surface of the circuit board Sb cannot be calculated, or the reliability of the calculated height is lowered. .

位置a〜cにおけるテクスチャ画像データが合成されることにより全焦点テクスチャ画像データが生成される。図17は、生成された全焦点テクスチャ画像データに基づく測定対象物Sの全焦点テクスチャ画像である。全焦点テクスチャ画像においては、図17に示すように、電解コンデンサScの上面に付された文字が鮮明に表示されるとともに、回路基板Sbの上面に付された文字が鮮明に表示される。   The omnifocal texture image data is generated by synthesizing the texture image data at the positions a to c. FIG. 17 is an omnifocal texture image of the measuring object S based on the generated omnifocal texture image data. In the omnifocal texture image, as shown in FIG. 17, characters attached to the upper surface of the electrolytic capacitor Sc are clearly displayed, and characters attached to the upper surface of the circuit board Sb are clearly displayed.

このように、受光部120とステージ140との相対的なZ方向の位置を変化させることにより、測定対象物Sに対して、受光部120の焦点が合う高さが変化する。そのため、一度に受光部120の被写界深度の範囲r1内に収めることができない高低差がある測定対象物Sであっても、受光部120の焦点を変化させて撮像した複数のテクスチャ画像を合成することにより、全体に焦点が合った全焦点テクスチャ画像を取得することができる。なお、被写界深度は、受光部120のレンズの倍率によって変化する形状測定装置500の固有の幅を有している。   Thus, by changing the relative position of the light receiving unit 120 and the stage 140 in the Z direction, the height at which the light receiving unit 120 is focused with respect to the measurement object S is changed. For this reason, a plurality of texture images captured by changing the focus of the light receiving unit 120 even if the measurement object S has a height difference that cannot be accommodated in the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120 at one time. By synthesizing, an omnifocal texture image in which the entire image is in focus can be acquired. Note that the depth of field has a unique width of the shape measuring apparatus 500 that varies depending on the magnification of the lens of the light receiving unit 120.

全焦点テクスチャ画像を生成する際には、受光部120とステージ140とのZ方向の相対位置を所定範囲内で、所定の間隔で変化させて複数のテクスチャ画像を取得する。このときの受光部120とステージ140とをZ方向に相対的に移動させる範囲および間隔は、形状測定装置500の固有の値である。ただし、測定対象物Sの形状測定処理を予め実行した場合、または測定対象物Sの形状を示すデータ(例えばCADデータ)を予め保有している場合など、測定対象物Sの形状が既知である場合には、このデータに基づいて最適な移動範囲および間隔を決定してもよい。   When generating an omnifocal texture image, a plurality of texture images are acquired by changing the relative position in the Z direction between the light receiving unit 120 and the stage 140 within a predetermined range at predetermined intervals. The range and interval in which the light receiving unit 120 and the stage 140 are relatively moved in the Z direction at this time are unique values of the shape measuring apparatus 500. However, the shape of the measuring object S is known, for example, when the shape measuring process of the measuring object S is executed in advance or when data indicating the shape of the measuring object S (for example, CAD data) is held in advance. In some cases, the optimal movement range and interval may be determined based on this data.

例えば、測定対象物Sの高さの上限および下限により規定される範囲よりもやや広い範囲を、移動範囲としてもよい。また、測定対象物Sの高さ形状の勾配に応じて間隔を変化させてもよい。全焦点テクスチャ画像を取得する際にステージ140と受光部120との相対的なZ方向の移動を規定する上記のパラメータは使用者により任意に設定可能であってもよい。   For example, a range slightly wider than the range defined by the upper and lower limits of the height of the measuring object S may be set as the movement range. Further, the interval may be changed according to the gradient of the height shape of the measuring object S. When acquiring an all-focus texture image, the above-described parameter that defines the relative movement in the Z direction between the stage 140 and the light receiving unit 120 may be arbitrarily set by the user.

全焦点テクスチャ画像データは、測定対象物Sの全ての部分のうち受光部120の被写界深度の範囲r1内に含まれている部分についての複数のテクスチャ画像データが合成されることにより生成される。また、測定対象物Sの各部分のテクスチャ画像データの取得の際には、測定対象物Sの複数の部分にそれぞれ受光部120の焦点が合った状態での受光部120と測定対象物Sとの相対的な距離に基づいて測定対象物Sの各部分の高さが算出される。本実施の形態においては、測定対象物Sの複数の部分にそれぞれ受光部120の焦点が合った状態とは、例えば測定対象物Sの複数の部分がそれぞれ受光部120の被写界深度の範囲r1内に含まれるときの状態をいう。   The omnifocal texture image data is generated by synthesizing a plurality of texture image data for the portion included in the range of depth of field r1 of the light receiving unit 120 among all the portions of the measurement object S. The Further, when acquiring the texture image data of each part of the measurement object S, the light receiving unit 120 and the measurement object S in a state in which the light reception unit 120 is focused on a plurality of parts of the measurement object S, respectively. The height of each part of the measuring object S is calculated on the basis of the relative distance. In the present embodiment, the state in which the light receiving unit 120 is focused on each of the plurality of portions of the measurement target S is, for example, the range of the depth of field of the light reception unit 120 in each of the plurality of portions of the measurement target S. The state when it is included in r1.

測定対象物Sの全ての部分について算出された高さを合成することにより、測定対象物Sの立体的な形状を示すデータが生成される。この測定対象物Sの立体的な形状を示すデータを副立体形状データと呼ぶ。全焦点テクスチャ画像データと主立体形状データとが合成されることにより、合成データが生成される。   By combining the heights calculated for all parts of the measurement object S, data indicating the three-dimensional shape of the measurement object S is generated. Data indicating the three-dimensional shape of the measuring object S is referred to as sub-three-dimensional shape data. The synthesized data is generated by synthesizing the omnifocal texture image data and the main stereoscopic shape data.

図18は、合成データに基づく測定対象物Sの合成画像である。図18(a)は、主立体形状データに基づく測定対象物Sの主立体形状の画像を示す。図18(a)の主立体形状を示す主立体形状データと全焦点テクスチャ画像データとが合成されることにより、合成データが生成される。図18(b)は、生成された合成データに基づく合成画像である。図18(b)に示すように、測定対象物SのZ方向の寸法が受光部120の被写界深度の範囲r1よりも大きい場合であっても、測定対象物Sの異なる高さを有する部分の表面の状態が鮮明に表示される。   FIG. 18 is a composite image of the measuring object S based on the composite data. FIG. 18A shows an image of the main stereoscopic shape of the measuring object S based on the main stereoscopic shape data. The synthesized data is generated by synthesizing the main stereoscopic shape data indicating the main stereoscopic shape of FIG. 18A and the omnifocal texture image data. FIG. 18B is a composite image based on the generated composite data. As shown in FIG. 18B, even when the dimension in the Z direction of the measurement object S is larger than the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120, the measurement object S has different heights. The surface condition of the part is clearly displayed.

主立体形状データの各画素の値は、その画素の位置における高さのデータを示している。一方、全焦点テクスチャ画像データの各画素の値は、その画素の位置における色および輝度を含むテクスチャ情報(表面の状態の情報)を示している。したがって、対応する画素同士の情報を合成することにより、図18(b)に示す合成画像を生成することができる。   The value of each pixel in the main stereoscopic shape data indicates the height data at the position of the pixel. On the other hand, the value of each pixel of the omnifocal texture image data indicates texture information (surface state information) including color and luminance at the position of the pixel. Therefore, the composite image shown in FIG. 18B can be generated by combining the information of corresponding pixels.

なお、詳細については後述するが、測定対象物Sの形状測定は、通常1回の処理で行われる。例えば、図16(a)の例では、回路基板Sbの上面cが受光部120の測定可能範囲r2内にないため、回路基板Sbの上面cの高さを算出することができない。したがって、図16(c)に示すように、できるだけ測定対象物Sの全体が受光部120のZ方向の測定可能範囲r2内に収まるように、受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を調整する必要がある。   In addition, although mentioned later for details, the shape measurement of the measuring object S is normally performed by one process. For example, in the example of FIG. 16A, since the upper surface c of the circuit board Sb is not within the measurable range r2 of the light receiving unit 120, the height of the upper surface c of the circuit board Sb cannot be calculated. Therefore, as shown in FIG. 16C, the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the stage 140 so that the entire measurement object S is within the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 as much as possible. Need to be adjusted.

一方、全焦点テクスチャ画像を生成する処理では、受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を変化させて複数回の撮像を行うので、1回の撮像で測定対象物Sの全体が受光部120の被写界深度の範囲r1内に収まるように受光部120とステージ140との相対距離を予め調整する必要はない。したがって、使用者は、テクスチャ画像を取得する際の受光部120の被写界深度の範囲r1ではなく、形状測定処理を行うための受光部120のZ方向の測定可能範囲r2内に測定対象物Sが収まっているか否かを意識して、受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を調整する。   On the other hand, in the process of generating the omnifocal texture image, imaging is performed a plurality of times by changing the relative distance between the light receiving unit 120 and the stage 140 in the Z direction, so that the entire measurement object S is received by one imaging. It is not necessary to previously adjust the relative distance between the light receiving unit 120 and the stage 140 so as to be within the range r1 of the depth of field of the unit 120. Therefore, the user does not measure the object within the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 for performing the shape measurement process, instead of the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120 when acquiring the texture image. The relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the stage 140 is adjusted in consideration of whether S is within the range.

図16(a)に示すステージ140の位置で形状測定処理を行う場合、回路基板Sbの上面cの高さの算出ができないか、または算出される高さの信頼性が低くなる。一方、全焦点テクスチャ画像の生成処理においては、受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を変化させて複数回の撮像を行うので、回路基板Sbの上面cに受光部120の焦点が合ったテクスチャ画像を取得することはできる。したがって、テクスチャ画像の一部に高さのデータが欠損していたり、信頼性が低い画素が存在していても、その画素に全焦点テクスチャ画像データのテクスチャ情報を付与することは可能である。   When the shape measurement process is performed at the position of the stage 140 shown in FIG. 16A, the height of the upper surface c of the circuit board Sb cannot be calculated, or the reliability of the calculated height becomes low. On the other hand, in the omnifocal texture image generation process, imaging is performed a plurality of times by changing the relative distance between the light receiving unit 120 and the stage 140 in the Z direction. A matched texture image can be obtained. Therefore, even if height data is missing in a part of a texture image or a pixel with low reliability exists, it is possible to give texture information of omnifocal texture image data to that pixel.

本発明における三角測距を用いた形状測定処理においては、一般的に受光部120のZ方向の測定可能範囲r2は、受光部120の被写界深度の範囲r1よりも広い。これは、三角測距においては、画像に多少のぼけが発生していても、測定対象物Sの形状を測定することが可能だからである。ただし、受光部120の被写界深度の範囲r1は、使用者にとって焦点が合っているように見える主観的な範囲である。また、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2は、投光部110および受光部120により定まる形状測定装置500の固有の値であるものの、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2内にない測定対象物Sが必ずしも測定不可能になるのではない。   In the shape measurement process using the triangulation in the present invention, the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 is generally wider than the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120. This is because in the triangulation, it is possible to measure the shape of the measuring object S even if some blur occurs in the image. However, the range r1 of the depth of field of the light receiving unit 120 is a subjective range that seems to be in focus for the user. Further, the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 is a unique value of the shape measuring apparatus 500 determined by the light projecting unit 110 and the light receiving unit 120, but is within the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120. A measurement object S that does not exist is not necessarily impossible to measure.

また、測定対象物Sの高低差が大きい場合は、どのように受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を調整しても、測定対象物Sの全体を1度で測定することができない場合がある。その場合は、形状測定処理を行う際にも、受光部120とステージ140とのZ方向の相対距離を変化させて、複数回の形状測定処理を行い、各画素の最も信頼性が高い高さのデータにより構成された立体形状を取得することもできる。この場合は、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2を超えた高低差を有する測定対象物Sの全体の測定が可能になり、大きな高低差を有する測定対象物Sの立体形状全体に対して、テクスチャ情報を付与することが可能である。   Further, when the height difference of the measuring object S is large, the entire measuring object S can be measured at a time, no matter how the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the stage 140 is adjusted. There are cases where it is not possible. In that case, when performing the shape measurement process, the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the stage 140 is changed, and the shape measurement process is performed a plurality of times. It is also possible to acquire a three-dimensional shape constituted by the data. In this case, the entire measurement object S having a height difference exceeding the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 can be measured, and the entire three-dimensional shape of the measurement object S having a large height difference can be measured. Thus, texture information can be added.

図18の例においては、三次元的に表示された測定対象物Sにテクスチャ画像が合成されるが、これに限定されない。例えば、測定対象物Sの高さを色彩の変化により表現した二次元の画像上にテクスチャ情報を重畳して表示してもよい。この場合、例えば高さを示す二次元の画像とテクスチャ情報との比率を使用者が調整可能にすることで、高さを示す二次元の画像とテクスチャ画像との中間的な色彩および輝度の画像を生成して表示することも可能である。   In the example of FIG. 18, the texture image is synthesized with the measurement object S displayed three-dimensionally, but the present invention is not limited to this. For example, texture information may be superimposed and displayed on a two-dimensional image in which the height of the measuring object S is expressed by a change in color. In this case, for example, by allowing the user to adjust the ratio between the two-dimensional image indicating the height and the texture information, an image having an intermediate color and brightness between the two-dimensional image indicating the height and the texture image. Can also be generated and displayed.

なお、上記の説明においては、理解を容易にするために3つの位置a〜cにおけるテクスチャ画像データおよび高さに基づいて全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データがそれぞれ生成されるが、これに限定されない。2つ以下の位置または4つ以上の位置におけるテクスチャ画像データおよび高さに基づいて全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データがそれぞれ生成されてもよい。   In the above description, the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data are respectively generated based on the texture image data and the height at the three positions a to c for easy understanding. It is not limited. The omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data may be respectively generated based on the texture image data and the height at two or less positions or four or more positions.

本例においては、測定対象物SのZ方向の位置が、受光部120の被写界深度の範囲r1よりも小さい間隔で、受光部120のZ方向の測定可能範囲r2の上限から下限へ向かって、または下限から上限へ向かって変化される。Z方向の各位置におけるテクスチャ画像データおよび高さに基づいて全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データがそれぞれ生成される。   In this example, the position of the measuring object S in the Z direction moves from the upper limit to the lower limit of the measurable range r2 in the Z direction of the light receiving unit 120 at an interval smaller than the depth of field range r1 of the light receiving unit 120. Or from the lower limit to the upper limit. All-focus texture image data and sub-stereoscopic shape data are generated based on the texture image data and height at each position in the Z direction.

あるいは、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データの生成前に測定対象物Sの主立体形状データが生成されている場合には、主立体形状データに基づいて測定対象物SのZ方向の上端および下端を算出することができる。したがって、測定対象物SのZ方向の位置が、受光部120の被写界深度の範囲r1よりも小さい間隔で、測定対象物SのZ方向の寸法の上端から下端へ向かって、または下端から上端へ向かって変化されてもよい。Z方向の各位置におけるテクスチャ画像データおよび高さに基づいて全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データがそれぞれ生成される。   Alternatively, when the main stereoscopic shape data of the measuring object S is generated before the generation of the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data, the upper end in the Z direction of the measuring object S based on the main stereoscopic shape data And the lower end can be calculated. Therefore, the position of the measuring object S in the Z direction is smaller than the depth of field range r1 of the light receiving unit 120, and the measuring object S has a dimension in the Z direction from the upper end toward the lower end or from the lower end. It may be changed toward the upper end. All-focus texture image data and sub-stereoscopic shape data are generated based on the texture image data and height at each position in the Z direction.

この場合、測定対象物Sの全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データを生成するための最小限の範囲でテクスチャ画像データを取得し、高さを算出することができる。これにより、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データを高速に生成することができる。   In this case, the texture image data can be acquired in the minimum range for generating the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data of the measurement object S, and the height can be calculated. Thereby, all-focus texture image data and sub-stereoscopic shape data can be generated at high speed.

(2)テクスチャ画像の種類
使用者は、テクスチャ画像データの取得において、テクスチャ画像の種類を選択することができる。テクスチャ画像の種類は、例えば通常のテクスチャ画像、全焦点テクスチャ画像もしくはハイダイナミックレンジ(HDR)テクスチャ画像またはこれらの組み合わせを含む。全焦点テクスチャ画像が選択された場合、上記の全焦点テクスチャ画像データが生成される。HDRテクスチャ画像が選択された場合、公知のハイダイナミックレンジ(HDR)合成が行われたテクスチャ画像データが生成される。
(2) Type of texture image The user can select the type of texture image in acquiring the texture image data. The types of texture images include, for example, normal texture images, omnifocal texture images, high dynamic range (HDR) texture images, or combinations thereof. When an omnifocal texture image is selected, the above omnifocal texture image data is generated. When an HDR texture image is selected, texture image data subjected to a known high dynamic range (HDR) composition is generated.

測定対象物Sの表面の複数の部分の反射率の差または色彩による明るさの差が小さくかつZ方向における測定対象物Sの寸法が受光部120の被写界深度よりも大きい場合、使用者は全焦点テクスチャ画像を選択する。これにより、測定対象物Sの表面状態を鮮明に示すテクスチャ画像データを短時間で生成させることができる。測定対象物Sの表面に反射率が高い部分および低い部分が含まれる場合、または色彩による明るさの差が大きい場合、使用者はHDRテクスチャ画像を選択する。これにより、黒つぶれおよび白とびが含まれない測定対象物Sの表面状態を鮮明に示すテクスチャ画像データを生成させることができる。   When the difference in reflectance of a plurality of portions on the surface of the measuring object S or the difference in brightness due to color is small and the dimension of the measuring object S in the Z direction is larger than the depth of field of the light receiving unit 120, the user Selects an all-focus texture image. Thereby, the texture image data which clearly shows the surface state of the measuring object S can be generated in a short time. When the surface of the measuring object S includes a portion having a high reflectance and a portion having a low reflectance, or when a difference in brightness due to color is large, the user selects an HDR texture image. Thereby, it is possible to generate texture image data that clearly shows the surface state of the measuring object S that does not include blackout and overexposure.

通常のテクスチャ画像においては、テクスチャ画像の合成が行われない。この場合、受光部120の焦点位置を固定した状態で受光部120により出力される受光信号に基づいて一のテクスチャ画像データが生成される。測定対象物Sの表面の複数の部分の反射率の差または色彩による明るさの差が小さくかつZ方向における測定対象物Sの寸法が受光部120の被写界深度の範囲よりも小さい場合、使用者は通常のテクスチャ画像を選択する。これにより、測定対象物Sの表面状態を鮮明に示すテクスチャ画像データをより短時間で生成させることができる。   In a normal texture image, the texture image is not synthesized. In this case, one texture image data is generated based on the light reception signal output from the light receiving unit 120 with the focus position of the light receiving unit 120 fixed. When the difference in reflectance or the brightness difference due to color of a plurality of portions on the surface of the measurement object S is small and the dimension of the measurement object S in the Z direction is smaller than the range of the depth of field of the light receiving unit 120, The user selects a normal texture image. Thereby, the texture image data which clearly shows the surface state of the measuring object S can be generated in a shorter time.

HDRテクスチャ画像が選択された場合、Z方向の一の位置において、異なる撮像条件の下で複数のテクスチャ画像データが生成される。ここで、撮像条件は、受光部120の露光時間を含む。あるいは、撮像条件は、照明光出力部130からの照明光の強度(明るさ)または投光部110からの均一な測定光の強度(明るさ)を含んでもよい。これらの場合、CPU210は、複数の撮像条件で複数のテクスチャ画像データを容易に生成することができる。   When the HDR texture image is selected, a plurality of texture image data is generated under different imaging conditions at one position in the Z direction. Here, the imaging conditions include the exposure time of the light receiving unit 120. Alternatively, the imaging condition may include the intensity (brightness) of illumination light from the illumination light output unit 130 or the intensity (brightness) of uniform measurement light from the light projecting unit 110. In these cases, the CPU 210 can easily generate a plurality of texture image data under a plurality of imaging conditions.

生成された複数のテクスチャ画像データは、そのZ方向の位置におけるテクスチャ画像に黒つぶれおよび白とびが含まれないように合成(HDR合成)される。これにより、テクスチャ画像のダイナミックレンジが拡大される。HDR合成されたテクスチャ画像データ(以下、HDRテクスチャ画像データと呼ぶ)に基づいてHDRテクスチャ画像が表示される。   The plurality of generated texture image data are combined (HDR combined) so that the texture image at the position in the Z direction does not include blackout and overexposure. As a result, the dynamic range of the texture image is expanded. An HDR texture image is displayed based on the HDR synthesized texture image data (hereinafter referred to as HDR texture image data).

全焦点テクスチャ画像とHDRテクスチャ画像との組み合わせ(以下、HDR全焦点テクスチャ画像と呼ぶ。)が選択された場合、測定対象物SのZ方向の位置を変化させつつ、Z方向の各位置について異なる撮像条件における複数のテクスチャ画像データが取得される。Z方向の各位置において取得された複数のテクスチャ画像データが、そのZ方向の位置における画像のダイナミックレンジが拡大されるようにHDR合成されることにより、HDRテクスチャ画像データが生成される。   When a combination of an omnifocal texture image and an HDR texture image (hereinafter referred to as an HDR omnifocal texture image) is selected, the position of the measuring object S is changed for each position in the Z direction while being changed. A plurality of texture image data under the imaging condition is acquired. A plurality of texture image data acquired at each position in the Z direction is HDR-synthesized so that the dynamic range of the image at the position in the Z direction is expanded, thereby generating HDR texture image data.

また、測定対象物Sの全ての部分のうち受光部120の被写界深度の範囲内に含まれている部分についての複数のHDRテクスチャ画像データが合成されることにより、測定対象物Sの表面全体にわたって表示可能なHDRテクスチャ画像データ(以下、HDR全焦点テクスチャ画像データと呼ぶ)が生成される。HDR全焦点テクスチャ画像データに基づいて、HDR全焦点テクスチャ画像が表示される。   Moreover, the surface of the measuring object S is obtained by synthesizing a plurality of HDR texture image data of the parts included in the range of the depth of field of the light receiving unit 120 among all the parts of the measuring object S. HDR texture image data that can be displayed throughout (hereinafter referred to as HDR omnifocal texture image data) is generated. An HDR omnifocal texture image is displayed based on the HDR omnifocal texture image data.

このように、測定対象物Sの表面に反射率が高い部分および低い部分が含まれるかまたは色彩による明るさの差が大きく、かつ測定対象物Sの寸法が受光部の被写界深度よりも大きい場合、使用者はHDR全焦点テクスチャ画像を選択する。これにより、測定対象物Sの表面状態を鮮明に示すテクスチャ画像データを生成させることができる。   As described above, the surface of the measuring object S includes a portion having a high reflectance and a low reflectance, or the brightness difference due to the color is large, and the dimension of the measuring object S is larger than the depth of field of the light receiving unit. If so, the user selects an HDR omnifocal texture image. Thereby, the texture image data which shows the surface state of the measuring object S clearly can be produced | generated.

図19は、テクスチャ画像の種類の選択時における表示部400のGUIの一例を示す図である。図19に示すように、テクスチャ画像の種類の選択時には、表示部400の設定変更領域580にテクスチャ画像選択欄584が表示される。テクスチャ画像選択欄584には、3つのチェックボックス584a,584b,584cが表示される。   FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the GUI of the display unit 400 when a texture image type is selected. As shown in FIG. 19, when selecting the type of texture image, a texture image selection field 584 is displayed in the setting change area 580 of the display unit 400. In the texture image selection field 584, three check boxes 584a, 584b and 584c are displayed.

使用者は、チェックボックス584a〜584cを指定することにより、通常のテクスチャ画像、HDRテクスチャ画像および全焦点テクスチャ画像をそれぞれ選択することができる。また、使用者は、チェックボックス584b,584cを指定することにより、HDR全焦点テクスチャ画像を選択することができる。   The user can select a normal texture image, HDR texture image, and omnifocal texture image by designating check boxes 584a to 584c, respectively. Further, the user can select the HDR all-focus texture image by designating the check boxes 584b and 584c.

(3)主立体形状データの補正
副立体形状データの精度は、主立体形状データの精度よりも低い。しかしながら、主立体形状データは三角測距方式に基づいて生成されるので、主立体形状データを生成するためには、受光部120の光軸とは異なる角度から測定対象物Sに光を照射する必要がある。そのため、主立体形状データは、測定対象物Sの形状を正確に測定することができない領域に対応する不良部分を含むことが多い。ここで、不良部分は、画像の影の部分に対応する空白データ、ノイズの部分に対応するノイズデータ、または多重反射等による測定対象物Sの偽の形状の部分に対応する偽形状データを含む。
(3) Correction of main stereoscopic shape data The accuracy of sub stereoscopic shape data is lower than the accuracy of main stereoscopic shape data. However, since the main stereoscopic shape data is generated based on the triangulation method, in order to generate the main stereoscopic shape data, the measurement object S is irradiated with light from an angle different from the optical axis of the light receiving unit 120. There is a need. Therefore, the main stereoscopic shape data often includes a defective portion corresponding to a region where the shape of the measuring object S cannot be accurately measured. Here, the defective portion includes blank data corresponding to the shadow portion of the image, noise data corresponding to the noise portion, or false shape data corresponding to the false shape portion of the measuring object S due to multiple reflection or the like. .

一方で、副立体形状データを生成するためには、受光部120の光軸とは異なる角度から測定対象物Sに光を照射する必要がなく、受光部120の光軸と略等しい角度から測定対象物Sに照射することができる。この場合、副立体形状データは、不良部分をほとんど含まない。したがって、測定対象物Sの略上方に配置される照明光出力部130から出射される照明光を用いることにより、不良部分をほとんど含まない副立体形状データを生成することができる。   On the other hand, in order to generate sub-stereoscopic shape data, it is not necessary to irradiate the measurement object S from an angle different from the optical axis of the light receiving unit 120, and measurement is performed from an angle substantially equal to the optical axis of the light receiving unit 120. The object S can be irradiated. In this case, the sub-stereoscopic shape data includes almost no defective portion. Therefore, by using illumination light emitted from the illumination light output unit 130 disposed substantially above the measurement object S, sub-stereoscopic shape data that hardly includes a defective portion can be generated.

副立体形状データに基づいて主立体形状データの不良部分が判定される。本例においては、同一の測定対象物Sについての副立体形状データと主立体形状データとが比較される。これにより、主立体形状データのうちの不良部分を容易に判定することができる。また、形状測定処理において、測定光のパターンのコントラストが部分的に低下した場合、その部分に対応する主立体形状データの部分の信頼性が低下する。   A defective portion of the main stereoscopic shape data is determined based on the sub stereoscopic shape data. In this example, the sub stereoscopic shape data and the main stereoscopic shape data for the same measurement object S are compared. Thereby, it is possible to easily determine a defective portion in the main stereoscopic shape data. Further, in the shape measurement process, when the contrast of the pattern of the measurement light is partially reduced, the reliability of the part of the main stereoscopic shape data corresponding to that part is lowered.

この場合でも、副立体形状データおよび主立体形状データに基づいて、主立体形状データの信頼性が低い部分を判定することができる。本例においては、副立体形状データと主立体形状データとが比較される。副立体形状データの各部分と主立体形状データの各部分との差分がそれぞれ算出され、その差分が予め定められたしきい値より大きい主立体形状データの部分は信頼性が低いと判定される。   Even in this case, it is possible to determine a portion with low reliability of the main stereoscopic shape data based on the sub stereoscopic shape data and the main stereoscopic shape data. In this example, the sub stereoscopic shape data and the main stereoscopic shape data are compared. The difference between each part of the sub-stereoscopic shape data and each part of the main stereoscopic shape data is calculated, and it is determined that the part of the main stereoscopic shape data whose difference is larger than a predetermined threshold is low in reliability. .

このように、主立体形状データの複数の部分のうち副立体形状データからの乖離がしきい値よりも大きい部分は信頼性が低いと判定される。なお、しきい値は固定値であってもよいし、使用者がスライダ等を操作することにより任意に調整可能な可変値であってもよい。以下、主立体形状データのうちの信頼性が低いと判定された部分を主立体形状データの信頼性低下部分と呼ぶ。   In this way, it is determined that the portion of the plurality of portions of the main stereoscopic shape data whose deviation from the sub stereoscopic shape data is larger than the threshold value has low reliability. The threshold value may be a fixed value or a variable value that can be arbitrarily adjusted by the user operating a slider or the like. Hereinafter, a portion of the main stereoscopic shape data that has been determined to be low in reliability is referred to as a reliability-decreasing portion of the main stereoscopic shape data.

主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分は、対応する副立体形状データの部分により置換または補間等の補正がされてもよい。これにより、使用者は、表示部400において外観上不良部分または信頼性低下部分を含まない測定対象物Sの主立体形状の画像または合成画像を観測することができる。また、主立体形状データの信頼性低下部分について、信頼性を向上させることができる。主立体形状データの補正においては、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分がその周囲の主立体形状データの部分により補間されてもよい。   The defective part or the reduced reliability part of the main stereoscopic shape data may be corrected by replacement or interpolation by the corresponding sub stereoscopic shape data part. Thereby, the user can observe an image or a composite image of the main three-dimensional shape of the measuring object S that does not include a defective portion or a reduced reliability portion on the display unit 400. Further, it is possible to improve the reliability of the portion of the main stereoscopic shape data whose reliability is reduced. In the correction of the main stereoscopic shape data, the defective portion or the reduced reliability portion of the main stereoscopic shape data may be interpolated by the surrounding main stereoscopic shape data portion.

図20、図21および図22は、副立体形状データによる主立体形状データの補正を説明するための図である。図20(a),(b)は、測定対象物Sの主立体形状の画像および合成画像をそれぞれ示す。図21(a),(b)は、測定対象物Sの副立体形状画像および合成画像をそれぞれ示す。図22(a),(b)は、測定対象物Sの補正された主立体形状の画像および補正された合成画像をそれぞれ示す。   20, FIG. 21, and FIG. 22 are diagrams for explaining the correction of the main stereoscopic shape data by the sub stereoscopic shape data. FIGS. 20A and 20B show a main stereoscopic image and a composite image of the measuring object S, respectively. FIGS. 21A and 21B show a sub-stereoscopic shape image and a composite image of the measuring object S, respectively. FIGS. 22A and 22B show a corrected main stereoscopic image and a corrected combined image of the measuring object S, respectively.

図20(a),(b)に示すように、主立体形状の画像および合成画像には、空白データに基づく影Ssが含まれるとともに、偽形状データに基づく偽の形状Spが含まれる。一方、図21(a),(b)に示すように、副立体形状画像および合成画像には、影の影響が出ない。   As shown in FIGS. 20A and 20B, the main stereoscopic image and the composite image include a shadow Ss based on blank data and a false shape Sp based on false shape data. On the other hand, as shown in FIGS. 21A and 21B, the sub-stereoscopic shape image and the composite image are not affected by shadows.

図20(a),(b)の主立体形状の画像および合成画像における影Ssおよび偽の形状Spの部分が、図21(a),(b)の副立体形状画像および全焦点テクスチャ画像の相当する部分により補正される。これにより、図22(a),(b)に示すように、影の影響が出ない主立体形状の画像および合成画像を観測することができる。   The shadow Ss and the false shape Sp in the main stereoscopic shape image and the composite image in FIGS. 20A and 20B are the sub-stereo shape image and the omnifocal texture image in FIGS. 21A and 21B. It is corrected by the corresponding part. As a result, as shown in FIGS. 22A and 22B, it is possible to observe a main stereoscopic image and a synthesized image that are not affected by a shadow.

表示部400に主立体形状の画像またはテクスチャ画像を表示させる際に、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分が補正されず、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分に相当する立体形状の画像またはテクスチャ画像の部分が強調表示されてもよい。あるいは、表示部400に補正された主立体形状の画像を表示させる際に、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分が補正された状態で、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分に相当する補正された立体形状の画像の部分が強調表示されてもよい。これにより、使用者は、主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分を容易かつ確実に認識することができる。主立体形状データの不良部分または信頼性低下部分は、形状測定処理における測定位置の計測または解析においては、無効データとして扱われてもよい。   When displaying the main stereoscopic shape image or the texture image on the display unit 400, the defective portion or the reduced reliability portion of the main stereoscopic shape data is not corrected, and corresponds to the defective portion or the reduced reliability portion of the main stereoscopic shape data. A three-dimensional image or texture image portion may be highlighted. Alternatively, when displaying the corrected main stereoscopic shape image on the display unit 400, the defective portion or the reduced reliability of the main stereoscopic shape data in a state where the defective portion or the reduced reliability portion of the main stereoscopic shape data is corrected. A portion of the corrected three-dimensional image corresponding to the portion may be highlighted. As a result, the user can easily and reliably recognize a defective portion or a reduced reliability portion of the main stereoscopic shape data. The defective part or the reduced reliability part of the main stereoscopic shape data may be treated as invalid data in measurement or analysis of the measurement position in the shape measurement process.

形状測定処理において、投光部110A,110Bの両方からの測定光を用いて主立体形状データが生成される場合、投光部110A,110Bの各々からの測定光に基づく主立体形状データが適切な重み付けで合成されることにより主立体形状データが生成される。ここで、一方の測定光に基づく主立体形状データが不良部分または信頼性低下部分を含む場合には、その部分においては、一方の測定光に基づく主立体形状データの合成の重み付けを低減させるとともに、他方の測定光に基づく主立体形状データの合成の重み付けを増加させてもよい。   In the shape measurement process, when the main stereoscopic shape data is generated using measurement light from both the light projecting units 110A and 110B, the main stereoscopic shape data based on the measurement light from each of the light projecting units 110A and 110B is appropriate. The main three-dimensional shape data is generated by combining with appropriate weighting. Here, when the main stereoscopic shape data based on one measurement light includes a defective portion or a reliability reduction portion, the weight of the synthesis of the main stereoscopic shape data based on one measurement light is reduced in that portion. The weight of the synthesis of the main stereoscopic shape data based on the other measurement light may be increased.

(4)形状測定処理の効率化
後述する図30〜図32の形状測定処理において、投光部110から測定対象物Sにコード状測定光(図11参照)が照射されるとともに、縞状測定光(図9参照)が照射される。この場合、コード状測定光に基づいて測定対象物Sの各部分の高さの絶対値が算出されるとともに、縞状測定光に基づいて測定対象物Sの各部分の高さの相対値が高い分解能で算出される。これにより、測定対象物Sの各部分の高さの絶対値が高い分解能で算出される。すなわち、コード状測定光に基づいて算出された高さにより、縞状測定光に基づいて算出された高さの絶対値が決定される。
(4) Efficiency improvement of shape measurement process In the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 described later, the measurement light S is irradiated with the code-shaped measurement light (see FIG. 11) and the stripe measurement is performed. Light (see FIG. 9) is irradiated. In this case, the absolute value of the height of each part of the measuring object S is calculated based on the code-shaped measuring light, and the relative value of the height of each part of the measuring object S is calculated based on the striped measuring light. Calculated with high resolution. Thereby, the absolute value of the height of each part of the measuring object S is calculated with high resolution. That is, the absolute value of the height calculated based on the striped measurement light is determined by the height calculated based on the code-shaped measurement light.

これに代えて、副立体形状データにおける各部分の高さにより、縞状測定光に基づいて算出された高さの絶対値が決定されてもよい。この場合、形状測定処理において、投光部110から測定対象物Sにコード状測定光を照射しなくてもよい。これにより、測定対象物Sの各部分の高さの絶対値を高い分解能で算出しつつ形状測定処理を短時間でかつ効率的に実行することができる。   Instead, the absolute value of the height calculated based on the striped measurement light may be determined based on the height of each part in the sub-stereoscopic shape data. In this case, it is not necessary to irradiate the measurement object S from the light projecting unit 110 with the code-shaped measurement light in the shape measurement process. Thereby, the shape measurement process can be executed in a short time and efficiently while calculating the absolute value of the height of each part of the measuring object S with high resolution.

[5]形状測定処理
(1)形状測定の準備
測定対象物Sの形状測定処理を実行する前に、使用者は、形状測定の準備を行う。図23は、形状測定の準備の手順を示すフローチャートである。以下、図1、図2および図23を参照しながら形状測定の準備の手順を説明する。まず、使用者は、測定対象物Sをステージ140上に載置する(ステップS1)。次に、使用者は、照明光出力部130から測定対象物Sに照明光を照射する(ステップS2)。これにより、測定対象物Sの画像が表示部400に表示される。続いて、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像を見ながら、照明光の光量、受光部120の焦点ならびに測定対象物Sの位置および姿勢の調整(以下、第1の調整と呼ぶ)を行う(ステップS3)。
[5] Shape Measurement Processing (1) Preparation for Shape Measurement Before executing the shape measurement processing of the measurement object S, the user prepares for shape measurement. FIG. 23 is a flowchart showing a procedure for preparing for shape measurement. Hereinafter, a procedure for preparing for shape measurement will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 23. First, the user places the measuring object S on the stage 140 (step S1). Next, the user irradiates the measurement object S with illumination light from the illumination light output unit 130 (step S2). Thereby, the image of the measuring object S is displayed on the display unit 400. Subsequently, the user adjusts the light amount of the illumination light, the focus of the light receiving unit 120, and the position and orientation of the measurement object S (hereinafter referred to as the first object) while viewing the image of the measurement object S displayed on the display unit 400. Is called (step S3).

次に、使用者は、照明光の照射を停止するとともに、投光部110から測定対象物Sに測定光を照射する(ステップS4)。これにより、測定対象物Sの画像が表示部400に表示される。続いて、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像を見ながら、測定光の光量、受光部120の焦点ならびに測定対象物Sの位置および姿勢の調整(以下、第2の調整と呼ぶ)を行う(ステップS5)。ステップS5において、測定対象物Sの測定したい位置に影が発生していない場合には、使用者は、第2の調整として受光部120の焦点ならびに測定対象物Sの位置および姿勢の調整を行う必要はなく、測定光の光量の調整を行えばよい。   Next, the user stops the irradiation of the illumination light and irradiates the measurement object S with the measurement light from the light projecting unit 110 (step S4). Thereby, the image of the measuring object S is displayed on the display unit 400. Subsequently, the user adjusts the light amount of the measurement light, the focal point of the light receiving unit 120, and the position and orientation of the measurement object S (hereinafter referred to as the second) while viewing the image of the measurement object S displayed on the display unit 400. Is called (step S5). In step S5, when no shadow is generated at the position to be measured of the measurement object S, the user adjusts the focus of the light receiving unit 120 and the position and orientation of the measurement object S as the second adjustment. There is no need to adjust the amount of measurement light.

その後、使用者は、測定光の照射を停止するとともに、再び照明光出力部130から測定対象物Sに照明光を照射する(ステップS6)。これにより、測定対象物Sの画像が表示部400に表示される。次に、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像を確認する(ステップS7)。ここで、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像から、光の光量、受光部120の焦点ならびに測定対象物Sの位置および姿勢(以下、観察状態と呼ぶ)が適切であるか否かを判定する(ステップS8)。   Thereafter, the user stops the irradiation of the measurement light and irradiates the measurement object S from the illumination light output unit 130 again with the illumination light (step S6). Thereby, the image of the measuring object S is displayed on the display unit 400. Next, the user confirms the image of the measuring object S displayed on the display unit 400 (step S7). Here, from the image of the measuring object S displayed on the display unit 400, the user appropriately determines the amount of light, the focus of the light receiving unit 120, and the position and orientation of the measuring object S (hereinafter referred to as an observation state). It is determined whether or not (step S8).

ステップS8において、観察状態が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS2の処理に戻る。一方、ステップS8において、観察状態が適切であると判定した場合、使用者は、形状測定の準備を終了する。   If it is determined in step S8 that the observation state is not appropriate, the user returns to the process in step S2. On the other hand, when it is determined in step S8 that the observation state is appropriate, the user finishes preparation for shape measurement.

なお、上記の説明においては、第1の調整の後に第2の調整が行われるが、これに限定されない。第2の調整の後に第1の調整が行われてもよい。この場合、ステップS6においては照明光ではなく測定光が測定対象物Sに照射される。また、ステップS5において、第2の調整のうち受光部120の焦点ならびに測定対象物Sの位置および姿勢の調整を行わなかった場合には、使用者は、ステップS6〜S8の手順を省略して形状測定の準備を終了してもよい。   In the above description, the second adjustment is performed after the first adjustment, but the present invention is not limited to this. The first adjustment may be performed after the second adjustment. In this case, in step S6, the measurement object S is irradiated with the measurement light instead of the illumination light. In step S5, when the focus of the light receiving unit 120 and the position and orientation of the measurement object S are not adjusted in the second adjustment, the user omits the steps S6 to S8. The preparation for shape measurement may be completed.

(2)第1の調整
図24および図25は、形状測定の準備の手順における第1の調整の詳細を示すフローチャートである。以下、図1、図2、図24および図25を参照しながら形状測定の準備の手順における第1の調整の詳細を説明する。まず、使用者は、照明光の光量を調整する(ステップS11)。照明光の光量の調整は、制御部300の照明光源320から出射される照明光の明るさまたは受光部120の露光時間を調整することにより行われる。次に、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、測定対象物Sに照射される照明光の光量が適切であるか否かを判定する(ステップS12)。
(2) First Adjustment FIGS. 24 and 25 are flowcharts showing details of the first adjustment in the procedure for the preparation for shape measurement. Hereinafter, the details of the first adjustment in the procedure for the preparation of the shape measurement will be described with reference to FIGS. 1, 2, 24 and 25. First, the user adjusts the amount of illumination light (step S11). The adjustment of the amount of illumination light is performed by adjusting the brightness of the illumination light emitted from the illumination light source 320 of the control unit 300 or the exposure time of the light receiving unit 120. Next, the user determines whether or not the amount of illumination light applied to the measurement object S is appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S12). .

ステップS12において、照明光の光量が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS11の処理に戻る。一方、ステップS12において、照明光の光量が適切であると判定した場合、使用者は、受光部120の焦点を調整する(ステップS13)。受光部120の焦点の調整は、ステージ140のZステージ142の位置を変化させ、受光部120と測定対象物Sとの間のZ方向の相対的な距離を調整することにより行われる。次に、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、受光部120の焦点が適切であるか否かを判定する(ステップS14)。   If it is determined in step S12 that the amount of illumination light is not appropriate, the user returns to the process in step S11. On the other hand, if it is determined in step S12 that the amount of illumination light is appropriate, the user adjusts the focus of the light receiving unit 120 (step S13). The focus of the light receiving unit 120 is adjusted by changing the position of the Z stage 142 of the stage 140 and adjusting the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the measuring object S. Next, the user determines whether or not the focus of the light receiving unit 120 is appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S14).

ステップS14において、受光部120の焦点が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS13の処理に戻る。一方、ステップS14において、受光部120の焦点が適切であると判定した場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢を調整する(ステップS15)。測定対象物Sの位置および姿勢の調整は、ステージ140のX−Yステージ141の位置およびθステージ143の角度を変化させることにより行われる。   If it is determined in step S14 that the focus of the light receiving unit 120 is not appropriate, the user returns to the process of step S13. On the other hand, when it determines with the focus of the light-receiving part 120 being appropriate in step S14, a user adjusts the position and attitude | position of the measuring object S (step S15). The position and orientation of the measuring object S are adjusted by changing the position of the XY stage 141 and the angle of the θ stage 143 of the stage 140.

次に、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であるか否かを判定する(ステップS16)。ここで、測定対象物Sの測定位置が受光部120の視野範囲に含まれている場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であると判断する。一方、測定対象物Sの測定位置が受光部120の視野範囲に含まれていない場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢が適切でないと判断する。   Next, the user determines whether or not the position and orientation of the measurement object S are appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S16). Here, when the measurement position of the measurement object S is included in the visual field range of the light receiving unit 120, the user determines that the position and orientation of the measurement object S are appropriate. On the other hand, when the measurement position of the measurement object S is not included in the visual field range of the light receiving unit 120, the user determines that the position and orientation of the measurement object S are not appropriate.

ステップS16において、測定対象物Sの位置および姿勢が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS15の処理に戻る。一方、ステップS16において、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であると判定した場合、使用者は、視野サイズを調整する(ステップS17)。視野サイズの調整は、例えば受光部120のカメラ121のレンズの倍率を変更することにより行われる。   If it is determined in step S16 that the position and orientation of the measurement object S are not appropriate, the user returns to the process of step S15. On the other hand, if it is determined in step S16 that the position and orientation of the measuring object S are appropriate, the user adjusts the visual field size (step S17). The adjustment of the visual field size is performed by changing the magnification of the lens of the camera 121 of the light receiving unit 120, for example.

次に、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、視野サイズが適切であるか否かを判定する(ステップS18)。ステップS18において、視野サイズが適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS17の処理に戻る。一方、ステップS18において、視野サイズが適切であると判定した場合、使用者は、テクスチャ画像の種類を選択し(ステップS19)、第1の調整を終了する。第1の調整が行われることにより、テクスチャ画像データを生成するために最適な照明光の光量条件が設定される。   Next, the user determines whether or not the visual field size is appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S18). If it is determined in step S18 that the field of view size is not appropriate, the user returns to the process of step S17. On the other hand, if it is determined in step S18 that the visual field size is appropriate, the user selects the type of texture image (step S19), and the first adjustment is terminated. By performing the first adjustment, an optimal illumination light amount condition for generating texture image data is set.

なお、ステップS17においては、受光部120が、レンズの倍率が互いに異なる複数のカメラ121を含み、カメラ121を切り換えることによりレンズの倍率を変更してもよい。あるいは、レンズの倍率を切り換え可能な一のカメラ121を含み、レンズの倍率を切り換えることによりレンズの倍率を変更してもよい。または、受光部120のデジタルズーム機能により、レンズの倍率を変更することなく視野サイズが調整されてもよい。   In step S <b> 17, the light receiving unit 120 may include a plurality of cameras 121 having different lens magnifications, and the lens magnification may be changed by switching the cameras 121. Alternatively, one lens 121 that can switch the lens magnification may be included, and the lens magnification may be changed by switching the lens magnification. Alternatively, the visual field size may be adjusted by the digital zoom function of the light receiving unit 120 without changing the magnification of the lens.

図26は、X方向から見た図2の受光部120を示す模式図である。図26に示すように、受光部120は、複数のカメラ121としてカメラ121A,121Bを含む。カメラ121Aのレンズの倍率とカメラ121Bのレンズの倍率とは互いに異なる。また、受光部120はハーフミラー124をさらに含む。   FIG. 26 is a schematic diagram showing the light receiving unit 120 of FIG. 2 viewed from the X direction. As shown in FIG. 26, the light receiving unit 120 includes cameras 121 </ b> A and 121 </ b> B as a plurality of cameras 121. The lens magnification of the camera 121A and the lens magnification of the camera 121B are different from each other. The light receiving unit 120 further includes a half mirror 124.

複数のレンズ122,123を通過した光は、ハーフミラー124により2つの光に分離される。一方の光はカメラ121Aにより受光され、他方の光はカメラ121Bにより受光される。図1の制御基板150に受光信号を出力するカメラ121をカメラ121Aとカメラ121Bとの間で切り換えることにより、レンズの倍率を変更することができる。カメラ121Aとカメラ121Bとの間の切り換えは、図13の倍率切換欄574においてカメラの倍率を選択することにより行われる。   The light that has passed through the plurality of lenses 122 and 123 is separated into two lights by the half mirror 124. One light is received by the camera 121A, and the other light is received by the camera 121B. By switching the camera 121 that outputs a light reception signal to the control board 150 in FIG. 1 between the camera 121A and the camera 121B, the magnification of the lens can be changed. Switching between the camera 121A and the camera 121B is performed by selecting the magnification of the camera in the magnification switching field 574 of FIG.

(3)第2の調整
図27および図28は、形状測定の準備の手順における第2の調整の詳細を示すフローチャートである。以下、図1、図2、図27および図28を参照しながら形状測定の準備の手順における第2の調整の詳細を説明する。まず、使用者は、一方の測定光の光量を調整する(ステップS21)。
(3) Second Adjustment FIGS. 27 and 28 are flowcharts showing details of the second adjustment in the procedure for preparing for shape measurement. Hereinafter, the details of the second adjustment in the procedure for the preparation of the shape measurement will be described with reference to FIGS. 1, 2, 27, and 28. First, the user adjusts the amount of one measurement light (step S21).

次に、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であるか否かを判定する(ステップS22)。ここで、測定対象物Sの測定位置に影が発生していない場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であると判断する。一方、測定対象物Sの測定位置に影が発生している場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢が適切でないと判断する。   Next, the user determines whether or not the position and orientation of the measurement object S are appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S22). Here, when a shadow is not generated at the measurement position of the measurement object S, the user determines that the position and orientation of the measurement object S are appropriate. On the other hand, when a shadow is generated at the measurement position of the measurement object S, the user determines that the position and orientation of the measurement object S are not appropriate.

ステップS22において、測定対象物Sの位置および姿勢が適切でないと判定した場合、使用者は、測定対象物Sの位置および姿勢を調整する(ステップS23)。測定対象物Sの位置および姿勢の調整は、ステージ140のX−Yステージ141の位置およびθステージ143の角度を変化させることにより行われる。その後、使用者は、ステップS22の処理に戻る。   If it is determined in step S22 that the position and orientation of the measurement object S are not appropriate, the user adjusts the position and orientation of the measurement object S (step S23). The position and orientation of the measuring object S are adjusted by changing the position of the XY stage 141 and the angle of the θ stage 143 of the stage 140. Thereafter, the user returns to the process of step S22.

一方、ステップS22において、測定対象物Sの位置および姿勢が適切であると判定した場合、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、測定対象物Sに照射される一方の測定光の光量が適切であるか否かを判定する(ステップS24)。   On the other hand, when it is determined in step S22 that the position and orientation of the measurement target S are appropriate, the user irradiates the measurement target S based on the image of the measurement target S displayed on the display unit 400. It is determined whether or not the amount of one of the measured light is appropriate (step S24).

ステップS24において、一方の測定光の光量が適切でないと判定した場合、使用者は、一方の測定光の光量を調整する(ステップS25)。その後、使用者は、ステップS24の処理に戻る。   If it is determined in step S24 that the light amount of one measurement light is not appropriate, the user adjusts the light amount of one measurement light (step S25). Thereafter, the user returns to the process of step S24.

一方、ステップS24において、一方の測定光の光量が適切であると判定した場合、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、受光部120の焦点が適切であるか否かを判定する(ステップS26)。   On the other hand, if it is determined in step S24 that the amount of the one measurement light is appropriate, the user is appropriately focused on the light receiving unit 120 based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400. It is determined whether or not there is (step S26).

ステップS26において、受光部120の焦点が適切でないと判定した場合、使用者は、受光部120の焦点を調整する(ステップS27)。受光部120の焦点の調整は、ステージ140のZステージ142の位置を変化させ、受光部120と測定対象物Sとの間のZ方向の相対的な距離を調整することにより行われる。その後、使用者は、ステップS26の処理に戻る。   If it is determined in step S26 that the focus of the light receiving unit 120 is not appropriate, the user adjusts the focus of the light receiving unit 120 (step S27). The focus of the light receiving unit 120 is adjusted by changing the position of the Z stage 142 of the stage 140 and adjusting the relative distance in the Z direction between the light receiving unit 120 and the measuring object S. Thereafter, the user returns to the process of step S26.

一方、ステップS26において、受光部120の焦点が適切であると判定した場合、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像から、観察状態が適切であるか否かを判定する(ステップS28)。   On the other hand, when it is determined in step S26 that the focus of the light receiving unit 120 is appropriate, the user determines whether or not the observation state is appropriate from the image of the measurement object S displayed on the display unit 400. (Step S28).

ステップS28において、観察状態が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS23、ステップS25またはステップS27の処理に戻る。具体的には、観察状態のうち測定対象物Sの位置および姿勢が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS23の処理に戻る。観察状態のうち光(一方の測定光)の光量が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS25の処理に戻る。観察状態のうち受光部120の焦点が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS27の処理に戻る。   If it is determined in step S28 that the observation state is not appropriate, the user returns to the process in step S23, step S25, or step S27. Specifically, when it is determined that the position and orientation of the measurement object S are not appropriate in the observation state, the user returns to the process of step S23. If it is determined that the amount of light (one measurement light) is not appropriate in the observation state, the user returns to the process of step S25. When it is determined that the focus of the light receiving unit 120 is not appropriate in the observation state, the user returns to the process of step S27.

一方、ステップS28において、観察状態が適切であると判定した場合、使用者は、一方の測定光の照射を停止するとともに、他方の投光部110Bから測定対象物Sに測定光を照射する(ステップS29)。これにより、測定対象物Sの画像が表示部400に表示される。続いて、使用者は、表示部400に表示された測定対象物Sの画像を見ながら、他方の測定光の光量の調整を行う(ステップS30)。   On the other hand, when it is determined in step S28 that the observation state is appropriate, the user stops the irradiation of one measurement light and irradiates the measurement object S with the measurement light from the other light projecting unit 110B ( Step S29). Thereby, the image of the measuring object S is displayed on the display unit 400. Subsequently, the user adjusts the light quantity of the other measurement light while viewing the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S30).

その後、使用者は、表示部400に表示される測定対象物Sの画像に基づいて、他方の測定光の光量が適切であるか否かを判定する(ステップS31)。ステップS31において、他方の測定光の光量が適切でないと判定した場合、使用者は、ステップS30の処理に戻る。一方、ステップS31において、他方の測定光の光量が適切であると判定した場合、使用者は、第2の調整を終了する。第2の調整が行われることにより、主立体形状データを生成するために最適な一方および他方の測定光の光量条件が設定される。なお、他方の投光部110Bを使用しない場合には、使用者は、ステップS28の処理の後、ステップS29〜S31の手順を省略して第2の調整を終了してもよい。   Thereafter, the user determines whether or not the amount of the other measurement light is appropriate based on the image of the measurement object S displayed on the display unit 400 (step S31). If it is determined in step S31 that the amount of the other measurement light is not appropriate, the user returns to the process of step S30. On the other hand, if it is determined in step S31 that the amount of the other measurement light is appropriate, the user ends the second adjustment. By performing the second adjustment, an optimal light quantity condition for one and the other measurement light is set in order to generate the main stereoscopic shape data. In addition, when not using the other light projection part 110B, the user may abbreviate | omit the procedure of step S29-S31 after the process of step S28, and may complete | finish 2nd adjustment.

図29は、第2の調整の実行時における表示部400のGUIの一例を示す図である。図29に示すように、第2の調整の実行時には、表示部400の設定変更領域580に図5と同様の光量設定バー493,494が表示される。使用者は、操作部250を操作して光量設定バー493のスライダ493sを水平方向に移動させることにより、一方の測定光の光量を変更することができる。同様に、使用者は、操作部250を操作して光量設定バー494のスライダ494sを水平方向に移動させることにより、他方の測定光の光量を変更することができる。   FIG. 29 is a diagram illustrating an example of the GUI of the display unit 400 when the second adjustment is performed. As shown in FIG. 29, when the second adjustment is performed, light amount setting bars 493 and 494 similar to those in FIG. 5 are displayed in the setting change area 580 of the display unit 400. The user can change the light quantity of one measurement light by operating the operation unit 250 and moving the slider 493s of the light quantity setting bar 493 in the horizontal direction. Similarly, the user can change the light amount of the other measurement light by operating the operation unit 250 and moving the slider 494s of the light amount setting bar 494 in the horizontal direction.

第2の調整の実行時には、表示部400に3つの画像表示領域550a,550b,550cが設けられる。画像表示領域550aには、一方および他方の測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が表示される。画像表示領域550bには、一方の測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が表示される。画像表示領域550cには、他方の測定光が照射された場合における測定対象物Sの画像が表示される。   When the second adjustment is performed, the display unit 400 is provided with three image display areas 550a, 550b, and 550c. In the image display area 550a, an image of the measurement object S when one and the other measurement light is irradiated is displayed. In the image display area 550b, an image of the measurement object S when one measurement light is irradiated is displayed. In the image display area 550c, an image of the measurement object S when the other measurement light is irradiated is displayed.

ここで、画像は、明るすぎるために白とびが生じている部分および暗すぎるために黒つぶれが生じている部分を識別可能に、画像表示領域550a〜550cに表示される。図29の例においては、明るすぎるために白とびが生じている部分がドットパターンにより強調表示されている。また、暗すぎるために黒つぶれが生じている部分がハッチングパターンにより強調表示されている。   Here, the image is displayed in the image display areas 550a to 550c so that a portion where overexposure occurs because it is too bright and a portion where blackout occurs because it is too dark can be identified. In the example of FIG. 29, the overexposed part is highlighted by the dot pattern because it is too bright. In addition, a portion that is blackened due to being too dark is highlighted by a hatching pattern.

(4)形状測定処理
図23の形状測定の準備の後、測定対象物Sの形状測定処理が実行される。図30、図31および図32は、形状測定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図1、図2および図30〜図32を参照しながら形状測定処理の手順を説明する。使用者は、形状測定の準備の終了後に、CPU210に形状測定処理の開始を指示する。CPU210は、使用者により形状測定処理の開始が指示されたか否かを判定する(ステップS41)。
(4) Shape measurement process After the preparation of the shape measurement of FIG. 23, the shape measurement process of the measuring object S is executed. 30, 31 and 32 are flowcharts showing the procedure of the shape measurement process. Hereinafter, the procedure of the shape measurement process will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 30 to 32. The user instructs the CPU 210 to start the shape measurement process after completing the preparation for the shape measurement. The CPU 210 determines whether or not the user has instructed the start of the shape measurement process (step S41).

ステップS41において、形状測定処理の開始が指示されていない場合、CPU210は、形状測定処理の開始が指示されるまで待機する。なお、使用者は、形状測定処理の開始を指示するまで形状測定の準備を行うことができる。一方、ステップS41において、形状測定処理の開始が指示された場合、CPU210は、第2の調整において設定された光量条件に従って投光部110から測定対象物Sに測定光を照射し、測定対象物Sに測定光のパターンが投影された画像(以下、パターン画像と呼ぶ)を取得する(ステップS42)。取得されたパターン画像は、作業用メモリ230に記憶される。   If the start of the shape measurement process is not instructed in step S41, the CPU 210 waits until the start of the shape measurement process is instructed. The user can prepare for shape measurement until instructing the start of the shape measurement process. On the other hand, when the start of the shape measurement process is instructed in step S41, the CPU 210 irradiates the measurement object S with the measurement light from the light projecting unit 110 according to the light amount condition set in the second adjustment, and the measurement object. An image obtained by projecting the measurement light pattern onto S (hereinafter referred to as a pattern image) is acquired (step S42). The acquired pattern image is stored in the work memory 230.

次に、CPU210は、取得したパターン画像を所定の計測アルゴリズムで処理することにより、測定対象物Sの立体形状を示す主立体形状データを生成する(ステップS43)。生成された主立体形状データは、作業用メモリ230に記憶される。続いて、CPU210は、生成した主立体形状データに基づいて測定対象物Sの主立体形状の画像を表示部400に表示する(ステップS44)。   Next, the CPU 210 generates main three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measuring object S by processing the acquired pattern image with a predetermined measurement algorithm (step S43). The generated main stereoscopic shape data is stored in the work memory 230. Subsequently, the CPU 210 displays an image of the main stereoscopic shape of the measuring object S on the display unit 400 based on the generated main stereoscopic shape data (step S44).

その後、CPU210は、使用者の指示に基づいて、測定すべき位置(以下、測定位置と呼ぶ)の立体形状が表示されているか否かを判定する(ステップS45)。使用者は、表示部400に表示されている測定対象物Sの主立体形状の画像を見て、測定位置の立体形状が表示されているか否かをCPU210に指示する。   Thereafter, the CPU 210 determines whether or not a three-dimensional shape of a position to be measured (hereinafter referred to as a measurement position) is displayed based on a user instruction (step S45). The user views the image of the main three-dimensional shape of the measuring object S displayed on the display unit 400 and instructs the CPU 210 whether or not the three-dimensional shape at the measurement position is displayed.

ステップS45において、測定位置の立体形状が表示されていないと判定した場合、CPU210はステップS41の処理に戻る。これにより、CPU210は形状測定処理の開始が指示されるまで待機するとともに、使用者は形状測定処理の開始を再び指示するまで測定位置の立体形状が表示されるように形状測定の準備を行うことができる。一方、ステップS45において、測定位置の立体形状が表示されていると判定した場合、CPU210は、使用者により図25の第1の調整のステップS19で通常のテクスチャ画像が選択されたか否かを判定する(ステップS46)。   If it is determined in step S45 that the three-dimensional shape of the measurement position is not displayed, the CPU 210 returns to the process of step S41. Thus, the CPU 210 waits until the start of the shape measurement process is instructed, and the user prepares for shape measurement so that the three-dimensional shape of the measurement position is displayed until the user instructs the start of the shape measurement process again. Can do. On the other hand, if it is determined in step S45 that the three-dimensional shape of the measurement position is displayed, the CPU 210 determines whether or not a normal texture image has been selected by the user in step S19 of the first adjustment in FIG. (Step S46).

ここで、CPU210は、図19のテクスチャ画像選択欄584のチェックボックス584aが指定された場合、通常のテクスチャ画像が選択されたと判定する。また、CPU210は、図19のテクスチャ画像選択欄584のチェックボックス584a〜584cのいずれも指定されなかった場合にも、CPU210は、通常のテクスチャ画像が選択されたと判定する。   Here, when the check box 584a of the texture image selection field 584 of FIG. 19 is designated, the CPU 210 determines that a normal texture image has been selected. Further, the CPU 210 determines that a normal texture image has been selected even when none of the check boxes 584a to 584c in the texture image selection field 584 of FIG. 19 is designated.

ステップS46において、通常のテクスチャ画像が選択されたと判定した場合、CPU210は、第1の調整において設定された光量条件に従って照明光出力部130から測定対象物Sに照明光を照射し、測定対象物Sの通常のテクスチャ画像データを生成する(ステップS47)。その後、CPU210はステップS55の処理に進む。   If it is determined in step S46 that a normal texture image has been selected, the CPU 210 irradiates the measurement object S with illumination light from the illumination light output unit 130 according to the light amount condition set in the first adjustment, and the measurement object. Normal texture image data of S is generated (step S47). Thereafter, the CPU 210 proceeds to the process of step S55.

ステップS46において、通常のテクスチャ画像が選択されなかったと判定した場合、CPU210は、使用者により図25の第1の調整のステップS19で全焦点テクスチャ画像が選択されたか否かを判定する(ステップS48)。ここで、CPU210は、図19のテクスチャ画像選択欄584のチェックボックス584cが指定された場合、全焦点テクスチャ画像が選択されたと判定する。   If it is determined in step S46 that the normal texture image has not been selected, the CPU 210 determines whether or not the omnifocal texture image has been selected by the user in step S19 of the first adjustment in FIG. 25 (step S48). ). Here, when the check box 584c of the texture image selection field 584 in FIG. 19 is designated, the CPU 210 determines that the omnifocal texture image has been selected.

ステップS48において、全焦点テクスチャ画像が選択されたと判定した場合、CPU210は、第1の調整において設定された光量条件に従って照明光出力部130から測定対象物Sに照明光を照射し、測定対象物Sの全焦点テクスチャ画像データを生成する(ステップS49)。一方、ステップS48において、全焦点テクスチャ画像が選択されなかったと判定した場合、CPU210はステップS50の処理に進む。   If it is determined in step S48 that the omnifocal texture image has been selected, the CPU 210 irradiates the measurement object S with illumination light from the illumination light output unit 130 according to the light amount condition set in the first adjustment, and the measurement object. S omnifocal texture image data is generated (step S49). On the other hand, if it is determined in step S48 that the omnifocal texture image has not been selected, the CPU 210 proceeds to the process of step S50.

次に、CPU210は、使用者により図25の第1の調整のステップS19でHDRテクスチャ画像が選択されたか否かを判定する(ステップS50)。ここで、CPU210は、図19のテクスチャ画像選択欄584のチェックボックス584bが指定された場合、HDRテクスチャ画像が選択されたと判定する。   Next, the CPU 210 determines whether or not the HDR texture image has been selected by the user in the first adjustment step S19 of FIG. 25 (step S50). Here, when the check box 584b of the texture image selection field 584 in FIG. 19 is designated, the CPU 210 determines that the HDR texture image has been selected.

ステップS50において、HDRテクスチャ画像が選択されたと判定した場合、CPU210は、第1の調整において設定された光量条件に従って照明光出力部130から測定対象物Sに照明光を照射し、測定対象物SのHDRテクスチャ画像データを生成する(ステップS51)。なお、ステップS49で全焦点テクスチャ画像データが生成されていた場合には、CPU210は、ステップS51でHDRテクスチャ画像データではなくHDR全焦点テクスチャ画像データを生成する。一方、ステップS50において、HDRテクスチャ画像が選択されなかったと判定した場合、CPU210はステップS52の処理に進む。   If it is determined in step S50 that the HDR texture image has been selected, the CPU 210 irradiates the measurement object S with illumination light from the illumination light output unit 130 according to the light amount condition set in the first adjustment, and the measurement object S HDR texture image data is generated (step S51). If the omnifocal texture image data has been generated in step S49, the CPU 210 generates HDR omnifocal texture image data instead of the HDR texture image data in step S51. On the other hand, if it is determined in step S50 that the HDR texture image has not been selected, the CPU 210 proceeds to the process of step S52.

使用者は、生成されたテクスチャ画像データに基づくテクスチャ画像を表示部400に表示させることをCPU210に指示することができる。CPU210は、テクスチャ画像の表示が指示されたか否かを判定する(ステップS52)。ステップS52において、テクスチャ画像の表示が指示されなかったと判定した場合、CPU210はステップS55の処理に進む。一方、ステップS52において、テクスチャ画像の表示が指示されたと判定した場合、CPU210は生成されたテクスチャ画像データに基づいてテクスチャ画像を表示部400に表示させる(ステップS53)。   The user can instruct the CPU 210 to display a texture image based on the generated texture image data on the display unit 400. CPU 210 determines whether display of a texture image has been instructed (step S52). If it is determined in step S52 that the display of the texture image has not been instructed, the CPU 210 proceeds to the process of step S55. On the other hand, if it is determined in step S52 that display of a texture image has been instructed, the CPU 210 causes the display unit 400 to display a texture image based on the generated texture image data (step S53).

次に、CPU210は、使用者の指示に基づいて、テクスチャ画像が適切であるか否かを判定する(ステップS54)。使用者は、表示部400に表示されているテクスチャ画像を見て、テクスチャ画像が適切であるか否かをCPU210に指示する。   Next, the CPU 210 determines whether or not the texture image is appropriate based on a user instruction (step S54). The user looks at the texture image displayed on the display unit 400 and instructs the CPU 210 whether or not the texture image is appropriate.

ステップS54において、テクスチャ画像が適切でないと判定した場合、CPU210はステップS48の処理に戻る。これにより、テクスチャ画像が適切であると判定されるまで、ステップS48〜S54の処理が繰り返される。使用者は選択するテクスチャ画像の種類を変更することにより、CPU210に適切なテクスチャ画像データを生成させることができる。   If it is determined in step S54 that the texture image is not appropriate, the CPU 210 returns to the process of step S48. Thereby, the processing of steps S48 to S54 is repeated until it is determined that the texture image is appropriate. The user can cause the CPU 210 to generate appropriate texture image data by changing the type of texture image to be selected.

ステップS54において、テクスチャ画像が適切であると判定した場合、CPU210は、合成データを生成する(ステップS55)。合成データは、ステップS47,ステップS49またはステップS51で生成されたテクスチャ画像データとステップS43において生成されたと主立体形状データを合成することにより生成される。   If it is determined in step S54 that the texture image is appropriate, the CPU 210 generates composite data (step S55). The combined data is generated by combining the texture image data generated in step S47, step S49 or step S51 with the main stereoscopic shape data generated in step S43.

続いて、CPU210は、生成された合成データに基づいて測定対象物Sの合成画像を表示部400に表示させる(ステップS56)。その後、CPU210は、使用者の指示に基づいて測定位置の計測または解析を実行する(ステップS57)。これにより、形状測定処理を終了する。このような形状測定処理により、CPU210は、使用者の指示に基づいて合成画像上において測定位置の計測または解析を実行することができる。   Subsequently, the CPU 210 causes the display unit 400 to display a composite image of the measurement object S based on the generated composite data (step S56). Thereafter, the CPU 210 performs measurement or analysis of the measurement position based on a user instruction (step S57). This completes the shape measurement process. With such shape measurement processing, the CPU 210 can perform measurement or analysis of the measurement position on the composite image based on the user's instruction.

上記のステップS42において、投光部110A,110Bの両方から測定対象物Sに測定光が照射される場合、一方の投光部110Aからの測定光に対応する一方のパターン画像が取得されるとともに、他方の投光部110Bからの測定光に対応する他方のパターン画像が取得される。   In step S42 described above, when the measurement object S is irradiated with the measurement object S from both the light projecting units 110A and 110B, one pattern image corresponding to the measurement light from the one light projecting unit 110A is acquired. The other pattern image corresponding to the measurement light from the other light projecting unit 110B is acquired.

ステップS43において、一方の投光部110Aからの測定光に対応する一方の主立体形状データが生成されるとともに、他方の投光部110Bからの測定光に対応する他方の主立体形状データが生成される。一方の主立体形状データと他方の主立体形状データとが適切な重み付けで合成されることにより、一の主立体形状データが生成される。   In step S43, one main stereoscopic shape data corresponding to the measurement light from one light projecting unit 110A is generated, and the other main stereoscopic shape data corresponding to the measurement light from the other light projecting unit 110B is generated. Is done. One main stereoscopic shape data is generated by combining one main stereoscopic shape data and the other main stereoscopic shape data with appropriate weighting.

上記のステップS47,S49,S51において、照明光出力部130から測定対象物Sに照明光が照射されることにより、測定対象物Sのテクスチャ画像データが生成されるが、これに限定されない。ステップS47,S49,S51において、投光部110から測定対象物Sに測定光が照射されることにより、測定対象物Sのテクスチャ画像データが生成されてもよい。この場合、形状測定装置500は照明光出力部130を含まなくてもよいので、形状測定装置500を小型化することができる。また、形状測定装置500の製造コストを低減することができる。   In steps S47, S49, and S51 described above, the illumination light is applied to the measurement object S from the illumination light output unit 130, and the texture image data of the measurement object S is generated. However, the present invention is not limited to this. In steps S47, S49, and S51, texture image data of the measurement object S may be generated by irradiating the measurement object S with the measurement light from the light projecting unit 110. In this case, since the shape measuring apparatus 500 does not need to include the illumination light output unit 130, the shape measuring apparatus 500 can be downsized. Moreover, the manufacturing cost of the shape measuring apparatus 500 can be reduced.

上記の形状測定処理においては、全焦点テクスチャ画像が選択されたか否かが判定された後にHDR画像が選択されたか否かが判定されるが、これに限定されない。HDRテクスチャ画像が選択されたか否かが判定された後に全焦点画像が選択されたか否かが判定されてもよい。   In the shape measurement process described above, it is determined whether an HDR image is selected after it is determined whether an omnifocal texture image is selected, but the present invention is not limited to this. It may be determined whether an omnifocal image has been selected after determining whether an HDR texture image has been selected.

上記の形状測定処理においては、テクスチャ画像データの生成の処理(ステップS46〜S54)が主立体形状データの生成の処理(ステップS42〜S45)の後に実行されるが、これに限定されない。テクスチャ画像データの生成の処理および主立体形状データの生成の処理はいずれが先に実行されてもよく、テクスチャ画像データの生成の処理および主立体形状データの生成の処理の一部が同時に実行されてもよい。   In the shape measurement process, the texture image data generation process (steps S46 to S54) is executed after the main stereoscopic shape data generation process (steps S42 to S45), but the present invention is not limited to this. Either the texture image data generation process or the main stereoscopic shape data generation process may be executed first, and a part of the texture image data generation process and the main stereoscopic shape data generation process are executed simultaneously. May be.

例えば、テクスチャ画像データの生成の処理(ステップS46〜S54)が行われた後に、主立体形状データの生成の処理(ステップS42〜S45)が行われてもよい。この場合でも、CPU210はステップS55の処理において合成データを生成することができる。また、ステップS54において、使用者が表示部400に表示されているテクスチャ画像を見て、テクスチャ画像が適切であるか否かを判断している間に、主立体形状データの生成の処理の一部が実行可能となる。そのため、形状測定処理を短時間でかつ効率的に実行することができる。   For example, after the process of generating texture image data (steps S46 to S54) is performed, the process of generating main stereoscopic shape data (steps S42 to S45) may be performed. Even in this case, the CPU 210 can generate composite data in the process of step S55. In step S54, while the user looks at the texture image displayed on the display unit 400 and determines whether the texture image is appropriate, the process of generating the main stereoscopic shape data is performed. Can be executed. Therefore, the shape measurement process can be executed efficiently in a short time.

また、主立体形状データの生成の処理の前にテクスチャ画像データの生成の処理が行われた場合、副立体形状データに基づいて測定対象物SのZ方向の寸法の上端および下端を算出可能となる。したがって、主立体形状データの生成の処理において、受光部120の焦点を測定対象物SのZ方向の中心に自動的に調整することができる。この場合、主立体形状データの精度をさらに向上させることができる。   In addition, when the texture image data generation process is performed before the main stereoscopic shape data generation process, the upper and lower ends of the dimension in the Z direction of the measuring object S can be calculated based on the sub stereoscopic shape data. Become. Therefore, in the process of generating the main stereoscopic shape data, the focus of the light receiving unit 120 can be automatically adjusted to the center of the measurement object S in the Z direction. In this case, the accuracy of the main stereoscopic shape data can be further improved.

一方、図30〜図32の形状測定処理のようにテクスチャ画像データの生成の処理の前に主立体形状データの生成の処理が行われた場合、主立体形状データに基づいて測定対象物SのZ方向の寸法の上端および下端を算出可能となる。したがって、テクスチャ画像データの生成の処理において、全焦点テクスチャ画像データの生成する際に、受光部120に対するステージ140のZ方向の移動範囲を最小限にしかつ移動間隔を適切に設定することができる。これにより、全焦点テクスチャ画像データを高速に生成することができる。   On the other hand, when the process of generating the main stereoscopic shape data is performed before the process of generating the texture image data as in the shape measurement process of FIGS. 30 to 32, the measurement object S is measured based on the main stereoscopic shape data. It becomes possible to calculate the upper and lower ends of the dimension in the Z direction. Therefore, in the process of generating the texture image data, when generating the omnifocal texture image data, the movement range of the stage 140 with respect to the light receiving unit 120 in the Z direction can be minimized and the movement interval can be set appropriately. Thereby, omnifocal texture image data can be generated at high speed.

(5)効果
本実施の形態に係る形状測定装置500においては、三角測距方式により測定対象物Sの立体形状を示す主立体形状データが高い精度で生成される。また、測定対象物Sの各部分が受光部120の被写界深度の範囲内に位置する場合における測定対象物Sのテクスチャ画像データが合成されることにより、全焦点テクスチャ画像データが生成される。そのため、全焦点テクスチャ画像データは、測定対象物Sの表面全体にわたる表面状態を鮮明に示す。
(5) Effect In the shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment, main three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measuring object S is generated with high accuracy by the triangulation method. Further, the omnifocal texture image data is generated by synthesizing the texture image data of the measurement object S when each part of the measurement object S is located within the range of the depth of field of the light receiving unit 120. . Therefore, the omnifocal texture image data clearly shows the surface state over the entire surface of the measuring object S.

これにより、主立体形状データと全焦点テクスチャ画像データとを合成した合成データは、高い精度で測定された測定対象物Sの立体形状を示しかつ測定対象物Sの表面状態を鮮明に示す。合成データに基づく合成画像が表示部400に表示される。その結果、使用者は、測定対象物Sの形状を高い精度で測定しつつ測定対象物Sの表面状態を鮮明に観測することができる。   Thereby, the synthesized data obtained by synthesizing the main stereoscopic shape data and the omnifocal texture image data shows the stereoscopic shape of the measuring object S measured with high accuracy and clearly shows the surface state of the measuring object S. A composite image based on the composite data is displayed on the display unit 400. As a result, the user can clearly observe the surface state of the measuring object S while measuring the shape of the measuring object S with high accuracy.

また、本実施の形態に係る形状測定装置500においては、主立体形状データを生成するために適した一方および他方の測定光の光量条件とテクスチャ画像データを生成するために適した照明光の光量条件とが個別に設定される。これにより、主立体形状データをより高精度で生成することが可能になるとともに、測定対象物Sの表面全体にわたる表面状態をより鮮明に示すテクスチャ画像データを生成することが可能になる。その結果、測定対象物Sの形状をより高い精度で測定しつつ測定対象物Sの表面状態をより鮮明に観測することができる。   In the shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment, the light quantity condition of one and the other measurement light suitable for generating main stereoscopic shape data and the light quantity of illumination light suitable for generating texture image data Conditions are set individually. As a result, it is possible to generate the main stereoscopic shape data with higher accuracy, and it is possible to generate texture image data that shows the surface state over the entire surface of the measuring object S more clearly. As a result, the surface state of the measuring object S can be observed more clearly while measuring the shape of the measuring object S with higher accuracy.

[6]姿勢調整の補助機能
(1)概要
形状測定の準備における第2の調整において、測定対象物Sの姿勢が調整される。図33は、測定対象物Sの姿勢の調整を説明するための図である。図33(a),(c)は、ステージ140上の測定対象物Sに投光部110から測定光を照射した状態を示す。図33(b),(d)は、それぞれ図33(a),(c)の受光部120で測定対象物Sが撮像されることにより表示部400に表示される画像を示す。
[6] Auxiliary function of posture adjustment (1) Outline In the second adjustment in preparation for shape measurement, the posture of the measuring object S is adjusted. FIG. 33 is a diagram for explaining the adjustment of the posture of the measuring object S. FIG. 33A and 33C show a state in which the measuring object S on the stage 140 is irradiated with the measuring light from the light projecting unit 110. FIG. 33 (b) and 33 (d) show images displayed on the display unit 400 when the measurement object S is imaged by the light receiving unit 120 of FIGS. 33 (a) and 33 (c), respectively.

図33の例においては、測定対象物Sは、異なる高さの2段の上面を有する断面L字形状のブロックである。図33(a)の例においては、測定対象物Sの上段の上面により投光部110からの測定光が遮られる。この場合、図33(b)に示すように、測定対象物Sの下段の上面の測定位置に影Ssが発生する。したがって、測定対象物Sの測定位置の形状を測定することができない。   In the example of FIG. 33, the measuring object S is a block having an L-shaped cross section having two upper surfaces having different heights. In the example of FIG. 33A, the measurement light from the light projecting unit 110 is blocked by the upper surface of the measurement object S. In this case, as shown in FIG. 33B, a shadow Ss is generated at the measurement position on the upper surface of the lower stage of the measurement object S. Therefore, the shape of the measurement position of the measuring object S cannot be measured.

図33(c)の例においては、測定対象物Sの向きを変えることにより測定対象物Sの姿勢が調整される。この場合、図33(d)に示すように、測定対象物Sの下段の上面の測定位置に影Ssが発生しない。これにより、測定対象物Sの測定位置の形状を測定することができる。   In the example of FIG. 33 (c), the posture of the measurement object S is adjusted by changing the direction of the measurement object S. In this case, as shown in FIG. 33 (d), no shadow Ss occurs at the measurement position on the upper surface of the lower stage of the measurement object S. Thereby, the shape of the measurement position of the measuring object S can be measured.

図34は、形状測定処理における測定条件を説明するための測定対象物Sの一例を示す斜視図である。図34に示すように、測定対象物Sにおいては、板状部材Sw上に2つの角柱状部材Sxおよび1つの四角錐状部材Syが形成される。2つの角柱状部材Sxの高さは、四角錐状部材Syの高さよりも大きい。この場合、2つの角柱状部材Sxの周囲には影が発生しやすい。したがって、2つの角柱状部材Sxの付近に測定位置がある場合、測定位置における測定対象物Sの形状を正確に測定することができない可能性がある。   FIG. 34 is a perspective view showing an example of the measurement object S for explaining measurement conditions in the shape measurement process. As shown in FIG. 34, in the measuring object S, two prismatic members Sx and one quadrangular pyramid member Sy are formed on the plate member Sw. The height of the two prismatic members Sx is larger than the height of the quadrangular pyramid member Sy. In this case, a shadow is likely to occur around the two prismatic members Sx. Therefore, when there is a measurement position in the vicinity of the two prismatic members Sx, there is a possibility that the shape of the measurement object S at the measurement position cannot be measured accurately.

また、2つの角柱状部材Sxの間に照射される測定光が、2つの角柱状部材Sxの複数の部分で複数回にわたって反射(多重反射)し、図1の受光部120により受光されることがある。この場合、図1の表示部400においては、測定対象物Sの画像上に多重反射した測定光による偽の画像が重畳して表示される。このように、多重反射した測定光により、測定位置における測定対象物Sの形状を正確に測定することができない可能性がある。   Further, the measurement light irradiated between the two prismatic members Sx is reflected (multiple reflection) a plurality of times at a plurality of portions of the two prismatic members Sx and received by the light receiving unit 120 in FIG. There is. In this case, in the display unit 400 of FIG. 1, a false image of the measurement light that has been multiple-reflected is superimposed on the image of the measurement object S and displayed. As described above, there is a possibility that the shape of the measuring object S at the measurement position cannot be accurately measured by the multiple reflected measurement light.

さらに、四角錐状部材Syの一面Syaが投光部110の光軸に対して所定の傾きを有することにより、受光部120が四角錐状部材Syの一面Syaで正反射した高い強度の測定光を受光する場合がある。この場合、四角錐状部材Syの一面Syaに対応する受光信号の部分が飽和しやすい。したがって、測定光を受光部120に対して正反射させる一面Sya上に測定位置がある場合にも、測定位置における測定対象物Sの形状を正確に測定することができない可能性がある。   Further, since one surface Sya of the quadrangular pyramid member Sy has a predetermined inclination with respect to the optical axis of the light projecting unit 110, the high-intensity measurement light that is regularly reflected by the one surface Sya of the quadrangular pyramid member Sy. May be received. In this case, the portion of the light reception signal corresponding to one surface Sya of the quadrangular pyramid member Sy is likely to be saturated. Therefore, even when the measurement position is on one surface Sya that regularly reflects the measurement light to the light receiving unit 120, the shape of the measurement object S at the measurement position may not be accurately measured.

一方、測定対象物Sの一部に影が発生すること、多重反射が発生すること、および正反射が発生することは自然現象である。そのため、測定位置に影、多重反射または高い強度の光の反射が発生していても、使用者がそれに気づかないことがある。以下、測定対象物Sにおいて影が発生する領域、多重反射により正確な測定ができない領域および測定光が受光部120に向かって高い強度で反射される領域を測定困難領域と呼ぶ。測定困難領域に対応する主立体形状データの部分は、データ欠落部分またはデータ不正確部分等の不良部分となる。   On the other hand, the occurrence of a shadow on a part of the measuring object S, the occurrence of multiple reflection, and the occurrence of regular reflection are natural phenomena. Therefore, even if shadows, multiple reflections, or high-intensity light reflections occur at the measurement position, the user may not notice them. Hereinafter, a region where a shadow is generated in the measurement object S, a region where accurate measurement cannot be performed due to multiple reflection, and a region where measurement light is reflected with high intensity toward the light receiving unit 120 are referred to as a measurement difficulty region. The part of the main stereoscopic shape data corresponding to the difficult measurement area becomes a defective part such as a data missing part or a data inaccurate part.

そこで、本実施の形態に係る形状測定装置500には、測定困難領域をできる限り低減可能な姿勢、または所望の箇所が測定困難領域に含まれない姿勢で測定対象物Sを載置することを補助する機能(以下、姿勢調整の補助機能と呼ぶ)が設けられる。   Therefore, the shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment places the measurement object S in a posture in which the measurement difficulty region can be reduced as much as possible, or in a posture in which a desired portion is not included in the measurement difficulty region. A function to assist (hereinafter referred to as a posture adjustment assist function) is provided.

姿勢調整の補助機能においては、例えば図2の照明光出力部130から測定対象物Sに照明光が照射される。このとき、測定対象物Sに測定光は照射されない。その状態で、上記のように、受光部120と測定対象物Sとの間の相対的な距離が変化されつつ測定対象物Sの複数のテクスチャ画像データが取得され、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データが生成される。   In the auxiliary function of posture adjustment, for example, the measurement target S is irradiated with illumination light from the illumination light output unit 130 of FIG. At this time, the measurement object S is not irradiated with the measurement light. In this state, as described above, a plurality of texture image data of the measuring object S is acquired while the relative distance between the light receiving unit 120 and the measuring object S is changed, and the omnifocal texture image data and the sub-focus texture image data are obtained. Three-dimensional shape data is generated.

生成された副立体形状データに基づいて測定対象物の副立体形状画像が表示部400の画面上に表示される。本実施の形態において、測定部100における投光部110の位置は一定に保持される。そのため、ステージ140が所定の基準位置にある場合、投光部110に対するステージ140の相対的な位置は既知である。それにより、ステージ140の位置が変化する場合でも、ステージ140のステージ情報および副立体形状データに基づいて投光部110に対する測定対象物Sの表面の相対的な位置を知ることができる。   A sub-stereoscopic shape image of the measurement object is displayed on the screen of the display unit 400 based on the generated sub-stereoscopic shape data. In the present embodiment, the position of the light projecting unit 110 in the measuring unit 100 is kept constant. Therefore, when the stage 140 is at a predetermined reference position, the relative position of the stage 140 with respect to the light projecting unit 110 is known. Thereby, even when the position of the stage 140 changes, the relative position of the surface of the measuring object S with respect to the light projecting unit 110 can be known based on the stage information of the stage 140 and the sub-stereoscopic shape data.

本例では、ステージ情報および副立体形状データに基づいて、図2の投光部110から測定対象物Sに測定光が照射される場合の測定困難領域がシミュレーションにより推定され、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳される。   In this example, based on the stage information and sub-stereoscopic shape data, the measurement difficulty region when the measurement light is irradiated from the light projecting unit 110 of FIG. 2 to the measurement object S is estimated by simulation, and the estimated measurement difficulty The defective partial image corresponding to the region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image.

さらに、本例の姿勢調整の補助機能においては、例えば使用者が図1のPC200の操作部250を操作することにより、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更することができる。この場合、副立体形状画像上で変更された測定対象物Sの姿勢で図2の投光部110から測定対象物Sに測定光が照射される場合の測定困難領域がシミュレーションにより推定され、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳される。それにより、使用者は、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更させつつ、測定困難領域をできる限り低減可能な姿勢、または所望の箇所が測定困難領域に含まれない姿勢等を容易に認識することができる。   Further, in the posture adjustment auxiliary function of this example, for example, when the user operates the operation unit 250 of the PC 200 in FIG. 1, the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400. Can be changed. In this case, the measurement difficulty region when the measurement light is irradiated from the light projecting unit 110 of FIG. 2 to the measurement object S with the posture of the measurement object S changed on the sub-stereoscopic shape image is estimated by simulation, and estimated. The defective partial image corresponding to the measured difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image. Thereby, the user can change the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image while reducing the measurement difficulty region as much as possible, or the posture where the desired location is not included in the measurement difficulty region, etc. It can be easily recognized.

(2)姿勢調整の補助機能による副立体形状画像の表示例
図35は、姿勢調整の補助機能により不良部分画像が重畳された副立体形状画像の一表示例を示す図である。図35の例では、表示部400の画面上に第1および第2の画像表示領域450,460が設定されている。第1の画像表示領域450に不良部分画像が重畳された副立体形状画像が表示される。第1の画像表示領域450において、不良部分画像は、ハッチングパターンにより強調表示されている。第2の画像表示領域460には主としてステージ情報が表示される。
(2) Display Example of Substereoscopic Shape Image by Posture Adjustment Auxiliary Function FIG. 35 is a diagram showing a display example of a substereoscopic shape image on which a defective partial image is superimposed by the posture adjustment auxiliary function. In the example of FIG. 35, first and second image display areas 450 and 460 are set on the screen of the display unit 400. A sub-stereoscopic shape image in which the defective partial image is superimposed on the first image display area 450 is displayed. In the first image display area 450, the defective partial image is highlighted by a hatching pattern. Stage information is mainly displayed in the second image display area 460.

この状態で、使用者は、例えば図1のPC200の操作部250を操作することにより、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更を指定することができる。   In this state, the user can specify a change in the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image by operating the operation unit 250 of the PC 200 in FIG. 1, for example.

CPU210は、姿勢の変更の指定に応答して副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更する。それにより、姿勢が変更された測定対象物Sの副立体形状画像が表示部400に表示される。また、CPU210は、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するように測定対象物Sの姿勢が調整されるとともに測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域を再度シミュレーションにより推定する。その後、CPU210は、推定された不良部分画像を副立体形状画像に重畳する。   The CPU 210 changes the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image in response to the designation of the posture change. Thereby, the sub-stereoscopic shape image of the measuring object S whose posture has been changed is displayed on the display unit 400. Further, the CPU 210 is difficult to measure when it is assumed that the posture of the measurement object S is adjusted to correspond to the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image and the measurement light is irradiated to the measurement object S. The region is estimated again by simulation. Thereafter, the CPU 210 superimposes the estimated defective partial image on the sub-stereoscopic shape image.

図36は、図35の副立体形状画像上で測定対象物Sの姿勢の変更が指定された場合の副立体形状画像の一表示例を示す図である。例えば、図35の副立体形状画像上で白抜きの矢印に示すように測定対象物Sの姿勢の変更が指定されることにより、図36に示すように、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢が変更される。また、姿勢の変更とともに測定対象物Sにおける不良部分画像の位置も変更される。   FIG. 36 is a diagram illustrating a display example of the sub-stereoscopic shape image when the change of the posture of the measurement object S is designated on the sub-stereoscopic shape image of FIG. For example, when the change of the posture of the measurement object S is designated as indicated by the white arrow on the sub-stereoscopic shape image of FIG. 35, the sub-solid displayed on the display unit 400 as shown in FIG. The posture of the measuring object S on the shape image is changed. Further, the position of the defective partial image on the measuring object S is also changed along with the change of the posture.

図37は、図36の副立体形状画像上で測定対象物Sの姿勢の変更が指定された場合の副立体形状画像の一表示例を示す図である。例えば、図36の副立体形状画像上で白抜きの矢印に示すように測定対象物Sの姿勢の変更が指定されることにより、図37に示すように、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢が変更される。また、姿勢の変更とともに測定対象物Sにおける不良部分画像の位置も変更される。   FIG. 37 is a diagram illustrating a display example of the sub-stereoscopic shape image when the change of the posture of the measurement object S is designated on the sub-stereoscopic shape image of FIG. For example, when the change of the posture of the measuring object S is designated as indicated by the white arrow on the sub-stereoscopic shape image of FIG. 36, the sub-solid displayed on the display unit 400 as shown in FIG. The posture of the measuring object S on the shape image is changed. Further, the position of the defective partial image on the measuring object S is also changed along with the change of the posture.

このように、使用者は、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更することにより、任意の姿勢における測定対象物Sの不良部分画像の位置を容易に認識することができる。特に、使用者は、いかなる姿勢に調整しても測定困難領域となる測定対象物Sの部分(例えば、図35〜図37の孔Sh2等)を容易に認識することができる。   Thus, the user can easily change the position of the measurement target S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 to easily locate the defective partial image of the measurement target S in an arbitrary posture. Can be recognized. In particular, the user can easily recognize the portion of the measuring object S (for example, the hole Sh2 in FIGS. 35 to 37) that becomes the measurement difficult region regardless of the posture.

(3)姿勢調整の補助機能によるライブ画像の表示例
本例の姿勢調整の補助機能においては、使用者により形状測定処理時の測定対象物Sの姿勢が決定された後、形状測定処理前に測定対象物Sに照明光が照射される。この状態で、所定の周期でテクスチャ画像データが生成され、生成された最新のテクスチャ画像データに基づくテクスチャ画像(ライブ画像)が順次表示部400に表示される。
(3) Display example of live image by posture adjustment auxiliary function In the posture adjustment auxiliary function of this example, after the posture of the measuring object S at the time of the shape measurement processing is determined by the user, before the shape measurement processing The measurement object S is irradiated with illumination light. In this state, texture image data is generated at a predetermined cycle, and texture images (live images) based on the latest generated texture image data are sequentially displayed on the display unit 400.

図38は、形状測定処理前に測定対象物Sに照明光が照射されることにより得られるライブ画像の一表示例を示す図である。図38においては、第1の画像表示領域450に測定対象物Sのライブ画像が表示され、第2の画像表示領域460に主としてステージ情報が表示される。図38に示すように、本例のライブ画像では、測定対象物Sに照明光が照射されているため、測定対象物Sの孔Sh2の内部にも光が到達する。   FIG. 38 is a diagram illustrating a display example of a live image obtained by irradiating the measurement object S with illumination light before the shape measurement process. In FIG. 38, a live image of the measurement object S is displayed in the first image display area 450, and stage information is mainly displayed in the second image display area 460. As shown in FIG. 38, in the live image of this example, since the measurement object S is irradiated with illumination light, the light also reaches the inside of the hole Sh2 of the measurement object S.

例えば、図36に示される測定対象物Sの姿勢が使用者により決定された形状測定処理時の姿勢である場合、形状測定処理前に、使用者は測定対象物Sのライブ画像が図36に示される副立体形状画像に一致するようにステージ操作部145を操作する必要がある。   For example, when the posture of the measurement object S shown in FIG. 36 is the posture at the time of the shape measurement process determined by the user, the user can display the live image of the measurement object S in FIG. 36 before the shape measurement process. It is necessary to operate the stage operation unit 145 so as to match the sub-stereoscopic shape image shown.

しかしながら、図38に示すように、表示部400にライブ画像のみが表示されると、測定対象物Sを決定された姿勢にするためにステージ操作部145をどのように操作すべきかを使用者が認識することは難しい。   However, as shown in FIG. 38, when only the live image is displayed on the display unit 400, the user determines how to operate the stage operation unit 145 in order to bring the measuring object S into the determined posture. It is difficult to recognize.

そこで、本例では、使用者によるステージ操作部145の操作時に、使用者により決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像がライブ画像上に重畳される。   Therefore, in this example, when the user operates the stage operation unit 145, the sub-stereoscopic shape image of the measuring object S in the posture determined by the user is superimposed on the live image.

図39は、副立体形状画像が重畳されたライブ画像の一表示例を示す図である。図39の例では、第1の画像表示領域450に測定対象物Sの副立体形状画像およびライブ画像が表示され、第2の画像表示領域460にステージ情報が表示される。図39の例では、副立体形状画像とともに不良部分画像もライブ画像に重畳されている。副立体形状画像および不良部分画像が点線で示される。この場合、使用者は、測定対象物Sのライブ画像が副立体形状画像に重なるようにステージ操作部145を操作する。これにより、使用者は測定対象物Sの姿勢を正確かつ容易に調整することができる。なお、不良部分画像はライブ画像に重畳されなくてもよい。   FIG. 39 is a diagram illustrating a display example of a live image on which a sub-stereoscopic shape image is superimposed. In the example of FIG. 39, the sub-stereoscopic shape image and the live image of the measuring object S are displayed in the first image display area 450, and the stage information is displayed in the second image display area 460. In the example of FIG. 39, the defective partial image is superimposed on the live image together with the sub-stereoscopic shape image. The sub-stereoscopic shape image and the defective partial image are indicated by dotted lines. In this case, the user operates the stage operation unit 145 so that the live image of the measurement object S overlaps the sub-stereoscopic shape image. Thereby, the user can adjust the attitude | position of the measuring object S correctly and easily. The defective partial image may not be superimposed on the live image.

(4)図35〜図38の第2の画像表示領域460における表示内容
図40は、図35〜図39の第2の画像表示領域460の一表示例を示す図である。図40に示すように、第2の画像表示領域460には、例えば目標X位置表示枠461a、現在X位置表示枠461b、目標Y位置表示枠462a、現在Y位置表示枠462b、目標Z位置表示枠463a、現在Z位置表示枠463b、目標θ回転角表示枠464a、現在θ回転角表示枠464b、目標傾斜角表示枠465a、現在傾斜角表示枠465b、ステージ調整開始ボタン466および測定ボタン467が表示される。
(4) Display Contents in Second Image Display Area 460 in FIGS. 35 to 38 FIG. 40 is a diagram showing a display example of the second image display area 460 in FIGS. As shown in FIG. 40, the second image display area 460 includes, for example, a target X position display frame 461a, a current X position display frame 461b, a target Y position display frame 462a, a current Y position display frame 462b, and a target Z position display. A frame 463a, a current Z position display frame 463b, a target θ rotation angle display frame 464a, a current θ rotation angle display frame 464b, a target tilt angle display frame 465a, a current tilt angle display frame 465b, a stage adjustment start button 466, and a measurement button 467 Is displayed.

目標X位置表示枠461aには、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ140の仮定のX位置が数値等で表示される。一方、現在X位置表示枠461bには、現在のステージ140の実際のX位置が数値等で表示される。   In the target X position display frame 461a, the assumed X position of the stage 140 corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 is displayed as a numerical value or the like. On the other hand, the actual X position of the current stage 140 is displayed as a numerical value or the like in the current X position display frame 461b.

目標Y位置表示枠462aには、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ140の仮定のY位置が数値等で表示される。一方、現在Y位置表示枠462bには、現在のステージ140の実際のY位置が数値等で表示される。   In the target Y position display frame 462a, the assumed Y position of the stage 140 corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 is displayed as a numerical value or the like. On the other hand, the actual Y position of the current stage 140 is displayed as a numerical value or the like in the current Y position display frame 462b.

目標Z位置表示枠463aには、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ140の仮定のZ位置が数値等で表示される。一方、現在Z位置表示枠463bには、現在のステージ140の実際のZ位置が数値等で表示される。   In the target Z position display frame 463a, the assumed Z position of the stage 140 corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 is displayed as a numerical value or the like. On the other hand, the current Z position display frame 463b displays the actual Z position of the current stage 140 as a numerical value or the like.

目標θ回転角表示枠464aには、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ140の仮定のθ回転角が数値等で表示される。一方、現在θ回転角表示枠464bには、現在のステージ140の実際のθ回転角が数値等で表示される。   In the target θ rotation angle display frame 464a, the assumed θ rotation angle of the stage 140 corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 is displayed as a numerical value or the like. On the other hand, the current θ rotation angle display frame 464b displays the actual θ rotation angle of the current stage 140 as a numerical value or the like.

目標傾斜角表示枠465aには、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ140の仮定のあおり傾斜角が数値等で表示される。一方、現在傾斜角表示枠465bには、現在のステージ140の実際のあおり傾斜角が数値等で表示される。   In the target tilt angle display frame 465a, the assumed tilt angle of the stage 140 corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 is displayed as a numerical value or the like. On the other hand, the current tilt angle display frame 465b displays the actual tilt angle of the current stage 140 as a numerical value or the like.

使用者は、上記の図35〜図37に示される表示部400の表示状態で、例えば図示しないポインタにより副立体形状画像上の測定対象物Sの一部を指定し、ドラッグ操作を行うことにより副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更を指定することができる。また、使用者は、上記の図35〜図37に示される表示部400の表示状態で、例えば目標X位置表示枠461a、目標Y位置表示枠462a、目標Z位置表示枠463a、目標θ回転角表示枠464aおよび目標傾斜角表示枠465aに所望の値を入力することにより副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更を指定することができる。使用者による姿勢の変更の指定に応答して、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢が変更される。   In the display state of the display unit 400 shown in FIGS. 35 to 37, the user designates a part of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image with a pointer (not shown) and performs a drag operation. It is possible to specify a change in the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image. In addition, the user can display the target X position display frame 461a, the target Y position display frame 462a, the target Z position display frame 463a, the target θ rotation angle in the display state of the display unit 400 shown in FIGS. By inputting desired values into the display frame 464a and the target tilt angle display frame 465a, it is possible to specify the change in the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image. In response to the designation of the posture change by the user, the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image is changed.

ステージ調整開始ボタン466は、副立体形状画像に基づいて形状測定処理時の測定対象物Sの姿勢が決定された後、使用者により操作される。それにより、図39の例に示されるように、第1の画像表示領域450に、測定対象物Sのライブ画像が表示されるとともに、決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像がライブ画像に重畳される。   The stage adjustment start button 466 is operated by the user after the posture of the measuring object S during the shape measurement process is determined based on the sub-stereoscopic shape image. Thereby, as shown in the example of FIG. 39, a live image of the measurement object S is displayed in the first image display area 450, and a sub-stereoscopic shape image of the measurement object S in the determined posture is displayed. It is superimposed on the live image.

この状態で、使用者は、ライブ画像および副立体形状画像を見ながら、目標X位置表示枠461a、現在X位置表示枠461b、目標Y位置表示枠462a、現在Y位置表示枠462b、目標Z位置表示枠463a、現在Z位置表示枠463b、目標θ回転角表示枠464a、現在θ回転角表示枠464b、目標傾斜角表示枠465aおよび現在傾斜角表示枠465bの表示内容を確認しつつステージ操作部145を操作することができる。   In this state, the user views the target X position display frame 461a, the current X position display frame 461b, the target Y position display frame 462a, the current Y position display frame 462b, and the target Z position while viewing the live image and the sub-stereoscopic shape image. The stage operation unit while confirming the display contents of the display frame 463a, the current Z position display frame 463b, the target θ rotation angle display frame 464a, the current θ rotation angle display frame 464b, the target tilt angle display frame 465a, and the current tilt angle display frame 465b. 145 can be operated.

測定ボタン467は、測定対象物Sの姿勢が使用者により決定された姿勢に調整された後、使用者により操作される。測定ボタン467が操作されることにより、形状測定装置500は、測定対象物Sの形状測定処理の待機状態となる。なお、測定ボタン467が操作されることにより、形状測定処理が開始されてもよい。形状測定処理においては、照明光を用いる場合に比べて高い精度で測定対象物Sの形状が測定される。   The measurement button 467 is operated by the user after the posture of the measuring object S is adjusted to the posture determined by the user. When the measurement button 467 is operated, the shape measuring apparatus 500 enters a standby state for the shape measuring process of the measuring object S. Note that the shape measurement process may be started by operating the measurement button 467. In the shape measurement process, the shape of the measuring object S is measured with higher accuracy than when illumination light is used.

図39の例に限らず、測定対象物Sの姿勢を決定された姿勢に調整する際には、表示部400に以下のように副立体形状画像およびライブ画像が表示されてもよい。   In addition to the example of FIG. 39, when the posture of the measurement object S is adjusted to the determined posture, the sub-stereoscopic shape image and the live image may be displayed on the display unit 400 as follows.

図41は、測定対象物Sの姿勢の調整時における副立体形状画像およびライブ画像の他の表示例を示す図である。図41の例では、第1の画像表示領域450が2つの画像表示領域411,412に分割される。一方の画像表示領域411に使用者により決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像が表示される。他方の画像表示領域412にライブ画像が表示される。   FIG. 41 is a diagram illustrating another display example of the sub-stereoscopic shape image and the live image when the posture of the measurement target S is adjusted. In the example of FIG. 41, the first image display area 450 is divided into two image display areas 411 and 412. The sub-stereoscopic shape image of the measuring object S in the posture determined by the user is displayed in one image display area 411. A live image is displayed in the other image display area 412.

このように、決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像とライブ画像とが並ぶように表示されることにより、使用者は測定対象物Sの姿勢を正確かつ容易に調整することができる。   Thus, the sub-stereoscopic shape image of the measurement object S having the determined posture and the live image are displayed so that the user can adjust the posture of the measurement object S accurately and easily. it can.

図42は、測定対象物Sの姿勢の調整時における副立体形状画像およびライブ画像のさらに他の表示例を示す図である。図42の例では、第1の画像表示領域450にライブ画像が表示されるとともに、第1の画像表示領域450内に第1の画像表示領域450よりも小さい子ウィンドウ480が表示される。子ウィンドウ480内に使用者により決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像が表示される。   FIG. 42 is a diagram illustrating still another display example of the sub-stereoscopic shape image and the live image when the posture of the measurement object S is adjusted. In the example of FIG. 42, a live image is displayed in the first image display area 450, and a child window 480 smaller than the first image display area 450 is displayed in the first image display area 450. In the child window 480, the sub-stereoscopic shape image of the measuring object S in the posture determined by the user is displayed.

この場合においても、測定対象物Sのライブ画像が表示されるとともに決定された姿勢の測定対象物Sの副立体形状画像が表示されることにより、使用者は測定対象物Sの姿勢を正確かつ容易に調整することができる。   Even in this case, the live image of the measuring object S is displayed and the sub-stereoscopic shape image of the measuring object S in the determined posture is displayed, so that the user can accurately and accurately determine the posture of the measuring object S. It can be adjusted easily.

(5)姿勢調整補助測定処理の一例
以下、姿勢調整の補助機能を用いた形状測定処理を姿勢調整補助測定処理と略記する。図43〜図45は、姿勢調整補助測定処理の一例を示すフローチャートである。本実施の形態において、表示部400には、例えば姿勢調整補助用ボタンが表示される。使用者は、図1のPC200のキーボードおよびポインティングデバイスを用いて姿勢調整補助用ボタンを操作することにより、CPU210に姿勢調整補助測定処理の開始を指示することができる。
(5) Example of posture adjustment auxiliary measurement process Hereinafter, the shape measurement process using the posture adjustment auxiliary function is abbreviated as posture adjustment auxiliary measurement process. 43 to 45 are flowcharts illustrating an example of posture adjustment auxiliary measurement processing. In the present embodiment, the display unit 400 displays, for example, a posture adjustment assist button. The user can instruct the CPU 210 to start the posture adjustment auxiliary measurement process by operating the posture adjustment auxiliary button using the keyboard and pointing device of the PC 200 of FIG.

まず、CPU210は、姿勢調整補助測定処理の開始が指示されたか否かを判定する(ステップS116)。姿勢調整補助測定処理の開始が指示されることにより、CPU210は、ステージ駆動部146、受光部120、照明光出力部130および照明光源320を制御することにより全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データを生成し(ステップS117)、生成された副立体形状データに基づく副立体形状画像を表示部400に表示させる(ステップS118)。   First, the CPU 210 determines whether or not the start of the posture adjustment auxiliary measurement process has been instructed (step S116). By instructing the start of the posture adjustment auxiliary measurement process, the CPU 210 controls the stage driving unit 146, the light receiving unit 120, the illumination light output unit 130, and the illumination light source 320, thereby omnifocal texture image data and sub-stereoscopic shape data. Is generated (step S117), and a sub-stereoscopic shape image based on the generated sub-stereoscopic shape data is displayed on the display unit 400 (step S118).

このとき、CPU210は、副立体形状画像に加えて、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するステージ情報を仮定のステージ情報として表示部400に表示させてもよい。仮定のステージ情報は、図40の目標X位置表示枠461a、目標Y位置表示枠462a、目標Z位置表示枠463a、目標θ回転角表示枠464aおよび目標傾斜角表示枠465aに表示される情報に相当する。   At this time, in addition to the sub-stereoscopic shape image, the CPU 210 may display stage information corresponding to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image on the display unit 400 as assumed stage information. The assumed stage information is information displayed in the target X position display frame 461a, the target Y position display frame 462a, the target Z position display frame 463a, the target θ rotation angle display frame 464a, and the target tilt angle display frame 465a of FIG. Equivalent to.

次に、CPU210は、ステージ140の実際のステージ情報および副立体形状データに基づいて測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域をシミュレーションにより推定し(ステップS119)、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像を副立体形状画像に重畳する(ステップS120)。この状態で、使用者は、例えば図1のPC200の操作部250を操作することにより、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更を指定することができる。   Next, the CPU 210 estimates a measurement difficulty region when it is assumed that the measurement light is irradiated on the measurement object S based on the actual stage information and sub-stereoscopic shape data of the stage 140 (step S119). The defective partial image corresponding to the measured difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image (step S120). In this state, the user can specify a change in the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image by operating the operation unit 250 of the PC 200 in FIG. 1, for example.

次に、CPU210は、表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更が指定されたか否かを判定する(ステップS121)。測定対象物Sの姿勢の変更が指定されない場合、CPU210は後述するステップS125の処理に進む。一方、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更が指定されると、CPU210は、その指定に応答して副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更する(ステップS122)。それにより、姿勢が変更された測定対象物Sの副立体形状画像が表示部400に表示される。   Next, the CPU 210 determines whether or not a change in the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 has been designated (step S121). When the change of the posture of the measurement object S is not designated, the CPU 210 proceeds to the process of step S125 described later. On the other hand, when the change of the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image is designated, the CPU 210 changes the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image in response to the designation (step S122). . Thereby, the sub-stereoscopic shape image of the measuring object S whose posture has been changed is displayed on the display unit 400.

また、CPU210は、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するように測定対象物Sの姿勢が調整されるとともに測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域を再度シミュレーションにより推定する(ステップS123)。その後、CPU210は、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像を副立体形状画像に重畳する(ステップS124)。この場合においても、CPU210は、副立体形状画像に加えて、仮定のステージ情報を表示部400に表示させてもよい。   Further, the CPU 210 is difficult to measure when it is assumed that the posture of the measurement object S is adjusted to correspond to the posture of the measurement object S on the sub-stereoscopic shape image and the measurement light is irradiated to the measurement object S. The region is estimated again by simulation (step S123). Thereafter, the CPU 210 superimposes the defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region on the sub-stereoscopic shape image (step S124). Also in this case, the CPU 210 may cause the display unit 400 to display assumed stage information in addition to the sub-stereoscopic shape image.

その後、CPU210は、ステージ140の調整を開始する指示を受けたか否かを判定する(ステップS125)。本実施の形態では、CPU210は、使用者により図40のステージ調整開始ボタン466が操作された場合にステージ140の調整を開始する指示を受けたと判定し、ステージ調整開始ボタン466が操作されない場合にステージ140の調整を開始する指示を受けていないと判定する。ステージ140の調整を開始する指示を受けない場合、CPU210は、ステップS121の処理に戻る。   Thereafter, CPU 210 determines whether or not an instruction to start adjustment of stage 140 has been received (step S125). In the present embodiment, CPU 210 determines that an instruction to start adjustment of stage 140 is received when the user operates stage adjustment start button 466 in FIG. 40, and when stage adjustment start button 466 is not operated. It is determined that an instruction to start adjustment of the stage 140 has not been received. When the instruction to start the adjustment of the stage 140 is not received, the CPU 210 returns to the process of step S121.

ステージ140の調整を開始する指示を受けた場合、CPU210は、その指示を受けた時点で表示部400に表示されている副立体形状画像とライブ画像とを同時に表示部400に表示させる(ステップS126)。この場合、CPU210は、図39に示すように、副立体形状画像が重畳されたライブ画像を表示部400に表示させてもよい。または、CPU210は、図41および図42に示すように、副立体形状画像とライブ画像とを表示部400に個別に表示させてもよい。   When receiving an instruction to start adjustment of the stage 140, the CPU 210 causes the display unit 400 to simultaneously display the sub-stereoscopic shape image and the live image displayed on the display unit 400 when the instruction is received (step S126). ). In this case, the CPU 210 may cause the display unit 400 to display a live image on which the sub-stereoscopic shape image is superimposed, as shown in FIG. Alternatively, the CPU 210 may individually display the sub-stereoscopic shape image and the live image on the display unit 400 as illustrated in FIGS. 41 and 42.

このとき、CPU210は、副立体形状画像およびライブ画像に加えて、上記の仮定のステージ情報とともに、ステージ140の実際のステージ情報を表示部400に表示させてもよい。実際のステージ情報は、図40の現在X位置表示枠461b、現在Y位置表示枠462b、現在Z位置表示枠463b、現在θ回転角表示枠464b、および現在傾斜角表示枠465bに表示される情報に相当する。   At this time, in addition to the sub-stereoscopic shape image and the live image, the CPU 210 may cause the display unit 400 to display the actual stage information of the stage 140 together with the assumed stage information. The actual stage information is information displayed in the current X position display frame 461b, the current Y position display frame 462b, the current Z position display frame 463b, the current θ rotation angle display frame 464b, and the current tilt angle display frame 465b of FIG. It corresponds to.

次に、CPU210は、ステップS126で表示される副立体形状画像に対応する不良部分画像を副立体形状画像に重畳する(ステップS127)。なお、本ステップS127の処理は行われなくてもよい。   Next, the CPU 210 superimposes the defective partial image corresponding to the sub-stereoscopic shape image displayed in step S126 on the sub-stereoscopic shape image (step S127). Note that the processing in step S127 may not be performed.

この時点で、使用者は、副立体形状およびライブ画像を見ながら図1のステージ操作部145を操作することにより、ステージ140を調整して測定対象物Sの実際の姿勢を調整することができる。   At this point, the user can adjust the actual posture of the measuring object S by adjusting the stage 140 by operating the stage operation unit 145 of FIG. 1 while viewing the sub-stereoscopic shape and the live image. .

次に、CPU210は、ステージ140の状態が変化したか否か、すなわちステージ140が調整されたか否かを判定する(ステップS128)。具体的には、CPU210は、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいてステージ140の状態が変化したか否かを判定する。   Next, the CPU 210 determines whether or not the state of the stage 140 has changed, that is, whether or not the stage 140 has been adjusted (step S128). Specifically, CPU 210 determines whether or not the state of stage 140 has changed based on signals given from the encoders of stage 140.

ステップS128において、ステージ140の状態が変化しない場合、CPU210は、後述するステップS130の処理に進む。一方、ステージ140の状態が変化した場合、CPU210は、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいて実際のステージ情報を更新する(ステップS129)。   If the state of the stage 140 does not change in step S128, the CPU 210 proceeds to the process of step S130 described later. On the other hand, when the state of the stage 140 changes, the CPU 210 updates the actual stage information based on the signal given from each encoder of the stage 140 (step S129).

次に、CPU210は、測定対象物Sの姿勢が適切か否かを判定する(ステップS130)。ステップS130において、CPU210は、例えば使用者により図40の測定ボタン467が操作される場合に、その操作に応答して測定対象物Sの姿勢が適切であると判定してもよい。または、CPU210は、例えば実際のステージ情報が、ステップS125においてステージ140の調整を開始する指示を受けた時点での仮定のステージ情報に対して所定の誤差範囲内である場合に測定対象物Sの姿勢が適切であると判定してもよい。   Next, the CPU 210 determines whether or not the posture of the measuring object S is appropriate (step S130). In step S130, for example, when the measurement button 467 of FIG. 40 is operated by the user, the CPU 210 may determine that the posture of the measurement object S is appropriate in response to the operation. Alternatively, the CPU 210, for example, when the actual stage information is within a predetermined error range with respect to the assumed stage information at the time when the instruction to start the adjustment of the stage 140 is received in step S125, It may be determined that the posture is appropriate.

ステップS130において、測定対象物Sの姿勢が適切でない場合、CPU210は、ステップS128の処理に戻る。一方、測定対象物Sの姿勢が適切である場合、CPU210は、図30〜32の形状測定処理を行う(ステップS131)。形状測定処理により生成される主立体形状データは作業用メモリ230に記憶される。生成された主立体形状データに基づく主立体形状画像が表示部400に表示される。その後、CPU210は処理を終了する。   In step S130, when the posture of the measuring object S is not appropriate, the CPU 210 returns to the process of step S128. On the other hand, when the posture of the measuring object S is appropriate, the CPU 210 performs the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 (step S131). Main three-dimensional shape data generated by the shape measurement process is stored in the work memory 230. A main stereoscopic shape image based on the generated main stereoscopic shape data is displayed on the display unit 400. Thereafter, the CPU 210 ends the process.

上記のステップS130において、CPU210が仮定のステージ情報と実際のステージ情報とに基づいて測定対象物Sの姿勢が適切であると判定する場合、CPU210は、ステップS131の処理前に測定対象物Sの姿勢が適切に調整されたことを示す画像を表示部400に表示してもよい。また、CPU210は、例えば図1のPC200に音声出力部が接続されている場合に、測定対象物Sの姿勢が適切に調整されたことを示す音声を音声出力部から出力させてもよい。この場合、使用者は、測定対象物Sの姿勢が適切に調整されたことを容易に認識することができる。   In the above step S130, when the CPU 210 determines that the posture of the measurement object S is appropriate based on the assumed stage information and the actual stage information, the CPU 210 determines the measurement object S before the process of step S131. An image indicating that the posture is appropriately adjusted may be displayed on the display unit 400. Further, for example, when the audio output unit is connected to the PC 200 of FIG. 1, the CPU 210 may cause the audio output unit to output a sound indicating that the posture of the measurement object S has been appropriately adjusted. In this case, the user can easily recognize that the posture of the measuring object S has been appropriately adjusted.

(6)姿勢調整補助測定処理の他の例
図43〜図45の姿勢調整補助測定処理では、副立体形状画像により測定対象物Sの姿勢が決定された後、使用者がステージ操作部145を操作することにより、測定対象物Sの実際の姿勢が調整される。これに限らず、測定対象物Sの姿勢の調整がCPU210により自動で調整されてもよい。
(6) Other Examples of Posture Adjustment Auxiliary Measurement Processing In the posture adjustment auxiliary measurement processing of FIGS. 43 to 45, after the posture of the measuring object S is determined by the sub-stereoscopic shape image, the user operates the stage operation unit 145. By operating, the actual posture of the measuring object S is adjusted. However, the adjustment of the posture of the measuring object S may be automatically adjusted by the CPU 210.

この場合、CPU210は、図45のステップS126〜S130の処理に代えて以下の処理を行う。図46は、姿勢調整補助測定処理の他の例を示すフローチャートである。   In this case, the CPU 210 performs the following processing instead of the processing of steps S126 to S130 in FIG. FIG. 46 is a flowchart illustrating another example of the posture adjustment auxiliary measurement process.

図44のステップS125において、ステージ140の調整を開始する指示を受けた場合に、CPU210は、図46に示すように、現在表示されている副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応する仮定のステージ情報に基づいてステージ140を調整する(ステップS141)。具体的には、CPU210は、実際のステージ情報がステップS125の時点での仮定のステージ情報に一致するように、ステージ140のX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角を調整する信号を図1のステージ駆動部146に与える。このとき、ステージ140はクローズドループ方式で制御されてもよい。   In step S125 of FIG. 44, when receiving an instruction to start adjustment of the stage 140, the CPU 210 corresponds to the posture of the measurement object S on the currently displayed sub-stereoscopic shape image as shown in FIG. The stage 140 is adjusted based on the assumed stage information (step S141). Specifically, the CPU 210 sets the X position, the Y position, the Z position, the θ rotation angle, and the tilt angle of the stage 140 so that the actual stage information matches the assumed stage information at the time of step S125. A signal to be adjusted is given to the stage drive unit 146 of FIG. At this time, the stage 140 may be controlled in a closed loop manner.

また、CPU210は、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいて実際のステージ情報を更新する(ステップS142)。その後、CPU210は、図30〜32の形状測定処理を行い(ステップS131)、処理を終了する。   Further, the CPU 210 updates actual stage information based on signals given from the encoders of the stage 140 (step S142). Thereafter, the CPU 210 performs the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 (step S131) and ends the process.

本例では、副立体形状画像上で測定対象物Sの姿勢が決定された後、測定対象物Sの実際の姿勢が自動的に決定された姿勢に調整される。したがって、使用者は煩雑な操作を行うことなく、測定対象物Sの姿勢を容易に調整することができる。   In this example, after the posture of the measuring object S is determined on the sub-stereoscopic shape image, the actual posture of the measuring object S is adjusted to the automatically determined posture. Therefore, the user can easily adjust the posture of the measuring object S without performing complicated operations.

さらに、本例では、ステージ140が自動的に調整される間、表示部400上に決定された姿勢の副立体形状画像とライブ画像とが継続して表示されてもよい。この場合、使用者は、測定対象物Sの姿勢の調整状態を容易に認識することができる。   Further, in this example, while the stage 140 is automatically adjusted, the sub-stereoscopic shape image and the live image of the determined posture may be continuously displayed on the display unit 400. In this case, the user can easily recognize the adjustment state of the posture of the measuring object S.

(7)姿勢調整補助測定処理のさらに他の例
CPU210は、図44のステップS121〜図45のステップS129の処理に代えて以下の処理を行ってもよい。図47は、姿勢調整補助測定処理のさらに他の例を示すフローチャートである。
(7) Still Another Example of Posture Adjustment Auxiliary Measurement Processing The CPU 210 may perform the following processing instead of the processing in step S121 in FIG. 44 to step S129 in FIG. FIG. 47 is a flowchart illustrating still another example of the posture adjustment auxiliary measurement process.

図44のステップS120において、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳された後、CPU210は、ステージ140の状態が変化したか否か、すなわちステージ140が調整されたか否かを判定する(ステップS151)。具体的には、CPU210は、使用者によりステージ操作部145が操作されることにより、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいてステージ140の状態が変化したか否かを判定する。   In step S120 in FIG. 44, after the defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image, the CPU 210 adjusts whether or not the state of the stage 140 has changed, that is, the stage 140 is adjusted. It is determined whether or not (step S151). Specifically, the CPU 210 determines whether or not the state of the stage 140 has changed based on signals given from the encoders of the stage 140 when the user operates the stage operation unit 145.

ステップS151において、ステージ140の状態が変化しない場合、CPU210は、ステップS130の処理に進む。一方、ステージ140の状態が変化した場合、CPU210は、ステージ140の各エンコーダから与えられる信号に基づいて実際のステージ情報を更新する(ステップS152)。   If the state of the stage 140 does not change in step S151, the CPU 210 proceeds to the process of step S130. On the other hand, when the state of the stage 140 changes, the CPU 210 updates the actual stage information based on the signal given from each encoder of the stage 140 (step S152).

次に、CPU210は、ステージ140の実際のステージ情報およびステップS117で生成された副立体形状データに基づいて副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更する(ステップS153)。なお、ステップS153においては、CPU210は、副立体形状画像とともにまたは副立体形状画像に代えてライブ画像を表示部400に表示させてもよい。   Next, the CPU 210 changes the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image based on the actual stage information of the stage 140 and the sub-stereoscopic shape data generated in step S117 (step S153). In step S153, the CPU 210 may cause the display unit 400 to display a live image together with or in place of the sub-stereoscopic shape image.

次に、CPU210は、ステージ140の実際のステージ情報および副立体形状データに基づいて測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域をシミュレーションにより推定し(ステップS154)、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像を副立体形状画像に重畳する(ステップS155)。なお、ステップS153において、表示部400に副立体形状画像に代えてライブ画像が表示される場合には、CPU210は、ライブ画像上に不良部分画像を重畳する。   Next, the CPU 210 estimates by simulation the measurement difficulty region when it is assumed that the measurement light is irradiated on the measurement object S based on the actual stage information and sub-stereoscopic shape data of the stage 140 (step S154). The defective partial image corresponding to the measured difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image (step S155). In step S153, when a live image is displayed on the display unit 400 instead of the sub-stereoscopic shape image, the CPU 210 superimposes the defective partial image on the live image.

次に、CPU210は、測定対象物Sの姿勢が適切か否かを判定する(ステップS130)。CPU210は、例えば使用者により図40の測定ボタン467が操作された場合に測定対象物Sの姿勢が適切であると判定し、使用者により図40の測定ボタン467が操作されない場合に測定対象物Sの姿勢が適切でないと判定する。   Next, the CPU 210 determines whether or not the posture of the measuring object S is appropriate (step S130). For example, the CPU 210 determines that the posture of the measurement object S is appropriate when the measurement button 467 of FIG. 40 is operated by the user, and the measurement object when the measurement button 467 of FIG. 40 is not operated by the user. It is determined that the posture of S is not appropriate.

測定対象物Sの姿勢が適切でない場合、CPU210は、ステップS151の処理に戻る。一方、測定対象物Sの姿勢が適切である場合、CPU210は、図30〜32の形状測定処理を行い(ステップS131)、処理を終了する。   When the posture of the measuring object S is not appropriate, the CPU 210 returns to the process of step S151. On the other hand, when the posture of the measuring object S is appropriate, the CPU 210 performs the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 (step S131) and ends the process.

本例では、使用者によりステージ操作部145が操作されることにより実際の測定対象物Sの姿勢が変化するごとに、測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域が推定され、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像またはライブ画像に重畳される。それにより、使用者は、画面上に表示される不良部分画像を見ながらステージ操作部145を操作して測定対象物Sの姿勢を決定することができる。この場合、図43〜図45の例に比べて、使用者による姿勢調整時の操作手順を少なくすることができる。   In this example, the measurement difficult region when it is assumed that the measurement light is irradiated onto the measurement object S every time the posture of the actual measurement object S is changed by operating the stage operation unit 145 by the user. A defective partial image corresponding to the estimated measurement difficult region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image or the live image. Thereby, the user can determine the posture of the measuring object S by operating the stage operation unit 145 while viewing the defective partial image displayed on the screen. In this case, compared with the example of FIGS. 43-45, the operation procedure at the time of posture adjustment by the user can be reduced.

(8)効果
本実施の形態に係る形状測定装置500においては、形状測定前に測定対象物Sに照明光が照射され、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データが生成される。副立体形状データに基づいて副立体形状画像が表示される。副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢の変更が指定されることにより、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢が変更される。
(8) Effect In shape measuring apparatus 500 according to the present embodiment, illumination light is irradiated onto measurement object S before shape measurement, and all-focus texture image data and sub-stereoscopic shape data are generated. A sub-stereoscopic shape image is displayed based on the sub-stereoscopic shape data. By specifying the change of the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image, the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image is changed.

副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するように測定対象物Sの姿勢が調整されるとともに測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域が推定される。推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳される。   The posture of the measuring object S is adjusted so as to correspond to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image, and a measurement difficulty region is estimated when it is assumed that the measuring light is irradiated to the measuring object S. . A defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image.

それにより、使用者は、形状測定前に、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更させつつ、変更された姿勢で測定対象物Sに測定光が照射されることにより発生する測定困難部分を容易に認識することができる。したがって、使用者は、副立体形状画像を参照しつつ測定対象物Sの姿勢を形状測定処理に適切な状態に容易に調整することができる。   Thereby, the user changes the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image before the shape measurement, and the measurement that occurs when the measuring object S is irradiated with the measuring light with the changed posture. Difficult parts can be easily recognized. Therefore, the user can easily adjust the posture of the measuring object S to a state suitable for the shape measurement process while referring to the sub-stereoscopic shape image.

形状測定処理においては、副立体形状データよりも高い精度または大きいデータ量を有する主立体形状データが生成される。これにより、測定対象物Sの形状を高い精度で測定することができる。   In the shape measurement process, main stereoscopic shape data having higher accuracy or a larger data amount than the sub stereoscopic shape data is generated. Thereby, the shape of the measuring object S can be measured with high accuracy.

本実施の形態に係る姿勢調整の補助機能においては、副立体形状データが受光部120と測定対象物Sとの相対的な距離に基づいて生成される。副立体形状データは、使用者に測定対象物Sの測定困難部分を認識させるための不良部分画像および副立体形状画像を得るために生成される。そのため、副立体形状データには高い測定精度が求められない。したがって、副立体形状データの生成時に、テクスチャ画像を取得するごとにZ方向に移動するステージ140の距離(ステージ140の移動間隔)を大きくすることができる。その結果、副立体形状データは少ない撮像回数で迅速に生成することができる。   In the posture adjustment auxiliary function according to the present embodiment, the sub-stereoscopic shape data is generated based on the relative distance between the light receiving unit 120 and the measurement object S. The sub-stereoscopic shape data is generated in order to obtain a defective part image and a sub-stereoscopic shape image for allowing the user to recognize a difficult-to-measure part of the measuring object S. Therefore, high measurement accuracy is not required for the sub-stereoscopic shape data. Therefore, when the sub-stereoscopic shape data is generated, the distance of the stage 140 that moves in the Z direction every time a texture image is acquired (the movement interval of the stage 140) can be increased. As a result, the sub-stereoscopic shape data can be generated quickly with a small number of imaging.

一方、主立体形状データは、パターンを有する複数種類の測定光をそれぞれ測定対象物Sに照射し、それぞれの測定光が測定対象物Sに照射された状態で受光部120から出力される受光信号に基づいて生成される。主立体形状データは測定位置の詳細な計測または解析に用いられる。そのため、主立体形状データには高い測定精度が求められる。それにより、主立体形状データの生成時には多数の測定光が測定対象物Sに照射されるので、撮像回数が増加する。したがって、主立体形状データの生成の高速化には限界がある。   On the other hand, the main three-dimensional shape data is a light reception signal output from the light receiving unit 120 in a state where each measurement object S is irradiated with a plurality of types of measurement light having a pattern, and each measurement light is irradiated on the measurement object S. Is generated based on The main three-dimensional shape data is used for detailed measurement or analysis of the measurement position. Therefore, high measurement accuracy is required for the main stereoscopic shape data. As a result, when the main stereoscopic shape data is generated, a large number of measurement lights are applied to the measurement object S, so that the number of times of imaging increases. Therefore, there is a limit to speeding up the generation of main stereoscopic shape data.

このように、副立体形状データは、形状測定処理時に三角測距方式により生成される主立体形状データに比べて短時間で生成される。それにより、測定対象物Sの姿勢を調整するための副立体形状画像が短時間で表示されるので、使用者は測定対象物Sの姿勢を迅速に調整することができる。   As described above, the sub-stereoscopic shape data is generated in a shorter time than the main stereoscopic shape data generated by the triangulation method during the shape measurement process. Thereby, since the sub-stereoscopic shape image for adjusting the posture of the measuring object S is displayed in a short time, the user can quickly adjust the posture of the measuring object S.

副立体形状データの生成時には、測定光ではなく照明光が測定対象物Sに照射される。それにより、測定光を用いる場合に比べて影または多重反射の影響を受けることなく副立体形状データが生成される。   When the sub-stereoscopic shape data is generated, the measurement object S is irradiated with illumination light instead of measurement light. As a result, sub-stereoscopic shape data is generated without being affected by shadows or multiple reflections as compared with the case of using measurement light.

[7]他の実施の形態
(1)上記の実施の形態では、第2の画像表示領域460に表示される目標X位置表示枠461a、目標Y位置表示枠462a、目標Z位置表示枠463a、目標θ回転角表示枠464aおよび目標傾斜角表示枠465aに、それぞれ仮定のX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角が数値等で表示される。これに代えて、仮定のX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角がそれぞれシークバーおよびスライダにより表示されてもよい。
[7] Other Embodiments (1) In the above embodiment, the target X position display frame 461a, the target Y position display frame 462a, the target Z position display frame 463a displayed in the second image display area 460, In the target θ rotation angle display frame 464a and the target inclination angle display frame 465a, the assumed X position, Y position, Z position, θ rotation angle, and tilt inclination angle are respectively displayed as numerical values. Instead, the assumed X position, Y position, Z position, θ rotation angle, and tilt angle may be displayed by a seek bar and a slider, respectively.

同様に、上記の実施の形態では、第2の画像表示領域460に表示される現在X位置表示枠461b、現在Y位置表示枠462b、現在Z位置表示枠463b、現在θ回転角表示枠464b、および現在傾斜角表示枠465bに、それぞれステージ140の実際のX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角が数値等で表示される。これに代えて、実際のX位置、Y位置、Z位置、θ回転角、およびあおり傾斜角がそれぞれシークバーおよびスライダにより表示されてもよい。   Similarly, in the above embodiment, the current X position display frame 461b, the current Y position display frame 462b, the current Z position display frame 463b, the current θ rotation angle display frame 464b, which are displayed in the second image display area 460, In addition, the actual X position, Y position, Z position, θ rotation angle, and tilt angle of the stage 140 are displayed as numerical values in the current tilt angle display frame 465b. Instead, the actual X position, Y position, Z position, θ rotation angle, and tilt angle may be displayed by a seek bar and a slider, respectively.

図48は、図35〜図39の第2の画像表示領域460の他の表示例を示す図である。図48に示すように、本例では、図40の目標X位置表示枠461a、現在X位置表示枠461b、目標Y位置表示枠462a、現在Y位置表示枠462b、目標Z位置表示枠463a、現在Z位置表示枠463b、目標θ回転角表示枠464a、現在θ回転角表示枠464b、目標傾斜角表示枠465a、現在傾斜角表示枠465bに代えて、10個のシークバー471a,471b,472a,472b,473a,473b,474a,474b,475a,475bおよび10個のシークバーにそれぞれ対応する10個のスライダSLが表示される。   FIG. 48 is a diagram showing another display example of the second image display area 460 of FIGS. 35 to 39. As shown in FIG. 48, in this example, the target X position display frame 461a, the current X position display frame 461b, the target Y position display frame 462a, the current Y position display frame 462b, the target Z position display frame 463a of FIG. Instead of the Z position display frame 463b, the target θ rotation angle display frame 464a, the current θ rotation angle display frame 464b, the target inclination angle display frame 465a, and the current inclination angle display frame 465b, ten seek bars 471a, 471b, 472a, 472b are used. , 473a, 473b, 474a, 474b, 475a, 475b and 10 sliders SL respectively corresponding to 10 seek bars.

シークバー471aにおいては、スライダSLの位置により仮定のX位置が示される。シークバー472aにおいては、スライダSLの位置により仮定のY位置が示される。シークバー473aにおいては、スライダSLの位置により仮定のZ位置が示される。シークバー474aにおいては、スライダSLの位置により仮定のθ回転角が示される。シークバー475aにおいては、スライダSLの位置により仮定のあおり傾斜角が示される。   In the seek bar 471a, the assumed X position is indicated by the position of the slider SL. In seek bar 472a, the assumed Y position is indicated by the position of slider SL. In seek bar 473a, the assumed Z position is indicated by the position of slider SL. In seek bar 474a, the assumed θ rotation angle is indicated by the position of slider SL. In seek bar 475a, an assumed tilt angle is indicated by the position of slider SL.

一方、シークバー471bにおいては、スライダSLの位置により実際のX位置が示される。シークバー472bにおいては、スライダSLの位置により実際のY位置が示される。シークバー473bにおいては、スライダSLの位置により実際のZ位置が示される。シークバー474bにおいては、スライダSLの位置により実際のθ回転角が示される。シークバー475bにおいては、スライダSLの位置により実際のあおり傾斜角が示される。   On the other hand, in the seek bar 471b, the actual X position is indicated by the position of the slider SL. In the seek bar 472b, the actual Y position is indicated by the position of the slider SL. In the seek bar 473b, the actual Z position is indicated by the position of the slider SL. In the seek bar 474b, the actual θ rotation angle is indicated by the position of the slider SL. In seek bar 475b, the actual tilt angle is indicated by the position of slider SL.

図48に示すように、仮定のステージ情報および実際のステージ情報がシークバーおよびスライダにより表示されることにより、使用者は、例えばステージ140を移動させるべき方向および移動量または回転量を容易に認識することができる。   As shown in FIG. 48, the assumed stage information and the actual stage information are displayed by the seek bar and the slider, so that the user can easily recognize, for example, the direction in which the stage 140 should be moved and the amount of movement or rotation. be able to.

本例において、使用者が仮定のステージ情報に対応するスライダSLを操作した場合、CPU210は、使用者によるスライダSLの操作に応答して表示部400に表示される副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢を変更してもよい。   In this example, when the user operates the slider SL corresponding to the assumed stage information, the CPU 210 measures the measurement target on the sub-stereoscopic shape image displayed on the display unit 400 in response to the operation of the slider SL by the user. The posture of the object S may be changed.

また、使用者が実際のステージ情報に対応するスライダSLを操作した場合、CPU210は、スライダSLの操作に応答してステージ駆動部146を制御することにより、ステージ140を調整してもよい。   When the user operates the slider SL corresponding to the actual stage information, the CPU 210 may adjust the stage 140 by controlling the stage drive unit 146 in response to the operation of the slider SL.

(2)上記の実施の形態においては、姿勢調整の補助機能により、副立体形状画像上の測定対象物Sの姿勢に対応するように測定対象物Sの姿勢が調整されるとともに測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域がシミュレーションにより推定され、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳される。   (2) In the above embodiment, the posture of the measuring object S is adjusted to correspond to the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image and the measurement light is measured by the auxiliary function of the posture adjustment. A measurement difficulty region when it is assumed that the object S is irradiated is estimated by simulation, and a defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region is superimposed on the sub-stereoscopic shape image.

ここで、測定対象物Sに対して投光部110の位置が調整可能である場合には、例えば測定対象物Sが一定の位置に保持され、投光部110の位置が変更された状態で測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域がシミュレーションにより推定されてもよい。また、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳されてもよい。   Here, when the position of the light projecting unit 110 is adjustable with respect to the measurement target S, for example, the measurement target S is held at a fixed position and the position of the light projecting unit 110 is changed. The measurement difficult region when it is assumed that the measurement light is irradiated onto the measurement object S may be estimated by simulation. In addition, a defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region may be superimposed on the sub-stereoscopic shape image.

この場合、使用者は、測定光の出射位置が変化する場合の測定困難領域を容易に認識することができる。したがって、投光部110の位置を適切な状態に容易に調整することができる。   In this case, the user can easily recognize the measurement difficult region when the emission position of the measurement light changes. Therefore, the position of the light projecting unit 110 can be easily adjusted to an appropriate state.

なお、測定対象物Sに対して投光部110の位置が調整可能でない場合であっても、投光部110の位置が変更された状態で測定光が測定対象物Sに照射されたと仮定した場合の測定困難領域がシミュレーションにより推定されてもよい。また、推定された測定困難領域に対応する不良部分画像が副立体形状画像に重畳されてもよい。   Even when the position of the light projecting unit 110 is not adjustable with respect to the measuring object S, it is assumed that the measuring object S is irradiated with the measuring light with the position of the light projecting unit 110 changed. The measurement difficult region in this case may be estimated by simulation. In addition, a defective partial image corresponding to the estimated measurement difficulty region may be superimposed on the sub-stereoscopic shape image.

(3)上記の実施の形態では、副立体形状データが、測定対象物Sの全ての部分について全焦点テクスチャ画像データに高さを合成することにより生成される。これに限らず、副立体形状データは、測定対象物Sの全ての部分についての高さのみを示すデータで構成されてもよい。この場合、副立体形状画像は、模様を含まない。   (3) In the above-described embodiment, the sub-stereoscopic shape data is generated by synthesizing the height with the omnifocal texture image data for all portions of the measuring object S. However, the present invention is not limited to this, and the sub-stereoscopic shape data may be composed of data indicating only the heights of all the parts of the measuring object S. In this case, the sub-stereoscopic shape image does not include a pattern.

(4)上記の実施の形態においては、図43のステップS117で全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データが生成されるが、全焦点テクスチャ画像データは生成されなくてもよい。   (4) In the above embodiment, the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data are generated in step S117 of FIG. 43, but the omnifocal texture image data may not be generated.

(5)上記の実施の形態では、ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構、θ方向回転機構および傾斜回転機構に用いられるステッピングモータにエンコーダが取り付けられている。   (5) In the above embodiment, the encoder is attached to the stepping motor used for the X direction moving mechanism, the Y direction moving mechanism, the Z direction moving mechanism, the θ direction rotating mechanism, and the tilt rotating mechanism of the stage 140.

これに限らず、ステージ140のX方向移動機構、Y方向移動機構、Z方向移動機構、θ方向回転機構および傾斜回転機構に、それぞれ所定の基準位置に対するステージ140のX方向の位置(X位置)、Y方向の位置(Y位置)、Z方向の位置(Z位置)、θ方向の回転角(θ回転角)、またはXY平面に対する傾斜角(あおり傾斜角)を示す目盛が設けられている場合には、ステージ140にはエンコーダが取り付けられなくてもよい。   The position of the stage 140 in the X direction relative to a predetermined reference position (X position) is not limited to this, and the X direction moving mechanism, the Y direction moving mechanism, the Z direction moving mechanism, the θ direction rotating mechanism, and the tilt rotating mechanism of the stage 140 When a scale indicating the position in the Y direction (Y position), the position in the Z direction (Z position), the rotation angle in the θ direction (θ rotation angle), or the tilt angle (tilt tilt angle) with respect to the XY plane is provided In addition, an encoder may not be attached to the stage 140.

この場合、図40の現在X位置表示枠461b、現在Y位置表示枠462b、現在Z位置表示枠463b、現在θ回転角表示枠464bおよび現在傾斜角表示枠465bは表示されない。また、図48のシークバー431b,432b,433b,434b,435bは表示されない。   In this case, the current X position display frame 461b, the current Y position display frame 462b, the current Z position display frame 463b, the current θ rotation angle display frame 464b, and the current tilt angle display frame 465b of FIG. 40 are not displayed. Also, the seek bars 431b, 432b, 433b, 434b, and 435b in FIG. 48 are not displayed.

このような場合でも、使用者は、例えば図40の目標X位置表示枠461a、目標Y位置表示枠462a、目標Z位置表示枠463a、目標θ回転角表示枠464aおよび目標傾斜角表示枠465aの表示を確認しつつステージ140の目盛を見ながらステージ操作部145を操作し、測定対象物Sの姿勢を調整することができる。   Even in such a case, the user, for example, of the target X position display frame 461a, the target Y position display frame 462a, the target Z position display frame 463a, the target θ rotation angle display frame 464a, and the target inclination angle display frame 465a of FIG. It is possible to adjust the posture of the measuring object S by operating the stage operation unit 145 while checking the display while looking at the scale of the stage 140.

(6)上記の実施の形態において、姿勢調整の補助機能では、使用者により副立体形状画像上で測定対象物Sの姿勢が決定された後、副立体形状画像とライブ画像とが同時に表示部400に表示される。姿勢調整の補助機能においては、ライブ画像および副立体形状画像の表示形態が切り替え可能であってもよい。   (6) In the above embodiment, in the auxiliary function of posture adjustment, after the user determines the posture of the measuring object S on the sub-stereoscopic shape image, the sub-stereoscopic shape image and the live image are simultaneously displayed on the display unit. 400. In the posture adjustment auxiliary function, the display form of the live image and the sub-stereoscopic shape image may be switchable.

例えば、使用者は、ライブ画像に副立体形状画像が重畳された表示形態(図39)、互いに隣り合う2つの画像表示領域411,412にそれぞれ副立体形状画像およびライブ画像が表示される表示形態(図41)、および第1の画像表示領域450(親ウィンドウ)にライブ画像が表示されるとともに子ウィンドウ480に副立体形状画像が表示される表示形態(図42)を切り替えることにより、より容易に測定対象物Sの姿勢を調整することができる。   For example, the user can display a display form in which the sub-stereoscopic shape image is superimposed on the live image (FIG. 39), and a display form in which the sub-stereoscopic shape image and the live image are displayed in two image display areas 411 and 412 adjacent to each other. (FIG. 41) and a display form (FIG. 42) in which a live image is displayed in the first image display area 450 (parent window) and a sub-stereoscopic shape image is displayed in the child window 480 can be switched more easily. In addition, the posture of the measuring object S can be adjusted.

(7)上記の実施の形態においては、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データの生成時に、照明光が測定対象物Sに照射される。これに限らず、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データの生成時には、照明光および測定光が同時に測定対象物Sに照射されてもよいし、測定光のみが測定対象物Sに照射されてもよい。   (7) In the above embodiment, the measurement object S is irradiated with the illumination light when generating the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data. Not limited to this, at the time of generating all-focus texture image data and sub-stereoscopic shape data, illumination light and measurement light may be simultaneously irradiated on the measurement object S, or only measurement light is irradiated on the measurement object S. Also good.

ただし、照明光が測定対象物Sに照射される場合、測定光が測定対象物Sに照射される場合に比べて発生する影を減少させることができる。したがって、全焦点テクスチャ画像データおよび副立体形状データの生成時には、少なくとも照明光を測定対象物Sに照射することが好ましい。   However, when the measurement light S is irradiated with the illumination light, it is possible to reduce the shadows generated compared to the case where the measurement light is irradiated onto the measurement target S. Therefore, it is preferable to irradiate the measurement object S with at least illumination light when generating the omnifocal texture image data and the sub-stereoscopic shape data.

(8)上記の実施の形態では、三角測距方式の形状測定における測定対象物Sの測定困難領域の例として、測定対象物Sにおいて影が発生する領域、多重反射により正確な測定ができない領域および測定光が受光部120に向かって高い強度で反射される領域が挙げられる。これらの例に限らず、三角測距方式の形状測定時には、測定対象物Sにおける下記の領域も測定困難領域となる。   (8) In the above embodiment, as an example of the measurement difficult region of the measuring object S in the shape measurement of the triangulation method, an area where a shadow occurs in the measuring object S, or an area where accurate measurement cannot be performed due to multiple reflection In addition, a region where the measurement light is reflected with high intensity toward the light receiving unit 120 can be given. Not limited to these examples, the following area of the measuring object S is also a measurement difficulty area when measuring the shape of the triangulation system.

例えば、測定対象物Sが高い透過率を有する部分(透光性部分)を含む場合には、三角測距方式の形状測定時に測定対象物Sの透光性部分で測定光が透過しやすい。また、三角測距方式の形状測定時に測定対象物Sの透光性部分に測定光が潜り込んで拡散する可能性がある。   For example, when the measurement object S includes a portion having a high transmittance (translucent portion), the measurement light is easily transmitted through the translucent portion of the measurement object S when measuring the shape of the triangulation method. In addition, there is a possibility that the measurement light may enter and diffuse into the translucent portion of the measurement object S during the shape measurement by the triangulation method.

さらに、測定対象物Sが著しく高い反射率を有する部分(高反射率部分)を含む場合には、三角測距方式の形状測定時に測定対象物Sの高反射率部分で反射される測定光が高い強度を有する。それにより、受光部120が高反射率部分により反射された測定光を受光した場合、高反射率部分に対応する受光信号の部分が飽和しやすい。   Furthermore, when the measurement object S includes a portion having a very high reflectance (high reflectance portion), the measurement light reflected by the high reflectance portion of the measurement object S during shape measurement by the triangulation method is used. High strength. Thereby, when the light receiving unit 120 receives the measurement light reflected by the high reflectance portion, the portion of the received light signal corresponding to the high reflectance portion is likely to be saturated.

このように、測定対象物Sの測定困難領域は、測定対象物Sの形状に限らず、測定対象物Sの透過率、表面状態および反射率等によっても発生する。そこで、測定対象物Sの透過率、表面状態および反射率が既知である場合には、姿勢調整補助測定処理時に副立体形状データとともに測定対象物Sの透過率、表面状態および反射率を考慮して測定困難領域が推定されてもよい。   Thus, the measurement difficulty region of the measurement object S is generated not only by the shape of the measurement object S but also by the transmittance, surface state, reflectance, and the like of the measurement object S. Therefore, when the transmittance, surface state, and reflectance of the measuring object S are known, the transmittance, surface state, and reflectance of the measuring object S are taken into account along with the sub-stereoscopic shape data during the posture adjustment auxiliary measurement process. Thus, the measurement difficulty region may be estimated.

[8]請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
[8] Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.

形状測定装置500が形状測定装置の例であり、ステージ140がステージの例であり、測定対象物Sが測定対象物の例であり、照明光が第1の光の例であり、測定光が第2の光の例であり、投光部110、照明光出力部130および照明光源320が投光部の例であり、受光部120が受光部の例であり、測定光源111が測定光源の例であり、パターン生成部112がパターン生成部の例である。   The shape measuring apparatus 500 is an example of a shape measuring apparatus, the stage 140 is an example of a stage, the measuring object S is an example of a measuring object, the illumination light is an example of first light, and the measuring light is It is an example of the second light, the light projecting unit 110, the illumination light output unit 130, and the illumination light source 320 are examples of the light projecting unit, the light receiving unit 120 is an example of the light receiving unit, and the measurement light source 111 is the measurement light source. It is an example and the pattern generation part 112 is an example of a pattern generation part.

また、投光部110が第2の投光部の例であり、照明光出力部130および照明光源320が第1の投光部の例であり、ステージ駆動部146が相対距離変化部の例であり、表示部400が表示部の例である。   Further, the light projecting unit 110 is an example of a second light projecting unit, the illumination light output unit 130 and the illumination light source 320 are examples of a first light projecting unit, and the stage driving unit 146 is an example of a relative distance changing unit. The display unit 400 is an example of the display unit.

また、操作部250およびステージ操作部145が画像姿勢調整部の例であり、CPU210が第1のデータ生成部、第2のデータ生成部、画像姿勢変更部、制御部および処理装置の例である。   The operation unit 250 and the stage operation unit 145 are examples of an image posture adjustment unit, and the CPU 210 is an example of a first data generation unit, a second data generation unit, an image posture change unit, a control unit, and a processing device. .

さらに、副立体形状データが第1の立体形状データの例であり、副立体形状画像が姿勢調整用画像の例であり、主立体形状データが第2の立体形状データの例であり、不良部分画像に対応する主立体形状データの部分が不良部分の例であり、ステージ操作部145が第1の姿勢調整部の例であり、ステージ駆動部146が第2の姿勢調整部の例である。   Further, the sub stereoscopic shape data is an example of the first stereoscopic shape data, the sub stereoscopic shape image is an example of the posture adjustment image, the main stereoscopic shape data is an example of the second stereoscopic shape data, and the defective portion The portion of the main stereoscopic shape data corresponding to the image is an example of a defective portion, the stage operation unit 145 is an example of a first posture adjustment unit, and the stage driving unit 146 is an example of a second posture adjustment unit.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。   As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、種々の形状測定装置、形状測定方法および形状測定プログラムに有効に利用することができる。   The present invention can be effectively used for various shape measuring apparatuses, shape measuring methods, and shape measuring programs.

100 測定部
110 投光部
111 測定光源
112 パターン生成部
113〜115,122,123 レンズ
120 受光部
121,121A,121B カメラ
121a 撮像素子
124 ハーフミラー
130 照明光出力部
140 ステージ
141 X−Yステージ
142 Zステージ
143 θステージ
144 チルトステージ
145 ステージ操作部
146 ステージ駆動部
150,310 制御基板
200 PC
210 CPU
220 ROM
230 作業用メモリ
240 記憶装置
250 操作部
300 制御部
320 照明光源
400 表示部
411,412,491,492 画像表示領域
450 第1の画像表示領域
460 第2の画像表示領域
461a 目標X位置表示枠
461b 現在X位置表示枠
462a 目標Y位置表示枠
462b 現在Y位置表示枠
463a 目標Z位置表示枠
463b 現在Z位置表示枠
464a 目標θ回転角表示枠
464b 現在θ回転角表示枠
465a 目標傾斜角表示枠
465b 現在傾斜角表示枠
466 ステージ調整開始ボタン
467 測定ボタン
471a,471b,472a,472b,473a,473b,474a,474b,475a,475b シークバー
480 子ウィンドウ
493,494 光量設定バー
493s,494s,SL スライダ
500 形状測定装置
550 画像表示領域
550a,550b,550c 画像表示領域
570,580 設定変更領域
571 明るさ選択欄
572 明るさ設定バー
573 表示切換欄
574 倍率切換欄
575 倍率選択欄
576 焦点調整欄
572s スライダ
580A 顕微鏡モード選択タブ
580B 形状測定モード選択タブ
581 ツール選択欄
581a 測定ツール表示欄
581b 補助ツール表示欄
582 撮影ボタン
583 測定ボタン
584 テクスチャ画像選択欄
584a,584b,584c チェックボックス
S 測定対象物
Sb 回路基板
Sc 電解コンデンサ
Sh,Sh2 孔
Ss 影
Sw 板状部材
Sx 角柱状部材
Sy 四角錐状部材
Sya 一面
r1 被写界深度の範囲
r2 測定可能範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Measurement part 110 Light projection part 111 Measurement light source 112 Pattern production | generation part 113-115,122,123 Lens 120 Light reception part 121,121A, 121B Camera 121a Image pick-up element 124 Half mirror 130 Illumination light output part 140 Stage 141 XY stage 142 Z stage 143 θ stage 144 Tilt stage 145 Stage operation unit 146 Stage drive unit 150, 310 Control board 200 PC
210 CPU
220 ROM
230 Working Memory 240 Storage Device 250 Operation Unit 300 Control Unit 320 Illumination Light Source 400 Display Unit 411, 412, 491, 492 Image Display Area 450 First Image Display Area 460 Second Image Display Area 461a Target X Position Display Frame 461b Current X position display frame 462a Target Y position display frame 462b Current Y position display frame 463a Target Z position display frame 463b Current Z position display frame 464a Target θ rotation angle display frame 464b Current θ rotation angle display frame 465a Target tilt angle display frame 465b Current tilt angle display frame 466 Stage adjustment start button 467 Measurement button 471a, 471b, 472a, 472b, 473a, 473b, 474a, 474b, 475a, 475b Seek bar 480 Child window 493, 494 Light quantity setting bar 493s, 494s, SL Slider 500 Shape measuring device 550 Image display area 550a, 550b, 550c Image display area 570, 580 Setting change area 571 Brightness selection field 572 Brightness setting bar 573 Display switching field 574 Magnification switching field 575 Magnification selection field 576 Focus adjustment field 572s Slider 580A Microscope mode selection tab 580B Shape measurement mode selection tab 581 Tool selection field 581a Measurement tool display field 581b Auxiliary tool display field 582 Shooting button 583 Measurement button 584 Texture image selection field 584a, 584b, 584c Check box S Measurement object Sb circuit Substrate Sc Electrolytic capacitor Sh, Sh2 Hole Ss Shadow Sw Plate member Sx Square column member Sy Square pyramid member Sya One surface r1 Depth of field range r2 Measurable range

Claims (8)

測定対象物を載置するステージと、
前記ステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、前記ステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射するように構成される投光部と、
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに載置された測定対象物により反射された光を受光し、受光量を示す受光信号を出力するように構成される受光部と、
前記受光部と前記ステージとの相対的な距離を前記受光部の光軸方向に変化させることにより、前記受光部と測定対象物との相対的な距離を変化させる相対距離変化部と、
測定対象物への前記第1の光の照射時に、前記相対距離変化部により前記受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ前記受光部の焦点が合った状態での前記受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成する第1のデータ生成部と、
測定対象物への前記第2の光の照射時に、前記受光部から出力される受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成するように構成される第2のデータ生成部と、
前記第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示する表示部と、
前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更を指定するために使用者により操作される画像姿勢調整部と、
前記画像姿勢調整部による前記姿勢の変更の指定に応答して、前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更する画像姿勢変更部と、
形状測定前に、前記第1の光を測定対象物に照射するとともに第1の立体形状データを生成するように前記投光部および前記第1のデータ生成部を制御し、生成された第1の立体形状データに基づく姿勢調整用画像を前記表示部に表示させ、前記表示部に表示された姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに前記第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に前記第2のデータ生成部により生成されることになる前記第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の前記姿勢調整用画像を表示するように前記表示部を制御し、形状測定時に、前記第2の光を測定対象物に照射するとともに第2の立体形状データを生成するように前記投光部、前記受光部および前記第2のデータ生成部を制御する制御部を備える、形状測定装置。
A stage on which a measurement object is placed;
The measurement object placed on the stage is irradiated with first light for posture confirmation from above or obliquely from above, and the second light for shape measurement from obliquely above to the measurement object placed on the stage. A light projecting unit configured to irradiate
A light receiving unit arranged above the stage, configured to receive light reflected by the measurement object placed on the stage and to output a light reception signal indicating the amount of light received;
A relative distance changing unit that changes a relative distance between the light receiving unit and the measurement object by changing a relative distance between the light receiving unit and the stage in an optical axis direction of the light receiving unit;
When the relative distance between the light receiving unit and the measurement target is changed by the relative distance changing unit during the irradiation of the first light to the measurement target, the plurality of portions of the measurement target are respectively A first data generation unit that generates first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object based on a relative distance between the light reception unit and the measurement object in a state where the light reception unit is in focus; ,
When irradiating the measurement object with the second light, second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by a triangulation method based on the light reception signal output from the light receiving unit. A second data generator configured to:
A display unit that displays an image of the measurement object based on the first three-dimensional shape data as an image for posture adjustment;
An image posture adjustment unit operated by a user to specify a change in posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit;
In response to designation of the change of posture by the image posture adjustment unit, an image posture change unit that changes the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit;
Before the shape measurement, the first light generated by controlling the light projecting unit and the first data generation unit to irradiate the measurement object with the first light and generate the first three-dimensional shape data. The posture adjustment image based on the three-dimensional shape data is displayed on the display unit, and the posture of the measurement target is adjusted so as to correspond to the posture of the measurement target on the posture adjustment image displayed on the display unit. In addition, when it is assumed that the measurement object is irradiated with the second light, the defective portion of the second solid shape data to be generated by the second data generation unit is estimated, and the estimated defect The display unit is controlled to display the posture adjustment image of the measurement object so that the portion can be identified, and the second light is irradiated to the measurement object during shape measurement and second solid shape data is obtained. Said floodlight to produce The light receiving unit and a control unit for controlling the second data generation unit, the shape measuring device.
前記投光部は、測定対象物に前記第1の光を照射するように構成される第1の投光部と、測定対象物に前記第2の光を照射するように構成される第2の投光部とを含み、
前記第1の投光部は、前記受光部の光軸に平行な方向または前記受光部の光軸に対して0度よりも大きく90度よりも小さい第1の角度だけ傾斜した方向に均一な光量分布を有する前記第1の光を出射するように配置され、
前記第2の投光部は、光を出射する測定光源と、前記測定光源により出射された光を形状測定用のパターンを有する光に変換することにより前記第2の光を生成するパターン生成部とを含み、前記受光部の光軸に対して第1の角度よりも大きい第2の角度だけ傾斜した方向に前記第2の光を出射するように配置される、請求項1記載の形状測定装置。
The light projecting unit is configured to irradiate the measurement object with the first light, and the second light projecting unit is configured to irradiate the measurement object with the second light. And a light projecting part of
The first light projecting unit is uniform in a direction parallel to an optical axis of the light receiving unit or a direction inclined by a first angle greater than 0 degree and smaller than 90 degrees with respect to the optical axis of the light receiving unit. Arranged to emit the first light having a light quantity distribution;
The second light projecting unit includes a measurement light source that emits light, and a pattern generation unit that generates the second light by converting the light emitted from the measurement light source into light having a pattern for shape measurement. The shape measurement according to claim 1, wherein the second light is emitted in a direction inclined by a second angle larger than the first angle with respect to the optical axis of the light receiving unit. apparatus.
前記受光部は、さらに測定対象物を撮像するように構成され、
前記制御部は、形状測定前に、前記受光部により撮像される測定対象物の画像を前記姿勢調整用画像とともに表示するように前記表示部を制御する、請求項1または2記載の形状測定装置。
The light receiving unit is further configured to image a measurement object;
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the display unit to display an image of a measurement object imaged by the light receiving unit together with the posture adjustment image before measuring the shape. .
測定対象物の姿勢を調整するように使用者により操作される第1の姿勢調整部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a first posture adjusting unit operated by a user so as to adjust the posture of the measurement object. 前記制御部により制御可能に構成され、測定対象物の姿勢を調整する第2の姿勢調整部をさらに備え、
前記制御部は、測定対象物の姿勢が前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように前記第2の姿勢調整部を制御する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の形状測定装置。
The control unit is configured to be controllable, and further includes a second posture adjustment unit that adjusts the posture of the measurement object,
The said control part controls a said 2nd attitude | position adjustment part so that the attitude | position of a measurement object may correspond to the attitude | position of the measurement object on the said image for attitude | position adjustment. The shape measuring apparatus described.
前記画像姿勢調整部は、前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢を調整可能に構成された、請求項1〜3のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The said image attitude | position adjustment part was comprised so that adjustment of the attitude | position of a measurement object was possible so that it might respond | correspond to the attitude | position of the measurement object on the said image for attitude | position adjustment displayed on the said display part. The shape measuring apparatus as described in any one of Claims. 形状測定前に、投光部によりステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、受光部と前記ステージとの相対的な距離が前記受光部の光軸方向に変化することにより、前記受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ前記受光部の焦点が合った状態での前記受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成するステップと、
形状測定前に、生成された第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示部に表示させるステップと、
形状測定前に、前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定を受け付けるステップと、
形状測定前に、表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定があった場合に、前記姿勢の変更の指定に応答して前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更するステップと、
形状測定時に、投光部によりステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射し、測定対象物により反射された光を前記受光部により受光し、前記受光部から出力される受光量を示す受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成するステップとを備え、
前記姿勢調整用画像を前記表示部に表示させるステップは、形状測定前に、前記表示部に表示された前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに前記第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる前記第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の前記姿勢調整用画像を前記表示部に表示するステップを含む、形状測定方法。
Before measuring the shape, the light projecting unit irradiates the measurement target placed on the stage with the first light for posture confirmation from above or obliquely above, and the relative distance between the light receiving unit and the stage is the light receiving unit. When the relative distance between the light receiving unit and the measurement target is changed by changing in the optical axis direction of the unit, the light receiving unit is focused on each of the plurality of parts of the measurement target. Generating first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object based on a relative distance between the light receiving unit and the measurement object;
Displaying the image of the measurement object based on the generated first three-dimensional shape data on the display unit as a posture adjustment image before the shape measurement;
A step of accepting designation of a change in posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit before shape measurement;
The posture adjustment displayed on the display unit in response to the designation of the posture change when the posture change of the measurement object on the displayed posture adjustment image is designated before the shape measurement. Changing the posture of the measurement object on the image for use;
At the time of shape measurement, the measurement object placed on the stage by the light projecting unit is irradiated with the second light for shape measurement from obliquely above, and the light reflected by the measurement object is received by the light receiving unit, Generating second solid shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on a light reception signal indicating a light reception amount output from the light receiving unit,
In the step of displaying the posture adjustment image on the display unit, the posture of the measurement target is set so as to correspond to the posture of the measurement target on the posture adjustment image displayed on the display unit before the shape measurement. Assuming that the second light is adjusted and the measurement object is irradiated with the second light, the defective portion of the second solid shape data to be generated at the time of shape measurement is estimated, and the estimated defective portion is A shape measuring method including the step of displaying the posture adjustment image of the measurement object on the display unit in a distinguishable manner.
処理装置により実行可能な形状測定プログラムであって、
形状測定前に、投光部によりステージに載置された測定対象物に上方または斜め上方から姿勢確認用の第1の光を照射し、受光部と前記ステージとの相対的な距離が前記受光部の光軸方向に変化することにより、前記受光部と測定対象物との相対的な距離が変化された場合に、測定対象物の複数の部分にそれぞれ前記受光部の焦点が合った状態での前記受光部と測定対象物との相対的な距離に基づいて測定対象物の立体形状を示す第1の立体形状データを生成する処理と、
形状測定前に、生成された第1の立体形状データに基づく測定対象物の画像を姿勢調整用画像として表示部に表示させる処理と、
形状測定前に、前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定を受け付ける処理と、
形状測定前に、表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢の変更の指定があった場合に、前記姿勢の変更の指定に応答して前記表示部に表示される前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢を変更する処理と、
形状測定時に、投光部によりステージに載置された測定対象物に斜め上方から形状測定用の第2の光を照射し、測定対象物により反射された光を前記受光部により受光し、前記受光部から出力される受光量を示す受光信号に基づいて、三角測距方式により測定対象物の立体形状を示す第2の立体形状データを生成する処理とを前記処理装置に実行させ、
前記姿勢調整用画像を前記表示部に表示させる処理は、形状測定前に、前記表示部に表示された前記姿勢調整用画像上の測定対象物の姿勢に対応するように測定対象物の姿勢が調整されるとともに前記第2の光が測定対象物に照射されたと仮定した場合に形状測定時に生成されることになる前記第2の立体形状データの不良部分を推定し、推定された不良部分を識別可能に測定対象物の前記姿勢調整用画像を前記表示部に表示する処理を含む、形状測定プログラム。
A shape measurement program executable by a processing device,
Before measuring the shape, the light projecting unit irradiates the measurement target placed on the stage with the first light for posture confirmation from above or obliquely above, and the relative distance between the light receiving unit and the stage is the light receiving unit. When the relative distance between the light receiving unit and the measurement target is changed by changing in the optical axis direction of the unit, the light receiving unit is focused on each of the plurality of parts of the measurement target. Generating first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object based on a relative distance between the light receiving unit and the measurement object;
Before the shape measurement, a process for displaying an image of the measurement object based on the generated first three-dimensional shape data on the display unit as an attitude adjustment image;
A process of accepting designation of a change in posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit before shape measurement;
The posture adjustment displayed on the display unit in response to the designation of the posture change when the posture change of the measurement object on the displayed posture adjustment image is designated before the shape measurement. Processing to change the posture of the measurement object on the image for use,
At the time of shape measurement, the measurement object placed on the stage by the light projecting unit is irradiated with the second light for shape measurement from obliquely above, and the light reflected by the measurement object is received by the light receiving unit, Based on the light reception signal indicating the amount of light received output from the light receiving unit, the processing device executes the process of generating second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by the triangulation method,
In the process of displaying the posture adjustment image on the display unit, the posture of the measurement object is adjusted so as to correspond to the posture of the measurement object on the posture adjustment image displayed on the display unit before measuring the shape. Assuming that the second light is adjusted and the measurement object is irradiated with the second light, the defective portion of the second solid shape data to be generated at the time of shape measurement is estimated, and the estimated defective portion is A shape measurement program including a process for displaying the image for posture adjustment of a measurement object on the display unit in an identifiable manner.
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