JP6210722B2 - 画像測定装置及び画像測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、測定対象を撮像する事によって測定対象の任意の箇所の寸法を測定する画像測定装置及び画像測定プログラムに関する。

画像測定装置においては、一般消費者向けのデジタルカメラ等と比較して、精密な精度が要求されると共に、用途によっては高スループット、つまり高速処理が要求される。このような要件を満たし、迅速且つ高精度な測定を行うべく、自動合焦（オートフォーカス）機能を備えた三次元画像測定装置が一般に知られている（特許文献１、２及び３）。

特開２００１−３１９２１９号公報 特開２０１２−１６８１３６号公報 登録実用新案第３１４４８７３号

コントラスト式のオートフォーカスでは、カメラ等の撮像手段の合焦位置を徐々に変化させつつ撮像を行い、撮像した画像のコントラストに基づき合焦位置を判断している。このような方法は、例えばカメラとソフトウェアのみによる容易な構成で実現が可能であるが、カメラとソフトウェアとを繋ぐ通信方式によっては、他の周辺機器との間の通信の競合などによって画像転送に不確定な遅延が生じたりコマ落ちが発生したりする場合があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、高精度且つ高速なコントラスト式のオートフォーカスを実現することができる画像測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像測定装置は、被測定対象を撮像して画像情報を出力する撮像装置と、画像情報を含む第１の測定情報を複数記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶された第１の測定情報を送信する送信装置と、撮像装置、記憶装置及び送信装置を制御する制御装置と、撮像装置の位置を制御して撮像装置の合焦位置情報を含む第２の測定情報を出力する位置制御システムとを備える。また、制御装置は、位置制御システムによる撮像装置の位置の制御に際し、所定の間隔で撮像装置による撮像を行うと共に第１の測定情報を第２の測定情報と対応可能に記憶装置に保存する。また、送信装置は、通信状態に応じて記憶装置に記憶された第１の測定情報を送信する。

即ち、本発明に係る画像測定装置は、他の周辺機器との間の通信の競合等によって取得した画像データを転送できない場合には、所定の間隔で撮像を継続しつつ撮像装置によって取得した画像データを記憶装置に保持しておき、通信が回復してから記憶装置に保持されたデータを読み出して送信することが可能である。これにより、合焦位置の演算を適切に行うことが可能である。

また、本発明の一態様において、画像測定装置は、送信装置から汎用バスを介して入力された第１の測定情報及び第２の測定情報から撮像装置の合焦位置の演算を行う演算処理装置を更に備えていても良い。また、第１の測定情報には画像情報と第１のタイムスタンプとが含まれており、第２の測定情報には合焦位置情報と第２のタイムスタンプとが含まれており、演算処理装置は、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプとを照合して、画像情報と位置情報とを対応させ、対応する画像情報及び位置情報に基づいて撮像装置の合焦位置の演算を行っても良い。

この様な態様においては、例えば大幅な通信の遅延が生じ、未転送のデータが保持されているアドレスに保持されている画像データが上書きされてしまった場合に、画像情報と位置情報とを適切に関連付け、撮像装置の合焦位置の演算を適切に行う事が可能である。

また、本発明の他の態様において、記憶装置は、第１の測定情報と共に第２の測定情報をも記憶し、送信装置は、第１の測定情報と第２の測定情報とを対応させて送信することも可能である。この様に第１の測定情報と第２の測定情報とをまとめて取り扱う事によっても撮像装置の合焦位置の演算を適切に行う事が可能である。

本発明に係る画像測定プログラムは、被測定対象を撮像して画像情報を出力する撮像装置と、画像情報を含む第１の測定情報を複数記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶された第１の測定情報を送信する送信装置と、撮像装置の位置を制御して撮像装置の合焦位置情報を含む第２の測定情報を出力する位置制御システムと、を備え、位置制御システムによる撮像装置の位置の制御に際し、所定の間隔で撮像装置による撮像を行うと共に第１の測定情報を第２の測定情報と対応可能に記憶装置に保存し、送信装置の通信状態に応じて記憶装置に記憶された第１の測定情報を送信する画像測定装置と接続された演算処理装置に、送信装置から汎用バスを介して入力された第１の測定情報及び第２の測定情報に基づく撮像装置の合焦位置の演算を実行させる。

本発明によれば、高精度且つ高速なコントラスト式のオートフォーカスを実現することができる画像測定装置及びその制御用プログラムを提供することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る画像測定装置の全体図である。 同装置の一部の構成を示すブロック図である。 同装置の一部の構成を表すブロック図である。 同装置におけるカメラ１４１の構成を表すブロック図である。 同装置における画像のタイムスタンプ及びＺ値のタイムスタンプについて説明するためのタイミングチャートである。 従来のオートフォーカスの方法を示す図である。 従来のオートフォーカスの方法を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るオートフォーカスの方法を示すタイミングチャートである。 同方法の他の態様を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る画像測定装置の一部の構成を示すブロック図である。

以下に、添付の図面を参照して、この発明に係る画像測定装置の実施の形態を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
［画像測定装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像測定装置の全体構成を示す図である。図２〜図４は、この画像測定装置の一部の構成を示すブロック図である。画像測定装置は、非接触型の画像測定機１と、この画像測定機１を駆動制御すると共に必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム（以下、「ＰＣ」と呼ぶ。）２とを備えて構成されている。画像測定機１とＰＣ２とはＵＳＢ等の汎用バスで接続されている。なお、ＰＣ２は、例えば測定結果等をプリントアウトするプリンタ４を備えている。

画像測定機１は、次のように構成されている。すなわち、試料移動手段である架台１１の上には、ワーク（被測定対象）３が載置される試料台（ステージ）１２がその上面をベース面として水平面と一致するように載置されている。架台１１は、その両側端から立設されたアーム支持体１３ａ，１３ｂの上端でＸ軸ガイド１３ｃを支持している。

試料台１２は、例えば架台１１内部に備えられたＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に沿って駆動可能に構成されている。また、Ｘ軸ガイド１３ｃには、Ｘ軸駆動機構によってＸ軸方向に沿って駆動可能となるように撮像ユニット１４が支持されている。

撮像ユニット１４の下端には、カメラ１４１が試料台１２と対向するように装着されている。

このカメラ１４１は、図４に示す通り、被測定対象を撮像して画像情報を出力する撮像装置ＩＤと、この画像情報と画像のタイムスタンプとを第１の測定情報として記憶する記憶装置ＭＤと、記憶装置に記憶された第１の測定情報を送信する送信装置ＳＤと、これら撮像装置ＩＤ、記憶装置ＭＤ及び送信装置ＳＤを制御する制御装置ＣＤとを備える。撮像装置ＩＤ、記憶装置ＭＤ、送信装置ＳＤ及び制御装置ＣＤは、バスＢＵＳを介してデータや命令等の受け渡しを行う。

撮像装置ＩＤとしては、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の種々の撮像素子を使用することが可能である。記憶装置ＭＤはｎ個の第１の測定情報を同時に記憶可能なバッファメモリである。また、記憶装置ＭＤはリングバッファを構成している。即ち、記憶装置ＭＤは、撮像装置ＩＤによって取得された画像情報及び画像のタイムスタンプ等を順次記憶し、ｎ＋１個目の第１の測定情報を記憶する場合には、古い情報の記憶されているアドレスから順次上書きされる事となる。送信装置ＳＤは、ＵＳＢのインタフェースである。

制御装置ＣＤは、被測定対象の測定時と位置制御システムによる合焦位置の制御時とで、送信装置ＳＤの制御方法を切り替えることが可能である。即ち、制御装置ＣＤは、被測定対象の測定に際し、画像情報を記憶装置に保持すると共に送信装置によって送信する。即ち、被測定対象の測定時には、カメラ１４１は、撮像装置ＩＤによって撮像された最新の画像を送信装置ＳＤによって送信する。従って、後述するＣＲＴ２５上のビデオウィンドウ２５ａ（図３参照）には、撮像装置ＩＤによって撮像された画像をライブ表示することが可能である。

一方、制御装置ＣＤは、位置制御システムによる撮像装置の合焦位置の制御（オートフォーカス）に際し、所定の間隔で撮像装置による撮像を行うと共に画像情報を記憶装置ＭＤに保存し、送信装置ＳＤが通信待ちの状態である場合には記憶装置ＭＤに画像情報を保持し、通信待ちの状態が解除された場合には保持してある情報を送信装置ＳＤによって順次送信する。

ＰＣ２は、コンピュータ本体２１と、入力手段であるキーボード２２、ジョイスティックボックス（以下、「Ｊ／Ｓ」と呼ぶ。）２３及びマウス２４と、ディスプレイの一例としてのＣＲＴ２５とを備えて構成されている。コンピュータ本体２１は、例えば図２に示すように構成されている。

すなわち、コンピュータ本体２１において、カメラ１４１から汎用のデジタルシリアル通信線としてのＵＳＢケーブル及びＵＳＢポート（図３参照）を介して転送され入力される撮像されたワーク３の画像情報は、インタフェース（以下、「Ｉ／Ｆ」と呼ぶ。）３１を介して多値画像として画像メモリ３２に格納される。

また、例えばＣＡＤデータによるオフラインティーチングが実行される場合は、図示しないＣＡＤシステムにより作成されるワーク３のＣＡＤデータは、Ｉ／Ｆ３３を介してＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５に入力されたＣＡＤデータは、例えばＣＰＵ３５にてビットマップ等の画像情報に展開された後、画像メモリ３２に格納される。この画像メモリ３２に格納された画像情報は、表示制御部３６を介してＣＲＴ２５に表示される。

一方、キーボード２２、Ｊ／Ｓ２３及びマウス２４から入力されるコード情報や位置情報等は、Ｉ／Ｆ３４を介してＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、ＲＯＭ３７に格納されたマクロプログラム及びＨＤＤ３８からＩ／Ｆ３９を介してＲＡＭ４０に格納された本発明に係るオートフォーカス（ＡＦ）制御プログラムを含む測定実行プログラムや測定結果表示プログラム等の各種プログラムに従って、測定実行処理や測定結果の表示処理等を実行する。

また、ＣＰＵ３５は、上記測定実行処理に従って、Ｉ／Ｆ４１を介して画像測定機１を駆動制御する。例えば、ＣＲＴ２５に表示されるカメラ１４１の撮像範囲外におけるワーク３の画像をＣＲＴ２５上のビデオウィンドウ２５ａ（図３参照）に表示する場合は、オペレータの操作によりＪ／Ｓ２３やマウス２４から入力された入力情報に基づき、画像測定機１のＸ，Ｙ軸駆動機構を制御して、試料台１２や撮像ユニット１４を相対的に移動させる。

そして、試料台１２や撮像ユニット１４が移動した位置において、後述するＺ軸駆動機構によってカメラ１４１をＺ軸方向（合焦軸方向）に沿って駆動してオートフォーカス処理を実行し、フォーカス位置によりワーク３の撮像を行う。これにより、新たな撮像範囲内のワーク３の画像をＣＲＴ２５に表示する。なお、ＨＤＤ３８は、上記各種プログラムやデータ等を格納する記録媒体であり、ＲＡＭ４０は、各種プログラムを格納する他、各種処理におけるＣＰＵ３５のワーク領域を提供する。

第１の実施形態において、画像測定機１は、図示しないコントローラを備えており、コントローラには、位置制御部１５１（図３参照）が含まれている。ＰＣ２は、位置制御部１５１を介してカメラ１４１の焦点位置を制御する。また、ＰＣ２は、例えばカメラ１４１に対してフレームレートを指定する信号や図示しない照明装置の光量を指定する信号等を送信することができるように構成されている。

カメラ１４１は、照明装置から光を照射されたワーク３をＰＣ２により指定されたフレームレートで撮像し、撮像した画像情報を上述したようにＵＳＢケーブル等を介してバルク転送によりＰＣ２に転送する。この際、位置制御部１５１からは同様にＵＳＢケーブルやＵＳＢポートを介してカメラ１４１の位置情報がＰＣ２に送信される。なお、照明装置としては、種々の照明が使用可能であり、例えばＰＷＭ制御のＬＥＤ等も用いることができる。

撮像ユニット１４は、カメラ１４１のＺ座標を検出して出力するリニアエンコーダ１４３と、カメラ１４１を測定ヘッド１４ａと共にＺ軸方向に沿って駆動するＺ軸駆動機構としてのカメラ駆動機構１４４と、カメラ駆動機構１４４を駆動するＺ軸モータ１４５とを備えている。Ｚ軸モータ１４５は、画像測定機１に備えられたパワーユニット１６を介して位置制御部１５１に接続されている。

また、リニアエンコーダ１４３は、スケール又は測定（検出）ヘッド１４ａがカメラ１４１と連動してＺ軸方向に移動するように取り付けられている。位置制御部１５１は、カメラ１４１のＺ座標をカウンタで計測し、位置情報であるＺ値を出力する。位置制御部１５１は、このＺ値の出力数をカウントするラッチカウンタ１５２と、取得したＺ値を配列データとして保持するＺ値ラッチバッファ１５３とを備えている。また、Ｚ値ラッチバッファ１５３は、取得したＺ値とそれぞれのＺ値を取得した時刻に対応するＺ値のタイムスタンプを共に保存する。

すなわち、位置制御部１５１は、後述するトリガ信号に応じて図示しないカウンタがリニアエンコーダ１４３からカメラ１４１のＺ座標情報を取得して出力し、ラッチカウンタ１５２がこの出力数をカウントすると共にＺ値ラッチバッファ１５３がこのＺ座標情報をＺ値として保持するように構成されている。なお、カメラ１４１は、専用デジタル通信線である専用ＤＩＯ（デジタル入出力）ケーブルを介して位置制御部１５１と接続されている。

位置制御部１５１は、パワーユニット１６に対してＺ軸駆動命令を出力する。パワーユニット１６は、Ｚ軸モータ１４５に駆動電力を供給し、Ｚ軸モータ１４５は、カメラ駆動機構１４４によってカメラ１４１をフォーカス方向へ移動させる。カメラ１４１は、上述したように任意のフレームレートでワーク３の撮像を行い、ＵＳＢケーブル等を介してＰＣ２に画像情報を転送する。

トリガ信号は、カメラ１４１及び位置制御部１５１のいずれか一方から他方に出力されるもので、本実施形態においては、カメラ１４１から位置制御部１５１に出力される垂直同期（Ｖｓｙｎｃ）信号がトリガ信号として用いられるカメラマスタ方式が採用される。この場合、位置制御部１５１は、この垂直同期信号を受信し、これに応じてカウンタがリニアエンコーダ１４３からのＺ座標を取得して出力し、ラッチカウンタ１５２が出力数をカウントして、Ｚ値ラッチバッファ１５３がＺ値を保持する。

これに伴い、ラッチカウンタ１５２が更新され、Ｚ値ラッチバッファ１５３に保持されたＺ値は、ＰＣ２からの読み出し命令（要求命令）に応じてＺ値配列データとしてＰＣ２に出力され、ＣＲＴ２５上のカウンタウィンドウ２５ｂ（図３参照）に表示される。なお、第１の実施形態においては、カメラ１４１をＺ軸方向に沿って駆動しているが、カメラ１４１に設けられたレンズ等の光学系を調整することによっても同様の動作が可能である。また、汎用のデジタルシリアル通信線としてＵＳＢインタフェースを使用しているが、例えばＧｉｇ−Ｅ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ等の他のデジタルシリアル規格により通信を行うようにしてもよい。

尚、本実施形態においてはカメラマスタ方式が採用されているが、位置制御部１５１からカメラ１４１にトリガ信号を送信するカメラスレーブ方式等、他の方式を採用することも可能である。

次に、図５を参照し、上述の画像のタイムスタンプ及びＺ値のタイムスタンプについて説明する。画像のタイムスタンプは、画像情報が取得されたタイミングに関するデータであり、例えばオートフォーカス処理が開始されたタイミングから画像が取得されたタイミングまでに経過した時間を表す。また、Ｚ値のタイムスタンプは、Ｚ値が取得されたタイミングに関するデータであり、例えばオートフォーカス処理が開始されたタイミングからＺ値が取得されたタイミングまでに経過した時間を表す。尚、これら画像のタイムスタンプ及びＺ値のタイムスタンプは、画像とＺ値との対応関係を算出するために使用される。

本実施形態において、タイムスタンプの取得は次のように行われる。即ち、オートフォーカス動作が開始される際、ＰＣ２からＵＳＢインタフェースを介してカメラ１４１にライブ表示用の画像入力停止命令が出力される。続いて、オートフォーカス動作の対象となる画像領域ＲＯＩ（Region of Interest）とトリガ出力の設定（例えば、画像領域ＲＯＩの領域やフレームレート等）が送信され、更にオートフォーカス用の画像入力開始命令が出力される。これに伴い、画像領域ＲＯＩにおける画像データが、カメラ１４１からＵＳＢインタフェースを介してＰＣ２に、指定されたフレームレートにおいて送信される。また、カメラ１４１から画像データが出力されると、ラッチカウンタ１５２が更新され、Ｚ値ラッチバッファにＺ値が取得される。

ここで、カメラ１４１にオートフォーカス用の画像入力開始命令が入力されたタイミングをＴｏｒｇとし、ｋ枚目（但し、ｋは１〜ｎまでの整数）の画像の撮像タイミングをＴｉｍｇｋとすると、ｋ枚目の画像のタイムスタンプは、Ｔｉｍｇｋ−Ｔｏｒｇと表すことが可能である。尚、本実施形態においては、ｋ枚目の画像について露光を開始したタイミングと、当該ｋ枚目の画像についての露光を終了したタイミングとの中間のタイミングを撮像タイミングＴｉｍｇｋとしている。また、ｋ個目のＺ値が取得されたタイミングをＴｚｋとすると、ｋ個目のＺ値のタイムスタンプは、Ｔｚｋ−Ｔｏｒｇと表すことが可能である。

また、本実施形態においては上記画像のタイムスタンプ及びＺ値のタイムスタンプとして時間を表す数値データを保持するが、例えばカメラ１４１による撮像間隔が既知の一定値であり、且つ撮像タイミングＴｉｍｇｋとＺ位置が取得されるタイミングＴｚｋとの遅延時間が既知の一定値である場合には、上記画像のタイムスタンプ及びＺ値のタイムスタンプをオートフォーカス開始からのシリアル番号としても良い。ここで、上記既知の撮像間隔をＴｆｒ、上記既知の遅延時間をＴｄ、シリアル番号をＳｉｍｇとすると、撮像タイミングＴｉｍｇｋは、Ｔｉｍｇｋ＝Ｔｏｒｇ＋Ｔｆｒ×Ｓｉｍｇと表すことが可能である。また、Ｚ値取得のタイミングＴｚｋは、Ｔｚｋ＝Ｔｏｒｇ＋Ｔｆｒ×Ｓｉｍｇ＋Ｔｄと表すことが可能である。更に、最初の画像を撮像したタイミングをオートフォーカス処理時間の起点とした場合、Ｔｏｒｇ＝０となるので、撮像タイミングＴｉｍｇｋは、Ｔｉｍｇｋ＝Ｔｆｒ×Ｓｉｍｇと表すことが可能であり、Ｚ値取得のタイミングＴｚｋは、Ｔｚｋ＝Ｔｆｒ×Ｓｉｍｇ＋Ｔｄと表すことが可能である。

尚、上記既知の撮像時間Ｔｆｒは、例えば６０ｆｐｓまたは５０ｆｐｓに設定することが考えられる。更に、オートフォーカスのパラメータに対してキャリブレーションを行うことにより、撮像タイミングＴｉｍｇｋとＺ位置が取得されるタイミングＴｚｋとの遅延時間を既知の一定値とすることも可能である。

［従来の合焦位置制御方法］
次に、本実施形態に係る合焦位置制御方法の説明に先立ち、比較の為に従来の合焦位置制御方法について説明する。図６及び図７は、従来の合焦位置制御方法を説明するための図である。図６に示すように、オートフォーカス処理に際して、まず、カメラ１４１をワーク３に近い下方又はワーク３から遠い上方のオートフォーカスサーチ開始位置に移動させる。そして、これを上方又は下方に移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動させながら一定の画像取得間隔ｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］で複数のＺ座標（Ｚ０〜Ｚ８）において撮像を行う。

その後、それぞれのＺ座標位置における画像情報からコントラストを算出することで、コントラストカーブＣＵＶが得られる。こうして得られたコントラストカーブＣＵＶにおける算出された複数のコントラストの中で、最も高い数値を示したものに対応するＺ座標がフォーカス（合焦）位置と判断される。

図７に示す通り、カメラ１４１による撮像が行われ、タイミングＳ００１において撮像装置ＩＤによる露光が終了すると、撮像装置ＩＤによって取得された画像情報が記憶装置ＭＤ０に保持される。また記憶装置ＭＤ０に保持された画像情報は、送信装置ＳＤ及びＵＳＢケーブルによって適宜ＰＣ２に転送される。また、画像の転送が終了したタイミングＳ００２において、記憶装置ＭＤ０内の画像情報を消去する。また、ＰＣ２の画像メモリ３２には、転送された画像情報がラッチされる。尚、カメラ１４１における露光が終了し、垂直同期信号が出力されてからカメラ１４１のＺ値が取得されるまでにはタイムラグｔ_{ｄｅｌａｙ}［ｓｅｃ］が存在するため、画像情報の撮像を行うタイミングにおけるＺ位置は、次の式によって算出する。但し、Ｌｌはｌ番目に取得され、ラッチされたＺ位置のデータであるものとする。

ここで、例えばＵＳＢケーブル等における他の周辺機器との間の通信の競合などによって画像転送に不確定な遅延が生じ、ｋ枚目の画像の転送時間がｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］を超えてしまった場合、ｋ枚目の画像の転送が完了する前に撮像装置ＩＤから記憶装置ＭＤ０にｋ＋１枚目の画像情報が転送され、記憶装置ＭＤ０内の情報が上書きされてしまう（タイミングＳ００３）。また、当該データの上書きから更にｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］を経過してもｋ枚目の画像の転送が終了しない場合、記憶装置ＭＤ０の内容が更にｋ＋２枚目の画像に上書きされてしまう（タイミングＳ００４）。この為、送信装置ＳＤのｋ枚目の画像の転送は強制的に中断され、ｋ＋１枚目の画像の転送が開始される。従って、ＰＣ２には不完全な画像情報が送信される事となるが、この様な不完全な画像情報はコントラスト計算からは除外される。以下、この様に画像情報がコントラスト計算から除外されることを「コマ落ち」と呼ぶ。一度コマ落ちが発生した場合、ＵＳＢケーブル等の通信速度が回復した場合においても、例えば転送すべき画像が既に記憶装置ＭＤ０から消去されている為に転送を行う事が出来ない場合（タイミングＳ００５）や、画像情報の転送の為に許容される時間が少なくなってしまい、矢張りコマ落ちが生じてしまう場合（タイミングＳ００６）がある。

コマ落ちする画像が多くなると、図６に示す通り、フィッティングによって実際のフォーカス位置と異なるＺ位置が合焦位置であると判断されてしまう事がある。

［本実施形態に係る合焦位置制御方法］
次に、本実施形態に係る合焦位置制御方法について説明する。図８は、本実施形態に係る合焦位置制御方法を説明するための図である。本実施形態に係る記憶装置ＭＤには、同時に複数の画像情報を保持することが可能であり、また制御装置ＣＤは、オートフォーカス動作に際し、所定の間隔（ｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］）で撮像装置ＩＤによる撮像を行うと共に画像情報を記憶装置ＭＤに保存する。

本実施形態に係る画像測定方法においては、カメラ１４１による露光が終了したタイミングＳ１０１において、撮像装置ＩＤによって取得された画像情報が記憶装置ＭＤのバッファ０に保持される。また記憶装置ＭＤのバッファ０に保持された画像情報は、送信装置ＳＤ及びＵＳＢケーブルによって適宜ＰＣ２に転送される。また、画像の転送が終了したタイミングＳ１０２において、記憶装置ＭＤのバッファ０内の画像情報を消去する。また、ＰＣ２の画像メモリ３２には、転送された画像情報がラッチされる。

ここで、もし通信の遅延が生じ、タイミングＳ１０３においてｋ枚目のデータの保持時間がｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］を経過した場合、本実施形態においては、記憶装置ＭＤ内の他のバッファ（バッファ３）にｋ＋１枚目のデータをラッチすることが可能であり、データの上書きを生じない。また、タイミングＳ１０４において更にｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］が経過した場合にも、更に他のバッファ（バッファ４）にｋ＋２枚目のデータを保持すれば良いため、データの上書きも生じず、送信装置ＳＤにおけるｋ枚目のデータの送信も中断されない。この様に、通信の競合等によって取得した画像データを転送できない場合には、記憶装置ＭＤに順次スタックする。更に、タイミングＳ１０５において通信状態が回復した場合には、所定の間隔（ｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］）で撮像を継続しつつ、複数のバッファに保持してある画像情報を送信装置ＳＤによって順次送信することが可能である。

従来の合焦位置制御方法においてコマ落ちを防止するためには、画像情報の取得からｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］以下で画像情報の転送を完了させる必要があった。これに対し、本実施形態においては、記憶装置ＭＤに保持可能な画像情報の枚数をｎとすると、画像情報の取得から最大で約ｎ×ｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］まで画像情報を保持することが可能である。従って、本実施形態に係る画像測定装置においては、ＰＣ２との通信の状態に拘らず適切な画像情報の取得が可能な画像測定装置を提供することが可能である。従って、例えば画像測定機またはコンピュータにデジタル通信を行う他のデバイスが接続され、当該他のデバイスとの通信によって上記通信の競合が発生する場合や、コンピュータにマルチＣＰＵが搭載され、またはコンピュータがマルチタスクＯＳによって動作していることによって通信処理の遅延が発生する場合等においても合焦位置の演算を適切に行う事が可能である。

尚、図８においては説明の為に記憶装置ＭＤに同時に４枚の画像を保存可能である態様（ｎ＝４）について示しているが、例えば記憶装置ＭＤの記憶容量を３２ＭＢ、画像情報のサイズを２５６×２５６とした場合、記憶装置ＭＤには同時に５１２枚の画像を保存可能である（ｎ＝５１２）こととなる。

また、本実施形態においては、第１の測定情報として画像情報と共に画像のタイムスタンプを保持しており、第２の測定情報としてＺ値と共にＺ値のタイムスタンプを保持している。従って、図９に示す通り、ｎ×ｔ_{ｆｒａｍｅ}［ｓｅｃ］の時間を超えて通信の遅れが生じた場合においても、画像データとＺ値との適切な対応関係を把握することが可能であり、合焦位置の演算を適切に行う事が可能である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像測定装置について説明する。図１０は、本実施形態に係る画像測定装置の一部の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像測定装置は基本的には第１の実施形態に係る画像測定装置と同様に構成されているが、本実施形態に係る画像測定装置においては、記憶装置ＭＤ’において画像情報とＺ値情報とを共に記憶する点において異なっている。また、本実施形態に係る撮像ユニット１４は、記憶装置ＭＤ’にＺ値を保存するための分割回路１４６を備えている。また、本実施形態に係る画像測定装置は、合焦位置の制御に際し、第１の実施形態に係る画像測定装置とほぼ同様に動作する。しかしながら、本実施形態に係る画像測定装置においては画像情報とＺ値とを記憶装置ＭＤ´に保持し、ＵＳＢケーブルを介してＰＣ２に送信する。従って、例えばコマ落ちが生じた場合にも別途画像情報とＺ値との整合を行う必要が無くなり、演算の効率化を図ることが可能である。

１…画像測定機、２…コンピュータ（ＰＣ）、３…ワーク、１１…試料移動手段、１２…試料台、１３ａ、ｂ…アーム支持体、１３ｃ…Ｘ軸ガイド、１４…撮像ユニット、１６…パワーユニット、１４１…カメラ、１４３…リニアエンコーダ、１４４…カメラ駆動機構、１４５…Ｚ軸モータ、１５１…位置制御部、１５２…ラッチカウンタ、１５３…Ｚ値ラッチバッファ。

Claims (4)

1. 被測定対象を撮像して画像情報を出力する撮像装置と、
   前記画像情報、及び、前記画像情報が取得されたタイミングを示す第１のタイムスタンプを記憶する複数のバッファと、
   前記複数のバッファに記憶された前記画像情報及び前記第１のタイムスタンプを通信状態に応じて送信する送信装置と、
   前記撮像装置、前記複数のバッファ及び前記送信装置を制御する制御装置と、
   前記撮像装置の合焦位置を制御すると共に、前記撮像装置の合焦位置情報、及び、前記合焦位置情報が取得されたタイミングを示す第２のタイムスタンプを出力する位置制御システムと、
   前記送信装置及び前記位置制御システムに接続される演算処理装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置の合焦位置の制御に際し、前記画像情報及び前記第１のタイムスタンプを所定の間隔で取得し、対応付けて前記複数のバッファに順次記憶させ、
   前記位置制御システムは、前記画像情報の取得に対応するタイミングで前記合焦位置情報及び前記第２のタイムスタンプを取得し、
   前記演算処理装置は、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとを照合して前記画像情報と前記合焦位置情報とを対応させ、対応する前記画像情報及び前記合焦位置情報に基づいて前記撮像装置の合焦位置の演算を行う
   ことを特徴とする画像測定装置。
2. 前記送信装置を前記演算処理装置に接続する汎用バスを更に備え、
   前記画像情報及び前記第１のタイムスタンプは、前記汎用バスを介して前記送信装置から前記演算処理装置に送信される
   ことを特徴とする請求項１記載の画像測定装置。
3. 前記撮像装置を前記位置制御システムに接続する専用ケーブルを更に備え、
   前記撮像装置は、前記画像情報の取得に対応するタイミングで、前記専用ケーブルを介して前記位置制御システムにトリガ信号を送信し、
   前記位置制御システムは、前記トリガ信号に応じて前記合焦位置情報及び前記第２のタイムスタンプを取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像測定装置。
4. 被測定対象を撮像して画像情報を出力する撮像装置と、
   前記画像情報、及び、前記画像情報が取得されたタイミングを示す第１のタイムスタンプを記憶する複数のバッファと、
   前記複数のバッファに記憶された前記画像情報及び前記第１のタイムスタンプを通信状態に応じて送信する送信装置と、
   前記撮像装置、前記複数のバッファ及び前記送信装置を制御する制御装置と、
   前記撮像装置の合焦位置を制御すると共に、前記撮像装置の合焦位置情報、及び、前記合焦位置情報が取得されたタイミングを示す第２のタイムスタンプを出力する位置制御システムと、
   前記送信装置及び前記位置制御システムに接続される演算処理装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置の合焦位置の制御に際し、前記画像情報及び前記第１のタイムスタンプを所定の間隔で取得し、対応付けて前記複数のバッファに順次記憶させ、
   前記位置制御システムは、前記画像情報の取得に対応するタイミングで前記合焦位置情報及び前記第２のタイムスタンプを取得する
   画像測定装置の前記演算処理装置に、
   前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとを照合して前記画像情報と前記合焦位置情報とを対応させ、対応する前記画像情報及び前記合焦位置情報に基づいて前記撮像装置の合焦位置の演算を実行させる
   ことを特徴とする画像測定プログラム。