JP6476252B2 - Shape measuring device, shape measuring method, and shape measuring program - Google Patents
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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
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.
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、測定対象物が載置されるステージと、測定対象物の姿勢確認用の第１の調整光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射し、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射するように構成される第１の投光部と、測定対象物の姿勢確認用の第２の調整光をステージに載置された測定対象物に、第１の投光部とは異なる方向から照射し、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光をステージに載置された測定対象物に、第１の投光部とは異なる方向から照射するように構成される第２の投光部と、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とともに、ステージに載置された測定対象物を撮像するように構成される受光部と、受光部により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立体形状データを生成するように構成されるデータ生成部と、受光部により撮像された測定対象物の画像を表示するように構成される表示部と、形状測定前に、第１の調整光と第２の調整光とを測定対象物に同時に照射して当該第１の調整光と当該第２の調整光とが照射された測定対象物の画像が表示部に表示されるように投光部を制御し、形状測定時に、第１の測定光を測定対象物に照射するとともに受光部により出力される受光信号に基づいて測定対象物の第１の立体形状データを生成し、第２の測定光を測定対象物に照射するとともに受光部により出力される受光信号に基づいて測定対象物の第２の立体形状データを生成し、第１の立体形状データと第２の立体形状データとを合成して、合成立体形状データを生成するように第１の投光部、第２の投光部、受光部およびデータ生成部を制御する制御部と、第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢を調整するように操作可能な姿勢調整部とを備え、複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含むものである。 (1) In the shape measuring apparatus according to the first aspect of the invention, the stage on which the measurement object is placed and the first adjustment light for confirming the posture of the measurement object are oblique to the measurement object placed on the stage. Irradiated from above and configured to irradiate the measurement object placed on the stage obliquely from above with the first measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights The first light projecting unit and the second adjustment light for confirming the posture of the measurement object are irradiated to the measurement object placed on the stage from a direction different from the first light projecting unit, and a plurality of stripes The second measurement light for shape measurement including the shape measurement light and the plurality of code-like measurement lights is configured to irradiate the measurement object placed on the stage from a direction different from that of the first light projecting unit. a second light projecting portion that is disposed above the stage, the measuring object mounted on the stage A light receiving unit configured to image a measurement object placed on the stage and a light receiving signal output from the light receiving unit. And a data generation unit configured to generate three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by a triangulation method, and configured to display an image of the measurement object captured by the light receiving unit. and that the display unit, before the shape measurement, the measurement of the first adjustment light and the second of the the adjustment light is irradiated to the measurement object at the same time the first adjustment light and the second adjustment light is irradiated The light projecting unit is controlled so that an image of the object is displayed on the display unit, and at the time of shape measurement, the first measurement light is irradiated onto the measurement object and the measurement target is based on the light reception signal output from the light receiving unit. generating a first three-dimensional shape data of the object, the second The measurement object is irradiated with the measurement light, and second 3D shape data of the measurement object is generated based on the light reception signal output from the light receiving unit, and the first 3D shape data and the second 3D shape data are generated. The control unit that controls the first light projecting unit, the second light projecting unit, the light receiving unit, and the data generating unit to synthesize and generate composite solid shape data, and the first and second adjustment lights are simultaneously And a posture adjustment unit operable to adjust the posture of the measurement target in a state where the image of the irradiated measurement target is displayed on the display unit, and the plurality of striped measurement lights have a predetermined spatial period And a plurality of code-like measurement light beams each including a light-dark pattern representing a different code.
（２）第１または第２の調整光のパターンは、第１または第２の測定光のいずれのパターンとも異なってもよい。 (2) The pattern of the first or second adjustment light may be different from any pattern of the first or second measurement light.
（３）第１または第２の調整光のパターンは、横パターン、縦パターン、ドットパターン、チェッカーパターンまたは均一パターンのいずれかであってもよい。 (3) The first or second adjustment light pattern may be a horizontal pattern, a vertical pattern, a dot pattern, a checker pattern, or a uniform pattern.
（４）制御部は、形状測定前に、第１または第２の調整光が照射されない測定対象物の部分を測定困難領域として推定し、推定された測定困難領域に対応する部分を第１または第２の調整光が照射された測定対象物の画像上に重畳して表示するように表示部を制御してもよい。 (4) Before the shape measurement, the control unit estimates a part of the measurement object that is not irradiated with the first or second adjustment light as the measurement difficult area, and sets the part corresponding to the estimated measurement difficult area to the first or second The display unit may be controlled so as to be superimposed on the image of the measurement object irradiated with the second adjustment light.
（５）第２の発明に係る形状測定方法は、形状測定前に、斜め上方から第１の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第１の調整光と、第１の投光部とは異なる方向から第２の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第２の調整光とを投光部によりステージに載置された測定対象物に同時に照射するステップと、形状測定前に、ステージの上方で受光部によりステージに載置されかつ第１の調整光と第２の調整光とが照射された測定対象物を撮像するステップと、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を表示部に表示するステップと、形状測定前に、第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢の調整を受け付けるステップと、形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光を第１の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照射するステップと、形状測定時に、ステージに載置された測定対象物により反射された第１の測定光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す第１の受光信号を出力するステップと、形状測定時に、出力された第１の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１の立体形状データを生成するステップと、形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光を第２の投光部によりステージに載置された測定対象物に、第１の投光部とは異なる方向から照射するステップと、形状測定時に、ステージに載置された測定対象物により反射された第２の測定光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す第２の受光信号を出力するステップと、形状測定時に、出力された第２の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、第１の立体形状データと第２の立体形状データとを合成して、合成立体形状データを生成するステップとを備え、複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含むものである。 ( 5 ) The shape measuring method according to the second invention is the first adjustment light for confirming the posture of the measuring object emitted from the first light projecting unit obliquely from the upper side before the shape measurement , Simultaneously irradiates the measurement object placed on the stage by the light projecting unit with the second adjustment light for confirming the posture of the measurement object emitted from the second light projecting unit from a direction different from the light projecting unit. Before the shape measurement, before imaging the measurement object that has been placed on the stage by the light receiving unit and irradiated with the first adjustment light and the second adjustment light before the shape measurement; The step of displaying the image of the measurement object imaged by the light receiving unit on the display unit, and the image of the measurement object irradiated with the first and second adjustment lights simultaneously before the shape measurement are displayed on the display unit. Receiving the adjustment of the posture of the measurement object in the During shape measurement, irradiation from obliquely above to a plurality of striped measurement light and the first measuring object mounted on the stage of the measurement light by the first light projecting portion for shape measurement, including a plurality of coded measurement light And a step of receiving the first measurement light reflected by the measurement object placed on the stage by the light receiving unit above the stage and outputting a first received light signal indicating the amount of received light during the shape measurement. Generating a first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on the output first received light signal at the time of shape measurement, and a plurality of stripes at the time of shape measurement. The second measuring light for shape measurement including the measuring light and the plurality of code-shaped measuring lights is applied to the measurement object placed on the stage by the second light projecting unit from a direction different from that of the first light projecting unit. During the irradiation step and shape measurement, The second measurement light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a second received light signal indicating the amount of received light is output. Generating second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the object to be measured by the triangulation method based on the second received light signal, and combining the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data A plurality of striped measurement lights including a striped light-and-dark pattern having a predetermined spatial period and having different spatial phases, and a plurality of code-shaped measurements. The light includes light and dark patterns representing different signs.
（６）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、斜め上方から第１の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第１の調整光と、第１の投光部とは異なる方向から第２の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第２の調整光とをステージに載置された測定対象物に斜め上方から同時に照射する処理と、形状測定前に、ステージの上方で受光部によりステージに載置されかつ第１の調整光と第２の調整光とが照射された測定対象物を撮像する処理と、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を表示部に表示する処理と、形状測定前に、第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢の調整を受け付ける処理と、形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光を第１の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照射する処理と、形状測定時に、ステージに載置された測定対象物により反射された第１の測定光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す第１の受光信号を出力する処理と、形状測定時に、出力された第１の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１の立体形状データを生成する処理と、形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光を第２の投光部によりステージに載置された測定対象物に、第１の投光部とは異なる方向から照射する処理と、形状測定時に、ステージに載置された測定対象物により反射された第２の測定光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す第２の受光信号を出力する処理と、形状測定時に、出力された第２の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、第１の立体形状データと第２の立体形状データとを合成して、合成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、複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含むものである。 ( 6 ) The shape measurement program according to the third invention is a shape measurement program that can be executed by the processing device, and before the shape measurement, the posture of the measurement object emitted from the obliquely upper part by the first light projecting unit The first adjustment light for confirmation and the second adjustment light for confirming the posture of the measurement object emitted from the second light projecting unit from a direction different from that of the first light projecting unit are placed on the stage. a process of simultaneously irradiated obliquely from above the measuring object that is, before the shape measurement, is placed on the stage by the light receiving portion above the stage and the measurement in which the first adjustment light and the second adjustment light is irradiated The process of imaging the object, the process of displaying the image of the measurement object imaged by the light receiving unit on the display unit before the shape measurement, and the first and second adjustment lights are simultaneously irradiated before the shape measurement. With the image of the measured object displayed on the display A process of accepting an adjustment of the posture of the measuring object at the time of shape measurement, a plurality of striped measurement light and for shape measurement, including a plurality of coded measurement light first measuring beam to the stage by the first light projecting portion A process for irradiating the placed measurement object from obliquely above, and at the time of shape measurement, the first measurement light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage and received. Processing to output a first light reception signal indicating the amount, and generating first solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by a triangulation method based on the output first light reception signal during shape measurement Processing and shape measurement, a second measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights is applied to the measurement object placed on the stage by the second light projecting unit. Irradiation from a different direction from the first light projecting unit And a process of receiving a second measurement light reflected by the measurement object placed on the stage by the light receiving unit above the stage and outputting a second received light signal indicating the amount of received light during the shape measurement. And processing for generating second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the object to be measured by the triangulation method based on the output second received light signal at the time of shape measurement, the first three-dimensional shape data and the first The processing apparatus executes the process of combining the two-dimensional shape data and generating the combined three-dimensional shape data, and the plurality of striped measurement lights have a predetermined spatial period and different spatial phases. The plurality of code-like measurement lights include a light-and-dark pattern representing a different code.
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.
［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
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。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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
Here, a plane located at the focal point of the
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
図５に示すように、表示部４００には２つの画像表示領域４１０，４２０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４１０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４２０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
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
表示部４００には２つの光量設定バー４３０，４４０が表示される。光量設定バー４３０は、水平方向に移動可能なスライダ４３０ｓを有する。光量設定バー４４０は、水平方向に移動可能なスライダ４４０ｓ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４３０上のスライダ４３０ｓ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４４０上のスライダ４４０ｓ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
使用者は、図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して光量設定バー４３０のスライダ４３０ｓ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４４０のスライダ４４０ｓ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 quantity of one measurement light by operating the
上記のように、画像表示領域４１０，４２０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４１０，４２０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４３０，４４０のスライダ４３０ｓ，４４０ｓ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
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４３０，４４０のスライダ４３０ｓ，４４０ｓ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
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４１０，４２０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
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４１０，４２０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
［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
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
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
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
（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
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
（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
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
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
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
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
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
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
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
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
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. The 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
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２Ｎ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
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
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
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、空間コード法においては、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 has 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.
［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４５０および設定変更領域４７０，４８０が表示部４００に表示される。画像表示領域４５０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
設定変更領域４７０には、明るさ選択欄４７１、明るさ設定バー４７２、表示切換欄４７３、倍率切換欄４７４、倍率選択欄４７５、焦点調整欄４７６および焦点ガイド表示欄４７７が表示される。明るさ設定バー４７２は、水平方向に移動可能なスライダ４７２ｓを有する。
In the setting
使用者は、明るさ選択欄４７１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４７２のスライダ４７２ｓ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４７３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
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４７４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。
As shown in FIG. 26 described later, the
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４７５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。
The
使用者は、焦点調整欄４７６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
後述する図３４および図４０に示すように、使用者は、焦点ガイド表示欄４７７を操作することにより、表示部４００または測定対象物Ｓに補助パターンＡＰを表示させるとともに、測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを表示させることができる。詳細は、後述の「焦点調整の第１の補助機能」において説明する。
As shown in FIGS. 34 and 40 to be described later, the user operates the focus
設定変更領域４８０には、顕微鏡モード選択タブ４８０Ａおよび形状測定モード選択タブ４８０Ｂが表示される。顕微鏡モード選択タブ４８０Ａ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
図１２に示すように、顕微鏡モード選択タブ４８０Ａが選択されている場合、設定変更領域４８０には、ツール選択欄４８１および撮影ボタン４８２が表示される。使用者は、撮影ボタン４８２を操作することにより、画像表示領域４５０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
ツール選択欄４８１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４８１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
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４８１の下方には測定ツール表示欄４８１ａおよび補助ツール表示欄４８１ｂが表示される。測定ツール表示欄４８１ａ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４８１ｂには、画像表示領域４５０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
形状測定モード選択タブ４８０Ｂ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４８０Ｂが選択されている場合、設定変更領域４８０には、測定ボタン４８３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４８３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
［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
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
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４５０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
ここで、測定対象物Ｓの表面全体が受光部１２０の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 when the entire surface of the measuring object S is located within the measurable range in the Z direction of the
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
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
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 of the depth of field of the
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外でかつＺ方向の測定可能範囲に位置するので、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 of the depth of field of the
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 of the upper surface of the circuit board Sb is located within the range of the depth of field of the
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
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
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
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の各部分が受光部１２０の被写界深度の範囲内に含まれるときの受光部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。
The all-focus texture image data is generated by synthesizing a plurality of texture image data for the portions included in the depth of field of the
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 of the measurement object S in the Z direction is larger than the range of the depth of field of the
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 synthesized image shown in FIG. 18 can be generated by synthesizing 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 of the
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
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
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は、受光部１２０の被写界深度の範囲よりも広い。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 triangulation in the present invention, the measurable range in the Z direction of the
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
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よりも小さい間隔で、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲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 is smaller than the range of the depth of field of the
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 range of the depth of field of the
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
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
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
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
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４８０にテクスチャ画像選択欄４８４が表示される。テクスチャ画像選択欄４８４には、３つのチェックボックス４８４ａ，４８４ｂ，４８４ｃが表示される。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the GUI of the
使用者は、チェックボックス４８４ａ〜４８４ｃ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４８４ｂ，４８４ｃ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
（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
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
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
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の副立体形状の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 image and a composite image of the measurement 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、副立体形状の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 image and the composite image are not affected by the shadow.
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）の副立体形状の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 portion of the shadow Ss and the false shape Sp in the main stereoscopic shape image and the composite image of FIGS. 20A and 20B are the sub-stereo shape image and the omnifocal texture image of 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
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
（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
［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
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
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
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
（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
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
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
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
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
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
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
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４７４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
（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
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
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
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
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
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
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
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
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４８０に図５と同様の光量設定バー４３０，４４０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４３０のスライダ４３０ｓ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４４０のスライダ４４０ｓ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
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４５０ａ，４５０ｂ，４５０ｃが設けられる。画像表示領域４５０ａ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４５０ｂ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４５０ｃ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
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４５０ａ〜４５０ｃ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
（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
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
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
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
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
ここで、ＣＰＵ２１０は、図１９のテクスチャ画像選択欄４８４のチェックボックス４８４ａ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４８４のチェックボックス４８４ａ〜４８４ｃ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
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
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４８４のチェックボックス４８４ｃ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
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
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４８４のチェックボックス４８４ｂ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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 end and the lower end 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
（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
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
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
［６］焦点調整の第１の補助機能
（１）焦点調整の第１の補助機能の第１の例
形状測定の準備における第２の調整において、受光部１２０の焦点の調整が行われることにより、測定対象物Ｓは受光部１２０の被写界深度の範囲内に位置する。これにより、測定対象物Ｓの形状を正確に測定することができる。ここで、測定対象物Ｓが受光部１２０の被写界深度の範囲の中心付近、すなわち受光部１２０の焦点付近に位置する場合、測定対象物Ｓの形状をより正確に測定することができる。
[6] First Auxiliary Function for Focus Adjustment (1) First Example of First Auxiliary Function for Focus Adjustment In the second adjustment in the preparation for shape measurement, the focus of the
しかしながら、Ｚステージ１４２を調整して被写界深度の範囲内において測定対象物ＳをＺ方向に移動させても、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像はほとんど変化しない。例えば、被写界深度が５ｍｍであり、視野サイズが２５ｍｍ×２５ｍｍであるとする。この場合、被写界深度５ｍｍの全範囲において、測定対象物Ｓが受光部１２０の焦点位置にあるように観察される。そのため、焦点の調整においては数ｍｍ程度のずれが発生し得ると考えられる。
However, even when the
このように、測定対象物Ｓを受光部１２０の焦点付近に位置させることは困難である。そこで、本実施の形態に係る形状測定装置５００には、測定対象物Ｓを受光部１２０の焦点付近に位置させることを補助する機能（以下、焦点調整の第１の補助機能と呼ぶ）が設けられる。
Thus, it is difficult to position the measuring object S near the focal point of the
図３３および図３４は、焦点調整の第１の補助機能の第１の例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に照明光出力部１３０から照明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。図３４（ａ）は、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。図３４（ｂ）は、Ｙ方向から見た測定対象物Ｓの位置と焦点位置との関係を示す。
33 and 34 are diagrams for describing a first example of the first auxiliary function of focus adjustment. FIGS. 33A and 33C show a state in which the measurement object S on the
使用者が図１３の焦点ガイド表示欄４７７を操作することにより、図３３（ｂ），（ｄ）に示すように、表示部４００に表示される画像の予め設定された特定の位置に予め設定された所定のパターン（以下、補助パターンと呼ぶ）ＡＰが表示される。本例においては、補助パターンＡＰは、表示部４００の画面の中心、上下左右または四隅等の特定の位置に表示される。図３４（ａ）に示すように、補助パターンＡＰが表示される表示部４００上の座標を（ｘ，ｙ）とする。補助パターンＡＰは、表示部４００上の画像に重なるように表示されるパターンである。そのため、図３３（ａ），（ｃ）の測定対象物Ｓを移動または変化させても、補助パターンＡＰは移動または変化しない。
When the user operates the focus
受光部１２０の焦点位置は既知である。図３４（ｂ）において、焦点位置が太い実線で示される。受光部１２０の焦点位置は、Ｚ方向に垂直な平面状に存在する。投光部１１０は、補助パターンＡＰの座標（ｘ，ｙ）に対応する測定対象物Ｓ上の点を通るＺ方向の線分と受光部１２０の焦点位置との交点に向けて、予め設定された所定のパターン（以下、ガイドパターンと呼ぶ。）ＧＰを有する光を照射する。
The focal position of the
これにより、図３３（ａ），（ｃ）に示すように測定対象物Ｓの表面上にガイドパターンＧＰが投影されるとともに、図３３（ｂ），（ｄ）および図３４（ａ）に示すように表示部４００の測定対象物Ｓの画像上にガイドパターンＧＰが表示される。この場合、図１のＣＰＵ２１０は、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰのＹ方向の位置が等しくなるように投光部１１０を制御する。
As a result, the guide pattern GP is projected onto the surface of the measuring object S as shown in FIGS. 33 (a) and 33 (c), and shown in FIGS. 33 (b), 33 (d), and 34 (a). As described above, the guide pattern GP is displayed on the image of the measuring object S on the
この構成によれば、測定対象物Ｓの表面が受光部１２０の焦点位置にある場合、ガイドパターンＧＰは補助パターンＡＰの座標（ｘ，ｙ）と等しい座標上に表示される。すなわち、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるように表示される。
According to this configuration, when the surface of the measuring object S is at the focal position of the
一方、測定対象物Ｓの表面が受光部１２０の焦点位置にない場合、ガイドパターンＧＰは補助パターンＡＰの座標（ｘ，ｙ）とは異なる座標（ｘ’，ｙ）上に表示される。位置ｘと位置ｘ’との間の距離は、受光部１２０の焦点位置と測定対象物Ｓの表面の位置との間のＺ方向の距離に比例する。したがって、測定対象物ＳがＺ方向に移動すると、ガイドパターンＧＰはＹ方向には移動せず、Ｘ方向に移動する。
On the other hand, when the surface of the measuring object S is not at the focal position of the
図３３（ａ）の例においては、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致していない。したがって、図３３（ｂ）に示すように、表示部４００上においてガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なっていない。
In the example of FIG. 33A, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図３３（ｃ）に示すように、ステージ１４０をＺ方向に移動させることにより、ガイドパターンＧＰはＸ方向に移動する。使用者は、表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、ガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰに近づくようにステージ１４０をＺ方向に移動させることができる。図３３（ｄ）に示すように、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるようにステージ１４０を調整することにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを容易に一致させることができる。
As shown in FIG. 33C, the guide pattern GP moves in the X direction by moving the
例えば、視野サイズが２５ｍｍ×２５ｍｍであり、受光部１２０のＸ方向における視野の画素数が１０２４画素であり、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとのずれを１画素の単位で認識可能であるとする。この場合、１画素の大きさは２５ｍｍ÷１０２４≒２４μｍとなる。すなわち、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとのずれを２４μｍの単位で認識可能である。図６の角度αを例えば４５度として、このずれの距離ｄを高さｈに換算すると、高さｈは２４÷ｔａｎ４５°＝２４μｍとなる。したがって、焦点調整の第１の補助機能により非常に高い精度で受光部１２０の焦点を調整することができる。
For example, the field size is 25 mm × 25 mm, the number of pixels in the field of view in the X direction of the
なお、図３７においては、投光部１１０が簡略的に図示されている。投光部１１０は形状測定処理の実行時には周期的なパターンを有する測定光を測定対象物Ｓに照射する機能を有する投影パターン光学系である。投光部１１０は、代表的にはＤＭＤまたはＬＣＤ等のパターン生成部１１２（図２）により生成された光を測定対象物Ｓに照射する。
In FIG. 37, the
このような投影パターン光学系を用いてガイドパターンＧＰを測定対象物Ｓの表面に投影することにより、ガイドパターンＧＰ用の光源を測定部１００に別途設ける必要がない。また、任意の形状を有するガイドパターンＧＰを測定対象物Ｓの表面に投影することができる。さらに、投光部１１０の照射範囲内で使用者が指定した測定対象物Ｓの部分に受光部１２０の焦点が合うようにガイドパターンＧＰの投影位置を変更することもできる。詳細については後述する。
By projecting the guide pattern GP onto the surface of the measurement object S using such a projection pattern optical system, it is not necessary to separately provide a light source for the guide pattern GP in the
（２）焦点調整の第１の補助機能の第２の例
図３５は、焦点調整の第１の補助機能の第２の例を説明するための図である。図３５（ａ），（ｃ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに照明光出力部１３０から照明光を照射した状態を示す。図３５（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図３５（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。
(2) Second Example of First Auxiliary Function for Focus Adjustment FIG. 35 is a diagram for describing a second example of the first auxiliary function for focus adjustment. FIGS. 35A and 35C show a state in which the measurement object S on the
本例においては、使用者が表示部４００上の画像の指定した位置に補助パターンＡＰが表示される。すなわち、使用者は、補助パターンＡＰが表示される図３４（ａ）の座標（ｘ，ｙ）を指定することができる。図３５（ａ），（ｃ）に示すように、投光部１１０から測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する光が照射される。この場合、図１のＣＰＵ２１０は、使用者の指定に基づいて、ＡＰの座標（ｘ，ｙ）を算出し、図３４（ｂ）の焦点位置上の座標（ｘ，ｙ）に向けて光が照射されるように投光部１１０を制御する。これにより、測定対象物Ｓの表面上にガイドパターンＧＰが投影されるとともに、表示部４００の測定対象物Ｓの画像上にガイドパターンＧＰが表示される。
In this example, the auxiliary pattern AP is displayed at a position designated by the user on the
図３５（ａ）の例においては、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致していない。したがって、図３５（ｂ）に示すように、表示部４００上においてガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なっていない。
In the example of FIG. 35A, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図３５（ｃ）に示すように、使用者は、表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、ガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰに近づくようにステージ１４０をＺ方向に移動させることができる。図３５（ｄ）に示すように、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるようにステージ１４０を調整することにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを容易に一致させることができる。
As shown in FIG. 35C, the user moves the
図３６は、補助パターンＡＰを表示させる位置を指定するＧＵＩの一例を示す図である。図３６（ａ）に示すように、使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００の画像の任意の位置にカーソルＣを合わせることができる。
FIG. 36 is a diagram illustrating an example of a GUI for designating a position for displaying the auxiliary pattern AP. As shown in FIG. 36A, the user can move the cursor C to an arbitrary position of the image on the
この状態でその位置を選択することにより、図３６（ｂ）に示すように、使用者はカーソルＣの位置に補助パターンＡＰを表示させるとともに、ガイドパターンＧＰを表示させることができる。このように、本例においては、使用者が任意の位置に補助パターンＡＰを表示させることができる。これにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面の任意の位置に受光部１２０の焦点を合わせることができる。
By selecting the position in this state, the user can display the auxiliary pattern AP at the position of the cursor C and the guide pattern GP as shown in FIG. Thus, in this example, the user can display the auxiliary pattern AP at an arbitrary position. Thereby, the user can focus the
（３）焦点調整の第１の補助機能の第３の例
図３７は、焦点調整の第１の補助機能の第３の例を説明するための図である。図３７（ａ），（ｃ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに照明光出力部１３０から照明光を照射した状態を示す。図３７（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図３７（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。
(3) Third Example of First Auxiliary Function for Focus Adjustment FIG. 37 is a diagram for describing a third example of the first auxiliary function for focus adjustment. FIGS. 37A and 37C show a state in which the measurement object S on the
焦点調整の第１の補助機能の第１および第２の例と同様に、表示部４００上の画像に補助パターンＡＰが表示される。補助パターンＡＰが表示される位置は、予め設定されていてもよいし、使用者により指定されてもよい。本例においては、補助パターンＡＰは矩形枠からなる。また、補助パターンＡＰの矩形枠のＸ方向の寸法は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲を示す。
Similar to the first and second examples of the first auxiliary function of focus adjustment, the auxiliary pattern AP is displayed on the image on the
図３７（ａ），（ｃ）に示すように、投光部１１０から測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する光が照射される。これにより、測定対象物Ｓの表面上にガイドパターンＧＰが投影されるとともに、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上にガイドパターンＧＰが表示される。ガイドパターンＧＰは矩形状を有し、ガイドパターンＧＰの寸法は補助パターンＡＰの寸法よりも小さい。この構成により、補助パターンＡＰの矩形枠内にガイドパターンＧＰが位置するときには、測定対象物Ｓの表面が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に含まれる。
As shown in FIGS. 37A and 37C, the light having the guide pattern GP is irradiated from the
図３７（ａ）の例においては、測定対象物Ｓの表面は受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置していない。したがって、図３７（ｂ）に示すように、表示部４００上においてガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰの矩形枠内に位置していない。
In the example of FIG. 37A, the surface of the measuring object S is not located within the measurable range of the
図３７（ｃ）に示すように、使用者は、表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、ガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰに近づくようにステージ１４０をＺ方向に移動させることができる。図３７（ｄ）に示すように、ガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰの矩形枠内に位置するようにステージ１４０を調整することにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面を受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に容易に位置させることができる。
As shown in FIG. 37 (c), the user moves the
このように、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを一致させる必要がなく、測定対象物Ｓを受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置させる場合には、補助パターンＡＰのＸ方向の寸法は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲に対応した広がり範囲を有していてもよい。この場合、測定対象物Ｓを受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内により容易に位置させることができる。
Thus, when the position of the surface of the measuring object S does not need to coincide with the focal position of the
（４）焦点調整の第１の補助機能の第４の例
図３８は、焦点調整の第１の補助機能の第４の例を説明するための図である。図３８（ａ），（ｃ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに照明光出力部１３０から照明光を照射した状態を示す。図３８の（ａ），（ｃ）の測定対象物Ｓは、複数の異なる高さの上面を有する。図３８（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図３８（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。
(4) Fourth Example of First Auxiliary Function for Focus Adjustment FIG. 38 is a diagram for describing a fourth example of the first auxiliary function for focus adjustment. 38A and 38C show a state in which the measuring object S on the
本例においては、使用者により指定された表示部４００上の画像の複数の位置に補助パターンＡＰが表示される。したがって、使用者は、表示部４００に表示された測定対象物Ｓの複数の異なる高さの上面の各々に補助パターンＡＰを指定することができる。各補助パターンＡＰは矩形枠からなる。また、各補助パターンＡＰの矩形枠のＸ方向の寸法は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲を示す。
In this example, auxiliary patterns AP are displayed at a plurality of positions on the
図３８（ａ），（ｃ）に示すように、投光部１１０から測定対象物Ｓに複数のガイドパターンＧＰを有する光が照射される。これにより、測定対象物Ｓの表面上に複数のガイドパターンＧＰが投影されるとともに、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上に複数のガイドパターンＧＰが表示される。複数のガイドパターンＧＰは、複数の補助パターンＡＰにそれぞれ対応する。各ガイドパターンＧＰは矩形状を有し、各ガイドパターンＧＰの寸法は各補助パターンＡＰの寸法よりも小さい。この構成により、各補助パターンＡＰの矩形枠内に各ガイドパターンＧＰが位置したときは、測定対象物Ｓの複数の上面が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置する。
As shown in FIGS. 38A and 38C, light having a plurality of guide patterns GP is irradiated from the
図３８（ａ）の例においては、測定対象物Ｓの複数の上面は受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に含まれていない。したがって、図３８（ｂ）に示すように、表示部４００上において各ガイドパターンＧＰが各補助パターンＡＰの矩形枠内に位置していない。
In the example of FIG. 38A, the plurality of upper surfaces of the measuring object S are not included in the measurable range of the
図３８（ｃ）に示すように、使用者は、表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、各ガイドパターンＧＰが各補助パターンＡＰに近づくようにステージ１４０をＺ方向に移動させることができる。図３８（ｄ）に示すように、各ガイドパターンＧＰが各補助パターンＡＰの矩形枠内に位置するようにステージ１４０を調整することにより、使用者は、測定対象物Ｓの複数の上面を受光部１２０の被写界深度の範囲内に容易に位置させることができる。
As shown in FIG. 38C, the user moves the
このように、測定対象物Ｓにおいて複数の位置を受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置させる場合には、それらの位置に対応する複数の補助パターンＡＰが指定されてもよい。これにより、測定対象物Ｓの複数の部分がＺ方向において複数の異なる位置にある場合でも、測定対象物Ｓの複数の部分の各々を正確かつ容易に受光部１２０の焦点に位置させることができる。また、各補助パターンＡＰのＸ方向の寸法は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲に対応した広がり範囲を有していてもよい。この場合、測定対象物Ｓを受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内により容易に位置させることができる。
As described above, when a plurality of positions on the measuring object S are positioned within the measurable range of the
（５）焦点調整の第１の補助機能の第５の例
図３９および図４０は、焦点調整の第１の補助機能の第５の例を説明するための図である。図３９（ａ），（ｃ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに照明光出力部１３０から照明光を照射した状態を示す。図３９（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図３９（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。図４０（ａ）は、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。図４０（ｂ）は、Ｙ方向から見た測定対象物Ｓの位置と焦点位置との関係を示す。本例においては、焦点調整の第１の補助機能のために複数の投光部１１０Ａ，１１０Ｂが用いられる。
(5) Fifth Example of First Auxiliary Function for Focus Adjustment FIGS. 39 and 40 are diagrams for describing a fifth example of the first auxiliary function for focus adjustment. 39 (a) and 39 (c) show a state in which the measurement object S on the
図４０（ｂ）において、焦点位置が太い実線で示される。使用者が図１３の焦点ガイド表示欄４７７を操作することにより、図３９（ａ），（ｃ）および図４０（ｂ）に示すように、一方の投光部１１０Ａから測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する光が照射される。これにより、図３９（ａ），（ｃ）に示すように測定対象物Ｓの表面上にガイドパターンＧＰが投影されるとともに、図３９（ｂ），（ｄ）および図４０（ａ）に示すように表示部４００の測定対象物Ｓの画像上にガイドパターンＧＰが表示される。この場合、図１のＣＰＵ２１０は、予め設定された任意の座標（ｘ，ｙ）に対し、焦点位置上の座標（ｘ，ｙ）に向けて光が照射されるように一方の投光部１１０Ａを制御する。
In FIG. 40B, the focal position is indicated by a thick solid line. When the user operates the focus
同様に、図３９（ａ），（ｃ）および図４０（ｂ）に示すように、他方の投光部１１０Ｂから測定対象物Ｓに補助パターンＡＰを有する光が照射される。これにより、図３９（ａ），（ｃ）に示すように、測定対象物Ｓの表面上に補助パターンＡＰが投影されるとともに、図３９（ｂ），（ｄ）および図４０（ａ）に示すように、表示部４００の測定対象物Ｓの画像上に補助パターンＡＰが表示される。この場合、ＣＰＵ２１０は、予め設定された任意の座標（ｘ，ｙ）に対し、焦点位置上の座標（ｘ，ｙ）に向けて光が照射されるように他方の投光部１１０Ｂを制御する。補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰのＹ方向の位置が等しくなるように投光部１１０Ａ，１１０Ｂが制御される。
Similarly, as shown in FIGS. 39A, 39C, and 40B, the measurement object S is irradiated with light having the auxiliary pattern AP from the other
焦点調整の第１の補助機能の第１〜第４の例と異なり、本例における補助パターンＡＰは、表示部４００上の画像に重なるように表示されたパターンではない。そのため、図３９（ａ），（ｃ）の測定対象物Ｓを移動または変化させると、補助パターンＡＰは移動または変化する。
Unlike the first to fourth examples of the first auxiliary function of focus adjustment, the auxiliary pattern AP in this example is not a pattern displayed so as to overlap the image on the
この構成によれば、測定対象物Ｓの表面が受光部１２０の焦点位置にある場合、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰは、座標（ｘ，ｙ）と等しい座標上に表示される。すなわち、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるように表示される。
According to this configuration, when the surface of the measuring object S is at the focal position of the
一方、測定対象物Ｓの表面が受光部１２０の焦点位置にない場合、ガイドパターンＧＰは座標（ｘ，ｙ）とは異なる座標（ｘ’，ｙ）上に表示され、補助パターンＡＰは座標（ｘ，ｙ）および座標（ｘ’，ｙ）とは異なる座標（ｘ’’，ｙ）上に表示される。位置ｘ’と位置ｘ’’との間の距離は、受光部１２０の焦点位置と測定対象物Ｓの表面の位置との間のＺ方向の距離に比例する。したがって、測定対象物ＳをＺ方向に移動させると、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰはＹ方向には移動せず、Ｘ方向における互いに逆方向に移動する。
On the other hand, when the surface of the measuring object S is not at the focal position of the
図３９（ａ）の例においては、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致していない。したがって、図３９（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓ上および表示部４００上においてガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なっていない。
In the example of FIG. 39A, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図３９（ｃ）に示すように、ステージ１４０をＺ方向に移動させることにより、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰはＸ方向上で互いに逆方向に移動する。使用者は、測定対象物Ｓの表面上に投影されまたは表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰが互いに近づくようにステージ１４０をＺ方向に移動させることができる。図３９（ｄ）に示すように、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるようにステージ１４０を調整することにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを容易に一致させることができる。
As shown in FIG. 39C, by moving the
このように、本例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰが表示部４００だけでなく測定対象物Ｓにも表示される。したがって、使用者は、示部４００を見ることができない状況であっても、測定対象物Ｓに表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら受光部１２０の焦点の調整を行うことができる。これにより、図１の測定部１００の操作性を向上させることができる。
Thus, in this example, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP are displayed not only on the
また、本例においても、使用者が表示部４００上で受光部１２０の焦点を合わせたい測定対象物Ｓの部分を指定可能に構成することもできる。この場合、使用者により指定された部分に受光部１２０の焦点がある場合に、一方の投光部１１０Ａにより測定対象物Ｓに投影されるガイドパターンＧＰと他方の投光部１１０Ｂにより測定対象物Ｓに投影される補助パターンＡＰとが重なるように、各投光部１１０Ａ，１１０Ｂによる測定光の照射位置が変更される。
Also in this example, it can be configured such that the user can specify the part of the measuring object S that the user wants to focus on the
投光部１１０Ａ，１１０Ｂの少なくとも一方からガイドパターンＧＰまたは補助パターンＡＰに加えて受光部１２０の視野範囲を示す枠パターンを有する光が照射されてもよい。図４１および図４２は、投光部１１０Ａから測定対象物Ｓに枠パターンを有する光が照射される例を示す図である。
In addition to the guide pattern GP or the auxiliary pattern AP, light having a frame pattern indicating the visual field range of the
図４１（ａ），（ｂ）に示すように、一方の投光部１１０Ａから測定対象物Ｓに枠パターンＦＰを有する光が照射される。これにより、測定対象物Ｓの表面上に枠パターンＦＰが投影される。枠パターンＦＰはガイドパターンＧＰを中心にした視野範囲を示す。
As shown in FIGS. 41A and 41B, the light having the frame pattern FP is irradiated to the measuring object S from one
図４１および図４２の例においては、枠パターンＦＰは視野サイズの四隅を示す４つのＬ字形状のパターンである。枠パターンＦＰは視野範囲の四隅を示す４つの十字形状のパターンまたは４つの点状のパターンであってもよい。あるいは、枠パターンＦＰは視野範囲を示す矩形状のパターンであってもよい。 In the example of FIGS. 41 and 42, the frame pattern FP is four L-shaped patterns indicating the four corners of the visual field size. The frame pattern FP may be four cross-shaped patterns or four dot-shaped patterns indicating the four corners of the visual field range. Alternatively, the frame pattern FP may be a rectangular pattern indicating the visual field range.
図４２（ａ），（ｂ）に示すように、使用者は、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるようにステージ１４０を調整することにより、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを一致させることができる。この状態における枠パターンＦＰにより囲まれる範囲が受光部１２０の視野範囲となる。
As shown in FIGS. 42A and 42B, the user adjusts the
このように、本例においては、測定対象物Ｓ上に枠パターンＦＰが投影される。したがって、使用者は、表示部４００を見ることができない状況であっても、表示部４００に表示される受光部１２０の視野範囲を容易に認識することができる。これにより、測定部１００の操作性をより向上させることができる。
Thus, in this example, the frame pattern FP is projected on the measuring object S. Therefore, the user can easily recognize the visual field range of the
また、本例においては、受光部１２０はデジタルズーム機能を有する。図４３は、デジタルズーム機能に対応する枠パターンＦＰを示す図である。図４３に示すように、受光部１２０のデジタルズーム機能により測定対象物Ｓを実際に拡大観察する前に、拡大後の視野範囲を枠パターンＦＰにより測定対象物Ｓの表面上に投影することができる。図４３において、デジタルズーム機能を使用しない場合における視野範囲が点線の枠パターンＦＰにより示され、デジタルズーム機能を使用する場合における拡大後の視野範囲が実線の枠パターンＦＰにより示される。
In this example, the
このように、使用者は、受光部１２０のデジタルズーム機能により測定対象物Ｓを実際に拡大観察する前に、拡大後の視野範囲を認識することができる。これにより、測定部１００の操作性をさらに向上させることができる。
As described above, the user can recognize the enlarged visual field range before actually magnifying and observing the measurement object S by the digital zoom function of the
焦点調整の第１の補助機能の第５の例の変形例として、測定部１００は、焦点調整の第１の補助機能のための調整光源を有してもよい。この場合、焦点調整の第１の補助機能のために投光部１１０Ａおよび調整光源が用いられる。また、測定部１００は、他方の投光部１１０Ｂを有さなくてもよい。調整光源は測定対象物Ｓの形状の測定には用いられないので、簡易な構成を有する光源であってもよい。本例においては、調整光源は、例えばレーザポインタである。
As a modification of the fifth example of the first auxiliary function for focus adjustment, the
投光部１１０Ａから測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する光が照射される。これにより、測定対象物Ｓの表面上にガイドパターンＧＰが投影されるとともに、表示部４００の測定対象物Ｓの画像上にガイドパターンＧＰが表示される。調整光源から測定対象物Ｓに補助パターンＡＰを有する光が照射される。これにより、測定対象物Ｓの表面上に補助パターンＡＰが投影されるとともに、表示部４００の測定対象物Ｓの画像上に補助パターンＡＰが表示される。
The light having the guide pattern GP is irradiated onto the measuring object S from the
使用者は、測定対象物Ｓの表面上に投影されまたは表示部４００に表示された補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを見ながら、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるようにステージ１４０を調整することにより、測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とを容易に一致させることができる。
The user adjusts the
調整光源は、投光部１１０Ａからの測定対象物Ｓへの光の照射方向とは異なる方向から測定対象物Ｓへ光を照射可能である限り、測定部１００のいずれの部分に設けられてもよい。例えば、調整光源は受光部１２０に設けられ、測定対象物Ｓの略真上から測定対象物Ｓに光が照射されてもよい。あるいは、測定対象物Ｓが光を透過する場合には、調整光源はステージ１４０に設けられ、測定対象物Ｓの下から測定対象物Ｓに光が照射されてもよい。
The adjustment light source may be provided in any part of the
（６）焦点調整の第１の補助機能の変形例
上記の焦点調整の第１の補助機能の第１〜第５の例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるか、またはガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰの矩形枠内に位置するように、使用者が手動で受光部１２０の焦点を調整するが、これに限定されない。図１のＣＰＵ２１０がガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとの間の距離に基づいて、図１のステージ駆動部１４６を駆動することにより、使用者の操作によらずに自動で受光部１２０の焦点が調整されてもよい。
(6) Modification of First Auxiliary Function for Focus Adjustment In the first to fifth examples of the first auxiliary function for focus adjustment described above, the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP overlap, or the guide pattern Although the user manually adjusts the focus of the
あるいは、ＣＰＵ２１０は、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとを近づけるためにステージ１４０をＺ方向上のいずれの方向に移動させるべきかを判定し、その方向を例えば表示部４００に表示してもよい。また、ＣＰＵ２１０は、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとの重なりの度合いにより合焦の程度を判定し、合焦の程度を数値的または視覚的に表示部４００に表示してもよい。合焦の程度の視覚的な表示は、例えばバーによる表示を含む。合焦の程度の視覚的な他の表示として、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが完全に重なったときに、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰの色彩が変化してもよい。
Alternatively, the
（７）補助パターンおよびガイドパターンの形状
上記の焦点調整の第１の補助機能の第１、第２および第５の例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なる場合に測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致するように、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰが設定される。また、焦点調整の第１の補助機能の第３および第４の例においては、ガイドパターンＧＰが補助パターンＡＰの矩形枠内に位置する場合に測定対象物Ｓが受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置されるように、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰが設定される。
(7) Shape of auxiliary pattern and guide pattern In the first, second, and fifth examples of the first auxiliary function of the focus adjustment described above, the measurement object S when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP overlap. The guide pattern GP and the auxiliary pattern AP are set so that the position of the surface of the light and the focal position of the
これらに限定されず、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが特定の位置関係になる場合に測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致するか、または測定対象物Ｓが受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置されるように、ガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰが設定されてもよい。なお、特定の位置関係とは、使用者がガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとの相対的な位置関係を視認することにより、その位置に受光部１２０の焦点が一致したことを認識可能な関係であり、受光部１２０の焦点が一致していないときのガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとの位置関係とは異なる。
Without being limited thereto, when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP are in a specific positional relationship, the position of the surface of the measurement object S matches the focal position of the
図４４は、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰの形状の一例を示す図である。図４４（ａ）〜（ｅ）においては、補助パターンＡＰをハッチングパターンで表わし、ガイドパターンＧＰをドットパターンで表わす。 FIG. 44 is a diagram illustrating an example of the shapes of the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP. 44 (a) to 44 (e), the auxiliary pattern AP is represented by a hatching pattern, and the guide pattern GP is represented by a dot pattern.
図４４（ａ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、十字形状を有する。図４４（ｂ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、円環形状を有する。図４４（ｃ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、矩形枠状を有する。図４４（ｄ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、Ｘ字形状を有する。図４４（ｄ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、Ｉ字形状を有する。 In the example of FIG. 44A, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have a cross shape. In the example of FIG. 44B, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have an annular shape. In the example of FIG. 44C, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have a rectangular frame shape. In the example of FIG. 44D, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have an X shape. In the example of FIG. 44D, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have an I shape.
このように、図４４（ａ）〜（ｅ）の例においては、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰが同一の形状を有する。これらの例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰとが重なるときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。なお、上記の焦点調整の第１の補助機能の第１、第２および第５の例における補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、それぞれ図４４（ａ）の補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰである。
Thus, in the example of FIGS. 44A to 44E, the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP have the same shape. In these examples, when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP overlap, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図４５は、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰの形状の他の例を示す図である。図４５（ａ）〜（ｅ）においては、補助パターンＡＰをハッチングパターンで表わし、ガイドパターンＧＰをドットパターンで表わす。 FIG. 45 is a diagram showing another example of the shapes of the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP. 45 (a) to 45 (e), the auxiliary pattern AP is represented by a hatching pattern, and the guide pattern GP is represented by a dot pattern.
図４５（ａ）の例においては、補助パターンＡＰは十字形状の一方の半分の形状を有し、ガイドパターンＧＰは十字形状の他方の半分の形状を有する。この例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰが結合して十字形状が形成されたときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。
In the example of FIG. 45A, the auxiliary pattern AP has one half shape of a cross shape, and the guide pattern GP has the other half shape of the cross shape. In this example, when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP are combined to form a cross shape, the position of the surface of the measuring object S coincides with the focal position of the
図４５（ｂ）の例においては、補助パターンＡＰは円環形状の一方の半分の形状を有し、ガイドパターンＧＰは円環形状の他方の半分の形状を有する。この例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰが結合して円環形状が形成されたときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。
In the example of FIG. 45B, the auxiliary pattern AP has one half shape of an annular shape, and the guide pattern GP has the other half shape of an annular shape. In this example, when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP are combined to form an annular shape, the position of the surface of the measuring object S matches the focal position of the
図４５（ｃ）の例においては、補助パターンＡＰは文字“ＦＰ”の形状の一部分の形状を有し、ガイドパターンＧＰは文字“ＦＰ”の形状の他の部分の形状を有する。この例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰが結合して文字“ＦＰ”の形状が形成されたときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。
In the example of FIG. 45C, the auxiliary pattern AP has a shape of a part of the shape of the character “FP”, and the guide pattern GP has the shape of another portion of the shape of the character “FP”. In this example, when the shape of the character “FP” is formed by combining the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP, the position of the surface of the measuring object S coincides with the focal position of the
図４５（ｄ）の例においては、補助パターンＡＰはアスタリスク形状の一部分の形状を有し、ガイドパターンＧＰはアスタリスク形状の他の部分の形状を有する。この例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰが結合してアスタリスク形状が形成されたときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。
In the example of FIG. 45D, the auxiliary pattern AP has a shape of a part of an asterisk shape, and the guide pattern GP has a shape of another part of the asterisk shape. In this example, when the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP are combined to form an asterisk shape, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図４５（ｅ）の例においては、上下方向に延びかつ長さが異なる複数の棒形状の一部分の形状を有し、ガイドパターンＧＰは上下方向に延びかつ長さが異なる複数の棒形状の他の部分の形状を有する。この例においては、ガイドパターンＧＰと補助パターンＡＰが結合して上下方向に延びかつ長さが異なる複数の棒形状が形成されたときに測定対象物Ｓの表面の位置と受光部１２０の焦点位置とが一致することとなる。
In the example of FIG. 45 (e), the guide pattern GP has a plurality of bar shapes extending in the vertical direction and having different lengths, and the guide pattern GP extends in the vertical direction and has a plurality of bar shapes having different lengths. It has the shape of the part. In this example, the position of the surface of the measuring object S and the focal position of the
図４６は、補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰの形状のさらに他の例を示す図である。図４６（ａ）〜（ｃ）においては、補助パターンＡＰをハッチングパターンで表わし、ガイドパターンＧＰをドットパターンで表わす。 FIG. 46 is a diagram showing still another example of the shapes of the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP. In FIGS. 46A to 46C, the auxiliary pattern AP is represented by a hatching pattern, and the guide pattern GP is represented by a dot pattern.
図４６（ａ）の例においては、補助パターンＡＰは矩形枠からなり、ガイドパターンＧＰは補助パターンＡＰの寸法よりも小さい矩形状を有する。補助パターンＡＰの横方向（図２のＸ方向）の寸法は、図１の受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲を示す。この例においては、補助パターンＡＰの矩形枠内にガイドパターンＧＰが位置するときに測定対象物Ｓ上のガイドパターンＧＰの表示部分が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置することとなる。
In the example of FIG. 46A, the auxiliary pattern AP has a rectangular frame, and the guide pattern GP has a rectangular shape smaller than the dimension of the auxiliary pattern AP. The dimension in the horizontal direction (X direction in FIG. 2) of the auxiliary pattern AP indicates the measurable range in the Z direction of the
なお、上記の焦点調整の第１の補助機能の第３および第４の例における補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰは、それぞれ図４６（ａ）の補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰである。 Note that the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP in the third and fourth examples of the first auxiliary function of the focus adjustment described above are the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP in FIG. 46A, respectively.
図４６（ｂ）の例においては、補助パターンＡＰは、横方向において互いに対向する２つの角括弧からなる。ガイドパターンＧＰは、補助パターンＡＰの寸法よりも小さい矩形部分と十字部分とが結合した形状を有する。補助パターンＡＰの２つの角括弧の横方向の間隔は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲を示す。この例においては、補助パターンＡＰの２つの角括弧の間にガイドパターンＧＰの矩形部分が位置するときに測定対象物Ｓ上のガイドパターンＧＰの表示部分が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置することとなる。
In the example of FIG. 46B, the auxiliary pattern AP is composed of two square brackets facing each other in the horizontal direction. The guide pattern GP has a shape in which a rectangular portion smaller than the dimension of the auxiliary pattern AP and a cross portion are combined. The distance in the horizontal direction between the two square brackets of the auxiliary pattern AP indicates the measurable range of the
図４６（ｃ）の例においては、補助パターンＡＰは、上下方向に延びかつ横方向に並ぶ２つの棒状部を有する。ガイドパターンＧＰは、上下方向に延びかつ補助パターンＡＰの寸法よりも小さい棒形状を有する。補助パターンＡＰの２つの棒状部の横方向の間隔は、受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲を示す。この例においては、補助パターンＡＰの２つの棒状部の間にガイドパターンＧＰが位置するときに測定対象物Ｓ上のガイドパターンＧＰの表示部分が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲内に位置することとなる。
In the example of FIG. 46C, the auxiliary pattern AP has two rod-like portions that extend in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction. The guide pattern GP has a bar shape that extends in the vertical direction and is smaller than the dimension of the auxiliary pattern AP. The interval in the horizontal direction between the two rod-shaped portions of the auxiliary pattern AP indicates the measurable range of the
（８）照明光による効果
上記の焦点調整の第１の補助機能の第１〜第５の例においては、照明光出力部１３０を通して図１の制御部３００の照明光源３２０から測定対象物Ｓに照明光が照射される。以下、照明光による効果を測定対象物Ｓに照明光が照射されない例と照明光が照射される例とを比較して説明する。
(8) Effect of illumination light In the first to fifth examples of the first auxiliary function of the focus adjustment described above, the
ここで、図２のパターン生成部１１２は、投光部１１０から出射されるべき光に明部分と暗部分とを形成することにより、ガイドパターンＧＰを生成する。ガイドパターンＧＰは、明部分および暗部分のいずれによっても形成することができる。明部分により形成されるガイドパターンＧＰを白ガイドパターンＧＰと呼び、暗部分により形成されるガイドパターンＧＰを黒ガイドパターンＧＰと呼ぶ。
Here, the
図４７は、測定対象物Ｓに照明光が照射されない場合に表示部４００に表示される測定対象物Ｓを示す図である。図４７（ａ）は、参考例として、投光部１１０から均一な光（明部分のみからなる光）が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４７（ａ）に示すように、投光部１１０から測定対象物Ｓに均一な光を照射すると、測定対象物Ｓの一部に影が発生する。
FIG. 47 is a diagram illustrating the measurement target S displayed on the
図４７（ｂ）は、投光部１１０により白ガイドパターンＧＰを有する光が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４７（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓに照明光が照射されない場合には、表示部４００に白ガイドパターンＧＰが表示される。しかしながら、測定対象物Ｓは照明されないので、表示部４００に測定対象物Ｓは表示されない。そのため、受光部１２０の焦点を調整することが難しい。
FIG. 47B shows the measuring object S in a state where the light having the white guide pattern GP is irradiated by the
図４７（ｃ）は、投光部１１０により黒ガイドパターンＧＰを有する光が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４７（ｃ）に示すように、測定対象物Ｓに照明光が照射されない場合には、表示部４００に黒ガイドパターンＧＰが表示される。また、投光部１１０からの光の明部分により測定対象物Ｓの一部が照明されるので、使用者は測定対象物Ｓの位置を認識することができる。しかしながら、測定対象物Ｓの一部に影が発生するので、黒ガイドパターンＧＰと影とが重なる場合には、影の中に黒ガイドパターンＧＰが埋もれることとなり、黒ガイドパターンＧＰの正確な位置を認識することが難しい。
FIG. 47C shows the measuring object S in a state where the light having the black guide pattern GP is irradiated by the
図４８は、測定対象物Ｓに照明光が照射された場合に表示部４００に表示される測定対象物Ｓを示す図である。図４８（ａ）は、参考例として、照明光出力部１３０から照明光が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４８（ａ）に示すように、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と、測定対象物Ｓにほとんど影が発生しない。
FIG. 48 is a diagram illustrating the measurement target S displayed on the
図４８（ｂ）は、投光部１１０により白ガイドパターンＧＰを有する光が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４８（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓに適切な明るさに調整された照明光が照射された場合には、表示部４００に測定対象物Ｓとともに白ガイドパターンＧＰが表示される。また、測定対象物Ｓにほとんど影が発生しないので、測定対象物Ｓおよび白ガイドパターンＧＰの位置を正確に認識することができる。
FIG. 48B shows the measuring object S in a state where the light having the white guide pattern GP is irradiated by the
図４８（ｃ）は、投光部１１０により黒ガイドパターンＧＰを有する光が照射された状態の測定対象物Ｓを示す。図４８（ｃ）に示すように、測定対象物Ｓに適切な明るさに調整された照明光が照射された場合には、測定対象物Ｓとともに表示部４００に黒ガイドパターンＧＰが表示される。また、測定対象物Ｓにほとんど影が発生しないので、測定対象物Ｓおよび黒ガイドパターンＧＰの位置を正確に認識することができる。
FIG. 48 (c) shows the measurement object S in a state where light having the black guide pattern GP is irradiated by the
このように、受光部１２０の光軸と略等しい角度から照明光が出射されるので、影の発生が抑制されつつ測定対象物Ｓが照明される。これにより、使用者は、測定対象物Ｓの画像ならびに補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを確実に認識することができる。その結果、測定対象物Ｓをより正確に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
As described above, since the illumination light is emitted from an angle substantially equal to the optical axis of the
特に、表示部４００上で使用者が受光部１２０の焦点を合わせたい測定対象物Ｓの部分を指定する場合において、図４７（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの画像が暗くて表示されない状態には、使用者は本来焦点を合わせたい部分を適切に指定することが難しくなる。そこで、照明光出力部１３０により照明光を測定対象物Ｓの全体に照明して画像を表示することにより、使用者が焦点を合わせたい部分を指定しやすくなる。
In particular, when the user designates the part of the measuring object S on the
焦点調整の第１の補助機能の第１〜第４の例においては、測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する測定光が照射されるときの照明光の強度は、測定対象物ＳにガイドパターンＧＰを有する測定光が照射されないときの照明光の強度よりも小さくなるように設定される。 In the first to fourth examples of the first auxiliary function of the focus adjustment, the intensity of the illumination light when the measurement object S is irradiated with the measurement light having the guide pattern GP is the guide pattern on the measurement object S. It is set to be smaller than the intensity of the illumination light when the measurement light having GP is not irradiated.
この構成によれば、照明光およびガイドパターンＧＰを有する測定光が測定対象物Ｓに同時に照射された場合でも、照明光の強度が小さいので、測定対象物Ｓの表面上に投影されたガイドパターンＧＰを認識可能となる。これにより、使用者は、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像およびガイドパターンＧＰを確実に認識することができる。その結果、測定対象物Ｓの表面を確実に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
According to this configuration, even when the measurement light having the illumination light and the guide pattern GP is simultaneously irradiated onto the measurement object S, the intensity of the illumination light is small, so that the guide pattern projected onto the surface of the measurement object S GP can be recognized. Thereby, the user can reliably recognize the image of the measuring object S and the guide pattern GP displayed on the
同様に、焦点調整の第１の補助機能の第５の例においては、測定対象物ＳにガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰを有する測定光が照射されるときの照明光の強度は、測定対象物ＳにガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰを有する測定光が照射されないときの照明光の強度よりも小さくなるように設定される。 Similarly, in the fifth example of the first auxiliary function for focus adjustment, the intensity of illumination light when the measurement object S is irradiated with the measurement light having the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP is the measurement object. S is set to be smaller than the intensity of the illumination light when the measurement light having the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP is not irradiated on S.
この構成によれば、照明光ならびにガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰを有する測定光が測定対象物Ｓに同時に照射された場合でも、照明光の強度が小さいので、測定対象物Ｓの表面上に投影されたガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰを認識可能となる。これにより、使用者は、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像ならびにガイドパターンＧＰおよび補助パターンＡＰを確実に認識することができる。その結果、測定対象物Ｓの表面を確実に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
According to this configuration, even when the measurement light having the illumination light and the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP is simultaneously irradiated onto the measurement object S, the intensity of the illumination light is small, and thus the light is projected onto the surface of the measurement object S. It is possible to recognize the guide pattern GP and the auxiliary pattern AP. Thereby, the user can reliably recognize the image of the measuring object S displayed on the
（９）効果
本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、表示部４００に表示されるかまたは他方の投光部１１０Ｂにより測定対象物Ｓの表面上に投影された補助パターンＡＰと、一方の投光部１１０Ａにより測定対象物Ｓの表面上に投影されたガイドパターンＧＰとが重なるように、ステージ１４０がＺ方向に移動される。これにより、使用者は、測定対象物Ｓの表面を受光部１２０の焦点に位置させることができる。その結果、測定対象物Ｓの形状測定処理において測定対象物Ｓを正確かつ容易に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
(9) Effect In the
特に、表示部４００上で使用者が焦点を合わせたい測定対象物Ｓの部分を指定し、指定された部分に補助パターンＡＰを表示または投影することにより、使用者が最も精度よく測定を行いたい部分に焦点を合わせることができる。この際、使用者が焦点を合わせたい測定対象物Ｓの複数の部分を指定可能に形状測定装置５００を構成することも可能である。
In particular, the user wants to perform the measurement with the highest accuracy by designating the portion of the measuring object S that the user wants to focus on the
この場合、使用者はステージ１４０を移動させながら指定された測定対象物Ｓの複数の部分にバランスよく焦点が合うようにそれぞれの部分に対応した補助パターンＡＰおよびガイドパターンＧＰを視認しながら調整することができる。また、補助パターンＡＰにより測定可能な範囲が表示されることにより、使用者は指定された全ての部分が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲に含まれているか否かを確認することが可能である。
In this case, the user adjusts while visually recognizing the auxiliary pattern AP and the guide pattern GP corresponding to each portion so that the plurality of portions of the designated measuring object S are focused in a balanced manner while moving the
なお、ステージ１４０の移動は、使用者がステージ操作部１４５を操作することにより行われてもよいし、ＣＰＵ２１０がステージ駆動部１４６を駆動することにより自動的に行われてもよい。
The
［７］焦点調整の第２の補助機能
（１）焦点調整の第２の補助機能の第１の例
以下、焦点調整の第１の補助機能とは異なる焦点調整の第２の補助機能について説明する。図４９は、焦点調整の第２の補助機能の第１の例を説明するための図である。図４９（ａ），（ｂ）の例においては、図１のステージ１４０に互いに異なる高さを有する複数の測定対象物ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが載置される。表示部４００には、図１の受光部１２０により出力される受光信号に基づいて測定対象物ＳＡ〜ＳＤの静止画像またはライブ画像が表示される。
[7] Second Auxiliary Function for Focus Adjustment (1) First Example of Second Auxiliary Function for Focus Adjustment Hereinafter, a second auxiliary function for focus adjustment different from the first auxiliary function for focus adjustment will be described. To do. FIG. 49 is a diagram for describing a first example of the second auxiliary function of focus adjustment. In the example of FIGS. 49A and 49B, a plurality of measurement objects SA, SB, SC, and SD having different heights are placed on the
図４９（ａ）に示すように、使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００の画像の任意の位置にカーソルＣを合わせることができる。図４９（ａ）の例においては、表示部４００に表示された測定対象物ＳＡ上の位置にカーソルＣが合わせられる。この状態で、その位置を選択することにより、図４９（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物ＳＡ上の位置にマーカＭを表示させることができる。
As shown in FIG. 49A, the user can move the cursor C to an arbitrary position of the image on the
マーカＭが表示された後、少なくともマーカＭが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分の高さが算出される。
After the marker M is displayed, at least the portion of the measurement object SA corresponding to the position where the marker M is displayed and the portion in the vicinity thereof are irradiated with the measurement light from the
ただし、マーカＭが表示された画像上の位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さは測定光の照射前には分からないので、測定光をその部分のみに正確に照射することはできない。したがって、その部分に受光部１２０の焦点が合っているとした場合に、その部分を中心とする所定範囲（例えば受光部１２０の被写界深度の範囲）に対応する広がりを有する測定光が測定対象物Ｓに照射される。これにより、マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光を照射し、その部分の高さを算出することができる。
However, since the height of the part of the measuring object S corresponding to the position on the image on which the marker M is displayed is not known before the measurement light is irradiated, it is not possible to accurately irradiate only the part with the measurement light. . Therefore, when the
マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。これにより、使用者は、指定した位置が受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲にないことを容易に認識することができる。
If the portion of the measuring object SA corresponding to the position where the marker M is displayed is not within the measurable range of the
形状測定処理の実行の際には、算出された高さに基づいてマーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に受光部１２０の焦点が合うように、図２のステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。Ｚステージ１４２の移動は、図１のＣＰＵ２１０が図１のステージ駆動部１４６を駆動することにより、自動的に行われてもよい（オートフォーカス機能）。あるいは、Ｚステージ１４２の移動は、使用者が図１のステージ操作部１４５を操作することにより、手動で行われてもよい。この場合、ＣＰＵ２１０は、Ｚステージ１４２を移動させる方向および移動させる量を数値的または視覚的に表示部４００に表示してもよい。これにより、使用者は、測定対象物ＳＡの指定した部分に受光部１２０の焦点を合わせることができる。
When performing the shape measurement process, the
（２）焦点調整の第２の補助機能の第２の例
図５０および図５１は、焦点調整の第２の補助機能の第２の例を説明するための図である。図５０および図５１の例においては、図１のステージ１４０に一の測定対象物Ｓが載置される。図５０および図５１の測定対象物Ｓは複数の上面を有し、各上面の高さはそれぞれ異なる。表示部４００には、図１の受光部１２０により出力される受光信号に基づいて測定対象物Ｓの静止画像またはライブ画像が表示される。
(2) Second Example of Focus Adjustment Second Auxiliary Function FIGS. 50 and 51 are diagrams for explaining a second example of the focus adjustment second auxiliary function. 50 and 51, one measuring object S is placed on the
焦点調整の第２の補助機能の第２の例においては、焦点調整の第２の補助機能の第１の例と同様に、使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００の画像の任意の位置にカーソルＣを合わせることができる。また、この状態でその位置を選択することにより、使用者はカーソルＣで指定した位置にマーカＭを表示させることができる。
In the second example of the second auxiliary function for focus adjustment, the user operates the
ここで、使用者は、複数の任意の位置の各々にカーソルＣを合わせた後にマーカＭを表示させることを順次繰り返すことにより、表示部４００において、カーソルＣで指定した複数の位置にそれぞれマーカＭを表示させることができる。また、指定した位置にマーカＭが表示されるごとに、その位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。
Here, the user repeatedly displays the marker M after placing the cursor C at each of a plurality of arbitrary positions, whereby the marker M is respectively displayed at a plurality of positions designated by the cursor C on the
本例においては、図５０（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物Ｓ上の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５０（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物Ｓ上の位置に１番目のマーカＭ１を表示させることができる。
In this example, as shown in FIG. 50A, the user moves the cursor C to the position on the measurement object S displayed on the
マーカＭ１が表示された後、少なくともマーカＭ１が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭ１が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。マーカＭ１が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker M1 is displayed, the measurement light is irradiated from the
次に、図５０（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物Ｓ上の他の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５０（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物Ｓ上の位置に２番目のマーカＭ２を表示させることができる。
Next, as shown in FIG. 50A, the user moves the cursor C to another position on the measurement object S displayed on the
マーカＭ２が表示された後、少なくともマーカＭ２が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭ２が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。マーカＭ２が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker M2 is displayed, the measurement light is irradiated from the
続いて、図５０（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物Ｓ上のさらに他の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５０（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物Ｓ上の位置に３番目のマーカＭ３を表示させることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 50A, the user moves the cursor C to another position on the measurement object S displayed on the
マーカＭ３が表示された後、少なくともマーカＭ３が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭ３が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。マーカＭ３が表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker M3 is displayed, the measurement light is irradiated from the
なお、使用者は、表示部４００に表示された測定対象物Ｓ上の複数の位置にカーソルＣを合わせる場合において、測定対象物Ｓの複数の部分のうち、最も高い位置にある部分と最も低い位置にある部分とを含むようにカーソルＣを合わせることが好ましい。また、複数のマーカＭ１〜Ｍ３に対応する測定対象物Ｓの複数の部分間のＺ方向の距離が計測されてもよい。
Note that when the user places the cursor C at a plurality of positions on the measurement object S displayed on the
形状測定処理の実行の際には、図５１に示すように、算出された複数の高さに基づいてマーカＭ１〜Ｍ３に対応する測定対象物Ｓの複数の部分が受光部１２０の焦点付近に分布するように、図２のステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。本例において、表示部４００の画像上に表示されたマーカＭ１〜Ｍ３に対応する測定対象物Ｓの複数の部分が点線の丸印で示される。
When performing the shape measurement process, as shown in FIG. 51, a plurality of portions of the measuring object S corresponding to the markers M1 to M3 are located near the focus of the
このように、焦点調整の第２の補助機能の第２の例によれば、使用者が表示部４００に表示された測定対象物Ｓの画像上の任意の複数の位置を指定することにより、指定された複数の位置にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの複数の部分を受光部１２０の被写界深度の範囲内に位置させることができる。これにより、測定対象物Ｓの形状測定処理において、測定対象物Ｓの任意の複数の部分を正確かつ容易に受光部１２０の被写界深度の範囲内に位置させることができる。
Thus, according to the second example of the second auxiliary function of the focus adjustment, the user designates a plurality of positions on the image of the measuring object S displayed on the
焦点調整の第２の補助機能の第１の例と同様に、Ｚステージ１４２の移動は、自動的に行われてもよいし、使用者により手動で行われてもよい。これにより、使用者は、測定対象物Ｓの所望の複数の部分に受光部１２０の焦点を合わせることができる。Ｚステージ１４２の移動が使用者により手動で行われた場合には、測定対象物Ｓの形状測定処理を実行する前に、測定したい部分の高さを再度算出し、測定対象物Ｓが形状測定処理に適した位置に載置されているか否かを確認してもよい。
As in the first example of the second auxiliary function of focus adjustment, the
（３）焦点調整の第２の補助機能の第３の例
図５２および図５３は、焦点調整の第２の補助機能の第３の例を説明するための図である。図５２および図５３の例においては、図１のステージ１４０に互いに異なる高さを有する複数の測定対象物ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが載置される。表示部４００には、図１の受光部１２０により出力される受光信号に基づいて測定対象物ＳＡ〜ＳＤの静止画像またはライブ画像が表示される。
(3) Third Example of Second Auxiliary Function for Focus Adjustment FIGS. 52 and 53 are diagrams for describing a third example of the second auxiliary function for focus adjustment. 52 and 53, a plurality of measurement objects SA, SB, SC, SD having different heights are placed on the
焦点調整の第２の補助機能の第３の例においては、焦点調整の第２の補助機能の第２の例と同様に、使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００の画像において複数の指定した位置にそれぞれマーカＭを表示させることができる。また、指定した位置にマーカＭが表示されるごとに、その位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。
In the third example of the second auxiliary function for focus adjustment, as in the second example of the second auxiliary function for focus adjustment, the user operates the
本例においては、図５２（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物ＳＡ上の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５２（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物ＳＡ上の位置にマーカＭＡを表示させることができる。
In this example, as shown in FIG. 52A, the user moves the cursor C to the position on the measurement object SA displayed on the
マーカＭＡが表示された後、少なくともマーカＭＡが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭＡが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分の高さが算出される。マーカＭＡが表示された位置に対応する測定対象物ＳＡの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker MA is displayed, at least the portion of the measurement object SA corresponding to the position where the marker MA is displayed and the portion in the vicinity thereof are irradiated with the measurement light from the
次に、図５２（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物ＳＢ上の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５２（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物ＳＢ上の位置にマーカＭＢを表示させることができる。
Next, as shown in FIG. 52A, the user moves the cursor C to a position on the measurement object SB displayed on the
マーカＭＢが表示された後、少なくともマーカＭＢが表示された位置に対応する測定対象物ＳＢの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭＢが表示された位置に対応する測定対象物ＳＢの部分の高さが算出される。マーカＭＢが表示された位置に対応する測定対象物ＳＢの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker MB is displayed, at least the portion of the measurement object SB corresponding to the position where the marker MB is displayed and the portion in the vicinity thereof are irradiated with the measurement light from the
続いて、図５２（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物ＳＣ上の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５２（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物ＳＣ上の位置にマーカＭＣを表示させることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 52A, the user moves the cursor C to the position on the measurement object SC displayed on the
マーカＭＣが表示された後、少なくともマーカＭＣが表示された位置に対応する測定対象物ＳＣの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭＣが表示された位置に対応する測定対象物ＳＣの部分の高さが算出される。マーカＭＣが表示された位置に対応する測定対象物ＳＣの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker MC is displayed, at least the portion of the measuring object SC corresponding to the position where the marker MC is displayed and the portion in the vicinity thereof are irradiated with the measuring light from the
その後、図５２（ａ）に示すように、使用者は表示部４００に表示された測定対象物ＳＤ上の位置にカーソルＣを合わせる。この状態で、その位置を選択することにより、図５２（ｂ）に示すように、表示部４００において、使用者はカーソルＣで指定した測定対象物ＳＤ上の位置にマーカＭＤを表示させることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 52A, the user moves the cursor C to the position on the measurement object SD displayed on the
マーカＭＤが表示された後、少なくともマーカＭＤが表示された位置に対応する測定対象物ＳＤの部分およびその付近の部分に投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式によりマーカＭＤが表示された位置に対応する測定対象物ＳＤの部分の高さが算出される。マーカＭＤが表示された位置に対応する測定対象物ＳＤの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合は、高さを算出することができなかったことを示すエラーメッセージが表示部４００に表示される。
After the marker MD is displayed, the measurement light is irradiated from the
なお、使用者は、表示部４００に表示された複数の測定対象物ＳＡ〜ＳＤ上の位置にそれぞれカーソルＣを合わせる場合において、複数の測定対象物ＳＡ〜ＳＤの部分のうち、最も高い位置にある部分から最も低い位置にある部分までの間の複数の部分が略等間隔になるようにカーソルＣを合わせることが好ましい。また、複数のマーカＭＡ〜ＭＤに対応する測定対象物ＳＡ〜ＳＤの部分間のＺ方向の距離が計測されてもよい。
In addition, when the user places the cursor C on the positions on the plurality of measurement objects SA to SD displayed on the
形状測定処理の実行の際には、図５３（ａ）に示すように、算出された複数の部分のうち最も高い位置にある測定対象物ＳＡの部分が受光部１２０の焦点に合うように、ステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。本例において、表示部４００の画像上に表示されたマーカＭＡ〜ＭＤに対応する測定対象物ＳＡ〜ＳＤの部分が点線の丸印で示される。この状態で測定対象物ＳＡの形状測定が行われる。測定対象物ＳＡの形状測定が行われた後、図５３（ｂ）に示すように、算出された複数の部分のうち２番目に高い位置にある測定対象物ＳＤの部分が受光部１２０の焦点に合うように、ステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。この状態で測定対象物ＳＤの形状測定が行われる。
When performing the shape measurement process, as shown in FIG. 53A, the portion of the measurement object SA at the highest position among the plurality of calculated portions is in focus with the
測定対象物ＳＤの形状測定が行われた後、図５３（ｃ）に示すように、算出された複数の部分のうち３番目に高い位置にある測定対象物ＳＢの部分が受光部１２０の焦点に合うように、ステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。この状態で測定対象物ＳＢの形状測定が行われる。測定対象物ＳＢの形状測定が行われた後、図５３（ｄ）に示すように、算出された複数の部分のうち最も低い位置にある測定対象物ＳＣの部分が受光部１２０の焦点に合うように、ステージ１４０のＺステージ１４２が移動される。この状態で測定対象物ＳＣの形状測定が行われる。
After the shape measurement of the measurement object SD is performed, the portion of the measurement object SB at the third highest position among the plurality of calculated portions is the focus of the
測定対象物ＳＡ〜ＳＤの形状測定が終了した後、測定対象物ＳＡ〜ＳＤの形状を示す形状データが合成される。焦点調整の第２の補助機能の第１の例と同様に、Ｚステージ１４２の移動は、自動的に行われてもよいし、使用者により手動で行われてもよい。これにより、指定した最も高い位置にある部分から指定した最も低い位置にある部分までの距離がＺ方向の測定可能範囲を超える場合であっても、使用者は、複数の測定対象物ＳＡ〜ＳＤの指定した部分の各々に受光部１２０の焦点を合わせることができる。
After the shape measurement of the measurement objects SA to SD is completed, shape data indicating the shapes of the measurement objects SA to SD is synthesized. As in the first example of the second auxiliary function of focus adjustment, the
このように、焦点調整の第２の補助機能の第３の例によれば、使用者が表示部４００に表示された測定対象物Ｓの画像上の任意の複数の位置を指定することにより、指定された複数の位置にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの複数の部分の各々が受光部１２０の焦点に位置する状態で測定対象物Ｓに光を照射することができる。これにより、測定対象物Ｓの形状測定処理において、測定対象物Ｓの任意の複数の部分の各々を正確かつ容易に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
Thus, according to the third example of the second auxiliary function of focus adjustment, the user designates a plurality of arbitrary positions on the image of the measuring object S displayed on the
上記の焦点調整の第２の補助機能の第１〜第３の例において、マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分がＺ方向の測定可能範囲にない場合、図１のＣＰＵ２１０は、マーカＭが表示される位置を変更することにより変更後の位置に対応する測定対象物Ｓの部分をＺ方向の測定可能範囲内に位置させてもよい。これにより、変更後のマーカＭの位置またはその付近の位置に対応する測定対象物Ｓの部分に受光部１２０の焦点を正確かつ容易に合わせることができる。また、形状測定処理において、変更後のマーカＭの位置に基づいて測定対象物Ｓの形状を測定することができる。
In the first to third examples of the second auxiliary function of the focus adjustment described above, when the portion of the measurement object S corresponding to the position where the marker M is displayed is not in the measurable range in the Z direction, FIG. The
焦点調整の第２の補助機能の第２および第３の例においては、使用者が表示部４００上で焦点を合わせたい位置を指定し、指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に受光部１２０の焦点を合わせるように、Ｚステージ１４２が制御される。指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に受光部１２０の焦点を合わせるためには、その部分の高さを知る必要があるので、その部分に測定光を照射して高さを算出する。
In the second and third examples of the second auxiliary function of the focus adjustment, the user designates a position on the
しかしながら、指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光を正確に照射することは難しい。これは、測定対象物Ｓの高さによって、測定光がＸ方向にずれるためである。したがって、指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光を正確に照射するためには、その部分の高さが必要になる。そこで、本例では、指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが少なくとも算出されるように、Ｘ方向に所定の幅を有する測定光が測定対象物Ｓに照射される。なお、Ｘ方向における測定対象物Ｓの全幅にわたって測定光が照射されてもよい。 However, it is difficult to accurately irradiate the portion of the measuring object S corresponding to the designated position with the measuring light. This is because the measuring light is shifted in the X direction depending on the height of the measuring object S. Therefore, in order to accurately irradiate the portion of the measuring object S corresponding to the designated position with the measuring light, the height of that portion is required. Therefore, in this example, the measurement object S is irradiated with measurement light having a predetermined width in the X direction so that at least the height of the portion of the measurement object S corresponding to the designated position is calculated. Note that the measurement light may be irradiated over the entire width of the measurement object S in the X direction.
指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出された後、算出された高さに受光部１２０の焦点が合うようにＺステージ１４２が移動される。ただし、現在の受光部１２０のＺ方向の測定可能範囲外にある測定対象物Ｓの部分については、高さを算出することができないため、その部分に受光部１２０の焦点が合うようにＺステージ１４２を移動させることができない。
After the height of the part of the measuring object S corresponding to the designated position is calculated, the
したがって、使用者は、現在のＺステージ１４２の位置から比較的受光部１２０の焦点に近いと思われる測定対象物Ｓの部分に対応する位置を指定しながら、焦点を合わせたい部分に対応する位置を順次指定してＺステージ１４２を移動させていく。これにより、Ｚ方向の寸法が大きい測定対象物Ｓであっても、測定対象物Ｓの全体の高さを算出することができる。
Therefore, the user designates a position corresponding to the part of the measuring object S that is considered to be relatively close to the focus of the
（４）高さの算出の高速化
マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さは、高速で算出されることが好ましい。以下、高さの算出を高速化する手法について説明する。
(4) High-speed calculation of height It is preferable that the height of the portion of the measuring object S corresponding to the position where the marker M is displayed is calculated at high speed. Hereinafter, a method for speeding up the height calculation will be described.
図５４は、高さの算出を高速化するための第１の手法を説明するための図である。ここで、マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分を測定部分Ｍｓと呼ぶ。図５４に示すように、投光部１１０は、点Ａから点Ａ’までの範囲において斜め上方から測定対象物Ｓに測定光を照射可能である。図５４の例においては、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さが算出される。ここで、測定対象物Ｓの測定部分ＭｓのＺ方向の測定可能範囲は、点Ｐから点Ｐ’までの範囲である。点Ｐ，Ｐ’は、測定部分ＭｓのＸ方向の位置により定まる。
FIG. 54 is a diagram for explaining a first method for speeding up the height calculation. Here, the part of the measuring object S corresponding to the position where the marker M is displayed is called a measurement part Ms. As shown in FIG. 54, the
Ｚ方向の測定可能範囲の上限である点Ｐには、投光部１１０の点Ｂから出射された測定光が照射される。一方、Ｚ方向の測定可能範囲の下限である点Ｐ’には、投光部１１０の点Ｂ’から出射された測定光が照射される。すなわち、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さを算出するためには、投光部１１０は点Ａから点Ａ’までの範囲のうち点Ｂから点Ｂ’までの範囲で測定光を照射すればよい。
The point P that is the upper limit of the measurable range in the Z direction is irradiated with the measurement light emitted from the point B of the
そのため、投光部１１０は、点Ｂから点Ｂ’までの範囲で測定光を測定対象物Ｓに照射し、点Ａから点Ｂまでの範囲および点Ｂ’から点Ａ’までの範囲では測定光を測定対象物Ｓに照射しない。この場合、高さの算出の際に、パターン画像を取得する範囲が低減される。これにより、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さの算出を高速化することができる。
Therefore, the
図５５は、高さの算出を高速化するための第２の手法を説明するための図である。ここで、マーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分を測定部分Ｍｓと呼ぶ。図５５の例においては、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さが算出される。図１の受光部１２０は、二次元的に配列された画素に対応する受光信号のうち特定の範囲のみを選択的に図２の制御基板１５０に出力することができる。
FIG. 55 is a diagram for explaining a second method for speeding up the height calculation. Here, the part of the measuring object S corresponding to the position where the marker M is displayed is called a measurement part Ms. In the example of FIG. 55, the height of the measurement part Ms of the measurement object S is calculated. The
本例においては、高さの算出の際に、図５５に示すように、受光部１２０は、視野範囲の受光信号のうち測定部分Ｍｓを含みかつＸ方向に延びる一定幅のラインＬに対応する受光信号のみを図１の制御基板１５０に出力する。一方、受光部１２０は、視野範囲の受光信号のうち他の部分に対応する受光信号を出力しない。すなわち、図２および図５５の例においては、測定光の照射位置は、測定対象物Ｓの高さによってＸ方向には変化するが、Ｙ方向には変化しない。この特性を利用し、少なくとも指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出することができる状態で、受光部１２０により出力される受光信号のＹ方向の範囲が限定される。
In this example, when calculating the height, as shown in FIG. 55, the
この場合、受光部１２０から制御基板１５０への受光信号の転送速度が向上する。したがって、受光部１２０のフレームレートを増加させることができる。これにより、図１のＣＰＵ２１０はパターン画像を高速で取得することができる。その結果、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さの算出を高速化することができる。
In this case, the transfer speed of the received light signal from the
図５６は、高さの算出を高速化するための第３の手法を説明するための図である。ここで、複数のマーカＭが表示された位置に対応する測定対象物Ｓの部分をそれぞれ測定部分Ｍｓ１，Ｍｓ２，Ｍｓ３と呼ぶ。図５６の例においては、測定対象物Ｓの複数の測定部分Ｍｓ１〜Ｍｓ３の高さが算出される。 FIG. 56 is a diagram for explaining a third method for speeding up the height calculation. Here, the portions of the measurement object S corresponding to the positions where the plurality of markers M are displayed are referred to as measurement portions Ms1, Ms2, and Ms3, respectively. In the example of FIG. 56, the heights of the plurality of measurement portions Ms1 to Ms3 of the measurement object S are calculated.
本例においては、高さの算出の際に、測定対象物Ｓの複数の測定部分Ｍｓ１〜Ｍｓ３のパターン画像を取得するために、複数の測定部分Ｍｓ１〜Ｍｓ３の付近に測定光が照射される。この場合，測定部分Ｍｓ１〜Ｍｓ３のＹ方向の位置を含むように測定光のパターンが設定されることが好ましい。一方で、測定対象物Ｓの部分のうち他の部分には測定光が照射されない。これにより、パターン画像を取得する範囲が低減される。その結果、測定対象物Ｓの複数の測定部分Ｍｓ１〜Ｍｓ３の高さの算出を高速化することができる。 In this example, in order to obtain pattern images of the plurality of measurement portions Ms1 to Ms3 of the measurement object S when calculating the height, measurement light is irradiated in the vicinity of the plurality of measurement portions Ms1 to Ms3. . In this case, it is preferable that the measurement light pattern is set so as to include the positions in the Y direction of the measurement portions Ms1 to Ms3. On the other hand, the measurement light is not irradiated to other parts of the part of the measuring object S. Thereby, the range which acquires a pattern image is reduced. As a result, the calculation of the heights of the plurality of measurement portions Ms1 to Ms3 of the measurement object S can be speeded up.
このように、高さの算出を高速化するための第１〜第３の手法においては、高さの算出の際に、ＣＰＵ２１０の処理時間が短縮される。これにより、操作部２５０により指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の位置を高速に算出することができる。高さの算出を高速化するための第１〜第３の手法は、組み合わせて実行されてもよい。これにより、測定対象物Ｓの測定部分Ｍｓの高さを例えば２２０ｍｓで算出することができる。
Thus, in the first to third methods for speeding up the height calculation, the processing time of the
（５）高さ表示機能
使用者は、測定対象物Ｓにおける指定した部分の位置に関する情報（例えば高さ）を表示部４００に表示させることができる。図５７は、高さ表示機能の一例を示す図である。図５７（ａ）に示すように、使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの任意の位置にカーソルＣを合わせることができる。
(5) Height Display Function The user can cause the
この状態で、その位置を選択することにより、少なくとも選択された位置に対応する測定対象物Ｓの部分およびその付近の部分に図１の投光部１１０から測定光が照射される。これにより、三角測距方式により選択された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。算出された高さは、図５７（ｂ）に示すように、表示部４００に表示される。これにより、使用者は、算出された高さを容易に認識することができる。
In this state, by selecting the position, at least the portion of the measuring object S corresponding to the selected position and the vicinity thereof are irradiated with the measuring light from the
使用者はＰＣ２００の操作部２５０を操作して表示部４００に表示された測定対象物Ｓの他の位置にカーソルＣを合わせることができる。この状態で、その位置を選択することにより、選択された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。算出された高さは、図５７（ｃ）に示すように、表示部４００に表示される。ＰＣ２００の操作部２５０により選択された測定対象物Ｓの複数の部分の高さの差が表示部４００に表示されてもよい。この場合、使用者は、算出された複数の部分の高さの差を認識することができる。
The user can operate the
（６）プロファイル表示機能
使用者は、測定対象物Ｓにおける指定した部分のプロファイルを表示部４００に表示させることができる。図５８および図５９は、測定対象物Ｓのプロファイルの測定を説明するための図である。図５８および図５９の測定対象物Ｓは複数の上面を有し、各上面の高さはそれぞれ異なる。図５８（ａ）および図５９（ａ）は、投光部１１０から測定光が照射された状態の測定対象物Ｓの斜視図を示す。図５８（ｂ）および図５９（ｂ）は、測定光を照射された測定対象物Ｓの平面図を示す。
(6) Profile Display Function The user can cause the
図５８（ａ）の例においては、Ｙ方向に平行なライン状測定光が投光部１１０から出射される。この場合、図５８（ｂ）に示すように、Ｙ方向に平行なライン状測定光の複数の部分は、測定対象物Ｓの複数の上面の高さに対応する距離だけＸ方向に互いにずれて測定対象物Ｓの複数の上面に照射される。
In the example of FIG. 58A, linear measurement light parallel to the Y direction is emitted from the
一方、図５９（ａ）の例においては、Ｙ方向に平行でかつ測定対象物Ｓの各上面の高さに対応する距離だけＸ方向にずらした複数のライン状測定光が投光部１１０から出射される。この場合、図５９（ｂ）に示すように、Ｙ方向に平行な複数のライン状測定光は、同一のライン上に並ぶように測定対象物Ｓの複数の上面に照射される。投光部１１０から出射される複数のライン状測定光間のＸ方向の距離および各ライン状測定光のＹ方向の位置に基づいて、測定対象物Ｓのプロファイルを測定することができる。
On the other hand, in the example of FIG. 59 (a), a plurality of linear measurement lights that are parallel to the Y direction and shifted in the X direction by a distance corresponding to the height of each upper surface of the measuring object S are emitted from the
図６０および図６１は、測定対象物Ｓのプロファイルの測定手順を示す図である。まず、図６０（ａ）に示すように、使用者は、図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して、表示部４００において測定対象物Ｓの測定部分のＸ方向の位置を指定する。指定されたＸ方向の位置上には、図６０（ａ）において点線で示されるＹ方向に平行な基準線ＲＬが表示されてもよい。なお、基準線ＲＬを表示させない場合には、図６０（ａ）の手順は省略されてもよい。
60 and 61 are diagrams showing a procedure for measuring the profile of the measuring object S. FIG. First, as shown in FIG. 60A, the user operates the
次に、図６０（ｂ）に示すように、使用者は、操作部２５０を操作して、表示部４００において測定対象物Ｓの上面の一部に表示されたライン状測定光を基準線ＲＬに重ねるようにＸ方向に移動させる。ここで、移動されるライン状測定光の部分は、例えば使用者が操作部２５０を操作してライン状測定光のＹ方向の位置を複数箇所指定することにより決定される。図１のＣＰＵ２１０は、表示部４００に表示されるライン状測定光が測定対象物Ｓに照射されるように、図２のパターン生成部１１２を制御することにより投光部１１０から出射されるライン状測定光を変形させる。
Next, as illustrated in FIG. 60B, the user operates the
続いて、図６０（ｃ）および図６１（ａ）に示すように、使用者は、操作部２５０を操作して、表示部４００において測定対象物Ｓの上面の他の一部に表示されたライン状測定光を基準線ＲＬに重ねるようにＸ方向に移動させる動作を繰り返す。これにより、ＣＰＵ２１０は、表示部４００に表示されるライン状測定光が測定対象物Ｓに照射されるように、パターン生成部１１２を制御することにより投光部１１０から出射されるライン状測定光をさらに変形させる。
Subsequently, as shown in FIGS. 60C and 61A, the user operates the
ＣＰＵ２１０は、表示部４００に表示されるライン状測定光が直線状になるまでに表示部４００上で移動したライン状測定光の各部分の移動距離に基づいて測定対象物Ｓのプロファイル（断面形状）を算出する。また、図６１（ｂ）に示すように、算出された測定対象物ＳのプロファイルＰＲは、測定対象物Ｓの画像と並ぶように表示部４００に表示される。この場合、使用者は、表示部４００に表示される光のパターンを操作することにより測定対象物Ｓの断面形状を容易に認識することができる。プロファイルＰＲは、測定対象物Ｓの画像と重なるように表示部４００に表示されてもよいし、測定対象物Ｓが表示されるウインドウとは別のウインドウに表示されてもよい。
The
使用者は、操作部２５０を操作して、プロファイルＰＲの複数の部分を指定することができる。図６１（ｃ）に示すように、使用者により指定された複数の部分に対応する測定対象物Ｓの複数の部分の間の寸法は、表示部４００に表示される。これにより、測定対象物Ｓの任意の部分間の幅または高さ等の寸法を容易に認識することができる。
The user can designate a plurality of parts of the profile PR by operating the
（７）効果
本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、使用者が表示部４００に表示された測定対象物Ｓの画像上の任意の位置を指定することにより、指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分の位置が三角測距方式により算出される。また、算出された位置が受光部１２０の焦点に位置される。これにより、測定対象物Ｓの形状測定処理において測定対象物Ｓの任意の部分を正確かつ容易に受光部１２０の焦点に位置させることができる。
(7) Effect In the
［８］姿勢調整の第１の補助機能
（１）姿勢調整の第１の補助機能の第１の例
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６２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６２（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６２（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図６２（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。
[8] First Auxiliary Function of Attitude Adjustment (1) First Example of First Auxiliary Function of Attitude Adjustment In the second adjustment in the preparation for shape measurement, the attitude of the measuring object S is adjusted. FIG. 62 is a diagram for explaining the adjustment of the posture of the measuring object S. FIG. 62A and 62C show a state in which the measuring object S on the
図６２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６２（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６２（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. 62, 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. 62A, the measurement light from the
図６２（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６２（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. 62C, the posture of the measuring object S is adjusted by changing the direction of the measuring object S. In this case, as shown in FIG. 62 (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.
しかしながら、測定位置に影が発生しない場合であっても、測定対象物Ｓの複数の部分により複数回にわたって反射（多重反射）した測定光が図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ととなる。そのため、測定対象物Ｓの測定位置の形状を正確に測定することができない。
However, even when no shadow is generated at the measurement position, the measurement light reflected (multiple reflection) by a plurality of portions of the measurement object S may be received by the
また、測定対象物Ｓの一部に影Ｓｓまたは多重反射が発生することは自然現象であり、測定位置に影Ｓｓまたは多重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。そこで、本実施の形態に係る形状測定装置５００には、測定位置に影Ｓｓまたは多重反射が発生し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、姿勢調整の第１の補助機能と呼ぶ）が設けられる。
In addition, it is a natural phenomenon that a shadow Ss or multiple reflection occurs in a part of the measurement object S, and even if the shadow Ss or multiple reflection occurs in the measurement position, the user may not notice it. Therefore, the
姿勢調整の第１の補助機能の第１の例においては、図２の投光部１１０から所定のパターンを有する姿勢調整のための測定光が測定対象物Ｓに照射される。以下、姿勢調整のために投光部１１０から測定対象物Ｓに照射される測定光を調整光と呼ぶ。調整光のパターンは、形状測定処理において測定対象物Ｓに照射される測定光のパターンとは異なっていてもよい。
In the first example of the first auxiliary function of posture adjustment, the measuring object S is irradiated with measurement light for posture adjustment having a predetermined pattern from the
形状測定処理において測定対象物Ｓに照射される測定光のパターンとは異なる調整光のパターンの一例として、形状測定処理において測定対象物Ｓに順次照射される複数の測定光のうちの１つの測定光のパターンを有する調整光が測定対象物Ｓに照射されてもよい。あるいは、形状測定処理において測定対象物Ｓに順次照射される複数の測定光のうちのいずれの測定光のパターンとも異なるパターンを有する調整光が測定対象物Ｓに照射されてもよい。 As an example of a pattern of adjustment light different from the pattern of measurement light irradiated on the measurement object S in the shape measurement process, one measurement of a plurality of measurement lights sequentially irradiated on the measurement object S in the shape measurement process The measuring object S may be irradiated with adjustment light having a light pattern. Alternatively, the measuring object S may be irradiated with adjustment light having a pattern different from the pattern of any of the plurality of measuring lights sequentially irradiated onto the measuring object S in the shape measurement process.
調整光は、使用者にとって影または多重反射が発生していることを判断しやすいパターンを有することが好ましい。このようなパターンを有する調整光が測定対象物Ｓに照射されることにより、使用者は測定位置に影または多重反射が発生していることを容易に判断することができる。ここで、図２のＹ方向に平行な縞状のパターンを縦パターンと呼び、図２のＸ方向に平行な縞状のパターンを横パターンと呼ぶ。 The adjustment light preferably has a pattern that allows the user to easily determine that a shadow or multiple reflection has occurred. By irradiating the measuring object S with the adjustment light having such a pattern, the user can easily determine that a shadow or multiple reflection has occurred at the measurement position. Here, the striped pattern parallel to the Y direction in FIG. 2 is referred to as a vertical pattern, and the striped pattern parallel to the X direction in FIG. 2 is referred to as a horizontal pattern.
図６３および図６４は、姿勢調整の第１の補助機能の第１の例を説明するための図である。図６３（ａ）は、一方の投光部１１０Ａから縦パターンを有する調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を示す。図６３（ａ）に示すように、点線の円で示される領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４においては、影が発生している。また、点線の矩形で示される領域Ｒ５においては、多重反射により縦パターンのコントラストの低下が発生している。
63 and 64 are diagrams for describing a first example of the first auxiliary function of posture adjustment. FIG. 63A shows an image of the measuring object S irradiated with the adjustment light having the vertical pattern from one
図６３（ｂ）は、他方の投光部１１０Ｂから縦パターンを有する調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を示す。図６３（ｂ）に示すように、点線の円で示される領域Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９においては、影が発生している。また、点線の矩形で示される領域Ｒ１０においては、測定対象物Ｓの部分が傾斜していることにより縦パターンの間隔が過密になっている。
FIG. 63B shows an image of the measuring object S irradiated with the adjustment light having the vertical pattern from the other
図６４（ａ）は、一方の投光部１１０Ａから横パターンを有する調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を示す。図６４（ａ）に示すように、点線の円で示される領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４においては、影が発生している。また、点線の矩形で示される領域Ｒ５においては、多重反射により横パターンのコントラストの低下が発生している。
FIG. 64A shows an image of the measuring object S irradiated with the adjustment light having the horizontal pattern from one
図６４（ｂ）は、他方の投光部１１０Ｂから横パターンを有する調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を示す。図６４（ｂ）に示すように、点線の円で示される領域Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９においては、影が発生している。
FIG. 64B shows an image of the measuring object S irradiated with the adjustment light having the horizontal pattern from the other
図６３および図６４に示すように、測定対象物Ｓにおいて影が発生する領域、多重反射によりパターンのコントラストの低下が発生する領域およびパターンの間隔が過密になる領域では、形状を正確に測定することができない。以下、測定対象物Ｓにおいて影が発生する領域、多重反射によりパターンのコントラストの低下が発生する領域およびパターンの間隔が過密になる領域を測定困難領域と呼ぶ。 As shown in FIGS. 63 and 64, the shape is accurately measured in a region where a shadow is generated in the measurement object S, a region where a decrease in pattern contrast occurs due to multiple reflection, and a region where the pattern interval is excessively dense. I can't. Hereinafter, a region where a shadow is generated in the measurement object S, a region where a decrease in pattern contrast occurs due to multiple reflection, and a region where patterns are overly dense are referred to as a measurement difficulty region.
姿勢調整の第１の補助機能においては、形状測定処理における測定光のパターンとは異なるパターンを有する調整光が測定対象物Ｓに照射されることにより、使用者は測定困難領域を認識しやすくなる。上述した正弦波状測定光、縞状測定光またはコード状測定光のパターンと同一のパターンを有する調整光のパターンを用いることは、測定困難領域の認識には適切ではない場合がある。 In the first auxiliary function of posture adjustment, the measurement object S is irradiated with the adjustment light having a pattern different from the measurement light pattern in the shape measurement process, so that the user can easily recognize the measurement difficulty region. . Using the adjustment light pattern having the same pattern as the sine wave measurement light, the stripe measurement light, or the code measurement light described above may not be appropriate for recognizing the measurement difficulty region.
その理由は、パターンを形成するＹ方向に平行な複数の直線（縞）の間隔および移動の単位は、形状測定処理を適切に行うために設定されているからである。したがって、使用者が測定困難領域となる影等が発生する部分を認識しやすいパターンを有する調整光を測定対象物Ｓに照射することが好ましい。これにより、使用者は測定困難領域を容易に認識することができる。 The reason for this is that the intervals between the plurality of straight lines (stripes) parallel to the Y direction forming the pattern and the unit of movement are set in order to appropriately perform the shape measurement process. Therefore, it is preferable to irradiate the measuring object S with adjustment light having a pattern in which a user can easily recognize a portion where a shadow or the like that becomes a measurement difficult region occurs. Thereby, the user can easily recognize the measurement difficult region.
使用者は、測定対象物Ｓに調整光が照射された状態で測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。測定対象物Ｓの姿勢の調整は、ステージ１４０上で測定対象物Ｓを例えば回転させることにより行われてもよいし、ステージ１４０の例えばθステージ１４３を移動させることにより行われてもよい。この場合、測定困難領域を確認しながら測定対象物Ｓの姿勢を調整することができるので、測定対象物Ｓの形状測定前に、測定対象物Ｓ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。
The user can adjust the posture of the measuring object S in a state in which the measuring object S is irradiated with the adjustment light. The adjustment of the posture of the measurement object S may be performed by rotating the measurement object S on the
（２）姿勢調整の第１の補助機能の第２の例
姿勢調整の第１の補助機能の第２の例においては、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から調整光が測定対象物Ｓに照射される。投光部１１０Ａからの調整光および投光部１１０Ｂからの調整光のいずれを測定対象物Ｓに照射した場合にも影が発生する領域、多重反射によりパターンのコントラストの低下が発生する領域およびパターンの間隔が過密になる領域が測定困難領域となる。
(2) Second Example of First Auxiliary Function for Attitude Adjustment In the second example of the first auxiliary function for attitude adjustment, adjustment light is irradiated to the measuring object S from both the
図６５は、姿勢調整の第１の補助機能の第２の例を説明するための図である。図６５は、一方の投光部１１０Ａから横パターンを有する調整光が照射されるとともに、他方の投光部１１０Ｂから縦パターンを有する調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を示す。
FIG. 65 is a diagram for describing a second example of the first auxiliary function of posture adjustment. FIG. 65 shows an image of the measuring object S irradiated with the adjustment light having the horizontal pattern from one
図６５に示すように、点線の矩形で示される領域Ｒ５においては、多重反射により横パターンのコントラストの低下が発生している。また、点線の矩形で示される領域Ｒ１０においては、測定対象物Ｓの部分が傾斜していることにより縦パターンの間隔が過密になっている。 As shown in FIG. 65, in the region R5 indicated by the dotted rectangle, the contrast of the horizontal pattern is reduced due to multiple reflection. Further, in the region R10 indicated by the dotted rectangle, the vertical pattern interval is overcrowded because the portion of the measuring object S is inclined.
したがって、本例においては、領域Ｒ５，Ｒ１０が測定困難領域となる。このように、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から調整光を測定対象物Ｓに照射することにより、投光部１１０Ａ，１１０Ｂのいずれか一方から調整光を測定対象物Ｓに照射する場合に比べて測定困難領域を減少させることができる。
Accordingly, in this example, the regions R5 and R10 are measurement difficult regions. In this way, by irradiating the measuring object S with the adjustment light from both the
上記の例においては、一方の投光部１１０Ａから横パターンを有する調整光が出射され、他方の投光部１１０Ｂから縦パターンを有する調整光が出射されるが、これに限定されない。一方の投光部１１０Ａから縦パターンを有する調整光が出射され、他方の投光部１１０Ｂから横パターンを有する調整光が出射されてもよい。投光部１１０Ａからの調整光と投光部１１０Ｂからの調整光とを区別する必要がない場合は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂのいずれもが縦パターンの調整光を出射してもよいし、投光部１１０Ａ，１１０Ｂのいずれもが横パターンの調整光を出射してもよい。
In the above example, adjustment light having a horizontal pattern is emitted from one
また、上記の例においては、投光部１１０Ａ，１１０Ｂから同時に調整光が照射された測定対象物Ｓの画像が表示されるが、これに限定されない。一方の投光部１１０Ａから調整光が照射された測定対象物Ｓの画像（例えば図６４（ａ）の画像）と他方の投光部１１０Ｂから調整光が照射された測定対象物Ｓの画像（例えば図６３（ｂ）の画像）とが別個に表示されてもよい。この場合、図６３（ｂ）の画像と図６４（ａ）の画像とを合成することにより、実質的に図６５の画像と等価な画像を表示することができる。
In the above example, the image of the measuring object S irradiated with the adjustment light from the
あるいは、図５の例と同様に、一方の投光部１１０Ａから調整光が照射された測定対象物Ｓの画像と他方の投光部１１０Ｂから調整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２画面表示されてもよい。図６６は、画像を２画面表示するＧＵＩの一例を示す図である。
Or similarly to the example of FIG. 5, the image of the measuring object S irradiated with the adjustment light from one
図６６に示すように、表示部４００の画像表示領域４１０には、一方の投光部１１０Ａから調整光が照射された測定対象物Ｓの画像が表示される。表示部４００の画像表示領域４２０には、他方の投光部１１０Ｂから調整光が照射された測定対象物Ｓの画像が表示される。このように、２つの測定対象物Ｓの画像が並ぶように表示されることにより、使用者は、一方の投光部１１０Ａから測定対象物Ｓに調整光を照射するときの測定困難領域と他方の投光部１１０Ｂから測定対象物Ｓに調整光を照射するときの測定困難領域とを容易に区別して認識することができる。
As shown in FIG. 66, in the
このように、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの各々から調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を別個に表示部４００に表示することにより、使用者は、投光部１１０Ａに対応する測定困難領域と投光部１１０Ｂに対応する測定困難領域とを容易に区別して認識することができる。これにより、使用者は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂのうち、測定位置が測定困難領域に含まれない投光部１１０を選択して形状測定処理を行うことができる。
As described above, by separately displaying the image of the measuring object S irradiated with the adjustment light from each of the
また、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定光を測定対象物に照射される場合には、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの一方から測定光が測定対象物に照射される場合に比べて測定困難領域が減少する。投光部１１０Ａ，１１０Ｂの各々から調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を合成して表示部４００に表示することにより、使用者は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定光を測定対象物Ｓに照射した場合の測定困難領域を認識することができる。
Further, when the measurement object is irradiated with the measurement light from both the
投光部１１０Ａ，１１０Ｂからの測定光のうち少なくとも一方の測定光が照射されている測定対象物Ｓの部分については形状測定を行うことができる。すなわち、いずれの投光部１１０Ａ，１１０Ｂからの測定光も照射されない測定対象物Ｓの部分については形状測定を行うことができない。したがって、使用者は、いずれの投光部１１０Ａ，１１０Ｂからの測定光も照射されない測定対象物Ｓの部分を認識すればよい。
Shape measurement can be performed on the part of the measuring object S irradiated with at least one of the measurement light from the
図６５の例においては、両方の投光部１１０Ａ，１１０Ｂからの調整光が照射された状態の測定対象物Ｓの画像が表示部４００に表示される。図６６の例においては、一方の投光部１１０Ａからの調整光が照射された状態の測定対象物Ｓの画像と他方の投光部１１０Ｂからの調整光が照射された状態の測定対象物Ｓの画像とが表示部４００に並べて表示される。これにより、使用者は、いずれの投光部１１０Ａ，１１０Ｂからの測定光も照射されないことにより測定困難領域となる測定対象物Ｓの部分を認識しやすくなる。
In the example of FIG. 65, an image of the measuring object S in a state where the adjustment light from both the
上記の姿勢調整の第１の補助機能の第１および第２の例において、調整光は縦パターンまたは横パターンを有するが、これに限定されない。調整光は、例えばドットパターンを有してもよいし、チェッカーパターン（市松模様）を有してもよい。あるいは、調整光は、均一な光量分布（均一パターン）を有してもよい。これにより、使用者は、測定困難領域をより容易に認識することができる。図６７は、調整光として均一パターンを有する光が照射された測定対象物Ｓを示す図である。図６７に示すように、測定対象物Ｓの一部に影Ｓｓが発生している。使用者は、測定対象物Ｓに発生する影Ｓｓに基づいて測定困難領域と認識することができる。 In the first and second examples of the first auxiliary function for posture adjustment described above, the adjustment light has a vertical pattern or a horizontal pattern, but is not limited thereto. The adjustment light may have, for example, a dot pattern or a checker pattern (checkered pattern). Alternatively, the adjustment light may have a uniform light amount distribution (uniform pattern). Thus, the user can more easily recognize the measurement difficult region. FIG. 67 is a diagram illustrating the measurement object S irradiated with light having a uniform pattern as adjustment light. As shown in FIG. 67, a shadow Ss is generated on a part of the measuring object S. The user can recognize the measurement difficulty region based on the shadow Ss generated on the measurement object S.
なお、調整光として均一パターンを有する光を用いる場合、使用者が測定困難領域となる影等が発生する部分を認識しやすくなるように強度または周波数等を適切に設定した調整光を測定対象物Ｓに照射することが好ましい。この構成によれば、使用者は、自然現象として自然光が測定対象物Ｓに照射されている場合よりも測定困難領域を容易に認識することができる。 When light having a uniform pattern is used as the adjustment light, the adjustment light having an intensity or frequency appropriately set so that the user can easily recognize a portion where a shadow or the like that becomes a measurement difficult region occurs is measured. It is preferable to irradiate S. According to this configuration, the user can easily recognize the measurement difficulty region as compared with the case where natural light is irradiated on the measurement object S as a natural phenomenon.
（３）測定困難領域の推定
姿勢調整の第１の補助機能の第１および第２の例において、使用者は測定対象物Ｓに照射される調整光の画像を見て測定困難領域を認識するが、これに限定されない。使用者が測定困難領域を認識することが困難である場合には、図１のＣＰＵ２１０が測定対象物Ｓに照射される調整光に基づいて測定困難領域を推定してもよい。
(3) Estimation of measurement difficulty region In the first and second examples of the first auxiliary function of posture adjustment, the user recognizes the measurement difficulty region by looking at the image of the adjustment light irradiated on the measurement object S. However, it is not limited to this. When it is difficult for the user to recognize the measurement difficulty region, the
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。主立体形状データの不良部分が推定され、推定された不良部分を識別可能に測定対象物Ｓの画像が表示されることにより、使用者は、測定困難領域を正確に認識することができる。これにより、測定対象物Ｓの形状測定処理前に、測定対象物Ｓの姿勢を形状測定に適切な状態に容易かつ正確に調整することができる。 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. Since the defective portion of the main stereoscopic shape data is estimated, and the image of the measurement object S is displayed so that the estimated defective portion can be identified, the user can accurately recognize the measurement difficulty region. Thereby, before the shape measurement process of the measuring object S, the posture of the measuring object S can be easily and accurately adjusted to a state suitable for the shape measurement.
図６８は、測定困難領域の推定結果を含む測定対象物Ｓの画像を示す図である。図６８の例においては、ＣＰＵ２１０は、調整光が照射されずに暗くなっている測定対象物Ｓの部分、すなわち影の部分に基づいて表示部４００において影が発生する部分を測定困難領域と推定する。また、ＣＰＵ２１０は、調整光のパターンのコントラストに基づいて表示部４００において多重反射が発生する部分を測定困難領域と推定することもできる。さらに、ＣＰＵ２１０は、調整光のパターンが過密になる部分を測定困難領域と推定することもできる。
FIG. 68 is a diagram illustrating an image of the measuring object S including the estimation result of the measurement difficulty region. In the example of FIG. 68, the
図６８に示すように、ＣＰＵ２１０は、推定した測定困難領域を測定対象物Ｓの画像に重畳して表示する。図６８の例においては、測定困難領域はハッチングパターンにより強調表示されている。これにより、使用者は測定困難領域を容易に認識することができる。
As shown in FIG. 68, the
なお、測定困難領域の推定においては、投光部１１０からパターンが互いに異なる複数の調整光が測定対象物Ｓに順次照射されてもよい。例えば、投光部１１０から任意のパターンを有する第１の調整光が測定対象物Ｓに照射された後、第１の調整光の明部分と暗部分とを反転させたパターンを有する第２の調整光が測定対象物Ｓに照射されてもよい。
In the estimation of the difficult measurement region, the measurement object S may be sequentially irradiated with a plurality of adjustment lights having different patterns from the
この場合、第１の調整光および第２の調整光のいずれを測定対象物Ｓに照射した場合にも反射光が検出されない領域には影が発生するので、その領域が測定困難領域と推定される。この手順によれば、調整光の暗部分に対応することにより反射光が検出されない領域と影が発生することにより反射光が検出されない領域とを識別することができる。 In this case, when either the first adjustment light or the second adjustment light is applied to the measurement object S, a shadow is generated in an area where the reflected light is not detected, so that the area is estimated to be a difficult measurement area. The According to this procedure, it is possible to distinguish between a region where reflected light is not detected due to the dark portion of the adjustment light and a region where reflected light is not detected due to a shadow.
また、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像は、一方の測定光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよいし、一方および他方の測定光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよい。あるいは、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像は、照明光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよいし、測定対象物Ｓの立体形状の画像であってもよい。
The image of the measurement object S displayed on the
測定対象物Ｓへの調整光の照射が一定時間ごとに行われてもよい。この場合、ＣＰＵ２１０は、測定対象物Ｓに照射される調整光に基づいて測定困難領域を一定時間ごとに順次推定する。この構成によれば、測定対象物の姿勢が変化した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。
Irradiation of the adjustment light to the measurement object S may be performed at regular intervals. In this case, the
図６９、図７０および図７１は、一方の投光部１１０Ａから測定対象物Ｓに調整光を照射する場合の測定困難領域の変化を示す図である。図６９（ａ）、図７０（ａ）および図７１（ａ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに一方の投光部１１０Ａから調整光を照射した状態を示す。図６９（ｂ）、図７０（ｂ）および図７１（ｂ）は、それぞれ図６９（ａ）、図７０（ａ）および図７１（ａ）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。
69, 70, and 71 are diagrams illustrating changes in the measurement difficulty region when the adjustment light is irradiated from the one
図６９〜図７１の測定対象物Ｓにおいては、板状部材Ｓｕ上に２つの角柱状部材Ｓｖが並ぶように形成される。本例においては、一方の角柱状部材Ｓｖの周囲の３つの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を測定位置とする。 69 to 71, the measurement object S is formed so that two prismatic members Sv are arranged on the plate-like member Su. In this example, three points P1, P2, and P3 around one prismatic member Sv are set as measurement positions.
図６９（ａ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、測定対象物Ｓは、２つの角柱状部材ＳｖがＸ方向に並ぶようにステージ１４０に配置されている。この場合、２つの角柱状部材Ｓｖ間の部分および一方の角柱状部材Ｓｖの一方（左方）の部分が測定困難領域であると推定される。
In the posture of the measuring object S in FIG. 69 (a), the measuring object S is arranged on the
図６９（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域が測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。図６９（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ２，Ｐ３は測定困難領域に含まれない。しかしながら、点Ｐ１が測定困難領域に含まれる。 As shown in FIG. 69B, the estimated measurement difficulty region is displayed superimposed on the image of the measurement object S. In the posture of the measuring object S in FIG. 69 (b), the points P2 and P3 are not included in the measurement difficulty region. However, the point P1 is included in the measurement difficulty region.
使用者は、ステージ操作部１４５を操作することにより、測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。図７０（ａ）は、図６９（ａ）のステージ１４０をθ方向に４５度回転された状態を示す図である。図７０（ａ）に示すように、ステージ１４０が回転されることにより、ステージ１４０上の測定対象物Ｓの姿勢が変化する。
The user can adjust the posture of the measuring object S by operating the
また、図７０（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が更新される。図７０（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ３は測定困難領域に含まれない。しかしながら、点Ｐ１，Ｐ２が測定困難領域に含まれる。
Further, as shown in FIG. 70B, the measurement difficulty region on the image of the measurement object S displayed on the
使用者は、ステージ操作部１４５をさらに操作することにより、測定対象物Ｓの姿勢をさらに調整することができる。図７１（ａ）は、図７０（ａ）のステージ１４０をθ方向にさらに４５度回転された状態を示す図である。図７１（ａ）に示すように、ステージ１４０が回転されることにより、ステージ１４０上の測定対象物Ｓの姿勢が変化する。
The user can further adjust the posture of the measuring object S by further operating the
また、図７１（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が更新される。図７１（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ１，Ｐ３は測定困難領域に含まれない。しかしながら、点Ｐ２が測定困難領域に含まれる。
In addition, as shown in FIG. 71B, the measurement difficulty region on the image of the measurement object S displayed on the
このように、使用者は、表示部４００に表示される測定困難領域を確認しながらステージ操作部１４５を操作することにより測定対象物の姿勢を調整することができる。一方で、図６９〜図７１の例のように、測定対象物Ｓの形状によっては、点Ｐ１〜Ｐ３が測定困難領域に含まれないように測定対象物Ｓの姿勢を調整することが困難である場合がある。このような場合でも、両方の投光部１１０Ａ，１１０Ｂから測定対象物Ｓに調整光を照射することによって測定困難領域を減少させることができる。
In this manner, the user can adjust the posture of the measurement object by operating the
図７２、図７３および図７４は、両方の投光部１１０Ａ，１１０Ｂから図６９〜図７１の測定対象物Ｓに調整光を照射する場合の測定困難領域の変化を示す図である。図７２（ａ）、図７３（ａ）および図７４（ａ）は、ステージ１４０上の測定対象物Ｓに両方の投光部１１０Ａ，１１０Ｂから調整光を照射した状態を示す。図７２（ｂ）、図７３（ｂ）および図７４（ｂ）は、それぞれ図７２（ａ）、図７３（ａ）および図７４（ａ）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。
72, 73, and 74 are diagrams showing changes in the measurement difficulty region when the adjustment light is irradiated from both the
図７２（ａ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、測定対象物Ｓは、２つの角柱状部材ＳｖがＸ方向に並ぶようにステージ１４０に配置されている。この場合、２つの角柱状部材Ｓｖ間の部分が測定困難領域であると推定される。
In the posture of the measuring object S in FIG. 72A, the measuring object S is arranged on the
図７２（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域が測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。図７２（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ２，Ｐ３は測定困難領域に含まれない。しかしながら、点Ｐ１が測定困難領域に含まれる。 As shown in FIG. 72B, the estimated measurement difficulty region is displayed superimposed on the image of the measurement object S. In the posture of the measuring object S in FIG. 72 (b), the points P2 and P3 are not included in the measurement difficulty region. However, the point P1 is included in the measurement difficulty region.
使用者は、ステージ操作部１４５を操作することにより、測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。図７３（ａ）は、図７２（ａ）のステージ１４０をθ方向に４５度回転された状態を示す図である。図７３（ａ）に示すように、ステージ１４０が回転されることにより、ステージ１４０上の測定対象物Ｓの姿勢が変化する。
The user can adjust the posture of the measuring object S by operating the
また、図７３（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が更新される。図７３（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ２，Ｐ３は測定困難領域に含まれない。しかしながら、点Ｐ１が測定困難領域に含まれる。
Further, as shown in FIG. 73B, the measurement difficulty region on the image of the measurement object S displayed on the
使用者は、ステージ操作部１４５をさらに操作することにより、測定対象物Ｓの姿勢をさらに調整することができる。図７４（ａ）は、図７３（ａ）のステージ１４０をθ方向にさらに４５度回転された状態を示す図である。図７４（ａ）に示すように、ステージ１４０が回転されることにより、ステージ１４０上の測定対象物Ｓの姿勢が変化する。
The user can further adjust the posture of the measuring object S by further operating the
また、図７４（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が更新される。図７４（ｂ）の測定対象物Ｓの姿勢においては、点Ｐ１〜Ｐ３は測定困難領域に含まれない。このように、使用者は、両方の投光部１１０Ａ，１１０Ｂから測定対象物Ｓに調整光を照射することにより、点Ｐ１〜Ｐ３が測定困難領域に含まれないように測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。
Further, as shown in FIG. 74 (b), the measurement difficulty region on the image of the measurement object S displayed on the
（４）姿勢調整の第１の補助機能に基づく姿勢調整の手順
図７５および図７６は、姿勢調整の第１の補助機能に基づく姿勢調整の手順を示すフローチャートである。以下、図１、図２、図７５および図７６を参照しながら姿勢調整の第１の補助機能に基づく姿勢調整の手順を説明する。ＣＰＵ２１０は、使用者により調整光の照射が指示されたか否かを判定する（ステップＳ６１）。使用者は、例えば第２の調整における図２７のステップＳ２２において、ＣＰＵ２１０に調整光の照射を指示することができる。
(4) Posture Adjustment Procedure Based on First Auxiliary Function of Posture Adjustment FIGS. 75 and 76 are flowcharts showing the posture adjustment procedure based on the first auxiliary function of posture adjustment. Hereinafter, the procedure of posture adjustment based on the first auxiliary function of posture adjustment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 75, and 76. FIG. The
ステップＳ６１において、調整光の照射が指示されていない場合、ＣＰＵ２１０は調整光の照射が指示されるまで待機する。一方、ステップＳ６１において、調整光の照射が指示された場合、ＣＰＵ２１０は投光部１１０から測定対象物Ｓに調整光を照射する（ステップＳ６２）。ここで、ＣＰＵ２１０は、使用者の指示に基づいて投光部１１０Ａ，１１０Ｂの一方または両方から測定対象物Ｓに調整光を照射することができる。
In step S61, when the adjustment light irradiation is not instructed, the
次に、ＣＰＵ２１０は、調整光が照射された測定対象物Ｓの画像を表示部４００に表示させる（ステップＳ６３）。この状態で、ＣＰＵ２１０は、使用者により測定困難領域の推定が指示されたか否かを判定する（ステップＳ６４）。ステップＳ６４において、測定困難領域の推定が指示されていない場合、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ６７の処理に進む。
Next, the
一方、ステップＳ６４において、測定困難領域の推定が指示された場合、ＣＰＵ２１０は測定困難領域を推定する（ステップＳ６５）。また、ＣＰＵ２１０は、推定した測定困難領域を測定対象物Ｓの画像に重畳して表示部４００に表示する（ステップＳ６６）。
On the other hand, when the estimation of the measurement difficulty region is instructed in step S64, the
その後、ＣＰＵ２１０は、使用者の指示に基づいて測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かを判定する（ステップＳ６７）。使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かをＣＰＵ２１０に指示することができる。
Thereafter, the
ステップＳ６７において、測定対象物Ｓの姿勢が適切でない場合、ＣＰＵ２１０は、使用者による測定対象物Ｓの姿勢の調整を受け付ける（ステップＳ６８）。その間、使用者は、測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。その後、ＣＰＵ２１０はステップＳ６７に戻る。一方、ステップＳ６７において、測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であることをＣＰＵ２１０に指示する。これにより、姿勢調整の第１の補助機能に基づく姿勢調整の手順が終了する。
In step S67, when the posture of the measuring object S is not appropriate, the
なお、使用者は、ステップＳ６４において測定困難領域の推定を指示しなかった場合、測定対象物Ｓにおいて影が発生する領域、多重反射によりパターンのコントラストの低下が発生する領域およびパターンの間隔が過密になっている領域に基づいて測定困難領域を判断する。測定対象物Ｓの測定位置が判断された測定困難領域にある場合は測定対象物Ｓの姿勢は不適切となり、測定対象物Ｓの測定位置が判断された測定困難領域にない場合は測定対象物Ｓの姿勢は適切となる。その後、使用者は、ステップＳ６７において、測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かをＣＰＵ２１０に指示する。
If the user has not instructed the estimation of the difficult measurement area in step S64, the area where the shadow is generated in the measurement object S, the area where the contrast of the pattern is reduced due to multiple reflection, and the pattern interval are too dense. The measurement difficult region is determined based on the region that is. When the measurement position of the measurement object S is in the determined measurement difficulty area, the posture of the measurement object S is inappropriate, and when the measurement position of the measurement object S is not in the determined measurement difficulty area, the measurement object is measured. The posture of S is appropriate. Thereafter, in step S67, the user instructs the
一方、使用者は、ステップＳ６４において測定困難領域の推定を指示した場合、ステップＳ６６において測定困難領域が表示部４００に表示される。測定対象物Ｓの測定位置が表示された測定困難領域にある場合は測定対象物Ｓの姿勢は不適切となり、測定対象物Ｓの測定位置が推定された測定困難領域にない場合は測定対象物Ｓの姿勢は適切となる。その後、使用者は、ステップＳ６７において、測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かをＣＰＵ２１０に指示する。
On the other hand, when the user instructs the estimation of the measurement difficulty region in step S64, the measurement difficulty region is displayed on the
ステップＳ６７において、ＣＰＵ２１０は、使用者の指示に基づいて測定対象物Ｓが姿勢は適切であるか否かを判定するが、これに限定されない。使用者により予めＲＯＩ（関心領域）が設定されている場合には、ＣＰＵ２１０は、ＲＯＩに基づいて測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かを判定してもよい。
In step S67, the
図７７は、ＲＯＩが設定された表示部４００の表示の一例を示す図である。使用者は図１のＰＣ２００の操作部２５０を操作して、図７７（ａ），（ｂ）に示すように、ＲＯＩとして測定位置を示す測定位置指定枠ＭＦを表示部４００の画面上に設定することができる。また、ステップＳ６４において測定困難領域の推定が指示された場合、ステップＳ６６において測定困難領域ＵＲが表示部４００に表示される。
FIG. 77 is a diagram illustrating an example of display on the
図７７（ａ）の例においては、測定位置指定枠ＭＦが測定困難領域ＵＲと重複していない。この場合、ステップＳ６７において、ＣＰＵ２１０は測定対象物Ｓの姿勢が適切であると判定する。一方、図７７（ｂ）の例においては、測定位置指定枠ＭＦが測定困難領域ＵＲと重複している。この場合、ステップＳ６７において、ＣＰＵ２１０は測定対象物Ｓの姿勢が適切でないと判定する。なお、測定対象物Ｓの姿勢が適切でないと判定された場合、ステップＳ６８において、ＣＰＵ２１０は、図１のステージ駆動部１４６を駆動することにより、使用者によらずに自動で測定対象物Ｓの姿勢が適切になるように測定対象物Ｓの姿勢を調整してもよい。
In the example of FIG. 77A, the measurement position designation frame MF does not overlap with the measurement difficulty region UR. In this case, in step S67, the
（５）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、投光部１１０により調整光が測定対象物Ｓに照射される。調整光のパターンは、形状測定処理において測定対象物Ｓに照射される測定光のパターンとは異なる。これにより、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像が調整光のパターンとともに表示される。そのため、使用者は、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測定困難領域を認識しやすくなる。使用者は、測定対象物Ｓの測定すべき位置が測定困難領域に含まれている場合には、測定対象物Ｓの形状測定処理前に、測定対象物Ｓ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。
(5) Effect In the
また、本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、測定対象物Ｓへの調整光の照射が一定時間ごとに行われ、測定対象物Ｓに照射される調整光に基づいて測定困難領域が一定時間ごとに順次推定される。表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。
Moreover, in the
そのため、使用者がステージ操作部１４５を操作して測定対象物Ｓの姿勢を調整した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定困難領域が更新される。これにより、使用者は、表示部４００に表示される測定困難領域を確認しながら測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。その結果、測定対象物Ｓの形状測定処理の前に、測定対象物Ｓ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。
Therefore, when the user operates the
［９］姿勢調整の第２の補助機能
（１）姿勢調整の第２の補助機能の例
以下、姿勢調整の第１の補助機能とは異なる姿勢調整の第２の補助機能について説明する。姿勢調整の第２の補助機能を実行した状態において図３０〜図３２の形状測定処理が実行された場合、図１のＣＰＵ２１０は、主立体形状データを生成するとともに、主立体形状データに基づいて測定困難領域を判定する。この場合、形状測定処理において、測定対象物Ｓの高さを示す主立体形状データが生成されなかった領域が測定困難領域と判定される。また、生成された主立体形状データの変化が多重反射により得られた主立体形状データの変化とみなされる領域が測定困難領域と判定される。判定された測定困難領域は、測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。
[9] Second Auxiliary Function for Posture Adjustment (1) Example of Second Auxiliary Function for Posture Adjustment Hereinafter, a second auxiliary function for posture adjustment different from the first auxiliary function for posture adjustment will be described. When the shape measurement processing of FIGS. 30 to 32 is executed in the state where the second auxiliary function of posture adjustment is executed, the
図７８は、測定困難領域を有する測定対象物Ｓの画像の一例を示す図である。図７８（ａ）は、図２の一方の投光部１１０Ａから測定光が照射された状態で図１の受光部１２０により撮像された測定対象物Ｓの画像を示す。図７８（ａ）に示すように、測定対象物Ｓの一部に影が発生している。しかしながら、測定対象物Ｓの一部に影が発生することは自然現象であり、影が発生していても、使用者がそれに気づかないことがある。
FIG. 78 is a diagram illustrating an example of an image of the measuring object S having a measurement difficulty region. FIG. 78A shows an image of the measuring object S captured by the
図７８（ｂ）は、図７８（ａ）の測定対象物Ｓに対する姿勢調整の第２の補助機能において判定された測定対象物Ｓの測定困難領域を示す。図７８（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域は測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。図７８（ｂ）の例においては、測定困難領域はハッチングパターンにより強調表示されている。これにより、使用者は測定困難領域を確実に認識することができる。 FIG. 78B shows a measurement difficulty region of the measurement object S determined in the second auxiliary function of posture adjustment with respect to the measurement object S of FIG. As shown in FIG. 78 (b), the estimated measurement difficulty region is displayed superimposed on the image of the measuring object S. In the example of FIG. 78 (b), the measurement difficulty region is highlighted with a hatching pattern. Thereby, the user can recognize a measurement difficult area reliably.
図７９は、測定困難領域を有する測定対象物Ｓの画像の他の例を示す図である。図７９（ａ）は、図１の照明光出力部１３０から照明光が照射された状態で図１の受光部１２０により撮像された測定対象物Ｓの画像を示す。図７９（ａ）に示すように、照明光出力部１３０からの照明光によっては、測定対象物Ｓにほとんど影が発生しない。したがって、使用者は、測定困難領域を認識することができない。
FIG. 79 is a diagram illustrating another example of an image of the measuring object S having a measurement difficulty region. FIG. 79A shows an image of the measuring object S captured by the
図７９（ｂ）は、図７９（ａ）の測定対象物Ｓに対する姿勢調整の第２の補助機能において判定された測定対象物Ｓの測定困難領域を示す。図７９（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域は、照明光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像に重畳して表示することも可能である。図７９（ｂ）の例においては、測定困難領域はハッチングパターンにより強調表示されている。 FIG. 79B shows a measurement difficulty region of the measurement object S determined by the second auxiliary function of posture adjustment with respect to the measurement object S of FIG. 79A. As shown in FIG. 79 (b), the estimated measurement difficulty region can be displayed by being superimposed on the image of the measuring object S imaged using illumination light. In the example of FIG. 79 (b), the measurement difficulty region is highlighted by a hatching pattern.
図８０は、測定困難領域を有する測定対象物Ｓの画像のさらに他の例を示す図である。図８０（ａ）は、図２の投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定光が照射された状態で図１の受光部１２０により撮像された測定対象物Ｓの画像を示す。図８０（ａ）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、一方の投光部１１０Ａから測定光を測定対象物Ｓに照射する場合に比べて、発生する影Ｓｓが減少する。
FIG. 80 is a diagram illustrating still another example of the image of the measuring object S having the measurement difficulty region. FIG. 80A shows an image of the measurement object S captured by the
図８０（ｂ）は、図８０（ａ）の測定対象物Ｓに対する姿勢調整の第２の補助機能において判定された測定対象物Ｓの測定困難領域を示す。図８０（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域は、一方および他方の測定光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像に重畳して表示することも可能である。図８０（ｂ）の例においては、測定困難領域はハッチングパターンにより強調表示されている。 FIG. 80B shows a measurement difficulty region of the measurement object S determined in the second auxiliary function of posture adjustment with respect to the measurement object S of FIG. As shown in FIG. 80 (b), the estimated measurement difficulty region can be displayed superimposed on the image of the measuring object S imaged using one and the other measurement light. In the example of FIG. 80 (b), the measurement difficulty region is highlighted with a hatching pattern.
図８１は、測定困難領域を有する測定対象物Ｓの画像のさらに他の例を示す図である。図８１（ａ）は、主立体形状データに基づく測定対象物Ｓの立体形状の画像を示す。図８１（ｂ）は、図８１（ａ）の測定対象物Ｓに対する姿勢調整の第２の補助機能において判定された測定対象物Ｓの測定困難領域を示す。図８１（ｂ）に示すように、推定された測定困難領域は、測定対象物Ｓの立体形状の画像に重畳して表示することも可能である。図８１（ｂ）の例においては、測定困難領域はハッチングパターンにより強調表示されている。 FIG. 81 is a diagram illustrating still another example of the image of the measuring object S having the measurement difficulty region. FIG. 81A shows a three-dimensional image of the measuring object S based on the main three-dimensional shape data. FIG. 81 (b) shows a measurement difficulty region of the measuring object S determined in the second auxiliary function of posture adjustment with respect to the measuring object S of FIG. 81 (a). As shown in FIG. 81 (b), the estimated measurement difficulty region can be displayed by being superimposed on the three-dimensional image of the measurement object S. In the example of FIG. 81 (b), the measurement difficulty region is highlighted with a hatching pattern.
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た場合に生成される主立体形状データの不良部分は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの一方から測定対象物Ｓに測定光が照射された場合に生成される主立体形状データの不良部分に比べて小さい。すなわち、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定対象物Ｓにそれぞれ測定光が照射されることにより、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの一方から測定光が測定対象物Ｓに照射される場合に比べて測定困難領域を減少させることができる。
A defective portion of the main stereoscopic shape data generated when the measurement object S is irradiated with the measurement light S from both the
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た場合に生成された合成立体形状データの不良部分が判定され、判定された不良部分を識別可能に測定対象物Ｓの画像が表示部４００に表示される。これにより、使用者は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定光を測定対象物Ｓに照射した場合の測定困難領域を認識することができる。その結果、次の形状測定処理を行う前に、測定対象物Ｓの姿勢を形状測定に適切な状態に容易かつ正確に調整することができる。
When the measurement object S is irradiated with the measurement light from both of the
主立体形状データの生成が一定時間ごとに行われてもよい。この場合、ＣＰＵ２１０は、生成された主立体形状データに基づいて測定困難領域を一定時間ごとに順次判定する。この構成によれば、測定対象物の姿勢が変化した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。
The main stereoscopic shape data may be generated at regular intervals. In this case, the
（２）姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順
図８２および図８３は、姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順を示すフローチャートである。以下、図１、図２、図８２および図８３を参照しながら姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順を説明する。姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順は、図３０〜図３２の形状測定処理に含まれる。ステップＳ４１〜Ｓ４５の処理は、図３０〜図３２の形状測定処理のステップＳ４１〜Ｓ４５と同様である。
(2) Posture Adjustment Procedure Based on Posture Adjustment Second Auxiliary Function FIGS. 82 and 83 are flowcharts showing the posture adjustment procedure based on the second posture adjustment function. Hereinafter, the procedure of posture adjustment based on the second auxiliary function of posture adjustment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 82, and 83. FIG. The procedure of posture adjustment based on the second auxiliary function of posture adjustment is included in the shape measurement process of FIGS. The processing of steps S41 to S45 is the same as steps S41 to S45 of the shape measurement processing of FIGS.
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された場合、ＣＰＵ２１０は、測定困難領域を判定する（ステップＳ７１）。また、ＣＰＵ２１０は、判定した測定困難領域を測定対象物Ｓの画像に重畳して表示部４００に表示する（ステップＳ７２）。
When it is determined in step S45 that the three-dimensional shape of the measurement position is displayed, the
ここで、表示部４００に表示されるＳの画像は、一方の測定光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよいし、一方および他方の測定光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよい。あるいは、表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像は、照明光を用いて撮像された測定対象物Ｓの画像であってもよいし、測定対象物Ｓの立体形状の画像であってもよい。
Here, the image of S displayed on the
その後、ＣＰＵ２１０は、使用者の指示に基づいて測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かをＣＰＵ２１０に指示することができる。
Thereafter, the
ステップＳ７３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対象物Ｓの姿勢が適切になるように測定対象物Ｓの姿勢の調整を行うことができる。
In step S73, when the posture of the measuring object S is not appropriate, the
一方、ステップＳ７３において、測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であることをＣＰＵ２１０に指示する。その後、ＣＰＵ２１０はステップＳ４６の処理に進む。ステップＳ４６〜Ｓ５７の処理は、図３０〜図３２の形状測定処理のステップＳ４６〜Ｓ５７と同様である。
On the other hand, when the posture of the measuring object S is appropriate in step S73, the user instructs the
これにより、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。このように、姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順は、図３０〜図３２の形状測定処理に含まれる。ステップＳ７１〜Ｓ７３の処理により姿勢調整の第２の補助機能に基づく姿勢調整の手順が構成される。 Thereby, CPU210 performs measurement or analysis of a measurement position based on a user's directions (Step S57). This completes the shape measurement process. As described above, the posture adjustment procedure based on the second auxiliary function of posture adjustment is included in the shape measurement processing of FIGS. A posture adjustment procedure based on the second auxiliary function of posture adjustment is configured by the processing of steps S71 to S73.
（３）効果
本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、測定困難領域に対応する主立体形状データの部分が、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して判定される。また、測定対象物Ｓが受光部１２０により撮像され、判定された不良部分を識別可能に測定対象物Ｓの画像が表示部４００に表示される。
(3) Effect In the
それにより、使用者は、測定困難領域を正確に認識することができる。したがって、次の形状測定処理を行う前に、測定対象物Ｓの姿勢を形状測定に適切な状態に容易かつ正確に調整することができる。また、測定対象物Ｓの測定位置が測定困難領域に含まれていない場合には、使用者は、形状測定処理を再度行う必要がないことを認識することができる。そのため、測定対象物Ｓの形状が単純である場合には、効率よくかつ短時間で測定対象物Ｓの形状を測定することができる。 Thereby, the user can recognize the measurement difficult region accurately. Therefore, before performing the next shape measurement process, the posture of the measuring object S can be easily and accurately adjusted to a state suitable for shape measurement. When the measurement position of the measurement object S is not included in the measurement difficulty region, the user can recognize that it is not necessary to perform the shape measurement process again. Therefore, when the shape of the measuring object S is simple, the shape of the measuring object S can be measured efficiently and in a short time.
また、本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、主立体形状データの生成が一定時間ごとに行われ、生成された主立体形状データに基づいて測定困難領域が一定時間ごとに順次判定される。表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。
Further, in
そのため、使用者がステージ操作部１４５を操作して測定対象物Ｓの姿勢を調整した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定困難領域が更新される。これにより、使用者は、表示部４００に表示される測定困難領域を確認しながら測定対象物Ｓの姿勢を調整することができる。その結果、測定対象物Ｓの形状測定処理の前に、測定対象物Ｓ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。
Therefore, when the user operates the
［１０］姿勢調整の第３の補助機能
（１）姿勢調整の第３の補助機能の第１の例
以下、姿勢調整の第１または第２の補助機能とは異なる姿勢調整の第３の補助機能について説明する。姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整は、図２３の形状測定の準備と図３０〜図３２の形状測定処理との間に行われる。
[10] Third Auxiliary Function of Posture Adjustment (1) First Example of Third Auxiliary Function of Posture Adjustment Hereinafter, a third auxiliary of posture adjustment different from the first or second auxiliary function of posture adjustment The function will be described. Posture adjustment based on the third auxiliary function of posture adjustment is performed between the shape measurement preparation of FIG. 23 and the shape measurement processing of FIGS. 30 to 32.
図２３の形状測定の準備の後、姿勢調整の第３の補助機能の第１の例が実行された場合、図１のＣＰＵ２１０は、投光部１１０から測定対象物Ｓにコード状測定光（図１１参照）を複数回照射し、主立体形状データを生成する。また、ＣＰＵ２１０は、測定対象物Ｓの主立体形状データを生成するとともに、姿勢調整の第２の補助機能と同様に、主立体形状データに基づいて測定困難領域を判定する。判定された測定困難領域は、姿勢調整の第２の補助機能の場合と同様に、測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。
When the first example of the third auxiliary function of posture adjustment is executed after the preparation for the shape measurement in FIG. 23, the
測定対象物Ｓの姿勢が適切でない場合、測定対象物Ｓの姿勢調整が行われた後、再び姿勢調整の第３の補助機能の第１の例が実行される。測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、図３０〜図３２の形状測定処理が実行される。形状測定処理においては、ＣＰＵ２１０は、投光部１１０から測定対象物Ｓに縞状測定光を複数回照射した後にコード状測定光を複数回照射し、測定対象物Ｓの主立体形状データを生成する。
When the posture of the measuring object S is not appropriate, after the posture adjustment of the measuring object S is performed, the first example of the third auxiliary function of the posture adjustment is executed again. When the posture of the measurement object S is appropriate, the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 is executed. In the shape measurement process, the
このように、姿勢調整の第３の補助機能における主立体形状データは、測定困難領域を判定するために生成される。以下、姿勢調整の第３の補助機能における測定対象物Ｓの形状測定を簡易測定と呼ぶ。簡易測定における主立体形状データの分解能は、形状測定処理における主立体形状データの分解能よりも低くてもよい。 As described above, the main stereoscopic shape data in the third auxiliary function of posture adjustment is generated to determine the measurement difficulty region. Hereinafter, the shape measurement of the measuring object S in the third auxiliary function of posture adjustment is referred to as simple measurement. The resolution of the main stereoscopic shape data in the simple measurement may be lower than the resolution of the main stereoscopic shape data in the shape measurement process.
上記の姿勢調整の第３の補助機能の第１の例における簡易測定によれば、簡易測定における主立体形状データの精度を形状測定処理における主立体形状データの精度よりも低くすることができる。これにより、主立体形状データの生成のために必要なパターン画像の取得回数が低減され、ＣＰＵ２１０の処理時間が短縮されるので、簡易測定における主立体形状データの不良部分を短時間で判定することができる。すなわち、測定困難領域を高速に判定することができる。したがって、測定対象物Ｓの形状が複雑であるため、測定対象物Ｓの姿勢調整を繰り返す必要がある場合などに、測定対象物Ｓの姿勢を短時間で適切に調整することができる。
According to the simple measurement in the first example of the third auxiliary function of posture adjustment described above, the accuracy of the main stereoscopic shape data in the simple measurement can be made lower than the accuracy of the main stereoscopic shape data in the shape measurement process. As a result, the number of pattern image acquisitions necessary for generating the main stereoscopic shape data is reduced, and the processing time of the
上記のように、簡易測定においては、コード状測定光のみが測定対象物Ｓに照射され、縞状測定光が測定対象物Ｓに照射されずに測定対象物Ｓの粗い形状が測定され、形状測定処理においては、コード状測定光および縞状測定光が測定対象物Ｓに順次照射され、測定対象物Ｓの形状が精密に測定される。 As described above, in the simple measurement, only the code-shaped measurement light is irradiated onto the measurement object S, and the rough shape of the measurement object S is measured without the striped measurement light being irradiated onto the measurement object S. In the measurement process, the code-shaped measurement light and the striped measurement light are sequentially irradiated onto the measurement object S, and the shape of the measurement object S is precisely measured.
なお、簡易測定におけるコード状測定光の出射回数Ｎは、形状測定処理におけるコード状測定光出射回数Ｎよりも少なくなるように設定されてもよい。例えば、簡易測定においては、Ｎは５に設定され、形状測定処理においては、Ｎは８に設定されてもよい。この場合、パターン画像の取得回数がさらに低減され、ＣＰＵ２１０の処理時間がさらに短縮されるので、簡易測定における主立体形状データの不良部分をさらに短時間で判定することができる。
It should be noted that the number N of code-shaped measurement light emission times in the simple measurement may be set to be smaller than the number N of code-like measurement light emission times in the shape measurement process. For example, N may be set to 5 in simple measurement, and N may be set to 8 in shape measurement processing. In this case, the number of pattern image acquisitions is further reduced, and the processing time of the
（２）姿勢調整の第３の補助機能の第２の例
図２３の形状測定の準備の後、姿勢調整の第３の補助機能の第２の例が実行された場合、図１のＣＰＵ２１０は、投光部１１０から測定対象物Ｓに複数種類の測定光が組み合わされた測定光を照射し、測定対象物Ｓの主立体形状データを生成する。ＣＰＵ２１０は、測定対象物Ｓの主立体形状データを生成する際に、主立体形状データに基づいて測定困難領域を判定する。判定された測定困難領域は、姿勢調整の第２の補助機能の場合と同様に、測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。
(2) Second Example of Posture Adjustment Third Auxiliary Function After the preparation of the shape measurement of FIG. 23, when the second example of the posture adjustment third auxiliary function is executed, the
測定対象物Ｓの姿勢が適切でない場合、測定対象物Ｓの姿勢調整が行われた後、再び姿勢調整の第３の補助機能の第２の例が実行される。測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、図３０〜図３２の形状測定処理が実行される。形状測定処理においては、ＣＰＵ２１０は、投光部１１０から測定対象物Ｓに複数種類の測定光が組み合わされた測定光を照射し、測定対象物Ｓの主立体形状データを生成する。
When the posture of the measuring object S is not appropriate, after the posture adjustment of the measuring object S is performed, the second example of the third auxiliary function of the posture adjustment is executed again. When the posture of the measurement object S is appropriate, the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 is executed. In the shape measurement process, the
簡易測定における測定光は、形状測定処理における測定光よりも主立体形状データを高速に生成できるように設定される。一の設定例として、例えば、簡易測定においては、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、正弦波状測定光（図８参照）が照射される。一方、形状測定処理においては、投光部１１０から測定対象物Ｓにコード状測定光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。
The measurement light in the simple measurement is set so that the main stereoscopic shape data can be generated at a higher speed than the measurement light in the shape measurement process. As one setting example, for example, in the simple measurement, the measurement light S is irradiated with the code-like measurement light (see FIG. 11) and the sinusoidal measurement light (see FIG. 8). The On the other hand, in the shape measurement process, the measurement light S is irradiated with the code-like measurement light from the
他の設定例として、例えば、簡易測定および形状測定処理において、投光部１１０から測定対象物Ｓにコード状測定光が照射されるとともに、縞状測定光が照射される。ここで、簡易測定における縞状測定光の各明部分のＸ方向の幅が形状測定処理における縞状測定光の各明部分のＸ方向の幅よりも大きく設定される。例えば、簡易測定における縞状測定光の各明部分のＸ方向の幅は６単位であり、縞状測定光の各暗部分のＸ方向の幅は１０単位である。一方、形状測定処理における縞状測定光の各明部分のＸ方向の幅は３単位であり、縞状測定光の各暗部分のＸ方向の幅は１３単位である。 As another setting example, for example, in the simple measurement and shape measurement processing, the measurement light S is irradiated with the code-shaped measurement light and the striped measurement light is irradiated. Here, the width in the X direction of each bright portion of the striped measurement light in the simple measurement is set larger than the width in the X direction of each bright portion of the striped measurement light in the shape measurement process. For example, the width in the X direction of each bright portion of the striped measurement light in simple measurement is 6 units, and the width in the X direction of each dark portion of the striped measurement light is 10 units. On the other hand, the width in the X direction of each bright portion of the striped measurement light in the shape measurement process is 3 units, and the width in the X direction of each dark portion of the striped measurement light is 13 units.
さらに他の設定例として、例えば、簡易測定および形状測定処理において、投光部１１０から測定対象物Ｓにコード状測定光が照射されるとともに、縞状測定光が照射される。ここで、簡易測定における縞状測定光のＸ方向の移動距離が形状測定処理における縞状測定光のＸ方向の移動距離よりも大きく設定される。例えば、簡易測定における縞状測定光のＸ方向の移動距離は２単位である。一方、形状測定処理における縞状測定光のＸ方向の移動距離は１単位である。 As yet another setting example, for example, in the simple measurement and shape measurement processing, the measurement light S is irradiated with the code-shaped measurement light and the striped measurement light is irradiated. Here, the movement distance in the X direction of the striped measurement light in the simple measurement is set larger than the movement distance in the X direction of the striped measurement light in the shape measurement process. For example, the movement distance in the X direction of the striped measurement light in the simple measurement is 2 units. On the other hand, the moving distance in the X direction of the striped measurement light in the shape measurement process is 1 unit.
上記の姿勢調整の第３の補助機能の第２の例における簡易測定によれば、主立体形状データの生成のために必要なパターン画像の取得回数が低減され、ＣＰＵ２１０の処理時間が短縮されるので、主立体形状データが高速に生成される。これにより、簡易測定における主立体形状データの不良部分を短時間で判定することができる。すなわち、測定困難領域を高速に判定することができる。したがって、測定対象物Ｓの形状が複雑であるため、測定対象物Ｓの姿勢調整を繰り返す必要がある場合などに、測定対象物Ｓの姿勢を短時間で適切に調整することができる。
According to the simple measurement in the second example of the third auxiliary function of the posture adjustment described above, the number of pattern image acquisitions necessary for generating the main stereoscopic shape data is reduced, and the processing time of the
（３）姿勢調整の第３の補助機能の第３の例
図２３の形状測定の準備の後、姿勢調整の第３の補助機能の第３の例が実行された場合、図１のＣＰＵ２１０は、投光部１１０から測定対象物Ｓに測定光を照射する。図１の制御基板１５０は、受光部１２０からの受光信号に対応する画素データの間引きを行う。
(3) Third Example of Posture Adjustment Third Auxiliary Function After the preparation for shape measurement in FIG. 23, when the third example of posture adjustment third auxiliary function is executed, the
この場合、Ｘ方向の画素データが間引きされてもよいし、Ｙ方向の画素データが間引きされてもよいし、Ｘ方向およびＹ方向の画素データが間引きされてもよい。あるいは、ビニング処理により画素データが間引きされてもよい。また、受光部１２０の露光時間が短縮されてもよい。これにより、受光部１２０のフレームレートを増加させることができるとともに、制御基板１５０からＣＰＵ２１０への画素データの転送速度を向上させることができる。
In this case, pixel data in the X direction may be thinned out, pixel data in the Y direction may be thinned out, and pixel data in the X direction and the Y direction may be thinned out. Alternatively, pixel data may be thinned out by binning processing. Further, the exposure time of the
ＣＰＵ２１０は、間引き後の画素データに基づいて測定対象物Ｓの主立体形状データを生成する。また、ＣＰＵ２１０は、主立体形状データを生成するとともに、主立体形状データに基づいて測定困難領域を判定する。判定された測定困難領域は、姿勢調整の第２の補助機能の場合と同様に、測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。
The
測定対象物Ｓの姿勢が適切でない場合、測定対象物Ｓの姿勢調整が行われた後、再び姿勢調整の第３の補助機能の第３の例が実行される。測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、図３０〜図３２の形状測定処理が実行される。形状測定処理においては、ＣＰＵ２１０は、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の主立体形状データを生成する。
When the posture of the measuring object S is not appropriate, after the posture adjustment of the measuring object S is performed, the third example of the third auxiliary function of the posture adjustment is executed again. When the posture of the measurement object S is appropriate, the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 is executed. In the shape measurement process, the
上記の姿勢調整の第３の補助機能の第３の例における簡易測定によれば、簡易測定における主立体形状データの精度を形状測定処理における主立体形状データの精度よりも低くすることができる。そのため、画素データが高速で転送されるので、ＣＰＵ２１０は主立体形状データを高速に生成することができる。また、ＣＰＵ２１０の処理時間が短縮される。これにより、簡易測定における主立体形状データの不良部分を短時間で判定することができる。すなわち、測定困難領域を高速に判定することができる。したがって、測定対象物Ｓの形状が複雑であるため、測定対象物Ｓの姿勢調整を繰り返す必要がある場合などに、測定対象物Ｓの姿勢を短時間で適切に調整することができる。
According to the simple measurement in the third example of the third auxiliary function of the posture adjustment described above, the accuracy of the main stereoscopic shape data in the simple measurement can be made lower than the accuracy of the main stereoscopic shape data in the shape measurement process. Therefore, since the pixel data is transferred at a high speed, the
（４）姿勢調整の第３の補助機能の第４の例
姿勢調整の第３の補助機能の第４の例においては、図７７の例に示すように、使用者により予めＲＯＩが設定されている。図２３の形状測定の準備の後、姿勢調整の第３の補助機能の第４の例が実行された場合、図１のＣＰＵ２１０は、投光部１１０から少なくともＲＯＩが設定された領域に対応する測定対象物Ｓに測定光を照射する。図１の制御基板１５０は、受光部１２０からの受光信号に対応する画素データをＣＰＵ２１０に転送する。
(4) Fourth Example of Third Auxiliary Function for Posture Adjustment In the fourth example of the third auxiliary function for posture adjustment, as shown in the example of FIG. 77, the ROI is set in advance by the user. Yes. When the fourth example of the third auxiliary function of posture adjustment is executed after the preparation of the shape measurement in FIG. 23, the
この場合、測定対象物Ｓの全ての部分に測定光を照射して全ての部分の画像を取得する場合に比べて、転送される画素データが低減される。これにより、受光部１２０のフレームレートを増加させることができるとともに、制御基板１５０からＣＰＵ２１０への画素データの転送速度を向上させることができる。その結果、主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 transferred pixel data is reduced as compared with the case where all the portions of the measurement object S are irradiated with the measurement light and the images of all the portions are acquired. As a result, the frame rate of the
ＣＰＵ２１０は、画素データに基づいて測定対象物Ｓの主立体形状データを生成するとともに、主立体形状データに基づいて測定困難領域を判定する。判定された測定困難領域は、姿勢調整の第２の補助機能の場合と同様に、測定対象物Ｓの画像に重畳して表示される。
The
測定対象物Ｓの姿勢が適切でない場合、測定対象物Ｓの姿勢調整が行われた後、再び姿勢調整の第３の補助機能の第４の例が実行される。測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、図３０〜図３２の形状測定処理が実行される。形状測定処理においては、ＣＰＵ２１０は、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の主立体形状データを生成する。
When the posture of the measuring object S is not appropriate, after the posture adjustment of the measuring object S is performed, the fourth example of the third auxiliary function of the posture adjustment is executed again. When the posture of the measurement object S is appropriate, the shape measurement process of FIGS. 30 to 32 is executed. In the shape measurement process, the
上記の姿勢調整の第３の補助機能の第４の例における簡易測定によれば、簡易測定における主立体形状データのデータ量を形状測定処理における主立体形状データのデータ量よりも小さくすることができる。これにより、受光部１２０のフレームレートが向上するとともに、ＣＰＵ２１０の処理時間が短縮される。また、主立体形状データが高速に生成されるので、簡易測定における主立体形状データのうち指定された位置に対応する測定対象物Ｓの部分が不良部分を含むか否かを短時間で判定することができる。すなわち、測定困難領域を高速に判定することができる。したがって、測定対象物Ｓの形状が複雑であるため、測定対象物Ｓの姿勢調整を繰り返す必要がある場合などに、測定対象物Ｓの姿勢を短時間で適切に調整することができる。
According to the simple measurement in the fourth example of the third auxiliary function of posture adjustment described above, the data amount of the main stereoscopic shape data in the simple measurement can be made smaller than the data amount of the main stereoscopic shape data in the shape measurement process. it can. Thereby, the frame rate of the
上記の姿勢調整の第３の補助機能の第１〜第４の例は、組み合わせて実行されてもよい。この場合、主立体形状データがより高速に生成されるので、測定困難領域をより高速に判定することができる。その結果、測定対象物Ｓの姿勢をより短時間で適切に調整することができる。 The first to fourth examples of the third auxiliary function of posture adjustment described above may be executed in combination. In this case, since the main stereoscopic shape data is generated at a higher speed, it is possible to determine the difficult measurement area at a higher speed. As a result, the posture of the measuring object S can be appropriately adjusted in a shorter time.
また、簡易測定における主立体形状データの生成が一定時間ごとに行われてもよい。この場合、ＣＰＵ２１０は、生成された主立体形状データに基づいて測定困難領域を一定時間ごとに順次判定する。この構成によれば、測定対象物の姿勢が変化した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。
Further, generation of main stereoscopic shape data in simple measurement may be performed at regular intervals. In this case, the
（５）姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整の手順
図２３の形状測定の準備の後、姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整が実行される。図８４は、姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整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８４を参照しながら姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整の手順を説明する。使用者は、形状測定の準備の終了後に、ＣＰＵ２１０に簡易測定の開始を指示する。ＣＰＵ２１０は、使用者により簡易測定の開始が指示されたか否かを判定する（ステップＳ８１）。
(5) Posture adjustment procedure based on the third auxiliary function of posture adjustment After preparation for the shape measurement in FIG. 23, posture adjustment based on the third auxiliary function of posture adjustment is executed. FIG. 84 is a flowchart showing the posture adjustment procedure based on the third auxiliary function of posture adjustment. Hereinafter, the procedure of posture adjustment based on the third auxiliary function of posture adjustment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 84. The user instructs the
ステップＳ８１において、簡易測定の開始が指示されていない場合、ＣＰＵ２１０は、簡易測定の開始が指示されるまで待機する。なお、使用者は、簡易測定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Ｓ８１において、簡易測定の開始が指示された場合、ＣＰＵ２１０は、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のパターン画像を取得する（ステップＳ８２）。上述したように、簡易測定におけるパターン画像の取得は、後で行われる形状測定処理におけるパターン画像の取得よりも高速で行われる。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 simple measurement is not instructed in step S81,
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Ｓ８３）。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。また、ＣＰＵ２１０は、測定困難領域を判定するとともに（ステップＳ８４）、判定した測定困難領域を測定対象物Ｓの画像に重畳して表示部４００に表示する（ステップＳ８５）。
Next, the
その後、ＣＰＵ２１０は、使用者の指示に基づいて測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かを判定する（ステップＳ８６）。使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であるか否かをＣＰＵ２１０に指示することができる。
Thereafter, the
ステップＳ８６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Ｓ８１の処理に戻る。これにより、ＣＰＵ２１０は簡易測定の開始が指示されるまで待機するとともに、使用者は簡易測定の開始を再び指示するまで測定対象物Ｓの姿勢が適切になるように測定対象物Ｓの姿勢の調整を行うことができる。
In step S86, when the posture of the measuring object S is not appropriate, the
一方、ステップＳ８６において、測定対象物Ｓの姿勢が適切である場合、使用者は、測定対象物Ｓの姿勢が適切であることをＣＰＵ２１０に指示する。これにより、ＣＰＵ２１０は、姿勢調整の第３の補助機能に基づく姿勢調整の手順を終了する。その後、ＣＰＵ２１０は、図３０〜図３２の形状測定処理を実行する。
On the other hand, when the posture of the measuring object S is appropriate in step S86, the user instructs the
このように、ＣＰＵ２１０により簡易測定における主立体形状データの不良部分が判定された後でかつ投光部１１０により測定光が測定対象物Ｓに照射される前に測定対象物Ｓの姿勢を確実に調整することができる。これにより、測定対象物Ｓの形状測定処理を行う前に、測定対象物Ｓ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。
As described above, after the
また、簡易測定においては、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定対象物Ｓに測定光を照射してもよい。この場合、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの一方から測定光が測定対象物Ｓに照射される場合に比べて測定困難領域を減少させることができる。
Further, in the simple measurement, the measurement object S may be irradiated with the measurement light from both the
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た場合に生成された合成立体形状データの不良部分が判定され、判定された不良部分を識別可能に測定対象物Ｓの画像が表示部４００に表示される。これにより、使用者は、投光部１１０Ａ，１１０Ｂの両方から測定光を測定対象物Ｓに照射した場合の測定困難領域を認識することができる。その結果、形状測定処理を行う前に、測定対象物Ｓの姿勢を形状測定に適切な状態に容易かつ正確に調整することができる。
When the measurement object S is irradiated with the measurement light from both of the
（６）効果
本実施の形態に係る形状測定装置５００においては、形状測定処理を行う前に、簡易測定により主立体形状データの不良部分が判定される。簡易測定における主立体形状データは、形状測定処理における主立体形状データよりも低い精度または小さいデータ量を有する。したがって、不良部分の判定を短時間で行うことができる。また、不良部分を識別可能に測定対象物Ｓの画像が表示部４００に表示される。そのため、使用者は、測定困難部分を容易に認識することができる。
(6) Effect In the
測定対象物Ｓの測定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Ｓの形状測定処理を行う前に、測定対象物Ｓ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。また、形状測定処理においては、簡易測定における主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 case where the measurement position of the measurement object S is included in the measurement difficult part, the user can make the posture of the measurement object S suitable for shape measurement before performing the shape measurement process of the measurement object S. Can be adjusted easily. In the shape measurement process, main stereoscopic shape data having higher accuracy or a larger data amount than the main stereoscopic shape data in the simple measurement is generated. Thereby, the shape of the measuring object S can be measured 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、簡易測定における主立体形状データの生成が一定時間ごとに行われ、生成された主立体形状データに基づいて測定困難領域が一定時間ごとに順次判定される。表示部４００に表示される測定対象物Ｓの画像上の測定困難領域が順次更新される。簡易測定における主立体形状データの生成は、形状測定処理における主立体形状データの生成よりも高速に行われるため、測定困難領域の更新をより短い間隔で行うことができる。
Moreover, in the
そのため、使用者がステージ操作部１４５を操作して測定対象物Ｓの姿勢を調整した場合、測定対象物Ｓの姿勢の変化に追従して表示部４００に表示される測定困難領域がより短い間隔で更新される。これにより、使用者は、表示部４００に表示される測定困難領域を確認しながら測定対象物Ｓの姿勢を短時間で調整することができる。その結果、測定対象物Ｓの形状測定処理の前に、測定対象物Ｓの姿勢を形状測定に適切な状態に短時間で容易に調整することができる。
Therefore, when the user operates the
［１１］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。
[11] Correspondence relationship between each constituent element of claim and each part of embodiment The following describes an example of the correspondence between each constituent element of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.
測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、ステージ１４０がステージの例であり、投光部１１０が投光部の例であり、投光部１１０Ａが第１の投光部の例であり、投光部１１０Ｂが第２の投光部の例であり、受光部１２０が受光部の例である。ＣＰＵ２１０がデータ生成部、制御部、判定部および処理装置の例であり、表示部４００が表示部の例であり、操作部２５０が操作部の例であり、ステージ操作部１４５が姿勢調整部の例であり、形状測定装置５００が形状測定装置の例であり、測定光が第１および第２の光の例である。
The measurement object S is an example of a measurement object, the
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.
［１２］参考形態
（１）第１の参考形態に係る形状測定装置は、測定対象物が載置されるステージと、ステージに載置された測定対象物に斜め上方から第１のパターンを有する第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第２のパターンを有する第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とともに、ステージに載置された測定対象物を撮像するように構成される受光部と、受光部により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立体形状データを生成するように構成されるデータ生成部と、受光部により撮像された測定対象物の画像を表示するように構成される表示部と、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受光部により出力される受光信号に基づいて第１の立体形状データを生成するように投光部、受光部およびデータ生成部を制御し、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受光部により出力される受光信号に基づいて第２の立体形状データを生成するように投光部、受光部およびデータ生成部を制御する制御部と、データ生成部により生成された第１の立体形状データの不良部分を判定する判定部と、判定部により第１の立体形状データの不良部分が判定された後でかつ投光部により第２の光が測定対象物に照射される前に測定対象物の姿勢を調整するように操作可能な姿勢調整部とを備え、制御部は、判定部により判定された不良部分を識別可能に測定対象物の画像を表示するように表示部を制御するものである。
[12] Reference form (1) A shape measuring apparatus according to the first reference form has a stage on which a measurement object is placed and a first pattern obliquely from above on the measurement object placed on the stage. A light projecting unit configured to irradiate the first light and irradiate the measurement target placed on the stage with the second light having the second pattern obliquely from above, and the light projecting unit disposed above the stage. A light receiving unit configured to receive light reflected by the measurement object placed on the stage, output a light reception signal indicating the amount of received light, and to image the measurement object placed on the stage; A data generation unit configured to generate three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of the measurement object by a triangulation method based on a light reception signal output from the light reception unit, and a measurement target imaged by the light reception unit Display an image of an object The display unit configured as described above and, before measuring the shape, project the first light to irradiate the measurement object and generate first three-dimensional shape data based on the light reception signal output from the light receiving unit The light receiving unit and the data generating unit to irradiate the measurement object with the second light and generate the second three-dimensional shape data based on the received light signal output from the light receiving unit. A control unit that controls the light projecting unit, the light receiving unit, and the data generation unit; a determination unit that determines a defective portion of the first three-dimensional shape data generated by the data generation unit; A posture adjustment unit operable to adjust the posture of the measurement object after the defective portion is determined and before the second light is irradiated to the measurement object by the light projecting unit, and the control unit includes: , Defective portion determined by the determination unit It controls the display unit to display an image of the identifiable measurement object.
この形状測定装置においては、形状測定前に、投光部により第１のパターンを有する第１の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第１の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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１の立体形状データが生成される。また、生成された第１の立体形状データの不良部分が判定される。受光部により測定対象物が撮像される。判定された不良部分を識別可能に撮像された測定対象物の画像が表示部に表示される。第１の立体形状データの不良部分が判定された後でかつ投光部により第２の光が測定対象物に照射される前に、姿勢調整部が調整されることにより測定対象物の姿勢が調整される。 In this shape measuring apparatus, before measuring the shape, the light projecting unit irradiates the measurement object placed on the stage obliquely from above with the first light having the first pattern. The first light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, first three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method. Further, a defective portion of the generated first three-dimensional shape data is determined. The measurement object is imaged by the light receiving unit. An image of the measurement object captured so that the determined defective part can be identified is displayed on the display unit. After the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined and before the second light is irradiated onto the measurement target by the light projecting unit, the posture of the measurement target is adjusted by adjusting the posture adjustment unit. Adjusted.
形状測定時に、投光部により第２のパターンを有する第２の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第２の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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 light projecting unit irradiates the measurement object placed on the stage with the second light having the second pattern obliquely from above. The second light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, second 3D shape data indicating the 3D shape of the measurement object is generated by the triangulation method.
以下、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測定困難部分と呼ぶ。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。上記の構成により、形状測定前に、第１の立体形状データの不良部分が判定される。不良部分を識別可能に測定対象物の画像が表示部に表示される。そのため、使用者は、測定困難部分を容易に認識することができる。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 part where accurate shape measurement is impossible or difficult, such as a part where a shadow occurs or a part where multiple reflection of light occurs, is referred to as a measurement difficult part. 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. With the above configuration, the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined before the shape measurement. An image of the measurement object is displayed on the display unit so that the defective portion can be identified. Therefore, the user can easily recognize the measurement difficult part. When the measurement target position is included in the measurement difficult part, the user can easily adjust the posture of the measurement object to a state suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. can do.
（２）第１の立体形状データは、第２の立体形状データよりも低い精度または小さいデータ量を有してもよい。 (2) The first three-dimensional shape data may have a lower accuracy or a smaller data amount than the second three-dimensional shape data.
この場合、第１の立体形状データは低い精度または小さいデータ量を有するので、第１の立体形状データを高速に生成することができる。これにより、不良部分の判定を短時間で行うことができる。また、形状測定においては、第１の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第２の立体形状データが生成されるので、測定対象物の形状を高い精度で測定することができる。 In this case, since the first solid shape data has low accuracy or a small amount of data, the first solid shape data can be generated at high speed. Thereby, the defective part can be determined in a short time. Further, in the shape measurement, the second solid shape data having higher accuracy or a larger data amount than the first three-dimensional shape data is generated, so that the shape of the measurement object can be measured with high accuracy.
（３）データ生成部は、第１の立体形状データが第２の立体形状データよりも低い精度を有するように第１のパターンを第２のパターンと異なるように設定してもよい。 (3) The data generation unit may set the first pattern to be different from the second pattern so that the first three-dimensional shape data has a lower accuracy than the second three-dimensional shape data.
この場合、第１の立体形状データの精度を第２の立体形状データの精度よりも低くすることができる。これにより、データ生成部の処理時間が短縮されるので、第１の立体形状データの不良部分を短時間で判定することができる。 In this case, the accuracy of the first three-dimensional shape data can be made lower than the accuracy of the second three-dimensional shape data. Thereby, since the processing time of the data generation unit is shortened, the defective portion of the first three-dimensional shape data can be determined in a short time.
（４）受光部は、形状測定前に、間引きされた受光信号を出力してもよい。この場合、第１の立体形状データの精度を第２の立体形状データの精度よりも低くすることができる。これにより、データ生成部の処理時間が短縮されるので、第１の立体形状データの不良部分を短時間で判定することができる。 (4) The light receiving unit may output the thinned light reception signal before the shape measurement. In this case, the accuracy of the first three-dimensional shape data can be made lower than the accuracy of the second three-dimensional shape data. Thereby, since the processing time of the data generation unit is shortened, the defective portion of the first three-dimensional shape data can be determined in a short time.
（５）形状測定装置は、表示部に表示された測定対象物の画像上の任意の位置を指定するために使用者により操作される操作部をさらに備え、制御部は、形状測定前に、測定対象物の第１の領域に第１の光を照射するように投光部を制御し、形状測定時に、測定対象物の第２の領域に第２の光を照射するように投光部を制御し、第１の領域は、操作部により指定された位置に対応する測定対象物の部分を含み、第２の領域は、第１の領域を含みかつ第１の領域よりも大きいものである。 (5) The shape measuring apparatus further includes an operation unit operated by a user to designate an arbitrary position on the image of the measurement object displayed on the display unit, and the control unit is configured to measure the shape before the shape measurement. The light projecting unit is controlled so as to irradiate the first light to the first region of the measurement object, and irradiates the second light to the second region of the measurement object during the shape measurement. The first area includes a portion of the measurement object corresponding to the position designated by the operation unit, and the second area includes the first area and is larger than the first area. is there.
この場合、第１の立体形状データのデータ量を第２の立体形状データのデータ量よりも小さくすることができる。これにより、データ生成部の処理時間が短縮されるので、第１の立体形状データのうち指定された位置に対応する測定対象物の部分が不良部分を含むか否かを短時間で判定することができる。 In this case, the data amount of the first three-dimensional shape data can be made smaller than the data amount of the second three-dimensional shape data. Thereby, since the processing time of the data generation unit is shortened, it is determined in a short time whether or not the part of the measurement object corresponding to the designated position in the first three-dimensional shape data includes a defective part. Can do.
（６）判定部は、姿勢調整部により調整される測定対象物の姿勢の変化に追従して不良部分を順次判定し、制御部は、判定部により順次判定される不良部分を識別可能に測定対象物の画像を順次更新して表示するように表示部を制御してもよい。 (6) The determination unit sequentially determines the defective portion following the change in the posture of the measurement object adjusted by the posture adjustment unit, and the control unit measures the defective portion that is sequentially determined by the determination unit. The display unit may be controlled to sequentially update and display the image of the object.
この構成によれば、姿勢調整部が操作されることにより測定対象物の姿勢が調整された場合、測定対象物の姿勢の変化に追従して表示部に表示される不良部分が更新される。これにより、使用者は、表示部に表示される不良部分を確認しながら測定対象物の姿勢を調整することができる。したがって、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。 According to this configuration, when the posture of the measurement target is adjusted by operating the posture adjustment unit, the defective portion displayed on the display unit is updated following the change in the posture of the measurement target. Thereby, the user can adjust the posture of the measurement object while checking the defective portion displayed on the display unit. Therefore, before measuring the shape of the measurement object, the posture of the measurement object can be easily adjusted to a state suitable for shape measurement.
（７）第１の立体形状データの不良部分は、影が発生した測定対象物の部分または第１の光の多重反射が発生した測定対象物の部分に対応してもよい。 (7) The defective portion of the first three-dimensional shape data may correspond to a portion of the measurement object in which a shadow has occurred or a portion of the measurement object in which multiple reflection of the first light has occurred.
この構成によれば、使用者は、測定対象物の測定すべき位置に影が発生することになる場合または第２の光の多重反射が発生することになる場合には、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。 According to this configuration, the user can change the shape of the measurement object when a shadow is generated at the position to be measured of the measurement object or when multiple reflection of the second light is generated. Prior to measurement, the posture of the measurement object can be easily adjusted to a state suitable for shape measurement.
（８）投光部は、第１および第２の光を異なる位置から異なる方向において測定対象物にそれぞれ照射する第１および第２の投光部を含み、第１の投光部は、第１の光として第１の姿勢調整用の光を測定対象物に照射し、第２の投光部は、第１の光として第２の姿勢調整用の光を測定対象物に照射し、データ生成部は、第１の姿勢調整用の光の照射時に受光部により出力される受光信号に基づいて、三角測距方式により第１の立体形状データとして第１の姿勢調整用の立体形状データを生成し、第２の姿勢調整用の光の照射時に受光部により出力される受光信号に基づいて、三角測距方式により第１の立体形状データとして第２の姿勢調整用の立体形状データを生成し、第１および第２の姿勢調整用の立体形状データを合成することにより測定対象物の立体形状を示す合成立体形状データを生成し、判定部は、データ生成部により生成される合成立体形状データの不良部分を判定してもよい。 (8) The light projecting unit includes first and second light projecting units that irradiate the measurement object in different directions from different positions with the first and second lights, respectively. The first posture adjustment light is irradiated to the measurement object as the first light, and the second light projecting unit irradiates the measurement target object with the second posture adjustment light as the first light, and the data The generating unit generates the first posture adjustment three-dimensional shape data as the first three-dimensional shape data by the triangulation method based on the light reception signal output by the light receiving unit when the first posture adjustment light is emitted. Based on the light reception signal that is generated and output by the light receiving unit when the light for second posture adjustment is irradiated, the three-dimensional shape data for second posture adjustment is generated as the first three-dimensional shape data by the triangulation method. And by combining the three-dimensional shape data for the first and second posture adjustment. Generates a synthesized three-dimensional shape data showing the three-dimensional shape of the object, the determination unit may determine a defective portion of the synthetic three-dimensional shape data generated by the data generating unit.
この場合、第１および第２の投光部からそれぞれ第１および第２の姿勢調整用の光が測定対象物に照射され、第１および第２の姿勢調整用の立体形状データが生成される。さらに、第１および第２の姿勢調整用の立体形状データが合成されることにより、合成立体形状データが生成される。ここで、合成立体形状データの不良部分は、第１および第２の姿勢調整用の立体形状データの不良部分に比べて小さい。すなわち、第１および第２の投光部から測定対象物にそれぞれ第１および第２の姿勢調整用の光が照射されることにより、第１および第２の投光部の一方から姿勢調整用の光が測定対象物に照射される場合に比べて不良部分を減少させることができる。 In this case, the measurement object is irradiated with the first and second posture adjustment lights from the first and second light projecting units, respectively, and the first and second posture adjustment solid shape data is generated. . Furthermore, the combined solid shape data is generated by combining the first and second posture adjustment solid shape data. Here, the defective portion of the combined three-dimensional shape data is smaller than the defective portion of the first and second posture adjustment three-dimensional shape data. That is, the first and second light projecting units irradiate the measurement object with the first and second posture adjusting lights, respectively, so that one of the first and second light projecting units is used for posture adjustment. As compared with the case where the measurement object is irradiated with the light, the defective portion can be reduced.
生成された合成立体形状データの不良部分が判定され、判定された不良部分を識別可能に測定対象物の画像が表示部に表示される。これにより、使用者は、第１および第２の投光部の両方から第２の光を測定対象物に照射した場合の不良部分を認識することができる。その結果、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かつ正確に調整することができる。 A defective portion of the generated composite solid shape data is determined, and an image of the measurement object is displayed on the display unit so that the determined defective portion can be identified. Thereby, the user can recognize the defective part at the time of irradiating a measurement object with 2nd light from both the 1st and 2nd light projection parts. As a result, before measuring the shape of the measurement object, the posture of the measurement object can be easily and accurately adjusted to a state suitable for shape measurement.
（９）第２の参考形態に係る形状測定方法は、形状測定前に、投光部により第１のパターンを有する第１の光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射するステップと、ステージに載置された測定対象物により反射された第１の光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す受光信号を出力するステップと、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１の立体形状データを生成するステップと、生成された第１の立体形状データの不良部分を判定するステップと、ステージの上方で受光部によりステージに載置された測定対象物を撮像するステップと、判定された不良部分を識別可能に撮像された測定対象物の画像を表示部に表示するステップと、測定対象物の姿勢の調整を受け付けるステップと、形状測定時に、投光部により第２のパターンを有する第２の光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射するステップと、ステージに載置された測定対象物により反射された第２の光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す受光信号を出力するステップと、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の立体形状データを生成するステップとを備えるものである。 (9) In the shape measurement method according to the second reference embodiment, the first light having the first pattern is irradiated to the measurement object placed on the stage obliquely from above by the light projecting unit before the shape measurement. A step of receiving a first light reflected by a measurement object placed on the stage by a light receiving unit above the stage and outputting a light reception signal indicating the amount of light received; and based on the output light reception signal. Generating a first three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the object to be measured by a triangulation method, a step of determining a defective portion of the generated first three-dimensional shape data, and a light receiving unit above the stage The step of imaging the measurement object placed on the stage, the step of displaying on the display unit the image of the measurement object imaged so that the determined defective part can be identified, and the adjustment of the posture of the measurement object Receiving A step of irradiating the measurement object placed on the stage with the second light having the second pattern by the light projecting unit from the obliquely upper side during the shape measurement, and the measurement object placed on the stage. A step of receiving the second light reflected by the light receiving unit above the stage by the light receiving unit and outputting a light receiving signal indicating the amount of light received, and a three-dimensional shape of the measurement object by a triangulation method based on the output light receiving signal Generating a second three-dimensional shape data indicating.
この形状測定方法においては、形状測定前に、投光部により第１のパターンを有する第１の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第１の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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１の立体形状データが生成される。また、生成された第１の立体形状データの不良部分が判定される。受光部により測定対象物が撮像される。判定された不良部分を識別可能に撮像された測定対象物の画像が表示部に表示される。第１の立体形状データの不良部分が判定された後でかつ投光部により第２の光が測定対象物に照射される前に、測定対象物の姿勢が調整される。 In this shape measuring method, before the shape measurement, the first light having the first pattern is irradiated to the measurement object placed on the stage obliquely from above by the light projecting unit. The first light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, first three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method. Further, a defective portion of the generated first three-dimensional shape data is determined. The measurement object is imaged by the light receiving unit. An image of the measurement object captured so that the determined defective part can be identified is displayed on the display unit. After the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined and before the second light is irradiated onto the measurement object by the light projecting unit, the posture of the measurement object is adjusted.
形状測定時に、投光部により第２のパターンを有する第２の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第２の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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 light projecting unit irradiates the measurement object placed on the stage with the second light having the second pattern obliquely from above. The second light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, second 3D shape data indicating the 3D shape of the measurement object is generated by the triangulation method.
以下、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測定困難部分と呼ぶ。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。上記の構成により、形状測定前に、第１の立体形状データの不良部分が判定される。不良部分を識別可能に測定対象物の画像が表示部に表示される。そのため、使用者は、測定困難部分を容易に認識することができる。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 part where accurate shape measurement is impossible or difficult, such as a part where a shadow occurs or a part where multiple reflection of light occurs, is referred to as a measurement difficult part. 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. With the above configuration, the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined before the shape measurement. An image of the measurement object is displayed on the display unit so that the defective portion can be identified. Therefore, the user can easily recognize the measurement difficult part. When the measurement target position is included in the measurement difficult part, the user can easily adjust the posture of the measurement object to a state suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. can do.
（１０）第１の立体形状データは、第２の立体形状データよりも低い精度または小さいデータ量を有してもよい。 (10) The first three-dimensional shape data may have a lower accuracy or a smaller data amount than the second three-dimensional shape data.
この場合、第１の立体形状データは低い精度または小さいデータ量を有するので、第１の立体形状データを高速に生成することができる。これにより、不良部分の判定を短時間で行うことができる。また、形状測定においては、第１の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第２の立体形状データが生成されるので、測定対象物の形状を高い精度で測定することができる。 In this case, since the first solid shape data has low accuracy or a small amount of data, the first solid shape data can be generated at high speed. Thereby, the defective part can be determined in a short time. Further, in the shape measurement, the second solid shape data having higher accuracy or a larger data amount than the first three-dimensional shape data is generated, so that the shape of the measurement object can be measured with high accuracy.
（１１）第３の参考形態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、投光部により第１のパターンを有する第１の光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射する処理と、ステージに載置された測定対象物により反射された第１の光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す受光信号を出力する処理と、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１の立体形状データを生成する処理と、生成された第１の立体形状データの不良部分を判定する処理と、ステージの上方で受光部によりステージに載置された測定対象物を撮像する処理と、判定された不良部分を識別可能に撮像された測定対象物の画像を表示部に表示する処理と、測定対象物の姿勢の調整を受け付ける処理と、形状測定時に、投光部により第２のパターンを有する第２の光をステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射する処理と、ステージに載置された測定対象物により反射された第２の光をステージの上方で受光部により受光し、受光量を示す受光信号を出力する処理と、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の立体形状データを生成する処理とを、処理装置に実行させるものである。 (11) The shape measurement program according to the third reference embodiment is a shape measurement program that can be executed by the processing device, and the first light having the first pattern is placed on the stage by the light projecting unit before the shape measurement. A process for irradiating the placed measurement object obliquely from above and the first light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage and a received light signal indicating the amount of light received , A process for generating the first three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the object to be measured by the triangulation method based on the output light reception signal, and a defect in the generated first three-dimensional shape data A process for determining the part, a process for imaging the measurement object placed on the stage by the light receiving unit above the stage, and an image of the measurement object imaged so as to identify the determined defective part on the display unit Show Processing, processing for accepting adjustment of the posture of the measurement object, and processing for irradiating the measurement object placed on the stage with the second light having the second pattern obliquely from above at the time of shape measurement. The second light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light receiving signal indicating the amount of received light is output, and the output light receiving signal is used. The processing apparatus is configured to execute processing for generating second solid shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object by the triangulation method.
この形状測定プログラムによれば、形状測定前に、投光部により第１のパターンを有する第１の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第１の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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１の立体形状データが生成される。また、生成された第１の立体形状データの不良部分が判定される。受光部により測定対象物が撮像される。判定された不良部分を識別可能に撮像された測定対象物の画像が表示部に表示される。第１の立体形状データの不良部分が判定された後でかつ投光部により第２の光が測定対象物に照射される前に、測定対象物の姿勢が調整される。 According to this shape measurement program, before the shape measurement, the first light having the first pattern is irradiated to the measurement object placed on the stage obliquely from above by the light projecting unit. The first light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, first three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the measurement object is generated by the triangulation method. Further, a defective portion of the generated first three-dimensional shape data is determined. The measurement object is imaged by the light receiving unit. An image of the measurement object captured so that the determined defective part can be identified is displayed on the display unit. After the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined and before the second light is irradiated onto the measurement object by the light projecting unit, the posture of the measurement object is adjusted.
形状測定時に、投光部により第２のパターンを有する第２の光がステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射される。ステージに載置された測定対象物により反射された第２の光がステージの上方で受光部により受光され、受光量を示す受光信号を出力される。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 light projecting unit irradiates the measurement object placed on the stage with the second light having the second pattern obliquely from above. The second light reflected by the measurement object placed on the stage is received by the light receiving unit above the stage, and a light reception signal indicating the amount of light received is output. Based on the output light reception signal, second 3D shape data indicating the 3D shape of the measurement object is generated by the triangulation method.
以下、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測定困難部分と呼ぶ。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。上記の構成により、形状測定前に、第１の立体形状データの不良部分が判定される。不良部分を識別可能に測定対象物の画像が表示部に表示される。そのため、使用者は、測定困難部分を容易に認識することができる。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 part where accurate shape measurement is impossible or difficult, such as a part where a shadow occurs or a part where multiple reflection of light occurs, is referred to as a measurement difficult part. 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. With the above configuration, the defective portion of the first three-dimensional shape data is determined before the shape measurement. An image of the measurement object is displayed on the display unit so that the defective portion can be identified. Therefore, the user can easily recognize the measurement difficult part. When the measurement target position is included in the measurement difficult part, the user can easily adjust the posture of the measurement object to a state suitable for shape measurement before measuring the shape of the measurement object. can do.
（１２）第１の立体形状データは、第２の立体形状データよりも低い精度または小さいデータ量を有してもよい。 (12) The first three-dimensional shape data may have a lower accuracy or a smaller data amount than the second three-dimensional shape data.
この場合、第１の立体形状データは低い精度または小さいデータ量を有するので、第１の立体形状データを高速に生成することができる。これにより、不良部分の判定を短時間で行うことができる。また、形状測定においては、第１の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第２の立体形状データが生成されるので、測定対象物の形状を高い精度で測定することができる。 In this case, since the first solid shape data has low accuracy or a small amount of data, the first solid shape data can be generated at high speed. Thereby, the defective part can be determined in a short time. Further, in the shape measurement, the second solid shape data having higher accuracy or a larger data amount than the first three-dimensional shape data is generated, so that the shape of the measurement object can be measured with high accuracy.
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
４１０，４２０，４５０，４５０ａ〜４５０ｃ 画像表示領域
４３０，４４０ 光量設定バー
４３０ｓ，４４０ｓ，４７２ｓ スライダ
４７０，４８０ 設定変更領域
４７１ 明るさ選択欄
４７２ 明るさ設定バー
４７３ 表示切換欄
４７４ 倍率切換欄
４７５ 倍率選択欄
４７６ 焦点調整欄
４７７ 焦点ガイド表示欄
４８０Ａ 顕微鏡モード選択タブ
４８０Ｂ 形状測定モード選択タブ
４８１ ツール選択欄
４８１ａ 測定ツール表示欄
４８１ｂ 補助ツール表示欄
４８２ 撮影ボタン
４８３ 測定ボタン
４８４ テクスチャ画像選択欄
４８４ａ〜４８４ｃ チェックボックス
５００ 形状測定装置
ＡＰ 補助パターン
Ｃ カーソル
ＦＰ 枠パターン
ＧＰ ガイドパターン
Ｌ ライン
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ３，ＭＡ〜ＭＤ マーカ
ＭＦ 測定位置指定枠
Ｍｓ，Ｍｓ１〜Ｍｓ３ 測定部分
ＰＲ プロファイル
Ｒ１〜Ｒ１０ 領域
ＲＬ 基準線
Ｓ，ＳＡ〜ＳＤ 測定対象物
Ｓｂ 回路基板
Ｓｃ 電解コンデンサ
Ｓｈ 孔
Ｓｐ 偽の形状
Ｓｓ 影
Ｓｕ 板状部材
Ｓｖ 角柱状部材
ＵＲ 測定困難領域
DESCRIPTION OF
210 CPU
220 ROM
230
Claims (6)
測定対象物の姿勢確認用の第１の調整光を前記ステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射し、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光を前記ステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射するように構成される第１の投光部と、
測定対象物の姿勢確認用の第２の調整光を前記ステージに載置された測定対象物に、前記第１の投光部とは異なる方向から照射し、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光を前記ステージに載置された測定対象物に、前記第１の投光部とは異なる方向から照射するように構成される第２の投光部と、
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とともに、前記ステージに載置された測定対象物を撮像するように構成される受光部と、
前記受光部により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立体形状データを生成するように構成されるデータ生成部と、
前記受光部により撮像された測定対象物の画像を表示するように構成される表示部と、
形状測定前に、前記第１の調整光と前記第２の調整光とを測定対象物に同時に照射して当該第１の調整光と当該第２の調整光とが照射された測定対象物の画像が前記表示部に表示されるように前記投光部を制御し、形状測定時に、前記第１の測定光を測定対象物に照射するとともに前記受光部により出力される受光信号に基づいて測定対象物の第１の立体形状データを生成し、前記第２の測定光を測定対象物に照射するとともに前記受光部により出力される受光信号に基づいて測定対象物の第２の立体形状データを生成し、前記第１の立体形状データと前記第２の立体形状データとを合成して、合成立体形状データを生成するように前記第１の投光部、前記第２の投光部、前記受光部および前記データ生成部を制御する制御部と、
前記第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が前記表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢を調整するように操作可能な姿勢調整部とを備え、
前記複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、
前記複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含む、形状測定装置。 A stage on which the measurement object is placed;
The first adjustment light for confirming the posture of the measurement object is irradiated on the measurement object placed on the stage from obliquely above, and for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights. a first light projecting portion configured to illuminate obliquely from above the measuring object mounted the first measuring light to the stage,
The second adjustment light for confirming the posture of the measurement object is irradiated to the measurement object placed on the stage from a direction different from that of the first light projecting unit. A second measuring light configured to irradiate a measurement object placed on the stage with a second measuring light for shape measurement including code-shaped measuring light from a direction different from that of the first light projecting unit. A light projecting unit;
It receives light reflected by the measurement object placed on the stage and placed on the stage, outputs a received light signal indicating the amount of received light, and images the measurement object placed on the stage. A light receiving portion configured to:
A data generation unit configured to generate three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on a light reception signal output by the light receiving unit;
A display unit configured to display an image of the measurement object imaged by the light receiving unit;
Before shape measurement, the first adjustment light and the second adjustment light and the irradiated object to be measured at the same time the first adjustment light and the second measurement object with adjusted light is irradiated The light projecting unit is controlled so that an image is displayed on the display unit, and at the time of shape measurement, the measurement object is irradiated with the first measurement light and measured based on a light reception signal output from the light receiving unit. First solid shape data of the object is generated , and the second measurement light is irradiated on the measurement object and the second solid shape data of the measurement object is generated based on the light reception signal output from the light receiving unit. Generating and synthesizing the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data to generate combined three-dimensional shape data, the first light projecting unit, the second light projecting unit, A control unit for controlling the light receiving unit and the data generation unit;
While an image of the measurement object the first and second adjustment light is irradiated at the same time is displayed by the display unit, and an operable orientation adjuster to adjust the posture of the measuring object,
The plurality of striped measurement lights include a striped light / dark pattern having a predetermined spatial period and different spatial phases,
The shape measuring apparatus, wherein the plurality of code-like measurement lights include light and dark patterns representing different codes.
形状測定前に、前記ステージの上方で受光部により前記ステージに載置されかつ前記第１の調整光と前記第２の調整光とが照射された測定対象物を撮像するステップと、
形状測定前に、前記受光部により撮像された測定対象物の画像を表示部に表示するステップと、
形状測定前に、前記第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が前記表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢の調整を受け付けるステップと、
形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光を前記第１の投光部により前記ステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射するステップと、
形状測定時に、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前記第１の測定光を前記ステージの上方で前記受光部により受光し、受光量を示す第１の受光信号を出力するステップと、
形状測定時に、出力された前記第１の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１の立体形状データを生成するステップと、
形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光を前記第２の投光部により前記ステージに載置された測定対象物に、前記第１の投光部とは異なる方向から照射するステップと、
形状測定時に、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前記第２の測定光を前記ステージの上方で前記受光部により受光し、受光量を示す第２の受光信号を出力するステップと、
形状測定時に、出力された前記第２の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、
前記第１の立体形状データと前記第２の立体形状データとを合成して、合成立体形状データを生成するステップとを備え、
前記複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、
前記複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含む、形状測定方法。 Before the shape measurement, the first adjustment light for confirming the posture of the measuring object emitted from the first light projecting unit obliquely from above and the second light projecting from a direction different from the first light projecting unit. Irradiating simultaneously the measurement object placed on the stage with the second adjustment light for confirming the posture of the measurement object emitted by the unit from obliquely above;
Before shape measurement, a step of capturing an upwardly is placed on the stage by the light receiving portion and the first adjustment light and the measuring object the second and the adjustment light is irradiated of the stage,
Displaying the image of the measurement object imaged by the light receiving unit on the display unit before measuring the shape;
Accepting adjustment of the posture of the measurement object in a state where an image of the measurement object irradiated with the first and second adjustment lights at the same time is displayed by the display unit before the shape measurement;
At the time of shape measurement, the first measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights obliquely above the measurement object placed on the stage by the first light projecting unit Irradiating from,
Steps during shape measurement, received by the light receiving portion of the first measuring beam reflected by the upper side of the stage by the measuring object mounted on the stage, and outputs a first light reception signal indicating the amount of received light When,
Generating a first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on the output first received light signal at the time of shape measurement ;
At the time of shape measurement, the second measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights is applied to the measurement object placed on the stage by the second light projecting unit. Irradiating from a direction different from the first light projecting unit;
The step of receiving the second measurement light reflected by the measurement object placed on the stage at the time of shape measurement by the light receiving unit above the stage and outputting a second light reception signal indicating the amount of received light When,
Generating a second three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on the output second received light signal at the time of shape measurement;
Synthesizing the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data to generate combined three-dimensional shape data ;
The plurality of striped measurement lights include a striped light / dark pattern having a predetermined spatial period and different spatial phases,
The shape measurement method, wherein the plurality of code-like measurement lights include light and dark patterns representing different codes.
形状測定前に、斜め上方から第１の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第１の調整光と、前記第１の投光部とは異なる方向から第２の投光部により出射された測定対象物の姿勢確認用の第２の調整光とをステージに載置された測定対象物に斜め上方から同時に照射する処理と、
形状測定前に、前記ステージの上方で受光部により前記ステージに載置されかつ前記第１の調整光と前記第２の調整光とが照射された測定対象物を撮像する処理と、
形状測定前に、前記受光部により撮像された測定対象物の画像を表示部に表示する処理と、
形状測定前に、前記第１および第２の調整光が同時に照射された測定対象物の画像が前記表示部により表示された状態で、測定対象物の姿勢の調整を受け付ける処理と、
形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第１の測定光を前記第１の投光部により前記ステージに載置された測定対象物に斜め上方から照射する処理と、
形状測定時に、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前記第１の測定光を前記ステージの上方で前記受光部により受光し、受光量を示す第１の受光信号を出力する処理と、
形状測定時に、出力された前記第１の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１の立体形状データを生成する処理と、
形状測定時に、複数の縞状測定光および複数のコード状測定光を含む形状測定用の第２の測定光を前記第２の投光部により前記ステージに載置された測定対象物に、前記第１の投光部とは異なる方向から照射する処理と、
形状測定時に、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前記第２の測定光を前記ステージの上方で前記受光部により受光し、受光量を示す第２の受光信号を出力する処理と、
形状測定時に、出力された前記第２の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、
前記第１の立体形状データと前記第２の立体形状データとを合成して、合成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、
前記複数の縞状測定光は、所定の空間周期を有しかつ互いに異なる空間位相を有する縞状の明暗パターンを含み、
前記複数のコード状測定光は、それぞれ異なる符号を表す明暗パターンを含む、形状測定プログラム。 A shape measurement program executable by a processing device,
Before the shape measurement, the first adjustment light for confirming the posture of the measuring object emitted from the first light projecting unit obliquely from above and the second light projecting from a direction different from the first light projecting unit. Irradiating the measurement object placed on the stage with the second adjustment light for confirming the posture of the measurement object emitted by the unit simultaneously from obliquely above;
Before shape measurement, a process of imaging the upper measurement object placed on the stage by the light receiving portion and said first adjustment light and the second adjustment light is irradiated of the stage,
Before the shape measurement, a process of displaying an image of the measurement object imaged by the light receiving unit on the display unit,
A process of accepting adjustment of the posture of the measurement object in a state where an image of the measurement object irradiated with the first and second adjustment lights at the same time is displayed by the display unit before the shape measurement;
At the time of shape measurement, the first measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights obliquely above the measurement object placed on the stage by the first light projecting unit The process of irradiating from
During shape measurement, the first measurement light reflected by the measured object mounted on the stage and received by the light receiving portion above said stage, and outputs a first light reception signal indicating the received light amount processing When,
Processing for generating first three-dimensional shape data indicating a three-dimensional shape of an object to be measured by a triangulation method based on the output first received light signal during shape measurement ;
At the time of shape measurement, the second measurement light for shape measurement including a plurality of striped measurement lights and a plurality of code-like measurement lights is applied to the measurement object placed on the stage by the second light projecting unit. A process of irradiating from a direction different from the first light projecting unit;
Processing for receiving the second measurement light reflected by the measurement object placed on the stage at the time of shape measurement by the light receiving unit above the stage and outputting a second light reception signal indicating the amount of received light When,
A process of generating second solid shape data indicating a three-dimensional shape of a measurement object by a triangulation method based on the output second received light signal at the time of shape measurement;
A process of combining the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data to generate combined three-dimensional shape data ;
Causing the processing device to execute,
The plurality of striped measurement lights include a striped light / dark pattern having a predetermined spatial period and different spatial phases,
The shape measurement program, wherein the plurality of code-like measurement lights include light and dark patterns representing different codes.
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