JP6859098B2 - 光走査高さ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物の表面形状を測定する光走査高さ測定装置に関する。

測定対象物の表面形状を測定するために、光走査高さ測定装置が用いられる。例えば、特許文献１に記載された寸法測定装置においては、白色光源から放射された光が、光カプラにより測定光束と参照光束とに分割される。測定光束は、測定物走査光学系により走査され、被測定物の表面上の任意の測定点に照射される。参照光束は、参照光走査光学系に照射される。被測定物により反射された測定光束と参照光束との干渉に基づいて、被測定物の測定点の表面高さが求められる。

特開２０１０−４３９５４号公報

上記のように、特許文献１に記載された寸法測定装置では、測定点の表面高さを求めるために、被測定物により反射された測定光束が用いられる。しかしながら、測定物走査光学系により測定点に照射される測定光束の向きおよび測定点における被測定物の表面状態によっては、被測定物から反射される測定光束を測定に必要とされる十分な強度で得ることができない場合がある。この場合、被測定物の表面上に測定不可能な領域が発生する。

本発明の目的は、測定対象物の表面上における測定不可能な領域を低減可能な光走査高さ測定装置を提供することである。

（１）第１の発明に係る光走査高さ測定装置は、測定点の指定を受け付ける位置情報取得部と、光を出射する光出射部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分を円形または多角形の環状に取り囲む測定対象物の表面の一部領域内で、該一部領域の周方向に並ぶ互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向照射部と、測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または一部領域に対応する測定光の照射位置を検出する検出部と、検出部により検出される偏向照射部の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域内の複数の部分から受光部に光が入射することにより受光部から出力される受光信号とに基づいて、指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部とを備える。

その光走査高さ測定装置においては、測定点の指定が位置情報取得部により受け付けられる。光出射部から出射された光が偏向照射部により偏向される。それにより、測定対象物の表面の一部領域内における複数の部分に順次光が照射される。このとき、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または一部領域に対応する測定光の照射位置が検出部により検出される。

測定対象物からの光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が出力される。検出部により検出される偏向出射部の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域内の複数の部分から受光部に光が入射することにより受光部から出力される受光信号とに基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さが高さ算出部により算出される。

この構成によれば、光出射部から出射されて偏向照射部により偏向される光が、測定対象物の一部領域内の複数の部分に照射される。それにより、複数の部分のうち少なくとも一部から受光部に光が反射することにより、光の向きおよび測定対象物の表面状態にかかわらず受光部から出力される受光信号を十分な強度で取得することができる。したがって、取得される受光信号に基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出することができる。その結果、測定対象物の表面上における測定不可能な領域を低減することが可能になる。

（２）偏向照射部は、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部とを含んでもよい。

この場合、偏向部の他に一部領域内の複数の部分に光を導く構成が不要である。したがって、光走査高さ測定装置の構成が単純化する。

（３）偏向照射部は、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、光出射部と偏向部との間に設けられ、光出射部から出射される光の進行方向をその進行方向に直交する方向にシフトさせるシフト部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように偏向部およびシフト部を制御する駆動制御部とを含んでもよい。

この場合、光出射部から偏向部に導かれる光の進行方向がシフト部によりシフトされることにより一部領域内の複数の部分に順次光が照射される。したがって、偏向部を含む構成が既存である場合に、その構成にシフト部を設けることにより測定対象物における測定不可能な領域を容易に低減することができる。

（４）第２の発明に係る光走査高さ測定装置は、測定点の指定を受け付ける位置情報取得部と、光を出射する光出射部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向照射部と、測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または一部領域に対応する測定光の照射位置を検出する検出部と、検出部により検出される偏向照射部の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域内の複数の部分から受光部に光が入射することにより受光部から出力される受光信号とに基づいて、指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部とを備え、一部領域は、指定された測定点を取り囲む円環状の領域であり、一部領域の複数の部分は、円環状の領域の周方向に並ぶ。

この場合、円環状の領域上で周方向に光を走査することにより、一部領域内の複数の部分に円滑に光を照射することができる。

（５）位置情報取得部が第１および第２の測定点の指定を順次受け付ける場合において、偏向照射部は、位置情報取得部が第１の測定点の指定を受け付けた後、第２の測定点の指定を受け付ける前に、指定された第１の測定点に対応する測定対象物の部分を取り囲む測定対象物の表面の一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射することが可能であってもよい。

この場合、位置情報取得部が測定点を受け付けるごとに当該測定点に対応する測定対象物の部分の高さが算出される。高さの算出は、位置情報取得部が次の測定点の指定を受け付ける前に実行可能である。これにより、測定対象物の複数の部分の高さを高速に測定することができる。

（６）光走査高さ測定装置は、測定対象物が載置される載置台と、光出射部、偏向照射部および受光部を含むヘッド部と、光出射部から出射されて偏向照射部により偏向される光が上方から載置台の載置面上に照射されるようにヘッド部と載置台とを一体的に保持する保持部とをさらに備えてもよい。

この場合、ヘッド部と載置台とが保持部により一体的に保持される。それにより、ヘッド部および載置台がそれぞれ別体として設けられる場合に比べて、光走査高さ測定装置の取り扱いが容易になる。また、ヘッド部を固定するための固定具を別途用意する必要がない。

（７）保持部は、ヘッド部を載置台の載置面に直交する方向に移動可能に構成されてもよい。それにより、載置面上に載置される測定対象物とヘッド部との間の距離を容易に変更することができる。

（８）光走査高さ測定装置は、ヘッド部に設けられ、載置台上に載置される測定対象物を撮像する撮像部をさらに備え、位置情報取得部は、撮像部により取得される測定対象物の画像上の測定点の指定を受け付けてもよい。

この場合、使用者は、撮像部により取得される測定対象物の画像上で測定点を容易に指定することができる。

（９）光走査高さ測定装置は、移動軸上で移動可能に配置された参照体と、光出射部により出射された光を測定光として偏向照射部に導くとともに光出射部により出射された光を参照光として参照体に導き、偏向照射部で反射された測定対象物からの測定光と参照体で反射された参照光との干渉光を生成し、生成された干渉光を受光部に導く導光部と、参照体の位置を取得する参照位置取得部と、導光部により生成された干渉光を分光する分光部とをさらに備え、光出射部は、時間的に低コヒーレントな光を出射し、偏向照射部は、導光部により導かれた測定光を偏向して一部領域内の複数の部分に照射するとともに、測定対象物からの測定光を導光部に反射し、受光部は、分光部により分光された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を出力し、高さ算出部は、参照位置取得部により取得される参照体の位置と、受光部から出力される受光信号における干渉光の波長ごとの受光量とに基づいて測定対象物の部分の高さを算出してもよい。

この場合、参照光を反射した参照体の位置と分光された干渉光の波長ごとの受光量とに基づいて、指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを高精度で算出することができる。

（１０）光走査高さ測定装置は、設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、登録部をさらに備え、位置情報取得部は、設定モードにおいて、第１の測定対象物の画像上の測定点を受け付け、登録部は、設定モードにおいて、位置情報取得部により受け付けられた測定点を登録し、偏向照射部は、測定モードにおいて、登録部により登録された測定点に対応する第２の測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む第２の測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射し、検出部は、測定モードにおいて、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または測定光の照射位置を検出し、高さ算出部は、測定モードにおいて、測定点に対応する第２の測定対象物の部分の高さを算出してもよい。

この場合、設定モードにおいて、第１の測定対象物の画像上の測定点が登録部により登録される。また、測定モードにおいて、登録された測定点に対応する第２の測定対象物の部分の高さが自動的に算出される。そのため、熟練した作業者が設定モードにおいて第１の測定対象物の画像上の測定点を指定することにより、測定モードにおいて、作業者が熟練していない場合でも、第２の測定対象物の対応部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物の所望の部分の形状を正確にかつ容易に測定することが可能になる。

本発明によれば、測定対象物の表面上における測定不可能な領域を低減することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る光走査高さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。 図１のスタンド部を示す外観斜視図である。 スタンド部および測定ヘッドの構成を示すブロック図である。 測定部の構成を示す模式図である。 参照部の構成を示す模式図である。 合焦部の構成を示す模式図である。 走査部の構成を示す模式図である。 測定対象物の表面上の特定された位置に測定光が照射される状態を模式的に表した拡大斜視図である。 一部領域の他の例を示す模式図である。 光走査高さ測定装置の表示部に表示される選択画面の一例を示す図である。 各動作モードにおいて制御部と制御基板との間で伝送されるデータの内容を示す図である。 図１の光走査高さ測定装置の制御系を示すブロック図である。 報告書作成部により作成される報告書の一例を示す図である。 図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。 図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。 図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。 図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。 制御基板による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。 制御基板による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。 図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。 図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。 制御基板による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。 制御基板による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。 図２２および図２３の指定測定処理を説明するための説明図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。 設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。 測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。 参照部の他の構成例を示す模式図である。 光走査高さ測定装置の制御系の他の構成例を示すブロック図である。 光走査高さ測定装置の光学部の他の構成例を示す模式図である。

（１）光走査高さ測定装置の全体構成
以下、本発明の実施の形態に係る光走査高さ測定装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る光走査高さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、図１のスタンド部１００を示す外観斜視図である。図１に示すように、光走査高さ測定装置４００は、スタンド部１００、測定ヘッド２００および処理装置３００を備える。

スタンド部１００は、縦断面がＬ字形状を有し、設置部１１０、保持部１２０および昇降部１３０を含む。設置部１１０は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。図２に示すように、設置部１１０の上面には、測定対象物Ｓ（図１）が載置される正方形状の光学定盤１１１が設けられる。光学定盤１１１の上方には、測定ヘッド２００により測定対象物Ｓを測定可能な測定領域Ｖが定義される。図２においては、測定領域Ｖが点線で図示される。

光学定盤１１１には、互いに直交する２方向に等間隔で並ぶように複数のねじ孔が形成される。これにより、クランプ部材およびねじ部材を用いて測定対象物Ｓの表面が測定領域Ｖ内に位置する状態で測定対象物Ｓを光学定盤１１１に固定することができる。

保持部１２０は、設置部１１０の一端部から上方に延びるように設けられる。保持部１２０の上端部には、光学定盤１１１の上面に対向するように測定ヘッド２００が取り付けられる。この場合、測定ヘッド２００と設置部１１０とが保持部１２０により保持されるので、光走査高さ測定装置４００の取り扱いが容易になる。また、測定ヘッド２００を固定するための固定具を別途用意する必要がない。さらに、測定対象物Ｓを設置部１１０上の光学定盤１１１に載置することにより、測定対象物Ｓを測定領域Ｖ内に容易に位置させることができる。

図１に示すように、昇降部１３０は、保持部１２０の内部に設けられる。昇降部１３０は、光学定盤１１１上の測定対象物Ｓに対して測定ヘッド２００を上下方向（測定対象物Ｓの高さ方向）に移動させることができる。測定ヘッド２００は、制御基板２１０、撮像部２２０、光学部２３０、導光部２４０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０を含む。制御基板２１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を含む。制御基板２１０は、マイクロコンピュータにより構成されてもよい。

制御基板２１０は、処理装置３００に接続され、処理装置３００による指令に戻づいて、昇降部１３０、撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０の動作を制御する。また、制御基板２１０は、撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０から取得する種々の情報を処理装置３００に与える。撮像部２２０は、光学定盤１１１に載置された測定対象物Ｓを撮像することにより測定対象物Ｓの画像データを生成し、生成された画像データを制御基板２１０に与える。

光学部２３０は、時間的に低いコヒーレンス性を有する出射光を導光部２４０に出射する。導光部２４０は、光学部２３０からの出射光を参照光と測定光とに分割し、参照光を参照部２５０に導くとともに、測定光を合焦部２６０に導く。参照部２５０は、参照光を導光部２４０に反射する。合焦部２６０は、自己を通過する測定光に焦点を付与する。走査部２７０は、合焦部２６０により焦点が付与された測定光を走査することにより、測定対象物Ｓの所望の部分に測定光を照射する。

測定対象物Ｓに照射された測定光の一部は、測定対象物Ｓにより反射され、走査部２７０および合焦部２６０を通して導光部２４０に導かれる。導光部２４０は、参照部２５０により反射された参照光と測定対象物Ｓにより反射された測定光との干渉光を生成し、光学部２３０に導く。光学部２３０は、干渉光の波長ごとの受光量を検出し、検出結果を示す信号を制御基板２１０に与える。測定ヘッド２００の詳細は後述する。

処理装置３００は、制御部３１０、記憶部３２０、操作部３３０および表示部３４０を含む。制御部３１０は、例えばＣＰＵを含む。記憶部３２０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭおよびＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を含む。記憶部３２０には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部３２０は、種々のデータの記憶およびデータの処理のために用いられる。

制御部３１０は、記憶部３２０に記憶されたシステムプログラムに基づいて、測定ヘッド２００の撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０の動作を制御するための指令を制御基板２１０に与える。また、制御部３１０は、測定ヘッド２００の制御基板２１０から種々の情報を取得して記憶部３２０に記憶させる。

操作部３３０は、マウス、タッチパネル、トラックボールまたはジョイスティック等のポインティングデバイスおよびキーボードを含み、制御部３１０に指示を与えるために使用者により操作される。表示部３４０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを含む。表示部３４０は、記憶部３２０に記憶された画像データに基づく画像および計測結果等を表示する。

（２）昇降部および導光部
図３は、スタンド部１００および測定ヘッド２００の構成を示すブロック図である。図３では、昇降部１３０、光学部２３０および導光部２４０の詳細な構成が示される。図３に示すように、昇降部１３０は、駆動部１３１、駆動回路１３２および読取部１３３を含む。

駆動部１３１は、例えばモータであり、図３に太い矢印で示すように、光学定盤１１１上の測定対象物Ｓに対して測定ヘッド２００を上下方向に移動させる。これにより、測定光の光路長を広い範囲にわたって調整することができる。ここで、測定光の光路長は、測定光が後述する導光部２４０のポート２４５ｄから出力された後、測定対象物Ｓにより反射された測定光がポート２４５ｄに入力されるまでの光学的な光路の長さである。

駆動回路１３２は、制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部１３１を駆動させる。読取部１３３は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部１３１の駆動量を読み取ることにより測定ヘッド２００の上下方向における位置を検出する。また、読取部１３３は、検出結果を制御基板２１０に与える。

光学部２３０は、光出射部２３１および測定部２３２を含む。光出射部２３１は、光源として例えばＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を含み、比較的低いコヒーレンス性を有する出射光を出射する。具体的には、出射光のコヒーレンス性は、ＬＥＤ（発光ダイオード）により出射される光または白色光のコヒーレンス性よりも高く、レーザ光のコヒーレンス性よりも低い。したがって、出射光は、ＬＥＤにより出射される光または白色光の波長帯域幅よりも狭く、レーザ光の波長帯域幅よりも広い波長帯域幅を有する。光学部２３０からの出射光は、導光部２４０に入力される。

導光部２４０から干渉光が測定部２３２に出力される。図４は、測定部２３２の構成を示す模式図である。図４に示すように、測定部２３２は、レンズ２３２ａ，２３２ｃ、分光部２３２ｂおよび受光部２３２ｄを含む。後述する導光部２４０の光ファイバ２４２から出力された干渉光は、レンズ２３２ａを通過することにより略平行化され、分光部２３２ｂに入射される。分光部２３２ｂは、例えば反射型の回折格子である。分光部２３２ｂに入射された光は、波長ごとに異なる角度で反射するように分光され、レンズ２３２ｃを通過することにより波長ごとに異なる一次元上の位置に合焦される。

受光部２３２ｄは、例えば複数の画素が一次元状に配列された撮像素子（一次元ラインセンサ）を含む。撮像素子は、多分割ＰＤ（フォトダイオード）、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラまたはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサであってもよいし、他の素子であってもよい。受光部２３２ｄは、レンズ２３２ｃにより形成された波長ごとに異なる複数の合焦位置で撮像素子の複数の画素がそれぞれ光を受光するように配置される。

受光部２３２ｄ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。）が出力され、図３の制御基板２１０に与えられる。これにより、制御基板２１０は、受光部２３２ｄの各画素（干渉光の波長）と受光量との関係を示すデータを取得する。制御基板２１０は、当該データに所定の演算および処理を行うことにより、測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。

図３に示すように、導光部２４０は、４本の光ファイバ２４１，２４２，２４３，２４４、ファイバカプラ２４５およびレンズ２４６を含む。ファイバカプラ２４５は、いわゆる２×２型の構成を有し、４個のポート２４５ａ，２４５ｂ，２４５ｃ，２４５ｄおよび本体部２４５ｅを含む。ポート２４５ａ，２４５ｂとポート２４５ｃ，２４５ｄとは、本体部２４５ｅを挟んで対向するように本体部２４５ｅに設けられる。

光ファイバ２４１は、光出射部２３１とポート２４５ａとの間に接続される。光ファイバ２４２は、測定部２３２とポート２４５ｂとの間に接続される。光ファイバ２４３は、参照部２５０とポート２４５ｃとの間に接続される。光ファイバ２４４は、合焦部２６０とポート２４５ｄとの間に接続される。なお、本実施の形態においては、光ファイバ２４３は、光ファイバ２４１，２４２，２４４よりも長い。レンズ２４６は、光ファイバ２４３と参照部２５０との光路上に配置される。

光出射部２３１からの出射光は、導光部２４０により分岐され、測定光および参照光として出力される。具体的には、光出射部２３１からの出射光は、光ファイバ２４１を通してポート２４５ａに入力される。ポート２４５ａに入力された出射光の一部は、ポート２４５ｃから参照光として出力される。参照光は、光ファイバ２４３およびレンズ２４６を通過することにより略平行化され、参照部２５０に導かれる。また、参照部２５０により反射された参照光は、レンズ２４６および光ファイバ２４３を通してポート２４５ｃに入力される。

ポート２４５ａに入力された出射光の他の一部は、ポート２４５ｄから測定光として出力される。測定光は、光ファイバ２４４、合焦部２６０および走査部２７０を通して測定対象物Ｓに照射される。また、測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部は、走査部２７０、合焦部２６０および光ファイバ２４４を通してポート２４５ｄに入力される。

参照部２５０から帰還してポート２４５ｃに入力された参照光と測定対象物Ｓから帰還してポート２４５ｄに入力された測定光とにより干渉光が生成される。生成された干渉光は、ポート２４５ｂから出力され、光ファイバ２４２を通して測定部２３２に導かれる。

（３）参照部
図５は、参照部２５０の構成を示す模式図である。図５に示すように、参照部２５０は、支持部２５１、可動部２５２ａ，２５２ｂ、反射部材２５３，２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃ、駆動部２５５ａ，２５５ｂ、駆動回路２５６ａ，２５６ｂおよび読取部２５７ａ，２５７ｂを含む。

支持部２５１は、測定ヘッド２００の本体に固定される。支持部２５１には、直線状に延びる２本のリニアガイド２５１ｇが取り付けられている。２本のリニアガイド２５１ｇは、ともに一方向に延びるようにかつ一方向に並ぶように支持部２５１に固定されている。より具体的には、２本のリニアガイド２５１ｇは、互いに平行でかつ一方のリニアガイド２５１ｇが他方のリニアガイド２５１ｇの延長線上に位置するように支持部２５１に固定されている。可動部２５２ａ，２５２ｂは、２本のリニアガイド２５１ｇにそれぞれ取り付けられ、対応するリニアガイド２５１ｇ上でリニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って移動可能に支持部２５１に支持される。

反射部材２５３は、支持部２５１に取り付けられ、固定される。反射部材２５４ａ，２５４ｃは可動部２５２ａに取り付けられる。反射部材２５４ｂは、可動部２５２ｂに取り付けられる。反射部材２５４ｃは、参照体として用いられる。本実施の形態では、反射部材２５４ｃは、コーナーキューブリフレクタにより構成される。コーナーキューブリフレクタは、光を入射方向によらず元の方向に反射する。したがって、参照部２５０内の参照光の光路を正確かつ容易に設定することができる。なお、反射部材２５４ｃとしては、コーナーキューブリフレクタに限らず、反射プリズム等を用いてもよい。

光ファイバ２４３から出力された参照光は、レンズ２４６を通過することにより略平行化された後、反射部材２５３、反射部材２５４ａ、反射部材２５４ｂおよび反射部材２５４ｃにより順次反射される。反射部材２５４ｃにより反射された参照光は、反射部材２５４ｂ、反射部材２５４ａおよび反射部材２５３により順次反射され、レンズ２４６を通して光ファイバ２４３に入力される。

駆動部２５５ａ，２５５ｂは、例えばボイスコイルモータであり、図５に白抜きの矢印で示すように、支持部２５１に対して可動部２５２ａ，２５２ｂをリニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿ってそれぞれ移動させる。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動方向に平行な方向において、反射部材２５３と反射部材２５４ａとの間の距離、反射部材２５４ａと反射部材２５４ｂとの間の距離および反射部材２５４ｂと反射部材２５４ｃとの間の距離が変化する。これにより、参照光の光路長を調整することができる。なお、駆動部２５５ａ，２５５ｂは、ボイスコイルモータに代えて、ステッピングモータまたはピエゾモータ等の他の駆動機構により構成されてもよい。

参照光の光路長は、参照光が図３のポート２４５ｃから出力された後、反射部材２５４ｃにより反射された参照光がポート２４５ｃに入力されるまでの光学的な光路の長さである。参照光の光路長と測定光の光路長との差が一定の値以下のとき、参照光と測定光との干渉光が図３のポート２４５ｂから出力される。

駆動回路２５６ａ，２５６ｂは、図３の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２５５ａ，２５５ｂをそれぞれ動作させる。このとき、駆動回路２５６ａ，２５６ｂは、可動部２５２ａ，２５２ｂを互いに逆方向に支持部２５１に対して移動させる。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂが移動および停止を断続的に繰り返しても、光走査高さ測定装置４００の重心の位置はほぼ変化しない。それにより、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動時に光走査高さ測定装置４００の重心の位置が安定化する。

読取部２５７ａ，２５７ｂは、例えば光学式のリニアエンコーダである。読取部２５７ａは、駆動部２５５ａの駆動量を読み取ることにより支持部２５１に対する可動部２５２ａの相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。読取部２５７ｂは、駆動部２５５ｂの駆動量を読み取ることにより支持部２５１に対する可動部２５２ｂの相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。

ここで、上記の参照部２５０において、一方の可動部２５２ａの重量と可動部２５２ａに取り付けられる反射部材２５４ａ，２５４ｃの重量との合計は、他方の可動部２５２ｂの重量と可動部２５２ｂに取り付けられる反射部材２５４ｂの重量との合計から一定の範囲になるように設定されることが好ましい。一定の範囲は、２つの合計値が等しいかまたはほぼ等しいとみなせる程度の範囲である。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動時に光走査高さ測定装置４００の重心の位置がより安定化する。

本実施の形態においては、リニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って可動部２５２ａ，２５２ｂが互いに逆方向に移動するが、本発明はこれに限定されない。リニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って可動部２５２ａおよび可動部２５２ｂのいずれか一方のみが移動し、他方が移動しなくてもよい。この場合においては、他方の移動しない可動部２５２ａ，２５２ｂは、リニアガイド２５１ｇではなく固定部２５１または測定ヘッド２００の本体に非可動部として固定されてもよい。

（４）合焦部
図６は、合焦部２６０の構成を示す模式図である。図６に示すように、合焦部２６０は、固定部２６１、可動部２６２、可動レンズ２６３、駆動部２６４、駆動回路２６５および読取部２６６を含む。可動部２６２は、一方向に沿ってに移動可能に固定部２６１に取り付けられる。可動レンズ２６３は、可動部２６２に取り付けられる。可動レンズ２６３は、対物レンズとして用いられ、自己を通過する測定光に焦点を付与する。

光ファイバ２４４から出力された測定光は、可動レンズ２６３を通して図３の走査部２７０に導かれる。また、図３の測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部は、走査部２７０を通過した後、可動レンズ２６３を通して光ファイバ２４４に入力される。

駆動部２６４は、例えばボイスコイルモータであり、図６に太い矢印で示すように、測定光の光路上で固定部２６１に対して可動部２６２を一方向（測定光の進行方向）に移動させる。これにより、測定光の焦点を測定対象物Ｓの表面上に位置させることができる。

駆動回路２６５は、図３の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２６４を動作させる。読取部２６６は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部２６４の駆動量を読み取ることにより固定部２６１に対する可動部２６２（可動レンズ２６３）の相対位置を検出する。また、読取部２６６は、検出結果を制御基板２１０に与える。

制御基板２１０は、読取部２６６の検出結果と後述する距離情報算出部１２（図１２）により算出される距離情報とに基づいて測定光の焦点が測定対象物Ｓの表面上に合うように、駆動回路２６５を制御する。このようにして、測定光の焦点が測定対象物の表面上に合うことにより、光走査高さ測定装置の測定精度が向上する。

なお、光ファイバ２４４と可動レンズ２６３との間に光ファイバ２４４から出力された測定光を平行化するコリメータレンズを配置してもよい。この場合、可動レンズ２６３に入射される測定光が平行化され、測定光のビーム径が可動レンズの移動位置によらず変化しないため、可動レンズを小型に形成することが可能となる。

（５）走査部
図７は、走査部２７０の構成を示す模式図である。図７に示すように、走査部２７０は、偏向部２７１，２７２、駆動回路２７３，２７４および読取部２７５，２７６を含む。偏向部２７１は、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部２７１ａおよび反射部２７１ｂを含む。駆動部２７１ａは、例えば略垂直方向の回転軸を有するモータである。反射部２７１ｂは、駆動部２７１ａの回転軸に取り付けられる。図３の光ファイバ２４４から合焦部２６０を通過した測定光は、反射部２７１ｂに導かれる。駆動部２７１ａが回転することにより、反射部２７１ｂで反射される測定光の反射角度が略水平面内で変化する。

偏向部２７２は、偏向部２７１と同様に、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部２７２ａおよび反射部２７２ｂを含む。駆動部２７２ａは、例えば水平方向の回転軸を有するモータである。反射部２７２ｂは、駆動部２７２ａの回転軸に取り付けられる。反射部２７１ｂにより反射された測定光は、反射部２７２ｂに導かれる。駆動部２７２ａが回転することにより、反射部２７２ｂで反射される測定光の反射角度が略垂直面内で変化する。

このように、駆動部２７１ａ，２７２ａが回転することにより、図３の測定対象物Ｓの表面上で測定光が互いに直交する二方向に走査される。これにより、測定対象物Ｓの表面上の任意の位置に測定光を照射することができる。測定対象物Ｓに照射された測定光は、測定対象物Ｓの表面で反射される。反射された測定光の一部は、反射部２７２ｂおよび反射部２７１ｂにより順次反射された後、図３の合焦部２６０に導かれる。

駆動回路２７３，２７４は、図３の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２７１ａ，２７２ａをそれぞれ駆動させる。

ここで、本実施の形態においては、制御基板２１０は、測定光を照射すべき位置が特定される場合に、特定された位置を含むかまたは取り囲む微小な一部領域内の複数の部分に測定光が照射されるように駆動部２７１ａ，２７２ａを制御する。

図８は、測定対象物Ｓの表面上の特定された位置に測定光が照射される状態を模式的に表した拡大斜視図である。図８の例では、走査部２７０から出射される測定光ＭＢが、太い一点鎖線の矢印で示すように、測定対象物Ｓの表面上の特定された位置ＴＰを取り囲む円環状の一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに順次照射されるように走査される。

本例の一部領域ＰＡの外径は、例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下に設定される。なお、一部領域ＰＡの外径は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。

上記のように、一部領域ＰＡの外径は基本的に極めて小さい値に設定される。したがって、一部領域ＰＡは微小であるため、使用者には一部領域ＰＡは円環状ではなく１つの点として認識される。なお、本例では、一部領域ＰＡ上を一周分測定光ＭＢが走査されるのにかかる時間が、５０ｍｓｅｃ程度に設定される。

読取部２７５，２７６は、例えば光学式のロータリエンコーダである。読取部２７５は、駆動部２７１ａの駆動量を読み取ることにより反射部２７１ｂの角度を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。読取部２７６は、駆動部２７２ａの駆動量を読み取ることにより反射部２７２ｂの角度を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。この場合、制御基板２１０は、測定光ＭＢが一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに順次照射される際に読取部２７５，２７６から与えられる検出結果に基づいて、一部領域ＰＡに対応する反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を検出する。例えば、制御基板２１０は、測定光ＭＢが一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに順次照射される際に変化する反射部２７１ｂの角度の平均値および反射部２７２ｂの角度の平均値を、位置ＴＰおよび一部領域ＰＡに対応する反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度として検出する。

本例では、一部領域ＰＡが円環形状を有する。この場合、測定光ＭＢを一部領域ＰＡの周方向に沿って円環状に走査することにより、一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに円滑に測定光ＭＢを照射することができる。

なお、一部領域ＰＡの形状は上記の円環形状に限定されない。図９は、一部領域ＰＡの他の例を示す模式図である。一部領域ＰＡは、図９（ａ）に示すように上記の位置ＴＰを取り囲む四角形状を有してもよいし、図９（ｂ）に示すように上記の位置ＴＰを取り囲む三角形状を有してもよい。また、一部領域ＰＡは、図９（ｃ）に示すように上記の位置ＴＰを含む十字形状を有してもよい。図９（ａ）〜（ｃ）の一部領域ＰＡにおいても、一部領域ＰＡの外形の最大寸法は、例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下に設定されることが好ましい。

上記のように、一部領域ＰＡは使用者に１つの点として認識される程度に微小である。そこで、以下では、必要に応じて、測定光を照射すべき位置が特定される場合に走査部２７０は特定された位置に測定光を照射するものとして説明する。

（６）動作モード
図１の光走査高さ測定装置４００は、複数の動作モードから使用者により選択された動作モードで動作する。具体的には、動作モードは、設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードを含む。図１０は、光走査高さ測定装置４００の表示部３４０に表示される選択画面３４１の一例を示す図である。

図１０に示すように、表示部３４０の選択画面３４１には、設定ボタン３４１ａ、測定ボタン３４１ｂおよびハイトゲージボタン３４１ｃが表示される。使用者が図１の操作部３３０を用いて設定ボタン３４１ａ、測定ボタン３４１ｂおよびハイトゲージボタン３４１ｃを操作することにより、光走査高さ測定装置４００が設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードでそれぞれ動作する。

以下の説明では、使用者のうち測定対象物Ｓの測定作業を管理する熟練した使用者を適宜測定管理者と呼び、測定管理者の管理の下で測定対象物Ｓの測定作業を行う使用者を適宜測定作業者と呼ぶ。設定モードは主として測定管理者により使用され、測定モードは主として測定作業者により使用される。

ここで、光走査高さ測定装置４００においては、図２の測定領域Ｖを含む空間に固有の三次元座標系がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により予め定義されている。Ｘ軸およびＹ軸は図２の光学定盤１１１に平行でかつ互いに直交し、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸に直交する。各動作モードにおいては、上記の座標系により特定される座標のデータおよび撮像部２２０の撮像により取得される画像上の平面座標のデータが制御部３１０と制御基板２１０との間で伝送される。図１１は、各動作モードにおいて制御部３１０と制御基板２１０との間で伝送されるデータの内容を示す図である。

設定モードにおいては、測定管理者は、所望の測定対象物Ｓについての情報を光走査高さ測定装置４００に登録することができる。具体的には、測定管理者は、所望の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。また、測定管理者は、図１の表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの測定すべき部分を画像上で測定点として指定する。この場合、図１１（ａ）に示すように、制御部３１０は、画像上で指定された測定点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を制御基板２１０に与える。

制御基板２１０は、図２の測定領域Ｖ内において平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を特定し、特定された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０により与えられた三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図１の記憶部３２０に記憶させる。また、制御部３１０は、記憶部３２０に記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を記憶部３２０に記憶させる。

測定モードは、設定モードにおいて光走査高さ測定装置４００に情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓについて、測定点に対応する部分の高さを測定するために用いられる。具体的には、測定作業者は、設定モードにおいて光走査高さ測定装置４００に情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に載置し、撮像部２２０により撮像する。この場合、図１１（ｂ）に示すように、制御部３１０は、設定モードにおいて記憶部３２０に記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御基板２１０に与える。

制御基板２１０は、取得した三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。また、制御基板２１０は、算出された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０により与えられた三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出する。また、制御部３１０は、算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。

このように、測定モードにおいては、測定作業者は測定対象物Ｓの測定すべき部分を指定することなく当該位置の高さを取得することができる。そのため、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の所望の部分の形状を容易かつ正確に測定することができる。また、設定モードにおいて三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が記憶部３２０に記憶されるので、測定モードにおいては、記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて測定点に対応する部分を高速に特定することができる。

本実施の形態においては、設定モードにおいて平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定され、記憶部３２０に記憶されるが、本発明はこれに限定されない。設定モードにおいては、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が特定され、Ｚ軸の成分Ｚｃが特定されなくてもよい。この場合、特定された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が記憶部３２０に記憶される。また、測定モードにおいては、記憶部３２０に記憶された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が制御基板２１０に与えられる。

ハイトゲージモードは、使用者が画面上で測定対象物Ｓを確認しながら、測定対象物Ｓの所望の部分を測定点として画面上で指定し、当該部分の高さを測定するために用いられる。具体的には、使用者は、所望の測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に載置し、撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。また、使用者は、表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの画像上で測定すべき部分を測定点として指定する。この場合、図１１（ｃ）に示すように、制御部３１０は、画像上で指定された測定点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を制御基板２１０に与える。

制御基板２１０は、図２の測定領域Ｖ内において平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を特定し、特定された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。また、制御基板２１０は、算出された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０により与えられた三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を表示部３４０に表示させる。

図１の記憶部３２０には、座標変換情報および位置変換情報が予め記憶されている。座標変換情報は、測定領域Ｖ内の高さ方向（Ｚ軸方向）の各位置における平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を示す。また、制御基板２１０は、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度とを制御することにより測定領域Ｖ内の所望の位置に測定光を照射することができる。位置変換情報は、測定領域Ｖ内の座標と可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度との関係を示す。

制御部３１０および制御基板２１０により構成される制御系は、座標変換情報および位置変換情報を用いることにより、測定点に対応する位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）および三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を特定することができる。座標変換情報および位置変換情報の詳細は後述する。

（７）光走査高さ測定装置の制御系
（ａ）制御系の全体構成
図１２は、図１の光走査高さ測定装置４００の制御系を示すブロック図である。図１２に示すように、制御系４１０は、基準画像取得部１、位置情報取得部２、駆動制御部３、基準面取得部４、許容値取得部５、登録部６、偏向方向取得部７、検出部８および画像解析部９を含む。また、制御系４１０は、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１、距離情報算出部１２、座標算出部１３、判定部１４、高さ算出部１５、測定画像取得部１６、補正部１７、検査部１８および報告書作成部１９をさらに含む。

図１の制御基板２１０および制御部３１０が記憶部３２０に記憶されたシステムプログラムを実行することにより、上記の制御系４１０の各構成部の機能が実現される。図１２においては、全ての動作モードにおける共通の処理の流れが実線で示され、設定モードにおける処理の流れが一点鎖線で示され、測定モードにおける処理の流れが点線で示される。後述する図３７においても同様である。ハイトケージモードにおける処理の流れは、設定モードにおける処理の流れと略等しい。以下、理解を容易にするために、制御系４１０の各構成部を設定モードと測定モードとに分けて説明する。

（ｂ）設定モード
測定管理者は、所望の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。基準画像取得部１は、撮像部２２０により生成される画像データを基準画像データとして取得し、取得された基準画像データに基づく画像を基準画像として図１の表示部３４０に表示させる。表示部３４０に表示される基準画像は、静止画像であってもよく、順次更新される動画像であってもよい。測定管理者は、表示部３４０に表示された基準画像上において、測定すべき部分を測定点として指定するとともに、基準点を指定することができる。基準点は、測定対象物Ｓの高さを算出する際の基準となる基準面を定めるための点である。

位置情報取得部２は、基準画像取得部１により取得された基準画像上における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置（上記の平面座標（Ｕａ，Ｖａ））を取得する。また、位置情報取得部２は、基準画像を用いて基準点の指定を受け付け、受け付けられた基準点の位置を取得する。位置情報取得部２は、測定点を複数受け付けることも可能であり、基準点を複数受け付けることも可能である。

駆動制御部３は、図３の昇降部１３０の読取部１３３から測定ヘッド２００の位置を取得し、取得された測定ヘッド２００の位置に基づいて図３の駆動回路１３２を制御する。これにより、測定ヘッド２００が上下方向の所望の位置に移動される。また、駆動制御部３は、図６の合焦部２６０の読取部２６６から可動レンズ２６３の位置を取得し、取得された可動レンズ２６３の位置に基づいて図６の駆動回路２６５を制御する。これにより、測定対象物Ｓの表面付近で測定光に焦点が付与されるように可動レンズ２６３が移動される。

また、駆動制御部３は、図１の記憶部３２０に記憶された位置変換情報と位置情報取得部２により取得された位置とに基づいて、図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、図７の偏向部２７１，２７２の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度が調整され、測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光が照射される。

また、駆動制御部３は、測定光の光路長が変化することに応じて、測定光の光路長と参照光の光路長との差が一定の値以下になるように参照光の光路長を調整する。より具体的には、駆動制御部３には、予め適切な干渉光が得られるように、測定光の光路長と参照光の光路長との差についてのしきい値が設定される。そこで、駆動制御部３は、後述する距離情報算出部１２により算出される測定光の光路長と参照光の光路長との差が上記のしきい値以下である場合に、参照光の光路長が維持されるように図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。一方、駆動制御部３は、測定光の光路長と参照光の光路長との差が上記のしきい値よりも大きい場合に、参照光の光路長が変化するように図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。それにより、参照光の光路長を適切な大きさに容易に調整することができるので、測定対象物Ｓの測定可能な高さの範囲が拡大される。

上記の駆動制御部３の動作により、後述するように測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標が座標算出部１３により算出される。駆動制御部３の動作の詳細は後述する。以下、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理を説明するが、基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理も測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理と同様である。

基準面取得部４は、位置情報取得部２により取得された１または複数の基準点に対応して座標算出部１３により算出された１または複数の座標に基づいて基準面を取得する。測定管理者は、位置情報取得部２により取得された測定点について、高さに対する許容値を入力することができる。許容値は、後述する測定モードにおける測定対象物Ｓの検査に用いられ、設計値と設計値からの公差とを含む。許容値取得部５は、入力された許容値を受け付ける。

登録部６は、基準画像取得部１により取得された基準画像データ、位置情報取得部２により取得された位置および許容値取得部５により設定された許容値を関連付けて登録する。具体的には、登録部６は、基準画像データと、測定点および基準点の位置と、各測定値に対応する許容値との関連性を示す登録情報を記憶部３２０に記憶させる。複数の基準面が設定されてもよい。この場合、登録部６は、基準面ごとに、当該基準面に対応する基準点と、当該基準面に対応する測定点と、各測定値に対応する許容値とを関連付けて登録する。

偏向方向取得部７は、図７の読取部２７５，２７６から反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度をそれぞれ取得する。検出部８は、偏向方向取得部７により取得された反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度に基づいて偏向部２７１，２７２の偏向方向をそれぞれ検出する。より具体的には、検出部８は、上記の図８の一部領域ＰＡに対応する偏向部２７１，２７２の偏向方向を検出する。また、撮像部２２０による撮像が継続されることにより、基準画像には測定対象物Ｓ上の測定光が現れる。画像解析部９は、基準画像取得部１により取得された基準画像データを解析する。検出部８は、画像解析部９の解析結果に基づいて偏向部２７１，２７２により偏向された測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標を検出する。より具体的には、検出部８は、上記の図８の一部領域ＰＡに対応する基準画像上の照射位置として、例えば複数の部分Ｐの中心位置を示す平面座標を検出する。

参照位置取得部１０は、図５の参照部２５０の読取部２５７ａ，２５７ｂから可動部２５２ａ，２５２ｂの位置をそれぞれ取得する。受光信号取得部１１は、図４の受光部２３２ｄから受光信号を取得する。より具体的には、受光信号取得部１１は、図８の一部領域ＰＡごとに複数の部分Ｐから測定光が受光部２３２ｄに入射することにより受光部２３２ｄから出力される受光信号を取得する。

距離情報算出部１２は、受光部２３２ｄにより図８の一部領域ＰＡごとに取得された図８の複数の部分Ｐに対応する複数の受光信号を積算する。また、距離情報算出部１２は、積算された受光信号に基づいて干渉光の波長と受光量との関係を示すデータに所定の処理を行う。この処理は、例えば波長から波数への周波数軸変換および波数のフーリエ変換を含む。

なお、距離情報算出部１２は、複数の部分Ｐに対応する複数の受光信号を積算する代わりに、複数の部分Ｐの各々に対応する受光信号に基づいて干渉光の波長と受光量との関係を示すデータに所定の処理を行った後、複数の部分Ｐの各々に対応する処理後の複数のデータを積算してもよい。

距離情報算出部１２は、処理により得られたデータと参照位置取得部１０により取得された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置とに基づいて、測定光の光路長と参照光の光路長との差を算出する。また、距離情報算出部１２は、算出された差に基づいて図２の測定ヘッド２００における測定光の出射位置と測定対象物Ｓにおける測定光の照射位置との間の距離を示す距離情報を算出する。測定ヘッド２００における測定光の出射位置は、例えば図３の導光部２４０のポート２４５ｄの位置である。

座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出する。測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、高さ方向の座標Ｚｃと、高さ方向に直交する平面内における平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）とからなる。

座標算出部１３は、例えば三角測距方式を用いて、検出部８により検出される測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標と偏向部２７１，２７２の偏向方向とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。あるいは、座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。

判定部１４は、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されているか否かを判定する。具体的には、座標算出部１３は、算出された高さ方向の座標と記憶部３２０に記憶された座標変換情報とに基づいて、登録部６により登録された測定点に対応する平面座標（後述する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’））を取得する。また、判定部１４は、座標算出部１３により算出された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が測定点に対応する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。

あるいは、画像解析部９は、基準画像データを画像解析することにより、基準画像における測定光の照射位置の平面座標（後述する平面座標（Ｕｃ，Ｖｃ））を特定してもよい。この場合、判定部１４は、画像解析部９により特定された測定光の照射位置の平面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）が登録部６により登録された測定点の平面座標（Ｕａ，Ｖａ）から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。

測定点に対応する測定対象物Ｓの部分およびその近傍の部分に測定光が照射されていないと判定部１４により判定された場合には、駆動制御部３は、測定光の照射位置が移動するように図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。測定点に対応する測定対象物Ｓの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されていると判定部１４により判定された場合には、駆動制御部３は測定光の照射位置が固定されるように駆動回路２７３，２７４および駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。

座標算出部１３は、基準点について算出された座標を基準面取得部４に与える。高さ算出部１５は、測定点に対応して座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、基準面取得部４により取得された基準面を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。例えば、高さ算出部１５は、基準面が平面である場合、三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を通る基準面の垂線における基準面から三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）までの長さを高さとして算出する。高さ算出部１５は、算出された高さを表示部３４０に表示させる。登録部６は、座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）および高さ算出部１５により算出された高さを基準画像データ、測定点の位置、基準点の位置および許容値と関連付けて登録情報として登録する。

（ｃ）測定モード
測定作業者は、設定モードにおいて登録情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３の撮像部２２０により撮像する。測定画像取得部１６は、撮像部２２０により生成される画像データを測定画像データとして取得し、取得された測定画像データに基づく画像を測定画像として図１の表示部３４０に表示させる。

補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に基づいて、基準画像データに対する測定画像データのずれを補正する。これにより、補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に対応する測定点および基準点を測定画像データに設定する。

駆動制御部３は、設定モードにおいて登録部６により登録された登録情報に基づいて、図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、補正部１７により設定された測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標が座標算出部１３により算出される。ここで、駆動制御部３は、設定モードにおいて登録された三次元座標および高さに基づいて制御を行うので、座標算出部１３は、補正部１７により設定された測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標を効率よく算出することができる。

測定モードにおける偏向方向取得部７および検出部８の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部７および検出部８の処理とそれぞれ同様である。測定モードにおける画像解析部９の処理は、基準画像取得部１により取得された基準画像データに代えて測定画像取得部１６により取得された測定画像データが用いられる点を除き、設定モードにおける画像解析部９の処理と同様である。測定モードにおける参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理は、設定モードにおける参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理とそれぞれ同様である。

座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）は、高さ方向の座標Ｚｂと、高さ方向に直交する平面内における平面座標（Ｘｂ，Ｙｂ）とからなる。

測定モードにおける判定部１４の処理は、登録部６により登録された測定点に代えて補正部１７により設定された測定点を用いる点、および三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に代えて三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を用いる点を除き、設定モードにおける判定部１４の処理と同様である。これにより、座標算出部１３は、補正部１７により設定された基準点に対応する座標を算出する。

基準面取得部４は、座標算出部１３により算出された基準点に対応する座標に基づいて基準面を取得する。高さ算出部１５は、座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づいて、基準面取得部４により取得された基準面を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。

検査部１８は、高さ算出部１５により算出された測定対象物Ｓの部分の高さと登録部６に登録された許容値とに基づいて測定対象物Ｓを検査する。具体的には、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲内である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは良品であると判定する。一方、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲外である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは不良品であると判定する。

報告書作成部１９は、検査部１８による検査結果と測定画像取得部１６により取得された測定画像に基づいて報告書を作成する。これにより、測定作業者は報告書を用いて測定対象物Ｓについての検査結果を測定管理者または他の使用者に容易に報告することができる。報告書は、予め決定された記載様式に従って作成される。図１３は、報告書作成部１９により作成される報告書の一例を示す図である。

図１３の記載様式においては、報告書４２０は、名称表示欄４２１、画像表示欄４２２、状況表示欄４２３、結果表示欄４２４および保証表示欄４２５を含む。名称表示欄４２１には、報告書４２０の名称（図１３の例では「検査成績書」）が表示される。画像表示欄４２２には、検査対象の測定画像が表示される。状況表示欄４２３には、検査対象の名称、検査対象の識別番号、測定作業者の氏名および検査日時等が表示される。

結果表示欄４２４には、検査対象についての検査結果が表示される。具体的には、結果表示欄４２４には、検査対象に設定された種々の検査項目の名称、測定値および判定結果が、設計値および公差と対応付けられた状態で一覧表の形式で表示される。保証表示欄４２５は、署名または押印されるための空欄である。測定作業者および測定管理者は、保証表示欄４２５に署名または押印することにより検査結果を保証することができる。

報告書作成部１９は、検査部１８により良品と判定された測定対象物Ｓについてのみ報告書４２０を作成してもよい。このような報告書４２０は、検査対象の製品を顧客に納品する際に、製品の品質を保証するために納品書に添付される。また、報告書作成部１９は、検査部１８により不良品と判定された測定対象物Ｓについてのみ報告書４２０を作成してもよい。このような報告書４２０は、検査対象の製品が不良品であると判定された原因を解析するために自社で用いられる。

（ｄ）ハイトゲージモード
使用者は、所望の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。基準画像取得部１は、撮像部２２０により生成される画像データを取得し、取得された画像データに基づく画像を図１の表示部３４０に表示させる。使用者は、表示部３４０に表示された画像上において、測定すべき部分を測定点として指定する。

位置情報取得部２は、基準画像取得部１により取得された画像上における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置（上記の平面座標（Ｕａ，Ｖａ））を取得する。また、位置情報取得部２は、基準画像を用いて基準点の指定を受け付け、受け付けられた基準点の位置を取得する。位置情報取得部２は、測定点を複数受け付けることも可能であり、基準点を複数受け付けることも可能である。

駆動制御部３は、図１の記憶部３２０に記憶された位置変換情報と位置情報取得部２により取得された位置とに基づいて、図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光が照射されるとともに、参照光の光路長が調整される。

上記の駆動制御部３の動作により、測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標が座標算出部１３により算出される。基準面取得部４は、位置情報取得部２により取得された基準点に対応して座標算出部１３により算出された座標に基づいて基準面を取得する。

ハイトゲージモードにおける偏向方向取得部７、検出部８、画像解析部９、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部７、検出部８、画像解析部９、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理とそれぞれ同様である。

座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向または測定光の照射位置と距離情報算出部１２により算出された距離情報に基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。ハイトゲージモードにおける判定部１４および高さ算出部１５の処理は、設定モードにおける判定部１４および高さ算出部１５の処理とそれぞれ同様である。

（８）制御系の全体的な動作フロー
図１４〜図１７は、図１の光走査高さ測定装置４００において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。以下に示す一連の処理は、光走査高さ測定装置４００の電源がオン状態にあるときに、制御部３１０および制御基板２１０により一定周期で実行される。なお、光走査高さ測定処理には、後述する指定測定処理および実測定処理が含まれる。以下の説明では、光走査高さ測定処理のうち指定測定処理および実測定処理が制御基板２１０により実行され、光走査高さ測定処理のうち他の処理が制御部３１０により実行されるが、本発明はこれに限定されない。例えば光走査高さ測定処理の全ての処理が制御基板２１０または制御部３１０により実行されてもよい。

初期状態においては、図２の光学定盤１１１上に測定対象物Ｓが載置された状態で、光走査高さ測定装置４００の電源がオンされているものとする。このとき、図１の表示部３４０には、図１０の選択画面３４１が表示される。

光走査高さ測定処理が開始されると、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により設定モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図１０の設定ボタン３４１ａが操作されたか否かを判定する。

制御部３１０は、設定モードが選択されない場合、後述する図１７のステップＳ２０１の処理に進む。一方、制御部３１０は、設定モードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図２５の設定画面３５０を表示させる（ステップＳ１０２）。設定画面３５０においては、撮像部２２０により一定周期で取得される図２の測定領域Ｖの基準画像がリアルタイムに表示される。

本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、図１２の補正部１７の補正機能を実現するために、設定モードにおいてパターン画像およびサーチ領域を設定しておく必要がある。パターン画像は、使用者により指定された時点で表示される基準画像の全領域のうち少なくとも測定対象物Ｓを含む部分の画像を意味する。また、サーチ領域は、設定モードでパターン画像が設定された後に、測定モードにおいて測定画像内でパターン画像に類似する部分をサーチする範囲（撮像部２２０の撮像視野内の範囲）を意味する。

そこで、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりサーチ領域の指定があったか否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御部３１０は、サーチ領域の指定がない場合、後述するステップＳ１０５の処理に進む。一方、制御部３１０は、サーチ領域の指定がある場合、指定されたサーチ領域の情報を記憶部３２０に記憶することにより設定する（ステップＳ１０４）。

次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりパターン画像の指定があったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。制御部３１０は、パターン画像の指定がない場合、後述するステップＳ１０７の処理に進む。一方、制御部３１０は、パターン画像の指定がある場合、指定されたパターン画像の情報を記憶部３２０に記憶することにより設定する（ステップＳ１０６）。なお、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。使用者によるパターン画像およびサーチ領域の具体的な設定例については後述する。

次に、制御部３１０は、ステップＳ１０４，Ｓ１０６の処理により、サーチ領域およびパターン画像が設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御部３１０は、サーチ領域およびパターン画像のうち少なくとも一方が設定されていない場合、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、制御部３１０は、サーチ領域およびパターン画像が設定されている場合、基準面の設定指令が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

制御部３１０は、ステップＳ１０８で基準面の設定指令を受け付けた場合、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で基準点として点の指定を受けたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。制御部３１０は、点の指定を受けない場合、後続のステップＳ１１１の処理に進む。一方、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、制御基板２１０に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える（図１１（ａ）参照）。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行うとともに（ステップＳ１１０）、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。指定測定処理の詳細は後述する。

その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により基準点としての点の指定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。制御部３１０は、点の指定が完了していない場合、ステップＳ１０９の処理に戻る。一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１１０の指定測定処理で取得された１または複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて基準面の設定を行う（ステップＳ１１２）。本例では、１または複数の基準点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて基準面の座標を示す情報、例えば、各基準点に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）または各基準点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が記憶部３２０に記憶される。

ここで、基準面の座標を示す情報は、基準面を決定するための基準面拘束条件を含んでもよい。基準面拘束条件には、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面は予め記憶された他の面に平行であること等の条件が含まれる。基準面が載置面に平行であるという基準面拘束条件の場合、１つの基準点に対する座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が指定されると、Ｚ＝Ｚｂで表される平面が基準面として取得されることとなる。

制御部３１０は、上記のステップＳ１１２の処理後あるいはステップＳ１０８で基準面の設定指令を受け付けていない場合、受け付けられる設定が測定対象物Ｓの測定に関する設定であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。より具体的には、制御部３１０は、受け付けられる設定が高さが測定されるべき測定対象物Ｓの部分を特定する設定であるか否かを判定する。

制御部３１０は、受け付けられる設定が測定に関する設定でない場合、使用者の操作部３３０の操作による当該設定に関する情報を取得し、記憶部３２０に記憶する（ステップＳ１３０）。ここで取得される情報には、例えば、上記の許容値、測定モード時に測定画像上に表示させるべき指標およびコメント等の情報が挙げられる。その後、制御部３１０は、後述するステップＳ１２６の処理に進む。

制御部３１０は、ステップＳ１２１において受け付けられる設定が測定に関する設定であった場合、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で測定点として点の指定を受けたか否かを判定する（ステップＳ１２２）。制御部３１０は、点の指定を受けない場合、後続のステップＳ１２４の処理に進む。一方、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、上記のステップＳ１１１と同様に、制御基板２１０に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行うとともに（ステップＳ１２３）、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。

その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により測定点としての点の指定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２４）。制御部３１０は、点の指定が完了していない場合、ステップＳ１２２の処理に戻る。

一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１２３の指定測定処理で取得された１または複数の測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を記憶部３２０に記憶することにより測定点の設定を行う（ステップＳ１２５）。

上記のステップＳ１２５，Ｓ１３０のいずれかの処理後、制御部３１０は、設定の完了が指令されたか、または新たな設定が指令されたかを判定する（ステップＳ１２６）。制御部３１０は、新たな設定が指令された場合、すなわち設定の完了が指令されない場合、ステップＳ１０８の処理に戻る。

一方、制御部３１０は、設定の完了が指令された場合、上記のステップＳ１０３〜Ｓ１１２，Ｓ１２１〜Ｓ１２５，Ｓ１３０のいずれかにおいて設定された情報を互いに関連付けて登録情報として登録する（ステップＳ１２７）。その後、光走査高さ測定処理が設定モードで終了する。登録される登録情報のファイルは、使用者により特定のファイル名が付された上で記憶部３２０に保存される。このとき、ステップＳ１０３〜Ｓ１１２，Ｓ１２１〜Ｓ１２５，Ｓ１３０のいずれかにおいて、設定のために一時的に記憶部３２０に記憶された情報が消去されてもよい。

ここで、ステップＳ１２７において、制御部３１０は、上記のステップＳ１１２の処理により基準面が設定されている場合、基準面と特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を登録情報に含める。なお、上記のステップＳ１２５の時点で基準面が既に設定されている場合、ステップＳ１２５において、設定された基準面と取得された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて測定点の高さが算出されてもよい。この場合、算出結果が測定点の高さとして設定画面３５０（図２９）に表示されてもよい。

上記のステップＳ１０１において、設定モードが選択されない場合、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により測定モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図１０の測定ボタン３４１ｂが操作されたか否かを判定する。制御部３１０は、測定モードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図３４の測定画面３６０を表示させる（ステップＳ２０２）。測定画面３６０においては、撮像部２２０により一定周期で取得される図２の測定領域Ｖの測定画像がリアルタイムに表示される。

次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により登録情報のファイルが指定されたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、使用者により登録情報のファイル名の指定があったか否かを判定する。制御部３１０は、ファイルの指定がない場合、ファイルの指定を受けるまで待機状態となる。一方、制御部３１０は、ファイルの指定を受けると、指定された登録情報のファイルを記憶部３２０から読み込む（ステップＳ２０４）。なお、制御部３１０は、指定された登録情報のファイルが記憶部３２０に記憶されていない場合、指定されたファイルが存在しないことを示す情報を表示部３４０に表示してもよい。

次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報から登録されたパターン画像の情報を取得し、取得したパターン画像を表示部３４０に表示される測定画像上に重畳表示する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部３１０は、パターン画像に加えてサーチ領域も取得する。なお、上記のように、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。そのため、パターン画像は、設定モードで設定された位置と同じ位置で測定画像上に重畳表示される。

ここで、パターン画像は半透明で表示されてもよい。この場合、使用者は、現在撮像されている測定対象物Ｓの測定画像と設定モード時に取得された測定対象物Ｓの基準画像とを容易に比較することができる。その上で、使用者は、光学定盤１１１上の測定対象物Ｓの位置決め作業を行うことができる。

次に、制御部３１０は、パターン画像と測定画像との対比を行う（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部３１０は、パターン画像における測定対象物Ｓのエッジを基準エッジとして抽出するとともに、取得されたサーチ領域内で基準エッジに対応する形状のエッジが存在しないか否かをサーチする。

この場合、測定画像における測定対象物Ｓのエッジ部分が、最も基準エッジに類似すると考えられる。そこで、制御部３１０は、基準エッジに最も類似する測定画像の部分が検出されると、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけずれているのかを算出するとともに、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけ回転しているのかを算出する（ステップＳ２０７）。

次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報から登録された測定点の情報を取得し、取得された測定点の情報を算出されたずれ量および回転量に基づいて補正する（ステップＳ２０８）。これらのステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理が、図１２の補正部１７の機能に相当する。この構成によれば、補正画像における測定対象物がパターン画像における測定対象物に対して変位または回転している場合でも、測定点を高い精度で容易に特定し、補正することができる。

次に、制御部３１０は、制御基板２１０に、補正された測定点ごとに実測定処理を指令するとともに、補正された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を与える（図１１（ｂ）参照）。それにより、制御基板２１０は、実測定処理を行うとともに（ステップＳ２０９）、実測定処理により特定された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。実測定処理の詳細は後述する。

次に、制御部３１０は、登録された基準面の情報を取得し、基準面と取得された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を測定結果として記憶部３２０に記憶する。また、登録された他の情報に応じた各種処理を行う（ステップＳ２１０）。登録された他の情報に応じた各種処理として、例えば読み込んだ登録情報に許容値が含まれる場合には、高さの算出結果が許容値で設定される公差の範囲内であるか否かを判定する検査処理があってもよい。その後、光走査高さ測定処理が測定モードで終了する。

上記のステップＳ２０１において、測定モードが選択されない場合、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりハイトゲージモードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２１１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図１０のハイトゲージボタン３４１ｃが操作されたか否かを判定する。制御部３１０は、ハイトゲージモードが選択されない場合、ステップＳ１０１の処理に戻る。

一方、制御部３１０は、ハイトゲージモードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図２７の設定画面３５０を表示させる（ステップＳ２１２）。その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作に基づいて基準面の設定を行う（ステップＳ２１３）。この設定処理は、上記のステップＳ１０９〜Ｓ１１２の処理と同じである。

その後、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、制御基板２１０に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える（図１１（ｃ）参照）。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行う（ステップＳ２１４）。また、制御基板２１０は、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する（ステップＳ２１５）。

続いて、制御基板２１０は、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える（ステップＳ２１６）。

なお、制御基板２１０は、上記のステップＳ２１５において、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図１の撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。

次に、制御部３１０は、設定された基準面の情報を取得し、基準面と取得された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とに基づいて測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の高さを算出し、算出結果を測定結果として表示部３４０に表示する。例えば、制御部３１０は、基準面が平面である場合、取得された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を通る基準面の垂線を引いたときの基準面から座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）までの垂線の長さを高さとして算出し、算出結果を測定結果として表示部３４０に表示する。また、制御部３１０は、撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標または画像上で指定された点により特定される平面座標に、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できたことを示す緑色の「＋」印を表示部３４０に表示する（ステップＳ２１７）。

続いて、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により追加の点が指定されたか否かを判定する（ステップＳ２１８）。追加の点が指定された場合、制御部３１０は、ステップＳ２１４の処理に戻る。これにより、追加の点が指定されなくなるまでステップＳ２１４〜Ｓ２１８の処理が繰り返される。追加の点が指定されない場合、光走査高さ測定処理がハイトゲージモードで終了する。

上記のハイトゲージモードによれば、使用者は、画像上で点を指定することにより、基準点および基準面を指定することができる。また、使用者は、測定点を画面上で指定することにより、高さの測定結果を取得することができる。さらに、使用者は、複数の測定点を指定することにより、引き続き基準面を維持したまま測定を継続することができる。

（９）指定測定処理の一例
図１８および図１９は、制御基板２１０による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。図２０および図２１は、図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）および図２１（ａ），（ｂ）の各々では、左側に光学定盤１１１上に載置される測定対象物Ｓと撮像部２２０および走査部２７０との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部２２０の撮像により表示部３４０に表示される画像が示される。表示部３４０に表示される画像には、測定対象物Ｓの画像ＳＩが含まれる。以下の説明では、表示部３４０に表示される画像上の平面座標を画面座標と呼ぶ。

制御基板２１０は、制御部３１０から指定測定処理の指令を受けることにより、指定測定処理を開始する。そこで、制御基板２１０は、制御部３１０から指令とともに与えられる画面座標（Ｕａ，Ｖａ）を取得する（ステップＳ３０１）。

図２０（ａ）の右側においては、表示部３４０に表示される画像上に画面座標（Ｕａ，Ｖａ）が示される。また、図２０（ａ）の左側においては、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する測定対象物Ｓの部分が点Ｐ０で示される。

ステップＳ３０１において、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する点Ｐ０の座標のうちＺ軸の成分（高さ方向の成分）は不明である。そこで、制御基板２１０は、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分を「Ｚａ」と仮定する（ステップＳ３０２）。この場合、図２０（ｂ）に示すように、仮定されるＺ軸の成分は、実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するとは限らない。

次に、制御基板２１０は、上記の座標変換情報に基づいてＺ軸の成分が仮定された「Ｚａ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ，Ｙａ）を算出する（ステップＳ３０３）。それにより、図２０（ｂ）に示すように、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）および仮定されたＺ軸の成分に対応する仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が得られる。なお、本例では、「Ｚａ」は図２の測定領域Ｖ内のＺ方向における中間位置とする。

次に、制御基板２１０は、ステップＳ３０３の処理により得られる座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および位置変換情報に基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する（ステップＳ３０４）。

この場合、ステップＳ３０２で仮定されるＺ軸の成分が実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分から大きくずれていると、図２０（ｃ）の左側の側面図に示すように、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置が実際に指定された点Ｐ０から大きくずれる。そこで、以降の処理が行われる。

ステップＳ３０４の処理により、撮像部２２０により取得される画像上には、走査部２７０から測定対象物Ｓに照射される測定光の照射部分（光スポット）が現れる。この場合、測定光の照射部分の画面座標は画像処理等を用いて容易に検出することができる。図２０（ｃ）の右側の図では、表示部３４０に表示される画像上に現れる測定光の照射部分（光スポット）が丸印で示される。

制御基板２１０は、ステップＳ３０４の処理後、撮像部２２０により取得される画像上で測定光の照射位置を示す平面座標を画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）として検出するとともに、図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度から測定光の偏向方向を検出する（ステップＳ３０５）。

次に、制御基板２１０は、検出された画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）および偏向方向に基づいて測定対象物Ｓまたは光学定盤１１１上の測定光の照射位置Ｐ２の座標を座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする（ステップＳ３０６）。

ここで、図２０（ｃ）に示すように、照射位置Ｐ２が点Ｐ０からずれていると、画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）も画面座標（Ｕａ，Ｖａ）からずれる。そこで、制御基板２１０は、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対する検出された画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）の誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。

ステップＳ３０７において、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ３０６で定められた座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を使用者により指定された座標として特定し（ステップＳ３０８）、指定測定処理を終了する。その後、制御基板２１０は、特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。

ステップＳ３０７において、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板２１０は、上記の誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）に基づいて測定光の偏向方向を調整する（ステップＳ３０９）。具体的には、例えばＸ軸およびＹ軸に対応する画面座標上の誤差と反射部２７１ｂ，２７２ｂの調整すべき角度との関係を誤差対応関係として予め記憶部３２０に記憶させておく。その上で、制御基板２１０は、図２１（ａ）に白抜きの矢印で示すように、算出された誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）と誤差対応関係とに基づいて測定光の偏向方向を微調整する。

その後、制御基板２１０は、ステップＳ３０５の処理に戻る。それにより、測定光の偏向方向が微調整された上で再度ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の処理が行われる。その結果、最終的に、図２１（ｂ）に示すように、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が判定範囲内となることにより、使用者により指定された測定点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定される。

本例では、照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標がステップＳ３０６の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、後述する図２２および図２３の指定測定処理におけるステップＳ４０５，Ｓ４０６の処理により算出されてもよい。

（１０）指定測定処理の他の例
図２２および図２３は、制御基板２１０による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。図２４は、図２２および図２３の指定測定処理を説明するための説明図である。図２４（ａ），（ｂ）の各々では、左側に光学定盤１１１上に載置される測定対象物Ｓと撮像部２２０および走査部２７０との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部２２０の撮像により表示部３４０に表示される画像が示される。

指定測定処理が開始されると、制御基板２１０は、制御部３１０から指令とともに与えられる画面座標（Ｕａ，Ｖａ）を取得する（ステップＳ４０１）。続いて、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０２の処理と同様に、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分を「Ｚａ」と仮定する（ステップＳ４０２）。この場合、図２０（ｂ）の例と同様に、仮定されるＺ軸の成分は、実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するとは限らない。

次に、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０３の処理と同様に、Ｚ軸の成分が仮定された「Ｚａ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ，Ｙａ）を算出する（ステップＳ４０３）。また、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０４の処理と同様に、ステップＳ４０３の処理により得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および位置変換情報に基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４において、使用者により指定される点Ｐ０と測定対象物Ｓに照射される測定光の照射位置との関係は、上記の図２０（ｃ）の状態と同じである。その後、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置が実際に指定された点Ｐ０に一致するかまたは近づくように、以降の処理が行われる。

まず、制御基板２１０は、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を検出するとともに、図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度から測定光の偏向方向を検出する（ステップＳ４０５）。

次に、制御基板２１０は、直前のステップＳ４０５で検出された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図４の受光部２３２ｄにより取得される受光信号とに基づいて測定光の出射位置（導光部２４０のポート２４５ｄの位置）と測定対象物Ｓにおける測定光の照射位置との間の距離を算出する。また、制御基板２１０は、算出された距離および直前のステップＳ４０５で検出された測定光の偏向方向に基づいて測定対象物Ｓまたは光学定盤１１１上の測定光の照射位置Ｐ２の座標を座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする（ステップＳ４０６）。

上記のステップＳ４０６の処理により、測定光の照射位置Ｐ２のＺ軸の成分「Ｚｃ」は、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するかまたは近い値であると推定される。そこで、制御基板２１０は、座標変換情報に基づいてＺ軸の成分が仮定された「Ｚｃ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）を算出する（ステップＳ４０７）。それにより、図２４（ａ）に示すように、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）および仮定されたＺ軸の成分に対応する仮想点Ｐ３の座標（Ｘａ’，Ｙａ’，Ｚｃ）が得られる。

次に、制御基板２１０は、仮想点Ｐ３の平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）に対する照射位置Ｐ２の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）の誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。

ステップＳ４０８において、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ４０６で定められた照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を使用者により指定された座標として特定し（ステップＳ４０９）、指定測定処理を終了する。その後、制御基板２１０は、特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。

ステップＳ４０８において、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ４０７で得られた仮想点Ｐ３の座標（Ｘａ’，Ｙａ’，Ｚｃ）を上記のステップＳ４０４で測定光の照射対象となる座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする（ステップＳ４１０）。その後、制御基板２１０は、上記のステップＳ４０４の処理に戻る。

それにより、測定光の偏向方向が変更された上で再度ステップＳ４０４〜Ｓ４０８の処理が行われる。その結果、最終的に、図２４（ｂ）に示すように、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が判定範囲内となることにより、使用者により指定された測定点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定される。

本例では、照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標がステップＳ４０５，Ｓ４０６の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標は、図１８および図１９の指定測定処理におけるステップＳ３０６の処理により算出されてもよい。

（１１）実測定処理
制御基板２１０は、制御部３１０から実測定処理の指令を受けることにより、実測定処理を開始する。実測定処理が開始されると、制御基板２１０は、まず制御部３１０から指令とともに与えられる測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を取得する。

ここで、設定モードで設定された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて測定光を照射しても、測定モードで測定される測定対象物Ｓの形状によっては、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の平面座標が測定点の座標から大きくずれる場合がある。

例えば、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分のＺ軸の成分が「Ｚｃ」から大きくずれていると、測定光の照射位置の平面座標も設定された測定点の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）から大きくずれる。そこで、実測定処理では、測定光の照射位置の平面座標が測定点の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）から一定の範囲内に収まるように調整される。

具体的には、制御基板２１０は、例えば取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に対応する画面座標を（Ｕａ，Ｖａ）とした上で、取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図１８のステップＳ３０３の処理で得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする。次に、制御基板２１０は、図１８および図１９のステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ３０８の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する。

その後、制御基板２１０は、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える。それにより、実測定処理が終了する。なお、制御基板２１０は、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図１の撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。

あるいは、制御基板２１０は、以下のように実測定処理を実行してもよい。制御基板２１０は、例えば取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に対応する画面座標を（Ｕａ，Ｖａ）とした上で、取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図２２のステップＳ４０３の処理で得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする。次に、制御基板２１０は、図２２および図２３のステップＳ４０４〜Ｓ４０９の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ４０８の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する。

その後、制御基板２１０は、上記の例と同様に、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える。または、制御基板２１０は、図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図１の撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える。

（１２）設定モードおよび測定モードを用いた操作例
図２５〜図３０は、設定モードにおける光走査高さ測定装置４００の操作例を説明するための図である。以下では、光走査高さ測定装置４００の使用者を測定管理者と測定作業者とに区別して説明する。

まず、測定管理者は、高さ測定の基準となる測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図１０の設定ボタン３４１ａを操作する。それにより、光走査高さ測定装置４００が設定モードの動作を開始する。この場合、例えば図２５に示すように、図１の表示部３４０に設定画面３５０が表示される。設定画面３５０は、画像表示領域３５１およびボタン表示領域３５２を含む。画像表示領域３５１には、現在撮像されている測定対象物Ｓの画像が基準画像ＲＩとして表示される。図２５〜図３０の各図および後述する図３１〜図３６の各図では、画像表示領域３５１に表示される基準画像ＲＩおよび後述する測定画像ＭＩのうち測定対象物Ｓの形状を示す輪郭が太い実線で示される。

設定モードの開始時点には、ボタン表示領域３５２に、サーチ領域ボタン３５２ａ、パターン画像ボタン３５２ｂおよび設定完了ボタン３５２ｃが表示される。測定管理者は、例えばサーチ領域ボタン３５２ａを操作し、画像表示領域３５１上でドラッグ操作等を行う。それにより、図２５に点線で示すようにサーチ領域ＳＲを設定する。また、測定管理者は、例えばパターン画像ボタン３５２ｂを操作し、画像表示領域３５１上でドラッグ操作等を行う。それにより、図２５に一点鎖線で示すようにパターン画像ＰＩを設定することができる。

測定管理者は、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定を行った後、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定が完了するとともに、設定画面３５０の表示態様が図２６に示すように切り替わる。具体的には、画像表示領域３５１において、設定されたサーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩを示す指標が除去される。また、ボタン表示領域３５２において、図２５のサーチ領域ボタン３５２ａおよびパターン画像ボタン３５２ｂに代えて、点指定ボタン３５２ｄおよび基準面設定ボタン３５２ｅが表示される。

測定管理者は、点指定ボタン３５２ｄを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作等を行う。それにより、図２７に「＋」印で示すように１または複数（本例では３つ）の基準点が指定される。その後、測定管理者は、基準面設定ボタン３５２ｅを操作する。それにより、指定された１または複数の基準点を含む基準面が設定され、図２８に二点鎖線で示すように、画像表示領域３５１に設定された基準面ＲＦを示す指標が表示される。ここで、４以上の基準点が指定される場合には、４以上の全ての基準点が必ずしも基準面ＲＦに含まれる必要はない。この場合、基準面ＲＦは、例えば複数の基準点との間の距離が全体的に小さくなるように設定される。同様に、基準面を決定するための基準面拘束条件が定められている場合、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面が予め記憶された他の面と平行であること等の条件が定められている場合において、２以上の基準点が指定される場合には、２以上の全ての基準点が必ずしも基準面ＲＦに含まれる必要はない。なお、基準面ＲＦは、点指定ボタン３５２ｄおよび基準面設定ボタン３５２ｅの操作が繰り返されることにより複数設定されてもよい。

その後、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、基準面ＲＦの設定が完了するとともに、設定画面３５０の表示態様が図２９に示すように切り替わる。具体的には、画像表示領域３５１において、基準面ＲＦの設定に用いられた１または複数の基準点を示す指標が除去される。また、ボタン表示領域３５２において、図２８の基準面設定ボタン３５２ｅに代えて、許容値ボタン３５２ｇが表示される。

測定管理者は、点指定ボタン３５２ｄを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作等を行う。それにより、図３０に「＋」印で示すように、測定点が指定される。ここで、複数の基準面ＲＦが設定されている場合には、指定された測定点の基準となる基準面ＲＦとして設定された複数の基準面ＲＦの中から一の選択が受け付けられてもよい。また、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できたときには、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが画像表示領域３５１上に表示される。このとき、「＋」印の色を例えば緑色に変化させることにより、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できたことを示してもよい。

一方、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できないときには、「ＦＡＩＬ」等のエラーメッセージが画像表示領域３５１上に表示されてもよい。さらに、「＋」印の色を例えば赤色に変化させることにより、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できないことを示してもよい。

複数の測定点が指定されている場合、測定経路情報を指定可能であってもよい。例えば、複数の測定点の指定順通りに測定経路を設定する、あるいは、測定経路が最短になるような測定経路を設定する等の情報を設定可能であってもよい。

測定点の指定時に、測定管理者は、さらに許容値ボタン３５２ｇを操作することにより、測定点ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、基準面ＲＦ、複数の測定点および許容値を含む一連の情報が互いに関連付けられて登録情報として記憶部３２０に記憶される。このとき、登録情報は、特定のファイル名が付与される。なお、このファイル名は、測定管理者により設定可能であってもよい。

図２７〜図３０に示すように、基準画像ＲＩには、測定管理者により指定された基準点および測定点の位置を示す指標「＋」が重畳表示される。これにより、測定管理者は、測定対象物Ｓの基準画像ＲＩ上に重畳表示された指標を視認することにより、指定された基準点および測定点を容易に確認することができる。

ここで、本発明においては、設定モードにおける基準点および測定点の設定の順は上記の例に限定されない。基準点および測定点の設定は、以下のように行われてもよい。

図３１〜図３３は、設定モードにおける光走査高さ測定装置４００の他の操作例を説明するための図である。本例では、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定後、図３１に示すように、ボタン表示領域３５２に、設定完了ボタン３５２ｃ、点指定ボタン３５２ｄ、基準面設定ボタン３５２ｅ、許容値ボタン３５２ｇ、基準点設定ボタン３５２ｈおよび測定点設定ボタン３５２ｉが表示される。

この状態で、測定管理者は、点指定ボタン３５２ｄを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作等を行う。このとき、測定管理者は、図３１に「＋」印で示すように、基準点または測定点になりえる複数（本例では５つ）の点を指定する。

次に、測定管理者は、指定した各点ごとに、基準点設定ボタン３５２ｈまたは測定点設定ボタン３５２ｉを操作することにより、当該点を基準点として用いるのか測定点として用いるのかを決定する。さらに、測定管理者は、１または複数の点を基準点として決定した後、基準面設定ボタン３５２ｅを操作する。それにより、図３２に示すように、画像表示領域３５１に点線の「＋」印で示すように１または複数（本例では３つ）の基準点が表示される。また、二点鎖線で示すように１または複数の基準点に基づく基準面が表示される。さらに、実線の「＋」印で示すように１または複数（本例では２つ）の測定点が表示される。

その後、図３３に示すように、指定された測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが画像表示領域３５１上に表示される。このとき、測定管理者は、上記の例と同様に、許容値ボタン３５２ｇを操作することにより、測定点ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。

図３４〜図３６は、測定モードにおける光走査高さ測定装置４００の操作例を説明するための図である。測定作業者は、高さ測定の対象となる測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図１０の測定ボタン３４１ｂを操作する。それにより、光走査高さ測定装置４００が測定モードの動作を開始する。この場合、例えば図３４に示すように、図１の表示部３４０に測定画面３６０が表示される。測定画面３６０は、画像表示領域３６１およびボタン表示領域３６２を含む。画像表示領域３６１には、現在撮像されている測定対象物Ｓの画像が測定画像ＭＩとして表示される。

測定モードの開始時点には、ボタン表示領域３６２に、ファイル読込ボタン３６２ａが表示される。測定作業者は、ファイル読込ボタン３６２ａを操作することにより、測定管理者に指示されたファイル名を選択する。それにより、光学定盤１１１に載置された測定対象物Ｓに対応する高さ測定の登録情報が読み込まれる。

登録情報が読み込まれると、図３５に示すように、画像表示領域３６１の測定画像ＭＩ上に、読み込まれた登録情報に対応するパターン画像ＰＩが半透明の状態で重畳表示される。また、ボタン表示領域３６２に測定ボタン３６２ｂが表示される。この場合、測定作業者は、パターン画像ＰＩを参照しつつ光学定盤１１１上で測定対象物Ｓをより適切な位置に位置決めすることができる。

その後、測定作業者は、測定対象物Ｓのより正確な位置決め作業を行った後、測定ボタン３６２ｂを操作する。それにより、読み込まれた登録情報の複数の測定点に対応する測定対象物Ｓの複数の部分の基準面からの高さが測定される。また、読み込まれた登録情報に許容値が含まれる場合には、その許容値に基づいて測定点の対応部分の良否判定が行われる。

その結果、図３６に示すように、画像表示領域３６１上に、設定されている測定点にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの部分の高さが表示される。また、ボタン表示領域３６２上に、設定されている測定点にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの部分の高さが表示されるとともに、許容値に基づく良否判定の結果が検査結果として表示される。

（１３）効果
（ａ）本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、使用者により測定点が指定されることにより、光出射部２３１から出射された光が偏向部２７１，２７２により偏向される。それにより、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分を含むかまたは取り囲む一部領域ＰＡ内における複数の部分Ｐに順次光が照射される。このとき、一部領域ＰＡに対応する偏向部２７１，２７２の偏向方向または一部領域ＰＡに対応する測定光の照射位置が検出部８により検出される。

測定対象物Ｓからの測定光が受光部２３２ｄにより受光され、受光量を示す受光信号が出力される。検出部８により検出される偏向部２７１，２７２の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐから受光部２３２ｄに光が入射することにより得られる受光信号に関する積算データに基づいて、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが高さ算出部１５により算出される。

上記のように、光出射部２３１から出射されて偏向部２７１，２７２により偏向される光が、測定対象物Ｓの一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに照射される。それにより、複数の部分Ｐのうち少なくとも一部から受光部２３２ｄに光が反射することにより、光の向きおよび測定対象物Ｓの表面状態にかかわらず受光部２３２ｄから出力される受光信号を十分な強度で取得することができる。したがって、取得される受光信号に基づいて、測定点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。その結果、測定対象物Ｓの表面上における測定不可能な領域を低減することが可能になる。

（ｂ）本実施の形態では、制御基板２１０により、測定光が一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに照射されるように、偏向部２７１，２７２が制御される。この場合、偏向部２７１，２７２の他に一部領域ＰＡ内の複数の部分Ｐに光を導く構成が不要である。したがって、光走査高さ測定装置４００の構成が単純化する。

（ｃ）本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、使用者は、測定対象物Ｓの基準画像上で測定点を指定することができる。また、基準画像上で指定された測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが自動的に算出される。そのため、使用者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの所望の部分を画像上で指定することにより、当該部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。

例えば、熟練した測定管理者が設定モードにおいて測定対象物Ｓの基準画像上の測定点を指定することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの対応部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓの所望の部分の形状を正確かつ容易に測定することが可能になる。

（ｄ）位置情報取得部２が測定点の指定を複数受け付ける場合には、測定点の指定を受け付けるごとに当該測定点に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光が照射され、その部分の高さが算出される。高さの算出は、位置情報取得部２が次の測定点の指定を受け付ける前に実行可能である。これにより、測定対象物Ｓの複数の部分の高さを高速に取得することができる。

（１４）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態では、測定点に対応する一部領域ＰＡの複数の部分Ｐに測定光を照射するために、制御基板２１０が走査部２７０の偏向部２７１，２７２を制御するが、本発明はこれに限定されない。測定点に対応する一部領域ＰＡの複数の部分Ｐに測定光を照射するために、光走査高さ測定装置４００は以下に説明するシフト機構を有してもよい。

図３７は、他の実施の形態に係る測定ヘッド２００の一部の構成を示す模式図である。図３７では、測定ヘッド２００のうち合焦部２６０および走査部２７０との間にシフト機構２９０が設けられた構成が示される。

図３７に示すように、シフト機構２９０は、合焦部２６０と走査部２７０との間の測定光ＭＢの光路上に設けられ、平板部材２９１および駆動部２９２を含む。平板部材２９１は、透過性を有する平板状の部材により形成される。平板部材２９１は、例えば平板ガラスであってもよいし、レンズ素子であってもよいし、他の素子であってもよい。駆動部２９２は、例えば中空モータであり、円筒状の固定部２９２ａおよび円筒状の回転軸２９２ｂを含む。回転軸２９２ｂは、固定部２９２ａと同心になるように固定部２９２ａの中空部分に設けられる。また、駆動部２９２は、図１２の駆動制御部３により制御される。

測定ヘッド２００においては、駆動部２９２は、固定部２９２ａおよび回転軸２９２ｂの軸心が測定光ＭＢの光路上に位置するように配置される。この状態で、合焦部２６０よりも走査部２７０側に位置する回転軸２９２ｂの端部に、平板部材２９１が取り付けられる。ここで、平板部材２９１は、略平行な２つの面を有する。平板部材２９１の一方の面を入射面２９１ａと呼び、他方の面を出射面２９１ｂと呼ぶ。平板部材２９１は、入射面２９１ａおよび出射面２９１ｂが合焦部２６０から出射される測定光ＭＢの進行方向に直交する面に対して傾斜した状態で配置される。

合焦部２６０から走査部２７０に向かう測定光ＭＢが駆動部２９２の内部を通過して平板部材２９１の入射面２９１ａに入射される。この場合、入射面２９１ａが合焦部２６０から出射される測定光ＭＢの進行方向に対して傾斜しているので、入射面２９１ａに入射された測定光ＭＢは、入射角に対して傾斜した角度で平板部材２９１内を透過する。その後、測定光ＭＢは、入射角と略等しい角度で平板部材２９１の出射面２９１ｂから出射される。この状態で、図３７に一点鎖線で示すように、駆動部２９２が動作することにより回転軸２９２ｂが回転する。それにより、測定光ＭＢの進行方向に直交する面上で円を描くように測定光ＭＢがシフトされつつ走査部２７０に導かれる。

走査部２７０は、シフト機構２９０によりシフトされた測定光ＭＢを測定点に対応する測定対象物Ｓの部分に照射する。このとき、制御基板２１０は、シフトされていない測定光ＭＢが測定点に対応する測定対象物Ｓの部分に照射されるように、図７の駆動部２７１ａ，２７２ａを制御する。それにより、実際にはシフト機構２９０によりシフトされた測定光ＭＢが、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分を取り囲む円環状の一部領域ＰＡ上で走査される。このようにして、一部領域ＰＡ上の複数の部分Ｐに光を照射することができる。

上記の構成によれば、走査部２７０を含む構成が既存である場合に、その構成に簡単な構成を有するシフト機構２９０を設けることにより測定対象物Ｓにおける測定不可能な領域を容易に低減することができる。

なお、上記のシフト機構２９０は、測定ヘッド２００における測定光ＭＢの光路のうち導光部２４０と走査部２７０との間に設けられればよい。例えば、シフト機構２９０は、導光部２４０と合焦部２６０との間に設けられてもよい。

（ｂ）上記実施の形態において、受光部２３２ｄは、図８の一部領域ＰＡごとに、その一部領域ＰＡの複数の部分Ｐから反射される測定光を受光することにより得られる電荷を一時的に蓄積してもよい。また、受光部２３２ｄは、一部領域ＰＡごとに蓄積した電荷に基づく受光信号を制御基板２１０に与えてもよい。この場合、図１２の距離情報算出部１２において、複数の部分Ｐに対応する複数の受光信号を積算する処理が不要となる。

（ｃ）図３８は、光走査高さ測定装置４００の制御系４１０の他の構成例を示すブロック図である。図３８の制御系４１０について、図１２の制御系４１０と異なる点を説明する。図３８に示すように、本例においては、制御系４１０は、幾何要素取得部２０および幾何要素算出部２１をさらに含む。

設定モードにおいては、幾何要素取得部２０は、位置情報取得部２により取得された測定点の位置に関する幾何要素の指定を受け付ける。ここで、測定点の位置に関する幾何要素とは、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標に基づいて算出可能な種々の要素であり、例えば測定対象物Ｓの所望の面の平坦度または測定対象物Ｓの複数の部分の距離もしくは角度を含む。指定された幾何要素に対応する許容値が許容値取得部５にさらに入力されてもよい。

登録部６は、幾何要素取得部２０により受け付けられた幾何要素を測定点と関連付けて登録する。また、幾何要素に対応する許容値が許容値取得部５に入力された場合には、登録部６は、許容値取得部５により受け付けられた許容値を幾何要素と関連付けて登録する。座標算出部１３は、登録部６に登録された幾何要素に関連する座標をさらに算出する。幾何要素算出部２１は、座標算出部１３により算出された幾何要素に関連する座標に基づいて、登録部６に登録された幾何要素の値を算出する。

測定モードにおいては、補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に対応する幾何要素を測定画像データにさらに設定する。座標算出部１３は、補正部１７により設定された幾何要素に関連する座標をさらに算出する。幾何要素算出部２１は、座標算出部１３により算出された幾何要素に関連する座標に基づいて、補正部１７により設定された幾何要素を算出する。

この構成によれば、測定管理者が設定モードにおいて幾何要素を指定することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの対応部分の幾何要素の算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓの平坦度または組み付け寸法等を含む種々の幾何要素を正確かつ容易に測定することが可能になる。

また、幾何要素に対応する許容値が登録部６に登録されている場合には、検査部１８は、幾何要素算出部２１により算出された幾何要素と登録部６に登録された許容値とに基づいて測定対象物Ｓをさらに検査する。具体的には、算出された幾何要素が設計値を基準とする公差の範囲内である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは良品であると判定する。一方、算出された幾何要素が設計値を基準とする公差の範囲外である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは不良品であると判定する。

報告書作成部１９は、検査部１８による検査結果と測定画像取得部１６により取得された基準画像に基づいて図１３の報告書４２０を作成する。この場合、報告書４２０には、高さ以外の種々の幾何要素の検査結果が記載される。図１３の例においては、幾何要素として、測定対象物Ｓの部分の高さに加えて、平面度、段差および角度が記載されている。これにより、測定作業者は、測定対象物Ｓの組み付け寸法を検査することができるとともに、報告書４２０を用いて検査結果を測定管理者または他の使用者に容易に報告することができる。

（ｄ）図３９は、光走査高さ測定装置４００の光学部２３０の他の構成例を示す模式図である。図３９に示すように、光学部２３０は、例えば可視領域の光を出射するガイド光源２３３をさらに含む。ガイド光源２３３により出射される光をガイド光と呼ぶ。また、導光部２４０は、ハーフミラー２４７をさらに含む。

ハーフミラー２４７は、図３のファイバカプラ２４５のポート２４５ｄから出力される測定光の光路上の所望の位置に配置され、ガイド光源２３３により出射されるガイド光とポート２４５ｄから出力される測定光とを重ね合わせる。これにより、ガイド光は測定光と重ね合わされた状態で図３の走査部２７０により走査され、測定対象物Ｓに照射される。

この構成によれば、使用者は測定対象物Ｓ上のガイド光の照射位置を視認することにより、走査部２７０から測定対象物Ｓへの光の照射位置を容易に認識することができる。また、図３の撮像部２２０は、測定対象物Ｓ上のガイド光を測定光とともに鮮明に撮像することができる。これにより、図１２の画像解析部９は、基準画像上または測定画像上のガイド光の照射位置を示す平面座標を測定光の照射位置を示す平面座標としてより容易に検出することができる。なお、測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、撮像部２２０は典型的には赤外光を撮像することができないため、この場合、撮像部２２０はガイド光の照射位置を測定光の照射位置として撮像することとなる。

本例においては、ガイド光がファイバカプラ２４５のポート２４５ｄから出力される測定光と重なるようにガイド光源２３３およびハーフミラー２４７が設けられるが、本発明はこれに限定されない。ガイド光が図３の光出射部２３１から出力される出射光と重なるようにガイド光源２３３およびハーフミラー２４７が設けられてもよい。この場合、ハーフミラー２４７は、光出射部２３１とファイバカプラ２４５のポート２４５ａとの間における出射光の光路上の所望の位置に配置される。

また、本例においては、ガイド光と測定光とがハーフミラー２４７により重ね合わされるが、本発明はこれに限定されない。測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、ガイド光は可視領域の光を有するので、例えば、カットオフ波長よりも短い波長の光に対しては高い反射率を示し、カットオフ波長よりも長い波長の光に対しては高い透過率を示すダイクロイックミラー等の波長選択性ミラーによりガイド光と測定光とが重ね合わされてもよい。また、ガイド光と測定光とは、例えばファイバカプラおよび光ファイバにより重ね合わされてもよい。この場合、ファイバカプラはいわゆる２×１型の構成を有する。

（ｅ）高さ算出部１５は、光走査高さ測定装置４００に定義された固有の三次元座標系における原点を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出してもよい。この場合、使用者は、固有の三次元座標系における測定対象物Ｓの部分の高さの絶対値を取得することができる。また、高さ算出部１５は、基準面を基準とする高さの相対値を算出する相対値算出モードと、固有の三次元座標系における高さの絶対値を算出する絶対値算出モードとで選択的に動作可能であってもよい。絶対値算出モードにおいては、基準面が必要ないので、基準点が指定されてなくてもよい。

（ｆ）高さ算出部１５は、設定モードにおいて、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できないときには、「ＦＡＩＬ」等のエラーメッセージを表示部３４０に表示させてもよい。この場合、測定管理者は、表示部３４０を視認することにより、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出不可能であることを認識することができる。これにより、測定管理者は、測定対象物Ｓの部分の高さが算出可能になるように測定対象物Ｓまたは光走査高さ測定装置４００の配置を変更するか、または指定する測定点の位置を変更することができる。

（ｇ）光走査高さ測定装置４００は、設定モードにおいて取得される基準画像または計測モードにおいて取得される測定画像に描画およびコメントを挿入可能に構成されてもよい。これにより、測定対象物Ｓの測定状況をより詳細に記録することができる。また、基準画像に挿入された描画およびコメントは、登録情報として登録されてもよい。

例えば、設定モードにおいて設定されたサーチ領域を示す枠線が基準画像に描画されてもよい。この場合、測定モードにおいては、測定画像に当該枠線が表示される。これにより、測定モードにおいて、測定作業者が測定画像に表示された枠線内に測定対象物Ｓが収まるように測定対象物Ｓを光学定盤１１１に載置することが容易になる。その結果、基準画像データに対する測定画像データのずれを効率的に補正することができる。

（ｈ）基準画像取得部１は、取得した基準画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。同様に、測定画像取得部１６は、取得した測定画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。

（ｉ）上記実施の形態において、基準画像取得部１および測定画像取得部１６は、撮像部２２０による測定対象物Ｓの撮像画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得するが、本発明はこれに限定されない。基準画像取得部１および測定画像取得部１６は、予め準備された測定対象物ＳのＣＡＤ（Computer Aided Design）画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得してもよい。

あるいは、測定対象物Ｓの複数の部分に測定光が照射される場合には、高さ算出部１５は、測定対象物Ｓの複数の部分の高さを算出可能である。そこで、基準画像取得部１および測定画像取得部１６は、測定対象物Ｓの複数の部分の高さに基づいて、測定対象物Ｓの距離画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得してもよい。

基準画像としてＣＡＤ画像または距離画像が用いられる場合、測定管理者は、測定対象物Ｓの立体的な形状を認識しつつ、ＣＡＤ画像または距離画像上で所望の基準点および測定点を正確に指定することができる。また、基準画像および測定画像として距離画像が用いられる場合には、当該距離画像は、分解能が低減されることにより高速に生成されてもよい。

（ｊ）上記実施の形態において、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、登録情報のファイルに対応するＩＤ（Identification）タグが測定対象物Ｓに貼付されていてもよい。この場合、測定モードの開始時に測定対象物ＳとともにＩＤタグが撮像部２２０に撮像されることにより、当該タグに対応する登録情報のファイルが自動的に指定される。この構成によれば、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定する必要がない。そのため、図１７のステップＳ２０３の処理は省略される。

（ｋ）上記実施の形態において、測定対象物Ｓの高さが分光干渉方式により算出されるが、本発明はこれに限定されない。測定対象物Ｓの高さは、白色干渉方式、共焦点方式、三角測距方式またはＴＯＦ（Time Of Flight）方式等の他の方式により算出されてもよい。

（ｌ）上記実施の形態において、導光部２４０は光ファイバ２４１〜２４４およびファイバカプラ２４５を含むが、本発明はこれに限定されない。導光部２４０は、光ファイバ２４１〜２４４およびファイバカプラ２４５に代えてハーフミラーを含んでもよい。

（１５）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。

上記実施の形態においては、位置情報取得部２が位置情報取得部の例であり、光出射部２３１が光出射部の例であり、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、一部領域ＰＡが一部領域の例であり、複数の部分Ｐが複数の部分の例であり、偏向部２７１，２７２、駆動制御部３およびシフト機構２９０が偏向照射部の例であり、受光部２３２ｄが受光部の例であり、検出部８が検出部の例であり、高さ算出部１５が高さ算出部の例であり、光走査高さ測定装置４００が光走査高さ測定装置の例である。

また、偏向部２７１，２７２が偏向部の例であり、駆動制御部３が駆動制御部の例であり、シフト機構２９０がシフト部の例であり、設置部１１０が載置台の例であり、測定ヘッド２００がヘッド部の例であり、保持部１２０が保持部の例である。

また、撮像部２２０が撮像部の例であり、リニアガイド２５１ｇが移動軸の例であり、反射部材２５４ｃが参照体の例であり、導光部２４０が導光部の例であり、読取部２５７ａ，２５７ｂが参照位置取得部の例であり、分光部２３２ｂが分光部の例であり、登録部６が登録部の例である。

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。
（１６）参考形態
（１６−１）本参考形態に係る光走査高さ測定装置は、測定点の指定を受け付ける位置情報取得部と、光を出射する光出射部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向照射部と、測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または一部領域に対応する測定光の照射位置を検出する検出部と、検出部により検出される偏向照射部の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域内の複数の部分から受光部に光が入射することにより受光部から出力される受光信号とに基づいて、指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部とを備える。
その光走査高さ測定装置においては、測定点の指定が位置情報取得部により受け付けられる。光出射部から出射された光が偏向照射部により偏向される。それにより、測定対象物の表面の一部領域内における複数の部分に順次光が照射される。このとき、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または一部領域に対応する測定光の照射位置が検出部により検出される。
測定対象物からの光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が出力される。検出部により検出される偏向出射部の偏向方向または測定光の照射位置と一部領域内の複数の部分から受光部に光が入射することにより受光部から出力される受光信号とに基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さが高さ算出部により算出される。
この構成によれば、光出射部から出射されて偏向照射部により偏向される光が、測定対象物の一部領域内の複数の部分に照射される。それにより、複数の部分のうち少なくとも一部から受光部に光が反射することにより、光の向きおよび測定対象物の表面状態にかかわらず受光部から出力される受光信号を十分な強度で取得することができる。したがって、取得される受光信号に基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出することができる。その結果、測定対象物の表面上における測定不可能な領域を低減することが可能になる。
（１６−２）偏向照射部は、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部とを含んでもよい。
この場合、偏向部の他に一部領域内の複数の部分に光を導く構成が不要である。したがって、光走査高さ測定装置の構成が単純化する。
（１６−３）偏向照射部は、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、光出射部と偏向部との間に設けられ、光出射部から出射される光の進行方向をその進行方向に直交する方向にシフトさせるシフト部と、位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように偏向部およびシフト部を制御する駆動制御部とを含んでもよい。
この場合、光出射部から偏向部に導かれる光の進行方向がシフト部によりシフトされることにより一部領域内の複数の部分に順次光が照射される。したがって、偏向部を含む構成が既存である場合に、その構成にシフト部を設けることにより測定対象物における測定不可能な領域を容易に低減することができる。
（１６−４）一部領域は、指定された測定点を取り囲む円環状の領域であり、一部領域の複数の部分は、円環状の領域の周方向に並んでもよい。
この場合、円環状の領域上で周方向に光を走査することにより、一部領域内の複数の部分に円滑に光を照射することができる。
（１６−５）位置情報取得部が第１および第２の測定点の指定を順次受け付ける場合において、偏向照射部は、位置情報取得部が第１の測定点の指定を受け付けた後、第２の測定点の指定を受け付ける前に、指定された第１の測定点に対応する測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む測定対象物の表面の一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射することが可能であってもよい。
この場合、位置情報取得部が測定点を受け付けるごとに当該測定点に対応する測定対象物の部分の高さが算出される。高さの算出は、位置情報取得部が次の測定点の指定を受け付ける前に実行可能である。これにより、測定対象物の複数の部分の高さを高速に測定することができる。
（１６−６）光走査高さ測定装置は、測定対象物が載置される載置台と、光出射部、偏向照射部および受光部を含むヘッド部と、光出射部から出射されて偏向照射部により偏向される光が上方から載置台の載置面上に照射されるようにヘッド部と載置台とを一体的に保持する保持部とをさらに備えてもよい。
この場合、ヘッド部と載置台とが保持部により一体的に保持される。それにより、ヘッド部および載置台がそれぞれ別体として設けられる場合に比べて、光走査高さ測定装置の取り扱いが容易になる。また、ヘッド部を固定するための固定具を別途用意する必要がない。
（１６−７）保持部は、ヘッド部を載置台の載置面に直交する方向に移動可能に構成されてもよい。それにより、載置面上に載置される測定対象物とヘッド部との間の距離を容易に変更することができる。
（１６−８）光走査高さ測定装置は、ヘッド部に設けられ、載置台上に載置される測定対象物を撮像する撮像部をさらに備え、位置情報取得部は、撮像部により取得される測定対象物の画像上の測定点の指定を受け付けてもよい。
この場合、使用者は、撮像部により取得される測定対象物の画像上で測定点を容易に指定することができる。
（１６−９）光走査高さ測定装置は、移動軸上で移動可能に配置された参照体と、光出射部により出射された光を測定光として偏向照射部に導くとともに光出射部により出射された光を参照光として参照体に導き、偏向照射部で反射された測定対象物からの測定光と参照体で反射された参照光との干渉光を生成し、生成された干渉光を受光部に導く導光部と、参照体の位置を取得する参照位置取得部と、導光部により生成された干渉光を分光する分光部とをさらに備え、光出射部は、時間的に低コヒーレントな光を出射し、偏向出射部は、導光部により導かれた測定光を偏向して一部領域内の複数の部分に照射するとともに、測定対象物からの測定光を導光部に反射し、受光部は、分光部により分光された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を出力し、高さ算出部は、参照位置取得部により取得される参照体の位置と、受光部から出力される受光信号における干渉光の波長ごとの受光量とに基づいて測定対象物の部分の高さを算出してもよい。
この場合、参照光を反射した参照体の位置と分光された干渉光の波長ごとの受光量とに基づいて、指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを高精度で算出することができる。
（１６−１０）光走査高さ測定装置は、設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、登録部をさらに備え、位置情報取得部は、設定モードにおいて、第１の測定対象物の画像上の測定点を受け付け、登録部は、設定モードにおいて、位置情報取得部により受け付けられた測定点を登録し、偏向照射部は、測定モードにおいて、登録部により登録された測定点に対応する第２の測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む第２の測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射し、検出部は、測定モードにおいて、一部領域に対応する偏向照射部の偏向方向または測定光の照射位置を検出し、高さ算出部は、測定モードにおいて、測定点に対応する第２の測定対象物の部分の高さを算出してもよい。
この場合、設定モードにおいて、第１の測定対象物の画像上の測定点が登録部により登録される。また、測定モードにおいて、登録された測定点に対応する第２の測定対象物の部分の高さが自動的に算出される。そのため、熟練した作業者が設定モードにおいて第１の測定対象物の画像上の測定点を指定することにより、測定モードにおいて、作業者が熟練していない場合でも、第２の測定対象物の対応部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物の所望の部分の形状を正確にかつ容易に測定することが可能になる。

本発明は、種々の光走査高さ測定装置に有効に利用することができる。

１ 基準画像取得部
２ 位置情報取得部
３ 駆動制御部
４ 基準面取得部
５ 許容値取得部
６ 登録部
７ 偏向方向取得部
８ 検出部
９ 画像解析部
１０ 参照位置取得部
１１ 受光信号取得部
１２ 距離情報算出部
１３ 座標算出部
１４ 判定部
１５ 高さ算出部
１６ 測定画像取得部
１７ 補正部
１８ 検査部
１９ 報告書作成部
２０ 幾何要素取得部
２１ 幾何要素算出部
１００ スタンド部
１１０ 設置部
１１１ 光学定盤
１２０ 保持部
１３０ 昇降部
１３１，２５５ａ，２５５ｂ，２６４，２７１ａ，２７２ａ 駆動部
１３２，２５６ａ，２５６ｂ，２６５，２７３，２７４ 駆動回路
１３３，２５７ａ，２５７ｂ，２６６，２７５，２７６ 読取部
２００ 測定ヘッド
２１０ 制御基板
２２０ 撮像部
２３０ 光学部
２３１ 光出射部
２３２ 測定部
２３２ａ，２３２ｃ，２４６ レンズ
２３２ｂ 分光部
２３２ｄ 受光部
２３３ ガイド光源
２４０ 導光部
２４１〜２４４ 光ファイバ
２４５ ファイバカプラ
２４５ａ〜２４５ｄ ポート
２４５ｅ 本体部
２４７ ハーフミラー
２５０ 参照部
２５１ 支持部
２５１ｇ リニアガイド
２５８，２６１ 固定部
２５２ａ，２５２ｂ，２６２ 可動部
２５３，２５４ａ〜２５４ｃ 反射部材
２６０ 合焦部
２６３ 可動レンズ
２７０ 走査部
２７１，２７２ 偏向部
２７１ｂ，２７２ｂ 反射部
２９０ シフト機構
２９１ 平板部材
２９１ａ 入射面
２９１ｂ 出射面
２９２ 駆動部
２９２ａ 固定部
２９２ｂ 回転軸
３００ 処理装置
３１０ 制御部
３２０ 記憶部
３３０ 操作部
３４０ 表示部
３４１ 選択画面
３４１ａ 設定ボタン
３４１ｂ，３６２ｂ 測定ボタン
３４１ｃ ハイトゲージボタン
３５０ 設定画面
３５１ 画像表示領域
３５２ ボタン表示領域
３５２ａ サーチ領域ボタン
３５２ｂ パターン画像ボタン
３５２ｃ 設定完了ボタン
３５２ｄ 点指定ボタン
３５２ｅ 基準面設定ボタン
３５２ｇ 許容値ボタン
３５２ｈ 基準点設定ボタン
３５２ｉ 測定点設定ボタン
３６０ 測定画面
３６１ 画像表示領域
３６２ ボタン表示領域
３６２ａ ファイル読込ボタン
４００ 光走査高さ測定装置
４１０ 制御系
４２０ 報告書
４２１ 名称表示欄
４２２ 画像表示欄
４２３ 状況表示欄
４２４ 結果表示欄
４２５ 保証表示欄
ＭＢ 測定光
ＭＩ 測定画像
Ｐ 部分
Ｐ０ 点
Ｐ１，Ｐ３ 仮想点
Ｐ２ 照射位置
ＰＡ 一部領域
ＰＩ パターン画像
ＲＦ 基準面
ＲＩ 基準画像
Ｓ 測定対象物
ＳＩ 画像
ＳＲ サーチ領域
ＴＰ 位置
Ｖ 測定領域

Claims (10)

1. 測定点の指定を受け付ける位置情報取得部と、
   光を出射する光出射部と、
   前記位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分を円形または多角形の環状に取り囲む測定対象物の表面の一部領域内で、該一部領域の周方向に並ぶ互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向照射部と、
   測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
   前記一部領域に対応する前記偏向照射部の偏向方向または前記一部領域に対応する測定光の照射位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出される前記偏向照射部の偏向方向または前記測定光の照射位置と前記一部領域内の複数の部分から前記受光部に光が入射することにより前記受光部から出力される受光信号とに基づいて、前記指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部とを備える、光走査高さ測定装置。
2. 前記偏向照射部は、
   前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
   前記位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する前記一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように前記偏向部を制御する駆動制御部とを含む、請求項１記載の光走査高さ測定装置。
3. 前記偏向照射部は、
   前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
   前記光出射部と前記偏向部との間に設けられ、前記光出射部から出射される光の進行方向をその進行方向に直交する方向にシフトさせるシフト部と、
   前記位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する前記一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように前記偏向部および前記シフト部を制御する駆動制御部とを含む、請求項１記載の光走査高さ測定装置。
4. 測定点の指定を受け付ける位置情報取得部と、
   光を出射する光出射部と、
   前記位置情報取得部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向照射部と、
   測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
   前記一部領域に対応する前記偏向照射部の偏向方向または前記一部領域に対応する測定光の照射位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出される前記偏向照射部の偏向方向または前記測定光の照射位置と前記一部領域内の複数の部分から前記受光部に光が入射することにより前記受光部から出力される受光信号とに基づいて、前記指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部とを備え、
   前記一部領域は、前記指定された測定点を取り囲む円環状の領域であり、
   前記一部領域の複数の部分は、前記円環状の領域の周方向に並ぶことを特徴とする光走査高さ測定装置。
5. 前記位置情報取得部が第１および第２の測定点の指定を順次受け付ける場合において、
   前記偏向照射部は、前記位置情報取得部が前記第１の測定点の指定を受け付けた後、前記第２の測定点の指定を受け付ける前に、指定された第１の測定点に対応する測定対象物の部分を取り囲む測定対象物の表面の一部領域内の複数の部分に順次光が照射されるように、前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射することが可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
6. 測定対象物が載置される載置台と、
   前記光出射部、前記偏向照射部および前記受光部を含むヘッド部と、
   前記光出射部から出射されて前記偏向照射部により偏向される光が上方から前記載置台の載置面上に照射されるように前記ヘッド部と前記載置台とを一体的に保持する保持部とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
7. 前記保持部は、前記ヘッド部を前記載置台の載置面に直交する方向に移動可能に構成された、請求項６記載の光走査高さ測定装置。
8. 前記ヘッド部に設けられ、前記載置台上に載置される測定対象物を撮像する撮像部をさらに備え、
   前記位置情報取得部は、前記撮像部により取得される測定対象物の画像上の測定点の指定を受け付ける、請求項６または７記載の光走査高さ測定装置。
9. 移動軸上で移動可能に配置された参照体と、
   前記光出射部により出射された光を測定光として前記偏向照射部に導くとともに前記光出射部により出射された光を参照光として前記参照体に導き、前記偏向照射部で反射された測定対象物からの測定光と前記参照体で反射された参照光との干渉光を生成し、生成された干渉光を前記受光部に導く導光部と、
   前記参照体の位置を取得する参照位置取得部と、
   前記導光部により生成された干渉光を分光する分光部とをさらに備え、
   前記光出射部は、時間的に低コヒーレントな光を出射し、
   前記偏向照射部は、前記導光部により導かれた測定光を偏向して前記一部領域内の複数の部分に照射するとともに、測定対象物からの測定光を前記導光部に反射し、
   前記受光部は、前記分光部により分光された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を出力し、
   前記高さ算出部は、前記参照位置取得部により取得される前記参照体の位置と、前記受光部から出力される受光信号における干渉光の波長ごとの受光量とに基づいて測定対象物の部分の高さを算出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
10. 設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、
    登録部をさらに備え、
    前記位置情報取得部は、前記設定モードにおいて、第１の測定対象物の画像上の測定点を受け付け、
    前記登録部は、前記設定モードにおいて、前記位置情報取得部により受け付けられた前記測定点を登録し、
    前記偏向照射部は、前記測定モードにおいて、前記登録部により登録された前記測定点に対応する第２の測定対象物の部分を含むかまたは取り囲む第２の測定対象物の表面の一部領域内で互いに異なる複数の部分に順次光が照射されるように、前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射し、
    前記検出部は、前記測定モードにおいて、前記一部領域に対応する前記偏向照射部の偏向方向または前記一部領域に対応する測定光の照射位置を検出し、
    前記高さ算出部は、前記測定モードにおいて、前記測定点に対応する第２の測定対象物の部分の高さを算出する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。

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