JP7152223B2 - 画像測定装置 - Google Patents

Description

本発明はワークを撮像してワークを測定する画像測定装置に関する。

工場で製造された製品（ワーク）の所定箇所の寸法を測定することで、ワークが良品かどうかを検査する画像検査装置（画像測定装置）は、検査担当者の検査負担を大幅に軽減する。特許文献１によれば高倍率カメラと低倍率カメラとを有する画像測定装置が提案されている。

特開２０１８－０８１１１５号公報

ところで、画像測定装置に搭載される二つのカメラの倍率をさらに高くすることで、より小さなワークや、ワーク内のより小さな測定箇所も測定可能となる。その一方で、二つのカメラのうち相対的に低倍率のカメラであっても一つの画像内にワークの全体を収めることができなくなる。一般にワークに対して測定箇所を設定するにはワークの全体を示す画像を表示することで、ユーザは測定箇所を正確に設定できるようになる。よって、カメラの高倍率化は測定箇所の設定に関するユーザビリティを低下させかねない。そこで、本発明は、画像測定装置のユーザビリティをさらに改善することを目的とする。

本発明は、たとえば、
ワークが載置されるステージと、
前記ステージ上の撮像視野内の画像を生成する撮像手段と、
前記撮像手段に対してＸＹ方向に相対的に前記ステージを移動させることで、前記ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段と、
前記撮像手段により生成された画像に前記ワークが含まれるかを判定する判定手段と、
前記撮像手段、前記駆動手段および前記判定手段を制御する制御手段であって、
前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って前記駆動手段を制御することで前記ステージを移動させながら前記撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像に前記ワークが含まれるかを前記判定手段に判定させるワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行し、
前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれると判定された場合、当該画像が取得された前記ステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、前記ワークが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を前記撮像手段に生成させるよう前記駆動手段に前記ステージを移動させる第二ステージ動作を実行し、
前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、前記第一ステージ動作から前記第二ステージ動作に切り替える制御手段と、
前記第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、前記ワークの全体を含む連結画像を生成する画像連結手段と、
連結画像を表示する表示手段とを有し、
前記判定手段により、前記撮像視野内にワークの少なくとも一部が含まれないと判定された場合には、前記撮像手段の撮像条件に従って、所定のシーケンスに従って連結画像の生成を続けることを特徴とする画像測定装置を提供する。

本発明によれば、ワークの全体を含む連結画像を生成されて表示されるため、画像測定装置のユーザビリティがさらに改善する。

画像測定装置の概略を示す図 測定ユニットの断面図 俯瞰カメラの配置を説明する図 俯瞰画像の生成方法を説明する図 連結画像を説明する図 俯瞰画像の応用例を説明する図 コントローラを説明する図 コントローラを説明する図 メインの処理を示すフローチャート 設定モードを示すフローチャート 連続測定モードを示すフローチャート 俯瞰画像の生成処理を示すフローチャート 測定箇所の設定方法を示す図 俯瞰画像の生成方法を説明する図 俯瞰画像の生成方法を説明する図

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜画像測定装置１＞
図１は画像測定装置１の一構成例を示した斜視図である。画像測定装置１は、ワークを撮像してワーク画像を生成し、ワーク画像内のワークの寸法を測定する装置である。図１において、画像測定装置１は、測定ユニット１０、制御ユニット２０、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を有している。ワークは画像測定装置１により形状や寸法を測定される測定対象物である。

測定ユニット１０は、ディスプレイ装置１１、可動ステージ１２、ＸＹ調整つまみ（不図示）、Ｚ調整つまみ１４ｂ、電源スイッチ１５および実行ボタン１６を備えている。測定ユニット１０は可動ステージ１２上に載置されたワークに検出光を照射し、ワークの透過光またはワークからの反射光を受光してワーク画像を生成する。ワークは、可動ステージ１２の検出エリア１３内に載置される。測定ユニット１０はワーク画像をディスプレイ装置１１の表示画面１８に表示する。

ディスプレイ装置１１はワーク画像や測定結果、設定ＵＩ（ユーザーインターフェース）を表示画面１８上に表示する表示装置である。ユーザはディスプレイ装置１１に表示されたワーク画像を見ながらキーボード３１およびポインティングデバイス３２を操作することで、位置決めのための特徴箇所や寸法測定のための測定箇所などを設定する。可動ステージ１２はワークを載置するための載置台である。検出エリア１３は、透光性を有するガラスからなる領域である。可動ステージ１２は、カメラの撮像軸に平行なＺ軸方向と、撮像軸に垂直なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。

ＸＹ調整つまみは、可動ステージ１２をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させることにより、カメラに対する可動ステージ１２の相対的な位置（Ｘ軸方向の位置とＹ軸方向の位置）を調整する。Ｚ調整つまみ１４ｂは、可動ステージ１２をＺ軸方向に移動させることにより、カメラに対する可動ステージ１２の相対的な位置（Ｚ軸方向の位置）を調整する。電源スイッチ１５は、測定ユニット１０および制御ユニット２０の主電源をオン状態およびオフ状態間で切り替えるための操作部である。実行ボタン１６は寸法測定を開始させるための操作部である。

制御ユニット２０は、測定ユニット１０による撮像や画面表示を制御し、ワーク画像を解析してワークの寸法を測定するコントローラである。制御ユニット２０は、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を接続されており、キーボード３１およびポインティングデバイス３２を通じてユーザ入力を受け付ける。キーボード３１およびポインティングデバイス３２は操作部３０を形成している。制御ユニット２０は、電源スイッチ１５がオンに切り替えられると、測定ユニット１０を起動する。制御ユニット２０は、実行ボタン１６が操作されると、予め用意された設定データにしたがって測定ユニット１０を制御して、検出エリア１３内でワークを探索し、ワークの寸法を測定する。

＜測定ユニット１０＞
図２は測定ユニット１０の構成例を模式的に示した断面図である。ここでは測定ユニット１０が撮像軸と平行な垂直面（ＹＺ平面）により切断した場合の切断面が示されている。測定ユニット１０は、ディスプレイ装置１１、可動ステージ１２、筐体１００、ステージ駆動部１０１、鏡筒部１０２、照明位置調整部１０３、カメラ１１０、１２０、同軸落射照明１３０、リング照明１４０および透過照明１５０を有している。

ステージ駆動部１０１、鏡筒部１０２、カメラ１１０、１２０、同軸落射照明１３０および透過照明１５０は、筐体１００内に配置されている。ステージ駆動部１０１は、制御ユニット２０からの駆動信号にしたがって可動ステージ１２をＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に移動させ、カメラ１１０、１２０に対する可動ステージ１２の位置を調整する。ワークは可動ステージ１２に載置されているため、可動ステージ１２の位置調整はワークの位置調整に相当する。

カメラ１１０は、カメラ１２０と比較して、撮像倍率の低い撮像装置である。カメラ１１０は、撮像素子１１１、結像レンズ１１２、絞り板１１３および受光レンズ１１４を有している。撮像素子１１１は、検出光を受光してワーク画像を生成する。撮像素子１１１は、受光面を下方に向けて配置されている。結像レンズ１１２は、検出光を撮像素子１１１上に結像させる光学部材である。絞り板１１３は、検出光の透過光量を制限する光学絞りであり、結像レンズ１１２と受光レンズ１１４との間に配置されている。受光レンズ１１４は、ワークからの検出光を集光する光学部材であり、可動ステージ１２に対向させて配置されている。結像レンズ１１２、絞り板１１３および受光レンズ１１４は、上下方向に延びる中心軸を中心として配置されている。

カメラ１２０は、カメラ１１０と比較して、撮像倍率の高い撮像装置である。カメラ１２０は、撮像素子１２１、結像レンズ１２２、絞り板１２３、ハーフミラー１２４および受光レンズ１１４を有している。撮像素子１２１は、検出光を受光してワーク画像を生成する。撮像素子１２１は、受光面を水平方向に向けて配置されている。つまり、受光面と水平方向とは直交している。結像レンズ１２２は、検出光を撮像素子１２１上に結像させる光学部材である。絞り板１２３は、検出光の透過光量を制限する光学絞りであり、結像レンズ１２２及びハーフミラー１２４間に配置されている。受光レンズ１１４は、カメラ１１０と共通である。受光レンズ１１４を透過した検出光は、ハーフミラー１２４により水平方向に折り曲げられ、絞り板１２３および結像レンズ１２２を介して撮像素子１２１に結像する。

撮像素子１１１、１２１としては、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）などのイメージセンサが用いられる。受光レンズ１１４としては、受光レンズ１１４とワークとの距離が変化しても、ワークの像の大きさを変化させない性質を有するテレセントリックレンズが用いられる。つまり、カメラ１１０、１２０の光学系はそれぞれテレセントリック性を有する。テレセントリック性の光学系で取得されるワーク画像におけるワークの歪は、非テレセントリック性の光学系で取得されるワーク画像におけるワークの歪と比較して、非常に小さい。そのため、精度良くワークが測定可能となる。

同軸落射照明１３０は可動ステージ１２上のワークに照明光を上方から照射する照明装置である。同軸落射照明１３０の照射光の光軸は撮像軸に一致している。同軸落射照明１３０は、水平方向に照明光を出力するように配置された光源１３１と、光源１３１から出射された照明光を下方に折り曲げるハーフミラー１３２とを有している。同軸落射照明１３０の照明光はワーク表面の凹凸や模様を取得する際に有利である。

結像レンズ１１２、１２２、絞り板１１３、１２３、ハーフミラー１２４、１３２および受光レンズ１１４は、鏡筒部１０２内に配置されている。

透過照明１５０は、可動ステージ１２上のワークに照明光を下方から照射する照明装置である。透過照明１５０は、光源１５１、ミラー１５２および集光レンズ１５３により構成される。光源１５１は、水平方向に向けて照明光を出力するように配置されている。光源１５１から出射された照明光は、ミラー１５２により反射され、集光レンズ１５３により集光される。照明光は、可動ステージ１２を透過してワークに照射される。照明光の一部はワークにより遮断され、照明光の他の一部は受光レンズ１１４に入射する。透過照明１５０の照明光はワークの外形のエッジを取得する際に有利である。

リング照明１４０は、可動ステージ１２上のワークに照明光を上方または側方から照射する照明装置である。リング照明１４０を形成する複数の光源は、カメラ１１０、１２０の撮像軸を取り囲むように配置されている。同軸落射照明１３０、リング照明１４０および透過照明１５０の各光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やハロゲンランプが用いられる。照明位置調整部１０３は、リング照明１４０をＺ軸方向に移動させることにより、可動ステージ１２に対するリング照明１４０の相対位置を調整する。

俯瞰カメラ１７は可動ステージ１２の俯瞰画像を取得するために使用される撮像装置である。俯瞰画像は可動ステージ１２のほぼ全体を包含する画像である。俯瞰カメラ１７の撮像視野は、カメラ１１０、１２０の撮像視野よりも広い。そのため、俯瞰カメラ１７は、カメラ１１０、１２０と比較して、より広い範囲の画像を取得することに向いている。その一方で、俯瞰カメラ１７のテレセントリック性は、カメラ１１０、１２０のテレセントリック性と比較して低い。そのため、俯瞰カメラ１７は非テレセントリックカメラと呼ばれてもよい。俯瞰カメラ１７により取得されるワーク画像においてワークの形状は歪むため、カメラ１１０、１２０と比較して、俯瞰カメラ１７はワークの測定には向いていない。なお、光学系の視野は円形であり、視野内の被写体はイメージサークルとなって撮像素子上に結像する。一方で、撮像素子が撮像できる範囲は矩形である。つまり、撮像領域とは、イメージサークル内の一部の矩形領域である。ここでは、撮像素子の撮像領域に対応する可動ステージ１２上における矩形の領域は撮像視野と呼ばれる。

＜俯瞰カメラ＞
図２が示すように、受光レンズ１１４およびリング照明１４０は可動ステージ１２のかなりの部分を覆っている。そのため、俯瞰カメラ１７は受光レンズ１１４およびリング照明１４０を避けた位置に配置される。俯瞰カメラ１７は一つのカメラによって実現されてもよいが、複数のカメラによって実現されてもよい。

図３は測定ユニット１０の正面側から俯瞰カメラ１７を見たときの俯瞰カメラ１７の配置を説明する図である。Ｗはワークを示している。この例では受光レンズ１１４の左側に俯瞰カメラ１７Ｌが配置されており、受光レンズ１１４の右側に俯瞰カメラ１７Ｒが配置されている。Ｒ１はカメラ１１０の視野範囲を示している。Ｒ２Ｌは俯瞰カメラ１７Ｌの視野範囲を示している。Ｒ２Ｒは俯瞰カメラ１７Ｒの視野範囲を示している。二つの俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌを採用することで可動ステージ１２の大半の部分を一度に撮像可能となる。それでもなお、可動ステージ１２上には、俯瞰カメラ１７Ｌの視野範囲Ｒ２Ｌと、俯瞰カメラ１７Ｌの視野範囲Ｒ２Ｌによってカバーしきれない死角範囲Ｒ３が生じてしまう。俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌの受光レンズをより広角までカバーするレンズに置換すれば、死角範囲Ｒ３が生じなくなる。しかし、このような広角レンズは高額である。俯瞰カメラ１７Ｒと俯瞰カメラ１７Ｌとを可動ステージ１２からより遠くに配置することで視野範囲Ｒ２Ｒ、Ｒ２Ｌは広がるだろう。しかし、この場合、視野範囲Ｒ２Ｒ、Ｒ２Ｌがリング照明１４０によって制限を受けるだろう。そこで、本実施例では可動ステージ１２の全体をカバーする俯瞰画像の作成方法が提案される。

図４は俯瞰画像の作成方法を説明する図である。制御ユニット２０は、俯瞰カメラ１７Ｌの撮像軸と俯瞰カメラ１７Ｒの撮像軸との中心と、可動ステージ１２の中心とが一致するように可動ステージ１２を移動させ、俯瞰カメラ１７Ｌ、１７Ｒに撮像を実行させる。俯瞰画像４１ａは俯瞰カメラ１７Ｌにより取得された画像である。俯瞰画像４１ｂは俯瞰カメラ１７Ｒにより取得された画像である。俯瞰カメラ１７Ｒと俯瞰カメラ１７Ｌとには死角範囲Ｒ３が存在するため、俯瞰画像４１ａ、４１ｂには死角範囲Ｒ３に位置するワークＷの一部が写っていない。

制御ユニット２０は、俯瞰カメラ１７Ｌ（または俯瞰カメラ１７Ｒ）の撮像軸と可動ステージ１２の中心とが一致するように可動ステージ１２を移動させ、俯瞰カメラ１７Ｌ（または俯瞰カメラ１７Ｒ）に撮像を実行させる。これにより俯瞰画像４１ｃが生成される。俯瞰画像４１ｃには、死角範囲Ｒ３に位置するワークＷの一部が写っている。制御ユニット２０は、俯瞰画像４１ａ、４１ｂと俯瞰画像４１ｃとを結合することで、可動ステージ１２の全体を含む俯瞰画像４１ｄを生成する。なお、俯瞰画像４１ｃの左部分は俯瞰画像４１ａと重複しているため、削除される。俯瞰画像４１ｃの右部分は俯瞰画像４１ｂと重複しているため、削除される。

なお、俯瞰画像４１ｄの生成方法には種々のものがある。俯瞰画像の取得のスピードを重視する場合には、合成に使用される俯瞰画像の枚数を少なくすればよい。また、俯瞰画像の歪みを抑えることを重視する場合には、合成に使用される画像の枚数を増やせばよい。俯瞰画像は、後述の位置検出に使用される。そのため、歪みが大きいと、大まかな位置検出にすら支障がでてしまうことがある。よって、俯瞰画像の歪みは低減されてもよい。

＜ワークの自動検出＞
図５Ａおよび図５Ｂはワークの自動検出を説明する図である。図５Ａが示すように、一般に、可動ステージ１２には１個のワークＷが載置される。この場合、ユーザは可動ステージ１２の中心付近にワークＷを載置するため、制御ユニット２０は可動ステージ１２の中央を基準としてワークＷを探索する。なお、可動ステージ１２がホームポジションに位置しているときに、受光レンズ１１４の光軸は可動ステージ１２の中心を通る。この例で制御ユニット２０は低倍率のカメラ１１０で４枚のワーク画像を取得することで、可動ステージ１２上におけるワークＷの位置と姿勢（基準モデルに対する回転角度）とを取得できる。具体的には、制御ユニット２０は低倍率画像４３ａを取得し、低倍率画像４３ａに存在するワークＷを抽出し、ワークＷの延出方向を解析する。ここで、ワークＷの延出方向は、低倍率画像４３ａを解析し、所定の輝度値以下になる部分（いわゆる影となる部分）が延出する方向をワークＷの延出方向としている。

低倍率画像４３ａは上辺、右辺、底辺および左辺を有している。このうち底辺にエッジが繋がっているため、制御ユニット２０は、低倍率画像４３ａの下方向にワークＷが存在すると判定する。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ａの下方向に位置する低倍率画像４３ｂを取得できるよう可動ステージ１２を移動させ、カメラ１１０に撮像を実行させる。これにより、低倍率画像４３ｂが生成される。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｂにおいてワークＷの延出方向を解析する。低倍率画像４３ｂの右辺にワークＷの輪郭が繋がっているため、制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｂの右方向にワークＷが存在すると判定する。なお、低倍率画像４３ｂの上辺にもワークＷの輪郭が繋がっているが、低倍率画像４３ｂの上方向に位置する低倍率画像４３ａはすでに解析済みである。よって、低倍率画像４３ａは取得対象から除外される。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｂの右に位置する低倍率画像４３ｃを取得できるよう可動ステージ１２を移動させ、カメラ１１０に撮像を実行させる。これにより、低倍率画像４３ｃが生成される。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｃにおいてワークＷの延出方向を解析する。低倍率画像４３ｃの上辺にワークＷの輪郭が繋がっているため、制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｃの上方向にワークＷが存在すると判定する。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ｃの上に位置する低倍率画像４３ｄを取得できるよう可動ステージ１２を移動させ、カメラ１１０に撮像を実行させる。制御ユニット２０は、低倍率画像４３ａないし４３ｄを連結して連結画像を生成し、連結画像においてワークＷの輪郭が一つに繋がることを確認すると、連結画像の生成を終了する。設定モードにおいて制御ユニット２０は連結画像に対する位置決め（パターンサーチ）の設定を受け付けたり、測定箇所の設定などを受け付けたりする。測定モードにおいて制御ユニット２０は連結画像からワークＷの位置と姿勢を検出する。制御ユニット２０はワークＷの位置と姿勢に基づき、ワークＷにおける測定箇所を特定し、特定された測定箇所の測定を実行する。

上記段落においては、制御ユニット２０が最初に低倍率画像４３ａを取得する際には、ワークＷが画像内に含まれていることが前提とされている。後に詳述するように、実際には、ワーク探索動作である第一ステージ動作を実行した後で、上記段落において説明されたワークの全体（輪郭）を探索するための第二ステージ動作が行われる。

ところで、図５Ｂが示すように、実行ボタン１６を一度押すだけで多数のワークＷ（Ｗ１～Ｗ８）を測定できれば、ユーザの作業負担が軽減する。この場合、ワークＷは可動ステージ１２の中央以外の位置にも存在するため、中央以外の位置に存在するワークＷを探索する処理が必要となる。仮に、低倍率画像４３ｂで低倍率画像を取得しながら多数のワークＷを探索すると多くの探索時間が必要となってしまう。そこで、制御ユニット２０は、俯瞰画像４１ｄを生成し、俯瞰画像４１ｄを用いて多数のワークＷの凡その位置を特定し、特定された位置を基準として低倍率画像を取得する。これにより、多数のワークＷについての測定時間が大幅に短縮されるであろう。これらは、複数一括測定モードと呼ばれ、詳細は後述される。

＜コントローラ＞
図６Ａは制御ユニット２０に搭載さされるコントローラ６０の機能を説明する図である。図６Ｂは俯瞰画像４１を生成する際に必要となるオプションの機能を示している。コントローラ６０はＣＰＵなどにより構成され、測定ユニット１０を制御する。ＣＰＵは中央演算処理装置の略称である。コントローラ６０の機能の一部またはすべてはＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードウエアによって実現されてもよい。ＡＳＩＣは特定用途集積回路の略称である。ＦＰＧＡはフィールドプログラマブルゲートアレイの略称である。照明制御部８１は制御ユニット２０または測定ユニット１０に搭載され、コントローラ６０からの制御信号にしたがって同軸落射照明１３０、リング照明１４０および透過照明１５０を制御する。撮像制御部８２は制御ユニット２０または測定ユニット１０に搭載され、コントローラ６０からの制御信号にしたがって測定用のカメラ１１０、１２０および俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌを制御する。記憶装置７０はメモリやハードディスクドライブなどを有し、設定データ７１、低倍率画像４３、俯瞰画像４１などを記憶する。

設定部６１は、キーボード３１などから入力されるユーザ入力にしたがってワークＷを測定するための設定データ７１を作成する。設定データ７１は、たとえば、ワークＷのサーチ（位置決め）に関する設定情報や測定箇所に関する設定情報、良品閾値、撮像条件（撮像倍率や照明条件）などを含む。

測定制御部６２は設定データ７１にしたがって照明制御部８１を通じていずれかの照明ユニットを点灯させたり、撮像制御部８２を通じていずれかのカメラユニットに撮像を実行させたりする。

ワーク判定部６３は、カメラ１１０、１２０により取得された画像からエッジを抽出し、エッジの有無を判定する。ワーク判定部６３は、エッジの延出方向を求め、次に撮像を行うべき撮像位置の座標を決定する。画像連結部６４は、ワークＷのエッジを含む複数の低倍率画像４３を連結し、連結画像４２を生成する。

図６Ｂが示すように、俯瞰画像生成部６５は俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌにより取得された俯瞰画像４１ａ～４１ｃを連結して大きな俯瞰画像４１ｄを生成する。座標変換部６８は俯瞰画像４１ｄにおけるワークＷの座標をカメラ１１０の座標に変換する。校正部６９は校正情報７２を用いて俯瞰カメラ１７の座標系を校正する。座標変換部６８や校正部６９は俯瞰画像生成部６５の一部であってもよい。

サーチ部６６は、設定データ７１に基づき俯瞰画像４１ｄや連結画像４２からワークＷの位置や姿勢を特定する。たとえば、サーチ部６６は、設定データ７１に基づき俯瞰画像４１ｄからワークＷの粗い位置を特定し、粗い位置に基づき取得された連結画像４２から設定データ７１に基づきワークＷの詳細な位置と姿勢を特定する。

測定部６７は設定データ７１にしたがってワーク画像からワークＷに関する各種の測定を実行する。ワーク画像は、連結画像４２であってもよいし、ワークＷの詳細な位置と姿勢に基づきカメラ１２０により取得された測定箇所付近の高倍率画像であってもよいし、低倍率画像であってもよい。測定部６７は、測定結果と良品閾値とを比較し、ワークＷが良品かどうかを判定（検査）してもよい。

表示制御部８３は、コントローラ６０の指示に従って設定データ７１を作成するためのＵＩをディスプレイ装置１１に表示したり、各種の画像を表示したり、測定結果（検査結果）を表示したりする。

＜フローチャート＞
図７は電源スイッチ１５がオンに切り替えるとコントローラ６０によって実行されるメインの処理を示すフローチャートである。

Ｓ７０１でコントローラ６０は操作部３０を通じてユーザにより設定モードが選択されたかどうかを判定する。設定モードが選択されていなければ、コントローラ６０はＳ７０２をスキップしてＳ７０３に進む。一方、設定モードが選択されていれば、コントローラ６０はＳ７０２に進む。

Ｓ７０２でコントローラ６０（設定部６１）は設定モードを実行する。設定モードの詳細は図８を用いて後述される。

Ｓ７０３でコントローラ６０は操作部３０を通じてユーザにより測定モードが選択されたかどうかを判定する。なお、測定モードは、単一のワークＷを測定する単一測定モードと、複数のワークＷを測定する複数一括測定モードとに分かれていてもよい。単一測定モードではワークＷは可動ステージ１２の中央付近に配置されることが多いため、測定ユニット１０は可動ステージ１２の中央からワークＷのエッジの探索を開始する。一方、複数一括測定モードでは、図５Ｂに示すように、可動ステージ１２の全体に複数のワークＷが散らばっている可能性があるため、俯瞰画像を用いて各ワークのラフな位置が特定され、特定された位置においてワークＷのエッジの探索が実行される。ここでは、説明の便宜上、測定モードとは連続測定モードであるものと仮定されている。測定モードが選択されていなければ、コントローラ６０はＳ７０１に戻る。一方、測定モードが選択されていれば、コントローラ６０はＳ７０４に進む。

Ｓ７０４でコントローラ６０は実行ボタン１６がユーザにより操作されたかどうかを判定する。実行ボタン１６がユーザにより操作されると、コントローラ６０はＳ７０５に進む。

Ｓ７０５でコントローラ６０（測定制御部６２）は連続測定モードを実行する。連続測定モードの詳細は図９を用いて後述される。

●設定モード
図８は設定モードを示すフローチャートである。Ｓ８００はワークを探索するための第一ステージ動作である。Ｓ８００はＳ８０１ないしＳ８０３を有する。Ｓ８１０はワークの全体（輪郭）を探索するための第二ステージ動作である。Ｓ８１０はＳ８１１ないしＳ８１７を有する。なお、第一ステージ動作および第二ステージ動作については、低倍率のカメラ１１０を用いて探索する例が説明される。しかし、高倍率のカメラ１２０を用いて探索が実行されてもよいし、低倍率のカメラ１１０と高倍率のカメラ１２０とを適宜に併用して探索が実行されてもよい。

Ｓ８０１でコントローラ６０（測定制御部６２）は所定シーケンスにしたがって可動ステージ１２を移動する。一般に設定モードでは可動ステージ１２の中央付近に良品（基準）のワークＷが載置される。よって、コントローラ６０は低倍率のカメラ１１０の撮像視野が可動ステージ１２の中央付近のグリッドに位置するようステージ駆動部１０１を制御する。所定のシーケンスは、予め定められた複数のステージ座標位置へ順次、可動ステージ１２を移動させるシーケンスである。所定シーケンスは、可動ステージ１２の座標情報によって定義されており、記憶装置７０に記憶されている。なお、撮像視野で撮像して得られる画像の形状は矩形であるため、可動ステージ１２の全体は複数の矩形の画像によってカバー可能である。可動ステージ１２の全体に対して複数の矩形の画像が配置された様子はあたかもグリッド状となる。よって、複数の矩形の画像の各座標はグリッドの座標として管理可能である。グリッドとは一般に格子点であるため、画像における四つの角がグリッドに相当する。なお、四つの角に囲まれた矩形は、狭義の意味での撮像視野である。よって、各撮像視野（撮像位置）は画像の左上角の座標に基づき特定されてもよい。あるいは、画像の中心座標が撮像位置として管理されてもよい。

Ｓ８０２でコントローラ６０（測定制御部６２）は撮像制御部８２を通じてカメラ１１０に撮像を実行させ、低倍率画像４３を取得する。低倍率画像４３は記憶装置７０に記憶される。なお、低倍率画像４３は、制御ユニット２０の記憶装置７０されずに、測定ユニット１０内にある記憶装置に記憶されて処理されてもよい。

Ｓ８０３でコントローラ６０（ワーク判定部６３）は低倍率画像４３にエッジが存在するかどうかを判定する。低倍率画像４３においてエッジとは隣接画素間での輝度値の変化が大きい部分である。低倍率画像４３にエッジが存在しなければ、コントローラ６０はＳ８０１に戻り、可動ステージ１２を次のグリッドに移動させる。低倍率画像４３にエッジが見つかると、コントローラ６０はＳ８１１に進む。つまり、コントローラは、Ｓ８００のワーク探索シーケンスをＳ８１０の輪郭探索シーケンスに切り替える。

Ｓ８１１でコントローラ６０（測定制御部６２）はワークＷのエッジが強調されるように、撮像制御部８２の動作条件と照明制御部８１の動作条件とを調整する。これらの動作条件は撮像条件と呼ばれる。撮像条件には、たとえば、可動ステージ１２のＺ方向における位置（合焦位置）や照明モード（透過照明／同軸落射照明）、露光時間、照明光量などが含まれてもよい。なお、撮像条件を調整せずに、あらかじめ定められた条件で後のステップが実行されてもよい。

Ｓ８１２でコントローラ６０（ワーク判定部６３）はエッジの延出方向を求める。上述したように四辺のどの方向にエッジが接しているかに基づき延出方向が決定されてもよい。あるいはエッジのベクトルが演算されてもよい。

Ｓ８１３でコントローラ６０（測定制御部６２）は次の撮像座標を決定する。たとえば、測定制御部６２はエッジの延出方向に存在する隣のグリッドの座標を求める。

Ｓ８１４でコントローラ６０（測定制御部６２）はエッジの延出方向に存在する隣のグリッドの座標をステージ駆動部１０１に設定し、可動ステージ１２を移動させる。

Ｓ８１５でコントローラ６０（測定制御部６２）は撮像制御部８２を通じてカメラ１１０に撮像を実行させ、低倍率画像４３を取得する。低倍率画像４３は記憶装置７０に記憶される。

Ｓ８１６でコントローラ６０（ワーク判定部６３）は低倍率画像４３からワークのエッジを抽出する。このように、ワーク判定部６３はワークのエッジを判定する判定部として機能してもよい。

Ｓ８１７でコントローラ６０（測定制御部６２）は抽出されたエッジに基づき終了条件が満たされたかどうかを判定する。たとえば、ワーク判定部６３は、ワークＷの輪郭エッジがすべて抽出されたかどうかを判定する。あるいは、ワーク判定部６３は、低倍率画像４３から抽出されたエッジの延出方向を求め、延出方向に存在するグリッドがすでに低倍率画像４３を取得されたグリッドである場合に、終了条件が満たされたと判定してもよい。終了条件が満たされていなければ、コントローラ６０はＳ８１１に戻る（なお、変形例として、Ｓ８１２に戻るとしてもよい）。一方で、終了条件が満たされていれば、コントローラ６０はＳ８２１に進む。

Ｓ８２１でコントローラ６０（画像連結部６４）は記憶装置７０からワークＷの低倍率画像４３を読み出して連結し、一つの連結画像４２を生成する。連結画像４２も記憶装置７０に記憶される。たとえば、図５Ａに示したように四つの低倍率画像４３ａ～４３ｄから連結画像４２が生成される。

Ｓ８２２でコントローラ６０（設定部６１）は連結画像４２をディスプレイ装置１１に表示し、連結画像４２に含まれるワークＷに対して測定箇所などの設定を受け付ける。たとえば、設定部６１は、パターンサーチのための特徴点の指定やある寸法（距離）を測定するための二つのエッジの指定などを受け付ける。なお、設定部６１は、操作部３０からのユーザ入力にしたがって特徴点やエッジを指定するための矩形や円形の指定領域を連結画像４２に重ねて表示してもよい。図１１が示すように、連結画像４２においてワークＷの長さＤを測定するために二つの指定領域１１０１ａ、１１０１ｂが指定されてもよい。ここで長さＤは指定領域１１０１ａ内のエッジから指定領域１１０１ｂ内のエッジまでの距離として定義される。設定部６１は、指定領域１１０１ａ、１１０１ｂの位置をステージ駆動部１０１に設定することで可動ステージ１２を移動させ、カメラ１２０に１１０１ａ、１１０１ｂ内の高倍率画像を取得させてもよい。設定部６１は、高倍率画像を指定領域１１０１ａ、１１０１ｂに重ねて表示してもよい。つまり、低倍率画像の上に配置された指定領域内には高倍率画像が表示されてもよい。このように、指定領域１１０１ａ、１１０１ｂにはより詳細なワークＷの画像が表示されてもよい。また、設定部６１は、指定領域１１０１ａ、１１０１ｂごとに撮影条件（照明条件、倍率、フォーカスなど）を受け付けてもよい。つまり、指定領域１１０１ａ、１１０１ｂごとに撮影条件が異なってもよい。設定部６１は、指定領域１１０１ａ、１１０１ｂから取得された画像を連結画像４２に重ねて表示してもよい。たとえば、設定部６１は、予め自動で取得された連結画像４２を背景画像として、測定のために撮影条件を再設定されて取得された画像を重ねて表示してもよい。設定部６１は、ユーザ入力にしたがって設定データ７１を作成し、記憶装置７０に記憶させる。

●測定モード
図９は連続測定モードを示すフローチャートである。すでに説明されたステップと同一または類似したステップには同一の参照符号が付与されている。ここでは俯瞰画像４１を取得してワークＷの位置と姿勢とをラフに特定するための俯瞰モード（Ｓ９０１ないしＳ９０３）が記載されているが、これは必須ではない。

Ｓ９０１でコントローラ６０（測定制御部６２）は設定データ７１を参照し、俯瞰モードが有効に設定されているかどうかを判定する。図５Ｂに示したように、俯瞰モードは、多数のワークＷを測定する際に有利なモードである。俯瞰モードが有効であれば、コントローラ６０はＳ９０２に進む。俯瞰モードが有効でなければ、コントローラ６０はＳ９０２およびＳ９０３をスキップしてＳ８００に進む。

Ｓ９０２でコントローラ６０（測定制御部６２）は俯瞰画像を生成する。俯瞰画像４１の生成処理の詳細は図１０を用いて後述される。

Ｓ９０３でコントローラ６０（測定制御部６２）は俯瞰画像を用いてワークＷの粗い位置を特定する。ワーク判定部６３は俯瞰画像に含まれているワークを抽出し、ワークＷの粗い位置を求める。ワーク位置の特定の方法には種々のものがある。第一の俯瞰画像を取得し、ステージをＸまたはＹ方向に少し移動させ、第二の俯瞰画像を取得し、第一の俯瞰画像と第二の俯瞰画像との差分画像に基づき、ワークＷの粗い位置を判定する方法が採用されてもよい。ワークＷを載せる前の第一の俯瞰画像と載せた後の第二の俯瞰画像との差分画像に基づき、ワークＷの粗い位置を判定する方法が採用されてもよい。その他、俯瞰画像に含まれているエッジを抽出し、抽出されたエッジに基づきワークワークＷの粗い位置を求める方法が採用されてもよい。図５Ｂが示すように、ワーク判定部６３は複数のワークＷの輪郭エッジを抽出し、各輪郭エッジの重心位置をワークＷの粗い位置として求めてもよい。また、予め操作部３０を通じてワークＷの個数が設定されていてもよい。ワーク判定部６３は、ワークＷの個数に応じて各ワークＷの位置を求めてもよい。たとえば、四個のワークＷが可動ステージ１２に載置された場合、俯瞰画像４１には四個の輪郭エッジが存在するはずである。よって、ワーク判定部６３は個数に応じて輪郭エッジを抽出し、各輪郭エッジの位置を求めてもよい。ここで各ワークＷの位置は俯瞰画像における位置である。俯瞰画像におけるワークＷの位置は俯瞰カメラ１７の座標系に存在する。よって、ワーク判定部６３は、座標変換部６８を用いて俯瞰カメラ１７の座標系におけるワークＷの位置をカメラ１１０の座標系における位置に変換してもよい。これにより、各ワークＷの低倍率画像を取得しやすくなる。

Ｓ８００からＳ９１３までの各工程は複数のワークＷのそれぞれについて実行される。

Ｓ８００でコントローラ６０は第一ステージ動作を実行し、ワークＷのエッジを検出する。第一ステージ動作は図８を用いてすでに説明されたとおりである。

Ｓ８１０でコントローラ６０は第二ステージ動作を実行し、ワークＷをカバーする複数の低倍率画像を生成する。第二ステージ動作は図８を用いてすでに説明されたとおりである。

Ｓ８２１でコントローラ６０（画像連結部６４）は複数の低倍率画像を連結して連結画像を生成する。連結画像は、複数の高倍率画像どうしを連結して生成されてもよい。

Ｓ９１１でコントローラ６０（サーチ部６６）は位置決めのための設定データ７１に基づき連結画像内におけるワークＷの詳細な位置と姿勢とを特定する。

Ｓ９１２でコントローラ６０（測定部６７）はワークＷの位置と姿勢と、さらに測定箇所の設定データ７１に基づき、連結画像における測定箇所を特定し、測定箇所を測定する。各測定箇所の位置は、ワークＷにおける基準となる特徴点の位置に対して設定されている。よって、基準となる特徴点に対して、ワークＷの姿勢に応じて各測定箇所の位置を回転させることで、連結画像における各測定箇所の位置が決定される。上述したように、測定精度を向上させるために、カメラ１２０により測定箇所についての高倍率画像が取得され、高倍率画像に基づき測定が実行されてもよい。

Ｓ９１３でコントローラ６０（測定部６７）はワークＷの測定結果と、予め決定された良品の閾値（例：公差）とを比較し、ワークＷが良品かどうかを判定する。測定部６７は、測定に用いたワークＷの画像とともに測定結果をディスプレイ装置１１に表示してもよい。

●俯瞰画像の生成
図１０は俯瞰画像の生成処理を示すフローチャートである。

Ｓ１００１でコントローラ６０（校正部６９）は、記憶装置７０に予め記憶されている校正情報７２に基づき俯瞰カメラ１７Ｒの座標系と俯瞰カメラ１７Ｌの座標系を校正する。測定ユニット１０に対する俯瞰カメラ１７Ｒの取り付け位置と姿勢には個体差が生じる。測定ユニット１０に対する俯瞰カメラ１７Ｌの取り付け位置と姿勢には個体差が生じる。たとえば、俯瞰カメラ１７Ｒ画像の辺とカメラ１１０により取得された画像の辺とが平行とならない可能性がある。したがって、工場における測定ユニット１０の組み立て時に俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌの取り付け位置のずれ量と取り付け姿勢のずれ量とを計測し、計測結果に基づき校正情報７２が作成され、記憶装置７０のＲＯＭに格納される。この校正情報７２に基づき俯瞰カメラ１７Ｒの座標系を校正することで、俯瞰カメラ１７Ｒの座標系における特定の位置を、カメラ１１０やカメラ１２０の座標系における特定の位置に正確に変換することが可能となる。同様に、校正情報７２に基づき俯瞰カメラ１７Ｌの座標系を校正することで、俯瞰カメラ１７Ｌの座標系における特定の位置を、カメラ１１０やカメラ１２０の座標系における特定の位置に正確に変換することが可能となる。

Ｓ１００２でコントローラ６０（俯瞰画像生成部６５）は、ステージ駆動部１０１に撮像位置を設定し、可動ステージ１２を撮像位置に移動させる。たとえば、図４に示したように部分俯瞰画像である俯瞰画像４１ａ、４１ｂを取得できるように可動ステージ１２が移動する。

Ｓ１００３でコントローラ６０（俯瞰画像生成部６５）は、撮像制御部８２を通じて俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌに撮像を実行させ、部分俯瞰画像を取得する。

Ｓ１００４でコントローラ６０（俯瞰画像生成部６５）は、全体俯瞰画像である俯瞰画像４１ｄを合成するために必要となるすべての俯瞰画像４１ａ～４１ｃが取得されたかどうかを判定する。すべての俯瞰画像４１ａ～４１ｃが取得されていれば、コントローラ６０はＳ１００５に進む。一方、すべての俯瞰画像４１ａ～４１ｃが取得されていなければ、コントローラ６０はＳ１００２に戻る。たとえば、俯瞰画像４１ａ、４１ｂが取得されたが、俯瞰画像４１ｃが取得されていない場合、コントローラ６０はＳ１００２に戻る。Ｓ１００２で俯瞰画像４１ｃの撮像位置へ可動ステージ１２が移動する。Ｓ１００３で俯瞰画像４１ｃが取得される。

Ｓ１００５でコントローラ６０（俯瞰画像生成部６５）は、複数の部分俯瞰画像を合成して全体俯瞰画像を生成する。図４に示した事例では俯瞰画像４１ａ～４１ｃから俯瞰画像４１ｄが生成される。

●俯瞰画像を用いた複数一括モード
図５Ｂに示すように、多数のワークＷ（Ｗ１～Ｗ８）がステージ上に載置され、ユーザが一度実行ボタンをおすことで、多数のワークを測定することができる複数一括測定モードについてさらに説明する。

図５Ｂによれば可動ステージ１２の全体に複数のワークＷ１～Ｗ８が散らばって置かれている。コントローラ６０（俯瞰画像生成部６５）は、撮像制御部８２を通じて俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌに撮像を実行させ、俯瞰画像を取得する。ワーク判定部６３は、俯瞰画像を用いて各ワークＷ１～Ｗ８のラフな座標位置（例えば、中心座標、重心座標等）を特定する。ワーク判定部６３は、予め決められたルール（例えば、左上から右に向けてラスター状に順に、中心に近いワークから順に等）または、ユーザの入力、に従い、各ワークＷ１～Ｗ８の座標位置を測定する。

ここでは、ワークＷ１、Ｗ２、Ｗ３...Ｗ８の順に座標位置が測定されていく場合について説明される。コントローラ６０は、撮像制御部８２を通じて俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌに撮像を実行させ、俯瞰画像が取得される。コントローラ６０は、ワークＷ１、Ｗ２、Ｗ３...Ｗ８の座標位置を特定する。コントローラ６０は、それぞれの座標位置を記憶する。これにより、コントローラ６０は測定順序を決定する。ワークＷ１が最初に測定されるため、コントローラ６０はワークＷ１の座標位置に向けて可動ステージ１２を移動する。可動ステージ１２がワークＷ１の座標位置に到着すると、コントローラ６０は、ワークＷ１について、ワークＷ１を探索するための第一ステージ動作を実行する。その後、コントローラ６０は、ワークＷ１の全体（輪郭）を探索するための第二ステージ動作を実行する。複数のワークのうち１つのワークＷ１に対して第２ステージ動作を経て測定が完了すると、コントローラ６０は、次のワークの測定に移行する。次のワークはＷ２である。コントローラ６０は、ワークＷ２の座標位置に向けて可動ステージ１２を移動させ、ワークＷ２について、ワークＷ２を探索するための第一ステージ動作を実行する。されに、コントローラ６０は、ワークＷ２の全体（輪郭）を探索するための第二ステージ動作を経て、ワークＷ２の測定を行う。以下同様にして、コントローラ６０は、ワークＷ３、Ｗ４...Ｗ８の測定を行う。

このようにして、俯瞰カメラ１７Ｒ、１７Ｌを用いて、ワークＷ１～Ｗ８の測定を一括して実行することが可能となる。

なお、ワークＷ１に到着した後に、ワークＷ１について、ワークＷ１を探索するための第一ステージ動作を実行せずに、コントローラ６０は、ワークＷ１の全体（輪郭）を探索するための第二ステージ動作を実行してもよい。これは探索動作を行わなくともワークＷがすでに見つかっているからである。たとえば、コントローラ６０は、ワークＷ１がすでに見つかっている場合、第一ステージ動作を省略して第二ステージ動作を実行してもよい。

また、ワーク判定部６３は、予め決められたルールまたは、ユーザの入力に従い、各ワークＷ１～Ｗ８の座標位置を測定するものとして説明されたが、これは一例にすぎない。ワーク判定部６３は、その都度（たとえば、各ワークＷ１～Ｗ８の座標位置において）、移動距離が最短になるように移動ルートを算出して、各ワークＷ１～Ｗ８の座標位置を測定しもよい。たとえば、ワーク判定部６３は、あるワークＷの座標位置を測定すると、そのワークＷに対して最短距離にある他のワークＷであって、まだ座標位置を測定されていない他のワークＷを次の測定対象に決定してもよい。

＜まとめ＞
可動ステージ１２はワークＷが載置されるステージの一例である。カメラ１１０はステージ上における撮像視野内の画像を生成する撮像手段の一例である。ステージ駆動部１０１は撮像手段に対してＸＹ方向に相対的にステージを移動させることで、ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段の一例である。なお、ステージ駆動部１０１はカメラ１１０、１２０を可動ステージ１２に対して移動させてもよいし、可動ステージ１２をカメラ１１０、１２０に対して移動してもよい。ワーク判定部６３は撮像手段により生成された画像にワークが含まれるかを判定する判定手段の一例である。コントローラ６０や測定制御部６２は撮像手段、駆動手段および判定手段を制御する制御手段の一例である。Ｓ８００に関して説明されたように測定制御部６２は判定手段により画像にワークＷが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って駆動手段を制御することでステージを移動させながら撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像にワークが含まれるかを判定手段に判定させるワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行する。Ｓ８１０に関して説明されたように測定制御部６２は判定手段により画像にワークＷが含まれると判定された場合、当該画像が取得されたステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、ワークＷが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を撮像手段に生成させるよう駆動手段にステージを移動させる第二ステージ動作を実行する。測定制御部６２は第一ステージ動作においてワークＷを含む画像が見つかった場合、第一ステージ動作から第二ステージ動作に切り替える。画像連結部６４は第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、ワークＷの全体を含む連結画像を生成する画像連結手段の一例である。このように、本発明によれば、カメラ１１０、１２０の撮像倍率が高く、カメラ１１０、１２０の撮像視野内にワークＷが収まらないケースにおいて特に有用である。本発明によれば、カメラ１１０により取得された画像からワークＷが検出され、ワークＷに基づきワークＷの全体を含む連結画像４２が生成される。よって、画像測定装置１のユーザビリティがさらに改善する。

測定制御部６２は、第一ステージ動作においてワークＷを含む画像が見つかった場合、当該画像に基づいて撮像手段の撮像条件を調整し、第二ステージ動作において当該調整された撮像条件を使用してもよい。これによりワークＷを抽出しやすくなるため、ワークＷの全体をカバーする画像を生成しやすくなろう。

測定制御部６２は、判定手段により、撮像視野内にワークの少なくとも一部が含まれないと判定された場合には、撮像手段の撮像条件に従って、所定のシーケンスに従って連結画像の生成を続けてもよい。たとえば、第一ステージ動作においてワークＷがはじめて見つかるまではデフォルトの撮像条件が継続的に使用されてもよい。撮像条件は、撮像手段の光学系の合焦位置、光学倍率、絞り条件、照明条件および露光時間の少なくとも一つを含んでもよい。ワークＷに対する合焦位置は、たとえば、可動ステージ１２をカメラ１１０、１２０に対してＺ方向に移動させることで、変更されてもよい。

測定制御部６２は、ワークＷの測定箇所を設定する設定モードと、当該設定モードにより設定された測定箇所に対して測定をおこなう測定モードとを有してもよい。画像連結部６４は、設定モードにおいて連結画像４２を生成してもよい。これによりユーザは連結画像４２を用いてワークＷの全体を確認しながら各種の設定をしやすくなろう。

透過照明１５０は透光性を有するステージの下方からワークＷに光を照射する透過照明の一例である。同軸落射照明１３０はステージの上方からワークに光を照射する落射照明の一例である。画像連結部６４は、落射照明により光を照射されたワークＷの画像を連結することで連結画像４２を生成してもよい。落射照明はワークＷの表面の模様などをユーザが目視するのに役立つ。ワーク判定部６３は、透過照明により光を照射されたワークＷの画像にワークＷが含まれるかを判定してもよい。透過照明はワークＷのエッジを強調することに役立つ。

ディスプレイ装置１１は、設定モードにおいて、連結画像４２を表示する表示手段の一例である。操作部３０は表示手段に表示された連結画像４２に含まれているワークＷに対して測定箇所となるエッジ抽出領域と画像の撮像条件の指定を受け付ける受付手段として機能してもよい。カメラ１１０の撮像条件とカメラ１２０の撮像条件とが異なっているため、撮像条件の指定は、カメラ１１０とカメラ１２０とのいずれかを指定することであってもよい。設定部６１は、受付手段により受け付けられた撮像条件に基づき、測定箇所となるエッジを抽出するために必要となる画像の枚数を設定する設定手段として機能してもよい。

サーチ部６６は、測定モードにおいて、連結画像４２に対してパターンサーチを実行することで設定モードにおいて設定された測定箇所のステージ座標を特定してもよい。測定制御部６２は、サーチ部６６により特定されたステージ座標で、設定モードにおいて当該測定箇所に設定された撮像条件を使用して、当該測定箇所を撮像手段に再度撮像させてもよい。測定部６７およびワーク判定部６３は、当該再度撮像して生成された画像を用いて測定箇所のエッジを抽出してもよい。

ワーク判定部６３は、画像における輝度値に基づき、ワークＷの境界部をエッジとして判定してもよい。つまり、ワークＷの輪郭がエッジとして抽出されてもよい。

記憶装置７０はステージにおける各撮像視野のステージ座標に関する情報を記憶する記憶手段の一例である。測定制御部６２は、第一ステージ動作において見つかったワークＷの少なくとも一部を含む画像の撮像視野のステージ座標と、当該ワークＷが延出する方向に関する情報と、記憶手段に記憶されている各撮像視野のステージ座標（例：グリッドの座標）に関する情報とに基づき、第二ステージ動作におけるステージの移動方向を決定してもよい。

測定制御部６２は、第二ステージ動作において撮像手段による画像の生成と駆動手段によるステージの移動と並行して画像連結手段に連結画像を生成させてもよい。測定制御部６２は、第二ステージ動作において撮像手段による複数の画像の生成が完了した後で画像連結手段に連結画像を生成させてもよい。

測定用のカメラ１１０、１２０は、ステージ上に載置されたワークを撮像し、ワーク画像を生成する第一カメラの一例である。俯瞰カメラ１７は第一カメラの撮像視野よりも広い撮像視野を有し、ステージ上に載置されたワークを撮像し、俯瞰画像を生成する第二カメラの一例である。ワーク判定部６３は俯瞰画像に基づいてステージ上におけるワークＷの位置を検出する検出手段の一例である。ステージ駆動部１０１は第一カメラに対してＸＹ方向に相対的にステージを移動させる駆動手段の一例である。測定制御部６２は検出手段により俯瞰画像から検出されたワークＷの位置に基づき第一カメラの撮像視野内またはその近傍にワークが位置するよう駆動手段を制御し、第一カメラに当該ワークを撮像させてワーク画像を生成させる。なお、第一カメラの撮像視野内またはその近傍にワークＷが位置するとは、撮像視野内にワークＷの全体もしくは少なくとも一部が収まることを意味する。なお、撮像視野内にワークＷが位置していないものの、撮像視野内の近くにワークＷが位置していてもよい。サーチ部６６は、第一カメラにより生成されたワーク画像におけるワークの詳細位置と姿勢を特定する特定手段の一例である。測定部６７は、特定手段により特定されたワークＷの詳細位置と姿勢に基づいて、ワーク画像におけるワークＷの検査箇所を決定し、所定の検査処理を実行する検査手段の一例である。測定箇所の指定領域１１０１ａ、１１０１ｂは検査箇所の一例である。このように俯瞰画像を用いてワークＷの位置が求められるため、ワークＷの位置がより短時間で決定される。たとえば、ワークＷが可動ステージ１２の中央に載置されていなくても、ワークＷの位置が短時間で決定可能となる。また、可動ステージ１２上に複数のワークＷが載置されている場合、各ワークＷの位置が短時間で決定可能となる。

座標変換部６８は、第二カメラの座標系における座標を第一カメラの座標系における座標に変換する座標変換手段の一例である。座標変換部６８は、検出手段により俯瞰画像から検出されたワークの位置の座標を、第一カメラの座標系における座標に変換してもよい。測定制御部６２は、座標変換部６８により取得された第一カメラの座標系におけるワークの位置に基づき駆動手段を制御してもよい。

図３が示すように、ステージ側から見て、第二カメラは、一つ以上の俯瞰カメラを有し、第一カメラの周辺部に設けられていてもよい。また、第二カメラは、第一俯瞰カメラと第二俯瞰カメラとを有していてもよい。ステージ側から見て、第一カメラは、第一俯瞰カメラと第二俯瞰カメラとの間に設けられていてもよい。さらに、第一俯瞰カメラの撮像視野と第二俯瞰カメラの撮像視野とは異なっていてもよい。記憶装置７０は、画像検査装置に対する第一俯瞰カメラの取り付け位置と取り付け姿勢に関する情報と、画像検査装置に対する第二俯瞰カメラの取り付け位置と取り付け姿勢に関する情報とを記憶する記憶手段として機能してもよい。このような情報は校正情報７２として記憶装置７０に保持されていてもよい。校正部６９は、第一俯瞰カメラの取り付け位置と取り付け姿勢に関する情報に基づき第一俯瞰カメラの座標系を校正し、第二俯瞰カメラの取り付け位置と取り付け姿勢に関する情報に基づき第二俯瞰カメラの座標系を校正する校正手段の一例である。

俯瞰画像生成部６５は、第一俯瞰カメラにより取得された画像と第二俯瞰カメラにより取得された画像とを連結することでステージの全体を含む俯瞰画像を生成する生成手段の一例である。

測定制御部６２は、第一俯瞰カメラにより取得された画像と第二俯瞰カメラにより取得された画像とを連結することでステージの全体を含む俯瞰画像が生成されるように、駆動手段を制御する。これにより、第一俯瞰カメラおよび第二俯瞰カメラに対してステージが相対的に移動する。

第二カメラのテレセントリック性は第一カメラのテレセントリック性よりも低くてもよい。つまり、第二カメラは俯瞰画像の作成に有利であってもよい。第一カメラはワークＷの測定に有利であってもよい。

図３を用いて、２つの俯瞰カメラを用いて俯瞰画像を作成する方法が説明された。しかし、１つの俯瞰カメラを用いて俯瞰画像を作成することも可能である。この場合、俯瞰カメラに用いられる光学系として広角のレンズが採用される。

図４を用いて説明された俯瞰画像の作成方法では、俯瞰カメラ１７Ｌの撮像軸と俯瞰カメラ１７Ｒの撮像軸との中心と、可動ステージ１２の中心とが一致するように可動ステージ１２が移動し、俯瞰カメラ１７Ｌ、１７Ｒが撮像を実行する。俯瞰画像の作成方法はこれに限定されることはない。
・図１２（Ａ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を移動させる。
・図１２（Ｂ）が示すように、コントローラ６０は俯瞰カメラ１２Ｒに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ａを取得する。
・図１２（Ｃ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を左方向に移動させ、俯瞰カメラ１２Ｌに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ｂを取得する。
・図１２（Ｄ）が示すようにコントローラ６０は俯瞰画像４１ａと俯瞰画像４１ｂとを合成することで可動ステージ１２の全体を示す俯瞰画像４１ｄを生成する。

上述したように俯瞰カメラ１７Ｌ、１７Ｒの光学系は広角レンズを採用しているため、撮像視野の中心部と比較して撮像視野の周辺部では歪曲が大きくなる。そこで、俯瞰カメラ１７Ｌ、１７Ｒの撮像視野の中心部付近のみから俯瞰顔図が生成されてもよい。
・図１３（Ａ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を移動させ、俯瞰カメラ１２Ｒに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ａを取得する。
・図１３（Ｂ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を左方向に移動させ、俯瞰カメラ１２Ｒに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ｂを取得する。
・図１３（Ｃ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を左方向に移動させ、俯瞰カメラ１２Ｌに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ｃを取得する。
・図１３（Ｄ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を左方向に移動させ、俯瞰カメラ１２Ｌに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ｅを取得する。
・図１３（Ｅ）が示すように、コントローラ６０は可動ステージ１２を左方向に移動させ、俯瞰カメラ１２Ｌに撮像を実行させることで、部分的な俯瞰画像４１ｆを取得する。
・図１３（Ｆ）が示すようにコントローラ６０は俯瞰画像４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆを合成することで可動ステージ１２の全体を示す俯瞰画像４１ｄを生成する。

Claims (12)

1. ワークが載置されるステージと、
   前記ステージ上の撮像視野内の画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段に対してＸＹ方向に相対的に前記ステージを移動させることで、前記ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段と、
   前記撮像手段により生成された画像に前記ワークが含まれるかを判定する判定手段と、
   前記撮像手段、前記駆動手段および前記判定手段を制御する制御手段であって、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って前記駆動手段を制御することで前記ステージを移動させながら前記撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像に前記ワークが含まれるかを前記判定手段に判定させるワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行し、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれると判定された場合、当該画像が取得された前記ステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、前記ワークが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を前記撮像手段に生成させるよう前記駆動手段に前記ステージを移動させる第二ステージ動作を実行し、
   前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、前記第一ステージ動作から前記第二ステージ動作に切り替える制御手段と、
   前記第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、前記ワークの全体を含む連結画像を生成する画像連結手段と、
   連結画像を表示する表示手段とを有し、
   前記判定手段により、前記撮像視野内にワークの少なくとも一部が含まれないと判定された場合には、前記撮像手段の撮像条件に従って、所定のシーケンスに従って連結画像の生成を続けることを特徴とする画像測定装置。
2. 前記制御手段は、前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、当該画像に基づいて前記撮像手段の撮像条件を調整し、前記第二ステージ動作において当該調整された撮像条件を使用することを特徴とする請求項１に記載の画像測定装置。
3. ワークが載置されるステージと、
   前記ステージ上の撮像視野内の画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段に対してＸＹ方向に相対的に前記ステージを移動させることで、前記ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段と、
   前記撮像手段により生成された画像に前記ワークが含まれるかを判定する判定手段と、
   前記撮像手段、前記駆動手段および前記判定手段を制御する制御手段であって、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って前記駆動手段を制御することで前記ステージを移動させながら前記撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像に前記ワークが含まれるかを前記判定手段に判定させるワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行し、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれると判定された場合、当該画像が取得された前記ステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、前記ワークが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を前記撮像手段に生成させるよう前記駆動手段に前記ステージを移動させる第二ステージ動作を実行し、
   前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、前記第一ステージ動作から前記第二ステージ動作に切り替える制御手段と、
   前記第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、前記ワークの全体を含む連結画像を生成する画像連結手段と、
   連結画像を表示する表示手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記ワークの測定箇所を設定する設定モードと、当該設定モードにより設定された測定箇所に対して測定をおこなう測定モードとを有し、
   前記測定モードにおいて、前記連結画像に対してパターンサーチを実行することで前記設定モードにおいて設定された測定箇所のステージ座標を特定し、当該ステージ座標において、前記設定モードにおいて当該測定箇所に設定された撮像条件を使用して、当該測定箇所を前記撮像手段に再度撮像させ、当該再度撮像して生成された画像を用いて前記測定箇所のエッジを抽出することを特徴する画像測定装置。
4. ワークが載置されるステージと、
   前記ステージ上の撮像視野内の画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段に対してＸＹ方向に相対的に前記ステージを移動させることで、前記ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段と、
   前記撮像手段により生成された画像に前記ワークが含まれるかを判定する判定手段と、
   前記撮像手段、前記駆動手段および前記判定手段を制御する制御手段であって、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って前記駆動手段を制御することで前記ステージを移動させながら前記撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像に前記ワークが含まれるかを前記判定手段に判定させるワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行し、
   前記判定手段により前記画像に前記ワークが含まれると判定された場合、当該画像が取得された前記ステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、前記ワークが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を前記撮像手段に生成させるよう前記駆動手段に前記ステージを移動させる第二ステージ動作を実行し、
   前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、前記第一ステージ動作から前記第二ステージ動作に切り替える制御手段と、
   前記第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、前記ワークの全体を含む連結画像を生成する画像連結手段と、
   連結画像を表示する表示手段とを有し、
   前記ステージにおける各撮像視野のステージ座標に関する情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記第一ステージ動作において見つかった前記ワークの少なくとも一部を含む画像の撮像視野のステージ座標と、当該ワークが延出する方向に関する情報と、前記記憶手段に記憶されている各撮像視野のステージ座標に関する情報とに基づき、前記第二ステージ動作における前記ステージの移動方向を決定することを特徴とする画像測定装置。
5. 前記撮像条件は、前記撮像手段の光学系の合焦位置、光学倍率、絞り条件、照明条件および露光時間の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像測定装置。
6. 前記制御手段は、前記ワークの測定箇所を設定する設定モードと、当該設定モードにより設定された測定箇所に対して測定をおこなう測定モードとを有し、
   前記画像連結手段は、前記設定モードにおいて前記連結画像を生成することを特徴とする請求項１または４に記載の画像測定装置。
7. 透光性を有する前記ステージの下方から前記ワークに光を照射する透過照明と、
   前記ステージの上方から前記ワークに光を照射する落射照明と、をさらに有し、
   前記画像連結手段は、前記落射照明により光を照射された前記ワークの画像を連結することで前記連結画像を生成し、
   前記判定手段は、前記透過照明により光を照射された前記ワークの画像に前記ワークが含まれるかを判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像測定装置。
8. 前記設定モードにおいて前記表示手段に表示された前記連結画像に含まれている前記ワークに対して測定箇所となるエッジ抽出領域と前記画像の撮像条件の指定を受け付ける受付手段と、
   前記受付手段により受け付けられた撮像条件に基づき、前記測定箇所となるエッジを抽出するために必要となる画像の枚数を設定する設定手段とをさらに有することを特徴とする請求項３または６に記載の画像測定装置。
9. 前記判定手段は、前記画像における輝度値に基づき、前記ワークの境界部をエッジとして判定することを特徴する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像測定装置。
10. 前記ステージにおける各撮像視野のステージ座標に関する情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記制御手段は、前記第一ステージ動作において見つかった前記ワークの少なくとも一部を含む画像の撮像視野のステージ座標と、当該ワークが延出する方向に関する情報と、前記記憶手段に記憶されている各撮像視野のステージ座標に関する情報とに基づき、前記第二ステージ動作における前記ステージの移動方向を決定することを特徴とする請求項１、２、３および５のいずれか一項に記載の画像測定装置。
11. 前記制御手段は、前記第二ステージ動作において前記撮像手段による画像の生成と前記駆動手段による前記ステージの移動と並行して前記画像連結手段に前記連結画像を生成させるか、または、前記第二ステージ動作において前記撮像手段による複数の画像の生成が完了した後で前記画像連結手段に連結画像を生成させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像測定装置。
12. ワークが載置されるステージと、
    前記ステージ上の撮像視野内の画像を生成する撮像手段と、
    前記撮像手段に対してＸＹ方向に相対的に前記ステージを移動させることで、前記ステージ上の撮像視野を切り替える駆動手段と、を有する画像測定装置の制御方法であって、
    前記撮像手段により生成された画像にワークが含まれないと判定された場合、予め定められたシーケンスに従って前記駆動手段を制御することで前記ステージを移動させながら前記撮像手段に各撮像視野における画像を生成させ、各画像に前記ワークが含まれるかを判定するワーク探索処理を繰り返す第一ステージ動作を実行することと、
    前記撮像手段により生成された画像に前記ワークが含まれると判定された場合、当該画像が取得された前記ステージ上の撮像視野の周囲に位置する複数の撮像視野のうち、前記ワークが延出する方向に位置する一つ以上の撮像視野内の画像を前記撮像手段に生成させるよう前記駆動手段に前記ステージを移動させる第二ステージ動作を実行することと、
    前記第一ステージ動作において前記ワークを含む画像が見つかった場合、前記第一ステージ動作から前記第二ステージ動作に切り替えることと、
    前記第二ステージ動作において生成された複数の画像を連結し、前記ワークの全体を含む連結画像を生成することと、
    連結画像を表示することとを有し、
    前記撮像視野内にワークの少なくとも一部が含まれないと判定された場合には、前記撮像手段の撮像条件に従って、所定のシーケンスに従って連結画像の生成を続けることを特徴とする画像測定装置の制御方法。

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