JP7340320B2 - 画像計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像に基づいて観察対象物を計測する画像計測装置および画像計測方法に関する。

観察対象物の所望の部分を計測するために、当該観察対象物の画像が用いられることがある。特許文献１には、観察対象物の画像の部分を計測する計測顕微鏡装置が記載されている。計測顕微鏡装置には、観察対象物の種々の計測を可能にするため、多数の計測ツールおよび補助ツールが用意されている。

特開２０１４－１０９４８９号公報

特許文献１に記載された計測顕微鏡装置においては、使用者は、種々の計測ツールおよび補助ツールから適切に選択した計測ツールおよび補助ツールを組み合わせて用いることにより、画像の所望の部分を計測することができる。しかしながら、計測ツールおよび補助ツールの種類は多岐にわたるため、熟練していない使用者には、いずれの計測ツールおよび補助ツールを選択することにより所望の計測を行うことができるかを直感的に把握することは困難である。

本発明の目的は、画像の所望の部分を容易に計測可能な画像計測装置および画像計測方法を提供することである。

本発明者らは、観察対象物の画像を用いて種々の物理量の計測および考察を繰り返した結果、三次元形状を有する観察対象物の画像を用いて物理量を計測する場合には、主として観察対象物の最大高さと最小高さとが物理量の算出に用いられることに着目した。観察対象物の最大高さと最小高さとを特定するためには、観察対象物の最大高さを有する最大部および最小高さを有する最小部にそれぞれ対応する部分を画像上で指定する必要がある。

しかしながら、観察対象物の形状、色彩、材質もしくは姿勢、または観察対象部への光の照射の態様によっては、観察対象物の最大部および最小部を画像上で指定することは困難である。また、観察対象物の最大部および最小部を画像上で指定した後に観察対象物の姿勢等が変化すると、観察対象物の最大部および最小部の位置が変化するので、画像上で当該部分を再度指定する必要がある。しかしながら、このような作業を繰り返すと、使用者の負担が増加する。

本発明者らは、これらの事情を考慮した上で、画像計測装置において画像の所望の部分を容易に計測可能とする構成を見出し、以下の本発明に想到した。

（１）本発明に係る画像計測装置は、観察対象物の画像の部分を計測する画像計測装置であって、観察対象物が載置される載置面を有するステージと、レンズ部を通して載置面上に載置された観察対象物を撮像する撮像部と、観察対象物の画像であって、観察対象物の立体形状および立体形状を平面視したときの平面画像を示す画像データを撮像部による撮像結果に基づいて生成する画像データ生成部と、観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得する高さデータ取得部と、画像データ生成部により生成された画像データに基づいて観察対象物の画像を表示する表示領域であって、観察対象物の立体形状を姿勢変更可能に表示する立体形状表示領域と、立体形状表示領域に表示される立体形状を平面視したときの平面画像を表示する平面画像表示領域とを並べて表示する第１の表示領域と、画像データに対応付けられた高さデータに基づいて観察対象物の指定領域の断面形状を表示する第２の表示領域とを含む表示部と、第１の表示領域に表示される観察対象物の画像に対して、断面形状を生成する領域として、断面形状の観察を希望する位置の指定を受け付ける第１の受付部と、第２の表示領域に表示される指定領域の断面形状に対して、領域内に含まれる断面形状の物理量を算出する領域として、使用者により計測対象とする領域の指定を受け付ける第２の受付部と、画像データに対応付けられた高さデータに基づいて、第１の受付部により指定が受け付けられた領域における断面形状を示す断面データを生成する断面データ生成部と、第２の受付部により受け付けられた指定領域に対して、第２の表示領域に表示された、第１の受付部により指定が受け付けられた領域における断面データのうち、計測対象とする領域を計測範囲として設定する計測範囲設定部と、第２の受付部への入力に基づいて、計測範囲設定部により設定された計測範囲内における、断面データ生成部により生成された断面データから観察対象物の高さの最大値と最小値とをともに特定し、特定された最大値および最小値に基づいて物理量を算出する算出部と、観察対象物の立体形状を立体形状表示領域に、平面画像を平面画像表示領域に、断面形状を第２の表示領域に表示させつつ、算出部により算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。

この画像計測装置においては、観察対象物の画像を示す画像データが画像データ生成部により生成される。観察対象物の各部分の高さを示す高さデータが高さデータ取得部により取得される。画像データ生成部により生成された画像データに基づいて観察対象物の画像が表示部の第１の表示領域に表示される。第１の表示領域に表示される観察対象物の画像に対して、断面形状を生成する領域として、断面形状の観察を希望する位置の指定が第１の受付部により受け付けられる。画像データに対応付けられた高さデータに基づいて観察対象物の指定領域の断面形状が表示部の第２の表示領域に表示される。
第２の表示領域に表示される指定領域の断面形状に対して、領域内に含まれる断面形状の物理量を算出する領域として、使用者により計測対象とする領域の指定が第２の受付部により受け付けられる。画像データに対応付けられた高さデータに基づいて、第２の受付部により指定が受け付けられた領域における断面形状を示す断面データが断面データ生成部により生成される。第２の受付部により受け付けられた指定領域に対して、第２の表示領域に表示された、第１の受付部により指定が受け付けられた領域における断面データのうち、計測対象とする領域が計測範囲設定部により計測範囲として設定される。

第２の受付部への入力に基づいて、設定された計測範囲内における、生成された断面データから観察対象物の高さの最大値と最小値とがともに特定され、特定された最大値および最小値に基づいて物理量が算出部により算出される。算出部により算出された物理量が表示制御部により計測範囲に対応するように表示部に表示される。

この構成によれば、観察対象物の最大高さを有する最大部および最小高さを有する最小部に対応する表示部の部分が含まれるように、高さ方向の断面を指定することにより、計測範囲が設定される。また、計測範囲における観察対象物の高さの最大値および最小値に基づく物理量が自動的に算出される。そのため、観察対象物の最大部および最小部にそれぞれ対応するように範囲を指定する必要がない。

また、指定された断面が計測範囲として設定されるので、観察対象物の姿勢等が変化した場合でも、観察対象物の最大部および最小部に対応する表示部の部分が計測範囲外に変位することが防止される。そのため、使用者は、範囲の指定を繰り返す必要がない。これらの結果、画像の所望の部分を容易に計測することができる。
また、画像データ生成部は、観察対象物の立体形状を示す立体形状データと、観察対象物の平面画像を示す平面画像データとを対応付けて生成し、第１の表示領域は、画像データ生成部により生成された立体形状データに基づく立体形状を表示する立体形状表示領域と、画像データ生成部により生成された平面画像データに基づく平面画像を表示する平面画像表示領域とを含む。
この場合、第１の表示領域に観察対象物の立体形状および平面画像の両方が表示される。使用者は、第１の表示領域に表示された観察対象物の立体形状および平面画像の両方を視認しつつ計測範囲を指定することができる。これにより、所望の計測範囲をより容易に指定することができる。

（２）表示制御部は、第２の表示領域において計測範囲設定部により設定された計測範囲を第１の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、第１の表示領域に表示される画像上における計測範囲の位置関係を容易に認識することができる。

（３）第１の受付部は、指定された領域を変更するための操作を受け付け可能に構成され、断面データ生成部は、第１の受付部への操作に基づいて、生成された断面データを更新し、表示制御部は、断面データ生成部により更新される断面データに追従して第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように表示部を制御してもよい。

この場合、使用者は、第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状の変化を視認しつつ、断面位置を指定することができる。これにより、不要な部分が存在しない断面形状を示す断面位置を適切に指定することができる。その結果、所望の計測範囲をより正確に指定することができる。

（４）表示制御部は、断面データ生成部により生成された断面データに対応する観察対象物の部分の断面形状と、断面データ生成部により更新された断面データに対応する観察対象物の部分の断面形状とを第２の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、更新前後の観察対象物の部分の断面形状を容易に認識するとともに、比較することができる。また、複数の断面形状における最大値と最小値とに基づく物理量を算出することもできる。さらに、断面形状における最大値と最小値とに基づく物理量を複数の断面形状分、同時に算出することもできる。

（５）画像計測装置は、計測範囲設定部による計測範囲の設定を記憶する設定記憶部をさらに備え、表示制御部は、断面データ生成部により更新される断面データに追従して第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように表示部を制御し、算出部は、設定記憶部に記憶された計測範囲の設定に基づいて物理量を算出してもよい。

この場合、使用者は、所望の計測範囲を設定記憶部に記憶させることができる。また、記憶された計測範囲において、変化する観察対象物の部分の断面形状についての物理量を算出させ、算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示させることができる。

（６）計測範囲は、高さ方向に交差する方向に延びる第１の線分を含み、計測範囲設定部は、第１の線分に基づいて計測範囲を設定してもよい。この場合、高さ方向に交差する方向における計測範囲の大きさを第１の線分に基づいて容易に設定することができる。

（７）第２の受付部は、計測範囲設定部により設定された計測範囲の位置、形状または大きさを変更するための操作を受け付け可能に構成され、計測範囲設定部は、第２の受付部への操作に基づいて、設定された計測範囲を更新してもよい。この場合、使用者は、設定された計測範囲を容易に最適化することができる。

（１０）表示制御部は、算出部により特定された最大値に対応する部分および最小値に対応する部分を第１の表示領域に識別可能に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、観察対象物の画像と観察対象物の最大部および最小部との位置関係を容易に認識することができる。

（１１）画像計測装置は、表示部において物理量の算出から除外すべき範囲の指定を受け付ける第３の受付部と、第３の受付部により指定された範囲を除外範囲として設定する除外範囲設定部をさらに備え、計測範囲設定部は、除外範囲設定部により設定された除外範囲を計測範囲から除外してもよい。この場合、不要な範囲を計測範囲から除外することができる。これにより、画像の所望の部分をより正確に計測することができる。

（１２）除外範囲は、高さ方向に交差する方向に延びる第２の線分を含み、除外範囲設定部は、第２の線分に基づいて除外範囲を設定してもよい。この場合、高さ方向に交差する方向における除外範囲の大きさを第２の線分に基づいて容易に設定することができる。

（１３）第３の受付部は、除外範囲設定部により設定された除外範囲の位置、形状または大きさを変更するための操作を受け付け可能に構成され、除外範囲設定部は、第３の受付部への操作に基づいて、設定された除外範囲を更新してもよい。この場合、使用者は、設定された除外範囲を容易に最適化することができる。

（１４）算出部は、計測範囲における観察対象物の高さの最大値と最小値との差分、平均値、極大値、極小値もしくは変曲点、計測範囲において観察対象物の高さの最大値を有する部分と最小値を有する部分との間の高さ方向に直交する方向における距離、直線（最短）距離、計測範囲における観察対象物の断面積または体積を物理量として算出してもよい。

この場合、使用者は、物理量の計測結果として、計測範囲における観察対象物の高さの最大値と最小値との差分、平均値、極大値、極小値もしくは変曲点、計測範囲において観察対象物の高さの最大値を有する部分と最小値を有する部分との間の高さ方向に直交する方向における距離、直線（最短）距離、計測範囲における観察対象物の断面積または体積を取得することができる。

（１５）画像計測装置は、物理量に対する基準値および公差の設定を受け付ける公差設定部と、算出部により算出された物理量と公差設定部により受け付けられた基準値および公差との比較結果に基づいて観察対象物の良否を判定する判定部とをさらに備え、表示制御部は、判定部による判定結果を表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、観察対象物の良否を容易に検査することができる。

（１６）画像計測装置は、ステージとレンズ部および撮像部の少なくとも一方との距離を相対的に変化させる駆動部をさらに備え、画像データ生成部は、撮像部による撮像結果に基づいて観察対象物の画像データを生成し、高さデータ取得部は、ステージとレンズ部および撮像部の少なくとも一方との相対的な距離に基づいて観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得してもよい。この場合、簡単な構成で画像データを生成し、高さデータを取得することができる。

本発明によれば、画像の所望の部分を容易に計測することができる。

本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の構成を示す模式図である。 図１の拡大観察装置の測定ヘッドの斜視図である。 図２の測定ヘッドの正面図である。 図２の測定ヘッドの平面図である。 図２の測定ヘッドの側面図である。 図１の制御装置の構成を示すブロック図である。 表示部の画面の一表示例を示す図である。 図６の演算処理部の構成を示すブロック図である。 計測処理時における表示部の画面の表示例を示す図である。 計測処理時における表示部の画面の表示例を示す図である。 計測範囲の編集の一例を示す図である。 計測範囲の編集の一例を示す図である。 計測範囲の編集の他の例を示す図である。 計測範囲の編集のさらに他の例を示す図である。 図６の制御部による計測処理を示すフローチャートである。 図６の制御部による計測処理を示すフローチャートである。 参考例における計測処理の効果を説明するための図である。 本実施の形態における計測処理の効果を説明するための図である。

（１）拡大観察装置の全体構成
以下、本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置について、図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拡大観察装置の構成を示す模式図である。図２は、図１の拡大観察装置１の測定ヘッド１００の斜視図である。図３は、図２の測定ヘッド１００の正面図である。図４は、図２の測定ヘッド１００の平面図である。図５は、図２の測定ヘッド１００の側面図である。

図１に示すように、拡大観察装置１は、測定ヘッド１００および処理装置２００を備える。測定ヘッド１００は、例えば顕微鏡であり、スタンド部１１０、ステージ装置１２０、鏡筒部１３０、投光部１４０および制御基板１５０を含む。図３～図５においては、鏡筒部１３０および投光部１４０の図示が省略される。

図２および図５に示すように、スタンド部１１０は、縦断面がＬ字形状を有し、設置部１１１、保持部１１２および焦点駆動部１１３を含む。設置部１１１および保持部１１２は、例えば樹脂により形成される。設置部１１１は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。保持部１１２は、設置部１１１の一端部から上方に延びるように設けられる。

図１のステージ装置１２０は、ステージ１２１およびステージ駆動部１２２を含む。図２～図５に示すように、ステージ１２１は、設置部１１１の上面に設けられる。ステージ１２１上には、観察対象物Ｓが載置される。観察対象物Ｓが載置されるステージ１２１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１２１の載置面に対して直交する法線の方向を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。

図１のステージ駆動部１２２は、ステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含む。ステージ駆動部１２２は、制御基板１５０により与えられる駆動パルスに基づいて、ステージ１２１をＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、またはθ方向に回転させる。また、使用者は、手動によりステージ１２１をＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、またはθ方向に回転させることも可能である。

図１に示すように、鏡筒部１３０は、レンズユニット１３１および撮像部１３２を含み、ステージ１２１の上方に配置される。レンズユニット１３１は、観察対象物Ｓの種類に応じて他のレンズユニットと交換可能である。レンズユニット１３１は、対物レンズ１３１ａおよび図示しない複数のレンズにより構成される。対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１は、Ｚ方向に平行である。撮像部１３２は、例えばＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）カメラを含む。撮像部１３２は、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ等の他のカメラを含んでもよい。

鏡筒部１３０は、スタンド部１１０の焦点駆動部１１３により保持部１１２に取り付けられる。焦点駆動部１１３は、ステッピングモータ等の図示しないアクチュエータを含む。焦点駆動部１１３は、制御基板１５０により与えられる駆動パルスに基づいて、レンズユニット１３１を対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１の方向（Ｚ方向）に移動させる。これにより、レンズユニット１３１を通過した光の焦点位置がＺ方向に変化する。

また、保持部１１２には、回転方向および回転量を受け付け可能なダイヤル状の操作部１１４（図３）が設けられる。操作部１１４が回転操作されると、焦点駆動部１１３は、その回転量に対応する距離だけ、その回転方向に対応するＺ方向におけるいずれかの方向、すなわち上方または下方にレンズユニット１３１を移動させる。これにより、使用者は、手動のような操作性でレンズユニット１３１を対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１の方向に移動させることが可能である。

投光部１４０は、対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１を取り囲むようにレンズユニット１３１に一体的に取り付けられる。投光部１４０の光軸は、対物レンズ１３１ａの光軸Ａ１と略同一である。投光部１４０からステージ１２１上の観察対象物Ｓに光が照射される。観察対象物Ｓによりステージ１２１の上方に反射された光は、レンズユニット１３１により集光および結像された後、撮像部１３２により受光される。撮像部１３２は、各画素の受光量に対応する画素データに基づいて複数の画像データを生成する。撮像部１３２は、生成した複数の画像データを処理装置２００に与える。

制御基板１５０は、例えばスタンド部１１０の保持部１１２内に設けられ、焦点駆動部１１３、ステージ駆動部１２２および撮像部１３２に接続される。制御基板１５０は、処理装置２００による制御に基づいて焦点駆動部１１３およびステージ駆動部１２２の動作を制御する。撮像部１３２には、処理装置２００から制御信号が入力される。また、撮像部１３２により生成された複数の画像データは、ケーブル２０３を介して順次処理装置２００に与えられる。

（２）処理装置
図１に示すように、処理装置２００は、筐体２１０、光生成部３００および制御装置４００を含む。筐体２１０は、光生成部３００および制御装置４００を収容する。光生成部３００は、ファイバユニット２０１により測定ヘッド１００の投光部１４０に光学的に接続される。ファイバユニット２０１は、図示しない複数の光ファイバを含む。

光生成部３００は、光源３１０を含む。光源３１０は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。光源３１０は、ハロゲンランプ等の他の光源であってもよい。光源３１０により出射された光は、ファイバユニット２０１へ入射する。これにより、ファイバユニット２０１を通して測定ヘッド１００の投光部１４０から光が出射される。

図６は、図１の制御装置４００の構成を示すブロック図である。図６に示すように、制御装置４００は、制御部４１０、記憶部４２０、表示部４３０および操作部４４０を含む。制御部４１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。記憶部４２０は、例えばＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を含む。本実施の形態においては、制御部４１０および記憶部４２０は、パーソナルコンピュータにより実現される。

制御部４１０は、駆動制御部５００および演算処理部６００を含む。記憶部４２０には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部４２０は、種々のデータの処理および制御部４１０から与えられる種々のデータの保存のために用いられる。駆動制御部５００および演算処理部６００の機能は、制御部４１０が記憶部４２０に記憶されるシステムプログラムを実行することにより実現される。

駆動制御部５００は、投光制御部５１０、撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０を含む。投光制御部５１０は、ケーブル２０２を通して図１の光生成部３００に接続され、光生成部３００の動作を制御する。撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０は、ケーブル２０３を通して図１の測定ヘッド１００の制御基板１５０に接続される。

撮像制御部５２０、焦点制御部５３０およびステージ制御部５４０は、制御基板１５０を通して撮像部１３２、焦点駆動部１１３およびステージ駆動部１２２の動作をそれぞれ制御する。また、撮像制御部５２０は、撮像部１３２により生成された複数の画像データを順次演算処理部６００に与える。

焦点制御部５３０は、レンズユニット１３１を通過した観察対象物Ｓからの光の焦点位置が観察対象物Ｓに対して相対的にＺ方向（上下方向）に変化するように図１の焦点駆動部１１３を制御する。これにより、図１の撮像部１３２は、上下方向に異なる複数の位置から観察対象物Ｓを撮像し、複数の画像データを生成することができる。

演算処理部６００は、取得した複数の画像データを処理することにより、後述する平面画像データまたは立体形状データ等の画像データを生成する。演算処理部６００の詳細については後述する。演算処理部６００により取得された複数の画像データおよび処理された画像データは、記憶部４２０に記憶される。

表示部４３０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルにより構成される。表示部４３０は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネル等の他の表示部により構成されてもよい。表示部４３０は、記憶部４２０に記憶された画像データまたは演算処理部６００により生成された画像データに基づく画像等を表示する。操作部４４０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、制御装置４００に指示等を与えるために使用者により操作される。

図７は、表示部４３０の画面の一表示例を示す図である。図７に示すように、表示部４３０の画面の上部および下部には、画像表示領域４３１および断面表示領域４３２がそれぞれ表示される。画像表示領域４３１は、立体形状表示領域４３１Ａおよび平面画像表示領域４３１Ｂを含む。立体形状表示領域４３１Ａおよび平面画像表示領域４３１Ｂは、左右に並ぶように配置される。

後述するように、演算処理部６００は、観察対象物Ｓの立体形状を示す立体形状データを生成し、生成された立体形状データに基づく観察対象物Ｓの立体形状を立体形状表示領域４３１Ａに表示させる。使用者は、図６の操作部４４０を操作することにより、立体形状表示領域４３１Ａに表示される観察対象物Ｓの立体形状の姿勢を変更することができる。以下、立体形状表示領域４３１Ａに表示される立体形状を平面視したときの平面画像を示す画像データを平面画像データと呼ぶ。演算処理部６００は、平面画像データを生成し、生成された平面画像データに基づく観察対象物Ｓの平面画像を平面画像表示領域４３１Ｂに表示させる。

使用者は、操作部４４０を操作することにより、立体形状表示領域４３１Ａにおいて観察対象物Ｓの断面形状の観察を希望する位置を指定することができる。演算処理部６００は、立体形状表示領域４３１Ａにより指定された位置に対応する断面データを生成し、生成された断面データに基づく観察対象物Ｓの断面形状を断面表示領域４３２に表示させる。演算処理部６００は、断面表示領域４３２に表示された断面形状上において使用者に指定された部分の計測を行う。

（３）演算処理部
図８は、図６の演算処理部６００の構成を示すブロック図である。図９および図１０は、計測処理時における表示部４３０の画面の表示例を示す図である。図８に示すように、演算処理部６００は、高さデータ取得部６０１、画像データ生成部６０２、断面設定部６０３、断面データ生成部６０４、計測範囲設定部６０５、除外範囲設定部６０６、最大値特定部６０７、最小値特定部６０８、算出部６０９、表示制御部６１０、設定記憶部６１１、公差設定部６１２および判定部６１３を含む。

高さデータ取得部６０１は、図１の撮像部１３２により上下方向に異なる複数の位置で生成された複数の画像データの各々について、画素ごとの合焦度を判定することができる。高さデータ取得部６０１は、合焦度の判定結果および複数の画像データがそれぞれ生成されたときのステージ１２１とレンズユニット１３１との位置関係に基づいて観察対象物Ｓの各部分の高さを示す高さデータを取得する。

画像データ生成部６０２は、高さデータ取得部６０１により取得された高さデータに基づいて、観察対象物Ｓの立体形状を示す立体形状データを生成する。また、画像データ生成部６０２は、立体形状データに対応する平面画像データを生成する。表示制御部６１０は、画像データ生成部６０２により生成された立体形状データに基づく立体形状を図７の立体形状表示領域４３１Ａに表示させる。また、表示制御部６１０は、図９（ａ）に示すように、画像データ生成部６０２により生成された平面画像データに基づく平面を平面画像表示領域４３１Ｂに表示させる。

使用者は、図６の操作部４４０を操作することにより、平面画像表示領域４３１Ｂに表示された平面画像における所望の位置を指定することができる。図９（ａ）の例においては、使用者により指定された位置が太い直線Ｌ１により示される。断面設定部６０３は、操作部４４０により指定された位置を断面位置として設定する。

断面データ生成部６０４は、高さデータ取得部６０１により取得された高さデータに基づいて、断面設定部６０３により設定された断面位置に対応する観察対象物Ｓの部分の断面形状を示す断面データを生成する。表示制御部６１０は、図９（ｂ）に示すように、断面データ生成部６０４により生成された断面データに基づく断面形状を断面表示領域４３２に表示させる。表示制御部６１０は、断面形状を観察対象物Ｓの平面画像に対応するように平面画像表示領域４３１Ｂにも表示させてもよい（後述する図１２（ａ）のＡ部を参照）。この場合、使用者は、平面画像と断面形状との対応関係を容易に認識することができる。

使用者は、操作部４４０を操作して図９（ａ）の立体形状表示領域４３１Ａの直線Ｌ１を上下方向に移動させることができる。直線Ｌ１が移動された場合、断面設定部６０３は、設定された断面位置を更新する。また、断面データ生成部６０４は、更新後の断面位置に対応する断面データを生成する。表示制御部６１０は、断面設定部６０３により更新される断面位置に追従して断面表示領域４３２に表示される断面形状を変化させる。表示制御部６１０は、更新前後の断面位置にそれぞれ対応する断面形状を断面表示領域４３２に表示させてもよい。この場合、更新前後の断面形状を容易に認識するとともに、比較することができる。

使用者は、操作部４４０を操作することにより、断面表示領域４３２に表示された断面形状において、計測を行うべき所望の範囲を指定することができる。図１０（ａ）の例においては、使用者により指定された範囲がハッチングパターン付きの矩形枠Ｒ１により示される。計測範囲設定部６０５は、操作部４４０により指定された範囲を計測範囲として設定する。表示制御部６１０は、計測範囲設定部６０５により設定された計測範囲を画像表示領域４３１にも表示してもよい。この場合、使用者は、立体形状または平面画像上における計測範囲の位置関係を容易に認識することができる。

本実施の形態においては、計測範囲は上下方向においては限界を有さない。すなわち、矩形枠Ｒ１の上下方向の寸法は計測範囲の指定に寄与しない。そのため、計測範囲は、矩形枠Ｒ１に代えて線分により指定されてもよい。また、使用者は、操作部４４０を操作して矩形枠Ｒ１の位置、形状または大きさを変更することができる。矩形枠Ｒ１の位置、形状または大きさが変更された場合、計測範囲設定部６０５は、設定された計測範囲を更新する。

使用者は、操作部４４０を操作することにより、断面表示領域４３２において物理量の算出から除外すべき範囲を指定することができる。除外範囲設定部６０６は、操作部４４０により指定された範囲を除外範囲として設定する。計測範囲設定部６０５は、除外範囲設定部６０６により設定された除外範囲を計測範囲から除外する。

除外範囲は、計測範囲と同様に、左右方向における矩形枠または線分の長さにより指定することができる。また、使用者は、操作部４４０を操作して矩形枠または線分の位置、形状または大きさを変更することができる。矩形枠または線分の位置、形状または大きさが変更された場合、除外範囲設定部６０６は、設定された除外範囲を更新する。

計測範囲設定部６０５により計測範囲が設定された場合、最大値特定部６０７は、図１０（ｄ）に示すように、高さデータ取得部６０１により取得された高さデータに基づいて計測範囲における断面データの最大値Ｖ１を特定する。また、最小値特定部６０８は、高さデータ取得部６０１により取得された高さデータに基づいて計測範囲における断面データの最小値Ｖ２を特定する。

算出部６０９は、最大値特定部６０７により特定された最大値Ｖ１および最小値特定部６０８により特定された最小値Ｖ２に基づいて物理量を算出する。最大値特定部６０７による最大値Ｖ１の特定、最小値特定部６０８による最小値Ｖ２の特定および算出部６０９による物理量の算出は、計測範囲設定部６０５による計測範囲の設定に応答して瞬時に行われる。

表示制御部６１０は、算出部６０９により算出された物理量の値を計測範囲に対応付けて画像表示領域４３１および断面表示領域４３２に表示させる。また、表示制御部６１０は、断面形状における最大値Ｖ１に対応する最大部および最小値Ｖ２に対応する最小部を識別可能に断面表示領域４３２に表示させる。図１０（ｄ）の例では、最大部および最小部が「×」により示される。表示制御部６１０は、立体形状または平面画像における最大部および最小部を識別可能に画像表示領域４３１に表示させてもよい。この場合、使用者は、立体形状または平面画像と最大部および最小部との位置関係を容易に認識することができる。

図１０（ｂ）の例では、算出部６０９により算出される物理量は、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差分であるが、本発明はこれに限定されない。物理量は、計測範囲における高さデータの平均値、極大値、極小値または変曲点を算出してもよい。あるいは、物理量は、最大の高さデータを有する観察対象物Ｓの部分と最小の高さデータを有する観察対象物Ｓの部分との左右方向における距離であってもよいし、直線（最短）距離であってもよいし、計測範囲における観察対象物Ｓの断面積であってもよい。また、高さ方向に直交する２方向において計測範囲が指定される場合には、物理量は計測範囲における観察対象物Ｓの体積であってもよい。

設定記憶部６１１は、計測範囲設定部６０５により設定された計測範囲を記憶する。算出部６０９は、設定記憶部６１１に記憶された計測範囲の設定に基づいて現時点の断面表示領域４３２に表示された断面形状について物理量を算出することができる。これにより、断面設定部６０３により設定された断面位置が更新された場合でも、断面位置が更新される前の計測範囲に対応する断面形状について物理量を算出することができる。表示制御部６１０は、算出部６０９による算出結果を表示部４３０に表示させる。

使用者は、操作部４４０を操作することにより、物理量に対する基準値および公差を公差設定部６１２に入力することができる。公差設定部６１２は、入力された基準値および公差の設定を受け付ける。判定部６１３は、算出部６０９により算出された物理量と公差設定部６１２により受け付けられた基準値および公差とを比較し、比較結果に基づいて観察対象物Ｓの良否を判定する。

例えば、判定部６１３は、算出された物理量が受け付けられた基準値を基準とする交差の範囲内である場合には観察対象物Ｓは良品であると判定し、範囲外である場合には観察対象物Ｓは不良品であると判定する。表示制御部６１０は、判定部６１３による判定結果を表示部４３０に表示させる。これにより、使用者は、観察対象物Ｓの良否を容易に検査することができる。

（４）計測範囲の編集
上記のように、図１０（ａ）の矩形枠Ｒ１の位置、形状または大きさが変更されることにより、計測範囲が更新される。また、断面位置または除外範囲が更新された場合にも、計測範囲が更新される。以下、計測範囲、断面位置または除外範囲のいずれかを更新することを計測範囲の編集と呼ぶ。計測範囲が編集されたときには、特定された最大値Ｖ１、特定された最小値Ｖ２および算出された物理量は編集後の計測範囲に対応して瞬時に更新される。

図１１および図１２は、計測範囲の編集の一例を示す図である。図１１（ａ），（ｂ）は断面位置の変更前の表示部４３０の画面の表示例を示し、図１２（ａ），（ｂ）は断面位置の変更後の表示部４３０の画面の表示例を示す。図１１（ａ）に示すように、平面画像表示領域４３１Ｂにおいて直線Ｌ１が指定されることにより断面位置が設定される。ここで、観察対象物Ｓのエッジ部分には、バリ等の不要な部分が存在することがある。

このような場合には、図１１（ｂ）に示すように、断面表示領域４３２に表示される断面形状の対応部分には、周囲の部分よりも上方に突出するノイズ形状Ｎが現れる。そのため、ノイズ形状Ｎの部分が高さデータの最大値Ｖ１として特定されることとなり、断面形状の所望の部分を計測することができない。

そこで、使用者は、操作部４４０を操作することにより、図１２（ａ）に矢印で示すように直線Ｌ１の位置を上下方向に移動させることができる。直線Ｌ１が移動することにより、断面位置が更新される。これにより、断面表示領域４３２に表示される立体形状が更新される。また、図１２（ａ）のＡ部に示すように、平面画像表示領域４３１Ｂにも断面形状が表示されるとともに、更新される。

使用者は、平面画像表示領域４３１Ｂまたは断面表示領域４３２に表示される断面形状を視認しつつ、直線Ｌ１を上下に移動させることにより、不要な部分が存在しない断面位置を指定することが可能になる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、図１１（ｂ）のノイズ形状Ｎが現れない断面形状を取得することができる。その結果、ノイズ形状Ｎの部分が高さデータの最大値Ｖ１として特定されることが防止される。

図１３は、計測範囲の編集の他の例を示す図である。図１３の例においては、断面形状におけるノイズ形状Ｎが含まれないように図１０（ａ）の矩形枠Ｒ１が指定される。これにより、ノイズ形状Ｎの部分が高さデータの最大値Ｖ１として特定されることが防止される。

図１４は、計測範囲の編集のさらに他の例を示す図である。観察対象物Ｓの表面には、開口部が形成されることがある。このような場合には、図１３に示すように、断面表示領域４３２に表示される断面形状の対応部分には、周囲の部分よりも下方に突出するノイズ形状Ｎが現れる。そのため、ノイズ形状Ｎの部分が高さデータの最小値Ｖ２として特定されることとなり、断面形状の所望の部分を計測することができない。

そこで、使用者は、操作部４４０を操作することにより、断面形状においてノイズ形状Ｎの部分が含まれかつ計測を所望する部分が含まれない範囲を指定することができる。図１３の例においては、使用者により指定された範囲がドットパターン付きの矩形枠Ｒ２により示される。矩形枠Ｒ２により指定された範囲が除外範囲として設定される。除外範囲が設定されることにより、計測範囲は除外範囲を除外するように更新される。これにより、ノイズ形状Ｎの部分が高さデータのＶ２として特定されることが防止される。

（５）計測処理
図６の記憶部４２０に記憶されるシステムプログラムは、計測処理を実行するための計測プログラムを含む。図６の操作部４４０が操作されることにより、計測プログラムを実行され、計測処理が開始される。図１５および図１６は、図６の制御部４１０による計測処理を示すフローチャートである。

計測処理においては、制御部４１０は、図１の撮像部１３２により生成された複数の画像データに基づいて立体形状データおよび平面画像データを生成する（ステップＳ１）。また、制御部４１０は、生成された立体形状データおよび平面画像データに基づいて、立体形状および平面画像を図７の立体形状表示領域４３１Ａおよび平面画像表示領域４３１Ｂにそれぞれ表示する（ステップＳ２）。

次に、制御部４１０は、平面画像表示領域４３１Ｂに表示された平面画像の位置が指定されたか否かを判定する（ステップＳ３）。平面画像の位置が指定されていない場合、制御部４１０は、位置が指定されるまで待機する。平面画像の位置が指定された場合、制御部４１０は、指定された位置を断面位置として設定する（ステップＳ４）。また、制御部４１０は、断面位置に対応する断面データを生成し（ステップＳ５）、生成された断面データに基づいて断面形状を図７の断面表示領域４３２に表示する（ステップＳ６）。

次に、制御部４１０は、断面表示領域４３２に表示された断面形状の範囲が指定されたか否かを判定する（ステップＳ７）。断面形状の範囲が指定されていない場合、制御部４１０は、範囲が指定されるまで待機する。断面形状の範囲が指定された場合、制御部４１０は、指定された範囲を計測範囲として設定する（ステップＳ８）。

次に、制御部４１０は、計測範囲における断面データの最大値Ｖ１および断面形状の最大部を特定する（ステップＳ９）。また、制御部４１０は、計測範囲における断面データの最小値Ｖ２および断面形状の最小部を特定する（ステップＳ１０）。ステップＳ９，Ｓ１０の処理は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。続いて、制御部４１０は、特定された最大値Ｖ１および最小値Ｖ２に基づいて、予め定められた物理量を算出する（ステップＳ１１）。その後、制御部４１０は、特定された最大部および最小部ならびに算出された物理量の値を断面表示領域４３２に表示する（ステップＳ１２）。

次に、制御部４１０は、計測処理の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。使用者は、図１の操作部４４０を操作することにより計測処理の終了を指示することができる。計測処理の終了が指示されていない場合、制御部４１０は、計測範囲の編集が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において計測範囲の編集が指示されていない場合、制御部４１０はステップＳ１３の処理に戻る。ステップＳ１３において計測処理の終了が指示されるか、またはステップＳ１４において計測範囲の編集が指示されるまで、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理が繰り返される。

ステップＳ１４において計測範囲の編集が指示された場合、制御部４１０は、編集の内容に対応するように計測範囲を更新し（ステップＳ１５）、ステップＳ９の処理に戻る。その後、ステップＳ９～Ｓ１２の処理が実行されることにより、断面表示領域４３２に表示される最大部、最小部および物理量の値が更新される。ステップＳ１３において計測処理の終了が指示された場合、制御部４１０は計測処理を終了する。

（６）参考例
図１７（ａ），（ｂ）は、参考例における計測処理の効果を説明するための図である。参考例の計測処理においては、図１７（ａ）に示すように、使用者は、断面形状の最大部を含む範囲を矩形枠Ｒ３により指定し、断面形状の最小部を含む範囲を矩形枠Ｒ４により指定する。これにより、矩形枠Ｒ３，Ｒ４にそれぞれ対応する測定範囲が設定される。測定範囲は、上下方向においても限界を有する。矩形枠Ｒ３に対応する測定範囲内で断面データの最大値Ｖ１が特定され、矩形枠Ｒ４に対応する測定範囲内で断面データの最小値Ｖ２が特定される。

しかしながら、断面位置が変更された場合、または計測対象物の姿勢が変更された場合等には、断面形状が変化する。図１７（ｂ）の例では、断面形状の部分が矩形枠Ｒ３の外に変位している。この場合、断面データの最大値Ｖ１を特定することができない。また、断面形状の最小部が矩形枠Ｒ４の外に変位している。この場合、矩形枠Ｒ４に対応する測定範囲内で断面データの最小値Ｖ２が特定されるため、真の最小値を正確に特定することができない。

（７）効果
図１８（ａ），（ｂ）は、本実施の形態における計測処理の効果を説明するための図である。本実施の形態の計測処理においては、図１８（ａ）に示すように、使用者は、断面形状の最大部および最小部を含む範囲を左右方向に延びる矩形枠Ｒ１により指定する。これにより、矩形枠Ｒ１にそれぞれ対応する測定範囲が設定される。測定範囲は、上下方向においては限界を有さない。測定範囲内で断面データの最大値Ｖ１および最小値Ｖ２が特定される。

この構成においては、図１８（ｂ）に示すように、断面形状の部分が上下方向に変位した場合でも、最大部および最小部は矩形枠Ｒ１内に位置する。これにより、断面形状の変位後においても、断面データの最大値Ｖ１および最小値Ｖ２を正確に特定することができる。

上記のように、本実施の形態に係る拡大観察装置１においては、使用者は、操作部４４０を操作して観察対象物Ｓの最大部および最小部に対応する部分が含まれるように、断面表示領域４３２に表示された断面形状上で左右方向に延びる矩形枠Ｒ１を指定する。これにより、計測範囲が設定され、計測範囲における観察対象物Ｓの高さの最大値および最小値に基づく物理量が自動的に算出される。そのため、観察対象物Ｓの最大部および最小部にそれぞれ対応するように範囲を指定する必要がない。

また、矩形枠Ｒ１の左右方向の全体が計測範囲として設定され、上下方向における計測範囲の限界がない。そのため、観察対象物Ｓの姿勢等が変化した場合でも、観察対象物Ｓの最大部および最小部に対応する断面形状の部分が計測範囲外に変位することが防止される。そのため、使用者は、矩形枠Ｒ１の指定を繰り返す必要がない。これらの結果、画像の所望の部分を容易に計測することができる。

また、矩形枠Ｒ１は断面形状を表示する断面表示領域４３２において指定されるので、使用者は、断面形状を視認しつつ不要な範囲が含まれないように計測範囲を指定することができる。これにより、所望の計測範囲を正確かつ容易に指定することができる。

（８）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、断面位置は平面画像表示領域４３１Ｂに表示された平面画像上で指定されるが、本発明はこれに限定されない。断面位置は、立体形状表示領域４３１Ａに表示された立体形状上で指定されてもよい。この場合、画像表示領域４３１に平面画像表示領域４３１Ｂが設けられず、平面画像データが生成されなくてもよい。

（ｂ）上記実施の形態において、計測範囲は断面表示領域４３２に表示された断面形状上で指定されるが、本発明はこれに限定されない。計測範囲は、立体形状表示領域４３１Ａに表示された立体形状上で指定されてもよいし、平面画像表示領域４３１Ｂに表示された平面画像上で指定されてもよい。これらの場合、断面位置が設定されなくてもよい。また、表示部４３０に断面表示領域４３２が設けられず、断面データが生成されなくてもよい。

（ｃ）上記実施の形態においては、画像表示領域４３１に立体形状表示領域４３１Ａが設けられるが、本発明はこれに限定されない。画像表示領域４３１に立体形状表示領域４３１Ａが設けられず、立体形状データが生成されなくてもよい。

（ｄ）上記実施の形態において、レンズユニット１３１が上下方向に移動されることにより、ステージ１２１と撮像部１３２との間の光学的な距離が相対的に移動されるが、本発明はこれに限定されない。ステージ１２１または撮像部１３２が上下方向に移動されることにより、ステージ１２１と撮像部１３２との間の光学的な距離が相対的に移動されてもよい。

（ｅ）上記実施の形態において、測定ヘッド１００は、観察対象物Ｓからの反射光を用いて観察対象物Ｓを撮像するように構成されるが、本発明はこれに限定されない。測定ヘッド１００は、観察対象物Ｓからの透過光を用いて観察対象物Ｓを撮像するように構成されてもよい。

（ｆ）上記実施の形態において、測定ヘッド１００は、観察対象物Ｓを撮像し、撮像された画像の合焦度に基づいて観察対象物Ｓの各部分の高さを示す高さデータを取得するように構成されるが、本発明はこれに限定されない。測定ヘッド１００は、三角測距方式、干渉方式または共焦点方式等の他の方式により高さデータを取得するように構成されてもよい。

また、干渉方式は、単一のピーク波長を有する光を用いた干渉方式であってもよいし、複数のピーク波長を有する光を用いた干渉方式であってもよい。同様に、共焦点方式は、単一のピーク波長を有する光を用いた共焦点方式であってもよいし、複数のピーク波長を有する光を用いた共焦点方式であってもよい。

（９）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。

上記実施の形態では、観察対象物Ｓが観察対象物の例であり、拡大観察装置１が画像計測装置の例であり、画像データ生成部６０１が画像データ生成部の例であり、高さデータ取得部６０２が高さデータ取得部の例である。画像表示領域４３１が第１の表示領域の例であり、表示部４３０が表示部の例であり、操作部４４０が第１～第３の受付部の例であり、計測範囲設定部６０５が計測範囲設定部の例であり、最大値特定部６０７が最大値特定部の例である。

最小値特定部６０８が最小値特定部の例であり、算出部６０９が算出部の例であり、表示制御部６１０が表示制御部の例であり、断面設定部６０３が断面設定部の例であり、断面データ生成部６０４が断面データ生成部の例である。断面表示領域４３２が第２の表示領域の例であり、設定記憶部６１１が設定記憶部の例であり、立体形状表示領域４３１Ａが立体形状表示領域の例であり、平面画像表示領域４３１Ｂが平面画像表示領域の例であり、除外範囲設定部６０６が除外範囲設定部の例である。公差設定部６１２が公差設定部の例であり、判定部６１３が判定部の例であり、ステージ１２１がステージの例であり、レンズユニット１３１がレンズ部の例であり、撮像部１３２が撮像部の例であり、焦点駆動部１１３が駆動部の例である。

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。
（１０）参考形態
（１）第１の参考形態に係る画像計測装置は、観察対象物の画像の部分を計測する画像計測装置であって、観察対象物の画像を示す画像データを生成する画像データ生成部と、観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得する高さデータ取得部と、画像データ生成部により生成された画像データに基づいて観察対象物の画像を表示する第１の表示領域を含む表示部と、画像上での位置の指定により観察対象物の高さ方向の断面の指定を受け付ける第１の受付部と、第１の受付部により指定が受け付けられた断面に対して計測対象とする領域を計測範囲として設定する計測範囲設定部と、高さデータ取得部により取得された高さデータに基づいて、計測範囲設定部により設定された計測範囲における観察対象物の高さの最大値を特定する最大値特定部と、高さデータ取得部により取得された高さデータに基づいて、計測範囲設定部により指定された計測範囲における観察対象物の高さの最小値を特定する最小値特定部と、最大値特定部により特定された最大値および最小値特定部により特定された最小値に基づいて物理量を算出する算出部と、算出部により算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。
この画像計測装置においては、観察対象物の画像を示す画像データが画像データ生成部により生成される。観察対象物の各部分の高さを示す高さデータが高さデータ取得部により取得される。画像データ生成部により生成された画像データに基づいて観察対象物の画像が表示部の第１の表示領域に表示される。画像上での位置の指定により観察対象物の高さ方向の断面の指定が第１の受付部により受け付けられる。第１の受付部により指定が受け付けられた断面に対して計測対象とする領域が計測範囲設定部により計測範囲として設定される。
計測範囲設定部により設定された計測範囲における観察対象物の高さの最大値が、高さデータ取得部により取得された高さデータに基づいて最大値特定部により特定される。計測範囲設定部により設定された計測範囲における観察対象物の高さの最小値が、高さデータ取得部により取得された高さデータに基づいて最小値特定部により特定される。最大値特定部により特定された最大値および最小値特定部により特定された最小値に基づいて物理量が算出部により算出される。算出部により算出された物理量が表示制御部により計測範囲に対応するように表示部に表示される。
この構成によれば、観察対象物の最大高さを有する最大部および最小高さを有する最小部に対応する表示部の部分が含まれるように、高さ方向の断面を指定することにより、計測範囲が設定される。また、計測範囲における観察対象物の高さの最大値および最小値に基づく物理量が自動的に算出される。そのため、観察対象物の最大部および最小部にそれぞれ対応するように範囲を指定する必要がない。
また、指定された断面が計測範囲として設定されるので、観察対象物の姿勢等が変化した場合でも、観察対象物の最大部および最小部に対応する表示部の部分が計測範囲外に変位することが防止される。そのため、使用者は、範囲の指定を繰り返す必要がない。これらの結果、画像の所望の部分を容易に計測することができる。
（２）画像計測装置は、第１の表示領域に表示された画像における所望の位置の指定を受け付ける第２の受付部と、第２の受付部により指定された位置を断面位置として設定する断面設定部と、高さデータ取得部により取得された高さデータに基づいて、断面設定部により設定された断面位置に対応する観察対象物の部分の断面形状を示す断面データを生成する断面データ生成部とをさらに備え、表示部は、断面データ生成部により生成された断面データに基づいて観察対象物の部分の断面形状を表示する第２の表示領域をさらに含み、第１の受付部は、使用者の操作により第２の表示領域において計測範囲の指定を受け付け、表示制御部は、算出部により算出された物理量を計測範囲に対応付けて第２の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。
この場合、計測範囲は、観察対象物の部分の断面形状を表示する第２の表示領域において指定される。そのため、使用者は、観察対象物の断面形状を視認しつつ不要な範囲が含まれないように計測範囲を指定することができる。これにより、所望の計測範囲を正確かつ容易に指定することができる。
（３）表示制御部は、断面データ生成部により生成された断面データに基づいて観察対象物の部分の断面形状を観察対象物の画像に対応付けて第１の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、観察対象物の画像と断面形状との対応関係を容易に認識することができる。
（４）表示制御部は、第２の表示領域において計測範囲設定部により設定された計測範囲を第１の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、第１の表示領域に表示される画像上における計測範囲の位置関係を容易に認識することができる。
（５）第２の受付部は、指定された断面位置を変更するための操作を受け付け可能に構成され、断面設定部は、第２の受付部への操作に基づいて、設定された断面位置を更新し、表示制御部は、断面設定部により更新される断面位置に追従して第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように表示部を制御してもよい。
この場合、使用者は、第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状の変化を視認しつつ、断面位置を指定することができる。これにより、不要な部分が存在しない断面形状を示す断面位置を適切に指定することができる。その結果、所望の計測範囲をより正確に指定することができる。
（６）表示制御部は、断面設定部により設定された断面位置に対応する観察対象物の部分の断面形状と、断面設定部により更新された断面位置に対応する観察対象物の部分の断面形状とを第２の表示領域に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、更新前後の観察対象物の部分の断面形状を容易に認識するとともに、比較することができる。また、複数の断面形状における最大値と最小値とに基づく物理量を算出することもできる。さらに、断面形状における最大値と最小値とに基づく物理量を複数の断面形状分、同時に算出することもできる。
（７）画像計測装置は、計測範囲設定部による計測範囲の設定を記憶する設定記憶部をさらに備え、表示制御部は、断面設定部により更新される断面位置に追従して第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように表示部を制御し、算出部は、設定記憶部に記憶された計測範囲の設定に基づいて物理量を算出してもよい。
この場合、使用者は、所望の計測範囲を設定記憶部に記憶させることができる。また、記憶された計測範囲において、変化する観察対象物の部分の断面形状についての物理量を算出させ、算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示させることができる。
（８）計測範囲は、高さ方向に交差する方向に延びる第１の線分を含み、計測範囲設定部は、第１の線分に基づいて計測範囲を設定してもよい。この場合、高さ方向に交差する方向における計測範囲の大きさを第１の線分に基づいて容易に設定することができる。
（９）第１の受付部は、計測範囲設定部により設定された計測範囲の位置、形状または大きさを変更するための操作を受け付け可能に構成され、計測範囲設定部は、第１の受付部への操作に基づいて、設定された計測範囲を更新してもよい。この場合、使用者は、設定された計測範囲を容易に最適化することができる。
（１０）画像データ生成部は、観察対象物の立体形状および平面画像の少なくとも一方を示す画像データを生成してもよい。この場合、第１の表示領域に観察対象物の立体形状および平面画像の少なくとも一方が表示される。使用者は、第１の表示領域に表示された観察対象物の立体形状および平面画像の少なくとも一方を視認しつつ計測範囲を指定することができる。これにより、所望の計測範囲をより容易に指定することができる。
（１１）画像データ生成部は、観察対象物の立体形状を示す立体形状データと、観察対象物の平面画像を示す平面画像データとを対応付けて生成し、第１の表示領域は、画像データ生成部により生成された立体形状データに基づく立体形状を表示する立体形状表示領域と、画像データ生成部により生成された平面画像データに基づく平面画像を表示する平面画像表示領域とを含んでもよい。
この場合、第１の表示領域に観察対象物の立体形状および平面画像の両方が表示される。使用者は、第１の表示領域に表示された観察対象物の立体形状および平面画像の両方を視認しつつ計測範囲を指定することができる。これにより、所望の計測範囲をより容易に指定することができる。
（１２）表示制御部は、最大値特定部により特定された最大値に対応する部分および最小値特定部により特定された最小値に対応する部分を第１の表示領域に識別可能に表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、観察対象物の画像と観察対象物の最大部および最小部との位置関係を容易に認識することができる。
（１３）画像計測装置は、表示部において物理量の算出から除外すべき範囲の指定を受け付ける第３の受付部と、第３の受付部により指定された範囲を除外範囲として設定する除外範囲設定部をさらに備え、計測範囲設定部は、除外範囲設定部により設定された除外範囲を計測範囲から除外してもよい。この場合、不要な範囲を計測範囲から除外することができる。これにより、画像の所望の部分をより正確に計測することができる。
（１４）除外範囲は、高さ方向に交差する方向に延びる第２の線分を含み、除外範囲設定部は、第２の線分に基づいて除外範囲を設定してもよい。この場合、高さ方向に交差する方向における除外範囲の大きさを第２の線分に基づいて容易に設定することができる。
（１５）第３の受付部は、除外範囲設定部により設定された除外範囲の位置、形状または大きさを変更するための操作を受け付け可能に構成され、除外範囲設定部は、第３の受付部への操作に基づいて、設定された除外範囲を更新してもよい。この場合、使用者は、設定された除外範囲を容易に最適化することができる。
（１６）算出部は、計測範囲における観察対象物の高さの最大値と最小値との差分、平均値、極大値、極小値もしくは変曲点、計測範囲において観察対象物の高さの最大値を有する部分と最小値を有する部分との間の高さ方向に直交する方向における距離、直線（最短）距離、計測範囲における観察対象物の断面積または体積を物理量として算出してもよい。
この場合、使用者は、物理量の計測結果として、計測範囲における観察対象物の高さの最大値と最小値との差分、平均値、極大値、極小値もしくは変曲点、計測範囲において観察対象物の高さの最大値を有する部分と最小値を有する部分との間の高さ方向に直交する方向における距離、直線（最短）距離、計測範囲における観察対象物の断面積または体積を取得することができる。
（１７）画像計測装置は、物理量に対する基準値および公差の設定を受け付ける公差設定部と、算出部により算出された物理量と公差設定部により受け付けられた基準値および公差との比較結果に基づいて観察対象物の良否を判定する判定部とをさらに備え、表示制御部は、判定部による判定結果を表示するように表示部を制御してもよい。この場合、使用者は、観察対象物の良否を容易に検査することができる。
（１８）画像計測装置は、観察対象物が載置される載置面を有するステージと、レンズ部と、レンズ部を通して載置面上に載置された観察対象物を撮像する撮像部と、ステージとレンズ部および撮像部の少なくとも一方との距離を相対的に変化させる駆動部とをさらに備え、画像データ生成部は、撮像部による撮像結果に基づいて観察対象物の画像データを生成し、高さデータ取得部は、ステージとレンズ部および撮像部の少なくとも一方との相対的な距離に基づいて観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得してもよい。この場合、簡単な構成で画像データを生成し、高さデータを取得することができる。
（１９）第２の参考形態に係る画像計測方法は、観察対象物の画像の部分を計測する画像計測装置の用いられる画像計測方法であって、観察対象物の画像を示す画像データおよび観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを含む観察対象物の測定データの入力を受け付けるステップと、画像データに基づいて観察対象物の画像を表示部の第１の表示領域に表示するステップと、画像上での位置の指定により観察対象物の高さ方向の断面の指定を受け付けるステップと、指定が受け付けられた断面に対して計測対象とする領域を計測範囲として設定するステップと、高さデータに基づいて、設定された計測範囲における観察対象物の高さの最大値を特定するステップと、高さデータに基づいて、設定された計測範囲における観察対象物の高さの最小値を特定するステップと、最大値および最小値に基づいて物理量を算出するステップと、算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示部に表示するステップとを含む。
この画像計測方法によれば、観察対象物の画像を示す画像データおよび観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを含む測定データが入力される。画像データに基づいて観察対象物の画像が表示部の第１の表示領域に表示される。画像上での位置の指定により観察対象物の高さ方向の断面の指定が受け付けられる。指定が受け付けられた断面に対して計測対象とする領域が計測範囲として設定される。設定された計測範囲における観察対象物の高さの最大値が、高さデータに基づいて特定される。設定された計測範囲における観察対象物の高さの最小値が、高さデータに基づいて特定される。最大値および最小値に基づいて物理量が算出される。算出された物理量が計測範囲に対応するように表示部に表示される。
この方法によれば、観察対象物の最大高さを有する最大部および最小高さを有する最小部に対応する表示部の部分が含まれるように、高さ方向の断面を指定することにより、計測範囲が設定される。また、計測範囲における観察対象物の高さの最大値および最小値に基づく物理量が自動的に算出される。そのため、観察対象物の最大部および最小部にそれぞれ対応するように範囲を指定する必要がない。
また、指定された断面が計測範囲として設定されるので、観察対象物の姿勢等が変化した場合でも、観察対象物の最大部および最小部に対応する表示部の部分が計測範囲外に変位することが防止される。そのため、使用者は、範囲の指定を繰り返す必要がない。これらの結果、画像の所望の部分を容易に計測することができる。

本発明は、種々の画像計測装置に有効に利用することができる。

１ 拡大観察装置
１００ 測定ヘッド
１１０ スタンド部
１１１ 設置部
１１２ 保持部
１１３ 焦点駆動部
１１４，４４０ 操作部
１２０ ステージ装置
１２１ ステージ
１２２ ステージ駆動部
１３０ 鏡筒部
１３１ レンズユニット
１３１ａ 対物レンズ
１３２ 撮像部
１４０ 投光部
１５０ 制御基板
２００ 処理装置
２０１ ファイバユニット
２０２，２０３ ケーブル
２１０ 筐体
３００ 光生成部
３１０ 光源
４００ 制御装置
４１０ 制御部
４２０ 記憶部
４３０ 表示部
４３１ 画像表示領域
４３２ 断面表示領域
５００ 駆動制御部
５１０ 投光制御部
５２０ 撮像制御部
５３０ 焦点制御部
５４０ ステージ制御部
６００ 演算処理部
６０１ 高さデータ取得部
６０２ 画像データ生成部
６０３ 断面設定部
６０４ 断面データ生成部
６０５ 計測範囲設定部
６０６ 除外範囲設定部
６０７ 最大値特定部
６０８ 最小値特定部
６０９ 算出部
６１０ 表示制御部
６１１ 設定記憶部
６１２ 公差設定部
６１３ 判定部
Ａ１ 光軸
Ｌ１ 直線
Ｎ ノイズ形状
Ｒ１～Ｒ４ 矩形枠
Ｓ 観察対象物
Ｖ１ 最大値
Ｖ２ 最小値

Claims (10)

1. 観察対象物の画像の部分を計測する画像計測装置であって、
   観察対象物が載置される載置面を有するステージと、
   レンズ部を通して前記載置面上に載置された観察対象物を撮像する撮像部と、
   観察対象物の画像であって、観察対象物の立体形状および前記立体形状を平面視したときの平面画像を示す画像データを前記撮像部による撮像結果に基づいて生成する画像データ生成部と、
   観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得する高さデータ取得部と、
   前記画像データ生成部により生成された画像データに基づいて観察対象物の画像を表示する表示領域であって、観察対象物の前記立体形状を姿勢変更可能に表示する立体形状表示領域と、前記立体形状表示領域に表示される前記立体形状を平面視したときの前記平面画像を表示する平面画像表示領域とを並べて表示する第１の表示領域と、前記画像データに対応付けられた前記高さデータに基づいて観察対象物の指定領域の断面形状を表示する第２の表示領域とを含む表示部と、
   前記第１の表示領域に表示される観察対象物の画像に対して、断面形状を生成する領域として、断面形状の観察を希望する位置の指定を受け付ける第１の受付部と、
   前記第２の表示領域に表示される指定領域の断面形状に対して、領域内に含まれる断面形状の物理量を算出する領域として、使用者により計測対象とする領域の指定を受け付ける第２の受付部と、
   前記画像データに対応付けられた高さデータに基づいて、前記第１の受付部により指定が受け付けられた領域における断面形状を示す断面データを生成する断面データ生成部と、
   前記第２の受付部により受け付けられた指定領域に対して、前記第２の表示領域に表示された、前記第１の受付部により指定が受け付けられた領域における前記断面データのうち、計測対象とする領域を計測範囲として設定する計測範囲設定部と、
   前記第２の受付部への入力に基づいて、前記計測範囲設定部により設定された計測範囲内における、前記断面データ生成部により生成された断面データから観察対象物の高さの最大値と最小値とをともに特定し、特定された最大値および最小値に基づいて物理量を算出する算出部と、
   観察対象物の前記立体形状を前記立体形状表示領域に、前記平面画像を前記平面画像表示領域に、前記断面形状を前記第２の表示領域に表示させつつ、前記算出部により算出された物理量を計測範囲に対応付けて表示するように前記表示部を制御する表示制御部とを備える、画像計測装置。
2. 前記表示制御部は、前記第２の表示領域において前記計測範囲設定部により設定された計測範囲を前記第１の表示領域に表示するように前記表示部を制御する、請求項１記載の画像計測装置。
3. 前記第１の受付部は、指定された領域を変更するための操作を受け付け可能に構成され、
   前記断面データ生成部は、前記第１の受付部への操作に基づいて、生成された断面データを更新し、
   前記表示制御部は、前記断面データ生成部により更新される断面データに追従して前記第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように前記表示部を制御する、請求項２記載の画像計測装置。
4. 前記表示制御部は、前記断面データ生成部により生成された断面データに対応する観察対象物の部分の断面形状と、前記断面データ生成部により更新された断面データに対応する観察対象物の部分の断面形状とを前記第２の表示領域に表示するように前記表示部を制御する、請求項３記載の画像計測装置。
5. 前記計測範囲設定部による計測範囲の設定を記憶する設定記憶部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記断面データ生成部により更新される断面データに追従して前記第２の表示領域に表示される観察対象物の部分の断面形状を変化させるように前記表示部を制御し、
   前記算出部は、前記設定記憶部に記憶された計測範囲の設定に基づいて物理量を算出する、請求項３または４記載の画像計測装置。
6. 前記表示制御部は、前記算出部により特定された最大値に対応する部分および最小値に対応する部分を前記第１の表示領域に識別可能に表示するように前記表示部を制御する、請求項１～５のいずれか一項に記載の画像計測装置。
7. 前記表示部において物理量の算出から除外すべき範囲の指定を受け付ける第３の受付部と、
   前記第３の受付部により指定された範囲を除外範囲として設定する除外範囲設定部をさらに備え、
   前記計測範囲設定部は、前記除外範囲設定部により設定された除外範囲を計測範囲から除外する、請求項１～６のいずれか一項に記載の画像計測装置。
8. 前記算出部は、計測範囲における観察対象物の高さの最大値と最小値との差分に加えて、平均値、極大値、極小値もしくは変曲点、計測範囲において観察対象物の高さの最大値を有する部分と最小値を有する部分との間の高さ方向に直交する方向における距離、直線（最短）距離、計測範囲における観察対象物の断面積または体積のいずれか一つ又は複数をさらに物理量として算出する、請求項１～７のいずれか一項に記載の画像計測装置。
9. 物理量に対する基準値および公差の設定を受け付ける公差設定部と、
   前記算出部により算出された物理量と前記公差設定部により受け付けられた基準値および公差との比較結果に基づいて観察対象物の良否を判定する判定部とをさらに備え、
   前記表示制御部は、前記判定部による判定結果を表示するように前記表示部を制御する、請求項１～８のいずれか一項に記載の画像計測装置。
10. 前記ステージと前記レンズ部および前記撮像部の少なくとも一方との距離を相対的に変化させる駆動部をさらに備え、
    前記画像データ生成部は、前記撮像部による撮像結果に基づいて観察対象物の画像データを生成し、
    前記高さデータ取得部は、前記ステージと前記レンズ部および前記撮像部の少なくとも一方との相対的な距離に基づいて観察対象物の各部分の高さを示す高さデータを取得する、請求項１～９のいずれか一項に記載の画像計測装置。

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