(57)【要約】【課題】被測定物の形状測定の高速化を図る。【解決手段】形状測定装置において、投影部は、第１方向で正弦波状の明度の変化の位相が相互にずれた３つ以上のパターン光を含む所定数のパターン光を、被測定物に順に投影する。検出部は、被測定物のパターン光が投影される第１方向に沿った線状領域の輝度に係る信号を取得する、線状に並ぶ複数の受光素子を含む。移動機構は、第２方向で投影部と検出部とに対して被測定物を第２方向に相対的に移動させる。制御部は、各受光素子による検出対象領域の幅を自然数で除した距離、投影部および検出部に対して被測定物を相対的に移動させる期間に、各受光素子が、投影部で所定数のパターン光がそれぞれ投影された検出対象領域の輝度に係る信号を取得する処理を連続的に繰り返させる。演算部は、各受光素子で順に取得された所定数のパターン光がそれぞれ投影された検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて位相を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向において同一周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上のパターン光を含む所定数のパターン光を、被測定物に順に投影する投影部と、
前記被測定物のうちの前記所定数のパターン光がそれぞれ投影される前記第１方向に沿った線状領域における輝度に係る信号を取得する、線状に並ぶ複数の受光素子を含む検出部と、
前記第１方向に交差した第２方向において、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構によって、前記被測定物における各前記受光素子による検出対象領域の前記第２方向における幅に１／ｎ（ｎは自然数）を乗じた距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる１サイクルの期間において、前記投影部によって前記被測定物に対して前記所定数のパターン光を順に投影させるとともに、各前記受光素子によって前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号を取得させる１サイクルの処理を、連続的に繰り返し実行させる制御部と、
各前記受光素子によって順に取得された、前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記パターン光の位相を算出する演算部と、を備える、形状測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の形状測定装置であって、
前記制御部は、
前記１サイクルの期間に、前記移動機構によって、前記検出対象領域の前記第２方向における幅の距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる、形状測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の形状測定装置であって、
前記所定数のパターン光は、
前記第１方向において第１周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上の第１パターン光と、前記第１方向において前記第１周期とは異なる第２周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上の第２パターン光と、を含み、
前記演算部は、
各前記受光素子によって順に取得された、前記３つ以上の第１パターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記第１パターン光の位相を算出し、各前記受光素子によって順に取得された、前記３つ以上の第２パターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記第２パターン光の位相を算出する、形状測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の形状測定装置であって、
前記移動機構は、
前記被測定物を保持する可動部と、該可動部を前記投影部および前記検出部に対して前記第２方向に移動させる駆動部と、を有する、形状測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の形状測定装置であって、
前記移動機構は、
前記第２方向における前記投影部および前記検出部に対する前記被測定物の相対的な変位に応じた信号を出力する変位センサ部、を有し、
前記制御部は、
前記変位センサ部からの信号に応じて、前記被測定物に対して順に投影する前記所定数のパターン光の間における前記投影部によるパターン光の切り替え、および前記線状領域における輝度に係る信号の各前記受光素子による取得、を行う、形状測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の形状測定装置であって、
前記３つ以上のパターン光は、
前記第１方向において前記同一周期の正弦波状の明るさの変化の位相が（π／２）ラジアンずつずれた４つのパターン光を含む、形状測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の形状測定装置であって、
前記第１方向と前記第２方向とが垂直な関係を有する、形状測定装置。
【請求項８】
パターン光を被測定物に投影する投影部と、線状に並ぶ複数の受光素子を含む検出部と、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を相対的に移動させる移動機構と、前記投影部、前記検出部および前記移動機構の動作を制御する制御部と、各前記受光素子で得た前記被測定物に投影されたパターン光の輝度に係る信号に基づいた演算を行う演算部と、を備えた形状測定装置における形状測定方法であって、
(a)前記移動機構によって、前記被測定物における各前記受光素子による検出対象領域の第１方向に交差した第２方向における幅に１／ｎ（ｎは自然数）を乗じた距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる１サイクルの期間に、前記投影部によって前記被測定物に対して前記第１方向において同一周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ位相が相互にずれた３つ以上のパターン光を含む所定数のパターン光を、前記被測定物に順に投影させるとともに、各前記受光素子によって前記被測定物のうちの前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号を取得させる１サイクルの処理を、前記制御部によって連続的に繰り返し実行させるステップと、
(b)前記(a)ステップにおいて各前記受光素子によって前記検出対象領域の輝度に係る信号が得られる度に、各前記受光素子によって順に取得された、前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記演算部によって前記パターン光の位相を算出するステップと、を有する、形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置および形状測定方法に関する。詳細には、本発明は、例えば、縞投影を用いたいわゆる位相シフト法による被測定物の形状を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体（被測定物ともいう）に対して縞状パターンを投影して物体の形状を測定する方法（縞投影法ともいう）が知られている（例えば、特許文献１，２など）。
【０００３】
この縞投影法で形状を測定する形状測定装置では、例えば、縞状パターンを投影する投影系の空間光変調器(ＳＬＭ）に、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの二次元変調素子が用いられ、物体に投影された縞状パターン（投影縞ともいう）を検出する検出系に、二次元のエリアセンサが用いられる。
【０００４】
この形状測定装置では、投影系が、ＳＬＭによって光の二次元変調を行うことで一方向において明るさが正弦波状に変化している縞状パターンを被測定物上に斜め方向から投影する。このとき、検出系が、エリアセンサによって投影縞を真上から撮像する。次に、演算処理部が、被測定物に投影された複数の投影縞を捉えた画像データから物体上における投影縞の位相の分布を算出する。
【０００５】
ここで、例えば、縞投影法の代表的な１つの形状測定方法である位相シフト法を用いる場合には、被測定物と投影系と検出系とを静止させた状態で、投影系が、図２２（ａ）から図２２（ｄ）で示されるような正弦波状の明るさの変化の位相が（π／２）ラジアン（ｒａｄ）ずつシフトされた４つの縞状パターンを被測定物にそれぞれ投影する。このとき、検出系のエリアセンサが、被測定物上の４つの投影縞を順に撮像して画像データを取得する。次に、演算処理部は、４つの画像データにおける同一の位置を捉えた各画素について、４つの画素値（輝度値）から縞状パターンの位相θを算出する。例えば、画像データの座標（ｘ，ｙ）の画素について、正弦波状の明るさの変化の位相が（π／２）ｒａｄずつシフトされた４つの縞状パターンについての画素値がＩ０（ｘ，ｙ），Ｉπ／２（ｘ，ｙ），Ｉπ（ｘ，ｙ），Ｉ３π／２（ｘ，ｙ）であれば、演算処理部は、式（１）によって、縞状パターンの位相θ（ｘ，ｙ）を算出する。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
そして、演算処理部において、被測定物の各位置における位相の分布と、投影系および検出系における光学的の配置などに係る各種条件と、に基づいて、被測定物の形状の分布を算出する。
【０００８】
ところで、縞状パターンにおける縞のピッチをＬｐとし、投影系の光軸と検出系の光軸とが成す角度をαとした場合を想定する。この場合には、例えば、単純な位相シフト法では、エリアセンサが、隣接画素間で、Ｌｐ／（２ｔａｎα）を超える段差を有する被測定物を撮像すると、演算処理部が、被測定物上における同一の位相の位置を結ぶように等高線を描く際に、２πの自然数倍だけずれた同一位相の位置を誤って接続するエラーが生じ得る。すなわち、形状測定装置における被測定物の形状測定においてエラーが生じる。
【０００９】
このような問題に対して、例えば、ピッチが異なる複数種類の縞状パターンを用いる方法がある（例えば、特許文献２など）。ここで、縞状パターンのピッチは、正弦波状に明るさが変化する周期に相当する。この方法では、例えば、ピッチが異なる２種類の縞状パターンＡ，Ｂのそれぞれについて、投影系で正弦波状の明るさの変化の位相が（π／２）ｒａｄずつシフトされた４つの縞状パターンをそれぞれ投影する際に、検出系のエリアセンサで被測定物上の４つの投影縞を順に撮像して画像データを取得し、演算処理部で４つの画像データにおける同一の位置を捉えた各画素について、４つの画素値（輝度値）から縞状パターンの位相θを算出する。そして、演算処理部が、例えば、縞状パターンＡに係る位相θＡと縞状パターンＢに係る位相θＢとを用いた演算を行うことで、被測定物の形状の分布を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１７−３７０８９号公報
【特許文献２】特開２００２−９０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、被測定物が大きく、検出系の視野に被測定物が収まらない場合には、被測定物が載置されたステージの移動と静止とを繰り返し行い、ステージが静止している状態で、相互に位相がシフトされた４つの縞状パターンを被測定物に順に投影し、各縞状パターンが投影された被測定物が検出系によって撮像される必要がある。そして、例えば、被測定物をそれぞれ静止させる時間（静止時間ともいう）は、エリアセンサの１フレームの撮像に要する時間と位相のシフトの数（例えば、４つ）との積以上である必要がある。さらに、ピッチの異なる複数種類の縞状パターンを用いる場合には、静止時間は、エリアセンサの１フレームの撮像に要する時間と位相のシフトの数（例えば、４つ）と縞状パターンの種類の数の積以上である必要がある。すなわち、被測定物の形状測定には、ある程度の時間を要する。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被測定物の形状測定の高速化を図ることが可能な形状測定装置および形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、第１の態様に係る形状測定装置は、投影部と、検出部と、移動機構と、制御部と、演算部と、を備える。前記投影部は、第１方向において同一周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上のパターン光を含む所定数のパターン光を、被測定物に順に投影する。前記検出部は、前記被測定物のうちの前記所定数のパターン光がそれぞれ投影される前記第１方向に沿った線状領域における輝度に係る信号を取得する、線状に並ぶ複数の受光素子を含む。前記移動機構は、前記第１方向に交差した第２方向において、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を相対的に移動させる。前記制御部は、前記移動機構によって、前記被測定物における各前記受光素子による検出対象領域の前記第２方向における幅に１／ｎ（ｎは自然数）を乗じた距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる１サイクルの期間において、前記投影部によって前記被測定物に対して前記所定数のパターン光を順に投影させるとともに、各前記受光素子によって前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号を取得させる１サイクルの処理を、連続的に繰り返し実行させる。前記演算部は、各前記受光素子によって順に取得された、前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記パターン光の位相を算出する。
【００１４】
第２の態様に係る形状測定装置は、第１の態様に係る形状測定装置であって、前記制御部は、前記１サイクルの期間に、前記移動機構によって、前記検出対象領域の前記第２方向における幅の距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる。
【００１５】
第３の態様に係る形状測定装置は、第１または第２の態様に係る形状測定装置であって、前記所定数のパターン光は、前記第１方向において第１周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上の第１パターン光と、前記第１方向において前記第１周期とは異なる第２周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれた３つ以上の第２パターン光と、を含む。前記演算部は、各前記受光素子によって順に取得された、前記３つ以上の第１パターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記第１パターン光の位相を算出し、各前記受光素子によって順に取得された、前記３つ以上の第２パターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記第２パターン光の位相を算出する。
【００１６】
第４の態様に係る形状測定装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係る形状測定装置であって、前記移動機構は、前記被測定物を保持する可動部と、該可動部を前記投影部および前記検出部に対して前記第２方向に移動させる駆動部と、を有する。
【００１７】
第５の態様に係る形状測定装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る形状測定装置であって、前記移動機構は、前記第２方向における前記投影部および前記検出部に対する前記被測定物の相対的な変位に応じた信号を出力する変位センサ部、を有する。前記制御部は、前記変位センサ部からの信号に応じて、前記被測定物に対して順に投影する前記所定数のパターン光の間における前記投影部によるパターン光の切り替え、および前記線状領域における輝度に係る信号の各前記受光素子による取得、を行う。
【００１８】
第６の態様に係る形状測定装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る形状測定装置であって、前記３つ以上のパターン光は、前記第１方向において前記同一周期の正弦波状の明るさの変化の位相が（π／２）ラジアンずつずれた４つのパターン光を含む。
【００１９】
第７の態様に係る形状測定装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る形状測定装置であって、前記第１方向と前記第２方向とが垂直な関係を有する。
【００２０】
第８の態様に係る形状測定方法は、パターン光を被測定物に投影する投影部と、線状に並ぶ複数の受光素子を含む検出部と、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を相対的に移動させる移動機構と、前記投影部、前記検出部および前記移動機構の動作を制御する制御部と、各前記受光素子で得た前記被測定物に投影されたパターン光の輝度に係る信号に基づいた演算を行う演算部と、を備えた形状測定装置における形状測定方法である。前記形状測定方法は、(a)ステップと、(b)ステップと、を有する。前記(a)ステップでは、前記移動機構によって、前記被測定物における各前記受光素子による検出対象領域の第１方向に交差した第２方向における幅に１／ｎ（ｎは自然数）を乗じた距離、前記投影部および前記検出部に対して前記被測定物を前記第２方向に相対的に移動させる１サイクルの期間に、前記投影部によって前記被測定物に対して前記第１方向において同一周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ位相が相互にずれた３つ以上のパターン光を含む所定数のパターン光を、前記被測定物に順に投影させるとともに、各前記受光素子によって前記被測定物のうちの前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号を取得させる１サイクルの処理を、前記制御部によって連続的に繰り返し実行させる。前記(b)ステップでは、前記(a)ステップにおいて各前記受光素子によって前記検出対象領域の輝度に係る信号が得られる度に、各前記受光素子によって順に取得された、前記所定数のパターン光がそれぞれ投影された前記検出対象領域の輝度に係る信号に基づいて、前記演算部によって前記パターン光の位相を算出する。
【発明の効果】
【００２１】
第１から第７の何れの態様に係る形状測定装置によっても、例えば、投影部および検出部に対する被測定物の相対的な移動を停止することなく、各受光素子の検出対象領域内に同一の領域が含まれている間に、各サイクルの処理における、投影部による被測定物に対する所定数のパターン光の投影と、各受光素子による所定数の輝度に係る信号の取得と、を行うことができる。これにより、例えば、投影部および検出部に対する被測定物の相対的な移動を停止することなく、被測定物の形状を測定することができる。その結果、例えば、被測定物の形状測定の高速化を図ることができる。
【００２２】
第２の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、移動機構による投影部および検出部に対する被測定物の第２方向における相対的な移動の速度を高めることができる。その結果、例えば、被測定物の形状測定の高速化を図ることができる。
【００２３】
第３の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、被測定物がある程度の凹凸を有する場合に、明るさの変化の周期が異なる２種類のパターン光を用いても、被測定物の形状測定の高速化を図ることができる。
【００２４】
第４の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、投影部および検出部を固定した状態で、移動機構によって被測定物を移動させることができる。これにより、例えば、投影部および検出部の位置関係がずれにくい。その結果、例えば、被測定物の形状測定において、測定精度の維持と高速化とを図ることができる。
【００２５】
第５の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、制御部が、投影部および検出部に対する被測定物の相対的な変位に応じて、パターン光の切り替えおよび各受光素子による輝度に係る信号の取得を行うことができる。これにより、例えば、移動機構による投影部および検出部に対する被測定物の第２方向における相対的な移動の速度を高めることができる。その結果、例えば、被測定物の形状測定の高速化を図ることができる。
【００２６】
第６の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、投影部が、同一位置に、正弦波状の明るさの変化のうちの極大の明るさの光と極小の明るさの光とをそれぞれ照射させた状態で、各受光素子が、輝度に係る信号を取得することができる。これにより、例えば、各受光素子で得られる輝度に係る信号におけるノイズの影響が低減され得る。その結果、例えば、被測定物の形状測定における精度を向上させることができる。
【００２７】
第７の態様に係る形状測定装置によれば、例えば、投影部が被測定物に所定数のパターン光を順に投影しつつ、各受光素子が所定数の輝度に係る信号を得る１サイクルの期間において、各受光素子の検出対象領域に含まれる同一位置の領域を大きくすることができる。これにより、例えば、被測定物の形状測定における精度を向上させることができる。
【００２８】
第８の態様に係る形状測定方法によれば、第１の態様に係る形状測定装置と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、各実施形態に係る形状測定装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、被測定物に投影されるパターン光の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１方向において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つのパターン光の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１方向において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つのパターン光における明るさの分布の一例を示す図である。
【図５】図５は、センサ部の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、被測定物の移動と線状領域との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、第１実施形態における各受光素子による検出対象領域と被測定物との相対的な位置関係の変化を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態における各受光素子による検出対象領域と被測定物との相対的な位置関係の変化を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１２】図１２は、被測定物に投影される第２パターン光の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第１方向において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つの第２パターン光の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１方向において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つの第２パターン光における明るさの分布の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態における各受光素子による検出対象領域と被測定物との相対的な位置関係の変化を示す図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態における各受光素子による検出対象領域と被測定物との相対的な位置関係の変化を示す図である。
【図１７】図１７は、第２実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１８】図１８は、第２実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１９】図１９は、第２実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図２０】図２０は、第２実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図２１】図２１は、第２実施形態に係る形状測定の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図２２】図２２は、従来の位相シフト法で用いられる正弦波状の明るさの変化の位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つのパターン光の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係などは正確に図示されたものではない。図１から図３、図５から図８、図１２、図１３、図１５および図１６には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、水平面に沿った形状測定装置１００の走査方向がＸ軸方向とされ、水平面に沿ったＸ軸方向に直交する方向がＹ軸方向とされ、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方に直交する垂直方向がＺ軸方向とされている。具体的には、重力方向（鉛直方向）が−Ｚ方向とされている。
【００３１】
＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る形状測定装置１００の構成の一例を示す図である。形状測定装置１００は、被測定物Ｗ０の形状を測定するための装置である。図１には、第１実施形態に係る形状測定装置１００のバス配線を示す機能的な構成も示されている。
【００３２】
被測定物Ｗ０には、例えば、各種の基板あるいは各種の部品などが含まれる。各種の基板には、例えば、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置などに具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置またはプラズマ表示装置などに具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板ならびに太陽電池パネル用基板などが含まれる。また、各種の部品には、例えば、自動車用の比較的大型の車体部品などが含まれる。
【００３３】
図１で示されるように、形状測定装置１００は、例えば、測定部１、制御部２および計算機３を備えている。また、形状測定装置１００は、例えば、表示部４および操作部５を備えている。
【００３４】
＜１−１．測定部１＞
測定部１は、例えば、投影部１１、検出部１２および移動機構１３を有する。
【００３５】
＜１−１−１．投影部１１＞
投影部１１は、例えば、所定のパターンを有する光（パターン光ともいう）を被測定物Ｗ０に投影することができる。パターン光として、例えば、第１方向としてのＹ軸方向において正弦波状の明るさの変化を有する光が採用される。このとき、パターン光は、例えば、第１方向（Ｙ軸方向）において、明暗が繰り返されている縞状のパターン光となる。また、第１実施形態では、投影部１１は、例えば、Ｚ軸に対して、−Ｘ方向に角度αだけ傾いた光軸に沿って、パターン光を被測定物Ｗ０に投影する。
【００３６】
この投影部１１は、例えば、光源部１１ａ、空間光変調器（ＳＬＭ）１１ｂおよび第１光学系１１ｃを有する。
【００３７】
光源部１１ａは、例えば、投影部１１が被測定物Ｗ０に投影するパターン光のもととなる光を発生させることができる。光源部１１ａは、例えば、レーザ発振器および照明光学系を有する。レーザ発振器は、レーザ駆動部からの駆動信号を受けてレーザ光を出力することができる。照明光学系は、レーザ発振器から出力された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な光とすることができる。
【００３８】
ＳＬＭ１１ｂは、例えば、光源部１１ａからの入射光をもとに一方向における明るさを自在に変化させたパターン光を生成することができる。例えば、ＳＬＭ１１ｂは、一方向において正弦波状の明るさの変化を有するパターン光を発することができる。これにより、ＳＬＭ１１ｂは、一方向において同一周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有しており、相互に位相がずれたＮ個のパターン光を順に生成することができる。数値Ｎは、３以上の自然数とされる。第１実施形態では、一方向は、第１方向としてのＹ軸方向であり、数値Ｎは予め設定された所定数としての４であり、ＳＬＭ１１ｂは、相互に（π／２）ｒａｄずつ位相がずれた４つのパターン光を予め決められた順に生成することができる。ここで、例えば、パターン光の正弦波の周期を短くすれば、被測定物の凹凸形状を高精度で測定することができる。ＳＬＭ１１ｂによってパターン光が切り替えられる速度（切り替え周波数）は、後述するセンサ部１２ｂによって輝度に係る信号を得る速度（フレームレートの周波数）よりも大きい。
【００３９】
このようなＳＬＭ１１ｂには、一次元の空間光変調器が適用される。この一次元の空間光変調器には、例えば、ＧＬＶ（登録商標）（Grating Light Valve）などが適用される。ＧＬＶ（登録商標）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に属するものであり、シリコンチップ上に、両持ち梁のような構造を有する非晶質のシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の微細な構造体（リボンともいう）が数千個の規模で配置された高性能の空間光変調器である。各リボンの幅は、２μｍから４μｍ程度とされ、各リボンの長さは、１００μｍから３００μｍ程度とされる。各リボンには、アルミニウムの薄膜が被覆されており、各リボンは、反射板および電極の両方の機能を併せ持っている。そして、このリボンは、例えば、ＣＭＯＳドライバなどからの制御電圧の印加に応じて、静電気によってシリコンチップ側に撓み、制御電圧の解除に応じて、シリコン窒化膜の高い弾性力によって元の状態に戻る。このような構成を有するＧＬＶ（登録商標）は、例えば、リボンの撓みが電気的に制御されることで高速で一次元の変調を行うことができる。
【００４０】
第１光学系１１ｃは、例えば、ＳＬＭ１１ｂで生成されたパターン光を、移動機構１３に配置された被測定物Ｗ０上に結像させるように投影することができる。これにより、投影部１１は、例えば、ＳＬＭ１１ｂで生成されたＮ個のパターン光を、被測定物Ｗ０に順に投影することができる。
【００４１】
図２は、被測定物Ｗ０に投影されるパターン光Ｐ１の一例を示す図である。ここでは、被測定物Ｗ０の上面が水平面（ＸＹ平面）に対して略平行である例を示している。図２で示されるように、パターン光Ｐ１は、被測定物Ｗ０に投影されることで投影パターンを形成する。図３は、第１方向（Ｙ軸方向）において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つのパターン光Ｐ１の一例を示す図である。図４は、第１方向（Ｙ軸方向）において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つのパターン光における明るさの分布の一例を示す図である。
【００４２】
図３（ａ）は、位相のずれ量が０ｒａｄである基準のパターン光（第１Ａパターン光ともいう）Ｐ１ａの一部を例示している。図４（ａ）は、図３（ａ）の第１Ａパターン光Ｐ１ａのＹ軸方向における明るさの分布を例示している。図３（ｂ）は、位相のずれ量が（π／２）ｒａｄであるパターン光（第１Ｂパターン光ともいう）Ｐ１ｂの一部を例示している。図４（ｂ）は、図３（ｂ）の第１Ｂパターン光Ｐ１ｂのＹ軸方向における明るさの分布を例示している。図３（ｃ）は、位相のずれ量がπｒａｄであるパターン光（第１Ｃパターン光ともいう）Ｐ１ｃの一部を例示している。図４（ｃ）は、図３（ｃ）の第１Ｃパターン光Ｐ１ｃのＹ軸方向における明るさの分布を例示している。図３（ｄ）は、位相のずれ量が（３π／２）ｒａｄであるパターン光（第１Ｄパターン光ともいう）Ｐ１ｄの一部を例示している。図４（ｄ）は、図３（ｄ）の第１Ｄパターン光Ｐ１ｄのＹ軸方向における明るさの分布を例示している。
【００４３】
＜１−１−２．検出部１２＞
検出部１２は、例えば、被測定物Ｗ０のうちの投影部１１によってパターン光Ｐ１が投影されている第１方向（Ｙ軸方向）に沿った線状の領域（線状領域ともいう）ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。換言すれば、線状領域ＬＡ０は、検出部１２が輝度を検出することが可能な領域である。また、第１実施形態では、検出部１２は、被測定物Ｗ０の真上から線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得する。
【００４４】
この検出部１２は、例えば、第２光学系１２ａおよびセンサ部１２ｂを有する。
【００４５】
第２光学系１２ａは、例えば、被測定物Ｗ０からの光をセンサ部１２ｂに導いて結像することができる。
【００４６】
センサ部１２ｂは、例えば、第２光学系１２ａによって導かれた光を受光して、被測定物Ｗ０の線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。
【００４７】
図５は、センサ部１２ｂの構成の一例を示す図である。図５で示されるように、センサ部１２ｂは、例えば、複数の受光素子１２ｂｃを有する。各受光素子１２ｂｃは、例えば、被測定物Ｗ０のうちの投影部１１によってパターン光Ｐ１が投影されている線状領域ＬＡ０からの光を受光して、この光を電気信号に変換することで、線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。ここで、例えば、投影部１１によってＮ個のパターン光が被測定物Ｗ０に順に投影される場合には、各受光素子１２ｂｃは、被測定物Ｗ０のうちのＮ個のパターン光がそれぞれ投影されている線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。
【００４８】
このようなセンサ部１２ｂには、例えば、複数の受光素子１２ｂｃが直線状に並んでいるラインセンサが適用される。第１実施形態では、複数の受光素子１２ｂｃは、第１方向（Ｙ軸方向）に沿って並んでいる。これにより、センサ部１２ｂは、パターン光Ｐ１が線状領域ＬＡ０に投影されることで形成されている投影パターンのＹ軸方向における輝度の変化に係る信号を得ることができる。ここでは、ラインセンサによって輝度が検出され得る線状領域ＬＡ０の幅が、例えば、投影部１１によって被測定物Ｗ０にパターン光Ｐ１が投影されている領域の幅よりも狭ければ、センサ部１２ｂは、パターン光Ｐ１のＹ軸方向における輝度の変化を検出しやすい。ここで、例えば、第２光学系１２ａの光学倍率が１倍であれば、第２方向としてのＸ軸方向において、線状領域ＬＡ０の幅とラインセンサの幅Ｄ０とが等しくなる。
【００４９】
＜１−１−３．移動機構１３＞
移動機構１３は、例えば、基台１３ａ、ステージ１３ｂ、駆動部１３ｃおよび変位センサ部１３ｄを有する。
【００５０】
基台１３ａは、形状測定装置１００のベースとなる部分である。第１実施形態では、基台１３ａに対して、投影部１１および検出部１２が固定されている状態にある。
【００５１】
ステージ１３ｂは、被測定物Ｗ０を保持するための部分である。ステージ１３ｂは、例えば、基台１３ａ上に位置している。このステージ１３ｂは、例えば、平板状の外形を有している。ステージ１３ｂは、平坦な上面の上に水平に沿った姿勢で載置された被測定物Ｗ０を保持することができる。ここで、ステージ１３ｂの上面に複数の吸引孔（図示省略）が存在していれば、ステージ１３ｂは、これらの複数の吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することで、ステージ１３ｂの上面に被測定物Ｗ０を固定した状態で保持することができる。第１実施形態では、ステージ１３ｂは、被測定物Ｗ０を保持した状態で移動可能な部分（可動部ともいう）である。
【００５２】
駆動部１３ｃは、ステージ１３ｂを基台１３ａに対して移動させることができる。駆動部１３ｃは、例えば、基台１３ａ上に位置している。第１実施形態では、駆動部１３ｃは、ステージ１３ｂを、基台１３ａに固定された投影部１１および検出部１２に対して、第１方向（Ｙ軸方向）に交差する第２方向（Ｘ軸方向）に移動させることができる。このため、例えば、ステージ１３ｂが被測定物Ｗ０を保持している場合には、移動機構１３は、第２方向（Ｘ軸方向）において、投影部１１および検出部１２に対して、被測定物Ｗ０を相対的に移動させることができる。ここでは、例えば、投影部１１および検出部１２を固定した状態で、移動機構１３によって被測定物Ｗ０を移動させることができる。これにより、例えば、投影部１１および検出部１２の位置関係がずれにくい。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定において、測定精度の維持と高速化とを図ることができる。ここでは、第２方向（Ｘ軸方向）が、被測定物Ｗ０の形状を測定する際の走査方向Ａｒ１となる。
【００５３】
図６は、被測定物Ｗ０の移動と線状領域ＬＡ０との関係を説明するための図である。図６で示されるように、移動機構１３が、被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に移動させると、検出部１２によって輝度が検出され得る線状領域ＬＡ０が相対的に−Ｘ軸方向に移動する。これにより、例えば、投影部１１によってパターン光Ｐ１が投影される領域および検出部１２によって被測定物Ｗ０上のパターン光Ｐ１に係る輝度が検出される線状領域ＬＡ０が、被測定物Ｗ０上が走査する。
【００５４】
駆動部１３ｃは、例えば、リニアモータおよびリニアガイドを有する。リニアモータは、例えば、ステージ１３ｂの下面に取り付けられた状態で位置している移動子と、基台１３ａ上に敷設された状態で位置している固定子と、を有する。リニアガイドは、基台１３ａの上面において、走査方向としてのＸ軸方向に沿って敷設された状態で位置している。リニアガイドには、例えば、機械の直線運動部を"転がり"を用いてガイドする機械要素部品としてのＬＭガイド（登録商標）などが適用される。また、リニアガイドに、例えば、エアベアリングが適用されれば、基台１３ａに対するステージ１３ｂの移動で生じる摩擦を低減することができ、基台１３ａの上面に対してステージ１３ｂを滑らかに移動させることができる。
【００５５】
変位センサ部１３ｄは、例えば、第２方向（Ｘ軸方向）におけるステージ１３ｂの変位に応じた信号を出力することができる。換言すれば、変位センサ部１３ｄは、第２方向（Ｘ軸方向）における投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な変位に応じた信号を出力することができる。変位センサ部１３ｄには、例えば、透過電子式、反射電子式または電磁誘導式などの各種方式のリニアエンコーダが適用される。
【００５６】
ここで、例えば、駆動部１３ｃが、ステージ１３ｂを、基台１３ａに固定された投影部１１および検出部１２に対して、第１方向（Ｙ軸方向）にも移動させることができてもよい。この場合には、例えば、第１方向（Ｙ軸方向）における被測定物Ｗ０のサイズが大きくても、形状測定装置１００は、被測定物Ｗ０の形状を測定することができる。この場合には、駆動部１３ｃが、例えば、基台１３ａの上において、ステージ１３ｂを第１方向（Ｙ軸方向）に移動させることが可能な第１部分と、第１部分に対してステージ１３ｂを第２方向（Ｘ軸方向）に移動させることが可能な第２部分と、を有していてもよい。第１部分には、例えば、プレートと、このプレートを第１方向（Ｙ軸方向）において直線的に移動可能に支持する第１リニアガイドと、このプレートを第１リニアガイドに沿って直線的に移動させる第１リニアモータと、を有する構成が適用される。第２部分には、プレート上に施設されており、ステージ１３ｂを第２方向（Ｘ軸方向）において直線的に移動可能に支持する第２リニアガイドと、ステージ１３ｂを第２リニアガイドに沿って直線的に移動させる第２リニアモータと、を有する構成が採用される。
【００５７】
＜１−２．制御部２＞
制御部２は、例えば、投影部１１、検出部１２および移動機構１３のそれぞれの動作が同期するように制御することができる電気回路である。制御部２は、例えば、第１制御基板２２ａおよび第２制御基板２２ｂを有する。第１制御基板２２ａは、例えば、変位センサ部１３ｄから出力された信号に応答して、投影部１１に対して信号を送信することで、移動機構１３の動作と投影部１１の動作とが同期するように制御することができる。第２制御基板２２ｂは、例えば、変位センサ部１３ｄから出力された信号に応答して、検出部１２に対して信号を送信することで、移動機構１３の動作と検出部１２の動作とが同期するように制御することができる。
【００５８】
このようにして、制御部２は、例えば、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、被測定物Ｗ０の移動と、被測定物Ｗ０に対して順に投影するＮ個のパターン光Ｐ１の間における投影部１１によるパターン光Ｐ１の切り替えと、線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号の各受光素子１２ｂｃによる取得と、を同期して行わせることができる。この場合には、例えば、制御部２が、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な変位に応じて、パターン光Ｐ１の切り替えおよび各受光素子１２ｂｃによる輝度に係る信号の取得を行うことができる。このような構成により、例えば、移動機構１３による投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の第２方向（Ｘ軸方向）における相対的な移動の速度を高めることができる。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【００５９】
図７および図８は、第１実施形態における各受光素子１２ｂｃによって輝度が検出される領域（検出対象領域ともいう）Ａｄ１と被測定物Ｗ０との相対的な位置関係の変化を示す図である。図７および図８では、検出対象領域Ａｄ１の外縁が実線で描かれている。
【００６０】
第１実施形態では、例えば、制御部２は、移動機構１３によって、被測定物Ｗ０における検出対象領域Ａｄ１の第２方向（Ｘ軸方向）の幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させる期間（１サイクルの期間ともいう）において、投影部１１によって被測定物Ｗ０に対してＮ個（ここでは、４つ）のパターン光を順に投影させるとともに、各受光素子１２ｂｃによってＮ個のパターン光がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１のＮ個の輝度に係る信号を取得させる処理（１サイクルの処理ともいう）を、連続的に繰り返し実行させることができる。
【００６１】
ここで、図７および図８で示されるように、平面視して、被測定物Ｗ０が、第２方向（Ｘ軸方向）とは逆方向である−Ｘ方向において連続して相互に隣接する、第ｉ小領域Ａｉ（ｉは自然数）を有する場合を想定する。図７および図８の例では、平面視して、被測定物Ｗ０における、第１小領域Ａ１、第２小領域Ａ２、第３小領域Ａ３、第４小領域Ａ４、第５小領域Ａ５、第６小領域Ａ６、第７小領域Ａ７および第８小領域Ａ８が示されている。第ｉ小領域Ａｉの第２方向（Ｘ軸方向）における幅は、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０をパターン光Ｐ１の数としての数値Ｎ（ここではＮは４）で除したＤ０／Ｎ（ここではＤ０／４）とされる。例えば、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０が、１２μｍであれば、Ｄ０／４は、３μｍとなる。
【００６２】
ここでは、例えば、等間隔の時刻Ｔ１〜Ｔ７のそれぞれにおいて、図７（ａ）から図８（ｃ）で示される状態とされる。
【００６３】
具体的には、時刻Ｔ１には、図７（ａ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第１小領域Ａ１が入った状態とされる。時刻Ｔ２には、図７（ｂ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第２小領域Ａ２が入った状態とされる。時刻Ｔ３には、図７（ｃ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第３小領域Ａ３が入った状態とされる。時刻Ｔ４に、図７（ｄ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第４小領域Ａ４が入った状態とされる。時刻Ｔ５には、図８（ａ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第５小領域Ａ５が入った状態とされる。時刻Ｔ６には、図８（ｂ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第６小領域Ａ６が入った状態とされる。時刻Ｔ７には、図８（ｃ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第７小領域Ａ７が入った状態とされる。
【００６４】
また、ここでは、例えば、等間隔の時刻Ｔ１〜Ｔ７のそれぞれにおいて、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが、被測定物Ｗ０上にパターン光Ｐ１が形成する投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００６５】
具体的には、まず、時刻Ｔ１（図７（ａ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ａパターン光Ｐ１ａ（位相のずれ量＝０ｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ａパターン光Ｐ１ａの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００６６】
次に、時刻Ｔ２（図７（ｂ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｂパターン光Ｐ１ｂ（位相のずれ量＝（π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ｂパターン光Ｐ１ｂの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００６７】
次に、時刻Ｔ３（図７（ｃ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｃパターン光Ｐ１ｃ（位相のずれ量＝πｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ｃパターン光Ｐ１ｃの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００６８】
次に、時刻Ｔ４（図７（ｄ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｄパターン光Ｐ１ｄ（位相のずれ量＝（３π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ｄパターン光Ｐ１ｄの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００６９】
次に、時刻Ｔ５（図８（ａ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ａパターン光Ｐ１ａ（位相のずれ量＝０ｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ａパターン光Ｐ１ａの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００７０】
次に、時刻Ｔ６（図８（ｂ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｂパターン光Ｐ１ｂ（位相のずれ量＝（π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ｂパターン光Ｐ１ｂの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００７１】
次に、時刻Ｔ７（図８（ｃ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｃパターン光Ｐ１ｃ（位相のずれ量＝πｒａｄ）を投影した状態で、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが第１Ｃパターン光Ｐ１ｃの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００７２】
このとき、時刻Ｔ１〜Ｔ４において、投影部１１が、第１小領域Ａ１と、この第１小領域Ａ１の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、第１Ａパターン光Ｐ１ａ、第１Ｂパターン光Ｐ１ｂ、第１Ｃパターン光Ｐ１ｃおよび第１Ｄパターン光Ｐ１ｄをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第１小領域Ａ１について、４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ１〜Ｔ４において、第１小領域Ａ１では、順に投影される４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【００７３】
また、時刻Ｔ２〜Ｔ５において、投影部１１が、第２小領域Ａ２と、この第２小領域Ａ２の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、第１Ｂパターン光Ｐ１ｂ、第１Ｃパターン光Ｐ１ｃ、第１Ｄパターン光Ｐ１ｄおよび第１Ａパターン光Ｐ１ａをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第２小領域Ａ２について、４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ２〜Ｔ５において、第２小領域Ａ２では、順に投影される４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【００７４】
また、時刻Ｔ３〜Ｔ６において、投影部１１が、第３小領域Ａ３と、この第３小領域Ａ３の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、第１Ｃパターン光Ｐ１ｃ、第１Ｄパターン光Ｐ１ｄ、第１Ａパターン光Ｐ１ａおよび第１Ｂパターン光Ｐ１ｂをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第３小領域Ａ３について、４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ３〜Ｔ６において、第３小領域Ａ３では、順に投影される４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【００７５】
また、時刻Ｔ４〜Ｔ７において、投影部１１が、第４小領域Ａ４と、この第４小領域Ａ４の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、第１Ｄパターン光Ｐ１ｄ、第１Ａパターン光Ｐ１ａ、第１Ｂパターン光Ｐ１ｂおよび第１Ｃパターン光Ｐ１ｃをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第４小領域Ａ４について、４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ４〜Ｔ７において、第４小領域Ａ４では、順に投影される４つの第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【００７６】
このようにして、時刻Ｔ１〜Ｔ４において、検出部１２が、第１小領域Ａ１について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ２〜Ｔ５において、検出部１２が、第２小領域Ａ２について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ３〜Ｔ６において、検出部１２が、第３小領域Ａ３について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ４〜Ｔ７において、検出部１２が、第４小領域Ａ４について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【００７７】
すなわち、第ｉ小領域Ａｉについて、各受光素子１２ｂｃは、投影部１１が第１Ａパターン光Ｐ１ａを投影した状態（第１Ａ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｂパターン光Ｐ１ｂを投影した状態（第１Ｂ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｃパターン光Ｐ１ｃを投影した状態（第１Ｃ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｄパターン光Ｐ１ｄを投影した状態（第１Ｄ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得する。換言すれば、例えば、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／４）だけ移動するごとに、センサ部１２ｂは、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１ライン分の輝度に係る信号を得ることができる。
【００７８】
そして、例えば、上述した１サイクルの処理が繰り返されると、センサ部１２ｂの複数の受光素子１２ｂｃのそれぞれは、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０をパターン光Ｐ１の数としての数値Ｎ（ここでは、Ｎ＝４）で除した幅を有する第ｉ小領域Ａｉについて、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された４つの状態１Ａ〜１Ｄにおける、投影パターンの輝度に係る信号を得ることができる。
【００７９】
＜１−３．計算機３＞
計算機３は、例えば、各種の演算を行うことができる。計算機３には、例えば、パーソナルコンピュータなどの一般的なコンピュータが適用される。
【００８０】
図１で示されるように、計算機３は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）３ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３ｂ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）３ｃ、および記憶部３ｄを備えている。ＣＰＵ３ａは、演算回路としての機能を有する。ＲＡＭ３ｂは、ＣＰＵ３ａの一時的なワーキングエリアとしての機能を有する。記憶部３ｄには、例えば、不揮発性の記録媒体が適用される。
【００８１】
計算機３は、測定部１のセンサ部１２ｂ、ならびに制御部２の第１制御基板２２ａおよび第２制御基板２２ｂなどの形状測定装置１００の構成要素とそれぞれ、バス配線、ネットワーク回線またはシリアル通信回線などで接続されており、これらの構成要素のそれぞれの動作を制御するとともに、これらの構成要素から各種の信号を得ることができる。
【００８２】
ＣＰＵ３ａは、ＲＯＭ３ｃ内に格納されているプログラムを読み取りつつ実行することで、センサ部１２ｂから得た、投影パターンの輝度に係る信号、ＲＡＭ３ｂまたは記憶部３ｄに保存されている各種データを用いて演算を行う。演算部３１は、ＣＰＵ３ａがプログラムに従って動作することで実現される機能である。演算部３１の機能の一部または全部は、例えば、論理回路などで実現されてもよい。
【００８３】
演算部３１は、例えば、各受光素子１２ｂｃによって順に取得された、Ｎ個のパターン光Ｐ１がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号に基づいて、パターン光Ｐ１の位相を算出することができる。
【００８４】
ここでは、第ｉ小領域Ａｉについて、投影部１１が第１Ａパターン光Ｐ１ａを投影した第１Ａ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値ともいう）をＩ０とし、投影部１１が第１Ｂパターン光Ｐ１ｂを投影した第１Ｂ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩπ／２とし、投影部１１が第１Ｃパターン光Ｐ１ｃを投影した第１Ｃ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩπとし、投影部１１が第１Ｄパターン光Ｐ１ｄを投影した第１Ｄ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ３π／２とする。この場合には、演算部３１は、式（２）によって、第ｉ小領域Ａｉについて、パターン光Ｐ１の正弦波の位相θ（ｘｉ）を算出することができる。
【００８５】
【数２】
2020034474.tif 000004
【００８６】
ここでは、例えば、上述した１サイクルの処理が繰り返される際に、センサ部１２ｂは、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／４）だけ移動するごとに、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１ライン分の画素値を取得し、演算部３１は、第ｉ小領域Ａｉについて、パターン光Ｐ１の正弦波の位相θ（ｘｉ）を算出することができる。つまり、演算部３１は、受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１の１／Ｎ（ここでは、１／４）の第ｉ小領域Ａｉごとにパターン光Ｐ１の正弦波の位相θ（ｘｉ）を算出することができる。
【００８７】
また、ここでは、例えば、センサ部１２ｂの受光素子１２ｂｃごとに第１方向（Ｙ軸方向）の座標が予め設定されていれば、演算部３１は、被測定物Ｗ０を平面視した第１方向（Ｙ軸方向）および第２方向（Ｘ軸方向）における２次元的なエリアのうちの細かい小領域について、それぞれ位相θ（ｘｉ）を算出することができる。
【００８８】
また、演算部３１は、例えば、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ（ｘｉ）と、投影部１１および検出部１２における光学的な配置などに係る各種条件と、に基づいて、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出することができる。
【００８９】
記憶部３ｄは、例えば、演算部３１で得られる被測定物Ｗ０の形状に係るデータ（形状データともいう）を記憶することができる。
【００９０】
計算機３には、表示部４および操作部５が接続されている。表示部４は、一般的なＣＲＴモニタまたは液晶ディスプレイなどで構成され、各種データに係る画像を表示可能である。操作部５は、各種ボタン、各種キー、マウスおよびタッチパネルの少なくとも何れかで構成され、オペレータが形状測定装置１００に各種指令を入力する際に操作される。操作部５がタッチパネルを含む場合、操作部５が表示部４の機能の一部または全部を備えていてもよい。
【００９１】
＜１−４．形状測定動作＞
図９から図１１は、第１実施形態に係る形状測定装置１００における、被測定物Ｗ０の形状を測定する動作（形状測定動作ともいう）についての動作フローの一例を示す流れ図である。ここでは、投影部１１が、相互に位相が（π／２）ずつずれた４個のパターン光Ｐ１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを被測定物Ｗ０に投影する例を挙げて説明する。この動作フローには、測定部１の動作に係る処理（ステップＳｐ１〜Ｓｐ３，Ｓｐ１１〜Ｓｐ２０，Ｓｐ３１〜Ｓｐ３８）と、計算機３の演算に係る処理（ステップＳｐ５１〜Ｓｐ５７）と、が合わせて示されている。
【００９２】
図９のステップＳｐ１では、計算機３が測定を開始するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答して、測定の開始に係る第１の指令が入力されるまで、ステップＳｐ１の判定が繰り返される。一方、ここでは、第１の指令が入力されれば、ステップＳｐ２に進む。
【００９３】
ステップＳｐ２では、制御部２が、移動機構１３における基台１３ａに対するステージ１３ｂの移動を開始する。これにより、移動機構１３が、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の移動を開始する。
【００９４】
ステップＳｐ３では、制御部２が、投影部１１、検出部１２および移動機構１３によって、１回目の１サイクルの処理を実行させる。制御部２は、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、投影部１１、検出部１２および移動機構１３の動作を同期させる。制御部２は、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／４）だけ移動する毎に、投影部１１が、被測定物Ｗ０に投影するパターン光Ｐ１を切り替えて、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得するような制御を行う。
【００９５】
このとき、ステップＳｐ３では、図１０で示されるステップＳｐ３１〜Ｓｐ３８の処理が行われる。ステップＳｐ３１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ａパターン光Ｐ１ａの投影を開始する。ステップＳｐ３２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。ステップＳｐ３３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｂパターン光Ｐ１ｂの投影を開始する。ステップＳｐ３４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。ステップＳｐ３５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｃパターン光Ｐ１ｃの投影を開始する。ステップＳｐ３６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。ステップＳｐ３７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｄパターン光Ｐ１ｄの投影を開始する。ステップＳｐ３８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｐ３２，Ｓｐ３４，Ｓｐ３６，Ｓｐ３８において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。図９のステップＳｐ３の処理が終了すると、図１１のステップＳｐ１１に進むとともに、ステップＳｐ５１に進む。このとき、ステップＳｐ１１〜Ｓｐ２０における測定部１の動作に係る処理と、ステップＳｐ５１〜Ｓｐ５７における計算機３の演算に係る処理と、が並行して行われ得る。
【００９６】
ステップＳｐ５１では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理におけるステップＳｐ３２，Ｓｐ３４，Ｓｐ３６，Ｓｐ３８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。そして、図１１のステップＳｐ５２に進む。
【００９７】
図１１のステップＳｐ１１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ａパターン光Ｐ１ａの投影を開始する。ステップＳｐ１２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｐ１２において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｐ１３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｂパターン光Ｐ１ｂの投影を開始する。ステップＳｐ１４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｐ１４において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｐ１５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｃパターン光Ｐ１ｃの投影を開始する。ステップＳｐ１６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｐ１６において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｐ１７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｄパターン光Ｐ１ｄの投影を開始する。ステップＳｐ１８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｐ１８において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。
【００９８】
ステップＳｐ１９では、計算機３が測定を終了するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答して、測定の終了に係る第２の指令が入力されるまで、ステップＳｐ１１〜Ｓｐ１８の１サイクルの処理が繰り返される。このステップＳｐ１１〜Ｓｐ１８における１サイクルの処理では、制御部２は、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、投影部１１、検出部１２および移動機構１３の動作を同期させる。具体的には、制御部２は、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／４）だけ移動する毎に、投影部１１が、被測定物Ｗ０に投影するパターン光Ｐ１を切り替えて、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１における輝度に係る信号を取得するような制御を行う。これにより、制御部２は、移動機構１３によって、検出対象領域Ａｄ１の第２方向（Ｘ軸方向）における幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させる１サイクルの期間において、投影部１１によって４つのパターン光Ｐ１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを、被測定物Ｗ０に順に投影させるとともに、各受光素子１２ｂｃによって被測定物Ｗ０の線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得させる１サイクルの処理を、連続的に繰り返し実行させる。
【００９９】
また、ステップＳｐ１９では、第２の指令が入力されれば、ステップＳｐ２０に進む。ステップＳｐ２０では、制御部２が、移動機構１３における基台１３ａに対するステージ１３ｂの移動を終了する。これにより、移動機構１３が、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の移動を終了する。
【０１００】
一方、図１１のステップＳｐ５２では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（４ｊ−２）列目（ｊは自然数）の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃにおいて連続して得られた４つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。そして、ステップＳｐ５３に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｐ５２では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った２列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理におけるステップＳｐ３４，Ｓｐ３６，Ｓｐ３８で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｐ１２で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｐ５２では、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（４Ｍ−２）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｐ１４，Ｓｐ１６，Ｓｐ１８で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｐ１２で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。
【０１０１】
ステップＳｐ５３では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（４ｊ−１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃにおいて連続して得られた４つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。そして、ステップＳｐ５４に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｐ５３では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った３列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理におけるステップＳｐ３６，Ｓｐ３８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｐ１２，Ｓｐ１４で各受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。また、例えば、Ｍ回目のステップＳｐ５３では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（４Ｍ−１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｐ１６，Ｓｐ１８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｐ１２，Ｓｐ１４で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。
【０１０２】
ステップＳｐ５４では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った４ｊ列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃにおいて連続して得られた４つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。そして、ステップＳｐ５５に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｐ５４では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った４列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理におけるステップＳｐ３８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｐ１２，Ｓｐ１４，Ｓｐ１６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。また、例えば、Ｍ回目のステップＳｐ５４では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った４Ｍ列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｐ１８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｐ１２，Ｓｐ１４，Ｓｐ１６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。
【０１０３】
ステップＳｐ５５では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（４ｊ＋１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃにおいて連続して得られた４つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。そして、ステップＳｐ５６に進む。ここで、例えば、（Ｍ−１）回目のステップＳｐ５５では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った５列目の複数の小領域のそれぞれについて、Ｍ回目のステップＳｐ１２，Ｓｐ１４，Ｓｐ１６，Ｓｐ１８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ（ｘｉ）を算出する。
【０１０４】
このようにして、ステップＳｐ５２〜Ｓｐ５５では、ステップＳｐ１２，Ｓｐ１４，Ｓｐ１６，Ｓｐ１８の何れかにおいて各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号が得られる度に、演算部３１が、各受光素子１２ｂｃによって順に取得された、４つのパターン光Ｐ１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄがそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号に基づいて、パターン光Ｐ１の位相θ（ｘｉ）を算出する。
【０１０５】
ステップＳｐ５６では、ステップＳｐ１９と同様に、計算機３が測定を終了するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答した測定の終了に係る第２の指令が入力されていなければ、ステップＳｐ５２に戻る。すなわち、第２の指令が入力されるまで、１サイクルの処理に応じたステップＳｐ５２〜Ｓｐ５６における位相θ（ｘｉ）の算出処理が繰り返される。一方、ここでは、第２の指令が入力されれば、ステップＳｐ５７に進む。ステップＳｐ５７では、演算部３１が、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ（ｘｉ）と、投影部１１および検出部１２における光学的な配置などに係る各種条件と、に基づいて、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出する。
【０１０６】
ここでは、演算部３１が、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ（ｘｉ）を算出した後に、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出したが、これに限られず、例えば、演算部３１は、被測定物Ｗ０の形状の分布の算出を、可能な範囲で、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ（ｘｉ）の算出と並行して行ってもよい。
【０１０７】
このようにして、第１実施形態に係る形状測定動作では、例えば、被測定物Ｗ０のうちの各受光素子１２ｂｃによって輝度が検出される検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０に応じた距離だけ、移動機構１３が投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を相対的に移動させる１サイクルの期間において、投影部１１が被測定物Ｗ０に位相が相互にずれたＮ個のパターン光Ｐ１を順に投影しつつ、各受光素子１２ｂｃがＮ個の輝度に係る信号を得る１サイクルの処理を、連続的に繰り返す。このため、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、各受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１内に同一の小領域が含まれている間に、１サイクルの処理における、投影部１１による被測定物Ｗ０に対するＮ個のパターン光Ｐ１の投影と、各受光素子１２ｂｃによるＮ個の輝度に係る信号の取得と、を行うことができる。これにより、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、被測定物Ｗ０の形状を測定することができる。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【０１０８】
＜１−５．具体例＞
ここで、被測定物Ｗ０の形状を測定する際に、第１実施形態に係る一具体例の形状測定装置１００を用いた形状測定に要する時間の一例について説明する。
【０１０９】
また、ここでは、被測定物Ｗ０を保持しているステージの移動と静止とを繰り返し行い、ステージが静止している状態で、被測定物Ｗ０に対して図２２（ａ）から図２２（ｄ）で示されたような平面的に広がりを有する、相互に位相がシフトされた４つのパターン光を投影系で被測定物Ｗ０に順に投影し、各パターン光が投影された被測定物Ｗ０をエリアセンサで撮像する、一参考例の形状測定装置を用いた形状測定に要する時間の一例について説明する。
【０１１０】
ここでは、次のような前提条件のもとで、第１実施形態の一具体例に係る形状測定に要する時間、および参考例に係る形状測定に要する時間、を算出した。
【０１１１】
＜１−５−１．前提条件＞
＜共通の条件＞
被測定物Ｗ０の形状測定の対象となる領域（評価エリアともいう）を、平面視した場合に、第１方向（Ｙ軸方向）の一辺が“２００ｍｍ”であり且つ第２方向（Ｘ軸方向）の一辺が“２００ｍｍ”である正方形状の領域とした。投影部１１および投影系が投影するパターン光が評価エリア上で形成する１画素の領域を、一辺が“１０μｍ”である正方形状の領域とした。一具体例に係る検出部１２のラインセンサの各受光素子１２ｂｃおよび一参考例に係るエリアセンサの各受光素子のそれぞれにおける被測定物Ｗ０上の検出対象領域を、一辺が“５μｍ”である正方形状の領域とした。相互に位相をずらしたパターン光の数としての数値Ｎを“４”とした。ステージを静止している状態から第１方向（Ｙ軸方向）あるいは第２方向（Ｘ軸方向）に１０ｍｍ移動させて静止させるのに要する時間を“１ｓｅｃ”とした。
【０１１２】
＜一具体例の条件＞
一具体例について、投影部１１が投影するパターン光Ｐ１の評価エリア上での、第１方向（Ｙ軸方向）における画素数を１０００個とした。投影部１１が投影するパターン光Ｐ１が評価エリア上で形成する投影パターンの第１方向（Ｙ軸方向）におけるサイズを１０ｍｍとした。投影部１１がパターン光を切り替える速度（切り替え周波数）を２５０ｋＨｚとした。検出部１２のラインセンサにおける受光素子１２ｂｃの数を２０００個とした。検出部１２のラインセンサによる評価エリア上での検出可能な領域（線状領域）ＬＡ０の第１方向（Ｙ軸方向）におけるサイズを１０ｍｍとした。検出部１２のラインセンサが線状領域ＬＡ０の輝度を検出する速度（フレームレートの周波数）を８０ｋＨｚとした。
【０１１３】
＜一参考例の条件＞
一参考例について、投影系が投影するパターン光の評価エリア上での、第１方向（Ｙ軸方向）における画素数を１０００個とし、第２方向（Ｘ軸方向）における画素数を２０００個とした。投影系が投影するパターン光が評価エリア上で形成する投影縞の第１方向（Ｙ軸方向）におけるサイズを１０ｍｍとし、第２方向（Ｘ軸方向）におけるサイズを２０ｍｍとした。投影系がパターン光を切り替える速度（切り替え周波数）を１７００Ｈｚとした。エリアセンサにおける、第１方向（Ｙ軸方向）における受光素子の数を２０００個とし、第２方向（Ｘ軸方向）における受光素子の数を２０００個とした。エリアセンサによる評価エリア上での検出可能な領域の、第１方向（Ｙ軸方向）におけるサイズを１０ｍｍとし、第２方向（Ｘ軸方向）におけるサイズを１０ｍｍとした。エリアセンサのフレームレートを６０Ｈｚとした。
【０１１４】
＜１−５−２．計算結果＞
＜一具体例の計算結果＞
上記の前提条件のもとでは、一具体例において、評価エリアの第２方向（Ｘ軸方向）における１回の走査に要する時間が、２ｓｅｃとなった。ここでは、ラインセンサのフレームレートが８０ｋＨｚであるため、ラインセンサによる１回の輝度の検出に要する時間は、１２．５μｓｅｃとなった。評価エリアのうちの第２方向（Ｘ軸方向）が２００ｍｍであり第１方向（Ｙ軸方向）が１０ｍｍである帯状エリアを対象として、被測定物Ｗ０が１．２５μｍ（＝５μｍ／４）移動する度に、ラインセンサで輝度を検出すると、ラインセンサによる輝度の検出回数は、１６００００回（＝２００×１０００／１．２５）となった。このため、このため、２００ｍｍ×１０ｍｍの帯状エリアを対象としたラインセンサによる輝度の検出に要する時間は、２ｓｅｃ（＝１２．５μｓｅｃ×１６００００回）となった。ここで、評価エリアが、一辺が２００ｍｍである正方形状の領域であるため、２００ｍｍ×１０ｍｍの帯状エリアを対象としたラインセンサによる輝度の検出を２０回行うために、ステージ１３ｂを静止している状態から第１方向（Ｙ軸方向）に１０ｍｍ移動させて静止させる動作を２０回行うのに要する時間が、２０ｓｅｃ（＝１ｓｅｃ×２０回）となった。また、２００ｍｍ×１０ｍｍの帯状エリアを対象としたラインセンサによる輝度の検出を２０回行うのに要する時間が、４０ｓｅｃ（＝２ｓｅｃ×２０回）となった。このため、２００ｍｍ×２００ｍｍの評価エリアの全域を対象とした一具体例に係る形状測定に要する時間は、６０ｓｅｃ（＝２０ｓｅｃ＋４０ｓｅｃ）と算出された。
【０１１５】
＜一参考例の計算結果＞
上記の前提条件のもとでは、一参考例においては、エリアセンサのフレームレートが６０Ｈｚであるため、４つのパターン光が順に投影された１つの視野（１０ｍｍ×１０ｍｍ）をエリアセンサで撮像するのに要する時間は、６６．７（＝１／６０×４）ｍｓｅｃとなった。ここで、評価エリアが、一辺が２００ｍｍである正方形状の領域であるため、１０ｍｍ×１０ｍｍの視野を、第１方向（Ｙ軸方向）に２０回切り替え、さらに第２方向（Ｘ軸方向）に２０回切り替えるために、ステージを静止している状態から１０ｍｍ移動させて静止させる動作を４００（＝２０×２０）回行うのに要する時間が、４００ｓｅｃ（＝１ｓｅｃ×４００回）となった。また、エリアセンサで４００回撮像するのに要する時間は、２６．７ｓｅｃ（＝６６．７ｍｓｅｃ×４００回）となった。このため、２００ｍｍ×２００ｍｍの評価エリアの全域を対象とした、一参考例に係る形状測定に要する時間は、４２６．７ｓｅｃ（＝４００ｓｅｃ＋２６．７ｓｅｃ）となった。
【０１１６】
＜１−５−３．一具体例と一参考例との比較＞
上記の計算結果より、一参考例に係る形状測定に要する時間が４２６．７ｓｅｃと算出されたのに対して、一具体例に係る形状測定に要する時間が６０ｓｅｃと算出された。このため、上記の前提条件のもとでは、一具体例に係る形状測定によれば、一参考例に係る形状測定と比較して、７倍程度の高速化が図られ得ることが分かった。ここでは、例えば、被測定物Ｗ０を静止している状態から移動させて静止させる動作の回数が少ない程、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができることが分かった。
【０１１７】
＜１−６．第１実施形態のまとめ＞
以上のように、第１実施形態に係る形状測定装置１００によれば、例えば、被測定物Ｗ０のうちの各受光素子１２ｂｃによって輝度が検出される検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０に応じた距離だけ、移動機構１３が投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を相対的に移動させる１サイクルの期間において、投影部１１が被測定物Ｗ０に位相が相互にずれたＮ個のパターン光Ｐ１を順に投影しつつ、各受光素子１２ｂｃがＮ個の輝度に係る信号を得る１サイクルの処理を、連続的に繰り返す。このため、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、各受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１内に同一の小領域が含まれている間に、１サイクルの処理における、投影部１１による被測定物Ｗ０に対するＮ個のパターン光Ｐ１の投影と、各受光素子１２ｂｃによるＮ個の輝度に係る信号の取得と、を行うことができる。これにより、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、被測定物Ｗ０の形状を測定することができる。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【０１１８】
また、例えば、１サイクルの期間に、移動機構１３によって、検出対象領域Ａｄ１の第２方向（Ｘ軸方向）における幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させれば、移動機構１３による投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の第２方向（Ｘ軸方向）における相対的な移動の速度を高めることができる。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【０１１９】
＜２．他の実施形態＞
本発明は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
【０１２０】
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、投影部１１が、第１方向（Ｙ軸方向）における明るさの変化の周期が相互に異なる２種類以上のパターン光のそれぞれについて、相互に位相がずれたＮ個のパターン光を被測定物Ｗ０に投影してもよい。このような構成が採用されれば、例えば、被測定物Ｗ０がある程度の凹凸を有する場合に、明るさの変化の周期が異なる２種類のパターン光を用いても、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【０１２１】
ここで、投影部１１が、第１方向（Ｙ軸方向）において第１周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれたＮ１個の第１パターン光Ｐ１１と、第１方向（Ｙ軸方向）において第１周期とは異なる第２周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相がずれたＮ２個の第２パターン光Ｐ１２と、を含む所定数のパターン光Ｐ１を、被測定物Ｗ０に投影する具体例を挙げて説明する。この具体例では、数値Ｎ１および数値Ｎ２の和が予め設定された所定数であり、数値Ｎ１および数値Ｎ２のそれぞれが、所定数の半分としての４である。
【０１２２】
ここでは、第１パターン光Ｐ１１として、例えば、図２で示されたパターン光Ｐ１１が採用される。また、Ｎ１個の第１パターン光Ｐ１１として、例えば、図３および図４で示された４つの第１パターン光Ｐ１１が採用される。この４つの第１パターン光Ｐ１１として、例えば、図３（ａ）および図４（ａ）で示された第１Ａパターン光Ｐ１１ａ、図３（ｂ）および図４（ｂ）で示された第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂ、図３（ｃ）および図４（ｃ）で示された第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃ、ならびに図３（ｄ）および図４（ｄ）で示された第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄが採用される。
【０１２３】
図１２は、被測定物Ｗ０に投影される第２パターン光Ｐ１２の一例を示す図である。図１２で示される第２パターン光Ｐ１２は、第１方向（Ｙ軸方向）における正弦波状の明るさの変化の周期として、第１パターン光Ｐ１１の第１周期よりも長い第２周期を有する。図１３は、第１方向（Ｙ軸方向）において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つの第２パターン光Ｐ１２の一例を示す図である。図１４は、第１方向（Ｙ軸方向）において位相を（π／２）ｒａｄずつシフトさせた関係にある４つの第２パターン光Ｐ１２における明るさの分布の一例を示す図である。ここでは、Ｎ２個の第２パターン光Ｐ１２として、例えば、図１３および図１４で示される４つの第２パターン光Ｐ１２が採用される。この４つの第２パターン光Ｐ１２として、例えば、図１３（ａ）および図１４（ａ）で示される第２Ａパターン光Ｐ１２ａ、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）で示される第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂ、図１３（ｃ）および図１４（ｃ）で示される第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃ、ならびに図１３（ｄ）および図１４（ｄ）で示される第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄが採用される。
【０１２４】
また、ここでは、検出部１２は、例えば、被測定物Ｗ０のうちの投影部１１によって第１パターン光Ｐ１１または第２パターン光Ｐ１２が投影されている第１方向（Ｙ軸方向）に沿った線状の領域（線状領域）ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。そして、検出部１２の各受光素子１２ｂｃは、例えば、被測定物Ｗ０のうちの投影部１１によって第１パターン光Ｐ１１または第２パターン光Ｐ１２が投影されている線状領域ＬＡ０からの光を受光して、この光を電気信号に変換することで、線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。ここで、例えば、投影部１１によってＮ１個の第１パターン光Ｐ１１およびＮ２個の第２パターン光Ｐ１２が被測定物Ｗ０に順に投影される場合には、各受光素子１２ｂｃは、被測定物Ｗ０のうちのＮ１個の第１パターン光Ｐ１１がそれぞれ投影されている線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得するとともに、被測定物Ｗ０のうちのＮ２個の第２パターン光Ｐ１２がそれぞれ投影されている線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号を取得することができる。
【０１２５】
また、ここでは、制御部２は、例えば、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、被測定物Ｗ０の移動と、被測定物Ｗ０に対して順に投影するＮ１個の第１パターン光Ｐ１１およびＮ２個の第２パターン光Ｐ１２の間における投影部１１によるパターン光の切り替えと、検出部１２による線状領域ＬＡ０における輝度に係る信号の各受光素子１２ｂｃによる取得と、を同期して行わせることができる。
【０１２６】
図１５および図１６は、第２実施形態における各受光素子１２ｂｃによる検出対象領域Ａｄ１と被測定物Ｗ０との相対的な位置関係の変化を示す図である。図１５および図１６では、検出対象領域Ａｄ１の外縁が実線で描かれている。
【０１２７】
第２実施形態では、例えば、制御部２は、移動機構１３によって、被測定物Ｗ０における検出対象領域Ａｄ１の第２方向（Ｘ軸方向）の幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させる期間（１サイクルの期間）において、投影部１１によって被測定物Ｗ０にＮ１個（ここでは、４つ）の第１パターン光Ｐ１１を順に投影させるとともに各受光素子１２ｂｃによってＮ１個の第１パターン光Ｐ１１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄがそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１のＮ１個の輝度に係る信号を取得させ、投影部１１によって被測定物Ｗ０にＮ２個（ここでは、４つ）の第２パターン光Ｐ１２を順に投影させるとともに各受光素子１２ｂｃによってＮ２個の第２パターン光Ｐ１２としての第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１のＮ２個の輝度に係る信号を取得させる処理（１サイクルの処理）を、連続的に繰り返し実行させることができる。
【０１２８】
ここで、図１５および図１６で示されるように、図７および図８の例と同様に、平面視して、被測定物Ｗ０が、第２方向（Ｘ軸方向）とは逆方向である−Ｘ方向において連続して相互に隣接する、第ｉ小領域Ａｉ（ｉは自然数）を有する場合を想定する。図１５および図１６の例では、平面視して、被測定物Ｗ０における、第１小領域Ａ１、第２小領域Ａ２、第３小領域Ａ３、第４小領域Ａ４、第５小領域Ａ５、第６小領域Ａ６、第７小領域Ａ７、第８小領域Ａ８、第９小領域Ａ９、第１０小領域Ａ１０、第１１小領域Ａ１１、・・・および第１６小領域Ａ１６が示されている。第ｉ小領域Ａｉの第２方向（Ｘ軸方向）における幅は、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０を、第１パターン光Ｐ１１の数としての数値Ｎ１（ここではＮ１は４）と第２パターン光Ｐ１２の数としての数値Ｎ２（ここではＮ２は４）との和（ここでは、８）で除したＤ０／（Ｎ１＋Ｎ２）（ここではＤ０／８）とされる。例えば、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０が、８μｍであれば、Ｄ０／８は、１μｍとなる。
【０１２９】
ここでは、例えば、等間隔の時刻Ｔ１〜Ｔ１１のそれぞれにおいて、図１５（ａ）から図１６（ｅ）で示される状態とされる。
【０１３０】
具体的には、時刻Ｔ１には、図１５（ａ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第１小領域Ａ１が入った状態とされる。時刻Ｔ２には、図１５（ｂ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第２小領域Ａ２が入った状態とされる。時刻Ｔ３には、図１５（ｃ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第３小領域Ａ３が入った状態とされる。時刻Ｔ４に、図１５（ｄ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第４小領域Ａ４が入った状態とされる。時刻Ｔ５には、図１５（ｅ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第５小領域Ａ５が入った状態とされる。時刻Ｔ６には、図１５（ｆ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第６小領域Ａ６が入った状態とされる。時刻Ｔ７には、図１６（ａ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第７小領域Ａ７が入った状態とされる。時刻Ｔ８には、図１６（ｂ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第８小領域Ａ８が入った状態とされる。時刻Ｔ９には、図１６（ｃ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第９小領域Ａ９が入った状態とされる。時刻Ｔ１０には、図１６（ｄ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第１０小領域Ａ１０が入った状態とされる。時刻Ｔ１１には、図１６（ｅ）で示されるように、検出対象領域Ａｄ１の−Ｘ方向の端に第１１小領域Ａ１１が入った状態とされる。
【０１３１】
また、ここでは、例えば、等間隔の時刻Ｔ１〜Ｔ１１のそれぞれにおいて、検出部１２の各受光素子１２ｂｃによって第１パターン光Ｐ１１もしくは第２パターン光Ｐ１２に係る投影パターンの輝度に係る信号が得られる。
【０１３２】
具体的には、まず、時刻Ｔ１（図１５（ａ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ａパターン光Ｐ１１ａ（位相のずれ量＝０ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ａパターン光Ｐ１１ａの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３３】
次に、時刻Ｔ２（図１５（ｂ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂ（位相のずれ量＝（π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３４】
次に、時刻Ｔ３（図１５（ｃ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃ（位相のずれ量＝πｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３５】
次に、時刻Ｔ４（図１５（ｄ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄ（位相のずれ量＝（３π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３６】
次に、時刻Ｔ５（図１５（ｅ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第２Ａパターン光Ｐ１２ａ（位相のずれ量＝０ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第２Ａパターン光Ｐ１２ａの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３７】
次に、時刻Ｔ６（図１５（ｆ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂ（位相のずれ量＝（π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３８】
次に、時刻Ｔ７（図１６（ａ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃ（位相のずれ量＝πｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１３９】
次に、時刻Ｔ８（図１６（ｂ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄ（位相のずれ量＝（３π／２）ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１４０】
次に、時刻Ｔ９（図１６（ｃ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ａパターン光Ｐ１１ａ（位相のずれ量＝０ｒａｄ）を投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ａパターン光Ｐ１１ａの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１４１】
次に、時刻Ｔ１０（図１６（ｄ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂ（位相のずれ量＝（π／２）ｒａｄ）が投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１４２】
次に、時刻Ｔ１１（図１６（ｅ））において、投影部１１が被測定物Ｗ０に第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃ（位相のずれ量＝πｒａｄ）が投影した状態で、各受光素子１２ｂｃが第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃの投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１４３】
このとき、時刻Ｔ１〜Ｔ８において、投影部１１が、第１小領域Ａ１と、この第１小領域Ａ１の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、８つのパターン光としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第１小領域Ａ１について、この８つのパターン光としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ１〜Ｔ８において、第１小領域Ａ１では、順に投影される８つのパターン光としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【０１４４】
また、時刻Ｔ２〜Ｔ９において、投影部１１が、第２小領域Ａ２と、この第２小領域Ａ２の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、８つのパターン光としての第１Ｂ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ｂ〜Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａパターン光Ｐ１１ａをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第２小領域Ａ２について、８つのパターン光としての第１Ｂ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ｂ〜Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａパターン光Ｐ１１ａがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ２〜Ｔ９において、第２小領域Ａ２では、順に投影される８つのパターン光としての第１Ｂ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ｂ〜Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａパターン光Ｐ１１ａによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【０１４５】
また、時刻Ｔ３〜Ｔ１０において、投影部１１が、第３小領域Ａ３と、この第３小領域Ａ３の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、８つのパターン光としての第１Ｃ，１Ｄパターン光Ｐ１１ｃ，Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ，１Ｂパターン光Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第３小領域Ａ３について、８つのパターン光としての第１Ｃ，１Ｄパターン光Ｐ１１ｃ，Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ，１Ｂパターン光Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ３〜Ｔ１０において、第３小領域Ａ３では、順に投影される８つのパターン光としての第１Ｃ，１Ｄパターン光Ｐ１１ｃ，Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ，１Ｂパターン光Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【０１４６】
また、時刻Ｔ４〜Ｔ１１において、投影部１１が、第４小領域Ａ４と、この第４小領域Ａ４の近傍の領域と、を含む検出対象領域Ａｄ１に、８つのパターン光としての第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ〜１Ｃパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｃをこの記載の順に投影し、検出部１２が、第４小領域Ａ４について、８つのパターン光としての第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ〜１Ｃパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｃがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。別の観点から言えば、時刻Ｔ４〜Ｔ１１において、第４小領域Ａ４では、順に投影される８つのパターン光としての第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄ、第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄおよび第１Ａ〜１Ｃパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｃによって、投影パターンの輝度が正弦波状に変化し得る。
【０１４７】
このようにして、時刻Ｔ１〜Ｔ８において、検出部１２が、第１小領域Ａ１について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの相互に位相のずれた第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ２〜Ｔ９において、検出部１２が、第２小領域Ａ２について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの相互に位相のずれた第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ３〜Ｔ１０において、検出部１２が、第３小領域Ａ３について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの相互に位相のずれた第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。時刻Ｔ４〜Ｔ１１において、検出部１２が、第４小領域Ａ４について、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの相互に位相のずれた第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された状態における、投影パターンの輝度に係る信号を得る。
【０１４８】
すなわち、第ｉ小領域Ａｉについて、各受光素子１２ｂｃは、投影部１１が第１Ａパターン光Ｐ１１ａを投影した状態（第１Ａ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂを投影した状態（第１Ｂ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃを投影した状態（第１Ｃ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄを投影した状態（第１Ｄ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得する。また、第ｉ小領域Ａｉについて、各受光素子１２ｂｃは、投影部１１が第２Ａパターン光Ｐ１２ａを投影した状態（第２Ａ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂを投影した状態（第２Ｂ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃを投影した状態（第２Ｃ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得し、投影部１１が第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄを投影した状態（第２Ｄ状態ともいう）における投影パターンの輝度に係る信号を取得する。換言すれば、例えば、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／８）だけ移動するごとに、センサ部１２ｂは、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１ライン分の輝度に係る信号を得ることができる。
【０１４９】
そして、例えば、上述した１サイクルの処理が繰り返されると、センサ部１２ｂの複数の受光素子１２ｂｃのそれぞれは、検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０を第１パターン光Ｐ１１の数としての数値Ｎ１（ここではＮ１＝４）と第２パターン光Ｐ１２の数としての数値Ｎ２（ここではＮ２＝４）との和（Ｎ１＋Ｎ２）（ここでは、８）で除した幅（ここでは、Ｄ０／８）を有する第ｉ小領域Ａｉについて、４つの相互に位相のずれた第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの相互に位相のずれた第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された８つの状態１Ａ〜１Ｄ，２Ａ〜２Ｄにおける、投影パターンの輝度に係る信号を得ることができる。
【０１５０】
演算部３１は、例えば、各受光素子１２ｂｃによって順に取得された、Ｎ１個の第１パターン光Ｐ１１がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１のＮ１個の輝度に係る信号に基づいて、第１パターン光Ｐ１１の位相を算出するとともに、各受光素子１２ｂｃによって順に取得された、Ｎ２個の第２パターン光Ｐ１２がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１のＮ２個の輝度に係る信号に基づいて、第２パターン光Ｐ１２の位相を算出することができる。
【０１５１】
ここでは、第ｉ小領域Ａｉについて、投影部１１が第１Ａパターン光Ｐ１１ａを投影した第１Ａ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値ともいう）をＩ１＿０とし、投影部１１が第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂを投影した第１Ｂ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ１＿π／２とし、投影部１１が第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃを投影した第１Ｃ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ１＿πとし、投影部１１が第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄを投影した第１Ｄ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ１＿３π／２とする。この場合には、演算部３１は、式（３）によって、第ｉ小領域Ａｉについて、正弦波の位相θ１（ｘｉ）を算出することができる。
【０１５２】
【数３】
2020034474.tif 000005
【０１５３】
また、ここでは、第ｉ小領域Ａｉについて、投影部１１が第２Ａパターン光Ｐ１２ａを投影した第２Ａ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ２＿０とし、投影部１１が第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂを投影した第２Ｂ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ２＿π／２とし、投影部１１が第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃを投影した第２Ｃ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ２＿πとし、投影部１１が第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄを投影した第２Ｄ状態で各受光素子１２ｂｃが取得した輝度に係る信号の強度（画素値）をＩ２＿３π／２とする。この場合には、演算部３１は、式（４）によって、第ｉ小領域Ａｉについて、正弦波の位相θ２（ｘｉ）を算出することができる。
【０１５４】
【数４】
2020034474.tif 000006
【０１５５】
ここでは、例えば、上述した１サイクルの処理が繰り返される際に、センサ部１２ｂは、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／８）だけ移動するごとに、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１ライン分の画素値を取得し、演算部３１は、第ｉ小領域Ａｉについて、第１パターン光Ｐ１１の正弦波の位相θ１（ｘｉ）および第２パターン光Ｐ１２の正弦波の位相θ２（ｘｉ）を算出することができる。つまり、演算部３１は、受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１の１／（Ｎ１＋Ｎ２）（ここでは、１／８）の第ｉ小領域Ａｉごとに第１パターン光Ｐ１１の正弦波の位相θ１（ｘｉ）および第２パターン光Ｐ１２の正弦波の位相θ２（ｘｉ）を算出することができる。
【０１５６】
また、ここでは、例えば、センサ部１２ｂの受光素子１２ｂｃごとに第１方向（Ｙ軸方向）の座標が予め設定されていれば、演算部３１は、被測定物Ｗ０を平面視した第１方向（Ｙ軸方向）および第２方向（Ｘ軸方向）における２次元的なエリアのうちの細かい小領域について、それぞれ位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を算出することができる。
【０１５７】
また、演算部３１は、例えば、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）と、投影部１１および検出部１２における光学的な配置などに係る各種条件と、に基づいて、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出することができる。
【０１５８】
＜２−１−１．形状測定動作＞
図１７から図２１は、第２実施形態に係る形状測定装置１００における、被測定物Ｗ０の形状を測定する動作（形状測定動作）についての動作フローの一例を示す流れ図である。ここでは、投影部１１が、第１方向（Ｙ軸方向）において第１周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相が（π／２）ずつずれた４個の第１パターン光Ｐ１１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄ、および第１方向（Ｙ軸方向）において第２周期の正弦波状の明るさの変化をそれぞれ有し且つ相互に位相が（π／２）ずつずれた４個の第２パターン光Ｐ１２としての第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄを被測定物Ｗ０に投影する例を挙げて説明する。この動作フローには、測定部１の動作に係る処理（ステップＳｔ１〜Ｓｔ４，Ｓｔ１１〜Ｓｔ１８，Ｓｔ２１〜Ｓｔ３０，Ｓｔ３１〜Ｓｔ３８，Ｓｔ４１〜Ｓｔ４８）と、計算機３の演算に係る処理（ステップＳｔ５１〜Ｓｔ６２）と、が合わせて示されている。
【０１５９】
図１７のステップＳｔ１では、計算機３が測定を開始するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答して、測定の開始に係る第１の指令が入力されるまで、ステップＳｔ１の判定が繰り返される。一方、ここでは、第１の指令が入力されれば、ステップＳｔ２に進む。
【０１６０】
ステップＳｔ２では、制御部２が、移動機構１３における基台１３ａに対するステージ１３ｂの移動を開始する。これにより、移動機構１３が、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の移動を開始する。
【０１６１】
ステップＳｔ３では、制御部２が、投影部１１、検出部１２および移動機構１３によって、１回目の１サイクルの処理の第１部分を実行させる。ここでは、１サイクルの処理の第１部分において、第１パターン光Ｐ１１を用いた処理が行われる例を挙げる。制御部２は、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、投影部１１、検出部１２および移動機構１３の動作を同期させる。制御部２は、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／８）だけ移動する毎に、投影部１１が、被測定物Ｗ０に投影する第１パターン光Ｐ１１を切り替えて、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得するような制御を行う。
【０１６２】
このとき、ステップＳｔ３では、図１８で示されるステップＳｔ３１〜Ｓｔ３８の処理が行われる。ステップＳｔ３１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ａパターン光Ｐ１１ａの投影を開始する。ステップＳｔ３２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ３３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂの投影を開始する。ステップＳｔ３４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ３５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃの投影を開始する。ステップＳｔ３６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ３７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄの投影を開始する。ステップＳｔ３８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ３２，Ｓｔ３４，Ｓｔ３６，Ｓｔ３８において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。図１７のステップＳｔ３の処理が終了すると、ステップＳｔ４に進むとともに、ステップＳｔ５１に進む。このとき、ステップＳｔ４、ステップＳｔ１１〜Ｓｔ１８およびステップＳｔ２１〜Ｓｔ３０における測定部１の動作に係る処理と、ステップＳｔ５１〜Ｓｔ６２における計算機３の演算に係る処理と、は並行して行われ得る。
【０１６３】
ステップＳｔ５１では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第１部分におけるステップＳｔ３２，Ｓｔ３４，Ｓｔ３６，Ｓｔ３８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。そして、ステップＳｔ５２に進む。
【０１６４】
ステップＳｔ４では、制御部２が、投影部１１、検出部１２および移動機構１３によって、１回目の１サイクルの処理の第２部分を実行させる。ここでは、１サイクルの処理の第２部分において、第２パターン光Ｐ１２を用いた処理が行われる例を挙げる。制御部２は、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、投影部１１、検出部１２および移動機構１３の動作を同期させる。制御部２は、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／８）だけ移動する毎に、投影部１１が、被測定物Ｗ０に投影する第２パターン光Ｐ１２を切り替えて、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得するような制御を行う。
【０１６５】
このとき、ステップＳｔ４では、図１９で示されるステップＳｔ４１〜Ｓｔ４８の処理が行われる。ステップＳｔ４１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ａパターン光Ｐ１２ａの投影を開始する。ステップＳｔ４２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ４３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂの投影を開始する。ステップＳｔ４４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ４５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃの投影を開始する。ステップＳｔ４６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。ステップＳｔ４７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄの投影を開始する。ステップＳｔ４８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ４２，Ｓｔ４４，Ｓｔ４６，Ｓｔ４８において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。図１７のステップＳｔ４の処理が終了すると、図２０のステップＳｔ１１に進む。
【０１６６】
ステップＳｔ５２では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った１列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第２部分におけるステップＳｔ４２，Ｓｔ４４，Ｓｔ４６，Ｓｔ４８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。そして、図２０のステップＳｔ５３に進む。
【０１６７】
図２０のステップＳｔ１１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ａパターン光Ｐ１１ａの投影を開始する。ステップＳｔ１２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ１２において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ１３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｂパターン光Ｐ１１ｂの投影を開始する。ステップＳｔ１４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ１４において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ１５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｃパターン光Ｐ１１ｃの投影を開始する。ステップＳｔ１６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ１６において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ１７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第１Ｄパターン光Ｐ１１ｄの投影を開始する。ステップＳｔ１８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ１８において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。このステップＳｔ１８の処理が終了すると、図２１のステップＳｔ２１に進む。
【０１６８】
図２１のステップＳｔ２１では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ａパターン光Ｐ１２ａの投影を開始する。ステップＳｔ２２では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ２２において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ２３では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｂパターン光Ｐ１２ｂの投影を開始する。ステップＳｔ２４では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ２４において各受光素子１２ｂｃで取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ２５では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｃパターン光Ｐ１２ｃの投影を開始する。ステップＳｔ２６では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ２６において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。ステップＳｔ２７では、投影部１１が、被測定物Ｗ０に対する第２Ｄパターン光Ｐ１２ｄの投影を開始する。ステップＳｔ２８では、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得する。このとき、検出部１２は、ステップＳｔ２８において各受光素子１２ｂｃが取得した信号を計算機３に出力する。
【０１６９】
ステップＳｔ２９では、計算機３が測定を終了するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答して測定の終了に係る第２の指令が入力されていなければ、図２０のステップＳｔ１１に戻る。すなわち、第２の指令が入力されるまで、ステップＳｔ１１〜Ｓｔ１８，Ｓｔ２１〜Ｓｔ２８の１サイクルの処理が繰り返される。このステップＳｔ１１〜Ｓｔ１８，Ｓｔ２１〜Ｓｔ２８における１サイクルの処理では、制御部２は、変位センサ部１３ｄから出力される信号に応じて、投影部１１および検出部１２の動作を制御することで、投影部１１、検出部１２および移動機構１３の動作を同期させる。具体的には、制御部２は、基台１３ａに対してステージ１３ｂが距離（Ｄ０／８）だけ移動する毎に、投影部１１が、被測定物Ｗ０に投影するパターン光を切り替えて、検出部１２が、各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得するような制御を行う。これにより、制御部２は、移動機構１３によって、検出対象領域Ａｄ１の第２方向（Ｘ軸方向）における幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させる１サイクルの期間において、投影部１１によって４つの第１パターン光Ｐ１１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの第２パターン光Ｐ１２としての第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄを、被測定物Ｗ０に順に投影させるとともに、各受光素子１２ｂｃによって、４つの第１パターン光Ｐ１１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの第２パターン光Ｐ１２としての第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得させる処理を、連続的に繰り返し実行させる。
【０１７０】
また、ステップＳｔ２９では、第２の指令が入力されれば、ステップＳｔ３０に進む。ステップＳｔ３０では、制御部２が、移動機構１３における基台１３ａに対するステージ１３ｂの移動を終了する。これにより、移動機構１３が、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の移動を終了する。
【０１７１】
一方、図２０のステップＳｔ５３では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−６）列目（ｋは自然数）の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ５４に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５３では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った２列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第１部分におけるステップＳｔ３４，Ｓｔ３６，Ｓｔ３８で各受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ１２で各受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った２列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、図１７のステップＳｔ５２で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｔ５３では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−６）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ１４，Ｓｔ１６，Ｓｔ１８で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ１２で受光素子１２ｂｃが得られた１個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−６）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ６０で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。
【０１７２】
ステップＳｔ５４では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−５）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ５５に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５４では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った３列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第１部分におけるステップＳｔ３６，Ｓｔ３８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った３列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、図１７のステップＳｔ５２で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｔ５４では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−５）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ１６，Ｓｔ１８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−５）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ６０で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。
【０１７３】
ステップＳｔ５５では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−４）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ５６に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５５では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った４列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第１部分におけるステップＳｔ３８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４，Ｓｔ１６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った４列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、図１７のステップＳｔ５２で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｔ５５では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−４）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ１８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４，Ｓｔ１６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−４）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ６０で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。
【０１７４】
ステップＳｔ５６では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−３）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、図２１のステップＳｔ５７に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５６では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った５列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４，Ｓｔ１６，Ｓｔ１８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った５列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、図１７のステップＳｔ５２で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｔ５６では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−３）列目の複数の小領域のそれぞれについて、Ｍ回目のステップＳｔ１２，Ｓｔ１４，Ｓｔ１６，Ｓｔ１８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−３）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ２（ｘｉ）として、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ６０で算出された位相θ２（ｘｉ）を採用する。
【０１７５】
ステップＳｔ５７では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−２）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ５８に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５７では、演算部３１は、１回目の１サイクルの処理の第２部分におけるステップＳｔ４４，Ｓｔ４６，Ｓｔ４８で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ２２で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、に基づいて、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った６列目の複数の小領域のそれぞれについて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った６列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、図２０のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目のステップＳｔ５７では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−２）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ４４，Ｓｔ４６，Ｓｔ４８で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ４２で受光素子１２ｂｃが得られた１個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−２）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、Ｍ回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。
【０１７６】
ステップＳｔ５８では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ−１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ５９に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５８では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った７列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第２部分におけるステップＳｔ４６，Ｓｔ４８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った７列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、１回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目（Ｍは２以上の整数）のステップＳｔ５８では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ２６，Ｓｔ２８で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４で受光素子１２ｂｃが得た２個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ−１）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、Ｍ回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。
【０１７７】
ステップＳｔ５９では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ６０に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ５９では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った８列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目の１サイクルの処理の第２部分におけるステップＳｔ４８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、１回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４，Ｓｔ２６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った８列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、１回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目のステップＳｔ５９では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ）列目の複数の小領域のそれぞれについて、（Ｍ−１）回目のステップＳｔ２８で受光素子１２ｂｃが得た１個の輝度に係る信号と、Ｍ回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４，Ｓｔ２６で受光素子１２ｂｃが得た３個の輝度に係る信号と、に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、Ｍ回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。
【０１７８】
ステップＳｔ６０では、演算部３１が、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８ｋ＋１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、検出部１２の受光素子１２ｂｃが連続して得た８つの輝度に係る信号に基づいて、位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を取得する。そして、ステップＳｔ６１に進む。ここで、例えば、１回目のステップＳｔ６０では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った９列目の複数の小領域のそれぞれについて、１回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４，Ｓｔ２６，Ｓｔ２８で受光素子１２ｂｃが得た４個の輝度に係る信号に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った９列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、１回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。また、例えば、Ｍ回目のステップＳｔ６０では、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ＋１）列目の複数の小領域のそれぞれについて、Ｍ回目のステップＳｔ２２，Ｓｔ２４，Ｓｔ２６，Ｓｔ２８で受光素子１２ｂｃが得られた４個の輝度に係る信号、に基づいて、位相θ２（ｘｉ）を算出する。また、演算部３１は、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った（８Ｍ＋１）列目の複数の小領域のそれぞれについての位相θ１（ｘｉ）として、Ｍ回目のステップＳｔ５６で算出された位相θ１（ｘｉ）を採用する。
【０１７９】
このようにして、ステップＳｔ５３〜Ｓｔ６０では、ステップＳｔ１２，Ｓｔ１４，Ｓｔ１６，Ｓｔ１８，Ｓｔ２２，Ｓｔ２４，Ｓｔ２６，Ｓｔ２８の何れかにおいて検出部１２の各受光素子１２ｂｃによって検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号が得られる度に、各受光素子１２ｂｃによって順に取得された、４つの第１パターン光Ｐ１１としての第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび４つの第２パターン光Ｐ１２としての第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄがそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号に基づいて、演算部３１が、第１パターン光Ｐ１１の位相θ１（ｘｉ）あるいは第２パターン光Ｐ１２の位相θ２（ｘｉ）を算出する。
【０１８０】
ステップＳｔ６１では、ステップＳｔ２９と同様に、計算機３が測定を終了するか否かを判定する。ここでは、例えば、形状測定装置１００のオペレータによる操作部５の操作に応答して測定の終了に係る第２の指令が入力されていなければ、図２０のステップＳｔ５３に戻る。すなわち、第２の指令が入力されるまで、ステップＳｔ１〜Ｓｔ１８，Ｓｔ２１〜Ｓｔ２８の１サイクルの処理に応じたステップＳｔ５３〜Ｓｔ６０における位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）の算出あるいは再利用などによる取得処理が繰り返される。一方、ここでは、第２の指令が入力されれば、ステップＳｔ６２に進む。ステップＳｔ６２では、演算部３１が、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）と、投影部１１および検出部１２における光学的な配置などに係る各種条件と、に基づいて、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出する。
【０１８１】
ここでは、演算部３１が、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）を算出した後に、被測定物Ｗ０の形状の分布を算出したが、これに限られない。例えば、演算部３１は、被測定物Ｗ０の形状の分布の算出を、可能な範囲で、被測定物Ｗ０の各小領域に係る位相θ１（ｘｉ）および位相θ２（ｘｉ）の算出と並行して行ってもよい。
【０１８２】
このようにして、第２実施形態に係る形状測定動作では、例えば、被測定物Ｗ０のうちの各受光素子１２ｂｃによって輝度が検出される検出対象領域Ａｄ１の幅Ｄ０に応じた距離だけ、移動機構１３が投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を相対的に移動させる１サイクルの期間において、投影部１１が被測定物Ｗ０に位相が相互にずれたＮ１個の第１パターン光Ｐ１１および位相が相互にずれたＮ２個の第２パターン光Ｐ１２を順に投影しつつ、各受光素子１２ｂｃが（Ｎ１＋Ｎ２）個の輝度に係る信号を得る１サイクルの処理が、連続的に繰り返される。このため、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、各受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１内に同一の小領域が含まれている間に、１サイクルの処理における、投影部１１による被測定物Ｗ０に対するＮ１個の第１パターン光Ｐ１１およびＮ２個の第２パターン光Ｐ１２の投影と、各受光素子１２ｂｃによる（Ｎ１＋Ｎ２）個の輝度に係る信号の取得と、を行うことができる。これにより、例えば、投影部１１および検出部１２に対する被測定物Ｗ０の相対的な移動を停止することなく、被測定物Ｗ０の形状を測定することができる。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。したがって、第２実施形態に係る形状測定動作によれば、例えば、被測定物Ｗ０がある程度の凹凸を有する場合に、明るさの変化の周期が異なる２種類の第１パターン光Ｐ１１および第２パターン光Ｐ１２を用いても、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化を図ることができる。
【０１８３】
＜２−２．その他の実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、パターン光Ｐ１の数としての数値Ｎを３以上の自然数としてもよい。この場合には、第１方向（Ｙ軸方向）において同一周期の正弦波状の明るさの変化を有し且つ投影部１１が被測定物Ｗ０に順に投影する相互に位相がずれた複数のパターン光Ｐ１として、位相が相互に（２π／Ｎ）ｒａｄずつずれた関係を有するＮ個のパターン光が採用されてもよい。ここで、例えば、上記第１実施形態のように、数値Ｎが４の倍数であれば、投影部１１が、被測定物Ｗ０の同一位置の領域に、正弦波状の明るさの変化のうちの極大の明るさの光と極小の明るさの光とをそれぞれ照射した状態で、各受光素子１２ｂｃが、輝度に係る信号を取得することができる。これにより、例えば、各受光素子１２ｂｃで得られる輝度に係る信号におけるノイズの影響が低減され得る。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定における精度が向上する。また、上記第１実施形態のように、例えば、数値Ｎが４であれば、位相θを算出する演算が複雑になりにくく、投影部１１による複数のパターン光Ｐ１の被測定物Ｗ０に対する投影の切り替え回数および検出部１２による輝度に係る信号の取得回数が多くなり過ぎない。これにより、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化が図られ得る。
【０１８４】
上記第２実施形態において、例えば、第１パターン光Ｐ１１の数としての数値Ｎ１および第２パターン光Ｐ１２の数としての数値Ｎ２をそれぞれ３以上の自然数としてもよい。この場合には、例えば、第１方向（Ｙ軸方向）において同一周期の正弦波状の明るさの変化を有し且つ投影部１１が被測定物Ｗ０に順に投影する相互に位相がずれた複数の第１パターン光Ｐ１１として、位相が相互に（２π／Ｎ１）ｒａｄずつずれた関係を有するＮ１個の第１パターン光Ｐ１１が採用されてもよい。また、例えば、第１方向（Ｙ軸方向）において同一周期の正弦波状の明るさの変化を有し且つ投影部１１が被測定物Ｗ０に順に投影する相互に位相がずれた複数の第２パターン光Ｐ１２として、位相が相互に（２π／Ｎ２）ｒａｄずつずれた関係を有するＮ２個の第２パターン光Ｐ１２が採用されてもよい。ここで、例えば、上記第２実施形態のように、数値Ｎ１および数値Ｎ２のそれぞれが４の倍数であれば、投影部１１が、被測定物Ｗ０の同一位置の領域に、正弦波状の明るさの変化のうちの極大の明るさの光と極小の明るさの光とをそれぞれ照射した状態で、各受光素子１２ｂｃが、輝度に係る信号を取得することができる。これにより、例えば、各受光素子１２ｂｃで得られる輝度に係る信号におけるノイズの影響が低減され得る。その結果、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定における精度が向上する。また、上記第２実施形態のように、例えば、数値Ｎ１および数値Ｎ２のそれぞれが４であれば、位相θ１および位相θ２を算出する演算が複雑になりにくく、投影部１１による複数の第１パターン光Ｐ１１および複数の第２パターン光Ｐ１２の被測定物Ｗ０に対する投影の切り替え回数および検出部１２による輝度に係る信号の取得回数が多くなり過ぎない。これにより、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定の高速化が図られ得る。
【０１８５】
上記各実施形態において、例えば、投影部１１が投影するパターン光Ｐ１あるいは第１，２パターン光Ｐ１１，Ｐ１２の明るさが正弦波状に変化している第１方向としてのＹ軸方向と、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０が相対的に移動する第２方向としてのＸ軸方向と、が直交していたが、これに限られない。例えば、第１方向と第２方向との成す角度が直角からずれていてもよい。換言すれば、例えば、第２方向が、第１方向に対して交差している関係を有していてもよい。ここで、例えば、上記各実施形態のように、第１方向と第２方向とが垂直な関係を有していれば、投影部１１が被測定物Ｗ０に所定数のパターン光を順に投影しつつ、各受光素子１２ｂｃが所定数の輝度に係る信号を得る１サイクルの期間において、各受光素子１２ｂｃの検出対象領域Ａｄ１に含まれる同一の第ｉ小領域Ａｉを大きくすることができる。これにより、例えば、被測定物Ｗ０の形状測定における精度を向上させることができる。
【０１８６】
上記各実施形態において、例えば、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を保持しているステージ１３ｂが第２方向（Ｘ軸方向）に移動したが、これに限られない。例えば、投影部１１および検出部１２が、被測定物Ｗ０に対して第２方向（Ｘ軸方向）とは逆方向（−Ｘ軸方向）に移動してもよい。すなわち、例えば、被測定物Ｗ０は、第２方向（Ｘ軸方向）において投影部１１および検出部１２に対して相対的に移動してもよい。
【０１８７】
上記各実施形態において、例えば、被測定物Ｗ０は、並進するように移動することで、第２方向（Ｘ軸方向）において投影部１１および検出部１２に対して相対的に移動したが、これに限られない。例えば、被測定物Ｗ０が、略円筒状もしくは略円柱状の形状を有するような場合には、制御部２によって、被測定物Ｗ０が、仮想的な中心軸を中心として回転している状態で、投影部１１が、被測定物Ｗ０の軸方向に沿って明るさが正弦波状に変化しているパターン光Ｐ１もしくは第１，２パターン光Ｐ１１，Ｐ１２を、被測定物Ｗ０の外周面に投影しつつ、検出部１２の各受光素子１２ｂｃが、被測定物Ｗ０の外周面における被測定物Ｗ０の軸方向に沿った線状領域の輝度に係る信号を得てもよい。このとき、例えば、被測定物Ｗ０の外周面の接線の方向が、第２方向（Ｘ軸方向）であれば、被測定物Ｗ０は、この被測定物Ｗ０の仮想的な中心軸を中心として回転移動することで、投影部１１および検出部１２に対して、第２方向（Ｘ軸方向）において相対的に移動し得る。
【０１８８】
上記第１実施形態において、例えば、投影部１１によって第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄが被測定物Ｗ０に投影される順は、位相のずれが小さい順に従った順でなくてもよい。この場合には、例えば、投影部１１によって第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄが被測定物Ｗ０に投影された順が認識可能であるか、または予め設定されていてもよい。また、上記第２実施形態において、例えば、投影部１１によって第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄが被測定物Ｗ０に投影される順は、位相のずれが小さい順に従った順でなくてもよい。この場合には、例えば、投影部１１によって第１Ａ〜１Ｄパターン光Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄおよび第２Ａ〜２Ｄパターン光Ｐ１２ａ〜Ｐ１２ｄが被測定物Ｗ０に投影された順が認識可能であるか、または予め設定されていてもよい。
【０１８９】
上記各実施形態において、例えば、制御部２は、移動機構１３によって、被測定物Ｗ０における検出対象領域Ａｄ１の第２方向としてのＸ軸方向の幅Ｄ０に１／ｎ（ｎは自然数）を乗じた距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向としてのＸ軸方向に相対的に移動させる期間（１サイクルの期間）において、投影部１１によって被測定物Ｗ０に対して所定数のパターン光を順に投影させるとともに、各受光素子１２ｂｃによって所定数のパターン光がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得させる処理（１サイクルの処理）を、連続的に繰り返し実行させてもよい。換言すれば、制御部２は、移動機構１３によって、被測定物Ｗ０における検出対象領域Ａｄ１の第２方向としてのＸ軸方向の幅Ｄ０の距離、投影部１１および検出部１２に対して被測定物Ｗ０を第２方向としてのＸ軸方向に相対的に移動させる期間において、投影部１１によって被測定物Ｗ０に対して所定数のパターン光を順に投影させるとともに、各受光素子１２ｂｃによって所定数のパターン光がそれぞれ投影された検出対象領域Ａｄ１の輝度に係る信号を取得させる処理（１サイクルの処理）をｎ回連続的に繰り返し実行させてもよい。
【０１９０】
上記各実施形態において、例えば、投影部１１のＳＬＭ１１ｂには、ＧＬＶ（登録商標）などのＭＥＭＳに属するものの代わりに、光源からの光の透過状態を液晶などで切り替える方式（液晶方式ともいう）などの他方式によって光の一次元の変調を行うことが可能な構成が適用されてもよい。
【０１９１】
上記各実施形態において、例えば、投影部１１によって被測定物Ｗ０に投影されるパターン光Ｐ１あるいは第１，２パターン光Ｐ１１，Ｐ１２が形成する投影パターンは、センサ部１２ｂのラインセンサで輝度が検出され得る線状領域ＬＡ０の幅以上の幅を有するものであれば、線状の領域に形成されるパターンであっても矩形状の領域に形成されるパターンであってもよい。
【０１９２】
上記各実施形態において、例えば、制御部２と計算機３とが一体の構成を有する部分に変更されてもよい。例えば、制御部２と計算機３とが、一体のコンピュータで構成されていてもよい。この場合には、例えば、制御部２の一部あるいは全部の機能が、計算機３のＣＰＵ９０がプログラムに従って動作することで実現される機能とされてもよい。また、これらの機能的な要素の一部または全部は、例えば、論理回路などの電子回路で実現されてもよい。
【０１９３】
上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１９４】
１  測定部
２  制御部
３  計算機
１１  投影部
１２  検出部
１２ｂｃ  受光素子
１３  移動機構
１３ａ  基台
１３ｂ  ステージ
１３ｃ  駆動部
１３ｄ  変位センサ部
２２ａ  第１制御基板
２２ｂ  第２制御基板
３１  演算部
１００  形状測定装置
Ａｄ１  検出対象領域
Ａｉ  第ｉ小領域
Ｄ０  幅
ＬＡ０  線状領域
Ｐ１  パターン光
Ｐ１ａ，Ｐ１１ａ  第１Ａパターン光
Ｐ１ｂ，Ｐ１１ｂ  第１Ｂパターン光
Ｐ１ｃ，Ｐ１１ｃ  第１Ｃパターン光
Ｐ１ｄ，Ｐ１１ｄ  第１Ｄパターン光
Ｐ１１  第１パターン光
Ｐ１２  第２パターン光
Ｐ１２ａ  第２Ａパターン光
Ｐ１２ｂ  第２Ｂパターン光
Ｐ１２ｃ  第２Ｃパターン光
Ｐ１２ｄ  第２Ｄパターン光
Ｗ０  被測定物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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