(57)【要約】【課題】光学系を機械的に切り替えることなく低倍率又は高倍率で取得した画像を用いて、計測対象部分の大きさに応じて計測対象物の形状を精度良く、しかも簡便かつ迅速に計測することができる画像計測装置及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】低倍画像又は低倍画像と同軸で撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する表示手段３３２と、低倍画像上又は高倍画像上で、エッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段３３３と、指定を受け付けたエッジ部分を示す画像を低倍画像の略中央に移動させた場合に、エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段３３４と、一の高倍画像内に含まれると判断された場合、一の高倍画像上で取得したエッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段３３５とを備える。【選択図】図２
2010032471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を撮像した画像に基づいて計測対象物を計測する画像計測装置において、
前記計測対象物に照射された光を受光レンズで受光し、該受光レンズから二方向に分岐した光のうちの一方向の光を低倍率の低倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる低倍側撮像手段と、
前記二方向に分岐した光のうちの他方向の光を高倍率の高倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる高倍側撮像手段と、
前記低倍側撮像手段で撮像した低倍画像、又は該低倍画像と同軸で前記高倍側撮像手段で撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する表示手段と、
前記低倍画像上又は前記高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段と、
該エッジ部分受付手段で指定を受け付けた複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段と、
該判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記一の高倍画像上で取得した該エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段と
を備えることを特徴とする画像計測装置。
【請求項２】
指定を受け付けた複数のエッジ部分ごとに、前記低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断するエッジ点判断手段と、
該エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができないと判断した場合、複数の前記エッジ部分を一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する画像判断手段と
を備え、
前記判断手段は、
前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができると判断した複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断するようにしてあり、
前記計測値算出手段は、
前記エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合、又は前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができないと判断した場合には、前記低倍画像上で取得した複数の前記エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の画像計測装置。
【請求項３】
前記判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記低倍画像を前記高倍画像へ切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の画像計測装置。
【請求項４】
複数の前記エッジ部分を示す画像ごとに低倍画像上での該エッジ部分と前記計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶する位置記憶手段と、
記憶された前記相対位置情報に基づいて、複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれるように、前記計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を、前記低倍画像上に表示する誘導表示手段と
を備える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計測装置。
【請求項５】
前記計測値算出手段は、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、前記高倍画像上で取得した複数の該エッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある前記相対位置情報とに基づいて算出するようにしてあることを特徴とする請求項４記載の画像計測装置。
【請求項６】
計測対象物に照射された光を受光レンズで受光し、該受光レンズから二方向に分岐した光のうちの一方向の光を低倍率の低倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる低倍側撮像手段、及び
前記二方向に分岐した光のうちの他方向の光を高倍率の高倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる高倍側撮像手段を備え、
前記低倍側撮像手段及び前記高倍側撮像手段で計測対象物を撮像した画像に基づいて計測対象物を計測する画像計測装置で実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、
前記画像計測装置を、
前記低倍側撮像手段で撮像した低倍画像、又は該低倍画像と同軸で前記高倍側撮像手段で撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する表示手段、
前記低倍画像上又は前記高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段、
該エッジ部分受付手段で指定を受け付けた複数のエッジ部分を示す画像を、前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段、及び
該判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記一の高倍画像上で取得した該エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項７】
前記画像計測装置を、
指定を受け付けた複数のエッジ部分ごとに、前記低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断するエッジ点判断手段、及び
該エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができないと判断した場合、複数の前記エッジ部分が一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する画像判断手段として機能させ、
前記判断手段を、
前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができると判断した複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する手段として機能させ、
前記計測値算出手段を、
前記エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合、又は前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができないと判断した場合には、前記低倍画像上で取得した複数の前記エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する手段として機能させることを特徴とする請求項６記載のコンピュータプログラム。
【請求項８】
前記画像計測装置を、
前記判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記低倍画像を前記高倍画像へ切り替える切替手段
として機能させることを特徴とする請求項６又は７記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
前記画像計測装置を、
複数の前記エッジ部分を示す画像ごとに低倍画像上での該エッジ部分と前記計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶する位置記憶手段、及び
記憶された前記相対位置情報に基づいて、複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれるように、前記計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を、前記低倍画像上に表示する誘導表示手段
として機能させることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記計測値算出手段を、
一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、前記高倍画像上で取得した複数の該エッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある前記相対位置情報とに基づいて算出する手段として機能させることを特徴とする請求項９記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低倍率と高倍率とを切り替えて取得した画像データを用いて、計測対象物の形状を正確に計測する画像計測装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、計測対象物の形状を計測する装置として、計測対象物に光を照射し、照射した光の透過光又は反射光を受光レンズにより、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子に結像させて画像を取得し、取得した画像をコンピュータ処理することにより計測対象物の形状を計測する画像計測装置がある。
【０００３】
計測対象物の画像は、受光レンズによって計測対象物に対して極めて正確な相似形とすることができる。画像上の寸法を受光レンズの倍率でキャリブレーションすることにより、画像上の寸法を実際の計測対象物の寸法と正確に関連付けることができる。したがって、画像上の計測対象物の形状を正確に特定することにより、実物の計測対象物の形状を正確に計測することができる。画像上の計測対象物の特定は、計測対象物と背景画像との境界部分（以下、エッジ部分）を検出することにより行われる。図１５は、従来の画像上で指定されるエッジ検出領域の例示図である。図１６は、従来のエッジ点に基づいて最小二乗法によって特定する形状の例示図である。図１７は、従来のエッジ点を幾何学図形にフィッティングして得られる円を説明するための説明図である。
【０００４】
画像上でエッジを検出する場合、図１５に示すようにエッジ部分周辺をマウスカーソルでクリック又はドラッグで囲む等してエッジ検出領域を指定する。エッジ部分は、計測対象物の画素と背景画像の画素との輝度値変化が激しい箇所であり、コンピュータは、指定された領域の画像データの中で例えば隣接する画素間の輝度差が所定の値より大きい箇所（画素間）を、図１５に示すように複数のエッジ点として取得する。取得した複数のエッジ点は、例えば最小二乗法のような回帰分析法により、図１６に示すように直線の幾何学図形にフィッティングし、算出された直線をエッジとして検出する。直線が点であっても同様に検出することができる。円形状についても直線と同様、図１７に示すように隣接する画素間の輝度値変化が激しい箇所を複数の点として取得し、最小二乗法等によって算出することができる。
【０００５】
計測対象物自体の大きさ、計測対象部分の大きさは様々である。例えば、計測対象部分が比較的小さい円形状であり、低倍率で画像（以下、低倍画像）を取得した場合、得られるエッジ数が少なくなることから、正しい円形状を算出することができない。計測対象部分が比較的小さく、低倍画像で円形状を算出することができるエッジ数を得られる場合であっても、正確に計測するためには、より高い倍率で取得した画像（以下、高倍画像）が必要となる。一方で、倍率が高くなるにつれて一度に取得することができる画像領域は狭くなり、計測対象部分が比較的大きい場合には計測対象部分の画像全体を高倍画像で一度に表示することができないおそれがある。また、小さい計測対象部分を計測する場合、高倍率で計測するが、低倍率で計測対象物全体を俯瞰して計測対象物全体での計測対象部分の位置関係を確認した上で計測対象部分を計測する必要がある。したがって、計測対象部分の大きさに応じて、低倍率と高倍率とで取得した両方の画像を用いることが要求される。
【０００６】
画像計測装置で低倍画像及び高倍画像を取得するには、低倍率と高倍率とを切り替える必要がある。それには、例えば受光レンズ（対物レンズ）を交換する方法、レボルバ等の切替器を用いる方法、ズームレンズを用いる方法等、光学系を機械的に切り替える方法がある。上述のように小さい計測対象部分を計測する場合、計測対象物全体を俯瞰するときには光学系を低倍率に切り替え、広い視野で計測対象物の位置を確認して位置合わせをした後、光学系を高倍率に切り替えることにより、全体を俯瞰しながら小さい計測対象部分を高倍率で計測することができる。
【０００７】
しかし、小さい計測対象部分が複数存在する場合、低倍率で位置合わせをし、高倍率に切り替えて計測し、再び低倍率に切り替えて位置合わせをするというように、光学系の切り替えを何度も必要とし、操作が煩雑になるとともに計測に相当の時間を要することから、計測漏れ、計測位置の指定誤り等が生じやすい。
【０００８】
そこで、光学系を機械的に切り替えることなく低倍率と高倍率とを切り替える画像計測装置として、例えば特許文献１では、同一の光軸を有するとともに、ステージ上の測定対象物の像を低倍率と高倍率とで個別に投影可能な２眼２倍率の投影光学系を備えた位置計測装置が開示されている。特許文献１では、測定対象物の表面の所定位置に所定の第１マークと第１マークより小さい第２マークとを付し、第１マークを低倍率で撮像し、低倍率の像に基づいて投影光学系をステージに対して相対的に移動させることにより、第２マークを投影光学系の高倍率の視野中に配置するようにしている。
【０００９】
また特許文献２では、光路を２系統もって切り替えて使用する機構を有する光学式測定装置が開示されており、特許文献２中に図示されているように、対物レンズと１台のＣＣＤカメラとの間の光路をビームスプリッタで分岐し、該光路に低倍率レンズを、分岐した光路に高倍率レンズを挿入した構造が示されている。また、分岐して高倍率レンズを挿入した光路の光をもう１台のＣＣＤカメラに入射させた構造についても図示されている。
【特許文献１】特開２０００−３４６６１８号公報
【特許文献２】特開平９−３０４６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献１の位置計測装置では、測定対象物の表面にマークを付しているので、低倍率から高倍率に切り替える際にステージ上で測定対象物が移動した場合には、再度、低倍率の像に基づいて投影光学系をステージに対して相対的に移動させて配置し直さなければならなくなる。また、低倍率用の第１マークと高倍率用の第２マークとを、予め全ての測定対象物の表面に各倍率に合わせて付しておく必要があるため煩雑であるとともに、マークを付すことができない測定対象物もあるため適用範囲が制限される。
【００１１】
また上述した特許文献２では、小さい計測対象部分が複数存在する場合でも、光学系を機械的に切り替える必要がないので、光学系の切り替えに時間を要するということはない。しかし、低倍率で位置合わせをし、高倍率に切り替えて計測し、再び低倍率に切り替えて位置合わせをするという煩雑な作業を繰り返すために、計測に時間を要し、計測漏れ、計測誤り等が生じやすいという問題を解決するものではない。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光学系を機械的に切り替えることなく低倍率又は高倍率で取得した画像を用いて、計測対象部分の大きさに応じて計測対象物の形状を精度良く、しかも簡便かつ迅速に計測することができる画像計測装置及びコンピュータプログラム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】
上記目的を達成するために第１発明に係る画像計測装置は、計測対象物を撮像した画像に基づいて計測対象物を計測する画像計測装置において、前記計測対象物に照射された光を受光レンズで受光し、該受光レンズから二方向に分岐した光のうちの一方向の光を低倍率の低倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる低倍側撮像手段と、前記二方向に分岐した光のうちの他方向の光を高倍率の高倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる高倍側撮像手段と、前記低倍側撮像手段で撮像した低倍画像、又は該低倍画像と同軸で前記高倍側撮像手段で撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する表示手段と、前記低倍画像上又は前記高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段と、該エッジ部分受付手段で指定を受け付けた複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段と、該判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記一の高倍画像上で取得した該エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第２発明に係る画像計測装置は、第１発明において、指定を受け付けた複数のエッジ部分ごとに、前記低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断するエッジ点判断手段と、該エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができないと判断した場合、複数の前記エッジ部分を一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する画像判断手段とを備え、前記判断手段は、前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができると判断した複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断するようにしてあり、前記計測値算出手段は、前記エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合、又は前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができないと判断した場合には、前記低倍画像上で取得した複数の前記エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
また、第３発明に係る画像計測装置は、第１又は２発明において、前記判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記低倍画像を前記高倍画像へ切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第４発明に係る画像計測装置は、第１乃至第３発明のいずれか1つにおいて、複数の前記エッジ部分を示す画像ごとに低倍画像上での該エッジ部分と前記計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶する位置記憶手段と、記憶された前記相対位置情報に基づいて、複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれるように、前記計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を、前記低倍画像上に表示する誘導表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第５発明に係る画像計測装置は、第４発明において、前記計測値算出手段は、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、前記高倍画像上で取得した複数の該エッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある前記相対位置情報とに基づいて算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために第６発明に係るコンピュータプログラムは、計測対象物に照射された光を受光レンズで受光し、該受光レンズから二方向に分岐した光のうちの一方向の光を低倍率の低倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる低倍側撮像手段、及び前記二方向に分岐した光のうちの他方向の光を高倍率の高倍側結像レンズを通して撮像素子に結像させる高倍側撮像手段を備え、前記低倍側撮像手段及び前記高倍側撮像手段で計測対象物を撮像した画像に基づいて計測対象物を計測する画像計測装置で実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、前記画像計測装置を、前記低倍側撮像手段で撮像した低倍画像、又は該低倍画像と同軸で前記高倍側撮像手段で撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する表示手段、前記低倍画像上又は前記高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段、該エッジ部分受付手段で指定を受け付けた複数のエッジ部分を示す画像を、前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段、及び該判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記一の高倍画像上で取得した該エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段として機能させることを特徴とする。
【００１９】
また、第７発明に係るコンピュータプログラムは、第６発明において、前記画像計測装置を、指定を受け付けた複数のエッジ部分ごとに、前記低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断するエッジ点判断手段、及び該エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができないと判断した場合、複数の前記エッジ部分が一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する画像判断手段として機能させ、前記判断手段を、前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができると判断した複数のエッジ部分を示す画像を前記低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数の該エッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する手段として機能させ、前記計測値算出手段を、前記エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合、又は前記画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができないと判断した場合には、前記低倍画像上で取得した複数の前記エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、前記計測対象物の計測値を算出する手段として機能させることを特徴とする。
【００２０】
また、第８発明に係るコンピュータプログラムは、第６又は第７発明において、前記画像計測装置を、前記判断手段で複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれると判断した場合、前記低倍画像を前記高倍画像へ切り替える切替手段として機能させることを特徴とする。
【００２１】
また、第９発明に係るコンピュータプログラムは、第６乃至第８発明のいずれか1つにおいて、前記画像計測装置を、複数の前記エッジ部分を示す画像ごとに低倍画像上での該エッジ部分と前記計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶する位置記憶手段、及び記憶された前記相対位置情報に基づいて、複数の前記エッジ部分を示す画像が前記一の高倍画像内に含まれるように、前記計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を、前記低倍画像上に表示する誘導表示手段として機能させることを特徴とする。
【００２２】
また、第１０発明に係るコンピュータプログラムは、第９発明において、前記計測値算出手段を、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、前記高倍画像上で取得した複数の該エッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある前記相対位置情報とに基づいて算出する手段として機能させることを特徴とする。
【００２３】
第１発明及び第６発明では、同軸で撮像した低倍画像又は高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示するので、ステージ位置との関係を考慮することなく、低倍画像上での計測対象物の計測対象部分と高倍画像上での計測対象部分との位置関係を容易に把握することができる。また、低倍画像上又は高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付け、受け付けた複数のエッジ部分を示す画像を低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるときは、一の高倍画像上で取得したエッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象物の計測値を算出する。これにより、低倍画像と高倍画像との切り替えごとに位置合わせを必要とせず、高倍画像で計測するべきエッジ部分を一の高倍画像内に確実に表示して計測することができ、計測対象部分の大きさ等に応じて精度よく簡便かつ迅速に計測対象物を計測することができる。
【００２４】
第２発明及び第７発明では、指定を受け付けた複数のエッジ部分が低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断し、取得することができないと判断した場合、複数のエッジ部分を一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断することにより、操作者は複数のエッジ部分を指定するだけで、高倍画像で適切に計測することができるエッジ部分か否かを判断する必要がなく、必要な場合には高倍画像上にて正しく計測することができる。また、エッジ点判断手段で低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合、又は画像判断手段で一の高倍画像内で表示することができないと判断した場合には、低倍画像上で取得した複数のエッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて計測対象物の計測値を算出することにより、低倍画像で適切に計測することができる複数のエッジ部分は低倍画像にて精度よく迅速に計測することができる。
【００２５】
第３発明及び第８発明では、判断手段で複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれると判断した場合、低倍画像を高倍画像へ切り替えることにより、より簡便かつ迅速に計測対象部分を計測することができる。
【００２６】
第４発明及び第９発明では、複数のエッジ部分を示す画像ごとに低倍画像上での該エッジ部分と計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶し、記憶された相対位置情報に基づいて、複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるように、計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を低倍画像上に表示する。したがって、誘導標識に従って計測対象物を移動させるだけで、一の高倍画像内に複数のエッジ部分を正確に配置することができる。特に、エッジ部分が一の低倍画像外に存在する場合でも、エッジ部分を探すことがなく、簡便に配置することができる。また、複数の計測対象部分がある場合、誘導標識が表示されることによって、計測している計測対象部分に用いる複数のエッジ部分を確認することができるとともに計測し忘れることを防止することができる。
【００２７】
第５発明及び第１０発明では、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、高倍画像上での複数のエッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある相対位置情報とから算出する。したがって、別個の高倍画像で取得した複数のエッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある低倍画像上でのエッジ部分と計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報とに基づいて、簡便かつ迅速に一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を精度良く計測することができる。特に、低倍画像では計測することが困難な小さい複数のエッジ部分を用いて計測される距離であっても、精度良く計測することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
上記構成によれば、ステージ位置との関係を考慮することなく、低倍画像上での計測対象部分と高倍画像上での計測対象部分との位置関係を容易に把握することができ、低倍画像と高倍画像との切り替えごとに位置合わせをすることなく、高倍画像で計測したいエッジ部分を一の高倍画像内に確実に表示して精度よく計測することができ、計測対象部分の大きさ等に応じて精度よく簡便かつ迅速に計測対象物を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る画像計測装置について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の構成を示す模式図である。図１に示すように本実施の形態１に係る画像計測装置１は、計測部２と制御ユニット３とで構成されており、計測部２にて撮像された画像データを制御ユニット３にて演算処理して、所望の形状の寸法等を計測する。
【００３１】
計測部２では、計測対象物２０を計測部分へ移動させるステージ２１を挟んで２組の照明装置が設置されている。まずステージ２１上の計測対象物２０を上方から照らすリング状の落射照明装置２２が受光レンズユニット２３に設置されている。落射照明装置２２で照射された光は、計測対象物２０の表面で反射して、受光レンズユニット２３へ戻ってくる。これにより、計測対象物２０の表面の凹凸、パターン等を撮像することができる。
【００３２】
また、ステージ２１の下方には、計測対象物２０を下方から照らす透過照明装置２４が設置されている。透過照明装置２４は、少なくとも光源２４１、反射機構２４２及びレンズ２４３で構成されており、光源２４１から照射された光を反射機構２４２にてステージ２１側へ反射させ、レンズ２４３にてステージ２１に対して略直交する方向の平行光へと変換する。これにより、計測対象物２０が存在しない位置の光のみ透過して撮像することができる。
【００３３】
受光レンズユニット２３は、少なくとも受光レンズ２３１、ビームスプリッタ２３２、高倍側結像レンズ部２３３、低倍側結像レンズ部２３６を備えている。高倍側結像レンズ部２３３は、結像するためのスリット２３４及び高倍側結像レンズ２３５で構成され、低倍側結像レンズ部２３６は、結像するためのスリット２３７及び低倍側結像レンズ２３８で構成されている。ビームスプリッタ２３２は、受光レンズ２３１からの光を二方向に分岐するプリズムである。例えばキューブ型、プレート型を使用することができる。キューブ型ビームスプリッタは、プレート型と比較して、ビームスプリッタを通過した光が屈折することがないので光軸がずれず、分岐角度のアライメント調整が容易なため好ましい。
【００３４】
図１では、落射照明装置２２から発光した光が計測対象物２０で反射した光及び透過照明装置２４から発光して計測対象物２０を透過した光を、高倍側結像レンズ部２３３及び低倍側結像レンズ部２３６へ誘導する一例を示している。ビームスプリッタ２３２により分岐された二方向の光は、低倍側結像レンズ部２３６及び高倍側結像レンズ部２３３の双方へ誘導される。
【００３５】
高倍側撮像装置２５は、高倍側結像レンズ部２３３へ誘導された光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子２５１で結像させ、高倍画像データとして制御ユニット３へ送信する。同様に低倍側撮像装置２６は、低倍側結像レンズ部２３６へ誘導された光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子２６１で結像させ、低倍画像データとして制御ユニット３へ送信する。上述の受光レンズ２３１及びビームスプリッタ２３２による二分岐光学系の構成により、光学系を機械的に切り替えることなく高倍画像データと低倍画像データとを同時に取得することができる。両画像データは電子的に切り替えて１つの画面上に表示することができ、また２つの画面上に別個に同時に表示することもできる。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３の構成を示すブロック図である。図２に示すように本実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）３３、メモリ等の記憶装置３４、通信手段３５及び上述したハードウェアを接続する内部バス３６で構成されている。内部バス３６を介して、入力装置であるマウス３２、キーボード３１、出力装置である表示装置２７にも接続されている。
【００３７】
ＣＰＵ３３は、内部バス３６を介して制御ユニット３の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、記憶装置３４に記憶されているコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。記憶装置３４は、例えばＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。
【００３８】
通信手段３５は内部バス３６に接続されており、通信線を介して高倍側撮像装置２５、低倍側撮像装置２６に接続され、高倍側撮像装置２５、低倍側撮像装置２６で撮像された画像データを受信する。また、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の外部のネットワークに接続されることにより、外部のコンピュータ等ともデータ送受信を行うことが可能となる。なお、記憶装置３４に記憶されているコンピュータプログラムは、通信手段３５を介して外部コンピュータからダウンロードされる。
【００３９】
制御ユニット３のＣＰＵ３３は、低倍側撮像装置２６で撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５で撮像した高倍画像の高倍画像データを記憶する記憶手段３３１、低倍画像又は高倍画像を表示装置２７に表示する表示手段３３２、低倍画像上又は高倍画像上で、複数のエッジ部分の指定を受け付けるエッジ部分受付手段３３３、指定を受け付けた複数のエッジ部分ごとに、低倍画像にて所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断するエッジ点判断手段３３６と、並びにエッジ点判断手段３３６で取得することができないと判断した場合、複数のエッジ部分を一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する画像判断手段３３７として機能する。
【００４０】
また、ＣＰＵ３３は、画像判断手段３３７にて表示することができると判断された複数のエッジ部分を示す画像を低倍画像の略中央に移動させた場合に、複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるか否かを判断する判断手段３３４、判断手段３３４にて含まれると判断された場合、切り替えられた高倍画像上で取得した複数のエッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象物の計測値を算出する計測値算出手段３３５、及び判断手段３３４にて複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれると判断した場合、低倍画像を高倍画像へ切り替える切替手段３３８としても機能する。
【００４１】
さらにＣＰＵ３３は、複数のエッジ部分を示す画像の低倍画像上での計測対象物２０との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶する位置記憶手段３４１、及び記憶された相対位置情報に基づいて、複数のエッジ部分を示す画像が一の高倍画像内に含まれるように、計測対象物を示す画像を誘導して移動させる誘導標識を低倍画像上に表示する誘導表示手段３４２としても機能する。
【００４２】
記憶手段３３１は、高倍画像データ及び低倍画像データを互いに位置合わせをした状態で記憶装置３４に記憶する。ここで、低倍画像と高倍画像とは、同じ受光レンズ２３１からの光をビームスプリッタ２３２で二方向に分岐した光のうちの各々一方向の光を高倍側結像レンズ２３５又は低倍側結像レンズ２３８を通して撮像素子２５１、２６１に結像させて得られているので、同軸で撮像されている。すなわち、低倍画像の視野中心と高倍画像の視野中心とが一致するように撮像されている。記憶手段３３１では、低倍画像と高倍画像とを特に位置合わせをする必要はなく、中心位置が一致する低倍画像の画像データ及び高倍画像の画像データをそのまま記憶しておくことにより、指定を受け付けたエッジ部分に応じて、適切な画像データを選択することができる。
【００４３】
表示手段３３２は、低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像を、両画像の視野中心が画面上の略中心に位置するように表示する。表示手段３３２は、通信手段３５にて受信した低倍画像データ又は高倍画像データを、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置２７で低倍画像又は高倍画像として表示させる。図３は、高倍画像の高倍視野と低倍画像の低倍視野との位置関係を説明する例示図である。図４は、低倍画像と高倍画像とを切り替えて表示する画像の例示図である。図４（ａ）は低倍画像であり、図４（ｂ）は高倍画像である。
【００４４】
上述のように低倍画像と高倍画像とは同軸で撮像されているので、図３に示すように、低倍率で一度に取得できる画像領域である低倍視野範囲ａの中心（低倍視野中心）ｃは、高倍率で一度に取得できる画像領域である高倍視野範囲ｂの中心（高倍視野中心）ｄと一致する。そこで、そのまま低倍画像及び高倍画像の各視野中心が各画像上の略中心に位置するように、低倍画像及び高倍画像を表示させることにより、低倍画像と高倍画像とは視野中心が略一致して位置合わせした状態で表示される。なお、低倍画像の画面上には、低倍視野範囲ａ全体を表示し、表示されない領域がないようにする。
【００４５】
低倍画像から高倍画像に切り替えて同一画面上に表示する場合、図４（ａ）に示すように低倍画像で中央部分ｅに表示されていた画像が、図４（ｂ）に示すように高倍画像で拡大されて表示されるとともに、低倍画像上の中心部分及び高倍画像上の中心部分には同じ部分が表示される。なお、計測対象部分２０１は、計測対象物において寸法を計測したい箇所を示している。また、低倍画像上又は高倍画像上に表示される計測対象物２０を示す画像等については、以下「を示す画像」を省略し、計測対象物２０等として説明する場合がある。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、計測対象部分２０１を計測するための円のエッジ部分は低倍画像上で小さく表示され、得られるエッジ数が少なく、例えば４つしか取得できないと正確に計測できないだけでなく、円として計測することも困難になる。図４（ｂ）に示すように高倍画像上で、計測対象部分２０１を計測するための円のエッジ部分ではエッジ数を例えば１０以上取得することができるので、正確な円を計測することができる。一方、図３に示す計測対象部分２０１は、高倍画面上では計測対象部分２０１全体が表示されないので計測困難であるとともに、低倍画面上にて計測対象部分２０１の両側の端部の位置に対応するエッジ位置を確保することができるため、低倍画像上にて計測する。
【００４７】
計測対象部分２０１の計測方法は、既知の方法で設定することができる。計測方法の設定には、計測対象部分２０１を計測するために用いる複数のエッジ部分の設定だけでなく、特定した計測対象部分２０１を計測するために計測対象物２０のいずれのエッジ部分をどのように検出してどのように使用するかという設定も含む。予め記憶されているテンプレート等の計測設定用データを読み出して計測するようにしても良い。なお、計測対象部分２０１は、計測対象物２０全体を俯瞰して計測対象部分２０１を把握し易い低倍画像上で設定するが、計測対象部分２０１が小さい場合等には高倍画像上で設定しても良い。また計測対象部分２０１の計測方法を設定する場合、計測対象部分２０１を計測するための複数のエッジ部分が高倍画像上で適切に計測することができるか否かを意識する必要はなく、既知の方法で設定する。計測対象部分２０１の計測方法が設定された後、エッジ部分受付手段３３３は計測対象部分２０１の距離を計測するための複数のエッジ部分の指定を受け付ける。
【００４８】
指定を受け付けた計測対象部分２０１を計測するための複数のエッジ部分は、高倍画像上で適切に計測することができるエッジ部分であるか否かが判断される。具体的には、低倍画像上で所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断され、取得することができないと判断された場合、エッジ部分が一の高倍画像内で表示することができるか否かが判断される。一の高倍画像内で表示することができると判断されたエッジ部分を、高倍画像上で適切に計測することができるエッジ部分（高倍対象エッジ部分）とする。なお、低倍画像上及び高倍画像上のいずれでも計測することができる複数のエッジ部分については、計測精度要求が高い場合には基準となるエッジ点の数を多く設定するようにし、計測精度要求の程度に応じて基準を設定することができる。
【００４９】
図５は、画像判断手段３３７が高倍対象エッジ部分であると判断したエッジ部分を用いて計測する計測対象部分２０１を通知する低倍画像の例示図である。図５に示すように、低倍画像で表示された計測対象物２０において４箇所の計測対象部分２０１が矢印で示され、破線の矢印が高倍画像で高倍対象エッジ部分を用いて計測する計測対象部分２０１（高倍対象部分ｇ）を示し、実線の矢印は低倍画像で所定数以上のエッジ点を取得することができるエッジ部分を用いて計測する計測対象部分２０１（低倍対象部分ｈ）を示している。なお、高倍対象部分ｇの通知方法は、高倍対象エッジ部分を用いて計測する計測対象部分２０１であることを通知することができれば特に限定されるものではなく、低倍対象部分ｈと異なる色で表示しても良いし、ハイライト表示しても良い。
【００５０】
上述した計測対象部分２０１の設定及び高倍対象エッジ部分であるか否かの判断は、計測対象物２０全体について撮像された一の低倍画像上で行われる。該低倍画像上での高倍対象部分ｇの計測に用いる高倍対象エッジ部分の計測対象物２０との相対的な位置関係に関する相対位置情報が位置記憶手段３４１によって記憶装置３４に記憶される。また該低倍画像上で低倍対象部分ｈが計測される。低倍対象部分ｈを計測した後、高倍対象部分ｇの計測に用いる高倍画像対象エッジ部分を低倍画像の略中央へ移動する。
【００５１】
具体的には、操作者がステージ２１を移動させる、ステージ２１上に載置された計測対象物２０自体をステージ２１上で移動させる等により、計測対象物２０の高倍対象部分ｇの計測に用いる高倍対象エッジ部分を示す画像を中央部分ｅへ移動する。したがって、操作者は低倍画像上で計測対象部分と高倍画像の視野範囲との位置関係を直接把握することができ、ステージ２１の位置から間接的に位置関係を求めることはないので、ステージ２１の位置を把握する必要がない。ステージ２１の位置に依存しないことから、不注意等によって誤ってステージ２１を移動させる、ステージ２１上に載置された計測対象物２０をステージ２１上で誤って移動させる等の誤りが生じた場合であっても、ステージ２１との位置関係を把握し直す等の必要がなく、そのまま計測を続行することができる。
【００５２】
したがって、ステージ２１は電動式である必要がなく、ステージ２１の位置を把握するリニアスケール、ステージ２１上に位置決めする治具等も必要ない。したがって、画像計測装置１を簡易な構成として安価に提供することが可能となる。なお、移動状態を確認するため、画面上にはステージ２１上に載置された計測対象物２０を連続的に撮像（モニタ）した低倍画像を表示する。
【００５３】
図６は、高倍対象部分ｇを中央部分ｅへ移動させる誘導標識の例示図である。図６（ａ）は高倍対象部分ｇが中央部分ｅから離れている状態を示し、図６（ｂ）は高倍対象部分ｇが中央部分ｅの近くにある状態を示す。図６（ａ）に示すように中央部分ｅから離れている高倍対象部分ｇ１を中央部分ｅ方向へ移動し始めた場合、高倍対象部分ｇ１を中央部分ｅへ誘導して移動させる誘導標識の矢印ｉを表示する。高倍対象部分ｇ１が中央部分ｅに近くなるにつれ、図６（ｂ）に示すように誘導標識の矢印ｉをより小さく表示する。なお、中央部分ｅへ移動させる必要があるのは、高倍対象部分ｇそのもの、すなわち高倍対象部分ｇの距離に相当する部分ではなく、高倍対象部分ｇの近傍に存在して高倍対象部分ｇの計測に用いる高倍対象エッジ部分であるが、高倍対象部分ｇが移動するものとして説明している。以降の移動の説明についても同様に省略して説明する場合がある。
【００５４】
矢印ｉは移動しながら常に高倍対象部分ｇ１から中央部分ｅを指すように表示する。低倍画像上で高倍対象部分ｇ１の動きをリアルタイムで追尾する方法としては、高速パターンサーチ、フレーム間差分監視等、既知の方法を採用することができる。図７は、高倍対象部分ｇ１の動きを追尾する際の追尾対象画像の例示図である。図７（ａ）は追尾開始時の状態を示し、図７（ｂ）は高倍対象部分ｇ１を中央部分ｅに近づけた状態を示す。
【００５５】
図７（ａ）に示すように高倍対象部分ｇ１を中央部分ｅへ移動させた場合、図７（ｂ）に示すように計測対象物２０の高倍対象部分ｇ２近傍が低倍画像外になる。上述のように低倍画像の画面上には低倍視野範囲ａ全体が表示されているので、当然低倍視野範囲ａの範囲外となる。上述の高倍対象部分ｇ１の動きを追尾する方法で、計測対象物２０全体を追尾対象画像とした場合、計測対象物２０の一部が低倍視野範囲ａの範囲外となって追尾できなくなるので、高倍対象部分ｇ１近傍の領域ｊを示す画像を追尾対象画像とする。領域ｊは高倍対象部分ｇ１近傍であるため、高倍対象部分ｇ１が中央部分ｅへ移動する動きを追尾する間には、通常の動きをしている限り低倍視野範囲ａの範囲内に存在する。
【００５６】
矢印ｉのような誘導標識によって、操作者は移動させている高倍対象部分ｇ１を確認しながら移動させる方向を正確に把握することができる。また高倍対象部分ｇ１と中央部分ｅとの距離に応じて矢印ｉのような誘導標識の大きさを変更することにより、操作者は移動するべき距離の長短を直感的に把握することができる。さらに追尾対象画像を高倍対象部分ｇ１近傍の領域ｊを示す画像に限定することにより、計測対象物２０の一部が低倍視野範囲ａの範囲外に存在することになっても、影響なく高倍対象部分ｇ１の動きを追尾することができる。
【００５７】
高倍対象部分ｇ１を低倍画像の略中央へ移動させ、高倍対象部分ｇ１の計測に用いる高倍対象エッジ部分が一の高倍画像内、すなわち中央部分ｅ内に含まれるか否かは、判断手段３３４で判断される。図８は、切替手段３３８が低倍画像から切り替えた高倍画像の例示図である。図８（ａ）は切替前の低倍画面を示し、図８（ｂ）は切替後の高倍画面を示す。図８（ａ）に示すように、低倍画像上で高倍対象部分ｇ１を中央部分ｅまで移動し、判断手段３３４によって高倍対象部分ｇ１が中央部分ｅ内に存在すると判断された場合、図８（ｂ）に示すように、切替手段３３８が低倍画像を高倍画像に切り替える。そして、計測値算出手段３３５が、高倍画面上での計測対象物２０の計測対象部分２０１（高倍対象部分ｇ１）の高倍対象エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象部分２０１の計測値を算出する。
【００５８】
本実施の形態１では、判断手段３３４で高倍対象部分ｇ１の計測に用いる高倍対象エッジ部分が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれると判断された場合、切替手段３３８が高倍画像に切り替えるが、操作者が切替入力ボタン、マウスのボタン等を押下することによって切り替えるようにしても良い。同様にして操作者が計測値算出手段３３５での計測を開始するようにしても良い。
【００５９】
高倍画像上で高倍対象部分ｇ１を計測した後、低倍画像に切り替わる。図９は、高倍対象部分ｇ１の計測後に高倍対象部分ｇ２を中央部分ｅへ移動する過程の低倍画像の例示図である。図９（ａ）は高倍対象部分ｇ１の計測直後に切り替えた低倍画像を示し、図９（ｂ）は高倍対象部分ｇ２が低倍視野範囲ａ内に入った低倍画像を示す。図９（ａ）に示すように、高倍対象部分ｇ１の計測後に高倍画像から切り替えた低倍画像では、高倍対象部分ｇ２は低倍画像外に存在する。
【００６０】
上述のように位置記憶手段３４１によって高倍対象部分ｇ１、ｇ２のエッジ部分の低倍画像上での計測対象物２０との相対的な位置関係に関する相対位置情報が記憶装置３４に記憶されているので、記憶されている位置関係に基づいて誘導表示手段３４２は高倍対象部分ｇ２が中央部分ｅの範囲内に存在するように、図９（ａ）に示すように高倍対象部分ｇ２を誘導して移動させる誘導標識の矢印ｋを表示する。誘導標識の矢印ｋは、図６に示した誘導標識の矢印ｉと同様に表示する。また誘導標識の矢印ｋは、高倍対象部分ｇ２が低倍視野範囲ａの範囲外と範囲内とに存在する場合に応じて、表示する色を変更しても良い。また誘導標識は、文字等を除外するものではない。
【００６１】
したがって、誘導標識に従って計測対象物２０を移動させるだけで、一の高倍画像（中央部分ｅ）内に計測対象部分の複数のエッジ部分を正確に配置することができる。特に、高倍対象部分ｇ２の高倍対象エッジ部分が低倍画像外に存在する場合でも、高倍対象部分ｇ２の高倍対象エッジ部分を探すことがなく、簡便に配置することができる。また、複数の高倍対象部分ｇ１、ｇ２がある場合、誘導標識が表示されることによって、計測している高倍対象部分ｇ２に用いる高倍対象エッジ部分を確認することができ、誤って計測することを防止することができる。
【００６２】
上述した構成の画像計測装置１の動作について、フロ−チャートに基づいて詳細に説明する。図１０は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３のＣＰＵ３３の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
図１０に示すように制御ユニット３のＣＰＵ３３は、高倍側撮像装置２５にて計測対象物２０を撮像した高倍画像を取得し、低倍側撮像装置２６にて同じ計測対象物２０を同軸で撮像し、計測対象物２０全体が撮像された低倍画像を取得する（ステップＳ１００１）。ＣＰＵ３３は、取得した低倍画像の画像データである低倍画像データを記憶装置３４へ記憶する（ステップＳ１００２）。以降、ＣＰＵ３３は、同軸で撮像した低倍画像及び高倍画像を常に取得し、いつでも低倍画像又は高倍画像を表示できるようにしている。
【００６４】
ＣＰＵ３３は、記憶している低倍画像を表示装置２７に表示する（ステップＳ１００３）。ＣＰＵ３３は、図５に示すように表示された低倍画像上で、計測対象物２０における複数の計測対象部分ｇ１、ｇ２、・・・の計測に用いる複数のエッジ部分の指定を受け付ける（ステップＳ１００４）。なお、ＣＰＵ３３は、エッジ部分の指定とともに、いずれのエッジ部分をどのように使用するか等の指定を受け付けている。
【００６５】
ＣＰＵ３３は、指定を受け付けた計測対象部分のエッジ部分ごとに、エッジ部分が低倍画像にて所定数のエッジ点を取得することができるか否かを判断する（ステップＳ１００５）。ＣＰＵ３３が、所定数のエッジ点を取得することができると判断した場合（ステップＳ１００５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、表示している低倍画像にて所定数のエッジ点を取得することができるエッジ部分であると判断した計測対象部分について、エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象部分の計測値を算出し（ステップＳ１００６）、処理を終了する。
【００６６】
ＣＰＵ３３が、所定数のエッジ点を取得することができないと判断した場合（ステップＳ１００５：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、エッジ部分を一の高倍画像内で表示することができるか否かを判断する（ステップＳ１００７）。ＣＰＵ３３が、表示することができないと判断した場合（ステップＳ１００７：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、表示している低倍画像にて所定数のエッジ点を取得することができるエッジ部分であると判断した計測対象部分について、エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、計測対象部分の計測値を算出し（ステップＳ１００６）、処理を終了する。
【００６７】
ＣＰＵ３３が、エッジ部分を一の高倍画像内で表示することができると判断した場合（ステップＳ１００７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、一の高倍画像内で表示することができると判断したすべてのエッジ部分（高倍対象エッジ部分）の低倍画像上での計測対象物２０との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶装置３４に記憶する（ステップＳ１００８）。
【００６８】
ＣＰＵ３３は、撮像して取得している低倍画像を表示装置２７に表示し（ステップＳ１００９）、高倍対象部分ｇについて記憶された高倍対象部分ｇの計測に用いる高倍対象エッジ部分の相対位置情報に基づいて、例えば図６に示すように、高倍対象部分ｇ１が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれるように、計測対象物２０を誘導して移動させる誘導標識の矢印ｉを表示する（ステップＳ１０１０）。誘導標識に従って、操作者がステージ２１を動かす等して計測対象物２０を移動する。
【００６９】
ＣＰＵ３３は、高倍対象エッジ部分を低倍画像の略中央に移動させ、高倍対象エッジ部分が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１０１１）。ＣＰＵ３３が、高倍対象部分ｇ１の計測に用いる高倍対象エッジ部分が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれないと判断した場合（ステップＳ１０１１：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、含まれると判断するまでステップＳ１０１１の処理を繰り返す。具体的には、例えば計測対象物２０が移動されて表示されている計測対象物２０を示す画像の座標値が変わる度に判断する。
【００７０】
ＣＰＵ３３が、図８に示すように高倍対象部分ｇ１の計測に用いる高倍対象エッジ部分が中央部分ｅ内に存在すると判断した場合（ステップＳ１０１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、低倍画像を高倍画像へ切り替えて表示装置２７に高倍対象部分ｇ１を表示する（ステップＳ１０１２）。ＣＰＵ３３は、高倍画像上での高倍対象部分ｇ１の計測に用いる高倍対象エッジ部分のエッジ点の座標値に基づいて、高倍対象部分ｇ１の計測値を算出する（ステップＳ１０１３）。ＣＰＵ３３は、全ての高倍対象部分ｇの計測値を算出したか否かを判断する（ステップＳ１０１４）。
【００７１】
ＣＰＵ３３が、全ての高倍対象部分の計測値を算出していないと判断した場合（ステップＳ１０１４：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、処理をステップＳ１０１０へ戻して上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ３３が、全ての高倍対象部分の計測値を算出したと判断した場合（ステップＳ１０１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、処理を終了する。
【００７２】
以上のように本実施の形態１によれば、低倍画像、高倍画像とステージ２１の位置との関係を考慮することなく、低倍画像上での計測対象部分と高倍画像での計測対象部分との位置関係を容易に把握することができる。また低倍画像と高倍画像との切り替えごとに位置合わせをする必要がなく、操作者はエッジ部分を指定するだけで、高倍画像上で適切に計測することができるエッジ部分か否かを判断する必要がない。したがって、高倍画像で計測するべきエッジ部分を一の高倍画像内に確実に表示して計測することができ、計測対象部分の大きさ等に応じて精度よく簡便かつ迅速に計測対象物を計測することができる。
【００７３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の構成は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。図１１は、本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３の構成を示すブロック図である。図１１に示すように本実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３のハードウェア構成は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより、詳細な説明は省略する。
【００７４】
ただし本実施の形態２では、制御ユニット３のＣＰＵ３３は、実施の形態１のようにエッジ点判断手段３３６及び画像判断手段３３７として機能するのではなく、エッジ部分受付手段３３３として機能する。エッジ部分受付手段３３３は、複数のエッジ部分の指定をを受け付け、受け付けたエッジ部分を高倍画像上で表示する。また計測値算出手段３３５は、実施の形態１とは異なり、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を、高倍画像上での複数のエッジ部分（高倍対象エッジ部分）ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある相対位置情報とから算出する。
【００７５】
図１２は、一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分（高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２）を用いて計測される距離ｍを計測する過程の例示図である。図１２（ａ）は２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の指定を受け付ける低倍画像を、図１２（ｂ）は一方の高倍対象エッジ部分ｎ１を計測する高倍画像を、図１２（ｃ）は一方の高倍対象エッジ部分ｎ１の計測終了後に戻した低倍画像を、図１２（ｄ）は他方の高倍対象エッジ部分ｎ２を計測する高倍画像を、図１２（ｅ）は２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の間の計測対象部分の距離ｍを計測する低倍画像を、それぞれ示している。
【００７６】
図１２（ａ）に示すように、計測対象部分の距離ｍは、２つの小さい円のエッジ部分ｎ１、ｎ２を用いて計測される距離であるため、エッジ部分ｎ２及びｎ１の各中心位置が定まらないと計測することができない。小さい円のエッジ部分ｎ１、ｎ２は、低倍画像で所定数のエッジ点を取得することができないエッジ部分（高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２）であり、低倍画像では正確に計測することができない。また図１２（ｂ）及び（ｅ）に示すように、高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２は、一の高倍画像内で表示することができないので、当然計測対象部分の距離ｍ全体も一の高倍画像内で表示することができず、計測対象部分の距離ｍを高倍画像上で計測することはできない。
【００７７】
したがって、図１２（ａ）〜（ｅ）に示すように、計測対象部分の距離ｍは、低倍画像と高倍画像とを切り替えて高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２を１つずつ別個の高倍画像でエッジ点の座標値を取得した後、各エッジ部分のエッジ点の座標値と、記憶装置３４に記憶してある高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の低倍画像上での各相対位置情報とから、計測対象部分の距離ｍを算出する。高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の低倍画像上での各相対位置情報としては、例えば高倍対象エッジ部分ｎ２近傍の低倍画像上での計測対象物２０との相対的な位置関係の情報、特に計測対象部分の距離ｍの両端近傍の相対的な位置関係の情報を記憶しておく。
【００７８】
上述した構成の画像計測装置１の動作について、フロ−チャートに基づいて詳細に説明する。図１３は、本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３のＣＰＵ３３の処理手順を示すフローチャートである。
【００７９】
図１３に示すように制御ユニット３のＣＰＵ３３は、高倍側撮像装置２５にて計測対象物２０を撮像した高倍画像を取得し、低倍側撮像装置２６にて同じ計測対象物２０を同軸で撮像し、計測対象物２０全体が撮像された低倍画像を取得する（ステップＳ１２０１）。ＣＰＵ３３は、取得した低倍画像の画像データである低倍画像データを記憶装置３４へ記憶する（ステップＳ１２０２）。以降、ＣＰＵ３３は、同軸で撮像した低倍画像及び高倍画像を常に取得し、いつでも低倍画像又は高倍画像を表示できるようにしている。
【００８０】
ＣＰＵ３３は、記憶している低倍画像を表示装置２７に表示する（ステップＳ１２０３）。ＣＰＵ３３は、図１２に示すように表示された低倍画像上で、２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の指定を受け付ける（ステップＳ１２０４）。なお、ＣＰＵ３３は、高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の指定とともに、高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２をどのように使用して距離ｍを計測するかという指定も受け付けている。
【００８１】
ＣＰＵ３３は、指定を受け付けた２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２について、低倍画像上での計測対象物２０との相対的な位置関係に関する相対位置情報を記憶装置３４に記憶する（ステップＳ１２０５）。
【００８２】
ＣＰＵ３３は、撮像して取得している低倍画像を表示装置２７に表示し（ステップＳ１２０６）、高倍対象エッジ部分ｎ１について記憶された高倍対象エッジ部分ｎ１の相対位置情報に基づいて、例えば図１２（ａ）に示すように、高倍対象エッジ部分ｎ１が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれるように、計測対象物２０を誘導して移動させる誘導標識の矢印ｉを表示する（ステップＳ１２０７）。誘導標識に従って、操作者がステージ２１を動かす等して計測対象物２０を移動する。
【００８３】
ＣＰＵ３３は、高倍対象エッジ部分ｎ１を低倍画像の略中央に移動させ、高倍対象エッジ部分ｎ１が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１２０８）。ＣＰＵ３３が、高倍対象エッジ部分ｎ１が一の高倍画像（中央部分ｅ）内に含まれないと判断した場合（ステップＳ１２０８：ＮＯ）、含まれると判断するまでステップＳ１２０８の処理を繰り返す。具体的には、例えば計測対象物２０が移動されて表示されている計測対象物２０を示す画像の座標値が変わる度に判断する。
【００８４】
ＣＰＵ３３が、高倍対象部分ｎ１が中央部分ｅ内に存在すると判断した場合（ステップＳ１２０８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、低倍画像を高倍画像へ切り替えて表示装置２７に高倍対象部分ｎ１を表示する（ステップＳ１２０９）。ＣＰＵ３３は、高倍画像上での高倍対象エッジ部分ｎ１のエッジ点の座標値を取得する（ステップＳ１２１０）。ＣＰＵ３３は、全ての高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２のエッジ点の座標値を取得したか否かを判断する（ステップＳ１２１１）。
【００８５】
ＣＰＵ３３が、全ての高倍対象エッジ部分のエッジ点の座標値を取得していないと判断した場合（ステップＳ１２１１：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、処理をステップＳ１２０７へ戻して上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ３３が、全ての高倍対象エッジ部分の座標値を取得したと判断した場合（ステップＳ１２１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２のエッジ点の座標値と、記憶してある相対位置情報とから、２つの高倍対象エッジ部分ｎ１、ｎ２の間の計測対象部分の距離ｍを算出する（ステップＳ１２１２）。
【００８６】
以上のように本実施の形態２によれば、別個の高倍画像で取得した複数のエッジ部分ごとのエッジ点の座標値と、記憶してある低倍画像上でのエッジ部分と計測対象物との相対的な位置関係に関する相対位置情報とから、簡便かつ迅速に一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を精度良く計測することができる。特に、低倍画像では計測することが困難な小さい複数のエッジ部分を用いて計測される距離であっても、精度良く計測することが可能となる。
【００８７】
なお、実施の形態２では、操作者が指定して受け付けたエッジ部分を高倍画像で表示して計測するようにしたが、実施の形態１のようにエッジ点判断手段及び画像判断手段を備え、受け付けたエッジ部分が高倍画像で適切に計測することができるエッジ部分であるか否かを判断するようにしても良い。
【００８８】
また、実施の形態１及び２では、低倍画像と高倍画像とを切り替えて１つの画面上に表示するようにしたが、並列に設けた２つの画面上に別個に低倍画像と高倍画像とを表示するようにしても良い。両画像を実際に見比べることができるので、両画像の位置関係をより把握し易くなり、計測対象物をステージ上に載置する場合等により容易になる。
【００８９】
図１４は、他の画像計測装置１の構成を示す模式図である。図１４に示すように、本画像計測装置１は、計測部２と外部コンピュータ４とで構成されており、計測部２にて撮像された画像データを外部コンピュータ４にて演算処理して、所望の形状の寸法等を計測する。
【００９０】
計測部２の構成及び機能は、上述した実施の形態１及び２と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。外部コンピュータ４は、少なくともＣＰＵ（図示せず）及びメモリ等の記憶装置（図示せず）を備え、表示装置４１、キーボード４２、マウス４３に接続されている。ＣＰＵ（図示せず）は、高倍側撮像装置２５及び低倍側撮像装置２６から画像データを取得し、上述した実施の形態１及び２における制御ユニット３のＣＰＵ３３と同様の処理を実行する。
【００９１】
その他、本発明は上記実施の形態１及び２に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】高倍画像の高倍視野と低倍画像の低倍視野との位置関係を説明する例示図である。
【図４】低倍画像と高倍画像とを切り替えて表示する画像の例示図である。
【図５】画像判断手段が高倍対象エッジ部分であると判断したエッジ部分を用いて計測する計測対象部分を通知する低倍画像の例示図である。
【図６】高倍対象部分を高倍画像の視野範囲へ移動させる誘導標識の例示図である。
【図７】高倍対象部分の動きを追尾する際の追尾対象画像の例示図である。
【図８】切替手段が低倍画像から切り替えた高倍画像の例示図である。
【図９】高倍対象部分の計測後に高倍対象部分を高倍画像の視野範囲へ移動する過程の低倍画像の例示図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットのＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る画像計測装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図１２】一の高倍画像内で表示することができない複数のエッジ部分を用いて計測される距離を計測する過程の例示図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る画像計測装置の制御ユニットのＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】他の画像計測装置の構成を示す模式図である。
【図１５】従来の画像上で指定されるエッジ検出領域の例示図である。
【図１６】従来のエッジ点に基づいて最小二乗法によって特定する形状の例示図である。
【図１７】従来のエッジ点を幾何学図形にフィッティングして得られる円を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  画像計測装置
２  計測部
３  制御ユニット
２０  計測対象物
２１  ステージ
２５  高倍側撮像装置
２６  低倍側撮像装置
２７  表示装置
３１  キーボード
３２  マウス
３３  ＣＰＵ
３４  記憶装置
３５  通信手段
３６  内部バス
３３１  記憶手段
３３２  表示手段
３３３  エッジ部分受付手段
３３４  判断手段
３３５  計測値算出手段
３３６  エッジ点判断手段
３３７  画像判断手段
３３８  切替手段
３４１  位置記憶手段
３４２  誘導表示手段
【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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