(57)【要約】【課題】本発明の目的は、位相シフト法による面形状測定において、位相画像に対するアンラップの失敗箇所を確実に検出することにある。【解決手段】本発明の面形状測定方法を例示する一態様は、正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、縞パターンに代えて測定対象物へ投影し、その状態で測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定手順と、複数の縞画像を位相シフト法の式に当てはめることにより、測定対象物の面形状に応じて変形した縞パターンの位相分布を算出し、その位相分布をコード画像に基づきアンラップするアンラップ手順と、アンラップ後の位相分布であるアンラップ画像と、そのアンラップ画像の平滑化画像との差異を求め、アンラップ画像のうちその差異が閾値より大きかった画素を不適正画素と判定する判定手順とを含む。【選択図】    図１
2010169572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、前記縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、前記縞パターンに代えて前記測定対象物へ投影し、その状態で前記測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定装置に適用される演算装置であって、
前記複数の縞画像を位相シフト法の式に当てはめることにより、前記測定対象物の面形状に応じて変形した前記縞パターンの位相分布を算出し、その位相分布を前記コード画像に基づきアンラップするアンラップ手段と、
アンラップ後の前記位相分布であるアンラップ画像と、そのアンラップ画像の平滑化画像との差異を求め、前記アンラップ画像のうちその差異が閾値より大きかった画素を不適正画素と判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする演算装置。
【請求項２】
請求項１に記載の演算装置において、
前記判定手段が不適正画素と判定した画素の値を２πの単位で補正する補正手段を更に備えた
ことを特徴とする演算装置。
【請求項３】
請求項２に記載の演算装置において、
前記補正手段は、
前記画素が不適正画素と判定されなくなるまで前記補正を繰り返す
ことを特徴とする演算装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の演算装置において、
前記判定手段は、
前記閾値を０とπとの間に設定する
ことを特徴とする演算装置。
【請求項５】
請求項４に記載の演算装置において、
前記補正手段は、
前記判定手段が不適正画素と判定した画素であっても、前記差異がπより小さかった画素には前記補正を省略する
ことを特徴とする演算装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の演算装置において、
前記判定手段は、
補正前の前記アンラップ画像に対してメディアンフィルタ処理を施したものを、前記平滑化画像として使用する
ことを特徴とする演算装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の演算装置において、
前記判定手段の処理対象は、
前記アンラップ画像のうち、前記個々の縞の境界部に対応する部分画像のみに制限される
ことを特徴とする演算装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の演算装置としてコンピュータを動作させるための演算プログラム。
【請求項９】
正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、前記縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、前記縞パターンに代えて前記測定対象物へ投影し、その状態で前記測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定装置と、
前記測定装置が取得した縞画像及びコード画像を処理する請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の演算装置と、
を備えたことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１０】
正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、前記縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、前記縞パターンに代えて前記測定対象物へ投影し、その状態で前記測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定手順と、
前記複数の縞画像を位相シフト法の式に当てはめることにより、前記測定対象物の面形状に応じて変形した前記縞パターンの位相分布を算出し、その位相分布を前記コード画像に基づきアンラップするアンラップ手順と、
アンラップ後の前記位相分布であるアンラップ画像と、そのアンラップ画像の平滑化画像との差異を求め、前記アンラップ画像のうちその差異が閾値より大きかった画素を不適正画素と判定する判定手順と、
を含むことを特徴とする面形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフト法による面形状測定装置とその周辺技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物の面形状を測定する方法として、特許文献１に示すような位相シフト法が知られている。位相シフト法では、正弦波状の強度分布を持つ縞パターンを測定対象物上に投影し、その縞パターンの位相を変化させながら測定対象物を撮像し、それによって得られた画像（縞画像）を所定の演算式に当てはめることで縞の位相分布（位相画像）を求め、その位相画像をアンラップ（位相接続）することで測定対象物の面形状を復元する。
【０００３】
アンラップは、位相画像の個々の画素に対して２ｎπ（ｎは整数であり、以下「オフセット数」と称す。）を加算する処理である。個々の画素のオフセット数ｎは、その画素が前述した縞パターンの何処に対応するかによって異なり、例えば、縞パターンに含まれるｍ番目の縞に対応する画素のオフセット数ｎは、ｎ＝（ｍ−１）に設定される。位相画像上のオフセット数ｎの分布を既知とする方法としては様々なものが提案されているが、その１つに空間コード法を利用したものがある。
【０００４】
この方法では、前述した縞パターンに代えて、その縞パターンの個々の縞を識別するコードパターン（バイナリコードパターン又はグレイコードパターン）を測定対象物へ投影し、その状態で撮像されたコード画像を元に、位相画像上のオフセット数ｎの分布を算出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、測定対象物上に投影されるコードパターンは、投影光学系の収差やノイズの影響を受けるので、例えば、コードパターンとしてバイナリコードパターンを採用した場合、並んで投影されるべき黒パターンと白パターンとの境界部分（エッジ）が鈍り、その境界部分のＳＮ比が低下する可能性がある。この場合、境界部分に関するオフセット数ｎの算出精度が低くなり、アンラップに失敗する可能性が高い。アンラップに失敗すると、位相画像にスパイク状のノイズが発生してしまうので問題である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、位相シフト法による面形状測定において、位相画像に対するアンラップの失敗箇所を確実に検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明を例示する演算装置の一態様は、正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、縞パターンに代えて測定対象物へ投影し、その状態で測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定装置に適用される演算装置であって、複数の縞画像を位相シフト法の式に当てはめることにより、測定対象物の面形状に応じて変形した縞パターンの位相分布を算出し、その位相分布をコード画像に基づきアンラップするアンラップ手段と、アンラップ後の位相分布であるアンラップ画像と、そのアンラップ画像の平滑化画像との差異を求め、アンラップ画像のうちその差異が閾値より大きかった画素を不適正画素と判定する判定手段とを備える。
【０００８】
また、本発明を例示する演算プログラムの一態様は、本発明を例示する演算装置の一態様としてコンピュータを動作させるものである。
【０００９】
また、本発明を例示する面形状測定装置の一態様は、正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、縞パターンに代えて測定対象物へ投影し、その状態で測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定装置と、測定装置が取得した縞画像及びコード画像を処理する本発明の演算装置の一態様とを備える。
【００１０】
また、本発明を例示する面形状測定方法の一態様は、正弦波状の輝度分布を有した縞パターンの投影された測定対象物を、その縞パターンの位相を変化させながら複数回撮像して複数の縞画像を取得すると共に、縞パターンに含まれる個々の縞を識別するためのコードパターンを、縞パターンに代えて測定対象物へ投影し、その状態で測定対象物を撮像してコード画像を取得する測定手順と、複数の縞画像を位相シフト法の式に当てはめることにより、測定対象物の面形状に応じて変形した縞パターンの位相分布を算出し、その位相分布をコード画像に基づきアンラップするアンラップ手順と、アンラップ後の位相分布であるアンラップ画像と、そのアンラップ画像の平滑化画像との差異を求め、アンラップ画像のうちその差異が閾値より大きかった画素を不適正画素と判定する判定手順とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位相シフト法による面形状測定において、位相画像に対するアンラップの失敗箇所を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】面形状測定装置の構成図
【図２】測定時におけるＣＰＵ１５の動作フローチャート
【図３】正弦波パターンを説明する図
【図４】矩形格子パターンを説明する図
【図５】解析時におけるＣＰＵ１５の動作フローチャート
【図６】コード画像Ｉ５、Ｉ６、及びコード画像Ｉ５、Ｉ６から導出されるマップの模式図
【図７】補正処理を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、面形状測定装置の実施形態である。
【００１４】
図１は、本実施形態の面形状測定装置の構成図である。図１に示すとおり、面形状測定装置は、測定対象物１１を載置したステージ１２と、投影部１３と、撮像部１４と、ＣＰＵ１５と、記憶部１６と、モニタ１７と、入力部１８とを有している。このうち投影部１３、撮像部１４、記憶部１６、モニタ１７、入力部１８は、それぞれＣＰＵ１５と接続されている。
【００１５】
投影部１３は、ステージ１２の基準面（測定対象物１１が載置される面）に対して光軸が斜めになるような姿勢で配置されており、ステージ１２の測定対象物１１に向けてパターン光を照射する。この投影部１３は、光源２１と、照明光学系２２と、パターン形成部２３と、投影光学系２４とを有している。
【００１６】
照明光学系２２は、光源２１からの照明光を平行光束に変換し、その光束でパターン形成部２３を照明する。パターン形成部２３は、透過率分布が可変のパネル（液晶表示素子など）であり、照明光学系２２からの平行光束に対して強度分布を付与する。
【００１７】
パターン形成部２３には、一方向に正弦波状の透過率変化をもつ縞模様パターン（正弦格子パターン）や、それと同じ方向に矩形波状の透過率変化をもつ縞模様パターン（矩形格子パターン）などが適宜に表示される。また、パターン形成部２３に表示される正弦格子パターンの位相は変更可能であり、パターン形成部２３に表示される矩形格子パターンのピッチも変更可能である。
【００１８】
パターン形成部２３を透過した光束は、投影光学系２４を介してステージ１２上の測定対象物１１へ入射し、これによって測定対象物１１上にパターン（正弦格子パターン又は矩形格子パターン）が投影される。測定対象物１１上に投影されたパターンは測定対象物１１の面形状に応じて変形するので、その変形量から測定対象物１１の面形状を既知とすることができる。
【００１９】
撮像部１４は、ステージ１２の基準面に対して光軸が垂直となるように配置されており、パターンの投影された測定対象物１１を撮像する。撮像部１４は、測定対象物１１からの反射光を結像する結像光学系２５と、結像光学系２５が結像した測定対象物１１の像を撮像する撮像素子２６とを有している。
【００２０】
ＣＰＵ１５は、以上の各部を統括的に制御して測定を行うと共に、その測定で取得された情報を取り込んで解析するプロセッサである。
【００２１】
測定時、ＣＰＵ１５は、投影部１３および撮像部１４を動作させて、パターンの投影された測定対象物１１の画像を取得する。また、ＣＰＵ１５は、パターン形成部２３を制御し、パターン形成部３に表示されるパターンを正弦格子パターンと矩形格子パターンとの間で切り換えたり、正弦格子パターンの位相をシフトさせたり、矩形格子パターンのピッチを切り換えたりすることにより、画像の取得条件を様々に変更することができる。
【００２２】
解析時、ＣＰＵ１５は、撮像部１４が様々な条件下で取得した画像のデータを演算することにより、測定対象物１１の面形状のデータを取得する。
【００２３】
記憶部１６は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体で構成されている。記憶部１６には、撮像部１４の撮像した画像のデータや、ＣＰＵ１５が取得した面形状のデータを記憶することができる。また、記憶部１６には、ＣＰＵ１５の動作プログラムが記憶されており、そのプログラムに従ってＣＰＵ１５が動作する。
【００２４】
モニタ１７は、ＣＰＵ１５からの指示に応じて撮像部１４の撮像した画像や、ＣＰＵ１５が取得した面形状などを表示し、入力部１８は、測定開始指示を含む各種の入力をユーザーから受け付ける。
【００２５】
図２は、測定時におけるＣＰＵ１５の動作フローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。
【００２６】
ステップＳ１：ＣＰＵ１５は、パターン形成部３に表示するパターンを、例えば図３（Ａ）に示すような正弦格子パターンに設定する。この正弦格子パターンの格子ピッチ方向の輝度分布は、図３（Ｂ）に示すとおりである。以下、正弦格子パターンに含まれる正弦波の本数を４と仮定する。
【００２７】
ステップＳ２：ＣＰＵ１５は、パターン形成部３に表示された正弦格子パターンの位相をπ／２ずつ１周期に亘り変化させながら測定対象物１１の撮像を４回繰り返し、４枚の縞画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を取得すると、縞画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を記憶部１６へ一時的に格納する。これらの縞画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、後述する位相演算で使用される。
【００２８】
ステップＳ３：ＣＰＵ１５は、パターン形成部３に表示するパターンを図４（Ｃ）に示すような矩形格子パターンに設定する。
【００２９】
ステップＳ４：ＣＰＵ１５は、パターン形成部３に表示されるパターンを図４（Ｄ）に示すような矩形格子パターンへと切り換えると共に、その切り換えの前後のそれぞれにおいて測定対象物１１の撮像を行い、２枚のコード画像Ｉ５、Ｉ６を取得する。これらのコード画像Ｉ５、Ｉ６は、記憶部１６へ一時的に格納される。
【００３０】
ここで、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示した矩形格子パターンは、図３（Ａ）に示した正弦格子パターンに含まれる個々の縞を識別するためのパターンであって、アンラップで使用されるべきオフセット数ｎの画像上の分布を既知とするのに必要なパターンである。図４（Ｃ）、（Ｄ）に示した矩形格子パターンは、例えば次の手順（ａ）〜（ｃ）によって測定者が取得したものである。
【００３１】
（ａ）図３（Ａ）に示した正弦格子パターンに含まれる個々の縞（個々の正弦波）に対して識別番号Ｎ＝０、１、２、３を付与する。この識別番号Ｎをマッピングしたものが、図４（Ａ）である。
【００３２】
（ｂ）図４（Ａ）に示したマップにおける個々の識別番号Ｎを、図４（Ｂ）に示すとおりバイナリコード化する。これによって、識別番号Ｎ＝０、１、２、３は、二進数表示された識別番号Ｎ’＝００、０１、１０、１１に変換される。
【００３３】
（ｃ）図４（Ｂ）に示した個々の識別番号Ｎ’の各位のビットを、互いに異なるマップ（ここでは２つのマップ）へ割り振り、個々のビットを黒又は白のパターンで表す。ここでは、「１」を黒パターンで表し、「０」を白パターンで表す。これによって、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示した２つの矩形格子パターンが得られる。
【００３４】
図５は、解析時におけるＣＰＵ１５の動作フローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。
【００３５】
ステップＳ１０：ＣＰＵ１５は、記憶部１６から縞画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を読み出して位相演算を施す。
【００３６】
具体的に、ＣＰＵ１５は、縞画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に含まれる画素番号ｉの画素値Ｉ１ｉ、Ｉ２ｉ、Ｉ３ｉ、Ｉ４ｉを以下の４バケット法の式へ当てはめることにより、その画素番号ｉにおける初期位相φｉを算出する。
【００３７】
【数１】
2010169572.tif 000003
【００３８】
そしてＣＰＵ１５は、このような初期位相φｉの算出を全ての画素番号ｉについて行い、それによって得られた初期位相φｉの分布を、測定対象物１１の面形状が反映された位相画像φとして記憶部１６へ一時的に格納する。
【００３９】
ステップＳ１１：ＣＰＵ１５は、記憶部１６からコード画像Ｉ５、Ｉ６を読み出す。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すとおりコード画像Ｉ５、Ｉ６は、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示した矩形格子パターンが測定対象物１１上で変形した様子を示している。これらのコード画像Ｉ５、Ｉ６上では、黒パターンと白パターンとの境界部分（エッジ）が鈍るので、その境界部分のＳＮ比が低下しているが、本ステップにおけるＣＰＵ１５は、このようなＳＮ比の低下を許容し、以下の手順（ａ）〜（ｃ）で位相画像φのアンラップを行う。
【００４０】
（ａ）ＣＰＵ１５は、コード画像Ｉ５、Ｉ６に含まれる画素番号ｉの画素値Ｉ５ｉ、Ｉ６ｉを参照し、画素値Ｉ５ｉの輝度値が示す色（白又は黒）と、画素値Ｉ６ｉの輝度値が示す色（白又は黒）との組み合わせから、画素番号ｉに最適なオフセット数ｎｉ’（但し、ｎｉ’は、二進数表示されたオフセット数。）を認識する。例えば、その組み合わせが「黒−黒」であった場合にはオフセット数ｎｉ’は「００」となり、その組み合わせが「黒−白」であった場合にはオフセット数ｎｉ’は「０１」となり、その組み合わせが「白−黒」であった場合にはオフセット数ｎｉ’は「１０」となり、その組み合わせが「白−白」であった場合にはオフセット数ｎｉ’は「１１」となる。そしてＣＰＵ１５は、このようなオフセット数ｎｉ’の算出処理を、全ての画素番号ｉについて行い、図６（Ｃ）に示すようなオフセット数ｎｉ’のマップを得る。
【００４１】
（ｂ）ＣＰＵ１５は、図６（Ｃ）に示す個々のオフセット数ｎｉ’を、図６（Ｄ）に示すとおり十進数表示されたオフセット数ｎｉへと変換する。
【００４２】
（ｃ）ＣＰＵ１５は、画素番号ｉの画素値（位相φｉ）と、図６（Ｄ）に示すマップ上で画素番号ｉに対応するオフセット数ｎｉとを以下の式（２）へ当てはめることによりアンラップ後の画素値（位相ψｉ）を得る。そしてＣＰＵ１５は、このようなアンラップを全ての画素番号ｉについて行い、得られた位相ψｉの分布をアンラップ画像ψとして記憶部１６へ一時的に格納する。
【００４３】
【数２】
2010169572.tif 000004
【００４４】
なお、本ステップで算出されたアンラップ画像ψには、前述したＳＮ比の低下が原因となり、例えば図７（Ａ）に示すようにアンラップ誤差の生じた画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが含まれている可能性がある。
【００４５】
ステップＳ１２：ＣＰＵ１５は、ステップＳ１１で算出したアンラップ画像ψに対してメディアンフィルタ処理を施して平滑化画像Ｐを取得すると、その平滑化画像Ｐを記憶部１６へ一時的に格納する。
【００４６】
ここで、アンラップ画像ψの位相分布が図７（Ａ）に示すとおりであったとすると、平滑化画像Ｐの位相分布は、例えば図７（Ｂ）に示すとおりになる。この平滑化画像Ｐは、評価値を算出する際の基準として使用される。
【００４７】
ステップＳ１３：ＣＰＵ１５は、補正対象となる画素番号ｉを初期値（１）に設定する。
【００４８】
ステップＳ１４：ＣＰＵ１５は、アンラップ画像ψに含まれる画素番号ｉの画素値（位相ψｉ）と、平滑化画像Ｐに含まれる画素番号ｉの画素値（位相Ｐｉ）とを以下の式へ当てはめることにより、画素番号ｉの評価値Δｉを算出する。
【００４９】
【数３】
2010169572.tif 000005
【００５０】
したがって、画素値ψｉ、画素値Ｐｉと、評価値Δｉとの関係は、例えば図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に模式的に示すような関係となる。
【００５１】
ステップＳ１５：ＣＰＵ１５は、ステップＳ１４で算出した評価値Δｉの絶対値｜Δｉ｜を閾値Ｔと比較する。この閾値Ｔは、図７（Ｃ）に示すとおり０とπとの間の所定値に設定されており、例えばπ／２である。そしてＣＰＵ１５は、絶対値｜Δｉ｜の方が小さければ画素番号ｉの画素を適正画素とみなしてステップＳ２１へ移行し、絶対値｜Δｉ｜の方が大きければ画素番号ｉの画素を不適正画素とみなしてステップＳ１６へ移行する。
【００５２】
よって、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ａ〜ｆの何れかであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいて不適正画素とみなされる。
【００５３】
ステップＳ１６：ＣＰＵ１５は、評価値Δｉの絶対値｜Δｉ｜をπと比較し、絶対値｜Δｉ｜の方が小さければ画素番号ｉの画素を補正不可能な画素とみなしてステップＳ２０へ移行し、絶対値｜Δｉ｜の方が大きければ画素番号ｉの画素を補正可能な画素とみなしてステップＳ１７へ移行する。
【００５４】
よって、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ｄであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいて補正不可能な画素とみなされる。一方、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆの何れかであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいて補正可能な画素とみなされる。
【００５５】
ステップＳ１７：ＣＰＵ１５は、評価値Δｉの符号を参照し、評価値Δｉが正であればステップＳ１８へ移行し、評価値Δｉが負であればステップＳ１９へ移行する。
【００５６】
ステップＳ１８：ＣＰＵ１５は、画素番号ｉの画素値（位相ψｉ）を次式で補正してから、その画素が適正画素になったか否かを判別するためにステップＳ１４へ戻る。
【００５７】
【数４】
2010169572.tif 000006
【００５８】
よって、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ａ、ｃ、ｆの何れかであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいて図７（Ｃ）→（Ｄ）のとおりに補正される。
【００５９】
ステップＳ１９：ＣＰＵ１５は、画素番号ｉの画素値（位相ψｉ）を次式で補正してから、その画素が適正画素になったか否かを判別するためにステップＳ１４へ戻る。
【００６０】
【数５】
2010169572.tif 000007
【００６１】
よって、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ｃ、ｅであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいて図７（Ｃ）→（Ｄ）のとおりに補正される。
【００６２】
ステップＳ２０：ＣＰＵ１５は、画素番号ｉの画素値（位相ψｉ）がエラーであったとみなし、位相ψｉを特殊値（例えばゼロ）に置換してからステップＳ２１へ移行する。
【００６３】
よって、画素番号ｉの画素が図７（Ｃ）に示した画素ｄであった場合には、画素番号ｉの画素は本ステップにおいてエラーとみなされ、何ら補正されることは無い。
【００６４】
ステップＳ２１：ＣＰＵ１５は、全ての画素番号ｉについて以上の処理が終了したか否かを判別し、終了していなかった場合にはステップＳ２３へ移行し、終了していた場合にはステップＳ２２へ移行する。
【００６５】
ステップＳ２２：ＣＰＵ１５は、補正対象となる画素番号ｉを１だけインクリメントしてからステップＳ１４へ戻る。
【００６６】
ステップＳ２３：ＣＰＵ１５は、全ての画素番号ｉの画素値（位相ψｉ）の分布を、補正後のアンラップ画像ψとしてモニタ１７上に可視化する。これによって、測定対象物１１の面形状が既知となる。また、ＣＰＵ１５は、必要に応じて補正後のアンラップ画像ψを記憶部１６へ格納する。
【００６７】
以上、本実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１５では、アンラップ画像ψの個々の画素値（位相ψｉ）を、平滑化画像Ｐの対応画素値（位相Ｐｉ）と比較し、両者の差異を示す評価値Δｉが閾値Ｔより大きかった場合は、その画素値（位相ψｉ）を不適正画素とみなす。
【００６８】
通常、アンラップの失敗によりアンラップ画像ψに生じる誤差（アンラップ誤差）の程度は、コード画像Ｉ５、Ｉ６に生じるノイズの程度と比較すると、十分に際だっている。なぜなら、アンラップ画像ψに生じる誤差は、２πに相当する大きさ（図７（Ａ）の画素a、ｂ、ｃ、ｅを参照）、又は２πの整数倍に相当する大きさを有していることが多いからである（図７（Ａ）の画素ｆを参照）。
【００６９】
したがって、本実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１５では、不適正画素（画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）を確実に見出すことができる。
【００７０】
また、本実施形態のステップＳ１８、Ｓ１９では、不適正画素（画素ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆ）の画素値（位相）を２πの単位で補正するので、図７（Ｃ）→（Ｄ）に示すとおり不適正画素（画素ａ、ｂ、ｃ、ｅ）を適正画素（評価値Δが十分に小さい画素）にすることができる。
【００７１】
また、本実施形態のステップＳ１４〜Ｓ１９では、評価値Δｉが閾値Ｔ未満になるまでその補正を繰り返すので、図７（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）に示すとおりアンラップ誤差の大きかった不適正画素（画素ｆ）をも適正画素（評価値Δが十分に小さい画素）にすることができる。
【００７２】
また、本実施形態のステップＳ１６、Ｓ２０では、評価値Δが０とπの間となった不適正画素（画素ｄ）をエラーとみなして補正を禁止するので、ステップＳ１４〜Ｓ１９におけるループの無用な繰り返しを防止することができる（因みに、そのような不適正画素の補正を禁止しなかった場合には、評価値Δが小さくならないため、ステップＳ１４〜Ｓ１９におけるループが無限に繰り返されてしまう。）。
【００７３】
［実施形態への補足］
なお、上記実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理対象を、アンラップ画像ψの全体としたが、アンラップ画像ψの一部の領域のみに制限することにより、演算量を削減してもよい。なぜなら、アンラップ誤差の発生する確率が高いのは、図６（Ｄ）に示したマップにおけるｎの値の境界近傍のみだからである。
【００７４】
よって、その場合は、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理対象を、アンラップ画像ψのうち、図６（Ｄ）に示した領域Ａ’（マップの境界近傍に相当する領域）のみに制限するとよい。このように処理対象を制限すれば、演算量を効率的に削減することができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、平滑化画像Ｐを取得するに当たりアンラップ画像ψに対してメディアンフィルタ処理を施したが、平滑化機能を有する他のフィルタ処理（例えばガウシアンフィルタ処理）を施してもよい。但し、スパイク状のノイズの影響を抑えるには、ガウシアンフィルタ処理よりもメディアンフィルタ処理の方が適すると考えられる。
【００７６】
また、上記実施形態には、位相画像φを算出するために必要な縞画像の数が４である４バケット法が適用されたが、その数が３である３バケット法、その数が７である７バケット法など、他の位相シフト法が適用されてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、正弦格子パターンに含まれる個々の縞を識別するための矩形格子パターンとして、２つのトーン（白と黒）からなるパターン（バイナリコードパターン）を２つ使用したが、４つのトーンからなるパターン（多色コードパターン）を１つ使用してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、正弦格子パターンに含まれる縞の数を４としたが、更に多くしてもよい。但し、その場合、より多くの識別番号Ｎが必要になるので、バイナリコードパターンの枚数（又は多色コードパターンのトーン数）を多くする必要がある。
【００７９】
また、上記実施形態では、識別番号Ｎを符号化する際に二進数表示を使用したが、グレイコードを使用してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態の記憶部１６に記憶されているプログラムは、バージョンアップなどで更新されたファームウエアプログラムであってもよい。すなわち、既存の測定処理及び解析処理のファームウエアプログラムを更新することで、本実施形態の測定処理及び解析処理を提供するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、図２に示した測定処理及び図５に示した解析処理の全部がＣＰＵ１５によってソフトウエア的に実現されたが、測定処理及び解析処理の全部又は一部がＡＳＩＣによってハードウエア的に実現されてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１１…測定対象物、１３…投影部、１４…撮像部、１５…ＣＰＵ、１６…記憶部、１７…モニタ、１８…入力部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】米国特許第６０７５６０５号公報
【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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