(57)【要約】【課題】複数の測定光投光手段で測定画像を取得する際、測定が不良となる部分を少なくするように予め測定画像の取得条件の設定を行い易くする。【解決手段】第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物Ｓで反射された測定光を取得して測定画像を撮像するための撮像手段１００と、測定光投光手段１１０を用いて撮像された画像を表示させるための表示手段４００と、同じ対象物Ｓに対して、第一測定光投光手段を用いて撮像手段１００で取得された第一測定画像と、第二測定光投光手段を用いて撮像手段１００で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する測定画像合成手段２１１と、表示手段４００上で画像を表示させた状態で、第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト手段２１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、
第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、
観察画像を撮像するための観察用照明光源と、
前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像し、また前記観察用照明光源を用いて観察画像を撮像するための撮像手段と、
前記測定画像又は観察画像を表示させるための表示手段と、
前記測定画像又は観察画像を前記表示手段上で表示させた状態で、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト手段と
を備えることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する測定画像合成手段を備え、
前記ハイライト手段が、前記測定画像合成手段で生成された合成測定画像を前記表示手段上で表示させた状態で、測定異常領域を重ねて表示可能としてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、前記撮像手段でデータを取得できない測定不能領域を含むことを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項３に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、前記撮像手段で検出される測定光の反射光が飽和している飽和領域を含み、
前記ハイライト手段は、前記飽和領域を、前記測定不能領域とは異なる態様でハイライトして、前記表示手段上に重ねて表示可能に構成してなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記測定画像合成手段が、前記第一測定画像と第二測定画像とで一の合成測定画像を生成する際、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、一方が正常に測定された値であり、他方が測定異常領域を含んでいる場合は、正常値を用いて合成測定画像を生成するよう構成してなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像が、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成された画像であることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記表示手段上で、測定画像を表示させる画像表示領域を分割し、
前記合成測定画像を表示させる第一分割表示領域と、
前記第二測定画像を表示させる第二分割表示領域と、
前記第一測定画像を表示させる第三分割表示領域と、
を含んでなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項１０】
請求項９に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記第一測定画像の明るさ、及び前記第二測定画像の明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段を備えてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載される計測顕微鏡装置であって、
前記合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像を、それぞれ時分割で取得して、前記第一分割表示領域、第二分割表示領域、第三分割表示領域において、それぞれ一定周期で更新して表示可能としてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記測定光投光手段を用いて前記撮像手段で測定画像を取得するための測定画像取得条件を設定する設定画面として、簡易的な設定を可能とした簡単モードと、詳細な設定を可能とした応用モードとを切り替え可能な測定画像取得モード選択手段を備えてなることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載される計測顕微鏡装置であって、さらに
前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、３次元の合成画像を生成する三次元画像合成手段を備えることを特徴とする計測顕微鏡装置。
【請求項１４】
対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、
第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、
前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像するための撮像手段と
を備える計測顕微鏡装置を、操作するための操作プログラムであって、コンピュータに、
同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する画像合成機能と、
表示手段上で表示される測定画像又は観察画像に、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト機能と
を実現させることを特徴とする計測顕微鏡装置操作プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測機能を備える顕微鏡装置、及びこの測顕微鏡装置を操作するための操作プログラム、並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の計測を行う計測装置として、三角測距を用いた計測装置が開発されている。このような装置は、図６に示すように、投光部１１０から出射される測定光の光軸と受光部１２０に入射する測定光の光軸（受光部１２０の光軸）との間の角度αが予め設定されている。ここでステージ１４０上に対象物Ｓが載置されない場合には、投光部１１０から出射される測定光は、ステージ１４０の載置面の点Ｏにより反射され、受光部１２０に入射される。一方、ステージ１４０上に対象物Ｓが載置される場合、投光部１１０から出射される測定光は、対象物Ｓの表面の点Ａにより反射され、受光部１２０に入射される。
そして点Ｏと点Ａとの間のＸ方向における距離ｄを測定し、この距離ｄに基づいて対象物Ｓの表面の点Ａの高さｈを算出する。対象物Ｓの表面の全ての点の高さを算出することにより、対象物Ｓの三次元的な形状が測定される。対象物Ｓの表面の全ての点に測定光を照射するために、投光部１１０からは所定の構造化測定光パターンに従って測定光が出射され、縞状の測定光を用いた縞投影法によって対象物Ｓの三次元形状を効率よく測定する。
【０００３】
このような縞投影法による測定では、対象物に対して斜め上方向から測定光を照射して縞を投影するため、対象物の形状や向きによって影や飽和点が生じる。なお「影」とは、測定光が反射されない部位を指し、この部位では測定が不可能となる。一方「飽和」の場合は、測定光による明暗が判別できておればそれなりに測定結果は得られるものの、飽和していない点と比べると、データの信頼性が低い。
【０００４】
このように測定光を測定の対象物に投光して影が生じると、測定ができなくなるため、極力影ができないように、対象物の位置や姿勢等を調整する必要がある。同様に、反射光が飽和した場合も、正確な測定ができないため、このような飽和点が生じないことが望ましい。
【０００５】
そこで、測定光の投光部を複数用意して異なる位置に配置し、異なる方向から測定光を照射させることで、影を低減することが考えられる。
【０００６】
ただ、この場合でも、すべての部位で影や飽和点を排除できるとは限らず、依然としてこのような測定不能点や測定が不十分な部位が残ることがある。この場合において、影や飽和点の部分は正しい測定ができないことから、これらの部位を極力減らすように、対象物の位置や角度、姿勢を変更する等して、測定画像の取得条件を調整する必要がある。
【０００７】
しかしながら、複数の測定光を備える場合は、影や飽和点が、どの測定光でも測定できない部位なのか、あるいは現在選択中の測定光では測定できないが、他の測定光に切り替えると測定できる部位なのかを判別することができないという問題があった。すなわち、測定光が単一の場合は、影等が生じた部分を表示部上でリアルタイムで表示させることにより、現在表示されている影等を手掛かりにして、実際に対象物の置き方等を調整して、影等が生じない、あるいは少なくなるように測定画像の取得条件を変更できる。
【０００８】
しかしながら、測定光が複数ある場合は、現在の測定光では影になっているものの、他の測定光に切り替えると影にならずに測定できる場合がある。この場合は、現在の測定光では影になっていても測定は可能となるため、特に気にする必要はない。その一方で、他方の測定光に切り替えてもやはり影になる部位については、測定画像の撮像条件を調整する必要がある。しかしながら、現在の測定光で得られる測定画像で確認できる影の部位に対して、それが本当に測定不能な部位なのか（他の測定光に切り替えても影なのか）、あるいは測定可能な部位なのか（他の測定光に切り替えると影でなくなる）を判別することができず、その結果として適切な測定画像の撮像条件に設定することが困難という問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Toni F. Schenk, "Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects and Scenes", Proceedings of SPIE, Volume 2572, pp. 1-9 (1995)
【非特許文献２】Sabry F. El-Hakim and Armin Gruen, "Videometrics and Optical Methods for 3D Shape Measurement", Proceedings of SPIE, Volume 4309, pp. 219-231 (2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数の測定光投光手段を備える計測顕微鏡装置において測定画像を取得する際、測定が不良となる部分を少なくするように予め測定画像の取得条件の設定を行い易くした計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、観察画像を撮像するための観察用照明光源と、前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像し、また前記観察用照明光源を用いて観察画像を撮像するための撮像手段と、前記測定画像又は観察画像を表示させるための表示手段と、前記測定画像又は観察画像を前記表示手段上で表示させた状態で、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト手段とを備えることができる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、測定画像又は観察画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように測定画像撮像条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。
【００１２】
また、第２の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する測定画像合成手段を備え、前記ハイライト手段が、前記測定画像合成手段で生成された合成測定画像を前記表示手段上で表示させた状態で、測定異常領域を重ねて表示可能とできる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、合成測定画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように測定画像撮像条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。
【００１３】
さらに、第３の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、前記撮像手段でデータを取得できない測定不能領域を含むことができる。上記構成により、いずれの測定光投光手段でも測定ができない領域を、いずれかの測定光投光手段で測定領域と区別して視覚的に把握することができ、ユーザによる測定画像取得条件の設定作業に資することができる。
【００１４】
さらにまた、第４の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定異常領域が、いずれの測定光投光手段によっても、前記撮像手段で検出される測定光の反射光が飽和している飽和領域を含み、前記ハイライト手段は、前記飽和領域を、前記測定不能領域とは異なる態様でハイライトして、前記表示手段上に重ねて表示可能に構成できる。上記構成により、測定ができない領域と、測定は可能であるが飽和して精度が低い領域とを視覚的に区別して把握することができ、ユーザによる測定画像の取得条件の設定作業に資することができる。
【００１５】
さらにまた、第５の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記測定画像合成手段が、前記第一測定画像と第二測定画像とで一の合成測定画像を生成する際、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、一方が正常に測定された値であり、他方が測定異常領域を含んでいる場合は、正常値を用いて合成測定画像を生成するよう構成できる。上記構成により、何れかの測定画像に測定異常領域が含まれていても、他方の測定画像でもって補完して合成測定画像を得ることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、第６の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成された画像とできる。
【００１７】
さらにまた、第７の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成された画像とできる。
【００１８】
さらにまた、第８の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像を、前記第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成された画像とできる。
【００１９】
さらにまた、第９の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記表示手段上で、測定画像を表示させる画像表示領域を分割し、前記合成測定画像を表示させる第一分割表示領域と、前記第二測定画像を表示させる第二分割表示領域と、前記第一測定画像を表示させる第三分割表示領域とを含むことができる。上記構成により、一画面で合成測定画像と、これの元となった測定画像とを表示させつつ、ハイライト手段で測定異常領域を重ねて表示させることが可能となり、このような測定異常領域を低減するように測定画像取得条件を設定する作業を容易に行える利点が得られる。
【００２０】
さらにまた、第１０の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記第一測定画像の明るさ、及び前記第二測定画像の明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段を備えることができる。上記構成により、第一測定画像、第二測定画像の明るさを個別に調整でき、いずれの測定画像でも測定結果が異常となる領域が少なくなるように、適切な明るさに個別に調整することが可能となる。
【００２１】
さらにまた、第１１の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、前記合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像を、それぞれ時分割で取得して、前記第一分割表示領域、第二分割表示領域、第三分割表示領域において、それぞれ一定周期で更新して表示可能とすることができる。上記構成により、一画面で合成測定画像、第二測定画像、第一測定画像をライブ画像として確認できるため、対象物の位置変更や測定光の光量変化といった測定画像取得条件の変更後の様子を、各画像を対比しながらリアルタイムで確認できる。特に各測定画像の明るさ等を調整した結果を、表示手段において逐次反映させて確認できるため、調整作業を容易に行える利点が得られる。
【００２２】
さらにまた、第１２の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記測定光投光手段を用いて前記撮像手段で測定画像を取得するための測定画像取得条件を設定する設定画面として、簡易的な設定を可能とした簡単モードと、詳細な設定を可能とした応用モードとを切り替え可能な測定画像取得モード選択手段を備えることができる。上記構成により、ユーザの熟練度に応じて測定画像取得条件の設定画面を変更でき、初心者でも扱い易い環境を提供しつつ、熟練者に対しては詳細な設定にも対応でき、使い勝手のよい測定画像の取得が行える。
【００２３】
さらにまた、第１３の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、さらに前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、３次元の合成画像を生成する三次元画像合成手段を備えることができる。上記構成により、観察画像のテクスチャ情報と測定画像の高さ情報を利用した精細な３次元画像を合成でき、詳細な測定を行える利点が得られる。
【００２４】
さらにまた、第１４の側面に係る計測顕微鏡装置によれば、対象物に対して斜め方向から測定光を所定のパターンの構造化照明として投光するための測定光投光手段として、第一の方向から対象物に対して第一測定光を照射可能な第一測定光投光手段と、前記第一の方向とは異なる第二の方向から対象物に対して第二測定光を照射可能な第二測定光投光手段と、前記第一測定光投光手段又は第二測定光投光手段で投光され、対象物で反射された測定光を取得して測定画像を撮像するための撮像手段とを備える計測顕微鏡装置を、操作するための操作プログラムであって、コンピュータに、同じ対象物に対して、前記第一測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第一測定画像と、前記第二測定光投光手段を用いて前記撮像手段で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する画像合成機能と、表示手段上で表示される測定画像又は観察画像に、前記第一測定光投光手段及び第二測定光投光手段のいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示するハイライト機能とを実現させることができる。上記構成により、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定が異常となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定異常であるかを、測定画像又は観察画像上で一画面で確認できるので、測定異常領域が少なくなるように測定条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。
【００２５】
また第１５のコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商品名）、ＨＤ  ＤＶＤ（ＡＯＤ）等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る計測顕微鏡装置を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像手段の構成を示すブロック図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれ光が照射された状態の対象物の模式図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、それぞれ光が照射された状態の対象物の模式図である。
【図５】計測顕微鏡装置操作プログラムのＧＵＩの一例を示すイメージ図である。
【図６】三角測距方式の原理を説明するための図である。
【図７】図７Ａは測定光の第１のパターンを説明するための斜視図、図７Ｂは図７Ａの平面図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ測定光の第２のパターンを説明するための図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、それぞれ測定光の第３のパターンを説明するための図である。
【図１０】対象物の特定の部分における画素データ(受光された光の強度)と画素データが得られた画像の順番(何番目か)の関係を示す図である。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｄは、それぞれ測定光の第４のパターンを説明するための図である。
【図１２】何れかの測定画像に測定異常点が含まれている場合の取り扱い例を示す表である。
【図１３】計測顕微鏡装置操作プログラムのＧＵＩで簡単モードを選択した状態を示すイメージ図である。
【図１４】図１３の状態から「測定画像」ボタンを押下した状態を示すイメージ図である。
【図１５】図１３の状態から応用モードを選択した状態を示すイメージ図である。
【図１６】図１３の状態から「測定画像」ボタンを押下した状態を示すイメージ図である。
【図１７】図１６の状態から画像表示領域を分割表示させた状態を示すイメージ図である。
【図１８】図１６の状態から測定方向「左側のみ」を選択した状態を示すイメージ図である。
【図１９】計測顕微鏡装置操作プログラムを用いて測定画像を取得する手順を示すフローチャートである。
【図２０】合成画像を観察画像の比率１００％で表示させた例を示すイメージ図である。
【図２１】合成画像を計測画像の比率１００％で表示させた例を示すイメージ図である。
【図２２】図２０の状態から計測画像の表示に切り替えた状態を示すイメージ図である。
【図２３】画像改善パネルを表示させた例を示すイメージ図である。
【図２４】「測定モード」選択欄で測定画像の画質を選択する様子を示すイメージ図である。
【図２５】「測定方向」選択欄で測定光を選択する様子を示すイメージ図である。
【図２６】観察画像撮像条件設定手段で観察画像の撮像条件を設定する様子を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（実施の形態１）
【００２８】
本発明の実施の形態１に係る計測顕微鏡装置の構成を示すブロック図を図１に示す。計測顕微鏡装置５００は、図１に示すように、撮像手段１００、制御手段２００、光源部３００および表示部４００を備える。
（撮像手段１００）
【００２９】
図１の計測顕微鏡装置５００の撮像手段１００の構成を図２のブロック図に示す。撮像手段１００は、例えば顕微鏡であり、投光部１１０、受光部１２０、照明光出力部１３０、ステージ１４０および測定制御部１５０を含む。投光部１１０は、測定光源１１１、パターン生成部１１２および複数のレンズ１１３、１１４、１１５を含む。受光部１２０は、カメラ１２１および複数のレンズ１２２、１２３を含む。ステージ１４０上には、対象物Ｓが載置される。
（投光部１１０）
【００３０】
投光部１１０は、ステージ１４０の斜め上方に配置される。撮像手段１００は、複数の投光部１１０を含んでもよい。図２の例においては、撮像手段１００は２つの投光部１１０を含む。ここでは、第一の方向から対象物Ｓに対して測定用照明光を照射可能な第一測定光投光部１１０Ａ（図２において右側）と、第一の方向とは異なる第二の方向から対象物Ｓに対して測定用照明光を照射可能な第二測定光投光部１１０Ｂ（図２において左側）を、それぞれ配置している。第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂは受光部の光軸を挟んで対称に配置される。なお投光部を３以上備えたり、あるいは投光部とステージを相対移動させて、共通の投光部を用いつつも、照明の方向を異ならせて投光させることも可能である。さらにこの例では投光部が投光する垂直方向に対する照明光の照射角度を固定としているが、これを可変とすることもできる。
（測定光源１１１）
【００３１】
各第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの測定光源１１１は、例えば白色光を出射するハロゲンランプである。測定光源１１１は、白色光を出射する白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等の他の光源であってもよい。測定光源１１１から出射された光（以下、「測定光」と呼ぶ。）は、レンズ１１３により適切に集光された後、パターン生成部１１２に入射する。
【００３２】
パターン生成部１１２は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である。パターン生成部１１２は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon：反射型液晶素子）又はマスクであってもよい。パターン生成部１１２に入射した測定光は、予め設定されたパターン及び予め設定された強度（明るさ）に変換されて出射される。パターン生成部１１２により出射された測定光は、複数のレンズ１１４、１１５により受光部１２０の観察・測定可能な視野よりも大きい径を有する光に変換された後、ステージ１４０上の対象物Ｓに照射される。
（受光部１２０）
【００３３】
受光部１２０は、ステージ１４０の上方に配置される。対象物Ｓによりステージ１４０の上方に反射された測定光は、受光部１２０の複数のレンズ１２２、１２３により集光、結像された後、カメラ１２１により受光される。
（カメラ１２１）
【００３４】
カメラ１２１は、例えば撮像素子１２１ａ及びレンズを含むＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。撮像素子１２１ａは、例えばモノクロＣＣＤ（電荷結合素子）である。撮像素子１２１ａは、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。カラーの撮像素子は各画素を赤色用、緑色用、青色用の受光に対応させる必要があるため、モノクロの撮像素子と比較すると計測分解能が低く、また各画素にカラーフィルタを設ける必要があるため感度が低下する。そのため、本実施の形態では、撮像素子としてモノクロのＣＣＤを採用し、後述する照明光出力部１３０をＲＧＢにそれぞれ対応した照明を時分割で照射して撮像することにより、カラー画像を取得している。このような構成にすることにより、計測精度を低下させずに測定物のカラー画像を取得することができる。
【００３５】
ただ、撮像素子１２１ａとして、カラーの撮像素子を用いても良いことは云うまでもない。この場合、計測精度や感度は低下するが、照明光出力部１３０からＲＧＢにそれぞれ対応した照明を時分割で照射する必要がなくなり、白色光を照射するだけで、カラー画像を取得できるため、照明光学系をシンプルに構成できる。  撮像素子１２１ａの各画素からは、受光量に対応するアナログの電気信号（以下、「受光信号」と呼ぶ。）が測定制御部１５０に出力される。
（測定制御部１５０）
【００３６】
測定制御部１５０には、図示しないＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）及びＦＩＦＯ（First In First Out）メモリが実装される。カメラ１２１から出力される受光信号は、光源部３００による制御に基づいて、測定制御部１５０のＡ／Ｄ変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされると共にデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、ＦＩＦＯメモリに順次蓄積される。ＦＩＦＯメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次制御手段２００に転送される。
（制御手段２００）
【００３７】
図１に示すように、制御手段２００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２０、作業用メモリ２３０、記憶装置２４０及び操作部２５０を含む。制御手段２００には、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等が利用できる。また、操作部２５０は、キーボード及びポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウス又はジョイスティック等が用いられる。
【００３８】
ＲＯＭ２２０には、システムプログラムが記憶される。作業用メモリ２３０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からなり、種々のデータの処理のために用いられる。記憶装置２４０は、ハードディスク等からなる。記憶装置２４０には、画像処理プログラム及び形状測定プログラムが記憶される。また、記憶装置２４０は、測定制御部１５０から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。
【００３９】
ＣＰＵ２１０は、測定制御部１５０から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。また、ＣＰＵ２１０は、生成した画像データに作業用メモリ２３０を用いて各種処理を行うと共に、画像データに基づく画像を表示部４００に表示させる。さらに、ＣＰＵ２１０は、後述するステージ駆動部１４５に駆動パルスを与える。さらにこのＣＰＵは、後述する測定画像合成手段２１１と、ハイライト手段２１２と、三次元画像合成手段２１３の機能を実現する。
（表示部４００）
【００４０】
表示部４００は、撮像手段１００で取得された測定画像や、撮像された観察画像を表示させるための部材である。表示部４００は、例えばＬＣＤパネル又は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。
（ステージ１４０）
【００４１】
図２において、対象物Ｓが載置されるステージ１４０上の平面（以下、「載置面」と呼ぶ。）内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向と定義し、それぞれ矢印Ｘ、Ｙで示す。ステージ１４０の載置面に対して直交する方向をＺ方向と定義し、矢印Ｚで示す。Ｚ方向に平行な軸を中心に回転する方向をθ方向と定義し、矢印θで示す。
【００４２】
ステージ１４０は、Ｘ−Ｙステージ１４１、Ｚステージ１４２及びθステージ１４３を含む。Ｘ−Ｙステージ１４１は、Ｘ方向移動機構及びＹ方向移動機構を有する。Ｚステージ１４２は、Ｚ方向移動機構を有する。θステージ１４３は、θ方向回転機構を有する。Ｘ−Ｙステージ１４１、Ｚステージ１４２及びθステージ１４３により、ステージ１４０が構成される。また、ステージ１４０は、載置面に対象物Ｓを固定する図示しない固定部材（クランプ）をさらに含む。ステージ１４０は、載置面に平行な軸を中心に回転可能な機構を有するチルトステージをさらに含んでもよい。
【００４３】
ステージ１４０のＸ方向移動機構、Ｙ方向移動機構、Ｚ方向移動機構及びθ方向回転機構には、それぞれステッピングモータが用いられる。ステージ１４０のＸ方向移動機構、Ｙ方向移動機構、Ｚ方向移動機構及びθ方向回転機構は、図１のステージ操作部１４４又はステージ駆動部１４５により駆動される。
【００４４】
ユーザは、ステージ操作部１４４を手動で操作することにより、ステージ１４０の載置面を受光部１２０に対して相対的にＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、又はθ方向に回転させることができる。ステージ駆動部１４５は、制御手段２００より与えられる駆動パルスに基づいて、ステージ１４０のステッピングモータに電流を供給することにより、ステージ１４０を受光部１２０に相対的にＸ方向、Ｙ方向もしくはＺ方向に移動させるか、又はθ方向に回転させることができる。
【００４５】
ここで図２に示すように、左右の投光部１１０の中心軸と受光部１２０の中心軸は、ステージ１４０の焦点が最も合うピント平面で互いに交差するように、受光部１２０、投光部１１０、ステージ１４０の相対的な位置関係が定められている。また、θ方向の回転軸の中心は、受光部１２０の中心軸と一致しているため、θ方向にステージ１４０が回転した際に、対象物Ｓが視野から外れることなく、回転軸を中心に視野内で回転するようになっている。また、Ｚ方向移動機構に対して、これらＸＹθ及びチルト移動機構は支持されている。すなわち、ステージをθ方向に回転させたり、チルトさせた状態であっても、受光部１２０の中心軸と、Ｚ方向の移動軸にずれが生じない構成になっている。このようなステージ機構により、対象物Ｓの位置や姿勢を変化させた状態であっても、Ｚ方向にステージ１４０を移動させて異なる焦点位置の画像を複数撮像して合成することが可能となる。なお、本実施の形態ではステッピングモータにより駆動させることが可能な電動ステージを例に説明したが、手動でのみ移動させることが可能な手動ステージであっても良い。
（光源部３００）
【００４６】
光源部３００は、制御基板３１０及び観察用照明光源３２０を含む。制御基板３１０には、図示しないＣＰＵが実装される。制御基板３１０のＣＰＵは、制御手段２００のＣＰＵ２１０からの指令に基づいて、投光部１１０、受光部１２０及び測定制御部１５０を制御する。なお、この構成は一例であり、他の構成としてもよい。例えば測定制御部１５０で投光部１１０や受光部１２０を制御したり、または制御手段２００で投光部１１０や受光部１２０を制御することとして、制御基板を省略してもよい。あるいはこの光源部３００に、撮像手段１００を駆動するための電源回路を設けることもできる。
（観察用照明光源３２０）
【００４７】
観察用照明光源３２０は、例えば赤色光、緑色光及び青色光を出射する３色のＬＥＤを含む。各ＬＥＤから出射される光の輝度を制御することにより、観察用照明光源３２０から任意の色の光を発生することができる。観察用照明光源３２０から発生される光（以下、「照明光」と呼ぶ）は、導光部材（ライトガイド）を通して撮像手段１００の照明光出力部１３０から出力される。
【００４８】
照明光出力部１３０から出力される照明光は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で切り替えて対象物Ｓに照射する。これにより、これらのＲＧＢ光でそれぞれ撮像された観察画像を合成して、カラーの観察画像を得て、表示部４００に表示させることができる。
【００４９】
このようにしてカラーの観察画像を表示させる際、照明光の色を切り替える切替周波数を、表示部４００で表示内容を更新する（画面を書き換える）際のフレームレートと一致させると、フレームレートが低い場合（例えば数Ｈｚ程度）は、ちらつきが顕著となる。特に、ＲＧＢの原色によるカラー切り替えが目立つと、ユーザに不快感を与えることがある。そこで、ＲＧＢの照明光を切り替える切替周波数を、ユーザが認識できない程度の高速（例えば数百Ｈｚ）とすることで、このような問題を回避できる。照明光の色の切り替えは、照明光出力部１３０等により行われる。また、高速で照明光のＲＧＢを切り替えつつも、実際に撮像手段１００で対象物Ｓを撮像するタイミングは、表示部４００の表示内容の更新のタイミングとする。すなわち、観察像の撮像のタイミングと照明光の切り替えのタイミングは完全に一致させる必要はなく、撮像素子によるＲＧＢの観察画像の撮像が可能な程度に、いいかえると照明光のＲＧＢの切り替え周期が撮像周期の倍数となるようにリンクさせることで対応できる。この方法であれば、照明光の切り替えのタイミングを高速化することができ、撮像素子１２１ａで処理可能なフレームレートを向上させることなく、ユーザに与える不快感を低減できる。
【００５０】
図１の例では観察用照明光源３２０を撮像手段１００に対して外付けとして、光源部３００に観察用照明光源３２０を配置している。このようにすることで、観察用照明光源３２０の発熱が撮像手段１００の光学系に影響を与える事態を回避できる。ただ、発熱量の小さい観察用照明光源を利用したり、あるいは相応の放熱機構を撮像手段側に設ける等して、撮像手段に観察用照明光源を設けることもできる。この場合、光源部と撮像手段とを光学的に接続するための導光部材や、照明光出力部を不要とでき、観察用照明光源を照明光出力部として利用できる。
【００５１】
また、図１の例では測定光投光手段を測定用の光源と一体化しているが、測定光投光手段の光源を撮像手段内に設ける構成に限らず、これを外付けとすることもできる。例えば、光源部に、測定光投光手段の光源と、観察用照明光源とを纏めて配置することも可能である。
【００５２】
図２の照明光出力部１３０は、円環形状を有し、受光部１２０を取り囲むようにステージ１４０の上方に配置される。これにより、影が発生しないように照明光出力部１３０から対象物Ｓに照明光が照射される。図３Ａ〜図３Ｄ及び図４Ａ〜図４Ｄは、光が照射された状態の対象物Ｓの模式図である。図３Ａ〜図３Ｄ及び図４Ａ〜図４Ｄの例においては、対象物Ｓは上面の略中央に孔Ｓｈを有する。また、図３Ａ、図３Ｃ及び図４Ａにおいては、影Ｓｓをハッチングにより表わしている。
【００５３】
図３Ａは図２の第一測定光投光部１１０Ａからの測定光が照射された状態の対象物Ｓの平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＡ−Ａ線断面図である。図３Ａ、図３Ｂに示すように、第一測定光投光部１１０Ａから測定光を対象物Ｓに照射した場合、孔Ｓｈの深さによっては、孔Ｓｈの底部にまで測定光が到達せず、影Ｓｓが発生する。したがって、対象物Ｓの一部を観察することができない。
【００５４】
図３Ｃは図２の第二測定光投光部１１０Ｂからの測定光が照射された状態の対象物Ｓの平面図であり、図３Ｄは図３ＣのＢ−Ｂ線断面図である。図３Ｃ、図３Ｄに示すように、第二測定光投光部１１０Ｂから測定光を対象物Ｓに照射した場合、孔Ｓｈの深さによっては、孔Ｓｈの底部にまで測定光が到達せず、影Ｓｓが発生する。したがって、対象物Ｓの一部を観察することができない。
【００５５】
図４Ａは第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの両方からの測定光が照射された状態の対象物Ｓの平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。図４Ａ、図４Ｂに示すように、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの両方から測定光を対象物Ｓに照射した場合、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの一方から測定光を対象物Ｓに照射した場合に比べて、孔Ｓｈの底部にまで到達しない測定光が減少するため、発生する影Ｓｓが減少する。したがって、観察することができる対象物Ｓの部分が増加する。
【００５６】
図４Ｃは図２の照明光出力部１３０からの照明光が照射された状態の対象物Ｓの平面図であり、図４Ｄは図４ＣのＤ−Ｄ線断面図である。図４Ｃ、図４Ｄに示すように、照明光は対象物Ｓの略真上から照射されるので、孔Ｓｈの深さによらず、孔Ｓｈの底部にまで照明光が到達する。したがって、対象物Ｓの大部分を観察することができる。
（ＧＵＩの例）
【００５７】
計測顕微鏡装置は、制御手段２００であるＰＣに計測顕微鏡装置５００を操作するための操作プログラムをインストールしている。表示部４００には、計測顕微鏡装置操作プログラムを操作するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）が表示される。このようなＧＵＩ画面の一例を図５に示す。この例においては、表示部４００において、第一測定光投光部１１０Ａから第一測定光が照射された対象物Ｓの第一測定画像Ｓ１と、第二測定光投光部１１０Ｂから第二測定光が照射された対象物Ｓの第二測定画像Ｓ２とが並ぶように、表示させることができる。この例では、表示部４００の左側に設けられた画像表示領域４１０の、右側に第一表示領域４１６を、左側に第二表示領域４１７を設けている。このような２画面表示とすることで、各測定光で得られる測定画像の様子、特に影となる領域等を対比しながら確認できる。なお、画像表示領域の分割例は、このように左右に並べる構成に限らず、上下に並べる、あるいは別画面として構成する等、任意の構成が適宜利用できる。
（測定光明るさ個別調整手段４４２）
【００５８】
表示部４００の操作領域４２０には、測定光明るさ個別調整手段４４２として、２つの明るさ調整スライダ４４４、４４６が設けられる。明るさ調整スライダ４４４、４４６は、それぞれ水平方向に移動可能なスライダでもって、各測定光投光手段の明るさを調整する。ここでは、明るさ調整スライダ４４６で第二測定光投光部１１０Ｂ、明るさ調整スライダ４４４で第一測定光投光部１１０Ａの明るさを、それぞれ個別に調整可能としている。
明るさ調整スライダ４４４の位置は、第一測定光投光部１１０Ａから出射される測定光の明るさ又は第一測定光投光部１１０Ａからの測定光で画像を撮影する際のカメラ露光時間に対応する。また明るさ調整スライダ４４６の位置は、第二測定光投光部１１０Ｂから出射される測定光の明るさ又は第二測定光投光部１１０Ｂからの測定光で画像を撮影する際のカメラ露光時間に対応する。ユーザは、図１の制御手段２００の操作部２５０でもって、ＧＵＩに設けられた操作領域４２０を操作して明るさ調整スライダ４４４を水平方向に移動させることにより、第一測定光投光部１１０Ａから出射される測定光の明るさ又は１１０Ａに対応するカメラ露光時間を変更することができる。同様に、操作部２５０を操作して明るさ調整スライダ４４６を水平方向に移動させることにより、第二測定光投光部１１０Ｂから出射される測定光の明るさ又は第二測定光投光部１１０Ｂに対応するカメラ露光時間を変更することができる。
【００５９】
上記のように、画像表示領域４１０には、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々により測定光を照射された場合における対象物Ｓの画像が並ぶように表示できる。したがって、ユーザは、画像表示領域４１０に表示された対象物Ｓの画像を見ながら、明るさ調整スライダ４４４、４４６の位置をそれぞれ移動させることにより、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切に調整することができる。
【００６０】
また、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂから出射される測定光の適切な明るさと照明光出力部１３０から出射される照明光の適切な明るさ又はそれぞれの照明に対応したカメラ露光時間との間に相関がある場合がある。この場合、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間は、照明光出力部１３０から出射される照明光の明るさ又は照明光に対応したカメラ露光時間に基づいて自動的に調整されてもよい。
【００６１】
あるいは、照明光出力部１３０から出射される照明光の明るさ又は照明光に対応したカメラ露光時間に基づいて、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切にするための調整ガイドが表示部４００に表示されてもよい。この場合、ユーザは、調整ガイドに基づいて明るさ調整スライダ４４４、４４６の位置をそれぞれ移動させることにより、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々から出射される測定光の明るさ又はそれぞれの投光部に対応したカメラ露光時間を適切に調整することができる。
【００６２】
光の照射方向が異なれば、光の反射方向も異なるため、結果として得られる画像の明るさは、同じ部位であっても光の照射方向によって異なる。すなわち、測定に適した測定光の明るさ、撮像素子の露光時間は照射方向によって異なることになる。本実施の形態では、複数の第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂから光を照射して撮像されたそれぞれの画像の明るさを個別に調整可能とすることにより、照射方向毎に適切な測定光の明るさ又は露光時間を設定することができる。また、明るさ調整中の画像は、画像表示領域４１０に更新されながら表示されるため、調整後の画像を確認しながら明るさを調整できる。この際に、画像表示領域４１０に表示された画像の中で、明るすぎて白とびしている部分や、暗すぎて黒つぶれしている部分を識別可能に表示することで、ユーザにとって明るさが適切に調整できているか否かをより判り易く表示することも可能である。
［２］対象物Ｓの形状測定
（１）三角測距方式による形状測定
【００６３】
撮像手段１００においては、三角測距方式により対象物Ｓの形状が測定される。図６は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図６に示すように、投光部１１０から出射される測定光の光軸と受光部１２０に入射する測定光の光軸（受光部１２０の光軸）との間の角度αが予め設定される。角度αは、０度よりも大きく９０度よりも小さい。
【００６４】
ステージ１４０上に対象物Ｓが載置されない場合、投光部１１０から出射される測定光は、ステージ１４０の載置面の点Ｏにより反射され、受光部１２０に入射する。一方、ステージ１４０上に対象物Ｓが載置される場合、投光部１１０から出射される測定光は、対象物Ｓの表面の点Ａにより反射され、受光部１２０に入射する。
【００６５】
点Ｏと点Ａとの間のＸ方向における距離をｄとすると、ステージ１４０の載置面に対する対象物Ｓの点Ａの高さｈは、ｈ＝ｄ÷ｔａｎ（α）により与えられる。図１の制御手段２００のＣＰＵ２１０は、測定制御部１５０により与えられる対象物Ｓの画素データに基づいて、Ｘ方向における点Ｏと点Ａとの間の距離ｄを測定する。また、ＣＰＵ２１０は、測定された距離ｄに基づいて、対象物Ｓの表面の点Ａの高さｈを算出する。対象物Ｓの表面の全ての点の高さを算出することにより、対象物Ｓの三次元的な形状が測定される。
【００６６】
対象物Ｓの表面の全ての点に測定光を照射するために、図１の投光部１１０からは種々のパターンを有する測定光が出射される。測定光のパターンは、図１のパターン生成部１１２により制御される。以下、測定光のパターンについて説明する。
（２）測定光の第１のパターン
【００６７】
図７Ａ〜図７Ｂは、測定光の第１のパターンを説明するための図である。図７Ａは、ステージ１４０上の対象物Ｓに投光部１１０から測定光を照射した状態を示す。図７Ｂは、測定光が照射された対象物Ｓの平面図を示す。図７Ａに示すように、第１のパターンとして、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有する測定光（以下、「ライン状測定光」と呼ぶ。）が投光部１１０から出射される。この場合、図７Ｂに示すように、ステージ１４０に照射されたライン状測定光の部分と対象物Ｓの表面に照射されたライン状測定光の部分とは、対象物Ｓの表面の高さｈに対応する距離ｄだけＸ方向に互いにずれる。したがって、距離ｄを測定することにより、対象物Ｓの高さｈを算出することができる。
【００６８】
対象物Ｓの表面のＹ方向に沿った複数の部分が異なる高さを有する場合には、各部分について上記の距離ｄを測定することにより、Ｙ方向に沿った複数の部分の高さｈを算出することができる。
【００６９】
また、図１のＣＰＵ２１０は、Ｘ方向の一の位置でＹ方向に沿った複数の部分について距離ｄを測定した後、Ｙ方向に平行なライン状測定光をＸ方向に走査することにより、Ｘ方向の他の位置でＹ方向に沿った複数の部分について距離ｄを測定する。これにより、Ｘ方向の複数の位置におけるＹ方向に沿った対象物Ｓの複数の部分の高さｈが算出される。受光部１２０の観察・測定可能な視野よりも広い範囲でライン状測定光をＸ方向に走査することにより、対象物Ｓの表面の全ての点の高さｈを算出することができる。これにより、対象物Ｓの三次元的な形状を測定することができる。
（３）測定光の第２のパターン
【００７０】
図８Ａ〜図８Ｄは、測定光の第２のパターンを説明するための図である。図８Ａ〜図８Ｄに示すように、第２のパターンとして、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有しかつＸ方向に強度が正弦波状に変化するパターンを有する測定光（以下、「正弦波状測定光」と呼ぶ。）が投光部１１０から複数回（本例においては４回）出射される。
【００７１】
図８Ａは、１回目に出射される正弦波状測定光を示す。１回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Ｓの表面上の任意の位置Ｐ０において、初期位相φを有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が対象物Ｓの画素データに基づいて測定される。対象物Ｓの表面上の任意の部分Ｐ０により反射された光の強度をＩ１とする。
【００７２】
図８Ｂは、２回目に出射される正弦波状測定光を示す。２回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Ｓの表面上の任意の位置Ｐ０において、位相（φ＋π／２）を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が対象物Ｓの画素データに基づいて測定される。対象物Ｓの表面上の部分Ｐ０により反射された光の強度をＩ２とする。
【００７３】
図８Ｃは、３回目に出射される正弦波状測定光を示す。３回目に出射される正弦波状測定光の強度は、対象物Ｓの表面上の任意の位置Ｐ０において、位相（φ＋π）を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が対象物Ｓの画素データに基づいて測定される。対象物Ｓの表面上の部分Ｐ０により反射された光の強度をＩ３とする。
【００７４】
図８Ｄは、４回目に出射される正弦波状測定光を示す。４回目の正弦波状測定光の強度は、対象物Ｓの表面上の任意の位置Ｐ０において、位相（φ＋３π／２）を有する。この正弦波状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が対象物Ｓの画素データに基づいて測定される。対象物Ｓの表面上の部分Ｐ０により反射された光の強度をＩ４とする。
【００７５】
初期位相φは、φ＝ｔａｎ-1［（Ｉ１−Ｉ３）／（Ｉ２−Ｉ４）］で与えられる。初期位相φから対象物Ｓの任意の部分の高さｈが算出される。この方式によれば、４回の光の強度の測定により、対象物Ｓの全ての部分の初期位相φを高速かつ容易に算出することができる。なお、初期位相φは、最低３回、位相の異なる測定光を照射し、受光される光の強度を測定することにより算出することができる。いかえると、対象物Ｓが存在しないときの初期位相をφo、対象物Ｓが存在することによってシフトした、対象物上の縞の初期位相をφsとし、φoとφsの位相差を求め（図６のｄに相当）、これを元に高さｈを算出する。対象物Ｓの表面上の全ての部分の高さｈを算出することにより、対象物Ｓの三次元的な形状を測定することができる。
（４）測定光の第３のパターン
【００７６】
図９Ａ〜図９Ｃは、測定光の第３のパターンを説明するための図である。図９Ａ〜図９Ｃに示すように、第３のパターンとして、Ｙ方向に平行でかつＸ方向に並ぶような直線状の断面を有する測定光（以下、「縞状測定光」と呼ぶ。）が投光部１１０から複数回（本例においては１６回）出射される。
【００７７】
すなわち、縞状測定光においては、Ｙ方向に平行な直線状の明部分及びＹ方向に平行な直線状の暗部分がＸ方向に周期的に配列される。ここで、パターン生成部１１２がＤＭＤである場合には、マイクロミラーの寸法を１単位とする。縞状測定光の各明部分のＸ方向の幅は、例えば３単位であり、縞状測定光の各暗部分のＸ方向の幅は、例えば１３単位である。この場合、縞状測定光のＸ方向の周期は１６単位である。なお、明部分及び暗部分の単位は、図２のパターン生成部１１２の構成により異なる。例えば、パターン生成部１１２が液晶である場合には、１単位は１画素の寸法である。
【００７８】
１回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が、対象物Ｓの１番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。図９Ａは、１回目の縞状測定光に対応する対象物Ｓの１番目の撮影画像である。
【００７９】
２回目の縞状測定光は、１回目の縞状測定光から明部分及び暗部分をＸ方向に１単位だけ移動させたパターンを有する。２回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が、受光部１２０により受光される。受光された光の強度が対象物Ｓの２番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。
【００８０】
３回目の縞状測定光は、２回目の縞状測定光から明部分及び暗部分をＸ方向に１単位だけ移動させたパターンを有する。３回目の縞状測定光が出射されることにより、対象物Ｓの表面で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光の強度が、対象物Ｓの３番目の撮影画像の画素データに基づいて測定される。
【００８１】
同様の動作が繰り返されることにより、４〜１６回目の縞状測定光に対応する光の強度が、対象物Ｓの４〜１６番目の撮影画像の画素データに基づいてそれぞれ測定される。Ｘ方向の周期が１６単位である縞状測定光が１６回出射されることにより、対象物Ｓの表面の全ての部分に縞状測定光が照射される。なお、図９Ｂは、７回目の縞状測定光に対応する対象物Ｓの７番目の撮影画像である。図９Ｃは、１３回目の縞状測定光に対応する対象物Ｓの１３番目の撮影画像である。
【００８２】
図１０は、対象物Ｓの特定の部分における、画像が撮影されたタイミング（何番目か）と受光された光の強度との関係を示す図である。図１０の横軸は撮影画像の番号を示し、縦軸は受光された光の強度を示す。上述のように、対象物Ｓについて、１〜１６番目の撮影画像が生成される。また、生成された１〜１６番目の撮影画像の各画素に対応する光の強度が測定される。
【００８３】
図１０に示すように、撮影画像の番号に対応する画像内の各部分の光の強度を図示することにより散布図が得られる。得られた散布図に例えばガウシアン曲線、スプライン曲線又は放物線をフィッティングさせることにより、光の強度が最大になるときの撮影画像の番号（何番目か）を、１未満の精度で推定することができる。図１０の例においては、フィッティングされた点線で示す曲線により、９番目と１０番目との間である９．３８番目の撮影画像（このような撮影画像は実際にはなく、あくまで計算推定上としてのみ存在する）において、光の強度が最大になることが推定される。
（５）測定光の第４のパターン
【００８４】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、測定光の第４のパターンを説明するための図である。図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、第４のパターンとして、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがＸ方向に並ぶ測定光（以下、「コード状測定光」と呼ぶ。）が投光部１１０から複数回（本例においては４回）出射される。コード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ５０％である。
【００８５】
本例においては、対象物Ｓの表面がＸ方向において複数（図１１Ａ〜図１１Ｄの例では１６）の領域に分割される。以下、複数に分割されたＸ方向における対象物Ｓの領域をそれぞれ第１〜第１６の領域と呼ぶ。
【００８６】
図１１Ａは、１回目に出射されるコード状測定光を示す。１回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第１〜第８の領域に照射される明部分を有する。また、１回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第９〜第１６の領域に照射される暗部分を有する。これにより、１回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがＹ方向に平行でかつＸ方向に並ぶ。また、１回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ５０％である。
【００８７】
図１１Ｂは、２回目に出射されるコード状測定光を示す。２回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第５〜第１２の領域に照射される明部分を有する。また、２回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第１〜第４及び第１３〜第１６の領域に照射される暗部分を有する。これにより、２回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがＹ方向に平行でかつＸ方向に並ぶ。また、２回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ５０％である。
【００８８】
図１１Ｃは、３回目に出射されるコード状測定光を示す。３回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第１、第２、第７〜第１０、第１５及び第１６の領域に照射される明部分を有する。また、３回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第３〜第６及び第１１〜第１４の領域に照射される暗部分を有する。これにより、３回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがＹ方向に平行でかつＸ方向に並ぶ。また、３回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ５０％である。
【００８９】
図１１Ｄは、４回目に出射されるコード状測定光を示す。４回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第１、第４、第５、第８、第９、第１２、第１３及び第１６の領域に照射される明部分を有する。また、４回目に出射されるコード状測定光は、対象物Ｓの第２、第３、第６、第７、第１０、第１１、第１４及び第１５の領域に照射される暗部分を有する。これにより、４回目に出射されるコード状測定光においては、明部分と暗部分とがＹ方向に平行でかつＸ方向に並ぶ。また、４回目に出射されるコード状測定光の明部分及び暗部分の割合は、それぞれ５０％である。
【００９０】
コード状測定光の明部分に論理“１”が割り当てられ、コード状測定光の暗部分が論理“０”が割り当てられる。また、対象物Ｓの各領域に照射される１回目〜４回目のコード状測定光の論理の並びを符号と呼ぶ。この場合、対象物Ｓの第１の領域には、符号“１０１１”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Ｓの第１の領域は、符号“１０１１”に符号化される。
【００９１】
対象物Ｓの第２の領域には、符号“１０１０”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Ｓの第２の領域は、符号“１０１０”に符号化される。対象物Ｓの第３の領域には、符号“１０００”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Ｓの第３の領域は、符号“１０００”に符号化される。同様に、対象物Ｓの第１６の領域には、符号“００１１”のコード状測定光が照射される。これにより、対象物Ｓの第１６の領域は、符号“００１１”に符号化される。
【００９２】
このように、対象物Ｓの隣り合う領域の間では、符号のいずれかの桁が“１”のみ異なるようにコード状測定光が対象物Ｓに複数回照射される。すなわち、コード状測定光は、明部分及び暗部分がグレイコード状に変化するように、複数回対象物Ｓに照射される。
【００９３】
対象物Ｓの表面の各領域で反射された光が受光部１２０により受光される。受光された光によってコード状測定光画像が生成され（この例では４枚）、これらの画像から各領域の符号を測定することにより、対象物の領域毎に、対象物Ｓが存在することによって変化した符号が得られる。この符号と、領域毎に、対象物Ｓが存在しない場合の符号との差分を求めることで、図６のｄに相当する距離が求まる。この際、画像内のＸ軸方向には前述の符号は１回のみ出現するというコード化法の特徴から、ｄの絶対的な値が求まる。ここから、対象物Ｓのその領域の絶対的な高さ（高さの絶対値）が算出される。対象物Ｓの表面上の全ての領域の高さを算出することにより、対象物Ｓの三次元的な形状を測定することができる。
【００９４】
上記の説明においては、対象物Ｓの表面がＸ方向において１６の領域に分割され、コード状測定光が投光部１１０から４回出射されたが、これに限定されない。対象物Ｓの表面がＸ方向において２Ｎの領域（Ｎは自然数）に分割され、コード状測定光が投光部１１０からＮ回出射されてもよい。上記の説明においては、理解を容易にするためにＮは４に設定されている。本実施の形態における形状測定処理においては、Ｎは例えば８に設定される。したがって、対象物Ｓの表面はＸ方向において２５６の領域に分割される。
【００９５】
コード状測定光を用いた対象物Ｓの形状測定においては、縞をコードとして分離できる最小距離、すなわち１画素分に相当する距離が最小の分解能となる。したがって、受光部１２０のＸ方向における視野の画素数が１０２４画素である場合、高さが例えば１０ｍｍの対象物Ｓを１０ｍｍ÷１０２４≒１０μｍの分解能で測定することができる。コード状測定光を用いた形状測定（絶対値が求まるが分解能が不足する）を上記の正弦波状測定光又は縞状測定光（これらは相対値しか求まらないが分解能が高い）を用いた形状測定と組み合わせることにより、対象物Ｓの高さの絶対値をより高い分解能で算出することができる。
【００９６】
特に、図９Ａ〜図９Ｃの縞状測定光を用いた対象物Ｓの形状測定においては、分解能を１／１００画素にすることができる。なお、１／１００画素の分解能は、受光部１２０のＸ方向における視野の画素数が１０２４画素である場合、対象物Ｓの表面をＸ方向において約１０００００の領域に分割すること（すなわちＮ≒１７）に相当する。そのため、コード状測定光を用いた形状測定と縞状測定光を用いた形状測定と組み合わせることにより、対象物Ｓの高さの絶対値をさらに高い分解能で算出することができる。
【００９７】
上述したライン状の測定光を対象物上で走査する方法は一般に光切断法と呼ばれる。一方、正弦波状の測定光を照射する方法、縞状の測定光を照射する方法、あるいはコード状の測定光を照射する方法は、パターン投影法に分類される。また、パターン投影法の中でも、正弦波状の測定光を照射する方法と縞状の測定光を照射する方法は位相シフト法に分類され、コード状の測定光を照射する方法は空間コード法に分類される。位相シフト法は、周期的な投影パターンである正弦波や複数のスリット光を照射した際に、対象物が存在しない場合の基準高さ位置から反射した受光量に基づいて計算された位相と、対象物が存在する場合の対象物表面から反射した受光量に基づいて計算された位相の位相差から対象物の高さを求める。位相シフト法は、個々の周期的な縞が区別できず、縞１周期分（２π）の整数倍に相当する不確かさが存在するため、絶対位相が求まらないという欠点があるが、光切断法に比べ取得する画像の枚数が少ないため測定時間が比較的短く、また、計測分解能が高いという長所がある。一方、空間コード法は、対象物の領域毎に、対象物が存在することによって変化した符号が得られ、この符号と対象物が存在しない場合の符号との差分を領域毎に求めることで対象物の絶対的な高さを求めることができる。空間コード法も比較的少ない画像枚数で測定が可能であり、絶対的な高さを求めることができるという長所があるが、位相シフト法に比べると計測分解能に限界がある。これらの投影法は、各々短所、長所を有しているが、いずれも三角測量の原理を用いている点は共通である。したがって、測定光が届かない影部分の測定はいずれの測定方法でも不可能である。
（測定画像合成手段２１１）
【００９８】
図１に戻って、制御手段２００の測定画像合成手段２１１は、同じ対象物Ｓに対して、第一測定光投光部１１０Ａを用いて撮像手段１００で取得された第一測定画像と、第二測定光投光部１１０Ｂを用いて撮像手段１００で取得された第二測定画像とを合成し、一の合成測定画像を生成する。合成測定画像の生成方法としては、例えば、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が高い方の画素を用いて構成することができる（マックス測定画像）。あるいは、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値の平均を用いて構成してもよい（平均測定画像）。あるいはまた、第一測定画像と第二測定画像とで対応する画素の内、画素値が低い方の画素を用いて構成することもできる（ミニマム測定画像）。
（ハイライト手段２１２）
【００９９】
ハイライト手段２１２は、測定画像合成手段２１１で生成された合成測定画像を表示部４００上で表示させた状態で、第一測定光投光部１１０Ａ及び第二測定光投光部１１０Ｂのいずれでも測定結果が異常となる測定異常領域を重ねて表示する（後述する図１７等参照）。
（測定異常領域）
【０１００】
ここで測定異常領域には、測定自体ができない測定不能領域や、測定は可能であるものの、得られたデータが飽和しており精度の劣る飽和領域を含む。測定不能領域は、いずれの測定光投光手段によっても、測定光が影となって、撮像手段１００でデータを取得できない領域を指す。このようにすることで、いずれの測定光投光手段でも測定ができない領域を、いずれかの測定光投光手段で測定が可能な測定領域と区別して視覚的に把握することができ、ユーザの測定画像取得条件の設定作業に資することができる。
（飽和領域）
【０１０１】
また飽和領域は、いずれの測定光投光手段によっても、撮像手段１００で検出される測定光の反射光が飽和している領域を指す。なお反射光のレベルが飽和していても、光のＯＮ／ＯＦＦが判別できればそれなりに測定結果は得られる。ただし、飽和していない点と比べると、データの信頼性が低くなる。さらに測定不能領域はこれらに限らず、例えば多重反射や光の潜り込み等を含む領域とすることもできる。なお本明細書において「領域」とは、必ずしも一定の面積を有する線状や面状に限らず、点あるいは点の集合も含む意味で使用する。
【０１０２】
また、ハイライト手段２１２は、これら測定不能領域や飽和領域を、それぞれ異なる態様でハイライトして、表示部４００上に重ねて表示可能としている。これにより、測定ができない領域と、測定は可能であるが飽和して精度が低い領域とを視覚的に区別して把握することができ、ユーザの測定画像取得条件の設定作業に資することができる。従来であれば、一の測定光投光手段で影や飽和している測定異常点を確認しても、それらが他の測定光投光手段では正しく測定できるため、合成測定画像とすることで測定異常点のままであっても問題がないのか、あるいは他の測定光投光手段でも測定できず、合成測定画像でも正しく測定できないのかを区別できなかった。これに対して、本実施の形態によれば、複数の測定光投光手段を用いた場合に、測定不可能となる領域を低減しつつも、具体的にどの部分が測定可能となり、どの部分が依然として測定不可能であるかを、合成測定画像上で一画面で確認できるので、測定不能領域が少なくなるように測定画像取得条件を調整し易くなり、ユーザの使い勝手が飛躍的に改善される。またハイライト手段２１２は、測定画像合成手段２１１で生成された合成測定画像を表示部４００上で表示させた状態で、第一測定光投光部１１０Ａ又は第二測定光投光部１１０Ｂで測定されたデータが飽和している領域を、飽和領域として、測定不能領域とは異なる態様でハイライトした状態にて重ねて表示することもできる。
【０１０３】
以上のようにして、複数の測定光投光手段で測定可能な領域、測定不可能な領域に関する情報を、一画面で纏めて、視覚的に把握し易い態様にて表示させることができ、測定画像取得条件の設定や調整に際して資することができる。
【０１０４】
ここでは、ハイライト手段２１２で合成測定画像ＳＧ上に測定異常領域を重畳させて表示させた例を説明したが、これに限らず、第一測定画像や第二測定画像に対しても、それぞれ測定異常領域を重畳させて表示させることもできる。例えば、後述する図１８の例では、第二測定光投光部１１０Ｂのみについて得られる第一測定画像Ｓ１に、測定不能領域及び飽和領域を重ねて表示させている。このように、単に測定光投光手段単体について生じる測定不能領域や飽和領域を表示させる他、上述した合成測定画像の場合と同様、他方の測定光投光手段での測定結果を加味して、いずれの測定光投光手段でも測定不能又は飽和となる領域のみをハイライト表示させることで、測定画像取得条件の設定を適切に調整し易くできる。
【０１０５】
また、以上の例では、ハイライト手段２１２で測定画像上に測定不能領域や飽和領域を重畳させて表示させた例を説明したが、測定画像に限られず観察画像に対しても同様に、測定不能領域や飽和領域を重畳させて表示させることもできる。
【０１０６】
さらに、以上の例では何れかの測定光投光手段で測定不能点又は飽和点となった領域を、測定不能領域、飽和点としてそれぞれ表示しているが、これらを、いずれの測定光投光手段で測定不能点あるは飽和点となったのかを区別して表示させることもできる。例えば、第一測定光投光部１１０Ａで測定不能となった第一測定不能領域を薄い赤色、第二測定光投光部１１０Ｂで測定不能となった第二測定不能領域を濃い赤色でそれぞれ表示する。また同様に、第一測定光投光部１１０Ａでは飽和した第一飽和領域を薄い黄色、第二測定光投光部１１０Ｂでは飽和した第二飽和領域を濃い黄色でそれぞれ表示するよう、ハイライト手段２１２で測定画像に対して着色する。また、このような測定光投光手段を区別したハイライト処理は、第一測定画像や第二測定画像に対して行う他、合成測定画像ＳＧに対して行うことも可能である。このようにすることで、測定不能若しくは飽和した領域を視覚的に区別でき、対象物Ｓの置き方や測定光のあて方の調整等に際して参考とできる。
【０１０７】
例えば、第一測定光投光部１１０Ａによる第一測定画像の明るさを調整する際に、第一測定光投光部１１０Ａでは影となる第一測定不能領域、飽和となる第一飽和領域を、それぞれ濃い赤色、濃い黄色で表示させつつ、第二測定光投光部１１０Ｂによる第二測定不能領域、第二飽和領域をそれぞれ薄い赤色、薄い黄色で表示させることで、他方の測定光投光手段（ここでは第二測定光投光部１１０Ｂ）で測定可能な領域、いいかえると第一測定画像の不備を補ってくれる領域を加味した上で、測定不能や飽和となる領域が少なくなるように、最適な測定画像取得条件に調整し易い環境が提供される。
【０１０８】
また、上述した実施の形態においてハイライト手段２１２により着色される色は一例であって、他の色を適宜利用できることはいうまでもない。なお、以上の測定画像合成手段２１１やハイライト手段２１２、後述する三次元画像合成手段２１３は、図１の例では制御手段２００のＣＰＵとしているが、この構成に限らず、専用の部材で構成することもできる。
（合成測定画像における測定異常点の扱い）
【０１０９】
また、測定画像合成手段２１１が測定画像同士を合成するに際して、何れかの測定画像に測定異常点が含まれている場合の取り扱いの一例を、図１２に示す。この図に示すように、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂでそれぞれ各点すなわち画素毎に取得された反射光に何らかの異常が見られる場合、具体的には測定不能の場合、飽和している場合の、各組み合わせについて、予めどのデータを合成測定画像に利用するかを決めておく。ここでは、何れかの投光手段で正常点が取得されている場合は、この正常点を利用する。また、飽和点と測定不能点が含まれている場合は、飽和点を利用する。このようにすることで、よりデータとして相対的に精度の高い方を採用することで、得られる合成測定画像の精度を向上できる。
【０１１０】
また、このような扱いは、合成測定画像の生成のみならず、得られた合成測定画像を用いて何らかの測定処理を行う場合においても利用できる。例えば、合成測定画像の任意の位置同士の距離や高低差を測定する際、このような測定の基礎となるデータを、いずれの投光手段で得られたデータを採用するかについて、予め決めた一定の規則に基づいて処理を行う。この際、合成測定画像の生成時の規則と、測定時の規則とを同じとする他、異なる規則を設定することもできる。
【０１１１】
なお、上記の例では測定不能点と飽和点についての扱いについて説明したが、測定異常点はこれら測定不能点や飽和点に限らず、例えば多重反射や光の潜り込みを生じている点についても、同様に扱いを決めておくこともできることはいうまでもない。
【０１１２】
また、このようなデータの選択基準の持たせ方は、例えば図１２のようなテーブルを予め記憶装置等に保持しておき、測定画像合成手段２１１がテーブルを参照して処理する方式とする他、優先度の高いデータを指定した手順（例えば正常点＞飽和点＞測定不能点）に基づいて処理させる方式としてもよい。さらに、図１２のような規則を予め設定する方式の他、ユーザが、各組み合わせにおいていずれのデータを採用するかを任意に設定可能とすることもできる。
（計測顕微鏡装置操作プログラム）
【０１１３】
上述の通り、図１の例では制御手段２００であるＰＣに計測顕微鏡装置５００を操作するための操作プログラムをインストールしている。この計測顕微鏡装置操作プログラムを実行させて、そのＧＵＩ画面を表示部４００に表示させた状態で、ユーザは操作部であるマウスやキーボードを操作して、各種条件を設定して、測定画像を取得できる。計測顕微鏡装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を、図５及び図１３〜図１８に示す。これらの図において、図１３は計測顕微鏡装置操作プログラムのＧＵＩで簡単モードを選択した状態を示すイメージ図、図１４は図１３の状態から「測定画像」ボタン４２８を押下した状態を示すイメージ図、図１５は図１３の状態から応用モードを選択した状態を示すイメージ図、図１６は図１５の状態から「測定画像」ボタン４２８を押下した状態を示すイメージ図、図１７は図１６の状態から画像表示領域４１０を分割表示させた状態を示すイメージ図、図１８は図１６の状態から測定方向「左側のみ」を選択した状態を示すイメージ図を、それぞれ示している。また各ＧＵＩ画面において、測定画像や観察画像を表示させるための画像表示領域４１０を設けており、また画像表示領域４１０の右端には、各種の操作を行うボタン等を纏めた操作領域４２０を設けている。
（画像表示領域４１０）
【０１１４】
画像表示領域４１０においては、観察画像や測定画像を表示できる。特に、取得、撮像した高解像度の測定画像や観察画像を表示させる他、撮像の対象となる対象物Ｓを、現在設定中の測定画像取得条件や撮像条件で撮像した場合に得られる測定画像や観察画像を簡易的に取得して、表示部４００上でリアルタイムに更新することで、ユーザは画像表示領域４１０で表示される測定画像や観察画像の変化を、設定の前後で比較、参照しながら、測定画像取得条件や撮像条件の設定作業を行うことができる。すなわち、現在設定中のパラメータや対象物Ｓの位置で撮像した際に得られるであろう画像のイメージをリアルタイムで確認できることから、ユーザが望む画像イメージに視覚的に沿った撮像条件や測定画像取得条件に設定し易くできる。
（分割表示機能）
【０１１５】
また表示部４００は分割表示機能を備えており、画像表示領域４１０を、一の画像を表示させる態様の他、二画面以上に分割させることもできる。例えば図１７の例では、画像表示領域４１０の左側に、やや大きく第一分割表示領域４１１を設け、やや狭いその右側を上下に二分割して、第二分割表示領域４１２、第三分割表示領域４１３としている。これら第一分割表示領域４１１〜第三分割表示領域４１３の縦横の比率は、同じとすることが好ましい。また、この際第一分割表示領域４１１は、上下にマスクを設けて、第二分割表示領域４１２、第三分割表示領域４１３と同じ比率となるよう調整している。
【０１１６】
画像表示領域４１０の分割表示を行うには、例えば図１６に示すように画像モード切替手段で「３Ｄスキャン」タブ４２１を選択し、測定画像取得モード選択手段で「エキスパート」ボタン４２５が選択され、かつ「測定方向」選択欄４７０で「両側」を選択した状態で、「測定用明るさ調整」欄４４０の「マニュアル」ボタンを選択する。これによって、図１７に示すように３画面に分割表示される。また「測定用明るさ調整」欄４４０で「オート」ボタンを選択すると、分割表示が解除されて、図１６に示すように画像表示領域４１０が一画面の表示に戻る。また各分割領域には、表示されている画像の種別を表示する種別表示欄４１５を付加することもできる。図１７の例では、種別表示欄４１５として各分割表示領域の左上に「左右合成」、「左側投光」、「右側投光」等の種別を文字で表示させており、各画像を識別し易くしている。また種別表示欄４１５に、文字列に加えて、又はこれに代えて、測定光の方向を示すアイコンを表示させてもよい。図１７の例では、文字列の左側に、測定光投光手段とここから投光される測定光の広がりを図示したアイコンを表示させることで、ユーザに対し各分割表示領域の表示内容を視覚的に判り易くしている。
【０１１７】
なお、画像表示領域を三分割する態様は、上述した例に限らず、例えば画像表示領域を均等に三分割して、合成測定画像、第一測定画像、第二測定画像をそれぞれ表示させたり、あるいは別ウィンドウで各測定画像を表示させる等、種々の態様が適宜利用できる。
【０１１８】
図１７の例では、第一分割表示領域４１１に対象物Ｓの合成測定画像ＳＧ、第二分割表示領域４１２に同じ対象物Ｓの第二測定画像Ｓ２、第三分割表示領域４１３に第一測定画像Ｓ１を、それぞれ表示させている。リアルタイムで各画像を更新しながら表示させるために、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂから対象物Ｓに測定光が切り替わるように交互に照射される。第二分割表示領域４１２には、第二測定光投光部１１０Ｂから測定光が照射された場合における対象物Ｓの画像が表示される。また第三分割表示領域４１３には、第一測定光投光部１１０Ａから測定光が照射された場合における対象物Ｓの画像が表示される。これにより、ユーザは第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの各々により測定光を照射された場合における対象物Ｓの画像を区別して認識することができる。測定光の切り替わりの頻度は、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚ程度とする。
（操作領域４２０）
【０１１９】
操作領域４２０には、各種の設定や操作を行うためのボタンやスライドバー、入力欄等が設けられる。また、各種モードを選択、変更することで、これに応じて表示されるボタン類も変更することができる。なお、以下に示すボタン類の配置は例示であって、任意の態様で配置できる。
（画像モード切替手段）
【０１２０】
計測顕微鏡装置操作プログラムは、対象物Ｓの観察画像を撮像するための観察画像モードと、対象物Ｓの測定画像を取得する測定画像モードとを、画像モード切替手段で切り替え可能としている。この例では、画像モード切替手段として、観察モードに関するボタン類を集めた「マイクロスコープ」タブ４２２と、測定画像取得モードに関するボタン類を集めた「３Ｄスキャン」タブ４２１とを設けており、所望のタブを選択することで画像モードを観察画像モードと測定画像モードに切り替え可能としている。
（測定画像取得モード選択手段）
【０１２１】
この計測顕微鏡装置操作プログラムは、測定画像取得条件の設定を初心者でも簡単に行えるようにした簡単モードと、ユーザによる、より詳細な測定画像取得条件の設定を可能とした応用モードを切り替え可能としている。このため操作領域４２０において、各画像モードのタブは、その上欄に、簡単モードと応用モードとを選択する測定画像取得モード選択手段が設けられている。図１３の例では、測定画像取得モード選択手段として、簡単モードを選択する「１ｓｈｏｔ−３Ｄ」ボタン４２４と、応用モードを選択する「エキスパート」ボタン４２５が設けられている。
（画像切替手段）
【０１２２】
さらに測定画像取得モード選択手段の下部には、表示中の画像を、観察画像と測定画像とに切り替え可能な画像切替手段が設けられている。この例では、画像切替手段として、「観察画像」ボタン４２７を押下すると、観察用照明光源を用いて撮像した観察画像が画像表示領域４１０に表示され、また「測定画像」ボタン４２８を押下すると、測定光投光手段を用いて取得した測定画像が画像表示領域４１０に表示される。ここでは、測定光の明るさを変えるパラメータを、カメラの露光時間としている。
（測定画像の取得手順）
【０１２３】
次に、計測顕微鏡装置の操作プログラムを用いて測定画像を取得する手順を、図１９のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で対象物Ｓをステージ１４０にセットし、初期画像を表示させる。この段階では測定画像は未だ取得されていないため、初期画像として、例えば観察画像を用いる。ここで観察画像を撮像する際の照明光の明るさは、自動調整とする。図１３に示す例では、画像表示領域４１０に観察画像ＳＯをリアルタイムで表示させている。また初期画像として、観察画像に代えて、測定光投光手段から投光する測定光の構造化照明のパターンを、すべての点から投光させて取得した、構造化照明の全投影画像とすることもできる。この場合の測定光の明るさも、自動調整とする。
【０１２４】
次にステップＳ２において、測定画像取得モードを測定画像取得モード選択手段から選択する。ここでは、簡単モードと応用モードのいずれかを測定画像取得モード選択手段で選択可能としている。図１３の例では、「１ｓｈｏｔ−３Ｄ」ボタン４２４を押下すると簡単モードが選択され、「エキスパート」ボタン４２５を押下すると応用モードが選択される。
（簡単モード）
（測定光明るさ調整手段）
【０１２５】
ステップＳ２において簡単モードが選択されると、ステップＳ３に進み、図１３に示すような観察画像が表示される。ここで、図１３の画面において右側の操作領域４２０の下部に設けられた「測定」ボタン４３０を押下すると、ステップ４に進み、測定光の明るさ（カメラの露光時間又は光量）を自動で調整した後、測定が開始される。
【０１２６】
また、図１３の状態で「測定画像」ボタン４２８を押下すると、測定画像が簡易的に取得されて、図１４に示すように画像表示領域４１０に表示される。この状態では、測定画像の明るさは自動で調整されるが、測定光明るさ調整手段を用いて測定光の明るさ（カメラ露光時間又は光量）をユーザが手動で調整することもできる。（ステップＳ４）。
（三次元画像合成手段２１３）
【０１２７】
このようにして明るさが調整された状態で、操作領域４２０の下部に設けられた「測定」ボタン４３０を押下すると、通常の測定画像が取得される（ステップＳ５）。さらに測定画像に観察画像ＳＯが合成された合成画像ＳＴが三次元画像合成手段２１３で生成されて、表示部４００上に表示される。三次元画像合成手段２１３は、前記観察用照明光源を用いて撮像した観察画像と、測定光投光手段を用いて撮像した測定画像とを合成して、３次元の合成画像ＳＴを生成する。すなわち、測定画像が有する高さ情報でもって、観察画像で得られたテクスチャ情報に凹凸を持たせた立体的な画像を生成することができる。図２０に示す例では、測定画像の高さ情報を利用して、観察画像をテクスチャ画像として合成した合成画像ＳＴが、立体的に画像表示領域４１０上に表示される。合成画像ＳＴは三次元状であり、その位置や姿勢、角度を任意に変更できる。例えば画像表示領域４１０上で合成画像ＳＴをマウス等によりドラッグして、合成画像ＳＴを移動、回転させることができる。
（テクスチャ比率調整手段４５２）
【０１２８】
合成画像ＳＴの、測定画像と観察画像の比率は、テクスチャ比率調整手段４５２によって調整される。テクスチャ比率調整手段４５２は、例えばスライダ状に構成され、スライダを左右に移動させることによって、測定画像（高さ画像）と観察画像（テクスチャ画像）の比率を連続的に変更できる。また、比率を数値で入力させたり、あるいは規定の数値（例えば０％、２５％、５０％、７５％、１００％；あるいは０：１、０．５：１、１：１、２：１、３：１、４：１等）をドロップボックスやコンボボタンで選択させる等、任意の方法で比率を指定できる。図２０の例では、合成画像ＳＴの測定画像（高さ）と観察画像（テクスチャ）の比率を、観察画像（テクスチャ）の占める百分率で表しており、ここではテクスチャ比率調整手段４５２で観察画像（テクスチャ）の比率を１００％に設定している。テクスチャ比率調整手段４５２で、例えば観察画像（テクスチャ）の比率を０％、すなわち測定画像（高さ）を１００％に調整すれば、図２１のような表示に切り替わる。画像表示領域４１０における合成画像ＳＴの表示は、テクスチャ比率調整手段４５２の調整に応答してリアルタイムで更新さる。ユーザは画像表示領域４１０で表示される合成画像ＳＴを参照しながら、テクスチャ比率調整手段４５２でもって測定画像と観察画像の比率を所望の値に調整できる。なお、この例では合成画像ＳＴの生成後におけるテクスチャ比率調整手段４５２の初期値を、観察画像（テクスチャ）１００％としているが、例えば５０％とする等、デフォルト値を任意の値、例えば５０％に設定してもよい。
【０１２９】
また測定画像は、高さを色分けして表示させることもできる。例えば等高線状に、高さの低い領域を青色、高い領域を赤色とし、その中間領域を青→緑→黄→橙→赤等と連続的に変化させるように着色して、視覚的に高さを認識しやすくできる。着色される色や、色を異ならせる高さの区切り等は任意に設定できる。この例では、画像表示領域４１０の左上に、高さ毎に色分けされたスケールを表示させ、色と高さの関係をユーザが視覚的に把握し易いようにしている。
【０１３０】
さらに、合成画像ＳＴに対して様々な処理を行うためのボタン類が、操作領域４２０に設けられている。例えば高さ倍率スライドバー４５３を調整すれば、合成画像ＳＴの高さ方向の倍率を調整できる。これにより、細かな凹凸を強調させて表示させたり、逆に細かな凹凸を平滑化して全体の形状を把握するのに役立てることができる。また、合成画像ＳＴ上に測定異常点を重ねて表示させたり、光源を任意の位置に配置して陰影の変化によって立体感を強調させたり、目盛をグリッド状に表示させたり、簡易的な寸法計測を行う等、各種の操作が操作領域４２０から行える。
【０１３１】
さらにまた、合成画像ＳＴの生成後においても、表示部４００の表示を測定画像、観察画像に切り替えることができる。図２０、図２１の例では、操作領域４２０の上段に設けられた画像表示切替手段４５４でもって、画像表示領域４１０の表示をワンタッチで切り替え可能である。図２０、図２１の例では、画像表示切替手段４５４の「３Ｄ」ボタン４５５が選択されており、この状態で「テクスチャ」ボタン４５６を押下すると、図２２の画面に切り替えられ、画像表示領域４１０上に観察画像が表示される。同様に画像表示切替手段４５４で「高さ」ボタン４５７を押下すると、画像表示領域４１０の表示が測定画像に切り替えられる。このようにして得られた合成画像ＳＴに対して、ユーザは必要に応じて各種の操作を行うことができる。また合成画像ＳＴや測定画像に対する解析用のプログラムに切り替えるには、操作領域４２０の上部に設けられた「解析アプリへ」ボタン４５０を押下する。これによって、解析用プログラムに切り替えられる。
【０１３２】
以上のように、簡単モードによれば３次元の計測に関する設定項目を特に意識することなく、「測定」ボタンを押下することで３次元の合成画像ＳＴをほぼ自動的に取得できる。
（応用モード）
【０１３３】
一方、ステップＳ２で応用モードが選択されると、ステップＳ６に進み、測定光の手動による調整を行う。ここでは図１５に示すように、初期画像として図１３と同様、観察画像を画像表示領域４１０に表示させている。この画面では、後に取得される測定画像に対して、合成画像ＳＴとして貼り付けるテクスチャ画像の選択が可能となる。さらに「画像改善」ボタン４８１を押下すると、図２３に示すように操作領域４２０に画像改善パネル４８０が表示される。画像改善パネル４８０からは、観察画像のエッジ強調やオフセット、ガンマ補正、ホワイトバランス等を調整することができる。
（テクスチャ画像）
【０１３４】
テクスチャ画像は、テクスチャ画像選択手段４６０で選択される。図１５の例では、通常の観察画像の他、ＨＤＲ画像、深度合成画像のいずれかを、ラジオボタンで選択できる。ここでＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）画像は、複数枚の観察画像をカメラ露光時間を変えて撮像した後、これらをハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）合成して生成される。深度合成画像は、対象物Ｓの測定対象部分の高低差が被写界深度を超える場合、高さ方向を異ならせて個々に撮像した観察画像中から、ピントが合った部分だけを抜き出して合成した画像である。
【０１３５】
このようにしてテクスチャ画像が選択されると、図１５において操作領域４２０に設けられた画像切替手段から「測定画像」ボタン４２８を押下し、図１６の画面に切り替える。この画面は、測定画像取得条件の設定画面であり、操作領域４２０には、測定画像取得条件を設定するための各種部材が配置される。この例では、上から順に「ｅプレビュー」ボタン、「測定モード」選択欄４７２、「測定方向」選択欄４７０、「測定用明るさ調整」欄４４０がそれぞれ設けられている。この画面において、測定画像取得条件を確認しながら、測定光の明るさを調整する。
（「測定モード」選択欄４７２）
【０１３６】
「測定モード」選択欄４７２は、測定方法（縞パターン）を選択できる。この例では「スタンダード」を選択しており、他にも間接光を除去する「ファインモード」や、「ハレーション除去」も選択できる。「ハレーション除去」を選択すると、カメラ露光時間を変更して複数枚の画像を撮像し、これらを合成することで白飛びしている部分、黒つぶれしている部分を他の画像から補うことが可能となる。さらに「スーパーファイン」は、間接光を除去しつつ、ハレーション除去を行いながら測定することができる。図２４の例では、「測定モード」選択欄４７２からプルダウンメニューにより、スタンダード、ファイン、ハレーション除去、スーパーファインのいずれかを選択できる。
（「測定方向」選択欄４７０）
【０１３７】
また「測定方向」選択欄４７０では、測定光投光手段を選択する。ここでは、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂのいずれかを選択できる。図２５の画面例では、「測定方向」選択欄４７０のプルダウンメニューから「左側のみ」を選択すると、測定光投光手段として第二測定光投光部１１０Ｂが選択されて、対象物Ｓの左側から第二測定光を照射した第二測定画像Ｓ２が画像表示領域４１０に表示される。また同様に「右側のみ」を選択すると、各第一測定光投光部１１０Ａが選択されて、対象物Ｓの右側から第一測定光を照射した第一測定画像Ｓ１に画像表示領域４１０の表示内容が切り替わる。さらに「両側」を選択すると、これら第二測定画像と第一測定画像とを合成した合成測定画像ＳＧが、画像表示領域４１０に表示される。
（測定光明るさ調整手段）
【０１３８】
さらに測定光明るさ調整手段として、図１６の右側の操作領域４２０の中段に「測定用明るさ調整」欄４４０が設けられている。測定光の明るさは、カメラ露光時間や光量によって調整される。ここでは、「測定用明るさ調整」欄４４０で「オート」を選択すると、その下方に設けられたスライダを左右に調整して、測定光の明るさを連続的に可変できる。このスライダは、上部に測定光の明るさを数値で表示している。また、測定光の明るさを数値で直接入力可能とすることもできる。このようにして測定光明るさ調整手段で測定光の明るさが調整されると、画像表示領域４１０で表示される測定画像の明るさが変更された状態に更新され、ユーザは明るさの調整結果をリアルタイムで確認しながら調整を行うことができる。
【０１３９】
以上の例では、測定光明るさ調整手段で、合成測定画像ＳＧにおける明るさを調整している。すなわち、図１６に示すように「測定方向」選択欄４７０で「両側」を選択し、画像表示領域４１０に合成測定画像ＳＧを表示させた状態で、操作領域４２０に測定光明るさ調整手段として「測定用明るさ調整」欄４４０を表示させている。この「測定用明るさ調整」欄４４０は、測定光投光手段である第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの光量を同様に調整する。また「測定方向」選択欄４７０で「左側のみ」又は「右側のみ」を選択すると、上述の通り画像表示領域４１０には選択された各測定光投光手段で撮像された測定画像が表示されるので、これら第二測定光投光部１１０Ｂ又は第一測定光投光部１１０Ａの光量を、「測定用明るさ調整」欄４４０でそれぞれ調整できる。
（測定光明るさ個別調整手段４４２）
【０１４０】
その一方で、第一測定光投光部１１０Ａ、第二測定光投光部１１０Ｂの光量を個別に調整することもできる。図１６に示すように「測定方向」選択欄４７０で「両側」を選択した状態で、「測定用明るさ調整」欄４４０で「マニュアル」を選択すると、図１７の画面となり、第一測定光投光部１１０Ａ及び第二測定光投光部１１０Ｂの明るさを個別に調整可能な測定光明るさ個別調整手段４４２が操作領域４２０に表示される。ここで測定光明るさ個別調整手段４４２は、各測定光投光手段毎に明るさを調整可能なスライダ状に構成されている。この例では第二測定光投光部１１０Ｂ用の明るさ調整スライダ４４６と、第一測定光投光部１１０Ａ用の明るさ調整スライダ４４４とを、上下に配置している。これら明るさ調整スライダ４４４、４４６を個別に左右に移動させることで、各測定画像の明るさの強弱を個別に調整できる。また上述の通り、測定光明るさ個別調整手段４４２で調整された値に従って画像表示領域４１０における測定画像の表示が更新され、ユーザはリアルタイムで測定画像を確認しながら所望の明るさに調整することが可能となる。なお、ここでは説明の便宜上測定光投光部の光量を調整すると説明したが、第一測定画像、第二測定画像の明るさの調整が目的であることから、実際に測定光投光部の光量を調整するのみならず、カメラ露光時間の調整等によって明るさを調整できることは上述の通りである。
（画像連結モード）
【０１４１】
また操作領域４２０の下段には、「画像連結モード」選択欄が設けられている。この「画像連結モード」選択欄をＯＮすると、画像連結モードが選択され、縦・横にステージを動かしながら連続してデータを測定し、そのデータを１つの測定データとして結合することができる。
【０１４２】
「測定方向」選択欄４７０では、上述の通り測定光の方向を選択できる。この例では、図２５に示すように「両方」、「左側のみ」、「右側のみ」のいずれかを選択でき、選択された項目に応じて画像表示領域４１０の表示内容が対応する内容に切り替えられる。例えば図１８の例では、「左側のみ」が選択されており、左側の測定光投光手段である第二測定光投光部１１０Ｂで得られた第二測定画像Ｓ２が、画像表示領域４１０に表示される。また、このとき第二測定画像Ｓ２にはハイライト手段２１２によって、第二測定光投光部１１０Ｂでは測定光が影になって測定できない測定不能領域が赤色で、飽和領域が黄色で、それぞれ表示されている。
【０１４３】
この状態で「両方」に切り替えると、図１６の画面に切り替わり、両方の測定光投光手段、すなわち第一測定光投光部１１０Ａと第二測定光投光部１１０Ｂで得られた第一測定画像Ｓ１、第二測定画像Ｓ２を合成した合成測定画像ＳＧが、画像表示領域４１０に表示される。また、このとき合成測定画像ＳＧにはハイライト手段２１２によって、第一測定光投光部１１０Ａ及び第二測定光投光部１１０Ｂのいずれでも測定光が影になって測定できない測定不能領域が赤色で、飽和領域が黄色で、それぞれ表示されている。
【０１４４】
図１６と図１８を対比すれば明らかな通り、測定不能領域及び飽和領域のいずれも、合成測定画像ＳＧの方が少ないことが判る。すなわち、得られる合成測定画像ＳＧにおいては、一方の測定光投光手段から明らかとなる測定不能領域や飽和領域よりも、実際には測定異常領域がかなり狭いため、図１６のような合成測定画像ＳＧベースで測定異常領域が狭くなるように、測定画像取得条件を調整することが、より適切かつ容易であることが理解できる。
【０１４５】
さらに必要に応じて、画像表示領域４１０を分割して、合成測定画像ＳＧとその元となる各測定画像とを一画面で同時に表示させることもできる。すなわち、図１６の画面において、操作領域４２０の「測定用明るさ調整」欄４４０で「マニュアル」を選択すると、図１７に示すように画像表示領域４１０が三分割されて、第一分割表示領域４１１に合成測定画像ＳＧが、第二分割表示領域４１２に第二測定画像Ｓ２が、第三分割表示領域４１３に第一測定画像Ｓ１が、それぞれ表示される。これにより、各測定光投光手段による測定異常領域がそれぞれ対比しながら確認できるので、一覧性に優れ、一層容易に対象物Ｓの位置や姿勢、測定光の明るさ等の測定画像取得条件を調整できる。加えて、図１７の画面では上述の通り測定光明るさ個別調整手段４４２を用いて、各測定光の明るさを個別に調整できる。
【０１４６】
なお、上述した簡単モードにおいても、このような測定不能点や飽和点の確認を行うことができる。例えばステップＳ３において、「測定画像」を表示すれば、両側合成の画像に測定不能点や飽和点を表示することができる。
【０１４７】
このようにして、応用モードにおいて測定画像取得条件の設定や調整を行う。そして、図１９のフローチャートのステップＳ７において測定光の明るさが適切かどうかを判定し、適切な場合はステップＳ９に進む。一方、測定光の明るさが未だ適切でない場合は、ステップＳ８に進み、測定モードの選択や測定明るさを調整する。
【０１４８】
このようにして測定光の設定が適切に行われると、ステップＳ９に進み、テクスチャ画像の設定が必要かどうかを判定する。必要な場合はステップＳ１０にてテクスチャ画像の設定を行う。ここでは図１５の画面において、テクスチャ画像選択手段４６０を用いてテクスチャ画像の選択を行う。
（観察画像撮像条件設定手段４９０）
【０１４９】
また必要に応じて、観察画像の撮像条件を設定する。図１５の画像表示領域４１０の上段には、このような観察画像の撮像条件を設定するための観察画像撮像条件設定手段４９０が設けられている。観察画像撮像条件設定手段４９０は、例えば観察画像を撮像するシャッタースピード切り換えや撮像の倍率、フォーカス調整等の設定を含んでいる。図２６に示す例では、撮像手段の明るさを「オート」又は「マニュアル」から選択する。「マニュアル」を選択した場合は、カメラ明るさ調整スライダ４９２でもって撮像手段の明るさを調整する。また、このような観察画像の撮像条件の設定は、簡単モードでも行うことができる。例えば図１３でも、上記と同様に画像表示領域４１０の上段に観察画像撮像条件設定手段４９０を設けており、ここから倍率やフォーカス調整、シャッタースピードの切り替え等を行える。
【０１５０】
なお、測定画像の取得においては、観察画像の撮像は任意であり、例えば合成測定画像や観察画像が不要の場合は、図１９のフローチャートにおいてステップＳ９やＳ１０を省略することもできる。
【０１５１】
このようにしてすべての撮像条件の設定が終わると、ステップＳ１１に進み、測定画像を取得する。ここでは、図１７等の画面から、「測定」ボタン４３０を押下すると、測定画像が取得され、さらに測定画像にテクスチャ画像を加えた合成画像が、画像表示領域４１０に表示される（ステップＳ９）。引き続きユーザは、必要に応じて測定操作を行う。測定用のプログラムに切り替えるには、操作領域４２０の上部に設けられた「解析アプリへ」ボタン４５０を押下し、解析用プログラムに切り替える。
【０１５２】
以上のように、応用モードではより測定画像の取得に関するより詳細な条件をユーザが調整できる。これにより、操作に詳しいユーザは所望の条件に設定することが可能となる。その一方で、操作に詳しくないユーザに対しては、上述の通り簡単モードを提供することで、一通りの設定を自動で行えるようにしている。このように、簡単モードと応用モードとで、提供する設定項目を変更し、ユーザが設定可能なパラメータを異ならせることで、ユーザの習熟度や要求に応じた操作環境を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明の計測顕微鏡装置及び計測顕微鏡装置操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、三角測距の原理を利用した検査装置やデジタイザに好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１５４】
１００…撮像手段
１１０…投光部；１１０Ａ…第一測定光投光部；１１０Ｂ…第二測定光投光部
１１１…測定光源
１１２…パターン生成部
１１３〜１１５、１２２、１２３…レンズ
１２０…受光部
１２１…カメラ
１２１ａ…撮像素子
１３０…照明光出力部
１４０…ステージ
１４１…Ｘ−Ｙステージ
１４２…Ｚステージ
１４３…θステージ
１４４…ステージ操作部
１４５…ステージ駆動部
１５０…測定制御部
２００…制御手段
２１０…ＣＰＵ
２１１…測定画像合成手段
２１２…ハイライト手段
２１３…三次元画像合成手段
２２０…ＲＯＭ
２３０…作業用メモリ
２４０…記憶装置
２５０…操作部
３００…光源部
３１０…制御基板
３２０…観察用照明光源
４００…表示部
４１０…画像表示領域
４１１…第一分割表示領域
４１２…第二分割表示領域
４１３…第三分割表示領域
４１５…種別表示欄
４１６…第一表示領域
４１７…第二表示領域
４２０…操作領域
４２１…「３Ｄスキャン」タブ
４２２…「マイクロスコープ」タブ
４２４…「１ｓｈｏｔ−３Ｄ」ボタン
４２５…「エキスパート」ボタン
４２７…「観察画像」ボタン
４２８…「測定画像」ボタン
４３０…「測定」ボタン
４４０…「測定用明るさ調整」欄
４４２…測定光明るさ個別調整手段
４４４…明るさ調整スライダ
４４６…明るさ調整スライダ
４５０…「解析アプリへ」ボタン
４５２…テクスチャ比率調整手段
４５３…高さ倍率スライドバー
４５４…画像表示切替手段
４５５…「３Ｄ」ボタン
４５６…「テクスチャ」ボタン
４５７…「高さ」ボタン
４６０…テクスチャ画像選択手段
４７０…「測定方向」選択欄
４７２…「測定モード」選択欄
４８０…画像改善パネル
４８１…「画像改善」ボタン
４９０…観察画像撮像条件設定手段
４９２…カメラ明るさ調整スライダ
５００…計測顕微鏡装置
Ｓｈ…孔
Ｓｓ…影
Ｓ１…第一測定画像
Ｓ２…第二測定画像
ＳＧ…合成測定画像
ＳＯ…観察画像
ＳＴ…合成画像
【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６】
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【図７】
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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１９】
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【図５】
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【図８】
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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２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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