(57)【要約】【課題】  反射率が異なる部分を有する対象物について時間をかけずに測定することを可能とする。【解決手段】  結像レンズの一方を光軸方向へ動かすことによって結像倍率を合わせ、撮像装置の一方を回転させることによって撮像領域４１ｒと撮像領域４２ｒとの向きを合わせる。更に、撮像領域４１ｒと撮像領域４２ｒとの中心ずれｘ，ｙの分だけ撮像領域４１ｒ又は撮像領域４２ｒの先頭画素ｐｘ１をシフトさせて撮像領域４１ｒの中心と撮像領域４２ｒの中心とを合わせる。【選択図】  図４
2006208632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも対物レンズを有し、この対物レンズを介して対象物に照明光を照射して反射光を得る共焦点光学系を用いた光学測定装置において、
前記共焦点光学系を介して入射した前記対象物からの反射光を少なくとも２つの光路に分割する光路分割手段と、
前記光路分割手段により分割された少なくとも２つの光路のそれぞれに対応させて配置され、分割された各光路の画像を取得する少なくとも２つの画像取得手段と、
前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸中心に回転可能な幾何学的変換手段と
を備えていることを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
少なくとも対物レンズを有し、この対物レンズを介して対象物に照明光を照射して反射光を得る共焦点光学系と、
前記共焦点光学系を介して入射した前記対象物からの反射光を少なくとも２つの光路に分割する光路分割手段と、
前記光路分割手段により分割された少なくとも２つの光路のそれぞれに対応させて配置され、分割された各光路の画像を取得する少なくとも２つの画像取得手段と、
前記対物レンズの焦点位置を前記対象物に対して光軸方向に相対変化させるとともに、その変位量を取得する変位量取得手段と、
異なる前記焦点位置毎に前記画像取得手段により取得した画像と前記変位量とに基づいて、前記対象物の高さを算出する高さ算出手段と、
前記分割された各光路に対応させて配置された前記画像取得手段における画像取得の感度を異ならせる補正を行う感度補正手段と、
前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸中心に回転可能な幾何学的変換手段と
を備えていることを特徴とする光学測定装置。
【請求項３】
前記幾何学的変換手段は、前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸と直交する方向へ移動させることを特徴とする請求項１又は２記載の光学測定装置。
【請求項４】
前記感度補正手段によって感度比率が２n に設定された前記画像取得手段から出力される画像データをそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段の一方のビット位置をｎビットシフトさせて前記画像データを合成する画像データ合成手段とを備えていることを特徴とする請求項２記載の光学測定装置。
【請求項５】
前記対象物の高さの算出に用いた画像データを積算し、積算によって得られた画像を表示手段に出力する積算画像算出手段を備えていることを特徴とする請求項２又は４記載の光学測定装置。
【請求項６】
２つの前記画像取得手段で取得された画像データのそれぞれに、前記感度補正手段の感度比率に応じた乗算処理を行い前記画像データを合成する画像データ合成手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学測定装置に関し、特に共焦点光学系を利用して高さの測定を行う光学測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点光学系を利用して高さ測定を行う場合、共焦点光学系を支持するヘッドをＺ（高さ）方向に変位させて、複数点の共焦点画像を取得することにより高さ測定を行う装置が知られている（特許文献）。この種の装置では、高さ方向にヘッドを変位させながら、複数の共焦点画像を取得して、撮像したその画像のうち、最も輝度が高い画像が撮像された時のＺ方向の値を用いて高さを測定する。
【特許文献１】特開２００２−２３６００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の測定において、測定物に反射率が異なる部分が存在する場合には、高反射率部分に照明光の輝度を合わせると、低反射率の部分からの信号の強度が小さくなる。そのため、信号をノイズと区別することが困難となる。一方、低反射率部分に合わせて照明光を高輝度に設定すると、高反射率部分からの信号強度が画像取得を行うＣＣＤ等のセンサのダイナミックレンジを超えることとなる。すなわち、入力に対して出力が飽和状態となる。その結果、取り込んだ複数位置の画像について最大輝度が存在することとなって、反射光の輝度ピークを正確に求めることが困難となる。
【０００４】
そのため、反射率の異なる部分が存在する対象物について測定を行う場合には、照明光を各反射率に対応した輝度に変えて２回測定すること等が考えられるが、測定に時間がかかるという問題がある。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、反射率が異なる部分を有する対象物があっても、時間をかけずに測定することが可能な光学測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、少なくとも対物レンズを有し、この対物レンズを介して対象物に照明光を照射して反射光を得る共焦点光学系を用いた光学測定装置において、前記共焦点光学系を介して入射した前記対象物からの反射光を少なくとも２つの光路に分割する光路分割手段と、前記光路分割手段により分割された少なくとも２つの光路のそれぞれに対応させて配置され、分割された各光路の画像を取得する少なくとも２つの画像取得手段と、前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸中心に回転可能な幾何学的変換手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、少なくとも対物レンズを有し、この対物レンズを介して対象物に照明光を照射して反射光を得る共焦点光学系と、前記共焦点光学系を介して入射した前記対象物からの反射光を少なくとも２つの光路に分割する光路分割手段と、前記光路分割手段により分割された少なくとも２つの光路のそれぞれに対応させて配置され、分割された各光路の画像を取得する少なくとも２つの画像取得手段と、前記対物レンズの焦点位置を前記対象物に対して光軸方向に相対変化させるとともに、その変位量を取得する変位量取得手段と、異なる前記焦点位置毎に前記画像取得手段により取得した画像と前記変位量とに基づいて、前記対象物の高さを算出する高さ算出手段と、前記分割された各光路に対応させて配置された前記画像取得手段における画像取得の感度を異ならせる補正を行う感度補正手段と、前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸中心に回転可能な幾何学的変換手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光学測定装置において、前記幾何学的変換手段は、前記画像取得手段同士の視野範囲を重ね合せるために、前記画像取得手段のうちの少なくとも一方を光軸と直交する方向へ移動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光学測定装置において、前記感度補正手段によって感度比率が２n に設定された前記画像取得手段から出力される画像データをそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段の一方のビット位置をｎビットシフトさせて前記画像データを合成する画像データ合成手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項２又は４記載の光学測定装置において、前記対象物の高さの算出に用いた画像データを積算し、積算によって得られた画像を表示手段に出力する積算画像算出手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の光学測定装置において、２つの前記画像取得手段で取得された画像データのそれぞれに、前記感度補正手段の感度比率に応じた乗算処理を行い前記画像データを合成する画像データ合成手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、反射率が異なる部分を有する対象物があっても、時間をかけずに測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はこの発明の第１実施形態に係る光学測定装置の概略を示す図、図２は撮像装置と測定ヘッドとの関係を説明するための図、図３は高さ測定に使用されるコンピュータの機能を説明するためのブロック図、図４は複数の撮像装置の撮像領域を画素単位で合わせる方法を説明するための図である。図４（ａ）は調整前の状態を示す図、図４（ｂ）は偏心調整前の状態を示す図、図４（ｃ）は電気的に偏心を調整した後の状態を示す図、図４（ｄ）は機械的に偏心を調整した後の状態を示す図である。
【００１５】
この光学測定装置は、光源１１、共焦点光学系１０、光路分割部材（光路分割手段）２０、撮像装置（画像取得手段）４１，４２、ニポーディスク５４３、コンピュータ５０、感度補正部材（感度補正手段）６０等を備えている。
【００１６】
光源１１としては対象物Ｍの反射率の低い部分からの反射光についても測定可能なレベルとなるように高輝度のものが用いられる。
【００１７】
共焦点光学系１０は対象物Ｍに対して光源１１からの照明光を照射して反射光を得る。共焦点光学系１０は、光源１１、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳという）１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４及び１／４波長板１５を有する。
【００１８】
対物レンズ１４としては例えば無限遠補正対物レンズを用いることができる。対物レンズ１４の下方には、高さを測定すべき対象物Ｍを載置するとともに、ＸＹＺ方向へ移動可能なＸＹＺステージ５３３が配置されている。対象物Ｍを載置するＸＹＺステージ５３３はＸＹＺステージ駆動部５３２でＸＹＺ方向へ駆動される。ＸＹＺステージ駆動部５３２はコンピュータ５０からの制御信号によって動作する。説明の便宜上図１の左右方向をＸ方向、図１の紙面に直交する方向をＹ方向、図１の上下方向（光軸方向）をＺ方向とする。
【００１９】
対物レンズ１４の上方にはニポーディスク５４３が配置されている。ニポーディスク５４３は駆動モータ５４２で回転する。駆動モータ５４２はコンピュータ５０からの制御信号によって動作する。
【００２０】
偏光ビームスプリッタ１２及び１／４波長板１５は対象物Ｍからの反射光を光源１１に戻さず、光路分割部材２０を介して撮像装置４１，４２に導く。
【００２１】
光路分割部材２０はプリズム２１，２２を有し、偏光ビームスプリッタ１２から出射される光を２つの光路Ｌ１，Ｌ２に分割する。
【００２２】
光路分割部材２０によって分割された２つの光路Ｌ１，Ｌ２には、各光路Ｌ１，Ｌ２の画像を取得する撮像装置４１，４２がそれぞれ配置されている。撮像装置４１，４２の仕様及び性能は同じである。
【００２３】
図２に示すように、撮像装置４２には中間枠７１の一端が螺合している。中間枠７１は取り付け部７２にビス７２ａによって固定されている。取り付け部７２はボルト７３によって測定ヘッド７４に取り付けられている。測定ヘッド７４に螺合するボルト７３を通すために取り付け部７２の鍔部にあけられたボルト通し穴７５はいわゆるばか穴である。
【００２４】
また、撮像装置４１には中間枠７６の一端が螺合している。中間枠７６は取り付け部７７にビス７７ａによって固定されている。取り付け部７７はボルト７８によって測定ヘッド７４に取り付けられている。測定ヘッド７４に螺合するボルト７８を通すために取り付け部７７の鍔部にあけられたボルト通し穴７９はいわゆるばか穴である。なお、図示しないが、光路Ｌ１，Ｌ２にはそれぞれ結像レンズが配置されている。
【００２５】
撮像装置４１，４２はビス７２ａ，７７ａによって光路Ｌ２，Ｌ１を中心に回転可能である。また、撮像装置４１，４２はボルト７３，７８を緩めることによって光路Ｌ２，Ｌ１に直交するＸＹ方向へ移動可能である。中間部材７１，７６及び取り付け部７２，７７等で請求項１記載の幾何学的変換手段が構成される。
【００２６】
撮像装置４１，４２は例えば８ビットのＣＣＤカメラである。撮像装置４１，４２は図示しないがそれぞれＣＣＤ等の撮像素子、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等を備えている。ＣＣＤに入射した光は光量に応じた電気信号に変換され、その電気信号は増幅器で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００２７】
感度補正部材６０は光路分割部材２０によって分割された２つの光路の一方に配置されている。例えば、対応する２つの光路Ｌ１，Ｌ２から撮像装置４１，４２へ入射する入射光量を変化させる。この実施形態では透過光量を減じる減光フィルタを撮像装置４２の入射面に配置した（図１参照）。なお、光路Ｌ１，Ｌ２の透過と反射との分割比率の異なるプリズム２１，２２を使用しても感度補正部材６０と同等の性能を得ることができる。
【００２８】
コンピュータ５０は、図３に示すように、中央制御部５１０と画像メモリ（記憶手段）４１ａ，４２ａとデジタル信号処理部４２ａａとメモリ合成部（画像データ合成手段）５２５とピーク検出部５２１と高さ検出部５２３とニポーディスク制御部５４１とＸＹＺステージ制御部５３１と積算画像算出部（積算画像算出手段）５２４とモニタ５２６とを有する。
【００２９】
中央制御部５１０は光学測定装置全体の動作を管理する。
【００３０】
画像メモリ４１ａは撮像装置４１から出力された画像データを記憶する。画像メモリ４２ａは撮像装置４２から出力された画像データを記憶する。デジタル信号処理部４２ａａは画像メモリ４２ａの読出し開始位置を感度比率に応じてシフト（メモリシフト）する。
【００３１】
メモリ合成部５２５はピーク検出部５２１の前に設けられ、メモリ合成部５２５は画像メモリ４１ａから出力された画像データとデジタル信号処理部４２ａａでシフトされた画像データとを合成する。
【００３２】
ピーク検出部５２１と高さ検出部５２３とで請求項１記載の高さ算出手段５２０が構成される。
【００３３】
ピーク検出部５２１はメモリ合成部５２５からの出力信号に基づいてそれぞれ画素単位で画素値のピーク（ピーク値）を検出する。
【００３４】
高さ検出部５２３は選択されたピーク値に対応するＺ方向の対象物Ｍの相対変位量を取得する変位量取得手段５３０の出力に基づいて高さを算出する。請求項１記載の変位量取得手段５３０はＸＹＺステージ制御部５３１とＸＹＺステージ駆動部５３２とＸＹＺステージ５３３とで構成される。
【００３５】
次に、上記光学測定装置の動作を説明する。
【００３６】
光源１１からの照明光が共焦点光学系１０に導かれ、ＸＹＺステージ５３３上に載置された対象物Ｍに照射される。この際、照明光は、結像レンズ１３により絞り込まれ、ニポーディスク５４３に設けられた孔（図示せず）を介して対物レンズ１４に導かれて、対象物Ｍに照射される。対象物Ｍにおいて反射された反射光は対物レンズ１４を経てニポーディスク５４３の孔に至る。ここで、対象物Ｍの反射面が対物レンズ１４の焦点位置に存在する場合には、反射光は絞り込まれているため、反射光の大部分がニポーディスク５４３の孔を通って結像レンズ１３に戻る。しかし、対象物Ｍの反射面が対物レンズ１４の焦点位置にない場合には、反射光は広がりを持つため、その一部しかニポーディスク５４３の孔を通過することができない。その結果、対象物Ｍの反射面が焦点位置にある場合には、光量の多い反射光が結像レンズ１３に戻り、そうでない場合には、光量の少ない反射光が戻ることになる。
【００３７】
結像レンズ１３によって集光した反射光は、ＰＢＳ１２を通り光路分割手段２０に至る。ここで、反射光がＰＢＳ１２を透過するのは反射光がＰＢＳ１２を透過する偏光となっているためである。反射光は光路分割手段２０のプリズム２１，２２により２分割されて撮像装置４１，４２に導かれる。このとき、反射光が撮像装置４２に入射する前に感度補正部材６０を構成する減光フィルタにより光量が減少される。
【００３８】
撮像装置４１，４２は、それぞれ中央制御部５１０によるサンプリングタイミングに従って、入射光のサンプリングを行い、対象物Ｍからの反射光を取り込む。ここで、サンプリングタイミングは、Ｚ方向のサンプリング位置に対応して定められる。このＺ方向のサンプリング位置は、対物レンズ１４のＮＡに依存して決定される。例えば、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの範囲で定められる。従って、Ｚ方向の変位速度とこのサンプリング位置との関係から、撮像装置４１，４２におけるサンプリングタイミングが決定される。また、撮像装置４１，４２では、反射光を取り込む際の露出時間が定められる。この露出時間は、感度に関係する。ここでは、撮像装置４１，４２共に、例えば、１／１５秒に設定される。
【００３９】
撮像装置４１，４２は所定のサンプリングタイミングに従って定められた露出時間受光し、ＣＣＤに入射した光を光量に応じた電気信号に変換する。この電気信号は、露出時間と光量とに依存する電荷量として蓄積される。すなわち、撮像装置４１，４２は、対象物Ｍからの反射光を光電変換して、蓄積した電荷量に応じた出力信号とする。また、撮像装置４１，４２は、この出力信号を、増幅器において予め定められたゲインにより増幅し、さらに、Ａ／Ｄ変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換して、コンピュータ５０に送る。
【００４０】
このとき、結像レンズを光軸方向へ動かすことによって結像倍率を合わせる（図４（ａ）参照）。また、撮像装置４１，４２の取り付け部７２，７７の一方を回転させることによって撮像領域４１ｒと撮像領域４２ｒとの向きを合わせる（図４（ｂ）参照）。更に、撮像領域４１ｒと撮像領域４２ｒとの中心ずれ（偏心）ｘ，ｙの分だけ撮像領域４１ｒの先頭画素ｐｘ１を電気的に（ソフト上で）シフトさせて撮像領域４２ｒの先頭画素ｐｘ２と一致させて撮像領域４１ｒの中心と撮像領域４２ｒの中心とを合わせる。この操作によって、有効画素範囲（撮像領域４１ｒと撮像領域４２ｒとが重なる範囲）Ａが決まる（図４（ｃ）参照）。この処理を取り付け部７３を機械的に動かすことによって行うこともできる（図４（ｄ）参照）が、電気的に行うのが効率的であり、調整作業を簡略化できる。有効画素範囲Ａを内接する円が視野範囲となる。
【００４１】
撮像領域４１ｒの中心と撮像領域４２ｒの中心とを合わせるには、一方の撮像領域のテストパターンと他方の撮像領域のテストパターンとが一致するように撮像装置４１，４２の一方を移動させればよい。
【００４２】
なお、上記説明では光路Ｌ１，Ｌ２上にそれぞれ配置された結像レンズの一方を機械的に動かして結像倍率を一致させたが、例えば一方の結像レンズの結像倍率を他方の結像レンズの結像倍率の整数倍とすれば、結像倍率を電気的に一致させることもできる。
【００４３】
また、感度補正部材６０によって分割された光量比を感度比率（撮像装置４１と撮像装置４２との感度の比）で乗算すれば撮像装置４１，４２の出力信号が連続的になる。なお、感度比率を２nとしたときには、画像メモリ４２ａのビット位置をｎビットだけシフトすることによって撮像装置４１，４２の出力信号が連続的になり、乗算のステップを省略できる。
【００４４】
感度の異なる撮像装置４１，４２の場合、感度切換部分（８ビットの撮像装置では２５５）で出力信号を切り換えることによって同一の被検物からの反射光に対して同一の値を出力させることができる。
【００４５】
（１）反射光量が多く、撮像装置４１からの画像データが飽和している場合。
【００４６】
画像メモリ４２ａから高さ演算可能な画像データ（ピーク値２５６以下）がデジタル信号処理部４２ａａに転送される。デジタル信号処理部４２ａａでは感度比率に応じたメモリシフト（画像データの最後尾に感度比率に応じたビットを追加）する。その結果、デジタル信号処理部４２ａａからダイナミックレンジが広がった撮像装置４２の画像データが出力される。また、画像メモリ４１ａから飽和した撮像装置４１の画像データが出力される。
【００４７】
画像メモリ４１ａから出力された画像データとデジタル信号処理部４２ａａでシフトされた画像データとはメモリ合成部５２５で合成される。このとき、重複するビット位置では撮像装置４１の画像データを、重複しない上位のビット位置では撮像装置４２の画像データを、重複しない下位のビット位置では撮像装置４１の画像データを、それぞれ使用する。
【００４８】
（２）反射光量が少なく、撮像装置４１からの画像データが飽和していない場合。
【００４９】
撮像装置４１の画像データは飽和していないので、撮像装置４２の画像データが０データとして扱われる。
【００５０】
合成された画像データはピーク検出部５２１に転送され、ピーク値が検出される。ピーク検出部５２１で検出されたピーク値は高さ算出部５２３及び積算画像算出部５２４へ転送される。
【００５１】
高さ算出部５２３では反射光の出力について得られたピーク値の情報を用いて、ピーク値となったＺ方向の位置（高さ情報）を求める。これは、サンプリングタイミングと同期するＺ方向のサンプリング位置をＸＹＺステージ制御部５３１から取得することにより実現できる。
【００５２】
積算画像算出部５２４ではピーク値の画像（各画素のピーク値をつなぎ合わせて得られる画像）とピーク値の前後の画像とが合成され、合成された画像がモニタ（表示手段）５２６に表示される。
【００５３】
更に、ニポーディスク５４３を駆動モータ５４２により回動させて、次の測定位置に照明光を照射させて、Ｚ方向の変位を開始して、前述の測定を行う。このようにして、すべての測定点について測定を繰り返す。得られた高さ情報はコンピュータ５０の図示しないメモリやハードディスクに記憶され、必要に応じて出力される。
【００５４】
この実施形態によれば、反射率が異なる部分を有する対象物Ｍがあっても、時間をかけずに高精度かつ高速に高さ測定を行うことができる。また、２台の撮像装置４１，４２を用いているにもかかわらず、ダイナミックレンジの広い１台の撮像装置で測定したように構成できる。更に、撮像装置４１，４２の撮像領域４１ｒ、４２ｒの中心ずれを画素単位に効率良く修正することができる。また、撮像装置４１，４２の出力信号の連続性を保ちながら、画像データを合成することができる。更に、コントラストが小さい平滑な対象物Ｍに対しても焦点深度の深い画像を得ることができる。なお、積算画像算出部５２４で得られた画像を用いてピーク値を検出するようにしてもよい。
【００５５】
図５はこの発明の第２実施形態に係る光学測定装置の高さ測定に使用されるコンピュータの機能を説明するためのブロック図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、第１実施形態と共通する動作の説明を省略する。
【００５６】
この第２実施形態はそれぞれの撮像装置４１，４２から出力される画像データのピーク値をピーク検出部５２１ａ，５２１ｂで検出するようにした点で上記実施形態と相違する。
【００５７】
コンピュータ５０は中央制御部５１０と画像メモリ４１ａ，４２ａとピーク検出部５２１ａ，５２１ｂとデータ選択部５２２と高さ検出部５２３とニポーディスク制御部５４１とＸＹＺステージ制御部５３１と積算画像算出部（積算画像算出手段）５２４とデジタル信号処理部５２４ａとメモリ容量整合部５２４ｂとモニタ５２６とを有する（図５参照）。
【００５８】
ピーク検出部５２１ａ，５２１ｂとデータ選択部５２２と高さ検出部５２３とで請求項１記載の高さ算出手段５２０が構成される。
【００５９】
ピーク検出部５２１は画像メモリ４１ａ，４２ａからの出力信号に基づいてそれぞれ画素単位で画素値のピーク（ピーク値）を検出する。
【００６０】
データ選択部５２２はピーク検出部５２１ａ，５２１ｂで得られた画素単位のピーク値のいずれを用いるかを選択する。
【００６１】
データ選択部５２２は画素単位で閾値判断を行う。予め設定した閾値よりピーク検出部５２１ａ，５２１ｂからの信号が小さい場合には、ノイズ成分であると判断してそれらの信号を高さ算出に使用しない。
【００６２】
また、データ選択部５２２は画素単位で飽和判断を行う。撮像装置４１，４２の性能によって決まる飽和信号値よりピーク検出部５２１ａ，５２１ｂからの信号が大きい場合、光量が大き過ぎると判断する。例えば撮像装置４１のピーク値を検出するピーク検出部５２１ｂが飽和状態であると判断したとき、撮像装置４２のピーク値を検出するピーク検出部５２１ａの出力信号が高さ算出に使用される。これに対し、ピーク検出部５２１ａが飽和状態であると判断したとき、それらの信号を高さ算出に使用しない。
【００６３】
高さ検出部５２３は選択されたピーク値に対応するＺ方向の対象物Ｍの相対変位量を取得する変位量取得手段５３０の出力に基づいて高さを算出する。請求項１記載の変位量取得手段５３０はＸＹＺステージ制御部５３１とＸＹＺステージ駆動部５３２とＸＹＺステージ５３３とで構成される。
【００６４】
デジタル信号処理部５２４ａは画像メモリ４２ａの読出し開始位置を感度比率に応じてシフト（メモリシフト）する。
【００６５】
メモリ容量整合部５２４ｂは撮像装置４１の画像データの容量整合（画像データの先頭にシフト量に応じたビット数を追加）する。
【００６６】
（１）反射光量が多く、撮像装置４１からの画像データが飽和している場合。
【００６７】
画像メモリ４２ａから高さ演算可能な画像データ（ピーク値２５６以下）がピーク検出部５２１ａに転送され、ピーク値が検出される。また、画像メモリ４１ａから飽和した撮像装置４１の画像データがピーク検出部５２１ｂに転送され、ピーク値が検出される。
【００６８】
データ選択部５２２ではピーク検出部５２１ａで選択された撮像装置４２の画像データを高さ算出部５２３及び積算画像算出部５２４へ転送する。
【００６９】
高さ算出部５２３では反射光の出力について得られたピーク値の情報を用いて、ピーク値となったＺ方向の位置（高さ情報）を求める。これは、サンプリングタイミングと同期するＺ方向のサンプリング位置をＸＹＺステージ制御部５３１から取得することにより実現できる。
【００７０】
積算画像算出部５２４から出力された画像データは画像装置４２の画像データであるので、画像装置４２の画像データがデジタル信号処理部５２４ａに転送される。デジタル信号処理部５２４ａは感度比率に応じたメモリシフト（画像データの最後尾に感度比率に応じたビット数を追加）を行う。その結果、デジタル信号処理部５２４ａからダイナミックレンジが広がった撮像装置４２の画像データが出力される。
【００７１】
（２）反射光量が少なく、撮像装置４１からの画像データが飽和していない場合。
【００７２】
画像メモリ４１ａ，４２ａから高さ演算可能な画像データ（ピーク値２５６以下）がピーク検出部５２１ａ，５２１ｂに転送され、ピーク値が検出される。
【００７３】
データ選択部５２２ではピーク検出部５２１ｂで選択された撮像装置４１の画像データを高さ算出部５２３及び積算画像算出部５２４へ転送する。
【００７４】
高さ算出部５２３では反射光の出力について得られたピーク値の情報を用いて、ピーク値となったＺ方向の位置（高さ情報）を求める。これは、サンプリングタイミングと同期するＺ方向のサンプリング位置をＸＹＺステージ制御部５３１から取得することにより実現できる。
【００７５】
積算画像算出部５２４から出力された画像データは画像装置４１の画像データであるので、画像装置４１の画像データがメモリ容量整合部５２４ｂに転送される。メモリ容量整合部５２４ｂは感度比率に応じたメモリシフトに相当する容量整合を行う。その結果、デジタル信号処理部５２４ｂからダイナミックレンジが広がった撮像装置４１の画像データが出力される。
【００７６】
その後、撮像装置４２の画像データと撮像装置４１の画像データとは合成され、モニタ５２６に表示される。
【００７７】
この第２実施形態によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る光学測定装置の概略を示す図である。
【図２】図２は撮像装置と測定ヘッドとの関係を説明するための図である。
【図３】図３は高さ測定に使用されるコンピュータの機能を説明するためのブロック図である。
【図４】図４は複数の撮像装置の撮像領域を画素単位で合わせる方法を説明するための図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態に係る光学測定装置の高さ測定に使用されるコンピュータの機能を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  共焦点光学系
１４  対物レンズ
２０  光路分割部（光路分割手段）
４１，４２  撮像装置（画像取得手段）
４１ａ，４２ａ  画像メモリ（記憶手段）
６０  感度補正部材（感度補正手段）
７１，７６  中間枠
７２，７７  取り付け部
５２２  データ選択部
５２３  高さ算出部（高さ算出手段）
５２４  積算画像算出部（積算画像算出手段）
５２５  メモリ合成部（画像データ合成手段）
５２６  モニタ（表示手段）
５３１  ＸＹＺステージ制御部
５３２  ＸＹＺステージ駆動部
５３３  ＸＹＺステージ
Ｌ１、Ｌ２  光路
Ｍ  対象物
【図１】
2006208632.tif 000003
【図２】
2006208632.tif 000004
【図３】
2006208632.tif 000005
【図４】
2006208632.tif 000006
【図５】
2006208632.tif 000007