(57)【要約】【課題】測定対象物の所望の部分の三次元的な形状を短時間で容易に測定することが可能な三次元測定装置を提供する。【解決手段】使用者による高さ測定点および寸法測定部分の指定が受け付けられる。撮像部２２０により測定対象物Ｓの画像が取得される。光出射部２３１から出射された光が偏向部２７０により偏向され、測定対象物Ｓに照射される。高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分に光が照射されるように偏向部２７０が制御される。測定対象物Ｓからの光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が出力される。受光部により出力される受光信号に基づいて、指定された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出される。撮像部２２０により取得される画像に基づいて、指定された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が算出される。【選択図】図２
2018109545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定領域内に配置される測定対象物の寸法を測定する三次元測定装置であって、
高さ測定点の指定を受け付ける高さ測定情報取得部と、
高さ方向に直交する方向の寸法を測定するための寸法測定部分の指定を受け付ける寸法測定情報取得部と、
前記測定領域に配置された測定対象物の画像を取得する撮像部と、
第１の光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された第１の光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
測定対象物からの第１の光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
前記高さ測定情報取得部により受け付けられた高さ測定点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように前記偏向部を制御する駆動制御部と、
前記受光部により出力される受光信号に基づいて、前記高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部と、
前記撮像部により取得された測定対象物の画像に基づいて前記寸法測定情報取得部により受け付けられた寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法を算出する寸法算出部とを備える、三次元測定装置。
【請求項２】
前記測定領域に第２の光を照射する照明部と、
前記測定領域から前記撮像部に第２の光を導くテレセントリック光学系をさらに備える、請求項１記載の三次元測定装置。
【請求項３】
前記偏向部の偏向に関する情報または前記撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置を検出する検出部をさらに備え、
前記高さ算出部は、前記受光部により出力される受光信号に加えて、前記検出部により検出される前記偏向に関する情報または前記画像上の第１の光の照射位置に基づいて、前記高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する、請求項２記載の三次元測定装置。
【請求項４】
前記偏向部は、
前記光出射部から出射された第１の光を反射する第１の反射部材と、
前記第１の反射部材により反射された第１の光を反射して前記テレセントリック光学系に導く第２の反射部材と、
前記第１および第２の反射部材をそれぞれ回転させる回転部とを含み、
前記偏向に関する情報は、前記第１および第２の反射部材による第１の光の偏向方向であり、
前記三次元測定装置は、
前記第１および第２の反射部材により偏向された第１の光の進行方向を前記テレセントリック光学系の光軸に平行な方向に変換するとともに前記第１の光を前記テレセントリック光学系に導く光学部材をさらに含む、請求項３記載の三次元測定装置。
【請求項５】
前記偏向部は、
支持部材と、
前記テレセントリック光学系の光軸に交差する第１の方向に移動可能に前記支持部材に支持され、前記光出射部から出射された第１の光を反射する第１の反射部材と、
前記テレセントリック光学系の光軸に交差しかつ前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動可能となるように前記支持部材に支持され、前記第１の反射部材により反射された第１の光を前記テレセントリック光学系の光軸に平行な方向に反射して前記テレセントリック光学系に導く第２の反射部材と、
前記第１および第２の反射部材を前記第１および第２の方向にそれぞれ移動させる移動部とを含み、
前記偏向に関する情報は、前記支持部材に対する前記第１の反射部材の前記第１の方向における相対位置と、前記支持部材に対する前記第２の反射部材の前記第２の方向における相対位置とを含む、請求項３記載の三次元測定装置。
【請求項６】
載置台をさらに備え、
前記載置台は、測定対象物が載置される透光性の載置板を含み、
前記測定領域は、前記載置板上の空間であり、
前記テレセントリック光学系は、前記測定領域に対向するように前記載置板の上方に設けられ、
前記照明部は、前記載置板の下方の位置から前記載置板および前記測定領域を通して前記テレセントリック光学系に向かうように第２の光を照射する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項７】
前記透光性の載置板は、ガラスである、請求項６記載の三次元測定装置。
【請求項８】
前記第１および第２の光の波長は互いに異なる、請求項６または７記載の三次元測定装置。
【請求項９】
設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、
前記設定モードにおいて、前記撮像部により取得される測定対象物の画像を基準画像として取得する基準画像取得部と、
前記測定モードにおいて、前記撮像部により取得される測定対象物の画像を測定画像として取得する測定画像取得部と、
登録部と、
補正部とをさらに備え、
前記高さ測定情報取得部は、前記設定モードにおいて、前記基準画像取得部により取得される基準画像上の高さ測定点の指定を受け付け、
前記寸法測定情報取得部は、前記設定モードにおいて、前記基準画像取得部により取得される基準画像上の寸法測定部分の指定を受け付け、
前記登録部は、前記設定モードにおいて、前記基準画像取得部により取得された前記基準画像と前記高さ測定情報取得部により受け付けられた前記高さ測定点と前記寸法測定情報取得部により受け付けられた前記寸法測定部分とを関連付けて登録し、
前記補正部は、前記測定モードにおいて、前記登録部により登録された基準画像と前記測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の前記高さ測定点に対応する測定画像上の位置を補正高さ測定点として特定し、基準画像上の前記寸法測定部分に対応する測定画像上の位置を補正寸法測定部分として特定し、
前記駆動制御部は、前記測定モードにおいて、前記補正高さ測定点に対応する測定対象物の部分に前記第１の光が照射されるように前記偏向部を制御し、
前記検出部は、前記測定モードにおいて、前記偏向部の偏向に関する情報または前記撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置を検出し、
前記高さ算出部は、前記測定モードにおいて、前記補正高さ測定点に対応する前記測定対象物の部分の高さを算出し、
前記寸法算出部は、前記測定モードにおいて、前記補正寸法測定部分に対応する前記測定対象物の部分の寸法を算出する、請求項３〜８のいずれか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項１０】
前記設定モードにおいて、前記高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さの許容値の入力を受け付けるとともに、前記寸法測定部分に対応する測定対象物の寸法の許容値の入力を受け付け、受け付けられた許容値を前記高さ測定点および前記寸法測定部分とそれぞれ関連付けて前記登録部に登録させる許容値取得部と、
前記測定モードにおいて、前記高さ算出部により算出された測定対象物の部分の高さおよび前記寸法算出部により算出された測定対象物の寸法と前記登録部により登録された許容値とに基づいて、測定対象物の良否を判定する検査部とをさらに備える、請求項９記載の三次元測定装置。
【請求項１１】
前記補正部は、基準画像により示される測定対象物のエッジ部分の形状と測定画像により示される測定対象物のエッジ部分の形状との比較に基づいて前記補正高さ測定点および前記補正寸法測定部分を特定する、請求項９または１０記載の三次元測定装置。
【請求項１２】
前記高さ測定情報取得部は、受け付けられた前記高さ測定点の位置を示す指標および前記寸法測定部分を示す指標を前記基準画像取得部により取得された基準画像上に重畳表示する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項１３】
前記設定モードにおいて、前記高さ測定点の位置に関する幾何要素の指定を受け付け、受け付けられた幾何要素を前記高さ測定点と関連付けて前記登録部に登録させる幾何要素取得部と、
前記測定モードにおいて、前記検出部により検出された前記偏向部の偏向に関する情報または前記撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置に基づいて、前記登録部に登録された幾何要素に対応する前記補正高さ測定点の位置に関する幾何要素の値を算出する幾何要素算出部とをさらに備える、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項１４】
前記高さ測定情報取得部は、前記設定モードにおいて、前記基準画像取得部により取得される測定対象物の基準画像上の１または複数の基準点の指定をさらに受け付け、
前記登録部は、前記高さ測定情報取得部により受け付けられた前記１または複数の基準点を基準画像および前記高さ測定点と関連付けて登録し、
前記補正部は、前記測定モードにおいて、前記登録部により登録された基準画像と前記測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の前記１または複数の基準点にそれぞれ対応する測定画像上の位置を１または複数の補正基準点として特定し、
前記駆動制御部は、前記測定モードにおいて、前記補正部により特定された前記１または複数の補正基準点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように前記偏向部を制御し、
前記三次元測定装置は、
前記測定モードにおいて、前記検出部の検出結果と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて、前記高さ測定情報取得部により受け付けられた画像上の位置に対応する座標を算出する座標算出部と、
前記測定モードにおいて、前記座標算出部により算出された前記１または複数の補正基準点に対応する座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部とをさらに備え、
前記高さ算出部は、前記測定モードにおいて、前記座標算出部により算出された前記高さ測定点に対応する座標に基づいて、前記基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の部分の高さを算出する、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の三次元測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の表面形状を測定する三次元測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の表面形状を測定するために、三次元測定装置が用いられる。例えば、特許文献１に記載された寸法測定装置においては、低コヒーレンス光源から放射された光が、ビームスプリッタにより測定光と参照光とに分割される。測定光は、測定対象物走査光学系により測定対象物の表面に照射される。参照光は、参照光走査光学系に導かれ、参照光走査光学系における光路長が変化されつつコーナーキューブプリズムにより反射される。測定対象物で反射された測定光とコーナーキューブプリズムで反射された参照光との干渉に基づいて、測定対象物の測定点の表面位置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の寸法測定装置においては、測定光が測定対象物走査光学系により一方向に偏向されるごとに、測定対象物が偏向方向に直交する方向に所定の移動量で送られる。それにより、測定対象物の面の寸法が測定される。
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、測定対象物の所望の部分の高さ、幅および長さを測定したい場合でも、測定対象物の表面全体の寸法を計測する必要がある。そのため、測定対象物の形状および大きさによっては寸法の測定に時間がかかる。また、測定作業者は、測定対象物の全体的な測定点の中から所望の測定点の情報を抽出する必要がある。このような抽出作業は煩雑である。
【０００６】
本発明の目的は、測定対象物の所望の部分の三次元的な形状を短時間で容易に測定することが可能な三次元測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る三次元測定装置は、測定領域内に配置される測定対象物の寸法を測定する三次元測定装置であって、高さ測定点の指定を受け付ける高さ測定情報取得部と、高さ方向に直交する方向の寸法を測定するための寸法測定部分の指定を受け付ける寸法測定情報取得部と、測定領域に配置された測定対象物の画像を取得する撮像部と、第１の光を出射する光出射部と、光出射部から出射された第１の光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、測定対象物からの第１の光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、高さ測定情報取得部により受け付けられた高さ測定点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部と、受光部により出力される受光信号に基づいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出する高さ算出部と、撮像部により取得された測定対象物の画像に基づいて寸法測定情報取得部により受け付けられた寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法を算出する寸法算出部とを備える。
【０００８】
その三次元測定装置においては、高さ測定点の指定が高さ測定情報取得部により受け付けられ、寸法測定部分の指定が寸法測定情報取得部により受け付けられる。また、撮像部により測定領域に配置された測定対象物の画像が取得される。
【０００９】
光出射部から出射された第１の光が偏向部により偏向され、測定対象物に照射される。高さ測定点に対応する測定対象物の部分に光が照射されるように偏向部が駆動制御部により制御される。測定対象物からの第１の光が受光部により受光され、受光量を示す受光信号が出力される。受光部により出力される受光信号に基づいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さが高さ算出部により算出される。また、撮像部により取得された測定対象物の画像に基づいて、寸法測定情報取得部により受け付けられた寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法が寸法算出部により算出される。
【００１０】
上記の構成によれば、作業者が所望の高さ測定点を指定することにより、指定された高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さが選択的に測定される。また、作業者が所望の寸法測定部分を指定することにより、指定された寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法が選択的に測定される。したがって、測定対象物の所望の部分の三次元的な形状を測定するために、測定対象物の表面全体の高さを測定する必要がない。そのため、複数の高さの測定値から必要な測定値を抽出する必要もない。これらの結果、測定対象物の所望の部分の三次元的な形状を短時間で容易に測定することが可能になる。
【００１１】
（２）三次元測定装置は、測定領域に第２の光を照射する照明部と、測定領域から撮像部に第２の光を導くテレセントリック光学系をさらに備えてもよい。
【００１２】
この場合、照明部から測定領域に照射される第２の光がテレセントリック光学系を通して撮像部に入射する。それにより、測定対象物の画像が取得される。この場合、テレセントリック光学系を通して撮像部に入射する第２の光の断面の大きさおよび形状は、テレセントリック光学系の光軸方向の位置に応じて変化しない。したがって、測定領域内に配置される測定対象物の高さによらず、指定された寸法測定部分の寸法を正確に算出することができる。
【００１３】
（３）三次元測定装置は、偏向部の偏向に関する情報または撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置を検出する検出部をさらに備え、高さ算出部は、受光部により出力される受光信号に加えて、検出部により検出される偏向に関する情報または画像上の第１の光の照射位置に基づいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出してもよい。
【００１４】
この場合、偏向部の偏向に関する情報または撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置が検出部により検出される。検出部により検出される偏向に関する情報または画像上の第１の光の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さが算出される。それにより、測定対象物の部分の高さを高精度で算出することができる。
【００１５】
（４）偏向部は、光出射部から出射された第１の光を反射する第１の反射部材と、第１の反射部材により反射された第１の光を反射してテレセントリック光学系に導く第２の反射部材と、第１および第２の反射部材をそれぞれ回転させる回転部とを含み、偏向に関する情報は、第１および第２の反射部材による第１の光の偏向方向であり、三次元測定装置は、第１および第２の反射部材により偏向された第１の光の進行方向をテレセントリック光学系の光軸に平行な方向に変換するとともに第１の光をテレセントリック光学系に導く光学部材をさらに含んでもよい。
【００１６】
この場合、光出射部から出射された第１の光が第１および第２の反射部材により短時間で正確に偏向される。また、テレセントリック光学系から測定対象物に照射される第１の光の進行方向は、テレセントリック光学系の光軸に平行となる。そのため、高さ測定点の位置によらず測定対象物に一定の方向で第１の光が照射される。
【００１７】
（５）偏向部は、支持部材と、テレセントリック光学系の光軸に交差する第１の方向に移動可能に支持部材に支持され、光出射部から出射された第１の光を反射する第１の反射部材と、テレセントリック光学系の光軸に交差しかつ第１の方向とは異なる第２の方向に移動可能となるように支持部材に支持され、第１の反射部材により反射された第１の光をテレセントリック光学系の光軸に平行な方向に反射してテレセントリック光学系に導く第２の反射部材と、第１および第２の反射部材を第１および第２の方向にそれぞれ移動させる移動部とを含み、偏向に関する情報は、支持部材に対する第１の反射部材の第１の方向における相対位置と、支持部材に対する第２の反射部材の第２の方向における相対位置とを含んでもよい。
【００１８】
この場合、光出射部から出射された第１の光が第１および第２の反射部材により偏向される。また、テレセントリック光学系から測定対象物に照射される第１の光の進行方向は、テレセントリック光学系の光軸に平行となる。そのため、高さ測定点の位置によらず測定対象物に対して一定の方向で第１の光が照射される。
【００１９】
（６）三次元測定装置は、載置台をさらに備え、載置台は、測定対象物が載置される透光性の載置板を含み、測定領域は、載置板上の空間であり、テレセントリック光学系は、測定領域に対向するように載置板の上方に設けられ、照明部は、載置板の下方の位置から載置板および測定領域を通してテレセントリック光学系に向かうように第２の光を照射してもよい。
【００２０】
この場合、照明部から測定領域に入射する第２の光のうち測定対象物以外の領域を通過する部分が撮像部に入射する。それにより、撮像部により取得される画像においては、測定対象物の外縁を表すエッジ部分が明瞭に表れる。したがって、指定された寸法測定部分の寸法をより正確に算出することができる。
【００２１】
（７）透光性の載置板は、ガラスであってもよい。この場合、載置板としてガラスを用いることにより測定対象物の載置面をより平坦にすることができる。したがって、測定対象物の部分の高さを高精度で算出することができる。
【００２２】
（８）第１および第２の光の波長は互いに異なってもよい。この場合、受光部と撮像部とが互いに異なる波長の第１および第２の光の波長をそれぞれ受光することにより、高さの算出と寸法の算出とを並行して実行することができる。
【００２３】
（９）三次元測定装置は、設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、設定モードにおいて、撮像部により取得される測定対象物の画像を基準画像として取得する基準画像取得部と、測定モードにおいて、撮像部により取得される測定対象物の画像を測定画像として取得する測定画像取得部と、登録部と、補正部とをさらに備え、高さ測定情報取得部は、設定モードにおいて、基準画像取得部により取得される基準画像上の高さ測定点の指定を受け付け、寸法測定情報取得部は、設定モードにおいて、基準画像取得部により取得される基準画像上の寸法測定部分の指定を受け付け、登録部は、設定モードにおいて、基準画像取得部により取得された基準画像と高さ測定情報取得部により受け付けられた高さ測定点と寸法測定情報取得部により受け付けられた寸法測定部分とを関連付けて登録し、補正部は、測定モードにおいて、登録部により登録された基準画像と測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の高さ測定点に対応する測定画像上の位置を補正高さ測定点として特定し、基準画像上の寸法測定部分に対応する測定画像上の位置を補正寸法測定部分として特定し、駆動制御部は、測定モードにおいて、補正高さ測定点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように偏向部を制御し、検出部は、測定モードにおいて、偏向部の偏向に関する情報または撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置を検出し、高さ算出部は、測定モードにおいて、補正高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さを算出し、寸法算出部は、測定モードにおいて、補正寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法を算出してもよい。
【００２４】
この場合、三次元測定装置は、設定モードと測定モードとで選択的に動作する。設定モードにおいては、測定対象物を示す基準画像が基準画像取得部により取得される。基準画像上の高さ測定点の指定が高さ測定情報取得部により受け付けられる。基準画像上の寸法測定部分の指定が寸法測定情報取得部により受け付けられる。基準画像取得部により取得された基準画像と高さ測定情報取得部により受け付けられた高さ測定点と寸法測定情報取得部により受け付けられた寸法測定部分とが関連付けられて登録部により登録される。
【００２５】
測定モードにおいては、測定対象物を示す測定画像が測定画像取得部により取得される。登録部により登録された基準画像と測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の高さ測定点に対応する測定画像上の位置が補正高さ測定点として補正部により特定される。また、基準画像上の寸法測定部分に対応する測定画像上の位置が補正寸法測定部分として補正部により特定される。特定された補正高さ測定点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように偏向部が駆動制御部により制御される。また、特定された補正寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法が算出される。
【００２６】
この構成によれば、作業者は、設定モードにおいて、測定対象物の基準画像上で高さ測定点および寸法測定部分を指定することができる。また、測定モードにおいて、基準画像上で指定された高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さが自動的に算出されるとともに、基準画像上で指定された寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法が自動的に算出される。そのため、熟練した作業者が設定モードにおいて測定対象物の基準画像上の高さ測定点および寸法測定部分を指定することにより、測定モードにおいて、作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の対応部分の高さおよび寸法の算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物の所望の部分の形状を正確にかつ容易に測定することが可能になる。
【００２７】
（１０）三次元測定装置は、設定モードにおいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さの許容値の入力を受け付けるとともに、寸法測定部分に対応する測定対象物の寸法の許容値の入力を受け付け、受け付けられた許容値を高さ測定点および寸法測定部分とそれぞれ関連付けて登録部に登録させる許容値取得部と、測定モードにおいて、高さ算出部により算出された測定対象物の部分の高さおよび寸法算出部により算出された測定対象物の寸法と登録部により登録された許容値とに基づいて、測定対象物の良否を判定する検査部とをさらに備えてもよい。
【００２８】
この場合、設定モードにおいて、高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さの許容値が登録部により登録されるとともに、寸法測定部分に対応する測定対象物の寸法の許容値が登録部により登録される。また、測定モードにおいて、登録部により登録された許容値に基づいて、測定対象物の良否が検査部により判定される。そのため、熟練した作業者が設定モードにおいて高さ測定点に対応する測定対象物の部分の高さの許容値を入力するとともに、寸法測定部分に対応する測定対象物の寸法の許容値を入力することにより、測定モードにおいて、作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の良否の判定結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物を正確かつ容易に検査することが可能になる。
【００２９】
（１１）補正部は、基準画像により示される測定対象物のエッジ部分の形状と測定画像により示される測定対象物のエッジ部分の形状との比較に基づいて補正高さ測定点および補正寸法測定部分を特定してもよい。
【００３０】
この場合、補正部は、補正高さ測定点および補正寸法測定部分を高い精度で特定することができる。
【００３１】
（１２）高さ測定情報取得部は、受け付けられた高さ測定点の位置を示す指標および寸法測定部分を示す指標を基準画像取得部により取得された基準画像上に重畳表示してもよい。
【００３２】
この場合、作業者は、測定対象物の基準画像上に重畳表示された指標を視認することにより、指定された高さ測定点および寸法測定部分を容易に確認することができる。
【００３３】
（１３）三次元測定装置は、設定モードにおいて、高さ測定点の位置に関する幾何要素の指定を受け付け、受け付けられた幾何要素を高さ測定点と関連付けて登録部に登録させる幾何要素取得部と、測定モードにおいて、検出部により検出された偏向部の偏向に関する情報または撮像部により取得される画像上の第１の光の照射位置に基づいて、登録部に登録された幾何要素に対応する補正高さ測定点の位置に関する幾何要素の値を算出する幾何要素算出部とをさらに備えてもよい。
【００３４】
この場合、設定モードにおいて、測定対象物の画像上の高さ測定点の位置に関する幾何要素が登録部により登録される。また、測定モードにおいて、登録された幾何要素に対応する測定対象物の幾何要素が自動的に算出される。そのため、熟練した作業者が設定モードにおいて測定対象物の画像上の高さ測定点の位置に関する幾何要素を指定することにより、測定モードにおいて、作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の対応部分の幾何要素の算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物の平坦度または組み付け寸法等を含む種々の幾何要素を正確かつ容易に測定することが可能になる。
【００３５】
（１４）高さ測定情報取得部は、設定モードにおいて、基準画像取得部により取得される測定対象物の基準画像上の１または複数の基準点の指定をさらに受け付け、登録部は、高さ測定情報取得部により受け付けられた１または複数の基準点を基準画像および高さ測定点と関連付けて登録し、補正部は、測定モードにおいて、登録部により登録された基準画像と測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の１または複数の基準点にそれぞれ対応する測定画像上の位置を１または複数の補正基準点として特定し、駆動制御部は、測定モードにおいて、補正部により特定された１または複数の補正基準点に対応する測定対象物の部分に第１の光が照射されるように偏向部を制御し、三次元測定装置は、測定モードにおいて、検出部の検出結果と受光部により出力される受光信号とに基づいて、高さ測定情報取得部により受け付けられた画像上の位置に対応する座標を算出する座標算出部と、測定モードにおいて、座標算出部により算出された１または複数の補正基準点に対応する座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部とをさらに備え、高さ算出部は、測定モードにおいて、座標算出部により算出された高さ測定点に対応する座標に基づいて、基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の部分の高さを算出してもよい。
【００３６】
この場合、設定モードにおける作業者は、測定対象物の画像上で１または複数の基準点を指定することにより、測定モードにおける測定対象物の高さの基準となる基準面を容易に指定することができる。これにより、測定モードにおいて、所望の基準面に対する測定対象物の部分の相対的な高さを取得することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、測定対象物の所望の部分の三次元的な形状を短時間で容易に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る三次元測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】スタンド部および測定ヘッドの一部の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】測定部の構成を示す模式図である。
【図４】参照部の構成を示す模式図である。
【図５】合焦部の構成を示す模式図である。
【図６】偏向部の構成を示す模式図である。
【図７】三次元測定装置の表示部に表示される選択画面の一例を示す図である。
【図８】各動作モードにおいて測定対象物の表面の高さを測定するために制御部と制御基板との間で伝送されるデータの内容を示す図である。
【図９】図１の三次元測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図１０】図１の三次元測定装置において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１の三次元測定装置において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１の三次元測定装置において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１の三次元測定装置において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１の三次元測定装置において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図１６】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図１７】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図１８】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図１９】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２０】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２１】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２２】設定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２３】測定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２４】測定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２５】測定モードにおける三次元測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２６】（ａ）は他の実施の形態に係る偏向部の構成の一部を示す模式的な斜視図であり、（ｂ）は他の実施の形態に係る偏向部の模式的な平面図である。
【図２７】三次元測定装置の光学部の他の構成例を示す模式図である。
【図２８】三次元測定装置の制御系の他の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（１）三次元測定装置の全体構成
以下、本発明の実施の形態に係る三次元測定装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る三次元測定装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、三次元測定装置４００は、スタンド部１００、測定ヘッド２００および処理装置３００を備える。
【００４０】
スタンド部１００は、設置部１１０、保持部１２０および昇降部１３０を含む。設置部１１０は、略直方体形状を有し、設置面上に載置される。設置部１１０の上面には、測定対象物Ｓ（図１）が載置される透光性の載置板１１１が設けられる。本実施の形態では、載置板１１１として透明なガラス板が用いられる。載置板１１１の上方には、測定ヘッド２００により測定対象物Ｓを測定可能な測定領域Ｖが定義される。図１においては、測定領域Ｖが二点鎖線で示される。設置部１１０の内部には、載置板１１１の下方の位置に透過照明部１９０が設けられている。透過照明部１９０は、載置板１１１の下方から測定領域Ｖに向けて光を照射する。以下の説明では、透過照明部１９０から測定領域Ｖに照射される光を第１の照明光と呼ぶ。
【００４１】
保持部１２０は、設置部１１０の一端部から上方に延びるように設けられる。保持部１２０の上端部には、載置板１１１に対向するように測定ヘッド２００が取り付けられる。この場合、測定ヘッド２００と設置部１１０とが保持部１２０により保持されるので、三次元測定装置４００の取り扱いが容易になる。また、測定対象物Ｓを設置部１１０上の載置板１１１に載置することにより、測定対象物Ｓを測定領域Ｖ内に容易に位置させることができる。
【００４２】
昇降部１３０は、保持部１２０の内部に設けられる。昇降部１３０は、載置板１１１上の測定対象物Ｓに対して測定ヘッド２００を上下方向（測定対象物Ｓの高さ方向）に移動させることができる。測定ヘッド２００は、制御基板２１０、撮像部２２０、光学部２３０、第１導光部２４０、参照部２５０、合焦部２６０、偏向部２７０、第２導光部２８０および落射照明部２９０を含む。制御基板２１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を含む。制御基板２１０は、マイクロコンピュータにより構成されてもよい。
【００４３】
制御基板２１０は、処理装置３００に接続され、処理装置３００による指令に基づいて、昇降部１３０、透過照明部１９０、撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０、偏向部２７０、落射照明部２９０の動作を制御する。また、制御基板２１０は、撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および偏向部２７０から取得する種々の情報を処理装置３００に与える。落射照明部２９０は、測定領域Ｖに上方から光を照射する。以下の説明では、落射照明部２９０から測定領域Ｖに照射される光を第２の照明光と呼ぶ。第２導光部２８０は、測定領域Ｖを通過しまたは測定領域Ｖで反射された第１および第２の照明光を撮像部２２０へ導く。撮像部２２０は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラまたはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサを含み、第２導光部２８０からの第１および第２の照明光を受光して載置板１１１に載置された測定対象物Ｓを撮像することにより測定対象物Ｓの画像データを生成し、生成された画像データを制御基板２１０に与える。
【００４４】
光学部２３０は、時間的に低いコヒーレンス性を有する出射光を第１導光部２４０に出射する。第１導光部２４０は、光学部２３０からの出射光を参照光と測定光とに分割し、参照光を参照部２５０に導くとともに、測定光を合焦部２６０に導く。参照部２５０は、参照光を第１導光部２４０に反射する。合焦部２６０は、自己を通過する測定光に焦点を付与する。本発明においては、合焦部２６０から出射される測定光の進行方向を、その出射方向とは異なる方向に変更することを偏向と呼ぶ。偏向部２７０は、合焦部２６０により焦点が付与された測定光を偏向する。このとき、第２導光部２８０は、偏向部２７０により偏向された測定光を測定領域Ｖに配置された測定対象物Ｓに照射する。
【００４５】
測定対象物Ｓに照射された測定光の一部は、測定対象物Ｓにより反射され、第２導光部２８０、偏向部２７０および合焦部２６０を通して第１導光部２４０に導かれる。第１導光部２４０は、参照部２５０により反射された参照光と測定対象物Ｓにより反射された測定光との干渉光を生成し、光学部２３０に導く。光学部２３０は、干渉光の波長ごとの受光量を検出し、検出結果を示す信号を制御基板２１０に与える。測定ヘッド２００の詳細は後述する。
【００４６】
処理装置３００は、制御部３１０、記憶部３２０、操作部３３０および表示部３４０を含む。制御部３１０は、例えばＣＰＵを含む。記憶部３２０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭおよびＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を含む。記憶部３２０には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部３２０は、種々のデータの記憶およびデータの処理のために用いられる。
【００４７】
制御部３１０は、記憶部３２０に記憶されたシステムプログラムに基づいて、測定ヘッド２００およびスタンド部１００内に設けられる撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０、偏向部２７０、落射照明部２９０および透過照明部１９０の動作を制御するための指令を制御基板２１０に与える。また、制御部３１０は、測定ヘッド２００の制御基板２１０から種々の情報を取得して記憶部３２０に記憶させる。
【００４８】
操作部３３０は、マウス、タッチパネル、トラックボールまたはジョイスティック等のポインティングデバイスおよびキーボードを含み、制御部３１０に指示を与えるために使用者により操作される。表示部３４０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを含む。表示部３４０は、記憶部３２０に記憶された画像データに基づく画像および計測結果等を表示する。
【００４９】
（２）スタンド部および測定ヘッド内の構成の一部の詳細
図２は、スタンド部１００および測定ヘッド２００の一部の構成を詳細に示すブロック図である。具体的には、図２では、昇降部１３０、透過照明部１９０、光学部２３０、第１導光部２４０、第２導光部２８０および落射照明部２９０の詳細な構成が示される。図２においても、測定領域Ｖが二点鎖線で示される。
【００５０】
図２に示すように、昇降部１３０は、駆動部１３１、駆動回路１３２および読取部１３３を含む。駆動部１３１は、例えばモータであり、図２に太い矢印で示すように、載置板１１１上の測定対象物Ｓに対して測定ヘッド２００を上下方向に移動させる。これにより、測定光の光路長を広い範囲にわたって調整することができる。ここで、測定光の光路長は、測定光が後述する第１導光部２４０のポート２４５ｄから出力された後、測定対象物Ｓにより反射された測定光がポート２４５ｄに入力されるまでの光学的な光路の長さである。
【００５１】
駆動回路１３２は、制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部１３１を駆動させる。読取部１３３は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部１３１の駆動量を読み取ることにより測定ヘッド２００の上下方向における位置を検出する。また、読取部１３３は、検出結果を制御基板２１０に与える。
【００５２】
光学部２３０は、光出射部２３１および測定部２３２を含む。光出射部２３１は、光源として例えばＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を含み、比較的低いコヒーレンス性を有する出射光を出射する。具体的には、出射光のコヒーレンス性は、ＬＥＤ（発光ダイオード）により出射される光または白色光のコヒーレンス性よりも高く、レーザ光のコヒーレンス性よりも低い。したがって、出射光は、ＬＥＤにより出射される光または白色光の波長帯域幅よりも狭く、レーザ光の波長帯域幅よりも広い波長帯域幅を有する。光学部２３０からの出射光は、第１導光部２４０に入力される。
【００５３】
第１導光部２４０から干渉光が測定部２３２に出力される。図３は、測定部２３２の構成を示す模式図である。図３に示すように、測定部２３２は、レンズ２３２ａ，２３２ｃ、分光部２３２ｂおよび受光部２３２ｄを含む。後述する第１導光部２４０の光ファイバ２４２から出力された干渉光は、レンズ２３２ａを通過することにより略平行化され、分光部２３２ｂに入射される。分光部２３２ｂは、例えば反射型の回折格子である。分光部２３２ｂに入射された光は、波長ごとに異なる角度で反射するように分光され、レンズ２３２ｃを通過することにより波長ごとに異なる一次元上の位置に合焦される。
【００５４】
受光部２３２ｄは、例えば複数の画素が一次元状に配列された撮像素子（一次元ラインセンサ）を含む。撮像素子は、多分割ＰＤ（フォトダイオード）、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラまたはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサであってもよいし、他の素子であってもよい。受光部２３２ｄは、レンズ２３２ｃにより形成された波長ごとに異なる複数の合焦位置で撮像素子の複数の画素がそれぞれ光を受光するように配置される。
【００５５】
受光部２３２ｄ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。）が出力され、図２の制御基板２１０に与えられる。これにより、制御基板２１０は、受光部２３２ｄの各画素（干渉光の波長）と受光量との関係を示すデータを取得する。制御基板２１０は、当該データに所定の演算および処理を行うことにより、測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。
【００５６】
図２に示すように、第１導光部２４０は、４本の光ファイバ２４１，２４２，２４３，２４４、ファイバカプラ２４５およびレンズ２４６を含む。ファイバカプラ２４５は、いわゆる２×２型の構成を有し、４個のポート２４５ａ，２４５ｂ，２４５ｃ，２４５ｄおよび本体部２４５ｅを含む。ポート２４５ａ，２４５ｂとポート２４５ｃ，２４５ｄとは、本体部２４５ｅを挟んで対向するように本体部２４５ｅに設けられる。
【００５７】
光ファイバ２４１は、光出射部２３１とポート２４５ａとの間に接続される。光ファイバ２４２は、測定部２３２とポート２４５ｂとの間に接続される。光ファイバ２４３は、参照部２５０とポート２４５ｃとの間に接続される。光ファイバ２４４は、合焦部２６０とポート２４５ｄとの間に接続される。なお、本実施の形態においては、光ファイバ２４３は、光ファイバ２４１，２４２，２４４よりも長い。レンズ２４６は、光ファイバ２４３と参照部２５０との光路上に配置される。
【００５８】
光出射部２３１からの出射光は、第１導光部２４０により分岐され、測定光および参照光として出力される。具体的には、光出射部２３１からの出射光は、光ファイバ２４１を通してポート２４５ａに入力される。ポート２４５ａに入力された出射光の一部は、ポート２４５ｃから参照光として出力される。参照光は、光ファイバ２４３およびレンズ２４６を通過することにより略平行化され、参照部２５０に導かれる。また、参照部２５０により反射された参照光は、レンズ２４６および光ファイバ２４３を通してポート２４５ｃに入力される。
【００５９】
ポート２４５ａに入力された出射光の他の一部は、ポート２４５ｄから測定光として出力される。測定光は、光ファイバ２４４、合焦部２６０、偏向部２７０および第２導光部２８０を通して測定対象物Ｓに照射される。また、測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部は、第２導光部２８０、偏向部２７０、合焦部２６０および光ファイバ２４４を通してポート２４５ｄに入力される。
【００６０】
参照部２５０から帰還してポート２４５ｃに入力された参照光と測定対象物Ｓから帰還してポート２４５ｄに入力された測定光とにより干渉光が生成される。生成された干渉光は、ポート２４５ｂから出力され、光ファイバ２４２を通して測定部２３２に導かれる。
【００６１】
透過照明部１９０は、載置板１１１の下方の位置に設けられ、光源１９１、ミラー１９２およびコリメートレンズ１９３を含む。光源１９１は、上記の測定光および参照光とは異なる波長の第１の照明光をミラー１９２に出射する。ミラー１９２は、光源１９１からの第１の照明光を載置板１１１上の測定領域Ｖに向けて反射する。ミラー１９２により反射された第１の照明光は、コリメートレンズ１９３により載置板１１１に直交する平行光に変換され、載置板１１１を通して測定領域Ｖに導かれる。
【００６２】
透過照明部１９０から測定領域Ｖに導かれる第１の照明光の一部は、測定対象物Ｓにより下方に向けて反射され、遮光される。一方、透過照明部１９０から測定領域Ｖに導かれる第１の照明光の残りは、測定領域Ｖのうち測定対象物Ｓ以外の部分を通過して後述する第２導光部２８０のテレセントリック光学系２８１に入射する。
【００６３】
落射照明部２９０は、測定領域Ｖの中央部を取り囲む領域に対向するように測定ヘッド２００の底部に設けられる。また、落射照明部２９０は、円環形状を有する照明光出射口２９１を有する。照明光出射口２９１は、測定領域Ｖの中央部上方の空間を取り囲むように設けられ、測定領域Ｖの中央部に向けて第１の照明光と同じ波長を有する第２の照明光を照射する。照明光出射口２９１から測定領域Ｖに向かって照射される第２の照明光の一部は、測定対象物Ｓにより上方に向けて反射され、後述する第２導光部２８０のテレセントリック光学系２８１に入射する。
【００６４】
第２導光部２８０は、測定ヘッド２００の内部で測定領域Ｖの中央部に対向するように設けられ、テレセントリック光学系２８１、ハーフミラー２８２およびコリメートレンズ２８３を含む。
【００６５】
テレセントリック光学系２８１は、物体側および像側にテレセントリック構造を有する両側テレセントリック光学系であり、例えば１または複数のレンズを含む。また、テレセントリック光学系２８１は、対物レンズとして機能し、その光軸が載置板１１１に対して直交するように設けられる。テレセントリック光学系２８１の光軸上に位置するように、テレセントリック光学系２８１の上方にハーフミラー２８２が設けられる。さらに、ハーフミラー２８２の上方にコリメートレンズ２８３が設けられる。
【００６６】
テレセントリック光学系２８１は、透過照明部１９０および落射照明部２９０により出射され、測定領域Ｖから入射する第１および第２の照明光を集光しつつハーフミラー２８２へ導く。ハーフミラー２８２は、測定領域Ｖからテレセントリック光学系２８１を通して入射する第１および第２の照明光の一部を撮像部２２０へ反射する。それにより、撮像部２２０は、測定領域Ｖに配置された測定対象物Ｓを撮像する。
【００６７】
透過照明部１９０から測定領域Ｖを通してテレセントリック光学系２８１に取り込まれる第１の照明光の断面の大きさおよび形状は、その進行方向の任意の位置で一定である。そのため、撮像部２２０により取得される画像においては、測定対象物Ｓの遮光により発生する影（測定対象物Ｓの外形を表す影）の大きさおよび形状は、測定対象物Ｓの高さに応じて変化しない。
【００６８】
また、テレセントリック光学系２８１においては、測定領域Ｖ内の測定対象物Ｓにより反射される第２の照明光のうちテレセントリック光学系２８１の光軸に平行な成分のみが取り込まれる。それにより、測定領域Ｖ内の測定対象物Ｓにより反射されてテレセントリック光学系２８１に取り込まれる第２の照明光の断面の大きさおよび形状も、その進行方向の任意の位置で一定である。そのため、撮像部２２０により取得される画像において、測定対象物Ｓの表面形状を表す画像（測定対象物Ｓの表面形状を表す画像）の大きさおよび形状は、測定対象物Ｓの高さに応じて変化しない。
【００６９】
コリメートレンズ２８３は、後述するように偏向部２７０から偏向されつつ出射される測定光の進行方向をテレセントリック光学系２８１の光軸に平行な方向に変換し、変換された測定光をハーフミラー２８２を通してテレセントリック光学系２８１へ導く。それにより、偏向部２７０から出射される測定光が、第２導光部２８０を通して測定対象物Ｓに照射される。この場合、測定対象物Ｓにより反射される測定光の一部は、テレセントリック光学系２８１、ハーフミラー２８２およびコリメートレンズ２８３を通して偏向部２７０に帰還する。
【００７０】
ここで、本実施の形態に係る撮像部２２０は、第１および第２の照明光の波長の光に対応する受光信号を出力可能に構成されるとともに、測定光の波長の光に対応する受光信号を出力不可能に構成される。それにより、本実施の形態では、撮像部２２０により取得される画像に、測定光の光スポットは現れない。
【００７１】
（３）参照部
図４は、参照部２５０の構成を示す模式図である。図４に示すように、参照部２５０は、支持部２５１、可動部２５２ａ，２５２ｂ、反射部材２５３，２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃ、駆動部２５５ａ，２５５ｂ、駆動回路２５６ａ，２５６ｂおよび読取部２５７ａ，２５７ｂを含む。
【００７２】
支持部２５１は、測定ヘッド２００の本体に固定される。支持部２５１には、直線状に延びる２本のリニアガイド２５１ｇが取り付けられている。２本のリニアガイド２５１ｇは、ともに一方向に延びるようにかつ一方向に並ぶように支持部２５１に固定されている。より具体的には、２本のリニアガイド２５１ｇは、互いに平行でかつ一方のリニアガイド２５１ｇが他方のリニアガイド２５１ｇの延長線上に位置するように支持部２５１に固定されている。可動部２５２ａ，２５２ｂは、２本のリニアガイド２５１ｇにそれぞれ取り付けられ、対応するリニアガイド２５１ｇ上でリニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って移動可能に支持部２５１に支持される。
【００７３】
反射部材２５３は、支持部２５１に取り付けられ、固定される。反射部材２５４ａ，２５４ｃは可動部２５２ａに取り付けられる。反射部材２５４ｂは、可動部２５２ｂに取り付けられる。反射部材２５４ｃは、参照体として用いられる。本実施の形態では、反射部材２５４ｃは、コーナーキューブリフレクタにより構成される。コーナーキューブリフレクタは、光を入射方向によらず元の方向に反射する。したがって、参照部２５０内の参照光の光路を正確かつ容易に設定することができる。なお、反射部材２５４ｃとしては、コーナーキューブリフレクタに限らず、反射プリズム等を用いてもよい。
【００７４】
光ファイバ２４３から出力された参照光は、レンズ２４６を通過することにより略平行化された後、反射部材２５３、反射部材２５４ａ、反射部材２５４ｂおよび反射部材２５４ｃにより順次反射される。反射部材２５４ｃにより反射された参照光は、反射部材２５４ｂ、反射部材２５４ａおよび反射部材２５３により順次反射され、レンズ２４６を通して光ファイバ２４３に入力される。
【００７５】
駆動部２５５ａ，２５５ｂは、例えばボイスコイルモータであり、図４に白抜きの矢印で示すように、支持部２５１に対して可動部２５２ａ，２５２ｂをリニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿ってそれぞれ移動させる。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動方向に平行な方向において、反射部材２５３と反射部材２５４ａとの間の距離、反射部材２５４ａと反射部材２５４ｂとの間の距離および反射部材２５４ｂと反射部材２５４ｃとの間の距離が変化する。これにより、参照光の光路長を調整することができる。なお、駆動部２５５ａ，２５５ｂは、ボイスコイルモータに代えて、ステッピングモータまたはピエゾモータ等の他の駆動機構により構成されてもよい。
【００７６】
参照光の光路長は、参照光が図２のポート２４５ｃから出力された後、反射部材２５４ｃにより反射された参照光がポート２４５ｄに入力されるまでの光学的な光路の長さである。参照光の光路長と測定光の光路長との差が一定の値以下のとき、参照光と測定光との干渉光が図２のポート２４５ｂから出力される。
【００７７】
駆動回路２５６ａ，２５６ｂは、図２の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２５５ａ，２５５ｂをそれぞれ動作させる。このとき、駆動回路２５６ａ，２５６ｂは、可動部２５２ａ，２５２ｂを互いに逆方向に支持部２５１に対して移動させる。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂが移動および停止を断続的に繰り返しても、三次元測定装置４００の重心の位置はほぼ変化しない。それにより、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動時に三次元測定装置４００の重心の位置が安定化する。
【００７８】
読取部２５７ａ，２５７ｂは、例えば光学式のリニアエンコーダである。読取部２５７ａは、駆動部２５５ａの駆動量を読み取ることにより支持部２５１に対する可動部２５２ａの相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。読取部２５７ｂは、駆動部２５５ｂの駆動量を読み取ることにより支持部２５１に対する可動部２５２ｂの相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。
【００７９】
ここで、上記の参照部２５０において、一方の可動部２５２ａの重量と可動部２５２ａに取り付けられる反射部材２５４ａ，２５４ｃの重量との合計は、他方の可動部２５２ｂの重量と可動部２５２ｂに取り付けられる反射部材２５４ｂの重量との合計から等しいかまたはほぼ等しい範囲になるように設定されることが好ましい。
【００８０】
本実施の形態においては、リニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って可動部２５２ａ，２５２ｂが互いに逆方向に移動するが、本発明はこれに限定されない。リニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って可動部２５２ａおよび可動部２５２ｂのいずれか一方のみが移動し、他方が移動しなくてもよい。この場合においては、他方の移動しない可動部２５２ａ，２５２ｂは、リニアガイド２５１ｇではなく固定部２５１または測定ヘッド２００の本体に非可動部として固定されてもよい。
【００８１】
（４）合焦部
図５は、合焦部２６０の構成を示す模式図である。図５に示すように、合焦部２６０は、固定部２６１、可動部２６２、可動レンズ２６３、駆動部２６４、駆動回路２６５および読取部２６６を含む。可動部２６２は、一方向に沿って移動可能に固定部２６１に取り付けられる。可動レンズ２６３は、可動部２６２に取り付けられる。可動レンズ２６３は、自己を通過する測定光に焦点を付与する。
【００８２】
光ファイバ２４４から出力された測定光は、可動レンズ２６３を通して図２の偏向部２７０に導かれる。また、図２の測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部は、偏向部２７０を通過した後、可動レンズ２６３を通して光ファイバ２４４に入力される。
【００８３】
駆動部２６４は、例えばボイスコイルモータであり、図５に太い矢印で示すように、固定部２６１に対して可動部２６２を一方向（測定光の進行方向）に移動させる。これにより、測定光の焦点を測定対象物Ｓの表面上に位置させることができる。
【００８４】
駆動回路２６５は、図２の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２６４を動作させる。読取部２６６は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部２６４の駆動量を読み取ることにより固定部２６１に対する可動部２６２（可動レンズ２６３）の相対位置を検出する。また、読取部２６６は、検出結果を制御基板２１０に与える。
【００８５】
制御基板２１０は、読取部２６６の検出結果と後述する距離情報算出部１２（図９）により算出される距離情報とに基づいて測定光の焦点が測定対象物Ｓの表面上に合うように、駆動回路２６５を制御する。このようにして、測定光の焦点が測定対象物の表面上に合うことにより、三次元測定装置４００の測定精度が向上する。
【００８６】
なお、光ファイバ２４４と可動レンズ２６３との間に光ファイバ２４４から出力された測定光を平行化するコリメータレンズを配置してもよい。この場合、可動レンズ２６３に入射される測定光が平行化され、測定光のビーム径が可動レンズの移動位置によらず変化しないため、可動レンズを小型に形成することが可能となる。
【００８７】
（５）偏向部
図６は、偏向部２７０の構成を示す模式図である。図６に示すように、偏向部２７０は、反射部２７１，２７２、駆動回路２７３，２７４および読取部２７５，２７６を含む。反射部２７１は、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部２７１ａおよび反射部材２７１ｂを含む。駆動部２７１ａは、例えば略垂直方向の回転軸を有するモータである。反射部材２７１ｂは、駆動部２７１ａの回転軸に取り付けられる。図２の光ファイバ２４４から合焦部２６０を通過した測定光は、反射部材２７１ｂに導かれる。駆動部２７１ａが回転することにより、反射部材２７１ｂで反射される測定光の反射角度が略水平面内で変化する。
【００８８】
反射部２７２は、反射部２７１と同様に、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部２７２ａおよび反射部材２７２ｂを含む。駆動部２７２ａは、例えば水平方向の回転軸を有するモータである。反射部材２７２ｂは、駆動部２７２ａの回転軸に取り付けられる。反射部材２７１ｂにより反射された測定光は、反射部材２７２ｂに導かれる。駆動部２７２ａが回転することにより、反射部材２７２ｂで反射される測定光の反射角度が略垂直面内で変化する。
【００８９】
このように、駆動部２７１ａ，２７２ａが回転することにより、図２の第２導光部２８０のコリメートレンズ２８３上で測定光が互いに直交する二方向に走査される。上記のように、コリメートレンズ２８３は、偏向部２７０から出射される測定光の進行方向をテレセントリック光学系２８１の光軸に平行な方向に変換し、ハーフミラー２８２を通してテレセントリック光学系２８１へ導く。
【００９０】
それにより、テレセントリック光学系２８１を通過する測定光が、図２の測定対象物Ｓの表面上で互いに直交する二方向に走査される。このようにして、測定対象物Ｓの表面上の任意の位置に測定光を照射することができる。測定対象物Ｓに照射された測定光は、測定対象物Ｓの表面で反射される。反射された測定光の一部は、図２の第２導光部２８０を通して反射部材２７２ｂおよび反射部材２７１ｂにより順次反射された後、図２の合焦部２６０に導かれる。
【００９１】
駆動回路２７３，２７４は、図２の制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部２７１ａ，２７２ａをそれぞれ駆動させる。読取部２７５，２７６は、例えば光学式のロータリエンコーダである。読取部２７５は、駆動部２７１ａの駆動量を読み取ることにより反射部材２７１ｂの角度を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。読取部２７６は、駆動部２７２ａの駆動量を読み取ることにより反射部材２７２ｂの角度を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。
【００９２】
（６）動作モード
三次元測定装置４００は、複数の動作モードから使用者により選択された動作モードで動作する。具体的には、動作モードは、設定モードおよび測定モードを含む。図７は、三次元測定装置４００の表示部３４０に表示される選択画面３４１の一例を示す図である。
【００９３】
図７に示すように、表示部３４０の選択画面３４１には、設定ボタン３４１ａおよび測定ボタン３４１ｂが表示される。使用者が図１の操作部３３０を用いて設定ボタン３４１ａおよび測定ボタン３４１ｂを操作することにより、三次元測定装置４００が設定モードおよび測定モードでそれぞれ動作する。
【００９４】
以下の説明では、使用者のうち測定対象物Ｓの測定作業を管理する熟練した使用者を適宜測定管理者と呼び、測定管理者の管理の下で測定対象物Ｓの測定作業を行う使用者を適宜測定作業者と呼ぶ。設定モードは主として測定管理者により使用され、測定モードは主として測定作業者により使用される。
【００９５】
本実施の形態に係る三次元測定装置４００においては、図２の測定領域Ｖを含む空間に固有の三次元座標系（以下、固有三次元座標系と呼ぶ。）がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により予め定義されている。Ｘ軸およびＹ軸は図２の載置板１１１に平行でかつ互いに直交し、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸に直交する。各動作モードにおいては、測定対象物Ｓの表面上の一部の高さを測定する場合に、上記の座標系により特定される座標のデータおよび撮像部２２０の撮像により取得される画像上の平面座標のデータが制御部３１０と制御基板２１０との間で伝送される。
【００９６】
図８は、各動作モードにおいて測定対象物Ｓの表面の高さを測定するために制御部３１０と制御基板２１０との間で伝送されるデータの内容を示す図である。設定モードにおいては、測定管理者は、所望の測定対象物Ｓについての情報を三次元測定装置４００に登録することができる。具体的には、測定管理者は、所望の測定対象物Ｓを図２の載置板１１１上に載置し、図２の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。そこで、測定管理者は、図１の表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの高さを測定すべき部分を画像上で高さ測定点として指定する。この場合、図８（ａ）に示すように、制御部３１０は、画像上で指定された高さ測定点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を制御基板２１０に与える。
【００９７】
制御基板２１０は、高さ測定点が指定されると、図２の測定領域Ｖ内において平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を特定し、特定された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０により与えられた三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図１の記憶部３２０に記憶させる。また、制御部３１０は、記憶部３２０に記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）および後述する基準面等の情報に基づいて高さ測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を記憶部３２０に記憶（登録）させる。
【００９８】
設定モードにおいて、測定管理者は、後述するように測定対象物Ｓの画像上で、測定対象物Ｓの高さ方向（Ｚ軸方向）に直交する方向の寸法について測定すべき部分を寸法測定部分として指定することもできる。この場合、指定された画像上の寸法測定部分を表す情報が、高さ測定点の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とともに記憶部３２０に記憶（登録）される。
【００９９】
測定モードは、設定モードにおいて三次元測定装置４００に情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓについて、高さ測定点に対応する部分の高さを測定するため、および寸法測定部分に対応する部分の寸法を測定するために用いられる。具体的には、測定作業者は、設定モードにおいて三次元測定装置４００に情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓを載置板１１１上に載置し、撮像部２２０により撮像する。この場合、図８（ｂ）に示すように、制御部３１０は、設定モードにおいて記憶部３２０に記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御基板２１０に与える。
【０１００】
制御基板２１０は、取得した三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。このとき、設定モードにおいて指定された高さ測定点に対応する三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が記憶部３２０に記憶されているので、測定モードにおいては、記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて高さ測定点に対応する部分を高速に特定し、三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を短時間で算出することができる。また、制御基板２１０は、算出された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０により与えられた三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）および後述する基準面等の情報に基づいて高さ測定点に対応する部分の高さを算出する。また、制御部３１０は、算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。
【０１０１】
さらに、設定モードにおいて測定対象物Ｓの寸法測定部分が登録されている場合、制御部３１０は、撮像部２２０の撮像により得られる測定対象物Ｓの画像に基づいて、登録された寸法測定部分に対応する部分の寸法を算出する。この場合、制御部３１０は、算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。
【０１０２】
このように、測定モードにおいては、測定作業者は測定対象物Ｓの高さを測定すべき部分を指定することなく当該部分の高さを取得することができる。
また、測定作業者は測定対象物Ｓの寸法を測定すべき部分を指定することなく当該部分の寸法を取得することができる。そのため、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の所望の部分の形状を容易かつ正確に測定することができる。
【０１０３】
上記のように、本実施の形態においては、設定モードにおいて平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定され、記憶部３２０に記憶されるが、本発明はこれに限定されない。設定モードにおいては、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が特定され、Ｚ軸の成分Ｚｃが特定されなくてもよい。この場合、特定された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が記憶部３２０に記憶される。また、測定モードにおいては、記憶部３２０に記憶された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が制御基板２１０に与えられる。
【０１０４】
ここで、図１の記憶部３２０には、座標変換情報および位置変換情報が予め記憶されている。座標変換情報は、撮像部２２０により取得される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する固有三次元座標系の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を示す。また、制御基板２１０は、図６の反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度を制御することにより測定領域Ｖ内の所望の位置にテレセントリック光学系２８１の光学系に平行な測定光（Ｚ軸に平行な測定光）を照射することができる。位置変換情報は、測定領域Ｖ内の平面座標と反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度との関係を示す。
【０１０５】
制御部３１０および制御基板２１０により構成される制御系は、座標変換情報および位置変換情報を用いて測定領域Ｖに測定光を照射しつつ図４の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を調整することにより、高さ測定点に対応する位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）および三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を特定することができる。
【０１０６】
（７）三次元測定装置の制御系
（ａ）制御系の全体構成
図９は、図１の三次元測定装置４００の制御系を示すブロック図である。図９に示すように、制御系４１０は、基準画像取得部１、位置情報取得部２、駆動制御部３、基準面取得部４、許容値取得部５、登録部６、偏向状態取得部７、検出部８および画像解析部９を含む。また、制御系４１０は、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１、距離情報算出部１２、座標算出部１３、高さ算出部１５、測定画像取得部１６、補正部１７、検査部１８、報告書作成部１９、寸法情報取得部３０および寸法算出部３１をさらに含む。
【０１０７】
図１の制御基板２１０および制御部３１０が記憶部３２０に記憶されたシステムプログラムを実行することにより、上記の制御系４１０の各構成部の機能が実現される。図９においては、２つの動作モードにおける共通の処理の流れが実線で示され、設定モードにおける処理の流れが一点鎖線で示され、測定モードにおける処理の流れが点線で示される。後述する図２８においても同様である。以下、理解を容易にするために、制御系４１０の各構成部を設定モードと測定モードとに分けて説明する。
【０１０８】
（ｂ）設定モード
測定管理者は、所望の測定対象物Ｓを図２の載置板１１１上に載置し、図２の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。基準画像取得部１は、撮像部２２０により生成される画像データを基準画像データとして取得し、取得された基準画像データに基づく画像を基準画像として図１の表示部３４０に表示させる。表示部３４０に表示される基準画像は、静止画像であってもよく、順次更新される動画像であってもよい。測定管理者は、表示部３４０に表示された基準画像上において、高さを測定すべき部分を高さ測定点として指定するとともに、基準点を指定することができる。基準点は、測定対象物Ｓの高さを算出する際の基準となる基準面を定めるための点である。また、測定管理者は、表示部３４０に表示された基準画像上において、測定対象物Ｓの高さ方向（Ｚ軸方向）に直交する方向の寸法について測定すべき部分を寸法測定部分として指定することができる。
【０１０９】
位置情報取得部２は、基準画像取得部１により取得された基準画像上で高さ測定点の指定を受け付け、受け付けられた高さ測定点の位置（上記の平面座標（Ｕａ，Ｖａ））を取得する。また、位置情報取得部２は、基準画像を用いて基準点の指定を受け付け、受け付けられた基準点の位置を取得する。位置情報取得部２は、高さ測定点を複数受け付けることも可能であり、基準点を複数受け付けることも可能である。
【０１１０】
寸法情報取得部３０は、基準画像取得部１により取得された基準画像上で寸法測定部分の指定を受け付ける。
【０１１１】
駆動制御部３は、図２の昇降部１３０の読取部１３３から測定ヘッド２００の位置を取得し、取得された測定ヘッド２００の位置に基づいて図２の駆動回路１３２を制御する。これにより、測定ヘッド２００が上下方向の所望の位置に移動される。また、駆動制御部３は、図５の合焦部２６０の読取部２６６から可動レンズ２６３の位置を取得し、取得された可動レンズ２６３の位置と後述する距離情報算出部１２により算出される距離とに基づいて図５の駆動回路２６５を制御する。これにより、測定対象物Ｓの表面付近で測定光に焦点が付与されるように可動レンズ２６３が移動される。
【０１１２】
また、駆動制御部３は、図１の記憶部３２０に記憶された位置変換情報と位置情報取得部２により取得された位置とに基づいて、図６の駆動回路２７３，２７４を制御する。これにより、図６の反射部２７１，２７２の反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度が調整され、高さ測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分に測定光が照射される。
【０１１３】
このとき、駆動制御部３は、図４の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御することにより、測定光の光路長の変化に応じて測定光の光路長と参照光の光路長との差が一定の値以下になるように参照光の光路長を調整する。より具体的には、駆動制御部３には、予め適切な干渉光が得られるように、測定光の光路長と参照光の光路長との差についてのしきい値が設定される。そこで、駆動制御部３は、後述する距離情報算出部１２により算出される測定光の光路長と参照光の光路長との差が上記のしきい値以下である場合に、参照光の光路長が維持されるように図４の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。一方、駆動制御部３は、測定光の光路長と参照光の光路長との差が上記のしきい値よりも大きい場合に、参照光の光路長が変化するように図４の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。それにより、参照光の光路長を適切な大きさに容易に調整することができる。
【０１１４】
上記の駆動制御部３の動作により、後述するように高さ測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標が座標算出部１３により算出される。以下、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理を説明するが、基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理も高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を算出する処理と同様である。
【０１１５】
基準面取得部４は、位置情報取得部２により取得された１または複数の基準点に対応して座標算出部１３により算出された１または複数の座標に基づいて基準面を取得する。測定管理者は、位置情報取得部２により取得された高さ測定点について、高さに対する許容値を入力することができる。また、測定管理者は、寸法情報取得部３０により取得された寸法測定部分について、寸法に対する許容値を入力することができる。許容値は、後述する測定モードにおける測定対象物Ｓの検査に用いられ、設計値と設計値からの公差とを含む。許容値取得部５は、入力された許容値を取得する。
【０１１６】
登録部６は、基準画像取得部１により取得された基準画像データ、位置情報取得部２により取得された位置、寸法情報取得部３０により取得された寸法測定部分および許容値取得部５により取得された許容値を関連付けて登録する。具体的には、登録部６は、基準画像データと、高さ測定点および基準点の位置と、寸法測定部分の位置と、各測定値に対応する許容値との関連性を示す登録情報を記憶部３２０に記憶させる。複数の基準面が設定されてもよい。この場合、登録部６は、基準面ごとに、当該基準面に対応する基準点と、当該基準面に対応する高さ測定点と、各測定値に対応する許容値とを関連付けて登録する。
【０１１７】
偏向状態取得部７は、図６の読取部２７５，２７６から反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度をそれぞれ取得する。検出部８は、偏向状態取得部７により取得された反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度に基づいて反射部材２７１ｂ，２７２ｂによる測定光の偏向方向を検出する。画像解析部９は、基準画像取得部１により取得された基準画像データを解析する。
【０１１８】
参照位置取得部１０は、図４の参照部２５０の読取部２５７ａ，２５７ｂから可動部２５２ａ，２５２ｂの位置をそれぞれ取得する。受光信号取得部１１は、図３の受光部２３２ｄから受光信号を取得する。
【０１１９】
距離情報算出部１２は、受光部２３２ｄにより取得された受光信号に基づいて、干渉光の波長と受光量との関係を示すデータに所定の演算および処理を行う。この演算および処理は、例えば波長から波数への周波数軸変換および波数のフーリエ変換を含む。また、距離情報算出部１２は、処理により得られたデータと参照位置取得部１０により取得された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置とに基づいて、測定光の光路長と参照光の光路長との差を算出する。さらに、距離情報算出部１２は、算出された差に基づいて図２の測定ヘッド２００における測定光の出射位置と測定対象物Ｓにおける測定光の照射位置との間の距離を示す距離情報を算出する。測定ヘッド２００における測定光の出射位置は、例えば図２の導光部２４０のポート２４５ｄの位置である。
【０１２０】
座標算出部１３は、検出部８により検出された反射部材２７１ｂ，２７２ｂによる測定光の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出する。
【０１２１】
座標算出部１３は、基準点について算出された座標を基準面取得部４に与える。高さ算出部１５は、高さ測定点に対応して座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、基準面取得部４により取得された基準面を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。例えば、高さ算出部１５は、基準面が平面である場合、三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を通る基準面の垂線における基準面から三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）までの長さを高さとして算出する。高さ算出部１５は、算出された高さを表示部３４０に表示させる。寸法算出部３１は、画像解析部９による基準画像データの解析結果に基づいて、登録部６により登録された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法を算出する。寸法算出部３１は、算出された寸法を表示部３４０に表示させる。登録部６は、座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、高さ算出部１５により算出された高さおよび寸法算出部３１により算出された寸法を、先に登録された基準画像データ、高さ測定点の位置、寸法測定部分、基準点の位置および許容値と関連付け、さらなる登録情報として登録する。
【０１２２】
なお、設定モードにおいては、上記のように、指定された高さ測定点に対応するＺ軸の成分Ｚｃが特定されなくてもよい。この場合、高さ算出部１５は、指定された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出しなくてもよい。また、設定モードにおいては、寸法算出部３１は、指定された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法を算出しなくてもよい。
【０１２３】
（ｃ）測定モード
測定作業者は、設定モードにおいて登録情報が登録された測定対象物Ｓと同一種類の測定対象物Ｓを図２の載置板１１１上に載置し、図２の撮像部２２０により撮像する。測定画像取得部１６は、撮像部２２０により生成される画像データを測定画像データとして取得し、取得された測定画像データに基づく画像を測定画像として図１の表示部３４０に表示させる。
【０１２４】
補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に基づいて、基準画像データに対する測定画像データのずれを補正する。これにより、補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に対応する高さ測定点、基準点および寸法測定部分を測定画像データに設定する。
【０１２５】
駆動制御部３は、設定モードにおいて登録部６により登録された登録情報に基づいて、図６の駆動回路２７３，２７４および図４の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、補正部１７により設定された高さ測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標が座標算出部１３により算出される。ここで、駆動制御部３は、設定モードにおいて登録された三次元座標および高さに基づいて制御を行うので、座標算出部１３は、補正部１７により設定された高さ測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の三次元座標を効率よく算出することができる。
【０１２６】
測定モードにおける偏向状態取得部７および検出部８の処理は、設定モードにおける偏向状態取得部７および検出部８の処理とそれぞれ同様である。測定モードにおける画像解析部９の処理は、基準画像取得部１により取得された基準画像データに代えて測定画像取得部１６により取得された測定画像データが用いられる点を除き、設定モードにおける画像解析部９の処理と同様である。測定モードにおける参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理は、設定モードにおける参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理とそれぞれ同様である。
【０１２７】
座標算出部１３は、検出部８により検出された反射部材２７１ｂ，２７２ｂによる測定光の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。
【０１２８】
基準面取得部４は、座標算出部１３により算出された基準点に対応する座標に基づいて基準面を取得する。高さ算出部１５は、座標算出部１３により算出された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づいて、基準面取得部４により取得された基準面を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出する。高さ算出部１５は、算出された高さを表示部３４０に表示させる。
【０１２９】
寸法算出部３１は、画像解析部９による基準画像データの解析結果に基づいて、補正部１７により設定された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法を算出する。寸法算出部３１は、算出された寸法を表示部３４０に表示させる。
【０１３０】
検査部１８は、高さ算出部１５により算出された測定対象物Ｓの高さ測定点に対応する部分の高さと登録部６に登録された当該高さ測定点に対応する許容値とに基づいて測定対象物Ｓを検査する。また、検査部１８は、寸法算出部３１により算出された測定対象物Ｓの寸法測定部分に対応する部分の寸法と登録部６に登録された当該寸法測定部分に対応する許容値とに基づいて測定対象物Ｓを検査する。例えば、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲内である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは良品であると判定する。一方、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲外である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは不良品であると判定する。
【０１３１】
報告書作成部１９は、検査部１８による検査結果と測定画像取得部１６により取得された基準画像に基づいて報告書を作成する。これにより、測定作業者は報告書を用いて測定対象物Ｓについての検査結果を測定管理者または他の使用者に容易に報告することができる。
【０１３２】
（８）制御系の全体的な動作フロー
図１０〜図１４は、図１の三次元測定装置４００において実行される三次元測定処理の一例を示すフローチャートである。以下に示す一連の処理は、三次元測定装置４００の電源がオン状態にあるときに、制御部３１０および制御基板２１０により一定周期で実行される。本例では、後述するように、三次元測定処理のうち高さ測定点および基準点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標を特定する処理（後述するステップＳ１１０，Ｓ１２３等の処理）が制御基板２１０により実行され、その他の処理が制御部３１０により実行されるが、本発明はこれに限定されない。例えば三次元測定処理の全ての処理が制御基板２１０または制御部３１０のいずれかにより実行されてもよい。
【０１３３】
初期状態においては、図２の載置板１１１上に測定対象物Ｓが載置された状態で、三次元測定装置４００の電源がオンされているものとする。このとき、図１の表示部３４０には、図７の選択画面３４１が表示される。
【０１３４】
三次元測定処理が開始されると、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により設定モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図７の設定ボタン３４１ａが操作されたか否かを判定する。
【０１３５】
制御部３１０は、設定モードが選択されない場合、後述する図１４のステップＳ２０１の処理に進む。一方、制御部３１０は、設定モードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図１５の設定画面３５０を表示させる（ステップＳ１０１）。設定画面３５０においては、撮像部２２０により一定周期で取得される図２の測定領域Ｖの基準画像がリアルタイムに表示される。
【０１３６】
本実施の形態に係る三次元測定装置４００においては、図９の補正部１７の補正機能を実現するために、設定モードにおいてパターン画像およびサーチ領域を設定しておく必要がある。パターン画像は、使用者により指定された時点で表示される基準画像の全領域のうち少なくとも測定対象物Ｓを含む部分の画像を意味する。また、サーチ領域は、設定モードでパターン画像が設定された後に、測定モードにおいて測定画像内でパターン画像に類似する部分をサーチする範囲（撮像部２２０の撮像視野内の範囲）を意味する。
【０１３７】
そこで、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりサーチ領域の指定があったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御部３１０は、サーチ領域の指定がない場合、後述するステップＳ１０４の処理に進む。一方、制御部３１０は、サーチ領域の指定がある場合、指定されたサーチ領域の情報を記憶部３２０に記憶することによりサーチ領域を設定する（ステップＳ１０３）。
【０１３８】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりパターン画像の指定があったか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御部３１０は、パターン画像の指定がない場合、後述するステップＳ１０６の処理に進む。一方、制御部３１０は、パターン画像の指定がある場合、指定されたパターン画像の情報を記憶部３２０に記憶することによりパターン画像を設定する（ステップＳ１０５）。なお、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。使用者によるパターン画像およびサーチ領域の具体的な設定例については後述する。
【０１３９】
次に、制御部３１０は、ステップＳ１０３，Ｓ１０５の処理により、サーチ領域およびパターン画像が設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。制御部３１０は、サーチ領域およびパターン画像のうち少なくとも一方が設定されていない場合、ステップＳ１０２の処理に戻る。一方、制御部３１０は、サーチ領域およびパターン画像が設定されている場合、高さ測定に関する設定指令が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。この判定処理は、例えば使用者の操作部３３０の操作に基づいて行われる。
【０１４０】
制御部３１０は、高さ測定に関する設定指令を受け付けていない場合、後述する図１３のステップＳ１４１の処理に進む。一方、制御部３１０は、高さ測定に関する設定指令を受け付けた場合、受け付けられた設定指令が基準面の設定指令であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１０８）。
【０１４１】
基準面は、使用者が表示部３４０に表示される基準画像上で基準点として１または複数の点を指定することにより設定される。そこで、制御部３１０は、ステップＳ１０８で基準面の設定指令を受け付けた場合、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で基準点として点の指定を受けたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。制御部３１０は、点の指定を受けない場合、後続のステップＳ１１１の処理に進む。
【０１４２】
一方、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、制御基板２１０に、画像上で指定された点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える（図８（ａ）参照）。
【０１４３】
ここで、上記のように、撮像部２２０は、図２のテレセントリック光学系２８１を通して入射する平行光に基づいて測定領域Ｖの画像データを生成する。したがって、画像上の平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する固有三次元座標系の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）は、Ｚ軸方向の位置によらず一義的に求めることができる。平面座標（Ｕａ，Ｖａ）と平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）との関係は、上記のように座標変換情報として記憶部３２０に記憶されている。
【０１４４】
さらに、上記のように、偏向部２７０から第２導光部２８０に出射される測定光は、コリメートレンズ２８３によりＺ軸に平行に進行して測定領域Ｖに導かれる。また、測定対象物Ｓにより反射されて偏向部２７０に帰還する測定光の成分は、測定領域Ｖからコリメートレンズ２８３の位置までＺ軸に平行に進行する。したがって、固有三次元座標系の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）へ測定光を照射するときの図６の反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度は、Ｚ軸方向の位置によらず一義的に求めることができる。測定領域Ｖ内の平面座標と反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度との関係は、上記のように、位置変換情報として記憶部３２０に記憶されている。
【０１４５】
そこで、制御基板２１０は、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）、座標変換情報および位置変換情報に基づいて、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する固有三次元座標系の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を通る測定光を測定領域Ｖに照射することにより指定された点の座標を特定する（ステップＳ１１０）。
【０１４６】
具体的には、制御基板２１０は、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）、座標変換情報および位置変換情報に基づいて図６の反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整し、平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を通るＺ軸に平行な測定光を測定領域Ｖに照射する。また、制御基板２１０は、図６の読取部２７５，２７６により、このときの反射部材２７１ｂ，２７２ｂの角度を検出する。また、制御基板２１０は、図４の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を調整して参照光の光路長と測定光の光路長とが一定の値以下になるように参照光の光路長を調整する。さらに、制御基板２１０は、図３の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図４の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図６の反射部材２７１ｂ，２７２ｂによる測定光の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出する。このようにして特定された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は制御基板２１０から制御部３１０に与えられる（図８（ａ）参照）。
【０１４７】
その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により基準点としての点の指定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。制御部３１０は、点の指定が完了していない場合、ステップＳ１０９の処理に戻る。一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１１０の処理で取得された１または複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて基準面の設定を行う（ステップＳ１１２）。本例では、１または複数の基準点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて基準面の座標を示す情報、例えば、各基準点に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）または各基準点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が記憶部３２０に記憶される。
【０１４８】
ここで、基準面の座標を示す情報は、基準面を決定するための基準面拘束条件を含んでもよい。基準面拘束条件には、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面は予め記憶された他の面に平行であること等の条件が含まれる。基準面が載置面に平行であるという基準面拘束条件の場合、１つの基準点に対する座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が指定されると、Ｚ＝Ｚｂで表される平面が基準面として取得されることとなる。
【０１４９】
制御部３１０は、上記のステップＳ１１２の処理後あるいはステップＳ１０８で基準面の設定指令を受け付けていない場合、受け付けられる設定が高さ測定点の設定指令であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。
【０１５０】
制御部３１０は、受け付けられる設定が高さ測定点の設定でない場合、使用者が図１の操作部３３０を操作することにより入力される設定に関する情報を取得し、記憶部３２０に記憶する（ステップＳ１３０）。ここで取得される情報には、例えば、上記の許容値、測定モード時に測定画像上に表示させるべき指標およびコメント等の情報が挙げられる。その後、制御部３１０は、後述するステップＳ１２６の処理に進む。
【０１５１】
制御部３１０は、ステップＳ１２１において受け付けられる設定指令が高さ測定点の設定指令であった場合、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で高さ測定点として点の指定を受けたか否かを判定する（ステップＳ１２２）。制御部３１０は、点の指定を受けない場合、後続のステップＳ１２４の処理に進む。
【０１５２】
一方、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、上記のステップＳ１１０と同様に、制御基板２１０に、画像上で指定された点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える（図８（ａ）参照）。それにより、制御基板２１０は、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）、座標変換情報および位置変換情報に基づいて、平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する固有三次元座標系の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を通る測定光を測定領域Ｖに照射させることにより指定された点の座標を特定する（ステップＳ１２３）。このようにして特定された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は制御基板２１０から制御部３１０に与えられる（図８（ａ）参照）。
【０１５３】
その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により高さ測定点としての点の指定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２４）。制御部３１０は、点の指定が完了していない場合、ステップＳ１２２の処理に戻る。
【０１５４】
一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１２３の処理で取得された１または複数の高さ測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を記憶部３２０に記憶することにより高さ測定点の設定を行う（ステップＳ１２５）。
【０１５５】
上記のステップＳ１２５，Ｓ１３０および後述する図１３のステップＳ１４４のいずれかの処理後、制御部３１０は、設定の完了が指令されたか、または新たな設定が指令されたかを判定する（ステップＳ１２６）。制御部３１０は、新たな設定が指令された場合、すなわち設定の完了が指令されない場合、ステップＳ１０７の処理に戻る。
【０１５６】
一方、制御部３１０は、設定の完了が指令された場合、上記のステップＳ１０２〜Ｓ１１２，Ｓ１２１〜Ｓ１２５，Ｓ１３０および後述するステップＳ１４１〜Ｓ１４４のうち少なくとも一部の処理において設定された情報を互いに関連付けて登録情報として登録する（ステップＳ１２７）。その後、三次元測定処理が設定モードで終了する。登録される登録情報のファイルは、使用者により特定のファイル名が付された上で記憶部３２０に保存される。
【０１５７】
ここで、ステップＳ１２７において、制御部３１０は、上記のステップＳ１１２の処理により基準面が設定されている場合、基準面と特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて高さ測定点の高さを算出し、算出結果を登録情報に含めてもよい。なお、上記のステップＳ１２５の時点で基準面が既に設定されている場合、ステップＳ１２５において、設定された基準面と取得された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて高さ測定点に対応する部分の高さが算出されてもよい。この場合、算出結果が高さ測定点に対応する部分の高さとして設定画面３５０（後述する図２０参照）に表示されてもよい。
【０１５８】
上記のステップＳ１０７において、高さ測定に関する設定指令を受け付けていない場合、制御部３１０は、受け付けられる設定が寸法の測定に関するものであると判定する。その上で、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で寸法測定部分の指定を受けたか否かを判定する（ステップＳ１４１）。制御部３１０は、寸法測定部分の指定を受けない場合、後続のステップＳ１４３の処理に進む。一方、制御部３１０は、寸法測定部分の指定を受けた場合、基準画像上で指定された寸法測定部分の位置を特定する（ステップＳ１４２）。具体的には、制御部３１０は、指定された寸法測定部分の基準画像上のエッジの位置を特定する。
【０１５９】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により寸法測定部分の指定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４３）。制御部３１０は、寸法測定部分の指定が完了していない場合、ステップＳ１４１の処理に戻る。一方、制御部３１０は、寸法測定部分の指定が完了した場合、ステップＳ１４２の処理で特定された１または複数の寸法測定部分の位置を記憶部３２０に記憶することにより寸法測定部分の設定を行い（ステップＳ１４４）、上記のステップＳ１２６の処理に進む。
【０１６０】
ここで、ステップＳ１４４において、制御部３１０は、基準画像データに基づいて指定された寸法測定部分に対応する部分の寸法を算出してもよい。この場合、制御部３１０は、ステップＳ１２７において、寸法の算出結果を登録情報に含めてもよい。
【０１６１】
上記のステップＳ１００において、設定モードが選択されない場合、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により測定モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図７の測定ボタン３４１ｂが操作されたか否かを判定する。制御部３１０は、測定モードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図２３の測定画面３６０を表示させる（ステップＳ２０２）。測定画面３６０においては、撮像部２２０により一定周期で取得される図２の測定領域Ｖの測定画像がリアルタイムに表示される。
【０１６２】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により登録情報のファイルが指定されたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、使用者により登録情報のファイル名の指定があったか否かを判定する。制御部３１０は、ファイルの指定がない場合、ファイルの指定を受けるまで待機状態となる。一方、制御部３１０は、ファイルの指定を受けると、指定された登録情報のファイルを記憶部３２０から読み込む（ステップＳ２０４）。なお、制御部３１０は、指定された登録情報のファイルが記憶部３２０に記憶されていない場合、指定されたファイルが存在しないことを示す情報を表示部３４０に表示してもよい。
【０１６３】
次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報から登録されたパターン画像の情報を取得し、取得したパターン画像を表示部３４０に表示される測定画像上に重畳表示する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部３１０は、パターン画像に加えてサーチ領域も取得する。なお、上記のように、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。そのため、パターン画像は、設定モードで設定された位置と同じ位置で測定画像上に重畳表示される。
【０１６４】
ここで、パターン画像は半透明で表示されてもよい。この場合、使用者は、現在撮像されている測定対象物Ｓの測定画像と設定モード時に取得された測定対象物Ｓの基準画像とを容易に比較することができる。その上で、使用者は、載置板１１１上の測定対象物Ｓの位置決め作業を行うことができる。
【０１６５】
次に、制御部３１０は、パターン画像と測定画像との対比を行う（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部３１０は、パターン画像における測定対象物Ｓのエッジを基準エッジとして抽出するとともに、取得されたサーチ領域内で基準エッジに対応する形状のエッジが存在しないか否かをサーチする。
【０１６６】
この場合、測定画像における測定対象物Ｓのエッジ部分が、最も基準エッジに類似すると考えられる。そこで、制御部３１０は、基準エッジに最も類似する測定画像の部分が検出されると、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけずれているのかを算出するとともに、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけ回転しているのかを算出する（ステップＳ２０７）。
【０１６７】
次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報から登録された高さ測定点、基準点（基準面）および寸法測定部分の情報を取得し、取得された高さ測定点、基準点（基準面）および寸法測定部分の情報を算出されたずれ量および回転量に基づいて補正する（ステップＳ２０８）。これらのステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理が、図９の補正部１７の機能に相当する。この構成によれば、補正画像における測定対象物がパターン画像における測定対象物に対して変位または回転している場合でも、高さ測定点、基準点（基準面）および寸法測定部分を高い精度で容易に特定し、補正することができる。
【０１６８】
次に、制御部３１０は、補正された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出するとともに、補正された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法を算出する（ステップＳ２０９）。
【０１６９】
具体的には、制御部３１０は、高さ測定点に関して、補正された高さ測定点の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御基板２１０に与える（図８（ｂ）参照）。この場合、制御基板２１０は、上記のステップＳ１２３の処理と同様に、平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を通る測定光を測定領域Ｖに照射し、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を特定する。そして、制御基板２１０は、特定された三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える（図８（ｂ）参照）。制御部３１０は、与えられた三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）および基準面等の情報に基づいて高さ測定点に対応する部分の高さを算出する。また、制御部３１０は、寸法測定部分に関して、測定画像から測定対象物Ｓのエッジを抽出し、補正された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分を特定することにより、測定画像と図２の第２導光部２８０による撮像倍率に基づいて測定対象物Ｓの寸法を算出する。
【０１７０】
その後、制御部３１０は、ステップＳ２０９で得られた算出結果を測定結果として記憶部３２０に記憶し、登録された他の情報に応じた各種処理を行う（ステップＳ２１０）。登録された他の情報に応じた各種処理として、例えば読み込んだ登録情報に許容値が含まれる場合には、高さの測定結果および寸法の測定結果が許容値で設定される公差の範囲内であるか否かを判定する検査処理があってもよい。その後、三次元測定処理が測定モードで終了する。
【０１７１】
（９）設定モードおよび測定モードを用いた操作例
図１５〜図２２は、設定モードにおける三次元測定装置４００の操作例を説明するための図である。以下では、三次元測定装置４００の使用者を測定管理者と測定作業者とに区別して説明する。
【０１７２】
まず、測定管理者は、高さ測定の基準となる測定対象物Ｓを載置板１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図７の設定ボタン３４１ａを操作する。それにより、三次元測定装置４００が設定モードの動作を開始する。この場合、例えば図１５に示すように、図１の表示部３４０に設定画面３５０が表示される。設定画面３５０は、画像表示領域３５１およびボタン表示領域３５２を含む。画像表示領域３５１には、現在撮像されている測定対象物Ｓの画像が基準画像ＲＩとして表示される。図１５〜図２２の各図および後述する図２３〜図２５の各図では、画像表示領域３５１に表示される基準画像ＲＩおよび後述する測定画像ＭＩのうち測定対象物Ｓの形状を示す輪郭が太い実線で示される。
【０１７３】
設定モードの開始時点では、ボタン表示領域３５２に、サーチ領域ボタン３５２ａ、パターン画像ボタン３５２ｂおよび設定完了ボタン３５２ｃが表示される。測定管理者は、例えばサーチ領域ボタン３５２ａを操作し、画像表示領域３５１上でドラッグ操作等を行う。それにより、図１５に点線で示すようにサーチ領域ＳＲを設定する。また、測定管理者は、例えばパターン画像ボタン３５２ｂを操作し、画像表示領域３５１上でドラッグ操作等を行う。それにより、図１５に一点鎖線で示すようにパターン画像ＰＩを設定することができる。
【０１７４】
測定管理者は、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定を行った後、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定が完了するとともに、設定画面３５０の表示態様が図１６に示すように切り替わる。具体的には、画像表示領域３５１において、設定されたサーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩを示す指標の表示がなくなる。また、ボタン表示領域３５２において、図１５のサーチ領域ボタン３５２ａ、パターン画像ボタン３５２ｂおよび設定完了ボタン３５２ｃに代えて、基準点指定ボタン３５２ｄ、高さ測定点指定ボタン３５２ｅ、寸法測定部分指定ボタン３５２ｆ、指定決定ボタン３５２ｇ、設定完了ボタン３５２ｈおよび許容値ボタン３５２ｉが表示される。
【０１７５】
測定管理者は、例えば基準点指定ボタン３５２ｄを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作等を行う。それにより、図１７に「＋」印で示すように１または複数（本例では３つ）の基準点が指定される。その後、測定管理者は、指定決定ボタン３５２ｇを操作する。それにより、指定された１または複数の基準点を含む基準面が設定され、図１８に二点鎖線で示すように、画像表示領域３５１に設定された基準面ＲＦを示す指標が表示される。このとき、基準点を示す指標の表示がなくなる。ここで、４以上の基準点が指定される場合には、４以上の全ての基準点が必ずしも基準面ＲＦに含まれる必要はない。この場合、基準面ＲＦは、例えば複数の基準点との間の距離が全体的に小さくなるように設定される。同様に、基準面を決定するための基準面拘束条件が定められている場合、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面が予め記憶された他の面と平行であること等の条件が定められている場合において、２以上の基準点が指定される場合には、２以上の全ての基準点が必ずしも基準面ＲＦに含まれる必要はない。なお、基準面ＲＦは、基準点指定ボタン３５２ｄおよび指定決定ボタン３５２ｇの操作が繰り返されることにより複数設定されてもよい。
【０１７６】
続いて、測定管理者は、高さ測定点指定ボタン３５２ｅを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作等を行う。それにより、図１９に「＋」印で示すように、高さ測定点が指定される。このとき、測定管理者は、さらに許容値ボタン３５２ｉを操作することにより、高さ測定点ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。
【０１７７】
その後、測定管理者は、指定決定ボタン３５２ｇを操作する。それにより、指定された１または複数（本例では２つ）の高さ測定点が設定される。この場合、図２０に示すように、各高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の基準面に対する高さが画像表示領域３５１上に表示される。
【０１７８】
ここで、高さ測定点の設定時においては、複数の基準面ＲＦが設定されている場合、指定された高さ測定点の基準となる基準面ＲＦとして設定された複数の基準面ＲＦの中から一の選択が受け付けられてもよい。
【０１７９】
なお、設定モードにおいて、各高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の基準面に対する高さが算出された場合には、「＋」印の色を例えば緑色に変化させることにより、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できたことを示してもよい。一方、各高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の基準面に対する高さの算出処理を行った上で高さが算出されない場合には、「ＦＡＩＬ」等のエラーメッセージが画像表示領域３５１上に表示されてもよい。また、「＋」印の色を例えば赤色に変化させることにより、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できないことを示してもよい。
【０１８０】
複数の高さ測定点が指定される場合、測定経路情報が指定可能であってもよい。例えば、複数の高さ測定点の指定順通りに測定経路を設定する、あるいは、測定経路が最短になるような測定経路を設定する等の情報を設定可能であってもよい。
【０１８１】
続いて、測定管理者は、寸法測定部分指定ボタン３５２ｆを操作し、画像表示領域３５１上でクリック操作およびドラッグ操作等を行う。それにより、図２１に一点鎖線およびハッチングで示すように、測定対象物Ｓの寸法測定部分が指定される。このとき、測定管理者は、さらに許容値ボタン３５２ｉを操作することにより、寸法測定部分ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。その後、測定管理者は、指定決定ボタン３５２ｇを操作する。それにより、指定された１または複数（本例では１つ）の寸法測定部分が設定され、図２２に示すように、設定された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が画像表示領域３５１上に表示される。
【０１８２】
最後に、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｈを操作する。それにより、基準面ＲＦ、１または複数の高さ測定点、１または複数の寸法測定部分および許容値等を含む一連の情報が互いに関連付けられて登録情報として記憶部３２０に記憶される。このとき、登録情報には、特定のファイル名が付与される。このファイル名は、測定管理者により設定可能であってもよい。
【０１８３】
図２３〜図２５は、測定モードにおける三次元測定装置４００の操作例を説明するための図である。測定作業者は、測定対象物Ｓを載置板１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図７の測定ボタン３４１ｂを操作する。それにより、三次元測定装置４００が測定モードの動作を開始する。この場合、例えば図２３に示すように、図１の表示部３４０に測定画面３６０が表示される。測定画面３６０は、画像表示領域３６１およびボタン表示領域３６２を含む。画像表示領域３６１には、現在撮像されている測定対象物Ｓの画像が測定画像ＭＩとして表示される。
【０１８４】
測定モードの開始時点では、ボタン表示領域３６２に、ファイル読込ボタン３６２ａが表示される。測定作業者は、ファイル読込ボタン３６２ａを操作することにより、測定管理者に指示されたファイル名を入力する。それにより、載置板１１１に載置された測定対象物Ｓに対応する登録情報が読み込まれる。
【０１８５】
登録情報が読み込まれると、図２４に示すように、画像表示領域３６１の測定画像ＭＩ上に、読み込まれた登録情報に対応するパターン画像ＰＩが半透明の状態で重畳表示される。また、ボタン表示領域３６２に測定ボタン３６２ｂが表示される。この場合、測定作業者は、パターン画像ＰＩを参照しつつ載置板１１１上で測定対象物Ｓをより適切な位置に位置決めすることができる。
【０１８６】
その後、測定作業者は、測定対象物Ｓのより正確な位置決め作業を行った後、測定ボタン３６２ｂを操作する。それにより、読み込まれた登録情報の高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが測定される。このとき、高さ測定点に対応する許容値が登録情報に含まれる場合には、その許容値に基づいて高さ測定点の対応部分の良否判定が行われる。さらに、読み込まれた登録情報の寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が測定される。このとき、寸法測定部分に対応する許容値が登録情報に含まれる場合には、その許容値に基づいて寸法測定部分の対応部分の良否判定が行われる。
【０１８７】
その結果、図２５に示すように、画像表示領域３６１上に、設定されている高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが表示される。また、ボタン表示領域３６２上に、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが表示されるとともに、許容値に基づく良否判定の結果が検査結果として表示される。
【０１８８】
さらに、画像表示領域３６１上に、設定されている寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が表示される。また、ボタン表示領域３６２上に、寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が表示されるとともに、許容値に基づく良否判定の結果が検査結果として表示される。
【０１８９】
（１０）効果
本実施の形態に係る三次元測定装置４００においては、設定モードにおいて測定管理者が所望の高さ測定点を指定することにより、測定モードにおいて指定された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが選択的に測定される。また、設定モードにおいて測定管理者が所望の寸法測定部分を指定することにより、測定モードにおいて指定された寸法測定部分に対応する測定対象物の部分の寸法が選択的に測定される。したがって、測定対象物Ｓの所望の部分の三次元的な形状を測定するために、測定対象物Ｓの表面全体の高さを測定する必要がない。そのため、複数の高さの測定値から必要な測定値を抽出する必要もない。これらの結果、測定対象物Ｓの所望の部分の三次元的な形状を短時間で容易に測定することが可能になる。
【０１９０】
また、測定モードにおいては、基準画像上で指定された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが自動的に算出されるとともに、基準画像上で指定された寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法が自動的に算出される。そのため、熟練した測定管理者が設定モードにおいて測定対象物Ｓの基準画像上の高さ測定点および寸法測定部分を指定することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの対応部分の高さおよび寸法の算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓの所望の部分の形状を正確かつ容易に測定することが可能になる。
【０１９１】
また、測定管理者が設定モードにおいて高さ測定点および寸法測定部分に対応する許容値を入力することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの良否の判定結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓを正確かつ容易に検査することが可能になる。
【０１９２】
また、測定管理者が設定モードにおいて測定対象物Ｓの基準画像上の１または複数の基準点と高さ測定点とを指定することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、基準面を基準とする測定対象物Ｓの対応部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓの所望の部分の形状を正確かつ容易に測定することが可能になる。
【０１９３】
さらに、測定対象物Ｓが載置板１１１上に載置された状態で、測定対象物Ｓの高さについての測定結果と幅および長さ等の寸法についての測定結果とが三次元測定処理により一度に算出され、記憶部３２０に記憶される。それにより、高さに関する測定結果と水平方向の寸法に関する測定結果とを互いに関連付けする処理が必要がない。また、これらの測定時に、測定対象物Ｓを移動させたり測定対象物Ｓにプローブ等を接触させる必要がない。したがって、搬送または接触により変形しやすい測定対象物Ｓであっても、正確かつ迅速に所望の寸法を測定することができる。
【０１９４】
本実施の形態においては、透過照明部１９０から測定領域Ｖに第１の照明光が照射される。測定領域Ｖを通過する第１の照明光は、テレセントリック光学系２８１を通して撮像部２２０に導かれる。それにより、測定領域Ｖに配置される測定対象物Ｓの画像が取得される。この場合、テレセントリック光学系２８１を通して撮像部２２０に入射する第１の照明光の断面の大きさおよび形状は、テレセントリック光学系２８１の光軸方向の位置に応じて変化しない。したがって、測定領域Ｖ内に配置される測定対象物Ｓの高さによらず、指定された寸法測定部分の寸法を正確に算出することができる。
【０１９５】
また、上記の構成によれば、透過照明部１９０から測定領域Ｖに入射する第１の照明光のうち測定対象物Ｓ以外の領域を通過する部分が撮像部２２０に入射する。それにより、撮像部２２０により取得される画像においては、影絵のように測定対象物Ｓの外縁を表すエッジ部分が明瞭に表れる。したがって、測定対象物Ｓの外縁のエッジを正確に抽出することができるので、指定された寸法測定部分の寸法をより正確に算出することができる。また、測定対象物Ｓの外縁のエッジが正確に抽出されることにより、上記のステップＳ２０６においてパターン画像と測定画像との対比を行う際に、基準エッジに対応する形状のエッジをサーチ領域内で精度よくサーチすることができる。
【０１９６】
上記のように、偏向部２７０から第２導光部２８０に入射する測定光の進行方向は、コリメートレンズ２８３によりテレセントリック光学系２８１の光軸に平行な方向に変換される。その後、測定光は、テレセントリック光学系２８１を通して測定領域Ｖに導かれる。それにより、測定領域Ｖ内では載置板１１１に直交する一定の方向で測定光が照射されるので、測定対象物Ｓの任意の位置に一様に測定光を照射することができる。したがって、測定対象物Ｓの複数の部分で測定精度にばらつきが生じることが抑制される。
【０１９７】
載置板１１１として透明なガラス板が用いられる。この場合、測定対象物Ｓが載置される載置板１１１上の載置面をより平坦にすることができる。それにより、測定対象物Ｓの高さが載置面の影響を受けない。したがって、指定された高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを高精度で算出することができる。
【０１９８】
上記のように、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分に照射される測定光の波長と、測定領域Ｖに照射される第１および第２の照明光の波長とは互いに異なる。また、撮像部２２０は、第１および第２の照明光の波長に対応する受光信号を出力可能に構成されるとともに、測定光の波長に対応する受光信号を出力不可能に構成される。この場合、撮像部２２０により取得される画像に、測定光の光スポットは現れない。それにより、撮像部２２０により取得される画像を用いて寸法測定部分に対応する測定対象物Ｓの部分の寸法を測定する際に、測定光の光スポットに起因する測定誤差が生じない。したがって、高い測定精度を維持しつつ高さの算出と寸法の算出とを並行して実行することができる。それにより、測定対象物Ｓの形状測定に係る時間を短くすることができる。
【０１９９】
上記の三次元測定装置４００においては、測定ヘッド２００に設けられる落射照明部２９０から測定領域Ｖに第２の照明光が照射される。この場合、測定対象物Ｓの表面で反射された第２の照明光が撮像部２２０に導かれることにより、測定対象物Ｓの表面形状を表す画像を取得することができる。それにより、測定対象物Ｓの表面上のエッジを検出することが可能となる。したがって、寸法測定の可能な範囲が拡大される。
【０２００】
（１１）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態においては、偏向部２７０は、２つの反射部２７１，２７２により合焦部２６０からの測定光を高さ測定点に応じた方向に偏向するが、本発明はこれに限定されない。偏向部は、以下の構成および動作を有してもよい。図２６（ａ）は他の実施の形態に係る偏向部の構成の一部を示す模式的な斜視図であり、図２６（ｂ）は他の実施の形態に係る偏向部の模式的な平面図である。図２６（ａ），（ｂ）では、合焦部２６０から偏向部５００に出射される測定光が太い矢印で示される。
【０２０１】
図２６（ａ）に示すように、本例の偏向部５００は、第１の反射部材５０１および第２の反射部材５０２を含む。また、図２６（ｂ）に示すように、本例の偏向部５００は、第１の支持部材５１０、駆動部５１１ａ，５２１ａ、駆動回路５１１ｂ，５２１ｂ、読取部５１２，５２２および第２の支持部材５２０をさらに含む。
【０２０２】
第１の支持部材５１０は、第２導光部２８０に設けられるテレセントリック光学系２８１（図２）の光軸に直交しかつ合焦部２６０から出射される測定光の進行方向に平行に延びる。第２の支持部材５２０は、テレセントリック光学系２８１（図２）の光軸および第１の支持部材５１０に直交する方向に延びるとともに、第１の支持部材５１０の長手方向に移動可能に第１の支持部材５１０に支持される。
【０２０３】
第１の反射部材５０１は、合焦部２６０から出射される測定光を第２の支持部材５２０の長手方向に平行な方向へ反射するように第２の支持部材５２０に取り付けられている。一方、第２の反射部材５０２は、第１の反射部材５０１により反射された測定光を第２導光部２８０へ向けて、テレセントリック光学系２８１（図２）の光軸に平行に反射するようにかつ第２の支持部材５２０の長手方向に移動可能に第２の支持部材５２０に支持されている。
【０２０４】
駆動部５１１ａは、例えばボイスコイルモータであり、第２の支持部材５２０を第１の支持部材５１０の長手方向に移動させる。駆動部５２１ａは、例えばボイスコイルモータであり、第２の反射部材５０２を第２の支持部材５２０の長手方向に移動させる。
【０２０５】
このような構成により、本例の偏向部５００においては、図２６（ａ），（ｂ）に白抜きの矢印で示すように、第２導光部２８０の光軸に直交する面内で、互い直交する２方向に第１の反射部材５０１と第２の反射部材５０２とが移動する。それにより、測定領域Ｖ内の所望の位置に向かって上方から測定光を照射することができる。したがって、測定領域Ｖ内では載置板１１１に直交する一定の方向で測定光が照射されるので、測定対象物Ｓの任意の位置に一様に測定光を照射することができる。
【０２０６】
この場合、第２導光部２８０においてハーフミラー２８２の上方に図２のコリメートレンズ２８３を設ける必要はない。また、本例では、測定対象物Ｓの寸法に関して高い測定精度が求められないのであれば、図２のテレセントリック光学系２８１は設けられなくてもよい。
【０２０７】
駆動回路５１１ｂは、制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部５１１ａを駆動させる。駆動回路５２１ｂは、制御基板２１０に接続され、制御基板２１０による制御に基づいて駆動部５２１ａを駆動させる。読取部５１２，５２２は、例えば光学式のリニアエンコーダである。読取部５１２は、駆動部５１１ａによる第２の支持部材５２０の移動量を読み取ることにより第１の支持部材５１０に対する第２の支持部材５２０の相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。読取部５２２は、駆動部５２１ａによる第２の反射部材５０２の移動量を読み取ることにより第２の支持部材５２０に対する第２の反射部材５０２の相対位置を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。
【０２０８】
この場合、図９の偏向状態取得部７は、読取部５１２から第１の支持部材５１０に対する第２の支持部材５２０の相対位置を取得し、読取部５２２から第２の支持部材５２０に対する第２の反射部材５０２の相対位置を取得する。そこで、図９の検出部８は、偏向状態取得部７により取得された情報に基づいて、第１の支持部材５１０に対する第１の反射部材５０１の相対位置と、第２の支持部材５２０に対する第２の反射部材５０２の相対位置とを検出する。これにより、制御基板２１０は、Ｘ軸およびＹ軸からなる平面座標上でのＺ軸に平行な測定光の照射位置を特定することができる。
【０２０９】
図９の座標算出部１３は、検出部８により検出された第１の支持部材５１０に対する第１の反射部材５０１の相対位置と、第２の支持部材５２０に対する第２の反射部材５０２の相対位置と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出する。
【０２１０】
なお、図２６の例においては、駆動部５１１ａ，５２１ａは、ボイスコイルモータに代えて、ステッピングモータまたはピエゾモータ等の他の駆動機構により構成されてもよい。
【０２１１】
（ｂ）上記実施の形態においては、図２の光出射部２３１において発生される測定光および参照光用の光の波長と、透過照明部１９０および落射照明部２９０から出射される第１および第２の照明光の波長とが異なるが、本発明はこれに限定されない。測定光および参照光の波長の少なくとも一部と第１および第２の照明光の波長の少なくとも一部とが同じであってもよい。また、図２の撮像部２２０は、第１および第２の照明光の波長の光とともに、測定光の波長に対応する受光信号を出力可能に構成されてもよい。
【０２１２】
この場合、撮像部２２０により取得される画像に測定光の光スポットが現れる。それにより、撮像部２２０により取得される光スポットの画像と図４の受光部２３２ｄから出力される受光信号とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出することが可能になる。
【０２１３】
具体的には、図９の検出部８は、設定モードおよび測定モードにおいて、図９の画像解析部９の解析結果に基づいて測定光の基準画像上の照射位置を示す光スポットの平面座標を検出することができる。そこで、図９の座標算出部１３は、検出部８により検出された平面座標と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出することができる。
【０２１４】
（ｃ）図２７は、三次元測定装置４００の光学部２３０の他の構成例を示す模式図である。図２７に示すように、光学部２３０は、例えば可視領域の光を出射するガイド光源２３３をさらに含む。ガイド光源２３３により出射される光をガイド光と呼ぶ。また、第１導光部２４０は、ハーフミラー２４７をさらに含む。
【０２１５】
ハーフミラー２４７は、図２のファイバカプラ２４５のポート２４５ｄから出力される測定光の光路上の所望の位置に配置され、ガイド光源２３３により出射されるガイド光とポート２４５ｄから出力される測定光とを重ね合わせる。これにより、ガイド光は測定光と重ね合わされた状態で図２の偏向部２７０により走査され、測定対象物Ｓに照射される。
【０２１６】
この構成によれば、使用者は測定対象物Ｓ上のガイド光の照射位置を視認することにより、偏向部２７０から測定対象物Ｓへの光の照射位置を容易に認識することができる。
【０２１７】
また、図２の撮像部２２０がガイド光の波長に対応する受光信号を出力可能に構成される場合、その撮像部２２０は測定対象物Ｓ上のガイド光を測定光とともに鮮明に撮像する。それにより、使用者は、撮像部２２０により取得される測定対象物Ｓの基準画像および測定画像上で測定光の照射位置を容易に認識することができる。なお、測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、撮像部２２０は典型的には赤外光を撮像することができないため、この場合、撮像部２２０はガイド光の照射位置を測定光の照射位置として撮像することとなる。
【０２１８】
本例においては、ガイド光がファイバカプラ２４５のポート２４５ｄから出力される測定光と重なるようにガイド光源２３３およびハーフミラー２４７が設けられるが、本発明はこれに限定されない。ガイド光が図２の光出射部２３１から出力される出射光と重なるようにガイド光源２３３およびハーフミラー２４７が設けられてもよい。この場合、ハーフミラー２４７は、光出射部２３１とファイバカプラ２４５のポート２４５ａとの間における出射光の光路上の所望の位置に配置される。
【０２１９】
また、本例においては、ガイド光と測定光とがハーフミラー２４７により重ね合わされるが、本発明はこれに限定されない。測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、ガイド光は可視領域の光を有するので、例えば、カットオフ波長よりも短い波長の光に対しては高い反射率を示し、カットオフ波長よりも長い波長の光に対しては高い透過率を示すダイクロイックミラー等の波長選択性ミラーによりガイド光と測定光とが重ね合わされてもよい。また、ガイド光と測定光とは、例えばファイバカプラおよび光ファイバにより重ね合わされてもよい。この場合、ファイバカプラはいわゆる２×１型の構成を有する。
【０２２０】
（ｄ）図２８は、三次元測定装置４００の制御系４１０の他の構成例を示すブロック図である。図２８の制御系４１０について、図９の制御系４１０と異なる点を説明する。図２８に示すように、本例においては、制御系４１０は、幾何要素取得部２０および幾何要素算出部２１をさらに含む。
【０２２１】
設定モードにおいては、幾何要素取得部２０は、位置情報取得部２により取得された高さ測定点の位置に関する幾何要素の指定を受け付ける。ここで、高さ測定点の位置に関する幾何要素とは、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標に基づいて算出可能な種々の要素であり、例えば測定対象物Ｓの所望の面の平坦度または測定対象物Ｓの複数の部分の距離もしくは角度を含む。指定された幾何要素に対応する許容値が許容値取得部５にさらに入力されてもよい。
【０２２２】
登録部６は、幾何要素取得部２０により受け付けられた幾何要素を高さ測定点と関連付けて登録する。また、幾何要素に対応する許容値が許容値取得部５に入力された場合には、登録部６は、許容値取得部５により受け付けられた許容値を幾何要素と関連付けて登録する。座標算出部１３は、登録部６に登録された幾何要素に関連する座標をさらに算出する。幾何要素算出部２１は、座標算出部１３により算出された幾何要素に関連する座標に基づいて、登録部６に登録された幾何要素の値を算出する。
【０２２３】
測定モードにおいては、補正部１７は、登録部６により登録された登録情報に対応する幾何要素を測定画像データにさらに設定する。座標算出部１３は、補正部１７により設定された幾何要素に関連する座標をさらに算出する。幾何要素算出部２１は、座標算出部１３により算出された幾何要素に関連する座標に基づいて、補正部１７により設定された幾何要素を算出する。
【０２２４】
この構成によれば、測定管理者が設定モードにおいて幾何要素を指定することにより、測定モードにおいて、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの対応部分の幾何要素の算出結果を画一的に取得することができる。これにより、測定対象物Ｓの平坦度または組み付け寸法等を含む種々の幾何要素を正確かつ容易に測定することが可能になる。
【０２２５】
また、幾何要素に対応する許容値が登録部６に登録されている場合には、検査部１８は、幾何要素算出部２１により算出された幾何要素と登録部６に登録された許容値とに基づいて測定対象物Ｓをさらに検査する。具体的には、算出された幾何要素が設計値を基準とする公差の範囲内である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは良品であると判定する。一方、算出された幾何要素が設計値を基準とする公差の範囲外である場合には、検査部１８は、測定対象物Ｓは不良品であると判定する。
【０２２６】
報告書作成部１９は、検査部１８による検査結果と測定画像取得部１６により取得された基準画像に基づいて報告書を作成する。この場合、報告書には、高さ以外の種々の幾何要素の検査結果が記載される。
【０２２７】
（ｅ）高さ算出部１５は、三次元測定装置４００に定義された固有の三次元座標系における原点を基準とする測定対象物Ｓの部分の高さを算出してもよい。この場合、使用者は、固有の三次元座標系における測定対象物Ｓの部分の高さの絶対値を取得することができる。また、高さ算出部１５は、基準面を基準とする高さの相対値を算出する相対値算出モードと、固有の三次元座標系における高さの絶対値を算出する絶対値算出モードとで選択的に動作可能であってもよい。絶対値算出モードにおいては、基準面が必要ないので、基準点が指定されてなくてもよい。
【０２２８】
（ｆ）高さ算出部１５は、設定モードにおいて、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを算出できないときには、「ＦＡＩＬ」等のエラーメッセージを表示部３４０に表示させてもよい。この場合、測定管理者は、表示部３４０を視認することにより、高さ測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが算出不可能であることを認識することができる。これにより、測定管理者は、測定対象物Ｓの部分の高さが算出可能になるように測定対象物Ｓまたは三次元測定装置４００の配置を変更するか、または指定する高さ測定点の位置を変更することができる。
【０２２９】
（ｇ）三次元測定装置４００は、設定モードにおいて取得される基準画像または計測モードにおいて取得される測定画像に描画およびコメントを挿入可能に構成されてもよい。これにより、測定対象物Ｓの測定状況をより詳細に記録することができる。また、基準画像に挿入された描画およびコメントは、登録情報として登録されてもよい。
【０２３０】
例えば、設定モードにおいて設定されたサーチ領域を示す枠線が基準画像に描画されてもよい。この場合、測定モードにおいては、測定画像に当該枠線が表示される。これにより、測定モードにおいて、測定作業者が測定画像に表示された枠線内に測定対象物Ｓが収まるように測定対象物Ｓを載置板１１１に載置することが容易になる。その結果、基準画像データに対する測定画像データのずれを効率的に補正することができる。
【０２３１】
（ｈ）基準画像取得部１は、取得した基準画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。同様に、測定画像取得部１６は、取得した測定画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。
【０２３２】
（ｉ）上記実施の形態において、基準画像取得部１は、撮像部２２０による測定対象物Ｓの撮像画像を基準画像として取得するが、本発明はこれに限定されない。基準画像取得部１は、予め準備された測定対象物ＳのＣＡＤ（Computer Aided Design）画像を基準画像として取得してもよい。基準画像としてＣＡＤ画像が用いられる場合、測定管理者は、測定対象物Ｓの立体的な形状を認識しつつ、ＣＡＤ画像上で所望の基準点および高さ測定点を正確に指定することができる。
【０２３３】
（ｊ）上記実施の形態において、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、登録情報のファイルに対応するＩＤ（Identification）タグが測定対象物Ｓに貼付されていてもよい。この場合、測定モードの開始時に測定対象物ＳとともにＩＤタグが撮像部２２０に撮像されることにより、当該タグに対応する登録情報のファイルが自動的に指定される。この構成によれば、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定する必要がない。
【０２３４】
（ｋ）上記実施の形態において、測定対象物Ｓの高さが分光干渉方式により算出されるが、本発明はこれに限定されない。測定対象物Ｓの高さは、白色干渉方式、共焦点方式、三角測距方式またはＴＯＦ（Time Of Flight）方式等の他の方式により算出されてもよい。
【０２３５】
（ｌ）上記実施の形態において、第１導光部２４０は光ファイバ２４１〜２４４およびファイバカプラ２４５を含むが、本発明はこれに限定されない。第１導光部２４０は、光ファイバ２４１〜２４４およびファイバカプラ２４５に代えてハーフミラーを含んでもよい。
【０２３６】
（ｍ）上記実施の形態に係る三次元測定装置４００においては、載置板１１１上の測定領域Ｖに対して上方から測定光が照射されることにより測定対象物Ｓの上下方向の高さが測定され、測定領域Ｖに対して下方から第１の照明光が照射されることにより載置板１１１に平行な方向における測定対象物Ｓの寸法が測定されるが、本発明はこれに限定されない。
【０２３７】
三次元測定装置４００は、載置板１１１に平行でかつ測定領域Ｖの一側方から他側方に向かう方向（以下、第１の水平方向と呼ぶ。）に測定光が照射され、載置板１１１に平行でかつ測定領域Ｖの他側方から一側方に向かう方向（以下、第２の水平方向と呼ぶ。）に第１の照明光が照射されるように構成されてもよい。
【０２３８】
この場合、測定対象物Ｓにより反射される測定領域Ｖからの測定光に基づいて、第１および第２の水平方向に直交する予め定められた基準面（鉛直面）からの測定対象物Ｓの各部の距離（載置板１１１に平行な方向の距離）を算出することができる。また、撮像部２２０が測定領域Ｖを通過する第１の照明光を受光することにより、撮像部２２０の撮像により得られる画像データに基づいて、第１および第２の水平方向に直交する面に平行な測定対象物Ｓの各部の寸法を算出することができる。なお、本例では、第１の照明光が載置板１１１を透過する必要がないので、非透光性の載置板１１１を用いることができる。
【０２３９】
（１２）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０２４０】
上記実施の形態においては、測定領域Ｖが測定領域の例であり、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、三次元測定装置４００が三次元測定装置の例であり、位置情報取得部２が高さ測定情報取得部の例であり、寸法情報取得部３０が寸法情報取得部の例であり、撮像部２２０が撮像部の例であり、測定光が第１の光の例であり、光出射部２３１が光出射部の例である。
【０２４１】
また、偏向部２７０，５００が偏向部の例であり、受光部２３２ｄが受光部の例であり、駆動制御部３が駆動制御部の例であり、検出部８が検出部の例であり、高さ算出部１５が高さ算出部の例であり、寸法算出部３１が寸法算出部の例であり、三次元測定装置４００が三次元測定装置の例である。
【０２４２】
また、第１の照明光が第２の光の例であり、透過照明部１９０が照明部の例であり、テレセントリック光学系２８１がテレセントリック光学系の例であり、反射部材２７１ｂが第１の反射部材の例であり、反射部材２７２ｂが第２の反射部材の例であり、駆動部２７１ａ，２７２ａが回転部の例であり、コリメートレンズ２８３が光学部材の例である。
【０２４３】
また、第１の支持部材５１０および第２の支持部材５２０が支持部材の例であり、第１の反射部材５０１が第１の反射部材の例であり、第２の反射部材５０２が第２の反射部材の例であり、駆動部５１１ａ，５２１ａが移動部の例であり、設置部１１０が載置台の例であり、載置板１１１が載置板の例であり、基準画像取得部１が基準画像取得部の例であり、測定画像取得部１６が測定画像取得部の例である。
【０２４４】
また、登録部６が登録部の例であり、補正部１７が補正部の例であり、許容値取得部５が許容値取得部の例であり、検査部１８が検査部の例であり、幾何要素取得部２０が幾何要素取得部の例であり、幾何要素算出部２１が幾何要素算出部の例であり、座標算出部１３が座標算出部の例であり、基準面取得部４が基準面取得部の例である。
【０２４５】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０２４６】
本発明は、種々の三次元測定装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０２４７】
１  基準画像取得部
２  位置情報取得部
３  駆動制御部
４  基準面取得部
５  許容値取得部
６  登録部
７  偏向状態取得部
８  検出部
９  画像解析部
１０  参照位置取得部
１１  受光信号取得部
１２  距離情報算出部
１３  座標算出部
１５  高さ算出部
１６  測定画像取得部
１７  補正部
１８  検査部
１９  報告書作成部
２０  幾何要素取得部
２１  幾何要素算出部
３０  寸法情報取得部
３１  寸法算出部
１００  スタンド部
１１０  設置部
１１１  載置板
１２０  保持部
１３０  昇降部
１３１，２５５ａ，２５５ｂ，２６４，２７１ａ，２７２ａ，５１１ａ，５２１ａ  駆動部
１３２，２５６ａ，２５６ｂ，２６５，２７３，２７４，５１１ｂ，５２１ｂ  駆動回路
１３３，２５７ａ，２５７ｂ，２６６，２７５，２７６，５１２，５２２  読取部
１９０  透過照明部
１９１  光源
１９２  ミラー
１９３  コリメートレンズ
２００  測定ヘッド
２１０  制御基板
２２０  撮像部
２３０  光学部
２３１  光出射部
２３２  測定部
２３２ａ，２３２ｃ，２４６  レンズ
２３２ｂ  分光部
２３２ｄ  受光部
２３３  ガイド光源
２４０  第１導光部
２４１〜２４４  光ファイバ
２４５  ファイバカプラ
２４５ａ〜２４５ｄ  ポート
２４５ｅ  本体部
２４７  ハーフミラー
２５０  参照部
２５１  支持部
２５１ｇ  リニアガイド
２６１  固定部
２５２ａ，２５２ｂ，２６２  可動部
２５３，２５４ａ〜２５４ｃ，２７１ｂ，２７２ｂ  反射部材
２６０  合焦部
２６３  可動レンズ
２７０，５００  偏向部
２７１，２７２  反射部
２８０  第２導光部
２８１  テレセントリック光学系
２８２  ハーフミラー
２８３  コリメートレンズ
２９０  落射照明部
３００  処理装置
３１０  制御部
３２０  記憶部
３３０  操作部
３４０  表示部
３４１  選択画面
３４１ａ  設定ボタン
３４１ｂ，３６２ｂ  測定ボタン
３５０  設定画面
３５１，３６１  画像表示領域
３５２，３６２  ボタン表示領域
３５２ａ  サーチ領域ボタン
３５２ｂ  パターン画像ボタン
３５２ｃ，３５２ｈ  設定完了ボタン
３５２ｄ  基準点指定ボタン
３５２ｅ  高さ測定点指定ボタン
３５２ｆ  寸法測定部分指定ボタン
３５２ｇ  指定決定ボタン
３５２ｈ  設定完了ボタン
３５２ｉ  許容値ボタン
３６０  測定画面
３６２ａ  ファイル読込ボタン
４００  三次元測定装置
４１０  制御系
５０１  第１の反射部材
５０２  第２の反射部材
５１０  第１の支持部材
５２０  第２の支持部材
ＭＩ  測定画像
ＰＩ  パターン画像
ＲＦ  基準面
ＲＩ  基準画像
Ｓ  測定対象物
ＳＲ  サーチ領域
Ｖ  測定領域
【図１】
2018109545.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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