(57)【要約】【課題】画像処理装置および干渉計測定システムにおいて、干渉計の画像表示のための装置構成を簡素化し、干渉縞計測の作業性を向上することができることができるようにする。【解決手段】画像処理装置１は、アライメント用画像を撮影するアライメントカメラ６と、干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラ７とを接続し、これらから送信される画像データを伝送する接続端子部４と、伝送された画像データのうち、アライメント用画像および干渉縞画像のいずれかを選択するカメラ切替スイッチ３Ｂと、選択された画像データによる画像を表示する表示部２と、干渉縞画像の画像データを解析する画像処理部と、カメラ切替スイッチ３Ｂによって干渉縞画像の画像データが選択されたときに、画像処理部によって解析された解析結果を干渉縞画像とともに表示部２に表示する装置制御部と、を備える。【選択図】図１
2011215084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計による干渉縞画像の解析を行う画像処理装置であって、
前記干渉計におけるアライメント用画像を撮影するアライメントカメラと、前記干渉計による干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラとを接続し、前記アライメントカメラおよび前記干渉縞カメラから送信される画像データを伝送するカメラ接続部と、
該カメラ接続部から伝送された前記画像データのうち、前記アライメント用画像および前記干渉縞画像のいずれかを選択する画像選択手段と、
該画像選択手段で選択された前記画像データによる画像を表示する画像表示部と、
前記カメラ接続部によって伝送された前記干渉縞画像の画像データを解析する画像解析部と、
前記画像選択手段によって前記干渉縞画像の画像データが選択されたときに、前記画像解析部によって解析された解析結果を前記干渉縞画像とともに前記画像表示部に表示する解析結果表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記解析結果表示手段は、
前記干渉縞画像の画像データから、干渉縞が形成されていない領域をマスク除去した干渉縞画像を前記画像表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像解析部は、前記干渉縞画像の画像データから干渉縞の光量を算出し、
前記解析結果表示手段は、前記画像解析部が算出した前記光量の情報を解析結果の一部として前記画像表示部に表示することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
被検体の干渉縞画像を形成するための参照光学系を有する干渉計と、
前記被検体と前記参照レンズとの光軸調整を行うためのアライメント用画像を撮影するアライメントカメラと、
前記干渉計によって形成された前記干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラと、
請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置と、
を備える干渉計測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および干渉計測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、レンズ、ミラー、フィルタなどの光学素子の光学面の形状誤差を測定するため、干渉計測定システムが用いられている。
このような干渉計測定システムとして、例えば、特許文献１には、参照レンズとしてフィゾーレンズを備え、フィゾーレンズの参照面と被検体との面形状の誤差により形成される干渉縞をＣＣＤ型撮像素子からなる検出器によって撮像し、情報処理器によって干渉縞画像から面形状誤差データを算出し、この情報処理結果をディスプレイに表示する干渉計測定システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３１０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の干渉計測定システムには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、検出器によって撮像された画像は情報処理器によって情報処理された後にディスプレイに表示される。このため、操作者が干渉計測の過程で生じた干渉縞を目視できるようにするため、検出器のビデオ信号の出力端子に、情報処理機に接続されたディスプレイとは別の観察モニタが接続されている。
このように、特許文献１の干渉計測定システムでは、２種類の表示装置を備える必要があり、装置構成が複雑になるという問題がある。
また、干渉計では、干渉縞測定の前に、被検体と参照レンズとの光軸合わせ（アライメント）を行う必要がある。このため、特許文献１の装置では、アライメント用画像を取得するアライメントカメラと、アライメントカメラの画像を表示するためにもう１台の表示装置を設けなければならず、さらに装置構成が複雑になってしまうという問題がある。
同時に使用されない表示装置を削除し、表示装置に観察目的に応じてカメラを接続し直すことも考えられるが、接続切り替え装置が必要になったり、接続の切り替えに手間がかかったりするという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、干渉計の画像表示のための装置構成を簡素化し、干渉縞計測の作業性を向上することができる画像処理装置および干渉計測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、干渉計による干渉縞画像の解析を行う画像処理装置であって、前記干渉計におけるアライメント用画像を撮影するアライメントカメラと、前記干渉計による干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラとを接続し、前記アライメントカメラおよび前記干渉縞カメラから送信される画像データを伝送するカメラ接続部と、該カメラ接続部から伝送された前記画像データのうち、前記アライメント用画像および前記干渉縞画像のいずれかを選択する画像選択手段と、該画像選択手段で選択された前記画像データによる画像を表示する画像表示部と、前記カメラ接続部によって伝送された前記干渉縞画像の画像データを解析する画像解析部と、前記画像選択手段によって前記干渉縞画像の画像データが選択されたときに、前記画像解析部によって解析された解析結果を前記干渉縞画像とともに前記画像表示部に表示する解析結果表示手段と、を備える構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像処理装置において、前記解析結果表示手段は、前記干渉縞画像の画像データから、干渉縞が形成されていない領域をマスク除去した干渉縞画像を前記画像表示部に表示する構成とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像処理装置において、前記画像解析部は、前記干渉縞画像の画像データから干渉縞の光量を算出し、前記解析結果表示手段は、前記画像解析部が算出した前記光量の情報を解析結果の一部として前記画像表示部に表示する構成とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、干渉計測定システムにおいて、被検体の干渉縞画像を形成するための参照光学系を有する干渉計と、前記被検体と前記参照レンズとの光軸調整を行うためのアライメント用画像を撮影するアライメントカメラと、前記干渉計によって形成された前記干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラと、請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像処理装置および干渉計測定システムによれば、カメラ接続部と画像選択手段と解析結果表示手段とを有し、画像表示部にアライメント用画像、干渉縞画像、解析結果が重ね合わされた干渉縞画像を切り替えて表示することができるため、干渉計の画像表示のための装置構成を簡素化し、干渉縞計測の作業性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置および干渉計測定システムのシステム構成を示す模式的なシステム構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像処理装置のアライメント調整時に表示画像の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像処理装置の干渉縞計測時の表示画像の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態に係る画像処理装置および干渉計計測システムについて添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置および干渉計測定システムのシステム構成を示す模式的なシステム構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態の干渉計測定システム５０は、図１に示すように、例えば、レンズ、ミラー、平板ガラス、フィルタ等の光学素子からなる被検体３０の被検面３０ａの形状誤差を測定するものである。
干渉計測定システム５０の概略構成は、被検体３０を載置する載置部１５と、載置部１５の上方に配置され被検体３０の被検面３０ａの形状誤差による干渉縞画像を形成するための参照レンズ１３（参照光学系）を有する干渉計１０と、被検体３０と参照レンズ１３との光軸調整を行うためのアライメント用画像を撮影するアライメントカメラ６と、干渉計１０によって形成された干渉縞画像を撮影する干渉縞カメラ７と、および本実施形態の画像処理装置１とを備える。
載置部１５は、載置した被検体３０の位置および傾きを調整できるように、例えば、ＸＹＺステージおよび傾斜ステージなどを有する被検体位置調整部１６に支持されている。
【００１４】
本実施形態における干渉計１０はフィゾー型干渉計からなる。すなわち、参照レンズ１３は、入射光束の一部を被検面３０ａの球心位置に集光するとともに、入射光束の他を反射させて参照光束を形成する参照面１３ａを被検体３０側の最外面に有するフィゾーレンズである。なお、被検面３０ａが平面である場合には、球心位置は無限遠にあるため参照面１３ａは高精度に形成された平面で構成される。
また、干渉計１０の配置姿勢、すなわち測定基準軸の向きは特に限定されない。以下では、一例として、干渉計１０の測定基準軸が鉛直軸に沿って設けられ、干渉計１０から出射される測定光束が鉛直下方に出射される場合の例で説明する。測定基準軸の向きを変更した場合についても、当業者には以下の説明から容易に理解される。
【００１５】
また、干渉計１０は、可干渉光束であるレーザ光束Ｌ１を出射する光源１１と、光源１１から出射されたレーザ光束Ｌ１を鉛直下方に反射するとともに鉛直下方から入射する光束を透過させるビームスプリッタ１２と、ビームスプリッタ１２を鉛直上方に向かって透過する光束の一部を側方に反射し、その他の部分を鉛直上方に透過させるビームスプリッタ１７とを備える。
レーザ光束Ｌ１は平行光束には限定されないが、本実施形態では平行光束としている。
【００１６】
ビームスプリッタ１２の下方の光路上には参照レンズ１３が配置されている。
参照レンズ１３は、その光軸の位置および傾きを調整できるように、例えば、ＸＹＺステージおよび傾斜ステージなどを有する参照レンズ位置調整部１４によって支持されている。
参照レンズ１３、参照レンズ位置調整部１４、ビームスプリッタ１２、１７は、干渉計本体１０ａの内部に配置され、光源１１は、干渉計本体１０ａの側部に固定されている。
【００１７】
このような構成により、光源１１から出射されたレーザ光束Ｌ１は、ビームスプリッタ１２で反射されて参照レンズ１３に入射し、一部が測定光束Ｌ２として参照面１３ａから被検体３０に向けて出射される。またレーザ光束Ｌ１の他の部分は参照面１３ａによって反射され、これにより参照光束Ｌ３が形成される。
ここで、被検体３０および参照レンズ１３の光軸が整列するように光軸調整され、参照面１３ａによる集光位置が被検面３０ａの球心位置に一致されている場合、測定光束Ｌ２が被検面３０ａで反射された反射光束Ｌ４は、光路を逆行して参照面１３ａに入射し、参照光束Ｌ３と同じ光路を進んで鉛直上方に進む。
参照光束Ｌ３、反射光束Ｌ４の波面はそれぞれ参照面１３ａ、被検面３０ａの面形状に対応した位相を有するため、被検面３０ａの参照面１３ａに対する形状誤差に応じた光路差を有し、これにより干渉が起こる。
参照光束Ｌ３、反射光束Ｌ４は、ビームスプリッタ１２を透過して、ビームスプリッタ１７に入射される。ビームスプリッタ１７に入射した参照光束Ｌ３、反射光束Ｌ４は、それぞれの一部が参照光束Ｌ３１、反射光束Ｌ４１として反射されて側方に向かい、それぞれの他の部分が参照光束Ｌ３２、反射光束Ｌ４２として鉛直上方に向かって透過される。
【００１８】
また、参照レンズ１３と被検体３０とが光軸調整されていない場合には、参照光束Ｌ３、反射光束Ｌ４は、それぞれ、参照面１３ａ、被検面３０ａの光軸に対応する別々の光路を進んで、ビームスプリッタ１７の上方および側方に導かれる。
【００１９】
アライメントカメラ６は、参照光束Ｌ３２、反射光束Ｌ４２による光像を光電変換するため、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子などの撮像素子と、適宜の光学倍率を有する撮影レンズとを備え、ビームスプリッタ１７の鉛直上方における干渉計本体１０ａに着脱可能に固定されている。
アライメントカメラ６の撮影レンズの光学倍率は、被検体３０と参照レンズ１３とが光軸調整されていない場合でも、参照光束Ｌ３２、反射光束Ｌ４２の光像を同時に撮影できる程度の視野を有する大きさとされている。すなわち、被検体３０に合わせて測定に用いる参照レンズ１３を干渉計１０に装着し、被検体位置調整部１６による移動の中立位置における載置部１５上に被検体３０を無調整で配置した状態で、参照レンズ１３と被検体３０との間に生じる光軸ずれ程度であれば、それぞれの光像の両方とも撮影できるような視野を有している。
また、アライメントカメラ６は、光電変換した映像を画像データとして出力する接続ケーブル６ａを備える。
本実施形態では、接続ケーブル６ａにはＵＳＢ規格のケーブルを採用しており、アライメントカメラ６は、干渉計測定システム５０においてＵＳＢターゲットになっている。このため、アライメントカメラ６は、接続ケーブル６ａを介してアライメントカメラ６に固有の機器ＩＤを、ＵＳＢホスト側に送信できるようになっている。また、接続ケーブル６ａは、アライメントカメラ６に電力を供給する電源線を有している。
【００２０】
干渉縞カメラ７は、参照光束Ｌ３１、反射光束Ｌ４１の光像を光電変換するため、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子などの撮像素子と、適宜の光学倍率を有する撮影レンズとを備え、ビームスプリッタ１７の側方における干渉計本体１０ａに着脱可能に固定されている。
干渉縞カメラ７の撮影レンズの光学倍率は、参照光束Ｌ３２と反射光束Ｌ４２とによって形成される干渉縞画像の全体を撮影できる程度の視野を有する大きさとされている。
また、干渉縞カメラ７の撮像素子は、アライメントカメラ６の撮像素子に比べて高画素ものが採用され、これにより干渉縞画像の数値解析を精度よく行えるようになっている。
また、干渉縞カメラ７は、光電変換した映像を画像データとして出力する接続ケーブル７ａを備える。
本実施形態では、接続ケーブル７ａにはＵＳＢ規格のケーブルを採用しており、干渉縞カメラ７は、干渉計測定システム５０においてＵＳＢターゲットになっている。このため、干渉縞カメラ７は、接続ケーブル７ａを介して干渉縞カメラ７に固有の機器ＩＤを、ＵＳＢホストに送信できるようになっている。また、接続ケーブル７ａは、干渉縞カメラ７に電力を供給する電源線を有している。
【００２１】
本実施形態の画像処理装置１は、干渉計１０によって形成され、干渉縞カメラ７によって撮影された干渉縞画像の解析を行うとともに、この干渉縞画像と、アライメントカメラ６によって撮影されたアライメント用画像とを表示するものである。
このため、画像処理装置１は、図１に示すように、アライメントカメラ６と干渉縞カメラ７とを接続し、アライメントカメラ６と干渉縞カメラ７とから送信された画像データを伝送する接続端子部４（カメラ接続部）と、接続端子部４から伝送された画像データのうち、アライメント用画像および干渉縞画像のいずれかを選択するカメラ切替スイッチ３Ｂ（画像選択手段）と、カメラ切替スイッチ３Ｂによって選択された画像データによる画像を表示する表示部２（画像表示部）とを、直方体状の筐体１ａの側面に備える。
また、画像処理装置１は、図２に示すように、電源９と接続する電源接続端子８を備え、電源９によって供給される電力によって動作するようになっている。本実施形態では、電源９は、ＤＣ２４Ｖで電力を供給する電源装置またはＡＣアダプタから構成される。
【００２２】
接続端子部４は、本実施形態では、ＵＳＢポートからなる接続端子４Ａ、４Ｂを備えており、それぞれにアライメントカメラ６の接続ケーブル６ａ、干渉縞カメラ７の接続ケーブル７ａが接続できるようになっている。
ただし、本実施形態では、接続端子部４を有効利用するため、１つのＵＳＢポートに複数のＵＳＢ装置を接続する中継装置であるＨＵＢ（ハブ）装置５に接続ケーブル６ａ、７ａを接続し、ＨＵＢ装置５と接続端子４Ａとの間をＵＳＢケーブルである接続ケーブル５ａによって接続する構成としている。
このため、画像処理装置１は、接続ケーブル５ａを外すことにより、干渉計１０と切り離すことが容易となり、未使用時に干渉計１０は別個に収納したり、画像処理装置１のみを移動したりすることができるようになっている。
また、接続端子４Ｂは空き端子となるため、他のＵＳＢ機器、例えば、ＵＳＢキーボード、ＵＳＢマウス、ＵＳＢジョイスティック、ＵＳＢ押しボタンコントローラなどの操作入力機器を接続したり、干渉縞の解析結果を保存するためＵＳＢハードディスクやＵＳＢポートを有するパソコンに接続したりすることができるようになっている。また、ＵＳＢプリンタを接続して、解析結果を印刷できるようにしてもよい。
【００２３】
なお、ＨＵＢ装置５は、例えばパソコンシステムなどに用いられる汎用装置でもよいし、ＵＳＢ規格に準拠して独自製作された基板を有する干渉計測定システム５０に専用装置であってもよい。
また、ＨＵＢ装置５は、図１のように、干渉計１０の外部に設置する形態には限定されず、例えば、干渉計１０の干渉計本体１０ａ内に設けられていてもよいし、アライメントカメラ６または干渉縞カメラ７に一体に設けられていてもよい。
【００２４】
表示部２は、例えば液晶表示パネルなどの表示デバイスからなり、筐体１ａの最も広い側面に表示画面２ａが露出するように配置されている。
カメラ切替スイッチ３Ｂは、表示部２が設けられた側面に隣接する上側の側面に、設けられた押しボタンスイッチであり、１回押すごとに、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替えられるようになっている。本実施形態では、ＯＮ状態とされると干渉縞カメラ７で撮影された画像が選択され、ＯＦＦ状態とされるとアライメントカメラ６で撮影された画像が選択されるようになっている。
【００２５】
また、本実施形態では、カメラ切替スイッチ３Ｂは、操作者が画像処理装置１の動作を制御するための操作部３の一部を構成している。操作部３の他の構成としては、カメラ切替スイッチ３Ｂに隣接して設けられた、同様の押しボタンスイッチからなる解析スイッチ３Ａ、電源スイッチ３Ｃを備えている。
解析スイッチ３Ａは、ＯＮ状態とされると、干渉縞カメラ７から取得した画像データの解析モードを開始させる解析開始信号を生成し、ＯＦＦ状態とされると、画像データの解析モードを終了する解析終了信号を生成するようになっている。
電源スイッチ３Ｃは、画像処理装置１の内部および外部への電力の供給と遮断とを制御するスイッチであり、ＯＮ状態で電力を供給する供給信号を生成し、ＯＦＦ状態で電力を遮断する遮断信号を生成するようになっている。
画像処理装置１の外部への電力の供給および遮断は、接続端子部４に接続されたＵＳＢ機器のすべてに対して一括して行われる。
【００２６】
次に、画像処理装置１の機能構成について説明する。
画像処理装置１の機能構成は、図２に示すように、電源制御回路１０５、装置制御部１００（解析表示手段）、ＨＵＢ（ハブ）回路１０４、メモリ１０１、表示制御部１０２、および画像処理部１０３（画像解析部）を備える。
電源制御回路１０５は、電源接続端子８に電気的に接続され、電源接続端子８に接続された電源９からのＤＣ２４Ｖの入力電圧をＤＣ５Ｖに変換して、ＤＣ５Ｖによる電力を不図示の配線を通して画像処理装置１内の各構成要素に供給するものである。
電源制御回路１０５は、装置制御部１００を除く構成要素との間では、装置制御部１００によって制御されるリレー回路を介して接続されている。このため、装置制御部１００によって供給が許可されない限り、装置制御部１００を除く構成要素に対する電力は遮断されている。
【００２７】
装置制御部１００は、画像処理装置１の全体動作の制御と、接続端子部４を介して画像処理装置１に接続されたアライメントカメラ６、干渉縞カメラ７等のＵＳＢ機器（以下、外部接続機器と総称する場合がある）の動作制御とを行うとともに、画像処理装置１の内部および外部接続機器への電力の供給と遮断とを制御するものである。
このため、装置制御部１００は、操作部３、電源制御回路１０５、ＨＵＢ回路１０４、メモリ１０１、表示制御部１０２、および画像処理部１０３にそれぞれ電気的に接続されている。また、装置制御部１００は、干渉計測定システム５０のＵＳＢ通信網において、ＵＳＢホストである。
【００２８】
装置制御部１００の制御機能としては、解析スイッチ３ＡのＯＮ状態、ＯＦＦ状態、すなわち解析開始信号、解析終了信号の有無を検出して、解析モードの開始および終了を制御する機能と、カメラ切替スイッチ３ＢのＯＮ状態、ＯＦＦ状態を検出してＨＵＢ回路１０４に画像データを選択する制御信号を送出し、ＨＵＢ回路１０４を介して画像データを取得する機能と、電源スイッチ３ＣのＯＮ状態、ＯＦＦ状態、すなわち供給信号、遮断信号の有無を検出して、電源制御回路１０５に対して、装置制御部１００を除く構成要素への電力供給を許可、禁止を行う機能とを挙げることができる。
ここで、画像データを選択する制御信号は、干渉計測定システム５０のＵＳＢ通信網において、各ＵＳＢターゲットから送信されＨＵＢ回路１０４を介して装置制御部１００に送信された機器ＩＤに基づいて、所望の画像データを送信しうる外部接続機器を特定し、この外部接続機器に画像データの送信を要求する制御信号である。具体的には、カメラ切替スイッチ３ＢがＯＮ状態では干渉縞カメラ７から画像データを取得する制御信号が送出され、カメラ切替スイッチ３ＢがＯＦＦ状態では干渉縞カメラ７から画像データを取得する制御信号が送出される。これらの制御信号は、ＨＵＢ回路１０４および接続端子部４を通して、それぞれの機器ＩＤを有する外部接続機器に送出される。
カメラ切替スイッチ３ＢのＯＮ／ＯＦＦ状態に対応した干渉縞カメラ７、アライメントカメラ６が接続されていない場合には、装置制御部１００は画像データを取得すべきカメラが未接続であることを警告する表示文を表示制御部１０２に送出できるようになっている。
【００２９】
また、装置制御部１００の他の制御機能としては、解析モード時に取得した画像データを画像処理部１０３に送出して、画像処理部１０３による画像データの解析を開始させる機能と、取得した画像データをメモリ１０１に記憶させる機能と、取得した画像データを表示制御部１０２に送出する機能と、画像処理部１０３で解析された解析結果を、文字・記号情報や図形情報等の表示用データに変換して、干渉縞画像と適宜重ね合わせた合成画像データとして表示制御部１０２に送出する機能とを備える。
後述するように表示制御部１０２に送出された合成画像データの画像は表示部２に表示されるため、装置制御部１００は、カメラ切替スイッチ３Ｂによって干渉縞画像の画像データが選択されたときに、画像処理部１０３によって解析された解析結果を干渉縞画像とともに表示部２に表示する解析結果表示手段を構成している。
【００３０】
ＨＵＢ回路１０４は、装置制御部１００から送出される制御信号を通信相手の外部接続機器に送信するとともに、外部接続機器から装置制御部１００に送信される信号やデータを装置制御部１００に転送するものである。本実施形態では、接続端子４Ａ、４Ｂと装置制御部１００とをＵＳＢ規格に基づいて電気的に接続している。
【００３１】
メモリ１０１は、装置制御部１００から送出された画像データを含む各種データを記憶するものであり、装置制御部１００が取得する画像データを表示部２に動画再生するためのバッファメモリも兼ねている。
【００３２】
表示制御部１０２は、装置制御部１００から送出された画像データ、表示用データを表示部２に表示可能な映像信号に変換して表示部２に表示させるものである。その際、画像データは、静止画または動画として表示できるようになっている。また、画像データと表示用データとは、必要に応じて個別に表示することも、重ね合わせて表示することもできるようになっている。
【００３３】
画像処理部１０３は、装置制御部１００から送出された制御信号および画像データに基づいて、画像データの解析を行う画像解析部である。
画像データの解析としては、干渉縞画像を用いた解析処理であれば特に限定されない。本実施形態では、一例として、マスク処理、数値解析処理、チャート線算出処理、および光量解析処理を行えるようになっている。
【００３４】
マスク処理は、干渉縞画像データの輝度変化から、干渉縞が存在する領域（以下、干渉縞形成領域）を判定し、干渉縞が存在しない背景領域の画素の輝度データを最低輝度値（例えば０）に設定する処理である。
数値解析処理は、干渉縞画像の輝度から被検面３０ａ上の各位置において参照面１３ａに対する形状誤差を解析する処理であり、例えば、周知のフリンジスキャン法やフーリエ変換法などを採用することができる。
フリンジスキャン法を用いる場合には、干渉計１０側に圧電素子アクチュエータなどによって参照レンズ１３を光軸方向に微小移動させる移動機構が設けられており、この移動機構を、例えば、ＨＵＢ装置５や接続端子部４の空きポートに接続して装置制御部１００によって移動位置制御と各移動位置での画像データ取得とが行えるようにしておく。
チャート線算出処理は、干渉縞の間隔を視覚的に把握しやすいように、各干渉縞の明部の両端部の幅中心の座標を算出し、これらの座標間を結ぶ直線の式または直線の座標データを算出する処理である。
光量解析処理は、干渉計１０の光量調整の参考にするため、干渉縞形成領域の輝度の平均値を算出して、干渉縞の光量を算出する処理である。干渉縞の光量は、参照光束Ｌ３１および反射光束Ｌ４１の光量であり、レーザ光束Ｌ１、測定光束Ｌ２の光量と一定の関係があり、光源１１の光出力の大きさに対応している。
【００３５】
本実施形態の画像処理装置１の装置構成は、筐体１ａ内に、ＨＵＢ回路１０４、電源制御回路１０５を構成する適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどを有するコンピュータとを備える構成としている。本構成では、装置制御部１００、表示制御部１０２、画像処理部１０３のおける上記各制御・演算機能は、筐体１ａ内のコンピュータによって適宜の制御・演算プログロムを実行することにより実現している。
【００３６】
次に、干渉計測定システム５０の動作について、画像処理装置１の動作を中心に説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像処理装置のアライメント調整時に表示画像の例を示す模式図である。図４は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の干渉縞計測時の表示画像の例を示す模式図である。
【００３７】
まず、干渉計測定システム５０の各装置を接続する。
すなわち、干渉計１０にアライメントカメラ６、干渉縞カメラ７を取り付け、アライメントカメラ６の接続ケーブル６ａおよび干渉縞カメラ７の接続ケーブル７ａをＨＵＢ装置５に接続する。また、画像処理装置１に電源９を接続する。
そして、ＨＵＢ装置５に接続された接続ケーブル５ａを画像処理装置１の接続端子４Ａに接続する。
このとき、画像処理装置１では電源制御回路１０５と装置制御部１００のみに電力が供給されており、画像処理装置１の内部の他の構成要素や画像処理装置１に接続された外部接続機器には電力が供給されていない。
【００３８】
操作者によって、画像処理装置１の電源スイッチ３Ｃが押されると、電源スイッチ３ＣがＯＮ状態となる。装置制御部１００は、電源スイッチ３ＣのＯＮ状態を検出すると、電源制御回路１０５に制御信号を送出して電源制御回路１０５のリレー回路による電力遮断の状態を解除する。これにより、画像処理装置１内の構成要素、および接続ケーブル５ａの電源線を通してＨＵＢ装置５にそれぞれ５Ｖ電圧が供給される。また、ＨＵＢ装置５から接続ケーブル６ａ、７ａを通して、アライメントカメラ６、干渉縞カメラ７にも５Ｖ電圧が供給される。電力が供給された各外部接続機器は、それぞれの機器ＩＤをＨＵＢ回路１０４に送信する。ＨＵＢ回路１０４は、これらの機器ＩＤを装置制御部１００に送信する。
装置制御部１００は、これらの機器ＩＤの情報から、どのような外部接続機器が接続されたか判定し、予め記憶されたそれぞれの外部接続機器の動作制御仕様に基づいて、各外部接続機器と通信を行い、各外部接続機器の動作を開始させる。
【００３９】
例えば、アライメントカメラ６、干渉縞カメラ７に対しては、装置制御部１００から撮影開始を許可する制御信号をそれぞれ送出する。これにより、アライメントカメラ６、干渉縞カメラ７は撮影を開始し、装置制御部１００からの送信要求に応じて画像データを順次画像処理装置１に送信することができるようになる。
このとき、画像処理装置１のカメラ切替スイッチ３Ｂが１度も押されていない状態では、装置制御部１００はカメラ切替スイッチ３ＢのＯＦＦ状態を検出する。このため、装置制御部１００は、アライメントカメラ６に画像データの送信要求を行い、ＵＳＢ通信網を通じてアライメントカメラ６から画像データを取得する。
装置制御部１００が取得した画像データは、メモリ１０１にバッファリングされ、装置制御部１００によって表示制御部１０２に送出される。
これにより、アライメントカメラ６で撮影された画像の画像データが表示部２に動画表示される。
一方、操作者によって、カメラ切替スイッチ３Ｂが押されると、装置制御部１００はカメラ切替スイッチ３ＢのＯＮ状態を検出し、上記と同様にして、干渉縞カメラ７で撮影された画像の画像データを取得し、アライメントカメラ６の画像に切り替えて、表示部２に干渉縞カメラ７で撮影された画像を表示させる。
このように、画像処理装置１では、アライメントカメラ６による画像の表示と、干渉縞カメラ７による画像の表示とを、カメラ切替スイッチ３Ｂによってワンタッチで切り替えることができる。
【００４０】
干渉計測定システム５０による被検体３０の干渉測定では、光軸調整工程と、干渉縞表示工程と、干渉縞解析工程とを順次行う。
光軸調整工程では、操作者は、図１に示すように、被検体３０を載置部１５上に載置し、光源１１を点灯する。これにより、ビームスプリッタ１２を通して参照面１３ａにレーザ光束Ｌ１が照射され、参照面１３ａによってレーザ光束Ｌ１が参照光束Ｌ３と測定光束Ｌ２とに分割される。
参照光束Ｌ３は、ビームスプリッタ１２を透過し、ビームスプリッタ１７によって、参照光束Ｌ３１、Ｌ３２に分割される。
参照光束Ｌ３２は、アライメントカメラ６に入射して、アライメントカメラ６の撮像素子上に光像を形成する。この光像は、例えば、レーザ光束Ｌ１が円形絞りを通して出射された断面が円状の光束の場合、アライメントカメラ６の光学倍率に応じて適宜の大きさを有する円形像となる。
一方、測定光束Ｌ２は被検面３０ａに照射され、被検面３０ａでの反射光束Ｌ４が参照レンズ１３に再入射して、ビームスプリッタ１２を透過し、ビームスプリッタ１７によって、反射光束Ｌ４１、Ｌ４２に分割される。
反射光束Ｌ４２は、アライメントカメラ６に入射して、アライメントカメラ６の撮像素子上に光像を形成する。この光像は、アライメントカメラ６の光学倍率に応じて参照光束Ｌ３２の光像と同様の大きさを有する円形像となる。
アライメントカメラ６の視野は、光軸調整を行うことなく配置された参照レンズ１３と被検体３０との間に生じる程度の光軸ずれがあっても、それぞれの光像の両方とも撮影できるような大きさに設定されている。このため、アライメントカメラ６によって撮影されるアライメント用画像には、参照光束Ｌ３２、反射光束Ｌ４２の光像が撮影されている。
【００４１】
本工程では、カメラ切替スイッチ３Ｂは押されないため、アライメント用画像は、装置制御部１００によって取得され、表示制御部１０２を介して、表示部２に表示される。図３（ａ）にこのときの表示画面２ａの一例を示す。このアライメント用画像には、参照光束Ｌ３２、反射光束Ｌ４２の各光像に対応して背景に比べて高輝度の円形像Ｓ１、Ｓ２が表示されている。
なお、装置制御部１００では、カメラ切替スイッチ３ＢがＯＦＦ状態の場合は、図３（ａ）に示すように、表示画面２ａおよびアライメントカメラ６の撮像素子の長手方向の中心を示す基準線２ｂと、同じく短手方向の中心を示す基準線２ｃとを、アライメント用画像に重ね合わせてから表示制御部１０２に送出する。
このため、操作者は、表示画面２ａに表示された基準線２ｂ、２ｃからの円形像Ｓ１、Ｓ２の位置ずれを観察することにより、撮像素子の中心に対する光像の位置ずれを把握することができる。
【００４２】
そこで、操作者は、被検体位置調整部１６および干渉計１０の参照レンズ位置調整部１４によって、それぞれ被検体３０、参照レンズ１３の水平方向の光軸位置や鉛直軸に対する傾きを調整し、図３（ｂ）に示すように、表示画面２ａ上で、円形像Ｓ１、Ｓ２を基準線２ｂ、２ｃが交わる表示画面２ａの中心に移動させる。
これにより、参照レンズ１３の光軸と被検面３０ａの光軸とが整列する。
以上で、光軸調整工程が終了する。
【００４３】
次に、干渉縞表示工程を行う。
本工程は、カメラ切替スイッチ３Ｂを押して、干渉縞カメラ７で撮影された干渉縞画像を表示部２に表示させる工程である。
光軸調整工程が終了すると、反射光束Ｌ４は、測定光束Ｌ２の光路を逆進して、参照レンズ１３から鉛直上方に出射され、参照光束Ｌ３と同一光路上を進むため、参照光束Ｌ３と干渉を起こす。このため、干渉縞カメラ７では干渉縞画像が撮影されている。
操作者がカメラ切替スイッチ３Ｂを押すと、カメラ切替スイッチ３ＢがＯＮ状態となり、装置制御部１００は、干渉縞カメラ７で撮影された干渉縞画像を取得し、表示制御部１０２を介して表示部２に表示する。
このとき、表示されるのは、干渉縞カメラ７から取得した画像データに対応した画像であり、干渉縞カメラ７を他のモニタなどに接続したのと同様な画像である。また、アライメント用画像の光像Ｓ１、Ｓ２に比べて大きな円形像として表示される。
操作者は、この干渉縞画像の縞本数を見て、参照面１３ａの光軸方向の位置ずれの大きさを判定することができる。このため、操作者は、表示画面２ａを見ながら、被検体位置調整部１６によって載置部１５を参照レンズ１３の光軸方向（本実施形態では鉛直方向）に移動させ、干渉縞本数が最も少なくなるように光軸方向の位置を調整する。
これにより、光軸傾きや光軸方向の位置ずれの影響が除去され、被検面３０ａの形状誤差測定に用いることができる干渉縞画像が得られる。
以上で、干渉縞表示工程を終了する。
【００４４】
なお、本工程において、操作ミスなどによって調整を失敗し光軸がずれてしまうと、干渉縞画像が消えてしまう場合がある。
このような場合、操作者は、カメラ切替スイッチ３Ｂを押すことで、すぐにアライメント用画像の表示に切り替えることができる。そして、ただちに、光軸調整工程をやり直すことができる。そして、光軸調整が終わったら、カメラ切替スイッチ３Ｂを押すことで、干渉縞画像をただちに表示することができる。
このように、画像処理装置１では、操作者は、１つの表示画面２ａを見ながら、光軸調整と、干渉縞画像の確認と、光軸方向の位置合わせとを行うことができるため、干渉測定を効率的に行うことができる。
【００４５】
次に、干渉縞解析工程を行う。
本工程は、干渉縞表示工程で表示された干渉縞画像に基づいて、干渉縞画像の解析を行う工程である。
本工程を行うには、操作者は解析スイッチ３Ａを押して、解析スイッチ３ＡをＯＮ状態とする。装置制御部１００は、解析スイッチ３ＡのＯＮ状態を検出すると、解析モードを開始する。
解析モードでは、装置制御部１００が干渉縞カメラ７から取得した画像データを画像処理部１０３に送出する。画像処理部１０３では、送出された画像データにマスク処理を施して、干渉縞形成領域以外の画像データを背景領域の輝度値に設定する。
次に、画像処理部１０３は、干渉縞形成領域の画像データを用いて、数値解析処理、チャート線算出処理、光量解析処理を行い、これらの解析結果を装置制御部１００に送信する。
装置制御部１００では、画像処理部１０３で解析された解析結果を、文字・記号情報や図形情報等の表示用データに変換して、これらの表示用データを背景領域および干渉縞形成領域のいずれかに重ね合わせた合成画像データを表示制御部１０２に送出する。
【００４６】
これにより、表示画面２ａには、合成画像データに基づいて図４に示すような画像が表示される。
本実施形態における解析結果の表示画面は、表示画面２ａの中央に、干渉縞暗部ＭＤと干渉縞明部ＭＬとが交互に連続する干渉縞画像２０が、例えば円形のマスク境界２０ａの内側に表示される。また、マスク境界２０ａの外側には、例えば最低輝度に輝度が揃えられた背景領域２１が表示される。
【００４７】
解析結果の文字情報としては、参照面１３ａの形状誤差の計算値を表示した解析情報表示２２と、光源１１の光量を表す光量表示２３とが、それぞれ背景領域２１に重ね合わせて表示される。
ここで、解析情報表示２２の「ＰＶ」は表面の高低差、「Ｒｍｓ」は標準偏差、「Ｐｗｒ」はディフォーカス、「Ａｓ」は非点収差、「Ｃｏｍａ」はコマ収差、「Ｓａ」は球面収差の数値をそれぞれ示す。
なお、図４に示す例では、光量表示２３は、光量の絶対値ではなく、干渉縞画像２０の平均輝度の輝度値を表示している。
操作者は、光量表示２３の輝度値を見て、解析時の光源１１の光量を判断することができる。例えば、高精度の干渉縞測定を行うには、光源１１の光量が表示可能な輝度範囲の中間部において安定している必要があるが、操作者は光量表示２３を見て、各干渉測定における光量をただちに定量的に把握することができる。このため、光量が許容値に比べて少なすぎたり、多すぎたり、あるいは前回の測定の光量から変化が光量の変動許容値以上であったりした場合に、光量調整を行ってから再測定するといった処置をただちにとることが可能となる。これにより、高精度な干渉測定を行うことができる。
【００４８】
また、解析結果の図形情報としては、マスク境界２０ａと接する干渉縞明部ＭＬの両端部の幅中心同士を結ぶ直線を破線で表示している。これにより、干渉縞が湾曲していても、操作者が縞間隔や縞本数を容易に把握することができる。
【００４９】
また、装置制御部１００は、解析結果を、例えば測定番号、測定時間等の情報とともにメモリ１０１に記憶させる。
また、接続端子４Ｂにハードディスクなどの外部記憶装置やプリンタなどが接続されている場合には、必要に応じて、外部記憶装置に記憶させたり、プリンタから解析結果を印刷させたりしてもよい。
【００５０】
解析モードが終了するには、解析スイッチ３Ａを再度押して、解析スイッチ３ＡをＯＦＦ状態とする。装置制御部１００は、解析スイッチ３ＡのＯＦＦ状態を検知して、解析モードを終了し、表示部２をカメラ切替スイッチ３ＢのＯＮ／ＯＦＦ状態に応じた画像表示に切り替える。
これにより、干渉縞解析工程が終了する。
【００５１】
測定が終了したら、電源スイッチ３ＣをＯＦＦ状態として、装置制御部１００、電源制御回路１０５を除く画像処理装置１の構成要素と、外部接続機器への電力を遮断する。これにより、画像処理装置１および外部接続機器における待機時の消費電力を低減することができる。
【００５２】
本実施形態の画像処理装置１および干渉計測定システム５０によれば、接続端子部４、カメラ切替スイッチ３Ｂ、および装置制御部１００を有し、表示部２にアライメント用画像、干渉縞画像、解析結果が重ね合わされた干渉縞画像を切り替えて表示することができる。このため、それぞれの画像を別々に表示するモニタを設けることなく、画像処理装置１の表示画面２ａ上で、測定に必要な情報を目視することができる。この結果、干渉計の画像表示のための装置構成を簡素化し、干渉縞計測の作業性を向上することができる。
【００５３】
また、画像処理装置１は、干渉縞画像の表示機能、干渉縞画像の解析機能、画像切り替えなどの操作機能が、筐体１ａに収められた１台の装置構成で実現することができる。このため、例えば、複数の機器がケーブルを介して接続されたパソコンシステムなどによって、これらの機能を複合させる場合に比べて、簡素な構成となり装置の設置なども容易となる。
【００５４】
また、種々の外部接続機器を接続できる接続端子部４に複数のポートを設け、接続端子部４を通して、直接的または間接的にアライメントカメラ６、干渉縞カメラ７を接続することができるため、必要に応じた装置構成の組合せを容易に実現することができる。また、接続端子部４の空きポートを必要に応じて他の外部接続機器の接続に利用できるため、接続端子部４の有効に活用することができる。
また、接続端子部４の規格に適合する接続ケーブルを有するアライメントカメラ６、干渉縞カメラ７であれば、アライメントカメラ６、干渉縞カメラ７の種類が異なる場合でも容易に接続して測定を行うことができるため、画像処理装置１を他の干渉計測定システムに付け替えて用いたり、複数の干渉計測定システムとの間で共通利用したりすることができる。
【００５５】
また本実施形態では、装置制御部１００によってマスク処理が行われるため、背景領域に映る、ゴミ等の画像、被検面３０ａ以外の被検体３０画像、あるいは載置部１５の画像などを除去することができるため、数値解析処理における解析精度を向上することができる。
【００５６】
なお、上記の説明では、画像選択手段であるカメラ切替スイッチ３Ｂを含む操作部３が、押しボタンスイッチである場合の例で説明したが、カメラ切替スイッチ３Ｂ等は、ワンタッチで操作可能な他の操作入力機構も好適に採用できる。例えば、フラットパネルスイッチ、レバースイッチ、スライドスイッチ、静電容量スイッチなどを採用してもよい。
また、カメラ切替スイッチ３Ｂ等の配置位置は、表示部２に隣接する側面には限定されず、例えば、表示部２が設置された側面において、表示部２の外周側に配列してもよい。
また、例えば、表示部２上にタッチパネルセンサを設けて、表示部２の画面上で操作入力を行えるようにしてもよい。
例えば、表示部２にタブ切り替え方式の画面を表示させ、タブに触れることによって、複数の画面を切り替えるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記の説明では、解析モードは、解析スイッチ３Ａにより複数の解析を順次一括して行う場合の例で説明したが、複数の解析処理に応じて複数の解析スイッチを設けることにより、複数の解析処理を個別に行えるようにしてもよい。例えば、数値解析処理を行わずに、チャート線算出処理のみを行えるようにしておき、光軸方向の位置合わせ時に、干渉縞画像とともにチャート線２０ｂが表示されるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記の説明では、解析結果は、干渉縞画像とともに表示する場合の例で説明したが、解析結果によっては解析結果のみを表示するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記の説明では、干渉計がフィゾー型干渉計の場合の例で説明したが、干渉計の種類はフィゾー型には限定されない。例えば、マイケルソン型、斜入射型などでもよい。
【００６０】
また、上記の説明では、解析情報表示２２や光量表示２３を、背景領域２１上に重ね合わせて表示する場合の例で説明したが、表示部２を大画面とすることができる場合には、表示画面２ａを複数の画面枠に分割して、干渉縞画像と、解析結果とを別々の画面枠に表示してもよい。
【００６１】
また、上記の各実施形態、変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  画像処理装置
１ａ  筐体
２  表示部（画像表示部）
２ａ  表示画面
２ｂ、２ｃ  基準線
３Ａ  解析スイッチ
３Ｂ  カメラ切替スイッチ（画像選択手段）
３Ｃ  電源スイッチ
４  接続端子部（カメラ接続部）
５  ＨＵＢ装置
５ａ、６ａ、７ａ  接続ケーブル
６  アライメントカメラ
７  干渉縞カメラ
１０  干渉計
１０ａ  干渉計本体
１３  参照レンズ（参照光学系）
１３ａ  参照面
１４  参照レンズ位置調整部
１５  載置部
１６  被検体位置調整部
２０  干渉縞画像
２０ａ  マスク境界
２０ｂ  チャート線
２２  解析情報表示
２３  光量表示
３０  被検体
３０ａ  被検面
５０  干渉計測定システム
Ｌ３、Ｌ３１、Ｌ３２  参照光束
Ｌ４、Ｌ４１、Ｌ４２  反射光束
１００  装置制御部（解析表示手段）
１０３  画像処理部（画像解析部）
１０５  電源制御回路
【図１】
2011215084.tif 000003
【図２】
2011215084.tif 000004
【図３】
2011215084.tif 000005
【図４】
2011215084.tif 000006