(57)【要約】【課題】処理機（画像測定機）による処理結果（測定結果）の妥当性を担保可能とするとともに、処理時間中のオペレータの時間の有効活用を可能とする。【解決手段】画像測定機１０２と、制御装置１６０と、を備える画像測定装置１００であって、制御装置１６０は、画像測定機１０２の測定条件Ｃｍを入力するための入力部１６６と、画像測定機１０２の固有パラメータＰｉｔを格納する記憶部１６２Ａと、記憶部１６２Ａから読み出された固有パラメータＰｉｔと測定条件Ｃｍとから、画像測定機１０２の測定にかかる処理時間Ｔｍを演算可能とする処理部１６２Ｂと、処理部１６２Ｂで処理された結果を表示する表示部１６４と、を備え、表示部１６４で処理時間Ｔｍが表示され入力部１６６からの測定開始指令Ｓｔの入力後に、ワークＷに対する画像測定ヘッド１１６の位置が移動機構１０６の動作により調整され、画像測定ヘッド１１６が動作される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置であって、
前記制御装置は、前記処理機の制御条件を入力するための入力部と、該処理機の固有パラメータを格納する記憶部と、該記憶部から読み出された該固有パラメータと前記制御条件とから、前記処理機の制御にかかる処理時間を演算可能とする処理部と、該処理部で処理された結果を表示する表示部と、を備え、
前記表示部で該処理時間が表示され該入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置が前記移動機構の動作により調整され、該デバイスユニットが動作されることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記処理機は前記ワークの形状測定を可能とする画像測定機であり、前記デバイスユニットは複数の光学素子を組み合わせて構成された光学系と、該光学系を光軸方向に駆動させる駆動機構と、を備える画像測定ヘッドを１以上備えることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記デバイスユニットは、一方の前記光学系に、白色光源と、該白色光源から出た白色光を前記ワークに集光する干渉対物レンズと、該干渉対物レンズのワーク側に配置され該干渉対物レンズを通過した白色光を分岐させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分岐・反射された白色光を前記干渉対物レンズの焦点位置と光路差のない位置で反射する参照ミラーと、を有し、該参照ミラー及び該ワークで反射された白色光を干渉させる白色干渉計ヘッドと、他方の前記光学系に該ワークに照射された光を集光させるための対物レンズを有する画像検出ヘッドの２つの画像測定ヘッドを備え、
前記制御条件は、該ワークにおける測定範囲と測定ピッチと測定モードの３つの条件因子を備え、該測定モードは、前記白色干渉計ヘッドを用いた前記ワークの３次元形状を測定する白色干渉測定モードと、前記画像検出ヘッドを用いた２次元画像のコントラストに従う該ワークの３次元形状を測定するコントラスト利用測定モードと、を備えることを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記処理時間が入力されている際には、前記測定範囲と前記測定ピッチのうちのいずれかを演算することを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記測定モードが選択された際には、該測定モードにおける形状測定に費やす最大時間を表示することを特徴とする請求項３または４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記ワークの形状測定が開始された際には、所定の時間間隔で前記処理時間を含めて前記制御条件を更新することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の処理装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記測定範囲が前記光学系で定まる測定視野よりも大きい場合には、前記処理時間を１測定視野にかかる測定時間と測定視野数と測定視野間の移動に要する移動時間に従って演算することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の処理装置。
【請求項８】
ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置を用いる処理方法であって、
前記処理機の固有パラメータ及び制御条件から、該処理機の制御にかかる処理時間を演算する工程と、
前記制御装置の表示部で該処理時間を表示する工程と、
該処理時間が表示され該制御装置の入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置を前記移動機構の動作により調整し、該デバイスユニットを動作させる工程と、
を含むことを特徴とする処理方法。
【請求項９】
ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置を用いる処理方法を該制御装置により実行する処理プログラムであって、
前記処理方法は、
前記処理機の固有パラメータ及び制御条件から、該処理機の制御にかかる処理時間を演算する工程と、
前記制御装置の表示部で該処理時間を表示する工程と、
該処理時間が表示され該制御装置の入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置を前記移動機構の動作により調整し、該デバイスユニットを動作させる工程と、
を含むことを特徴とする処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置、処理方法、及び処理プログラムに係り、特に、処理機による処理結果の妥当性を担保可能とするとともに、処理時間中のオペレータの時間の有効活用が可能な処理装置、処理方法、及び処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示されるような画像測定装置（処理装置）が用いられている。この画像測定装置は、ワークに対して画像測定ヘッド（デバイスヘッド）を相対移動させる移動機構を有する画像測定機（処理機）を備えている。画像測定機では、移動機構によりワークに対する画像測定ヘッドの位置が調整され、ワークを広範囲に形状測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１で示す画像測定装置は、ワークを広範囲に形状測定する際であっても、画像測定ヘッドでは高分解能を保つことが可能である。しかしながら、実際にワークを広範囲に高分解能で測定してしまうと、測定結果（処理結果）の得られるまでに必要とされる処理時間が極端に長時間（例えば数十時間のオーダー）となる場合もある。つまり、処理時間が不明のまま形状測定を実行した際には、結果的に測定目的や測定可能に適合せずその測定結果が無駄となってしまうおそれがあった。同時に、処理時間が不明のままであることで、画像測定装置のオペレータは頻繁に測定状況を確認する必要があった。即ち、オペレータは、画像測定装置から離れて別の装置を動作させることを安易にはできなかった。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、処理機による処理結果の妥当性を担保可能とするとともに、処理時間中のオペレータの時間の有効活用を可能とする処理装置、処理方法、及び処理プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置であって、前記制御装置が、前記処理機の制御条件を入力するための入力部と、該処理機の固有パラメータを格納する記憶部と、該記憶部から読み出された該固有パラメータと前記制御条件とから、前記処理機の制御にかかる処理時間を演算可能とする処理部と、該処理部で処理された結果を表示する表示部と、を備え、前記表示部で該処理時間が表示され該入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置が前記移動機構の動作により調整され、該デバイスユニットが動作されたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００７】
本願の請求項２に係る発明は、前記処理機を前記ワークの形状測定を可能とする画像測定機とし、前記デバイスユニットに複数の光学素子を組み合わせて構成された光学系と、該光学系を光軸方向に駆動する駆動機構と、を備える画像測定ヘッドを１以上備えるようにしたものである。
【０００８】
本願の請求項３に係る発明は、前記デバイスユニットに、一方の前記光学系に、白色光源と、該白色光源から出た白色光を前記ワークに集光する干渉対物レンズと、該干渉対物レンズのワーク側に配置され該干渉対物レンズを通過した白色光を分岐させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分岐・反射された白色光を前記干渉対物レンズの焦点位置と光路差のない位置で反射する参照ミラーと、を有し、該参照ミラー及び該ワークで反射された白色光を干渉させる白色干渉計ヘッドと、他方の前記光学系に該ワークに照射された光を集光させるための対物レンズを有する画像検出ヘッドの２つの画像測定ヘッドを備え、前記制御条件に、該ワークにおける測定範囲と測定ピッチと測定モードの３つの条件因子を備え、該測定モードに、前記白色干渉計ヘッドを用いた前記ワークの３次元形状を測定する白色干渉測定モードと、前記画像検出ヘッドを用いた２次元画像のコントラストに従う該ワークの３次元形状を測定するコントラスト利用測定モードと、を備えるようにしたものである。
【０００９】
本願の請求項４に係る発明は、前記処理部で、前記処理時間が入力されている際には、前記測定範囲と前記測定ピッチのうちのいずれかを演算するようにしたものである。
【００１０】
本願の請求項５に係る発明は、前記表示部で、前記測定モードが選択された際には、該測定モードにおける形状測定に費やす最大時間を表示するようにしたものである。
【００１１】
本願の請求項６に係る発明は、前記処理部で、前記ワークの形状測定が開始された際には、所定の時間間隔で前記処理時間を含めて前記制御条件を更新するようにしたものである。
【００１２】
本願の請求項７に係る発明は、前記処理部で、前記測定範囲が前記光学系で定まる測定視野よりも大きい場合には、前記処理時間を１測定視野にかかる測定時間と測定視野数と測定視野間の移動に要する移動時間に従って演算するようにしたものである。
【００１３】
本願の請求項８に係る発明は、ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置を用いる処理方法であって、前記処理機の固有パラメータ及び制御条件から、該処理機の制御にかかる処理時間を演算する工程と、前記制御装置の表示部で該処理時間を表示する工程と、該処理時間が表示され該制御装置の入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置を前記移動機構の動作により調整し、該デバイスユニットを動作させる工程と、を含むようにしたものである。
【００１４】
本願の請求項９に係る発明は、ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置を用いる処理方法を該制御装置により実行する処理プログラムであって、前記処理方法に、前記処理機の固有パラメータ及び制御条件から、該処理機の制御にかかる処理時間を演算する工程と、前記制御装置の表示部で該処理時間を表示する工程と、該処理時間が表示され該制御装置の入力部からの制御開始指令の入力後に、前記ワークに対する前記デバイスユニットの位置を前記移動機構の動作により調整し、該デバイスユニットを動作させる工程と、を含むようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、処理機による処理結果の妥当性が担保可能となるとともに、処理時間中のオペレータの時間の有効活用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像測定装置の一例を示す斜視図
【図２】図１の制御装置の本体のブロック図
【図３】図１の白色干渉計ヘッドを示す模式図
【図４】図３の干渉対物レンズ近傍を示す模式図（ミロー型の図（Ａ）、マイケルソン型の図（Ｂ））
【図５】図３の白色干渉計ヘッドによる３次元形状測定の概略フロー図
【図６】図５を説明するための模式図（干渉対物レンズ部を駆動した際の位置と取得画像との関係のイメージ図（Ａ）、取得画像のイメージ図（Ｂ）、２次元検出器の各ピクセル位置における干渉信号のイメージ図（Ｃ）、合成されたワークの３次元形状のイメージ図（Ｄ））
【図７】図１の画像検出ヘッドを示す模式図
【図８】図３の画像検出ヘッドによる３次元形状測定の概略フロー図
【図９】図８を説明するための模式図（支持ユニットとワークとの位置関係のイメージ図（Ａ）、支持ユニットを駆動した際の位置と取得画像との関係のイメージ図（Ｂ）、２次元検出器の特定のピクセル位置におけるコントラスト信号のイメージ図（Ｃ）、合成されたワークの３次元形状のイメージ図（Ｄ））
【図１０】図１の画像測定装置を用いる測定方法を説明するための概略フロー図
【図１１】図１０の概略フロー図における処理時間の演算までの手順を詳細に示すフロー図
【図１２】表示部において処理時間を表示した一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図１２を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
最初に、画像測定装置の概略について説明する。
【００１９】
画像測定装置（処理装置）１００は、図１に示す如く、ワークＷに対して画像測定ヘッド（デバイスユニット）１１６を相対移動させる移動機構１０６を有する画像測定機（処理機）１０２と、画像測定機１０２を制御する制御装置１６０と、を備える。
【００２０】
次に、画像測定装置１００の各構成要素について説明する。
【００２１】
前記画像測定機１０２は、図１に示す如く、ベース１０４と、移動機構１０６と、画像測定ヘッド１１６と、を備える。ベース１０４は、移動機構１０６を支持している。移動機構１０６は、ワークステージ１０８と、一対のコラム１１０と、ビーム１１２と、鏡筒１１４と、を備える。ワークステージ１０８は、ワークＷを載置可能であり、ベース１０４上で図示せぬＹ軸移動体の動作によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。ベース１０４上には、一対のコラム１１０が立設されている。一対のコラム１１０の上端には、ビーム１１２が橋渡しされ固定されている。ビーム１１２上には、鏡筒１１４が図示せぬＸ軸移動体の動作によりＸ軸方向に移動可能に支持されている。鏡筒１１４の下端には、画像測定ヘッド１１６が図示せぬＺ軸移動体の動作によりＺ軸方向に移動可能に支持されている。
【００２２】
画像測定ヘッド１１６は、図１に示す如く、ワークＷの形状測定を可能とするデバイスユニットであり、白色干渉計ヘッド１１８と画像検出ヘッド１４４の２つを備える。いずれの画像測定ヘッド１１６も、図３、図７に示す如く、複数の光学素子（干渉対物レンズ１３０と集光レンズ１３６、あるいは対物レンズ１４８と集光レンズ１５０）を組み合わせて構成された光学系１２０、１４６と、その光学系１２０、１４６を光軸Ｏ、Ｐ方向（Ｚ軸方向）に駆動させる駆動機構１４２、１５６と、を備えている。いずれかの画像測定ヘッド１１６を用いることで、制御装置１６０が設定する測定位置（測定範囲Ａｍ）でワークＷの３次元形状を測定することができる。制御装置１６０の制御によって画像測定ヘッド１１６は切り替えられる。なお、白色干渉計ヘッド１１８の光学系１２０の倍率Ｎｗは画像検出ヘッド１４４の光学系１４６の倍率Ｎｃよりも高いため、白色干渉計ヘッド１１８の測定視野は画像検出ヘッド１４４の測定視野よりも狭くされている。即ち、白色干渉計ヘッド１１８の空間分解能（測定ピッチＲｍ）は、画像検出ヘッド１４４の空間分解能（測定ピッチＲｍ）よりも高くされている。白色干渉計ヘッド１１８と画像検出ヘッド１４４は、一定の位置関係を保つよう、共通の支持板（図示せず）に固定されており、切り替えの前後で測定の座標軸が変化しないよう予めキャリブレーションされている。
【００２３】
白色干渉計ヘッド１１８は、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、光学系１２０に、白色光源１２２と、コリメートレンズ１２４と、ビームスプリッタ１２６、１３２と、干渉対物レンズ１３０と、参照ミラー１３４と、集光レンズ１３６と、２次元検出器１３８と、を有する。なお、干渉対物レンズ１３０と、ビームスプリッタ１３２と、参照ミラー１３４とで、干渉対物レンズ部１２８が構成されている。干渉対物レンズ部１２８は、参照ミラー１３４を光軸Ｏ上に備えるミロー型（図４（Ａ））でもよいし、参照ミラー１３４を光軸Ｏの外側に備えるマイケルソン型（図４（Ｂ））でもよい。また、白色光源１２２とコリメートレンズ１２４と、ビームスプリッタ１２６とは、干渉対物レンズ部１２８とともに、支持ユニット１４０に支持されている。支持ユニット１４０自身は、駆動機構１４２に光軸Ｏ方向に移動可能に支持されている。
【００２４】
白色光源１２２は、例えば、白色ＬＥＤなどの点光源である。コリメートレンズ１２４は、白色光源１２２から発散した白色光を白色平行光としてビームスプリッタ１２６に入射させる。ビームスプリッタ１２６は、その白色平行光を光軸Ｏ方向に反射させる。反射された白色平行光は、干渉対物レンズ部１２８の干渉対物レンズ１３０に入射する。干渉対物レンズ１３０では、その入射した白色平行光を集光しワークＷに照射する（即ち、干渉対物レンズ１３０は、白色光源１２２から出た白色光をワークＷに集光することとなる）。干渉対物レンズ１３０を通過した白色光の一部は、ビームスプリッタ１３２で反射される（即ち、ビームスプリッタ１３２は、干渉対物レンズ１３０のワークＷ側に配置され干渉対物レンズ１３０を通過した白色光を分岐させている）。その反射された白色光は、干渉対物レンズ１３０の焦点位置と光路差のない位置に配置された参照ミラー１３４で反射される（即ち、参照ミラー１３４は、ビームスプリッタ１３２で分岐・反射された白色光を干渉対物レンズ１３０の焦点位置と光路差のない位置で反射する）。その参照ミラー１３４で反射された白色光は、再びビームスプリッタ１３２で反射され、干渉対物レンズ１３０に入射する。
【００２５】
一方、干渉対物レンズ１３０を通過した白色光の残りの一部は、ビームスプリッタ１３２を通過し、ワークＷに照射される。ワークＷで反射した白色光は、再びビームスプリッタ１３２を透過し、干渉対物レンズ１３０に入射する。参照ミラー１３４及びワークＷで反射された白色光はともに、光軸Ｏ方向で干渉対物レンズ１３０、ビームスプリッタ１２６を通過し、集光レンズ１３６で２次元検出器１３８上に集光される。２次元検出器１３８上には、干渉縞が成形される（即ち、白色干渉計ヘッド１１８は、参照ミラー１３４及びワークＷで反射された白色光を干渉させている）。この干渉縞を受光する２次元検出器１３８は、各ピクセル単位で、干渉対物レンズ１３０の焦点位置にワークＷが位置した際に参照ミラー１３４で反射した白色光との光路差がゼロとなり、最大の干渉信号Ｓｉｆである最大干渉信号Ｓｉｍを出力する。干渉信号Ｓｉｆは、白色光によって生じるので、その干渉領域は極めて狭い。つまり、白色干渉計ヘッド１１８を用いることで、画像検出ヘッド１４４を用いるよりも高い分解能でワークＷの３次元形状を測定することができる。
【００２６】
なお、光学系１２０の倍率Ｎｗは、干渉対物レンズ１３０の倍率と集光レンズ１３６の倍率とから求めることができる。このため、測定ピッチＲｍのうち、Ｘ、Ｙ方向の測定ピッチΔＸ、ΔＹは、干渉対物レンズ１３０と集光レンズ１３６が選択された時点（手動あるいは電動）で、２次元検出器１３８のピクセルサイズから自動的に求められる。
【００２７】
次に、図５、図６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、白色干渉計ヘッド１１８によるワークＷの３次元形状を測定する手順を以下に説明する。ここでは、ワークＷが半球形状とされている。
【００２８】
まず、干渉対物レンズ部１２８を駆動機構１４２で光軸Ｏ方向（Ｚ方向）に駆動する（図５、ステップＳ２）。そして、図６（Ａ）に示す如く、測定ピッチΔＺ毎に、２次元検出器１３８で画像を取得する（図５、ステップＳ４）。このとき、２次元検出器１３８では、図６（Ｂ）に示す如く、取得画像Ｐｆｒが干渉縞の画像として検出される。そして、２次元検出器１３８の各ピクセル位置において光量に従う干渉信号Ｓｉｆが生成される（図５、ステップＳ６）。なお、図６（Ｃ）では、各ピクセル位置において、干渉信号Ｓｉｆを測定ピッチΔＺ刻みでグラフ化している。ここで、図６（Ｃ）で示す干渉信号Ｓｉｆのうちで、最大となる最大干渉信号ＳｉｍのＺ方向における位置を求める。求めた最大干渉信号ＳｉｍのＺ方向における位置からワークＷの３次元形状を合成する（図５、ステップＳ８）。従って、求めた最大干渉信号ＳｉｍのＺ方向における位置を３次元座標（ＸＹＺ座標）上で鳥瞰図表示すると、ワークＷの３次元形状は図６（Ｄ）のようになる。
【００２９】
一方、画像検出ヘッド１４４は、図７に示す如く、光学系１４６に、対物レンズ１４８と、集光レンズ１５０と、２次元検出器１５２と、を有する。対物レンズ１４８は支持ユニット１５４に支持されている。支持ユニット１５４自身は、駆動機構１５６に光軸Ｐ方向に移動可能に支持されている。なお、図７では図示していないが、画像検出ヘッド１４４は、ワークＷを照明するための照明光学系も備えている。
【００３０】
照明光学系でワークＷに照射された光は対物レンズ１４８で発散光から平行光となる。対物レンズ１４８を通過した平行光は、集光レンズ１５０で２次元検出器１５２上に集光される。２次元検出器１５２上には、ワークＷの２次元画像が成形される（即ち、光学系１４６は、ワークＷに照射された光を集光させるための対物レンズ１４８を有する）。この２次元画像を受光する２次元検出器１５２は、各ピクセル単位で、対物レンズ１４８の焦点位置にワークＷが位置した際に２次元画像のコントラストが最大となり、最大のコントラスト信号Ｓｃｔである最大コントラスト信号Ｓｃｍを出力する。つまり、画像検出ヘッド１４４を用いることで、相応の分解能でワークＷの３次元形状を測定することができる。
【００３１】
なお、光学系１４６の倍率Ｎｃは、対物レンズ１４８の倍率と集光レンズ１５０の倍率とから求めることができる。このため、測定ピッチＲｍのうち、Ｘ、Ｙ方向の測定ピッチΔＸ、ΔＹは、対物レンズ１４８と集光レンズ１５０が選択された時点（手動あるいは電動）で、２次元検出器１５２のピクセルサイズから求められる。
【００３２】
次に、図８、図９（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、画像検出ヘッド１４４によるワークＷの３次元形状を測定する手順を以下に説明する。ここでは、ワークＷがマイクログリッパの片方とされている。
【００３３】
まず、支持ユニット１５４を駆動機構１５６で光軸Ｐ方向（Ｚ方向）に駆動する（図８、ステップＳ１２）。そして、図９（Ａ）に示す如く、測定ピッチΔＺ毎に、２次元検出器１５２で画像を取得する（図８、ステップＳ１４）。このとき、２次元検出器１５２では、図９（Ｂ）に示す如く、取得画像ＰｃｔをワークＷの２次元画像（結像画像）として検出される。そして、２次元検出器１５２の各ピクセル位置において光量に従うコントラスト信号Ｓｃｔが生成される（図８、ステップＳ１６）。なお、図９（Ｃ）では、各ピクセル位置において、コントラスト信号Ｓｃｔを測定ピッチΔＺ刻みでグラフ化している。ここで、図９（Ｃ）で示すコントラスト信号Ｓｃｔのうちで、最大となる最大コントラスト信号ＳｃｍのＺ方向における位置を求める。求めた最大コントラスト信号ＳｃｍのＺ方向における位置からワークＷの３次元形状を合成する（図８、ステップＳ１８）。従って、求めた最大コントラスト信号ＳｃｍのＺ方向における位置を３次元座標（ＸＹＺ座標）上で鳥瞰図表示すると、ワークＷ形状は図９（Ｄ）のようになる。
【００３４】
前記制御装置１６０は、図１に示す如く、本体１６２と、表示部１６４と、入力部１６６と、プリンタＰＲを備える。
【００３５】
本体１６２は、図２に示す如く、記憶部１６２Ａと、処理部１６２Ｂと、インタフェース部（ＩＦ部）１６２Ｃと、を備える。
【００３６】
図２に示す記憶部１６２Ａは、例えばハードディスクドライブやＲＡＭ等により構成され、各種初期設定値・更新設定値や各種制御プログラムや測定結果（処理結果）などを格納している。各種初期設定値・更新設定値には、画像測定機１０２の固有パラメータＰｉｔが含まれている。固有パラメータＰｉｔは、２次元検出器１３８、１５２のフレームレート及びピクセルサイズ、移動機構１０６によるＸＹＺ方向への移動速度、干渉対物レンズ１３０や対物レンズ１４８や集光レンズ１３６、１５０による倍率、制御装置１６０のクロック周波数などを含んでいる。
【００３７】
図２に示す処理部１６２Ｂは、記憶部１６２Ａに格納された各種制御プログラムを実行することにより、測定位置設定手段、評価手段、３次元形状合成手段等の機能を実現することができる。例えば、記憶部１６２Ａから読み出された固有パラメータＰｉｔと測定条件（制御条件）Ｃｍとから、画像測定機１０２の測定（制御）にかかる処理時間Ｔｍを演算可能としている。
【００３８】
なお、測定条件Ｃｍは、図１２に示す如く、ワークＷにおける測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍと測定モードＭｍの３つの条件因子を備えている。測定範囲Ａｍ及び測定ピッチＲｍは、３軸方向で規定される。ただし、測定ピッチＲｍのうち、Ｘ、Ｙ方向の測定ピッチΔＸ、ΔＹに対しては、各光学系１２０、１４６の倍率Ｎｗ、Ｎｃと各２次元検出器１３８、１５２のピクセルサイズとから一義的に定められる。このため、測定ピッチＲｍのうち、Ｚ方向の測定ピッチΔＺのみが入力部１６６から入力可能とされている。測定モードＭｍは、白色干渉計ヘッド１１８を用いたワークＷの３次元形状を測定する白色干渉測定モードＭｗｉと、画像検出ヘッド１４４を用いた結像画像のコントラストに従うワークＷの３次元形状を測定するコントラスト利用測定モードＭｃｕと、を備える。
【００３９】
なお、処理部１６２Ｂは、測定モードＭｍが入力部１６６により選択された際には、記憶部１６２Ａに記憶されたそれぞれの測定モードＭｍにおける形状測定に費やす最大時間Ｔｍｍを演算する。この最大時間Ｔｍｍは、例えば、それぞれの測定モードＭｍの指定される測定ピッチＲｍに対して測定誤差が相対的に少なく相応に正確な測定が可能となる時間とされている。そのため、それぞれの測定モードＭｍにおいて、測定ピッチＲｍに対する最大時間Ｔｍｍをテーブルにして記憶部１６２Ａに格納しておくことで、処理部１６２Ｂは測定ピッチＲｍに対応する最大時間Ｔｍｍを迅速に求めることが可能である。
【００４０】
また、処理部１６２Ｂは、処理時間Ｔｍが入力部１６６から入力された際には、測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍ（ΔＺ）のうちのいずれかを演算することができる。具体的には、処理時間Ｔｍを入力し、測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍ（ΔＺ）のうちの演算する１つの項目をブランクにする。そして、処理部１６２Ｂで再演算を行うことでその項目のパラメータを求めることが可能である。
【００４１】
また、処理部１６２Ｂは、ワークＷの形状測定が開始された際には、所定の時間間隔で、測定条件Ｃｍを更新する。つまり、処理部１６２Ｂは、ワークＷの形状測定の進捗状況に対応して処理時間Ｔｍを再演算して測定条件Ｃｍの表示を更新する。さらに、処理部１６２Ｂは、測定範囲Ａｍがそれぞれの光学系１２０、１４６で定まる測定視野よりも大きい場合には、処理時間Ｔｍを１測定視野にかかる測定時間Ｔｄ１と測定視野数Ｎｖと測定視野間の移動に要する移動時間Ｔｖに従って演算する。
【００４２】
具体的に、処理部１６２Ｂは、ワークメモリ１６２ＢＡと、ＣＰＵ１６２ＢＢと、表示制御部１６２ＢＣと、を備える。ワークメモリ１６２ＢＡは、各種演算を行うための作業メモリ領域とされている。ＣＰＵ１６２ＢＢは、制御の中心をなし、制御装置１６０のクロック周波数で各種の処理を実行するようにされている。なお、ＣＰＵ１６２ＢＢは、上述した処理以外にも、測定モードＭｍの切り替え、移動機構１０６による鏡筒１１４のＸ、Ｚ方向への移動、ワークステージ１０８のＹ方向への移動、画像測定ヘッド１１６による画像の取得とワークＷの三次元形状の合成等を行う。表示制御部１６２ＢＣは、ＣＰＵ１６２ＢＢで処理された結果を、表示部１６４に適合するように制御して表示部１６４に出力する。具体的には、表示制御部１６２ＢＣは、白色干渉計ヘッド１１８や画像検出ヘッド１４４で取得された取得画像Ｐｆｒ、Ｐｃｔ、ＣＡＤデータ（設計データ）、合成されたワークＷの３次元形状等を、ＣＰＵ１６２ＢＢによる制御に基づき適宜表示部１６４に表示させる。
【００４３】
図２に示すインタフェース部１６２Ｃは、例えば、インタフェース（ＩＦ）１６２ＣＡ、１６２ＣＢ、１６２ＣＣ、１６２ＣＤを備える。インタフェース１６２ＣＡ、１６２ＣＢ、１６２ＣＣ、１６２ＣＤはそれぞれ、入力部１６６、画像測定機１０２、プリンタＰＲ、外部の図示しないＣＡＤシステム等と接続されている。インタフェース１６２ＣＡは、入力部１６６からの入力情報を処理部１６２Ｂに入力させる。インタフェース１６２ＣＢは、画像測定機１０２からの出力情報（各種のステータス情報や測定結果など）を処理部１６２Ｂに入力させる。また、インタフェース１６２ＣＢは、処理部１６２Ｂからの各種制御信号を画像測定機１０２に出力する。インタフェース１６２ＣＣは、処理部１６２Ｂからの印刷情報をプリンタＰＲに出力する。インタフェース１６２ＣＤは、外部の図示しないＣＡＤシステム等により提供されるワークＷのＣＡＤデータなどを、所定の形式に変換して処理部１６２Ｂに入力させる。
【００４４】
入力部１６６は、図１に示す如く、ジョイスティック１６８とキーボード１７０とマウス１７２とを備える。入力部１６６からは、オペレータの指示情報（画像測定機１０２の測定開始指令（制御開始指令）Ｓｔや測定条件Ｃｍなど）を入力することができる。
【００４５】
図１に示す表示部１６４は、処理部１６２Ｂに接続され、処理部１６２Ｂで処理された結果を表示することができる。表示部１６４は、例えば、メニュー形式で入力部１６６からの入力情報（指示情報）に応じて、表示形態を変化させることができる。
【００４６】
図１２に、表示部１６４の表示形態の一例を示す。ここでは、ワークＷの画像（ＣＡＤ図面や対物レンズ１４８で撮像した２次元画像など）が表示領域１６４Ａに表示され、測定条件Ｃｍが表示領域１６４Ｂに表示される。測定条件Ｃｍの測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍは、ＸＹＺ方向の座標が表示される。測定モードＭｍは、図中の２重白抜き丸をマウス１７２などでクリックすることで丸が塗りつぶされて表示される。この表示により、白色干渉測定モードＭｗｉかコントラスト利用測定モードＭｃｕのいずれが選択されているかが判別できる。なお、測定モードＭｍの選択段階で、測定ピッチＲｍが入力されていれば最大時間Ｔｍｍが表示される（即ち、表示部１６４は、測定モードＭｍが選択された際には、その測定モードＭｍにおける形状測定に費やす最大時間Ｔｍｍを表示することができる）。ここまで全て入力されることで処理時間Ｔｍが自動的に演算され、表示部１６４に表示される。同時に、制御装置１６０内の時計機能に基づき、形状測定の終了時間Ｔｅも演算され、表示部１６４に表示される。測定条件Ｃｍにおける各項目の指定は、主にマウス１７２でカーソルを移動させ行うことができる。なお、表示領域１６４Ｂには、再演算ボタン１６４ＢＡと決定ボタン１６４ＢＢとが表示されている。即ち、処理時間Ｔｍが特定されている際に、測定条件Ｃｍのいずれかの項目をブランクとして、再演算ボタン１６４ＢＡをマウス１７２などでクリックする。すると、そのブランクとされた項目に新たなパラメータが表示される。なお、測定条件Ｃｍをオペレータが決めた際には、決定ボタン１６４ＢＢをマウス１７２などでクリックする。これにより、測定開始指令Ｓｔが入力されたとして、形状測定が開始される。
【００４７】
次に、画像測定装置１００を用いる測定方法（処理方法）について、主に図１０〜図１２を用いて以下に説明する。
【００４８】
最初に、測定条件Ｃｍを入力部１６６から入力する（図１０、ステップＳ２２）。すると、測定条件Ｃｍに応じて、固有パラメータＰｉｔが順次、記憶部１６２Ａから読み出される（図１０、ステップＳ２４）。
【００４９】
具体的に説明すると、測定条件Ｃｍが入力されると、処理部１６２Ｂは、測定範囲Ａｍ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）−（ｘ２、ｙ２、ｚ２）と測定ピッチＲｍと測定モードＭｍとを特定する（図１１、ステップＳ２２１）。固有パラメータＰｉｔの読み出し（図１１、ステップＳ２４）により、処理部１６２Ｂは、測定範囲Ａｍ（ｘ１、ｙ１）−（ｘ２、ｙ２）と倍率Ｎｗ、Ｎｃを考慮した１測定視野との比較を行う（図１１、ステップＳ２４１）。そして、測定視野数Ｎｖの演算を行う（図１１、ステップＳ２４２）。このとき、測定視野数Ｎｖが複数であれば、処理部１６２Ｂは、移動機構１０６によるＸ、Ｙ方向の移動速度を用いて、測定視野間の移動に要する移動時間Ｔｖを算出する。なお、測定視野数Ｎｖが１つであれば、測定視野間の移動に要する移動時間Ｔｖはゼロとなる。そして、この段階で、処理部１６２Ｂは最大時間Ｔｍｍを演算し、表示部１６４に最大時間Ｔｍｍを表示させる。
【００５０】
一方、測定範囲Ａｍ（ｚ１）−（ｚ２）と測定ピッチＲｍ（Δｚ）とから、処理部１６２Ｂは、Ｚ方向における取得画像数を演算する（図１１、ステップＳ２４３）。そして、固有パラメータＰｉｔの読み出し（図１１、ステップＳ２４）により、処理部１６２Ｂは、２次元検出器１３８（１５２）のフレームレートと駆動機構１４２（１５６）によるＺ方向の移動速度とから、１測定視野当りの測定時間Ｔｄ１を演算する（図１１、ステップＳ２４４）。
【００５１】
次に、処理部１６２Ｂは、得られた測定視野数Ｎｖと移動時間Ｔｖと１測定視野当りの測定時間Ｔｄ１とを用いて、測定範囲Ａｍの測定時間Ｔｄを算出する（図１１、ステップＳ２４５）。
【００５２】
次に、処理部１６２Ｂは、制御装置１６０のクロック周波数に基づき、画像測定機１０２からの出力情報からワークＷの３次元形状の合成までの演算時間Ｔｔを演算する。そして、処理部１６２Ｂは、演算時間Ｔｔと測定時間Ｔｄとから、処理時間Ｔｍを求める。即ち、処理部１６２Ｂは、固有パラメータＰｉｔ及び測定条件Ｃｍから、画像測定機１０２の測定にかかる処理時間Ｔｍを演算する（図１０、図１１、ステップＳ２６）。同時に、処理部１６２Ｂは、終了時間Ｔｅを演算する。
【００５３】
次に、処理部１６２Ｂは、図１２で示す表示部１６４に処理時間Ｔｍと終了時間Ｔｅとを表示させる（図１０、ステップＳ２８）。もし、処理時間Ｔｍと終了時間Ｔｅとが測定の意図を満たさないといった場合には、入力部１６６で処理時間Ｔｍと終了時間Ｔｅを含む測定条件Ｃｍの変更を行う（図１０、ステップＳ３０でＹＥＳ）。そして、処理部１６２Ｂは、ステップＳ２２からステップＳ２８を繰り返し、測定条件Ｃｍが適切となるまで、測定条件Ｃｍの変更を行う。なお、測定条件Ｃｍの変更は、図１２において、例えば、変更したい項目にカーソルを移動させ、その項目にパラメータを再入力する。そして、再演算する項目をブランクとして、再演算ボタン１６４ＢＡを選択することで、その項目のパラメータを求める。
【００５４】
測定条件Ｃｍが適切となったら（図１０、ステップＳ３０でＮＯ）、測定開始指令Ｓｔを入力する（図１０、ステップＳ３２）。具体的には、図１２で示す決定ボタン１６４ＢＢを選択する。
【００５５】
次に、処理部１６２Ｂは、移動機構１０６を動作させる（図１０、ステップＳ３４）。そして、処理部１６２Ｂは、測定モードＭｍで選択された画像測定ヘッド１１６の位置をワークＷに対して調整する。
【００５６】
次に、処理部１６２Ｂは、測定モードＭｍで選択された画像測定ヘッド１１６を動作させる（図１０、ステップＳ３６）。つまり、決定された測定条件ＣｍでワークＷの形状測定が行われる。ワークＷの形状測定が開始されると、処理時間Ｔｍは、処理部１６２Ｂにおいて一定の時間間隔で再演算される。同時に、処理部１６２Ｂにおいて終了時間Ｔｅも再演算される。再演算された処理時間Ｔｍと終了時間Ｔｅとは、図１２で示すような表示領域１６４Ｂに更新表示される。なお、このような測定方法は、画像測定プログラム（ソフトウェア）として、処理部１６２Ｂで実行されているが、ハードウェアのみで実現されていてもよい。
【００５７】
このように、本実施形態では、実際の形状測定を行う前に、形状測定にかかる処理時間Ｔｍをオペレータは表示部１６４で確認することが可能である。このため、実際に長い処理時間Ｔｍがかかる場合には、画像測定装置１００の動作に支障を出すことなく、例えばオペレータは画像測定装置１００から離れて他の装置を動作状態にするといった作業を行うことが可能となる。逆に、実際に極端に短い処理時間Ｔｍとなる場合には、例えばオペレータは画像測定装置１００から不用意に離れることを防止でき、画像測定装置１００を効率的に動作させることが可能となる。
【００５８】
同時に、本実施形態では、オペレータは形状測定を行う前に処理時間Ｔｍを認識できるので、形状測定毎の測定条件Ｃｍが処理時間Ｔｍに見合うか否かについて形状測定を開始する前に検討することができる。即ち、実際の形状測定に割り当てられる時間の制限有無や単なるプレビュー測定であるかなどの一回毎の測定目的・測定制限が明確でないままに、形状測定の開始をすることを防止できる。
【００５９】
更に、本実施形態では、処理時間Ｔｍが、移動機構１０６や駆動機構１４２、１５６などの駆動系を動作させることなく、表示部１６４に表示される。即ち、処理時間Ｔｍの演算を迅速に行うことができるので、処理時間Ｔｍを十分に検討した上で形状測定を実行して、時間が大幅に費やされることはない。
【００６０】
また、本実施形態では、ワークＷに対して相対移動させられる画像測定ヘッド１１６が白色干渉計ヘッド１１８と画像検出ヘッド１４４の２つを備えている。そして、白色干渉計ヘッド１１８と画像検出ヘッド１４４とは、互いに別の駆動機構１４２、１５６を備えている。ここで、移動機構１０６も駆動機構１４２、１５６と同じＺ方向への移動を行う構成を備えている。つまり、移動機構１０６はＺ方向へ大きく移動させる構成であり、駆動機構１４２、１５６がＺ方向へより細かく移動させる構成となっている。このため、駆動機構１４２、１５６はそれぞれ、白色干渉計ヘッド１１８、画像検出ヘッド１４４を最適な構成とし、且つ最適に制御することができる。なお、これに限らず、移動機構がＺ方向へ移動させる構成を備えず、駆動機構のみがＺ方向へ移動させる構成を備えてもよい。また、２つの駆動機構は、兼用とされていてもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、測定条件Ｃｍが、ワークＷにおける測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍと測定モードＭｍの３つの条件因子を備えている。そして、測定モードＭｍは、白色干渉測定モードＭｗｉと、コントラスト利用測定モードＭｃｕと、を備える。即ち、オペレータは、測定ピッチＲｍの異なるいずれの測定モードＭｍとするかについて、処理時間Ｔｍを含めた測定条件Ｃｍを比較して決定することができる。なお、これに限らず、測定条件Ｃｍが３つの条件因子を備える必要はなく、測定モードＭｍが必ずしも２つである必要はない。また、形状測定が３次元形状の測定でなくてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、処理部１６２Ｂが、処理時間Ｔｍが入力されている際には、測定範囲Ａｍと測定ピッチＲｍのうちのいずれかを演算する。例えば、処理時間Ｔｍに予め上限値を設定して測定条件Ｃｍの調整をすることが容易である。なお、これに限らず、処理時間Ｔｍだけが再演算されるような構成であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、表示部１６４が、測定モードＭｍが選択された際には、その測定モードＭｍにおける形状測定に費やす最大時間Ｔｍｍを表示する。ここで、白色干渉測定モードＭｗｉとコントラスト利用測定モードＭｃｕとでは測定ピッチＲｍ（測定分解能）が異なっている。つまり、白色干渉測定モードＭｗｉでは、例えば、測定ピッチＲｍがコントラスト利用測定モードＭｃｕよりも細かいために、厳しい装置安定性が必要とされている。このため、最大時間Ｔｍｍが表示されることで、最大時間Ｔｍｍを参照して実際の処理時間Ｔｍの妥当性をオペレータが検討することが可能である。つまり、その測定モードＭｍで測定した結果を、より信頼性の高いものとすることが可能である。なお、これに限らず、選択した測定モードＭｍにおける最大時間Ｔｍｍが、表示部に表示されなくてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、処理部１６２Ｂが、ワークＷの形状測定が開始された際には、所定の時間間隔で、処理時間Ｔｍを含めて測定条件Ｃｍを更新する。つまり、形状測定の進捗に伴って処理時間Ｔｍの残り時間がより明確になる。このため、例えば、形状測定開始前に演算した処理時間Ｔｍに多少の誤差があっても、形状測定の進捗に伴って表示される処理時間Ｔｍの正確性が向上する。これに伴い、オペレータ自身の時間管理の精度が向上するので、オペレータ自身の効率的な作業を実現することができる。なお、これに限らず、不特定の時間間隔で測定条件Ｃｍが更新されてもよいし、測定条件Ｃｍが更新されなくてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、処理部１６２Ｂが、測定範囲Ａｍが光学系１２０、１４６で定まる測定視野よりも大きい場合には、処理時間Ｔｍを１測定視野にかかる測定時間Ｔｄ１と測定視野数Ｎｖと測定視野間の移動に要する移動時間Ｔｖに従って演算する。このため、１測定視野に収まらない測定範囲Ａｍであっても、必要となる処理時間Ｔｍを正確に演算することができる。なお、これに限らず、測定範囲Ａｍが光学系１２０、１４６で定まる測定視野よりも大きい場合には、オペレータが測定範囲Ａｍを１測定視野に収めるようにしてもよい。
【００６６】
即ち、本実施形態では、画像測定機１０２による測定結果の妥当性が担保可能となるとともに、処理時間Ｔｍ中のオペレータの時間の有効活用が可能となる。
【００６７】
本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、処理装置が画像測定装置であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、処理装置が接触式・非接触式の３次元形状測定装置であってもよい。あるいは、処理装置が微細形状加工装置であってもよい。つまり、処理機がデバイスユニットとして１以上の加工ツール（例えば、溶接ヘッドや切断ヘッドや研削ヘッドなど）を備える微細形状加工機などでもよい。この場合には、処理時間は加工ツールによるワークＷの微細形状加工が完了するまでの時間となる。あるいは、処理機がデバイスユニットとして加工ツールと上述した画像測定ヘッドとを備える微細形状測定・加工機などでもよい。いずれのデバイスユニットもワークＷの形状に関連した処理を行うようにされている。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、ワークに対してデバイスユニットを相対移動させる移動機構を有する処理機と、該処理機を制御する制御装置と、を備える処理装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…画像測定装置
１０２…画像測定機
１０４…ベース
１０６…移動機構
１０８…ワークステージ
１１０…コラム
１１２…ビーム
１１４…鏡筒
１１６…画像測定ヘッド
１１８…白色干渉計ヘッド
１２０、１４６…光学系
１２２…白色光源
１２４…コリメートレンズ
１２６、１３２…ビームスプリッタ
１２８…干渉対物レンズ部
１３０…干渉対物レンズ
１３４…参照ミラー
１３６、１５０…集光レンズ
１３８、１５２…２次元検出器
１４０、１５４…支持ユニット
１４２、１５６…駆動機構
１４４…画像検出ヘッド
１４８…対物レンズ
１６０…制御装置
１６２…本体
１６２Ａ…記憶部
１６２Ｂ…処理部
１６２ＢＡ…ワークメモリ
１６２ＢＢ…ＣＰＵ
１６２ＢＣ…表示制御部
１６２ＣＡ、１６２ＣＢ、１６２ＣＣ、１６２ＣＤ…インタフェース（ＩＦ）
１６２Ｃ…インタフェース（ＩＦ）部
１６４…表示部
１６４Ａ、１６４Ｂ…表示領域
１６４ＢＡ…再演算ボタン
１６４ＢＢ…決定ボタン
１６６…入力部
１６８…ジョイスティック
１７０…キーボード
１７２…マウス
Ａｍ…測定範囲
Ｃｍ…測定条件
Ｍｃｕ…コントラスト利用測定モード
Ｍｍ…測定モード
Ｍｗｉ…白色干渉測定モード
Ｎｃ、Ｎｗ…倍率
Ｎｖ…測定視野数
Ｏ、Ｐ…光軸
Ｐｆｒ、Ｐｃｔ…取得画像
Ｐｉｔ…固有パラメータ
ＰＲ…プリンタ
Ｒｍ…測定ピッチ
Ｓｃｔ…コントラスト信号
Ｓｃｍ…最大コントラスト信号
Ｓｉｆ…干渉信号
Ｓｉｍ…最大干渉信号
Ｓｔ…測定開始指令
Ｔｄ、Ｔｄ１…測定時間
Ｔｅ…終了時間
Ｔｍ…処理時間
Ｔｍｍ…最大時間
Ｔｔ…演算時間
Ｔｖ…移動時間
Ｗ…ワーク
【図１】
2019052939.tif 000003
【図２】
2019052939.tif 000004
【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】
2019052939.tif 000009
【図８】
2019052939.tif 000010
【図９】
2019052939.tif 000011
【図１０】
2019052939.tif 000012
【図１１】
2019052939.tif 000013
【図１２】
2019052939.tif 000014