(57)【要約】【課題】測定対象物の所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能な光走査高さ測定装置を提供する。【解決手段】  測定対象物Ｓに照射されるとともに反射されて導光部２４０に帰還する測定光と参照部２５０の参照体に照射されるとともに反射されて導光部２４０に帰還する参照光とを干渉させるために、参照部２５０内の可動部が移動して参照光の光路長が調整される。可動部の適切な移動範囲は、飛行時間法により算出される測定光の概略の光路長に基づいて干渉可能範囲として決定される。測定光と参照光とが干渉することにより干渉光が生成される。干渉光が測定部２３２の受光部により受光され、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号が生成される。可動部の位置と受光信号における干渉光の受光量とに基づいて測定光の光路長が第２の光路長として高精度で算出される。第２の光路長に基づいて測定対象物の部分の高さが算出される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定点の指定を受け付ける受付部と、
時間的に低コヒーレンスな第１の光を出射する第１の光出射部と、
前記第１の光出射部から出射された第１の光を分岐するとともに分岐された第１の光の一部を測定光として出力し、分岐された第１の光の他の部分を参照光として出力する分岐部と、
前記第１の光とは異なる第２の光を出射する第２の光出射部と、
前記分岐部から出力される測定光に前記第２の光出射部から出射される第２の光を結合する光結合部と、
前記光結合部により結合された測定光および第２の光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
前記受付部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分に測定光および第２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、
前記偏向部により測定対象物に照射されて測定対象物により反射された第２の光を受光する第１の受光部と、
第２の光が前記第２の光出射部から出射された時点から当該第２の光が測定対象物により反射されて前記第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、前記分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第１の光路長として算出する第１の算出部と、
前記分岐部から出力される参照光が前記分岐部に帰還するように参照光を反射する参照体と、
第１の移動軸に沿って移動することにより、測定対象物により反射されて前記分岐部に帰還する測定光と前記参照体により反射されて前記分岐部に帰還する参照光とが干渉するように、前記分岐部から前記参照体に至る参照光の光路長を変化させる可動部と、
前記可動部を前記第１の移動軸上で移動可能に支持する支持部と、
前記第１の算出部により算出された第１の光路長に基づいて測定光と参照光との干渉を可能とする前記可動部の移動範囲を干渉可能範囲として決定する決定部と、
前記干渉可能範囲内で前記可動部を前記支持部に対して移動させる干渉駆動部と、
前記支持部に対する前記可動部の相対位置を検出する可動部位置検出部と、
測定光と参照光との干渉により生成された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成する第２の受光部と、
前記可動部位置検出部により検出される相対位置と前記第２の受光部により生成される受光信号における干渉光の受光量とに基づいて前記分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第２の光路長として算出する第２の算出部と、
前記偏向部の偏向方向または前記偏向部により偏向された測定光の照射位置と前記第２の算出部により算出された第２の光路長とに基づいて、前記指定された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を備える、光走査高さ測定装置。
【請求項２】
前記第１の光出射部により出射される第１の光は、第１の波長を有し、
前記第２の光出射部により出射される第２の光は、第２の波長を有し、
前記第１の波長および第２の波長は互いに異なり、
前記第２の波長は、可視光領域の波長である、請求項１記載の光走査高さ測定装置。
【請求項３】
測定点の指定を受け付ける受付部と、
時間的に低コヒーレンスな光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を分岐するとともに分岐された光の一部を測定光として出力し、分岐された光の他の部分を参照光として出力する分岐部と、
前記分岐部から出力される測定光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
前記受付部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分に測定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、
前記偏向部により測定対象物に照射されて測定対象物により反射された測定光を受光する第１の受光部と、
前記光出射部から光が出射された時点から当該光が分岐部により分岐されて生成される測定光が測定対象物により反射されて前記第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、前記分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第１の光路長として算出する第１の算出部と、
前記分岐部から出力される参照光が前記分岐部に帰還するように参照光を反射する参照体と、
第１の移動軸に沿って移動することにより、測定対象物により反射されて前記分岐部に帰還する測定光と前記参照体により反射されて前記分岐部に帰還する参照光とが干渉するように、前記分岐部から前記参照体に至る参照光の光路長を変化させる可動部と、
前記可動部を前記第１の移動軸上で移動可能に支持する支持部と、
前記第１の算出部により算出された第１の光路長に基づいて測定光と参照光との干渉を可能とする前記可動部の移動範囲を干渉可能範囲として決定する決定部と、
前記干渉可能範囲内で前記可動部を前記支持部に対して移動させる干渉駆動部と、
前記支持部に対する前記可動部の相対位置を検出する可動部位置検出部と、
測定光と参照光との干渉により生成された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成する第２の受光部と、
前記可動部位置検出部により検出される相対位置と前記第２の受光部により生成される受光信号における干渉光の受光量とに基づいて前記分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第２の光路長として算出する第２の算出部と、
前記偏向部の偏向方向または前記偏向部により偏向された測定光の照射位置と前記第２の算出部により算出された第２の光路長とに基づいて、前記指定された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を備える、光走査高さ測定装置。
【請求項４】
測定対象物が載置される載置台と、
測定光が上方から前記載置台の載置面上の測定対象物に照射されるように前記偏向部と前記載置台とを一体的に保持する保持部とをさらに備え、
前記保持部は、前記偏向部を前記載置台の載置面に直交する方向に移動可能に構成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
【請求項５】
前記分岐部から前記参照体に至る参照光の光路長は、前記可動部が移動することにより第１の値以上第２の値以下の間で調整することが可能であり、
前記保持部は、前記第１の光路長が前記第１の値以上第２の値以下となるように前記偏向部を前記載置台に対して移動させる保持駆動部を含む、請求項４記載の光走査高さ測定装置。
【請求項６】
前記生成された干渉光を分光する分光部をさらに備え、
前記第２の受光部は、前記分光部により分光された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
【請求項７】
前記支持部に対して前記第１の移動軸に略平行に延びる第２の移動軸上で移動可能に支持された平衡部をさらに備え、
前記干渉駆動部は、前記可動部の移動時に、前記可動部と前記平衡部とを互いに逆方向に前記支持部に対して移動させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
【請求項８】
前記受付部は、測定点の指定を測定対象物の画像上で受け付ける、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
【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光走査高さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の表面形状を測定するために、光走査高さ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偏向され、測定対象物の表面上に照射される。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】
上記の参照光走査光学系においては、参照光走査光学系における参照光の光路長を変化させて測定光と参照光とを干渉させるために、直動ステージがコーナーキューブプリズムとともに直線状のガイドレール上を往復移動する。直動ステージの移動範囲を大きくすることにより表面位置の測定可能範囲を大きくすることができる。
【０００５】
しかしながら、直動ステージの移動範囲が大きくなると、直動ステージの移動時間が長くなる。それにより、測定に要する時間が長くなる。
【０００６】
本発明の目的は、測定対象物の所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能な光走査高さ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）第１の発明に係る光走査高さ測定装置は、測定点の指定を受け付ける受付部と、時間的に低コヒーレンスな第１の光を出射する第１の光出射部と、第１の光出射部から出射された第１の光を分岐するとともに分岐された第１の光の一部を測定光として出力し、分岐された第１の光の他の部分を参照光として出力する分岐部と、第１の光とは異なる第２の光を出射する第２の光出射部と、分岐部から出力される測定光に第２の光出射部から出射される第２の光を結合する光結合部と、光結合部により結合された測定光および第２の光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、受付部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分に測定光および第２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、偏向部により測定対象物に照射されて測定対象物により反射された第２の光を受光する第１の受光部と、第２の光が第２の光出射部から出射された時点から当該第２の光が測定対象物により反射されて第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第１の光路長として算出する第１の算出部と、分岐部から出力される参照光が分岐部に帰還するように参照光を反射する参照体と、第１の移動軸に沿って移動することにより、測定対象物により反射されて分岐部に帰還する測定光と参照体により反射されて分岐部に帰還する参照光とが干渉するように、分岐部から参照体に至る参照光の光路長を変化させる可動部と、可動部を第１の移動軸上で移動可能に支持する支持部と、第１の算出部により算出された第１の光路長に基づいて測定光と参照光との干渉を可能とする可動部の移動範囲を干渉可能範囲として決定する決定部と、干渉可能範囲内で可動部を支持部に対して移動させる干渉駆動部と、支持部に対する可動部の相対位置を検出する可動部位置検出部と、測定光と参照光との干渉により生成された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成する第２の受光部と、可動部位置検出部により検出される相対位置と第２の受光部により生成される受光信号における干渉光の受光量とに基づいて分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第２の光路長として算出する第２の算出部と、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された測定光の照射位置と第２の算出部により算出された第２の光路長とに基づいて、指定された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を備える。
【０００８】
その光走査高さ測定装置においては、第１の光出射部から出射された第１の光が分岐部により測定光と参照光とに分岐される。測定光は、偏向部により測定対象物に照射され、測定対象物により反射されて分岐部に帰還する。一方、参照光は、分岐部から出力され、参照体により反射されて分岐部に帰還する。可動部の移動により分岐部から参照体に至る参照光の光路長が変化する。それにより、分岐部から出力されて分岐部に帰還する測定光の光路長と分岐部から出力されて分岐部に帰還する参照光の光路長とが一致するときに干渉光が生成される。
【０００９】
一方、第２の光出射部から出射された第２の光は測定光に結合され、測定光とともに偏向部から測定対象物に照射される。測定対象物により反射された第２の光は第１の受光部により受光される。このとき、第２の光が第２の光出射部から出射された時点から第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の概略の光路長が第１の光路長として算出される。さらに、第１の光路長に基づいて、測定光と参照光とを干渉させるための可動部の移動範囲が干渉可能範囲として決定される。この場合、干渉可能範囲は可動部の移動可能範囲よりも小さいため、短い移動時間で干渉光の生成が可能となる。
【００１０】
測定光と参照光との干渉により生成された干渉光は第２の受光部により受光され、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号が生成される。支持部に対する可動部の相対位置と受光信号における干渉光の受光量とに基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長が第２の光路長として高精度で算出される。さらに、高精度な第２の光路長に基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さが高精度に算出される。
【００１１】
上記の構成によれば、概略的な第１の光路長に基づいて干渉可能範囲が決定されることにより、可動部の移動距離および移動時間が短縮されるので、測定に要する時間が短縮される。したがって、測定対象物の所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能となる。
【００１２】
（２）第１の光出射部により出射される第１の光は、第１の波長を有し、第２の光出射部により出射される第２の光は、第２の波長を有し、第１の波長および第２の波長は互いに異なり、第２の波長は、可視光領域の波長であってもよい。
【００１３】
それにより、使用者は、第２の光とともに測定光が照射されている測定対象物の表面上の位置を容易に把握することができる。
【００１４】
（３）第２の発明に係る光走査高さ測定装置は、測定点の指定を受け付ける受付部と、時間的に低コヒーレンスな光を出射する光出射部と、光出射部から出射された光を分岐するとともに分岐された光の一部を測定光として出力し、分岐された光の他の部分を参照光として出力する分岐部と、分岐部から出力される測定光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、受付部により受け付けられた測定点に対応する測定対象物の部分に測定光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部と、偏向部により測定対象物に照射されて測定対象物により反射された測定光を受光する第１の受光部と、光出射部から光が出射された時点から当該光が分岐部により分岐されて生成される測定光が測定対象物により反射されて第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第１の光路長として算出する第１の算出部と、分岐部から出力される参照光が分岐部に帰還するように参照光を反射する参照体と、第１の移動軸に沿って移動することにより、測定対象物により反射されて分岐部に帰還する測定光と参照体により反射されて分岐部に帰還する参照光とが干渉するように、分岐部から参照体に至る参照光の光路長を変化させる可動部と、可動部を第１の移動軸上で移動可能に支持する支持部と、第１の算出部により算出された第１の光路長に基づいて測定光と参照光との干渉を可能とする可動部の移動範囲を干渉可能範囲として決定する決定部と、干渉可能範囲内で可動部を支持部に対して移動させる干渉駆動部と、支持部に対する可動部の相対位置を検出する可動部位置検出部と、測定光と参照光との干渉により生成された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成する第２の受光部と、可動部位置検出部により検出される相対位置と第２の受光部により生成される受光信号における干渉光の受光量とに基づいて分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長を第２の光路長として算出する第２の算出部と、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された測定光の照射位置と第２の算出部により算出された第２の光路長とに基づいて、指定された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を備える。
【００１５】
その光走査高さ測定装置においては、光出射部から出射された光が分岐部により測定光と参照光とに分岐される。測定光は、偏向部により測定対象物に照射され、測定対象物により反射されて分岐部に帰還する。一方、参照光は、分岐部から出力され、参照体により反射されて分岐部に帰還する。可動部の移動により分岐部から参照体に至る参照光の光路長が変化する。それにより、分岐部から出力されて分岐部に帰還する測定光の光路長と分岐部から出力されて分岐部に帰還する参照光の光路長とが一致するときに干渉光が生成される。
【００１６】
測定対象物の部分に測定光が照射された後でかつ参照光の光路長を変化させる前に、測定対象物により反射された測定光は第１の受光部により受光される。このとき、光出射部から光が出射された時点から当該光から生成された測定光が第１の受光部により受光される時点までの時間に基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の概略の光路長が第１の光路長として算出される。さらに、第１の光路長に基づいて、測定光と参照光とを干渉させるための可動部の移動範囲が干渉可能範囲として決定される。この場合、干渉可能範囲は可動部の移動可能範囲よりも小さいため、短い移動時間で干渉光の生成が可能となる。
【００１７】
測定光と参照光との干渉により生成された干渉光は第２の受光部により受光され、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号が生成される。支持部に対する可動部の相対位置と受光信号における干渉光の受光量とに基づいて、分岐部から測定対象物に至るまでの測定光の光路長が第２の光路長として高精度で算出される。さらに、高精度な第２の光路長に基づいて、測定点に対応する測定対象物の部分の高さが高精度に算出される。
【００１８】
上記の構成によれば、概略的な第１の光路長に基づいて干渉可能範囲が決定されることにより、可動部の移動距離および移動時間が短縮されるので、測定に要する時間が短縮される。したがって、測定対象物の所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能となる。
【００１９】
（４）光走査高さ測定装置は、測定対象物が載置される載置台と、測定光が上方から載置台の載置面上の測定対象物に照射されるように偏向部と載置台とを一体的に保持する保持部とをさらに備え、保持部は、偏向部を載置台の載置面に直交する方向に移動可能に構成されてもよい。
【００２０】
この場合、偏向部と載置台とが保持部により一体的に保持される。それにより、偏向部および載置台がそれぞれ別体として設けられる場合に比べて、光走査高さ測定装置の取り扱いが容易になる。また、偏向部を固定するための固定具を別途用意する必要がない。さらに、偏向部を移動させることにより載置面に直交する方向における測定対象物の表面の高さの測定可能範囲が拡大される。
【００２１】
（５）分岐部から参照体に至る参照光の光路長は、可動部が移動することにより第１の値以上第２の値以下の間で調整することが可能であり、保持部は、第１の光路長が第１の値以上第２の値以下となるように偏向部を載置台に対して移動させる保持駆動部を含んでもよい。
【００２２】
それにより、使用者は、煩雑な操作を行うことなく、載置面に直交する方向における広い範囲に渡って測定対象物の表面の高さを測定することができる。
【００２３】
（６）光走査高さ測定装置は、生成された干渉光を分光する分光部をさらに備え、第２の受光部は、分光部により分光された干渉光を受光し、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号を生成してもよい。
【００２４】
この場合、分光された干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号に基づいて第２の光路長が高い精度で算出される。したがって、測定対象物の表面の高さを高い精度で算出することができる。
【００２５】
（７）光走査高さ測定装置は、支持部に対して第１の移動軸に略平行に延びる第２の移動軸上で移動可能に支持された平衡部をさらに備え、干渉駆動部は、可動部の移動時に、可動部と平衡部とを互いに逆方向に支持部に対して移動させてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、可動部の移動時に、可動部と平衡部とが支持部に対して互いに逆方向に移動する。この場合、可動部が移動および停止を断続的に繰り返しても、光走査高さ測定装置の重心の位置はほぼ変化しない。それにより、光走査高さ測定装置が不安定に振動することが抑制されるので、光走査高さ測定装置を大型化および重量化する必要がない。
【００２７】
（８）受付部は、測定点の指定を測定対象物の画像上で受け付けてもよい。
【００２８】
この場合、使用者は、測定対象物の画像上で測定点を指定することができるので、測定対象物の所望の部分の高さを容易に測定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、測定対象物の所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のスタンド部を示す外観斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置のスタンド部および測定ヘッドの構成を示すブロック図である。
【図４】測定部の構成を示す模式図である。
【図５】参照部の構成を示す模式図である。
【図６】可動部の移動可能範囲と参照光の光路長を調整する際の可動部の移動範囲とを説明するための模式図である。
【図７】合焦部の構成を示す模式図である。
【図８】走査部の構成を示す模式図である。
【図９】光走査高さ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１０】各動作モードにおいて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１１】図１の光走査高さ測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図１２】報告書作成部により作成される報告書の一例を示す図である。
【図１３】図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１の光走査高さ測定装置において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】制御基板による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１８】制御基板による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１７および図１８の指定測定処理を説明するための説明図である。
【図２０】図１７および図１８の指定測定処理を説明するための説明図である。
【図２１】制御基板による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。
【図２２】制御基板による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。
【図２３】図２１および図２２の指定測定処理を説明するための説明図である。
【図２４】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２５】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２６】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２７】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２８】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図２９】設定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３０】設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。
【図３１】設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。
【図３２】設定モードにおける光走査高さ測定装置の他の操作例を説明するための図である。
【図３３】測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３４】測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３５】測定モードにおける光走査高さ測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３６】第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置のスタンド部および測定ヘッドの構成を示すブロック図である。
【図３７】ヘッド部高さ調整処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態に係る光走査高さ測定装置について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
[１]第１の実施の形態
（１）光走査高さ測定装置の全体構成
図１は、第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、図１のスタンド部１００を示す外観斜視図である。図１に示すように、光走査高さ測定装置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。
【００３３】
スタンド部１００は、縦断面がＬ字形状を有し、設置部１１０、保持部１２０および昇降部１３０を含む。設置部１１０は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。図２に示すように、設置部１１０の上面には、測定対象物Ｓ（図１）が載置される正方形状の光学定盤１１１が設けられる。光学定盤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２においては、測定領域Ｖが点線で図示される。
【００３４】
光学定盤１１１には、互いに直交する２方向に等間隔で並ぶように複数のねじ孔が形成される。これにより、クランプ部材およびねじ部材を用いて測定対象物Ｓの表面が測定領域Ｖ内に位置する状態で測定対象物Ｓを光学定盤１１１に固定することができる。
【００３５】
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、光学定盤１１１の上面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、光走査高さ測定装置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上の光学定盤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。
【００３６】
図１に示すように、昇降部１３０は、保持部１２０の内部に設けられる。昇降部１３０は、光学定盤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、導光部２４０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０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。
【００３７】
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、撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０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および走査部２７０から取得する種々の情報を処理装置３００に与える。撮像部２２０は、光学定盤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。
【００３８】
光学部２３０は、時間的に低いコヒーレンス性を有する第１の光と第１の光とは異なる第２の光を導光部２４０に出射する。導光部２４０は、光学部２３０からの第１の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。また、導光部２４０は、光学部２３０からの第２の光を測定光に結合し、測定光とともに合焦部２６０に導く。参照部２５０は、参照光を導光部２４０に反射する。合焦部２６０は、自己を通過する測定光および第２の光に焦点を付与する。走査部２７０は、合焦部２６０により焦点が付与された測定光および第２の光を走査することにより、測定対象物Ｓの所望の部分に測定光および第２の光を照射する。
【００３９】
ここで、第１の光は主として赤外領域の波長を有し、第２の光は可視光領域の波長を有する。それにより、第２の光が測定対象物Ｓに照射されることにより、使用者は、測定光が照射されている測定対象物Ｓの表面上の位置を容易に把握することができる。
【００４０】
測定対象物Ｓに照射された測定光の一部および第２の光の一部は、測定対象物Ｓにより反射され、走査部２７０および合焦部２６０を通して導光部２４０に導かれる。導光部２４０は、測定対象物Ｓにより反射された第２の光を光学部２３０に導く。光学部２３０は、導光部２４０から導かれる第２の光を受光することにより、いわゆる飛行時間法（ＴＯＦ：time of flight method）により測定光の概略の光路長を算出する。測定光の光路長および算出結果の利用方法については後述する。
【００４１】
さらに、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の撮像部２２０、光学部２３０、参照部２５０、合焦部２６０および走査部２７０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。
【００４４】
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。
【００４５】
（２）昇降部および導光部
図３は、第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００のスタンド部１００および測定ヘッド２００の構成を示すブロック図である。図３では、昇降部１３０、光学部２３０および導光部２４０の詳細な構成が示される。図３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。
【００４６】
駆動部１３１は、例えばモータであり、図３に太い矢印で示すように、光学定盤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、測定光が後述する導光部２４０のポート２４５ｄから出力された後、測定ヘッド２００から測定対象物Ｓに照射されて測定対象物Ｓにより反射され、測定ヘッド２００に帰還した測定光がポート２４５ｄに入力されるまでの光学的な光路の長さである。
【００４７】
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。
【００４８】
光学部２３０は、第１の光出射部２３１、測定部２３２、第２の光出射部２３３および第１の受光部２３４を含む。第１の光出射部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第１の光を出射する。具体的には、第１の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、第１の光は、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。第１の光出射部２３１から出射される第１の光は、導光部２４０に入力される。
【００４９】
導光部２４０から干渉光が測定部２３２に出力される。図４は、測定部２３２の構成を示す模式図である。図４に示すように、測定部２３２は、レンズ２３２ａ，２３２ｃ、分光部２３２ｂおよび第２の受光部２３２ｄを含む。後述する導光部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。
【００５０】
第２の受光部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。第２の受光部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。
【００５１】
第２の受光部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３の制御基板２１０に与えられる。これにより、制御基板２１０は、第２の受光部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。
【００５２】
図３の第２の光出射部２３３は、光源として例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等を含み、波長６６０ｎｍ程度の可視光領域の光を第２の光として出射する。図３に二点鎖線の矢印で示すように、第２の光出射部２３３から出射される第２の光は、導光部２４０に入力される。
【００５３】
第２の光出射部２３３から導光部２４０に入力される第２の光は、後述するように測定光に結合されて合焦部２６０および走査部２７０を通して測定対象物Ｓに照射される。測定対象物Ｓにより反射された第２の光の少なくとも一部は、走査部２７０、合焦部２６０および導光部２４０を通して光学部２３０に帰還する。第１の受光部２３４は、帰還した第２の光を受光し、受光信号を制御基板２１０に与える。制御基板２１０は、測定対象物Ｓの部分の高さを算出する前に、飛行時間法により測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出する。
【００５４】
具体的には、制御基板２１０は、第２の光出射部２３３から第２の光が出射された時点から当該第２の光が測定対象物Ｓに照射されて反射され、光学部２３０に帰還することにより第１の受光部２３４により受光される時点までの時間に基づいて、測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出する。算出された第１の光路長は、後述する可動部２５２ａ，２５２ｂの干渉可能範囲を決定するために用いられる。
【００５５】
図３に示すように、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、レンズ２４６および光結合部材２４７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。
【００５６】
光ファイバ２４１は、第１の光出射部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。光結合部材２４７は、例えばダイクロイックミラー等の波長選択性ミラーにより構成され、光ファイバ２４４に介挿される。本例では、第２の光に対しては高い反射率を示し、第１の光に対しては高い透過率を示す波長選択性ミラーが用いられる。
【００５７】
第１の光出射部２３１からの第１の光は、光ファイバ２４１を通してポート２４５ａに入力される。ポート２４５ａに入力された第１の光の一部は、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。
【００５８】
ポート２４５ａに入力された第１の光の他の一部は、ポート２４５ｄから測定光として出力される。このとき、光結合部材２４７は、第２の光出射部２３３により出射される第２の光を光ファイバ２４４を進行する測定光に結合する。結合された測定光および第２の光は、光ファイバ２４４、合焦部２６０および走査部２７０を通して測定対象物Ｓに照射される。
【００５９】
また、測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部および第２の光の一部は、走査部２７０および合焦部２６０を通して光ファイバ２４４に入力される。光ファイバ２４４においては、合焦部２６０から帰還した第２の光が光結合部材２４７により反射され、第１の受光部２３４へ導かれる。それにより、第１の受光部２３４は、光結合部材２４７から導かれた第２の光を受光する。また、光ファイバ２４４においては、合焦部２６０から帰還した測定光が光結合部材２４７を透過してポート２４５ｄに入力される。
【００６０】
測定光の光路長と後述する参照光の光路長とが一致する場合に、ポート２４５ｃに入力された参照光とポート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】
なお、図３の例において、第２の光出射部２３３と光結合部材２４７との間および第１の受光部２３４と光結合部材２４７との間には、それぞれ第２の光の光路を形成する光ファイバが設けられてもよい。
【００６２】
また、光結合部材２４７は、第２の光出射部２３３から出射される第２の光を測定光に結合し、合焦部２６０から光ファイバ２４４に帰還する第２の光を第１の受光部２３４に導くのであれば、ファイバカプラおよび光ファイバにより構成されてもよいし、ハーフミラーにより構成されてもよい。
【００６３】
（３）参照部
図５は、参照部２５０の構成を示す模式図である。図５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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
駆動部２５５ａ，２５５ｂは、例えばボイスコイルモータであり、図５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。
【００６８】
参照光の光路長は、参照光が図３のポート２４５ｃから出力された後、反射部材２５４ｃにより反射されて帰還した参照光がポート２４５ｃ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致するかまたは一定の値以下のとき、参照光と測定光とが干渉することにより干渉光が生成され、図３のポート２４５ｂから出力される。
【００６９】
そこで、参照光と測定光との干渉光を生成するために、参照光の光路長が測定光の光路長に合うように可動部２５２ａ，２５２ｂが移動される。図６は、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動可能範囲と参照光の光路長を調整する際の可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲とを説明するための模式図である。
【００７０】
図６（ａ）に各可動部２５２ａ，２５２ｂの移動可能範囲Ｒ１が示される。各可動部２５２ａ，２５２ｂが移動可能範囲Ｒ１の全体に渡って移動することにより、参照光の光路長を大きく（例えば、３０ｍｍ程度）変化させることができる。しかしながら、参照光の光路長を調整するごとに各可動部２５２ａ，２５２ｂが移動可能範囲Ｒ１の全体に渡って移動すると、各可動部２５２ａ，２５２ｂに移動時間が長くなり、測定に要する時間が長くなる。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、参照光の光路長を調整する前に、測定光の概略の光路長として算出される第１の光路長に基づいて、測定光と参照光との干渉を可能とする各可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲が適切に決定される。このように、参照光の光路長を調整するために決定される各可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲を干渉可能範囲と呼ぶ。
【００７２】
図６（ｂ）に、参照光の光路長を調整するための各可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲が干渉可能範囲Ｒ２として示される。図６（ａ），（ｂ）に示すように、干渉可能範囲Ｒ２は、移動可能範囲Ｒ１に比べて小さく決定される。
【００７３】
具体的には、干渉可能範囲Ｒ２は、算出された第１の光路長とその測定精度とを考慮して定められる。例えば、算出された第１の光路長が２００ｍｍでありかつ第１の光路長の測定誤差が５ｍｍ程度である場合、干渉可能範囲Ｒ２は、参照光の光路長を１９５ｍｍ〜２０５ｍｍの範囲内で変化させることが可能な範囲に決定される。
【００７４】
上記のように、干渉可能範囲Ｒ２が決定されることにより、参照光の光路長の調整時に各可動部２５２ａ，２５２ｂの移動距離および移動時間が短縮されるので、測定に要する時間が短縮される。
【００７５】
本実施の形態に係る参照部２５０においては、参照光の光路長を調整する際に、図５の駆動回路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、光走査高さ測定装置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の移動時に光走査高さ測定装置４００の重心の位置が安定化する。したがって、光走査高さ測定装置４００が不安定に振動することが抑制されるので、光走査高さ測定装置４００を大型化および重量化する必要がない。
【００７６】
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。
【００７７】
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一定の範囲になるように設定されることが好ましい。一定の範囲は、２つの合計値が等しいかまたはほぼ等しいとみなせる程度の範囲である。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動時に光走査高さ測定装置４００の重心の位置がより安定化する。
【００７８】
なお、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、他方は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ではなく支持部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。
【００７９】
（４）合焦部
図７は、合焦部２６０の構成を示す模式図である。図７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、対物レンズとして用いられ、自己を通過する測定光および第２の光に焦点を付与する。
【００８０】
光ファイバ２４４から出力された測定光および第２の光は、可動レンズ２６３を通して図３の走査部２７０に導かれる。また、図３の測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部および第２の光の一部は、走査部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。
【００８１】
駆動部２６４は、例えばボイスコイルモータであり、図７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、測定光および第２の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。
【００８２】
駆動回路２６５は、図３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を駆動させる。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。
【００８３】
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および第２の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および第２の光が平行化され、測定光および第２の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。
【００８４】
（５）走査部
図８は、走査部２７０の構成を示す模式図である。図８に示すように、走査部２７０は、偏向部２７１，２７２、駆動回路２７３，２７４および読取部２７５，２７６を含む。偏向部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２７１ｂは、駆動部２７１ａの回転軸に取り付けられる。図３の光ファイバ２４４から合焦部２６０を通過した測定光および第２の光は、反射部２７１ｂに導かれる。駆動部２７１ａが回転することにより、反射部２７１ｂで反射される測定光および第２の光の反射角度が略水平面内で変化する。
【００８５】
偏向部２７２は、偏向部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２７２ｂは、駆動部２７２ａの回転軸に取り付けられる。反射部２７１ｂにより反射された測定光および第２の光は、反射部２７２ｂに導かれる。駆動部２７２ａが回転することにより、反射部２７２ｂで反射される測定光および第２の光の反射角度が略垂直面内で変化する。
【００８６】
このように、駆動部２７１ａ，２７２ａが回転することにより、図３の測定対象物Ｓの表面上で測定光および第２の光が互いに直交する二方向に走査される。これにより、測定対象物Ｓの表面上の任意の位置に測定光および第２の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および第２の光は、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および第２の光の一部は、反射部２７２ｂおよび反射部２７１ｂにより順次反射された後、図３の合焦部２６０に導かれる。
【００８７】
駆動回路２７３，２７４は、図３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２７２ｂの角度を検出し、検出結果を制御基板２１０に与える。
【００８８】
（６）動作モード
図１の光走査高さ測定装置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、測定モードおよびハイトゲージモードを含む。図９は、光走査高さ測定装置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。
【００８９】
図９に示すように、表示部３４０の選択画面３４１には、設定ボタン３４１ａ、測定ボタン３４１ｂおよびハイトゲージボタン３４１ｃ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、測定ボタン３４１ｂおよびハイトゲージボタン３４１ｃを操作することにより、光走査高さ測定装置４００が設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードでそれぞれ動作する。
【００９０】
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。
【００９１】
ここで、光走査高さ測定装置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がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により予め定義されている。ここで、Ｘ軸およびＹ軸は図２の光学定盤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、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。図１０は、各動作モードにおいて制御部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。
【００９２】
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についての情報を光走査高さ測定装置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の光学定盤１１１上に載置し、図３の撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。また、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の測定すべき部分を画像上で測定点として指定する。この場合、図１０（ａ）に示すように、制御部３１０は、画像上で指定された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。
【００９３】
制御基板２１０は、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に記憶させる。
【００９４】
測定モードは、設定モードにおいて光走査高さ測定装置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、測定点に対応する部分の高さ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光走査高さ測定装置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を光学定盤１１１上に載置し、撮像部２２０により撮像する。この場合、図１０（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。
【００９５】
制御基板２１０は、取得した三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、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。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。
【００９６】
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の測定すべき部分を指定することなく当該位置の高さ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。また、設定モードにおいて三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が記憶部３２０に記憶されるので、測定モードにおいては、記憶された三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて測定点に対応する部分を高速に特定することができる。
【００９７】
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。
【００９８】
ハイトゲージモードは、使用者が画面上で測定対象物Ｓを確認しながら、測定対象物Ｓの所望の部分を測定点として画面上で指定し、当該部分の高さを測定するために用いられる。具体的には、使用者は、所望の測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に載置し、撮像部２２０により測定対象物Ｓを撮像する。また、使用者は、表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの画像上で測定すべき部分を測定点として指定する。この場合、図１０（ｃ）に示すように、制御部３１０は、画像上で指定された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。
【００９９】
制御基板２１０は、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）および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を表示部３４０に表示させる。
【０１００】
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、測定領域Ｖ内の高さ方向（Ｚ軸方向）の各位置における平面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を示す。また、制御基板２１０は、図８の反射部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内の座標と反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度との関係を示す。
【０１０１】
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ることにより、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。座標変換情報および位置変換情報の詳細は後述する。
【０１０２】
（７）光走査高さ測定装置の制御系
（ａ）制御系の全体構成
図１１は、図１の光走査高さ測定装置４００の制御系を示すブロック図である。図１１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、偏向方向取得部７、検出部８および画像解析部９を含む。また、制御系４１０は、第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２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、第２の算出部１２、座標算出部１３、判定部１４、高さ算出部１５、測定画像取得部１６、補正部１７、検査部１８および報告書作成部１９をさらに含む。
【０１０３】
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１１においては、全て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。ハイトケージモードにおける処理の流れは、設定モードにおける処理の流れと略等しい。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。
【０１０４】
（ｂ）設定モード
測定管理者は、所望の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３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、測定すべき部分を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。
【０１０５】
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における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置（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、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。
【０１０６】
第１の算出部２０は、第２の光を出射するように図３の第２の光出射部２３３を制御するとともに、測定対象物Ｓに照射されて測定対象物Ｓにより反射されることにより図３の光学部２３０に帰還する第２の光を受光するように図３の第１の受光部２３４を制御する。また、第１の算出部２０は、第２の光が出射された時点から第２の光が受光される時点までの時間に基づいて、測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出する。
【０１０７】
範囲決定部２１は、第１の算出部２０により算出された第１の光路長に基づいて、測定光と参照光との干渉を可能とする図６（ｂ）の可動部２５２ａ，２５２ｂの干渉可能範囲Ｒ２を決定する。干渉駆動部２２は、範囲決定部２１により干渉可能範囲Ｒ２が決定された場合に、決定された干渉可能範囲Ｒ２内で可動部２５２ａ，２５２ｂを支持部２５１に対して移動させるように図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。上記の第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２の動作により、測定光の光路長が変化することに応じて、測定光の光路長と参照光の光路長との差が一致するようにまたは一定の値以下になるように参照光の光路長が調整される。
【０１０８】
駆動制御部３は、図３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３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７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の位置に基づいて図７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。
【０１０９】
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８の駆動回路２７３，２７４を制御する。これにより、図８の偏向部２７１，２７２の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度が調整され、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。
【０１１０】
上記の駆動制御部３および干渉駆動部２２の動作により、後述するように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。駆動制御部３の動作の詳細は後述する。以下、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。
【０１１１】
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。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受け付ける。
【０１１２】
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および許容値取得部５により設定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、測定点および基準点の位置と、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。
【０１１３】
偏向方向取得部７は、図８の読取部２７５，２７６から反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度をそれぞれ取得する。検出部８は、偏向方向取得部７により取得された反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度に基づいて偏向部２７１，２７２の偏向方向をそれぞれ検出する。また、撮像部２２０による撮像が継続されることにより、基準画像には測定対象物Ｓ上の測定光が現れる。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。検出部８は、画像解析部９の解析結果に基づいて偏向部２７１，２７２により偏向された測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標を検出する。
【０１１４】
参照位置取得部１０は、図５の参照部２５０の読取部２５７ａ，２５７ｂから支持部２５１に対する可動部２５２ａ，２５２ｂの相対位置をそれぞれ取得する。受光信号取得部１１は、図４の第２の受光部２３２ｄから干渉光の受光信号を取得する。第２の算出部１２は、第２の受光部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。
【０１１５】
第２の算出部１２は、処理により得られたデータと参照位置取得部１０により取得された支持部２５１に対する可動部２５２ａ，２５２ｂの相対位置とに基づいて、測定光の光路長を第２の光路長として算出する。より具体的には、第２の算出部１２は、図３のファイバカプラ２４５のポート２４５ｄから測定対象物Ｓに照射されるとともに測定対象物Ｓにより反射されてポート２４５ｄに帰還するまでの測定光の光路長を第２の光路長として算出する。
【０１１６】
座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と第２の算出部１２により算出された第２の光路長とに基づいて、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。測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、高さ方向の座標Ｚｃと、高さ方向に直交する平面内における平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）とからなる。
【０１１７】
座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標と第２の算出部１２により算出される第２の光路長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を算出してもよい。
【０１１８】
判定部１４は、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されているか否かを判定する。具体的には、座標算出部１３は、算出された高さ方向の座標と記憶部３２０に記憶された座標変換情報とに基づいて、登録部６により登録された測定点に対応する平面座標（後述する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’））を取得する。また、判定部１４は、座標算出部１３により算出された平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）が測定点に対応する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【０１１９】
あるいは、画像解析部９は、基準画像データを画像解析することにより、基準画像における測定光の照射位置の平面座標（後述する平面座標（Ｕｃ，Ｖｃ））を特定してもよい。この場合、判定部１４は、画像解析部９により特定された測定光の照射位置の平面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）が登録部６により登録された測定点の平面座標（Ｕａ，Ｖａ）から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【０１２０】
測定点に対応する測定対象物Ｓの部分およびその近傍の部分に測定光が照射されていないと判定部１４により判定された場合には、駆動制御部３は、測定光の照射位置が移動するように図８の駆動回路２７３，２７４を制御する。測定点に対応する測定対象物Ｓの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されていると判定部１４により判定された場合には、駆動制御部３は測定光の照射位置が固定されるように駆動回路２７３，２７４を制御する。
【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、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。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）および高さ算出部１５により算出された高さを基準画像データ、測定点の位置、基準点の位置および許容値と関連付けて登録情報として登録する。
【０１２２】
（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の光学定盤１１１上に載置し、図３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。
【０１２３】
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測定点および基準点を測定画像データに設定する。
【０１２４】
測定モードにおける第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２の処理は、設定モードにおける第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２の処理とそれぞれ同様である。それにより、決定される干渉可能範囲Ｒ２に基づいて参照光の光路長が調整される。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８の駆動回路２７３，２７４を制御する。これにより、補正部１７により設定された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。
【０１２５】
測定モードにおける偏向方向取得部７および検出部８の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部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および第２の算出部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および第２の算出部１２の処理とそれぞれ同様である。
【０１２６】
座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と第２の算出部１２により算出された第２の光路長とに基づいて、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。座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と第２の算出部１２により算出される第２の光路長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）を算出してもよい。測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）は、高さ方向の座標Ｚｂと、高さ方向に直交する平面内における平面座標（Ｘｂ，Ｙｂ）とからなる。
【０１２７】
測定モードにおける判定部１４の処理は、登録部６により登録された測定点に代えて補正部１７により設定された測定点を用いる点、および三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に代えて三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を用いる点を除き、設定モードにおける判定部１４の処理と同様である。これにより、座標算出部１３は、補正部１７により設定された基準点に対応する座標を算出する。
【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。
【０１２９】
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の部分の高さと登録部６に登録された許容値とに基づいて測定対象物Ｓを検査する。具体的には、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。
【０１３０】
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により取得された測定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についての高さの測定値または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。報告書は、予め決定された記載様式に従って作成される。図１２は、報告書作成部１９により作成される報告書の一例を示す図である。
【０１３１】
図１２の記載様式においては、報告書４２０は、名称表示欄４２１、画像表示欄４２２、状況表示欄４２３、結果表示欄４２４および保証表示欄４２５を含む。名称表示欄４２１には、報告書４２０の名称（図１２の例では「検査成績書」）が表示される。画像表示欄４２２には、検査対象の測定画像が表示される。状況表示欄４２３には、検査対象の名称、検査対象の識別番号、測定作業者の氏名および検査日時等が表示される。
【０１３２】
結果表示欄４２４には、検査対象についての検査結果が表示される。具体的には、結果表示欄４２４には、検査対象に設定された種々の検査項目の名称、測定値および判定結果が、設計値および公差と対応付けられた状態で一覧表の形式で表示される。保証表示欄４２５は、署名または押印されるための空欄である。測定作業者および測定管理者は、保証表示欄４２５に署名または押印することにより検査結果を保証することができる。
【０１３３】
報告書作成部１９は、検査部１８により良品と判定された測定対象物Ｓについてのみ報告書４２０を作成してもよい。このような報告書４２０は、検査対象の製品を顧客に納品する際に、製品の品質を保証するために納品書に添付される。また、報告書作成部１９は、検査部１８により不良品と判定された測定対象物Ｓについてのみ報告書４２０を作成してもよい。このような報告書４２０は、検査対象の製品が不良品であると判定された原因を解析するために自社で用いられる。
【０１３４】
本実施の形態においては、報告書４２０の結果表示欄４２４に測定対象物Ｓの部分の高さの測定値と当該部分について設定された検査項目の判定結果とが対応付けられた状態で表示されるが、本発明はこれに限定されない。報告書４２０の結果表示欄４２４に高さの測定値および検査項目の判定結果のいずれか一方が表示され、他方が表示されなくてもよい。
【０１３５】
（ｄ）ハイトゲージモード
使用者は、所望の測定対象物Ｓを図２の光学定盤１１１上に載置し、図３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取得し、取得された画像データに基づく画像を図１の表示部３４０に表示させる。使用者は、表示部３４０に表示された画像上において、測定すべき部分を測定点として指定する。
【０１３６】
位置情報取得部２は、基準画像取得部１により取得された画像上における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置（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、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。
【０１３７】
ハイトゲージモードにおける第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２の処理は、設定モードにおける第１の算出部２０、範囲決定部２１および干渉駆動部２２の処理とそれぞれ同様である。それにより、決定される干渉可能範囲Ｒ２に基づいて参照光の光路長が調整される。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８の駆動回路２７３，２７４を制御する。これにより、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。
【０１３８】
上記の駆動制御部３および干渉駆動部２２の動作により、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。基準面取得部４は、位置情報取得部２により取得された基準点に対応して座標算出部１３により算出された座標に基づいて基準面を取得する。
【０１３９】
ハイトゲージモードにおける偏向方向取得部７、検出部８、画像解析部９、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および第２の算出部１２の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部７、検出部８、画像解析部９、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および第２の算出部１２の処理とそれぞれ同様である。
【０１４０】
座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向または測定光の照射位置と第２の算出部１２により算出された第２の光路長に基づいて、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。座標算出部１３は、検出部８により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と第２の算出部１２により算出される第２の光路長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）を算出してもよい。ハイトゲージモードにおける判定部１４および高さ算出部１５の処理は、設定モードにおける判定部１４および高さ算出部１５の処理とそれぞれ同様である。
【０１４１】
（８）制御系の全体的な動作フロー
図１３〜図１６は、図１の光走査高さ測定装置４００において実行される光走査高さ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、光走査高さ測定装置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。なお、光走査高さ測定処理には、後述する指定測定処理および実測定処理が含まれる。以下の説明では、光走査高さ測定処理のうち指定測定処理および実測定処理が制御基板２１０により実行され、光走査高さ測定処理のうち他の処理が制御部３１０により実行されるが、本発明はこれに限定されない。例えば光走査高さ測定処理の全ての処理が制御基板２１０または制御部３１０により実行されてもよい。
【０１４２】
初期状態においては、図２の光学定盤１１１上に測定対象物Ｓが載置された状態で、光走査高さ測定装置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９の選択画面３４１が表示される。
【０１４３】
光走査高さ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Ｓ１０１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図９の設定ボタン３４１ａが操作されたか否かを判定する。
【０１４４】
制御部３１０は、設定モードが選択されない場合、後述する図１６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２４の設定画面３５０を表示させる（ステップＳ１０２）。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。
【０１４５】
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、図１１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。
【０１４６】
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Ｓ１０３）。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Ｓ１０５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設定する（ステップＳ１０４）。
【０１４７】
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Ｓ１０５）。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Ｓ１０７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設定する（ステップＳ１０６）。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。
【０１４８】
次に、制御部３１０は、ステップＳ１０４，Ｓ１０６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Ｓ１０７）。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Ｓ１０３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、基準面の設定が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【０１４９】
制御部３１０は、ステップＳ１０８で基準面の設定を受け付けた場合、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。一方、制御部３１０は、点の指定を受けた場合、制御基板２１０に、指定測定処理を指令するとともに、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１０（ａ）参照）。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行うとともに（ステップＳ１１０）、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。指定測定処理の詳細は後述する。
【０１５０】
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の指定測定処理で取得された１または複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて基準面を設定する（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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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で基準面の設定を受け付けていない場合、受け付けられる設定が測定対象物Ｓの測定に関する設定であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。より具体的には、制御部３１０は、受け付けられる設定が高さが測定されるべき測定対象物Ｓの部分を特定する設定であるか否かを判定する。
【０１５３】
制御部３１０は、受け付けられる設定が測定に関する設定でない場合、使用者の操作部３３０の操作による当該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。
【０１５４】
制御部３１０は、ステップＳ１２１において受け付けられる設定が測定に関する設定であった場合、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。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、指定測定処理を指令するとともに、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。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行うとともに（ステップＳ１２３）、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。
【０１５５】
その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により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。
【０１５６】
一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１２３の指定測定処理で取得された１または複数の測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を記憶部３２０に記憶することにより測定点の設定を行う（ステップＳ１２５）。
【０１５７】
上記のステップＳ１２５，Ｓ１３０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Ｓ１０８の処理に戻る。
【０１５８】
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Ｓ１０３〜Ｓ１１２，Ｓ１２１〜Ｓ１２５，Ｓ１３０のいずれか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、光走査高さ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。このとき、ステップＳ１０３〜Ｓ１１２，Ｓ１２１〜Ｓ１２５，Ｓ１３０のいずれかにおいて、設定のために一時的に記憶部３２０に記憶された情報が消去されてもよい。
【０１５９】
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）とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を登録情報に含める。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特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて測定点の高さが算出されてもよい。この場合、算出結果が測定点の高さとして設定画面３５０（図２９）に表示されてもよい。
【０１６０】
上記のステップＳ１０１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９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３３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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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、光学定盤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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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）。
【０１６６】
次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報から登録された測定点の情報を取得し、取得された測定点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１１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、測定点を高い精度で容易に特定し、補正することができる。
【０１６７】
次に、制御部３１０は、制御基板２１０に、補正された測定点ごとに実測定処理を指令するとともに、補正された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を与える（図１０（ｂ）参照）。それにより、制御基板２１０は、実測定処理を行うとともに（ステップＳ２０９）、実測定処理により特定された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。実測定処理の詳細は後述する。
【０１６８】
次に、制御部３１０は、登録された基準面の情報を取得し、基準面と取得された座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を測定結果として記憶部３２０に記憶する。また、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、高さの算出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、光走査高さ測定処理が測定モードで終了する。
【０１６９】
上記のステップＳ２０１において、測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の操作によりハイトゲージモードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２１１）。より具体的には、制御部３１０は、使用者により図９のハイトゲージボタン３４１ｃが操作されたか否かを判定する。制御部３１０は、ハイトゲージモードが選択されない場合、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【０１７０】
一方、制御部３１０は、ハイトゲージモードが選択された場合、図１の表示部３４０に後述する図２５の設定画面３５０を表示させる（ステップＳ２１２）。その後、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作に基づいて基準面の設定を行う（ステップＳ２１３）。この設定処理は、上記のステップＳ１０９〜Ｓ１１２の処理と同じである。
【０１７１】
その後、制御部３１０は、測定点の指定を受けた場合、制御基板２１０に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された測定点により特定される平面座標（Ｕａ，Ｖａ）を与える（図１０（ｃ）参照）。それにより、制御基板２１０は、指定測定処理を行う（ステップＳ２１４）。また、制御基板２１０は、指定測定処理により特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を指定された測定点に対応する座標として取得し、制御部３１０に与える（ステップＳ２１５）。
【０１７２】
次に、制御部３１０は、設定された基準面の情報を取得し、基準面と取得された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と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高さを算出し、算出結果を測定結果として表示部３４０に表示する。例えば、制御部３１０は、基準面が平面である場合、取得された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を通る基準面の垂線を引いたときの基準面から座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）までの垂線の長さを高さとして算出し、算出結果を測定結果として表示部３４０に表示する。また、制御部３１０は、撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標または画像上で指定された測定点により特定される平面座標に、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す緑色の「＋」印を表示部３４０に表示する（ステップＳ２１６）。
【０１７３】
続いて、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により追加の測定点が指定されたか否かを判定する（ステップＳ２１７）。追加の点が指定された場合、制御部３１０は、ステップＳ２１４の処理に戻る。これにより、追加の測定点が指定されなくなるまでステップＳ２１４〜Ｓ２１７の処理が繰り返される。追加の点が指定されない場合、光走査高さ測定処理がハイトゲージモードで終了する。
【０１７４】
上記のハイトゲージモードによれば、使用者は、画像上で点を指定することにより、基準点および基準面を指定することができる。また、使用者は、測定点を画面上で指定することにより、高さの測定結果を取得することができる。さらに、使用者は、複数の測定点を指定することにより、引き続き基準面を維持したまま測定を継続することができる。
【０１７５】
（９）指定測定処理の一例
図１７および図１８は、制御基板２１０による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。図１９および図２０は、図１７および図１８の指定測定処理を説明するための説明図である。図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）および図２０（ａ），（ｂ）の各々では、左側に光学定盤１１１上に載置される測定対象物Ｓと撮像部２２０および走査部２７０との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部２２０の撮像により表示部３４０に表示される画像が示される。表示部３４０に表示される画像には、測定対象物Ｓの画像ＳＩが含まれる。以下の説明では、表示部３４０に表示される画像上の平面座標を画面座標と呼ぶ。
【０１７６】
制御基板２１０は、制御部３１０から指定測定処理の指令を受けることにより、指定測定処理を開始する。そこで、制御基板２１０は、制御部３１０から指令とともに与えられる画面座標（Ｕａ，Ｖａ）を取得する（ステップＳ３０１）。
【０１７７】
図１９（ａ）の右側においては、表示部３４０に表示される画像上に画面座標（Ｕａ，Ｖａ）が示される。また、図１９（ａ）の左側においては、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する測定対象物Ｓの部分が点Ｐ０で示される。
【０１７８】
ステップＳ３０１において、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する点Ｐ０の座標のうちＺ軸の成分（高さ方向の成分）は不明である。そこで、制御基板２１０は、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分を「Ｚａ」と仮定する（ステップＳ３０２）。この場合、図１９（ｂ）に示すように、仮定されるＺ軸の成分は、実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するとは限らない。
【０１７９】
次に、制御基板２１０は、上記の座標変換情報に基づいてＺ軸の成分が仮定された「Ｚａ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ，Ｙａ）を算出する（ステップＳ３０３）。それにより、図１９（ｂ）に示すように、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）および仮定されたＺ軸の成分に対応する仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が得られる。なお、本例では、「Ｚａ」は図２の測定領域Ｖ内のＺ方向における中間位置とする。
【０１８０】
次に、制御基板２１０は、ステップＳ３０３の処理により得られる座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および位置変換情報に基づいて図８の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する（ステップＳ３０４）。
【０１８１】
この場合、ステップＳ３０２で仮定されるＺ軸の成分が実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分から大きくずれていると、図１９（ｃ）の左側の側面図に示すように、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置が実際に指定された点Ｐ０から大きくずれる。そこで、以降の処理が行われる。
【０１８２】
ステップＳ３０４の処理により、撮像部２２０により取得される画像上には、走査部２７０から測定対象物Ｓに照射される測定光の照射部分（光スポット）が現れる。この場合、測定光の照射部分の画面座標は画像処理等を用いて容易に検出することができる。図１９（ｃ）の右側の図では、表示部３４０に表示される画像上に現れる測定光の照射部分（光スポット）が丸印で示される。
【０１８３】
制御基板２１０は、ステップＳ３０４の処理後、撮像部２２０により取得される画像上で測定光の照射位置を示す平面座標を画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）として検出する（ステップＳ３０５）。
【０１８４】
次に、制御基板２１０は、図３の第２の光出射部２３３および第１の受光部２３４を制御することにより測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出するとともに、第１の光路長に基づいて図６（ｂ）の可動部２５２ａ，２５２ｂの干渉可能範囲Ｒ２を算出する（ステップＳ３０６）。また、制御基板２１０は、算出された干渉可能範囲Ｒ２内で図５の可動部２５２ａ，２５２ｂを移動させる（ステップＳ３０７）。
【０１８５】
さらに、制御基板２１０は、干渉光が生成されるときの図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を検出するとともに、図８の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度から測定光の偏向方向を検出する（ステップＳ３０８）。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲が干渉可能範囲Ｒ２内に制限されているので、干渉光が生成されるときの可動部２５２ａ，２５２ｂの位置が短時間で検出される。
【０１８６】
次に、制御基板２１０は、検出された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図４の第２の受光部２３２ｄにより取得される受光信号とに基づいて測定光の光路長を第２の光路長として算出する（ステップＳ３０９）。また、制御基板２１０は、算出された第２の光路長および直前のステップＳ３０８で検出された測定光の偏向方向に基づいて測定対象物Ｓまたは光学定盤１１１上の測定光の照射位置Ｐ２の座標を座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする（ステップＳ３１０）。
【０１８７】
ここで、図１９（ｃ）に示すように、照射位置Ｐ２が点Ｐ０からずれていると、画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）も画面座標（Ｕａ，Ｖａ）からずれる。そこで、制御基板２１０は、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対する検出された画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）の誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
【０１８８】
ステップＳ３１１において、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ３１０で定められた座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を使用者により指定された座標として特定し（ステップＳ３１２）、指定測定処理を終了する。その後、制御基板２１０は、特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。
【０１８９】
ステップＳ３１１において、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板２１０は、上記の誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）に基づいて測定光の偏向方向を調整する（ステップＳ３１３）。具体的には、例えばＸ軸およびＹ軸に対応する画面座標上の誤差と反射部２７１ｂ，２７２ｂの調整すべき角度との関係を誤差対応関係として予め記憶部３２０に記憶させておく。その上で、制御基板２１０は、図２０（ａ）に白抜きの矢印で示すように、算出された誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）と誤差対応関係とに基づいて測定光の偏向方向を微調整する。
【０１９０】
その後、制御基板２１０は、ステップＳ３０５の処理に戻る。それにより、測定光の偏向方向が微調整された上で再度ステップＳ３０５〜Ｓ３１１の処理が行われる。その結果、最終的に、図２０（ｂ）に示すように、誤差（Ｕａ−Ｕｃ，Ｖａ−Ｖｃ）が判定範囲内となることにより、使用者により指定された測定点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定される。
【０１９１】
（１０）指定測定処理の他の例
図２１および図２２は、制御基板２１０による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。図２３は、図２１および図２２の指定測定処理を説明するための説明図である。図２３（ａ），（ｂ）の各々では、左側に光学定盤１１１上に載置される測定対象物Ｓと撮像部２２０および走査部２７０との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部２２０の撮像により表示部３４０に表示される画像が示される。
【０１９２】
指定測定処理が開始されると、制御基板２１０は、制御部３１０から指令とともに与えられる画面座標（Ｕａ，Ｖａ）を取得する（ステップＳ４０１）。続いて、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０２の処理と同様に、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分を「Ｚａ」と仮定する（ステップＳ４０２）。この場合、図１９（ｂ）の例と同様に、仮定されるＺ軸の成分は、実際に指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するとは限らない。
【０１９３】
次に、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０３の処理と同様に、Ｚ軸の成分が仮定された「Ｚａ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ，Ｙａ）を算出する（ステップＳ４０３）。また、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０４の処理と同様に、ステップＳ４０３の処理により得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および位置変換情報に基づいて図８の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４において、使用者により指定される点Ｐ０と測定対象物Ｓに照射される測定光の照射位置との関係は、上記の図１９（ｃ）の状態と同じである。その後、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置が実際に指定された点Ｐ０に一致するかまたは近づくように、以降の処理が行われる。
【０１９４】
まず、制御基板２１０は、上記のステップＳ３０６と同様に、図３の第２の光出射部２３３および第１の受光部２３４を制御することにより測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出するとともに、第１の光路長に基づいて図６（ｂ）の可動部２５２ａ，２５２ｂの干渉可能範囲Ｒ２を算出する（ステップＳ４０５）。また、制御基板２１０は、算出された干渉可能範囲Ｒ２内で図５の可動部２５２ａ，２５２ｂを移動させる（ステップＳ４０６）。さらに、制御基板２１０は、干渉光が生成されるときの図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を検出するとともに、図８の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度から測定光の偏向方向を検出する（ステップＳ４０７）。この場合、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲が干渉可能範囲Ｒ２内に制限されているので、干渉光が生成されるときの可動部２５２ａ，２５２ｂの位置が短時間で検出される。
【０１９５】
次に、制御基板２１０は、検出された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図４の第２の受光部２３２ｄにより取得される受光信号とに基づいて測定光の光路長を第２の光路長として算出する（ステップＳ４０８）。また、制御基板２１０は、算出された第２の光路長および直前のステップＳ４０７で検出された測定光の偏向方向に基づいて測定対象物Ｓまたは光学定盤１１１上の測定光の照射位置Ｐ２の座標を座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする（ステップＳ４０９）。
【０１９６】
上記のステップＳ４０９の処理により、測定光の照射位置Ｐ２のＺ軸の成分「Ｚｃ」は、使用者により指定された点Ｐ０のＺ軸の成分に一致するかまたは近い値であると推定される。そこで、制御基板２１０は、座標変換情報に基づいてＺ軸の成分が仮定された「Ｚｃ」であるときの画面座標（Ｕａ，Ｖａ）に対応する平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）を算出する（ステップＳ４１０）。それにより、図２３（ａ）に示すように、画面座標（Ｕａ，Ｖａ）および仮定されたＺ軸の成分に対応する仮想点Ｐ３の座標（Ｘａ’，Ｙａ’，Ｚｃ）が得られる。
【０１９７】
次に、制御基板２１０は、仮想点Ｐ３の平面座標（Ｘａ’，Ｙａ’）に対する照射位置Ｐ２の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）の誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
【０１９８】
ステップＳ４１１において、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ４０９で定められた照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を使用者により指定された座標として特定し（ステップＳ４１２）、指定測定処理を終了する。その後、制御基板２１０は、特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御部３１０に与える。
【０１９９】
ステップＳ４１１において、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板２１０は、直前のステップＳ４１０で得られた仮想点Ｐ３の座標（Ｘａ’，Ｙａ’，Ｚｃ）を上記のステップＳ４０４で測定光の照射対象となる座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする（ステップＳ４１３）。その後、制御基板２１０は、上記のステップＳ４０４の処理に戻る。
【０２００】
それにより、測定光の偏向方向が変更された上で再度ステップＳ４０４〜Ｓ４１１の処理が行われる。その結果、最終的に、図２３（ｂ）に示すように、誤差（Ｘａ’−Ｘｃ，Ｙａ’−Ｙｃ）が判定範囲内となることにより、使用者により指定された測定点に対応する座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が特定される。
【０２０１】
（１１）実測定処理
制御基板２１０は、制御部３１０から実測定処理の指令を受けることにより、実測定処理を開始する。実測定処理が開始されると、制御基板２１０は、まず制御部３１０から指令とともに与えられる測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を取得する。
【０２０２】
ここで、設定モードで設定された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて測定光を照射しても、測定モードで測定される測定対象物Ｓの形状によっては、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の平面座標が測定点の座標から大きくずれる場合がある。
【０２０３】
例えば、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分のＺ軸の成分が「Ｚｃ」から大きくずれていると、測定光の照射位置の平面座標も設定された測定点の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）から大きくずれる。そこで、実測定処理では、測定光の照射位置の平面座標が測定点の平面座標（Ｘｃ，Ｙｃ）から一定の範囲内に収まるように調整される。
【０２０４】
具体的には、制御基板２１０は、例えば取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に対応する画面座標を（Ｕａ，Ｖａ）とした上で、取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図１７のステップＳ３０３の処理で得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする。次に、制御基板２１０は、図１７および図１８のステップＳ３０４〜Ｓ３１２の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ３１２の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を取得された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）として、制御部３１０に与える。それにより、実測定処理が終了する。なお、制御基板２１０は、図４の第２の受光部２３２ｄから出力される受光信号、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置、および図１の撮像部２２０により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、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（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。
【０２０５】
あるいは、制御基板２１０は、以下のように実測定処理を実行してもよい。制御基板２１０は、例えば取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に対応する画面座標を（Ｕａ，Ｖａ）とした上で、取得された測定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を図２１のステップＳ４０３の処理で得られる仮想点Ｐ１の座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とする。次に、制御基板２１０は、図２１および図２２のステップＳ４０４〜Ｓ４１２の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ４１２の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を取得された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）として、制御部３１０に与える。それにより、実測定処理が終了する。
【０２０６】
（１２）設定モードおよび測定モードを用いた操作例
図２４〜図２９は、設定モードにおける光走査高さ測定装置４００の操作例を説明するための図である。以下では、光走査高さ測定装置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。
【０２０７】
まず、測定管理者は、高さ測定の基準となる測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図９の設定ボタン３４１ａを操作する。それにより、光走査高さ測定装置４００が設定モードの動作を開始する。この場合、例えば図２４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２４〜図２９の各図および後述する図３０〜図３５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。
【０２０８】
設定モードの開始時点には、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２４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２４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。
【０２０９】
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２５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を示す指標が除去される。また、ボタン表示領域３５２において、図２４のサーチ領域ボタン３５２ａおよびパターン画像ボタン３５２ｂに代えて、点指定ボタン３５２ｄおよび基準面設定ボタン３５２ｅが表示される。
【０２１０】
測定管理者は、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２６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、基準面設定ボタン３５２ｅ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２７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、点指定ボタン３５２ｄおよび基準面設定ボタン３５２ｅ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。
【０２１１】
その後、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、基準面ＲＦの設定が完了するとともに、設定画面３５０の表示態様が図２８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、基準面ＲＦの設定に用いられた１または複数の基準点を示す指標が除去される。また、ボタン表示領域３５２において、図２７の基準面設定ボタン３５２ｅに代えて、許容値ボタン３５２ｇが表示される。
【０２１２】
測定管理者は、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２９に「＋」印で示すように、測定点が指定される。このとき、複数の基準面ＲＦが設定されている場合、指定された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の中から一の選択を受け付ける。また、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、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ときには、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが画像表示領域３５１上に表示される。このとき「＋」印の色を例えば緑色に変化させることにより、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。
【０２１３】
一方、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、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が画像表示領域３５１上に表示されてもよい。このとき「＋」印の色を例えば赤色に変化させることにより、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。
【０２１４】
複数の測定点が指定されている場合、測定経路情報を指定可能であってもよい。例えば、複数の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。
【０２１５】
測定点の指定時に、測定管理者は、さらに許容値ボタン３５２ｇを操作することにより、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。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。それにより、複数の測定点および許容値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、登録情報は、特定のファイル名が付与される。なお、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。
【０２１６】
図２６、図２７および図２９に示すように、基準画像ＲＩには、測定管理者により指定された基準点および測定点の位置を示す指標「＋」が重畳表示される。これにより、測定管理者は、測定対象物Ｓの基準画像ＲＩ上に重畳表示された指標を視認することにより、指定された基準点および測定点を容易に確認することができる。
【０２１７】
ここで、本発明においては、設定モードにおける基準点および測定点の設定の順は上記の例に限定されない。基準点および測定点の設定は、以下のように行われてもよい。
【０２１８】
図３０〜図３２は、設定モードにおける光走査高さ測定装置４００の他の操作例を説明するための図である。本例では、サーチ領域ＳＲおよびパターン画像ＰＩの設定後、図３０に示すように、ボタン表示領域３５２に、設定完了ボタン３５２ｃ、点指定ボタン３５２ｄ、基準面設定ボタン３５２ｅ、許容値ボタン３５２ｇ、基準点設定ボタン３５２ｈおよび測定点設定ボタン３５２ｉが表示される。
【０２１９】
この状態で、測定管理者は、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。このとき、測定管理者は、図３０に「＋」印で示すように、基準点または測定点になりえる複数（本例では５つ）の点を指定する。
【０２２０】
次に、測定管理者は、指定した各点ごとに、基準点設定ボタン３５２ｈまたは測定点設定ボタン３５２ｉを操作することにより、当該点を基準点として用いるのか測定点として用いるのかを決定する。さらに、測定管理者は、１または複数の点を基準点として決定した後、基準面設定ボタン３５２ｅを操作する。それにより、図３１に示すように、画像表示領域３５１に点線の「＋」印で示すように１または複数（本例では３つ）の基準点が表示される。また、二点鎖線で示すように１または複数の基準点に基づく基準面が表示される。さらに、実線の「＋」印で示すように１または複数（本例では２つ）の測定点が表示される。
【０２２１】
その後、図３２に示すように、指定された測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが画像表示領域３５１上に表示される。このとき、測定管理者は、上記の例と同様に、許容値ボタン３５２ｇを操作することにより、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。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン３５２ｃを操作する。
【０２２２】
図３３〜図３５は、測定モードにおける光走査高さ測定装置４００の操作例を説明するための図である。測定作業者は、高さ測定の対象となる測定対象物Ｓを光学定盤１１１上に位置決めし、図１の操作部３３０を用いて図９の測定ボタン３４１ｂを操作する。それにより、光走査高さ測定装置４００が測定モードの動作を開始する。この場合、例えば図３３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。
【０２２３】
測定モードの開始時点には、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選択する。それにより、光学定盤１１１に載置された測定対象物Ｓに対応する高さ測定の登録情報が読み込まれる。
【０２２４】
登録情報が読み込まれると、図３４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を参照しつつ光学定盤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。
【０２２５】
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複数の測定点に対応する測定対象物Ｓの複数の部分の基準面からの高さが測定される。また、読み込まれた登録情報に許容値が含まれる場合には、その許容値に基づいて測定点の対応部分の良否判定が行われる。
【０２２６】
その結果、図３５に示すように、画像表示領域３６１上に、設定されている測定点にそれぞれ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、設定されている測定点にそれぞれ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。
【０２２７】
（１３）効果
（ａ）上記の光走査高さ測定装置４００においては、第１の光出射部２３１から出射された第１の光が導光部２４０において測定光と参照光とに分岐される。測定光は、測定対象物Ｓに照射され、測定対象物Ｓにより反射されて導光部２４０のポート２４５ｄに帰還する。一方、参照光は、導光部２４０から出力され、参照部２５０の反射部材２５４ｃにより反射されて導光部２４０のポート２４５ｃに帰還する。参照部２５０においては、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動により参照光の光路長が変化する。測定光の光路長と参照光の光路長とが一致するときに導光部２４０において干渉光が生成される。
【０２２８】
一方、第２の光出射部２３３から出射された第２の光は測定光に結合され、測定光とともに測定対象物Ｓに照射される。測定対象物Ｓにより反射された第２の光は第１の受光部２３４により受光される。このとき、第２の光が第２の光出射部２３３から出射された時点から第１の受光部２３４により受光される時点までの時間に基づいて、測定光の概略の光路長が第１の光路長として算出される。さらに、第１の光路長に基づいて、測定光と参照光とを干渉させるための可動部２５２ａ，２５２ｂの移動範囲が干渉可能範囲Ｒ２として決定される。この場合、干渉可能範囲Ｒ２は可動部の移動可能範囲Ｒ１よりも小さいため、短い移動時間で干渉光の生成が可能となる。
【０２２９】
測定光と参照光との干渉により生成された干渉光は測定部２３２の第２の受光部２３２ｄにより受光され、干渉光の波長ごとの受光量を示す受光信号が生成される。支持部２５１に対する可動部２５２ａ，２５２ｂの相対位置と受光信号における干渉光の受光量とに基づいて、測定光の光路長が第２の光路長として高精度で算出される。さらに、高精度な第２の光路長に基づいて、測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の高さが高精度に算出される。
【０２３０】
上記の構成によれば、概略的な第１の光路長に基づいて干渉可能範囲Ｒ２が決定されることにより、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動距離および移動時間が短縮されるので、測定に要する時間が短縮される。したがって、測定対象物Ｓの所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能となる。
【０２３１】
（ｂ）上記の光走査高さ測定装置４００においては、保持部１２０に設けられる昇降部１３０により、光学定盤１１１上の測定対象物Ｓに対して走査部２７０を含む測定ヘッド２００を上下方向に移動させることができる。それにより、測定対象物Ｓの表面の高さの測定可能範囲が拡大される。
【０２３２】
（ｃ）光走査高さ測定装置４００が設定モードまたはハイトゲージモードにある状態で、基準点および測定点は表示部３４０に表示される測定対象物Ｓの基準画像ＲＩ上で受け付けられる。それにより、使用者は、測定対象物Ｓの所望の部分の高さを容易に測定することができる。
【０２３３】
［２］第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００は、光学部２３０および導光部２４０の構成が異なる点を除いて第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００と基本的に同じ構成を有する。第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００について、第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００と異なる点を説明する。
【０２３４】
図３６は、第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００のスタンド部１００および測定ヘッド２００の構成を示すブロック図である。図３６に示すように、本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００には、光学部２３０に図３の第２の光出射部２３３が設けられていない。また、導光部２４０は、第１の実施の形態に係る光結合部材２４７に代えて光導出部材２４８を含む。光導出部材２４８は、例えばハーフミラーにより構成され、測定対象物Ｓに照射されるとともに測定対象物Ｓにより反射されて導光部２４０に帰還する測定光の一部を第１の受光部２３４に導く。なお、光導出部材２４８は、例えばファイバカプラおよび光ファイバにより構成されてもよい。
【０２３５】
上記の構成において、第１の受光部２３４は、第１の実施の形態に係る第２の光に代えて、走査部２７０から測定対象物Ｓに照射されるとともに測定対象物Ｓから反射されて導光部２４０に帰還する測定光の一部を受光する。それにより、本実施の形態では測定光を用いて、測定光の概略の光路長が第１の光路長として算出される。
【０２３６】
具体的には、第１の算出部２０（図１１）は、干渉可能範囲Ｒ２を算出するための第１の光路長の算出時に、例えば比較的短いパルス幅で第１の光が出射されるように第１の光出射部２３１を制御する。また、第１の算出部２０は、第１の光が出射されることにより測定対象物Ｓに照射されるとともに測定対象物Ｓにより反射されて光学部２３０に帰還する測定光を受光するように第１の受光部２３４を制御する。さらに、第１の算出部２０は、第１の光が出射された時点から測定光が受光される時点までの時間に基づいて、測定光の概略の光路長を第１の光路長として算出する。
【０２３７】
その後、算出された第１の光路長に基づいて範囲決定部２１（図１１）により干渉可能範囲Ｒ２が決定される。また、決定された干渉可能範囲Ｒ２内で可動部２５２ａ，２５２ｂが移動するように図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂが干渉駆動部２２（図１１）により制御される。
【０２３８】
第１の光路長が算出されると、第１の算出部２０は、比較的長いパルス幅で第１の光が出射されるようにまたは連続して第１の光が出射されるように第１の光出射部２３１を制御する。それにより、導光部２４０において安定した干渉光を得ることが可能となり、第２の算出部１２（図１２）において測定光の光路長が第２の光路長として高精度に算出される。
【０２３９】
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においても、指定測定処理および実測定処理中に、概略的な第１の光路長に基づいて干渉可能範囲Ｒ２が決定されることにより、可動部２５２ａ，２５２ｂの移動距離および移動時間が短縮されるので、測定に要する時間が短縮される。したがって、測定対象物Ｓの所望の部分の高さを短時間でかつ高精度で測定することが可能となる。
【０２４０】
また、本実施の形態では、測定光が第１の光路長を求めるための光および第２の光路長を求めるための光として兼用される。したがって、第１の光路長を求めるための光および第２の光路長を求めるための光を個別に発生させるための複数の光出射部を設ける必要がない。その結果、光走査高さ測定装置４００の部品点数が低減され、光走査高さ測定装置４００の小型化が実現される。
【０２４１】
［３］他の実施の形態
（ａ）第１および第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、制御基板２１０は、指定測定処理または実測定処理中に第１の光路長が算出された場合に、以下に示すヘッド部高さ調整処理を行ってもよい。
【０２４２】
図３７は、ヘッド部高さ調整処理の一例を示すフローチャートである。本例では、図５の参照部２５０により調整可能な参照光の光路長が第１の値から第１の値よりも大きい第２の値までの範囲に設定されているものとする。また、初期状態では、現時点における第１の光路長が算出されているものとする。
【０２４３】
図３７に示すように、制御基板２１０は、まず現時点で算出されている第１の光路長が第１の値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５０１）。
【０２４４】
制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値以上である場合に、後述するステップＳ５０４の処理に進む。第１の光路長が第１の値よりも小さい場合には、測定光の光路長を大きくする必要がある。そこで、制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値よりも小さい場合に、測定ヘッド２００が予め定められた一定距離上昇するように図３の駆動回路１３２を制御するとともに第１の光路長を再度算出する（ステップＳ５０２）。
【０２４５】
次に、制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値よりも小さいか否かを再度判定する（ステップＳ５０３）。そこで、制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値よりも小さい場合に、ステップＳ５０２の処理に戻る。一方、制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値以上である場合に、現時点で算出されている第１の光路長が第２の値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０４）。
【０２４６】
制御基板２１０は、第１の光路長が第２の値以下である場合に、ヘッド部高さ調整処理を終了する。第１の光路長が第２の値よりも大きい場合には、測定光の光路長を小さくする必要がある。そこで、制御基板２１０は、第１の光路長が第２の値よりも大きい場合に、測定ヘッド２００が予め定められた一定距離下降するように図３の駆動回路１３２を制御するとともに第１の光路長を再度算出する（ステップＳ５０５）。
【０２４７】
次に、制御基板２１０は、第１の光路長が第２の値よりも大きいか否かを再度判定する（ステップＳ５０６）。そこで、制御基板２１０は、第１の光路長が第１の値よりも大きい場合に、ステップＳ５０５の処理に戻る。一方、制御基板２１０は、第１の光路長が第２の値以下である場合に、ヘッド部高さ調整処理を終了する。
【０２４８】
上記のヘッド部高さ調整処理によれば、使用者は、煩雑な操作を行うことなく、光学定盤１１１の載置面に直交する方向における広い範囲に渡って測定対象物Ｓの表面の高さを測定することができる。
【０２４９】
（ｂ）第１の実施の形態においては、第１の光路長が指定測定処理および実測定処理における三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の特定前に算出され、干渉可能範囲Ｒ２が決定されるが、本発明はこれに限定されない。制御基板２１０は、走査部２７０から測定対象物Ｓに測定光が照射される場合に、所定周期で第１の光路長を算出し、算出された第１の光路長に基づいて干渉可能範囲Ｒ２を決定してもよい。さらに、制御基板２１０は、干渉可能範囲Ｒ２が決定されるごとに図６（ｂ）の可動部２５２ａ，２５２ｂの移動を制御してもよい。
【０２５０】
（ｃ）第１の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００においては、第２の実施の形態に係る光走査高さ測定装置４００と同様に、第１の受光部２３４が第２の光ではなく測定光を受光することにより、第１の光が出射される時点から測定光が受光される時点までの時間に基づいて測定光の概略の光路長が第１の光路長として測定されてもよい。この場合、第２の光は、測定光が照射される測定対象物Ｓの表面上の位置を示すためにのみ用いられることになる。
【０２５１】
（ｄ）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、白色干渉方式により算出されてもよい。測定対象物Ｓの高さが白色干渉方式により算出される場合には、参照光の光路長を変化させるための可動部材を往復移動させる必要がある。このような場合でも、測定光の概略の光路長が第１の光路長として算出されることにより、参照光の光路長を調整するための可動部材の往復移動の範囲を干渉可能範囲Ｒ２として可動部材の移動可能範囲よりも小さく決定することができる。なお、この場合、測定点が受け付けられるごとに決定された干渉可能範囲Ｒ２内で可動部材が往復移動することにより、可動部材の往復移動の中心がシフトすることになる。
【０２５２】
（ｅ）上記実施の形態において、光走査高さ測定装置４００の動作モードは複数の動作モードを含み、光走査高さ測定装置４００は使用者により選択された動作モードで動作するが、本発明はこれに限定されない。光走査高さ測定装置４００の動作モードは複数の動作モードを含まずに単一の動作モードのみを含み、光走査高さ測定装置４００は当該動作モードで動作してもよい。例えば、光走査高さ測定装置４００の動作モードは設定モードおよび測定モードを含まず、光走査高さ測定装置４００はハイトゲージモードと同様の動作モードで動作してもよい。
【０２５３】
［４］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。
【０２５４】
上記実施の形態においては、位置情報取得部２が受付部の例であり、第１の光出射部２３１が第１の光出射部および光出射部の例であり、導光部２４０のファイバカプラ２４５が分岐部の例であり、第２の光出射部２３３が第２の光出射部の例であり、導光部２４０の光結合部材２４７が光結合部の例であり、走査部２７０の偏向部２７１，２７２が偏向部の例である。
【０２５５】
また、駆動制御部３が駆動制御部の例であり、第１の受光部２３４が第１の受光部の例であり、第１の算出部２０が第１の算出部の例であり、反射部材２５４ｃが参照体の例であり、可動部２５２ａ，２５２ｂのうち一方が可動部の例であり、可動部２５２ａ，２５２ｂのうち他方が平衡部の例であり、２本のリニアガイド２５１ｇがそれぞれ第１の移動軸および第２の移動軸の例である。
【０２５６】
また、干渉可能範囲Ｒ２が干渉可能範囲の例であり、範囲決定部２１が決定部の例であり、干渉駆動部２２が干渉駆動部の例であり、参照位置取得部１０が可動部位置検出部の例であり、第２の受光部２３２ｄが第２の受光部の例であり、第２の算出部１２が第２の算出部の例であり、高さ算出部１５が高さ算出部の例である。
【０２５７】
また、光学定盤１１１が載置台の例であり、保持部１２０が保持部の例であり、制御基板２１０、駆動制御部３、駆動部１３１および駆動回路１３２が保持駆動部の例であり、分光部２３２ｂが分光部の例である。
【０２５８】
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】
【０２５９】
本発明は、種々の光走査高さ測定装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０２６０】
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…偏向方向取得部，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…第２の算出部，１３…座標算出部，１４…判定部，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…第１の算出部，２１…範囲決定部，２２…干渉駆動部，１００…スタンド部，１１０…設置部，１１１…光学定盤，１２０…保持部，１３０…昇降部，１３１，２５５ａ，２５５ｂ，２６４，２７１ａ，２７２ａ…駆動部，１３２，２５６ａ，２５６ｂ，２６５，２７３，２７４…駆動回路，１３３，２５７ａ，２５７ｂ，２６６，２７５，２７６…読取部，２００…測定ヘッド，２１０…制御基板，２２０…撮像部，２３０…光学部，２３１…第１の光出射部，２３２…測定部，２３２ｄ…第２の受光部，２３２ａ，２３２ｃ，２４６…レンズ，２３２ｂ…分光部，２３３…第２の光出射部，２３４…第１の受光部，２４０…導光部，２４１，２４２，２４３，２４４…光ファイバ，２４５…ファイバカプラ，２４５ａ，２４５ｂ，２４５ｃ，２４５ｄ…ポート，２４５ｅ…本体部，２４７…光結合部材，２４８…光導出部材，２５０…参照部，２５１…支持部，２５１ｇ…リニアガイド，２５２ａ，２５２ｂ，２６２…可動部，２５３，２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃ…反射部材，２６０…合焦部，２６１…固定部，２６３…可動レンズ，２７０…走査部，２７１，２７２…偏向部，２７１ｂ，２７２ｂ…反射部，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，３４１ｃ…ハイトゲージボタン，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…設定完了ボタン，３５２ｄ…点指定ボタン，３５２ｅ…基準面設定ボタン，３５２ｇ…許容値ボタン，３５２ｈ…基準点設定ボタン，３５２ｉ…測定点設定ボタン，３６０…測定画面，３６２ａ…ファイル読込ボタン，４００…光走査高さ測定装置，４１０…制御系，４２０…報告書，４２１…名称表示欄，４２２…画像表示欄，４２３…状況表示欄，４２４…結果表示欄，４２５…保証表示欄，Ｐ０…点，Ｐ１，Ｐ３…仮想点，Ｐ２…照射位置，ＰＩ…パターン画像，Ｒ１…移動可能範囲，Ｒ２…干渉可能範囲，ＲＦ…基準面，Ｓ…測定対象物，Ｖ…測定領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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