(57)【要約】【課題】測定対象物の所望の面の概略の表面形状を使用者が容易に把握することを可能にする形状測定装置を提供する。【解決手段】測定対象物を含む基準画像ＲＩ上で複数の指定点が指定される。光出射部から出射された光が偏光部により偏向され、複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分に照射される。偏向部の偏向方向または基準画像ＲＩ上の複数の指定点の位置と、測定対象物からの光を受光する受光部により出力される受光信号とに基づいて測定対象物の複数の座標が算出される。算出された複数の座標により特定される近似面が取得され、取得された近似面に対する複数の部分の偏差が算出される。算出された偏差に基づいて偏差画像が生成される。偏差画像においては、複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分が算出された偏差に応じた表示態様で表示される。【選択図】図４２
2019074476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を含む実画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得される測定対象物の実画像上の複数の指定点の位置を取得する位置取得部と、
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偏向して測定対象物に照射する偏向部と、
測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
前記複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分に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、
前記偏向部の偏向方向または前記偏向部により偏向された光の前記実画像上の照射位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて測定対象物の前記複数の部分の座標を算出する座標算出部と、
前記座標算出部により算出された前記複数の部分の座標により特定される近似面を取得する面取得部と、
前記面取得部により取得された近似面に対する前記複数の部分の偏差を算出する偏差算出部と、
前記複数の部分を前記偏差算出部により算出された偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成する偏差画像生成部とを備える、形状測定装置。
【請求項２】
偏差と色または濃度との対応関係を設定する表示態様設定部をさらに備え、
前記偏差画像生成部は、前記表示態様設定部により設定された対応関係に基づいて、前記複数の部分が前記偏差算出部により算出された偏差に応じた色または濃度で表示されるように前記偏差画像を生成する、請求項１記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記偏差算出部は、算出された前記複数の部分の偏差を補間することにより、測定対象物の前記複数の部分以外の領域の偏差を算出し、
前記偏差画像生成部は、前記複数の部分以外の測定対象物の前記領域が補間により算出された偏差に応じた表示態様でさらに表示されるように前記偏差画像を生成する、請求項１または２記載の形状測定装置。
【請求項４】
表示部をさらに備え、
前記画像取得部は、取得された前記実画像を前記表示部に表示し、
前記偏差画像生成部は、生成された前記偏差画像を前記表示部に表示される前記実画像上に重畳表示する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記位置取得部は、取得された前記複数の指定点の位置を示す指標を前記表示部に表示される前記実画像上に重畳表示する、請求項４記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記偏差算出部は、前記面取得部により取得された前記近似面と前記複数の部分の偏差とに基づいて、前記近似面に対する前記複数の部分の平面度を算出する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記位置取得部は、前記画像取得部により取得される前記実画像上の測定点の指定を受け付け、
前記駆動制御部は、前記測定点に対応する測定対象物の部分に光が照射されるように前記偏向部をさらに制御し、
前記形状測定装置は、
前記偏向部の偏向方向または前記実画像上の前記測定点の位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて、前記測定点に対応する測定対象物の測定部分の高さを算出する高さ算出部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記位置取得部は、前記画像取得部により取得される前記実画像上の１または複数の基準点の指定をさらに受け付け、
前記駆動制御部は、前記１または複数の基準点に対応する測定対象物の部分に光が照射されるように前記偏向部を制御し、
前記座標算出部は、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光の前記実画像上の照射位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて、測定対象物の前記測定部分の座標および前記１または複数の基準点に対応する測定対象物の１または複数の基準部分の座標をさらに算出し、
前記形状測定装置は、
前記座標算出部により算出された測定対象物の前記１または複数の基準部分の座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部をさらに備え、
前記高さ算出部は、前記座標算出部により算出された測定対象物の前記測定部分の座標に基づいて、前記基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の前記測定部分の高さを算出する、請求項７記載の形状測定装置。
【請求項９】
設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、
登録部をさらに備え、
前記位置取得部は、前記設定モードにおいて、第１の測定対象物を含む実画像上の前記複数の指定点を受け付け、
前記登録部は、前記設定モードにおいて、前記位置取得部により受け付けられた前記複数の指定点を登録し、
前記駆動制御部は、前記測定モードにおいて、前記登録部により登録された前記複数の指定点に対応する第２の測定対象物の複数の部分に光が照射されるように前記偏向部を制御し、
前記座標算出部は、前記測定モードにおいて、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光の前記実画像上の照射位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて第２の測定対象物の前記複数の部分の座標を算出し、
前記面取得部は、前記測定モードにおいて、前記座標算出部により算出された第２の測定対象物の前記複数の部分の座標により特定される近似面を取得し、
前記偏差算出部は、前記測定モードにおいて、前記面取得部により取得された近似面に対する第２の測定対象物の前記複数の部分の偏差を算出し、
前記偏差画像生成部は、前記測定モードにおいて、第２の測定対象物の前記複数の部分を前記偏差算出部により算出された偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【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形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の表面形状を測定するために、形状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、白色光源から放射された光が、光カプラにより測定光束と参照光束とに分割される。測定光束は、測定物走査光学系により走査され、被測定物の表面上の任意の測定点に照射される。参照光束は、参照光走査光学系に照射される。被測定物により反射された測定光束と参照光束との干渉に基づいて、被測定物の測定点の表面高さが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の寸法測定装置を用いることにより、測定対象物の所望の部分の形状を測定することができる。この場合、平坦な接合面を有する測定対象物について、その接合面における複数の部分の表面高さを測定することにより接合面の平面度を算出することができる。算出された平面度に基づいて測定対象物の良否を判定することができる。
【０００５】
このような接合面に関しては、平面度に限らず、表面の凹凸の状態をより詳細に把握することが望ましい。しかしながら、形状測定装置の使用者は、接合面における複数の測定点の表面高さの値を知ることができても、それらの複数の値から接合面の概略の表面形状を把握することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、測定対象物の所望の面の概略の表面形状を使用者が容易に把握することを可能にする形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る形状測定装置は、測定対象物を含む実画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得される測定対象物の実画像上の複数の指定点の位置を取得する位置取得部と、光を出射する光出射部と、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物に照射する偏向部と、測定対象物からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分に光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部と、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の実画像上の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて測定対象物の複数の部分の座標を算出する座標算出部と、座標算出部により算出された複数の部分の座標により特定される近似面を取得する面取得部と、面取得部により取得された近似面に対する複数の部分の偏差を算出する偏差算出部と、複数の部分を偏差算出部により算出された偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成する偏差画像生成部とを備える。
【０００８】
その形状測定装置においては、画像取得部により測定対象物を含む実画像が取得され、測定対象物の実画像上の複数の指定点の位置が取得される。光出射部から出射された光が偏向部により偏向され、測定対象物に照射される。複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分に光が照射されるように、偏向部が制御される。
【０００９】
偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の実画像上の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて測定対象物の複数の部分の座標が算出される。算出された複数の座標により特定される近似面が取得され、取得された近似面に対する複数の部分の偏差が算出される。算出された偏差に基づいて偏差画像が生成される。
【００１０】
偏差画像においては、複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分が算出された偏差に応じた表示態様で表示される。それにより、使用者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物の所望の面の概略の表面形状を容易に把握することができる。
【００１１】
（２）形状測定装置は、偏差と色または濃度との対応関係を設定する表示態様設定部をさらに備え、偏差画像生成部は、表示態様設定部により設定された対応関係に基づいて、複数の部分が偏差算出部により算出された偏差に応じた色または濃度で表示されるように偏差画像を生成してもよい。
【００１２】
この場合、使用者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物の所望の面の概略の表面形状をより容易に直感的に把握することができる。
【００１３】
（３）偏差算出部は、算出された複数の部分の偏差を補間することにより、測定対象物の複数の部分以外の領域の偏差を算出し、偏差画像生成部は、複数の部分以外の測定対象物の領域が補間により算出された偏差に応じた表示態様でさらに表示されるように偏差画像を生成してもよい。
【００１４】
この場合、偏差画像においては、複数の指定点に対応する測定対象物の複数の部分に加えて、複数の部分以外の測定対象物の領域が補間により算出された偏差に応じた表示態様で表示される。それにより、指定点の数が少ない場合でも、使用者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物の所望の面の表面形状を広い範囲に渡って容易に把握することができる。
【００１５】
（４）形状測定装置は、表示部をさらに備え、画像取得部は、取得された実画像を表示部に表示し、偏差画像生成部は、生成された偏差画像を表示部に表示される実画像上に重畳表示してもよい。
【００１６】
この場合、使用者は、測定対象物の外観を視認しつつ当該測定対象物の所望の面の表面形状を把握することができる。したがって、測定対象物の所望の面の外観と表面形状との対応を容易に把握することができる。
【００１７】
（５）位置取得部は、取得された複数の指定点の位置を示す指標を表示部に表示される実画像上に重畳表示してもよい。
【００１８】
この場合、使用者は、測定対象物の外観を視認しつつ複数の指定点の位置を把握することができる。
【００１９】
（６）偏差算出部は、面取得部により取得された近似面と複数の部分の偏差とに基づいて、近似面に対する複数の部分の平面度を算出してもよい。
【００２０】
この場合、使用者は、測定対象物の所望の面の概略の表面形状とともに平面度を把握することができる。
【００２１】
（７）位置取得部は、画像取得部により取得される実画像上の測定点の指定を受け付け、駆動制御部は、測定点に対応する測定対象物の部分に光が照射されるように偏向部をさらに制御し、形状測定装置は、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の実画像上の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、測定点に対応する測定対象物の測定部分の高さを算出する高さ算出部をさらに備えてもよい。
【００２２】
この場合、使用者は、測定対象物を含む実画像上で測定対象物を確認しながら測定点を指定することができる。また、実画像上で指定された測定点に対応する測定対象物の部分の高さが自動的に算出される。それにより、測定対象物の所望の部分の形状を効率よく正確に測定することが可能になる。
【００２３】
（８）位置取得部は、画像取得部により取得される実画像上の１または複数の基準点の指定をさらに受け付け、駆動制御部は、１または複数の基準点に対応する測定対象物の部分に光が照射されるように偏向部を制御し、座標算出部は、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の実画像上の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、測定対象物の測定部分の座標および１または複数の基準点に対応する測定対象物の１または複数の基準部分の座標をさらに算出し、形状測定装置は、座標算出部により算出された測定対象物の１または複数の基準部分の座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部をさらに備え、高さ算出部は、座標算出部により算出された測定対象物の測定部分の座標に基づいて、基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の測定部分の高さを算出してもよい。
【００２４】
この場合、使用者は、測定対象物を含む実画像上で１または複数の基準点を指定することにより、測定対象物の高さの基準となる基準面を容易に指定することができる。これにより、所望の基準面に対する測定対象物の測定部分の相対的な高さを取得することができる。
【００２５】
（９）形状測定装置は、設定モードと測定モードとで選択的に動作するように構成され、登録部をさらに備え、位置取得部は、設定モードにおいて、第１の測定対象物を含む実画像上の複数の指定点を受け付け、登録部は、設定モードにおいて、位置取得部により受け付けられた複数の指定点を登録し、駆動制御部は、測定モードにおいて、登録部により登録された複数の指定点に対応する第２の測定対象物の複数の部分に光が照射されるように偏向部を制御し、座標算出部は、測定モードにおいて、偏向部の偏向方向または実画像上の複数の指定点の位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて第２の測定対象物の複数の部分の座標を算出し、面取得部は、測定モードにおいて、座標算出部により算出された第２の測定対象物の複数の部分の座標により特定される近似面を取得し、偏差算出部は、測定モードにおいて、面取得部により取得された近似面に対する第２の測定対象物の複数の部分の偏差を算出し、偏差画像生成部は、測定モードにおいて、第２の測定対象物の複数の部分を偏差算出部により算出された偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成してもよい。
【００２６】
この場合、設定モードにおいて複数の指定点が受け付けられることにより、受け付けられた複数の指定点が登録部により登録される。また、測定モードにおいて、登録された複数の指定点に対応する第２の測定対象物の複数の部分の座標が自動的に算出される。算出された第２の測定対象物の複数の部分の座標に基づいて偏差画像が生成される。これにより、熟練した使用者が設定モードにおいて複数の指定点を設定することにより、測定モードにおいて使用者が熟練していない場合でも、適切な偏差画像を取得することができる。したがって、測定対象物における観察すべき面の概略の表面状態を把握することが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、測定対象物の所望の面の概略の表面形状を使用者が容易に把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る形状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】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】合焦部の構成を示す模式図である。
【図７】走査部の構成を示す模式図である。
【図８】形状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９】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１０】図１の形状測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図１１】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１２】図１の形状測定装置において実行される形状測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１の形状測定装置において実行される形状測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１の形状測定装置において実行される形状測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１の形状測定装置において実行される形状測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１の形状測定装置において実行される形状測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１の形状測定装置において実行される形状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】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２０】図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。
【図２１】図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。
【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】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２４】図２２および図２３の指定測定処理を説明するための説明図である。
【図２５】設定モードにおける形状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形状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形状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形状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形状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形状測定装置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形状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形状測定装置の他の操作例を説明するための図である。
【図３３】設定モードにおける形状測定装置の他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形状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形状測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３６】測定モードにおける形状測定装置の操作例を説明するための図である。
【図３７】測定対象物の一例を示す外観斜視図である。
【図３８】設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。
【図３９】設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。
【図４０】設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。
【図４１】設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。
【図４２】設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。
【図４３】複数の指定点を示す指標を用いた偏差画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（１）形状測定装置の全体構成
以下、本発明の実施の形態に係る形状測定装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る形状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、形状測定装置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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、形状測定装置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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
光学部２３０は、時間的に低いコヒーレンス性を有する出射光を導光部２４０に出射する。導光部２４０は、光学部２３０からの出射光を参照光と測定光とに分割し、参照光を参照部２５０に導くとともに、測定光を合焦部２６０に導く。参照部２５０は、参照光を導光部２４０に反射する。合焦部２６０は、自己を通過する測定光に焦点を付与する。走査部２７０は、合焦部２６０により焦点が付与された測定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を照射する。
【００３６】
測定対象物Ｓに照射された測定光の一部は、測定対象物Ｓにより反射され、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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（２）昇降部および導光部
図３は、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。
【００４１】
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、測定対象物Ｓにより反射された測定光がポート２４５ｄに入力されるまでの光学的な光路の長さである。
【００４２】
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。
【００４３】
光学部２３０は、光出射部２３１および測定部２３２を含む。光出射部２３１は、光源として例えばＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を含み、比較的低いコヒーレンス性を有する出射光を出射する。具体的には、出射光のコヒーレンス性は、ＬＥＤ（発光ダイオード）により出射される光または白色光のコヒーレンス性よりも高く、レーザ光のコヒーレンス性よりも低い。したがって、出射光は、ＬＥＤにより出射される光または白色光の波長帯域幅よりも狭く、レーザ光の波長帯域幅よりも広い波長帯域幅を有する。光学部２３０からの出射光は、導光部２４０に入力される。
【００４４】
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。
【００４５】
受光部２３２ｄは、例えば複数の画素が一次元状に配列された撮像素子（一次元ラインセンサ）を含む。撮像素子は、多分割ＰＤ（フォトダイオード）、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラまたはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサであってもよいし、他の素子であってもよい。受光部２３２ｄは、レンズ２３２ｃにより形成された波長ごとに異なる複数の合焦位置で撮像素子の複数の画素がそれぞれ光を受光するように配置される。
【００４６】
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、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。
【００４７】
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およびレンズ２４６を含む。ファイバカプラ２４５は、いわゆる２×２型の構成を有し、４個のポート２４５ａ，２４５ｂ，２４５ｃ，２４５ｄおよび本体部２４５ｅを含む。ポート２４５ａ，２４５ｂとポート２４５ｃ，２４５ｄとは、本体部２４５ｅを挟んで対向するように本体部２４５ｅに設けられる。
【００４８】
光ファイバ２４１は、光出射部２３１とポート２４５ａとの間に接続される。光ファイバ２４２は、測定部２３２とポート２４５ｂとの間に接続される。光ファイバ２４３は、参照部２５０とポート２４５ｃとの間に接続される。光ファイバ２４４は、合焦部２６０とポート２４５ｄとの間に接続される。なお、本実施の形態においては、光ファイバ２４３は、光ファイバ２４１，２４２，２４４よりも長い。レンズ２４６は、光ファイバ２４３と参照部２５０との光路上に配置される。
【００４９】
光出射部２３１からの出射光は、光ファイバ２４１を通してポート２４５ａに入力される。ポート２４５ａに入力された出射光の一部は、ポート２４５ｃから参照光として出力される。参照光は、光ファイバ２４３およびレンズ２４６を通過することにより略平行化され、参照部２５０に導かれる。また、参照部２５０により反射された参照光は、レンズ２４６および光ファイバ２４３を通してポート２４５ｃに入力される。
【００５０】
ポート２４５ａに入力された出射光の他の一部は、ポート２４５ｄから測定光として出力される。測定光は、光ファイバ２４４、合焦部２６０および走査部２７０を通して測定対象物Ｓに照射される。また、測定対象物Ｓにより反射された測定光の一部は、走査部２７０、合焦部２６０および光ファイバ２４４を通してポート２４５ｄに入力される。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は、ポート２４５ｂから干渉光として出力され、光ファイバ２４２を通して測定部２３２に導かれる。
【００５１】
（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、固定部２５１、直線状に延びるリニアガイド２５１ｇ、可動部２５２ａ，２５２ｂ、固定ミラー２５３、可動ミラー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。固定部２５１およびリニアガイド２５１ｇは、測定ヘッド２００の本体に固定される。可動部２５２ａ，２５２ｂは、リニアガイド２５１ｇが延びる方向に沿って移動可能にリニアガイド２５１ｇに取り付けられる。
【００５２】
固定ミラー２５３は、固定部２５１に取り付けられる。可動ミラー２５４ａ，２５４ｃは可動部２５２ａに取り付けられる。可動ミラー２５４ｂは、可動部２５２ｂに取り付けられる。可動ミラー２５４ｃは、いわゆる参照ミラーとして用いられる。可動ミラー２５４ｃは、コーナーキューブにより構成されることが好ましい。この場合、光学部材の配列を容易に行うことができる。
【００５３】
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、固定ミラー２５３、可動ミラー２５４ａ、可動ミラー２５４ｂおよび可動ミラー２５４ｃにより順次反射される。可動ミラー２５４ｃにより反射された参照光は、可動ミラー２５４ｂ、可動ミラー２５４ａおよび固定ミラー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。
【００５４】
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、固定部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、固定ミラー２５３と可動ミラー２５４ａとの間の距離、可動ミラー２５４ａと可動ミラー２５４ｂとの間の距離および可動ミラー２５４ｂと可動ミラー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。
【００５５】
ここで、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、可動ミラー２５４ｃにより反射された参照光がポート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定の値以下のとき、参照光と測定光との干渉光が図３のポート２４５ｂから出力される。
【００５６】
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ではなく固定部２５１または測定ヘッド２００の本体に非可動部として固定されてもよい。
【００５７】
駆動回路２５６ａ，２５６ｂ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２５５ａ，２５５ｂをそれぞれ駆動させる。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固定部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固定部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。
【００５８】
（４）合焦部
図６は、合焦部２６０の構成を示す模式図である。図６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に焦点を付与する。
【００５９】
光ファイバ２４４から出力された測定光は、可動レンズ２６３を通して図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。
【００６０】
駆動部２６４は、例えばボイスコイルモータであり、図６に太い矢印で示すように、固定部２６１に対して可動部２６２を一方向（測定光の進行方向）に移動させる。これにより、測定光の焦点を測定対象物Ｓの表面上に位置させることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
なお、光ファイバ２４４と可動レンズ２６３との間に光ファイバ２４４から出力された測定光を平行化するコリメータレンズを配置してもよい。この場合、可動レンズ２６３に入射される測定光が平行化され、測定光のビーム径が可動レンズの移動位置によらず変化しないため、可動レンズを小型に形成することが可能となる。
【００６３】
（５）走査部
図７は、走査部２７０の構成を示す模式図である。図７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の反射角度が略水平面内で変化する。
【００６４】
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の反射角度が略垂直面内で変化する。
【００６５】
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を照射することができる。測定対象物Ｓに照射された測定光は、測定対象物Ｓの表面で反射される。反射された測定光の一部は、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。
【００６６】
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。
【００６７】
（６）動作モード
図１の形状測定装置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８は、形状測定装置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。
【００６８】
図８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、形状測定装置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。
【００６９】
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。
【００７０】
ここで、形状測定装置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。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９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。
【００７１】
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についての情報を形状測定装置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９（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。
【００７２】
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、測定点とともに制御基板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。
【００７３】
さらに、設定モードにおいては、測定管理者は、測定対象物Ｓにおける所望の平面について後述する偏差画像および平面度を取得するための設定情報を形状測定装置４００に登録することができる。具体的には、測定管理者は、測定点を指定する場合と同様に、図１の表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの所望の平面における複数の部分を画像上で指定する。このとき指定される各部分を示す点を指定点と呼ぶ。
【００７４】
この場合、図９（ａ）の例と同様に、制御部３１０は、画像上で指定された指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。それにより、指定点に対応する三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が制御基板２１０から制御部３１０に与えられる。制御部３１０は、複数の指定点とともに複数の指定点にそれぞれ対応する複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を偏差画像および平面度を取得するための設定情報として記憶部３２０に記憶させる。このとき、制御部３１０は、与えられた複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて偏差画像を生成するとともに平面度を算出し、偏差画像および平面度の算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。
【００７５】
測定モードは、設定モードにおいて形状測定装置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形状測定装置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９（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、測定モードにおいては、設定モードで上記の偏差画像および平面度を取得するための設定情報が登録されている場合に、制御部３１０および制御基板２１０が以下のように動作する。偏差画像および平面度を取得するための設定情報が登録されている場合には、複数の指定点に対応する複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）が登録されている。そこで、制御部３１０は、図９（ｂ）の例と同様に、設定モードで指定された複数の指定点に対応する複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を制御基板２１０に与える。制御基板２１０は、取得した三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて、複数の指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）を算出し、制御部３１０に与える。制御部３１０は、制御基板２１０から与えられた複数の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づいて、偏差画像を生成し、平面度を算出する。さらに、制御部３１０は、偏差画像および平面度の算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。
【００８０】
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９（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。
【００８１】
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）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し、算出結果を表示部３４０に表示させる。
【００８２】
また、ハイトゲージモードにおいても、使用者は、図１の表示部３４０に表示された測定対象物Ｓの画像上で複数の指定点を指定することにより、測定対象物Ｓにおける所望の平面について後述する偏差画像および平面度を取得することができる。この場合、制御部３１０および制御基板２１０は、設定モードの場合と同様に動作することにより、偏差画像を生成するとともに平面度を算出し、偏差画像および平面度の算出結果を図１の表示部３４０に表示させる。なお、ハイトゲージモードでは、指定点および指定点に対応する複数の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）の登録処理は行われない。
【００８３】
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５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度と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内の座標と可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度との関係を示す。
【００８４】
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。
【００８５】
（７）形状測定装置の制御系
（ａ）制御系の全体構成
図１０は、図１の形状測定装置４００の制御系を示すブロック図である。図１０に示すように、制御系４１０は、基準画像取得部１、位置取得部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、参照位置取得部１０、受光信号取得部１１、距離情報算出部１２、座標算出部１３、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を含む。さらに、制御系４１０は、面取得部３２、偏差算出部３３、偏差画像生成部３４および表示態様設定部３５を含む。
【００８６】
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１０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。
【００８７】
（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。
【００８８】
位置取得部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。なお、位置取得部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。
【００８９】
さらに、位置取得部２は、基準画像を用いて複数の指定点の指定を受け付け、受け付けられた複数の指定点の位置を取得する。このとき、位置取得部２は、取得された複数の指定点の位置を示す指標を表示部３４０に表示される基準画像上に重畳表示する。この場合、測定管理者は、表示部３４０に表示される測定対象物Ｓの外観を視認しつつ複数の指定点の位置を把握することができる。
【００９０】
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６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６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。
【００９１】
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取得部２により取得された位置とに基づいて、図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、図７の偏向部２７１，２７２の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度が調整され、測定点、基準点および指定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。また、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定の値以下になるように参照光の光路長が調整される。
【００９２】
上記の駆動制御部３の動作により、後述するように測定点、基準点および指定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、基準点および指定点の各々に対応する測定対象物Ｓの部分の座標も測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の座標と同様に算出される。
【００９３】
基準面取得部４は、位置取得部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。
【００９４】
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、基準点および指定点の位置と、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。
【００９５】
偏向方向取得部７は、図７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。
【００９６】
参照位置取得部１０は、図５の参照部２５０の読取部２５７ａ，２５７ｂから可動部２５２ａ，２５２ｂの位置をそれぞれ取得する。受光信号取得部１１は、図４の受光部２３２ｄから受光信号を取得する。距離情報算出部１２は、受光部２３２ｄにより取得された受光信号に基づいて、干渉光の波長と受光量との関係を示すデータに所定の演算および処理を行う。この演算および処理は、例えば波長から波数への周波数軸変換および波数のフーリエ変換を含む。
【００９７】
距離情報算出部１２は、処理により得られたデータと参照位置取得部１０により取得された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置とに基づいて、図２の測定ヘッド２００における測定光の出射位置と測定対象物Ｓにおける測定光の照射位置との間の距離を示す距離情報を算出する。測定ヘッド２００における測定光の出射位置は、例えば図３のファイバカプラ２４５のポート２４５ｄの位置である。
【００９８】
座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出する。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。
【００９９】
座標算出部１３は、例えば三角測距方式を用いて、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偏向部２７１，２７２の偏向方向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。あるいは、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距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂ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および駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
さらに、座標算出部１３は、複数の指定点について算出された複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を面取得部３２および偏差算出部３３に与える。面取得部３２は、与えられた複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を登録部６に与える。この場合、登録部６は、面取得部３２から与えられた複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を、基準画像データ、測定点の位置、基準点の位置、複数の指定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。
【０１０５】
また、面取得部３２は、与えられた複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）により特定される近似平面を取得する。例えば、面取得部３２は、３以上の複数の指定点に対応する複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）について最小二乗法等の回帰分析を行うことにより特定される近似平面を算出する。その後、面取得部３２は、取得された近似平面を偏差算出部３３に与える。
【０１０６】
ここで、複数の指定点に対応する複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）にそれぞれ位置する測定対象物Ｓの複数の部分の各々を指定対応部分と呼ぶ。この場合、偏差算出部３３は、面取得部３２により取得された近似平面に対する複数の指定対応部分の偏差をそれぞれ算出する。また、偏差算出部３３は、算出された複数の指定対応部分の偏差を線形補間または放物線補間等の方法を用いて補間することにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の偏差を算出する。なお、偏差算出部３３は、複数の指定対応部分の偏差のみを算出してもよい。
【０１０７】
さらに、偏差算出部３３は、近似平面と複数の指定対応部分の偏差とに基づいて、近似平面に対する複数の指定対応部分の平面度を算出する。
【０１０８】
偏差画像生成部３４は、複数の指定対応部分が偏差に応じた表示態様で表示された偏差画像を生成する。ここで、偏差画像生成部３４は、複数の指定対応部分以外の領域の偏差が補間により算出されている場合に、複数の指定対応部分以外の領域が補間により算出された偏差に応じた表示態様で表示されるように偏差画像を生成する。また、偏差画像生成部３４は、生成された偏差画像を図１の表示部３４０に表示される基準画像上に半透明で重畳表示する。このとき、偏差算出部３３は、算出された平面度を基準画像上に重畳表示する。
【０１０９】
表示態様設定部３５は、偏差と色または濃度との対応関係を設定する。この場合、偏差画像生成部３４が設定された対応関係に基づいて偏差画像を生成することにより、偏差画像においては、複数の指定対応部分および複数の指定対応部分以外の領域が偏差に応じた色または濃度で表示される。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
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、基準点および指定点を測定画像データに設定する。
【０１１２】
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７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂを制御する。これにより、補正部１７により設定された測定点、基準点および指定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、基準点および指定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。
【０１１３】
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および距離情報算出部１２の処理は、設定モードにおける参照位置取得部１０、受光信号取得部１１および距離情報算出部１２の処理とそれぞれ同様である。
【０１１４】
座標算出部１３は、検出部８により検出された偏向部２７１，２７２の偏向方向と距離情報算出部１２により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出する。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距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。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。
【０１１５】
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。また、座標算出部１３は、補正部１７により設定された指定点に対応する座標を算出する。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
測定モードにおける面取得部３２、偏差算出部３３および偏差画像生成部３４の処理は、指定点が登録情報に基づいて測定画像上で取得される点と、三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に代えて三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が用いられる点と、偏差画像および平面度が基準画像に代えて測定画像上に重畳表示される点とを除き、設定モードにおける面取得部３２、偏差算出部３３および偏差画像生成部３４の処理とそれぞれ同様である。
【０１１９】
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１１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。
【０１２０】
図１１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１１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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
（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。
【０１２５】
位置取得部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。
【０１２６】
さらに、位置取得部２は、基準画像取得部１により取得された画像を用いて複数の指定点の指定を受け付け、受け付けられた複数の指定点の位置を取得する。このとき、位置取得部２は、取得された複数の指定点の位置を示す指標を表示部３４０に表示される画像上に重畳表示する。
【０１２７】
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取得部２により取得された位置とに基づいて、図７の駆動回路２７３，２７４および図５の駆動回路２５６ａ，２５６ｂ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とともに、参照光の光路長が調整される。
【０１２８】
上記の駆動制御部３の動作により、測定点、基準点および指定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。
【０１２９】
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および距離情報算出部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および距離情報算出部１２の処理とそれぞれ同様である。
【０１３０】
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距離情報算出部１２により算出された距離情報に基づいて、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距離情報算出部１２により算出される距離情報とに基づいて測定対象物Ｓ上の測定光の照射位置の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出してもよい。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。
【０１３１】
また、ハイトゲージモードにおける面取得部３２の処理は、登録部６に複数の指定点および座標算出部１３から与えられた複数の三次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を登録部６に与えない点を除いて、設定モードにおける面取得部３２の処理と同じである。さらに、ハイトゲージモードにおける偏差算出部３３および偏差画像生成部３４の処理は、設定モードにおける偏差算出部３３および偏差画像生成部３４の処理とそれぞれ同じである。
【０１３２】
（８）制御系の全体的な動作フロー
図１２〜図１７は、図１の形状測定装置４００において実行される形状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、形状測定装置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、形状測定処理には、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、形状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、形状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。例えば形状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。
【０１３３】
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、形状測定装置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８の選択画面３４１が表示される。
【０１３４】
形状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８の設定ボタン３４１ａが操作されたか否かを判定する。
【０１３５】
制御部３１０は、設定モードが選択されない場合、後述する図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２５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。
【０１３６】
本実施の形態に係る形状測定装置４００においては、図１０の補正部１７の補正機能を実現するために、設定モードにおいてパターン画像およびサーチ領域を設定しておく必要がある。パターン画像は、使用者により指定された時点で表示される基準画像の全領域のうち少なくとも測定対象物Ｓを含む部分の画像を意味する。また、サーチ領域は、設定モードでパターン画像が設定された後に、測定モードにおいて測定画像内でパターン画像に類似する部分をサーチする範囲（撮像部２２０の撮像視野内の範囲）を意味する。
【０１３７】
そこで、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりサーチ領域の指定があったか否かを判定する（ステップ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）。
【０１３８】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作によりパターン画像の指定があったか否かを判定する（ステップ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。
【０１３９】
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）。
【０１４０】
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９（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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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Ｓ１２０）。本例の測定に関する設定には、高さ測定のための設定と偏差画像および平面度を取得するための設定とが含まれる。
【０１４４】
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。
【０１４５】
制御部３１０は、ステップＳ１２０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、受け付けられる設定が偏差画像および平面度を取得するための設定であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。
【０１４６】
受け付けられる設定が高さ測定のための設定である場合、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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）。
【０１４９】
ここで、上記のステップＳ１２１において、受け付けられる設定が偏差画像および平面度を取得するための設定であった場合、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により表示部３４０に表示される基準画像上で指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Ｓ１３１）。制御部３１０は、点の指定を受けない場合、後続のステップＳ１３３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Ｓ１３２）、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。
【０１５０】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により３以上の複数の指定点が指定されたか否かを判定する（ステップＳ１３３）。制御部３１０は、３以上の複数の指定点が指定されていない場合、ステップＳ１３１の処理に戻る。一方、制御部３１０は、３以上の複数の指定点が指定されている場合に、複数の指定点にそれぞれ対応する複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）により特定される近似平面を算出する（ステップＳ１３４）。
【０１５１】
次に、制御部３１０は、使用者の操作部３３０の操作により４以上の複数の指定点が指定されたか否かを判定する（ステップＳ１３５）。制御部３１０は、４以上の複数の指定点が指定されていない場合、ステップＳ１３１の処理に戻る。一方、制御部３１０は、４以上の複数の指定点が指定されている場合に、基準画像上で複数の指定点の全てを含む偏差画像領域を設定する（ステップＳ１３６）。
【０１５２】
偏差画像領域は、基準画像上に偏差画像が重畳表示されるべき領域であり、複数の指定点の基準画像上での座標に基づいて定められる。例えば、制御部３１０は、複数の指定点のうち基準画面上で最も左方に位置する指定点を通って上下に延びる境界線を設定し、最も右方に位置する指定点を通って上下に延びる境界線を設定する。さらに、制御部３１０は、複数の指定点のうち基準画面上で最も上方に位置する指定点を通って左右に延びる境界線を設定し、最も下方に位置する指定点を通って左右に延びる境界線を設定する。その上で、制御部３１０は、４本の境界線で取り囲まれる領域を偏差画像領域とする。
【０１５３】
なお、偏差画像領域は、３以上の複数の指定点に基づいて定められてもよい。この場合、ステップＳ１３５の処理が不要となる。または、偏差画像領域は、使用者の操作部３３０の操作（例えば基準画像上でのマウスのドラック操作等）に基づいて設定されてもよい。あるいは、上記のステップＳ１３４，Ｓ１３５の処理は行われなくてもよい。この場合、後続のステップＳ１３８の処理で基準画面上の全体に偏差画像が重畳表示されることになる。
【０１５４】
ステップＳ１３６の処理後、制御部３１０は、算出された近似平面と複数の指定点に対応する複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とに基づいて、近似平面に対する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の偏差および平面度をそれぞれ算出する（ステップＳ１３７）。
【０１５５】
また、制御部３１０は、算出された複数の指定対応部分の偏差を補間することにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の偏差を算出する（ステップＳ１３８）。なお、このステップＳ１３８の処理は行われなくてもよい。
【０１５６】
次に、制御部３１０は、複数の指定対応部分を算出された偏差に応じた表示態様で表示するとともに、複数の指定対応部分以外の領域を補間により算出された偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成し、図１の表示部３４０に表示される基準画像上に半透明で重畳表示する（ステップＳ１３９）。また、制御部３１０は、平面度を基準画像上に重畳表示する（ステップＳ１４０）。
【０１５７】
その後、制御部３１０は、指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Ｓ１４１）。制御部３１０は、点の指定が完了していない場合、ステップＳ１３１の処理に戻る。これにより、制御部３１０は、点の指定が追加されると、ステップＳ１３１〜Ｓ１４０の処理が繰り返されるごとに、表示部３４０に表示される偏差画像および平面度の算出結果を更新する。
【０１５８】
一方、制御部３１０は、点の指定が完了した場合、ステップＳ１３１の指定測定処理で取得された複数の指定点に対応する複数の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を記憶部３２０に記憶することにより複数の指定点の設定を行う（ステップＳ１４２）。その後、制御部３１０は、後述するステップＳ１２６の処理に進む。
【０１５９】
上記のステップＳ１２５，Ｓ１３０，Ｓ１４２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。
【０１６０】
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，Ｓ１２２〜Ｓ１２５，Ｓ１３０〜Ｓ１４２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、形状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，Ｓ１２２〜Ｓ１２５，Ｓ１３０〜Ｓ１４２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。
【０１６１】
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３０）に表示されてもよい。
【０１６２】
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８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３２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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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）。
【０１６８】
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１０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。
【０１６９】
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９（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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
次に、制御部３１０は、読み込んだ登録情報に偏差画像および平面度を取得するための設定情報があるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。
【０１７２】
登録情報に偏差画像および平面度を取得するための設定情報がない場合、形状測定処理が測定モードで終了する。一方、登録情報に偏差画像および平面度を取得するための設定情報がある場合、制御部３１０は、ステップＳ２０８の処理と同様に、読み込んだ登録情報から登録された複数の指定点の情報を取得し、取得された複数の指定点の情報をステップＳ２０６の処理で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Ｓ２２１）。これにより、測定画像上で登録情報に基づく指定点が取得される。
【０１７３】
次に、制御部３１０は、制御基板２１０に、補正された指定点ごとに後述する実測定処理を指令するとともに、補正された指定点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を与える（図９（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Ｓ２２２）、実測定処理により特定された複数の座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を制御部３１０に与える。
【０１７４】
次に、制御部３１０は、ステップＳ１３４の処理と同様に、複数の指定点にそれぞれ対応する複数の座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）により特定される近似平面を算出する（ステップＳ２２３）。また、制御部３１０は、ステップＳ１３７の処理と同様に、算出された近似平面と複数の指定点に対応する複数の座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とに基づいて、近似平面に対する複数の指定対応部分の偏差および平面度をそれぞれ算出する（ステップＳ２２４）。
【０１７５】
また、制御部３１０は、ステップＳ１３８の処理と同様に、算出された複数の指定対応部分の偏差を補間することにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の偏差を算出する（ステップＳ２２５）。なお、このステップＳ２２５の処理は行われなくてもよい。
【０１７６】
次に、制御部３１０は、ステップＳ１３９の処理と同様に、偏差画像を生成し、図１の表示部３４０に表示される測定画像上に半透明で重畳表示する（ステップＳ２２６）。また、制御部３１０は、平面度を測定画像上に重畳表示する（ステップＳ２２７）。その後、形状測定処理が測定モードで終了する。
【０１７７】
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８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。
【０１７８】
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２６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。
【０１７９】
その後、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９（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）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７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Ｓ２１５）。
【０１８０】
続いて、制御基板２１０は、図４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７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える（ステップＳ２１６）。
【０１８１】
なお、制御基板２１０は、上記のステップＳ２１５において、図４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。
【０１８２】
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（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）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（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を通る基準面の垂線を引いたときの基準面から座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）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Ｓ２１７）。
【０１８３】
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点が指定されたか否かを判定する（ステップＳ２１８）。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、追加の点が指定されなくなるまでステップＳ２１４〜Ｓ２１８の処理が繰り返される。追加の点が指定されない場合、形状測定処理がハイトゲージモードで終了する。
【０１８４】
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。
【０１８５】
なお、図１２〜図１７に示されるフローチャートの例では、ハイトゲージモードにおいて偏差画像および平面度を取得するための処理が省略されているが、ハイトゲージモードにおいて偏差画像および平面度を取得するための処理が行われてもよい。例えば制御部３１０は、ステップＳ２１２〜Ｓ２１８のいずれかの処理中に偏差画像および平面度を取得するためのステップＳ１３１〜Ｓ１４１に対応する一連の処理を行ってもよい。
【０１８６】
また、図１２〜図１７に示されるフローチャートの例では、偏差画像および平面度を取得するために指定される複数の指定点と測定点とは互いに異なる点として用いられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部３１０は、使用者による図１の操作部３３０の操作に基づいて複数の測定点が指定された後、指定された複数の測定点のうちの一部または全てを指定点として用いるべき指令を受け付けてもよい。この場合、指定された複数の測定点を複数の指定点として偏差画像および平面度を取得することが可能になる。
【０１８７】
図１２〜図１７に示されるフローチャートの例では、設定モードで基準点または測定点が指定される前にサーチ領域およびパターン画像が設定されるが、サーチ領域およびパターン画像が設定されるべきタイミングは上記の例に限定されない。設定モードにおいて、サーチ領域およびパターン画像は、ステップＳ１２７の登録処理が行われる前であれば、いずれのタイミングで設定されてもよい。
【０１８８】
（９）指定測定処理の一例
図１８および図１９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２０および図２１は、図１８および図１９の指定測定処理を説明するための説明図である。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）および図２１（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。
【０１８９】
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）。
【０１９０】
図２０（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２０（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。
【０１９１】
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２０（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。
【０１９２】
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２０（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。
【０１９３】
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５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７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）。
【０１９４】
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２０（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。
【０１９５】
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２０（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。
【０１９６】
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）として検出するとともに、図７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Ｓ３０５）。
【０１９７】
次に、制御基板２１０は、検出された画面座標（Ｕｃ，Ｖｃ）および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Ｓ３０６）。
【０１９８】
ここで、図２０（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Ｓ３０７）。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、形状測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
【０１９９】
ステップＳ３０７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Ｓ３０６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Ｓ３０８）、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。
【０２００】
ステップＳ３０７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Ｓ３０９）。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２１（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。
【０２０１】
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〜Ｓ３０７の処理が行われる。その結果、最終的に、図２１（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。
【０２０２】
本例では、照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標がステップＳ３０６の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、後述する図２２および図２３の指定測定処理におけるステップＳ４０５，Ｓ４０６の処理により算出されてもよい。
【０２０３】
（１０）指定測定処理の他の例
図２２および図２３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２４は、図２２および図２３の指定測定処理を説明するための説明図である。図２４（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。
【０２０４】
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２０（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。
【０２０５】
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５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７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２０（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。
【０２０６】
まず、制御基板２１０は、図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置を検出するとともに、図７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Ｓ４０５）。
【０２０７】
次に、制御基板２１０は、直前のステップＳ４０５で検出された可動部２５２ａ，２５２ｂの位置と図４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出射位置と測定対象物Ｓにおける測定光の照射位置との間の距離を算出する。また、制御基板２１０は、算出された距離および直前のステップＳ４０５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Ｓ４０６）。
【０２０８】
上記のステップＳ４０６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Ｓ４０７）。それにより、図２４（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。
【０２０９】
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Ｓ４０８）。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、形状測定装置４００の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
【０２１０】
ステップＳ４０８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Ｓ４０６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Ｓ４０９）、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。
【０２１１】
ステップＳ４０８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Ｓ４０７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Ｓ４１０）。その後、制御基板２１０は、上記のステップＳ４０４の処理に戻る。
【０２１２】
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〜Ｓ４０８の処理が行われる。その結果、最終的に、図２４（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。
【０２１３】
本例では、照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標がステップＳ４０５，Ｓ４０６の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置Ｐ２の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標は、図１８および図１９の指定測定処理におけるステップＳ３０６の処理により算出されてもよい。
【０２１４】
（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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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１８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１８および図１９のステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ３０８の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する。
【０２１８】
続いて、制御基板２１０は、図４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７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、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。
【０２１９】
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２２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２２および図２３のステップＳ４０４〜Ｓ４０９の処理を行う。続いて、制御基板２１０は、ステップＳ４０８の処理で特定された座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と位置変換情報とに基づいて図５の可動部２５２ａ，２５２ｂの位置および図７の反射部２７１ｂ，２７２ｂの角度を調整して測定光を照射する。
【０２２０】
その後、制御基板２１０は、上記の例と同様に、図４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７の偏向部２７１，２７２の偏向方向に基づいて、測定対象物Ｓ上で測定光が照射される部分の三次元座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を算出し、制御部３１０に与える。または、制御基板２１０は、図４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、制御部３１０に与える。
【０２２１】
（１２）設定モードおよび測定モードを用いた基本的な操作例
（ａ）図２５〜図３０は、設定モードにおける形状測定装置４００の操作例を説明するための図である。以下では、形状測定装置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。
【０２２２】
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８の設定ボタン３４１ａを操作する。それにより、形状測定装置４００が設定モードの動作を開始する。この場合、例えば図２５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２５〜図３０の各図および後述する図３１〜図３６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。
【０２２３】
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および面情報ボタン３５２ｚ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２５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２５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。
【０２２４】
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２６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２５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。
【０２２５】
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２７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２８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。
【０２２６】
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２９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２８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。
【０２２７】
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３０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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
図２７〜図３０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。
【０２３２】
測定管理者が、図２７〜図３０のボタン表示領域３５２に示される面情報ボタン３５２ｚを操作する場合の操作例については後述する。
【０２３３】
（ｂ）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。
【０２３４】
図３１〜図３３は、設定モードにおける形状測定装置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３１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、測定点設定ボタン３５２ｉおよび面情報ボタン３５２ｚが表示される。
【０２３５】
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３１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。
【０２３６】
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３２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。
【０２３７】
その後、図３３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。
【０２３８】
測定管理者が、図３１〜図３３のボタン表示領域３５２に示される面情報ボタン３５２ｚを操作する場合の操作例については後述する。
【０２３９】
（ｃ）図３４〜図３６は、測定モードにおける形状測定装置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８の測定ボタン３４１ｂを操作する。それにより、形状測定装置４００が測定モードの動作を開始する。この場合、例えば図３４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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
登録情報が読み込まれると、図３５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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
その結果、図３６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。
（ｄ）図３７は測定対象物Ｓの一例を示す外観斜視図である。図３７の測定対象物Ｓは他の部材に接合される接合面ＣＳを有する。接合面ＣＳには、複数の縦孔Ｈが形成されている。
【０２４４】
図３７の測定対象物Ｓについては、接合面ＣＳの概略の表面状態を把握することができれば、接合面ＣＳの一部を研磨または切削する等の再加工を行うことが可能となる。また、接合面ＣＳの平面度を取得することができれば、当該測定対象物Ｓの良否判定が可能となる。そこで、測定管理者は、形状測定装置４００が設定モードにある状態で、偏差画像および平面度を取得するために図２５〜図３３の面情報ボタン３５２ｚを操作する。
【０２４５】
図３８〜図４２は、設定モードにおいて偏差画像および平面度を取得するための設定を行うための操作例を説明するための図である。図３８〜図４２では、図１の表示部３４０に表示される設定画面３５０（図２５等）のうち画像表示領域３５１における表示内容のみが示される。
【０２４６】
例えば、図３７の測定対象物Ｓが光学定盤１１１上に位置決めされた状態で、測定対象物Ｓが撮像されることにより画像表示領域３５１に基準画像ＲＩが表示される。この状態で、測定管理者は、面情報に関する設定を行うためにボタン表示領域３５２（図２５等）に表示される面情報ボタン３５２ｚを操作する。これにより、形状測定装置４００においては、指定点の受け付けが可能となる。
【０２４７】
次に、測定管理者は、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３８に「＋」印で示すように指定点が受け付けられる。この場合、基準画像ＲＩに指定点の位置を示す指標「＋」が重畳表示される。したがって、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、指定点を容易に確認することができる。
【０２４８】
上記のように、３以上の複数の指定点が指定されることにより近似平面が取得される。さらに、４以上の複数の指定点が指定されることにより偏差画像領域が設定される。それにより、測定管理者が図３８に示される基準画像ＲＩ上でさらに３つの指定点を指定すると、図３９に点線で示すように、４つの指定点に基づいて偏差画像領域が設定される。また、４つの指定点に基づいて生成された偏差画像が、設定された偏差画像領域内に半透明状態で重畳表示される。このとき、基準画像ＲＩには、４つの指定点に基づいて算出された平面度も重畳表示される。
【０２４９】
偏差画像においては、例えば複数の指定対応部分および指定対応部分以外の領域が近似平面に対する偏差に対応する複数種類の色または濃度で表示される。
【０２５０】
図３９〜図４２の例では、複数種類の色または濃度の代わりに、互いに異なる複数種類のハッチングおよびドットパターンにより各部の偏差が示される。ハッチングの濃度が高い部分ほど近似平面に対する測定対象物Ｓの当該部分の偏差が高いことを示し、ハッチングの濃度が低い部分ほど近似平面に対する測定対象物Ｓの当該部分の偏差が低いことを示す。また、ドットパターンが付されている部分が近似平面に対する測定対象物Ｓの当該部分の偏差が最も低いことを示す。
【０２５１】
この場合、測定管理者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物Ｓの接合面ＣＳの概略の表面形状を容易に把握することができる。なお、図３９〜図４２に示されるように、偏差画像が表示される場合には、偏差画像とともに偏差と表示態様との対応関係が表示されてもよい。これにより、測定管理者は、接合面ＣＳの概略の表面形状をより容易に把握することができる。
【０２５２】
その後、測定管理者は、図４０〜図４２に白い矢印で示すように、所望の指定点を順次追加する。この場合、指定点が追加されるごとに、近似平面が再計算され、最新の近似平面により過去の近似平面が更新される。また、指定点が追加されるごとに偏差画像が再生成され、最新の偏差画像により過去の偏差画像が更新される。したがって、測定管理者は、偏差画像を視認しつつ測定対象物Ｓにおける所望の領域についてより多くの指定点を設定することにより、所望の領域のより正確な表面形状を容易に把握することができる。図４２に示される偏差画像によれば、測定管理者は、測定対象物Ｓの接合面ＣＳのうち、略中央部分に複数の盛り上がり部分が存在することを容易に把握することができる。
【０２５３】
（１３）効果
（ａ）上記の形状測定装置４００においては、測定対象物Ｓを含む基準画像ＲＩまたは測定画像ＭＩ上の複数の指定点の位置が取得される。取得された複数の指定点に対応する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分に光が照射され、複数の指定点に対応する複数の座標が算出される。算出された複数の座標により特定される近似平面が取得され、取得された近似平面に対する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の偏差が算出される。算出された偏差に基づいて偏差画像が生成される。
【０２５４】
偏差画像においては、複数の指定点に対応する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分が算出された偏差に応じた色または濃度で表示される。それにより、使用者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物Ｓの所望の面の概略の表面形状を容易に直感的に把握することができる。
【０２５５】
（ｂ）また、上記の形状測定装置４００においては、複数の指定対応部分の偏差が補間されることにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の偏差が算出される。このとき、複数の指定対応部分に加えて複数の指定対応部分以外の領域が補間により算出された偏差に応じた表示態様で表示されるように偏差画像が生成される。それにより、指定点の数が少ない場合でも、使用者は、偏差画像を視認することにより、測定対象物Ｓの所望の面の表面形状を広い範囲に渡って容易に把握することができる。
【０２５６】
（ｃ）偏差画像は、基準画像ＲＩ上または測定画像ＭＩ上に半透明で重畳表示される。この場合、使用者は、基準画像ＲＩ上または測定画像ＭＩに表示される測定対象物Ｓの外観を視認しつつ、測定対象物Ｓの所望の面の表面形状を把握することができる。したがって、測定対象物Ｓの所望の面の外観と表面形状との対応を容易に把握することができる。
【０２５７】
（ｄ）上記の形状測定装置４００においては、複数の指定点が指定されることにより、近似平面が取得され、取得された近似平面と測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の偏差とに基づいて近似面に対する複数の指定対応部分の平面度が算出される。また、算出された平面度が偏差画像とともに表示部３４０に表示される。それにより、使用者は、測定対象物Ｓの所望の面の概略の表面形状とともに平面度を把握することができる。
【０２５８】
（ｅ）上記の形状測定装置４００によれば、使用者は、測定対象物Ｓの基準画像ＲＩ上で測定対象物Ｓを確認しながら測定点および基準点を指定することができる。基準点により高さの基準となる基準面が定められる。基準画像ＲＩ上で指定された測定点に対応する測定対象物Ｓの部分の基準面からの高さが自動的に算出される。そのため、使用者が熟練していない場合でも、測定対象物Ｓの所望の部分を画像上で指定することにより、当該部分の高さの算出結果を画一的に取得することができる。
【０２５９】
（１４）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、偏差画像の生成時に複数の指定対応部分以外の領域の偏差が補間により算出されない場合には、各指定点を示す指標を用いて偏差画像が生成されてもよい。図４３は、複数の指定点を示す指標を用いた偏差画像の一例を示す図である。図４３の偏差画像は図４２の偏差画像に対応する。図４３の例では、各指定点を示す指標が「〇」印で示される。また、各指標が当該指定点に対応する指定対応部分の偏差に応じた表示態様で表される。この偏差画像によれば、偏差画像が基準画像ＲＩまたは測定画像ＭＩに重畳表示される場合でも測定対象物Ｓの外観を把握しやすい。
【０２６０】
（ｂ）偏差算出部３３は、複数の指定点に対応する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の偏差の値を示す文字列を偏差画像とともに表示部３４０に表示させてもよい。
【０２６１】
（ｃ）上記実施の形態においては、面取得部３２は、複数の指定点に対応する複数の三次元座標から近似平面を取得するが、複数の指定点に対応する複数の三次元座標から円筒面、球面および自由曲面等の他の種類の近似面を取得してもよい。
【０２６２】
この場合、偏差算出部３３は、面取得部３２により取得される近似面と複数の指定点に対応する複数の三次元座標とに基づいて、近似面に対する複数の指定対応部分の偏差を算出する。また、算出された複数の指定対応部分の偏差を補間することにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の偏差を算出する。そこで、偏差画像生成部３４は、測定対象物Ｓの複数の部分を偏差に応じた表示態様で表示する偏差画像を生成し、表示部３４０に表示する。
【０２６３】
それにより、測定対象物Ｓにおける円筒面、球面および自由曲面等の複数種類の面についても、当該面の概略の表面形状を容易に把握することが可能になる。なお、この場合、偏差算出部３３は面の種類に応じて、円筒度、真球度および輪郭度等の評価値を算出し、表示部３４０に表示してもよい。
【０２６４】
（ｄ）図１０の表示態様設定部３５は、使用者による図１の操作部３３０の操作に基づいて偏差と色または濃度との対応関係を設定してもよい。また、表示態様設定部３５は、複数種類の表示態様の対応関係を記憶してもよい。さらに、表示態様設定部３５は、使用者による操作部３３０の操作に基づいて、偏差画像に適用すべき表示態様の対応関係を切り替えてもよい。この場合、使用者は、例えば偏差が複数の色に対応付けられたカラーの偏差画像と偏差が複数の濃度に対応付けられた単色の偏差画像とを切り替えて表示させることが可能になる。
【０２６５】
（ｅ）上記実施の形態では、基準画像ＲＩが表示された設定画面３５０または測定画像ＭＩが表示された測定画面３６０において一の偏差画像が生成されるが、本発明はこれに限定されない。設定画面３５０または測定画面３６０において複数の偏差画像が生成されてもよい。この場合、生成された複数の偏差画像が設定画面３５０または測定画面３６０で基準画像ＲＩまたは測定画像ＭＩ上に同時に重畳表示されてもよい。このとき、表示態様設定部３５は、同時に表示される複数の偏差画像について適用される表示態様の対応関係を個別に設定してもよい。
【０２６６】
（ｆ）上記実施の形態では、偏差画像は基準画像ＲＩまたは測定画像ＭＩに重畳表示されるが、偏差画像は単独で表示されてもよい。
【０２６７】
（ｇ）設定モードにおいては、偏差画像および平面度を取得するための複数の指定点の各々は、使用者による操作部３３０の操作に基づいて削除されてもよい。また、基準画像ＲＩ上の指定点の位置は使用者による操作部３３０の操作に基づいて変更されてもよい。この場合、近似平面が再計算され、偏差画像が再生成される。それにより、利便性が向上する。
【０２６８】
（ｈ）基準画像取得部１は、取得した基準画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。同様に、測定画像取得部１６は、取得した測定画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。さらに、偏差画像生成部３４は、生成した偏差画像を画像処理することにより表示部３４０に鳥瞰表示させてもよい。
【０２６９】
（ｉ）設定モードにおいて複数の指定点が登録される際には、複数の指定点に対応する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の高さが測定され、複数の指定点とともに複数の高さ測定結果が登録されてもよい。
【０２７０】
この場合、測定モードにおいて複数の指定点に対応する測定対象物Ｓの複数の指定対応部分の高さを測定する。また、指定点ごとに設定モードで測定された高さ測定結果と測定モードで測定された高さ測定結果との差分を算出する。さらに、測定モードにおいて、複数の指定点にそれぞれ対応して算出される差分に応じた表示態様で測定対象物Ｓの複数の指定対象部分を表示する画像を差分画像として生成する。それにより、差分画像が測定画像ＭＩ上に重畳表示されることにより、使用者は設定モードで測定された一の測定対象物Ｓの表面形状と測定モードで測定された他の測定対象物Ｓの表面形状との差分を容易に把握することができる。
【０２７１】
さらに、本例では、複数の指定対応部分の差分を補間することにより、測定対象物Ｓの複数の指定対応部分以外の領域の差分を算出してもよい。それにより、複数の指定対応部分に加えて複数の指定対応部分以外の領域が補間により算出された差分に応じた表示態様で表示されるように差分画像を生成することができる。
【０２７２】
（ｊ）上記実施の形態において、測定対象物Ｓの高さが分光干渉方式により算出されるが、本発明はこれに限定されない。測定対象物Ｓの高さは、白色干渉方式、共焦点方式、三角測距方式またはＴＯＦ（Time Of Flight）方式等の他の方式により算出されてもよい。
【０２７３】
（ｋ）上記実施の形態において、形状測定装置４００の動作モードは複数の動作モードを含み、形状測定装置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。形状測定装置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、形状測定装置４００は当該動作モードで動作してもよい。例えば、形状測定装置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、形状測定装置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。
【０２７４】
（１５）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。
【０２７５】
上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、基準画像ＲＩおよび測定画像ＭＩが実画像の例であり、基準画像取得部１および測定画像取得部１６が画像取得部の例であり、位置取得部２が位置取得部の例である。
【０２７６】
また、光出射部２３１が光出射部の例であり、偏向部２７１，２７２が偏向部の例であり、受光部２３２ｄが受光部の例であり、駆動制御部３が駆動制御部の例であり、座標算出部１３が座標算出部の例である。
【０２７７】
また、面取得部３２が面取得部の例であり、偏差算出部３３が偏差算出部の例であり、偏差画像生成部３４が偏差画像生成部の例であり、形状測定装置４００が形状測定装置の例である。
【０２７８】
さらに、表示態様設定部３５が表示態様設定部の例であり、表示部３４０が表示部の例であり、高さ算出部１５が高さ算出部の例であり、基準面取得部４が基準面取得部の例であり、登録部６が登録部の例である。
【０２７９】
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】
【０２８０】
本発明は、種々の形状測定装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０２８１】
１…基準画像取得部，２…位置取得部，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…距離情報算出部，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，３２…面取得部，３３…偏差算出部，３４…偏差画像生成部，３５…表示態様設定部，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…光出射部，２３２…測定部，２３２ａ，２３２ｃ，２４６…レンズ，２３２ｂ…分光部，２３２ｄ…受光部，２４０…導光部，２４１〜２４４…光ファイバ，２４５…ファイバカプラ，２４５ａ〜２４５ｄ…ポート，２４５ｅ…本体部，２５０…参照部，２５１，２６１…固定部，２５１ｇ…リニアガイド，２５２ａ，２５２ｂ，２６２…可動部，２５３…固定ミラー，２５４ａ〜２５４ｃ…可動ミラー，２６０…合焦部，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…画像表示領域，３５２…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，３５２ｚ…面情報ボタン，３６０…測定画面，３６１…画像表示領域，３６２…ボタン表示領域，３６２ａ…ファイル読込ボタン，４００…形状測定装置，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，ＣＳ…接合面，Ｈ…縦孔，ＭＩ…測定画像，Ｐ０…点，Ｐ１，Ｐ３…仮想点，Ｐ２…照射位置，ＰＩ…パターン画像，ＲＦ…基準面，ＲＩ…基準画像，Ｓ…測定対象物，ＳＩ…画像，ＳＲ…サーチ領域，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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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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