(57)【要約】【課題】高速に撮像を行うことができる画像測定機を提供する。【解決手段】撮像面に形成された被測定物Ｗの像を光電変換して被測定物の画像を取得し、取得した画像に基づいて被測定物Ｗについての測定を行う。被測定物の画像を取得する撮像系２０と、撮像系２０を前記被測定物の測定位置に位置させるため、被測定物を撮像系２０に対して相対移動させる移動機構５０と、被測定物Ｗの像を撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段４０、３０と、オートフォーカス手段４０、３０についての制御を含む画像測定に関する制御を行う制御手段３０とを備える。制御手段３０は、目的の測定位置とは異なるある位置から移動を開始して当該目的の測定位置に達するまでの間に、前記オートフォーカス手段４０、３０に合焦制御を開始させる。【選択図】図１
2004205289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に形成された被測定物の像を光電変換して前記被測定物の画像を取得する撮像手段と、
前記画像に基づいて前記被測定物についての測定を行う測定手段と、
前記撮像手段を前記被測定物の測定位置に位置させるため、前記被測定物を前記撮像手段に対して相対移動させる移動手段と、
前記被測定物の像を前記撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段と、
前記移動手段による前記測定位置への移動中に、前記オートフォーカス手段による合焦制御を開始させる制御手段と
を備えたことを特徴とする画像測定機。
【請求項２】
請求項１に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記移動手段による移動を開始する位置と前記測定位置との、前記撮像手段の光軸方向の位置の差を比較して、該位置の差が予め定められた範囲外のときは、前記移動手段による移動を開始した後、前記オートフォーカス手段による合焦制御を開始させることを特徴とする画像測定機。
【請求項３】
請求項２に記載の画像測定機において、
前記位置の差が予め定められた範囲内のときは、前記オートフォーカス手段による合焦制御を行っている状態で、前記移動手段による移動を開始させることを特徴とする画像測定機。
【請求項４】
請求項２および３のいずれか一項に記載の画像測定機において、
前記予め定められた範囲は、前記オートフォーカス手段が合焦制御を行うことが可能な範囲であることを特徴とする画像測定機。
【請求項５】
請求項１に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記移動手段による前記測定位置への移動中に、前記撮像手段の焦点位置が前記オートフォーカス制御による合焦制御が可能な範囲に入ったと判定した場合に、前記オートフォーカス制御による合焦制御を開始させることを特徴とする画像測定機。
【請求項６】
請求項５に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記撮像手段の焦点位置が前記オートフォーカス制御による合焦制御が可能な範囲に入ったかの判定を、前記測定位置と現在位置との距離に応じて行うことを特徴とする画像測定機。
【請求項７】
撮像面に形成された被測定物の像を光電変換して前記被測定物の画像を取得する撮像手段と、
前記画像に基づいて前記被測定物についての測定を行う測定手段と、
前記撮像手段を前記被測定物の測定位置に位置させるため、前記被測定物を前記撮像手段に対して相対移動させる移動手段と、
前記被測定物の像を前記撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段と、
前記移動手段による移動を開始する位置と前記測定位置との、前記撮像手段の光軸方向の位置の差を比較して、該位置の差が予め定められた範囲内のときは、前記移動を開始する位置で前記オートフォーカス手段による合焦制御をさせた状態で前記測定位置への移動を開始させる制御手段と
を備えたことを特徴とする画像測定機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、合焦制御開始後、前記オートフォーカス手段が合焦制御を行うことが可能な状態であるかを監視し、合焦制御が可能な状態でないと判定したとき、合焦制御を停止させ、合焦制御が可能な状態であると判定したとき、合焦制御を開始されることを特徴とする画像測定機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物を撮像し、その撮像された画像に基づいて被測定物の測定を行う画像測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被測定物について、その画像に基づいてそれ自体の形状、被測定物に設けられているパターンの形状等の測定を行う測定機として、撮像装置により被測定物を撮像し、撮像面に形成された被測定物の像を光電変換して、被測定物の画像を生成し、その画像に基づいて、被測定物に対して測定を行う画像測定機がある。近年、この種の測定は、ある位置から目的の位置に撮像装置を移動して撮像を行う構成となっている。この測定動作を自動化させた画像測定機として、CNC(Computerized Numerical Control)画像測定機がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
従来提案されているこの種のＣＮＣ画像測定では、目標測定位置へ撮像系を移動させ、測定箇所でオートフォーカス（AF；Auto Focus）動作を行ってから、合焦した状態で撮像して、その後の測定処理、例えば、エッジ検出処理を行うことが一般的である。
【０００４】
【非特許文献１】
株式会社ニコン製品カタログ（ＣＮＣ画像測定システムNEXIVシリーズ）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の測定においては、被測定物のパターンがより精密化することに伴って、多数の測定点について精密な画像を取得することが必要となると予想される。しかも、ＡＦ動作を行いつつ、できる限り短時間で多数の測定点についての撮像を行うことが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、高速に撮像が行える画像測定機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、請求項１に係る発明は、
撮像面に形成された被測定物の像を光電変換して前記被測定物の画像を取得する撮像手段と、
前記画像に基づいて前記被測定物についての測定を行う測定手段と、
前記撮像手段を前記被測定物の測定位置に位置させるため、前記被測定物を前記撮像手段に対して相対移動させる移動手段と、
前記被測定物の像を前記撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段と、
前記移動手段による前記測定位置への移動中に、前記オートフォーカス手段による合焦制御を開始させる制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記移動手段による移動を開始する位置と前記測定位置との、前記撮像手段の光軸方向の位置の差を比較して、該位置の差が予め定められた範囲外のときは、前記移動手段による移動を開始した後、前記オートフォーカス手段による合焦制御を開始させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
請求項２に記載の画像測定機において、
前記位置の差が予め定められた範囲内のときは、前記オートフォーカス手段による合焦制御を行っている状態で、前記移動手段による移動を開始させることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、
請求項２および３のいずれか一項に記載の画像測定機において、
前記予め定められた範囲は、前記オートフォーカス手段が合焦制御を行うことが可能な範囲であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、
請求項１に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記移動手段による前記測定位置への移動中に、前記撮像手段の焦点位置が前記オートフォーカス制御による合焦制御が可能な範囲に入ったと判定した場合に、前記オートフォーカス制御による合焦制御を開始させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、
請求項５に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、前記撮像手段の焦点位置が前記オートフォーカス制御による合焦制御が可能な範囲に入ったかの判定を、前記測定位置と現在位置との距離に応じて行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、
撮像面に形成された被測定物の像を光電変換して前記被測定物の画像を取得する撮像手段と、
前記画像に基づいて前記被測定物についての測定を行う測定手段と、
前記撮像手段を前記被測定物の測定位置に位置させるため、前記被測定物を前記撮像手段に対して相対移動させる移動手段と、
前記被測定物の像を前記撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段と、
前記移動手段による移動を開始する位置と前記測定位置との、前記撮像手段の光軸方向の位置の差を比較して、該位置の差が予め定められた範囲内のときは、前記移動を開始する位置で前記オートフォーカス手段による合焦制御をさせた状態で前記測定位置への移動を開始させる制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、
請求項１から７のいずれか一項に記載の画像測定機において、
前記制御手段は、合焦制御開始後、前記オートフォーカス手段が合焦制御を行うことが可能な状態であるかを監視し、合焦制御が可能な状態でないと判定したとき、合焦制御を停止させ、合焦制御が可能な状態であると判定したとき、合焦制御を開始されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する本発明の実施形態においては、オートフォーカス（AF）手段の構成要素の一つとしてレーザーを用い、被測定物（ワーク）Ｗの物体面にレーザーを連続で照射して、常にフォーカスが合うように、撮像手段と被測定物との相対位置関係のＺ軸方向（撮像手段の光軸方向）を変位させる制御を行う機構を用いる例について説明する。また、Ｚ軸方向の変位動作を、ＸＹ軸の駆動動作（目的の測定位置への移動）中にも行えるようにした装置が提供される。この動作は、予め定められた動作プログラムに従って行われるＣＮＣにより行われる。すなわち、被測定対象物の複数の測定位置について、順次連続的に撮像して、被測定対象物に関する画像を取得する。
【００１６】
また、本実施形態では、ＣＮＣにより複数の測定位置での撮像を連続的に行う中で、測定位置間の移動中に、レーザーを用いて連続的にフォーカス制御（合焦制御）を作動させる。その結果、目的の測定位置に到達した時点、すなわち、ＸＹ軸の移動動作が終了した時点で、フォーカスが合った状態（合焦状態）となるように制御される。これにより、目的位置に到達した後に合焦制御を行う場合に比べて、複数の測定位置について撮像に要するまでの準備時間のうち、合焦に要する時間分を短縮することが可能となる。
【００１７】
本実施形態は、目的の測定位置およびその周辺、特に、移動経路上において、高さが同一レベルの領域が存在することが多いということに着眼したものである。すなわち、後述する図３、図４に示すように、移動経路中に溝、段差等があっても、目的位置近傍に至ると、目的位置と同じ高さレベルとなることが多いということを利用している。従って、多くの場合、目的位置に到達する直前に、同じ高さレベルの領域において合焦制御を行うことができる。
【００１８】
一方、目的位置の直前に高さの異なる領域がある場合には、合焦制御が目的位置に到達する前に終わらない場合があり得る。この場合でも、到達に引き続いて合焦制御が行われるため、到達後改めて合焦制御を開始させるより時間短縮が期待できる。
【００１９】
図１に、本発明の一実施形態に係る画像測定機の構成の概要を示す。図１に示す画像測定機１０は、照明装置２１、撮像装置２２および対物レンズ系２３を含む撮像系２０と、ＣＰＵ３１、メモリ３２および記憶装置３３を含む制御装置３０と、合焦状態を検知する合焦検知装置４０と、ＸＹステージ５１およびＺ軸駆動装置５２を含む移動機構５０とを有する。
【００２０】
撮像系２０において、撮像装置２２は、ＣＣＤなどの撮像素子を有する。撮像装置２２は、対物レンズ系２３および図示していない他のレンズ系により被測定物Ｗの像を像面に結像させて、被測定物の画像を取得する。その際、照明装置２１により被測定物Ｗの物体面を照明することができる。
【００２１】
合焦検知装置４０は、図２に示すように、被測定物Ｗの物体面を照射する、レーザーダイオード等のレーザー光源４２と、レーザー光を対物レンズ系２３に入射させるためのナイフエッジミラー４３と、被測定物の物体面からの戻り光を、対物レンズ系２３を介して受光する、フォトダイオード等により構成される二分割受光素子４４ａ，４４ｂと、レーザー光源４２を駆動すると共に、受光素子４４ａ，４４ｂの出力信号を受けて、戻り光スポットＳＰの受光位置に応じたフォーカス調整信号を生成して制御装置３０に送る検出装置４１と、を有する。合焦検知装置４０は、後述するＺ軸駆動装置５２と、制御装置３０と共に、被測定物の像を撮像装置２２の撮像面に合焦させる合焦制御を行うオートフォーカス手段を構成する。
【００２２】
二分割受光素子４４ａ，４４ｂは、境界部分を挟んで並列に配置されている。この二分割受光素子４４ａ、４４ｂは、被測定物の物体面が焦点位置Ｆｏにあるとき、レーザー光の戻り光スポットＳＰが、二分割受光素子４４ａ，４４ｂの境界部分において、両受光素子４４ａ，４４ｂに均等に分布して、等しい照射面積となるように入射する位置関係に配置される。検出装置４１は、二分割受光素子４４ａ、４４ｂからの出力信号を受けて、差動増幅等の処理を行って、フォーカス調整を行うためのフォーカス調整信号を取得する。すなわち、被測定物の物体面が対物レンズ系２３の焦点位置Ｆｏにある場合には、前述したように、戻り光スポットＳＰが二分割受光素子４４ａ、４４ｂに均等に分布するため、フォーカス調整信号は０となる。一方、被測定物の物体面が焦点より遠い位置Ｆｒにある場合には、戻り光スポットＳＰが二分割受光素子４４ａ側に照射面積が大きくなる状態に分布するため、フォーカス調整信号は、例えば、＋Δｚとなる。逆に、被測定物の物体面が焦点より近い位置Ｆｎにある場合には、戻り光スポットＳＰが二分割受光素子４４ｂ側に照射面積が大きくなる状態に分布するため、フォーカス調整信号は、例えば、−Δｚとなる。制御装置３０は、このフォーカス調整信号に基づいてＺ軸駆動装置にＺ軸方向の移動を指示し、フォーカス調整信号が０になったところで、Ｚ軸方向の移動を停止させる。
【００２３】
また、検出装置４１は、二分割受光素子４４ａ，４４ｂのいずれにも戻り光スポットＳＰが入射していない場合には、戻り光スポットが有効範囲外であることを示す信号、すなわち、合焦制御が可能な状態ではないことを示す信号を制御装置３０に送る。なお、この信号は、逆の状態を示す信号であってもよい。すなわち、二分割受光素子４４ａ，４４ｂのいずれかに戻り光スポットＳＰが入射している場合には、戻り光スポットが有効範囲内であることを示す信号、すなわち、合焦制御が可能な状態であることを示す信号を制御装置３０に送るようにしてもよい。制御装置３０は、合焦制御が可能な状態にないことを示す信号が有効であるか、無効であるかに基づいて、合焦制御の開始、継続、停止を決定する。
【００２４】
移動機構５０を構成するＸＹステージ５１は、図示しないＸＹ駆動機構を有する。このＸＹステージ５１の上に、被測定物Ｗを載置して、撮像系２０に対してＸＹ方向に相対的に移動させる。この移動は、ＸＹ座標の指定を含む移動指令に基づいて行われる。Ｚ軸駆動装置５２は、撮像系２０の対物レンズ系２３とＸＹステージ５１との相対位置関係を変更する。すなわち、被測定物Ｗを撮像系２０に対してＺ軸方向に相対移動させる。実際に変位するのは、本実施形態では、撮像系２０側である。もちろん、これに限定されない。ＸＹステージ側がＺ軸方向に変位するようにしてもよい。ここで、Ｚ軸は、撮像系２０の光軸方向である。移動機構５０は、制御装置３０と共に、撮像系２０を、被測定物にある目的の測定位置にその焦点位置を位置させるため、被測定物Ｗを撮像系２０に対して相対的に移動させる移動手段を構成する。測定位置は、被測定物について１以上存在する。移動手段は、複数存在する場合、焦点位置が各測定位置に順次位置するよう撮像系２０を移動させる。すなわち、ある位置（現在の測定位置）から目的の測定位置（次に測定すべき測定位置）に、撮像系２０の焦点位置を移動させることを、複数の測定位置について順次行う。
【００２５】
移動機構５０は、Ｚ軸駆動装置５２によりＺ軸方向の移動を行うことができる。このＺ軸駆動装置５２は、本実施形態では、被測定物の各測定位置のＺ座標に合わせてＺ軸方向に移動することに用いられるほか、前述したようにオートフォーカス手段によるＺ軸方向の移動にも用いられる。
【００２６】
制御装置３０は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）３１と、メモリ３２と、記憶装置３３とを有する。この制御装置３０には、入力装置３５、モニタ３６等を接続することができる。制御装置３０は、これらの外部装置を含めてコンピュータシステムを構成している。記憶装置３３は、読み書き可能な不揮発性の記憶媒体を有し、ＣＰＵ３１が実行する各種プログラムとデータとが格納される。各種プログラムとしては、例えば、オートフォーカス制御のためのプログラム、移動制御のためのプログラム、撮像処理のためのプログラム、画像処理のためのプログラム等が挙げられる。また、記憶装置３３に格納される本実施形態固有のプログラムとして、目的の測定位置とは異なるある位置から目的の測定位置への移動中に、レーザーを用いて連続的にフォーカス制御（合焦制御）を作動させる制御を行う制御手段として制御装置を機能させるプログラムがある。また、複数の測定位置について順次移動することを制御するプログラムがある。
【００２７】
次に、本実施形態の画像測定機の動作について、図３から図５を参照して説明する。説明に先立ち、被測定物の物体面形状の違いに起因する、合焦制御と移動制御との対応関係について、図３および図４を参照して説明する。その後、動作について説明する。
【００２８】
図３に、被測定物の物体面に溝Ｃが存在する場合における移動制御と合焦制御との関係を示す。図４に、被測定物Ｗの物体面に段差Ｂが存在する場合における移動制御と合焦制御との関係を示す。
【００２９】
これらの図において、オートフォーカス手段による合焦制御可能な状態を示すものとして引き込み範囲Ｒが示してある。すなわち、対物レンズ系２３の焦点位置が引き込み範囲Ｒ内にある場合は、合焦制御が可能である。合焦制御において、レーザー光を被測定物Ｗに照射してその戻り光スポットＳＰ（図２参照）が前述した二分割受光素子４４ａ，４４ｂのいずれか一方にのみ入射している状態が、合焦制御可能な状態の上限および下限に対応する。上記引き込み範囲Ｒは、この戻り光スポットＳＰが上限と下限との間で変位することに対応して、Ｚ軸駆動装置５２が駆動されて、撮像系２０が被測定物Ｗに対してＺ軸方向に相対的に変位する範囲を示す。
【００３０】
この引き込み範囲Ｒの下限ＲＬが被測定物Ｗの物体面より下に位置し、上限ＲＵが、当該物体面より上方に位置する場合には、その状態で合焦制御が可能である。図３のＳ１面、Ｓ３面はいずれも合焦制御が可能である。一方、溝Ｃの底面であるＳ２面では、下限ＲＬがＳ２面より上方にあるため、戻り光スポットＳＰが二分割受光素子４４ａ，４４ｂのいずれにも検出されない状態となり、合焦制御ができない状態となる。図４の場合には、Ｓ５面では、図３のＳ２面の場合と同様に、合焦制御ができない状態となっている。一方、Ｓ６面では、図３のＳ１面、Ｓ３面と同様に、合焦制御が可能な状態にある。
【００３１】
本実施形態では、後述するように、合焦制御が可能な状態においてのみ合焦制御を行う。合焦制御が可能な状態ではない場合には、合焦制御を停止する。このようにすることによって、Ｚ軸方向に大きなストロークで追従動作させることに伴う遅れの発生を防いでいる。例えば、溝Ｃの場合、底面位置まで追従させると、目的位置の前に再び元の高さレベルに戻るための追従動作が必要となり、合焦制御に遅れを生じることになる可能性がある。また、制御範囲を超えて追従させることは、追従方向を見失いやすいという問題もある。そこで、本実施形態では、合焦制御可能な状態ではない場合には、合焦制御を停止することとして、前述の問題の発生を回避している。
【００３２】
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係る画像測定機の動作、特に、移動およびオートフォーカス動作について説明する。図５には、連続フォーカス制御、すなわち、ある位置から目的の測定位置に移動しつつ合焦制御を行い、目的の測定位置において撮像を行うＣＮＣ測定動作の処理フローを示す。この処理は、制御装置３０のＣＰＵ３１により実行される。なお、前提として、被測定物Ｗについて測定すべき各測定位置の座標はすでに求められており、そのデータが記憶装置３３に事前に格納されているものとする。もちろん、ネットワークを介して他のシステムから各測定値の座標を受け取る構成であってもよい。また、各測定位置および測定手順について、ティーチングにより入力を行う構成としてもよい。さらに、目的の測定位置の中で特定の位置を合焦させる位置として指定する構成とすることができる。この場合、その位置をティーチングで指定すること、アドレスで指定することのいずれも可能である。
【００３３】
ＣＰＵ３１は、ある位置（スタート位置）において、目的の測定位置（移動先）の目標Ｚ位置が引き込み範囲外かを判定する（ステップ１１１）。この判定は、現在位置のＺ軸上の座標と、目的の測定位置のＺ軸上の座標とを比較することにより判定する。ここで、例えば、図４の位置Ｐ５に示すように引き込み範囲外であれば、ＣＰＵ３１は、Ｚ軸駆動装置５２に対して撮像系２０を目的の測定位置のＺ座標に対応する高さとなるように移動を指示する（ステップ１１２）。Ｚ軸駆動装置５２は、この指示に従って、撮像系２０を被測定物Ｗに対してＺ軸方向に相対移動させる。
【００３４】
次に、目的の測定位置が引き込み範囲内にある場合、および、前述したＺ軸駆動装置５２によるＺ軸方向の移動が終わった後、ＣＰＵ３１は、合焦制御を開始する（ステップ１１３）。すなわち、ＣＰＵ３１は、合焦検知装置４０に対して合焦開始を指示する。これを受けて、合焦検知装置４０の検出装置４１は、レーザーダイオードをオンして、または、シャッター（図示せず）を開いて、被測定物の測定位置、すなわち、焦点を合わせるべき位置に、対物レンズ系２３を通してレーザー光を照射させる。その戻り光が対物レンズ系２３を経て二分割受光素子４４ａ，４４ｂに導かれる。戻り光スポットが二分割受光素子４４ａ，４４ｂの両者および一方のいずれかに入射していれば、その信号が光電変換されて出力され、検出装置４１において演算処理されてフォーカス調整信号が得られる。この信号は、制御装置３０に送られる。
【００３５】
ＣＰＵ３１は、移動機構５０のＸＹステージ５１に対して、目標位置、すなわち、次に測定を行うべき目的の測定位置への移動指令を発行する（ステップ１１７）。また、移動指令に応じて、ＣＰＵ３１は、ＸＹステージ５１を、現在位置から目的の測定位置まで変位させて被測定物Ｗを移動させる。この移動中に、前述した合焦制御が実行される。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３１は、戻り光スポットＳＰが有効範囲外か、すなわち、引き込み範囲かを調べる（ステップ１１９）。具体的には、戻り光スポットＳＰが二分割受光素子４４ａ，４４ｂの両者および一方のいずれかに入射していれば、有効範囲内であり、いずれにも入射していなければ、有効範囲外である。その信号が光電変換されて出力され、検出装置４１において演算処理されてフォーカス調整信号が得られる。この信号は、制御装置３０に送られる。また、検出装置４１は、二分割受光素子４４ａ，４４ｂの出力に基づいて、戻り光スポットＳＰが有効範囲外であることを示す信号を生成して、制御装置３０に送る。
【００３７】
ＣＰＵ３１は、戻り光スポットＳＰが有効範囲外であることを示す信号が有効か無効かを、検出装置４１からの信号に基づいて判定する（ステップ１１９）。戻り光スポットＳＰが有効範囲外であることを示す場合、すなわち、合焦制御が行える状態ではない場合、ＣＰＵ３１は、合焦制御を停止する。すなわち、Ｚ軸の追従動作を停止する（ステップ１２０）。
【００３８】
一方、戻り光スポットＳＰが有効範囲外ではない場合、また、Ｚ軸の追従動作を停止した場合、合焦制御が可能な状態にあるかを判定する（ステップ１２１）。ここで、戻り光スポットが有効範囲内にある場合、すなわち、合焦制御が可能な状態にある場合には、合焦制御、すなわち、Ｚ軸追従動作を開始する（ステップ１２２）。
【００３９】
次に、ＸＹ軸の移動が目的位置に到達したかを判定し、目標とする目的の測定位置に到達していなければ、ステップ１１８からの処理を繰り返す（ステップ１２３）。
【００４０】
目標位置に到達した場合には、合焦制御を終了させる処理を行う（ステップ１２４）。すなわち、移動中に合焦制御が行われているので、ここで、合焦状態に至っていることを確認して、合焦状態を維持する。一方、目標とする目的の測定位置に達しても合焦状態に至っていない場合には、ここで、合焦させて、合焦状態を維持する。
【００４１】
この状態で、撮像装置２２により撮像を行い、得られた画像をメモリ３２に取り込む（ステップ１２５）。なお、撮像に際し、必要に応じて照明装置２１により照明を行う。
【００４２】
ＣＰＵ３１は、メモリ３２に取り込んだ画像について、プログラムに基づいて処理する（ステップ１２６）。例えば、エッジ検出処理を行う。
【００４３】
以上のようにして、ある位置から撮像系２０の移動を開始し、移動中に合焦制御を行って、目的の測定位置において撮像を行う。この一連の処理は、一つの測定位置についての測定処理の手順を示す。被測定物に複数の測定位置がある場合には、一連の処理が終了したとき、その測定位置を前述した「ある位置」、すなわち、移動開始位置として、次の測定の目的となる測定位置を目標位置として、移動制御および合焦制御を、同様の一連の手順により行う。また、複数の測定位置のうち、同一レベルの測定位置が連続する等のように、合焦制御を省略できる測定位置がある場合には、それらのうち最初に測定すべき測定位置以外の測定位置については、合焦制御を行わないようにすることができる。すなわち、連続フォーカス制御をオフとすることができる。
【００４４】
本実施形態によれば、撮像系２０の移動中に合焦制御が開始されるため、目的の測定位置に到達したときに、撮像装置が合焦状態に至っているため、直ちに撮像が行えることとなる。また、戻り光が有効範囲外にあるとき、すなわち、合焦制御が行えない状態の場合には、合焦制御を停止して、深追い追従をしないようにして、深追い追従に起因する弊害の発生を防いでいる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態について図６を参照して説明する。図６に示す実施形態は、図５に示す実施形態が移動の開始と共に合焦制御を開始することと異なり、ある位置から撮像系の移動を開始した後、特定の領域に達したときから合焦制御を開始するように構成している。図６のステップ１１３から１１５が、図５のステップ１１１，１１２とステップ１１６との間に追加されている。また、図５のステップ１１７が図６ではステップ１１３に変わっている。従って、その他の処理手順は、図５と同じである。そこで、ここでは、追加、変更された処理を中心として説明し、図５と同じ処理についての説明は省略する。
【００４６】
ＣＰＵ３１は、ある位置（スタート位置）において、目的の測定位置（移動先）の目標Ｚ位置が引き込み範囲外かを判定する（ステップ１１１）。この判定は、現在位置のＺ軸上の座標と、目的の測定位置のＺ軸上の座標とを比較することにより判定する。ここで、例えば、図４の位置Ｐ５に示すように引き込み範囲外であれば、ＣＰＵ３１は、Ｚ軸駆動装置５２に対して撮像系２０を目的の測定位置のＺ座標に対応する高さとなるように移動を指示する（ステップ１１２）。Ｚ軸駆動装置５２は、この指示に従って、撮像系２０を被測定物Ｗに対してＺ軸方向に相対移動させる。
【００４７】
この後、ＣＰＵ３１は、移動機構５０のＸＹステージ５１に対して、次に測定すべき目的の測定位置を目標位置として、当該目標位置への移動指令を発行する（ステップ１１３）。そして、ＣＰＵ３１は、ＸＹステージ５１から撮像系２０の相対移動に伴う現在位置を示す情報を取得して、現在の座標位置を監視する（ステップ１１４）。そして、現在座標位置が予め定めた合焦制御開始位置に達したかを判定する（ステップ１１５）。この判定は、目的の測定位置と現在位置との距離が予め定めた合焦制御開始位置に対応する値以下になったとき、合焦制御開始位置に達したと判定する。その結果、ＣＰＵ３１は、合焦制御を開始する（ステップ１１６）。この後のステップ１１８以降の処理は、前述した図５に示す実施形態と同様である。
【００４８】
本実施形態によれば、撮像系が目標位置に近づくまで合焦制御を行わない。そのため、無駄な合焦制御を抑制することができる。そのほかの効果はすでに述べたとおりである。
【００４９】
前述した図５に示す実施形態と図６に示す実施形態とは、両者を並存させることができる。例えば、被測定物の物体面の状態に応じて、図５に示す処理手順により測定すること、および、図６に示す処理手順により測定することのいずれかを選択することができるようにしてもよい。
【００５０】
さらに、前述した図５および図６に示す実施形態では、ステップ１１１および１１２の処理を行った後、移動制御および合焦制御を行っている。しかし、本発明はこれに限られない。ステップ１１１および１１２の処理を行わずに、移動制御と合焦制御とを行なうようにしてもよい。
【００５１】
また、前述した各実施形態では、レーザー光を照射してその戻り光の変位を検出することにより合焦検知を行っている。本発明は、これに限られない。移動しつつ合焦制御が行える構成であれば、他の方法によっても差し支えない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、高速に撮像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る画像測定機の構成の概要を示すブロック図。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の画像測定機において用いられるオートフォーカス手段の構成の一例を示すブロック図。
【図３】図３は、被測定物の物体面に溝Ｃが存在する場合における移動制御と合焦制御との関係を示す説明図。
【図４】図４は、被測定物Ｗの物体面に段差Ｂが存在する場合における移動制御と合焦制御との関係を示す説明図。
【図５】図５は、連続フォーカス制御、すなわち、ある位置から目的の測定位置に移動しつつ合焦制御を行い、目的の測定位置において撮像を行うＣＮＣ測定動作を示す処理フローチャート。
【図６】図６は、連続フォーカス制御、すなわち、ある位置から目的の測定位置に移動しつつ合焦制御を行い、目的の測定位置において撮像を行うＣＮＣ測定動作を示す処理フローチャート。
【符号の説明】
１０…画像測定機、２０…撮像系、２１…照明装置、２２…撮像装置、２３…対物レンズ系、３０…制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…メモリ、３３…記憶装置、３５…入力装置、３６…モニタ、４０…合焦検知装置、４１…検出装置、４２…レーザー光源、４４ａ，４４ｂ…二分割受光素子、５０…移動機構、５１…ＸＹステージ、５２…Ｚ軸駆動装置。
【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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