(57)【要約】【課題】オートフォーカス機能を有する測定顕微鏡と安価な手動ＸＹテーブルを備えた三次元形状測定装置において試料の三次元座標を容易に取得する。【解決手段】ＰＣは、オペレータの入力に基づいてサンプリングエリアと座標読込周期を設定する。オペレータにより開始指示が為されると、座標読込周期毎に、手動ＸＹテーブルのＸＹ座標がサンプリングエリアに属しているか否かを判定し、その判定がＹｅｓの場合には、更に、それが三次元座標をまだ取得していないサンプリングエリアであるか否かを判定し、その判定がＹｅｓの場合には、オートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する。このような動作を、オペレータによる終了指示が為されるまで繰り返し行う。【選択図】図２
2004012224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、
前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上に予め複数の領域を設定し、
所定時間間隔毎に前記ＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込み、
読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属するときは、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、
ことを特徴とする三次元座標取得方法。
【請求項２】
前記領域は、
前記ＸＹ平面上に格子状に設定したポイントを中心とする所定範囲の領域である、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元座標取得方法。
【請求項３】
前記ＸＹ平面上の所定領域において、前記格子間隔を短く或いは長く設定する、
ことを特徴とする請求項２記載の三次元座標取得方法。
【請求項４】
前記複数の領域の中の一の領域を第一の領域とし、該第一の領域に隣接する前記複数の領域の中の一の領域を第二の領域とし、読み込んだＸＹ座標が前記第一の領域に属するときに取得したＺ座標の値と、読み込んだＸＹ座標が前記第二の領域に属するときに取得したＺ座標の値との差が所定値を超えていた場合は、
少なくとも、前記第一及び第二の領域付近の領域、前記第一の領域の中心となるポイントを中心とする所定範囲の領域、又は前記第二の領域の中心となるポイントを中心とする所定範囲の領域、の何れかの領域において、前記格子間隔を短く設定する、
ことを特徴とする請求項２記載の三次元座標取得方法。
【請求項５】
読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属していたときに、該読み込んだＸＹ座標が属していた領域についての三次元座標を既に取得済みであったときには、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせずに合焦時の三次元座標を取得しない、
ことを特徴とする請求項２記載の三次元座標取得方法。
【請求項６】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、
所定時間間隔毎に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、
ことを特徴とする三次元座標取得方法。
【請求項７】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、
所定時間間隔毎に、前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込み、
読み込んだＸＹ座標と前記所定時間前に読み込んだＸＹ座標との距離が所定距離以下であった場合に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、
ことを特徴とする三次元座標取得方法。
【請求項８】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置のコンピュータに、
前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上に予め複数の領域を設定する機能と、
所定時間間隔毎に前記ＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込む機能と、
読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属するときは、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する機能と、
を実現させるための三次元座標取得プログラム。
【請求項９】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置のコンピュータに、
所定時間間隔毎に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する機能、
を実現させるための三次元座標取得プログラム。
【請求項１０】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置のコンピュータに、
所定時間間隔毎に、前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上の、前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込む機能と、
読み込んだＸＹ座標と前記所定時間前に読み込んだＸＹ座標との距離が所定距離以下であった場合に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する機能と、
を実現させるための三次元座標取得プログラム。
【請求項１１】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項１２】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置であって、
前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上に予め複数の領域を設定する設定手段と、
所定時間間隔毎に前記ＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込む読み込み手段と、
該読み込み手段により読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属するときは、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する手段と、
を備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項１３】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置であって、
所定時間間隔毎に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する手段、
を備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項１４】
光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置であって、
所定時間間隔毎に、前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上の、前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込む読み込み手段と、
読み込んだＸＹ座標と前記所定時間前に読み込んだＸＹ座標との距離が所定距離以下であった場合に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する手段と、
を備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカス機能を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置において、三次元座標を容易に取得するのに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料の三次元形状を測定する三次元形状測定装置がある。
図５は、その三次元形状測定装置の代表的な構成例である。
同図において、三次元形状測定装置は、オートフォーカス機能（自動焦点調節機能）を有する測定顕微鏡１１と、試料が載置される電動ＸＹテーブル１２と、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１３等から構成されている。
【０００３】
ＰＣ１３は、通信ケーブル１４を介して測定顕微鏡１１に接続されており、この通信ケーブル１４を介して測定顕微鏡１１と電動ＸＹテーブル１２を制御し、必要に応じて電動ＸＹテーブルを所定の位置へ移動させて測定顕微鏡１１にオートフォーカスを行わせ合焦時の三次元座標を取得する。
【０００４】
測定顕微鏡１１は、電動ＸＹテーブル１２を搭載し、この電動ＸＹテーブル１２が移動可能なＸＹ平面に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に光学系を移動させながらオートフォーカスを行う。
このような構成を有する三次元形状測定装置では、ＰＣ１３が、測定顕微鏡１１と試料が載置されている電動ＸＹテーブル１２を制御して、電動ＸＹテーブル１２の移動、オートフォーカスの実行、及び三次元座標の取得等といった動作が繰り返し行われることによって試料の三次元形状の測定が行われる。
【０００５】
尚、同図に示した構成以外にも、前述の測定顕微鏡１１、電動ＸＹテーブル１２、及びＰＣ１３等の構成の一部又は全てが一体化されてなる三次元形状測定装置もある。
また、このような試料の三次元形状を測定する他の例として、例えば特開２０００−１４６５３２号公報には、測定物をＸＹ方向にスキャンさせながら高さ情報を取得して測定物のエッジを検出し、測定物の寸法を非接触で測定する技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図５に示した三次元形状測定装置において、この三次元形状測定装置を完全な自動器として使用する場合に不可欠な電動ＸＹテーブル１２は、高価な構成である。従って、これを完全な自動器として使用しないのであれば、高価な電動ＸＹテーブルの代わりに安価な手動ＸＹテーブルを用いて、装置を半自動器として安価に構成することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、このような構成では、測定の度に、オペレータ（測定者等）が手動ＸＹテーブルを操作して測定位置を設定しなければならず、容易に三次元座標を取得することができない虞があった。特に、測定ポイントが多数になる場合には、オペレータの操作に係る負担は大きく、効率的に三次元座標を取得することができない虞があった。
【０００８】
また、上記公報に記載された技術においても、載置された測定物をＸＹ方向に移動させる構成を手動によるものとして、半自動器として安価に構成した場合には、同様の問題が生じる虞があった。
本発明の課題は、上記実情に鑑み、オートフォーカス機能を有する測定顕微鏡と安価な手動ＸＹテーブルを用いて試料の三次元座標を容易に取得することが可能な三次元形状測定装置、その三次元座標取得方法、及びその三次元座標取得プログラムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上に予め複数の領域を設定し、所定時間間隔毎に前記ＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込み、読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属するときは、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、三次元座標取得方法である。
【００１０】
上記の方法によれば、オペレータの操作により、試料が載置された手動ＸＹテーブルが移動されることにより、設定された複数の領域に応じて試料の三次元座標が自動的に取得されるようになり、試料の三次元座標の取得が容易になる。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様において、前記領域は、前記ＸＹ平面上に格子状に設定したポイントを中心とする所定範囲の領域である、方法である。
【００１１】
この方法によれば、複数の領域の設定が容易になる。例えば、格子のピッチ（ＸＹピッチ）とポイントからの距離を設定するだけで、複数の領域を容易に設定することが可能になる。
本発明の第三の態様は、前記第二の態様において、前記ＸＹ平面上の所定領域において、前記格子間隔を短く或いは長く設定する、方法である。
【００１２】
この方法によれば、測定領域の形状に応じて格子間隔を設定することが可能になる。例えば、緩急の激しい測定領域においては格子間隔を短く、平坦な測定領域においては格子間隔を長く設定することにより、より正確な三次元形状を測定することが可能になる。
【００１３】
本発明の第四の態様は、前記第二の態様において、前記複数の領域の中の一の領域を第一の領域とし、該第一の領域に隣接する前記複数の領域の中の一の領域を第二の領域とし、読み込んだＸＹ座標が前記第一の領域に属するときに取得したＺ座標の値と、読み込んだＸＹ座標が前記第二の領域に属するときに取得したＺ座標の値との差が所定値を超えていた場合は、少なくとも、前記第一及び第二の領域付近の領域、前記第一の領域の中心となるポイントを中心とする所定範囲の領域、又は前記第二の領域の中心となるポイントを中心とする所定範囲の領域、の何れかの領域において、前記格子間隔を短く設定する、方法である。
【００１４】
この方法によれば、測定領域の形状が緩急の激しい形状であった場合には、自動的に格子間隔が短く設定されるようになる。これにより、より正確な三次元形状を測定することが可能になる。
本発明の第五の態様は、前記第二の態様において、読み込んだＸＹ座標が前記複数の領域に属していたときに、該読み込んだＸＹ座標が属していた領域についての三次元座標を既に取得済みであったときには、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせずに合焦時の三次元座標を取得しない、方法である。
【００１５】
この方法によれば、同一の領域において複数の三次元座標を取得させないようにすることができる。例えば、手動ＸＹテーブルが停止されたままの状態のとき等に同一の三次元座標が取得されるのを防止することができる。
本発明の第六の態様は、光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、所定時間間隔毎に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、三次元座標取得方法である。
【００１６】
上記の方法によれば、オペレータの操作により、試料が載置された手動ＸＹテーブルが移動されることにより、試料等の三次元座標が自動的に取得されるようになり、試料の三次元座標の取得が容易になる。
本発明の第七の態様は、光学系及びオートフォーカス手段を有する測定顕微鏡と手動ＸＹテーブルとを備えた三次元形状測定装置の三次元座標取得方法であって、所定時間間隔毎に、前記手動ＸＹテーブルが移動可能なＸＹ平面上の前記手動ＸＹテーブルのＸＹ座標を読み込み、読み込んだＸＹ座標と前記所定時間前に読み込んだＸＹ座標との距離が所定距離以下であった場合に、前記オートフォーカス手段にオートフォーカスを行わせて合焦時の三次元座標を取得する、三次元座標取得方法である。
【００１７】
上記の方法によれば、オペレータの操作により、試料が載置された手動ＸＹテーブルが移動・停止されることにより、試料の三次元座標が自動的に取得されるようになり、試料の三次元座標の取得が容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る三次元形状測定装置の構成例である。
【００１９】
同図に示したように、本実施形態に係る三次元形状測定装置は、オートフォーカス機能を有する測定顕微鏡１と、試料が載置される手動ＸＹテーブル２と、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）３等から構成されている。手動ＸＹテーブル２は測定顕微鏡１に搭載されており、測定顕微鏡１は、ＲＳ２３２Ｃ等の通信ケーブル４を介してＰＣ３と接続されている。
【００２０】
測定顕微鏡１は、オペレータ（測定者等）の手動操作に応じてＸＹ方向に移動される手動ＸＹテーブル２と、この手動ＸＹテーブル２が移動可能なＸＹ平面に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に移動可能な光学系と、その光学系を移動させるためのモータ等を備えている。光学系は、対物レンズ群１ａが取り付けられたレボルバ１ｂ、落射照明１ｃ、オートフォーカスを行うオートフォーカスユニット１ｄ、鏡筒１ｅ、及び接眼レンズ１ｆ等を備えている。また、鏡筒１ｅにＣＣＤカメラ等を備え、ＰＣ３のディスプレイ３ｃ上で試料観察できるようにしても良い。
【００２１】
また、手動ＸＹテーブル２のＸ方向及びＹ方向の移動軸には、この手動ＸＹテーブル２のＸ座標（Ｘ軸方向の移動量）を取得するためのリニアスケールと、そのＹ座標（Ｙ軸方向の移動量）を取得するためのリニアスケールが設けられている。これにより、手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標を取得することによって、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料の観察位置であるＸＹ座標を取得することが可能になる。
【００２２】
また、光学系の移動軸には、光学系のＺ座標（Ｚ軸方向の移動量）を取得するためのリニアスケールが設けられている。これにより、合焦時の光学系のＺ座標を取得することによって、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料の観察位置であるＺ座標を取得することが可能になる。
【００２３】
ＰＣ３は、ＰＣ本体３ａ、入力部３ｂ、及びディスプレイ３ｃ等により構成されている。ＰＣ本体３ａは、内部に、ＣＰＵ、メモリ、記憶媒体等を備えている。ＣＰＵは、中央演算処理装置であり、前述のメモリに格納されている制御プログラムを読み出し実行することによって、この三次元形状測定装置全体の動作を制御する。例えば、測定顕微鏡１にオートフォーカスを行わせ、合焦時の光学系のＺ座標と手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標を取得することによって三次元座標（ＸＹＺ座標）を取得する、といった動作を制御する。
【００２４】
また、ＰＣ本体３ａのメモリには、前述の制御プログラム等が格納されている。また、記憶媒体には、取得された三次元座標等のデータが記憶される。
入力部３ｂは、オペレータからの各種入力や指示等を受け付け、その受け付けた入力や指示等を前述のＣＰＵへ通知するものであり、例えばキーボードやマウス等である。また、ディスプレイ３ｃは、必要に応じて各種の入力画面や出力画面等を表示する。
【００２５】
以上が三次元形状測定装置の構成である。
本実施形態では、このような構成の三次元形状測定装置において、オペレータが三次元座標を取得したいサンプリングエリアと座標読込周期とを予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動させることによって、試料の三次元座標が自動的に取得される等といった動作が行われる。
【００２６】
続いて、このような動作を実現する三次元形状測定装置のＰＣ３のＣＰＵによって行われる制御処理について説明する。尚、この制御処理は、ＣＰＵがＰＣ３のメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現される。
【００２７】
図２（ａ）は、三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャート、同図（ｂ）は、設定されるサンプリングエリアの一例を示す図である。尚、同図（ａ）に示した処理は、例えば、オペレータが三次元座標を取得する処理の実行指示を行ったとき等に開始される。
【００２８】
同図（ａ）において、まずＳ２０１では、オペレータにより入力されたＸ方向とＹ方向のサンプリングピッチが設定される。尚、このサンプリングピッチは、手動ＸＹテーブル２が移動可能なＸＹ平面上にサンプリングポイントを決定するために設定されるものである。これにより、サンプリングピッチに応じたサンプリングポイントが決定される。
【００２９】
Ｓ２０２では、前ステップで決定されたサンプリングポイントを中心とするサンプリングエリアが設定される。尚、サンプリングエリアは、オートフォーカスが行われるエリアでもある。本実施形態では、オペレータによりサンプリングポイントからの距離（Ｄ／２）が入力されることによりサンプリングエリアが設定される。
【００３０】
このようにして設定されたサンプリングエリアを、同図（ｂ）に示す。
同図（ｂ）に示したように、手動ＸＹテーブル２が移動可能なＸＹ平面上に、格子状にサンプリングポイント（同図（ｂ）の交点）が決定され、各サンプリングポイントを中心とする半径Ｄ／２（直径Ｄ）の円形のサンプリングエリア（同図（ｂ）の網掛け部）が複数設定される。また、この設定状況はグラフィック等により、ディスプレイ３ｃにて確認できるようにすることもできる。さらに、試料画面と重ねて表示させることができる。このように、オペレータがサンプリングピッチとサンプリングポイントからの距離（２／Ｄ）を入力するだけで、容易にサンプリングエリアの設定が可能になる。
【００３１】
同図（ａ）に戻り、Ｓ２０３では、オペレータにより入力された座標読込周期が設定される。尚、この座標読込周期とは、手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標が読み込まれる周期のことである。
Ｓ２０４では、オペレータにより開始指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはタイマーカウントが開始されてＳ２０５へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
【００３２】
Ｓ２０５では、タイマーカウントの値が、前述のＳ２０３で設定された座標読込周期に達したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には再びタイマーカウントが開始されてＳ２０６へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
【００３３】
Ｓ２０６では、通信ケーブル４を介して、手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標が取得される。
Ｓ２０７では、前ステップで取得されたＸＹ座標が、前述のＳ２０２の処理で設定されたサンプリングエリアに属するか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ２０８へ処理が進み、Ｎｏの場合にはＳ２０５へ処理が戻る。これにより、取得されたＸＹ座標がサンプリングエリアに属していない場合には、三次元座標の取得は行われないようになる。
【００３４】
Ｓ２０８では、前ステップでＸＹ座標が属していたと判定されたサンプリングエリアにおいて、三次元座標がまだ取得されていないか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ２０９へ処理が進み、Ｎｏの場合にはＳ２０５へ処理が戻る。これにより、三次元座標を取得済みのサンプリングエリアであった場合には、三次元座標の取得は行われないようになる。従って、１つのサンプリングエリア内で複数の三次元座標が取得されるのを防止することができ、例えば、手動ＸＹテーブル２が停止されたままの状態で同一の三次元座標が複数取得されるのを防止することができる。
【００３５】
Ｓ２０９では、ブザーが鳴らされる。これにより、手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標がサンプリングエリアに属したことをオペレータに通知させることができる。また、手動ＸＹテーブル２の操作の停止をオペレータに促して、オートフォーカスが行われる際に手動ＸＹテーブル２が移動されて信頼性の低い三次元座標が取得されるのを防止することができる。
【００３６】
Ｓ２１０では、オートフォーカスユニット１ｄによるオートフォーカスが行われる。
Ｓ２１１では、通信ケーブル４を介して、合焦時の手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標と光学系のＺ座標が取得される。これにより、例えば試料表面に対しオートフォーカスが行われていた場合には、そのオートフォーカスが行われた位置の試料表面のＸＹＺ座標、すなわち、試料表面の三次元座標が取得される。
【００３７】
Ｓ２１２では、取得されたＸＹＺ座標がＰＣ本体３の記憶媒体に出力（記憶）されると共に、取得されたＸＹＺ座標に基づいて三次元画像が構築され、該三次元画像がディスプレイ３ｃに出力（表示）される。これにより、三次元座標が取得されるにしたがって、ディスプレイ３ｃには、全体としての三次元画像が徐々に構築されるようになる。
【００３８】
Ｓ２１３では、オペレータにより終了指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には本フローが終了し、Ｎｏの場合にはＳ２０５へ処理が戻り、オペレータによる終了指示が為されるまで前述の処理が繰り返される。以上、上述した三次元座標を取得する処理が実行されることにより、オペレータがサンプリングエリアと座標読込周期とを予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動させることによって、自動的に試料の三次元座標が取得されるようになる。従って、試料の三次元座標を容易に取得することが可能になり、試料の三次元形状の測定が可能になる。
【００３９】
尚、本実施形態において設定されるサンプリングエリアは、図２（ｂ）に示したように、形状が同一で規則的に配列されるものであったが、サンプリングエリアの設定が容易であるならば、形状が同一でなくても良く、また規則的に配列されていなくても良い。
【００４０】
また、本実施形態において、前述のＳ２０１の処理では、手動ＸＹテーブル２が移動可能なＸＹ平面上の何れの位置においても、Ｘ方向及びＹ方向のサンプリングピッチにしたがって等間隔にサンプリングポイントが決定されるものであったが、オペレータからの指示に応じて、そのＸＹ平面上の所定領域においては、そのＸ方向及びＹ方向のサンプリングピッチを変更可能に構成するようにしても良い。このような構成により、その所定領域においてはサンプリングピッチを他よりも小さく或いは大きく設定することが可能になる。例えば、試料上の斜度変化（緩急）の少ない平坦部のような領域においてはサンプリングピッチを大きく設定し、試料上の斜度変化の大きい凹凸部のような領域においてはサンプリングピッチを小さく設定することが可能になり、試料の三次元形状を効率良く正確に測定することが可能になる。
【００４１】
また、本実施形態において、一のサンプリングエリアで三次元座標が取得された際に、そのサンプリングエリアで取得されたＺ座標と、そのサンプリングエリアに隣接するサンプリングエリアで既に取得されたＺ座標との間に所定値以上の差があった場合には、その周辺領域のサンプリングピッチを小さくするように、サンプリングピッチを設定し直すように構成しても良い。或いは、その場合には、何れかのサンプリングエリアのサンプリングポイントを中心とする所定範囲の領域のサンプリングピッチを小さくするように、サンプリングピッチを設定し直すように構成しても良い。このような構成により、例えば、試料上の斜度変化の大きい凹凸部のような領域においては、サンプリングピッチが小さく設定し直されるようになり、試料の三次元形状を効率良く正確に測定することが可能になる。
【００４２】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
尚、本実施形態に係る三次元形状測定装置は、図１に示した構成と同様である。
本実施形態では、この三次元形状測定装置において、オペレータがサンプリング周期を予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動させることによって、試料の三次元座標が自動的に取得される等といった動作が行われる。
【００４３】
このような動作を実現する三次元形状測定装置のＰＣ３のＣＰＵによって行われる制御処理を図３を用いて説明する。尚、この制御処理は、ＣＰＵがＰＣ３のメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現される。
【００４４】
図３は、本実施形態に係る三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャートである。尚、同図に示した処理は、例えば、オペレータが三次元座標を取得する処理の実行指示を行ったとき等に開始される。
同図において、まずＳ３０１では、オペレータにより入力されたサンプリング周期が設定される。尚、サンプリング周期とは、三次元座標が取得される周期のことである。
【００４５】
Ｓ３０２では、オペレータにより開始指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはタイマーカウントが開始されてＳ３０３へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
Ｓ３０３では、タイマーカウントの値が、前述のＳ３０１で設定されたサンプリング周期に達したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には再びタイマーカウントが開始されてＳ３０４へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
【００４６】
以降のＳ３０４乃至Ｓ３０７の処理では、前述の図２（ａ）のＳ２０９乃至Ｓ２１２と同様の処理が行われる。
Ｓ３０８では、オペレータにより終了指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には本フローが終了し、Ｎｏの場合にはＳ３０３へ処理が戻り、オペレータによる終了指示が為されるまで前述の処理が繰り返される。
【００４７】
以上、上述した三次元座標を取得する処理が実行されることにより、オペレータがサンプリング周期を予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動させることによって、自動的に試料の三次元座標が取得されるようになる。従って、試料の三次元座標を容易に取得することが可能になり、試料の三次元形状の測定が可能になる。
【００４８】
また、本実施形態では、設定されたサンプリング周期毎にオートフォーカスが行われて三次元座標が取得されるようになるので、オペレータが、三次元形状を取得する領域に応じて手動ＸＹテーブル２の一サンプリング周期当たりの移動量を変更することにより、第一の実施の形態に示したようなサンプリングピッチを容易に変更させることが可能になる。従って、例えば、試料上の斜度変化（緩急）の少ない平坦部のような領域においては、一サンプリング周期当たりの移動量が大きくなるように手動ＸＹテーブル２を移動させ、試料上の斜度変化の大きい凹凸部のような領域においては、一サンプリング周期当たりの移動量が少なくなるように手動ＸＹテーブル２を移動させることにより、試料の三次元形状を、より効率良く正確に測定することが可能になる。
【００４９】
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
尚、本実施形態に係る三次元形状測定装置も、図１に示した構成と同様である。
本実施形態では、この三次元形状測定装置において、オペレータが座標読込周期と閾値とを予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動・停止させることによって、試料の三次元座標が自動的に取得される等といった動作が行われる。
【００５０】
このような動作を実現する三次元形状測定装置のＰＣ３のＣＰＵによって行われる制御処理を図４を用いて説明する。尚、この制御処理は、ＣＰＵがＰＣ３のメモリに格納されている制御プログラムを読み込み実行することによって実現される。
【００５１】
図４は、本実施形態に係る三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャートである。尚、同図に示した処理は、例えば、オペレータが三次元座標を取得する処理の実行指示を行ったとき等に開始される。
同図において、まずＳ４０１では、オペレータにより入力された座標読込周期が設定される。
【００５２】
Ｓ４０２では、オペレータにより入力された閾値（同図の距離（Ａ））が設定される。尚、この閾値とは、手動ＸＹテーブル２が停止したと判断される、一座標読込周期当たりに移動した手動ＸＹテーブル２の移動距離のことである。但し、この閾値は０であっても良い。
【００５３】
Ｓ４０３では、オペレータにより開始指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはタイマーカウントが開始されてＳ４０４へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
Ｓ４０４では、タイマーカウントの値が、前述のＳ４０１で設定された座標読込周期に達したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には再びタイマーカウントが開始されてＳ４０５へ処理が進み、Ｎｏの場合には本ステップが繰り返される。
【００５４】
Ｓ４０５では、通信ケーブル４を介して、手動ＸＹテーブル２のＸＹ座標が取得される。
Ｓ４０６では、前ステップで取得されたＸＹ座標と、後述するＳ４０７で保存されたＸＹ座標（一座標読込周期前に取得されたＸＹ座標）との間の距離が、Ｓ４０２で設定された閾値（同図の距離（Ａ））以下であるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ４０８へ処理が進み、Ｎｏの場合にはＳ４０７へ処理が進む。尚、この処理では、閾値以下であると判定された場合に、手動ＸＹテーブル２が停止されていると判断され、閾値以下でないと判定された場合に、手動ＸＹテーブル２が停止されていない（移動中である）と判断される。これにより、手動ＸＹテーブル２が停止されているか否かを判断することが可能になり、停止されていると判断された場合に限り、三次元座標の取得が行われるようになる。
【００５５】
Ｓ４０７では、前述のＳ４０５又は後述のＳ４１０で取得された最新のＸＹ座標がＰＣ本体３ａの記憶媒体に保存され、Ｓ４０４へ処理が戻る。
Ｓ４０８乃至Ｓ４１１の処理では、前述の図２（ａ）のＳ２０９乃至Ｓ２１２と同様の処理が行われる。
【００５６】
Ｓ４１２では、オペレータにより終了指示が為されたか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には本フローが終了し、Ｎｏの場合にはＳ４０７へ処理が戻り、オペレータによる終了指示が為されるまで前述の処理が繰り返される。
以上、上述した三次元座標を取得する処理が実行されることにより、オペレータが座標読込周期と閾値とを予め設定し、手動ＸＹテーブル２に載置されている試料を観察しながら手動ＸＹテーブル２を操作して三次元座標を取得したい領域をランダムに移動・停止させることによって、自動的に試料の三次元座標が取得されるようになる。従って、試料の三次元座標を容易に取得することが可能になり、試料の三次元形状の測定が可能になる。
【００５７】
また、手動ＸＹテーブル２が停止されていると判断された場合にのみオートフォーカスが行われて三次元座標の取得が行われるので、手動ＸＹテーブル２が停止されていると判断されない場合の手動ＸＹテーブル２の移動中にオートフォーカスが行われて信頼性の低いデータが取得されるのを防止することができ、より正確な三次元座標の取得が可能になる。
【００５８】
また、本実施形態では、座標読込周期毎の判断において手動ＸＹテーブル２が停止されたと判断された場合にオートフォーカスが行われて三次元座標が取得されるようになるので、オペレータが、三次元形状を取得する領域に応じて手動ＸＹテーブル２の一座標読込周期当たりの移動量を変更することにより、第一の実施の形態に示したようなサンプリングピッチを容易に変更させることが可能になる。従って、例えば、試料上の斜度変化（緩急）の少ない平坦部のような領域においては、一座標読込周期当たりの移動量が大きくなるように手動ＸＹテーブル２を移動させて停止させ、試料上の斜度変化の大きい凹凸部のような領域においては、一座標読込周期当たりの移動量が少なくなるように手動ＸＹテーブル２を移動させて停止させることにより、試料の三次元形状を、より効率良く正確に測定することが可能になる。
【００５９】
以上、本発明の三次元形状測定装置、その三次元座標取得プログラム、及びその三次元座標取得方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、オートフォーカス機能を有する測定顕微鏡と安価な手動ＸＹテーブルを備えた三次元形状測定装置において、試料の三次元座標を容易に取得することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る三次元形状測定装置の構成例である。
【図２】（ａ）は第一の実施の形態に係る三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャート、（ｂ）は設定されるサンプリングエリアの一例を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態に係る三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第三の実施の形態に係る三次元座標を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】従来の三次元形状測定装置の代表的な構成例である。
【符号の説明】
１　　　測定顕微鏡
１ａ　　対物レンズ群
１ｂ　　レボルバ
１ｃ　　落射照明
１ｄ　　オートフォーカスユニット
１ｅ　　鏡筒
１ｆ　　接眼レンズ
２　　　手動ＸＹテーブル
３　　　ＰＣ
３ａ　　ＰＣ本体
３ｂ　　入力部
３ｃ　　ディスプレイ
４　　　通信ケーブル
１１　　測定顕微鏡
１２　　電動ＸＹテーブル
１３　　ＰＣ
【図１】
2004012224.tif 000003
【図２】
2004012224.tif 000004
【図３】
2004012224.tif 000005
【図４】
2004012224.tif 000006
【図５】
2004012224.tif 000007