(57)【要約】【課題】凹凸形状の測定精度の向上を図ることができる形状測定装置を提供する。【解決手段】本発明の形状測定装置は、測定対象１の凹凸形状にライン光を照射する投光装置２と、前記投光装置２によって前記凹凸形状に形成される光切断線を撮像する撮像装置３と、前記凹凸形状の上底及び下底の各々で前記光切断線の幅が最小になるように前記投光装置２をその光出射軸方向４に移動させる駆動装置５と、前記撮像装置３によって撮像された、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像に基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出する処理装置６と、を備える。【選択図】図１
2012007961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の凹凸形状にライン光を照射する投光装置と、
前記投光装置によって前記凹凸形状に形成される光切断線を撮像する撮像装置と、
前記凹凸形状の上底及び下底の各々で前記光切断線の幅が最小になるように前記投光装置をその光出射軸方向に移動させる駆動装置と、
前記撮像装置によって撮像された、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像に基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出する処理装置と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記投光装置の光出射軸方向と前記撮像装置の撮像方向とが略垂直であることを特徴とする請求項１記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記駆動装置は、前記投光装置の光出射軸方向と平行に前記撮像装置を移動させる機構をさらに有し、前記投光装置の光出射軸方向と平行に前記撮像装置を移動させて、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像を撮像することを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の形状測定装置。
【請求項４】
測定対象の凹凸形状にライン光を照射して前記凹凸形状に光切断線を形成する投光装置を、その光出射軸方向に、前記凹凸形状の上底または下底で前記光切断線の幅が最小になるように移動させて、前記凹凸形状の上底または下底で前記光切断線の幅が最小となる画像を撮像装置により撮像し、
前記投光装置をその光出射軸方向に、前記凹凸形状の下底または上底で前記光切断線の幅が最小になるように移動させて、前記凹凸形状の下底または上底で前記光切断線の幅が最小となる画像を前記撮像装置により撮像し、
前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像に基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出する
ことを特徴とする形状測定方法。
【請求項５】
前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像において輝度値が閾値以上の画素と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像において輝度値が閾値以上の画素とに基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出することを特徴とする請求項４記載の形状測定方法。
【請求項６】
前記投光装置の光出射軸方向と前記撮像装置の撮像方向とが略垂直であることを特徴とする請求項４もしくは５のいずれかに記載の形状測定方法。
【請求項７】
前記投光装置の光出射軸方向と平行に前記撮像装置を移動させて、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像を撮像することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の凹凸形状の高さ又は深さを測定する形状測定装置および形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の凹凸形状の高さ又は深さを測定する従来の形状測定装置が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている形状測定装置は、図１５に示すように、検査ステージ１０１上に固定された被検査物１０２に対してライン状のレーザ光を照射する２台の投影装置１０３ａ、１０３ｂと、被検査物１０２からの散乱光がレンズ１０４を介して撮像面に結像される１台の撮像装置１０５と、被検査物１０２の表面の凹凸の高さ又は深さを演算する処理装置１０６を備える。
【０００３】
詳しくは、２台の投影装置１０３ａ、１０３ｂはそれぞれ異なる方向から被検査物１０２の表面にライン状のレーザ光を照射する。撮像装置１０５は、２台の投影装置１０３ａ、１０３ｂからのライン状のレーザ光によって被検査物１０２の表面に形成された２つのレーザ光切断線を撮像する。処理装置１０６は、撮像装置１０５によって撮像された画像からレーザ光切断線を抽出した後、予め取得された基準画像から、その抽出したレーザ光切断線に対応する部分を抽出して、撮像装置１０５によって撮像された画像から抽出したレーザ光切断線と、基準画像から抽出した部分とを比較し、その比較結果に基いて、レーザ光切断線の高さ方向の位置情報を検出する。
【０００４】
従来の形状測定装置は、以上の動作を、検査ステージ１０１を一定のステップ幅ずつ移動させて繰り返すことで、被検査物１０２の表面全体の凹凸の高さ又は深さを検査している。
【０００５】
なお、基準画像は、被検査物１０２と同型で、表面に凹凸の無い金属部材の表面を２台の投影装置１０３ａ、１０３ｂからのライン状のレーザ光で走査して取得する。したがって、基準画像から抽出されるレーザ光切断線は直線となる。
【０００６】
以上のように、従来の形状測定装置は、互いに異なる複数の方向からライン状のレーザ光を測定対象に照射することで、死角を少なくし、測定精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の形状測定装置は、複数の投影装置を必要とするため、コストが上昇してしまう。また、測定対象にライン状のレーザ光を照射し、その測定対象の表面に形成された光切断線を撮像し、その撮像された画像に基いて測定対象の表面の凹凸の高さ又は深さを検査する場合、光切断線の縦幅方向（光切断線の長手方向に直交する方向）の中心を算出して、その算出した光切断線の中心を測定部位の像とみなす。しかし、測定対象に照射するレーザ光がスリット光などの平行光であるため、光切断線の縦幅は一定以上となる。その結果、光切断線の縦幅方向の中心を算出する際に誤差が乗りやすく、測定精度が不十分なものとなる。光切断線の縦幅を狭くする方法としては、測定対象に照射するレーザ光を集光する方法が考えられる。しかし、凹凸形状を有する測定対象を光切断する場合、凹凸形状の上底および下底に同時にレーザ光を集光することはできないので、上底および下底における光切断線のうちのいずれか一方は一定以上の縦幅となる。さらに、凹凸形状の上底および下底に同時にレーザ光を集光することができないために、光切断線の輝度値の縦幅方向の重心位置が、レーザ光の集光点とその集光点以外の箇所との間で変化する。このように、光切断線の輝度値の縦幅方向の重心位置が場所によって変動することも、誤差の要因となる。これは、光切断線の縦幅方向の中心を算出する際には、光切断線を撮像した画像から、所定の閾値以上の輝度値の領域を抽出し、その抽出した領域の縦幅を光切断線の縦幅とみなして、その縦幅の中心を算出するためである。
【０００９】
以上のように、従来の形状測定装置では、光切断線が場所によって一定以上の縦幅となり、また光切断線の輝度値の縦幅方向の重心位置が場所によって変動することから、光切断線の縦幅方向の中心を算出する際に誤差が乗りやすく、結果的に測定精度が不十分なものとなる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑み、光切断線の縦幅や、光切断線の輝度値の変動に起因する測定誤差を抑制して、凹凸形状の測定精度の向上を図ることができる形状測定装置および形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の形状測定装置は、測定対象の凹凸形状にライン光を照射する投光装置と、前記投光装置によって前記凹凸形状に形成される光切断線を撮像する撮像装置と、前記凹凸形状の上底及び下底の各々で前記光切断線の縦幅が最小になるように前記投光装置をその光出射軸方向に移動させる駆動装置と、前記撮像装置によって撮像された、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の縦幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の縦幅が最小となる画像に基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出する処理装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の形状測定方法は、測定対象の凹凸形状にライン光を照射して前記凹凸形状に光切断線を形成する投光装置を、その光出射軸方向に、前記凹凸形状の上底または下底で前記光切断線の縦幅が最小になるように移動させて、前記凹凸形状の上底または下底で前記光切断線の縦幅が最小となる画像を撮像装置により撮像し、前記投光装置をその光出射軸方向に、前記凹凸形状の下底または上底で前記光切断線の縦幅が最小になるように移動させて、前記凹凸形状の下底または上底で前記光切断線の縦幅が最小となる画像を前記撮像装置により撮像し、前記凹凸形状の上底で前記光切断線の幅が最小となる画像と、前記凹凸形状の下底で前記光切断線の幅が最小となる画像に基いて、前記凹凸形状の高さ又は深さを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光切断線の縦幅や、光切断線の輝度値の変動に起因する測定誤差を抑制して、凹凸形状の測定精度の向上を図ることができる。また、複雑な光学構成の投光装置を用いることなく、一台の投光装置で測定が可能なため、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態における形状測定装置の一構成例の概略を示す図
【図２】一般的なＰＤＰの構成の概略を示す図
【図３】本発明の実施の形態における投光装置と撮像装置の配置の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における撮像画像の一例を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態における初期状態での光切断線画像を取得する動作を説明するための図、（ｂ）本発明の実施の形態における初期状態での光切断線画像の一例を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態における輝度投影画像の一例を示す図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態における第１の移動状態での光切断線画像を取得する動作を説明するための図、（ｂ）本発明の実施の形態における第１の移動状態での光切断線画像の一例を示す図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態における第２の移動状態での光切断線画像を取得する動作を説明するための図、（ｂ）本発明の実施の形態における第２の移動状態での光切断線画像の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態における光切断線の高さプロファイルの一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態における光切断線の高さプロファイルの算出方法の一例を説明するための図
【図１０】本発明の実施の形態における光切断線の高さプロファイルの算出方法の一例を説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態における光切断線の高さプロファイルの他の算出方法を説明するための図
【図１２】（ａ）〜（ｃ）それぞれ本発明の実施の形態におけるリブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアの設定方法の一例を説明するための図
【図１３】本発明の実施の形態における光切断線の高さプロファイルの平均高さの算出方法の一例を説明するための図
【図１４】本発明の実施の形態における形状測定装置の動作フローの一例を示す図
【図１５】従来の形状測定装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の形状測定装置および形状測定方法の実施の一形態を、図面を参照しつつ説明する。この実施の形態における形状測定装置および形状測定方法は、凹凸形状の上底及び下底の各々で光切断線の縦幅（光切断線の長手方向に直交する方向の幅）が最も小さくなる画像をそれぞれ取得することにより、光切断線の縦幅や、光切断線の輝度値の変動に起因する測定誤差を抑制し、高精度に凹凸形状の高さ又は深さを測定することができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態における形状測定装置の一構成例の概略を示す図である。図１に示すように、この形状測定装置は、測定対象１の凹凸形状にライン光を照射する１台の投光装置２と、投光装置２によって測定対象１の凹凸形状に形成される光切断線を撮像する１台の撮像装置３と、測定対象１の凹凸形状の上底及び下底の各々で光切断線の縦幅が最小になるように投光装置２をその光出射軸方向４に移動させる駆動装置５と、測定対象１の凹凸形状の高さ又は深さを算出する処理装置６と、を備える。なお、処理装置６は、撮像装置３によって撮像された、測定対象１の凹凸形状の上底で光切断線の縦幅が最小となる画像と、測定対象１の凹凸形状の下底で光切断線の縦幅が最小となる画像に基いて、測定対象１の凹凸形状の高さ又は深さを算出する。
【００１７】
ここで、投光装置２の光出射軸方向４は、測定対象１の凹凸形状の隣接する上底及び下底に同時に光切断線が形成されるように設定する。また、投光装置２をその光出射軸方向４に移動させるだけで、投光装置２から照射されるライン光の集光位置が測定対象１の凹凸形状の上底および下底に一致するように設定する。これにより、ライン光のフォーカス調整を簡素化することができる。
【００１８】
この形状測定装置は、測定対象１の凹凸形状の上底または下底で光切断線の縦幅が最小となる画像を取得し、さらに、測定対象１の凹凸形状の下底または上底で光切断線の縦幅が最小となる画像を取得した後、それらの画像に基いて、凹凸形状の高さ又は深さを算出する。ここで、測定対象１の凹凸形状の上底または下底で光切断線の縦幅が最小となる画像を取得する際には、投光装置２をその光出射軸方向４に、測定対象１の凹凸形状の上底または下底で光切断線の縦幅が最小になるように移動させる。同様に、測定対象１の凹凸形状の下底または上底で光切断線の縦幅が最小となる画像を取得する際には、投光装置２をその光出射軸方向４に、測定対象１の凹凸形状の下底または上底で光切断線の縦幅が最小になるように移動させる。
【００１９】
詳しくは、測定対象１は、形状測定装置の測定ステージ７に固定される。また、駆動装置５は測定ステージ７を移動させる機構を備えており、処理装置６から指示された位置へ測定ステージ７を移動させる。処理装置６には測定ポイントないしは測定ポジションなどの測定条件が事前に登録されており、測定ステージ７は、測定ポイントが登録されている場合には、その登録された測定ポイントに投光装置２からのライン光が照射されるように移動し、測定ポジションが登録されている場合には、その登録された測定ポジションへ移動する。
【００２０】
投光装置２は、処理装置６からの指示に従い、ライン状のレーザ光を、測定ステージ７に固定された測定対象１に照射する。この照射されたレーザ光により、測定対象１の凹凸形状に光切断線が形成される。
【００２１】
また、投光装置２は可動部８に搭載されており、可動部８は、投光装置２をその光出射軸方向４に移動可能に保持している。駆動装置５は投光装置２を可動部８上で移動させる機構を備えており、処理装置６から指示された位置へ投光装置２を移動させて、測定対象１の形状とライン状のレーザ光の集光位置とを合わせる。具体的には、投光装置２は、処理装置６からの指示により、測定対象１の凹凸形状の上底と下底との間の段差部の略中央とライン状のレーザ光の集光位置とが一致する初期位置、測定対象１の凹凸形状の上底とライン状のレーザ光の集光位置とが一致する上側位置、および測定対象１の凹凸形状の下底とライン状のレーザ光の集光位置とが一致する下側位置の３つの位置へ移動する。したがって投光装置２は、測定ポイントごとに、前記した初期位置、上側位置および下側位置の３つの位置に位置決めされて、それぞれの位置からレーザ光を出射する。
【００２２】
撮像装置３は、その撮像方向が投光装置２の光出射軸方向４と略垂直となり、その中心線９が前記した初期位置から照射されたライン状のレーザ光の集光位置と一致し、測定対象１に形成された光切断線が撮像装置３の撮像面１０と重なるように配置される。ここで、撮像装置３の中心線９は、ライン状のレーザ光のライン方向と平行に設定されている。撮像装置３には、測定対象１からの反射光や散乱光がレンズ１１を介して結像される。撮像装置３は、処理装置６からの指示に従って撮像を行い、その撮像した画像のデータを処理装置６へ送信する。つまり、撮像装置３は、各測定ポイントにおいて、前記した初期位置、上側位置および下側位置のそれぞれの位置から照射されたレーザ光により形成される各光切断線をそれぞれ撮像する。上側位置からレーザ光を照射したときの画像は、測定対象１の凹凸形状の上底で光切断線の縦幅が最小となる画像となり、下側位置からレーザ光を照射したときの画像は、測定対象１の凹凸形状の下底で光切断線の縦幅が最小となる画像となる。
【００２３】
処理装置６には、既述したように、測定ポイントなどの測定条件が事前に登録されている。また処理装置６は、前記した初期位置に位置決めされた投光装置２によって測定対象１に形成された光切断線を撮像した画像を基に、前記した上側位置と下側位置を算出し、その算出結果と事前に登録された測定条件に合わせて、投光装置２、撮像装置３および駆動装置５へ指令を与える。また処理装置６は、既述したように、測定対象１の凹凸形状の上底で光切断線の縦幅が最小となる画像と、測定対象１の凹凸形状の下底で光切断線の縦幅が最小となる画像に基いて、測定対象１の凹凸形状の高さ又は深さを算出する。
【００２４】
なお、この実施の形態では、前記した初期位置から照射されたライン光の集光位置と撮像装置３の中心線９とが一致するように撮像装置３を配置する場合について説明するが、前記した上側位置および下側位置への投光装置２の移動に合わせて、投光装置２の光出射軸方向４と略平行な方向へ撮像装置３を移動させてもよい。この撮像装置３の移動は、投光装置２を移動させる構成と同様の構成で実現できる。このようにすれば、投光装置２の光出射軸方向４と撮像装置３の撮像方向が略垂直であるので、投光装置２の光出射軸方向４と略平行な方向へ撮像装置３を移動させるだけで、撮像装置３のピントをライン光の集光位置に合わせることが可能となり、光学系によるピント調整が不要となる。
【００２５】
この形状測定装置は、処理装置６によって算出された測定結果などを表示する表示装置１２を備える。この表示装置１２には、図示しないインタフェース部が設けられており、そのインタフェース部により、表示装置１２に表示された表示結果などを確認しながら、測定ポイントなどの測定条件を入力することができる。
【００２６】
この実施の形態における形状測定装置をさらに詳しく説明する。
【００２７】
投光装置２は、ライン状のレーザ光を発生するラインレーザ光源であり、測定対象１に対してライン状のレーザ光を照射し、測定対象１の凹凸形状に合わせて光切断線を形成する。ライン状のレーザ光は、単一波長のレーザ光源と、シリンドリカルレンズや集光レンズなどの光学部品とを組み合わせて作り出すことができる。後述するように、この実施の形態では、処理装置６が光切断線の縦幅方向（光切断線の長手方向に直交する方向）の中心位置を算出するが、その算出精度を高めるには、ライン状のレーザ光のビーム幅（ライン方向に直交する方向の幅）が小さい方が望ましい。この実施の形態では、ビーム幅が５μｍのラインレーザ光源を使用する。また、ビーム幅をより狭く集光するには、ラインレーザ光源の波長が短いほうが望ましい。具体的には、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長のラインレーザ光源が望ましい。この実施の形態では、波長が６７０ｎｍのラインレーザ光源を使用する。但し、ラインレーザ光源の波長は、撮像装置３で撮像可能な波長帯域の範囲内である必要がある。
【００２８】
なお、投光装置２は、ラインレーザ光源に限定されるものではなく、所望の精度で光切断線の縦幅方向の中心位置を算出できる程度にビーム幅を集光でき、かつ撮像装置が撮像可能な波長帯域の範囲内の波長を有する光源であればよい。
【００２９】
撮像装置３には、カラーまたはモノクロのＣＣＤエリアセンサカメラを適用可能である。測定対象の大きさ及び測定精度に合わせて、撮像装置３の仕様を選択する。この実施の形態では、３０万画素（４８０×６２５）で２５５階調のモノクロＣＣＤエリアセンサカメラを使用する。
【００３０】
レンズ１１は、測定対象１からの反射光や散乱光を効率よく且つ精度よく撮像装置３に結像させるものであればよい。この実施の形態では、高倍率（×２０倍）の工業用対物レンズを使用する。
【００３１】
測定ステージ７は、処理装置６が指定した位置に移動できる構成であればよく、測定ステージ７を駆動する駆動装置５には、例えば、モーターとボールネジからなる機構やリニアモーターなどを用いることができる。
【００３２】
可動部８には、例えばリニアガイドなどを用いることができる。可動部８を駆動する駆動装置５には、例えばステップモーターなどを用いることができる。
【００３３】
投光装置２と撮像装置３は、投光装置２の光出射軸と撮像装置３の中心軸との成す角度が９０±０．５度以内となるように配置する。このようにすれば、光切断線を精度よく撮像することができる。
【００３４】
表示装置１２には、ＬＣＤ（リキッド・クリスタル・ディスプレイ）やＣＲＴ（カソード・レイ・チューブ）などの表示器を備えた装置を使用することができる。
【００３５】
この実施の形態における形状測定装置は、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）、液晶パネル、有機ＥＬパネルなどの数μｍ以上の凹凸段差があるパターン形状を測定対象１とすることができる。この実施の形態では、ＰＤＰを例に説明する。
【００３６】
図２に、一般的なＰＤＰの構成の概略を示す。図２に示すように、背面板ガラス１３の前面板ガラス１４に対向する面上には、並行に配置された複数のアドレス電極１５が設けられ、それらのアドレス電極１５を絶縁体層１６が覆い、その絶縁体層１６上には、隣接するアドレス電極１５間に並行に配置された複数の縦リブ（隔壁）１７が設けられ、隣接する縦リブ１７間には、３原色の蛍光体層（Ｒ）１８ａ、蛍光体層（Ｇ）１８ｂおよび蛍光体層（Ｂ）１８ｃが繰り返し形成されている。また図示しないが、絶縁体層１６上には、縦リブ１７に直交する複数の横リブが設けられている。一方、前面板ガラス１４の背面板ガラス１３に対向する面上には、アドレス電極１５と直交するように配置された走査電極１９および維持電極２０からなる一対の並行な電極が複数組設けられ、それらの走査電極１９および維持電極２０を誘電体層２１が覆い、その誘電体層２１を保護層２２が覆っている。このような構造のＰＤＰにおいて、アドレス電極１５、縦リブ１７、横リブ、走査電極１９および維持電極２０が測定対象となる。
【００３７】
図３に、ＰＤＰの縦リブ１７の高さを測定する場合の投光装置２と撮像装置３の配置を示す。図３に示すように、縦リブ高さ２３を測定する際には、縦リブ１７を含む凹凸形状を構成するリブ上底面２４およびリブ下底面２５に形成された光切断線２６が撮像装置３の撮像面１０に重なるように投光装置２と撮像装置３を配置する。なお、図３において、符号２７は横リブを示す。このようにすれば、図４に示すように、撮像面１０に、凹凸形状の上底および下底に相当するリブ上底面２４およびリブ下底面２５のそれぞれに形成された光切断線２６であるリブ上底２４ａおよびリブ下底２５ａを重ねることができる。なお、図４において、縦軸は撮像面１０の高さ方向（縦方向）２８を、横軸は撮像面１０の横方向２９をそれぞれ示す。
【００３８】
以下、縦リブ高さ２３の測定方法の詳細を説明する。
【００３９】
縦リブ高さ２３を測定する際には、まず、図５（ａ）に示すように、処理装置６からの指令により、投光装置２を、リブ上底面２４とリブ下底面２５との間の段差部の略中央と投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０とが一致する初期位置３１に位置決めして、この状態で光切断線２６を撮像する。なお、撮像装置３の中心線９は、撮像面の横方向２９に平行である。
【００４０】
この初期状態で撮像された画像の一例を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）に示すように、初期状態で撮像された光切断線すなわちリブ上底２４ａおよびリブ下底２５ａは、一定以上の縦幅となる。処理装置６は、この初期状態の光切断線画像から、撮像面の横方向２９に輝度投影した輝度投影画像を生成する。輝度投影とは、一定方向に画素の輝度を累積させる処理である。図５（ｃ）に輝度投影画像の一例を示す。図５（ｃ）に示す輝度投影画像において、撮像面の高さ方向２８に直交する横軸は、投影輝度値３２を示す。
【００４１】
この実施の形態では、８ｂｉｔ階調のモノクロＣＣＤエリアセンサカメラを使用しているので、輝度は２５５階調から０階調となる。投影する輝度の範囲は２５５階調から７５階調に設定し、７４階調以下の輝度はノイズ成分としてみなして、投影輝度値に反映させない。
【００４２】
次に、処理装置６は、投影輝度値の閾値３３、３４を設定して、輝度投影波形３５と閾値３３、３４との交点から、リブ上底２４ａの高さ方向の位置（以下、「リブ上底位置３６」という。）と、リブ下底２５ａの高さ方向の位置（以下、「リブ下底位置３７」という。）を算出し、さらに、リブ上底位置３６とリブ下底位置３７の中心位置３８を算出する。リブ下底位置３７の算出を例に具体的に説明すると、輝度投影波形３５とリブ下底２５ａに対する閾値３４との二つの交点の中心をリブ下底位置３７として算出する。リブ上底位置３６も同様に、リブ上底２４ａに対する閾値３３を用いて算出する。
【００４３】
この実施の形態では、リブ上底２４ａよりもリブ下底２５ａの累積輝度値のほうが大きな値となるように縦リブ１７を撮像しているので、閾値３３よりも大きい閾値３４を用いてリブ下底位置３７を算出し、閾値３４よりも小さい閾値３３を用いてリブ上底位置３６を算出する。閾値３３、３４は、撮像面１０のサイズや、投影輝度値の最大値、撮像面１０に重なる縦リブ１７の数（撮像範囲）、投光装置２から出射されるレーザ光の強度等に基いて適宜設定する。この実施の形態では、リブ上底２４ａの閾値３３を１０００階調以上、リブ下底２５ａの閾値３４を３００００階調以上に設定した。なお、投影輝度値の最大値は、撮像面の横方向２９の画素数が６２５で、輝度が最大２５５階調のカメラを使用しているので、１５９３７５階調となる。
【００４４】
次に、処理装置６は、事前に登録した投光装置２の初期位置３１と、リブ上底位置３６と撮像装置３の中心線９との差と、撮像装置３の傾斜角度と、撮像装置３の分解能から、投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０とリブ上底面２４とが一致する上側位置３９への投光装置２の移動量を算出して、図６（ａ）に示すように、投光装置２を上側位置３９に位置決めさせて、この状態で光切断線を撮像させる。
【００４５】
この第１の移動状態で撮像された画像の一例を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）に示すように、この第１の移動状態で撮像された光切断線画像においては、レーザ光の集光位置３０とリブ上底面２４とが一致していることから、リブ上底面２４におけるライン状のレーザ光のビーム幅が最小となる。したがって、リブ上底面２４に形成された光切断線すなわちリブ上底２４ｂの縦幅が最小となる。一方、リブ下底面２５に形成された光切断線すなわちリブ下底２５ｂの縦幅は、図５（ｂ）に示すリブ下底２５ａに比べて大きくなる。
【００４６】
次に、処理装置６は、事前に登録した投光装置２の初期位置３１と、リブ下底位置３７と撮像装置３の中心線９との差と、撮像装置３の傾斜角度と、撮像装置３の分解能から、投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０とリブ下底面２５とが一致する下側位置４０への投光装置２の移動量を算出して、図７（ａ）に示すように、投光装置２を下側位置４０に位置決めさせて、この状態で光切断線を撮像させる。
【００４７】
この第２の移動状態で撮像された画像の一例を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示すように、この第２の移動状態で撮像された光切断線画像においては、レーザ光の集光位置３０とリブ下底面２５とが一致していることから、リブ下底面２５におけるライン状のレーザ光のビーム幅が最小となる。したがって、リブ下底面２５に形成された光切断線すなわちリブ下底２５ｃの縦幅が最小となる。一方、リブ上底面２４に形成された光切断線すなわちリブ上底２４ｃの縦幅は、図５（ｂ）に示すリブ上底２４ａに比べて大きくなる。
【００４８】
処理装置６は、第１および第２の移動状態において撮像された画像からそれぞれの光切断線の高さプロファイルを算出し、輝度投影画像に基いて算出したリブ上底位置３６とリブ下底位置３７の中心位置３８を基準に、中心位置３８よりも上側の領域４１については、第１の移動状態において撮像された画像から算出した光切断線の高さプロファイル（リブ上底２４ｂの高さプロファイル）を用い、中心位置３８よりも下側の領域４２については、第２の移動状態において撮像された画像から算出した光切断線の高さプロファイル（リブ下底２５ｃの高さプロファイル）を用いて、図８に示す光切断線の高さプロファイルを作成する。このプロファイルは、リブ上底およびリブ下底の各々で光切断線の縦幅が最小となる画像の光切断線の高さプロファイルに相当する。
【００４９】
ここで、光切断線の高さプロファイルの算出方法の一例について、図９、図１０を用いて具体的に説明する。図９、図１０に示す方法では、撮像面（撮像画像）の横方向２９に並ぶ各ラインを構成する各画素の輝度値から、光切断線の高さプロファイル４３を作成する。
【００５０】
すなわち、図９に示すように、撮像面（撮像画像）の高さ方向２８に沿う注目ライン（Ｎ）４４における光切断線の高さ位置を算出するときには、まず、注目ライン（Ｎ）４４に隣接するラインを用いて、注目ライン（Ｎ）４４を構成する各画素の輝度値を平滑化する。例えば、平滑化処理の設定パラメータが３の場合、注目ライン（Ｎ）４４に隣接するライン（Ｎ−１）４５、ライン（Ｎ＋１）４６のぞれぞれを構成する各画素の輝度値を用いて、注目ライン（Ｎ）４４を構成する各画素の輝度値を平滑化する。その計算式は、
Ｘｎ’（Ｎ）＝（Ｘｎ（Ｎ−１）＋Ｘｎ（Ｎ）＋Ｘｎ（Ｎ＋１））／３
であり、この平滑化のための計算を、高さ方向に並ぶ画素ごとに実施して、注目ライン（Ｎ）４４の各画素の輝度値をそれぞれ平滑化した輝度データライン（Ｎ）４７を生成する。なお、Ｘｎ’（Ｎ）は輝度データライン（Ｎ）４７のｎ番目の画素の輝度値、Ｘｎ（Ｎ−１）はライン（Ｎ−１）４５のｎ番目の画素の輝度値、Ｘｎ（Ｎ）は注目ライン（Ｎ）４４のｎ番目の画素の輝度値、Ｘｎ（Ｎ＋１）はライン（Ｎ＋１）４６のｎ番目の画素の輝度値である。この実施の形態では、平滑化サイズは５とする。即ち、注目ライン（Ｎ）の両側にそれぞれ隣接する２本のライン、具体的にはライン（Ｎ−２）、ライン（Ｎ−１）とライン（Ｎ＋１）、ライン（Ｎ＋２）を用いて、注目ライン（Ｎ）を構成する各画素の輝度値を平滑化する。
【００５１】
次に、輝度データライン（Ｎ）４７の微分波形を生成する。輝度データライン（Ｎ）４７上の注目画素（ｎ）４８の輝度値Ｘ’（ｎ）の微分値は、輝度データライン（Ｎ）４７上で隣接する画素の輝度値Ｘ’との差分値とする。例えば、微分処理の設定パラメータが３の場合、注目画素（ｎ）４８に隣接する画素（ｎ−１、ｎ−２、ｎ−３）４９、画素（ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３）５０の輝度値Ｘ’を用いて、注目画素（ｎ）４８の輝度値Ｘ’（ｎ）の微分値を求める。その計算式は、
Ｘ’’（ｎ）＝（Ｘ’（ｎ＋３）＋Ｘ’（ｎ＋２）＋Ｘ’（ｎ＋１））−（Ｘ’（ｎ−３）＋Ｘ’（ｎ−２）＋Ｘ’（ｎ−１））
であり、この微分値を求める計算を、輝度データライン（Ｎ）４７を構成する画素ごとに実施して、図１０に示す微分波形５１を生成する。なお、Ｘ’’（ｎ）は輝度データライン（Ｎ）４７上のｎ番目の画素の輝度値Ｘ’（ｎ）の微分値、Ｘ’（ｎ＋３）〜Ｘ’（ｎ＋１）は輝度データライン（Ｎ）４７上の（ｎ＋３）番目〜（ｎ＋１）番目の画素の輝度値、Ｘ’（ｎ−３）〜Ｘ’（ｎ−１）は輝度データライン（Ｎ）４７上の（ｎ−３）番目〜（ｎ−１）番目の画素の輝度値である。この実施の形態では、平滑化サイズは１０とする。即ち、注目画素（ｎ）の両側にそれぞれ隣接する１０個の画素、具体的には画素（ｎ−１０）〜画素（ｎ−１）と画素（ｎ＋１）〜画素（ｎ＋１０）を用いて、注目画素（ｎ）を微分する。
【００５２】
次に、生成した微分波形５１より、注目ライン（Ｎ）４４における光切断線の高さ位置５２を算出する。図１０において、撮像面（撮像画像）の高さ方向２８に直交する軸は、微分値５３を示す。高さ位置５２は、微分波形５１が微分閾値５４を越えて最大値５５となってから最初にゼロ点５６と交わる点とする。この実施の形態では、微分閾値５４を５００に設定した。
【００５３】
以上の処理を、撮像面（撮像画像）の横方向２９に並ぶラインごとに実施することで、図９に示す光切断線の高さプロファイル４３を求めることができる。
【００５４】
続いて、光切断線の高さプロファイルの他の算出方法について、図１１を用いて具体的に説明する。図１１に示すように、撮像面（撮像画像）の高さ方向２８に沿う注目ライン（Ｎ）５７における光切断線の高さ位置を算出するときには、注目ライン（Ｎ）５７を構成する画素から輝度値が閾値以上の画素を抽出するラベリング処理を行い、その抽出された画素の中心座標５８を、注目ライン（Ｎ）５７における光切断線の高さ位置として算出する。その計算式は、
中心座標＝（Ｙ１＋Ｙ２＋・・・＋Ｙｎ）／ｎ
である。なお、ｎは輝度値が閾値以上の画素数、Ｙ１〜Ｙｎは輝度値が閾値以上の各画素の座標である。図１１には、閾値が２００で、輝度値が閾値以上の画素として、座標が１０３、１０４、１０６の３個の画素が抽出された場合を例示している。この場合、中心座標５８は１０４．３３となる。
【００５５】
以上の処理を、撮像面（撮像画像）の横方向２９に並ぶラインごとに実施することで、図１１に示す光切断線の高さプロファイル５９を求めることができる。
【００５６】
以上のように第１および第２の移動状態において撮像された画像からそれぞれの光切断線の高さプロファイルを算出することで、リブ上底およびリブ下底の各々で光切断線の縦幅が最小となる画像の光切断線の高さプロファイルを作成することができる。
【００５７】
なお、第１の移動状態において撮像された画像の中心位置３８よりも上側の領域４１と、第２の移動状態において撮像された画像の中心位置３８よりも下側の領域４２とを合成して、リブ上底およびリブ下底の各々で光切断線の縦幅が最小となる画像を生成し、その生成された画像から光切断線の高さプロファイルを算出してもよい。
【００５８】
次に処理装置６は、作成した光切断線の高さプロファイルに対して、リブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアを設定する。リブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアの設定方法の一例について、図１２を用いて具体的に説明する。図１２には、光切断線の高さプロファイルの３つの事例を示している。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）において、縦軸は撮像面の高さ方向２８、横軸は撮像面の横方向２９に相当する。
【００５９】
図１２（ａ）に示すようにリブが一山しかない場合、まず、光切断線の高さプロファイル６０ａを閾値６１ａによってリブ上底エリア６３ａ、６５ａ、６７ａとリブ下底エリア６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａとに区分けする。
【００６０】
閾値は、光切断線の高さプロファイルのＭＡＸ値とＭＩＮ値の間を１００％とし、％で設定する。この実施の形態では、閾値６１ａは５０％と設定した。つまり、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の中心が閾値となる。
【００６１】
次に、閾値６１ａによって規定されるエリアの横幅が有効リブ幅閾値以下の場合、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリアであると判定する。すなわち、エリア６３ａ、６４ａ、６７ａはリブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定される。
【００６２】
次に、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定されたエリアが連続している場合は、それらのエリアを連結する。すなわち、エリア６３ａ、６４ａは連結されて、エリア６９ａとなる。また、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定されたエリアが同種のエリアに囲まれている場合には、それらのエリアを連結する。すなわち、エリア６６ａ、６７ａ、６８ａは連結されて、リブ下底エリア７０ａとなる。
【００６３】
以上の処理により、視野内にリブ上底エリアが１つのみとなる場合は、そのリブ上底エリアをリブ上底高さ算出対象エリアに設定し、そのリブ上底エリアの両隣のエリアをリブ下底高さ算出対象エリアに設定する。すなわち、リブ上底エリア６５ａをリブ上底高さ算出対象エリアに設定し、リブ下底エリア６２ａとリブ下底エリア７０ａをリブ下底高さ算出対象エリアに設定する。
【００６４】
また図１２（ｂ）に示すようにリブが一山より多く、二山はない場合、まず、光切断線の高さプロファイル６０ｂを閾値６１ｂによってリブ上底エリア６３ｂ、６５ｂ、６７ｂとリブ下底エリア６２ｂ、６４ｂ、６６ｂとに区分けする。この実施の形態では、閾値６１ｂは５０％と設定した。
【００６５】
次に、閾値６１ｂによって規定されるエリアの横幅が有効リブ幅閾値以下の場合、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリアであると判定する。すなわち、エリア６３ｂ、６４ｂはリブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定される。
【００６６】
次に、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定されたエリアが連続している場合は、それらのエリアを連結する。すなわち、エリア６３ｂとエリア６４ｂは連結されて、エリア６８ｂとなる。
【００６７】
以上の処理により、視野内にリブ上底エリアが２つ存在する場合は、その２つのエリアに挟まれているエリアをリブ下底高さ算出対象エリアに設定する。一方、リブ下底エリアに囲まれていないリブ上底エリアは演算対象としない。すなわち、リブ上底エリア６５ｂとリブ上底エリア６７ｂに挟まれているリブ下底エリア６６ｂをリブ下底高さ算出対象エリアに設定し、リブ下底エリア６２ｂとリブ下底エリア６６ｂに囲まれているリブ上底エリア６５ｂをリブ上底高さ算出対象エリアに設定する。
【００６８】
また図１２（ｃ）に示すようにリブが二山以上有る場合、まず、光切断線の高さプロファイル６０ｃを閾値６１ｃによってリブ上底エリア６３ｃ、６５ｃ、６７ｃとリブ下底エリア６２ｃ、６４ｃ、６６ｃ、６８ｃとに区分けする。この実施の形態では、閾値６１ｃは５０％と設定した。
【００６９】
次に、閾値６１ｃによって規定されるエリアの横幅が有効リブ幅閾値以下の場合、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリアであると判定する。すなわち、エリア６３ｃ、６４ｃはリブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定される。
【００７０】
次に、リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないと判定されたエリアが連続している場合は、それらのエリアを連結する。すなわち、エリア６３ｃとエリア６４ｃは連結されて、エリア６９ｃとなる。
【００７１】
以上の処理により、視野内にリブ上底エリアが２つ存在する場合は、その２つのエリアに挟まれているエリアをリブ下底高さ算出対象エリアに設定する。一方、リブ下底エリアに囲まれているリブ上底エリアは全て演算対象とする。すなわち、リブ上底エリア６５ｃとリブ上底エリア６７ｃに挟まれているリブ下底エリア６６ｃをリブ下底高さ算出対象エリアに設定し、リブ下底エリア６２ｃとリブ下底エリア６６ｃに囲まれているリブ上底エリア６５ｃ、およびリブ下底エリア６６ｃとリブ下底エリア６８ｃに囲まれているリブ上底エリア６７ｃをリブ上底高さ算出対象エリアに設定する。
【００７２】
以上のように、処理装置６は、光切断線の高さプロファイルから、リブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアを設定する。
【００７３】
次に処理装置６は、リブ上底高さ算出対象エリアにおける光切断線の高さプロファイルの平均高さと、リブ下底高さ算出対象エリアにおける光切断線の高さプロファイルの平均高さとの差を求め、その差と撮像装置３の傾斜角度等に基き、縦リブ高さ２３を算出する。
【００７４】
ここで、光切断線の高さプロファイルの平均高さの算出方法の一例について、図１３を用いて具体的に説明する。図１３において、縦軸は撮像面の高さ方向２８、横軸は撮像面の横方向２９に相当する。
【００７５】
図１３に示すように、閾値７１によって規定されるリブ上底高さ算出対象エリア７２とリブ下底高さ算出対象エリア７３に対して、それぞれ所定の割合Ａ、割合Ｂを乗算して、リブ上底平均高さ算出エリア７４とリブ下底平均高さ算出エリア７５を設定し、各々のエリアで平均高さを算出する。但し、リブ上底平均高さ算出エリア７４は、リブ上底高さ算出対象エリア７２とリブ上底平均高さ算出エリア７４の中心が一致するように設定する。同様に、リブ下底平均高さ算出エリア７５は、リブ下底高さ算出対象エリア７３とリブ下底平均高さ算出エリア７５の中心が一致するように設定する。割合Ａ、Ｂは０＜Ａ＜１、０＜Ｂ＜１とする。この実施の形態では、Ａ＝０．５、Ｂ＝０．５とした。ここで、リブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアに対して、それぞれ所定の割合Ａ、割合Ｂを乗算したのは、平坦な部分での平均値を用いて平均高さを求めるためである。即ち、このように割合Ａ、Ｂを乗算することで、平均高さの算出にリブのエッジ部の影響を受け難くすることができる。
【００７６】
続いて、以上説明した形状測定装置の縦リブ高さ２３を測定する際の動作フローについて、図１４を用いて説明する。
【００７７】
はじめに測定ステージ７に背面板ガラス１３を固定する。背面板ガラス１３には測定対象１となる縦リブ１７が形成されている。次に、事前に処理装置６に登録された測定ポジションに測定ステージ７を移動させる。
【００７８】
次に、投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０をリブ上底面２４とリブ下底面２５との間の段差部の略中央に一致させた初期状態で光切断線画像を取得し（ステップＳ１）、その光切断線画像から、撮像面の横方向２９に輝度投影した輝度投影画像を生成する（ステップＳ２）。
【００７９】
次に、リブ上底２４ａ及びリブ下底２５ａを検出するため、投影輝度値の閾値３３、３４を設定し、輝度投影波形３５と閾値との交点から、リブ上底位置３６とリブ下底位置３７を算出する。
【００８０】
次に、事前に登録した投光装置２の初期位置３１と、リブ上底位置３６と撮像装置３の中心線９との差と、撮像装置３の傾斜角度と、撮像装置３の分解能から、上側位置３９への投光装置２の移動量を算出して、投光装置２を上側位置３９に位置決めさせる（ステップＳ３）。
【００８１】
次に、投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０をリブ上底面２４に一致させた第１の移動状態で光切断線画像（ａ）を取得する（ステップＳ４）。
【００８２】
次に、事前に登録した投光装置２の初期位置３１と、リブ下底位置３７と撮像装置３の中心線９との差と、撮像装置３の傾斜角度と、撮像装置３の分解能から、下側位置４０への投光装置２の移動量を算出して、投光装置２を下側位置４０に位置決めさせる（ステップＳ５）。
【００８３】
次に、投光装置２が照射するライン状のレーザ光の集光位置３０をリブ下底面２５に一致させた第２の移動状態で光切断線画像（ｂ）を取得する（ステップＳ６）。
【００８４】
次に、ステップＳ４において取得した第１の移動状態での光切断線画像（ａ）から、光切断線の高さプロファイルを求める（ステップＳ７）。光切断線の高さプロファイルは、例えば、各ラインごとに平滑化処理と微分処理を実施することで求める。即ち、注目ラインの各画素の輝度値を平滑化し、さらに微分して微分波形５１を生成し、その微分波形５１が微分閾値５４を越えて最大値５５となってから最初にゼロ点５６と交わる点を、注目ラインにおける光切断線の高さ位置５２として算出する。この処理をラインごとに実施することで、光切断線画像における光切断線の高さプロファイルを求める。
【００８５】
次に、ステップＳ７と同様に、ステップＳ６において取得した第２の移動状態での光切断線画像（ｂ）から、光切断線の高さプロファイルを求める（ステップＳ８）。
【００８６】
次に、輝度投影画像に基いて算出したリブ上底位置３６とリブ下底位置３７の中心位置３８を基準に、中心位置３８よりも上側の領域４１については、光切断線画像（ａ）における光切断線の高さプロファイル（リブ上底２４ｂの高さプロファイル）を用い、中心位置３８よりも下側の領域４２については、光切断線画像（ｂ）における光切断線の高さプロファイル（リブ下底２５ｃの高さプロファイル）を用いて、それらを結合した光切断線の高さプロファイルを作成する（ステップＳ９）。
【００８７】
次に、ステップＳ９で作成した光切断線の高さプロファイルに対して、リブ上底高さ算出対象エリアとリブ下底高さ算出対象エリアを設定し、リブ上底高さ算出対象エリアにおける光切断線の高さプロファイルの平均高さと、リブ下底高さ算出対象エリアにおける光切断線の高さプロファイルの平均高さとの差を求め、その差と撮像装置３の傾斜角度等に基き、縦リブ高さ２３を算出する（ステップＳ１０）。光切断線の高さプロファイルの平均高さとして、例えば、リブ上底高さ算出対象エリア７２とリブ下底高さ算出対象エリア７３に対して、それぞれ所定の割合Ａ、割合Ｂを乗算して、リブ上底平均高さ算出エリア７４とリブ下底平均高さ算出エリア７５を設定し、各々のエリアにおける平均高さを算出する。
【００８８】
次に、事前に処理装置６に登録された次の測定ポジションへ測定ステージ７を移動させる（ステップＳ１１）。
【００８９】
以上の動作を、事前に処理装置６に登録された測定ポジションごとに繰り返すことで、背面板ガラス１３上に形成されている全ての縦リブ１７の高さを測定することができる。
【００９０】
続いて、この実施の形態における形状測定装置と図１５に示す従来の形状測定装置の測定精度について、縦リブ高さを測定する場合を例に説明する。
【００９１】
従来の形状測定装置の場合、上底と下底の一方にレーザ光を集光して、その集光点におけるビーム幅を５μｍとしても、縦リブ高さが凡そ１５０μｍであるため、他方におけるビーム幅が凡そ３０μｍに広がり、測定部位間でビーム幅が異なり、且つレーザ強度の中心位置もビーム幅の範囲で大きくずれた画像が取得される。一方、この実施の形態における形状測定装置の場合、測定部位の各々においてビーム幅が５μｍとなり、レーザ強度の中心位置の変動も無い画像を取得できるため、ビーム幅やレーザ強度に起因する測定誤差はほとんど生じない。
【００９２】
そのため、１５０μｍの高さを測定する場合、この実施の形態における形状測定装置と従来の形状測定装置では、測定値として、１０μｍ近く違いが生じる。したがって、この実施の形態における形状測定装置のほうが、従来の形状測定装置よりも精度よく凹凸形状の高さ又は深さを測定することが可能となる。
【００９３】
以上説明したように、凹凸形状の上底、下底などの測定部位の各々に、ビーム幅が最も小さくなる状態でライン光をそれぞれ照射して、測定部位の各々において光切断線の縦幅が最小となる画像をそれぞれ取得することで、光切断線の縦幅や、光切断線の輝度値の変動に起因する測定誤差を抑制して、凹凸形状の測定精度の向上を図ることができる。また、複雑な光学構成の投光装置を用いることなく、また一台の投光装置で測定が可能なため、コストダウンを図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明にかかる形状測定装置および形状測定方法は、凹凸形状の測定精度の向上を図ることができ、ＬＣＤ（リキッド・クリスタル・ディスプレイ）やＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）に代表されるフラット・パネル・ディスプレイのパターン形状の測定に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１      測定対象
２      投光装置
３      撮像装置
４      光出射軸方向
５      駆動装置
６      処理装置
７      測定ステージ
８      可動部
９      中心線
１０      撮像面
１１      レンズ
１２      表示装置
１３      背面板ガラス
１４      前面板ガラス
１５      アドレス電極
１６      絶縁体層
１７      縦リブ
１８ａ    蛍光体層（Ｒ）
１８ｂ    蛍光体層（Ｇ）
１８ｃ    蛍光体層（Ｂ）
１９      走査電極
２０      維持電極
２１      誘電体層
２２      保護層
２３      縦リブ高さ
２４      リブ上底面
２４ａ〜２４ｃ    リブ上底
２５      リブ下底面
２５ａ〜２５ｃ    リブ下底
２６      光切断線
２７      横リブ
２８      撮像面の高さ方向
２９      撮像面の横方向
３０      レーザ光の集光位置
３１      初期位置
３２      投影輝度値
３３      リブ上底に対する閾値
３４      リブ下底に対する閾値
３５      輝度投影波形
３６      リブ上底位置
３７      リブ下底位置
３８      リブ上底位置とリブ下底位置の中心位置
３９      上側位置
４０      下側位置
４１      上側領域
４２      下側領域
４３      光切断線の高さプロファイル
４４      注目ライン（Ｎ）
４５      注目ラインに隣接するライン（Ｎ−１）
４６      注目ラインに隣接するライン（Ｎ＋１）
４７      輝度データライン（Ｎ）
４８      注目画素（ｎ）
４９      注目画素に隣接する画素（ｎ−３、ｎ−２、ｎ−１）
５０      注目画素に隣接する画素（ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３）
５１      微分波形
５２      注目ラインにおける光切断線の高さ位置
５３      微分値
５４      微分閾値
５５      微分波形の最大値
５６      ゼロ点
５７      注目ライン（Ｎ）
５８      中心座標
５９      光切断線の高さプロファイル
６０ａ    光切断線の高さプロファイル
６１ａ    閾値
６３ａ、６５ａ、６７ａ    リブ上底エリア
６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａ、７０ａ    リブ下底エリア
６９ａ    リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリア
６０ｂ    光切断線の高さプロファイル
６１ｂ    閾値
６３ｂ、６５ｂ、６７ｂ    リブ上底エリア
６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ    リブ下底エリア
６８ｂ    リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリア
６０ｃ    光切断線の高さプロファイル
６１ｃ    閾値
６３ｃ、６５ｃ、６７ｃ    リブ上底エリア
６２ｃ、６４ｃ、６６ｃ、６８ｃ    リブ下底エリア
６９ｃ    リブ上底エリアとリブ下底エリアのいずれでもないエリア
７１      閾値
７２      リブ上底高さ算出対象エリア
７３      リブ下底高さ算出対象エリア
７４      リブ上底平均高さ算出エリア
７５      リブ下底平均高さ算出エリア
１０１      検査ステージ
１０２      被検査物
１０３ａ、１０３ｂ    投影装置
１０４      レンズ
１０５      撮像装置
１０６      処理装置
【図１】
2012007961.tif 000003
【図２】
2012007961.tif 000004
【図３】
2012007961.tif 000005
【図４】
2012007961.tif 000006
【図５】
2012007961.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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