(57)【要約】【課題】被検物の形状を精度よく計測するために有利な技術を提供する。【解決手段】被検物の形状を計測する計測装置は、第１方向に延びたライン光を前記被検物に照射する照射部と、前記ライン光が照射された前記被検物の前記第１方向と異なる第２方向における光強度分布を検出するための複数の画素を有する撮像部と、前記複数の画素から出力された複数の画素信号に基づいて、前記光強度分布のピーク位置を求める処理部と、を含み、前記処理部は、前記複数の画素のうち、閾値以上の画素信号を出力した画素群を挟み且つ前記閾値より小さい画素信号を出力した２つの画素の間の区間において、互いに隣り合う画素の間の位置における信号を補間信号として生成し、前記区間における画素信号および補間信号を含む複数の信号のうち前記閾値以上の信号を用いて前記ピーク位置を決定する。【選択図】図２
2016099329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の形状を計測する計測装置であって、
第１方向に延びたライン光を前記被検物に照射する照射部と、
前記ライン光が照射された前記被検物の前記第１方向と異なる第２方向における光強度分布を検出するための複数の画素を有する撮像部と、
前記複数の画素から出力された複数の画素信号に基づいて、前記光強度分布のピーク位置を求める処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記複数の画素のうち、閾値以上の画素信号を出力した画素群を挟み且つ前記閾値より小さい画素信号を出力した２つの画素の間の区間において、互いに隣り合う画素の間の位置における信号を補間信号として生成し、
前記区間における画素信号および補間信号を含む複数の信号のうち前記閾値以上の信号を用いて前記ピーク位置を決定する、ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記画素群を挟み且つ前記閾値より小さい画素信号を出力した前記２つの画素の各々は、前記画素群に隣り合っている、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記閾値以上の信号についての前記区間上の位置に対して前記閾値以上の信号の大きさによる加重平均を行うことにより前記ピーク位置を決定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記処理部は、複数ビットで表された画素信号に対して加算およびビットシフトを行うことにより前記補間信号を生成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記処理部は、互いに隣り合う画素の間において（２ｎ−１）個の前記補間信号を生成し、ｎは１から４のいずれかの整数である、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記補間信号は、第１補間信号を含み、
前記処理部は、互いに隣り合う画素から出力された２つの画素信号の平均値を求めることにより前記第１補間信号を生成する、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記補間信号は、第２補間信号を含み、
前記処理部は、前記２つの画素信号の一方と前記第１補間信号との平均値を求めることにより第２補間信号を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、複数の前記第１補間信号の各々についての前記区間上の位置の間において当該複数の第１補間信号を用いて第３補間信号を生成し、前記第３補間信号とその前記区間上の位置が同じ画素信号との平均値を、当該画素信号の代わりに用いて前記ピーク位置を決定する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記処理部は、複数の前記第１補間信号の各々についての前記区間上の位置の間において当該複数の第１補間信号を用いて第３補間信号を生成し、前記第３補間信号とその前記区間上の位置が同じ前記第２補間信号との平均値を、当該第２補間信号の代わりに用いて前記ピーク位置を決定する、ことを特徴とする請求項７に記載の計測装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の計測装置を用いて被検物の形状を計測する工程と、
前記工程における計測結果に基づいて前記被検物を加工する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の形状を計測する計測装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検物の三次元形状を計測する計測装置として、光切断法を用いた計測装置が知られている（特許文献１参照）。光切断法とは、被検物にライン光を照射し、ライン光が照射された被検物を撮像して得られた画像から、被検物の形状に応じて生じるライン光の歪みを検出することによって被検物の形状を計測する方法である。このような計測装置では、ライン光が照射された被検物を撮像する撮像部に、ライン光が延びる方向と異なる方向において被検物に生じる光強度分布を検出するための複数の画素を含む撮像素子が設けられる。計測装置は、複数の画素から出力される信号の分布（画素信号の分布）を用いて光強度分布のピーク位置を求める処理を、ライン光が延びる方向における被検物の各位置についてそれぞれ行うことにより、被検物の形状を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像素子から得られる画素信号の分布は、画素サイズに応じた離散的な分布となる。そのため、画素信号の分布を用いて光強度分布のピーク位置を求める計測装置では、画素信号の分布が左右対称の分布から離れるにつれてピーク位置に生じる誤差が大きくなり、被検物の形状を精度よく計測することが困難になりうる。
【０００５】
そこで、本発明は、被検物の形状を精度よく計測するために有利な技術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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、被検物の形状を計測する計測装置であって、第１方向に延びたライン光を前記被検物に照射する照射部と、前記ライン光が照射された前記被検物の前記第１方向と異なる第２方向における光強度分布を検出するための複数の画素を有する撮像部と、前記複数の画素から出力された複数の画素信号に基づいて、前記光強度分布のピーク位置を求める処理部と、を含み、前記処理部は、前記複数の画素のうち、閾値以上の画素信号を出力した画素群を挟み且つ前記閾値より小さい画素信号を出力した２つの画素の間の区間において、互いに隣り合う画素の間の位置における信号を補間信号として生成し、前記区間における画素信号および補間信号を含む複数の信号のうち前記閾値以上の信号を用いて前記ピーク位置を決定する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、被検物の形状を精度よく計測するために有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の計測装置を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の計測装置における処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】１つの画素列における画素信号の分布の一例を示す図である。
【図４】信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図５】閾値付近の画素信号と補間信号とを示す図である。
【図６】位置決定部のブロック図と、各信号についての画素位置を示す図である。
【図７】光強度分布のピーク位置に生じる誤差を比較した図である。
【図８】補間数を変えたときに光強度分布のピーク位置に生じる位置誤差を示す図である。
【図９】第２実施形態の計測装置における処理部の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２信号生成部の構成を示す図である。
【図１１】閾値付近の画素信号と補間信号とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の計測装置１について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の計測装置１を示す概略図であり、図２は、第１実施形態の計測装置１における処理部５の構成を示すブロック図である。第１実施形態の計測装置１は、例えば、照射部３、撮像部４および処理部５を含み、光切断法（ライン光投影型の三角測量）を用いて被検物２の形状を計測する。光切断法とは、被検物２にライン光を照射し、ライン光が照射された被検物２を撮像して得られた画像から、被検物２の形状に応じて生じるライン光の歪みを検出することによって被検物２の形状を計測する方法である。
【００１２】
照射部３は、光源３ａと光学部材３ｂとを含み、ライン光を被検物２に照射する。光学部材３ｂは、例えばスリットが形成された部材を含み、半導体レーザなどの光源３ａから射出された光は、光学部材３ｂによって第１方向（例えばＹ方向）に延びたライン光に成形される。光学部材３ｂにおけるスリットの長さは例えば１０ｍｍから数十ｍｍ程度であり、ライン光が照射された被検物２の第１方向と異なる第２方向（例えばＸ方向）における光強度分布はガウシアン分布となりうる。撮像部４は、第２方向における光強度分布を検出するための画素列を複数含む撮像素子４ａを有し、ライン光が照射された被検物２を撮像する。撮像素子４ａには、計測の用途や精度により異なるが、例えば画素数が１０２４×１０２４個、および画素サイズが１０μｍ×１０μｍのＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどが用いられうる。また、撮像素子４ａの各画素は、受光した光の強度に応じた信号（画素信号（例えば電圧））を出力する。
【００１３】
処理部５は、照射部３および撮像部４を制御するとともに、撮像部４の撮像素子４ａにおける複数の画素から出力された複数の画素信号に基づいて被検物２の形状を求める。処理部５は、図２に示すように、ドライバ５ａから照射部３の光源３ａに所定の電流が供給されるように制御部５ｂによってドライバ５ａを制御する。制御部５ｂは、撮像部４の撮像素子４ａで受光される光強度が所定の値になるようにドライバ５ａから照射部３の光源３ａに供給される電流を調整するオートパワーコントロールを行うように構成されてもよい。また、処理部５は、変換部５ｃと演算部５ｄとを含む。変換部５ｃは、撮像素子４ａの各画素から出力された画素信号をＡ／Ｄ変換する。また、演算部５ｄは、各画素列に含まれる複数の画素から出力されて変換部５ｃでＡ／Ｄ変換された画素信号の分布を用いて、各画素列で検出した光強度分布のピーク位置をそれぞれ求める。ここで、第１実施形態では、第２方向における被検物２の光強度分布を撮像素子４ａの画素列によって検出する例について説明するが、それに限られるものではない。例えば、第２方向における被検物２の光強度分布を撮像素子４ａの画素行によって検出してもよいし、画素列や画素行に限られない複数の画素によって検出してもよい。
【００１４】
撮像素子４ａの１つの画素列に含まれる各画素から出力される画素信号の分布は、例えば、図３に示すように得られる。図３は、１つの画素列における画素信号の分布の一例を示す図である。図３において、横軸は画素列における各画素の位置（画素位置）を示し、縦軸は各画素から出力される画素信号の大きさ（電圧の振幅）を示す。図３において◇印のプロット点で表される画素信号６の間隔は、画素サイズにより決定され、例えば、画素サイズが１０μｍの場合、画素信号６の間隔も１０μｍとなる。また、図３に示す画素信号の分布において、画素信号の大きさがゼロ付近にある画素信号６は、ライン光が照射されていない被検物２の箇所からの光を受光した画素からの信号であり、ノイズの影響などにより多少変動している。
【００１５】
処理部５（演算部５ｄ）は、このような画素信号の分布を用いて、画素位置Ｘｉに対して画素信号の大きさＶｉによる加重平均を式（１）に従って行うことにより、光強度分布のピーク位置Ｘｏｕｔを求めうる。式（１）において、ｍは画素信号の数である。そして、処理部５は、演算部５ｄによって光強度分布のピーク位置を求める処理を、撮像素子４ａにおける複数の画素列のそれぞれについて行うことにより、ライン光が照射された被検物２の部分の形状を得ることができる。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
このように画素信号の分布を用いて光強度分布のピーク位置を求める場合、画素信号の分布が左右対称の分布であれば、光強度分布のピーク位置を精度よく求めることができる。しかしながら、撮像素子４ａから得られる画素信号の分布は、図３に示すように、画素サイズに応じた離散的な分布であり、左右対称の分布となることは稀である。そのため、計測装置１は、画素信号の分布が左右対称の分布から離れるにつれてピーク位置に生じる誤差が大きくなり、被検物２の形状を精度よく計測することが困難になりうる。このような誤差を低減させるには、画素サイズを小さくして位置分解能（計測精度）を向上させることが挙げられるが、それによって画素数が増加して装置コストが増加したり、Ｓ／Ｎ比が増加したりといった様々な問題が生じうる。
【００１８】
そこで、第１実施形態の計測装置１では、演算部５ｄは、閾値以上の画素信号を出力した画素群を挟み且つ閾値より小さい画素信号を出力した２つの画素の間の区間で画素補間を行い、互いに隣り合う画素の間の位置における信号を補間信号として生成する。そして、演算部５ｄは、当該区間における画素信号および補間信号を含む複数の信号から閾値以上の信号を選択する。このように選択された閾値以上の信号の画素位置に対する分布は、画素信号の分布と比べて左右対称の分布に近づく。そのため、演算部５ｄは、その閾値以上の信号を用いて光強度分布のピーク位置を決定することにより、決定したピーク位置に生じる誤差を低減させ、被検物２の形状を精度よく計測することができる。
【００１９】
次に、演算部５ｄでの処理について、図２を参照しながら説明する。演算部５ｄは、例えば、分布生成部１０と、区間決定部２０と、信号生成部３０と、位置決定部４０と、ピーク位置演算部５０とを含みうる。分布生成部１０は、図３に示すように、撮像素子４ａの画素列に含まれる各画素から出力され、変換部５ｃでＡ／Ｄ変換された画素信号６の画素位置に対する分布（画素信号の分布）を生成する。区間決定部２０は、画素信号の分布に基づいて、閾値以上の画素信号６を出力した画素群を挟み且つ閾値より小さい画素信号６を出力した２つの画素の間の区間を、画素補間を行う区間Ｓに決定する。区間Ｓを決定するために用いられる当該２つの画素の各々は、閾値以上の画素信号６を出力した画素群に隣り合っていることが好ましい。また、区間決定部２０は、決定した区間における画素信号６を出力する。例えば、図３に示す画素信号の分布では、画素信号６ｂ〜６ｉが閾値以上である。そのため、区間決定部２０は、画素信号６ｂ〜６ｉを出力した画素群を挟み、かつ閾値より小さい画素信号６ａおよび６ｊをそれぞれ出力した２つの画素の間の区間を、画素補間を行う区間Ｓに決定する。そして、当該区間Ｓにおける画素信号６ａ〜６ｊを出力する。ここで、閾値は、例えば、画素信号６の最大値の０．５や１／ｅ２（即ち０．１３５）に設定されてもよい。第１実施形態では、画素信号６の最大値の１／ｅ２を閾値として説明する。
【００２０】
信号生成部３０は、区間決定部２０で決定された区間Ｓにおいて画素補間を行って補間信号７を生成する補間部３１と、当該区間Ｓにおける画素信号６と補間信号７とを含む複数の信号のうち閾値以上の信号を出力するレベル判定部３２とを含みうる。以下に、信号生成部３０における処理について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、信号生成部３０の構成を示すブロック図であり、図５は、閾値付近の画素信号６と補間部３１によって生成された補間信号７とを示す図である。図５には、閾値付近の画素信号６として、図３における画素信号６ａ〜６ｃが図示されている。ここで、区間決定部２０で決定された区間における画素信号６および補間信号７を含む複数の信号の各々の画素位置（区間上での位置）は、後述する位置決定部４０により決定されうる。即ち、第１実施形態では、処理部５によって画素補間するにあたり、信号生成部３０において補間信号７の大きさが決定され、位置決定部４０において補間信号７の画素位置が決定されうる。また、以下の説明において、信号生成部３０に供給される画素信号６は、複数ビットで表されているものとする。
【００２１】
補間部３１は、互いに隣り合う画素から出力された２つの画素信号６の間を補間するための補間信号７を生成する。補間部３１は、２つの画素信号６の間において（２ｎ−１）個の補間信号７を生成するように構成することが好ましい。第１実施形態では、ｎの値が「２」の場合、即ち、補間部３１が２２−１個（３個）の補間信号７を生成する場合ついて説明する。この場合、補間部３１は、２つの画素信号６の平均値である第１補間信号７ａ、および２つの画素信号の一方と第１補間信号７ａとの平均値である第２補間信号７ｂを生成しうる。
【００２２】
例えば、図４に示すように、画素信号６ａおよび６ｂが補間部３１に供給されると、それらは切替器３１１を介して加算器３１２に供給される。補間部３１は、加算器３１２によって画素信号６ａと６ｂとの加算を行った後、シフト器３１３によってビットシフトを行う。これにより、補間部３１は、図５に示すように、画素信号６ａと６ｂとの平均値である第１補間信号７ａ１を得ることができる。また、補間部３１は、画素信号６ａを加算器３１５に供給する時刻を、シフト器３１３によるビットシフトに要する時間だけ遅延器３１４によって遅らせる。そして、加算器３１５によって画素信号６ａと第１補間信号７ａ１との加算を行った後、シフト器３１６によってビットシフトを行う。同様に、補間部３１は、画素信号６ｂを加算器３１８に供給する時刻を、シフト器３１３によるビットシフトに要する時間だけ遅延器３１７によって遅らせる。そして、加算器３１８によって画素信号６ｂと第１補間信号７ａ１との加算を行った後、シフト器３１９によってビットシフトを行う。これにより、補間部３１は、図５に示すように、画素信号６ａと第１補間信号７ａ１との平均値である第２補間信号７ｂ１１、および画素信号６ｂと第１補間信号７ａ１との平均値である第２補間信号７ｂ１２を得ることができる。このような処理を、画素信号６ｂおよび６ｃに対しても行うことにより、図５に示すように、第１補間信号７ａ２、第２補間信号７ｂ２１および７ｂ２２を得ることができる。
【００２３】
ここで、補間部３１は、加算器（３１２、３１５および３１８）で加算を行った後、シフト器（３１３、３１６および３１９）で１／２倍に相当する右１ビットシフトを行うことにより、２つの信号の平均値を求めている。このように補間部３１を構成することにより、２つの信号の平均値を求める処理を、演算負荷が大きく且つ多数のリソースと演算時間を必要とする乗算器や除算器を用いることなく行うことができる。つまり、第１実施形態の計測装置１は、乗算器や除算器を用いて２つの信号の平均値を求める装置に比べて、演算負荷を小さくし、処理部５のリソースと演算時間を大幅に低減することができる。
【００２４】
レベル判定部３２は、画素信号６および補間信号７を含む複数の信号の各々について、その大きさを比較器３２１によって閾値と比較し、閾値以上の信号を切替器３２２によって出力する。レベル判定部３２から出力された信号は、ピーク位置演算部５０に供給される。例えば、図５において、画素信号６ａおよび第２補間信号７ｂ１１以外の信号は閾値以上であるため、その閾値以上の信号がピーク位置演算部５０に供給される。このようにレベル判定部３２に閾値以上の信号を出力させると、当該閾値以上の信号の画素位置に対する分布は、画素信号の分布と比べて左右対称の分布に近づく。そのため、後述するピーク位置演算部５０で求められる光強度分布のピーク位置に生じる誤差を低減させ、被検物２の形状を精度よく計測することができる。
【００２５】
位置決定部４０は、ビットシフト部４１と位置補間部４２とを含み、信号生成部３０から出力された複数の信号の各々についての画素位置を決定する。図６は、位置決定部４０のブロック図と、各信号についての画素位置（アドレス）を示す図である。位置決定部４０には、区間決定部２０で決定された区間における画素信号６の画素位置が供給される。例えば、位置決定部４０に供給される画素信号６ａ、６ｂおよび６ｃの画素位置は、表（ａ）に示すように、「０００１」、「００１０」および「００１１」でそれぞれ表される。ビットシフト部４１は、供給された画素信号６の画素位置をｎビットだけ左にシフトする。第１実施形態では、上述したように、補間部３１が２つの画素信号６の間で補間信号７を生成する個数を表す２ｎ−１におけるｎの値が「２」であるため、ビットシフト部４１は、供給された画素信号６の画素位置を２ビットだけ左にシフトさせる。これにより、各画素信号６ａ、６ｂおよび６ｃの画素位置を、表（ｂ）に示すように、「０００１００」、「００１０００」および「００１１００」でそれぞれ表すことができる。また、位置補間部４２は、ｎビットだけ左にシフトした画素信号６の画素位置に、１から２ｎ−１までの整数（二進数）を順に加算していくことにより、補間部３１で生成された各補間信号７の画素位置を決定する。例えば、第１実施形態ではｎの値が「２」であるため、位置補間部４２は、画素信号６の画素位置に、１から３までの整数（二進数）を順に加算していく。これにより、各補間信号７の画素位置を、表（ｃ）に示すようにそれぞれ表すことができる。
【００２６】
ピーク位置演算部５０は、信号生成部３０から出力された閾値以上の信号と、位置決定部４０から出力された画素位置とを対応させ、画素位置Ｘｉ’に対して信号の大きさＶｉ’による加重平均を式（２）に従って行うことにより位置Ｘｏｕｔ’を得る。このように式（２）に従って得られた位置Ｘｏｕｔ’は、位置決定部４０によりｎビットだけ左にシフトされた画素位置Ｘｉ’に従って算出されている。そのため、ピーク位置演算部５０は、位置Ｘｏｕｔ’をｎビットだけ右にシフトさせることにより、光強度分布のピーク位置を求めることができる。ここで、式（２）において、ｍは閾値以上の信号の数である。
【００２７】
【数２】
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【００２８】
ここで、従来のように画素信号のみを用いて求められた光強度分布のピーク位置と、第１実施形態のように画素補間を行って求められた光強度分布のピーク位置とを比較した結果について、図７を参照しながら説明する。図７は、従来の方法と第１実施形態の方法とにおいて、光強度分布のピーク位置に生じる誤差を比較した図である。図７において、横軸は、光強度分布のピーク位置の正規化した画素列上での実際の位置であり、縦軸は、従来の方法および第１実施形態の方法で求めた光強度分布のピーク位置に生じる正規化した誤差（位置誤差）である。また、図７において、撮像素子４ａの素子サイズを１０μｍ×１０μｍとし、第１実施形態の方法における補間数を３（ｎ＝２）としている。図７に示すように、第１実施形態の方法によって求められた光強度分布のピーク位置は、従来の方法によって求められた光強度分布のピーク位置に比べ、位置誤差を大幅に低減することができることがわかる。つまり、第１実施形態の計測装置１は、画素補間を行って光強度分布のピーク位置を求めることにより、求めたピーク位置に生じる誤差を低減し、被検物２の形状を精度よく計測することができる。
【００２９】
次に、第１実施形態のように画素補間を行って求められた光強度分布のピーク位置に生じる誤差と補間数（ｎの値）との関係について、図８を参照しながら説明する。図８は、補間数を０、３、７および１５、即ち、ｎの値を０、２、３および４として求められた光強度分布のピーク位置に生じる正規化した誤差（位置誤差）を示す図である。図８の条件１とは、閾値を画素信号６の最大値の０．５とした場合を表し、条件２とは、閾値を画素信号６の最大値の１／ｅ２とした場合を表す。図８に示すように、条件１および条件２ともに、補間数を増やすにつれて位置誤差は低減する傾向にあるが、補間数が７の場合と１５の場合とでは位置誤差がほとんど変化しないことがわかる。つまり、補間数を１５より大きくすると、即ち、ｎの値を４より大きくすると位置誤差は変化しないか、もしくは増加することが考えられる。したがって、画素補間する場合、補間数を１、３、７および１５のいずれかにする、即ち、ｎの値を１から４のいずれかの整数にすることが好ましい。
【００３０】
上述したように、第１実施形態の計測装置１は、撮像素子４ａの１つの画素列において、閾値以上の画素信号６を出力した画素群を挟み且つ閾値より小さい画素信号を出力した２つの画素の間の区間において画素補間を行って補間信号７を生成する。そして、当該区間における画素信号６および補間信号７を含む複数の信号のうち閾値以上の信号を用いて光強度分布のピーク位置を決定する。この処理を撮像素子４ａにおける複数の画素列の各々について行うことにより、第１実施形態の計測装置１は、各画素列における光強度分布のピーク位置に生じる誤差を低減し、被検物２の形状を精度よく計測することができる。また、第１実施形態の計測装置１は、画素信号６に対して加算およびビットシフトを行うことにより補間信号７を生成するため、除算や乗算を用いて補間信号７を生成する方法に比べて、補間信号７を生成するための処理規模を小さくすることができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態の計測装置について説明する。第２実施形態の計測装置は、第１実施形態の計測装置１と比べて、演算部５ｄに第２信号生成部６０が更に設けられている。第２信号生成部６０は、図９に示すように、補間部６１およびレベル判定部６２を含み、複数の第１補間信号７ａの各々についての区間上での位置の間において、複数の第１補間信号７ａを用いて第３補間信号８を生成する。そして、ピーク位置演算部５０は、第２信号生成部６０によって生成された第３補間信号８とその画素位置（区間上での位置）が同じ画素信号６との平均値を、当該画素信号６の代わりに用いて光強度分布のピーク位置を決定する。また、ピーク位置演算部５０は、第２信号生成部６０によって生成された第３補間信号８とその画素位置（区間上での位置）が同じ第２補間信号７ｂとの平均値を、当該第２補間信号７ｂの代わりに用いて光強度分布のピーク位置を決定してもよい。ここで、第２実施形態の計測装置は、第１実施形態の計測装置１と装置構成が同様であるため、装置構成の説明を省略する。
【００３２】
以下に、第２信号生成部６０における処理について、図１０および図１１を参照しながら説明する。図１０は、第２信号生成部６０の構成を示すブロック図である。図１１は、閾値付近の画素信号６と、信号生成部３０の補間部３１によって生成された補間信号７と、第２信号生成部６０の補間部６１によって生成された補間信号（第３補間信号８）とを示す図である。図１１には、閾値付近の画素信号６として、図３における画素信号６ａ〜６ｃが図示されている。また、区間決定部２０で決定された区間における各信号の画素位置は、第１実施形態と同様の方法によって位置決定部４０により決定されうる。
【００３３】
第２信号生成部６０の補間部６１は、信号生成部３０の補間部３１により生成された複数の第１補間信号７ａの各々についての区間上の位置の間において、複数の第１補間信号７ａを用いて第３補間信号８を生成する。例えば、図１０に示すように、信号生成部３０の補間部３１により生成された第１補間信号７ａ１および７ａ２が第２信号生成部６０の補間部６１に供給されると、それらは切替器６１１を介して加算器６１２に供給される。補間部６１は、加算器６１２によって第１補間信号７ａ１と７ａ２との加算を行った後、シフト器６１３によってビットシフトを行う。これにより、補間部６１は、図１１に示すように、第１補間信号７ａ１と７ａ２との平均値である第３補間信号８ａを得ることができる。また、補間部６１は、第１補間信号７ａ１を加算器６１５に供給する時刻を、シフト器６１３によるビットシフトに要する時間だけ遅延器６１４によって遅らせる。そして、加算器６１５によって第１補間信号７ａ１と第３補間信号８ａとの加算を行った後、シフト器６１６によってビットシフトを行う。同様に、補間部６１は、第１補間信号７ａ２を加算器６１８に供給する時刻を、シフト器６１３によるビットシフトに要する時間だけ遅延器６１７によって遅らせる。そして、加算器６１８によって第１補間信号７ａ２と第３補間信号８ａとの加算を行った後、シフト器６１９によってビットシフトを行う。これにより、補間部６１は、図１１に示すように、第１補間信号７ａ１と第３補間信号８ａとの平均値である第３補間信号８ｂ、および第１補間信号７ａ２と第３補間信号８ａとの平均値である第３補間信号８ｃを得ることができる。このような処理は、複数の第１補間信号の間においてそれぞれ行われうる。
【００３４】
レベル判定部６２は、第１補間信号７ａおよび第３補間信号８を含む複数の信号の各々について、その大きさを比較器６２１によって閾値と比較し、閾値以上の信号を切替器６２２によって出力する。レベル判定部６２から出力された信号は、ピーク位置演算部５０に供給される。
【００３５】
ピーク位置演算部５０は、上述の式（２）を用いて位置Ｘｏｕｔ’を求める。このとき、ピーク位置演算部５０は、画素位置が互いに同じ画素信号６と第３補間信号８との平均値を当該画素信号６の代わりに用いうる。例えば、図１１に示す例では、位置Ｘｏｕｔ’を求める際、画素信号６ｂと第３補間信号８ａとの平均値が画素信号６ｂの代わりに用いられうる。また、ピーク位置演算部５０は、画素位置が互いに同じ第２補間信号７ｂと第３補間信号８との平均値を当該第２補間信号７ｂの代わりに用いてもよい。例えば、図１１に示す例では、位置Ｘｏｕｔ’を求める際、第２補間信号７ｂ１２と第３補間信号８ｂとの平均値が第２補間信号７ｂ１２の代わりに用いられ、第２補間信号７ｂ２１と第３補間信号８ｃとの平均値が第２補間信号７ｂ２１の代わりに用いられうる。ピーク位置演算部５０は、求めた位置Ｘｏｕｔ’をｎビットだけ右にシフトさせることにより、光強度分布のピーク位置を求めることができる。このように光強度分布のピーク位置を求めることにより、当該ピーク位置に生じる誤差を、図７の一点破線で示すように、第１実施形態の方法に比べて低減することができる。
【００３６】
上述したように、第２実施形態の計測装置は、複数の第１補間信号７ａの各々についての区間上の位置の間において、複数の第１補間信号７ａを用いて第３補間信号８を生成する。そして、第３補間信号８とその画素位置が同じ画素信号６との平均値を、当該画素信号６の代わりに用いて光強度分布のピーク位置を決定する。この処理を撮像素子４ａにおける複数の画素列の各々について行うことにより、第２実施形態の計測装置は、第１実施形態と同様に、各画素列における光強度分布のピーク位置に生じる誤差を低減し、被検物２の形状を精度よく計測することができる。
【００３７】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、金属部品や光学素子等の物品を製造する際に用いられる。本実施形態の物品の製造方法は、上記の計測装置を用いて被検物の形状を計測する工程と、かかる工程における計測結果に基づいて被検物を加工する工程とを含む。例えば、被検物の形状を計測装置を用いて計測し、その計測結果に基づいて、被検物の形状が設計値になるように当該被検物を加工（製造）する。本実施形態の物品の製造方法は、計測装置により高精度に被検物の形状を計測できるため、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１：計測装置、２：被検物、３：照射部、４：撮像部、５：処理部、６：画素信号、７：補間信号
【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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