(57)【要約】【課題】より正確に被検物の形状を測定する。【解決手段】投光部６１はスリット光を被検物４２に投光し、走査部６２は、投光部６１を平行移動させることにより、被検物４２に対するスリット光の入射角度を変化させずに被検物４２を走査する。撮像部６４は、被検物４２において反射したスリット光を撮像し、これにより得られた画像信号を形状演算部６７に供給する。形状演算部６７は、画像信号を用いて、スリット光が被検物４２の各部位を通過したタイミングを検出し、そのタイミングにおける撮像部６４と投光部６１との距離から各部位の位置を演算する。本発明は、形状測定装置に適用することができる。【選択図】図１
2009085741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に対して光を投光する投光手段と、
前記光の前記被検物を載置する面に対する入射角度を一定にして、前記光と前記被検物とを相対的に走査する走査手段と、
複数の画素から構成され、前記画素のそれぞれは、前記被検物の部位のそれぞれと対応した位置関係を有する撮像する撮像手段と、
撮像された画像信号に基づいて、前記部位の位置を演算する演算手段と
を備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記走査手段は、前記投光手段を平行移動させることにより前記被検物を走査する
ことを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記撮像手段と前記投光手段との距離を測定する距離測定手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記距離測定手段により測定された距離、および前記画像信号により得られた、各画素による前記投光手段から投光され、前記被検物を経た光の検出タイミングに基づいて、前記部位の位置を演算する
ことを特徴とする請求項２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記撮像手段の画素ごとに、前記画素に対して予め定められた前記部位を前記光が通過するタイミングを前記光量に基づいて検出し、そのタイミングにおける前記撮像手段と前記投光手段との距離を用いて前記部位の位置を演算する
ことを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
被検物に対して光を投光し、
前記光の前記被検物を載置する面に対する入射角度を一定にして、前記光と前記被検物とを相対的に走査し、
複数の画素から構成される撮像手段の前記画素のそれぞれが、前記被検物の部位のそれぞれと対応した位置関係になるように前記撮像手段を固定して撮像し、
撮像された画像信号に基づいて、前記部位の位置を演算する
ステップを含むことを特徴とする形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は形状測定装置および方法に関し、特に、より正確に被検物の形状を測定できるようにした形状測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検物としての工業製品等の形状を測定する装置として、光切断法により被検物の三次元形状を測定する形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのような形状測定装置では、光源から被検物にスリット光が投光され、スリット光が投光された方向とは異なる方向から、被検物上において拡散したスリット光の像が検出されて、三角測量の原理により被検物の三次元形状が求められる。
【０００４】
より具体的には、形状測定装置において、被検物に照射されたスリット光を撮像するカメラの位置と被検物の位置は定められた位置のままとされ、カメラの撮像素子からなる各画素が被検物のどの部位に照射されたスリット光の像を撮像するかは予め定められている。そして、形状測定装置は、光源を回動させて、スリット光の照射方向を変えることによりスリット光を被検物に走査する。そして、スリット光が照射された被検物を撮像する。さらに、形状測定装置は、撮像により得られた画像に基づいて、被検物上の各部位をスリット光が通過したタイミングを検出することにより被検物の形状を測定して、その形状を再現する。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７３４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した形状測定装置においては、被検物の表面において拡散されたスリット光の像を撮像して被検物の形状を測定するため、被検物の表面が拡散面であることが前提となっている。そのため、形状測定装置は、表面が拡散面ではない被検物については、その被検物の形状を正確に測定することができない。
【０００７】
例えば、表面が鏡面である金属などが被検物とされる場合には、図５に示すように、カメラにおいて受光されるスリット光の光量は不安定になる。なお、図５において、縦軸はカメラの１つの画素におけるスリット光の受光量を示しており、横軸はスリット光の正反射方向を０度としたときの反射光の角度分布を示している。
【０００８】
図５では、曲線２０１は、各角度におけるスリット光の反射光量を示しており、角度０において最も受光量が多くなっている。また、いくつかの角度の前後の部分においては、受光量が急峻に変化している。これは、被検物の表面が鏡面である場合、被検物に対するスリット光の入射角のわずかな変化によって、被検物におけるスリット光の反射率が大幅に変化する。
【０００９】
したがって散乱光によるスリット光パターンの厳密な受光位置を割り出すことに比べ、鏡面による反射光によってスリット光のパターンの厳密な受光位置を割り出すのは非常に難しくなる。
【００１０】
形状測定装置は、受光量が最も多い時刻が、測定する部位をスリット光が通過したタイミングであるとし、そのタイミングにおける光源が回動された角度から、スリット光の被検物への入射角を求めて被検物の形状を測定している。したがって、被検物の形状を正確に測定するには、受光量が最大となる光源の回動角度、つまり曲線２０１のピークを正確に検出する必要がある。
【００１１】
しかしながら、曲線２０１に示されるように、被検物が鏡面であると光源からの光の照射角度によって撮像部への受光量が急激に変化する。それゆえ、受光量が最大となる被検物の各々の位置に対する照明光の照射タイミングを正確に求めることが困難となり、被検物の形状を正確に測定できなくなる恐れがあった。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、被検物の表面状態によらずより正確に被検物の形状を測定することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の形状測定装置は、被検物に対して光を投光する投光手段と、前記光の前記被検物を載置する面に対する入射角度を一定にして、前記光と前記被検物とを相対的に走査する走査手段と、複数の画素から構成され、前記画素のそれぞれは、前記被検物の部位のそれぞれと対応した位置関係を有する撮像手段と、撮像された画像信号に基づいて、前記部位の位置を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の形状測定方法は、被検物に対して光を投光し、前記光の前記被検物を載置する面に対する入射角度を一定にして、前記光と前記被検物とを相対的に走査し、複数の画素から構成される撮像手段の前記画素のそれぞれと対応した位置関係になるように前記撮像手段を固定して撮像し、撮像された画像信号に基づいて、前記部位の位置を演算するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スリット光の被検物に対する入射角度を一定にして、被検物の表面状態によらず被検物を走査するようにしたので、より正確に被検物の形状を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１８】
形状測定装置４１は、光切断法により被検物４２の三次元形状を測定する装置であり、ステージ５１、三次元形状測定センサ５２、および演算部５３から構成される。
【００１９】
ステージ５１には、三次元形状の測定の対象となる被検物４２が配置され、被検物４２の形状の測定時において、ステージ５１は固定されたままとされる。また、ステージ５１には、三次元形状測定センサ５２が固定されており、三次元形状測定センサ５２は、被検物４２に光を投光して被検物４２を撮像する。
【００２０】
三次元形状測定センサ５２には、投光部６１、走査部６２、レンズ６３、撮像部６４、光波干渉計６５、およびミラー６６が設けられている。
【００２１】
投光部６１は、スリット状の光であるスリット光を被検物４２に投光する。また、投光部６１は走査部６２に固定されており、走査部６２は、スリット光の長手方向と垂直な方向、すなわち図中、横方向に平行移動することで、被検物４２を載置したステージ５１の載置面に対するスリット光の入射角度を変化させずに、スリット光で被検物４２を走査する。このように走査部６２が投光部６１を移動させることにより、被検物４２が鏡面であっても、被検物４２で正反射する光のレンズ６３への入射角度が従来の技術よりも小さく変化し、より正確に被検物４２の各位置での照射タイミングを検出できる。
【００２２】
このようにして被検物４２に投光されたスリット光は、被検物４２の表面において反射（拡散）してレンズ６３に入射する。レンズ６３は、被検物４２から入射したスリット光を集光して、集光したスリット光を撮像部６４に入射させる。
【００２３】
撮像部６４は、例えばCCD（Charge Coupled Devices）センサなどの二次元画像センサからなり、撮像部６４を構成する複数の画素のそれぞれが、被検物４２の各部位のうちのどの部位において反射されたスリット光を撮像するかは予め定められている。なお、より詳細には、撮像部６４を構成する画素とは、撮像により得られる画像の１画素分に相当する被写体の像を撮像する画素セルをいい、撮像部６４の１つの画素は１つの撮像素子からなる。撮像部６４の各画素は、予め定められた対応する被検物４２の部位において反射（拡散）されたスリット光を撮像し、撮像により得られた画像の画像信号を演算部５３に供給する。この画像信号は、画素に入射したスリット光の光量を示している。
【００２４】
光波干渉計６５は、撮像部６４と投光部６１との距離を測定し、その測定結果を演算部５３に供給する。すなわち、光波干渉計６５は、距離を測定するための測定光を射出して走査部６２に固定されているミラー６６に入射させ、ミラー６６において反射された測定光と図示していない参照用ミラーで反射した参照光の干渉光を受光する。そして、干渉光の強度変化をとらえて撮像部６４から投光部６１までの距離を測定する。
【００２５】
演算部５３は、三次元形状測定センサ５２により撮像された画像の画像信号と、撮像部６４から投光部６１までの距離とに基づいて、被検物４２の各部位の位置を演算し、被検物４２の三次元形状を再現する。演算部５３には、形状演算部６７および表示部６８が設けられている。
【００２６】
形状演算部６７は、撮像部６４から供給された画素ごとの画像信号に基づいて、その画素に対応する被検物４２の部位をスリット光が通過したタイミングを得る。そして、形状演算部６７は、得られたタイミングにおける撮像部６４から投光部６１までの距離を特定し、特定された距離を用いて、その部位の位置を演算する。形状演算部６７は、各画素について、その画素に対して予め定められた被検物４２の部位の位置を演算して、その演算結果を基に被検物４２の各部位の位置を示す位置情報を生成する。
【００２７】
また、形状演算部６７は、生成した位置情報を図示せぬ装置に出力したり、位置情報を用いて、被検物４２の各部位の位置に応じた濃淡画像を生成して表示部６８に供給したりする。ここで、濃淡画像は、被検物４２の各部位を、その部位の位置（例えば、高さ方向の位置の違い）に応じた濃度で表示する画像である。表示部６８は、例えば液晶ディスプレイなどからなり、形状演算部６７から供給された濃淡画像を表示する。これにより、形状測定装置４１を操作する測定者は、表示部６８に表示された濃淡画像を見て、被検物４２の三次元形状を視覚的に把握することができる。
【００２８】
次に、図２を参照して被検物４２の各部位の位置の測定について説明する。
【００２９】
例えば、図２に示すように、レンズ６３の主点Ｏを原点とし、図中、右方向をｚ軸方向、下方向をｙ軸方向、ｚ軸方向およびｙ軸方向に垂直な方向をｘ軸方向とする座標系における被検物４２の部位Ｐの位置を求めることを考える。なお、図２において、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。また、図２においては、説明を簡単にするため、投光部６１のスリット光の投光の起点Ａと主点Ｏとを結ぶ基線ＡＯが、レンズ６３の光軸と垂直になるように投光部６１が配置されているものとする。
【００３０】
図２では、平面９１は被検物４２の表面を表しており、この平面９１は撮像部６４の受光面に平行であり、かつ平面９１はレンズ６３の光軸に垂直であるものとする。また、撮像部６４の受光面の中心の点Ｒは、レンズ６３の主点Ｏから像距離ｂだけ離れた位置に配置されている。ここで、像距離ｂとは、レンズ６３とレンズ６３により結像される像との軸上距離をいう。
【００３１】
また、撮像部６４では、これから位置を求めようとする被検物４２の部位Ｐに対応する画素が予め定められており、部位Ｐに対応する画素ｇにより被検物４２の部位Ｐの像、より詳細には、部位Ｐにおいて反射（拡散）されたスリット光の像が撮像される。すなわち、この画素ｇは、部位Ｐにおいて反射したスリット光の像がレンズ６３により結像される位置の画素とされ、画素ｇは、受光面の中心の点Ｒからｘ軸方向に距離ｘｐ、ｙ軸方向に距離ｙｐだけ離れた位置に設けられている。このように形状測定装置４１では、被検物４２の各部位からのスリット光を撮像する画素が予め定められているので、被検物を移動させて、被検物の同じ部位からのスリット光を時刻ごとに異なる画素で撮像する場合よりも、画素ごとの受光感度の差を簡単に補正することができる。
【００３２】
ところで、被検物４２の形状の測定時においては、被検物４２、レンズ６３、および撮像部６４は固定されたままとされ、投光部６１の位置だけが移動する。つまり、投光部６１は図中、縦方向に一定の速度で移動しながらスリット光を被検物４２に投光し、撮像部６４は、一定の時間間隔で被検物４２を撮像する。
【００３３】
ここで、スリット光は、図中、縦方向にある程度の幅を有しているため、スリット光の中心が部位Ｐを通過する前後の期間において、画素ｇにスリット光が入射することになる。そして、画素ｇに入射するスリット光の光量は、スリット光の中心が部位Ｐを通過するタイミングにおいて最大となる。
【００３４】
例えば、所定の時刻ｔ１乃至時刻ｔ３において、画素ｇが被検物４２を撮像したとすると、図３に示すように、時刻ｔ１乃至時刻ｔ３のそれぞれの時刻に画素ｇに入射したスリット光の光量が得られる。なお、図３において、横軸は時間を示しており、縦軸は光量を示している。また、曲線１２１は、各時刻に画素ｇに入射したスリット光の光量を示している。
【００３５】
図３では、時刻ｔ１および時刻ｔ３における光量はほぼ同じとなっており、時刻ｔ２における光量が時刻ｔ１および時刻ｔ３における光量よりも多くなっている。形状測定装置４１は、時刻ｔ１乃至時刻ｔ３のそれぞれにおける光量を用いて、例えば二次曲線近似やスプライン補間などの補間処理により曲線１２１を求め、最も光量の多い時刻を特定する。換言すれば、形状測定装置４１は、撮像により得られたいくつかの時刻におけるスリット光の光量を用いて、他の時刻におけるスリット光の光量を補間処理により求め、さらにスリット光が部位Ｐを通過する時刻（タイミング）を特定する。その結果、図３の例では、スリット光が部位Ｐを通過するタイミングは、光量の最も多い時刻ｔ２であるとされる。また、図３の例では、補間処理により、なだらかに変化する曲線１２１が求められている。
【００３６】
形状測定装置４１では、被検物４２に対して常に一定の角度でスリット光を入射させるため、被検物４２の表面が拡散面であるか否かによらず、画素ｇに入射するスリット光の光量が最大となるタイミングをより正確に特定することができる。
【００３７】
すなわち、従来の測定方法では、被検物に対するスリット光の入射角度が変化するため、被検物の表面が拡散面ではない場合には、被検物において反射したスリット光の光量を安定して測定することができなかった。したがって、画素に入射するスリット光の光量が最大となるタイミングを特定するためには、各画素における撮像により得られた画像信号に、スリット光の入射角度に応じた係数、つまり被検物の配光特性に応じた係数を乗算しなければならなかった。
【００３８】
これに対して、形状測定装置４１では、被検物４２の載置面に対するスリット光の入射角度は常に一定とされる。したがって、被検物４２の面が載置面と平行である限りは、被検物４２の部位に入射したスリット光の光量に対する、その部位において部位に対応する画素の方向に拡散（反射）されるスリット光の光量の比率は常に一定となる。その結果、スリット光が被検物４２の各部位を通過するタイミングをより正確に特定することができる。
【００３９】
また、被検物４２の面が載置面に対して傾いていたとしても、正反射光の角度はスリット光の照射角度の変化によらず、常に載置面に対する傾き分の角度に応じてしか変わらないので、従来のものよりも受光面におけるスリット光の光量の変化が少なく、大きなダイナミックレンジを有する撮像素子を用いなくても正確な値を得やすくなる。
【００４０】
また、被検物４２に対する照射角度を変えながら、スリット光を走査する方式では、必ずしも最大光量を受光したときが、被検物４２の測定対象位置にスリット光の光束中心が到達したときではなくなる。なぜなら、図５に示すように同じ光量の光を照射しても、正反射角に対する検出角度の偏角に応じて、複雑に反射率が変わっている。そのため、測定したい位置にスリット光の中心の光が到達したときよりも、場合によってはスリット光の周辺の光が到達したときの方が、最も大きな光量を撮像部６４の測定対象位置に対応する画素で受光する場合がある。本発明の実施の形態では、そのような誤差要因を排除することが可能である。
【００４１】
図２の説明に戻り、スリット光が被検物４２の各部位を通過するタイミングが特定されると、形状測定装置４１は、次に基線ＡＯの長さである基線長Ｌを求める。形状測定装置４１では、撮像部６４と投光部６１との距離が測定されるので、その測定結果に基づいて、スリット光の中心が部位Ｐを通過するタイミングにおける基線長Ｌを求めることができる。
【００４２】
なお、基線ＡＯがレンズ６３の光軸と垂直でない場合においても、形状測定装置４１は、光波干渉計６５により測定される撮像部６４から投光部６１までの距離、および主点Ｏから撮像部６４の受光面の中心の位置Ｒまでの距離から、基線長Ｌを求めることができる。
【００４３】
この基線長Ｌは、三角測量の基本となる測定要素であり、基線長Ｌの測定誤差は被検物４２の各部位の位置の測定誤差に直結するが、形状測定装置４１では、光波干渉計６５による測定結果に基づいて、各時刻における基線長Ｌを正確に求めることができる。これにより、被検物４２の各部位の位置の測定精度を向上させることができる。
【００４４】
このようにして基線長Ｌが求まると、この基線長Ｌから部位Ｐの位置を求めることができる。具体的には、以下のようにして求める。まず、部位Ｐから基線ＡＯに下ろした垂線の足の位置を点Ｑとする。また、起点Ａから点Ｑまでの長さをＬ１とし、点Ｑから主点Ｏまでの長さをＬ２とすると、次式（１）が成り立つ。
【００４５】
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２                                                ・・・（１）
【００４６】
また、起点Ａから部位Ｐに入射するスリット光の光路と基線ＡＯとのなす角、すなわち∠ＰＡＯを投光角θａとし、部位Ｐにおいて反射（拡散）し、画素ｇに入射するスリット光の光路と基線ＡＯとのなす角、すなわち∠ＰＯＡを受光角θｐとする。
【００４７】
ここで、スリット光の被検物４２への入射角はスリット光の投光角θａに等しく、スリット光は被検物４２への入射角が常に一定となるように被検物４２に投光されるので、投光角θａは固定値とされる。また部位Ｐの位置の測定時において、被検物４２、レンズ６３、および撮像部６４は移動されないので、受光角θｐも固定値とされる。したがって、投光角θａおよび受光角θｐは予め求めておくことのできる値であり、これらの値を用いて、線分ＡＱの長さＬ１、および線分ＱＯの長さＬ２を、式（２）および式（３）により表すことができる。
【００４８】
Ｌ１＝Ｚ／（ｔａｎθａ）                                      ・・・（２）
【００４９】
Ｌ２＝Ｚ／（ｔａｎθｐ）                                      ・・・（３）
【００５０】
なお、式（２）および式（３）において、Ｚは線分ＰＱの長さを示しており、このＺの値は、主点Ｏを基準とするｘｙｚ座標系における部位Ｐのｚ座標に他ならない。
【００５１】
さらに、以上において得られた式（１）乃至式（３）から、次式（４）が得られる。
【００５２】
Ｚ＝Ｌ（ｔａｎθａ×ｔａｎθｐ）／（ｔａｎθａ＋ｔａｎθｐ）  ・・・（４）
【００５３】
形状測定装置４１は、求められた基線長Ｌと、予め求められている投光角θａおよび受光角θｐとを用いて、式（４）を計算することにより、部位Ｐのｚ座標であるＺの値を求める。
【００５４】
さらに、線分ＰＱの長さＺと、像距離ｂとから部位Ｐの撮像倍率βは、式（５）により表される。
【００５５】
β＝ｂ／Ｚ                                                    ・・・（５）
【００５６】
したがって、式（５）から部位Ｐの位置のｙ座標およびｘ座標は、式（６）および式（７）で表される。
【００５７】
Ｙ＝ｙｐ／β                                                  ・・・（６）
【００５８】
Ｘ＝ｘｐ／β                                                  ・・・（７）
【００５９】
ここで、式（６）および式（７）におけるＹおよびＸは、主点Ｏを基準とするｘｙｚ座標系における部位Ｐの位置のｙ座標およびｘ座標を表している。形状測定装置４１では、撮像部６４のどの画素を用いて、被検物４２の表面のどの部位（領域）の位置を測定するかが予め定められているため、画素ｇの位置ｘｐ，ｙｐは予め定められている。したがって、部位Ｐの位置のｚ座標を求め、そのｚ座標を用いて式（６）および式（７）を計算することにより、部位Ｐのｘ座標およびｙ座標を求めることができ、これにより部位Ｐの位置が求まる。
【００６０】
次に、図４のフローチャートを参照して、形状測定装置４１が被検物４２の三次元形状を測定する処理である形状測定処理について説明する。
【００６１】
ステップＳ１１において、投光部６１はスリット光を被検物４２に投光し、ステップＳ１２において、走査部６２はスリット光の長手方向と垂直な方向に投光部６１を移動させ、スリット光での被検物４２の走査を開始する。
【００６２】
ステップＳ１３において、撮像部６４は被検物４２を撮像する。すなわち、撮像部６４の画素のそれぞれは、レンズ６３を介して予め定められた被検物４２の部位のそれぞれから入射したスリット光を撮像し、撮像により得られた画像信号を形状演算部６７に供給する。
【００６３】
そして、形状演算部６７は、各画素について、その画素に対して予め定められた被検物４２の部位をスリット光が通過するタイミングを検出する。すなわち、形状演算部６７は、撮像部６４から供給された画像信号に基づいて補間処理を行い、選択されている画素に入射したスリット光の各時刻における光量を求めて、最も光量の多い時刻を、スリット光が対応する部位を通過した時刻とする。
【００６４】
ステップＳ１４において、ステップＳ１３と平行して光波干渉計６５は、撮像部６４から投光部６１までの距離を測定し、その測定結果を形状演算部６７に供給する。すなわち、光波干渉計６５からの出力に基づいて、各時刻にける撮像部６４から投光部６１までの距離を求める。なお、撮像部６４から投光部６１までの距離は、撮像部６４により被検物４２が撮像されるタイミングで測定されるようにしてもよいし、常に距離が測定され、その測定結果が形状演算部６７に供給されるようにしてもよい。
【００６５】
そして、形状演算部６７は、光波干渉計６５からの測定結果に基づいて、スリット光が部位を通過するタイミングにおける基線長Ｌを求める。すなわち、形状演算部６７は、選択されている画素に入射したスリット光の光量が最も多い時刻における、撮像部６４から投光部６１までの距離と、予め求められている像距離ｂとを用いて基線長Ｌを求める。なお、走査部６２が移動する速度は一定であるので、スリット光が部位を通過するタイミングにおける撮像部６４と投光部６１との距離は、光波干渉計６５からの各時刻における測定結果から求めることができる。
【００６６】
ステップＳ１５において、形状測定装置４１は、被検物４２の撮像を終了するか否かを判定する。例えば、被検物４２のスリット光での走査が終了した場合、撮像を終了すると判定される。
【００６７】
ステップＳ１５において、撮像を終了しないと判定された場合、処理はステップＳ１３に戻り、上述した処理が繰り返される。つまり、撮像を終了すると判定されるまで、一定の時間間隔で被検物４２の画像が撮像され、撮像部６４から投光部６１までの距離が測定される。
【００６８】
これに対して、ステップＳ１５において撮像を終了すると判定された場合、ステップＳ１６において、被検物４２の各部位の位置をステップＳ１３とステップＳ１４で取得した情報を基に求める。
【００６９】
ステップＳ１６において、形状演算部６７は、求められた基線長Ｌと、予め求められて記憶されている画素ｇの位置ｘｐおよびｙｐ、投光角θａ、受光角θｐ、並びに像距離ｂとを用いて、式（４）、式（６）、および式（７）を計算することにより、被検物４２の部位の位置を求める。
【００７０】
ステップＳ１７において、形状演算部６７は、撮像部６４の全ての画素について、その画素に対して定められた被検物４２の部位の位置を求めたか否かを判定する。ステップＳ１７において、まだ全ての画素について、画素に対して定められた部位の位置を求めていないと判定された場合、処理はステップＳ１６に戻り、次の画素が選択される。
【００７１】
一方、ステップＳ１７において、全ての画素について、画素に対して定められた部位の位置を求めたと判定された場合、形状演算部６７は、求めた各部位の位置からなる位置情報を用いて各部位の座標に応じた濃淡画像を生成し、濃淡画像を表示部６８に供給する。そして、濃淡画像が表示部６８に供給されると、処理はステップＳ１８に進む。
【００７２】
ステップＳ１８において、表示部６８は、形状演算部６７から供給された濃淡画像を表示して、形状測定処理は終了する。
【００７３】
このようにして、形状測定装置４１は、投光部６１を平行移動させることで、被検物４２に対するスリット光の入射角度を一定にして被検物４２を走査し、被検物４２の形状を測定する。
【００７４】
このように、被検物４２に対するスリット光の入射角度を一定にして被検物４２を走査することで、被検物４２の表面が拡散面であるか否かによらず、スリット光が被検物４２の各部位を通過するタイミングをより正確に特定することができる。これにより、より正確に被検物４２の形状を測定することができる。
【００７５】
なお、以上においては、光波干渉計６５により、撮像部６４と投光部６１との距離を測定すると説明したが、被検物４２の走査時の各タイミングにおける撮像部６４と投光部６１との距離や基線長Ｌが予め求められているようにしてもよい。また、光波干渉計６５が、レンズ６３と投光部６１との距離、すなわち基線長Ｌを直接求めるようにしてもよい。
【００７６】
また、一定の時間間隔で撮像部６４から各画素の値を取得するような場合、いくつかの場所においてはスリット光の通過時と画素からの信号取得のタイミングが合致しない場合がある。このような場所においての形状は、その前後で検出した他の画素の光の検出タイミングと光波干渉計６５の出力とを基に補完をして推定するようにしてもよい。
【００７７】
さらに、走査部６２が投光部６１を移動させることにより、被検物４２を走査すると説明したが、走査部６２が投光部６１と被検物４２との間に設けられたミラーを一定の速度で平行移動させることにより、被検物４２を走査するようにしてもよい。そのような場合、固定された投光部６１から射出されたスリット光は、走査部６２に設けられたミラーにおいて反射して、被検物４２に入射する。そして、走査部６２はミラーを移動させることにより、被検物４２に対するスリット光の入射角度を一定にして、被検物４２を走査する。
【００７８】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】被検物の部位の位置の測定について説明する図である。
【図３】画素に入射するスリット光の各時刻における光量を示す図である。
【図４】形状測定処理について説明するフローチャートである。
【図５】従来の測定方法における画素に入射するスリット光の各時刻の光量を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
４１  形状測定装置，  ４２  被検物，  ６１  投光部，  ６２  走査部，  ６３  レンズ，  ６４  撮像部，  ６５  光波干渉計，  ６６  ミラー，  ６７  形状演算部，  ６８  表示部
【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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