(57)【要約】【課題】被検物の表面形状を、広範囲に計測できる計測装置および計測方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る計測装置1は、ステージ４０上に載置された被検物２にパターン光を照射し、被検物に照射されたパターン光を観察して同一範囲の形状を計測する複数の計測部６０、７０、８０と、複数の計測部の計測結果から最も多くの情報量を有した計測結果を選択する選択部とを有して構成されている。【選択図】図１
2009002798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された被検物にパターン光を照射し、前記被検物に照射された前記パターン光を観察して同一範囲の形状を計測する複数の計測部と、
前記複数の計測部の計測結果から最も多くの情報量を有した前記計測結果を選択する選択部とを有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記複数の計測部は、異なった位置に配置されて観察領域が同一面にほぼ重な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】
前記パターン光はスリット光であり、前記選択部は観察されるスリット光の長さが最も長くなる観察結果に基づく前記計測結果を選択することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記ステージを前記観察領域と交差する方向に駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動によって移動する前記被検物の観察結果を合成する合成部を備えることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項５】
前記複数の計測部は、計測範囲に中心を有する円弧上に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
ステージ上に載置された被検物にパターン光を照射し、前記被検物に照射された前記パターン光を観察する際に、前記被検物の同一範囲の形状について前記パターン光の照射角度と前記パターン光の観察角度との相対位置関係を変えた複数の観察結果を得る観察ステップと、
前記複数の観察結果から最も多くの情報量を有した計測結果を選択する選択ステップとを有することを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の３次元形状を非接触で計測する計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージ上に載置された被検物の立体形状を、非接触で計測する場合において、広狭を有して進行方向に向かって広がったスリット光を、スリット光源から被検物に向けて照射し、スリット光源と異なる向きに設置された撮像部で、被検物の表面で反射した反射光を撮像して、三角測量の原理を用いて被検物の立体形状を計測する光切断法が、従来から知られている（例えば、特許文献１を参照）。このとき、スリット光源と撮像部とが一体となったセンサヘッド、もしくはステージを３軸方向に相対移動させることで、被検物の表面全体を計測する構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２５５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の計測装置では、センサヘッドを１つ用いて、被検物もしくはセンサヘッドを相対的に３軸方向に平行移動させる構成となっており、そのため、被検物に対するスリット光の照射角度は一定のままである。よって、複雑な表面形状を有した被検物の立体形状を計測する場合には、スリット光の届かない表面範囲が存在することとなり、この表面範囲の形状を計測することが困難であるという課題があった。
【０００５】
以上のような課題に鑑みて、本発明では、複雑な表面形状を有した被検物の表面形状を、広範囲に計測できる計測装置および計測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】
【０００６】
本発明に係る計測装置は、ステージ上に載置された被検物にパターン光を照射し、前記被検物に照射された前記パターン光を観察して同一範囲の形状を計測する複数の計測部と、前記複数の計測部の計測結果から最も多くの情報量を有した前記計測結果を選択する選択部とを有して構成されている。また、上記構成の計測装置において、前記複数の計測部は、異なった位置に配置されて観察領域が同一面にほぼ重なっていることが好ましい。さらに、上記構成の計測装置において、前記パターン光はスリット光であり、前記選択部は観察されるスリット光の長さが最も長くなる観察結果に基づく前記計測結果を選択する構成が好ましい。
【０００７】
上記構成の計測装置において、前記ステージを前記観察領域と交差する方向に駆動する駆動部をさらに備え、前記駆動によって移動する前記被検物の観察結果を合成する合成部を備えていることが好ましい。また、上記構成の計測装置において、前記複数の計測部は、計測範囲に中心を有する円弧上に配置されることが好ましい。さらに、上記構成の計測装置における計測方法は、ステージ上に載置された被検物にパターン光を照射し、前記被検物に照射された前記パターン光を観察する際に、前記被検物の同一範囲の形状について前記パターン光の照射角度と前記パターン光の観察角度との相対位置関係を変えた複数の観察結果を得る観察ステップと、前記複数の観察結果から最も多くの情報量を有した計測結果を選択する選択ステップとを有していることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る計測装置および計測方法によれば、複雑な表面形状を有した被検物の表面形状を計測することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る計測装置１の好ましい実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。説明の便宜上、図１に示す矢印の方向をＸＹＺ方向として定義する。計測装置１は、図１および図２に示すように、被検物２を載置するステージ部１０、測定部５０および演算部１００を主体に構成される。
【００１０】
ステージ部１０は、図１に示すように、ベース１１、Ｚステージ２０、ＸＹステージ３０、θステージ４０とを備えて構成されており、ＸＹ平面に対して平行に設置されたベース１１上に、Ｚステージ２０が設置され、Ｚステージ２０上にＸＹステージ３０が設置され、さらにＸＹステージ３０上にθステージ４０が設置されている。θステージ４０は、円柱状でＺ方向に延びて形成されて、後述するθ軸駆動機構（図示せず）が、θステージ４０の内部に設置されており、このθ軸駆動機構により、ＸＹステージ３０に対してＺ軸方向に延びた軸を中心に回転自在となっている。
【００１１】
ＸＹステージ３０は、θステージ４０全体を載置可能な面積を有した、矩形の板状に形成されて、後述するＸＹ軸駆動機構（図示せず）が、ＸＹステージ３０の内部に設置されており、このＸＹ軸駆動機構により、Ｚステージ２０上でＸＹ方向に移動自在となっている。Ｚステージ２０は、ＸＹステージ３０全体を載置可能な面積を有した、矩形の板状に形成されて、後述するＺ軸駆動機構（図示せず）が、Ｚステージ２０の内部に設置されており、このＺ軸駆動機構により、ベース１１上でＺ軸方向に昇降自在となっている。
【００１２】
ベース１１は、Ｚステージ２０全体を載置可能な面積を有した、矩形の板状に形成されて、ＸＹ平面に対して平行となるように固定されており、また、各ステージ２０、３０および４０は、常にＸＹ平面に対して平行となっており、Ｚステージ２０はＸＹ平面に垂直な方向に駆動され、θステージ４０はＺ方向を回転軸として駆動される。なお、計測対象である被検物２は、θステージ４０上に載置される。
【００１３】
測定部５０は、図１および図３（ａ）に示すように、水平センサー６０、斜方センサー７０、垂直センサー８０とから構成される。水平センサー６０は、略直方体に形成されたセンサー本体６１の一側面において、互いに非平行である光源面６２と撮像面６４とを有している。また、光源面６２の中心部付近には、スリット光を発射する光源部６３が形成されており、一方、撮像面６４の中心部付近には、光源部６３から発射されたスリット光の反射光を撮像する、撮像部６５が形成されている。また、図１に示すように、水平センサー６０は、光源面６２および撮像面６４が、ステージ部１０の中央に向けられるとともに、光源面６２および撮像面６４が、ＸＹ平面に対して直交する向きで、計測装置１に設置されている。
【００１４】
このとき、光源部６３から発射されるスリット光は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、光源部６３から発射方向に向けて、ＸＺ平面と平行な平面上において一定角度で広がって形成されている。さらに、図３（ｃ）に示すように、そのときのスリット幅ｄは一定ではなく、広狭を有している。また、撮像部６５は、スリット幅ｄの大きさに関係なく反射光を受光して撮像できるが、スリット幅ｄが狭い領域で反射した反射光の方が、より鮮明な画像を得ることができる。よって、スリット幅ｄの最も狭くなっている部分近傍の、スリット幅ｄ１で光源部６３からのＸ方向距離がＬ以上でＭ以下の略台形領域を最適計測領域６９とし、計測装置１では、この最適計測領域６９で計測を行う。なお、この最適計測領域６９の中心点を計測中心点Ｇとしておく。
【００１５】
斜方センサー７０は、水平センサー６０と同じ構造となっており、センサー本体７１の一側面において、互いに非平行である光源面７２と撮像面７４を有している。また、光源面７２の中心部付近にはスリット光を発射する光源部７３が形成され、一方、撮像面７４の中心部付近には、光源部７３から発射されたスリット光の反射光を受光して撮像する撮像部７５が形成されている。斜方センサー７０は、図３（ａ）に示すように、ＸＺ平面において、計測中心点Ｇを中心として、水平センサー６０をＺ軸の正方向に４５度だけ回転移動させた状態で、計測装置１に固定されている。なお、このとき、斜方センサー７０は、図３（ａ）に示すように最適計測領域７９を有している。
【００１６】
垂直センサー８０も、水平センサー６０と同じ構造となっており、センサー本体８１の一側面において、互いに非平行である光源面８２と撮像面８４を有している。また、光源面８２の中心部付近にはスリット光を発射する光源部８３が形成され、一方、撮像面８４の中心部付近には、光源部８３から発射されたスリット光の反射光を受光して撮像する撮像部８５が形成されている。垂直センサー８０は、図３（ａ）に示すように、ＸＺ平面において、計測中心点Ｇを中心として、水平センサー６０をＺ軸の正方向に９０度だけ回転移動させた状態で、計測装置１に固定されている。なお、このとき、垂直センサー８０は、最適計測領域８９を有しており、さらに、これら最適計測領域７９および８９は、最適計測領域６９とほぼ同じ形状に形成されているとともに、最適計測領域６９と同一平面上に、計測中心点Ｇを中心として回転対称に形成されている。
【００１７】
演算部１００は、図２に示すように、撮像回路１１０、形状計測回路１２０、選択回路１３０、特徴抽出回路１４０、形状合成回路１５０，ＣＰＵ１６０およびステージ駆動回路１７０から構成される。撮像回路１１０は、撮像部６５、７５および８５で撮像した画像データを入力して、各画像データをデジタルデータに変換して、変換した各デジタルデータを形状計測回路１２０に出力する回路である。形状計測回路１２０は、各デジタルデータを入力して、各デジタルデータに含まれる、それぞれの被検物２の形状データを求めて、得られたそれぞれの被検物２の形状データを選択回路１３０に出力する回路である。
【００１８】
選択回路１３０は、各形状データを入力し、その各形状データの中から１つの形状データを選択して、特徴抽出回路１４０に出力する回路であり、ここでの、１つの形状データの選択方法については後述する。特徴抽出回路１４０は、選択回路１３０で選択された選択形状データを入力して、その選択形状データの中から、被検物２の表面上に予め定められた、少なくとも３箇所の特徴点の位置を抽出し、入力された選択形状データおよびこの特徴点の位置を、形状合成回路１５０に出力する回路である。なお、特徴点の抽出方法については後述する。
【００１９】
形状合成回路１５０は、特徴抽出回路１４０から出力された、選択形状データおよび特徴点の位置を入力して、特徴点の位置を形状データとして含む、２つの異なる選択形状データを、特徴点の位置を重ね合わせるようにして合成する回路である。こうすることによって、形状合成回路１５０は、θステージ４０上の被検物２の合成形状データを求めて、この求めた合成形状データを、ＣＰＵ１６０に出力する。ＣＰＵ１６０は、形状合成回路１５０から出力された合成形状データを入力して、計測装置１と接続されたＣＡＤ装置３００等に合成形状データを出力する。
【００２０】
さらに、ＣＰＵ１６０は、各構成部に対して信号を出力することで、それらの動作制御を行っており、後述するステージ駆動回路１７０に対して、駆動信号１６５を出力することで、各ステージ２０、３０および４０の作動を制御している。また、光源部６３、７３および８３に対して、照射信号１６２、１６３および１６４を出力することで、各光源部６３、７３および８３におけるスリット光の照射を制御している。同様に、ＣＰＵ１６０は、撮像回路１１０に対して制御信号１１５、形状計測回路１２０に対して制御信号１２５、選択回路１３０に対して制御信号１３５、特徴抽出回路１４０に対して制御信号１４５を出力することで、各回路の作動制御を行う構成となっている。
【００２１】
ステージ駆動回路１７０は、駆動信号１６５を入力した後、それに応じた位置にステージが移動するように、各ステージ２０、３０および４０に対して、Ｚ駆動信号１７１、ＸＹ駆動信号１７２およびθ駆動信号１７３を出力する回路である。
【００２２】
以上、ここまでは、計測装置１の各構成部について説明したが、以下においては、計測装置１が被検物２の形状を測定する過程を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図１に示すように、計測対象である被検物２は、θステージ４０上に載置され、例えば、Ｘ方向に長さＡ、Ｙ方向に長さＢ、Ｚ方向に長さＣ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）を有した直方体を用いて説明する。このとき、被検物２の第１面２ａはＹＺ平面と平行で、第２面２ｂはＸＹ平面と平行で、第３面２ｃはＸＺ平面と平行となっている。
【００２３】
ステップ１において、θステージ４０上に載置された、被検物２の表面形状の計測が開始されると、まずＣＰＵ１６０が、ステージ駆動回路１７０に対して駆動信号１６５を出力する。そして、ステージ駆動回路１７０は、各センサー６０、７０、８０の各最適計測領域域６９、７９、８９に被検物２が入るように、各ステージ２０、３０および４０に対して、Ｚ駆動信号１７１、ＸＹ駆動信号１７２およびθ駆動信号１７３を出力する。そうすることで、各ステージ２０、３０および４０は、各信号１７１、１７２および１７３に従って移動し、スリット光を被検物２の表面に照射可能となる。
【００２４】
このときの、スリット光の照射状態を示したものが図４であり、被検物２の第２面２ｂの一部と、第４面２ｄの一部とにスリット光が照射されている。また、図４をＺ軸の正方向から示したものが図５であり、ＸＹステージ３０をＹ軸方向への移動させることで、被検物２の形状の中で、第２面２ｂの計測範囲２００と第４面２ｄとの形状を計測可能となる。なお、ＣＰＵ１６０には、予め被検物２の外形長さＡ、ＢおよびＣが設定されており、また、ＣＰＵ１６０は、ＸＹステージ３０のＹ軸方向への移動距離を合計値Ｙ１として管理し、また、ＸＹステージ３０のＸ軸方向への移動距離を合計値Ｘ１として管理している。
【００２５】
そして、図４に示すように、被検物２の任意部分の一形状を、３つのセンサー６０、７０および８０で計測する。ここで、３つのセンサー６０、７０および８０は、各光源部６３、７３および８３から同時にスリット光を発射するのではなく、まず、ひとつの光源部からスリット光を発射し、その光源部に対応した撮像部で撮像したした後、次の光源部からスリット光を発射するという構成になっている。このとき、図４に示すように、光源部６３から発射されたスリット光は、例えば、ＹＺ平面に平行な被検物２の第４面２ｄおよび被検物２以外の領域に照射され、その反射光が撮像部６５で撮像される。そして、被検物２の表面における、Ｙ方向にスリット幅ｄ１でＺ方向に長さＣの、領域Ｃ’の画像データと、被検物２以外の領域の画像データとが得られる。ここで、この撮像部６５で撮像された画像データを、画像データ６５ａとしておく。
【００２６】
次に、光源部７３から発射されたスリット光は、例えば、ＸＹ平面に平行な被検物２の第２面２ｂと、ＹＺ平面に平行な被検物２の第４面２ｄと、被検物２以外の領域とに照射され、その反射光が撮像部７５で撮像される。そして、被検物２の表面における、Ｘ方向に長さＡ１でＹ方向にスリット幅ｄ１の領域Ａ’および前述の領域Ｃ’の画像データと、被検物２以外の領域の画像データとが得られる。ここで、撮像部７５で撮像された画像データを、画像データ７５ａとしておく。
【００２７】
次に、光源部８３から発射されたスリット光は、例えば、ＸＹ平面に平行な被検物２の第２面２ｂと、被検物２以外の領域とに照射され、その反射光が撮像部８５で撮像される。そして、被検物２の表面における前述の領域Ａ’の画像データと、被検物２以外の領域の画像データとが得られる。ここで、撮像部８５で撮像された画像データを、画像データ８５ａとしておく。
【００２８】
このとき、Ａ１＜Ｃと仮定して、各画像データ６５ａ、７５ａおよび８５ａが有している、被検物２の表面形状面積を比較すると、各画像データにおいてスリット幅ｄ１は同じなので、７５ａ＞６５ａ＞８５ａの大小関係となり、よって、斜方センサー７０で計測した場合が、最も大きな被検物２の表面形状面積を有していることになる。そして、このような大小関係を有した各画像データ６５ａ、７５ａおよび８５ａは、各撮像部６５、７５および８５から撮像回路１１０に出力される。
【００２９】
次に、ステップ２に進み、撮像回路１１０において、入力された各画像データ６５ａ、７５ａおよび８５ａは、デジタルデータ６５ｂ、７５ｂおよび８５ｂに変換され、これらが形状計測回路１２０に出力される。そして、形状計測回路１２０では、入力された各デジタルデータ６５ｂ、７５ｂおよび８５ｂの中から、各デジタルデータ６５ｂ、７５ｂおよび８５ｂにそれぞれ含まれている、被検物２以外の領域を表すデータを取り除くことで、被検物２の表面形状を表す形状データ６５ｃ、７５ｃおよび８５ｃを求めて、これらを選択回路１３０に出力する。
【００３０】
そして、選択回路１３０は、被検物２の表面形状を表す形状データ６５ｃ、７５ｃおよび８５ｃを入力し、その３つの形状データ６５ｃ、７５ｃおよび８５ｃの中から、最も大きな被検物の表面形状面積を有した１つの形状データを選択して記憶する。ここでは、上述のように、画像データ７５ａが、最も大きな被検物２の表面形状面積を有しているので、３つの形状データ６５ｃ、７５ｃおよび８５ｃの中から、画像データ７５ａに基づく形状データ７５ｃが、例えば選択形状データ２０１として選択されて、選択回路１３０に記憶される。
【００３１】
次に、ステップ３に進み、ＣＰＵ１６０は、ＸＹステージ３０のＹ軸方向への移動距離の合計値Ｙ１と、ＣＰＵ１６０内部に予め設定さている、被検物２のＹ軸方向の長さＢとを比較する。ここで、Ｙ１＞Ｂと判断した場合、つまり、計測範囲２００と第４面２ｄとを全て計測したと判断した場合には、ステップ５に進む。一方、Ｙ１＜Ｂと判断した場合、つまり、計測範囲２００および第４面２ｄの領域内で、未測定領域があると判断した場合にはステップ４に進む。
【００３２】
ステップ４において、ＣＰＵ１６０は、ステージ駆動回路１７０に駆動信号１６５を出力する。そして、駆動信号１６５が入力されたステージ駆動回路１７０は、ＸＹ軸駆動機構に対してＸＹ駆動信号１７２を出力することで、図５に示すように、測定部５０を計測装置１に固定したままの状態で、ＸＹステージ３０をＹ軸の正方向に、スリット幅ｄ１よりも小さな距離だけ移動させる。こうすることで、直前のステップ１で計測した領域と矢印２００ａの方向で隣り合っている領域の計測が可能となる。このとき、ＸＹステージ３０の移動前後でＹ軸方向にスリット光の照射領域が重なる重複領域ｄ’が形成される（図５を参照）。そして、ステップ４で、Ｙ１＞Ｂと判断されるまでステップ１からステップ４を繰り返す。なお、ステップ３で、Ｙ１＞Ｂと判断され、ステップ３からステップ５に進む時点において、選択回路１３０には、計測範囲２００と第４面２ｄとを計測して得られた形状データの中で、選択回路１３０によって選択された複数の選択形状データ２０１、２０２・・・が記憶されている。ここで、図５に示すように、計測範囲２００の中の領域２０９ｂの形状を表すデータとして、選択回路１３０によって、選択形状データ２０９が選択されて記憶されたとする。
【００３３】
そして、ステップ５に進み、ＣＰＵ１６０は、ＸＹステージ３０のＸ軸方向への移動距離の合計値Ｘ１と、ＣＰＵ１６０内部に予め設定さている、被検物２のＸ軸方向の長さＡとを比較する。ここで、Ｘ１＞Ａと判断した場合、つまり、第２面２ｂをすべて計測したと判断した場合には、ステップ７に進む。一方、Ｘ１＜Ａと判断した場合、つまり、第２面２ｂ内で未測定領域があると判断した場合には、ステップ６に進む。なお、ステップ３からステップ５に進んだ時点で、ＸＹステージ３０のＹ軸方向への移動距離の合計値Ｙ１はリセットされる。
【００３４】
次に、ステップ６に進み、ＣＰＵ１６０は、ステージ駆動回路１７０に駆動信号１６５を出力し、駆動信号１６５が入力されたステージ駆動回路１７０は、ＸＹ軸駆動機構に対してＸＹ駆動信号１７２を出力することで、ＸＹステージ３０をＸ軸の正方向に、長さＪだけ移動させる。その後、再びステップ１からステップ４を繰り返すことで、図５に示す計測範囲２１０が計測されることにより、第２面２ｂのすべてが計測される。そして、ステップ３からステップ５、ステップ５からステップ７へと進む。
【００３５】
このとき、計測範囲２００と計測範囲２１０とは、Ｘ軸方向に幅Ｉの重複領域Ｉ’で互いに重なっている。さらに、ステップ５からステップ７へと進む時点において、選択回路１３０には、計測範囲２１０を計測して得られた形状データの中で、選択回路１３０によって選択された複数の選択形状データ２１１、２１２・・・が記憶されており、さらに、計測範囲２００および第４面２ｄを計測して記憶された、複数の選択形状データ２０１、２０２、２０９・・・も同時に記憶されている。ここで、図５に示すように、計測範囲２１０の領域２２０ｂの形状を表すデータとして、選択回路１３０によって、選択形状データ２２０が選択されて記憶されたとする。
【００３６】
次に、ステップ７に進み、ＣＰＵ１６０は、選択回路１３０に制御信号１３５を出力することで、選択回路１３０は、記憶している被検物２の表面形状を表す選択形状データ２０１、２０２、２０９、２１１、２１２、２２０・・・を特徴抽出回路１４０に出力する。そして、特徴抽出回路１４０は、入力した選択形状データ２０１、２０２、２０９、２１１、２１２、２２０・・・の各形状データ中に含まれる、被検物２の表面上に予め定められた少なくとも３箇所の特徴点の位置２０１ａ、２０２ａ、２０９ａ、２１１ａ、２１２ａ、２２０ａ・・・を抽出する。ここで、予め定められた特徴点として用いる点は、例えば、頂点になっている箇所等であって、その点の周囲と形状の違いが明確に判別できる点であり、重複領域ｄ’において重なる２つの照射領域は、その重複領域ｄ’において少なくとも３つ以上の特徴点を有している。また、計測範囲２００および計測範囲２１０の、同一Ｙ座標に位置する２つの領域（例えば図５に示す領域２０９と領域２２０）とは、重複領域Ｉ’において少なくとも３つ以上の特徴点を有している。
【００３７】
次に、ステップ８に進み、ＣＰＵ１６０は、特徴抽出回路１４０に制御信号１４５を出力することで、特徴抽出回路１４０は、選択形状データ２０１、２０２、２０９、２１１、２１２、２２０・・・および特徴点の位置２０１ａ、２０２ａ、２０９ａ、２１１ａ、２１２ａ、２２０ａ・・・を形状合成回路１５０に出力する。このとき、形状合成回路１５０は、まず計測範囲２００および第４面２ｄの形状を、選択形状データ２０１、２０２、２０９・・・を合成することで求める。ここで、選択形状データ２０１、２０２、２０９・・・のうちで、隣接する２つの選択形状データ同士を、重複領域ｄ’に存在する少なくとも３箇所の特徴点をそれぞれ重ねるようにして、計測範囲２００および第４面２ｄの形状を求める。そして、求まった計測範囲２００および第４面２ｄの形状に、計測範囲２１０の各選択形状データを合成することで、被検物２の第２面２ｂおよび第４面２ｄの形状を求める。
【００３８】
ここで、例えば領域２０９と領域２２０とを合成する場合、領域２０９の特徴点の位置２０９ａおよび領域２２０の特徴点の位置２２０ａに含まれる、同じ特徴点の位置同士を合わせるようにして重ねることで、選択形状データ２０９と選択形状データ２２０とを合成することが可能である。このとき、３つ以上の特徴点どうしを重ね合わせることで、選択形状データ２０９と選択形状データ２２０とが合成されるとき、空間内において、１つの形状データとして合成して定めることが可能である。同様にして、計測範囲２００および計測範囲２１０の各選択形状データにおいて、同一Ｙ座標に位置する２つの選択形状データ同士を合成することで、被検物２の第２面２ｂおよび第４面２ｄの形状が求められる。
【００３９】
なお、θステージ４０を９０度回転させることで、上記と同様にして、第３面２ｃまたは第５面（図示せず）の選択形状データが求まり、一方、１８０度回転させることで第１面２ａの選択形状データが求まる。そして、これらの選択形状データを、特徴点どうしを重ね合わせるようにして合成することで、θステージ４０上の被検物２の合成形状データ１５１が求まる。その後、形状合成回路１５０は、求めた合成形状データ１５１をＣＰＵ１６０に出力する。ＣＰＵ１６０は、合成形状データ１５１を入力して、計測装置１の外部に設けられたＣＡＤ装置３００等に、この合成形状データ１５１を出力して、このフローチャートは終了する。
【００４０】
このように、本発明に係る計測装置１によれば、被検物２の同一表面部分を複数方向から計測し、そして、得られた複数の形状データの中から、被検物２の表面形状を最も広範囲に（正確に）表している形状データを選択する、選択回路１３０を有している。さらに、選択された選択形状データどうしを、互いの選択形状データに含まれる特徴点を基準に合成することで、被検物２の表面形状を、広範囲に（正確に）求める構成となっている。よって、一度送り操作を行うことで、同時に複数方向からの計測が可能となり、よって、計測時間は従来の計測装置と同等でありながら、複数方向からスリット光を照射して計測した場合に得られるような、被検物２の広範囲な（正確な）表面形状を求めることが可能となる。
【００４１】
上述の実施例において、被検物２と測定部５０との位置を相対的に変える方法は、測定部５０を固定して、ステージ部１０を移動させる方法に限られず、ステージ部１０を固定させて測定部５０を移動させる構成でもよく、さらには、ステージ部１０および測定部５０の両者を移動させる構成でもよい。
【００４２】
上述の実施例において、測定部５０に用いられるセンサーの個数、およびそれらの位置関係は、計測装置１の構成等に支障がなければ、任意に設定可能である。
【００４３】
上述の実施例において、３つのセンサー６０、７０および８０は、各光源部６３、７３および８３から、同時にスリット光を発射する構成とはなっていないが、例えば、各光源部６３、７３および８３から発射される各スリット光の波長を変えることで、各光源部６３、７３および８３から、同時にスリット光を発射する構成としてもよい。
【００４４】
上述の実施例において、測定部５０は、各光源部６３、７３および８３に対応した、各撮像部６５、７５および８５を有して構成されているが、３つの光源部６３、７３および８３に対して１つの撮像部を有して構成された測定部５０でもよい。
【００４５】
上述の実施例において、被検物２の大きさおよび形状等によって、被検物２の移動方向と移動順序（ステージの移動方向と移動順序）は、任意に設定可能である。
【００４６】
上述の実施例において、形状合成回路１５０は、２つの選択形状データを合成する際に、選択回路１３０で選択される選択形状データによっては、重複領域Ｉ’内で端部同士が離れていることもあり得るが、隣接する選択形状データによって補完することが可能である。
【００４７】
上述の実施例において、被検物に照射される計測光はスリット光に限定されず、例えば位相パターンを投影する構成でもよい。
【００４８】
上述の実施例において、選択形状データを合成する際の順序に関して特に制限はなく、例えばＸ軸方向に並んだ選択形状データ同士を合成した後、Ｙ軸方向に合成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る計測装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は測定部の構成を示す斜視図で、（ｂ）はスリット光の形状を示す平面図で、（ｃ）はスリット光の形状を示す側面図である。
【図４】測定部と被検物の位置関係を示す斜視図である。
【図５】図４をＺ軸正方向から見た状態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る計測装置の計測方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１    計測装置
２    被検物
１０    ステージ部（ステージ）
５０    測定部（計測部）
６９、７９、８９    計測領域（観察領域）
１３０    選択回路（選択部）
【図１】
2009002798.tif 000003
【図２】
2009002798.tif 000004
【図３】
2009002798.tif 000005
【図４】
2009002798.tif 000006
【図５】
2009002798.tif 000007
【図６】
2009002798.tif 000008