(57)【要約】【課題】鏡面と拡散面とが混在するような被検物においても、精度良く表面形状を測定する。【解決手段】投光板２は、異なる配光特性の光源１−１乃至１−３の光を、大凸部２ａ，小凸部２ｂで拡散させて被検物４に投光する。角度測定部５ｂは、配光特性毎に、撮像部３により撮像された被検物４に映り込んだ投光部２の大凸部２ａにより反射されてくる光の強度比に基づいて、投光角θＬを算出する。三角法測定部５ｃは、基線長Ｌｂ、撮像角θｃ、および投光角θＬで、三角法により被検物４の表面形状を測定する。光切断法測定部５ｆは、被検物４に投光するスリット光発光部７を制御して、スリット光を発光させ被検物４上の陰影より測定する。選択部５ｅは、被検物４に映り込んだ小凸部２ｂの認識の有無で表面が拡散面または鏡面を判断し、光切断法または三角法を選択して、表面形状を測定させる。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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる大きさを持ち、複数の異なる配光特性に切り替えられると共に、前記配光特性に傾斜を持たせたパタンを生成し、被検物に投影するパタン生成手段と、
前記パタン生成手段からのパタンが投影された前記被検物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データを基に、前記複数の異なる大きさを有するパタンのうち、小さなパタンが認識可能か否かを判定することで、前記被検物の表面状態を推定する推定手段と、
前記推定手段に基づき、第１の形状測定部と第２の形状測定部のどちらかを選択する選択手段とを
備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記第１の形状測定部は、前記撮像手段により撮像された画像データを基に、前記被検物の表面に映り込んだパタンに対応するパタン生成手段上の位置を特定し、前記特定された前記パタン手段上の位置と撮像手段で撮像された位置に応じて、被検物表面の位置を特定する第１の算出手段と、
前記複数の異なる配光特性の各々で、前記撮像手段により撮像された複数の画像データを基に、前記被検物の表面の傾斜方向を測定する面方向測定手段とを有し、
前記第２の形状測定部は、前記選択手段での選択結果に基づき、指向性を有した光線を前記被検物に投光する指向性光投射部と、
前記指向性光投射部で投光された前記被検物を前記撮像手段で撮像することで得られた画像データを基に、前記被検物の表面形状を測定する第２の算出手段とを有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】
前記第２の投光手段は、正弦波パタン光、または線状パタン光を投光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】
前記パタン生成手段は、拡散面に凹部または凸部の立体形状を複数有した投光板と、前記投光板を照明する照明手段とを備えたことを特徴とする
請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記投光板に形成された凹部または凸部は、軸対称形状であることを特徴とする
請求項４に記載の形状測定装置。
【請求項６】
外光を遮光する遮光手段をさらに備え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７】
複数の異なる大きさを持ち、複数の異なる配光特性に切り替えられると共に、前記配光特性に傾斜を持たせたパタンを生成し、被検物に投影するパタン生成手段と、
前記パタン生成手段からのパタンが投影された前記被検物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データを基に、前記被検物の表面状態を判定する表面判定手段とを
ことを特徴とする表面状態測定装置。
【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表面状態測定装置に関し、特に、表面において鏡面と拡散面とが混在する被検物の表面形状を測定できるようにした形状測定装置、および鏡面か拡散面かを特定できる表面状態測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検物の表面形状を測定する技術が一般に普及しつつある。
【０００３】
被検物の物体表面については、拡散面と鏡面との場合で測定の方法が異なる。拡散面においては、光切断法に代表される測定法により、スリット光を被検物に照射し、物体表面に現れるスリット光パタンの形状から表面形状を測定する方法が提案されている。
【０００４】
一方、鏡面の場合、被検物に対して被検物を撮像する方向に対して、所定角度だけずらした位置にパターン板を配置し、被検物の表面に映り込むパターンを撮像することにより、被検物表面における反射角θを測定し、そのθ／２を被検物の表面の法線の角度として測定することにより、表面の角度を順次測定することで、その連続性から表面形状を測定する方法が提案されている（特許文献１，２、および非特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許３５５３６５２号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４９１４号公報
【非特許文献１】豊田中央研究所R&DレビューVol.31，No.3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、被検物の表面は、拡散面、および鏡面が混在していることもあるため、いずれか一方の手法だけでは、適切な測定ができないことがあった。
【０００７】
また、上述した鏡面における表面形状の測定については、被検物の表面の変化が十分に小さいことが前提となった測定方法であるため、表面の変化が大きいと、精度よく測定することができないことがあった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、鏡面と拡散面とが混在するような被検物においても、精度良く表面形状を測定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】
【０００９】
本発明の形状測定装置は、複数の異なる大きさを持ち、複数の異なる配光特性に切り替えられると共に、前記配光特性に傾斜を持たせたパタンを生成し、被検物に投影するパタン生成手段と、前記パタン生成手段からのパタンが投影された前記被検物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データを基に、前記複数の異なる大きさを有するパタンのうち、小さなパタンが認識可能か否かを判定することで、前記被検物の表面状態を推定する推定手段と、前記推定手段に基づき、第１の形状測定部と第２の形状測定部のどちらかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、鏡面と拡散面とが混在するような被検物においても、精度良く表面形状を測定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】
【００１１】
図１は、本発明を適用した一実施の形態の構成例を示す形状測定装置である。
【００１２】
図１の形状測定装置は、ステージ６上に載置された被検物４の表面形状を非接触で測定するものである。
【００１３】
光源１−１乃至１−３は、それぞれ発光部１ａ−１乃至１ａ−３を備えており、フィルタ１ｂ−１乃至１ｂ−３により、投光板２に対して異なる方向から発光する。
【００１４】
投光板２は、被検物４が載置されたステージ６の上面の所定の位置に載置されている。また、投光板２は、ステージ６と対向する面に半球状の拡散面からなる大凸部２ａ−１乃至２ａ−ｎが配されており、それぞれ光源１−１乃至１−３により発せられる光を完全拡散反射させる。大凸部２ａ−１乃至２ａ−ｎは、例えば、表面に個別に色が施されるなどして、個別に識別することができ、したがって、投光板２における位置を外観により個別に認識することができる。また、投光板２は、大凸部２ａ−１乃至２ａ−ｎの隙間となる位置に、半球状の完全拡散面からなる小凸部２ｂ−１乃至２ｂ−ｍを備えている。
【００１５】
尚、大凸部２ａ−１乃至２ａ−ｎ、および、小凸部２ｂ−１乃至２ｂ−ｍについては、それぞれを特に区別して説明する必要がない場合、単に大凸部２ａおよび小凸部２ｂと称するものとする。また、図１においては、図中に１６個の大凸部２ａおよび９個の小凸部２ｂが記載されているが、大凸部２ａを構成する半球の直径は数mm以下程度の大きさのものであるため、当然のことながら、それ以外の数であってもよいものである。さらに、小凸部２ｂは、大凸部２ａとは異なる配色が施されており、例えば、大凸部２ａが灰色または黒などの場合、小凸部２ｂは赤などに配色されている。
【００１６】
撮像部３は、CCD（Charge Coupled Devices）またはCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子３ａおよびレンズ３ｂなどから構成され、ステージ６に載置された被検物４を固定された位置で、固定された角度から撮像し、撮像した画像を形状測定部５に供給する。
【００１７】
形状測定部５は、光源制御部５ａ、角度測定部５ｂ、三角法測定部５ｃ、表面判定部５ｄ、選択部５ｅ、および光切断法測定部５ｆを備えている。形状測定部５は、光源１−１乃至１−３の発光タイミングと、撮像部３により撮像された画像の情報とを対応付けて管理し、撮像された画像から被検物４の表面形状の各位置を演算により求める。また、形状測定部５は、ステージ６を図中のｘ，ｙ方向、ｘ，θ方向、または、ｙ，θ方向のいずれかの組み合わせで動作させることにより、カメラ３の撮像方向を変えずに、被検物４の全体を撮像できる。尚、ステージ６は、当然のことながら、ｘ，ｙ，ｚ，θのいずれにも動作できるように構成し、使用者が動作方向を切替えるようにしても良い。また、図１においては、形状測定部５についてのみ、機能ブロック図として記載されているが、形状測定部５は、例えば、いわゆる制御基板などにより構成されるものであり、図１においては、その制御基板により実現される形状測定部５の機能を機能ブロック図として表現している。
【００１８】
光源制御部５ａは、光源１−１乃至１−３の発光タイミングを制御する。角度測定部５ｂは、後述する投光角θＬを測定する。三角法測定部５ｃは、撮像部３により撮像された画像に基づいて、被検物４の表面との距離を三角法により測定し、その情報に基づいて被検物の表面形状の情報を生成する。
【００１９】
表面判定部５ｄは、撮像部３により撮像された画像に基づいて、被検物４の表面が拡散面であるか、または、鏡面であるかを判定する。選択部５ｅは、表面判定部５ｄの判定結果に基づいて、三角法測定部５ｃ、または、光切断法測定部５ｆの何れかにより被検物４の表面形状を測定させる。光切断法測定部５ｆは、スリット光発光部７よりスリット光（線状パタン光）、または、正弦波パタン光を発光させ、光切断法により被検物４の表面形状を測定する。
【００２０】
光切断法については、周知の技術である方法であるので、特にここでの説明は控えるが、主に、レーザ光源を用い、指向性を有する光束を用い、所定の透過率分布を用いたマスクを通過した光束を被検物４に照射する。そのときの像を撮像部３で取得し、撮像部３で得られた画像データを基に、マスクを通過し、被検物に照明されたレーザ光束の像が撮像部３の素子のどの位置で結像されたかを求め、撮像部３のレーザ光束の像とステージ６の位置、レーザ光の照射方向に基づいて算出する方法である。光切断法の詳細は、例えば、「最新光三次元計測」（吉沢徹著  朝倉書店  2006/11/20発行）のＰ２１乃至Ｐ２３に開示されている。
【００２１】
また、図１の形状測定装置は、光源１−１乃至１−３により発せられる光、または、スリット光発光部７により発せられるスリット光もしくは正弦波パタン光以外の外光を遮光するため、暗箱１１により全体が覆われている。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを参照して、形状測定処理について説明する。
【００２３】
ステップＳ１において、形状測定部５の光源制御部５ａは、光源１−１を制御して、発光させる。この処理により、投光板２は光源１−１によりななめから照明されるので、光源１−１の照明方向と各凸部２ａ、２ｂの各位置における面の法線方向との違いに応じて、明るさが変わる。
【００２４】
例えば、図３の最上段で示されるように、各凸部２ａ、２ｂの図中の左下部が明るく、右上部が暗く照明され、配光特性が傾斜した拡散光分布からなるパタンを得ることができる。
【００２５】
このような配光パタンが出来る理由は、以下の通りである。一つの凸部２ａの断面を図４に示した。凸部２ａに対して実線１０１で示した方向から例えば平行光が入射した場合、平行光の一部が凸部２ａの斜面によって遮られる為、照明されるのは領域Ａ０である。そのように照明された凸部２ａを点線１０２で示した方向の反対方向から見渡したときに、照明された領域として見える範囲は両矢印線Ａ１の範囲で、影として見える範囲は両矢印線Ｂ１の範囲になる。また、見渡す角度を変えて、一点差線１０３で示した方向の反対方向から見渡したときには、照明された領域として見える範囲は両矢印線Ａ２の範囲で、影として見える範囲は両矢印線Ｂ２の範囲となる。このように見渡す角度が変わると、共に照明された範囲である両矢印線Ａ１と影として見える範囲である両矢印線Ｂ１の比率と、両矢印線Ａ２と両矢印線Ｂ２の比率が変わる。このように凸部２ａの見渡す角度が変わると照明された領域として見える範囲も変わることが分かる。一方、見渡す角度が一定で照射角度が変わっても同様な変化が起こる。その変化の様子が図３で表されている。したがって、投光板２に照明する方向を変えることにより、投光板２の配光特性を変化させることができる。
【００２６】
一方、本形状測定装置では、このような明るさの分布を持った投光板２の像が、表面が鏡面である被検物に映りこむ。したがって、投光板２は、図１で示される例においては、反射により投光しているが、同様の光を投光できればよいので、例えば、図中の上部に光源を設けるようにして、透過により同様の分布からなる拡散光を被検物４に対して投光するようにしても良い。
【００２７】
ステップＳ２において、撮像部３は、光源１−１が発光した状態において、被検物４の表面に映り込んだ、投光板２の大凸部２ａおよび小凸部２ｂのそれぞれを含む第１画像を撮像する。撮像部３のレンズ３ｂが調整されることにより、撮像素子３ａで撮像される合焦位置は、投光板２の表面とされている。このため、撮像部３は、被検物４を含む画像を撮像すると共に、被検物４の表面に映り込んだ投光板２を撮像する。
【００２８】
ステップＳ３において、形状測定部５の光源制御部５ａは、光源１−２を制御して、光源１−１とは異なる位置から平行光を発光させる。この処理により、例えば、図３の中段で示されるように、各大凸部２ａの図中の右上部が明るく、左下部が暗く反射することにより、各大凸部２ａについて、配光特性が傾斜されたように投光板２が光を発する。
【００２９】
ステップＳ４において、撮像部３は、光源１−２が発光した状態において、被検物４の表面に映り込んだ、投光板２の大凸部２ａおよび小凸部２ｂのそれぞれを含む第２画像を撮像する。
【００３０】
ステップＳ５において、形状測定部５の光源制御部５ａは、光源１−３を制御して、光源１−１，１−２とは異なる位置から平行光を発光させる。この処理により、例えば、図３の最下段で示されるように、各大凸部２ａの図中の右下部が明るく、左上部が暗く反射することにより、各大凸部２ａについて、配光特性が傾斜されたように投光板２が光を発する。
【００３１】
ステップＳ６において、撮像部３は、光源１−３が発光した状態において、被検物４の表面に映り込んだ、投光板２の大凸部２ａおよび小凸部２ｂのそれぞれを含む第３画像を撮像する。
【００３２】
ステップＳ７において、表面判定部５ｄは、先のステップで取得した３つの画像各々に、被検物４が映っている領域を設定し、被検物４の映っている領域を更に細分化して、被検物４の表面の位置を測定する領域を設定する。なお、本発明の実施の形態においては、被検物４の撮影領域を端から順次測定領域として決定する。
【００３３】
ステップＳ８において、表面の位置を測定する領域が写っている画像について、表面判定部５ｄは、第１画像乃至第３画像を解析し、処理対象領域近傍の小凸部２ｂが認識できるか否かを判定する。被検物４に写りこんでいる大凸部２ａの近傍には小凸部２ｂが映り込まれているはずである。そこで、大凸部２ａの近傍に、小凸部２ｂが画像データ中に存在するかどうかを周知のパターンマッチングの技術で認識する。
【００３４】
ところで、大凸部２ａが映り込んでいる被検物４上の微小範囲が鏡面である場合、表面判定部５ｄは、小凸部２ｂが大凸部２ａに比して小さくても、第１画像乃至第３画像の全てにおいて大凸部２ａと同様に、例えば、隣接する４個の小凸部２ｂが映り込んでいることを認識することができる。一方、例えば、大凸部２ａが映り込んでいる被検物４上の微小範囲が拡散面である場合、小凸部２ｂは、大凸部２ａに比して小さく、ランバート則に基づいて、拡散反射が反射角に依存して小さくなるので、表面判定部５ｄは、第１画像乃至第３画像のすべてにおいて、もしくは、そのいずれかにおいて、小凸部２ｂが大凸部２ａと同様に映り込んでいることを認識し難い状態となる。尚、小凸部２ｂの配色は認識を容易にするために施されているので、第１画像乃至第３画像におけるコントラストにより認識できれば、大凸部２ａと必ずしも異なる配色とする必要はない。
【００３５】
したがって、ステップＳ８において、第１画像乃至第３画像のいずれにおいても、小凸部２ｂの存在が認識できた場合、すなわち、処理対象領域の被検物４の表面が鏡面であると判定された場合、ステップＳ９において、角度測定部５ｂは、第１画像乃至第３画像を基に、投光板２のどの凸部２ａが測定領域に写り込んでいるかを判断する。具体的には、予め形状測定部５の図示していない記憶部に記憶された各大凸部２ａの特徴量と、測定領域に該当する画像情報とを基に参照しながら、どの大凸部２ａが映り込んでいるか特定する。次に、特定された大凸部２ａの位置情報を形状測定部５に設けられた記憶部から取得する。なお、この位置情報も予め記憶部に記憶されている。そして、図１に示す基線長Ｌｂの長さと方向について、取得された位置情報を基に算出する。また、対象測定領域の画素と光軸上の画素との距離とレンズ３ｂの焦点距離に基づいて、θｃを算出する。このθｃの角度は対象測定領域の画素と対象測定領域とをレンズ３ｂによる屈折を無視して直線で結ぶ線ａｘと基線長Ｌｂとのなす角度と同じである。更に、対象測定領域の対応画素とステージ６の位置情報を取得して、レンズ３ｂの光軸を法線にした平面における測定領域の２次元座標値を取得する。
【００３６】
また、角度測定部５ｂでは、対象測定領域の面の方向を算出する。算出方法としては、第１画像乃至第３画像の対応画素の受光光量に基づいて、計算する。例えば、第１画像を取得時における投光板２を反射した散乱光が対象測定領域で正反射してレンズ３ｂに入射する場合には、最も対象画素の受光光量が大きく、反対に正反射条件から外れてゆくと受光光量が減少してゆく。そこで、本発明の実施の形態では、同一直線上に配置されていない３つの光源１−１、１−２、１−３を用いて、投光板２に照明して異なる配光特性を再現させ、その配光特性が映り込んだ被検物４を撮影することで、対象測定領域の立体的な面の方向を算出している。よって、得られた３つの画像における対象測定領域の画素の受光光量を取得し、対象測定領域の面方向を特定した。
【００３７】
例えば、対象測定領域の法線方向のX-Y平面上における角度をθx-y、Y-Z平面上での角度をθy-zとしたときに、投光板２の配光特性が光源１−１で照明した場合の配光特性をf1(θx-y，θy-z)とする。同様に、光源１−２で照明した場合の配光特性をf2(θx-y，θy-z)とし、光源１−３で照明した場合の配光特性をf3(θx-y，θy-z)とする。一方、３つの光源１−１乃至１−３で投光板２を照明したときの撮像部３による受光光量が、それぞれRp1乃至Rp3であるとすると、次の式（１）乃至式（３）のように未知数が２つある３つの連立方程式が得られる。
Rp1＝f1(θx-y，θy-z)
・・・（１）
Rp2＝f2(θx-y，θy-z)
・・・（２）
Rp3＝f3(θx-y，θy-z)
・・・（３）
【００３８】
尚、未知数が２つであるのに、３つの連立方程式が必要となるのは、２つの配光特性しかないとすると、投光軸（２つの光源で投光板２を照明した際に、投光板２による正反射方向のなす角度の丁度中間の角度方向と同じ方向の軸）周りに配光パタンが回転対象になるため、角度θx-y，θy-zの正負を判別することができないためである。
【００３９】
また、投光板２の配光特性が投光軸に対する角度に対してリニアに変化するものであれば、次のように捉えて、対象測定領域の面の角度を出すことができる。
【００４０】
ある光源で得られた受光光量と投光軸を含む１つの平面上における対象測定領域の法線方向の角度θaとの関係をRp1=θaと捉え、他の光源で得られた受光光量と投光軸と直交した平面上における対象測定領域の法線方向の角度θbとの関係をRp2＝θa・θbと捉える。この２つの式からθaおよびθbが求められることになるが、角度θa，θbは、共に90°を越える場合に解が２つ以上現れることになる。このため、このいずれかを確定させるためにもう１つの配光パタンを用意する必要がある。
【００４１】
実際には、回転楕円体に近い配光特性となり、以下の式（４）とこれに回転変換とを加えたもので導くことができる。
【００４２】
r2＝a2sin2θb・cos2θa＋b2sin2θb・sin2θa＋c2cos2θb
・・・（４）
【００４３】
尚、このように解を解析的に求めるのではなく、予め作成されたルックアップテーブルを用意して、それぞれの受光光量から対象測定領域の面の方向を求めるようにしても良い。
【００４４】
そして、この対象測定領域の面方向と写り込んだ凸部２ａ−ｘの位置情報を基に、対象測定領域Ｑに対して撮像部３の方向と写り込んだ凸部２ａ−ｘの方向とのなす角度θOを取得する。
【００４５】
ステップＳ１０では、ステップＳ９で求められた角度θｃと角度θOでもって、対象測定領域と対象測定領域に映り込んでいる大凸部２ａとを結ぶ線と基線長Ｌｂとのなす角度θＬを取得する。
【００４６】
ステップＳ１１において、先のステップＳ９やステップＳ１０で取得したθＬ、θｃ及び基線長Ｌｂに基づき、三角法に基づき、光軸ａｘと平行な方向における座標位置を取得し、測定対象領域の空間的な座標値を取得することができる。
【００４７】
一方、ステップＳ８において、小凸部２ｂが認識できない場合、すなわち、処理対象領域の被検物４の表面が拡散面であると判定された場合、ステップＳ１３において、選択部５ｅは、被検物４の表面が拡散面であるときに対応している光切断法測定部５ｆにより被検物４の位置Ｑにおける、例えば、ステージ６の表面からの高さを表面形状の情報として求める。
【００４８】
この判定により、光切断法測定部５ｆは、スリット光発光部７より線状パタン光（スリット光）を発光させ、ステージ６を動作させながら、撮像部３により撮像された被検物４における処理対象となる微量領域の表面の陰影により被検物４の表面形状を測定する。
【００４９】
ステップＳ１２において、形状判定部５は、各画像内の被検物４が撮像された範囲のうち、処理対象としていない領域が残されているか否かを判定する。例えば、処理対象としていない領域が残されている場合、処理は、ステップＳ７に戻る。すなわち、処理対象としていない、未処理の領域がなくなるまで、ステップＳ７乃至Ｓ１３の処理が繰り返され、処理対象としていない、未処理の領域がなくなったとき、処理は、終了する。
【００５０】
尚、以上においては、処理領域毎に三角法または光切断法を切替えて測定する例について説明してきたが、予め領域全体について、拡散面であるか、または、鏡面であるかを領域毎に測定し、鏡面の全領域を三角法により一斉に測定し、拡散面の全領域を光切断法により一斉に測定するようにしても良い。また、拡散面に対しては、以上においては、光切断法を用いた例について説明してきたが、拡散面における表面形状が計測できれば、必ずしも光切断法でなくてもよく、例えば、位相シフト法やフーリエ変換法であってもよい。
【００５１】
また、本実施の形態における投光板２は、対称形状を有した大凸部２ａにそれぞれ異なる方向から照明することで、異なる配光特性を有する複数種パタンを形成している。特に、大凸部２ａが軸対称である回転対称形状であれば、投光板２を照明する照明手段の位置を厳密に位置決めしなくとも良く、３つの照明手段が一直線上に並ばなければ、被検物の面の傾斜方向を算出することが可能である。
【００５２】
さらに、投光板２以外にも配光傾向が異なるパタンが少なくとも３種類生成できるものであれば、一向に構わない。
【００５３】
例えば、図５に図示した形状測定装置であっても構わない。この形状測定装置は、投光板２として、透明な材料から形成された投光板２を用いても良い。もちろん、投光板２の各大凸部２ａが形成された面は拡散面であり、一方反対側の面はなめらかな面である。そして、投光板２の滑らかな面から光源の光を入射させるように、光源１を設置した。この光源１は光源位置移動機構８を介して、本体に支持されている。光源位置移動機構８は、少なくとも３箇所の位置に光源を移動させることができる。なお、光源を移動させることのできる位置は、同一直線上に並ばない位置になっている。このような構成を有した形状測定装置では、光源１の位置を適宜変えることで、投光板２の配光特性を変化させることが可能である。また、被検物の面の傾斜方向に関する測定精度に応じて、光源の位置の変化量を変えて、光源の位置を変化しても良い。
【００５４】
また、投光板２の大凸部２ａについては、半球状である例について説明してきたが、光源１からの光を投光板２に対して垂直な軸に対して対称に反射できるものであればよいので、その他の軸対称な凸部、または凹部により構成するようにしてもよい。
【００５５】
以上の処理により、撮像部３により撮像される被検物４の表面が鏡面であり、映り込む小凸部２ｂが観測できる場合、三角法により表面形状として、被検物４の位置Ｑにおけるステージ６の表面からの高さを表面形状の情報として求め、撮像部３により撮像される被検物４の表面が拡散面であり、映り込む小凸部２ｂが観測できず、十分に大凸部２ａが映り込んでいない場合、光切断法により表面形状として、被検物４の位置Ｑにおけるステージ６の表面からの高さを表面形状の情報として求めるようにした。
【００５６】
結果として、被検物が鏡面の有無によらず、高い精度で表面形状を計測することが可能となる。また、被検物の表面に鏡面と拡散面とが混在していても、鏡面および拡散面に対して、それぞれ三角法および光切断法といった表面状態に応じて、適応的に表面形状の測定方式を切り替えるようにしたので、高い精度で表面形状を測定することが可能となる。
【００５７】
尚、本明細書において、処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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ブロック図である。
【図２】形状測定処理を説明するフローチャートである。
【図３】光源により発光された光を反射することにより被検物に投光する投光板を説明する図である。
【図４】配光特性を説明する図である。
【図５】本発明を適用した形状測定装置の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１−１乃至１−３  光源，  ２  投光板，  ２ａ，２ａ−１乃至２ａ−ｎ  大凸部，  ２ｂ，２ｂ−１乃至２ｂ−ｍ  小凸部，  ３  撮像部，  ４  被検物，  ５  形状測定部，  ５ａ  光源制御部，  ５ｂ  角度測定部，  ５ｃ  三角法測定部，  ５ｄ  拡散判定部，  ５ｅ  選択部，  ５ｆ  光切断法測定部
【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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