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JP7491664B2 - Shape measuring device, structure manufacturing system, shape measuring method, and structure manufacturing method - Google Patents

Shape measuring device, structure manufacturing system, shape measuring method, and structure manufacturing method Download PDF

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JP7491664B2
JP7491664B2 JP2018185909A JP2018185909A JP7491664B2 JP 7491664 B2 JP7491664 B2 JP 7491664B2 JP 2018185909 A JP2018185909 A JP 2018185909A JP 2018185909 A JP2018185909 A JP 2018185909A JP 7491664 B2 JP7491664 B2 JP 7491664B2
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test object
shape
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light
measurement light
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智明 山田
隆大 城田
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Description

本発明は、形状測定装置、構造物製造システム、形状測定方法、及び構造物製造方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring device, a structure manufacturing system, a shape measuring method , and a structure manufacturing method.

被検物に向けて測定光を投影し、測定光の投影方向とは異なる方向から、被検物に投影される測定光の像を撮像し、被検物の形状を測定する形状測定装置がある。(例えば、特許文献1)測定光を用いた形状測定において、例えば、精度不足による測定不良を抑制することが望まれる。 There is a shape measuring device that projects a measurement light toward a test object, captures an image of the measurement light projected onto the test object from a direction different from the projection direction of the measurement light, and measures the shape of the test object. (For example, Patent Document 1) In shape measurement using the measurement light, it is desirable to suppress measurement failures due to insufficient precision, for example.

米国特許8244023号U.S. Patent No. 8,244,023

本発明の第1の態様によれば、形状測定装置は、被検物の表面の形状を測定するための形状測定装置であって、被検物の表面に、第1測定光と第2測定光を投影方向に沿った異なる領域に、異なる時間に照射する、照射部と、投影方向とは異なる方向から、被検物に投影される第1測定光と第2測定光の像を撮像し、画像データを出力する撮像部と、画像データの第1測定光と第2測定光の像の位置に基づいて、被検物の表面の形状を算出する制御部と、を備える。 According to a first aspect of the present invention, the shape measuring device is a shape measuring device for measuring the shape of the surface of a test object, and includes an irradiation unit that irradiates the surface of the test object with a first measurement light and a second measurement light at different times in different areas along the projection direction, an imaging unit that captures images of the first measurement light and the second measurement light projected onto the test object from a direction different from the projection direction and outputs image data, and a control unit that calculates the shape of the surface of the test object based on the positions of the images of the first measurement light and the second measurement light in the image data.

本発明の第2の態様によれば、構造物製造システムは、構造物の形状に関する設計情報に基づいて前記構造物を成形する成形装置と、成形装置によって成形された構造物の形状を測定する第1の態様の形状測定装置と、形状測定装置によって測定された構造物の形状を示す形状情報と設計情報とを比較する制御装置と、を備える。 According to a second aspect of the present invention, a structure manufacturing system includes a forming device that forms a structure based on design information regarding the shape of the structure, a shape measuring device of the first aspect that measures the shape of the structure formed by the forming device, and a control device that compares shape information indicating the shape of the structure measured by the shape measuring device with design information.

本発明の第3の態様によれば、形状測定方法は、被検物の表面の形状を測定する、形状測定方法であって、被検物の表面に、第1測定光と第2測定光を投影方向に沿った異なる領域に、異なる時間に照射することと、投影方向とは異なる方向から、被検物に投影される第1測定光と第2測定光の像を撮像し、画像データを出力することと、画像データの第1測定光と第2測定光の像の位置に基づいて、被検物の表面の形状を算出することとを含む。 According to a third aspect of the present invention, a shape measurement method is a shape measurement method for measuring the shape of a surface of a test object, and includes irradiating a first measurement light and a second measurement light on different areas of the surface of the test object along a projection direction at different times, capturing images of the first measurement light and the second measurement light projected onto the test object from a direction different from the projection direction, outputting image data, and calculating the shape of the surface of the test object based on the positions of the images of the first measurement light and the second measurement light in the image data.

本発明の第4の態様によれば、固定部は、被検物に投影される測定光の像を撮像し、被検物の形状を測定している間、被検物を固定する固定部であって、固定部の少なくとも一部の表面は、測定光の一部を吸収する吸収材で被覆されている。 According to a fourth aspect of the present invention, the fixing part fixes the test object while capturing an image of the measurement light projected onto the test object and measuring the shape of the test object, and at least a portion of the surface of the fixing part is covered with an absorbing material that absorbs a portion of the measurement light.

本発明の第5の態様によれば、形状測定装置は、被検物と、被検物を固定する固定部に向けて測定光を投影する照射部と、被検物および固定部に投影される測定光の像を撮像し、画像データを出力する撮像部と、画像データの情報を用い、被検物と固定部を区別する判別部とを備える。 According to a fifth aspect of the present invention, the shape measuring device includes a test object, an irradiation unit that projects measurement light toward a fixing unit that fixes the test object, an imaging unit that captures an image of the measurement light projected onto the test object and the fixing unit and outputs image data, and a discrimination unit that uses information from the image data to distinguish between the test object and the fixing unit.

本発明の第6の態様によれば、構造物製造方法は、構造物の形状に関する設計情報に基づいて構造物を成形することと、成形された構造物の形状を第3の態様の形状測定方法によって測定することと、測定された構造物の形状を示す形状情報と設計情報とを比較することと、を含む。 According to a sixth aspect of the present invention, a method for manufacturing a structure includes forming a structure based on design information related to the shape of the structure, measuring the shape of the formed structure by the shape measurement method of the third aspect, and comparing the shape information indicating the measured shape of the structure with the design information.

実施の形態による形状測定装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a shape measuring device according to an embodiment; 形状測定装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a shape measuring device. 形状測定装置の照射部及び撮像部の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an irradiation unit and an imaging unit of the shape measuring device. 被検物に照射する測定光を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a measurement light irradiated onto a test object. 撮像部と撮像部に到達する測定光との関係を説明するための説明図である。4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between an imaging unit and measurement light that reaches the imaging unit; FIG. 形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a measurement operation of the shape measuring device. 被検物の部分拡大図である。FIG. 形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of a measurement operation of the shape measuring device. 形状測定装置の形状測定プログラムの作成処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a process for creating a shape measuring program for the shape measuring device. 形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of a measurement operation of the shape measuring device. 形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of a measurement operation of the shape measuring device. 形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a measurement operation of the shape measuring device. 形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a measurement operation of the shape measuring device. 形状測定装置を有するシステムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a system having a shape measuring device. 形状測定装置の他の例を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing another example of a shape measuring device. 構造物製造システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a structure manufacturing system. 構造物製造方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a structure manufacturing method.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). Furthermore, the components in the following embodiments include those that a person skilled in the art can easily imagine, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range. Furthermore, the components disclosed in the following embodiments can be combined as appropriate.

以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。Z軸方向は、例えば鉛直方向に設定され、X軸方向及びY軸方向は、例えば、水平方向に平行で互いに直交する方向に設定される。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ軸方向とする。 In the following explanation, an XYZ Cartesian coordinate system is set, and the positional relationship of each part is explained with reference to this XYZ Cartesian coordinate system. The Z-axis direction is set, for example, to the vertical direction, and the X-axis and Y-axis directions are set, for example, to be parallel to the horizontal direction and perpendicular to each other. In addition, the directions of rotation (tilt) around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are respectively set to be the θX, θY, and θZ axis directions.

図1は、本実施形態に係る形状測定装置1の外観を示す図である。図2は、本実施形態の形状測定装置の概略構成を示す模式図である。図3は、本実施形態の形状測定装置の照射部及び撮像部の構成を示す模式図である。図4は、被検物に照射する測定光を説明するための説明図である。図5は、撮像部と撮像部に到達する測定光との関係を説明するための説明図である。 Figure 1 is a diagram showing the external appearance of a shape measuring device 1 according to this embodiment. Figure 2 is a schematic diagram showing the general configuration of the shape measuring device according to this embodiment. Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the irradiation section and imaging section of the shape measuring device according to this embodiment. Figure 4 is an explanatory diagram for explaining the measurement light irradiated to the test object. Figure 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the imaging section and the measurement light that reaches the imaging section.

形状測定装置1は、例えば光切断法を利用して、測定対象の物体Mの形状を測定する。物体Mは測定対象に被検物である。光切断法とは、被検物に特定のパターンの光を投影して、被検物表面に投影されたパターンを投影方向とは別方向から撮影する撮像装置により撮像し、撮像された像からパターンの位置を求め、求められたパターンの位置に基づき、パターンの投影方向と撮像方向から被検物のパターンが照射された位置を測定する方法である。被検物に照射する光のパターンはライン状か、スリット状か、スポット状であるのが一般的である。形状測定装置1は、被検物の表面の形状を測定することができる。形状測定装置1は、被検物の立体形状を測定することができる。また、被検物の表面に凹凸がある場合には、被検物の表面の凹凸を測定することができる。形状測定装置1は、プローブ移動装置2と、光学プローブ3と、制御装置4と、表示装置5と、入力装置6と、保持回転装置7と、を備える。形状測定装置1は、ベースBに設けられた保持回転装置7に保持されている被検物Mを光学プローブ3が撮像するものである。また、本実施形態では、プローブ移動装置2と保持回転装置7とが、プローブと被検物Mとを相対的に移動させる移動機構となる。 The shape measuring device 1 measures the shape of the object M to be measured, for example, by using the light section method. The object M is a test object to be measured. The light section method is a method in which a specific pattern of light is projected onto the test object, the pattern projected onto the surface of the test object is captured by an imaging device that captures the pattern from a direction different from the projection direction, the position of the pattern is obtained from the captured image, and the position of the pattern of the test object is measured from the projection direction and the imaging direction based on the obtained position of the pattern. The pattern of light irradiated onto the test object is generally line-shaped, slit-shaped, or spot-shaped. The shape measuring device 1 can measure the shape of the surface of the test object. The shape measuring device 1 can measure the three-dimensional shape of the test object. In addition, if the surface of the test object is uneven, the unevenness of the surface of the test object can be measured. The shape measuring device 1 includes a probe moving device 2, an optical probe 3, a control device 4, a display device 5, an input device 6, and a holding and rotating device 7. The shape measuring device 1 uses an optical probe 3 to capture an image of a test object M held by a holding and rotating device 7 provided on a base B. In this embodiment, the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 form a movement mechanism that moves the probe and the test object M relative to each other.

プローブ移動装置2は、光学プローブ3による撮像範囲(視野)が被検物Mの測定対象領域に来るように、光学プローブ3の三次元空間上での位置と後述する光学プローブ3から投影される測定光の投影方向及び被検物Mの測定対象領域に投影された測定光の向きとを位置決めし、かつ光学プローブ3の撮像範囲を被検物M上で走査するように、被検物Mに対して光学プローブ3を移動させるためのものである。プローブ移動装置2は、光学プローブを相対的に移動させることが可能である。プローブ移動装置2により光学プローブが移動することで、被検物Mに対する光学プローブから照射される測定光の照射方向を相対的に変更することが可能である。プローブ移動装置2により光学プローブが移動することで、被検物Mの光学プローブから測定光の照射位置を変更することが可能である。このプローブ移動装置2は、図2に示すように、駆動部10、位置検出部11を備えている。駆動部10は、X移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Z、第1回転部53、及び第2回転部54を備えている。 The probe moving device 2 is for positioning the position of the optical probe 3 in three-dimensional space, the projection direction of the measurement light projected from the optical probe 3 and the direction of the measurement light projected onto the measurement target area of the test object M so that the imaging range (field of view) of the optical probe 3 comes to the measurement target area of the test object M, and for moving the optical probe 3 relative to the test object M so that the imaging range of the optical probe 3 is scanned on the test object M. The probe moving device 2 is capable of moving the optical probe relatively. By moving the optical probe by the probe moving device 2, it is possible to relatively change the irradiation direction of the measurement light irradiated from the optical probe to the test object M. By moving the optical probe by the probe moving device 2, it is possible to change the irradiation position of the measurement light from the optical probe on the test object M. As shown in FIG. 2, the probe moving device 2 includes a driving unit 10 and a position detection unit 11. The driving unit 10 includes an X moving unit 50X, a Y moving unit 50Y, a Z moving unit 50Z, a first rotating unit 53, and a second rotating unit 54.

X移動部50Xは、ベースBに対して矢印62の方向、つまりX軸方向に移動自在に設けられている。Y移動部50Yは、X移動部50Xに対して矢印63の方向、つまりY軸方向に移動自在に設けられている。Y移動部50Yには、Z軸方向に延在する保持体52が設けられている。Z移動部50Zは、保持体52に対して、矢印64の方向、つまりZ軸方向に移動自在に設けられている。これらX移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Zは、第1回転部53、第2回転部54とともに光学プローブ3をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能にする移動機構を構成している。 The X moving unit 50X is provided so as to be movable relative to the base B in the direction of the arrow 62, i.e., in the X-axis direction. The Y moving unit 50Y is provided so as to be movable relative to the X moving unit 50X in the direction of the arrow 63, i.e., in the Y-axis direction. The Y moving unit 50Y is provided with a holder 52 extending in the Z-axis direction. The Z moving unit 50Z is provided so as to be movable relative to the holder 52 in the direction of the arrow 64, i.e., in the Z-axis direction. The X moving unit 50X, Y moving unit 50Y, and Z moving unit 50Z, together with the first rotating unit 53 and second rotating unit 54, constitute a movement mechanism that enables the optical probe 3 to move in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.

第1回転部53は、後述する保持部材(保持部)55に支持される光学プローブ3をX軸と平行な回転軸線(回転軸)53a回り、つまり矢印65の方向に回転して光学プローブ3の姿勢を変えるものであり、特に光学プローブ3から投影される測定光の被検物Mへの投影方向が変えられる。第2回転部54は、保持部材55に支持される光学プローブ3を後述する第1保持部55Aが延在する方向と平行な軸線回り、つまり矢印66の方向に回転して光学プローブ3の姿勢を変えるものであり、特に光学プローブ3から投影される測定光の向きを変えることができる。形状測定装置1は、光学プローブ3と光学プローブ3を保持している保持部材55との相対位置の補正に用いる基準球73aまたは基準球73bを有する。 The first rotating unit 53 rotates the optical probe 3 supported by the holding member (holding unit) 55 described later around a rotation axis (rotation axis) 53a parallel to the X-axis, i.e., in the direction of the arrow 65, to change the posture of the optical probe 3, and in particular, the projection direction of the measurement light projected from the optical probe 3 onto the test object M can be changed. The second rotating unit 54 rotates the optical probe 3 supported by the holding member 55 around an axis parallel to the extension direction of the first holding unit 55A described later, i.e., in the direction of the arrow 66, to change the posture of the optical probe 3, and in particular, the direction of the measurement light projected from the optical probe 3 can be changed. The shape measuring device 1 has a reference sphere 73a or 73b used to correct the relative position between the optical probe 3 and the holding member 55 that holds the optical probe 3.

これら、X移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Z、第1回転部53、第2回転部54の駆動は、エンコーダ装置等によって構成される位置検出部11の検出結果に基づいて、制御装置4により制御される。 The drive of the X movement unit 50X, Y movement unit 50Y, Z movement unit 50Z, first rotation unit 53, and second rotation unit 54 is controlled by the control device 4 based on the detection results of the position detection unit 11, which is composed of an encoder device or the like.

光学プローブ3は、光源装置8及び撮像装置9を備えており、保持部材55に支持されている。保持部材55は、回転軸線53aと直交する方向に延び、第1回転部53に支持される第1保持部55Aと、第1保持部55Aの被検物Mに対して遠い側の端部に設けられ回転軸線53aと平行に延びる第2保持部55Bとが直交する略L字状に形成されており、第2保持部55Bの+X側の端部に光学プローブ3が支持されている。第1回転部53の回転軸線53aの位置は、光学プローブ3よりも、被検物Mに近い側に配置されている。また、第1保持部55Aの被検物Mに対して近い側の端部には、カウンターバランス55cが設けられている。したがって、第1回転部53に駆動力が発生しないときには、図1で図示されているように第1保持部55Aの延出方向がZ軸方向に沿うような姿勢となる。 The optical probe 3 includes a light source device 8 and an imaging device 9, and is supported by a holding member 55. The holding member 55 extends in a direction perpendicular to the rotation axis 53a, and is formed in a substantially L-shape in which the first holding portion 55A supported by the first rotating portion 53 and the second holding portion 55B provided at the end of the first holding portion 55A farther from the specimen M and extending parallel to the rotation axis 53a are perpendicular to each other, and the optical probe 3 is supported at the end of the second holding portion 55B on the +X side. The position of the rotation axis 53a of the first rotating portion 53 is disposed closer to the specimen M than the optical probe 3. In addition, a counterbalance 55c is provided at the end of the first holding portion 55A closer to the specimen M. Therefore, when no driving force is generated in the first rotating portion 53, the first holding portion 55A is in a position such that the extension direction is along the Z-axis direction as shown in FIG. 1.

保持回転装置7は、図1および図2に示すように、被検物Mを保持するテーブル71と、テーブル71をθZ軸方向、つまり矢印68の方向に回転させる回転駆動部72と、テーブル71の回転方向の位置を検出する位置検出部73と、を有する。位置検出部73は、テーブル71または回転駆動部72の回転軸の回転を検出するエンコーダ装置である。保持回転装置7は、位置検出部73で検出した結果に基づいて、回転駆動部72によってテーブル71を回転させる。保持回転装置7は、テーブル71を回転させることで、回転軸中心AXを中心として被検物Mを矢印68の方向に回転させる。 As shown in Figs. 1 and 2, the holding and rotating device 7 has a table 71 that holds the specimen M, a rotation drive unit 72 that rotates the table 71 in the θZ axis direction, i.e., in the direction of arrow 68, and a position detection unit 73 that detects the position of the table 71 in the rotation direction. The position detection unit 73 is an encoder device that detects the rotation of the rotation axis of the table 71 or the rotation drive unit 72. The holding and rotating device 7 rotates the table 71 by the rotation drive unit 72 based on the result detected by the position detection unit 73. By rotating the table 71, the holding and rotating device 7 rotates the specimen M in the direction of arrow 68 around the rotation axis center AX.

光学プローブ3の光源装置(照射部)8は、被検物Mに向けて測定光を投影する。光学プローブ3の光源装置は、被検物Mに向けて測定光を照射する。光学装置8は、光源から発した光束が平面に向けて投影された時にライン状の照野が形成されるような光束を形成するようにしている。それにより、保持回転装置7の上に載置された被検物M向けて、ライン状の光を照射する。被検物Mの表面において、ライン状の光が照射された部分では散乱光が発生する。光源装置8は、保持回転装置7に保持された被検物Mの測定領域にライン状の測定光を照射する光源12、及び照明光学系13を備える。光源装置8は、制御装置4によって制御される。光源12は、図3に示すように、第1光源(LD1)12aと、第2光源(LD2)12bと、を有する。第1光源12aと第2光源12bとは、照射した光を照明光学系13に入射させ、被検物Mの測定領域にライン状の測定光を照射する。本実施形態の第1光源12a、第2光源12bは、例えば、レーザーダイオードを含む。なお、第1光源12a、第2光源12bは、レーザーダイオード以外の発光ダイオード(LED)等の固体光源を含んでいてもよい。 The light source device (illumination unit) 8 of the optical probe 3 projects measurement light toward the test object M. The light source device of the optical probe 3 irradiates measurement light toward the test object M. The optical device 8 forms a light beam that forms a linear illumination field when the light beam emitted from the light source is projected toward a plane. As a result, a line of light is irradiated toward the test object M placed on the holding and rotating device 7. Scattered light is generated in the part of the surface of the test object M where the line of light is irradiated. The light source device 8 includes a light source 12 that irradiates a line of measurement light to a measurement area of the test object M held by the holding and rotating device 7, and an illumination optical system 13. The light source device 8 is controlled by the control device 4. As shown in FIG. 3, the light source 12 has a first light source (LD1) 12a and a second light source (LD2) 12b. The first light source 12a and the second light source 12b cause the irradiated light to enter the illumination optical system 13, and irradiate the measurement area of the test object M with a line of measurement light. In this embodiment, the first light source 12a and the second light source 12b include, for example, a laser diode. Note that the first light source 12a and the second light source 12b may include a solid-state light source other than a laser diode, such as a light-emitting diode (LED).

照明光学系13は、光源12から発せられた光の空間的な光強度分布を調整する。照明光学系13は、例えば、シリンドリカルレンズを含む、複数の光学素子を含んでいる。本実施形態の照明光学系13は、レンズ13aと、レンズ13bと、ハーフミラー13cと、レンズ13dと、を有する。レンズ13aは、ハーフミラー13cと第1光源12aとの間に配置されている。レンズ13bは、ハーフミラー13cと第2光源12bとの間に配置されている。ハーフミラー13cは、第1光源12aの光と、第2光源12bの光とを透過させる。第1光源12aから射出されハーフミラー13cを通過した光と、第2光源12bから射出されハーフミラー13cを通過した光は、レンズ13dに向けて進む。レンズ13dは、ハーフミラー13cと被検物Mとの間に配置されている。照明光学系13は、第1光源12aから発せられた光を、レンズ13aとレンズ13dを通過させることで、第1光源12aから所定距離離れた位置で集光させる。照明光学系13は、第2光源12bから発せられた光を、レンズ13bとレンズ13dを通過させることで、第2光源12bから所定距離離れた位置で集光させる。本実施形態においては、照明光学系13は、第1光源12aから集光する位置までの距離と、第2光源12bから集光する位置までの距離とが異なっている。上記のレンズ13a、ハーフミラー13c、及びレンズ13dは、第1光源12aからの光L1を被検物Mに照射する第1光学系14を構成する。第1光学系14は、第1光源12aからの光L1を第1測定光として被検物Mに照射する。また、上記のレンズ13b、ハーフミラー13c、及びレンズ13dは、第2光源12bからの光L2を被検物Mに照射する第2光学系15を構成する。第2光学系15は、第2光源12aからの光L2を第2測定光として被検物Mに照射する。本実施形態では、第1光学系14と第2光学系15とは一部が共通の部材を用いている。第1光学系14と第2光学系15とで、ハーフミラー13cとレンズ13dとが共通している。なお、第1光学系14と第2光学系15とで共通する部材は、これに限られない。また、第1光学系14と第2光学系15とで共通する部材がなくても構わない。 The illumination optical system 13 adjusts the spatial light intensity distribution of the light emitted from the light source 12. The illumination optical system 13 includes a plurality of optical elements, including, for example, a cylindrical lens. The illumination optical system 13 of this embodiment has a lens 13a, a lens 13b, a half mirror 13c, and a lens 13d. The lens 13a is disposed between the half mirror 13c and the first light source 12a. The lens 13b is disposed between the half mirror 13c and the second light source 12b. The half mirror 13c transmits the light of the first light source 12a and the light of the second light source 12b. The light emitted from the first light source 12a and passing through the half mirror 13c, and the light emitted from the second light source 12b and passing through the half mirror 13c proceed toward the lens 13d. The lens 13d is disposed between the half mirror 13c and the test object M. The illumination optical system 13 collects the light emitted from the first light source 12a at a position a predetermined distance away from the first light source 12a by passing the light through the lens 13a and the lens 13d. The illumination optical system 13 collects the light emitted from the second light source 12b at a position a predetermined distance away from the second light source 12b by passing the light through the lens 13b and the lens 13d. In this embodiment, the illumination optical system 13 has a different distance from the first light source 12a to the collecting position and a different distance from the second light source 12b to the collecting position. The lens 13a, the half mirror 13c, and the lens 13d constitute a first optical system 14 that irradiates the light L1 from the first light source 12a to the test object M. The first optical system 14 irradiates the light L1 from the first light source 12a to the test object M as the first measurement light. The lens 13b, the half mirror 13c, and the lens 13d constitute a second optical system 15 that irradiates the light L2 from the second light source 12b onto the test object M. The second optical system 15 irradiates the light L2 from the second light source 12a onto the test object M as the second measurement light. In this embodiment, the first optical system 14 and the second optical system 15 use some common components. The first optical system 14 and the second optical system 15 share the half mirror 13c and the lens 13d. However, the components common to the first optical system 14 and the second optical system 15 are not limited to these. Also, it is not necessary that the first optical system 14 and the second optical system 15 do not share any common components.

本実施形態においては、光学装置8からライン状の測定光を被検物Mに照射する。平面に照射されるライン状の測定光の照射領域は、一方が長く、他方が短くなっている。本実施形態においては、図2において、ライン状の測定光の照射領域は、XY平面においては短く、Z軸方向に長くなっている。ライン状の測定光の長い照射領域を撮像するように撮像装置の撮像領域が設定されている。 In this embodiment, a line-shaped measurement light is irradiated from the optical device 8 onto the test object M. The irradiation area of the line-shaped measurement light irradiated onto a plane is long on one side and short on the other side. In this embodiment, in FIG. 2, the irradiation area of the line-shaped measurement light is short on the XY plane and long in the Z-axis direction. The imaging area of the imaging device is set so as to image the long irradiation area of the line-shaped measurement light.

図4に示すように、第1光源12aから照射され被検物Mの測定領域に照射されるライン状の光L1と、第2光源12bから照射され被検物Mの測定領域に照射されるライン状の光L2とは、略コリメート光であるが、それぞれレンズ13a、レンズ13bを通過して集光される。本実施形態においては、第1光学系14と第2光学系15の集光位置が測定光の投影方向において、異なる。このため、光L1と光L2は、進行方向において、光の幅が変化する。本実施形態においては、図2のXY平面において光の幅が変化する。ライン状の測定光が投影する投影方向におけるライン状の短手方向において、測定光の照射領域が異なる。図4においては、ライン状の光L1の短手方向における幅はd1が最も狭い。また、ライン状の光L2の短手方向における幅はd2が最も狭い。ライン状の光L1の投影方向に沿って、短手方向における幅は異なる。ライン状の光L1においては、幅がd1となる位置を中心に、投影方向に沿って幅が異なる。投影方向に沿って、幅がd1となる位置よりも光学装置8に近い側の幅は広くなる。また、投影方向に沿って、幅がd1となる位置よりも光学装置8よりも遠い側の幅は広くなる。ライン状の光L2においても同様である。また、測定光を被検物Mに投影する場合に、被検物の高さ方向に沿って、測定光の幅が異なる。なお、図4は、幅の変化を強調して示している。光切断方法においては、被検物Mに投影されたライン状の測定光の像を撮像し、撮像された像の位置から被検物Mの形状を算出する。したがって、ライン状の光の短手方向において、照射領域の幅が短くなることで、撮像される像の幅も短くなる。そのため、撮像される像から算出される被検物Mに照射されるライン状の光の照射位置の算出精度を高くすることができる。そこで、本実施形態では、第1光源12aから被検物Mに照射されるライン状の幅が短いd1を中心として、光の幅が所定の幅よりも短くなる領域をAとして設定される。また、第2光源12bから被検物Mに照射されるライン状の幅が短いd2を中心として、光の幅が所定の幅よりも短くなる領域を領域Aとして設定される。領域Aと領域Aは、測定光のL1およびL2の投影方法において一部が重なる。なお、所定の幅は、例えば、10μmである。また、被検物Mの高さ方向は、図1の例ではZ軸方向であり、光源装置8から出射される光の進行方向である第1方向に直交な方向に対して、交差する方向となっている。また、光の幅は、光L1、光L2の進行方向に直交する面において、短辺となる方向の幅であり、ラインと直交する方向の幅である。このように、光源装置8は、投影方向に沿った異なる領域に光L1と光L2とを照射する。 As shown in FIG. 4, the line-shaped light L1 irradiated from the first light source 12a to the measurement region of the test object M and the line-shaped light L2 irradiated from the second light source 12b to the measurement region of the test object M are approximately collimated lights, but are condensed by passing through the lenses 13a and 13b, respectively. In this embodiment, the condensing positions of the first optical system 14 and the second optical system 15 are different in the projection direction of the measurement light. Therefore, the width of the light L1 and the light L2 changes in the traveling direction. In this embodiment, the width of the light changes in the XY plane of FIG. 2. The irradiation region of the measurement light is different in the line-shaped short side direction in the projection direction in which the line-shaped measurement light is projected. In FIG. 4, the width d1 of the line-shaped light L1 in the short side direction is the narrowest. Also, the width d2 of the line-shaped light L2 in the short side direction is the narrowest. The width in the short side direction differs along the projection direction of the line-shaped light L1. In the line-shaped light L1, the width differs along the projection direction from the position where the width is d1. Along the projection direction, the width is wider on the side closer to the optical device 8 than the position where the width is d1. Along the projection direction, the width is wider on the side farther from the optical device 8 than the position where the width is d1. The same is true for the line-shaped light L2. Also, when the measurement light is projected onto the test object M, the width of the measurement light varies along the height direction of the test object. Note that FIG. 4 emphasizes the change in width. In the light-section method, an image of the line-shaped measurement light projected onto the test object M is captured, and the shape of the test object M is calculated from the position of the captured image. Therefore, by shortening the width of the irradiation area in the short direction of the line-shaped light, the width of the captured image is also shortened. Therefore, it is possible to improve the calculation accuracy of the irradiation position of the line-shaped light irradiated onto the test object M calculated from the captured image. Therefore, in this embodiment, the area where the width of the light is shorter than a predetermined width is set as A1 , centered on d1, where the line-shaped width irradiated from the first light source 12a to the test object M is short. Also, a region in which the width of the light is shorter than a predetermined width is set as region A2 , centered on the line-like width d2 irradiated from the second light source 12b to the test object M. Region A1 and region A2 overlap in part in the projection method of the measurement light L1 and L2. The predetermined width is, for example, 10 μm. Also, the height direction of the test object M is the Z-axis direction in the example of FIG. 1, and is a direction intersecting with a direction perpendicular to the first direction, which is the traveling direction of the light emitted from the light source device 8. Also, the width of the light is the width in the direction of the short side on a plane perpendicular to the traveling direction of the light L1 and the light L2, and is the width in the direction perpendicular to the line. In this way, the light source device 8 irradiates light L1 and light L2 to different regions along the projection direction.

また、光源装置8が、照射するライン状の光は、NA(Numerical Aperature;開口数)を0.05以下とすることが好ましい。また、光源12は、第1光源12aと第2光源12bとが照射する光の波長の差を10nm以下とすることが好ましく、実質的に同じ波長の光とすることがより好ましい。 The line-shaped light emitted by the light source device 8 preferably has an NA (Numerical Aperture) of 0.05 or less. In addition, the difference in wavelength between the light emitted by the first light source 12a and the second light source 12b of the light source 12 is preferably 10 nm or less, and it is more preferable that the light has substantially the same wavelength.

なお、このライン状の測定光の長手方向は、先に説明した第2回転部54により方向を変えられる。被検物Mの面の広がり方向に応じて、ライン状の測定光の長手方向を変えることで、効率的に測定することができる。 The longitudinal direction of this line-shaped measurement light can be changed by the second rotating unit 54 described above. By changing the longitudinal direction of the line-shaped measurement light according to the spreading direction of the surface of the test object M, efficient measurement can be performed.

なお、照明光学系13は、CGH(Computer Generated Hologram)等の回折光学素子を含み、光源12から発せられた照明光束Lの空間的な光強度分布を回折光学素子によって調整してもよい。また、本実施形態において、空間的な光強度分布が調整された投影光をパターン光ということがある。照明光束Lは、パターン光の一例である。ところで、本明細書ではパターンの向きと称しているときは、このライン状の測定光の長手方向の方向を示している。 The illumination optical system 13 may include a diffractive optical element such as a CGH (Computer Generated Hologram), and the spatial light intensity distribution of the illumination light beam L emitted from the light source 12 may be adjusted by the diffractive optical element. In this embodiment, the projection light with the adjusted spatial light intensity distribution may be called pattern light. The illumination light beam L is an example of pattern light. In this specification, the term "pattern direction" refers to the longitudinal direction of this line-shaped measurement light.

撮像装置(撮像部)9は、測定光の投影方向とは異なる方向から、被検物Mに投影される測定光の像を撮像し、画像データを出力する撮像装置9は、撮像素子20、結像光学系21、ダイヤフラム23、及びダイヤフラム駆動部24を備える。光源装置8から被検物Mに照射された照明光束Lは、被検物Mの表面で反射散乱して、その少なくとも一部が結像光学系21へ入射する。結像光学系21は、光源装置8によって被検物Mの表面に投影されたライン状の測定光の像を被検物Mの像と一緒に結像光学系21により撮像素子20に結ぶ。撮像素子20は、この結像光学系21が形成する像を撮像する。画像処理部は、撮像素子20で受光した受光信号から画像データを生成する。撮像装置9は、画像処理部で画像データを生成する際に、撮像素子20で画像データを生成する領域を切り換えることができる。図3に示すように、撮像素子20には領域ROI1と領域ROI2が設定されている。撮像装置9は、図2及び図4に示すように撮像素子20のうち、領域ROI1のみの画像データを生成するモードと、領域ROI2のみの画像データを生成するモードと、を選択することが可能である。領域ROI1は、領域Aに被検物Mが配置された場合に反射した光が入射する領域(第1領域)である。領域ROI2は、領域Aに被検物Mが配置された場合に反射した光が入射する領域(第2領域)である。したがって、撮像素子20の撮像面において、測定光の投影方向において、測定光が反射される位置に応じて、撮像面に入射する位置が異なる。なお、後述するように、領域ROI1と領域ROI2は適宜変更することが可能である。図5の上下方向は、測定光の投影方向における測定光の反射位置に対応する。すなわち、図5の上下方向が、被検物Mの高さ方向に相当する。撮像素子20は、高さ方向の画素数がαとした場合、0行目から(α/2)+γ行目までが領域ROI1となり、(α/2)―β行目からα行目までが領域ROI2となる。撮像装置9は、γとβの値を調整し、領域ROI1の範囲と、領域ROI2の範囲を変更することができる。また、図5に示すように、被検物Mで反射した光が入射する領域は、0行目の幅が短く、γ行目に向かって幅は広くなる。なお、この点は、光源装置8と撮像装置9と、被検物Mの配置によって異なる関係とすることもできる。ダイヤフラム23は大きさを可変可能にする開口を有し、開口の大きさを変えることで結像光学系21を通過する光量を制御することができる。ダイヤフラム23の開口の大きさは、ダイヤフラム駆動部により調整可能である。このダイヤフラム駆動部24は制御装置4に制御されている。 The imaging device (imaging section) 9 captures an image of the measurement light projected on the test object M from a direction different from the projection direction of the measurement light, and outputs image data. The imaging device 9 includes an imaging element 20, an imaging optical system 21, a diaphragm 23, and a diaphragm driving section 24. The illumination light beam L irradiated on the test object M from the light source device 8 is reflected and scattered on the surface of the test object M, and at least a part of it is incident on the imaging optical system 21. The imaging optical system 21 forms the image of the linear measurement light projected on the surface of the test object M by the light source device 8 together with the image of the test object M on the imaging element 20 by the imaging optical system 21. The imaging element 20 captures the image formed by the imaging optical system 21. The image processing section generates image data from the light reception signal received by the imaging element 20. When the imaging device 9 generates image data in the image processing section, it can switch the area in which image data is generated by the imaging element 20. As shown in FIG. 3, an area ROI1 and an area ROI2 are set on the imaging element 20. As shown in Figs. 2 and 4, the imaging device 9 can select a mode for generating image data of only the region ROI1 of the imaging element 20 and a mode for generating image data of only the region ROI2. The region ROI1 is a region (first region) into which reflected light is incident when the test object M is placed in the region A1 . The region ROI2 is a region (second region) into which reflected light is incident when the test object M is placed in the region A2 . Therefore, in the imaging surface of the imaging element 20, the position at which the measurement light is incident on the imaging surface differs depending on the position at which the measurement light is reflected in the projection direction of the measurement light. Note that, as described later, the region ROI1 and the region ROI2 can be changed as appropriate. The vertical direction in Fig. 5 corresponds to the reflection position of the measurement light in the projection direction of the measurement light. That is, the vertical direction in Fig. 5 corresponds to the height direction of the test object M. In the imaging element 20, when the number of pixels in the height direction is α, the 0th row to the (α/2)+γth row is the region ROI1, and the (α/2)-βth row to the αth row is the region ROI2. The imaging device 9 can adjust the values of γ and β to change the range of the region ROI1 and the range of the region ROI2. As shown in FIG. 5, the region into which the light reflected by the test object M is incident has a short width in the 0th row and a wide width toward the γth row. This point can be made to have a different relationship depending on the arrangement of the light source device 8, the imaging device 9, and the test object M. The diaphragm 23 has an opening whose size can be changed, and the amount of light passing through the imaging optical system 21 can be controlled by changing the size of the opening. The size of the opening of the diaphragm 23 can be adjusted by a diaphragm driving unit. This diaphragm driving unit 24 is controlled by the control device 4.

結像光学系21は、光源装置8からのライン光としての照明光束Lの射出方向と照明光束Lのスポットの形状の長手方向とを含む面上の物体面21aと撮像素子20の受光面20a(像面)とが共役な関係になっている。なお、光源装置8からの照明光束Lの射出方向と照明光束Lのスポットの形状の長手方向とを含む面は、照明光束Lの伝播方向にほぼ平行である。照明光束Lの伝播方向に沿って、撮像素子20の受光面20aと共役な面を形成するようにすることで、被検物Mの表面がどの位置にあっても、合焦した像が得られる。 The imaging optical system 21 has a conjugate relationship between an object surface 21a on a plane including the emission direction of the illumination light beam L as a line light from the light source device 8 and the longitudinal direction of the spot shape of the illumination light beam L, and the light receiving surface 20a (image surface) of the image sensor 20. The plane including the emission direction of the illumination light beam L from the light source device 8 and the longitudinal direction of the spot shape of the illumination light beam L is approximately parallel to the propagation direction of the illumination light beam L. By forming a plane conjugate with the light receiving surface 20a of the image sensor 20 along the propagation direction of the illumination light beam L, a focused image can be obtained regardless of the position of the surface of the test object M.

なお、図2及び図3に示すように、照明光学系13と結像光学系21とは、シャインプルーフ条件を満たすように配置されている。つまり、被検物M上の物体面21aと、結像光学系21のレンズ主面21bと、撮像素子20の検出面20aとが、1つの直線Pで交差するように配置されている。 2 and 3, the illumination optical system 13 and the imaging optical system 21 are arranged to satisfy the Scheimpflug condition. In other words, the object surface 21a on the test object M, the lens principal surface 21b of the imaging optical system 21, and the detection surface 20a of the image sensor 20 are arranged to intersect with one straight line P.

制御装置4は、形状測定装置1の各部を制御するとともに、光学プローブ3による撮像結果とプローブ移動装置2及び保持回転装置7の位置情報に基づく演算処理を行って被検物Mの形状情報を取得する。本実施形態における形状情報は、測定対象の被検物Mの少なくとも一部に関する形状、寸法、凹凸分布、表面粗さ、及び測定対象面上の点の位置(座標)、の少なくとも1つを示す情報を含む。制御装置4には、表示装置5、及び入力装置6が接続される。 The control device 4 controls each part of the shape measuring device 1, and performs calculation processing based on the image capture results by the optical probe 3 and the position information of the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 to obtain shape information of the test object M. The shape information in this embodiment includes information indicating at least one of the shape, dimensions, unevenness distribution, surface roughness, and position (coordinates) of a point on the surface to be measured, for at least a portion of the test object M to be measured. A display device 5 and an input device 6 are connected to the control device 4.

制御装置4は、被検物Mを測定するためのプログラムを生成し、生成したプログラムに基づいて、各部による被検物Mの形状測定動作を制御する。制御装置4は、記憶されているデータや、入力装置6で受け付けた入力に基づいて、測定範囲、調光領域等を決定する。測定範囲とは、撮像された被検物Mの像の中から測定光の像の位置を検出する範囲である。調光領域は、撮像素子20による撮像範囲内で、撮影された像の明るさを検出する領域である。画像データから測定光の位置を検出する場合、撮像素子20により撮像された画像データのうち、ライン状の測定光の像の幅方向(スポット光の走査であれば、走査方向とは直交方向)に配列する画素列の中から、最も明るい画素値を画素列毎に検出する。その際、画像データの画素列の一端から他端までをくまなく探索するのではなく、調光領域として設定された範囲内だけで、画素列毎に最も明るい画素値を探索する。 The control device 4 generates a program for measuring the test object M, and controls the shape measurement operation of the test object M by each unit based on the generated program. The control device 4 determines the measurement range, light control area, etc. based on stored data and input received by the input device 6. The measurement range is the range in which the position of the image of the measurement light is detected from the image of the test object M captured. The light control area is the area in which the brightness of the captured image is detected within the imaging range of the imaging element 20. When detecting the position of the measurement light from image data, the brightest pixel value is detected for each pixel row from among the pixel rows arranged in the width direction of the line-shaped image of the measurement light (in the case of spot light scanning, the direction perpendicular to the scanning direction) in the image data captured by the imaging element 20. At that time, the pixel rows of the image data are not searched thoroughly from one end to the other, but the brightest pixel value is searched for for each pixel row only within the range set as the light control area.

制御装置4は、調光領域内で検出された画素列毎に最も明るい画素の画素値を取得し、取得された画素値の大きさに応じて、光源12に対して投光量を制御するための信号、ダイヤフラム駆動部24を制御するための信号、または撮像素子20による撮像時の露出時間を制御するための信号等を出力する。露出時間の制御については、1枚の画像データを取得するときの露出時間で制御したり、撮像素子20に組み込まれている不図示のメカニカルシャッターにより撮像面が露出する時間を制御するようにしても良い。したがって、調光制御部36は取得された画素値の大きさに応じて、照射部の投光量、撮像部で受光する受光量、撮像部で画像データを取得するときの露光量または撮像部の入出力特性(感度又は撮像素子の各ピクセルで検出した信号に対する増幅率など)、つまり光学プローブ3によって画像データを取得する際の各種条件(調光条件)を制御する。 The control device 4 acquires the pixel value of the brightest pixel for each pixel row detected within the dimming region, and outputs a signal for controlling the amount of light emitted by the light source 12, a signal for controlling the diaphragm drive unit 24, or a signal for controlling the exposure time when imaging by the image sensor 20, depending on the magnitude of the acquired pixel value. The exposure time may be controlled by the exposure time when acquiring one piece of image data, or the time when the imaging surface is exposed may be controlled by a mechanical shutter (not shown) built into the image sensor 20. Therefore, the dimming control unit 36 controls the amount of light emitted by the irradiation unit, the amount of light received by the imaging unit, the amount of exposure when acquiring image data by the imaging unit, or the input/output characteristics of the imaging unit (sensitivity or amplification factor for the signal detected by each pixel of the image sensor, etc.), that is, various conditions (dimming conditions) when acquiring image data by the optical probe 3, depending on the magnitude of the acquired pixel value.

制御装置4は、画像データの測定範囲内に位置する光源装置8により投影された測定光の像の位置に基づいて、被検物の形状を測定する。測定部37は、調光制御部36で制御された条件に基づいて、プローブ移動装置2及び保持回転装置7によって、光学プローブ3と被検物を相対的に移動させ、測定光の像が投影される位置を移動させつつ、パターン像が投影された撮影領域の画像を撮像装置9で撮像する。また、撮像装置9で撮像したタイミングで位置検出部11からのプローブ移動装置2及び保持回転装置7の位置情報を取得する。制御装置4は、撮像装置9で撮像したタイミングで取得した位置検出部11からのプローブ移動装置2及び保持回転装置7の位置情報と、撮像装置9で取得した測定範囲のパターンの像の画像に関連した撮影信号とに基づいて、被検物Mのパターンが投影された位置を算出し、被検物Mの形状データを出力する。本形状測定装置1は、例えば、撮像装置9の撮影タイミングを一定間隔にし、入力装置6から入力する測定点間隔情報を基に、プローブ移動装置2及び保持回転装置7の移動速度を制御している。 The control device 4 measures the shape of the test object based on the position of the image of the measurement light projected by the light source device 8 located within the measurement range of the image data. The measurement unit 37 moves the optical probe 3 and the test object relatively by the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 based on the conditions controlled by the light adjustment control unit 36, and captures the image of the shooting area where the pattern image is projected by the imaging device 9 while moving the position where the image of the measurement light is projected. In addition, the position information of the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 is obtained from the position detection unit 11 at the timing of imaging by the imaging device 9. The control device 4 calculates the position where the pattern of the test object M is projected based on the position information of the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 from the position detection unit 11 obtained at the timing of imaging by the imaging device 9 and the imaging signal related to the image of the pattern image of the measurement range obtained by the imaging device 9, and outputs the shape data of the test object M. For example, this shape measurement device 1 sets the imaging timing of the imaging device 9 at a constant interval, and controls the moving speed of the probe moving device 2 and the holding and rotating device 7 based on the measurement point interval information input from the input device 6.

また、制御装置4は、プローブ移動装置2、光学プローブ3及び保持回転装置7を含む、形状測定装置1の各部の動作を制御する。制御装置4は、作成された動作制御情報を基に、プローブ移動装置2、光学プローブ3及び保持回転装置7の動作制御を実施する。また、制御装置4は、光学プローブ3による画像取得動作制御する。 The control device 4 also controls the operation of each part of the shape measuring device 1, including the probe moving device 2, the optical probe 3, and the holding and rotating device 7. The control device 4 controls the operation of the probe moving device 2, the optical probe 3, and the holding and rotating device 7 based on the created operation control information. The control device 4 also controls the image acquisition operation by the optical probe 3.

制御装置4は、ハードディスク、メモリ等、各種プログラム、データを記憶する記憶装置を有する。記憶装置は、条件テーブルと、形状測定プログラムと、を有する。なお、記憶装置は、これらのプログラム、データ以外にも形状測定装置1の動作の制御に用いる各種プログラム、データを記憶している。条件テーブルは、制御装置4で設定された条件や、予め入力された各種条件を記憶する。形状測定プログラムは、制御装置4の各部の処理を実行させるプログラムを記憶している。つまり、制御装置4は、形状測定プログラムに記憶されているプログラムを実行することで、上述した各部の動作を実現する。形状測定プログラムは、上述した制御装置4で生成する被検物Mを測定するためのプログラムと、制御装置4が当該プログラムを生成するためのプログラムの両方を含む。なお、形状測定プログラム、予め記憶装置に記憶させてもよいがこれに限定されない。形状測定プログラムが記憶された記憶媒体から読み取って記憶装置に記憶してもよいし、通信により外部から取得してもよい。 The control device 4 has a storage device that stores various programs and data, such as a hard disk and memory. The storage device has a condition table and a shape measurement program. In addition to these programs and data, the storage device also stores various programs and data used to control the operation of the shape measurement device 1. The condition table stores conditions set by the control device 4 and various conditions input in advance. The shape measurement program stores a program that executes the processing of each part of the control device 4. In other words, the control device 4 realizes the operation of each part described above by executing the program stored in the shape measurement program. The shape measurement program includes both a program for measuring the test object M generated by the above-mentioned control device 4 and a program for the control device 4 to generate the program. The shape measurement program may be stored in the storage device in advance, but is not limited to this. It may be read from a storage medium in which the shape measurement program is stored and stored in the storage device, or it may be obtained from the outside by communication.

制御装置4は、プローブ移動装置2の駆動部10及び保持回転装置7の回転駆動部72を制御して、光学プローブ3と被検物Mの相対位置が所定の位置関係となるようにしている。また、制御装置4は、光学プローブ3の調光等を制御して、被検物M上の投影されたライン状のパターンを最適な光量で撮像させる。制御装置4は、光学プローブ3の位置情報をプローブ移動装置2の位置検出部11から取得し、測定領域を撮像した画像を示すデータ(撮像画像データ)を光学プローブ3から取得する。そして、制御装置4は、光学プローブ3の位置に応じた撮像画像データから得られる被検物Mの表面の位置と光学プローブ3の位置及びライン光の投影方向と撮像装置の撮影方向とを対応付けることによって、測定対象の三次元的な形状に関する形状情報を演算して取得する。 The control device 4 controls the drive unit 10 of the probe moving device 2 and the rotation drive unit 72 of the holding and rotating device 7 so that the relative positions of the optical probe 3 and the test object M are in a predetermined positional relationship. The control device 4 also controls the dimming of the optical probe 3, etc., to image the projected line pattern on the test object M with an optimal amount of light. The control device 4 acquires position information of the optical probe 3 from the position detection unit 11 of the probe moving device 2, and acquires data (imaged image data) indicating an image of the measurement area from the optical probe 3. The control device 4 then calculates and acquires shape information regarding the three-dimensional shape of the measurement object by correlating the position of the surface of the test object M obtained from the imaged image data according to the position of the optical probe 3 with the position of the optical probe 3, the projection direction of the line light, and the shooting direction of the imaging device.

表示装置5は、例えば液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等によって構成される。表示装置5は、形状測定装置1の測定に関する測定情報を表示する。測定情報は、例えば、撮像素子20で撮影された画像データや、撮像素子20の撮影領域内に設定された測定領域の位置を示す情報、調光領域の位置を示す情報、調光領域設定可能範囲の位置を示す情報を表示することができる。これら測定領域、調光領域及び調光領域設定可能範囲の位置情報は撮像素子20で撮影された画像データ上に重畳して表示する。また、他にも測定に関する設定を示す設定情報、測定の経過を示す経過情報、測定の結果を示す形状情報等を含む。本実施形態の表示装置5は、測定情報を示す画像データを制御装置4から供給され、この画像データに従って測定情報を示す画像を表示する。 The display device 5 is configured, for example, by a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, or the like. The display device 5 displays measurement information related to the measurement of the shape measuring device 1. The measurement information can display, for example, image data captured by the image sensor 20, information indicating the position of the measurement area set in the image capture area of the image sensor 20, information indicating the position of the dimming area, and information indicating the position of the dimming area settable range. The position information of the measurement area, dimming area, and dimming area settable range is displayed superimposed on the image data captured by the image sensor 20. In addition, the display device 5 includes other information such as setting information indicating the settings related to the measurement, progress information indicating the progress of the measurement, and shape information indicating the results of the measurement. The display device 5 of this embodiment is supplied with image data indicating the measurement information from the control device 4, and displays an image indicating the measurement information according to this image data.

入力装置6は、例えばキーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、タッチバッド等の各種入力デバイスによって構成される。入力装置6は、制御装置4への各種情報の入力を受けつける。各種情報は、例えば、形状測定装置1に測定を開始させる指令(コマンド)を示す指令情報、形状測定装置1による測定に関する設定情報、形状測定装置1の少なくとも一部をマニュアルで操作するための操作情報等を含む。 The input device 6 is composed of various input devices such as a keyboard, a mouse, a joystick, a trackball, a touchpad, etc. The input device 6 accepts input of various information to the control device 4. The various information includes, for example, command information indicating a command to start measurement to the shape measuring device 1, setting information regarding measurement by the shape measuring device 1, operation information for manually operating at least a part of the shape measuring device 1, etc.

本実施形態の形状測定装置1は、制御装置4に表示装置5、及び入力装置6が接続されている。形状測定装置1は、制御装置4、表示装置5、及び入力装置6が、例えば、形状測定装置1に接続されるコンピュータでも構わないし、形状測定装置1が設置される建物が備えるホストコンピュータなどでも構わないし、形状測定装置1が設置される建物に限られず、形状測定装置1とは離れた位置にあり、コンピュータでインターネットなどの通信手段を用いて、形状測定装置1と接続されても構わない。また、形状測定装置1は、制御装置4と、表示装置5及び入力装置6とが、別々の場所に保持されても構わない。例えば、入力装置6と表示装置5とを備えるコンピュータとは別に、例えば光学プローブ3の内部に形状測定装置1が支持されていても構わない。この場合には、形状測定装置1で取得した情報を、通信手段を用いて、コンピュータに接続される。 In the shape measuring device 1 of this embodiment, the display device 5 and the input device 6 are connected to the control device 4. The control device 4, the display device 5, and the input device 6 of the shape measuring device 1 may be, for example, a computer connected to the shape measuring device 1, or a host computer provided in the building in which the shape measuring device 1 is installed. The control device 4, the display device 5, and the input device 6 of the shape measuring device 1 may be located away from the shape measuring device 1 and connected to the shape measuring device 1 using a communication means such as the Internet. In addition, the control device 4, the display device 5, and the input device 6 of the shape measuring device 1 may be held in separate locations. For example, the shape measuring device 1 may be supported inside the optical probe 3, for example, separately from a computer equipped with the input device 6 and the display device 5. In this case, the information acquired by the shape measuring device 1 is connected to the computer using a communication means.

次に、図6Aから図12を用いて、上記構成の形状測定装置1により、被検物の形状を測定する動作の例について説明する。図6Aは、本実施形態の形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。図6Bは、被検物の部分拡大図である。図7は、本実施形態の形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。図8は、本実施形態の形状測定装置の形状測定プログラムの作成処理の一例を示すフローチャートである。図9は、本実施形態の形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。図10は、本実施形態の形状測定装置の測定動作の一例を示すフローチャートである。図11は、本実施形態の形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。図12は、本実施形態の形状測定装置の測定動作を説明するための説明図である。 Next, an example of the operation of measuring the shape of a test object using the shape measuring device 1 having the above configuration will be described with reference to Figures 6A to 12. Figure 6A is an explanatory diagram for explaining the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment. Figure 6B is a partially enlarged view of the test object. Figure 7 is a flowchart showing an example of the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment. Figure 8 is a flowchart showing an example of a process for creating a shape measurement program for the shape measuring device of this embodiment. Figure 9 is a flowchart showing an example of the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment. Figure 10 is a flowchart showing an example of the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment. Figure 11 is an explanatory diagram for explaining the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment. Figure 12 is an explanatory diagram for explaining the measurement operation of the shape measuring device of this embodiment.

以下では、図6A及び図6Bに示すように、形状測定装置1が円周方向に繰り返し形状が形成された被検物Maの形状を測定する場合として説明する。なお、図6Bは、説明のために、ライン状の光が照射される位置とは異なる位置を拡大している。形状測定装置1は、照明光束Lを被検物Maの繰り返し形状の1つの単位である歯に照射し、被検物Ma上に投影されたパターンの画像を取得することで、被検物Maの形状を測定する。本実施形態の形状測定装置1は、歯筋の方向に沿って、照明光束Lを移動させつつ、被検物Ma上に投影されたパターンの画像を取得することで、1つの歯の形状を測定することができる。形状測定装置1は、被検物Maの歯の形状を順番に測定することで、被検物Maの形状を測定することができる。被検物Maは、設計上は略同一形状となる歯が円周方向に所定の間隔で形成された、かさ歯車である。本実施形態の形状測定装置1は、被検物Maをかさ歯車としたが、種々の形状の物体を被検物として形状を測定することができる。もちろん、被検物Maを歯車とした場合、歯車の種類は特に限定されない。形状測定装置1は、かさ歯車以外に、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、ウォームギア、ピニオン、ハイポイドギアなども測定対象となり、被検物Maとなる。なお、形状測定装置1は、1つの歯の形状の測定や、被検物Maの全体の形状を測定することに限定されず、被検物Maの任意の1点の形状を測定することもできる。図6Aに示すように、本実施形態の形状測定装置1は、光源12が第1光源12aと第2光源12bを備えており、2つの光源からの光がそれぞれ照射される。図6Aは、第1光源12aからの光L1で生成されるライン状の光と、第2光源12bからの光L2で生成されるライン状の光とが、光の進行方向に直交する面において、重なる状態を示しているが、ずれていてもよい。また、2つのライン状の光は、上述したように、被検物Maの高さ方向において、焦点の位置がずれていればよく、被検物Maの平面方向(高さ方向に直交する面)におけるラインの角度が異なっていてもよい。 In the following, as shown in Figs. 6A and 6B, a case will be described in which the shape measuring device 1 measures the shape of the test object Ma in which a repeated shape is formed in the circumferential direction. For the sake of explanation, Fig. 6B shows an enlarged view of a position different from the position where the linear light is irradiated. The shape measuring device 1 irradiates the illumination light beam L onto a tooth, which is one unit of the repeated shape of the test object Ma, and acquires an image of the pattern projected onto the test object Ma to measure the shape of the test object Ma. The shape measuring device 1 of this embodiment can measure the shape of one tooth by acquiring an image of the pattern projected onto the test object Ma while moving the illumination light beam L along the direction of the tooth trace. The shape measuring device 1 can measure the shape of the test object Ma by measuring the shape of the teeth of the test object Ma in order. The test object Ma is a bevel gear in which teeth that are approximately the same shape in design are formed at a predetermined interval in the circumferential direction. Although the shape measuring device 1 of this embodiment uses a bevel gear as the test object Ma, it can measure the shape of objects of various shapes as the test object. Of course, when the test object Ma is a gear, the type of gear is not particularly limited. In addition to bevel gears, the shape measuring device 1 can also measure spur gears, helical gears, double helical gears, worm gears, pinions, hypoid gears, etc., which become test objects Ma. The shape measuring device 1 is not limited to measuring the shape of one tooth or the overall shape of the test object Ma, but can also measure the shape of any one point on the test object Ma. As shown in FIG. 6A, in the shape measuring device 1 of this embodiment, the light source 12 includes a first light source 12a and a second light source 12b, and light from the two light sources is irradiated respectively. FIG. 6A shows a state in which the line-shaped light generated by the light L1 from the first light source 12a and the line-shaped light generated by the light L2 from the second light source 12b overlap on a plane perpendicular to the light traveling direction, but they may be shifted. Furthermore, as described above, the two line-shaped lights only need to have different focal positions in the height direction of the test object Ma, and the angles of the lines in the planar direction of the test object Ma (the plane perpendicular to the height direction) may be different.

形状測定装置1は、図6Bに示すように、第1光源12aからの光L1で生成されるライン状の光で、被検物140の所定高さよりの上の領域150を計測し、第2光源12bからの光L2で生成されるライン状の光で、被検物140の所定高さよりの下の領域152を計測する。光学装置8を所定位置に配置した場合に、第1光源12aを用いて計測する範囲と、第2光源12bを用いて計測する範囲とは異なる。第1光源12aを用いて計測する範囲は領域A1であり、第2光源12bを用いて計測する範囲はA2である。測定光の投影方向において、領域A1と領域A2とが異なる位置に設定されているために、被検物140を計測する場合においては、領域A1と領域A2とが被検物140の高さの異なる位置を計測する。 As shown in FIG. 6B, the shape measuring device 1 measures an area 150 above a predetermined height of the test object 140 with a line-shaped light generated by light L1 from the first light source 12a, and measures an area 152 below a predetermined height of the test object 140 with a line-shaped light generated by light L2 from the second light source 12b. When the optical device 8 is placed at a predetermined position, the range measured using the first light source 12a is different from the range measured using the second light source 12b. The range measured using the first light source 12a is area A1, and the range measured using the second light source 12b is area A2. Since the areas A1 and A2 are set at different positions in the projection direction of the measurement light, when measuring the test object 140, the areas A1 and A2 measure positions at different heights of the test object 140.

形状測定装置1は、稼動時に被検物Maの形状を測定するための条件を設定するモード、例えばティーチングモードで測定に関する条件を設定し、測定用のプログラムを作成する。 The shape measuring device 1 sets the measurement conditions in a mode for setting the conditions for measuring the shape of the test object Ma during operation, for example, in a teaching mode, and creates a program for the measurement.

以下、図7を用いて、形状測定装置1の処理動作の一例を説明する。形状測定装置1の制御装置4は、例えば、ティーチングモードが選択された場合に、図5に示す画面100を表示し図7に示す処理を実行する。また、後述する他の処理も記憶部に記憶されているプログラムに基づいて制御装置4の各部で処理を実行することで、実現される。 Below, an example of the processing operation of the shape measuring device 1 will be described with reference to FIG. 7. For example, when the teaching mode is selected, the control device 4 of the shape measuring device 1 displays the screen 100 shown in FIG. 5 and executes the processing shown in FIG. 7. In addition, other processing, which will be described later, is also realized by executing processing in each part of the control device 4 based on a program stored in the storage unit.

制御装置4は、ティーチングモードが選択されると、測定範囲、調光領域、調光領域設定可能範囲を撮像装置8により撮影できる全範囲に予め設定する。次に、撮像装置8から画像データが制御装置4に転送され、その画像データがウインドウ102に表示する。このような状態になった時点で、測定範囲の設定がなされたかを判定する(ステップS12)。ここで、制御装置4は、撮像装置9で撮影可能な範囲の全範囲よりも小さい範囲、つまり取得した画像データの全範囲よりも小さい範囲が測定範囲として設定されている場合、測定範囲が設定されていると判定する。測定範囲の設定方法は、表示装置のウインドウ上に円形や矩形、楕円形などの任意の形状で画像データの一部を囲むようにして指定することができる。なお、制御装置4は、例えば、測定範囲選択点が選択されボタンが操作された後、ユーザによって指定された範囲を測定範囲に設定する。また、制御装置4は、条件テーブルに設定されている情報に基づいて測定範囲を設定してもよい。また、制御装置4は、撮像装置9が取得した画像から照明光束が投影されたパターンの像を抽出し、当該パターンの像が抽出された範囲を測定範囲としてもよい。 When the teaching mode is selected, the control device 4 pre-sets the measurement range, dimming area, and dimming area settable range to the entire range that can be captured by the imaging device 8. Next, image data is transferred from the imaging device 8 to the control device 4, and the image data is displayed in the window 102. At this point in time, the control device 4 judges whether the measurement range has been set (step S12). Here, if a range smaller than the entire range of the range that can be captured by the imaging device 9, that is, a range smaller than the entire range of the acquired image data, is set as the measurement range, the control device 4 judges that the measurement range has been set. The measurement range can be set by surrounding a part of the image data with any shape, such as a circle, a rectangle, or an ellipse, on the window of the display device. Note that the control device 4 sets the measurement range to the range specified by the user, for example, after the measurement range selection point is selected and a button is operated. The control device 4 may also set the measurement range based on information set in the condition table. The control device 4 may also extract an image of a pattern onto which an illumination light beam is projected from an image acquired by the imaging device 9, and set the range in which the image of the pattern is extracted as the measurement range.

制御装置4は、測定範囲の設定がある(ステップS12でYes)と判定した場合、画像データの位置座標を基に測定範囲の設定処理を行い、条件テーブルに書き込む(ステップS14)。制御装置4は、撮像装置9で撮影可能な範囲よりも小さい範囲を測定範囲に設定する。制御装置4は、測定範囲の設定がない(ステップS12でNo)と判定した場合、または測定範囲の設定処理を行った場合、入力装置6による調光領域の設定があるかを判定する(ステップS16)。制御装置4は、調光領域の設定がある(ステップS16でYes)と判定した場合、調光領域の設定処理を行う(ステップS18)。 If the control device 4 determines that a measurement range has been set (Yes in step S12), it performs a process of setting the measurement range based on the position coordinates of the image data and writes it to the condition table (step S14). The control device 4 sets the measurement range to a range smaller than the range that can be captured by the imaging device 9. If the control device 4 determines that a measurement range has not been set (No in step S12) or has performed the process of setting the measurement range, it determines whether a dimming area has been set by the input device 6 (step S16). If the control device 4 determines that a dimming area has been set (Yes in step S16), it performs a process of setting the dimming area (step S18).

制御装置4は、調光領域の設定がない(ステップS16でNo)と判定した場合、または調光領域の設定処理を行った場合、プレスキャンを実行するかを判定する(ステップS20)。ここで、プレスキャンとは、設定された条件に基づいて、光学プローブ3と被検物を相対的に移動させ、パターン像が投影される位置を移動させ、ライン光が照射される位置を表示装置5に表示させる処理である。被検物を相対的に移動させながら、所定のフレームレートで撮像装置9により取得されたライン状のパターンの像を含む画像データを次々と表示させる。それと同時に、測定範囲、調光領域を画像データに重畳させながら表示し続けるようにすると良い。制御装置4は、プレスキャンを実行する(ステップS20でYes)と判定した場合、プレスキャン処理を実行する(ステップS22)。 When the control device 4 determines that the dimming area is not set (No in step S16) or when the dimming area setting process is performed, it determines whether to perform a prescan (step S20). Here, prescan is a process of moving the optical probe 3 and the test object relatively based on the set conditions, moving the position where the pattern image is projected, and displaying the position where the line light is irradiated on the display device 5. While moving the test object relatively, image data including the image of the line-shaped pattern acquired by the imaging device 9 at a predetermined frame rate is displayed one after another. At the same time, it is preferable to continue displaying the measurement range and dimming area while superimposing them on the image data. When the control device 4 determines that a prescan is to be performed (Yes in step S20), it executes the prescan process (step S22).

制御装置4は、プレスキャンを実行しない(ステップS20でNo)と判定した場合、またはプレスキャン処理を行った場合、設定が終了したかを判定する(ステップS24)。制御装置4は、設定が終了していない(ステップS24でNo)と判定した場合、ステップS12に戻り、上述した処理を再び実行する。 When the control device 4 determines that pre-scanning is not to be performed (No in step S20) or when the pre-scanning process is performed, it determines whether the setting is complete (step S24). When the control device 4 determines that the setting is not complete (No in step S24), it returns to step S12 and executes the above-mentioned process again.

制御装置4は、プレスキャン等の結果によりライン状の光の照射条件、記憶された測定範囲の位置情報及び調光範囲の位置情報と、光学プローブ3の走査パスなどの測定条件が設定されたら、形状測定プログラムを生成する(ステップS28)。制御装置4は、ライン状の光の照射条件、測定範囲、調光領域、調光方式や測定座標算出領域も含めた被検物Maを測定するための形状測定プログラムを生成し、記憶部46に記憶する。具体的には、制御装置4は、各種条件に基づいてライン状の光の照射条件、測定パス、測定速度を決定し、プローブ移動装置2によるXYZ軸方向の移動経路、保持回転装置7によるZθ方向の回転速度、光学プローブ3による画像の取得タイミング等を決定し、決定した動作の情報と、設定した調光条件の情報と、取得した画像からパターンの像の位置を抽出する測定範囲の情報と、を含む形状測定プログラムを生成する。 When the control device 4 sets the linear light irradiation conditions based on the results of prescanning, the stored position information of the measurement range and the position information of the dimming range, and the measurement conditions such as the scanning path of the optical probe 3, it generates a shape measurement program (step S28). The control device 4 generates a shape measurement program for measuring the test object Ma including the linear light irradiation conditions, the measurement range, the dimming area, the dimming method, and the measurement coordinate calculation area, and stores it in the memory unit 46. Specifically, the control device 4 determines the linear light irradiation conditions, the measurement path, and the measurement speed based on various conditions, determines the movement path in the XYZ axis directions by the probe moving device 2, the rotation speed in the Zθ direction by the holding and rotating device 7, the image acquisition timing by the optical probe 3, etc., and generates a shape measurement program including information on the determined operation, information on the set dimming conditions, and information on the measurement range for extracting the position of the pattern image from the acquired image.

制御装置4は、形状測定プログラムを生成したら、測定を実行するかを判定する(ステップS30)。ここで、測定とは、設定された条件に基づいて、光学プローブ3と被検物Maを相対的に移動させ、パターン像が投影される位置を移動させ、測定領域内でパターン像が投影される位置を検出し、被検物の各部位の座標値(点群データ)を取得することで、形状を測定する処理である。制御装置4は、測定を実行する(ステップS30でYes)と判定した場合、撮像装置8を所定のフレームレートで撮影を繰り返される。制御装置4は、撮影された画像データから調光範囲に含まれる各画素列の最大画素値を取得し、光源装置8や撮像装置9に調光制御の情報を出力する(ステップS31)。次に、その調光条件に基づき、撮像装置9は被検物Maに投影されたパターンの像を撮像し、そのときの画像データを制御装置4に送出する(ステップS32)。次に、制御装置4では、測定範囲情報に基づき、画像データの中からパターンの像の位置を求め、かつプローブ移動装置2の位置情報とパターンの像の位置情報から被検物Maのパターンが投影された部分の三次元座標値を算出する(ステップS33)。 After generating the shape measurement program, the control device 4 determines whether to execute the measurement (step S30). Here, the measurement is a process of measuring the shape by moving the optical probe 3 and the test object Ma relative to each other based on the set conditions, moving the position where the pattern image is projected, detecting the position where the pattern image is projected within the measurement area, and acquiring the coordinate values (point cloud data) of each part of the test object. If the control device 4 determines that the measurement is to be executed (Yes in step S30), the image capture device 8 is caused to repeatedly capture images at a predetermined frame rate. The control device 4 acquires the maximum pixel value of each pixel row included in the dimming range from the captured image data, and outputs dimming control information to the light source device 8 and the image capture device 9 (step S31). Next, based on the dimming conditions, the image capture device 9 captures an image of the pattern projected on the test object Ma, and sends the image data at that time to the control device 4 (step S32). Next, the control device 4 determines the position of the pattern image from the image data based on the measurement range information, and calculates the three-dimensional coordinate values of the portion of the test object Ma onto which the pattern is projected from the position information of the probe moving device 2 and the position information of the pattern image (step S33).

制御装置4は、図7のステップS12からステップS28までの処理、つまり形状測定プログラムを作成するまでの測定処理以外の処理をティーチング処理とし、測定処理とは別のモードでの処理として実行してもよい。また、制御装置4は、ステップS20とステップS22を行わなくてもよい。つまり、測定範囲、調光領域は、表示装置5に表示させなくてもよい。 The control device 4 may treat the processes from step S12 to step S28 in FIG. 7, i.e., processes other than the measurement process up to the creation of the shape measurement program, as teaching processes, and execute them as processes in a mode different from the measurement process. Also, the control device 4 may not perform steps S20 and S22. In other words, the measurement range and dimming area may not be displayed on the display device 5.

次に、図8から図10を用いて、形状測定プログラムを生成する処理、具体的には、ライン状の光の照射条件の決定方法について説明する。制御装置4は、図8に示すように、被検物(被検物)の測定領域の内、2つの光源を用い測定する領域を検出する(ステップS30)。 Next, the process of generating a shape measurement program, specifically, the method of determining the irradiation conditions for the line-shaped light, will be described with reference to Figures 8 to 10. As shown in Figure 8, the control device 4 detects the area to be measured using two light sources within the measurement area of the test object (test object) (step S30).

この場合、図9に示すように、制御装置4は、測定対象、つまり被検物のプレスキャンデータを読み込む(ステップS40)。形状測定装置1は、プレスキャンで取得したデータから被検物の外形形状を検出する。なお形状測定装置1は、設計データ、例えばCADデータのように、測定対象の形状の情報を予め備えている場合、形状の情報に基づいて、2つの光源を用いて計測を行う領域を設定することもできる。 In this case, as shown in FIG. 9, the control device 4 reads the pre-scan data of the measurement object, i.e., the test object (step S40). The shape measuring device 1 detects the outer shape of the test object from the data acquired by the pre-scan. Note that if the shape measuring device 1 is provided with information on the shape of the measurement object in advance, such as design data, e.g., CAD data, it can also set the area in which measurement is performed using two light sources based on the shape information.

次に、制御装置4は、被検物の高さが閾値以上であるかを判定する(ステップS42)。制御装置4は、被検物の高さが閾値以上である(ステップS42でYes)と判定した場合、2つの光源を用いた測定で測定条件を設定する(ステップS44)。制御装置4は、被検物の高さが閾値未満である(ステップS42でNo)と判定した場合、1つの光源を用いた測定で測定条件を設定する(ステップS46)。 Next, the control device 4 determines whether the height of the test object is equal to or greater than the threshold value (step S42). If the control device 4 determines that the height of the test object is equal to or greater than the threshold value (Yes in step S42), it sets the measurement conditions for measurement using two light sources (step S44). If the control device 4 determines that the height of the test object is less than the threshold value (No in step S42), it sets the measurement conditions for measurement using one light source (step S46).

制御装置4は、被検物の形状に基づいて、2つの光源を用いて計測を行うか、1つの光源を用いて計測を行うかを決定する。制御装置4は、被検物の計測する位置、被検物を回転させる場合は、回転方向の位置に応じて、2つの光源を用いて計測を行うか、1つの光源を用いて計測を行うか切り換えてもよい。上記実施形態では、2つの光源を用いて、計測する領域を設定したが、全ての領域を2つの光源を用いて計測してもよい。 The control device 4 determines whether to use two light sources or one light source for measurement based on the shape of the test object. The control device 4 may switch between using two light sources or one light source for measurement depending on the measurement position of the test object, or the position in the rotation direction when the test object is rotated. In the above embodiment, the area to be measured is set using two light sources, but all areas may be measured using two light sources.

図8に戻る。次に、制御装置4は、制御装置4は、2つの光源を用い測定する場合の撮像装置9の撮像素子(検出器)上のROIの領域を設定する(ステップS32)。制御装置4は、設定した条件に基づいて、形状測定プログラムを作成する(ステップS34)。 Returning to FIG. 8, the control device 4 then sets the ROI area on the imaging element (detector) of the imaging device 9 when measuring using two light sources (step S32). The control device 4 creates a shape measurement program based on the set conditions (step S34).

図10を用いて、ステップS32とステップS34の処理を説明する。具体的には、2つの光源を用いる場合の領域ROI1と領域ROI2の設定処理について説明する。制御装置4は、被検物の測定領域のうち、2つの光源で測定する領域を抽出する(ステップS50)。制御装置4は、2つの光源を用いて測定する場合の検出器上のROI1とROI2を設定する(ステップS52)。制御装置4は、測定位置毎に設定されたROI1、ROI2が測定位置毎で異なるように設定する(ステップS54)。すなわち、制御装置4は、ROI1とROI2との大きさを、測定位置毎に異なるように設定する。制御装置4は、設定した条件に基づいて、形状測定プログラムを作成する(ステップS56)。 The processing of steps S32 and S34 will be described with reference to FIG. 10. Specifically, the process of setting the regions ROI1 and ROI2 when two light sources are used will be described. The control device 4 extracts the region to be measured with two light sources from the measurement region of the test object (step S50). The control device 4 sets ROI1 and ROI2 on the detector when measuring using two light sources (step S52). The control device 4 sets ROI1 and ROI2 set for each measurement position so that they are different for each measurement position (step S54). In other words, the control device 4 sets the sizes of ROI1 and ROI2 so that they are different for each measurement position. The control device 4 creates a shape measurement program based on the set conditions (step S56).

本実施形態の形状測定装置1は、2つの光源を用いて計測を行う場合、第1光源12aによる光L1の形成及び撮像素子20の領域ROI1での光L1の検出と、第2光源12bによる光L2の形成及び撮像素子20の領域ROI2での光L2の検出と、を交互に行う。本実施形態の形状測定装置1は、2つの光源を用いて計測を行う場合、第1光源12aによる光L1の照射と、第2光源12bにより光L2の照射とを異なる時間に照射する。この場合、光源装置8は、光L1及び光L2の2つの測定光の一方を被検物Mに投影する。つまり、光源装置8は、第1光源12aによる光L1の照射と、第2光源12bによる光L2の照射とを切り替えて行う。具体的には、図11に示すように、第1光源12aによるライン光の形成及び撮像素子20の領域ROI1でのライン光の検出を行っている間は、第2光源12bによるライン光の形成及び撮像素子20の領域ROI2でのライン光の検出を行わず、第2光源12bによるライン光の形成及び撮像素子20の領域ROI2でのライン光の検出を行っている間は、第1光源12aによるライン光の形成及び撮像素子20の領域ROI1でのライン光の検出を行わない。また、撮像素子の領域ROI1で検出した信号の取り出しは、第1光源12aによるライン光の形成が行われていない間に行う。撮像素子の領域ROI2で検出した信号の取り出しは、第2光源12bによるライン光の形成が行われていない間に行う。なお、2つの光源を用いて計測を行う場合に、第1光源12aによる光L1の照射と、第2光源12bにより光L2の照射とを異なる時間に照射するものとしたが、同時に照射しても構わない。例えば、撮像素子20の領域ROI1と撮像素子20の領域ROI2とで重なる領域を測定する場合のみ、第1光源12aによる光L1の照射と、第2光源12bにより光L2の照射とを異なる時間で照射するものとし、それ以外の領域で計測する場合には、第1光源12aによる光L1の照射と、第2光源12bにより光L2の照射とを同時に照射するものとしても構わない。 When the shape measuring device 1 of this embodiment uses two light sources to perform measurement, the first light source 12a forms light L1 and detects light L1 in the region ROI1 of the image sensor 20, and the second light source 12b forms light L2 and detects light L2 in the region ROI2 of the image sensor 20, alternately. When the shape measuring device 1 of this embodiment uses two light sources to perform measurement, the first light source 12a irradiates light L1 and the second light source 12b irradiates light L2 at different times. In this case, the light source device 8 projects one of the two measurement lights, light L1 and light L2, onto the test object M. In other words, the light source device 8 switches between irradiating light L1 by the first light source 12a and irradiating light L2 by the second light source 12b. Specifically, as shown in FIG. 11, while the first light source 12a forms a line light and detects the line light in the region ROI1 of the image sensor 20, the second light source 12b does not form a line light and the second light source 12b does not detect the line light in the region ROI2 of the image sensor 20, and while the second light source 12b forms a line light and detects the line light in the region ROI2 of the image sensor 20, the first light source 12a does not form a line light and the first light source 12a does not detect the line light in the region ROI1 of the image sensor. Also, the signal detected in the region ROI1 of the image sensor is taken out while the first light source 12a does not form a line light. The signal detected in the region ROI2 of the image sensor is taken out while the second light source 12b does not form a line light. When the measurement is performed using two light sources, the first light source 12a irradiates the light L1 and the second light source 12b irradiates the light L2 at different times, but they may be irradiated simultaneously. For example, only when measuring the overlapping area between region ROI1 of image sensor 20 and region ROI2 of image sensor 20, light L1 from first light source 12a and light L2 from second light source 12b may be irradiated at different times, and when measuring other areas, light L1 from first light source 12a and light L2 from second light source 12b may be irradiated simultaneously.

また、本実施形態の形状測定装置1は、隣接する画像データ毎に領域ROI1と領域ROI2とを一部重複させ、かつ、重複する領域を測定位置毎に変化させる。本実施形態においては、形状測定装置1は、重複する領域を測定している間に変化させる。つまり、本実施形態の形状測定装置1は、領域ROI1の撮像素子の行数と領域ROI2の撮像素子の行数を画像データ毎に変化させる。図12は、各画像データでの領域ROI1と領域ROI2の範囲を模式的に示している。図12の線分172a,172b,172c,172d,172e,172f,172g,172hは、領域ROI1の範囲を示している。線分174a,174b,174c,174d,174e,174f,174g,174hは、領域ROI2の範囲を示している。線分172aと線分174aとが隣接する画像データとなり、線分172aと線分174aとに対応する画像データで、一部重複し、かつ、撮像素子20の全行の画像データを取得する。また、範囲176aは、線分172aと、線分174aとが重なる範囲である。範囲176b,176c,176d,176e,176f,176g,176hは、線分172b,172c,172d,172e,172f,172g,172hと、隣接する線分174b,174c,174d,174e,174f,174g,174hとが重なる範囲である。重複する領域は測定位置毎に、重なる領域が設定する位置が変わる。また、重複する領域は測定位置毎に、重なる領域の面積が変わる。なお、本実施形態においては、領域ROI1と領域ROI2とで重複する領域を測定位置毎に変化させているが、測定毎に重なる領域を変化させても構わない。 In addition, the shape measuring device 1 of this embodiment overlaps the region ROI1 and the region ROI2 for each adjacent image data, and changes the overlapping region for each measurement position. In this embodiment, the shape measuring device 1 changes the overlapping region while measuring it. That is, the shape measuring device 1 of this embodiment changes the number of rows of the image pickup element in the region ROI1 and the number of rows of the image pickup element in the region ROI2 for each image data. Figure 12 shows the ranges of the region ROI1 and the region ROI2 in each image data. The line segments 172a, 172b, 172c, 172d, 172e, 172f, 172g, and 172h in Figure 12 indicate the range of the region ROI1. The line segments 174a, 174b, 174c, 174d, 174e, 174f, 174g, and 174h indicate the range of the region ROI2. The line segments 172a and 174a are adjacent image data, and the image data corresponding to the line segments 172a and 174a partially overlap, and image data of all rows of the image sensor 20 is acquired. Moreover, the range 176a is the range where the line segments 172a and 174a overlap. The ranges 176b, 176c, 176d, 176e, 176f, 176g, and 176h are the range where the line segments 172b, 172c, 172d, 172e, 172f, 172g, and 172h overlap with the adjacent line segments 174b, 174c, 174d, 174e, 174f, 174g, and 174h. The position where the overlapping area is set changes for each measurement position. Moreover, the area of the overlapping area changes for each measurement position. In this embodiment, the overlapping area between regions ROI1 and ROI2 is changed for each measurement position, but the overlapping area may be changed for each measurement.

制御装置4は、図12に示すように、隣接する画像データで、領域ROI1と領域ROI2とが一部重なる状態で、領域ROI1の撮像素子の行数と領域ROI2の撮像素子の行数を画像データ毎に変化させる。制御装置4は、図11に示すタイミングで、図12の示す各領域の画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、被検物Maの外形形状を計測する。 As shown in FIG. 12, the control device 4 changes the number of rows of the image sensor in region ROI1 and the number of rows of the image sensor in region ROI2 for each image data, with the adjacent image data having partial overlap between region ROI1 and region ROI2. The control device 4 acquires image data of each region shown in FIG. 12 at the timing shown in FIG. 11, and measures the outer shape of the test object Ma based on the acquired image data.

以上、説明したとおり、形状測定装置は、測定光を用い被検物の三次元形状を測定する。光源からの光を光学系により、測定光を形成するために、測定光の照射方向の位置によって、測定光の幅が変化する。測定光の照射方向の位置によっては、測定光の照射領域が広くなってしまい、形状測定の計測結果の精度が低下するおそれがあった。また、所定範囲の測定光の幅を用い、計測しようとすると、被検物と光学プローブとの、測定光の投影方向における相対位置を調整する必要があり、計測に時間が必要となる場合があった。そこで、本実施形態の形状測定装置1は、測定光の投影方向に沿った異なる領域に第1測定光と第2測定光とを照射することとした。 As described above, the shape measuring device measures the three-dimensional shape of the test object using the measurement light. The light from the light source is formed into the measurement light by the optical system, so the width of the measurement light changes depending on the position in the irradiation direction of the measurement light. Depending on the position in the irradiation direction of the measurement light, the irradiation area of the measurement light may become wide, which may reduce the accuracy of the shape measurement results. In addition, when attempting to measure using a width of the measurement light of a predetermined range, it is necessary to adjust the relative positions of the test object and the optical probe in the projection direction of the measurement light, which may require time for measurement. Therefore, the shape measuring device 1 of this embodiment is designed to irradiate different areas along the projection direction of the measurement light with the first measurement light and the second measurement light.

これにより、被検物の形状をより高い精度で検出することができる。また、2つの光源で領域分割を行うため、効率よく計測を行うことができる。なお、本実施形態では、2つの光源を用いたが、これに限られない。一つの光源からの光を分岐し、光L1と光L2としても構わない。3つ以上の光源を用いてもよい。この場合には、3つの測定光の照射領域を設け、それに対応する3つの撮像領域とすることが可能である。 This allows the shape of the test object to be detected with higher accuracy. Furthermore, since area division is performed using two light sources, measurement can be performed efficiently. Note that, although two light sources are used in this embodiment, this is not limited to this. Light from one light source may be branched into light L1 and light L2. Three or more light sources may be used. In this case, it is possible to provide three irradiation areas for measurement light and three corresponding imaging areas.

また、形状測定装置1は、画像データを取得する領域ROI1と領域ROI2とを変化させることで、重複する領域が一定になることを抑制でき、一部の領域の形状データのみが他の領域に比べて多くなることを抑制できる。これにより、計測結果から重複データを除去する等の処理が不要となり処理を簡単にすることができる。また、上記実施形態では、領域ROI1と領域ROI2とを重複させたが、領域ROI1と領域ROI2とが接するように領域を設定してもよい。また、領域ROI1と領域ROI2とが離れて設定されも構わない。また、領域ROI1と領域ROI2とがそれぞれ異なる撮像素子に設定されていても構わない。この場合、領域ROI1と領域ROI2とは、異なる領域となる。 Furthermore, by varying the regions ROI1 and ROI2 from which image data is acquired, the shape measuring device 1 can prevent the overlapping regions from becoming constant, and can prevent the shape data of only some regions from becoming greater than that of other regions. This eliminates the need for processing such as removing overlapping data from the measurement results, simplifying the processing. In the above embodiment, the regions ROI1 and ROI2 are overlapped, but the regions may be set so that the regions ROI1 and ROI2 are in contact. The regions ROI1 and ROI2 may also be set apart. The regions ROI1 and ROI2 may also be set on different image sensors. In this case, the regions ROI1 and ROI2 are different regions.

また、形状測定装置1は、領域ROI1の画像データの取得時は、第1光源12aから被検物に光を照射し、第2光源12bから被検物に光を照射せず、領域ROI2の画像データの取得時は、第1光源12aから被検物に光を照射せず、第2光源12bから被検物に光を照射することで、検出する対象のパターン以外を検出することを抑制でき、より簡単な処理で形状の計測を行うことができる。 In addition, when acquiring image data of region ROI1, the shape measuring device 1 irradiates the test object with light from the first light source 12a but does not irradiate the test object with light from the second light source 12b, and when acquiring image data of region ROI2, the shape measuring device 1 does not irradiate the test object with light from the first light source 12a but irradiates the test object with light from the second light source 12b, thereby preventing detection of anything other than the pattern of the target to be detected and enabling shape measurement with simpler processing.

また、本実施形態の制御装置4は、プレスキャン処理を実行可能とすることで、被検物Mの形状、各光源から光を照射することで形成されるパターン、被検物Mと照明光束Lとが相対移動する際の、測定範囲及び調光領域の画像の変動をユーザが目視で確認することができる。これにより、測定範囲及び調光領域をより適切な範囲、領域に設定することができる。 In addition, the control device 4 of this embodiment is capable of executing a pre-scan process, allowing the user to visually check the shape of the test object M, the pattern formed by irradiating light from each light source, and the fluctuations in the image of the measurement range and dimming area when the test object M and the illumination light beam L move relative to each other. This allows the measurement range and dimming area to be set to more appropriate ranges and areas.

なお、形状測定装置1は、測定範囲を任意の領域に設定することができる。上記実施形態では、パターンの像が形成される領域を選択して複数の測定範囲にしたが、パターンの像が形成される範囲を全部含む広い範囲を1つの測定範囲としてもよい。この場合は、測定範囲に輝線を含む場合があるが、測定範囲に基づいて設定した調光領域設定可能範囲に基づいて調光領域を設定することで、一部の領域のみを調光領域とすることができる。これにより、調光条件を適切な条件とすることができる。 The shape measuring device 1 can set the measurement range to any region. In the above embodiment, the region where the image of the pattern is formed is selected to set multiple measurement ranges, but a wide range including the entire region where the image of the pattern is formed may be set as one measurement range. In this case, the measurement range may include bright lines, but by setting the dimming region based on the dimming region settable range set based on the measurement range, it is possible to set only a portion of the region as the dimming region. This allows the dimming conditions to be appropriate.

また、制御装置4は、調光条件を、形状測定プログラムの作成時に設定したが、これに限定されない。制御装置4は、測定時の画像の調光領域の光量に基づいて、調光条件を設定してもよい。これにより、測定時に取得した画像に適した調光条件とすることができる。 Although the control device 4 sets the dimming conditions when creating the shape measurement program, this is not limited to the above. The control device 4 may set the dimming conditions based on the amount of light in the dimming area of the image during measurement. This allows the dimming conditions to be suitable for the image acquired during measurement.

形状測定装置1の移動機構は、本実施形態のように、第1の方向、第1の方向に直交する第2の方向、及び、第1方向と第2の方向がなす平面と直交する第3の方向に光学プローブ3と被検物M(Ma)とを相対移動可能であり、第1方向と第2の方向がなす平面に径方向が含まれることが好ましい。これにより、相対位置を任意の方向に移動させることができる。また、形状測定装置1は、形状測定装置1に限定されず、被検物Mと被検物Mに投影するパターンとの相対位置を移動さえる機構としては、種々の組み合わせを用いることができる。形状測定装置1は、光学プローブ3と被検物MのどちらをX軸、Y軸、Z軸方向に移動可能としてもよいし、X軸、Y軸、Z軸方向の回りを回転させてもよい。また、形状測定装置1は、相対移動しない機構としてもよい。 As in this embodiment, the moving mechanism of the shape measuring device 1 can move the optical probe 3 and the test object M (Ma) relatively in a first direction, a second direction perpendicular to the first direction, and a third direction perpendicular to the plane formed by the first direction and the second direction, and it is preferable that the plane formed by the first direction and the second direction includes a radial direction. This allows the relative position to be moved in any direction. In addition, the shape measuring device 1 is not limited to the shape measuring device 1, and various combinations can be used as a mechanism for moving the relative position between the test object M and the pattern projected onto the test object M. In the shape measuring device 1, either the optical probe 3 or the test object M can be moved in the X-axis, Y-axis, or Z-axis directions, or can be rotated around the X-axis, Y-axis, or Z-axis directions. In addition, the shape measuring device 1 may be a mechanism that does not move relatively.

光学プローブ3の照明光学系13によりライン状の測定光が投影される例で説明したが、本発明はこれだけに限られない。例えば、被検物Mに対してドット状のスポットパターンが投影される光学系と、このスポットパターンが被検物Mの表面上で1方向に走査できるように、偏向走査ミラーを具備した照明光学系を用いても良い。この場合は、ライン状の測定光の長手方向が偏向走査ミラーの走査方向に対応する。これにより、ドット状のスポットパターン少なくとも線状の走査範囲内で走査しながら投影し、線状の走査範囲内がライン状の測定光となる。 Although an example has been described in which a line-shaped measurement light is projected by the illumination optical system 13 of the optical probe 3, the present invention is not limited to this. For example, an optical system that projects a dot-shaped spot pattern onto the test object M, and an illumination optical system equipped with a deflection scanning mirror so that this spot pattern can be scanned in one direction on the surface of the test object M may be used. In this case, the longitudinal direction of the line-shaped measurement light corresponds to the scanning direction of the deflection scanning mirror. As a result, the dot-shaped spot pattern is projected while being scanned at least within a linear scanning range, and the linear scanning range becomes a line-shaped measurement light.

上記実施形態の形状測定装置1は、1台の装置で処理を行ったが複数組み合わせてもよい。図13は、形状測定装置を有するシステムの構成を示す模式図である。次に、図13を用いて、形状測定装置を有する形状測定システム300について説明する。形状測定システム300は、形状測定装置1と、複数台(図では2台)の形状測定装置1aと、プログラム作成装置302とを、有する。形状測定装置1、1a、プログラム作成装置302は、有線または無線の通信回線で接続されている。形状測定装置1aは、測定範囲設定部33、調光領域設定部34及び調光領域設定可能範囲設定部35を備えていない以外は、形状測定装置1と同様の構成である。プログラム作成装置302は、上述した形状測定装置1の制御装置4で作成する種々の設定やプログラムを作成する。具体的には、プログラム作成装置302は、測定範囲、調光領域設定可能範囲及び調光領域の情報や、測定範囲、調光領域設定可能範囲及び調光領域の情報を含む形状測定プログラム等を作成する。プログラム作成装置302は、作成したプログラムや、データを形状測定装置1、1aに出力する。形状測定装置1aは、領域及び範囲の情報や形状測定プログラムを形状測定装置1や、プログラム作成装置302から取得し、取得したデータ、プログラムを用いて、処理を行う。形状測定システム300は、測定プログラムを形状測定装置1や、プログラム作成装置302で作成したデータ、プログラムを用いて、形状測定装置1aで測定を実行することで、作成したデータ、プログラムを有効活用することができる。また、形状測定装置1aは、測定範囲設定部33、調光領域設定部34及び調光領域設定可能範囲設定部35、さらにその他の設定を行う各部を設けなくても測定を行うことができる。 Although the shape measuring device 1 of the above embodiment performs processing using one device, multiple devices may be combined. FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a system having a shape measuring device. Next, a shape measuring system 300 having a shape measuring device will be described with reference to FIG. 13. The shape measuring system 300 has a shape measuring device 1, multiple shape measuring devices 1a (two in the figure), and a program creating device 302. The shape measuring devices 1, 1a, and the program creating device 302 are connected by a wired or wireless communication line. The shape measuring device 1a has the same configuration as the shape measuring device 1 except that it does not have the measurement range setting unit 33, the dimming area setting unit 34, and the dimming area settable range setting unit 35. The program creating device 302 creates various settings and programs to be created by the control device 4 of the shape measuring device 1 described above. Specifically, the program creating device 302 creates information on the measurement range, the dimming area settable range, and the dimming area, and a shape measuring program including information on the measurement range, the dimming area settable range, and the dimming area. The program creation device 302 outputs the created program and data to the shape measuring device 1, 1a. The shape measuring device 1a acquires area and range information and a shape measurement program from the shape measuring device 1 and the program creation device 302, and performs processing using the acquired data and program. The shape measuring system 300 executes measurement with the shape measuring device 1a using the measurement program and the data and program created by the shape measuring device 1 and the program creation device 302, thereby making effective use of the created data and program. Furthermore, the shape measuring device 1a can perform measurement without providing the measurement range setting unit 33, the dimming area setting unit 34, the dimming area settable range setting unit 35, and other units for setting.

また、上記実施形態では、形状測定装置1が、円周方向に繰り返し形状が形成された被検物Maの形状を測定し、その際に被検物Maの底部をテーブル71に固定する場合(図6A等参照)を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図14は、形状測定装置の他の例を示す斜視図である。図14に示す形状測定装置1Aは、本体部111と、センサ部120と、移動部130とを有している。図14におけるXYZ直交座標系では、以下の定盤113の上面と平行な面をXY平面とする。また、定盤113上における一方向をX方向とし、定盤113の上面においてX方向に直交する方向をY方向とし、定盤113の上面に直交する方向をZ方向とする。 In the above embodiment, the shape measuring device 1 measures the shape of the test object Ma having a repeated shape formed in the circumferential direction, and the bottom of the test object Ma is fixed to the table 71 (see FIG. 6A, etc.), but the present invention is not limited to this. FIG. 14 is a perspective view showing another example of the shape measuring device. The shape measuring device 1A shown in FIG. 14 has a main body 111, a sensor unit 120, and a moving unit 130. In the XYZ Cartesian coordinate system in FIG. 14, a plane parallel to the upper surface of the base plate 113 is the XY plane. Also, one direction on the base plate 113 is the X direction, a direction perpendicular to the X direction on the upper surface of the base plate 113 is the Y direction, and a direction perpendicular to the upper surface of the base plate 113 is the Z direction.

本体部111は、架台112と、該架台112上に載置される定盤113とを含む。架台112は、形状測定装置1A全体の水平度を調整するためのものである。定盤113は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台112により水平に保たれている。定盤113の上面には、テーブル114が載置されている。テーブル114は、XY平面に平行な平面状であり、Z方向に平行な軸線周りに回転可能であり、XY平面に対して傾斜可能である。このため、テーブル114では、被検物Mを任意の姿勢で保持可能である。なお、テーブル114は、回転及び傾斜可能な構成に限定されず、例えば定盤113に固定された構成であってもよい。 The main body 111 includes a stand 112 and a base plate 113 placed on the stand 112. The stand 112 is for adjusting the levelness of the entire shape measuring device 1A. The base plate 113 is made of stone or cast iron, and its upper surface is kept horizontal by the stand 112. A table 114 is placed on the upper surface of the base plate 113. The table 114 is flat and parallel to the XY plane, and can rotate around an axis parallel to the Z direction and can be tilted with respect to the XY plane. Therefore, the table 114 can hold the test object M in any position. Note that the table 114 is not limited to a rotatable and tiltable configuration, and may be fixed to the base plate 113, for example.

センサ部120は、テーブル114に載置される被検物Mに向けて測定光を投影し、被検物Mに投影される像を撮像して画像データを出力する。センサ部120は、上記実施形態における光学プローブ3と同様の構成である。 The sensor unit 120 projects measurement light toward the test object M placed on the table 114, captures the image projected onto the test object M, and outputs image data. The sensor unit 120 has the same configuration as the optical probe 3 in the above embodiment.

移動部130は、被検物Mに投影された測定光の長手方向と略直角な方向にセンサ部120を移動させることで、測定光を被検物Mの表面に走査させる。形状測定装置1Aでは、センサ部120が移動部130によって所定方向に沿って移動される。移動部130は、X軸ガイド115aと、駆動側柱115bと、従動側柱115cとを含む門型フレームを備えている。 The moving unit 130 moves the sensor unit 120 in a direction approximately perpendicular to the longitudinal direction of the measurement light projected onto the test object M, thereby scanning the measurement light over the surface of the test object M. In the shape measurement device 1A, the sensor unit 120 is moved along a predetermined direction by the moving unit 130. The moving unit 130 has a gate-shaped frame including an X-axis guide 115a, a driving side column 115b, and a driven side column 115c.

X軸ガイド115aには、ヘッド部116が配置される。ヘッド部116は、X軸ガイド115aに沿ってX軸方向に移動可能である。ヘッド部116には、Z軸ガイド117が装着される。Z軸ガイド117は、ヘッド部116に対してZ軸方向に移動可能である。Z軸ガイド117の下端部には、上記のセンサ部120が装着される。 A head unit 116 is disposed on the X-axis guide 115a. The head unit 116 is movable in the X-axis direction along the X-axis guide 115a. A Z-axis guide 117 is attached to the head unit 116. The Z-axis guide 117 is movable in the Z-axis direction relative to the head unit 116. The above-mentioned sensor unit 120 is attached to the lower end of the Z-axis guide 117.

定盤113上には、被検物Mを支持する治具74が配置される。形状測定装置1Aは、治具74を用いて被検物Mを支持することで、任意の形状の被検物Mをテーブル114に安定して載置可能である。なお、テーブル114の他の構成については、上記実施形態のテーブル71と同様である。また、形状測定装置1Aは、テーブル114以外の構成については、上記実施形態の形状測定装置1と同様である。 A jig 74 that supports the test object M is placed on the base plate 113. The shape measuring device 1A can stably place the test object M of any shape on the table 114 by supporting the test object M using the jig 74. The other configuration of the table 114 is similar to that of the table 71 in the above embodiment. The shape measuring device 1A is similar to the shape measuring device 1 in the above embodiment in terms of the configuration other than the table 114.

治具74は、被検物Mの形状に応じて、上部(+Z方向)又は側方(Z軸に対する放射方向)から当該被検物Mを支持可能である。治具74は、例えばテーブル114に着脱可能に保持される。治具74は、テーブル114から+Z側に延びる柱状部74aと、当該柱状部74aの先端(+Z側の端部)から被検物Mに向けて延びる支持部74bとを有する。治具74は、被検物Mの周囲に1つ又は複数配置される。治具74は、支持部74bとテーブル114との間で被検物Mを支持する。治具74は、複数設けられる場合、複数の支持部74bの間で被検物Mを支持してもよい。なお、治具74の構成は、図14に示すような柱状部74a及び支持部74bを有する構成に限定されず、被検物Mを上方又は側方から支持可能な構成であれば、他の構成であってもよい。 The jig 74 can support the test object M from above (+Z direction) or from the side (radial direction relative to the Z axis) depending on the shape of the test object M. The jig 74 is detachably held on, for example, the table 114. The jig 74 has a columnar portion 74a extending from the table 114 to the +Z side and a support portion 74b extending from the tip (end portion on the +Z side) of the columnar portion 74a toward the test object M. One or more jigs 74 are arranged around the test object M. The jig 74 supports the test object M between the support portion 74b and the table 114. When multiple jigs 74 are provided, the test object M may be supported between multiple support portions 74b. Note that the configuration of the jig 74 is not limited to the configuration having the columnar portion 74a and the support portion 74b as shown in FIG. 14, and may be other configurations as long as it is a configuration that can support the test object M from above or from the side.

治具74の表面は、少なくとも測定光の波長と同一波長の光を吸収する塗料によって被覆されている。治具74は、被検物Mと共に当該治具74に測定光が照射される場合に、得られる画像データのうち治具74に対応するデータが被検物Mに対応するデータに対して制御装置4により区別可能となる程度に測定光を吸収するように、表面が上記塗料で被覆されている。したがって、治具74による測定光の反射による画像の明度の値と、被検物Mによる測定光の反射による画像の明度の値とが異なっている。そのため、被検物Mと治具とを測定した場合の画像データにおいて、明度の値を用いて、被検物Mと治具とを区別することができる。本実施形態においては、治具74においては測定光を吸収することにより治具74による測定光の反射による明度の値は、被検物Mによる測定光の反射による明度の値よりも低い。したがって、明度の値よりも低いものを治具74による測定光の反射として、治具74による測定結果とすることができる。なお、治具74は、測定光が照射された場合に撮像装置9の撮像素子20において測定光として検出されない程度に当該測定光を吸収するように、表面が上記塗料で被覆された状態であってもよい。 The surface of the jig 74 is coated with a paint that absorbs light of at least the same wavelength as the wavelength of the measurement light. When the measurement light is irradiated onto the jig 74 together with the test object M, the surface of the jig 74 is coated with the paint so that the measurement light is absorbed to such an extent that the data corresponding to the jig 74 in the obtained image data can be distinguished from the data corresponding to the test object M by the control device 4. Therefore, the brightness value of the image due to the reflection of the measurement light by the jig 74 and the brightness value of the image due to the reflection of the measurement light by the test object M are different. Therefore, in the image data when the test object M and the jig are measured, the test object M and the jig can be distinguished from each other using the brightness value. In this embodiment, the jig 74 absorbs the measurement light, so that the brightness value due to the reflection of the measurement light by the jig 74 is lower than the brightness value due to the reflection of the measurement light by the test object M. Therefore, the lower brightness value can be regarded as the reflection of the measurement light by the jig 74 and can be regarded as the measurement result by the jig 74. The surface of the jig 74 may be coated with the above-mentioned paint so that when the measurement light is irradiated, the measurement light is absorbed to such an extent that it is not detected as measurement light by the imaging element 20 of the imaging device 9.

治具74により被検物Mを上方又は側方から支持した状態で被検物Mに測定光を照射して形状測定を行う場合、測定光が治具74に照射されることがある。治具74に測定光が照射される場合、撮像装置9から出力される画像データには、被検物Mに対応するデータと、治具74に対応するデータとが含まれる。本態様では、治具74の表面を被覆する塗料により測定光の少なくとも一部が吸収される。この場合、画像データのうち治具74に対応するデータは、被検物Mに対応するデータに比べて明度が低くなる。したがって、制御装置4は、明度に基づいて、被検物Mに対応するデータに対して、治具74に対応するデータを区別可能となる。制御装置4は、被検物Mの形状を算出する際、画像データのうち治具74に対応するデータを含まないデータに基づいて処理を行うことで、治具74を含まない状態の被検物Mの形状を算出することができる。なお、画像から抽出する情報は明度に限られず、輝度など他の情報を用いても構わない。例えば、被検物Mから反射する測定光の輝度と、冶具74から反射する測定光の輝度とを、輝度の値に基づいて判断しても構わない。例えば、所定の値よりも高い輝度を被検物Mとして、被検物Mに対応する位置を特定することが可能となる。 When the measurement light is irradiated onto the test object M while the test object M is supported from above or the side by the jig 74 to perform shape measurement, the measurement light may be irradiated onto the jig 74. When the measurement light is irradiated onto the jig 74, the image data output from the imaging device 9 includes data corresponding to the test object M and data corresponding to the jig 74. In this embodiment, at least a part of the measurement light is absorbed by the paint covering the surface of the jig 74. In this case, the data corresponding to the jig 74 in the image data has a lower brightness than the data corresponding to the test object M. Therefore, the control device 4 can distinguish the data corresponding to the jig 74 from the data corresponding to the test object M based on the brightness. When calculating the shape of the test object M, the control device 4 performs processing based on the data of the image data that does not include the data corresponding to the jig 74, thereby calculating the shape of the test object M in a state that does not include the jig 74. Note that the information extracted from the image is not limited to brightness, and other information such as luminance may be used. For example, the luminance of the measurement light reflected from the test object M and the luminance of the measurement light reflected from the jig 74 may be determined based on the luminance value. For example, it is possible to identify the position corresponding to the test object M by determining that the test object M has a luminance higher than a predetermined value.

また、本態様において治具74に測定光が照射される場合、被検物Mの表面では治具74の陰になる部分が生じることがある。つまり、治具74によって測定光が遮られる部分が生じることがある。この部分の形状については、例えば測定光の方向を変化させたり、治具74の位置を変化させたりして異なる角度から複数回の測定を行い、複数の測定結果を用いて補完することにより、求めることができる。 In addition, when the measurement light is irradiated onto the jig 74 in this embodiment, some parts of the surface of the test object M may be shaded by the jig 74. In other words, some parts may be shaded by the jig 74. The shape of these parts can be determined by, for example, changing the direction of the measurement light or changing the position of the jig 74 to perform multiple measurements from different angles, and then using the multiple measurement results to complement the shape.

なお、治具74は、表面全体が上記塗料で覆われた構成に限定されず、表面の一部が上記塗料で覆われた構成であってもよい。例えば、治具74のうち柱状部74aは塗料で覆われず、支持部74bが塗料で覆われた構成であってもよい。また、支持部74bの一部(例えば先端部)が塗料で覆われた構成であってもよい。 The jig 74 is not limited to a configuration in which the entire surface is covered with the above-mentioned paint, and may be a configuration in which only a portion of the surface is covered with the above-mentioned paint. For example, the columnar portion 74a of the jig 74 may not be covered with paint, and the support portion 74b may be covered with paint. Also, a portion of the support portion 74b (for example, the tip portion) may be covered with paint.

次に、上述した形状測定装置を備えた構造物製造システムについて、図15を参照して説明する。図15は、構造物製造システムのブロック構成図である。本実施形態の構造物製造システム200は、上記の実施形態において説明したような形状測定装置201と、設計装置202と、成形装置203と、制御装置(検査装置)204と、リペア装置205とを備える。制御装置204は、座標記憶部210及び検査部211を備える。 Next, a structure manufacturing system equipped with the above-mentioned shape measuring device will be described with reference to FIG. 15. FIG. 15 is a block diagram of the structure manufacturing system. The structure manufacturing system 200 of this embodiment is equipped with a shape measuring device 201, a design device 202, a molding device 203, a control device (inspection device) 204, and a repair device 205 as described in the above embodiment. The control device 204 is equipped with a coordinate memory unit 210 and an inspection unit 211.

設計装置202は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を成形装置203に送信する。また、設計装置202は、作成した設計情報を制御装置204の座標記憶部210に記憶させる。設計情報は、構造物の各位置の座標を示す情報を含む。 The design device 202 creates design information regarding the shape of the structure, and transmits the created design information to the molding device 203. The design device 202 also stores the created design information in the coordinate memory unit 210 of the control device 204. The design information includes information indicating the coordinates of each position of the structure.

成形装置203は、設計装置202から入力された設計情報に基づいて、上記の構造物を作成する。成形装置203の成形は、例えば鋳造、鍛造、切削等が含まれる。形状測定装置201は、作成された構造物(測定対象物)の座標を測定し、測定した座標を示す情報(形状情報)を制御装置204へ送信する。 The forming device 203 creates the above-mentioned structure based on the design information input from the design device 202. The forming performed by the forming device 203 includes, for example, casting, forging, cutting, etc. The shape measuring device 201 measures the coordinates of the created structure (measurement target) and transmits information indicating the measured coordinates (shape information) to the control device 204.

制御装置204の座標記憶部210は、設計情報を記憶する。制御装置204の検査部211は、座標記憶部210から設計情報を読み出す。検査部211は、形状測定装置201から受信した座標を示す情報(形状情報)と、座標記憶部210から読み出した設計情報とを比較する。検査部211は、比較結果に基づき、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、検査部211は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。検査部211は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合に、構造物が修復可能であるか否か判定する。検査部211は、構造物が修復できる場合、比較結果に基づいて不良部位と修復量を算出し、リペア装置205に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。 The coordinate memory unit 210 of the control device 204 stores the design information. The inspection unit 211 of the control device 204 reads out the design information from the coordinate memory unit 210. The inspection unit 211 compares the information indicating the coordinates (shape information) received from the shape measurement device 201 with the design information read out from the coordinate memory unit 210. The inspection unit 211 judges whether the structure has been formed according to the design information based on the comparison result. In other words, the inspection unit 211 judges whether the created structure is a good product. If the structure has not been formed according to the design information, the inspection unit 211 judges whether the structure can be repaired. If the structure can be repaired, the inspection unit 211 calculates the defective parts and the repair amount based on the comparison result, and transmits the information indicating the defective parts and the repair amount to the repair device 205.

リペア装置205は、制御装置204から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を加工する。 The repair device 205 processes the defective part of the structure based on the information indicating the defective part and the information indicating the amount of repair received from the control device 204.

図16は、構造物製造システムによる処理の流れを示したフローチャートである。構造物製造システム200は、まず、設計装置202が構造物の形状に関する設計情報を作成する(ステップS101)。次に、成形装置203は、設計情報に基づいて上記構造物を作成する(ステップS102)。次に、形状測定装置201は、作成された上記構造物の形状を測定する(ステップS103)。次に、制御装置204の検査部211は、形状測定装置201で得られた形状情報と上記の設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成されたか否か検査する(ステップS104)。 Figure 16 is a flowchart showing the flow of processing by the structure manufacturing system. In the structure manufacturing system 200, the design device 202 first creates design information regarding the shape of the structure (step S101). Next, the molding device 203 creates the structure based on the design information (step S102). Next, the shape measuring device 201 measures the shape of the created structure (step S103). Next, the inspection unit 211 of the control device 204 compares the shape information obtained by the shape measuring device 201 with the design information to inspect whether the structure has been created according to the design information (step S104).

次に、制御装置204の検査部211は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する(ステップS105)。構造物製造システム200は、作成された構造物が良品であると検査部211が判定した場合(ステップS105でYes)、その処理を終了する。また、検査部211は、作成された構造物が良品でないと判定した場合(ステップS105でNo)、作成された構造物が修復できるか否か判定する(ステップS106)。 Next, the inspection unit 211 of the control device 204 determines whether the created structure is a non-defective product (step S105). If the inspection unit 211 determines that the created structure is a non-defective product (Yes in step S105), the structure manufacturing system 200 ends the process. If the inspection unit 211 determines that the created structure is not a non-defective product (No in step S105), the inspection unit 211 determines whether the created structure can be repaired (step S106).

構造物製造システム200は、作成された構造物が修復できると検査部211が判定した場合(ステップS106でYes)、リペア装置205が構造物の再加工を実施し(ステップS107)、ステップS103の処理に戻る。構造物製造システム200は、作成された構造物が修復できないと検査部211が判定した場合(ステップS106でNo)、その処理を終了する。以上で、構造物製造システム200は、図16に示すフローチャートの処理を終了する。 When the inspection unit 211 determines that the created structure can be repaired (Yes in step S106), the repair device 205 reprocesses the structure (step S107) and the process returns to step S103. When the inspection unit 211 determines that the created structure cannot be repaired (No in step S106), the structure manufacturing system 200 ends the process. With this, the structure manufacturing system 200 ends the process of the flowchart shown in FIG. 16.

本実施形態の構造物製造システム200は、上記の実施形態における形状測定装置201が構造物の座標を高精度に測定することができるので、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システム200は、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。 The structure manufacturing system 200 of this embodiment can determine whether the created structure is of good quality or not because the shape measuring device 201 in the above embodiment can measure the coordinates of the structure with high accuracy. Furthermore, if the structure is not of good quality, the structure manufacturing system 200 can reprocess the structure and repair it.

なお、本実施形態におけるリペア装置205が実行するリペア工程は、成形装置203が成形工程を再実行する工程に置き換えられてもよい。その際には、制御装置204の検査部211が修復できると判定した場合、成形装置203は、成形工程(鍛造、切削等)を再実行する。具体的には、例えば、成形装置203は、構造物において本来切削されるべき箇所であって切削されていない箇所を切削する。これにより、構造物製造システム200は、構造物を正確に作成することができる。 The repair process performed by the repair device 205 in this embodiment may be replaced with a process in which the molding device 203 re-executes the molding process. In that case, if the inspection unit 211 of the control device 204 determines that the structure can be repaired, the molding device 203 re-executes the molding process (forging, cutting, etc.). Specifically, for example, the molding device 203 cuts the parts of the structure that should have been cut but have not been cut. This allows the structure manufacturing system 200 to accurately create the structure.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the examples. The shapes and combinations of the components shown in the above examples are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements, etc., without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態における形状測定装置1は、保持部材55が片持ちで光学プローブ3を保持する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、両持ちで保持する構成としてもよい。両持ちで保持することにより、回転時に保持部材55に生じ変形を低減することができ、測定精度の向上を図ることが可能になる。 For example, in the above embodiment, the shape measuring device 1 is configured such that the holding member 55 holds the optical probe 3 at one end, but this is not limited thereto, and the holding member 55 may be configured to hold the optical probe 3 at both ends. By holding the optical probe 3 at both ends, deformation that occurs in the holding member 55 during rotation can be reduced, and measurement accuracy can be improved.

また、上述実施形態では光学プローブ3から照明光束Lとしてライン光を照射し、被検物から反射するライン状の測定光を撮像しているが、光学プローブ3の形式はこれに限られない。光学プローブ3から発せられる照明光は、所定の面内に一括で照射する形式でも構わない。例えば、米国特許6075605号に記載さる方式でも構わない。光学プローブから発せられる照明光は、点状のスポット光を照射する形式でも構わない。 In the above embodiment, the optical probe 3 emits a line of light as the illumination light beam L, and captures an image of the line-shaped measurement light reflected from the test object, but the type of the optical probe 3 is not limited to this. The illumination light emitted from the optical probe 3 may be of a type that irradiates a predetermined surface all at once. For example, the type described in U.S. Patent No. 6,075,605 may be used. The illumination light emitted from the optical probe may be of a type that irradiates a point-shaped spot light.

また、形状測定装置は、上記実施形態のように、円周方向に繰り返し形状を有しかつ円周方向とは異なる方向に延在した凹凸形状を有する形状の被検物の測定に好適に用いることができる。形状測定装置は、繰り返し形状の1つについて、測定範囲、調光領域設定可能範囲及び調光領域を設定することで、設定した条件を他の繰り返し形状の測定に用いることができる。なお、被検物は、円周方向に繰り返し形状を有しかつ円周方向とは異なる方向に延在した凹凸形状を有する形状に限定されず、種々の形状、例えば、繰り返し形状を備えない形状であってもよい。 The shape measuring device can also be used to suitably measure test objects having a repeating shape in the circumferential direction and an uneven shape extending in a direction different from the circumferential direction, as in the above embodiment. The shape measuring device can set the measurement range, the dimming area settable range, and the dimming area for one of the repeating shapes, and use the set conditions to measure other repeating shapes. Note that the test object is not limited to a shape having a repeating shape in the circumferential direction and an uneven shape extending in a direction different from the circumferential direction, and may have various shapes, for example, a shape that does not have a repeating shape.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態や変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。前述の実施形態の各構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令が許容される限りにおいて、前述の各実施形態及び変形例で引用した検査装置などに関するすべての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。前述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本実施形態の範囲に含まれる。 Although the preferred embodiments and modifications of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the examples. The shapes and combinations of the components shown in the above examples are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements, etc., without departing from the spirit of the present invention. The components of the above embodiments can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, to the extent permitted by law, all disclosures of publications and U.S. patents relating to the inspection devices, etc. cited in the above embodiments and modifications are incorporated by reference into the present description. All other embodiments and operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on the above embodiments are included in the scope of this embodiment.

1、1A 形状測定装置
2 プローブ移動装置
3 光学プローブ
4 制御装置
5 表示装置
6 入力装置
12 光源
13 照明光学系
20 撮像素子
20a 受光面
21 結像光学系
21a 物体面
71、71A テーブル
72 回転駆動部
73a、73b 基準球
74 治具
74a 柱状部
74b 支持部
102 画像
140、180 外形
144 輝線
150a、150b 測定範囲
302 プログラム作成装置
AX 回転軸中心
B ベース
M 被検物
L 照明光束
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A Shape measuring device 2 Probe moving device 3 Optical probe 4 Control device 5 Display device 6 Input device 12 Light source 13 Illumination optical system 20 Image sensor 20a Light receiving surface 21 Imaging optical system 21a Object surface 71, 71A Table 72 Rotation drive unit 73a, 73b Reference sphere 74 Jig 74a Columnar portion 74b Support portion 102 Image 140, 180 Outline 144 Bright lines 150a, 150b Measurement range 302 Programming device AX Center of rotation axis B Base M Test object L Illumination light beam

Claims (13)

被検物の表面の形状を測定するための形状測定装置であって、
前記被検物の表面に、第1測定光と第2測定光を投影方向に沿った異なる領域に、異なる時間に照射する、照射部と、
前記投影方向とは異なる方向から、前記被検物に投影される前記第1測定光と前記第2測定光の像を撮像し、画像データを出力する撮像部と、
前記画像データの前記第1測定光と前記第2測定光の像の位置に基づいて、前記被検物の表面の形状を算出する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1測定光の像の位置を検出する前記撮像部上の第1領域の範囲と前記第2測定光の像の位置を検出する前記撮像部上の第2領域の範囲とを、前記被検物を測定する前記被検物上の測定位置に応じて変更する、形状測定装置。
A shape measuring apparatus for measuring a shape of a surface of a test object, comprising:
an irradiation unit that irradiates a first measurement light and a second measurement light on different regions along a projection direction of the surface of the object at different times;
an imaging unit that captures images of the first measurement light and the second measurement light projected onto the test object from a direction different from the projection direction and outputs image data;
a control unit that calculates a shape of a surface of the test object based on positions of images of the first measurement light and the second measurement light in the image data,
A shape measuring device in which the control unit changes the range of a first area on the imaging unit that detects the position of an image of the first measurement light and the range of a second area on the imaging unit that detects the position of an image of the second measurement light depending on the measurement position on the test object at which the test object is measured.
前記第1測定光を前記被検物に照射する第1光学系と、
前記第1光学系の少なくとも一部を有し、前記第2測定光を前記被検物に照射する第2光学系と、を備える、請求項1に記載の形状測定装置。
a first optical system that irradiates the first measurement light onto the test object;
The shape measuring apparatus according to claim 1 , further comprising: a second optical system having at least a part of the first optical system and configured to irradiate the test object with the second measurement light.
前記第1光学系の焦点位置と前記第2光学系の焦点位置とは、前記投影方向に沿った異なる位置に配置される、請求項2に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to claim 2, wherein the focal position of the first optical system and the focal position of the second optical system are located at different positions along the projection direction. 前記制御部は、前記被検物の形状情報を取得し、前記形状情報に基づいて前記第1測定光と前記第2測定光の両方を用いて測定するか否かを決定する、請求項1から3のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit acquires shape information of the test object and determines whether or not to measure using both the first measurement light and the second measurement light based on the shape information. 前記第1領域と前記第2領域とは、一部が重複している、請求項1から4のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first region and the second region partially overlap. 前記制御部は、前記被検物の表面を測定している間に、前記第1領域と前記第2領域とで重複している領域を前記測定位置に応じて変更する、請求項5に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to claim 5, wherein the control unit changes the overlapping area between the first area and the second area according to the measurement position while measuring the surface of the test object. 前記制御部は、前記被検物の表面を測定している間に、前記第1測定光の照射と前記第2測定光の照射とを切り替え可能である、請求項1から6のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit is capable of switching between irradiating the first measurement light and irradiating the second measurement light while measuring the surface of the test object. 前記第1測定光と第2測定光とは同じ波長の光である、請求項1から7のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first measurement light and the second measurement light are light of the same wavelength. 前記被検物を載置するテーブルと、
前記テーブルに前記被検物を固定する固定部とを備え、
前記固定部の少なくとも一部の表面は、前記第1測定光及び前記第2測定光の一部を吸収する吸収材で被覆されている、請求項1から7のいずれか一項に記載の形状測定装置。
A table on which the test object is placed;
a fixing unit that fixes the test object to the table,
The shape measuring apparatus according to claim 1 , wherein at least a part of a surface of the fixing part is covered with an absorbing material that absorbs a part of the first measurement light and the second measurement light.
前記画像データに含まれる前記被検物の像と前記固定部の像とを区別する判別部を備え、
前記制御部は、前記固定部の像を含まない前記画像データから前記被検物の表面の形状を算出する、請求項9に記載の形状測定装置。
a discrimination unit that discriminates between an image of the test object and an image of the fixed portion included in the image data,
The shape measuring apparatus according to claim 9 , wherein the control unit calculates a shape of the surface of the test object from the image data that does not include an image of the fixing portion.
構造物の形状に関する設計情報に基づいて前記構造物を成形する成形装置と、
前記成形装置によって成形された前記構造物の形状を測定する請求項1から10のいずれか一項に記載の形状測定装置と、
前記形状測定装置によって測定された前記構造物の形状を示す形状情報と前記設計情報とを比較する制御装置と、を備える構造物製造システム。
a forming device that forms the structure based on design information regarding the shape of the structure;
A shape measuring device according to claim 1 , which measures a shape of the structure formed by the forming device;
A structure manufacturing system comprising: a control device that compares shape information indicating the shape of the structure measured by the shape measuring device with the design information.
被検物の表面の形状を測定する、形状測定方法であって、
前記被検物の表面に、第1測定光と第2測定光を投影方向に沿った異なる領域に、異なる時間に照射することと、
前記投影方向とは異なる方向から、前記被検物に投影される前記第1測定光と前記第2測定光の像を撮像部で撮像し、画像データを出力することと、
前記画像データの前記第1測定光と前記第2測定光の像の位置に基づいて、前記被検物の表面の形状を算出することとを含み、
前記撮像部での撮像は、前記第1測定光の像の位置を検出する前記撮像部上の第1領域と前記第2測定光の像の位置を検出する前記撮像部上の第2領域とを、前記被検物を測定する前記被検物上の測定位置に応じて変更することを含む、形状測定方法。
A shape measuring method for measuring a shape of a surface of a test object, comprising the steps of:
Irradiating a first measurement light and a second measurement light on different regions along a projection direction of the surface of the test object at different times;
capturing images of the first measurement light and the second measurement light projected onto the test object from a direction different from the projection direction with an imaging unit, and outputting image data;
calculating a shape of a surface of the object to be measured based on positions of images of the first measurement light and the second measurement light in the image data;
A shape measurement method in which imaging with the imaging unit includes changing a first area on the imaging unit that detects the position of an image of the first measurement light and a second area on the imaging unit that detects the position of an image of the second measurement light according to a measurement position on the test object at which the test object is measured.
構造物の形状に関する設計情報に基づいて前記構造物を成形することと、
前記成形された前記構造物の形状を請求項12に記載の形状測定方法によって測定することと、
前記測定された前記構造物の形状を示す形状情報と前記設計情報とを比較することと、を含む構造物製造方法。
forming a structure based on design information relating to a shape of the structure;
measuring a shape of the molded structure by a shape measuring method according to claim 12;
and comparing shape information indicating the measured shape of the structure with the design information.
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