形状測定装置
【課題】プローブを交換する事無く種々の測定精度を得ることができる形状測定装置を提供すること。
【解決手段】第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、第１のライン光よりも長い第２のライン光を測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える形状測定装置である。
【解決手段】第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、第１のライン光よりも長い第２のライン光を測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える形状測定装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業製品等の物体の表面形状を測定する技術は従来から種々提案されており、接触式の測定プローブを用いて被検物の形状を三次元で測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。測定プローブとしては、上述の接触式のものの他に、光切断方式を用いた非接触プローブがある。このような光学式の測定プローブは、被検物に所定の投影パターン（ライン光）を投影して被検物を撮像し、その撮像画像から各画像位置（各画素）の基準面からの高さを算出し、被検物の三次元表面形状を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような光切断方式の測定プローブ（以下、光切断プローブと称す）では、ライン光の長さと該ライン光を撮像する撮像素子の大きさによって視野が限られてしまう。そのため、被検物の大きさや要求される測定精度によって測定プローブを交換する必要が生じてしまい、作業効率が低下するといった問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、プローブを交換する事無く種々の測定精度を得ることができる形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る形状測定装置は、第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、前記第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、前記第１のライン光よりも長い第２のライン光を前記測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、プローブを交換する事無く種々の測定精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】形状測定装置の構成を示す斜視図。
【図２】形状測定装置の構成を示す側面図。
【図３】センサ部の構成を示す図。
【図４】照明部が照射する光のプロファイルを示す図。
【図５】光路分岐素子の概略構成を示す図。
【図６】照明部が照射するライン光と検出部との対応関係を示す図。
【図７】第二実施形態に係るセンサ部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の形状測定装置の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各要請要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の形状測定装置に係る一実施形態の構成例を示す斜視図であり、図２は側面図である。本実施形態に係る形状測定装置は、光切断法を用いることで、被検物の表面に一本のライン光からなるライン状投影パターンを投影し、ライン状投影パターンを被検物表面の全域を走査させる毎に投影方向と異なる角度から被検物に投影されたライン状投影パターンを撮像する。そして、撮像された被検物表面の撮像画像よりライン状投影パターンの長手方向の画素毎に三角測量の原理等を用いて被検物表面の基準平面からの高さを算出し、被検物表面の三次元形状を求める装置である。
【００１１】
図１、２に示すように、形状測定装置１００は、本体部１１と、傾斜回転テーブル１４と、被検物の形状を測定するためのセンサ部２０と、センサ部２０を移動させる移動部３０と、を有している。
【００１２】
本体部１１は、架台１２と、該架台１２上に載置される定盤１３とを含む。架台１２は、形状測定装置１００全体の水平度を調整するためのものである。定盤１３は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台１２により水平に保たれたものとなっている。この定盤１３の上面には、傾斜回転テーブル１４が載置されている。
【００１３】
以下、互いが直交する３方向により規定されるＸＹＺ座標系を用いて形状測定装置１００の構成について説明する。ここで、ＸＹ平面とは定盤１３の上面と平行な面を規定するものである。すなわち、Ｘ方向とは定盤１３上における一方向を規定するものであり、Ｙ方向とは定盤１３の上面においてＸ方向に直交する方向を規定するものであり、Ｚ方向とは定盤１３の上面に直交する方向を規定するものである。
【００１４】
傾斜回転テーブル１４は、図２に示すように、被検物２００が上面に載置される回転テーブル２１、回転テーブル２１の上面に対して垂直なＺ軸方向に延びる回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１が回転可能に装着される傾斜テーブル２２、並びに、Ｘ軸方向に延びる傾斜軸Ｌ２を中心に傾斜テーブル２２を回転可能に支持する支持部２３および２４を備えて構成される。回転テーブル２１は円形の板状の部材であり、上面の平面度が高精度に規定されている。
【００１５】
傾斜テーブル２２は、回転軸駆動モータ２２ａを内蔵しており、回転軸駆動モータ２２ａは、回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１を回転駆動する。回転テーブル２１は、中央部分に形成されている複数の貫通穴（不図示）を介して、複数のボルトにより回転軸駆動モータ２２ａのシャフトに連結されている。
【００１６】
また、支持部２３は、傾斜軸駆動モータ２３ａを内蔵しており、傾斜軸駆動モータ２３ａは、傾斜軸Ｌ２を中心として傾斜テーブル２２を回転駆動することで、回転テーブル２１を水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させる。
【００１７】
このように、傾斜回転テーブル１４では、回転テーブル２１を回転させ、傾斜テーブル２２を傾斜させることで、回転テーブル２１に載置される被検物２００を任意の姿勢で保持できるようになっている。なお、回転テーブル２１は、傾斜テーブル２２の傾斜角度が急勾配になっても被検物２００がずれないように、被検物２００を固定することができるように構成されている。
【００１８】
図３はセンサ部２０の構成を示す図である。図３に示すように、センサ部２０は、傾斜回転テーブル１４に載置される被検物２００に光切断を行うためのライン光を照射する照射部９１と、ライン光が照射されることで光切断面（線）が現れた被検物２００の表面を検出する検出部９２と、を主体に構成される。また、センサ部２０には、検出部９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。演算処理部３００は、形状測定装置１００における全体の駆動を制御するための制御部５００に含まれる。
【００１９】
照射部９１は、第１の光源部５１、第２の光源部５２、及びプリズム５３を含む。第１の光源部５１は、第１の光源５４と、該第１の光源５４から出射した光が透過するコンデンサレンズ５５と、該コンデンサレンズ５５を透過した光を扇状のライン光５４ａに整形する整形レンズ５６と、を含む。
【００２０】
また、第２の光源部５２は、第２の光源５７と、該第２の光源５７から出射した光が透過するコンデンサレンズ５８と、該コンデンサレンズ５８を透過した光を扇状のライン光５７ａに整形する整形レンズ５９と、を含む。
【００２１】
本実施形態においては、照射部９１は被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａを同時に照射するようになっている。第１の光源部５１及び第２の光源部５２は、被検物２００の表面上でライン光５４ａ，５７ａがそれぞれ平行となるように照射部９１内に配置されている。
【００２２】
第１の光源５４から照射された光はプリズム５３内の反射面５３ａを透過して被検物２００に照射される。一方、第２の光源５７から照射された光はプリズム５３内の反射面５３ａで反射された後、被検物２００に照射される。このように反射面５３ａから被検物２００までが共通光路となっている。
【００２３】
検出部９２は、照射部９１の光照射方向とは異なる方向から被検物２００の表面に投影されるライン光５４ａ，５７ａを撮像するためのものであり、後述のように移動部３０によりライン光５４ａ，５７ａが所定間隔走査される毎に被検物２００を撮像するようになっている。
【００２４】
検出部９２は、第１の撮像素子６１、第２の撮像素子６２、６３、光路分岐素子６４、撮像レンズ６５、及び波長帯域フィルタ６６を含む。本実施形態においては、撮像レンズ６５を含む撮像光学系の光軸に対して第１の撮像素子６１及び第２の撮像素子６２，６３を、シャインプルーフの法則に従って傾けることでライン光５４ａ，５７ａの面に常にピントがあった状態とし、被検物２００の全面を精度良く測定できるようにしている。また、撮像光学系の像面とライン光５４ａ，５７ａによる被検物２００の光切断面は略共役となっている。
【００２５】
第１の撮像素子６１、及び第２の撮像素子６２、６３は、例えば複数の画素構造を有したＣＣＤから構成されている。なお、本実施形態では、第１の撮像素子６１は高精度の形状測定を行うためのものであり、例えば１０００×１０００の画素数を有している。また、第２の撮像素子６２，６３は第１の撮像素子６１よりも低い精度の形状測定を行うためのものであり、例えば６４０×４８０の画素数を有している。
【００２６】
図４は照射部９１が照射する光のプロファイルを示す図であり、図４中の符号ａで示されるのが第１の光源部５１のプロファイルであり、図４中の符号ｂで示されるのが第２の光源部５２のプロファイルである。なお、図４における横方向はライン光５４ａ，５７ａにおける幅方向に対応しており、図４における縦方向はライン光５４ａ，５７ａの光強度に対応している。
【００２７】
図４に示されるように、第１の光源部５１（第１の光源５４）が被検物２００に対して照射するライン光５４ａは、第２の光源部５２（第２の光源５７）が被検物２００に対して照射するライン光５７ａに比べて数倍（本実施例では、略２倍）の強度に設定されている。これらライン光５４ａ，５７ａは、それぞれ幅方向における略中央部が光強度のピークとなるように設定されている。
【００２８】
また、ライン光５７ａは、ライン光５４ａよりも長く設定されている（図６参照）。後述のように、第１の光源部５１は被検物２００について高精度の形状測定を行う際に用いられるものであり、第２の光源部５２は被検物２００について第１の光源部５１よりも低い通常の精度の形状測定を行う際に用いられるものである。
【００２９】
一般的に長いライン長を有するライン光は広視野が要求されるため、要求される精度が低いと同時に精度に応じたコストが要求される。そのため、第２の光源５７としては、第１の光源５４よりコヒーレンシーが大きいものが用いられている。具体的に、本実施形態では、第１の光源５４としてＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）を用い、第２の光源５７として半導体レーザを用いた。
【００３０】
図５は光路分岐素子６４の概略構成を示す図であり、図６は照射部９１が照射するライン光５４ａ，５７ａと検出部９２との対応関係を示す図である。
図５に示されるように、光路分岐素子６４は内部に光分離面６４Ａを有する。光分離面６４Ａは、反射部分６４ａ，６４ｂ及び透過部分６４ｃを含む。反射部分６４ａ，６４ｂにはライン光５７ａを反射可能な反射膜が設けられ、照射部９１から照射されるライン光５７ａの両端部分に対応する大きさに設定され、該ライン光５７ａと同時に照射されたライン光５４ａに重ならない位置に設定されている。一方、透過部分６４ｃには反射膜が設けられておらず、ライン光５４ａ，５７ａを透過するようになっている。
【００３１】
これにより、図６に示すように、反射部分６４ａ，６４ｂは、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過したライン光５７ａの両端部分を反射して第２の撮像素子６２、６３上にそれぞれを結像させる。また、透過部分６４ｃは、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過したライン光５４ａ、及びライン光５７ａの中央部分を透過させ、第１の撮像素子６１上にそれぞれ離間した状態で結像させる。これにより、第１の撮像素子６１は、ライン光５７ａの一部及びライン光５４ａを撮像可能となっている。
【００３２】
検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。演算処理部３００は、所定の画像演算処理を行い、被検物２００の表面の高さを算出し、被検物２００の三次元形状（表面形状）を求めるようになっている。
【００３３】
本実施形態においては、照射部９１が被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａをそれぞれ同時に照射するため、第１の撮像素子６１は演算処理部３００に対してライン光５４ａ，５７ａに関する２種類の信号を送信する。ここで、図４に示したように、ライン光５４ａは、ライン光５７ａの略２倍の強度に設定されているため、演算処理部３００は第１の撮像素子６１から送られてきた２種類の信号について、信号の強度を参照することでライン光５４ａ，５７ａのいずれに関する信号であるかについて判定することが可能となっている。すなわち、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる信号についてライン光５４ａ，５７ａのいずれに関するものかを弁別し、ライン光５４ａ，５７ａのそれぞれに応じた画像演算処理を行うことができる。
【００３４】
一方、第２の撮像素子６２，６２は演算処理部３００に対してライン光５７ａに関する信号をそれぞれ送信する。これにより、演算処理部３００は、ライン光５７ａに基づいた画像演算処理を行うことができる。
【００３５】
以上のように、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号を弁別することでライン光５４ａを用いた高精細な形状測定、或いはライン光５７ａを用いた形状測定を行うことができるようになっている。また、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１が撮像するライン光５４ａ，５７ａの位置情報（距離）の差分に基づいて被検物２００の表面の傾きを検出可能となっている。
【００３６】
具体的に、演算処理部３００は、被検物２００の画像において、被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光５４ａ又はライン光５７ａによる光切断面（線）の位置情報に基づき、光切断面（線）（ライン光５４ａ又はライン光５７ａ）が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を求める演算処理を行う。
【００３７】
図１に戻って、移動部３０は、被検物２００に投影されたライン光５４ａ又はライン光５７ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させることで、ライン光５４ａ又はライン光５７ａを被検物２００の表面に走査させるためのものである。本実施形態に係る形状測定装置１００においては、センサ部２０が移動部３０によって所定方向に沿って移動されるようになっている。
【００３８】
移動部３０は門型フレーム１５を主体として構成されている。なお、定盤１３は、端部（図２では右側の端部）が、定盤１３上をＹ軸方向に門型フレーム１５を駆動させるＹ軸ガイドを兼ねるように構成されている。
【００３９】
門型フレーム１５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド１５ａ、定盤１３のＹ軸ガイドに沿って駆動する駆動側柱１５ｂ、および駆動側柱１５ｂの駆動に従って定盤１３の上面を滑動する従動側柱１５ｃにより構成されている。
【００４０】
ヘッド部１６は、門型フレーム１５のＸ軸ガイド１５ａに沿ってＸ軸方向に沿って駆動可能とされている。ヘッド部１６には、該ヘッド部１６に対してＺ軸方向に駆動可能なＺ軸ガイド１７が装着されている。Ｚ軸ガイド１７の下端部に上記センサ部２０が装着されている。
【００４１】
ところで、本実施形態に係る形状測定装置１００のように光切断法を用いる場合、センサ部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光５４ａ又はライン光５７ａが、センサ部２０の移動方向（以下、スキャン方向と称す。）と直交する方向に配置させるのが望ましい。例えば、図２において、被検物２００に対するセンサ部２０のスキャン方向をＹ軸方向に設定した場合、ライン光５４ａ又はライン光５７ａをＸ軸方向に沿って配置するのが望ましい。センサ部２０とライン光５４ａ又はライン光５７ａの出射方向とをこのような関係に設定すると、測定時にライン光５４ａ又はライン光５７ａの全域を有効に利用したスキャンを行うことができ、被検物２００の形状を最適に測定できるためである。
【００４２】
続いて、形状測定装置１００の動作として、被検物２００の形状を測定する方法について以下に説明する。
はじめに、形状測定者は、回転テーブル２１に被検物２００を載置する。本実施形態では、形状測定者は、被検物２００について高精細の形状測定或いは通常の形状測定のいずれを行うかについて不図示の入力部を用いて入力する。例えば、ライン光５４ａを用いた高精細の形状測定を行う場合、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号から信号強度が高い方を弁別し、ライン光５４ａの信号に基づいて被検物２００の形状測定を行う。
【００４３】
形状測定装置１００は、被検物２００に照射されたライン光５４ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させるように移動部３０を駆動し、ライン光５４ａにより被検物２００の表面に走査させる。このとき、ライン光５７ａについても被検物２００の表面を走査する。
【００４４】
被検物２００にライン光５４ａが照射されると、被検物２００の表面にライン光５４ａによる光切断面（線）が現れるため、検出部９２の第１の撮像素子６１により、ライン光５４ａが所定間隔走査される毎に（光切断面が現れた）被検物２００を撮像する。このとき、検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。本実施形態においては、第１の撮像素子６１がライン光５７ａも同時に撮像するが、上述のようにライン光５４ａに基づく信号を弁別することでライン光５４ａを用いて高精細な形状測定を行うことができる。また、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１に撮像される２つのライン光５４ａ，５７ａの距離に基づいて、被検物２００の表面の傾きを検出することができる。
【００４５】
一方、通常の精度の形状測定を行う場合、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号から信号強度が低い方を弁別し、ライン光５７ａの信号に基づいて被検物２００の形状測定を行う。また、演算処理部３００は、第２の撮像素子６２，６３から送られる信号に基づき、被検物２００の形状測定を行う。
【００４６】
このようにして得られた被検物２００の画像データから、演算処理部３００は被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光５４ａによる光切断面（線）の位置情報に基づいて、光切断面（線）（ライン光５４ａ）が延びる長手方向の画素毎に、三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を測定することができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態に係る形状測定装置１００によれば、センサ部２０がライン光５４ａ、５７ａをそれぞれ出射可能な照射部９１と、ライン光５４ａ、５７ａの各々における被検物２００による散乱光をそれぞれ検出可能な検出部９２と、を備えているので、ライン光５４ａを用いた高精細な形状測定或いはライン光５７ａを用いた通常の精度の形状測定のいずれも行うことができる。すなわち、被検物２００において要求される測定精度に応じて測定プローブを付け替えるといった手間が不要なため、プローブの付け替えによって測定値に誤差が生じるといった不具合の発生も防止できる。
【００４８】
（第二実施形態）
続いて、本発明の形状測定装置の第二実施形態に係る構成について説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは、センサ部の構成である。なお、それ以外の部材及び構成については、上記実施形態と同一であることから、その説明については省略若しくは簡略するものとする。
【００４９】
図７はセンサ部１２０の構成を示す図である。図７に示すように、センサ部１２０は、照射部９１と、被検物２００の表面を検出する検出部１９２と、を主体に構成される。また、センサ部２０には、検出部１９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。
【００５０】
本実施形態においては、第１の光源部５１（第１の光源５４）が被検物２００に対して照射するライン光５４ａの波長と、第２の光源部５２（第２の光源５７）が被検物２００に対して照射するライン光５７ａの波長とが異なっている。一例として、ライン光５４ａの波長は６８０ｎｍに設定され、ライン光５７ａの波長は６３０ｎｍに設定される。
【００５１】
また、本実施形態に係るプリズム５３は、ダイクロイックプリズムから構成されており、第１の光源５４から照射された光はプリズム５３内を透過して被検物２００に照射され、第２の光源５７から照射された光はプリズム５３内で反射された後、被検物２００に照射されるようになっている。
【００５２】
検出部１９２は、第１の撮像素子１６１、第２の撮像素子１６２、光路分岐素子１６４、撮像レンズ６５、及び波長帯域フィルタ６６を含む。本実施形態では、ライン光５７ａを撮像する第２の撮像素子１６２が１つのみ設けられた構成となっている。第１の撮像素子１６１、及び第２の撮像素子１６２は、同じ画素構成（一例として、６４０×４８０の画素数）を有したＣＣＤから構成されている。
【００５３】
光路分岐素子１６４は、ダイクロイックミラーから構成されている。光路分岐素子１６４は、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過する波長の異なるライン光５４ａ，５７ａを分離し、例えばライン光５４ａを透過させることで第１の撮像素子１６１に入射させ、ライン光５７ａを反射することで第２の撮像素子１６２上に入射させる。
【００５４】
上述のように第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２が同一の画素構成を有している場合、光路分岐素子１６４から出射されたライン光５４ａはレンズ１５０を介して第１の撮像素子１６１上に拡大して投射される。また、光路分岐素子１６４から出射されたライン光５７ａはレンズ１５１を介して第２の撮像素子１６２上に縮小して投射される。
【００５５】
なお、上記第一実施形態のように、第１の撮像素子１６１として例えば１０００×１０００の画素数のものを用い、第２の撮像素子１６２として例えば６４０×４８０の画素数のものを用いてもよい。この場合、ライン光５４ａ，５７ａを拡大或いは縮小するレンズ１５０，１５１を不要とすることができる。
【００５６】
検出部１９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。本実施形態においては、第１の撮像素子１６１は演算処理部３００に対してライン光５４ａの信号を送信し、第２の撮像素子１６２は演算処理部３００に対してライン光５７ａの信号を送信する。演算処理部３００は、所定の画像演算処理を行い、被検物２００の表面の高さを算出し、被検物２００の三次元形状（表面形状）を求めるようになっている。
【００５７】
本実施形態では、形状測定者は、被検物２００について高精細の形状測定或いは通常の形状測定のいずれを行うかについて不図示の入力部を用いて入力する。例えば、高精細の形状測定を行う場合、照射部９１の第１の光源部５１は、ライン光５４ａのみを被検物２００に対して照射する。演算処理部３００は、第１の撮像素子１６１から送られるライン光５４ａの信号のみに基づいて被検物２００の形状測定を行うことができる。
【００５８】
一方、通常の精度の形状測定を行う場合、照射部９１の第２の光源部５２は、ライン光５７ａのみを被検物２００に対して照射する。演算処理部３００は、第１の撮像素子１６１から送られるライン光５４ａの信号のみに基づいて被検物２００の形状測定を行うことができる。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記第二実施形態においては、ライン光５４ａ，５７ａにおける波長の違いで分離し、第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２に入射させる構成としたが、ライン光５４ａ，５７ａとしてＰ偏光又はＳ偏光を用い、偏光分離することで第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２に入射させる構成としても構わない。この場合、プリズム５３及び光路分岐素子１６４としては偏光ビームプリズムが用いられる。
【００６０】
また、上記第二実施形態において、照射部９１が第１の光源部５１及び第２の光源部５２を独立して駆動することで、ライン光５４ａとライン光５７ａの照射を切り替え可能な構成としてもよい。この場合、照射部９１は被検物２００の形状測定を行う際、該被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａのいずれか一方のみが照射されることとなる。
【００６１】
この構成によれば、形状測定装置１００は、照射部９１から照射されるライン光５４ａ，５７ａに対応した撮像素子（第１の撮像素子１６１又は第２の撮像素子１６２）のみから演算処理部３００に信号が送信されるので、演算処理部３００による演算速度を高めることができる。また、照射部９１が１方の光源部のみを駆動するため、消費電力を抑えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
５３…プリズム、５４ａ…ライン光（第１のライン光）、５７ａ…ライン光（第２のライン光）、６１…第１の撮像素子、６２…第２の撮像素子、６３…第２の撮像素子、６４…光路分岐素子、１００…形状測定装置、２００…被検物（測定物）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業製品等の物体の表面形状を測定する技術は従来から種々提案されており、接触式の測定プローブを用いて被検物の形状を三次元で測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。測定プローブとしては、上述の接触式のものの他に、光切断方式を用いた非接触プローブがある。このような光学式の測定プローブは、被検物に所定の投影パターン（ライン光）を投影して被検物を撮像し、その撮像画像から各画像位置（各画素）の基準面からの高さを算出し、被検物の三次元表面形状を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような光切断方式の測定プローブ（以下、光切断プローブと称す）では、ライン光の長さと該ライン光を撮像する撮像素子の大きさによって視野が限られてしまう。そのため、被検物の大きさや要求される測定精度によって測定プローブを交換する必要が生じてしまい、作業効率が低下するといった問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、プローブを交換する事無く種々の測定精度を得ることができる形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る形状測定装置は、第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、前記第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、前記第１のライン光よりも長い第２のライン光を前記測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、プローブを交換する事無く種々の測定精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】形状測定装置の構成を示す斜視図。
【図２】形状測定装置の構成を示す側面図。
【図３】センサ部の構成を示す図。
【図４】照明部が照射する光のプロファイルを示す図。
【図５】光路分岐素子の概略構成を示す図。
【図６】照明部が照射するライン光と検出部との対応関係を示す図。
【図７】第二実施形態に係るセンサ部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の形状測定装置の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各要請要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の形状測定装置に係る一実施形態の構成例を示す斜視図であり、図２は側面図である。本実施形態に係る形状測定装置は、光切断法を用いることで、被検物の表面に一本のライン光からなるライン状投影パターンを投影し、ライン状投影パターンを被検物表面の全域を走査させる毎に投影方向と異なる角度から被検物に投影されたライン状投影パターンを撮像する。そして、撮像された被検物表面の撮像画像よりライン状投影パターンの長手方向の画素毎に三角測量の原理等を用いて被検物表面の基準平面からの高さを算出し、被検物表面の三次元形状を求める装置である。
【００１１】
図１、２に示すように、形状測定装置１００は、本体部１１と、傾斜回転テーブル１４と、被検物の形状を測定するためのセンサ部２０と、センサ部２０を移動させる移動部３０と、を有している。
【００１２】
本体部１１は、架台１２と、該架台１２上に載置される定盤１３とを含む。架台１２は、形状測定装置１００全体の水平度を調整するためのものである。定盤１３は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台１２により水平に保たれたものとなっている。この定盤１３の上面には、傾斜回転テーブル１４が載置されている。
【００１３】
以下、互いが直交する３方向により規定されるＸＹＺ座標系を用いて形状測定装置１００の構成について説明する。ここで、ＸＹ平面とは定盤１３の上面と平行な面を規定するものである。すなわち、Ｘ方向とは定盤１３上における一方向を規定するものであり、Ｙ方向とは定盤１３の上面においてＸ方向に直交する方向を規定するものであり、Ｚ方向とは定盤１３の上面に直交する方向を規定するものである。
【００１４】
傾斜回転テーブル１４は、図２に示すように、被検物２００が上面に載置される回転テーブル２１、回転テーブル２１の上面に対して垂直なＺ軸方向に延びる回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１が回転可能に装着される傾斜テーブル２２、並びに、Ｘ軸方向に延びる傾斜軸Ｌ２を中心に傾斜テーブル２２を回転可能に支持する支持部２３および２４を備えて構成される。回転テーブル２１は円形の板状の部材であり、上面の平面度が高精度に規定されている。
【００１５】
傾斜テーブル２２は、回転軸駆動モータ２２ａを内蔵しており、回転軸駆動モータ２２ａは、回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１を回転駆動する。回転テーブル２１は、中央部分に形成されている複数の貫通穴（不図示）を介して、複数のボルトにより回転軸駆動モータ２２ａのシャフトに連結されている。
【００１６】
また、支持部２３は、傾斜軸駆動モータ２３ａを内蔵しており、傾斜軸駆動モータ２３ａは、傾斜軸Ｌ２を中心として傾斜テーブル２２を回転駆動することで、回転テーブル２１を水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させる。
【００１７】
このように、傾斜回転テーブル１４では、回転テーブル２１を回転させ、傾斜テーブル２２を傾斜させることで、回転テーブル２１に載置される被検物２００を任意の姿勢で保持できるようになっている。なお、回転テーブル２１は、傾斜テーブル２２の傾斜角度が急勾配になっても被検物２００がずれないように、被検物２００を固定することができるように構成されている。
【００１８】
図３はセンサ部２０の構成を示す図である。図３に示すように、センサ部２０は、傾斜回転テーブル１４に載置される被検物２００に光切断を行うためのライン光を照射する照射部９１と、ライン光が照射されることで光切断面（線）が現れた被検物２００の表面を検出する検出部９２と、を主体に構成される。また、センサ部２０には、検出部９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。演算処理部３００は、形状測定装置１００における全体の駆動を制御するための制御部５００に含まれる。
【００１９】
照射部９１は、第１の光源部５１、第２の光源部５２、及びプリズム５３を含む。第１の光源部５１は、第１の光源５４と、該第１の光源５４から出射した光が透過するコンデンサレンズ５５と、該コンデンサレンズ５５を透過した光を扇状のライン光５４ａに整形する整形レンズ５６と、を含む。
【００２０】
また、第２の光源部５２は、第２の光源５７と、該第２の光源５７から出射した光が透過するコンデンサレンズ５８と、該コンデンサレンズ５８を透過した光を扇状のライン光５７ａに整形する整形レンズ５９と、を含む。
【００２１】
本実施形態においては、照射部９１は被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａを同時に照射するようになっている。第１の光源部５１及び第２の光源部５２は、被検物２００の表面上でライン光５４ａ，５７ａがそれぞれ平行となるように照射部９１内に配置されている。
【００２２】
第１の光源５４から照射された光はプリズム５３内の反射面５３ａを透過して被検物２００に照射される。一方、第２の光源５７から照射された光はプリズム５３内の反射面５３ａで反射された後、被検物２００に照射される。このように反射面５３ａから被検物２００までが共通光路となっている。
【００２３】
検出部９２は、照射部９１の光照射方向とは異なる方向から被検物２００の表面に投影されるライン光５４ａ，５７ａを撮像するためのものであり、後述のように移動部３０によりライン光５４ａ，５７ａが所定間隔走査される毎に被検物２００を撮像するようになっている。
【００２４】
検出部９２は、第１の撮像素子６１、第２の撮像素子６２、６３、光路分岐素子６４、撮像レンズ６５、及び波長帯域フィルタ６６を含む。本実施形態においては、撮像レンズ６５を含む撮像光学系の光軸に対して第１の撮像素子６１及び第２の撮像素子６２，６３を、シャインプルーフの法則に従って傾けることでライン光５４ａ，５７ａの面に常にピントがあった状態とし、被検物２００の全面を精度良く測定できるようにしている。また、撮像光学系の像面とライン光５４ａ，５７ａによる被検物２００の光切断面は略共役となっている。
【００２５】
第１の撮像素子６１、及び第２の撮像素子６２、６３は、例えば複数の画素構造を有したＣＣＤから構成されている。なお、本実施形態では、第１の撮像素子６１は高精度の形状測定を行うためのものであり、例えば１０００×１０００の画素数を有している。また、第２の撮像素子６２，６３は第１の撮像素子６１よりも低い精度の形状測定を行うためのものであり、例えば６４０×４８０の画素数を有している。
【００２６】
図４は照射部９１が照射する光のプロファイルを示す図であり、図４中の符号ａで示されるのが第１の光源部５１のプロファイルであり、図４中の符号ｂで示されるのが第２の光源部５２のプロファイルである。なお、図４における横方向はライン光５４ａ，５７ａにおける幅方向に対応しており、図４における縦方向はライン光５４ａ，５７ａの光強度に対応している。
【００２７】
図４に示されるように、第１の光源部５１（第１の光源５４）が被検物２００に対して照射するライン光５４ａは、第２の光源部５２（第２の光源５７）が被検物２００に対して照射するライン光５７ａに比べて数倍（本実施例では、略２倍）の強度に設定されている。これらライン光５４ａ，５７ａは、それぞれ幅方向における略中央部が光強度のピークとなるように設定されている。
【００２８】
また、ライン光５７ａは、ライン光５４ａよりも長く設定されている（図６参照）。後述のように、第１の光源部５１は被検物２００について高精度の形状測定を行う際に用いられるものであり、第２の光源部５２は被検物２００について第１の光源部５１よりも低い通常の精度の形状測定を行う際に用いられるものである。
【００２９】
一般的に長いライン長を有するライン光は広視野が要求されるため、要求される精度が低いと同時に精度に応じたコストが要求される。そのため、第２の光源５７としては、第１の光源５４よりコヒーレンシーが大きいものが用いられている。具体的に、本実施形態では、第１の光源５４としてＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）を用い、第２の光源５７として半導体レーザを用いた。
【００３０】
図５は光路分岐素子６４の概略構成を示す図であり、図６は照射部９１が照射するライン光５４ａ，５７ａと検出部９２との対応関係を示す図である。
図５に示されるように、光路分岐素子６４は内部に光分離面６４Ａを有する。光分離面６４Ａは、反射部分６４ａ，６４ｂ及び透過部分６４ｃを含む。反射部分６４ａ，６４ｂにはライン光５７ａを反射可能な反射膜が設けられ、照射部９１から照射されるライン光５７ａの両端部分に対応する大きさに設定され、該ライン光５７ａと同時に照射されたライン光５４ａに重ならない位置に設定されている。一方、透過部分６４ｃには反射膜が設けられておらず、ライン光５４ａ，５７ａを透過するようになっている。
【００３１】
これにより、図６に示すように、反射部分６４ａ，６４ｂは、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過したライン光５７ａの両端部分を反射して第２の撮像素子６２、６３上にそれぞれを結像させる。また、透過部分６４ｃは、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過したライン光５４ａ、及びライン光５７ａの中央部分を透過させ、第１の撮像素子６１上にそれぞれ離間した状態で結像させる。これにより、第１の撮像素子６１は、ライン光５７ａの一部及びライン光５４ａを撮像可能となっている。
【００３２】
検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。演算処理部３００は、所定の画像演算処理を行い、被検物２００の表面の高さを算出し、被検物２００の三次元形状（表面形状）を求めるようになっている。
【００３３】
本実施形態においては、照射部９１が被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａをそれぞれ同時に照射するため、第１の撮像素子６１は演算処理部３００に対してライン光５４ａ，５７ａに関する２種類の信号を送信する。ここで、図４に示したように、ライン光５４ａは、ライン光５７ａの略２倍の強度に設定されているため、演算処理部３００は第１の撮像素子６１から送られてきた２種類の信号について、信号の強度を参照することでライン光５４ａ，５７ａのいずれに関する信号であるかについて判定することが可能となっている。すなわち、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる信号についてライン光５４ａ，５７ａのいずれに関するものかを弁別し、ライン光５４ａ，５７ａのそれぞれに応じた画像演算処理を行うことができる。
【００３４】
一方、第２の撮像素子６２，６２は演算処理部３００に対してライン光５７ａに関する信号をそれぞれ送信する。これにより、演算処理部３００は、ライン光５７ａに基づいた画像演算処理を行うことができる。
【００３５】
以上のように、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号を弁別することでライン光５４ａを用いた高精細な形状測定、或いはライン光５７ａを用いた形状測定を行うことができるようになっている。また、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１が撮像するライン光５４ａ，５７ａの位置情報（距離）の差分に基づいて被検物２００の表面の傾きを検出可能となっている。
【００３６】
具体的に、演算処理部３００は、被検物２００の画像において、被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光５４ａ又はライン光５７ａによる光切断面（線）の位置情報に基づき、光切断面（線）（ライン光５４ａ又はライン光５７ａ）が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を求める演算処理を行う。
【００３７】
図１に戻って、移動部３０は、被検物２００に投影されたライン光５４ａ又はライン光５７ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させることで、ライン光５４ａ又はライン光５７ａを被検物２００の表面に走査させるためのものである。本実施形態に係る形状測定装置１００においては、センサ部２０が移動部３０によって所定方向に沿って移動されるようになっている。
【００３８】
移動部３０は門型フレーム１５を主体として構成されている。なお、定盤１３は、端部（図２では右側の端部）が、定盤１３上をＹ軸方向に門型フレーム１５を駆動させるＹ軸ガイドを兼ねるように構成されている。
【００３９】
門型フレーム１５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド１５ａ、定盤１３のＹ軸ガイドに沿って駆動する駆動側柱１５ｂ、および駆動側柱１５ｂの駆動に従って定盤１３の上面を滑動する従動側柱１５ｃにより構成されている。
【００４０】
ヘッド部１６は、門型フレーム１５のＸ軸ガイド１５ａに沿ってＸ軸方向に沿って駆動可能とされている。ヘッド部１６には、該ヘッド部１６に対してＺ軸方向に駆動可能なＺ軸ガイド１７が装着されている。Ｚ軸ガイド１７の下端部に上記センサ部２０が装着されている。
【００４１】
ところで、本実施形態に係る形状測定装置１００のように光切断法を用いる場合、センサ部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光５４ａ又はライン光５７ａが、センサ部２０の移動方向（以下、スキャン方向と称す。）と直交する方向に配置させるのが望ましい。例えば、図２において、被検物２００に対するセンサ部２０のスキャン方向をＹ軸方向に設定した場合、ライン光５４ａ又はライン光５７ａをＸ軸方向に沿って配置するのが望ましい。センサ部２０とライン光５４ａ又はライン光５７ａの出射方向とをこのような関係に設定すると、測定時にライン光５４ａ又はライン光５７ａの全域を有効に利用したスキャンを行うことができ、被検物２００の形状を最適に測定できるためである。
【００４２】
続いて、形状測定装置１００の動作として、被検物２００の形状を測定する方法について以下に説明する。
はじめに、形状測定者は、回転テーブル２１に被検物２００を載置する。本実施形態では、形状測定者は、被検物２００について高精細の形状測定或いは通常の形状測定のいずれを行うかについて不図示の入力部を用いて入力する。例えば、ライン光５４ａを用いた高精細の形状測定を行う場合、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号から信号強度が高い方を弁別し、ライン光５４ａの信号に基づいて被検物２００の形状測定を行う。
【００４３】
形状測定装置１００は、被検物２００に照射されたライン光５４ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させるように移動部３０を駆動し、ライン光５４ａにより被検物２００の表面に走査させる。このとき、ライン光５７ａについても被検物２００の表面を走査する。
【００４４】
被検物２００にライン光５４ａが照射されると、被検物２００の表面にライン光５４ａによる光切断面（線）が現れるため、検出部９２の第１の撮像素子６１により、ライン光５４ａが所定間隔走査される毎に（光切断面が現れた）被検物２００を撮像する。このとき、検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。本実施形態においては、第１の撮像素子６１がライン光５７ａも同時に撮像するが、上述のようにライン光５４ａに基づく信号を弁別することでライン光５４ａを用いて高精細な形状測定を行うことができる。また、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１に撮像される２つのライン光５４ａ，５７ａの距離に基づいて、被検物２００の表面の傾きを検出することができる。
【００４５】
一方、通常の精度の形状測定を行う場合、演算処理部３００は、第１の撮像素子６１から送られる２種類の信号から信号強度が低い方を弁別し、ライン光５７ａの信号に基づいて被検物２００の形状測定を行う。また、演算処理部３００は、第２の撮像素子６２，６３から送られる信号に基づき、被検物２００の形状測定を行う。
【００４６】
このようにして得られた被検物２００の画像データから、演算処理部３００は被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光５４ａによる光切断面（線）の位置情報に基づいて、光切断面（線）（ライン光５４ａ）が延びる長手方向の画素毎に、三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を測定することができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態に係る形状測定装置１００によれば、センサ部２０がライン光５４ａ、５７ａをそれぞれ出射可能な照射部９１と、ライン光５４ａ、５７ａの各々における被検物２００による散乱光をそれぞれ検出可能な検出部９２と、を備えているので、ライン光５４ａを用いた高精細な形状測定或いはライン光５７ａを用いた通常の精度の形状測定のいずれも行うことができる。すなわち、被検物２００において要求される測定精度に応じて測定プローブを付け替えるといった手間が不要なため、プローブの付け替えによって測定値に誤差が生じるといった不具合の発生も防止できる。
【００４８】
（第二実施形態）
続いて、本発明の形状測定装置の第二実施形態に係る構成について説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは、センサ部の構成である。なお、それ以外の部材及び構成については、上記実施形態と同一であることから、その説明については省略若しくは簡略するものとする。
【００４９】
図７はセンサ部１２０の構成を示す図である。図７に示すように、センサ部１２０は、照射部９１と、被検物２００の表面を検出する検出部１９２と、を主体に構成される。また、センサ部２０には、検出部１９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。
【００５０】
本実施形態においては、第１の光源部５１（第１の光源５４）が被検物２００に対して照射するライン光５４ａの波長と、第２の光源部５２（第２の光源５７）が被検物２００に対して照射するライン光５７ａの波長とが異なっている。一例として、ライン光５４ａの波長は６８０ｎｍに設定され、ライン光５７ａの波長は６３０ｎｍに設定される。
【００５１】
また、本実施形態に係るプリズム５３は、ダイクロイックプリズムから構成されており、第１の光源５４から照射された光はプリズム５３内を透過して被検物２００に照射され、第２の光源５７から照射された光はプリズム５３内で反射された後、被検物２００に照射されるようになっている。
【００５２】
検出部１９２は、第１の撮像素子１６１、第２の撮像素子１６２、光路分岐素子１６４、撮像レンズ６５、及び波長帯域フィルタ６６を含む。本実施形態では、ライン光５７ａを撮像する第２の撮像素子１６２が１つのみ設けられた構成となっている。第１の撮像素子１６１、及び第２の撮像素子１６２は、同じ画素構成（一例として、６４０×４８０の画素数）を有したＣＣＤから構成されている。
【００５３】
光路分岐素子１６４は、ダイクロイックミラーから構成されている。光路分岐素子１６４は、被検物２００で反射されて撮像レンズ６５を透過する波長の異なるライン光５４ａ，５７ａを分離し、例えばライン光５４ａを透過させることで第１の撮像素子１６１に入射させ、ライン光５７ａを反射することで第２の撮像素子１６２上に入射させる。
【００５４】
上述のように第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２が同一の画素構成を有している場合、光路分岐素子１６４から出射されたライン光５４ａはレンズ１５０を介して第１の撮像素子１６１上に拡大して投射される。また、光路分岐素子１６４から出射されたライン光５７ａはレンズ１５１を介して第２の撮像素子１６２上に縮小して投射される。
【００５５】
なお、上記第一実施形態のように、第１の撮像素子１６１として例えば１０００×１０００の画素数のものを用い、第２の撮像素子１６２として例えば６４０×４８０の画素数のものを用いてもよい。この場合、ライン光５４ａ，５７ａを拡大或いは縮小するレンズ１５０，１５１を不要とすることができる。
【００５６】
検出部１９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。本実施形態においては、第１の撮像素子１６１は演算処理部３００に対してライン光５４ａの信号を送信し、第２の撮像素子１６２は演算処理部３００に対してライン光５７ａの信号を送信する。演算処理部３００は、所定の画像演算処理を行い、被検物２００の表面の高さを算出し、被検物２００の三次元形状（表面形状）を求めるようになっている。
【００５７】
本実施形態では、形状測定者は、被検物２００について高精細の形状測定或いは通常の形状測定のいずれを行うかについて不図示の入力部を用いて入力する。例えば、高精細の形状測定を行う場合、照射部９１の第１の光源部５１は、ライン光５４ａのみを被検物２００に対して照射する。演算処理部３００は、第１の撮像素子１６１から送られるライン光５４ａの信号のみに基づいて被検物２００の形状測定を行うことができる。
【００５８】
一方、通常の精度の形状測定を行う場合、照射部９１の第２の光源部５２は、ライン光５７ａのみを被検物２００に対して照射する。演算処理部３００は、第１の撮像素子１６１から送られるライン光５４ａの信号のみに基づいて被検物２００の形状測定を行うことができる。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記第二実施形態においては、ライン光５４ａ，５７ａにおける波長の違いで分離し、第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２に入射させる構成としたが、ライン光５４ａ，５７ａとしてＰ偏光又はＳ偏光を用い、偏光分離することで第１の撮像素子１６１及び第２の撮像素子１６２に入射させる構成としても構わない。この場合、プリズム５３及び光路分岐素子１６４としては偏光ビームプリズムが用いられる。
【００６０】
また、上記第二実施形態において、照射部９１が第１の光源部５１及び第２の光源部５２を独立して駆動することで、ライン光５４ａとライン光５７ａの照射を切り替え可能な構成としてもよい。この場合、照射部９１は被検物２００の形状測定を行う際、該被検物２００に対してライン光５４ａ，５７ａのいずれか一方のみが照射されることとなる。
【００６１】
この構成によれば、形状測定装置１００は、照射部９１から照射されるライン光５４ａ，５７ａに対応した撮像素子（第１の撮像素子１６１又は第２の撮像素子１６２）のみから演算処理部３００に信号が送信されるので、演算処理部３００による演算速度を高めることができる。また、照射部９１が１方の光源部のみを駆動するため、消費電力を抑えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
５３…プリズム、５４ａ…ライン光（第１のライン光）、５７ａ…ライン光（第２のライン光）、６１…第１の撮像素子、６２…第２の撮像素子、６３…第２の撮像素子、６４…光路分岐素子、１００…形状測定装置、２００…被検物（測定物）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、前記第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、前記第１のライン光よりも長い第２のライン光を前記測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、
前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、
前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える
形状測定装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の一方を透過させるとともに、他方を反射させるプリズムを含む
請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を透過させて前記第１の検出部に入射させるとともに、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光の少なくとも一部を分離して前記第２の検出部に入射させる光分離素子を備える
請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記第１の検出部は、前記第２のライン光における前記散乱光の一部を検出する
請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記光分離素子は、前記測定物による散乱光のうち、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の前記散乱光を含む部分を前記第１の検出部に入射させるとともに、前記第２のライン光における前記散乱光のみを含む部分を前記第２の検出部に入射させる
請求項３又は４に記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記光照明部は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光における前記散乱光の各々が略平行であり、且つ互いが離間した状態で前記第１の検出部に入射されるように、前記第１のライン光及び前記第２のライン光を照射する
請求項５に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記光照射部は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の照射を切り替え可能である
請求項１〜６のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記第２の検出部を複数有する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項９】
前記前記第１のライン光と前記第２のライン光とは、波長が異なる
請求項１〜８のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項１】
第１のライン光を測定物に照射する第１光学系と、前記第１光学系の少なくとも一部の光学素子を有し、前記第１のライン光よりも長い第２のライン光を前記測定物に照射する第２光学系とを有する光照射部と、
前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を検出する第１の検出部と、
前記測定物による前記第２のライン光の散乱光を検出する第２の検出部と、を備える
形状測定装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の一方を透過させるとともに、他方を反射させるプリズムを含む
請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記測定物による前記第１のライン光の散乱光を透過させて前記第１の検出部に入射させるとともに、前記測定物による前記第２のライン光の散乱光の少なくとも一部を分離して前記第２の検出部に入射させる光分離素子を備える
請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記第１の検出部は、前記第２のライン光における前記散乱光の一部を検出する
請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記光分離素子は、前記測定物による散乱光のうち、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の前記散乱光を含む部分を前記第１の検出部に入射させるとともに、前記第２のライン光における前記散乱光のみを含む部分を前記第２の検出部に入射させる
請求項３又は４に記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記光照明部は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光における前記散乱光の各々が略平行であり、且つ互いが離間した状態で前記第１の検出部に入射されるように、前記第１のライン光及び前記第２のライン光を照射する
請求項５に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記光照射部は、前記第１のライン光及び前記第２のライン光の照射を切り替え可能である
請求項１〜６のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記第２の検出部を複数有する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項９】
前記前記第１のライン光と前記第２のライン光とは、波長が異なる
請求項１〜８のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１５４９６（Ｐ２０１２−２１５４９６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１７５０（Ｐ２０１１−８１７５０）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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