絞り装置および３次元形状測定装置
【課題】絞り用の開口の光軸に対する偏心量が調整自在な上に、調整された偏心量を維持しながら任意の方向から照明や観察を行えるようにする。
【解決手段】光束を制限するための開口１０１は、開口位置移動保持機構１１０によって光軸に直交する平面内で光軸に対して偏心移動自在で移動後の所望の位置で保持され、かつ、開口位置回転機構１２０によって光軸周りに回転移動させることができ、よって、光軸に対する絞り用の開口１０１の偏心量を調整し、調整された状態のまま光軸周りに開口１０１を回転移動させることで同一の偏心量による絞り状態で任意の方向から照明や観察を行えるようにした。
【解決手段】光束を制限するための開口１０１は、開口位置移動保持機構１１０によって光軸に直交する平面内で光軸に対して偏心移動自在で移動後の所望の位置で保持され、かつ、開口位置回転機構１２０によって光軸周りに回転移動させることができ、よって、光軸に対する絞り用の開口１０１の偏心量を調整し、調整された状態のまま光軸周りに開口１０１を回転移動させることで同一の偏心量による絞り状態で任意の方向から照明や観察を行えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置および該絞り装置を備える３次元形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡等において試料の観察や検査を行う際に、試料に対して真上からではなく、斜め方向から照明（斜照明）することで、キズやゴミなどにコントラストがつき観察しやすくなることが知られている。このような斜照明を容易に実現するための絞り装置として、例えば特許文献１によれば、開口絞り位置に配置させた絞り装置の開口位置を光軸に直交する平面内で自由に移動可能としたものが提案されている。
【０００３】
また、光を用いて非接触で物体の３次元形状を測定する方法の一つとして、格子パターン投影法がある。この格子パターン投影法は、三角測量の原理を利用しているため、撮像光軸に対して、格子パターンの投影光軸は角度がつけられている。このように、傾きのある照明がされることから標本の形状、凹凸によって標本上に影が生じ、格子パターンが投影されない範囲が発生することがある。このような場合、格子パターンが投影されない範囲については正しく高さを算出できない。したがって、格子パターンの投影光軸と撮像光軸とのなす角度を大きくすると、測定精度は向上するが、逆に、標本の凹凸による影も多くなり死角が増え、測定不能な範囲を広めてしまうことになる。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献２によれば、１つの光源を用いて、２方向から格子パターンを投影する３次元計測装置が提案されている。この３次元計測装置では、光源から出射した光は、変調装置に入射した後、光分割素子で２つの光路に分けられ、２つのユニットに入射するように構成されている。一方のユニットに入射した光は、所定の投影光学系を経て、特定の角度をもって標本上に格子パターン像を形成するように構成され、他方のユニットに入射した光も、同様に、所定の投影光学系を経て、特定の角度をもって標本上に格子パターン像を形成するように構成されている。ここで、ユニットは移動可能に構成され、標本への格子パターン像の入射角度が、対物光学系の有効径の範囲内で可変可能とされている。測定する際には、２つのユニットを片側ずつ遮光状態とし、標本上に２方向別々に格子パターン像を投影し、撮像素子を含む撮像光学系で格子パターン像を観察し、得られる高さ情報を演算処理して標本の３次元形状を算出するようにしている。
【０００５】
すなわち、特許文献２は、格子パターンを投影する２つの投影光学系を備え、２方向から格子パターン像を投影可能としているため、標本の凹凸によってできる影、つまり死角を低減できるように構成している。さらに、２つの投影光学系と、光源および格子パターンを内蔵した照明光学系が移動可能に構成されているため、標本に応じて格子パターンの投影角度を変えることができ、標本に合わせた測定精度を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５４６０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように試料に対して斜照明を行う場合、キズやゴミの程度や大きさなどによって影のつき方が異なるため、光軸に対して同じ傾斜角度（偏心量）で任意の方向から斜照明を行えばキズやゴミなどの程度や大きさを相対的に確認することが可能となる。しかしながら、特許文献１に示される絞り装置は、絞り装置の開口を開口絞り位置面上で２次元的に移動させて光軸に対して偏心させ、その状態で斜照明して観察することが可能なだけであり、測定精度を高め得る斜照明を効率よく行わせることができない。すなわち、特許文献１に示される絞り装置の場合、斜照明を行う方向を変更する度に開口絞り位置面上で開口の位置を２次元的に移動させて観察を行わなければならず、操作が面倒な上に、同じ傾斜角度（偏心量）の状態を再現するのも困難で、適正な観察結果を得にくいという欠点がある。
【０００８】
また、特許文献２に示される３次元計測装置は、格子パターンをあらかじめ設定された２方向からしか投影できず、複雑な３次元形状を計測しようとする場合には２方向からの投影ではカバーしきれず、標本の凹凸によってできる影により３次元形状を精度よく取得できない可能性が高くなってしまう。加えて、格子パターンを投影する投影光学系のユニットを２つ必要とするため、コンパクトに構成するのが難しい上にコスト高となる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絞り用の開口の光軸に対する偏心量が調整自在な上に、調整された偏心量を維持しながら任意の方向から照明や観察を行うことができる絞り装置および３次元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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る絞り装置は、光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置であって、前記光軸に直交する平面内で前記光軸に対する前記開口の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構と、移動後の所望の位置で保持された前記開口を前記光軸周りに回転移動させる開口位置回転機構と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口は、大きさが変更自在であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口の大きさを可変させる開口径可変機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口径可変機構は、前記開口の大きさを自動的に可変させる第１の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が段階的に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が無段階に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口の位置を自動的に移動させる第２の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置回転機構は、前記開口を前記光軸周りに自動的に回転移動させる第３の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る絞り装置によれば、光束を制限するための開口は、開口位置移動保持機構によって光軸に直交する平面内で光軸に対して偏心移動自在で移動後の所望の位置で保持され、かつ、開口位置回転機構によって光軸周りに回転移動させることができ、よって、光軸に対する絞り用の開口の偏心量を調整し、調整された状態のまま光軸周りに開口を回転移動させることで同一の偏心量による絞り状態で任意の方向から照明や観察を行うことができるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口は大きさが変更自在であり、例えば開口径可変機構によって開口の大きさを可変させることができ、よって、照明や観察の明るさを調整することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口を保持する位置が段階的に設定されているので、開口位置移動保持機構の保持機能を、クリック機構等を利用して比較的簡単に構成することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口を保持する位置が無段階に設定されているので、偏心量の調整をきめ細かく行うことができるという効果を奏する。
【００２６】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口の大きさの可変や、開口の位置の移動や、光軸周りの回転移動を、電動駆動機構を利用して自動的に行わせるので、操作性を向上させることができるという効果を奏する。
【００２７】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から斜照明を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向からパターン像の照明を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００２９】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から斜め観察を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から範囲を限定した観察を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態である絞り装置および３次元形状測定装置について図面を参照して説明する。本発明は、実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００３２】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１の絞り装置が適用される３次元形状測定装置の概要について説明する。図１は、本発明の３次元形状測定装置の構成例を示す概略側面図であり、図２は、図１の破線内に含まれる光学系を抽出して示す概略側面図である。３次元形状測定装置１は、概略的に、装置本体２と照明装置３と観察装置４とを備える。本体２内には図２に示すような光学系が内蔵されており、本体２の所定位置に載置される試料５に照明装置３に基づく照明光が照射され試料５からの反射光によって観察装置４で試料５の表面形状が観察される。
【００３３】
本体２内に内蔵された光学系１０は、図２に示すように、照明光学系２０と観察光学系３０とを備える。照明光学系２０は、照明装置３内の光源２１から出射された光が集光レンズ２２、投影レンズ２３を通って試料５を均一に照明するケーラー照明になるように構成されている。集光レンズ２２および投影レンズ２３は照明光軸２４上に配置されている。そして、集光レンズ２２と投影レンズ２３との間の照明光軸２４上には、試料５と光学的に共役な位置に例えば３次元形状測定用のパターン像を投影するためのパターン板が配置される視野絞り位置Ｐａが設定され、この視野絞り位置Ｐａよりも光源２１側には光源２１と光学的に共役位置に開口絞り位置Ｐｂが設定されている。
【００３４】
観察光学系３０は、試料５真上に対して設定された観察光軸３１を有し、この観察光軸３１上に、試料５で反射された光が通る対物レンズ３２、ハーフミラー３３、結像レンズ３４および試料５からの反射光をリレーするリレーレンズ３５を備える。また、観察光軸３１上であってリレーレンズ３５の結像位置、すなわち試料５と光学的に共役な位置には、例えば観察装置４としてＣＣＤ等の撮像素子３６を備える。また、観察光軸３１上には、撮像素子３６や試料５と光学的に共役な位置に視野絞り位置Ｐｃが設定され、視野絞り位置Ｐｃと撮像素子３６との間に開口絞り位置Ｐｄが設定されている。なお、ハーフミラー３３は、観察光軸３１と照明光軸２４とが直交交差する位置であって、対物レンズ３２と結像レンズ３４との間に配設される。
【００３５】
ついで、本実施の形態１の絞り装置１００について図３および図４を参照して説明する。図３は、本体を取り除いた絞り装置１００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図４は、絞り装置１００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。本実施の形態１の絞り装置１００は、図２中に示した３次元形状測定装置１の光学系１０中において、それぞれ１００ａ〜１００ｄとして示すように、照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置されるものである。
【００３６】
本実施の形態１の絞り装置１００は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された開口１０１を有する矩形平板状の摺動部材１０２を備える。また、絞り装置１００は、摺動部材１０２を介して光軸Ｌ（照明光軸２４または観察光軸３１が相当する）に直交する平面内で光軸Ｌに対する開口１０１の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構１１０と、移動後の所望の位置で保持された開口１０１を光軸Ｌ周りに回転移動させる開口位置回転機構１２０とを備える。
【００３７】
回転位置移動保持機構１１０は、まず、照明光学系２０や観察光学系３０の筐体の一部をなす本体１０３に装着されて光軸Ｌ上の位置に光束を制限しない大きさで形成された開口部１１１を有する回転枠１１２の上面側に光軸Ｌに直交する方向に摺動部材１０２の厚さで摺動部材１０２が摺動自在に形成された摺動溝１１３と、回転枠１１２の上面にビス１１４により固定されて摺動溝１１３とで摺動部材１０２を挟持する蓋１１５と、摺動部材１０２の摺動方向の一端側に形成されたねじ穴１０４に螺合することで摺動部材１０２に着脱自在で本体１０３外に突出した摘み１１６ａを有する摺動操作体１１６と、を備える。蓋１１５の中央部には大きな開口部１１５ａが形成されている。ここで、摺動方向の一端側に開口１０１が形成された摺動部材１０２の他端側には光束を制限しない大きさ（開口部１１１以上の大きさ）の全開用の開口部１０５が開口１０１と離間させて形成されている。開口部１０５と開口１０１との間の間隔は、遮蔽（全閉）用に開口部１１１の直径以上とされている。
【００３８】
また、回転位置移動保持機構１１０は、保持機能を実現するために、摺動部材１０２の摺動自在な側面１０２ａの片側の所定位置に形成された複数個のクリック溝１１７と、回転枠１１２側に設けられて摺動溝１１３の摺動面１１３ａからクリック溝１１７側に係脱自在に突出するプランジャ１１８とによるクリック機構を備える。ここで、クリック溝１１７の１つは、図３に示すように、開口１０１が光軸Ｌと同軸となる位置（偏心なしの位置）でプランジャ１１８に係止する位置に形成され、この位置から数個のクリック溝１１７は、開口１０１が開口部１１１の範囲内で摺動部材１０２の摺動方向に光軸Ｌに対する位置が段階的にずれてプランジャ１１８に係止する位置に形成されている。また、他端側のクリック溝１１７の１つは、開口部１１１に開口１０１および開口部１０５がかからない遮蔽位置でプランジャ１１８に係止する位置に形成され、残りの１つのクリック溝１１７は、開口部１０５が開口部１１１に重なる全開位置でプランジャ１１８に係止する位置に形成されている。
【００３９】
また、開口位置回転機構１２０は、摺動部材１０２を保持して本体１０３に対して嵌合部１０３ａ，１１２ａ同士の嵌合により光軸Ｌを中心に回転可能な上述の回転枠１１２と、回転枠１１２と蓋１１５とを本体１０３とで回転自在に挟持するように本体１０３に固定された本体１２１と、本体１０３，１２１の一部に形成された操作用開口部１０３ｂ，１２１ａを介して指を挿入することで操作される回転枠１１２の外周面からなる操作部１２２とを備える。ここで、回転枠１１２は、本体１０３の底面部と回転枠１１２の底面部との間に介在させたリング状の皿バネ１２３によって本体１２１側に光軸方向に沿って押圧付勢されている。これにより、回転可能な回転枠１１２が自然にはフリー回転せず任意の位置で停止するとともに、挟持状態の回転枠１１２や摺動部材１０２のがたつきを防止している。
【００４０】
このような絞り装置１００において、摘み１１６ａを把持して摺動操作体１１６を押したり引いたりすることで、摺動部材１０２は回転枠１１２の摺動溝１１３に沿って光軸Ｌを横切る方向に移動する。このような移動操作において、クリック溝１１７にプランジャ１１８を係止させることで、所望のクリック溝１１７の位置で摺動部材１０２をフリーに動かない状態に保持することができる。すなわち、開口１０１の位置が光軸Ｌと同軸上となる位置から、光軸Ｌに直交する方向に光軸Ｌから所定量だけ偏心した位置や、開口部１１１に開口１０１と開口部１０５とがかからない遮蔽状態の位置や、開口部１０５にて開口部１１１の光束を制限しない全開状態の位置まで、段階的に保持位置の調整設定が可能である。
【００４１】
所望の位置に開口１０１の調整が終了した後は、摺動操作体１１６を摺動部材１０２から取り外し、操作用開口部１０３ｂ，１２１ａから指を挿入して操作部１２２にて回転枠１１２を光軸Ｌ周りに回転操作することで、開口１０１は調整設定された移動後の所望の位置のまま光軸Ｌ周りに回転移動する。
【００４２】
すなわち、本実施の形態１の絞り装置１００によれば、摺動部材１０２の光軸Ｌに直交する方向の移動により、光束を遮蔽した状態や光束に制限を加えない全開状態にすることができることはもちろんのこと、光束を制限する所定径の開口１０１の位置を光軸Ｌと同軸上の位置に設定できるだけでなく、光軸Ｌに対して偏心した所定の位置に調整保持することが可能であり、光軸Ｌに対して開口１０１が所定量偏心した状態で光軸Ｌ周りに開口１０１を回転移動させることができる。
【００４３】
なお、開口１０１の光軸Ｌに対する位置を再調整したい場合には、ネジ穴１０４が操作用開口部１０３ｂから見える位置まで回転枠１１２を回転させ、ネジ穴１０４に摺動操作体１１６を螺合させ、上述の場合と同様に摺動部材１０２を摺動させて調整操作を行えばよい。
【００４４】
よって、本実施の形態１の絞り装置１００を、絞り装置１００ｂとして照明光学系２０の照明光軸２４上の開口絞り位置Ｐｂに配置することで、試料５に対して傾きを持った斜照明が可能なだけでなく、その照明角度（偏心量）を保ったまま３６０度任意の方向から試料５を照明することができる。斜照明によって試料５のきずや欠陥等にコントラストがつくが、照明角度（偏心量）を保ったまま任意の方向から照明光を当てることができるため、影のつき方等できずや欠陥等の大きさや程度などの相対的な比較もでき、観察しやすいものとなる。加えて、照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａにパターンを置くとともに絞り装置１００ａとして配置し、試料５に複数方向からパターン像を投影することで、試料５の３次元形状を適正に測定することができる。この際、試料５の形状に合わせて、任意にパターン投影方向（偏心量）を調整設定できるため、死角の少ない３次元形状の測定が可能となる。
【００４５】
また、観察光学系３０の観察光軸３１上の開口絞り位置Ｐｄに絞り装置１００ｄとして配置させることで、試料５を真上からでなく、斜め方向から観察することができる。この観察角度を保ったまま、３６０度任意の方向から観察できるため、試料５の死角となっている部分の形状把握や欠陥検査が可能となる。また、任意の斜め方向から試料５を観察できるため、ステレオ計測等の３次元計測にも応用できる。また、観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃ上に絞り装置１００ｃとして配置させることで、試料５の必要な部分のみを観察もしくは撮影することができ、よって、例えば半導体基板上の回路構成など機密保持の観点などから必要以外の部分を遮蔽したり、抽出したい箇所以外の余分な部分を省いたりする観察が可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態１において、開口１０１が光軸Ｌを中心にどの程度回転したかの回転角度を検知するための角度検知手段、例えば回転枠１０２の外周面の操作部１２２に目盛を設け、操作用開口部１０３ｂ，１２１ａから視認できるようにしてもよい。また、摺動部材１０２を摺動させて開口１０１の光軸Ｌに対する偏心量を調整設定する際に、光軸Ｌから開口１０１の中心までの距離（偏心量）を検知するための偏心量検知手段、例えば摺動操作体１１６の引き出し量に対応する目盛等を設けるようにしてもよい。これらの回転角度や偏心量の情報は、３次元形状測定に活用される他、例えば同様の試料５を観察する場合の観察状態の記録等に利用して、同一の偏心状態等を再現することができ、使い勝手の良い観察装置となる。
【００４７】
また、本実施の形態1において、摺動部材１０２には所定径の開口１０１が形成されているが、径の異なる開口１０１が形成された複数の摺動部材１０２を選択自在に用意することで、開口１０１の大きさを変更自在としてもよい。この際、各摺動部材１０２には開口１０１の径の大きさを示す表示を付しておくことが好ましい。また、開口１０１の形状は、円形形状に限らず、例えば多角形形状であってもよい。
【００４８】
（変形例１）
図５は、変形例１の絞り装置１００の中央部分で破断して示す縦断側面図である。変形例１の絞り装置１００は、回転枠１１２を本体１２１側に押圧付勢する皿バネ１２３に代えて、本体１０３の一部にプランジャ１２４を設け、プランジャ１２４によって回転枠１１２を本体１２１側に押圧付勢するようにしたものである。この際、回転枠１１２のプランジャ１２４と対向する環状軌跡上に位置させて複数個のクリック溝１２５を等間隔で設け、回転枠１１２を一定角度回転させる毎にプランジャ１２４がクリック溝１２５に係止するようにしてもよい。また、回転枠１１２の外周面にギヤ１２６を形成するとともに、本体１０３の操作用開口部１０３ａにギヤ１２６に噛合するギヤ１２７ａを有する操作ハンドル１２７を本体１０３外に突出させて設け、この操作ハンドル１２７を回転操作することで回転枠１１２が光軸Ｌ周りに回転するようにしてもよい。これによれば、操作用開口部１０３ａ内に指を入れることなく、本体１０３外に突出した操作ハンドル１２７を直接回転操作することができ、操作性が向上する。
【００４９】
（変形例２）
図６は、変形例２の本体を取り除いた絞り装置１００中の要部を一部破断して示す平面図である。変形例２の絞り装置１００は、保持機能を実現するため、プランジャ１２４およびクリック溝１２５による段階的なクリック機構に代えて、無段階に位置決め保持する無段階係止機構を備える。すなわち、摺動部材１０２の一側は摺動溝１１３の摺動面１１３ａを摺動する摺動部１０２ａを前後両端に残して一段低くした逃げ部１０２ｂが摺動面１１３ａと平行に形成されている。一方、回転枠１１２側においては、摺動面１１３ａに沿って工具挿入部１３１とネジ部１３２と摺動面１１３ａに開口する開口部１３３とが設けられ、ネジ部１３２には先端が球状の段付きビス１３４が工具１３５によってねじ込み可能とされている。また、開口部１３３には、コマ１３６がピン１３７を軸に回転可能に設けられている。このコマ１３６は、段付きビス１３４の先端により押されるテーパ部１３６ａを有する。
【００５０】
これにより、工具１３５で段付きビス１３６を押し込むと、コマ１３６のテーパ部１３６ａが段付きビス１３６の球状先端で押されてコマ１３６はピン１３７を中心に回動する。ここで、段付きビス１３６を押し込んでコマ１３６を図６中に仮想線で示すように回動させると、コマ１３６の先端が摺動部材１０２の逃げ部１０２ｂに食い込むように係止し、摺動調整された摺動部材１０２の位置が保持される。そして、開口１０１の偏心量の再調整等のために段付きビス１３６を緩めると、コマ１３６の逃げ部１０２ｂに対する係止が解除され、摺動部材１０２の摺動（開口１０１の位置調整）が可能となる。変形例２によれば、開口１０１の位置を無段階に調整して保持することができるので、試料５に応じて開口１０１の光軸Ｌに対するずれ位置（偏心量）を最適な位置に設定することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
ついで、本実施の形態２の絞り装置１５０について図７−１〜図７−４を参照して説明する。図７−１〜図７−４は、本実施の形態２の絞り装置１５０の要部の構成例を示す概略平面図である。本実施の形態２の絞り装置１５０は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された複数個の開口１６１ａ〜１６１ｆを有する円盤形状の回転枠１６２を備える。この回転枠１６２は、実施の形態１の回転枠１１２と同様に光軸Ｌを中心に回転可能で開口位置回転機構１７０の構成要素をなす円形状の回転枠１７１上に搭載されて回転枠１７１に対して回転軸１６３によって回転可能に設けられて開口位置移動保持機構１６０を構成している。回転枠１６２は、回転枠１７１の外周よりも大きく逸脱しない範囲の大きさで形成され、外周面が回転枠１７１を回転自在に支持する本体（本体１０３，１２１に相当する）に形成された操作用開口部にて回転操作可能な操作部１６４とされている。回転枠１７１は、中心に開口部１１１に相当する開口部１７２を有する。
【００５２】
ここで、回転枠１６２が有する複数個の開口１６１ａ〜１６１ｆは、図７−１中に示すように、回転軸１６３を中心とし光軸Ｌを通る円周上に配列されておらず、回転軸１６３周りに回転枠１６２を回転させたときに、光軸Ｌと同軸上の位置をとる開口１６１ａの他は、それぞれの開口１６１ｂ〜１６１ｃが光軸Ｌに対して開口部１７２の範囲内で少しずつ異なる距離だけ偏心した位置を取り得るように偏心配列されている。また、各開口１６１ａ〜１６１ｆは、同時に開口部１７２内に存在しないように離間されている。さらに、回転枠１６３上には、回転枠１６３を回転させたときに開口部１７２を塞がない大きさに形成された全開用の開口部１６５が開口１６１ａと同一円周上に形成されている。ここで、開口部１６５と開口１６１ａとの間は、両者の中間位置を光軸Ｌ上に位置させたときに開口部１６５と開口１６１ａとのいずれもが開口部１７２にかからない遮蔽状態を確保できる間隔が設けられている。
【００５３】
これにより、本実施の形態２の絞り装置１５０は、図７−１に示すような光軸Ｌと開口１６１ａとが同軸上となる状態（偏心量０）、図７−２に示すような光軸Ｌに対して開口１６１ｆが所定量偏心した状態（開口１６１ｂ〜１６１ｅの場合も同様であり、光軸Ｌに対する偏心量が段階的に異なる）、図７−３に示すように光軸Ｌ上に開口部１６５が位置して光束を制限しない全開状態、図７−４に示すように光束を遮光する遮蔽状態を選択的に取り得る。ここで、図７−１〜図７−４に示すような各状態で回転枠１６２を回転枠１７１に対して係止させるために、例えば回転枠１７１側に図示しないプランジャを設け、回転枠１６２の各開口１６１ａ〜１６１ｆや開口部１６５や遮光状態の位置に対応させて回転枠１６２の下面側にプランジャが係止する図示しないクリック溝を同一円周上に設ければよい。
【００５４】
また、本実施の形態２の開口位置回転機構１７０は、実施の形態１の場合と同様に、回転枠１７１と、回転枠１６２を搭載した回転枠１７１および回転枠１６２上に設けた図示しない蓋を回転自在に挟持する上下一対の図示しない本体と、回転枠１７１を光軸Ｌ周りに回転操作するために回転枠１７１の外周面からなる操作部１７３とを備える他、回転枠１７１がフリー回転しないように光軸Ｌ方向に押圧付勢する皿バネあるいはプランジャ等の押圧手段を備える。
【００５５】
本実施の形態２による絞り装置１５０も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態２の絞り装置１５０によれば、開口位置移動保持機構１６０が回転枠１６２を含み、この回転枠１６２の外周面を操作部１６４として回転操作することで開口１６１ａ〜１６１ｆによる偏心量を調整設定することができるため、偏心量を変更する度に摺動操作体１１６の場合のように着脱する必要がなく、簡便な構成で操作性が向上する。
【００５６】
なお、本実施の形態２の場合も、径の異なる開口１６１ａ〜１６１ｆが形成された複数の回転枠１６２を選択自在に用意することで、開口１０１ａ〜１６１ｆの大きさを変更自在としてもよい。この際、各摺動部材１０２には開口１０１の径の大きさを示す表示を付しておくことが好ましい。また、開口１０１の形状は、円形形状に限らず、例えば多角形形状であってもよい。また、光軸Ｌに対する開口の偏心量が一定でよい場合には、ずれ量一定で開口径を段階的に異ならせた複数の開口が形成された１枚の回転枠を用いるようにしてもよい。
【００５７】
（実施の形態３）
ついで、本発明の実施の形態３の絞り装置２００について図８および図９を参照して説明する。図８は、本体および上部側の回転枠を取り除いた絞り装置２００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図９は、絞り装置２００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【００５８】
本実施の形態３の絞り装置２００は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された開口２０１を有する矩形平板状の摺動部材２０２を備える。また、絞り装置２００は、摺動部材２０２を介して光軸Ｌに直交する平面内で光軸Ｌに対する開口２０１の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構２１０と、移動後の所望の位置で保持された開口２０１を光軸Ｌ周りに回転移動させる開口位置回転機構２２０とを備える。
【００５９】
回転位置移動保持機構２１０は、まず、照明光学系２０や観察光学系３０の筐体の一部をなす本体１０３に装着されて光軸Ｌ上の位置に光束を制限しない大きさで形成された開口部２１１を有する回転枠２１２の上面側に光軸Ｌに直交する方向に摺動部材２０２が摺動自在に形成されて摺動面２１３ａと突き当て面２１３ｂ，２１３ｃとを有する矩形状の摺動溝２１３と、回転枠２１２の上面側に対して光軸Ｌ周りに回転自在に嵌合して回転枠２１２とで摺動部材２０２を挟持する円盤状の回転枠２１４と、摺動部材２０２の一部に摺動方向に直交させて形成された長溝２１５と、回転枠２１４の一部に下向きに突出させて設けられて長溝２１５に係合する駆動ピン２１６と、回転枠２１４の外周面からなる操作部２１７と、を備える。
【００６０】
回転枠２１４の中央部には大きな開口部２１４ａが形成されている。ここで、摺動方向の一端側に開口２０１が形成された摺動部材２０２の他端側には光束を制限しない大きさ（開口部２１１以上の大きさ）の全開用の開口部２０５が開口２０１と離間させて形成されている。開口部２０５と開口２０１との間の間隔は、遮蔽（全閉）用に開口部２１１の直径以上とされている。
【００６１】
また、回転位置移動保持機構２１０は、保持機能を実現するために、回転枠２１４の外周面上の所定位置に形成された複数個のクリック溝２１８と、回転枠２１２のフランジ上に搭載されて複数個のクリック溝２１８に選択的に係脱自在に係止するプランジャ２１９とによるクリック機構を備える。ここで、クリック溝２１８の１つは、図８に示すように、開口２０１が光軸Ｌと同軸となる位置（偏心なしの位置）でプランジャ２１９に係止する位置に形成され、この位置から数個のクリック溝２１８は、開口２０１が開口部２１１の範囲内で摺動部材２０２の摺動方向に光軸Ｌに対する位置が段階的にずれてプランジャ２１９に係止する位置に形成されている。また、他のクリック溝２１８の１つは、開口部２１１に開口２０１および開口部２０５がかからない遮蔽位置でプランジャ２１９に係止する位置に形成され、残りの１つのクリック溝２１８は、開口部２０５が開口部２１１に重なる全開位置でプランジャ２１９に係止する位置に形成されている。
【００６２】
また、開口位置回転機構２２０は、摺動部材２０２を保持して本体１０３に対して嵌合部１０３ａ，２１２ａ同士の嵌合により光軸Ｌを中心に回転可能な上述の回転枠２１２と、回転枠２１２，２１４を本体１０３とで回転自在に挟持するように本体１０３に固定された本体１２１と、本体１０３，１２１の一部に形成された操作用開口部１０３ｂ，１２１ａを介して指を挿入することで操作される回転枠２１２の外周面からなる操作部２２２とを備える。ここで、回転枠２１２は、本体１０３の底面部と回転枠２１２の底面部との間に介在させたリング状の皿バネ２２３によって本体１２１側に光軸方向に沿って押圧付勢されている。これにより、回転可能な回転枠２１２が自然にはフリー回転せず任意の位置で停止するとともに、挟持状態の回転枠２１２，２１４や摺動部材２０２のがたつきを防止している。また、回転枠２１４側に対して回転枠２１２側の方が重く形成され、回転枠２１４の操作部２１７を回転操作したときに回転枠２１４は単独で回転するが回転枠２１２は回転せず、かつ、回転枠２１２の操作部２２２を回転操作したときには回転枠２１２の回転に追従して回転枠２１４も一体的に回転するように構成されている。
【００６３】
このような構成の絞り装置２００において、操作部２１７の回転操作により回転枠２１４を光軸Ｌ周りに回転させると、駆動ピン２１６も光軸Ｌ周りに回転する。この駆動ピン２１６は摺動方向が摺動溝２１３によって規制された摺動部材２０２の長溝２１５に係合しているため、駆動ピン２１６の回転変位に伴い摺動部材２０２は回転運動が直線運動に変換されて摺動面２１３ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に直線移動する。
【００６４】
このような回転操作において、クリック溝２１８にプランジャ２１９を係止させることで、所望のクリック溝２１８の位置で回転枠２１４がフリーに回転しない状態、したがって摺動部材２０２がフリーに動かない状態に保持することができる。すなわち、開口２０１の位置が光軸Ｌと同軸上となる位置から、光軸Ｌに直交する方向に光軸Ｌから所定量だけ偏心した位置や、開口部２１１に開口２０１と開口部２０５とがかからない遮蔽状態の位置や、開口部２０５にて開口部２１１の光束を制限しない全開状態の位置まで、段階的に保持位置の調整設定が可能である。このような摺動部材２０２の直線移動においては、それぞれ突き当て面２１３ｂまたは２１３ｃに突き当たる位置で規制され、突き当て面２１３ｂ，２１３ｃ間で往復直線移動することとなる。
【００６５】
所望の位置に開口２０１の調整が終了した後は、操作部２２２にて回転枠２１２を光軸Ｌ周りに回転操作することで、開口２０１は調整設定された移動後の所望の位置のまま光軸Ｌ周りに回転移動する。
【００６６】
本実施の形態３による絞り装置２００も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１，２の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態３の絞り装置２００によれば、開口２０１の位置保持用のクリック溝２１８が大径の回転枠２１４の外周面に形成されているので、実施の形態１等に比べて多数のクリック溝を細かく設けることが可能となり、開口２０１の光軸Ｌに対する偏心量の調整設定を細かく行うことができる。
【００６７】
（実施の形態４）
ついで、本発明の実施の形態４の絞り装置２５０について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、本体を取り除いた絞り装置２５０中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１１は、絞り装置２５０を中央部分で破断して示す縦断側面図である。なお、実施の形態１および変形例２で説明した部分と同一または準ずる部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００６８】
本実施の形態４の絞り装置２５０は、光束を制限するための開口２６１の大きさ（径）を可変させる開口径可変機構２６０を備える。開口径可変機構２６０は、例えば特許文献１等で公知の構成に準ずるものであり、まず、それぞれがほぼ三日月状に形成された複数枚の絞り羽根２６２をピン２６３等で回動自在に保持した平板環状の羽根保持部材２６４とこの羽根保持部材２６４が回転自在に嵌合した羽根保持部材２６５と備える。また、開口径可変機構２６０は、羽根保持部材２６４を含む羽根保持部材２６５上に載置されて羽根保持部材２６５に形成された摺動溝２６６の両側の摺動面２６６ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に摺動自在な矩形平板状の羽根開閉部材２６７を備える。摺動溝２６６は、羽根開閉部材２６７の摺動範囲を規制する突き当て面２６６ｂ，２６６ｃを摺動方向両端に有する。ここで、羽根保持部材２６４には羽根開閉部材２６７側に突出させた開閉ピン２６８が設けられ、羽根開閉部材２６７側には開閉ピン２６８が常時係止する長溝２６９が摺動方向に直交する方向に形成されている。また、羽根開閉部材２６７には、摘み２７０ａを有する開閉操作体２７０が着脱自在に設けられている。さらに、羽根開閉部材２６７の片側側面には摺動面２６６ａに平行な逃げ部２６７ａが形成され、逃げ部２６７ａ側に位置させて羽根保持部材２６５には段付きビス２７１、コマ２７２等の図６の場合と同様な無段階係止機構を備える。
【００６９】
このような開口径可変機構２６０において、摘み２７０ａを把持して開閉操作体２７０で羽根開閉部材２６７を摺動可能な方向に移動させると、開閉ピン２６８、長溝２６９の係止により、羽根保持部材２６４が回転する。この羽根保持部材２６４の回転に連動して絞り羽根２６２も開放方向または閉塞方向に回動変位し、開口２６１の径、すなわち絞り径が無段階に調整される。ここで、羽根開閉部材２６７の一端が突き当て面２６６ｂに当接する位置で開口２６１の径が所定の最小径となり、羽根開閉部材２６４の他端が突き当て面２６６ｃに当接する位置で開口２６１の径が光束を制限しない最大径となるように摺動範囲が規定させている。また、これらの動作において開口２６１を閉塞しないように羽根開閉部材２６７には大きめの開口部２６７ｂが形成されている。また、開口２６１の径の固定は、図示しない工具にて段付きビス２７１を締め込み、コマ２７２を回動変位させて逃げ部２６７ａに係止させることにより行われる。
【００７０】
また、本実施の形態４では、開口位置移動保持機構１２０に関しては、羽根保持部材２６５が摺動部材１０２に相当し、回転枠１１２に形成された摺動溝１１３の摺動面１１３ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に摺動自在であり、光軸Ｌに対する開口２６１の位置を調整自在とされている。光軸Ｌに対して位置調整された開口２６１の位置は、段付きビス１３４、コマ１３６等の無段階係止機構により無段階に保持される。なお、開口位置回転機構１３０に関しては、実施の形態１の場合と同様である。
【００７１】
本実施の形態４による絞り装置２５０も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１，２の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態４の絞り装置２５０によれば、開口２６１の径（絞り径）が開口径可変機構２６０によって可変自在であるので、照明光学系２０に適用した場合も観察光学系３０に適用した場合も、試料５に合わせて明るさを調整することができる。このためにも、開口径の異なる部材に交換する必要がなく、作業性も向上する。
【００７２】
なお、本実施の形態４において、羽根開閉部材２６７を摺動させて開口２６１の径を調整設定する際に、可変される開口２６１の径を検知するための開口径検知手段、例えば開閉操作体２７０の引き出し量に対応する目盛等を設けるようにしてもよい。この開口径の情報は、３次元形状測定に活用される他、例えば同様の試料５を観察する場合の観察状態の記録等に利用して、同一の開口径（絞り径）等を再現することができ、使い勝手の良い観察装置となる。
【００７３】
（実施の形態５）
ついで、本発明の実施の形態５の絞り装置３００について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、本体を取り除いた絞り装置３００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１３は、本体を取り除いた絞り装置３００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。なお、実施の形態１，４で説明した部分と同一または準ずる部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００７４】
本実施の形態５の絞り装置３００は、実施の形態４の場合と同様に、光束を制限するための開口２６１の大きさ（径）を可変させる開口径可変機構２６０を備える。ここで、本実施の形態５の開口径可変機構２６０は、開口２６１の大きさを自動的に可変させる電動駆動機構（第１の電動駆動機構）３１０を有する。この電動駆動機構３１０は、引っ張りバネ３１１により突き当て面２６６ｃ側に付勢された羽根開閉部材２６７の端面に対して羽根保持部材２６５に形成されたネジ孔３１２に螺合しながら常に接する調整ビス３１３と、この調整ビス３１３に係脱自在で羽根開閉部材２６７側に対する進出量を調整する調整軸３１４を進退させる駆動モータ３１５と、駆動モータ３１５を搭載して本体１０３上に摺動自在に設けられた台座３１６の側面に形成された平歯ギヤ３１６ａに噛合するギヤ３１７ａを有して駆動モータ３１５を調整ビス３１３の軸心方向に移動させる駆動モータ３１７と、を備える。
【００７５】
ここで、調整ビス３１３は、羽根開閉部材２６７の端面に接する先端３１３ａと、ネジ孔３１２に螺合するネジ部３１３ｂと、回転枠１１２外に突出した回転部３１３ｃとを有する。回転部３１３ｃは、例えば四角形状の如く、多角形状に形成されている。このような調整ビス３１３は、回転枠１１２を所定量回転させることで調整軸３１４と同一軸となる位置を取り得るように設定されている。調整軸３１４は、先端に回転部３１３ｃに対して軸心方向には係脱自在で回転方向には固定的に嵌合する保持部３１４ａを有する。回転部３１３ｃは、保持部３１４ａにスムーズに嵌合するように、先端にテーパをつけたり、球形状に形成することが望ましい。台座３１６上に固定された駆動モータ３１５は、回転駆動により調整軸３１４を回転させながら調整軸３１４の軸心方向に進退移動させる。
【００７６】
また、本実施の形態５の開口位置移動保持機構１１０は、羽根保持部材２６５が回転枠１１２に対して羽根開閉部材２６７とは直交する方向に摺動自在に設けられ、羽根保持部材２６５を介して光軸Ｌに対する開口２６１の位置を自動的に移動させる電動駆動機構（第２の電動駆動機構）３２０を有する。この電動駆動機構３２０は、引っ張りバネ３２１により突き当て面１１３ｃ側に付勢された羽根保持部材２６５の端面に対して回転枠１１２に形成されたネジ孔３２２に螺合しながら常に接する調整ビス３２３と、この調整ビス３２３に係脱自在で羽根保持部材２６５側に対する進出量を調整する調整軸３１４を進退させる駆動モータ３１５と、駆動モータ３１７とを備える。すなわち、調整軸３１４、駆動モータ３１５，３１７は、電動駆動機構３１０と電動駆動機構３２０とで共用される。
【００７７】
ここで、調整ビス３２３は、調整ビス３１３と同様に、羽根保持部材２６５の端面に接する先端３２３ａと、ネジ孔３２２に螺合するネジ部３２３ｂと、回転枠１１２外に突出した回転部３２３ｃとを有する。回転部３２３ｃは、例えば四角形状の如く、多角形状に形成されている。このような調整ビス３２３は、回転枠１１２を所定量回転させることで調整軸３１４と同一軸となる位置を取り得るように設定されている。
【００７８】
さらに、本実施の形態５の開口位置回転機構１２０は、開口２６１を光軸Ｌ周りに自動的に回転移動させる電動駆動機構（第３の電動駆動機構）３３０を有する。この電動駆動機構３３０は、回転枠１１２の外周面に形成されたギヤ３３１と、本体１０３上に搭載されてギヤ３３１に噛合するギヤ３３２を有する駆動モータ３３３とを備える。
【００７９】
このような構成において、駆動モータ３３３による回転枠１１２の回転位置の調整により、図１２に示すように、調整ビス３１３と調整軸３１４とが同一軸上に並ぶ状態に設定する。この状態で駆動モータ３１７を駆動させると、ギヤ３１６ａが回転し、これに噛合する平歯ギヤ３１６ａを有する台座３１６が本体１０３上を調整軸３１４の軸心方向に移動する。所定の位置まで台座３１６を移動させた時点で、駆動モータ３１７の駆動を停止させる。台座３１６の移動位置は、あらかじめ駆動モータ３１７の駆動量を図示しない制御系に記憶させておいてもよく、あるいはメカ的に移動量を制限するようにしてもよい。
【００８０】
次に、駆動モータ３１５を駆動させ、調整軸３１４を回転させながら保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合する位置まで移動させる。保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合した後、駆動モータ３１５を正転または逆転駆動させることで、調整ビス３１３を回転移動させて羽根開閉部材２６７側に向けて進出させたり羽根開閉部材２６７側から退避する方向に移動させる。駆動モータ３１５の正転により調整ビス３１３を進出させると、羽根開閉部材２６７の端面が先端３１３ａによって押し込まれ、調整ビス３１３をねじ込んだ方向にねじ込んだ分だけ移動する。逆に、駆動モータ３１５の逆転により調整ビス３１３を退避させると、引っ張りバネ３１１で引っ張られている羽根開閉部材２６７は調整ビス３１３の先端３１３ａの退避に追従して、調整ビス３１３を緩めた分だけ移動する。よって、駆動モータ３１５により駆動される調整ビス３１３の移動量によって、羽根開閉部材２６７の位置が自動的に調整され、これと連動して開口２６１の径の大きさが自動的に調整される。この場合の駆動モータ３１５の駆動量は、図示しない制御系に記憶させておく。
【００８１】
所望の位置に調整ビス３１３を移動させた時点で、駆動モータ３１５を停止させ、駆動モータ３１７を逆転駆動させて調整軸３１４および駆動モータ３１５を台座３１６ごと退避移動させることで、調整ビス３１３はネジ孔３１２、ネジ部３１３ｂの噛合状態によって調整位置に保持される。また、退避させた駆動モータ３１５を駆動させて調整軸３１４をイニシャル位置に戻す。
【００８２】
なお、開口２６１の径の大きさを再調整する場合には、駆動モータ３１７により台座３１６を所定の位置まで移動させ、次に、記憶させておいた駆動量に従って駆動モータ３１５を駆動させれば保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合し、再調整が可能な状態となる。
【００８３】
また、光軸Ｌに対する開口２６１の位置を移動調整する場合には、駆動モータ３３３によって回転枠１１２を図１２に示す状態から反時計方向に９０度回転させて、調整ビス３２３を調整軸３１４と同軸上となる位置に移動させる。この位置で、開口２６１の径の可変時と同様に、駆動モータ３１７，３１５および調整軸３１４を適宜駆動させることで、調整ビス３２３の位置を調整することで光軸Ｌに対する開口２６１の位置（偏心量）を自動的に調整設定することができる。この場合の駆動モータ３１５の駆動量も、開口２６１の偏心量に関する情報として図示しない制御系に記憶させておく。
【００８４】
開口２６１の径や光軸Ｌに対する偏心位置を自動調整した後、駆動モータ３３３を駆動させると、回転枠１１２が光軸Ｌ周りに回転移動する。この際、開口２６１の径や光軸に対する偏心位置は調整設定された状態に維持される。
【００８５】
本実施の形態５による絞り装置３００も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態５の絞り装置３００によれば、開口２６１の大きさの可変や、開口２６１の位置の移動や、光軸Ｌ周りの回転移動を、電動駆動機構３１０，３２０，３３０を利用して自動的に行わせるので、操作性が向上し、使い勝手のよいものとなる。また、あらかじめ駆動モータ３１５，３１７，３３３の駆動量と開口２６１の径の大きさ、光軸Ｌに対する偏心位置、回転方向の位置をテーブルとして記憶させておくことで、駆動モータ３１５，３１７，３３３の駆動量から、開口径、開口位置などの絞り装置３００の状態を把握することができる。また、これらのデータは、ステレオ計測等の３次元測定装置への応用が可能なため、拡張性の高いものとなる。
【００８６】
（変形例３）
図１４は、本体を取り除いた変形例３の絞り装置３００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１５は、本体を取り除いた変形例３の絞り装置３００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。変形例３では、駆動モータ３１５，３１７に代えて１つの駆動モータ３４１を本体１０３に設け、駆動軸３１４の先端に保持部３１４ａに代えて外周面がＶ溝形状に形成された保持部３１４ｂを設けるとともに、調整ビス３１３，３２３側には嵌合部３１３ｃ，３２３ｃに代えて摩擦部３１３ｄ，３２３ｄを設けたものである。駆動モータ３４１としては、例えばステッピングモータが用いられている。
【００８７】
ここで、回転枠１１２外に位置する摩擦部３１３ｄ，３２３ｄは、ネジ部３１３ｂ，３２３ｂよりも径大な外周が断面円弧状に形成されて、Ｖ溝形状の保持部３１４ｂに選択的に係脱するものである。また、摩擦部３１３ｄ，３２３ｄの表面および保持部３１４ｂのＶ溝形状部分は互いに摩擦係数が高く、係合状態では追従して回転するように構成されている。
【００８８】
このような構成において、駆動モータ３４１を駆動させ、調整軸３１４をイニシャル位置から移動させる。このときの調整軸３１４の移動量は、駆動モータ３３３の駆動により回転枠１１２を反時計方向に回転させ、保持部３１４ｂに反時計方向から摩擦部３１３ｄを接触させたときに、図１４に示すように、保持部３１４ｂのＶ溝部分に摩擦部３１３ｄの円弧形状部が嵌合する位置までとする。
【００８９】
保持部３１４ｂに摩擦部３１３ｄが接触した状態で、駆動モータ３４１を駆動させて調整軸３１４を回転させながら直動させると、保持部３１４ｂに接触している摩擦部３１３ｄを介して調整ビス３１３も回転しながら移動する。所望の位置まで移動させ、調整が終了したら、駆動モータ３３３を駆動させて回転枠１１２を時計方向に回転させることで、保持部３１４ｂから摩擦部３１３ｄが離れ、調整ビス３１３の調整が不能な状態となる。その後、駆動モータ３４１を駆動し、調整軸３１４をイニシャル位置まで戻す。イニシャル位置は、回転枠１１２を光軸Ｌ周りに回転させたとき、調整軸３１４が干渉しない位置に設定される。
【００９０】
ここで、開口２６１の径の大きさを再調整する場合は、図示しない制御系等にあらかじめ記憶させておいた駆動量に従って、前回調整を終了した位置まで駆動モータ３４１を駆動して調整軸３１４を移動させる。その後、駆動モータ３３３を駆動し、保持部３１４ｂに摩擦部３１３ｄを接触させれば再調整可能な状態となる。
【００９１】
調整ビス３２３を用いて光軸Ｌに対する開口２６１の位置を調整する場合も、開口径の調整時と同様に行われる。変形例３によれば、２つの駆動モータ３１５，３１７を用いることなく、１つの駆動モータ３４１で開口径や開口位置の自動調整が可能となり、小型化・低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の３次元形状測定装置の構成例を示す概略側面図である。
【図２】図１の破線内に含まれる光学系を抽出して示す概略側面図である。
【図３】本体を取り除いた実施の形態１の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図４】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図５】変形例１の絞り装置の中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図６】変形例２の本体を取り除いた絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図７−１】実施の形態２の絞り装置の要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−２】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−３】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−４】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図８】本体および上部側の回転枠を取り除いた実施の形態３の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図９】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１０】本体を取り除いた実施の形態４の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１１】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１２】本体を取り除いた実施の形態５の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１３】本体を取り除いた絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１４】本体を取り除いた変形例３の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１５】本体を取り除いた絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００９３】
５ 試料
１０ 光学系
２０ 照明光学系
２１ 光源
２４ 照明光軸
３０ 観察光学系
３１ 観察光軸
１００ 絞り装置
１０１ 開口
１１０ 開口位置移動保持機構
１２０ 開口位置回転機構
１５０ 絞り装置
１６０ 開口位置移動保持機構
１６１ａ〜１６１ｆ 開口
１７０ 開口位置回転機構
２００ 絞り装置
２１０ 開口位置移動保持機構
２２０ 開口位置回転機構
２５０ 絞り装置
２６０ 開口径可変機構
３００ 絞り装置
３１０ 電動駆動機構
３２０ 電動駆動機構
３３０ 電動駆動機構
Ｌ 光軸
Ｐａ 視野絞り位置
Ｐｂ 開口絞り位置
Ｐｃ 視野絞り位置
Ｐｄ 開口絞り位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置および該絞り装置を備える３次元形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡等において試料の観察や検査を行う際に、試料に対して真上からではなく、斜め方向から照明（斜照明）することで、キズやゴミなどにコントラストがつき観察しやすくなることが知られている。このような斜照明を容易に実現するための絞り装置として、例えば特許文献１によれば、開口絞り位置に配置させた絞り装置の開口位置を光軸に直交する平面内で自由に移動可能としたものが提案されている。
【０００３】
また、光を用いて非接触で物体の３次元形状を測定する方法の一つとして、格子パターン投影法がある。この格子パターン投影法は、三角測量の原理を利用しているため、撮像光軸に対して、格子パターンの投影光軸は角度がつけられている。このように、傾きのある照明がされることから標本の形状、凹凸によって標本上に影が生じ、格子パターンが投影されない範囲が発生することがある。このような場合、格子パターンが投影されない範囲については正しく高さを算出できない。したがって、格子パターンの投影光軸と撮像光軸とのなす角度を大きくすると、測定精度は向上するが、逆に、標本の凹凸による影も多くなり死角が増え、測定不能な範囲を広めてしまうことになる。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献２によれば、１つの光源を用いて、２方向から格子パターンを投影する３次元計測装置が提案されている。この３次元計測装置では、光源から出射した光は、変調装置に入射した後、光分割素子で２つの光路に分けられ、２つのユニットに入射するように構成されている。一方のユニットに入射した光は、所定の投影光学系を経て、特定の角度をもって標本上に格子パターン像を形成するように構成され、他方のユニットに入射した光も、同様に、所定の投影光学系を経て、特定の角度をもって標本上に格子パターン像を形成するように構成されている。ここで、ユニットは移動可能に構成され、標本への格子パターン像の入射角度が、対物光学系の有効径の範囲内で可変可能とされている。測定する際には、２つのユニットを片側ずつ遮光状態とし、標本上に２方向別々に格子パターン像を投影し、撮像素子を含む撮像光学系で格子パターン像を観察し、得られる高さ情報を演算処理して標本の３次元形状を算出するようにしている。
【０００５】
すなわち、特許文献２は、格子パターンを投影する２つの投影光学系を備え、２方向から格子パターン像を投影可能としているため、標本の凹凸によってできる影、つまり死角を低減できるように構成している。さらに、２つの投影光学系と、光源および格子パターンを内蔵した照明光学系が移動可能に構成されているため、標本に応じて格子パターンの投影角度を変えることができ、標本に合わせた測定精度を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５４６０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように試料に対して斜照明を行う場合、キズやゴミの程度や大きさなどによって影のつき方が異なるため、光軸に対して同じ傾斜角度（偏心量）で任意の方向から斜照明を行えばキズやゴミなどの程度や大きさを相対的に確認することが可能となる。しかしながら、特許文献１に示される絞り装置は、絞り装置の開口を開口絞り位置面上で２次元的に移動させて光軸に対して偏心させ、その状態で斜照明して観察することが可能なだけであり、測定精度を高め得る斜照明を効率よく行わせることができない。すなわち、特許文献１に示される絞り装置の場合、斜照明を行う方向を変更する度に開口絞り位置面上で開口の位置を２次元的に移動させて観察を行わなければならず、操作が面倒な上に、同じ傾斜角度（偏心量）の状態を再現するのも困難で、適正な観察結果を得にくいという欠点がある。
【０００８】
また、特許文献２に示される３次元計測装置は、格子パターンをあらかじめ設定された２方向からしか投影できず、複雑な３次元形状を計測しようとする場合には２方向からの投影ではカバーしきれず、標本の凹凸によってできる影により３次元形状を精度よく取得できない可能性が高くなってしまう。加えて、格子パターンを投影する投影光学系のユニットを２つ必要とするため、コンパクトに構成するのが難しい上にコスト高となる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絞り用の開口の光軸に対する偏心量が調整自在な上に、調整された偏心量を維持しながら任意の方向から照明や観察を行うことができる絞り装置および３次元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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る絞り装置は、光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置であって、前記光軸に直交する平面内で前記光軸に対する前記開口の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構と、移動後の所望の位置で保持された前記開口を前記光軸周りに回転移動させる開口位置回転機構と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口は、大きさが変更自在であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口の大きさを可変させる開口径可変機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口径可変機構は、前記開口の大きさを自動的に可変させる第１の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が段階的に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が無段階に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置移動保持機構は、前記開口の位置を自動的に移動させる第２の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る絞り装置は、上記発明において、前記開口位置回転機構は、前記開口を前記光軸周りに自動的に回転移動させる第３の電動駆動機構を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る３次元形状測定装置は、試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る絞り装置によれば、光束を制限するための開口は、開口位置移動保持機構によって光軸に直交する平面内で光軸に対して偏心移動自在で移動後の所望の位置で保持され、かつ、開口位置回転機構によって光軸周りに回転移動させることができ、よって、光軸に対する絞り用の開口の偏心量を調整し、調整された状態のまま光軸周りに開口を回転移動させることで同一の偏心量による絞り状態で任意の方向から照明や観察を行うことができるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口は大きさが変更自在であり、例えば開口径可変機構によって開口の大きさを可変させることができ、よって、照明や観察の明るさを調整することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口を保持する位置が段階的に設定されているので、開口位置移動保持機構の保持機能を、クリック機構等を利用して比較的簡単に構成することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口を保持する位置が無段階に設定されているので、偏心量の調整をきめ細かく行うことができるという効果を奏する。
【００２６】
また、本発明に係る絞り装置によれば、開口の大きさの可変や、開口の位置の移動や、光軸周りの回転移動を、電動駆動機構を利用して自動的に行わせるので、操作性を向上させることができるという効果を奏する。
【００２７】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から斜照明を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向からパターン像の照明を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００２９】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から斜め観察を行うことができ、複雑な３次元形状であっても精度よく測定することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係る３次元形状測定装置によれば、観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に上述の絞り装置を備えるので、同じ偏心量で任意の方向から範囲を限定した観察を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態である絞り装置および３次元形状測定装置について図面を参照して説明する。本発明は、実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００３２】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１の絞り装置が適用される３次元形状測定装置の概要について説明する。図１は、本発明の３次元形状測定装置の構成例を示す概略側面図であり、図２は、図１の破線内に含まれる光学系を抽出して示す概略側面図である。３次元形状測定装置１は、概略的に、装置本体２と照明装置３と観察装置４とを備える。本体２内には図２に示すような光学系が内蔵されており、本体２の所定位置に載置される試料５に照明装置３に基づく照明光が照射され試料５からの反射光によって観察装置４で試料５の表面形状が観察される。
【００３３】
本体２内に内蔵された光学系１０は、図２に示すように、照明光学系２０と観察光学系３０とを備える。照明光学系２０は、照明装置３内の光源２１から出射された光が集光レンズ２２、投影レンズ２３を通って試料５を均一に照明するケーラー照明になるように構成されている。集光レンズ２２および投影レンズ２３は照明光軸２４上に配置されている。そして、集光レンズ２２と投影レンズ２３との間の照明光軸２４上には、試料５と光学的に共役な位置に例えば３次元形状測定用のパターン像を投影するためのパターン板が配置される視野絞り位置Ｐａが設定され、この視野絞り位置Ｐａよりも光源２１側には光源２１と光学的に共役位置に開口絞り位置Ｐｂが設定されている。
【００３４】
観察光学系３０は、試料５真上に対して設定された観察光軸３１を有し、この観察光軸３１上に、試料５で反射された光が通る対物レンズ３２、ハーフミラー３３、結像レンズ３４および試料５からの反射光をリレーするリレーレンズ３５を備える。また、観察光軸３１上であってリレーレンズ３５の結像位置、すなわち試料５と光学的に共役な位置には、例えば観察装置４としてＣＣＤ等の撮像素子３６を備える。また、観察光軸３１上には、撮像素子３６や試料５と光学的に共役な位置に視野絞り位置Ｐｃが設定され、視野絞り位置Ｐｃと撮像素子３６との間に開口絞り位置Ｐｄが設定されている。なお、ハーフミラー３３は、観察光軸３１と照明光軸２４とが直交交差する位置であって、対物レンズ３２と結像レンズ３４との間に配設される。
【００３５】
ついで、本実施の形態１の絞り装置１００について図３および図４を参照して説明する。図３は、本体を取り除いた絞り装置１００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図４は、絞り装置１００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。本実施の形態１の絞り装置１００は、図２中に示した３次元形状測定装置１の光学系１０中において、それぞれ１００ａ〜１００ｄとして示すように、照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置されるものである。
【００３６】
本実施の形態１の絞り装置１００は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された開口１０１を有する矩形平板状の摺動部材１０２を備える。また、絞り装置１００は、摺動部材１０２を介して光軸Ｌ（照明光軸２４または観察光軸３１が相当する）に直交する平面内で光軸Ｌに対する開口１０１の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構１１０と、移動後の所望の位置で保持された開口１０１を光軸Ｌ周りに回転移動させる開口位置回転機構１２０とを備える。
【００３７】
回転位置移動保持機構１１０は、まず、照明光学系２０や観察光学系３０の筐体の一部をなす本体１０３に装着されて光軸Ｌ上の位置に光束を制限しない大きさで形成された開口部１１１を有する回転枠１１２の上面側に光軸Ｌに直交する方向に摺動部材１０２の厚さで摺動部材１０２が摺動自在に形成された摺動溝１１３と、回転枠１１２の上面にビス１１４により固定されて摺動溝１１３とで摺動部材１０２を挟持する蓋１１５と、摺動部材１０２の摺動方向の一端側に形成されたねじ穴１０４に螺合することで摺動部材１０２に着脱自在で本体１０３外に突出した摘み１１６ａを有する摺動操作体１１６と、を備える。蓋１１５の中央部には大きな開口部１１５ａが形成されている。ここで、摺動方向の一端側に開口１０１が形成された摺動部材１０２の他端側には光束を制限しない大きさ（開口部１１１以上の大きさ）の全開用の開口部１０５が開口１０１と離間させて形成されている。開口部１０５と開口１０１との間の間隔は、遮蔽（全閉）用に開口部１１１の直径以上とされている。
【００３８】
また、回転位置移動保持機構１１０は、保持機能を実現するために、摺動部材１０２の摺動自在な側面１０２ａの片側の所定位置に形成された複数個のクリック溝１１７と、回転枠１１２側に設けられて摺動溝１１３の摺動面１１３ａからクリック溝１１７側に係脱自在に突出するプランジャ１１８とによるクリック機構を備える。ここで、クリック溝１１７の１つは、図３に示すように、開口１０１が光軸Ｌと同軸となる位置（偏心なしの位置）でプランジャ１１８に係止する位置に形成され、この位置から数個のクリック溝１１７は、開口１０１が開口部１１１の範囲内で摺動部材１０２の摺動方向に光軸Ｌに対する位置が段階的にずれてプランジャ１１８に係止する位置に形成されている。また、他端側のクリック溝１１７の１つは、開口部１１１に開口１０１および開口部１０５がかからない遮蔽位置でプランジャ１１８に係止する位置に形成され、残りの１つのクリック溝１１７は、開口部１０５が開口部１１１に重なる全開位置でプランジャ１１８に係止する位置に形成されている。
【００３９】
また、開口位置回転機構１２０は、摺動部材１０２を保持して本体１０３に対して嵌合部１０３ａ，１１２ａ同士の嵌合により光軸Ｌを中心に回転可能な上述の回転枠１１２と、回転枠１１２と蓋１１５とを本体１０３とで回転自在に挟持するように本体１０３に固定された本体１２１と、本体１０３，１２１の一部に形成された操作用開口部１０３ｂ，１２１ａを介して指を挿入することで操作される回転枠１１２の外周面からなる操作部１２２とを備える。ここで、回転枠１１２は、本体１０３の底面部と回転枠１１２の底面部との間に介在させたリング状の皿バネ１２３によって本体１２１側に光軸方向に沿って押圧付勢されている。これにより、回転可能な回転枠１１２が自然にはフリー回転せず任意の位置で停止するとともに、挟持状態の回転枠１１２や摺動部材１０２のがたつきを防止している。
【００４０】
このような絞り装置１００において、摘み１１６ａを把持して摺動操作体１１６を押したり引いたりすることで、摺動部材１０２は回転枠１１２の摺動溝１１３に沿って光軸Ｌを横切る方向に移動する。このような移動操作において、クリック溝１１７にプランジャ１１８を係止させることで、所望のクリック溝１１７の位置で摺動部材１０２をフリーに動かない状態に保持することができる。すなわち、開口１０１の位置が光軸Ｌと同軸上となる位置から、光軸Ｌに直交する方向に光軸Ｌから所定量だけ偏心した位置や、開口部１１１に開口１０１と開口部１０５とがかからない遮蔽状態の位置や、開口部１０５にて開口部１１１の光束を制限しない全開状態の位置まで、段階的に保持位置の調整設定が可能である。
【００４１】
所望の位置に開口１０１の調整が終了した後は、摺動操作体１１６を摺動部材１０２から取り外し、操作用開口部１０３ｂ，１２１ａから指を挿入して操作部１２２にて回転枠１１２を光軸Ｌ周りに回転操作することで、開口１０１は調整設定された移動後の所望の位置のまま光軸Ｌ周りに回転移動する。
【００４２】
すなわち、本実施の形態１の絞り装置１００によれば、摺動部材１０２の光軸Ｌに直交する方向の移動により、光束を遮蔽した状態や光束に制限を加えない全開状態にすることができることはもちろんのこと、光束を制限する所定径の開口１０１の位置を光軸Ｌと同軸上の位置に設定できるだけでなく、光軸Ｌに対して偏心した所定の位置に調整保持することが可能であり、光軸Ｌに対して開口１０１が所定量偏心した状態で光軸Ｌ周りに開口１０１を回転移動させることができる。
【００４３】
なお、開口１０１の光軸Ｌに対する位置を再調整したい場合には、ネジ穴１０４が操作用開口部１０３ｂから見える位置まで回転枠１１２を回転させ、ネジ穴１０４に摺動操作体１１６を螺合させ、上述の場合と同様に摺動部材１０２を摺動させて調整操作を行えばよい。
【００４４】
よって、本実施の形態１の絞り装置１００を、絞り装置１００ｂとして照明光学系２０の照明光軸２４上の開口絞り位置Ｐｂに配置することで、試料５に対して傾きを持った斜照明が可能なだけでなく、その照明角度（偏心量）を保ったまま３６０度任意の方向から試料５を照明することができる。斜照明によって試料５のきずや欠陥等にコントラストがつくが、照明角度（偏心量）を保ったまま任意の方向から照明光を当てることができるため、影のつき方等できずや欠陥等の大きさや程度などの相対的な比較もでき、観察しやすいものとなる。加えて、照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａにパターンを置くとともに絞り装置１００ａとして配置し、試料５に複数方向からパターン像を投影することで、試料５の３次元形状を適正に測定することができる。この際、試料５の形状に合わせて、任意にパターン投影方向（偏心量）を調整設定できるため、死角の少ない３次元形状の測定が可能となる。
【００４５】
また、観察光学系３０の観察光軸３１上の開口絞り位置Ｐｄに絞り装置１００ｄとして配置させることで、試料５を真上からでなく、斜め方向から観察することができる。この観察角度を保ったまま、３６０度任意の方向から観察できるため、試料５の死角となっている部分の形状把握や欠陥検査が可能となる。また、任意の斜め方向から試料５を観察できるため、ステレオ計測等の３次元計測にも応用できる。また、観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃ上に絞り装置１００ｃとして配置させることで、試料５の必要な部分のみを観察もしくは撮影することができ、よって、例えば半導体基板上の回路構成など機密保持の観点などから必要以外の部分を遮蔽したり、抽出したい箇所以外の余分な部分を省いたりする観察が可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態１において、開口１０１が光軸Ｌを中心にどの程度回転したかの回転角度を検知するための角度検知手段、例えば回転枠１０２の外周面の操作部１２２に目盛を設け、操作用開口部１０３ｂ，１２１ａから視認できるようにしてもよい。また、摺動部材１０２を摺動させて開口１０１の光軸Ｌに対する偏心量を調整設定する際に、光軸Ｌから開口１０１の中心までの距離（偏心量）を検知するための偏心量検知手段、例えば摺動操作体１１６の引き出し量に対応する目盛等を設けるようにしてもよい。これらの回転角度や偏心量の情報は、３次元形状測定に活用される他、例えば同様の試料５を観察する場合の観察状態の記録等に利用して、同一の偏心状態等を再現することができ、使い勝手の良い観察装置となる。
【００４７】
また、本実施の形態1において、摺動部材１０２には所定径の開口１０１が形成されているが、径の異なる開口１０１が形成された複数の摺動部材１０２を選択自在に用意することで、開口１０１の大きさを変更自在としてもよい。この際、各摺動部材１０２には開口１０１の径の大きさを示す表示を付しておくことが好ましい。また、開口１０１の形状は、円形形状に限らず、例えば多角形形状であってもよい。
【００４８】
（変形例１）
図５は、変形例１の絞り装置１００の中央部分で破断して示す縦断側面図である。変形例１の絞り装置１００は、回転枠１１２を本体１２１側に押圧付勢する皿バネ１２３に代えて、本体１０３の一部にプランジャ１２４を設け、プランジャ１２４によって回転枠１１２を本体１２１側に押圧付勢するようにしたものである。この際、回転枠１１２のプランジャ１２４と対向する環状軌跡上に位置させて複数個のクリック溝１２５を等間隔で設け、回転枠１１２を一定角度回転させる毎にプランジャ１２４がクリック溝１２５に係止するようにしてもよい。また、回転枠１１２の外周面にギヤ１２６を形成するとともに、本体１０３の操作用開口部１０３ａにギヤ１２６に噛合するギヤ１２７ａを有する操作ハンドル１２７を本体１０３外に突出させて設け、この操作ハンドル１２７を回転操作することで回転枠１１２が光軸Ｌ周りに回転するようにしてもよい。これによれば、操作用開口部１０３ａ内に指を入れることなく、本体１０３外に突出した操作ハンドル１２７を直接回転操作することができ、操作性が向上する。
【００４９】
（変形例２）
図６は、変形例２の本体を取り除いた絞り装置１００中の要部を一部破断して示す平面図である。変形例２の絞り装置１００は、保持機能を実現するため、プランジャ１２４およびクリック溝１２５による段階的なクリック機構に代えて、無段階に位置決め保持する無段階係止機構を備える。すなわち、摺動部材１０２の一側は摺動溝１１３の摺動面１１３ａを摺動する摺動部１０２ａを前後両端に残して一段低くした逃げ部１０２ｂが摺動面１１３ａと平行に形成されている。一方、回転枠１１２側においては、摺動面１１３ａに沿って工具挿入部１３１とネジ部１３２と摺動面１１３ａに開口する開口部１３３とが設けられ、ネジ部１３２には先端が球状の段付きビス１３４が工具１３５によってねじ込み可能とされている。また、開口部１３３には、コマ１３６がピン１３７を軸に回転可能に設けられている。このコマ１３６は、段付きビス１３４の先端により押されるテーパ部１３６ａを有する。
【００５０】
これにより、工具１３５で段付きビス１３６を押し込むと、コマ１３６のテーパ部１３６ａが段付きビス１３６の球状先端で押されてコマ１３６はピン１３７を中心に回動する。ここで、段付きビス１３６を押し込んでコマ１３６を図６中に仮想線で示すように回動させると、コマ１３６の先端が摺動部材１０２の逃げ部１０２ｂに食い込むように係止し、摺動調整された摺動部材１０２の位置が保持される。そして、開口１０１の偏心量の再調整等のために段付きビス１３６を緩めると、コマ１３６の逃げ部１０２ｂに対する係止が解除され、摺動部材１０２の摺動（開口１０１の位置調整）が可能となる。変形例２によれば、開口１０１の位置を無段階に調整して保持することができるので、試料５に応じて開口１０１の光軸Ｌに対するずれ位置（偏心量）を最適な位置に設定することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
ついで、本実施の形態２の絞り装置１５０について図７−１〜図７−４を参照して説明する。図７−１〜図７−４は、本実施の形態２の絞り装置１５０の要部の構成例を示す概略平面図である。本実施の形態２の絞り装置１５０は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された複数個の開口１６１ａ〜１６１ｆを有する円盤形状の回転枠１６２を備える。この回転枠１６２は、実施の形態１の回転枠１１２と同様に光軸Ｌを中心に回転可能で開口位置回転機構１７０の構成要素をなす円形状の回転枠１７１上に搭載されて回転枠１７１に対して回転軸１６３によって回転可能に設けられて開口位置移動保持機構１６０を構成している。回転枠１６２は、回転枠１７１の外周よりも大きく逸脱しない範囲の大きさで形成され、外周面が回転枠１７１を回転自在に支持する本体（本体１０３，１２１に相当する）に形成された操作用開口部にて回転操作可能な操作部１６４とされている。回転枠１７１は、中心に開口部１１１に相当する開口部１７２を有する。
【００５２】
ここで、回転枠１６２が有する複数個の開口１６１ａ〜１６１ｆは、図７−１中に示すように、回転軸１６３を中心とし光軸Ｌを通る円周上に配列されておらず、回転軸１６３周りに回転枠１６２を回転させたときに、光軸Ｌと同軸上の位置をとる開口１６１ａの他は、それぞれの開口１６１ｂ〜１６１ｃが光軸Ｌに対して開口部１７２の範囲内で少しずつ異なる距離だけ偏心した位置を取り得るように偏心配列されている。また、各開口１６１ａ〜１６１ｆは、同時に開口部１７２内に存在しないように離間されている。さらに、回転枠１６３上には、回転枠１６３を回転させたときに開口部１７２を塞がない大きさに形成された全開用の開口部１６５が開口１６１ａと同一円周上に形成されている。ここで、開口部１６５と開口１６１ａとの間は、両者の中間位置を光軸Ｌ上に位置させたときに開口部１６５と開口１６１ａとのいずれもが開口部１７２にかからない遮蔽状態を確保できる間隔が設けられている。
【００５３】
これにより、本実施の形態２の絞り装置１５０は、図７−１に示すような光軸Ｌと開口１６１ａとが同軸上となる状態（偏心量０）、図７−２に示すような光軸Ｌに対して開口１６１ｆが所定量偏心した状態（開口１６１ｂ〜１６１ｅの場合も同様であり、光軸Ｌに対する偏心量が段階的に異なる）、図７−３に示すように光軸Ｌ上に開口部１６５が位置して光束を制限しない全開状態、図７−４に示すように光束を遮光する遮蔽状態を選択的に取り得る。ここで、図７−１〜図７−４に示すような各状態で回転枠１６２を回転枠１７１に対して係止させるために、例えば回転枠１７１側に図示しないプランジャを設け、回転枠１６２の各開口１６１ａ〜１６１ｆや開口部１６５や遮光状態の位置に対応させて回転枠１６２の下面側にプランジャが係止する図示しないクリック溝を同一円周上に設ければよい。
【００５４】
また、本実施の形態２の開口位置回転機構１７０は、実施の形態１の場合と同様に、回転枠１７１と、回転枠１６２を搭載した回転枠１７１および回転枠１６２上に設けた図示しない蓋を回転自在に挟持する上下一対の図示しない本体と、回転枠１７１を光軸Ｌ周りに回転操作するために回転枠１７１の外周面からなる操作部１７３とを備える他、回転枠１７１がフリー回転しないように光軸Ｌ方向に押圧付勢する皿バネあるいはプランジャ等の押圧手段を備える。
【００５５】
本実施の形態２による絞り装置１５０も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態２の絞り装置１５０によれば、開口位置移動保持機構１６０が回転枠１６２を含み、この回転枠１６２の外周面を操作部１６４として回転操作することで開口１６１ａ〜１６１ｆによる偏心量を調整設定することができるため、偏心量を変更する度に摺動操作体１１６の場合のように着脱する必要がなく、簡便な構成で操作性が向上する。
【００５６】
なお、本実施の形態２の場合も、径の異なる開口１６１ａ〜１６１ｆが形成された複数の回転枠１６２を選択自在に用意することで、開口１０１ａ〜１６１ｆの大きさを変更自在としてもよい。この際、各摺動部材１０２には開口１０１の径の大きさを示す表示を付しておくことが好ましい。また、開口１０１の形状は、円形形状に限らず、例えば多角形形状であってもよい。また、光軸Ｌに対する開口の偏心量が一定でよい場合には、ずれ量一定で開口径を段階的に異ならせた複数の開口が形成された１枚の回転枠を用いるようにしてもよい。
【００５７】
（実施の形態３）
ついで、本発明の実施の形態３の絞り装置２００について図８および図９を参照して説明する。図８は、本体および上部側の回転枠を取り除いた絞り装置２００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図９は、絞り装置２００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【００５８】
本実施の形態３の絞り装置２００は、光束を制限するために所定サイズの径で形成された開口２０１を有する矩形平板状の摺動部材２０２を備える。また、絞り装置２００は、摺動部材２０２を介して光軸Ｌに直交する平面内で光軸Ｌに対する開口２０１の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構２１０と、移動後の所望の位置で保持された開口２０１を光軸Ｌ周りに回転移動させる開口位置回転機構２２０とを備える。
【００５９】
回転位置移動保持機構２１０は、まず、照明光学系２０や観察光学系３０の筐体の一部をなす本体１０３に装着されて光軸Ｌ上の位置に光束を制限しない大きさで形成された開口部２１１を有する回転枠２１２の上面側に光軸Ｌに直交する方向に摺動部材２０２が摺動自在に形成されて摺動面２１３ａと突き当て面２１３ｂ，２１３ｃとを有する矩形状の摺動溝２１３と、回転枠２１２の上面側に対して光軸Ｌ周りに回転自在に嵌合して回転枠２１２とで摺動部材２０２を挟持する円盤状の回転枠２１４と、摺動部材２０２の一部に摺動方向に直交させて形成された長溝２１５と、回転枠２１４の一部に下向きに突出させて設けられて長溝２１５に係合する駆動ピン２１６と、回転枠２１４の外周面からなる操作部２１７と、を備える。
【００６０】
回転枠２１４の中央部には大きな開口部２１４ａが形成されている。ここで、摺動方向の一端側に開口２０１が形成された摺動部材２０２の他端側には光束を制限しない大きさ（開口部２１１以上の大きさ）の全開用の開口部２０５が開口２０１と離間させて形成されている。開口部２０５と開口２０１との間の間隔は、遮蔽（全閉）用に開口部２１１の直径以上とされている。
【００６１】
また、回転位置移動保持機構２１０は、保持機能を実現するために、回転枠２１４の外周面上の所定位置に形成された複数個のクリック溝２１８と、回転枠２１２のフランジ上に搭載されて複数個のクリック溝２１８に選択的に係脱自在に係止するプランジャ２１９とによるクリック機構を備える。ここで、クリック溝２１８の１つは、図８に示すように、開口２０１が光軸Ｌと同軸となる位置（偏心なしの位置）でプランジャ２１９に係止する位置に形成され、この位置から数個のクリック溝２１８は、開口２０１が開口部２１１の範囲内で摺動部材２０２の摺動方向に光軸Ｌに対する位置が段階的にずれてプランジャ２１９に係止する位置に形成されている。また、他のクリック溝２１８の１つは、開口部２１１に開口２０１および開口部２０５がかからない遮蔽位置でプランジャ２１９に係止する位置に形成され、残りの１つのクリック溝２１８は、開口部２０５が開口部２１１に重なる全開位置でプランジャ２１９に係止する位置に形成されている。
【００６２】
また、開口位置回転機構２２０は、摺動部材２０２を保持して本体１０３に対して嵌合部１０３ａ，２１２ａ同士の嵌合により光軸Ｌを中心に回転可能な上述の回転枠２１２と、回転枠２１２，２１４を本体１０３とで回転自在に挟持するように本体１０３に固定された本体１２１と、本体１０３，１２１の一部に形成された操作用開口部１０３ｂ，１２１ａを介して指を挿入することで操作される回転枠２１２の外周面からなる操作部２２２とを備える。ここで、回転枠２１２は、本体１０３の底面部と回転枠２１２の底面部との間に介在させたリング状の皿バネ２２３によって本体１２１側に光軸方向に沿って押圧付勢されている。これにより、回転可能な回転枠２１２が自然にはフリー回転せず任意の位置で停止するとともに、挟持状態の回転枠２１２，２１４や摺動部材２０２のがたつきを防止している。また、回転枠２１４側に対して回転枠２１２側の方が重く形成され、回転枠２１４の操作部２１７を回転操作したときに回転枠２１４は単独で回転するが回転枠２１２は回転せず、かつ、回転枠２１２の操作部２２２を回転操作したときには回転枠２１２の回転に追従して回転枠２１４も一体的に回転するように構成されている。
【００６３】
このような構成の絞り装置２００において、操作部２１７の回転操作により回転枠２１４を光軸Ｌ周りに回転させると、駆動ピン２１６も光軸Ｌ周りに回転する。この駆動ピン２１６は摺動方向が摺動溝２１３によって規制された摺動部材２０２の長溝２１５に係合しているため、駆動ピン２１６の回転変位に伴い摺動部材２０２は回転運動が直線運動に変換されて摺動面２１３ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に直線移動する。
【００６４】
このような回転操作において、クリック溝２１８にプランジャ２１９を係止させることで、所望のクリック溝２１８の位置で回転枠２１４がフリーに回転しない状態、したがって摺動部材２０２がフリーに動かない状態に保持することができる。すなわち、開口２０１の位置が光軸Ｌと同軸上となる位置から、光軸Ｌに直交する方向に光軸Ｌから所定量だけ偏心した位置や、開口部２１１に開口２０１と開口部２０５とがかからない遮蔽状態の位置や、開口部２０５にて開口部２１１の光束を制限しない全開状態の位置まで、段階的に保持位置の調整設定が可能である。このような摺動部材２０２の直線移動においては、それぞれ突き当て面２１３ｂまたは２１３ｃに突き当たる位置で規制され、突き当て面２１３ｂ，２１３ｃ間で往復直線移動することとなる。
【００６５】
所望の位置に開口２０１の調整が終了した後は、操作部２２２にて回転枠２１２を光軸Ｌ周りに回転操作することで、開口２０１は調整設定された移動後の所望の位置のまま光軸Ｌ周りに回転移動する。
【００６６】
本実施の形態３による絞り装置２００も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１，２の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態３の絞り装置２００によれば、開口２０１の位置保持用のクリック溝２１８が大径の回転枠２１４の外周面に形成されているので、実施の形態１等に比べて多数のクリック溝を細かく設けることが可能となり、開口２０１の光軸Ｌに対する偏心量の調整設定を細かく行うことができる。
【００６７】
（実施の形態４）
ついで、本発明の実施の形態４の絞り装置２５０について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、本体を取り除いた絞り装置２５０中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１１は、絞り装置２５０を中央部分で破断して示す縦断側面図である。なお、実施の形態１および変形例２で説明した部分と同一または準ずる部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００６８】
本実施の形態４の絞り装置２５０は、光束を制限するための開口２６１の大きさ（径）を可変させる開口径可変機構２６０を備える。開口径可変機構２６０は、例えば特許文献１等で公知の構成に準ずるものであり、まず、それぞれがほぼ三日月状に形成された複数枚の絞り羽根２６２をピン２６３等で回動自在に保持した平板環状の羽根保持部材２６４とこの羽根保持部材２６４が回転自在に嵌合した羽根保持部材２６５と備える。また、開口径可変機構２６０は、羽根保持部材２６４を含む羽根保持部材２６５上に載置されて羽根保持部材２６５に形成された摺動溝２６６の両側の摺動面２６６ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に摺動自在な矩形平板状の羽根開閉部材２６７を備える。摺動溝２６６は、羽根開閉部材２６７の摺動範囲を規制する突き当て面２６６ｂ，２６６ｃを摺動方向両端に有する。ここで、羽根保持部材２６４には羽根開閉部材２６７側に突出させた開閉ピン２６８が設けられ、羽根開閉部材２６７側には開閉ピン２６８が常時係止する長溝２６９が摺動方向に直交する方向に形成されている。また、羽根開閉部材２６７には、摘み２７０ａを有する開閉操作体２７０が着脱自在に設けられている。さらに、羽根開閉部材２６７の片側側面には摺動面２６６ａに平行な逃げ部２６７ａが形成され、逃げ部２６７ａ側に位置させて羽根保持部材２６５には段付きビス２７１、コマ２７２等の図６の場合と同様な無段階係止機構を備える。
【００６９】
このような開口径可変機構２６０において、摘み２７０ａを把持して開閉操作体２７０で羽根開閉部材２６７を摺動可能な方向に移動させると、開閉ピン２６８、長溝２６９の係止により、羽根保持部材２６４が回転する。この羽根保持部材２６４の回転に連動して絞り羽根２６２も開放方向または閉塞方向に回動変位し、開口２６１の径、すなわち絞り径が無段階に調整される。ここで、羽根開閉部材２６７の一端が突き当て面２６６ｂに当接する位置で開口２６１の径が所定の最小径となり、羽根開閉部材２６４の他端が突き当て面２６６ｃに当接する位置で開口２６１の径が光束を制限しない最大径となるように摺動範囲が規定させている。また、これらの動作において開口２６１を閉塞しないように羽根開閉部材２６７には大きめの開口部２６７ｂが形成されている。また、開口２６１の径の固定は、図示しない工具にて段付きビス２７１を締め込み、コマ２７２を回動変位させて逃げ部２６７ａに係止させることにより行われる。
【００７０】
また、本実施の形態４では、開口位置移動保持機構１２０に関しては、羽根保持部材２６５が摺動部材１０２に相当し、回転枠１１２に形成された摺動溝１１３の摺動面１１３ａに沿って光軸Ｌを横切る方向に摺動自在であり、光軸Ｌに対する開口２６１の位置を調整自在とされている。光軸Ｌに対して位置調整された開口２６１の位置は、段付きビス１３４、コマ１３６等の無段階係止機構により無段階に保持される。なお、開口位置回転機構１３０に関しては、実施の形態１の場合と同様である。
【００７１】
本実施の形態４による絞り装置２５０も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１，２の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態４の絞り装置２５０によれば、開口２６１の径（絞り径）が開口径可変機構２６０によって可変自在であるので、照明光学系２０に適用した場合も観察光学系３０に適用した場合も、試料５に合わせて明るさを調整することができる。このためにも、開口径の異なる部材に交換する必要がなく、作業性も向上する。
【００７２】
なお、本実施の形態４において、羽根開閉部材２６７を摺動させて開口２６１の径を調整設定する際に、可変される開口２６１の径を検知するための開口径検知手段、例えば開閉操作体２７０の引き出し量に対応する目盛等を設けるようにしてもよい。この開口径の情報は、３次元形状測定に活用される他、例えば同様の試料５を観察する場合の観察状態の記録等に利用して、同一の開口径（絞り径）等を再現することができ、使い勝手の良い観察装置となる。
【００７３】
（実施の形態５）
ついで、本発明の実施の形態５の絞り装置３００について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、本体を取り除いた絞り装置３００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１３は、本体を取り除いた絞り装置３００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。なお、実施の形態１，４で説明した部分と同一または準ずる部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００７４】
本実施の形態５の絞り装置３００は、実施の形態４の場合と同様に、光束を制限するための開口２６１の大きさ（径）を可変させる開口径可変機構２６０を備える。ここで、本実施の形態５の開口径可変機構２６０は、開口２６１の大きさを自動的に可変させる電動駆動機構（第１の電動駆動機構）３１０を有する。この電動駆動機構３１０は、引っ張りバネ３１１により突き当て面２６６ｃ側に付勢された羽根開閉部材２６７の端面に対して羽根保持部材２６５に形成されたネジ孔３１２に螺合しながら常に接する調整ビス３１３と、この調整ビス３１３に係脱自在で羽根開閉部材２６７側に対する進出量を調整する調整軸３１４を進退させる駆動モータ３１５と、駆動モータ３１５を搭載して本体１０３上に摺動自在に設けられた台座３１６の側面に形成された平歯ギヤ３１６ａに噛合するギヤ３１７ａを有して駆動モータ３１５を調整ビス３１３の軸心方向に移動させる駆動モータ３１７と、を備える。
【００７５】
ここで、調整ビス３１３は、羽根開閉部材２６７の端面に接する先端３１３ａと、ネジ孔３１２に螺合するネジ部３１３ｂと、回転枠１１２外に突出した回転部３１３ｃとを有する。回転部３１３ｃは、例えば四角形状の如く、多角形状に形成されている。このような調整ビス３１３は、回転枠１１２を所定量回転させることで調整軸３１４と同一軸となる位置を取り得るように設定されている。調整軸３１４は、先端に回転部３１３ｃに対して軸心方向には係脱自在で回転方向には固定的に嵌合する保持部３１４ａを有する。回転部３１３ｃは、保持部３１４ａにスムーズに嵌合するように、先端にテーパをつけたり、球形状に形成することが望ましい。台座３１６上に固定された駆動モータ３１５は、回転駆動により調整軸３１４を回転させながら調整軸３１４の軸心方向に進退移動させる。
【００７６】
また、本実施の形態５の開口位置移動保持機構１１０は、羽根保持部材２６５が回転枠１１２に対して羽根開閉部材２６７とは直交する方向に摺動自在に設けられ、羽根保持部材２６５を介して光軸Ｌに対する開口２６１の位置を自動的に移動させる電動駆動機構（第２の電動駆動機構）３２０を有する。この電動駆動機構３２０は、引っ張りバネ３２１により突き当て面１１３ｃ側に付勢された羽根保持部材２６５の端面に対して回転枠１１２に形成されたネジ孔３２２に螺合しながら常に接する調整ビス３２３と、この調整ビス３２３に係脱自在で羽根保持部材２６５側に対する進出量を調整する調整軸３１４を進退させる駆動モータ３１５と、駆動モータ３１７とを備える。すなわち、調整軸３１４、駆動モータ３１５，３１７は、電動駆動機構３１０と電動駆動機構３２０とで共用される。
【００７７】
ここで、調整ビス３２３は、調整ビス３１３と同様に、羽根保持部材２６５の端面に接する先端３２３ａと、ネジ孔３２２に螺合するネジ部３２３ｂと、回転枠１１２外に突出した回転部３２３ｃとを有する。回転部３２３ｃは、例えば四角形状の如く、多角形状に形成されている。このような調整ビス３２３は、回転枠１１２を所定量回転させることで調整軸３１４と同一軸となる位置を取り得るように設定されている。
【００７８】
さらに、本実施の形態５の開口位置回転機構１２０は、開口２６１を光軸Ｌ周りに自動的に回転移動させる電動駆動機構（第３の電動駆動機構）３３０を有する。この電動駆動機構３３０は、回転枠１１２の外周面に形成されたギヤ３３１と、本体１０３上に搭載されてギヤ３３１に噛合するギヤ３３２を有する駆動モータ３３３とを備える。
【００７９】
このような構成において、駆動モータ３３３による回転枠１１２の回転位置の調整により、図１２に示すように、調整ビス３１３と調整軸３１４とが同一軸上に並ぶ状態に設定する。この状態で駆動モータ３１７を駆動させると、ギヤ３１６ａが回転し、これに噛合する平歯ギヤ３１６ａを有する台座３１６が本体１０３上を調整軸３１４の軸心方向に移動する。所定の位置まで台座３１６を移動させた時点で、駆動モータ３１７の駆動を停止させる。台座３１６の移動位置は、あらかじめ駆動モータ３１７の駆動量を図示しない制御系に記憶させておいてもよく、あるいはメカ的に移動量を制限するようにしてもよい。
【００８０】
次に、駆動モータ３１５を駆動させ、調整軸３１４を回転させながら保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合する位置まで移動させる。保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合した後、駆動モータ３１５を正転または逆転駆動させることで、調整ビス３１３を回転移動させて羽根開閉部材２６７側に向けて進出させたり羽根開閉部材２６７側から退避する方向に移動させる。駆動モータ３１５の正転により調整ビス３１３を進出させると、羽根開閉部材２６７の端面が先端３１３ａによって押し込まれ、調整ビス３１３をねじ込んだ方向にねじ込んだ分だけ移動する。逆に、駆動モータ３１５の逆転により調整ビス３１３を退避させると、引っ張りバネ３１１で引っ張られている羽根開閉部材２６７は調整ビス３１３の先端３１３ａの退避に追従して、調整ビス３１３を緩めた分だけ移動する。よって、駆動モータ３１５により駆動される調整ビス３１３の移動量によって、羽根開閉部材２６７の位置が自動的に調整され、これと連動して開口２６１の径の大きさが自動的に調整される。この場合の駆動モータ３１５の駆動量は、図示しない制御系に記憶させておく。
【００８１】
所望の位置に調整ビス３１３を移動させた時点で、駆動モータ３１５を停止させ、駆動モータ３１７を逆転駆動させて調整軸３１４および駆動モータ３１５を台座３１６ごと退避移動させることで、調整ビス３１３はネジ孔３１２、ネジ部３１３ｂの噛合状態によって調整位置に保持される。また、退避させた駆動モータ３１５を駆動させて調整軸３１４をイニシャル位置に戻す。
【００８２】
なお、開口２６１の径の大きさを再調整する場合には、駆動モータ３１７により台座３１６を所定の位置まで移動させ、次に、記憶させておいた駆動量に従って駆動モータ３１５を駆動させれば保持部３１４ａと回転部３１３ｃとが嵌合し、再調整が可能な状態となる。
【００８３】
また、光軸Ｌに対する開口２６１の位置を移動調整する場合には、駆動モータ３３３によって回転枠１１２を図１２に示す状態から反時計方向に９０度回転させて、調整ビス３２３を調整軸３１４と同軸上となる位置に移動させる。この位置で、開口２６１の径の可変時と同様に、駆動モータ３１７，３１５および調整軸３１４を適宜駆動させることで、調整ビス３２３の位置を調整することで光軸Ｌに対する開口２６１の位置（偏心量）を自動的に調整設定することができる。この場合の駆動モータ３１５の駆動量も、開口２６１の偏心量に関する情報として図示しない制御系に記憶させておく。
【００８４】
開口２６１の径や光軸Ｌに対する偏心位置を自動調整した後、駆動モータ３３３を駆動させると、回転枠１１２が光軸Ｌ周りに回転移動する。この際、開口２６１の径や光軸に対する偏心位置は調整設定された状態に維持される。
【００８５】
本実施の形態５による絞り装置３００も、図１および図２に示した３次元形状測定装置１の照明光学系２０の照明光軸２４上の視野絞り位置Ｐａや開口絞り位置Ｐｂ、あるいは観察光学系３０の観察光軸３１上の視野絞り位置Ｐｃや開口絞り位置Ｐｄに配置させることで、実施の形態１の場合と同様の効果を奏する。特に、本実施の形態５の絞り装置３００によれば、開口２６１の大きさの可変や、開口２６１の位置の移動や、光軸Ｌ周りの回転移動を、電動駆動機構３１０，３２０，３３０を利用して自動的に行わせるので、操作性が向上し、使い勝手のよいものとなる。また、あらかじめ駆動モータ３１５，３１７，３３３の駆動量と開口２６１の径の大きさ、光軸Ｌに対する偏心位置、回転方向の位置をテーブルとして記憶させておくことで、駆動モータ３１５，３１７，３３３の駆動量から、開口径、開口位置などの絞り装置３００の状態を把握することができる。また、これらのデータは、ステレオ計測等の３次元測定装置への応用が可能なため、拡張性の高いものとなる。
【００８６】
（変形例３）
図１４は、本体を取り除いた変形例３の絞り装置３００中の要部を一部破断して示す平面図であり、図１５は、本体を取り除いた変形例３の絞り装置３００を中央部分で破断して示す縦断側面図である。変形例３では、駆動モータ３１５，３１７に代えて１つの駆動モータ３４１を本体１０３に設け、駆動軸３１４の先端に保持部３１４ａに代えて外周面がＶ溝形状に形成された保持部３１４ｂを設けるとともに、調整ビス３１３，３２３側には嵌合部３１３ｃ，３２３ｃに代えて摩擦部３１３ｄ，３２３ｄを設けたものである。駆動モータ３４１としては、例えばステッピングモータが用いられている。
【００８７】
ここで、回転枠１１２外に位置する摩擦部３１３ｄ，３２３ｄは、ネジ部３１３ｂ，３２３ｂよりも径大な外周が断面円弧状に形成されて、Ｖ溝形状の保持部３１４ｂに選択的に係脱するものである。また、摩擦部３１３ｄ，３２３ｄの表面および保持部３１４ｂのＶ溝形状部分は互いに摩擦係数が高く、係合状態では追従して回転するように構成されている。
【００８８】
このような構成において、駆動モータ３４１を駆動させ、調整軸３１４をイニシャル位置から移動させる。このときの調整軸３１４の移動量は、駆動モータ３３３の駆動により回転枠１１２を反時計方向に回転させ、保持部３１４ｂに反時計方向から摩擦部３１３ｄを接触させたときに、図１４に示すように、保持部３１４ｂのＶ溝部分に摩擦部３１３ｄの円弧形状部が嵌合する位置までとする。
【００８９】
保持部３１４ｂに摩擦部３１３ｄが接触した状態で、駆動モータ３４１を駆動させて調整軸３１４を回転させながら直動させると、保持部３１４ｂに接触している摩擦部３１３ｄを介して調整ビス３１３も回転しながら移動する。所望の位置まで移動させ、調整が終了したら、駆動モータ３３３を駆動させて回転枠１１２を時計方向に回転させることで、保持部３１４ｂから摩擦部３１３ｄが離れ、調整ビス３１３の調整が不能な状態となる。その後、駆動モータ３４１を駆動し、調整軸３１４をイニシャル位置まで戻す。イニシャル位置は、回転枠１１２を光軸Ｌ周りに回転させたとき、調整軸３１４が干渉しない位置に設定される。
【００９０】
ここで、開口２６１の径の大きさを再調整する場合は、図示しない制御系等にあらかじめ記憶させておいた駆動量に従って、前回調整を終了した位置まで駆動モータ３４１を駆動して調整軸３１４を移動させる。その後、駆動モータ３３３を駆動し、保持部３１４ｂに摩擦部３１３ｄを接触させれば再調整可能な状態となる。
【００９１】
調整ビス３２３を用いて光軸Ｌに対する開口２６１の位置を調整する場合も、開口径の調整時と同様に行われる。変形例３によれば、２つの駆動モータ３１５，３１７を用いることなく、１つの駆動モータ３４１で開口径や開口位置の自動調整が可能となり、小型化・低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の３次元形状測定装置の構成例を示す概略側面図である。
【図２】図１の破線内に含まれる光学系を抽出して示す概略側面図である。
【図３】本体を取り除いた実施の形態１の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図４】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図５】変形例１の絞り装置の中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図６】変形例２の本体を取り除いた絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図７−１】実施の形態２の絞り装置の要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−２】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−３】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図７−４】絞り装置の状態を変えた要部の構成例を示す概略平面図である。
【図８】本体および上部側の回転枠を取り除いた実施の形態３の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図９】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１０】本体を取り除いた実施の形態４の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１１】絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１２】本体を取り除いた実施の形態５の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１３】本体を取り除いた絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【図１４】本体を取り除いた変形例３の絞り装置中の要部を一部破断して示す平面図である。
【図１５】本体を取り除いた絞り装置を中央部分で破断して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００９３】
５ 試料
１０ 光学系
２０ 照明光学系
２１ 光源
２４ 照明光軸
３０ 観察光学系
３１ 観察光軸
１００ 絞り装置
１０１ 開口
１１０ 開口位置移動保持機構
１２０ 開口位置回転機構
１５０ 絞り装置
１６０ 開口位置移動保持機構
１６１ａ〜１６１ｆ 開口
１７０ 開口位置回転機構
２００ 絞り装置
２１０ 開口位置移動保持機構
２２０ 開口位置回転機構
２５０ 絞り装置
２６０ 開口径可変機構
３００ 絞り装置
３１０ 電動駆動機構
３２０ 電動駆動機構
３３０ 電動駆動機構
Ｌ 光軸
Ｐａ 視野絞り位置
Ｐｂ 開口絞り位置
Ｐｃ 視野絞り位置
Ｐｄ 開口絞り位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置であって、
前記光軸に直交する平面内で前記光軸に対する前記開口の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構と、
移動後の所望の位置で保持された前記開口を前記光軸周りに回転移動させる開口位置回転機構と、
を備えることを特徴とする絞り装置。
【請求項２】
前記開口は、大きさが変更自在であることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
【請求項３】
前記開口の大きさを可変させる開口径可変機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の絞り装置。
【請求項４】
前記開口径可変機構は、前記開口の大きさを自動的に可変させる第１の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項３に記載の絞り装置。
【請求項５】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が段階的に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項６】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が無段階に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項７】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口の位置を自動的に移動させる第２の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項８】
前記開口位置回転機構は、前記開口を前記光軸周りに自動的に回転移動させる第３の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項９】
光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１０】
光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１１】
試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１２】
試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１】
光束を制限するための開口を有して対象となる光学系の光軸上に配置される絞り装置であって、
前記光軸に直交する平面内で前記光軸に対する前記開口の位置が移動可能で移動後の所望の位置で保持する開口位置移動保持機構と、
移動後の所望の位置で保持された前記開口を前記光軸周りに回転移動させる開口位置回転機構と、
を備えることを特徴とする絞り装置。
【請求項２】
前記開口は、大きさが変更自在であることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
【請求項３】
前記開口の大きさを可変させる開口径可変機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の絞り装置。
【請求項４】
前記開口径可変機構は、前記開口の大きさを自動的に可変させる第１の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項３に記載の絞り装置。
【請求項５】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が段階的に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項６】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口を保持する位置が無段階に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項７】
前記開口位置移動保持機構は、前記開口の位置を自動的に移動させる第２の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項８】
前記開口位置回転機構は、前記開口を前記光軸周りに自動的に回転移動させる第３の電動駆動機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の絞り装置。
【請求項９】
光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１０】
光源からの光を試料に照射する照明光学系の照明光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１１】
試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の開口絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項１２】
試料からの光を観察または撮影する観察光学系の観察光軸上の視野絞り位置に請求項１〜８のいずれか一つに記載の絞り装置を備えることを特徴とする３次元形状測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１８５７１７（Ｐ２００８−１８５７１７Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８１９９（Ｐ２００７−１８１９９）
【出願日】平成１９年１月２９日（２００７．１．２９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２９日（２００７．１．２９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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