形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、和形狀測(cè)量程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、和形狀測(cè)量程序，其均能夠在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前，容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，光投射單元利用具有用于姿態(tài)檢查的圖案的光來照射測(cè)量對(duì)象。該狀態(tài)下在顯示部上顯示被光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像。當(dāng)光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的圖案的光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
【專利說明】形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、和形狀測(cè)量程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、和形狀測(cè)量程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在三角測(cè)距法的形狀測(cè)量裝置中，測(cè)量對(duì)象的表面被光照射，反射光由包括一維或二維排列的像素的光接收元件接收?；谟晒饨邮赵玫降墓饨邮樟糠植嫉姆逯滴恢每梢詼y(cè)量測(cè)量對(duì)象的表面的高度。由此可以測(cè)量測(cè)量對(duì)象的形狀。
[0003]在“Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects andScenes”，Toni F.Schenk, SPIE會(huì)議論文集，卷2572，1-9頁，1995年，提出了結(jié)合編碼光和相移法的三角測(cè)距法的形狀測(cè)量。在“Videometrics and Optical Methods for3D ShapeMeasurement”，Sabry F.El-Hakim 和 Armin Gruen, SPIE 會(huì)議論文集，卷 4309, 219-231 頁，2001年，提出了結(jié)合編碼光和條紋型的光的三角測(cè)距法的形狀測(cè)量。在所述方法中，可以提高測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量中的精度。
[0004]在通過三角測(cè)距法的形狀測(cè)量中，通常包括不可能或很難進(jìn)行精確的形狀測(cè)量的部分，例如，形成陰影的部分、出現(xiàn)光的多重反射的部分等。因此，需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)，使得可以測(cè)量測(cè)量對(duì)象中的要測(cè)量的位置。但是，根據(jù)測(cè)量對(duì)象的形狀，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)是不容易的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、以及形狀測(cè)量程序，其均能夠在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)為適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0006](I)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置包括:載物臺(tái)，其上安裝測(cè)量對(duì)象；光投射單元，其被構(gòu)造為利用具有用于檢查測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象，并且利用具有用于測(cè)量測(cè)量對(duì)象的形狀的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象，第二圖案與第一圖案不同；光接收單元，其被布置在載物臺(tái)的上方，并且被構(gòu)造為接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的光，并輸出表示光接收量的光接收信號(hào)，并且被構(gòu)造為對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像；數(shù)據(jù)生成單元，其被構(gòu)造為基于光接收單元輸出的光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法來生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)；顯示部，其被構(gòu)造為顯示被光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像；控制部，其用于在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，控制光投射單元用第一光照射測(cè)量對(duì)象并且控制顯示部顯示光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像，以及在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，控制光投射單元用第二光照射測(cè)量對(duì)象并且控制數(shù)據(jù)生成單元生成立體形狀數(shù)據(jù)；以及姿態(tài)調(diào)節(jié)單元，其可操作用于在利用光投射單元以第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
[0007]在該形狀測(cè)量裝置中，在形狀測(cè)量之前，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射。在該狀態(tài)下，位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像。在顯示部上顯示測(cè)量對(duì)象的捕獲圖像。在光投射單元用第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，利用姿態(tài)調(diào)節(jié)單元的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
[0008]在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于形狀測(cè)量的第二圖案的第二光從斜上方照射。位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)?；谳敵龅墓饨邮招盘?hào)通過三角測(cè)距法來生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
[0009]在該情況下，在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的與用于形狀測(cè)量的第二圖案不同的第一圖案的第一光照射。要顯示在顯示部上的測(cè)量對(duì)象的圖像由此與第一圖案一起顯示。因此，用戶可以容易地識(shí)別不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分，例如，形成陰影的部分、出現(xiàn)光的多重反射的部分等。在下文中，不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分被稱為測(cè)量困難部分。若測(cè)量對(duì)象中要測(cè)量的位置包括在測(cè)量困難部分中，則用戶可以在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前，容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0010](2)形狀測(cè)量裝置可以還包括:估計(jì)單元，其用于在光投射單元以第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，基于光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像，來估計(jì)通過三角測(cè)距法生成的立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，其中控制部控制顯示部顯示測(cè)量對(duì)象的圖像，以識(shí)別估計(jì)單元估計(jì)出的缺陷部分。
[0011]立體形狀數(shù)據(jù)的與測(cè)量困難部分對(duì)應(yīng)的部分是諸如數(shù)據(jù)丟失部分、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確部分等缺陷部分。根據(jù)以上構(gòu)造，估計(jì)立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，并且顯示測(cè)量對(duì)象的圖像，使得可以識(shí)別所估計(jì)出的缺陷部分。用戶由此可以精確地識(shí)別測(cè)量困難部分。因此，在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前可以容易地并精確地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0012](3)估計(jì)單元可以跟隨由姿態(tài)調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)的測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)的改變，順序地估計(jì)缺陷部分；以及控制部控制顯示部順序地更新并顯示測(cè)量對(duì)象的圖像，以順序地識(shí)別估計(jì)單元估計(jì)出的缺陷部分。
[0013]根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)通過操作姿態(tài)調(diào)節(jié)單元來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)時(shí)，跟隨測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)的改變，更新要顯示在顯示部上的缺陷部分。用戶由此可以在檢查顯示在顯示部上的缺陷部分的同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。因此，在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前可以容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的姿態(tài)。
[0014](4)立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分可以對(duì)應(yīng)于測(cè)量對(duì)象的形成陰影的部分或者測(cè)量對(duì)象的出現(xiàn)第二光的多重反射的部分。
[0015]根據(jù)這樣的構(gòu)造，若在測(cè)量對(duì)象中的要測(cè)量的位置處形成陰影或者出現(xiàn)第二光的多重反射，用戶則可以在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前，容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0016](5)第一圖案可以包括:第一條紋圖案,其由在第一方向上延伸且在與第一方向相交的第二方向上排列的多個(gè)第一條紋構(gòu)成；第二條紋圖案，其由在與第一方向不同的第三方向上延伸且在與第三方向相交的第四方向上排列的多個(gè)第二條紋構(gòu)成；點(diǎn)圖案，其由多個(gè)點(diǎn)構(gòu)成；格子圖案，其包括彼此相交的多個(gè)第一條紋和多個(gè)第二條紋；或者均勻圖案，其在至少測(cè)量對(duì)象的表面的區(qū)域中具有均勻光量分布。
[0017]在該情況下，用戶可以容易地識(shí)別測(cè)量困難部分。由此，在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前可以容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0018](6)光投射單元可以包括在不同方向從不同位置利用第一光來照射測(cè)量對(duì)象的第一光投射單元和第二光投射單元，以及控制部可以控制第一光投射單元利用第一光來照射測(cè)量對(duì)象，并在第一光投射單元照射第一光時(shí)，控制顯示部顯示光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像作為第一圖像，并且控制部控制第二光投射單元利用第一光來照射測(cè)量對(duì)象，并在第二光投射單元照射第一光時(shí)，控制顯示部顯示光接收單元捕獲的測(cè)量對(duì)象的圖像作為第二圖像，或者控制部在形狀測(cè)量之前控制顯示部將第一圖像和第二圖像合成作為第三圖像并且顯示第三圖像。
[0019]在該情況下，在顯示部上顯示第一圖像和第二圖像，使得用戶可以容易地區(qū)分和識(shí)別與第一光投射單元對(duì)應(yīng)的測(cè)量困難部分和與第二光投射單元對(duì)應(yīng)的測(cè)量困難部分。用戶由此可以從第一光投射單元和第二光投射單元中選擇其中要測(cè)量的位置沒有包括在測(cè)量困難部分中的光投射單元，并且進(jìn)行形狀測(cè)量。
[0020]當(dāng)測(cè)量對(duì)象被來自第一光投射單元和第二光投射單元兩者的第一光照射時(shí)，與測(cè)量對(duì)象被來自第一光投射單元和第二光投射單元中的一個(gè)的第一光照射的情況相比，減少了測(cè)量困難部分。利用通過合成第一圖像和第二圖像得到的顯示在顯示部上的第三圖像，當(dāng)測(cè)量對(duì)象被來自第一光投射單元和第二光投射單元兩者的第一光照射時(shí)用戶可以識(shí)別測(cè)量困難部分。
[0021](7)根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的形狀測(cè)量方法包括步驟:在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，通過光投射單元利用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象；利用位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像；在顯示部上顯示測(cè)量對(duì)象的捕獲圖像；在以第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，接受測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)；在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，通過光投射單元利用具有用于測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量的與第一圖案不同的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象；通過位于載物臺(tái)的上方位置處的光接收單元來接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的第二光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)；以及基于輸出的光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
[0022]在形狀測(cè)量方法中，在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射。在該狀態(tài)下，位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像。在顯示部上顯示測(cè)量對(duì)象的捕獲圖像。在光投射單元用第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
[0023]在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于形狀測(cè)量的第二圖案的第二光從斜上方照射。位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)?；谳敵龅墓饨邮招盘?hào)通過三角測(cè)距法來生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
[0024]在該情況下，在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的與用于形狀測(cè)量的第二圖案不同的第一圖案的第一光照射。要顯示在顯示部上的測(cè)量對(duì)象的圖像由此與第一圖案一起顯示。因此，用戶可以容易地識(shí)別不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分，例如，形成陰影的部分、出現(xiàn)光的多重反射的部分等。在下文中，不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分被稱為測(cè)量困難部分。若測(cè)量對(duì)象中要測(cè)量的位置包括在測(cè)量困難部分中，則用戶可以在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前，容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0025](8)根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的形狀測(cè)量程序是處理裝置可執(zhí)行的形狀測(cè)量程序，該形狀測(cè)量程序使處理裝置執(zhí)行的處理包括:在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，通過光投射單元利用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象；利用位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像；在顯示部上顯示成像的測(cè)量對(duì)象的圖像；在以第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，接受測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)；在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，通過光投射單元利用具有用于測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象，第二圖案與第一圖案不同；通過位于載物臺(tái)的上方位置處的光接收單元來接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的第二光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)；以及基于輸出的光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
[0026]根據(jù)該形狀測(cè)量程序，在形狀測(cè)量之前，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射。在該狀態(tài)下，位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像。在顯示部上顯示測(cè)量對(duì)象的捕獲圖像。在光投射單元以第一光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)，調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
[0027]在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于形狀測(cè)量的第二圖案的第二光從斜上方照射。位于載物臺(tái)上方位置處的光接收單元接收被安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象反射的光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)。基于輸出的光接收信號(hào)通過三角測(cè)距法來生成表示測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
[0028]在該情況下，在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，測(cè)量對(duì)象被光投射單元用具有用于姿態(tài)檢查的與用于形狀測(cè)量的第二圖案不同的第一圖案的第一光照射。要顯示在顯示部上的測(cè)量對(duì)象的圖像由此與第一圖案一起顯示。因此，用戶可以容易地識(shí)別不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分，例如，形成陰影的部分、出現(xiàn)光的多重反射的部分等。在下文中，不能或很難進(jìn)行精確形狀測(cè)量的部分被稱為測(cè)量困難部分。若測(cè)量對(duì)象中要測(cè)量的位置包括在測(cè)量困難部分中，則用戶可以在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前，容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，在測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量之前可以容易地將測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適于形狀測(cè)量的狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖；
[0031]圖2是示出了圖1的形狀測(cè)量裝置的測(cè)量部的構(gòu)造的示意圖；
[0032]圖3A至圖3D是處于被光照射狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象的示意圖；
[0033]圖4A至圖4D是處于被光照射狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象的示意圖；
[0034]圖5是示出了雙屏顯示圖像的⑶I的示例的視圖；
[0035]圖6是描述三角測(cè)距法的原理的視圖；
[0036]圖7A和圖7B是描述測(cè)量光的第一圖案的視圖；
[0037]圖8A至圖8D是描述測(cè)量光的第二圖案的視圖；[0038]圖9A至圖9C是描述測(cè)量光的第三圖案的視圖；
[0039]圖10是示出了拍攝測(cè)量對(duì)象的特定部分的圖像時(shí)的定時(shí)(序號(hào))和接收的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的示意圖；
[0040]圖1lA至圖1lD是描述測(cè)量光的第四圖案的示意圖。
[0041]圖12是示出了在選擇操作模式時(shí)顯示部的GUI的示例的視圖；
[0042]圖13是示出了在選擇操作模式時(shí)顯示部的GUI的示例的視圖；
[0043]圖14是在執(zhí)行形狀測(cè)量處理之后顯示部的⑶I的示例的視圖；
[0044]圖15是用于描述全焦點(diǎn)紋理圖像的測(cè)量對(duì)象的示意性側(cè)視圖；
[0045]圖16A至圖16F是示出了光接收單元的焦點(diǎn)位置和紋理圖像的清晰度之間的關(guān)系的視圖；
[0046]圖17示出了測(cè)量對(duì)象的基于生成的全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)的全焦點(diǎn)紋理圖像；
[0047]圖18A和圖18B示出了測(cè)量對(duì)象的基于合成數(shù)據(jù)的合成圖像；
[0048]圖19是示出了在選擇紋理圖像的類型時(shí)顯示部的⑶I的示例的視圖；
[0049]圖20A和圖20B是描述通過副立體形狀數(shù)據(jù)校正主立體形狀數(shù)據(jù)的視圖；
[0050]圖21A和圖21B是描述通過副立體形狀數(shù)據(jù)校正主立體形狀數(shù)據(jù)的視圖；
[0051]圖22A和圖22B是描述通過副立體形狀數(shù)據(jù)校正主立體形狀數(shù)據(jù)的視圖；
[0052]圖23是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備過程的流程圖；
[0053]圖24是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備過程中的第一調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖；
[0054]圖25是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備過程中的第一調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖；
[0055]圖26是示出了從X方向看到的圖2的光接收單元的示意圖；
[0056]圖27是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備過程中的第二調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖；
[0057]圖28是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備過程中的第二調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖；
[0058]圖29是示出了在執(zhí)行第二調(diào)節(jié)時(shí)顯示部的GUI的示例的視圖；
[0059]圖30是示出了形狀測(cè)量處理的過程的流程圖；
[0060]圖31是示出了形狀測(cè)量處理的過程的流程圖；
[0061]圖32是示出了形狀測(cè)量處理的過程的流程圖；
[0062]圖33A至圖33D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖；
[0063]圖34A和圖34B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖；
[0064]圖35A至圖3?是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例的視圖；
[0065]圖36A和圖36B是示出了用于指定顯示輔助圖案的位置的⑶I的示例的視圖；
[0066]圖37A至圖37D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第三示例的視圖；
[0067]圖38A至圖38D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第四示例的視圖；
[0068]圖39A至圖39D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例的視圖；
[0069]圖40A和圖40B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例的視圖；
[0070]圖41A和圖41B是示出了利用來自測(cè)量光源的具有框圖案的光來照射測(cè)量對(duì)象的示例的視圖；
[0071]圖42A和圖42B是示出了利用來自測(cè)量光源的具有框圖案的光來照射測(cè)量對(duì)象的示例的視圖；
[0072]圖43是示出了對(duì)應(yīng)于數(shù)碼變焦功能的框圖案的視圖；[0073]圖44A至圖44E是示出了輔助圖案和引導(dǎo)圖案的形狀的示例的視圖；
[0074]圖45A至圖45E是示出了輔助圖案和引導(dǎo)圖案的形狀的其他示例的視圖；
[0075]圖46A至圖46C是示出了輔助圖案和引導(dǎo)圖案的形狀的進(jìn)一步的示例的視圖；
[0076]圖47A至圖47C是示出了當(dāng)沒有用照明光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)顯示在顯示部上的測(cè)量對(duì)象的視圖；
[0077]圖48A至圖48C是示出了當(dāng)用照明光照射測(cè)量對(duì)象時(shí)顯示在顯示部上的測(cè)量對(duì)象的視圖；
[0078]圖49A和圖49B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例的視圖；
[0079]圖50A和圖50B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例的視圖；
[0080]圖51是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例的視圖；
[0081]圖52A和圖52B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例的視圖；
[0082]圖53A至圖53D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例的視圖；
[0083]圖54是描述提高高度計(jì)算速度的第一方法的視圖；
[0084]圖55是描述提高高度計(jì)算速度的第二方法的視圖；
[0085]圖56是描述提高高度計(jì)算速度的第三方法的視圖；
[0086]圖57A至圖57C是示出了高度顯示功能的示例的視圖；
[0087]圖58A和圖58B是描述測(cè)量對(duì)象的輪廓的測(cè)量的視圖；
[0088]圖59A和圖59B是描述測(cè)量對(duì)象的輪廓的測(cè)量的視圖；
[0089]圖60A至圖60C是示出了測(cè)量對(duì)象的輪廓的測(cè)量過程的視圖；
[0090]圖61A至圖61C是示出了測(cè)量對(duì)象的輪廓的測(cè)量過程的視圖；
[0091]圖62A至圖62D是描述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)的視圖；
[0092]圖63A和圖63B是描述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖；
[0093]圖64A和圖64B示描述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖；
[0094]圖65是描述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例的視圖；
[0095]圖66是示出了雙屏顯示圖像的⑶I的示例的視圖；
[0096]圖67是示出了利用作為調(diào)節(jié)光的具有均勻圖案的光來照射測(cè)量對(duì)象的視圖；
[0097]圖68是示出了包括測(cè)量困難區(qū)域的估計(jì)結(jié)果在內(nèi)的測(cè)量對(duì)象的圖像的視圖；
[0098]圖69A和圖69B是示出了當(dāng)利用來自一個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象時(shí)測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；
[0099]圖70A和圖70B是示出了當(dāng)利用來自一個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象時(shí)測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；
[0100]圖71A和圖71B是示出了當(dāng)利用來自一個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象時(shí)測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；
[0101]圖72A和圖72B是示出了當(dāng)利用來自兩個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射圖69A至圖71B的測(cè)量對(duì)象時(shí)，測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；
[0102]圖73A和圖73B是示出了當(dāng)利用來自兩個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射圖69A至圖71B的測(cè)量對(duì)象時(shí)，測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；
[0103]圖74A和圖74B是示出了當(dāng)利用來自兩個(gè)光投射單元的調(diào)節(jié)光來照射圖69A至圖71B的測(cè)量對(duì)象時(shí)，測(cè)量困難區(qū)域中的變化的視圖；[0104]圖75是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程的流程圖；
[0105]圖76是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程的流程圖；
[0106]圖77A和圖77B是各自示出設(shè)置了 ROI的顯示部的顯示示例的視圖；
[0107]圖78A和圖78B是各自示出包括測(cè)量困難區(qū)域在內(nèi)的測(cè)量對(duì)象的圖像的示例的視圖；
[0108]圖79A和圖79B是各自示出包括測(cè)量困難區(qū)域在內(nèi)的測(cè)量對(duì)象的圖像的另一示例的視圖；
[0109]圖80A和圖80B是各自示出包括測(cè)量困難區(qū)域在內(nèi)的測(cè)量對(duì)象的圖像的又一示例的視圖；
[0110]圖8IA和圖8IB是各自示出包括測(cè)量困難區(qū)域在內(nèi)的測(cè)量對(duì)象的圖像的再一示例的視圖；
[0111]圖82是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程的流程圖；
[0112]圖83是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程的流程圖；以及
[0113]圖84是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0114][I]形狀測(cè)量裝置的構(gòu)造
[0115]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖。圖2是示出了圖1的形狀測(cè)量裝置500的測(cè)量部的構(gòu)造的示意圖。在下文中，將參照?qǐng)D1和圖2來描述根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500。如圖1所示，形狀測(cè)量裝置500包括測(cè)量部100、PC (個(gè)人計(jì)算機(jī))200、控制部300、以及顯示部400。
[0116]如圖1所示，例如，測(cè)量部100是顯微鏡，并且包括光投射單元110、光接收單元120、照明光輸出單元130、載物臺(tái)140、以及控制板150。光投射單元110包括測(cè)量光源111、圖案生成部分112、以及多個(gè)透鏡113、114、115。光接收單元120包括相機(jī)121、和多個(gè)透鏡122、123。測(cè)量對(duì)象S安裝在載物臺(tái)140上。
[0117]光投射單元110布置在載物臺(tái)140的斜上方。測(cè)量部100可以包括多個(gè)光投射單元110。在圖2的示例中，測(cè)量部100包括兩個(gè)光投射單元110。在下文中，當(dāng)區(qū)分兩個(gè)光投射單元110時(shí)，一個(gè)光投射單元110被稱為光投射單元110A，另一光投射單元110被稱為光投射單元110B。對(duì)稱地布置光投射單元110A、1 IOB使光接收單元120的光軸在其間。
[0118]例如，每個(gè)光投射單元110A、1 IOB的測(cè)量光源111是發(fā)射白色光的鹵素?zé)?。測(cè)量光源111也可以是諸如發(fā)射白色光的白色LED (發(fā)光二極管)之類的其他光源。從測(cè)量光源111發(fā)出的光(在下文中其被稱為測(cè)量光)被透鏡113適當(dāng)?shù)夭杉缓筮M(jìn)入圖案生成部分 112。
[0119]例如，圖案生成部分112是DMD (數(shù)字微鏡器件)。圖案生成部分112也可以IXD(液晶顯示器)、LC0S (硅基液晶:反射型液晶元件)、或者掩膜。進(jìn)入圖案生成部分112的測(cè)量光被轉(zhuǎn)換為提前設(shè)置的圖案和提前設(shè)置的強(qiáng)度(亮度)，然后被發(fā)射。從圖案生成部分112發(fā)射的測(cè)量光被多個(gè)透鏡114、115轉(zhuǎn)換為直徑大于測(cè)量對(duì)象S的尺寸的光，然后被施加到載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S上。
[0120]光接收單元120布置在載物臺(tái)140的上方。被測(cè)量對(duì)象S向著載物臺(tái)140上方的位置反射的測(cè)量光被光接收單元120的多個(gè)透鏡122、123采集并成像，然后被相機(jī)121接收。
[0121]例如，相機(jī)121是包括成像元件121a和透鏡的CXD (電荷耦合器件)。例如，成像元件121a是黑白CXD (電荷耦合器件)。成像元件121a也可以是諸如CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等的其他成像元件。與光接收量對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)(在下文中被稱為光接收信號(hào))從成像元件121a的每個(gè)像素輸出至控制板150。
[0122]與彩色CCD相反，黑白CCD不需要包括接收紅色波長的光的像素、接收綠色波長的光的像素、以及接收藍(lán)色波長的光的像素。黑白CCD的測(cè)量中的分辨率由此高于彩色CCD的分辨率。此外，與彩色CCD相反，黑白CCD不需要包括用于每個(gè)像素的彩色濾波器。黑白CCD的靈敏度變得高于彩色CCD的靈敏度。由于這些原因，將黑白CCD布置在本示例中的相機(jī)121中。
[0123]在本示例中，照明光輸出單元130在測(cè)量對(duì)象S上以時(shí)分方式發(fā)射紅色波長的光、綠色波長的光、以及藍(lán)色波長的光。根據(jù)這樣的構(gòu)造，光接收單元120使用黑白CCD可以捕獲測(cè)量對(duì)象S的彩色圖像。
[0124]若彩色CXD具有足夠的分辨率和靈敏度，則成像元件121a也可以是彩色(XD。在該情況下，照明光輸出單元130不需要在測(cè)量對(duì)象S上以時(shí)分方式照射紅色波長的光、綠色波長的光、以及藍(lán)色波長的光，而是在測(cè)量對(duì)象S上照射白色光。由此可以簡化照明光源320的構(gòu)造。
[0125]控制板150安裝有A/D轉(zhuǎn)換器(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)和FIFO (先入先出)存儲(chǔ)器(未示出)?；诳刂撇?00的控制，控制板150的A/D轉(zhuǎn)換器以恒定的采樣周期對(duì)從相機(jī)121輸出的光接收信號(hào)進(jìn)行采樣并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)順序地累積在FIFO存儲(chǔ)器中。累積在FIFO存儲(chǔ)器中的數(shù)字信號(hào)作為像素?cái)?shù)據(jù)順序地傳送到PC200。
[0126]如圖1所示，PC200包括CPU (中央處理單元)210,ROM (只讀存儲(chǔ)器)220、工作存儲(chǔ)器230、存儲(chǔ)裝置240、以及操作單元250。操作單元250包括鍵盤和定點(diǎn)裝置。鼠標(biāo)、操縱桿等可以用于定點(diǎn)裝置。
[0127]R0M220存儲(chǔ)系統(tǒng)程序。工作存儲(chǔ)器230包括RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，用于各種類型數(shù)據(jù)的處理。存儲(chǔ)裝置240包括硬盤等。存儲(chǔ)裝置240存儲(chǔ)圖像處理程序和形狀測(cè)量程序。存儲(chǔ)裝置240被用于保存諸如從控制板150提供的像素?cái)?shù)據(jù)之類的各種類型的數(shù)據(jù)。
[0128]CPU210基于從控制板150提供的像素?cái)?shù)據(jù)來生成圖像數(shù)據(jù)。CPU210也使用工作存儲(chǔ)器230對(duì)生成的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種類型的處理并且在顯示部400上顯示基于圖像數(shù)據(jù)的圖像。此外，CPU210將驅(qū)動(dòng)脈沖施加到稍后將描述的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146。例如，通過IXD面板或者有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板來構(gòu)造顯示部400。
[0129]在圖2中，上面安裝有測(cè)量對(duì)象S的載物臺(tái)140的平面(在下文中其被稱為安裝表面)中相互正交的兩個(gè)方向被定義為X方向和Y方向，并且分別由箭頭X、Y表示。與載物臺(tái)S的安裝表面正交的方向被定義為Z方向，并且由箭頭Z表示。以平行于Z方向的軸為中心旋轉(zhuǎn)的方向被定義為9方向，并且由箭頭0表示。
[0130]載物臺(tái)140包括X-Y載物臺(tái)141、Z載物臺(tái)142、0載物臺(tái)143、以及傾斜載物臺(tái)144。X-Y載物臺(tái)141包括X方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。Z載物臺(tái)142包括Z方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。9載物臺(tái)143包括0方向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。傾斜載物臺(tái)144包括能夠以平行于安裝表面的軸為中心旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)(在下文中，其被稱為傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))。X-Y載物臺(tái)141、Z載物臺(tái)142、0載物臺(tái)143以及傾斜載物臺(tái)144構(gòu)成載物臺(tái)140。載物臺(tái)140也包括用于將測(cè)量對(duì)象S固定到安裝表面的固定構(gòu)件(夾具)(未示出)。
[0131]位于光接收單元120的焦點(diǎn)位置并且與光接收單元120的光軸垂直的平面被稱為光接收單元120的焦平面。如圖2所示，將光投射單元110AU10B、光接收單元120、和載物臺(tái)140之間的相對(duì)位置關(guān)系設(shè)置為使得光投射單元IlOA的光軸、光投射單元IlOB的光軸、以及光接收單元120的光軸在光接收單元120的焦平面處彼此相交。
[0132]位于光投射單元110的焦點(diǎn)(測(cè)量光的圖案被成像的點(diǎn))處并且與光投射單元110的光軸垂直的平面被稱為光投射單元110的焦平面。將光投射單元110A、1 IOB中的每一個(gè)構(gòu)造為使得光投射單元IlOA的焦平面和光投射單元IlOB的焦平面在包括光接收單元120的焦點(diǎn)的位置處相交。
[0133]0載物臺(tái)143的0方向上的旋轉(zhuǎn)軸中心與光接收單元120的光軸重合。由此，當(dāng)0載物臺(tái)143在0方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量對(duì)象S可以以旋轉(zhuǎn)軸為中心在視野內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而不從視野移出。X-Y載物臺(tái)141、0載物臺(tái)143、和傾斜載物臺(tái)144由Z載物臺(tái)142支撐。
[0134]換而言之，即使在0載物臺(tái)143在0方向上旋轉(zhuǎn)或者傾斜載物臺(tái)144在傾斜方向上旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，光接收單元120的中心軸和Z載物臺(tái)142的移動(dòng)軸也不相互偏移。傾斜方向是以平行于安裝表面的軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向。根據(jù)這樣的構(gòu)造，即使在測(cè)量對(duì)象S的位置或姿態(tài)改變的狀態(tài)下，也可以在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，并且可以合成在光接收單元120的多個(gè)不同焦點(diǎn)位置中的每一個(gè)焦點(diǎn)位置處捕獲的多個(gè)圖像。
[0135]步進(jìn)電機(jī)用于載物臺(tái)140的X方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、0方向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、以及傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。載物臺(tái)140的X方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、9方向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、以及傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圖1的載物臺(tái)操作單元145或載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146驅(qū)動(dòng)。
[0136]用戶可以通過手動(dòng)地操作載物臺(tái)操作單元145，在X方向、Y方向、或者Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140的安裝表面,或者相對(duì)于光接收單元120而在0方向或者傾斜方向上旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)140的安裝表面。載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146基于PC200提供的驅(qū)動(dòng)脈沖將電流供應(yīng)到載物臺(tái)140的步進(jìn)電機(jī)，以在X方向、Y方向、或者Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，或者相對(duì)于光接收單元120而在0方向或者傾斜方向上旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)140。
[0137]在本實(shí)施例中，載物臺(tái)140是可以由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)并且可以手動(dòng)操作的電動(dòng)載物臺(tái)，但是本發(fā)明不限制于此。載物臺(tái)140可以是僅可以由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)載物臺(tái)，或者可以是僅可以通過手動(dòng)操作進(jìn)行操作的手動(dòng)載物臺(tái)。
[0138]控制部300包括控制板310和照明光源320。CPU (未示出)安裝在控制板310上?？刂瓢?10的CPU基于來自PC200的CPU210的命令來控制光投射單元110、光接收單元120、以及控制板150。
[0139]例如，照明光源320包括發(fā)射紅色光、綠色光、以及藍(lán)色光的三個(gè)LED。通過控制從每個(gè)LED發(fā)出的光的亮度可以從照明光源320生成任意顏色的光。從照明光源320生成的光(在下文中其被稱為照明光)通過導(dǎo)光構(gòu)件(光導(dǎo))從測(cè)量部100的照明光輸出單元130輸出?？梢詫⒄彰鞴庠?20布置在測(cè)量部分100中，而不將照明光源320布置在控制部300中。在該情況下，照明光輸出單元130沒有被布置在測(cè)量部100中。
[0140]圖2的照明光輸出單元130具有圓環(huán)形狀，并且被布置在載物臺(tái)140的上方，以環(huán)繞光接收單元120。因此利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S，使得不形成陰影。圖3A至圖3D以及圖4A至圖4D是處于被光照射的狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象S的示意圖。在圖3A至圖3D以及圖4A至圖4D的示例中，測(cè)量對(duì)象S在上表面的實(shí)質(zhì)中部的位置處具有孔Sh。在圖3A、3C以及圖4A中用陰影線示出了陰影Ss。
[0141]圖3A是處于被來自圖2的一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S的平面圖，圖3B是沿著圖3A的A-A線截取的截面圖。如圖3A和圖3B所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射時(shí)，根據(jù)孔Sh的深度，測(cè)量光可能不到達(dá)孔Sh的底部，由此形成陰影Ss。因此，測(cè)量對(duì)象S的一部分不能被觀測(cè)到。
[0142]圖3C是處于被來自圖2的另一光投射單元IlOB的測(cè)量光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S的平面圖，圖3D是沿著圖3C的B-B線截取的截面圖。如圖3C和圖3D所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光照射時(shí)，根據(jù)孔Sh的深度，測(cè)量光可能不到達(dá)孔Sh的底部，由此形成陰影Ss。因此，測(cè)量對(duì)象S的一部分不能被觀測(cè)到。
[0143]圖4A是處于被來自光投射單元IlOA和IlOB的測(cè)量光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S的平面圖，圖4B是沿著圖4A的C-C線截取的截面圖。如圖4A和圖4B所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元IIOA和IlOB的測(cè)量光照射時(shí)，與測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110A、IlOB中的一個(gè)的測(cè)量光照射的情況相比，沒有到達(dá)孔Sh的底部的測(cè)量光減少。因此，形成的陰影Sc也減小了。因此，測(cè)量對(duì)象S的可以被觀測(cè)到的部分增大。
[0144]圖4C是處于被來自圖2的照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S的平面圖，圖4D是沿著圖4C的D-D線截取的截面圖。如圖4C和圖4D所示，由于從測(cè)量對(duì)象S的實(shí)質(zhì)正上方施加照明光，因此不管孔Sh的深度如何照明光都到達(dá)孔Sh的底部。因此，可以觀測(cè)到測(cè)量對(duì)象S的大部分。
[0145]利用來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像和利用來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像可以并排顯示(雙顯示)在顯示部400上。圖5是示出了雙屏顯示圖像的⑶I (圖形用戶界面)的示例的視圖。
[0146]如圖5所示,顯示部400包括并排布置的兩個(gè)圖像顯示區(qū)域410、420。當(dāng)雙屏顯示圖像時(shí)，以切換的方式交替地以來自光投射單元110AU10B的測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S。在圖像顯示區(qū)域410中，顯示了測(cè)量對(duì)象S被以來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射時(shí)的圖像。在圖像顯示區(qū)域420中，顯示了測(cè)量對(duì)象S被來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光照射時(shí)的圖像。用戶由此可以以區(qū)別的方式識(shí)別測(cè)量對(duì)象S被分別來自光投射單元110A、110B的測(cè)量光照射時(shí)的圖像。
[0147]在該實(shí)例中，例如，對(duì)來自光投射單元110A、110B的測(cè)量光進(jìn)行切換的頻率是幾赫茲。可以將對(duì)來自光投射單元110AU10B的測(cè)量光進(jìn)行切換的頻率設(shè)置為用戶不能察覺到切換的值(例如，100Hz)。在該情況下，測(cè)量對(duì)象S被用戶觀測(cè)，就好像它被來自測(cè)量部100中的光投射單元IlOA和IlOB的測(cè)量光同時(shí)照射。
[0148]兩個(gè)光量設(shè)置條430、440顯示在顯示部400上。光量設(shè)置條430包括可以在水平方向上移動(dòng)的滑塊430s。光量設(shè)置條440包括可以在水平方向上移動(dòng)的滑塊440s。在下文中，從一個(gè)光投射單兀IlOA發(fā)射的測(cè)量光被稱為一個(gè)測(cè)量光,從另一光投射單兀IlOB發(fā)射的測(cè)量光被稱為另一測(cè)量光?；瑝K430s在光量設(shè)置條430上的位置對(duì)應(yīng)于光接收單元120接收所述一個(gè)測(cè)量光時(shí)的光量(在下文中其被稱為一個(gè)測(cè)量光的光量)?；瑝K440s在光量設(shè)置條440上的位置對(duì)應(yīng)于光接收單元120接收另一測(cè)量光時(shí)的光量(在下文中其被稱為另一測(cè)量光的光量)。
[0149]用戶可以通過操作圖1的PC200的操作單元250并且在水平方向上移動(dòng)光量設(shè)置條430的滑塊430s來改變所述一個(gè)測(cè)量光的光量。通過改變所述一個(gè)測(cè)量光的亮度或者改變光接收單兀120在接收所述一個(gè)測(cè)量光時(shí)的曝光時(shí)間來改變所述一個(gè)測(cè)量光的光量。類似地，用戶可以通過操作操作單元250并且在水平方向上移動(dòng)光量設(shè)置條440的滑塊440s來改變另一測(cè)量光的光量。通過改變另一測(cè)量光的亮度或者改變光接收單元120在接收另一測(cè)量光時(shí)的曝光時(shí)間來改變另一測(cè)量光的光量。
[0150]如上所述，在圖像顯示區(qū)域410、420中并排地顯示測(cè)量對(duì)象S的分別被光投射單元110A、110B的測(cè)量光照射時(shí)的圖像。因此，用戶可以在查看顯示在圖像顯示區(qū)域410、420中的測(cè)量對(duì)象S的圖像的同時(shí)，通過移動(dòng)光量設(shè)置條430、440的滑塊430s、440s的位置來適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)所述一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量。
[0151]所述一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量與光接收單元120接收從照明光輸出單元130發(fā)出的照明光時(shí)的光量(在下文中其被稱為照明光的光量)之間可能存在關(guān)聯(lián)。在該情況下，可以基于照明光的光量自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量?？商鎿Q地，可以在顯示部400上顯示用于基于照明光的光量使所述一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)引導(dǎo)。在該情況下，用戶可以基于調(diào)節(jié)引導(dǎo)來移動(dòng)光量設(shè)置條430、440的滑塊430s,440s的位置，從而適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)所述一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量。
[0152]若光的照射方向不同，則光的反射方向也不同。由此，即使就測(cè)量對(duì)象S的相同部分而言，用所述一個(gè)測(cè)量光照射的部分的圖像的亮度和用另一測(cè)量光照射的部分的圖像的亮度彼此不同。換而言之，適合于形狀測(cè)量的光量根據(jù)照射方向而不同。
[0153]在本實(shí)施例中，可以對(duì)當(dāng)從光投射單元110A、110B照射測(cè)量光時(shí)的各個(gè)圖像的亮度單獨(dú)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，可以設(shè)置對(duì)應(yīng)于光的照射方向的適當(dāng)?shù)墓饬?。光量調(diào)節(jié)期間的圖像在被更新的同時(shí)被顯示在圖像顯示區(qū)域410、420中。用戶由此可以在檢查圖像的同時(shí)調(diào)節(jié)光量。
[0154]在該情況下，PC200可以在圖像顯示區(qū)域410、420中以可辨識(shí)的方式顯示圖像中由于過亮而出現(xiàn)曝光過度的部分以及由于過暗而出現(xiàn)曝光不足的部分。用戶由此可以容易地檢查光量是否被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。
[0155][2]測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量
[0156](I)利用三角測(cè)距法的形狀測(cè)量
[0157]在測(cè)量部100中，通過三角測(cè)距法來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。圖6是描述三角測(cè)距法的原理的視圖。如圖6所示，從光投射單元110發(fā)射的測(cè)量光的光軸和進(jìn)入光接收單元120的測(cè)量光的光軸(光接收單元120的光軸)之間的角度a被預(yù)先設(shè)置。角度a大于0度且小于90度。
[0158]若測(cè)量對(duì)象S沒有安裝在載物臺(tái)140上，則從光投射單元110發(fā)出的測(cè)量光在載物臺(tái)140的安裝表面的點(diǎn)0處被反射，并且進(jìn)入光接收單元120。若測(cè)量對(duì)象S安裝在載物臺(tái)140上，則從光投射單元110發(fā)出的測(cè)量光在測(cè)量對(duì)象S的表面上的點(diǎn)A處被反射，并且進(jìn)入光接收單元120。
[0159]假設(shè)點(diǎn)0和點(diǎn)A在X方向上的距離為d，測(cè)量對(duì)象的點(diǎn)A相對(duì)于載物臺(tái)140的安裝表面的高度h由h=d/tan( a )得到。圖1的PC200的CPU210基于控制板150提供的測(cè)量對(duì)象S的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量點(diǎn)0和點(diǎn)A在X方向上的距離d。CPU210還基于測(cè)量的距離d計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的表面處的點(diǎn)A的高度h。通過計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的表面上的所有點(diǎn)的高度，測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的三維形狀。
[0160]從圖1的光投射單元110發(fā)出具有各種圖案的測(cè)量光，使得測(cè)量對(duì)象S的表面上的所有點(diǎn)被測(cè)量光照射。通過圖1的圖案生成部分112來控制測(cè)量光的圖案。以下將描述測(cè)量光的圖案。
[0161](2)測(cè)量光的第一圖案。
[0162]圖7A和圖7B是描述測(cè)量光的第一圖案的視圖。圖7A示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的測(cè)量光照射的狀態(tài)。圖7B示出了被測(cè)量光照射的測(cè)量對(duì)象S的平面圖。如圖7A所示，在第一圖案中，從光投射單元110發(fā)出具有與Y方向平行的線形橫截面的測(cè)量光(在下文中其被稱為線形測(cè)量光)。在該情況下，如圖7B所示，線形測(cè)量光照射載物臺(tái)140的部分和線性測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S表面的部分在X方向上相互偏移開與測(cè)量對(duì)象S的表面的高度h對(duì)應(yīng)的距離d。因此，可以通過測(cè)量距離d來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的高度h。
[0163]若測(cè)量對(duì)象S表面處的沿著Y方向的多個(gè)部分具有不同的高度，則針對(duì)每個(gè)部分測(cè)量距離d，從而可以計(jì)算該多個(gè)部分沿著Y方向的各個(gè)高度h。
[0164]圖1的CPU210通過在X方向上掃描與Y方向平行的線形測(cè)量光，來針對(duì)X方向上的一個(gè)位置處沿著Y方向的多個(gè)部分測(cè)量距離d，然后針對(duì)在X方向上的另一位置處沿著Y方向的多個(gè)部分測(cè)量該距離。因此，可以對(duì)測(cè)量對(duì)象S在X方向上的多個(gè)位置處沿著Y方向的多個(gè)部分的高度h進(jìn)行計(jì)算。通過在寬于測(cè)量對(duì)象S的X方向尺寸的范圍內(nèi)，在X方向上掃描線性測(cè)量光，由此可以計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的表面上的所有點(diǎn)的高度。由此測(cè)量出測(cè)量對(duì)象S的三維形狀。
[0165](3)測(cè)量光的第二圖案
[0166]圖8A至圖8D是描述測(cè)量光的第二圖案的視圖。如圖8A至圖8D所示，在第二圖案中，多次(在本示例中為四次)從光投射單元110發(fā)出具有與Y方向平行的線形橫截面并且具有強(qiáng)度在X方向上按正弦規(guī)律變化的圖案的測(cè)量光(在下文中其被稱為正弦測(cè)量光)。
[0167]圖8A示出了第一次發(fā)出的正弦測(cè)量光。第一次發(fā)出的正弦測(cè)量光的強(qiáng)度在測(cè)量對(duì)象S的表面上的任意部分PO處具有初始相位9。當(dāng)發(fā)出所述正弦測(cè)量光時(shí)，光接收單元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光。基于測(cè)量對(duì)象S的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。被測(cè)量對(duì)象S的表面上的部分PO反射的光的強(qiáng)度假設(shè)為II。
[0168]圖SB示出了第二次發(fā)出的正弦測(cè)量光。第二次發(fā)出的正弦測(cè)量光的強(qiáng)度在測(cè)量
對(duì)象S的表面上的部分PO處具有相位(f + it/2h當(dāng)發(fā)出所述正弦測(cè)量光時(shí)，光接收單元
120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。被測(cè)量對(duì)象S的表面上的部分PO反射的光的強(qiáng)度假設(shè)為12。
[0169]圖SC示出了第三次發(fā)出的正弦測(cè)量光。第三次發(fā)出的正弦測(cè)量光的強(qiáng)度在測(cè)量對(duì)象S的表面上的部分PO處具有相位(tp + TC) <?當(dāng)發(fā)出所述正弦測(cè)量光時(shí)，光接收單元
120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。被測(cè)量對(duì)象S的表面上的部分PO反射的光的強(qiáng)度假設(shè)為13。
[0170]圖8D示出了第四次發(fā)出的正弦測(cè)量光。第四次發(fā)出的正弦測(cè)量光的強(qiáng)度在測(cè)量
對(duì)象S的表面上的部分PO處具有相位(f + 3%/2)。當(dāng)發(fā)出所述正弦測(cè)量光時(shí),光接收單
元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。被測(cè)量對(duì)象S的表面上的部分PO反射的光的強(qiáng)度假設(shè)為14。
[0171]初始相位f由cp = tan '[(Il - 13)/(12 - 14)給出。根據(jù)初始相位計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的任意部分的高度h。根據(jù)該方法，通過四次測(cè)量光的強(qiáng)度，可以容易并且高速地計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的所有部分的初始相位可以通過至少三次地發(fā)出具有不同相位的測(cè)量光，并且測(cè)量接收到的光的強(qiáng)度，來計(jì)算初始相位9?通過計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的表面上的所有部分的高度h來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的三維形狀。
[0172](4)測(cè)量光的第三圖案
[0173]圖9A至圖9C是描述測(cè)量光的第三圖案的視圖。如圖9A至圖9C所示在第三圖案中，多次(在本示例中為16次)從光投射單元110發(fā)出具有與Y方向平行并且在X方向上并排的線形橫截面的測(cè)量光(在下文中其被稱為條紋測(cè)量光)。
[0174]換而言之，在條紋測(cè)量光中，與Y方向平行的線形亮部分和與Y方向平行的線形暗部分周期性地排列在X方向上。若圖案生成部分112是DMD，則假設(shè)微鏡的尺寸為一個(gè)單位。例如，條紋測(cè)量光的每個(gè)亮部分在X方向上的寬度為三個(gè)單位，例如，條紋測(cè)量光的每個(gè)暗部分在X方向上的寬度為13個(gè)單位。在該情況下，條紋測(cè)量光在X方向上的周期為16個(gè)單位。亮部分和暗部分的單位根據(jù)圖2的圖案生成部分112的構(gòu)造不同。例如，若圖案生成部分112是液晶，則一個(gè)單位是一個(gè)像素的大小。
[0175]當(dāng)發(fā)出第一次的條紋測(cè)量光時(shí)，光接收單元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的第一拍攝圖像的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。圖9A示出了與第一次的條紋測(cè)量光對(duì)應(yīng)的測(cè)量對(duì)象S的第一拍攝圖像。
[0176]第二次的測(cè)量光具有這樣的圖案:亮部分和暗部分相對(duì)于第一次的條紋測(cè)量光在X方向上移動(dòng)一個(gè)單位。當(dāng)發(fā)出第二次的條紋測(cè)量光時(shí)，光接收單元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的第二拍攝圖像的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。
[0177]第三次的測(cè)量光具有這樣的圖案:亮部分和暗部分相對(duì)于第二次的條紋測(cè)量光在X方向上移動(dòng)一個(gè)單位。當(dāng)發(fā)出第三次的條紋測(cè)量光時(shí)，光接收單元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光?；跍y(cè)量對(duì)象S的第三拍攝圖像的像素?cái)?shù)據(jù)來測(cè)量接收的光的強(qiáng)度。
[0178]重復(fù)類似的操作，使得基于測(cè)量對(duì)象S的第四至第十六拍攝圖像的像素?cái)?shù)據(jù)來分別測(cè)量與第四至第十六次的條紋測(cè)量光對(duì)應(yīng)的光的強(qiáng)度。當(dāng)十六次發(fā)出在X方向上的周期是16個(gè)單位的條紋測(cè)量光時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的所有部分均被條紋測(cè)量光照射。圖9B示出了與第七次的條紋測(cè)量光對(duì)應(yīng)的測(cè)量對(duì)象S的第七拍攝圖像。圖9C示出了與第十三次的條紋測(cè)量光對(duì)應(yīng)的測(cè)量對(duì)象S的第十三拍攝圖像。 [0179]圖10是示出了拍攝測(cè)量對(duì)象S的特定部分的圖像的定時(shí)(序號(hào))與接收的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的圖。圖10的水平軸表示圖像的順序，垂直軸表示接收的光的強(qiáng)度。如上所述，針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分生成第一至第十六拍攝圖像。然后測(cè)量與生成的第一至第十六拍攝圖像的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光的強(qiáng)度。
[0180]如圖10所示，示出了與拍攝圖像編號(hào)對(duì)應(yīng)的拍攝圖像的每個(gè)像素的光強(qiáng)度以得到散點(diǎn)圖?？梢酝ㄟ^對(duì)得到的散點(diǎn)圖擬合例如高斯曲線、樣條曲線或者拋物線，從而以小于I的精度來估計(jì)當(dāng)光的強(qiáng)度最大時(shí)拍攝圖像的編號(hào)(序號(hào))。在圖10的示例中，根據(jù)用擬合的虛線示出的曲線，在第九拍攝圖像和第十拍攝圖像之間的虛擬第9.38拍攝圖像的光的強(qiáng)度被估計(jì)為最大。
[0181]通過擬合的曲線可以估計(jì)光的強(qiáng)度的最大值?？梢曰谠跍y(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分處估計(jì)的光的強(qiáng)度為最大的拍攝圖像的編號(hào)，來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度h。根據(jù)該方法，基于具有足夠大的S/N (信號(hào)/噪聲)比的光的強(qiáng)度來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的三維形狀。由此可以提高測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量的精度。
[0182]在使用諸如正弦測(cè)量光、條紋測(cè)量光等的具有周期圖案形狀的測(cè)量光來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀中，測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的表面上每個(gè)部分的相對(duì)高度(高度的相對(duì)值)。這是因?yàn)橛捎谛纬蓤D案的、與Y方向平行的多個(gè)直線(條紋)的每一個(gè)不能被識(shí)別并且存在與多個(gè)直線的一個(gè)周期(2ji )的整數(shù)倍相對(duì)應(yīng)的不確定性，因此不能得到絕對(duì)相位。因此，基于測(cè)量對(duì)象S的一個(gè)部分的高度和與該部分相鄰的部分的高度連續(xù)變化的假設(shè)，可以對(duì)測(cè)量高度的數(shù)據(jù)執(zhí)行已知的解包處理。
[0183](5)測(cè)量光的第四圖案
[0184]圖1lA至圖1lD是描述測(cè)量光的第四圖案的示意圖。如圖1lA至圖1lD所示，在第四圖案中，多次(在本示例中為四次)從光投射單元110發(fā)出具有與Y方向平行的線形橫截面并且亮部分和暗部分在X方向上并排的測(cè)量光(在下文中其被稱為編碼測(cè)量光)。編碼測(cè)量光的亮部分和暗部分的比例各自為50%。
[0185]在本示例中，測(cè)量對(duì)象S的表面在X方向上被劃分為多個(gè)(在圖1lA至圖1lD的示例中為16個(gè))區(qū)域。在下文中，測(cè)量對(duì)象S在X方向上的多個(gè)劃分區(qū)域被稱為第一至第十六區(qū)域。
[0186]圖1lA示出了第一次發(fā)出的編碼測(cè)量光。第一次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括照射到測(cè)量對(duì)象S的第一至第八區(qū)域上的亮部分。第一次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括照射到測(cè)量對(duì)象S的第九至第十六區(qū)域上的暗部分。由此，在第一次發(fā)出的編碼測(cè)量光中，亮部分和暗部分在Y方向上平行并且在X方向上并排。此外，第一次發(fā)出的編碼測(cè)量光的亮部分和暗部分的比例各自為50%。
[0187]圖1lB示出了第二次發(fā)出的編碼測(cè)量光。第二次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第五至第十二區(qū)域上的亮部分。第二次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第一至第四、以及第十三至第十六區(qū)域的暗部分。由此，在第二次發(fā)出的編碼測(cè)量光中，亮部分和暗部分在Y方向上平行并且在X方向上并排。此外，第二次發(fā)出的編碼測(cè)量光的亮部分和暗部分的比例各自是50%。
[0188]圖1lC示出了第三次發(fā)出的編碼測(cè)量光。第三次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第一、第二、第七至第十、第十五和第十六區(qū)域上的亮部分。第三次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第三至第六、以及第十一至第十四區(qū)域的暗部分。由此，在第三次發(fā)出的編碼測(cè)量光中，亮部分和暗部分在Y方向上平行并且在X方向上并排。此外，第三次發(fā)出的編碼測(cè)量光的亮部分和暗部分的比例各自是50%。
[0189]圖1lD示出了第四次發(fā)出的編碼測(cè)量光。第四次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第一、第四、第五、第八、第九、第十二、第十二、第十三和第十六區(qū)域上的亮部分。第四次發(fā)出的編碼測(cè)量光包括施加到測(cè)量對(duì)象S的第二、第三、第六、第七、第十、第十一、第十四、以及第十五區(qū)域上的暗部分。由此，在第四次發(fā)出的編碼測(cè)量光中，亮部分和暗部分在Y方向上平行并且在X方向上并排。此外，第四次發(fā)出的編碼測(cè)量光的亮部分和暗部分的比例各自是50%。
[0190]邏輯“I”分配給編碼測(cè)量光的亮部分，邏輯“0”分配給編碼測(cè)量光的暗部分。施加在測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)區(qū)域上的第一至第四次的編碼測(cè)量光的邏輯隊(duì)列被稱為代碼。在該情況下，測(cè)量對(duì)象S的第一區(qū)域被代碼“1011”的編碼測(cè)量光照射。由此，測(cè)量對(duì)象S的第一區(qū)域被編碼為代碼“1011”。
[0191]測(cè)量對(duì)象S的第二區(qū)域被代碼“1010”的編碼測(cè)量光照射。由此，測(cè)量對(duì)象S的第二區(qū)域被編碼為代碼“1010”。測(cè)量對(duì)象S的第三區(qū)域被代碼“1000”的編碼測(cè)量光照射。由此，測(cè)量對(duì)象S的第三區(qū)域被編碼為代碼“1000”。類似地，測(cè)量對(duì)象S的第十六區(qū)域被代碼“0011”的編碼測(cè)量光照射。由此，測(cè)量對(duì)象S的第十六區(qū)域被編碼為代碼“0011”。
[0192]如上所述，測(cè)量對(duì)象S多次被編碼測(cè)量光照射，使得代碼數(shù)字的其中一位在測(cè)量對(duì)象S的相鄰區(qū)域之間僅相差“I”。換而言之，測(cè)量對(duì)象S多次被編碼測(cè)量光照射，使得亮部分和暗部分改變?yōu)楦窭状a圖案(gray code pattern)。
[0193]光接收單元120接收被測(cè)量對(duì)象S的表面上的每個(gè)區(qū)域反射的光。通過測(cè)量接收的光的代碼，針對(duì)測(cè)量對(duì) 象S的每個(gè)區(qū)域，得到了由于測(cè)量對(duì)象S的存在而改變的代碼。針對(duì)每個(gè)區(qū)域得到所得到的代碼與當(dāng)測(cè)量對(duì)象S不存在時(shí)的代碼之間的差異，以計(jì)算與圖6的距離d對(duì)應(yīng)的距離。根據(jù)使用代碼在圖像中的X軸方向上僅出現(xiàn)一次的編碼測(cè)量光的測(cè)量方法的特性，來計(jì)算距離d的絕對(duì)值。由此計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的相關(guān)區(qū)域的絕對(duì)高度(高度的絕對(duì)值)?？梢酝ㄟ^計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的表面上的所有區(qū)域的高度來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的三維形狀。
[0194]在以上描述中，測(cè)量對(duì)象S的表面在X方向上被劃分為16個(gè)區(qū)域，并且四次從光投射單元110發(fā)射編碼測(cè)量光，但是本發(fā)明不限制于此。可以將測(cè)量對(duì)象S的表面在X方向上劃分為2N個(gè)區(qū)域(N是自然數(shù))，并且可以N次從光投射單元110發(fā)出編碼測(cè)量光。在以上描述中，N被設(shè)置為4以方便理解。例如，在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量處理中N被設(shè)置為8。因此，測(cè)量對(duì)象S的表面在X方向上被劃分為256個(gè)區(qū)域。
[0195]在使用編碼測(cè)量光的測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量中，編碼測(cè)量光可以被分離并且被識(shí)別的距離，即，與一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的距離是最小分辨率。因此，光接收單元120的X方向上的視野的像素?cái)?shù)為1024個(gè)像素,例如,可以用10mm/1024 ^ 10 u m的分辨率來測(cè)量具有IOmm高度的測(cè)量對(duì)象S?？梢詫⒎直媛实偷强梢杂?jì)算出絕對(duì)值的使用編碼測(cè)量光的形狀測(cè)量與不能計(jì)算絕對(duì)值但是分辨率高的使用正弦測(cè)量光或條紋測(cè)量光的形狀測(cè)量相結(jié)合，以較高的分辨率計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的高度的絕對(duì)值。
[0196]特別是，在使用圖9A至圖9C的條紋測(cè)量光的測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量中，分辨率可以是1/100像素。1/100像素的分辨率對(duì)應(yīng)于當(dāng)光接收單元120的X方向上的視野的像素?cái)?shù)為1024時(shí)在X方向上將測(cè)量對(duì)象S的表面劃分為大約100000個(gè)區(qū)域(即，N ^ 17)。由此，可以通過將使用編碼測(cè)量光的形狀測(cè)量和使用條紋測(cè)量光的形狀測(cè)量相結(jié)合，以較高的分辨率計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的高度的絕對(duì)值。
[0197]用線形測(cè)量光掃描測(cè)量對(duì)象S的方法通常被稱為光切法(light sectionmethod)。用正弦測(cè)量光、條紋測(cè)量光、或者編碼測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S的方法被分類為圖案投影法。在圖案投影法中，用正弦測(cè)量光或者條紋測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S的方法被分類為相移法，用編碼測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S的方法被分類為空間編碼法。
[0198]在相移法中，當(dāng)發(fā)出具有周期投影圖案的正弦測(cè)量光或者條紋測(cè)量光時(shí)，基于當(dāng)測(cè)量對(duì)象S不存在時(shí)從參考高度位置反射的光接收量所計(jì)算的相位與基于當(dāng)測(cè)量對(duì)象S存在時(shí)從測(cè)量對(duì)象S的表面反射的光接收量所計(jì)算的相位之間的相位差，來得到測(cè)量對(duì)象S的高度。在相移法中，不能區(qū)分個(gè)別的周期條紋，并且存在與條紋的一個(gè)周期(2^1 )的整數(shù)倍相對(duì)應(yīng)的不確定性，因此，存在不能得到絕對(duì)相位的缺點(diǎn)。但是，與光切法相比，由于獲得的圖像的數(shù)量很少，因此存在測(cè)量時(shí)間相對(duì)短、測(cè)量分辨率高的優(yōu)勢(shì)。
[0199]在空間編碼法中，針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)區(qū)域，得到由于測(cè)量對(duì)象S的存在而改變的代碼。針對(duì)每個(gè)區(qū)域，可以通過得到所得到的代碼與當(dāng)測(cè)量對(duì)象S不存在時(shí)的代碼之間的差異來得到測(cè)量對(duì)象S的絕對(duì)高度。同樣在空間編碼法中，存在可以利用相對(duì)少的數(shù)量的圖像來執(zhí)行測(cè)量并且可以得到絕對(duì)高度的優(yōu)勢(shì)。但是與相移法相比，在測(cè)量分辨率上存在限制。
[0200]這些投影方法均具有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，但是，它們的共同之處是所有的方法均使用三角測(cè)量原理。因此，在任何的測(cè)量方法中不可能測(cè)量測(cè)量光沒有照射到的陰影部分。
[0201][3]顯微鏡模式和形狀測(cè)量模式
[0202]根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500可以以顯微鏡模式操作也可以以形狀測(cè)量模式操作。圖12和圖13是示出了在選擇操作模式時(shí)顯示部400的GUI的示例的視圖。如圖12和圖13所示，圖像顯示區(qū)域450和設(shè)置改變區(qū)域470、480顯示在顯示部400上。光接收單元120捕獲的測(cè)量對(duì)象S的 圖像顯示在顯示區(qū)域450中。
[0203]設(shè)置改變區(qū)域470中顯示了亮度選擇欄471、亮度設(shè)置條472、顯示切換欄473、放大率切換欄474、放大率選擇欄475、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)欄476、以及焦點(diǎn)引導(dǎo)顯示欄477。亮度設(shè)置條472包括可以在水平方向上移動(dòng)的滑塊472s。
[0204]用戶可以通過在亮度選擇欄471中選擇光接收單元120的曝光時(shí)間的模式，從而在自動(dòng)和手動(dòng)之間切換光接收單元120的曝光時(shí)間的模式。若針對(duì)光接收單元120的曝光時(shí)間的模式選擇了手動(dòng)，則用戶操作PC200的操作單元250以在水平方向上移動(dòng)亮度設(shè)置條472的滑塊，由此調(diào)節(jié)光接收單元120的曝光時(shí)間。用戶可以通過從顯示切換欄473選擇圖像的顯示類型，從而在彩色和黑白之間切換圖像的顯示類型。
[0205]如稍后將描述的圖26所示，對(duì)于相機(jī)121，光接收單元120包括具有彼此不同的放大率的透鏡的相機(jī)121A和相機(jī)121B。在該示例中，例如，一個(gè)相機(jī)121A被稱為低放大率相機(jī)而另一相機(jī)121B被稱為高放大率相機(jī)。用戶可以通過在放大率切換欄474中選擇相機(jī)的放大率，從而在高放大率相機(jī)和低放大率相機(jī)之間切換光接收單元120的相機(jī)121。
[0206]光接收單元120具有數(shù)碼變焦的功能。在該示例中，可以通過將兩個(gè)相機(jī)121與數(shù)碼變焦功能結(jié)合，來將相機(jī)121的放大率改變?yōu)閷?shí)質(zhì)上兩個(gè)或更多類型。用戶可以通過在放大率選擇欄475中選擇放大率來設(shè)置光接收單元120的相機(jī)121的放大率。[0207]用戶可以在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)欄476中輸入數(shù)值，以使光接收單元120的焦點(diǎn)位置在Z方向上改變與輸入的數(shù)值對(duì)應(yīng)的距離。通過改變載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142的位置，即，改變光接收單元120和測(cè)量對(duì)象S之間在Z方向上的相對(duì)距離，來改變光接收單元120的焦點(diǎn)位置。
[0208]如稍后將要描述的圖34A和圖34B、以及圖40A和圖40B所示，用戶可以通過操作焦點(diǎn)引導(dǎo)顯示欄477，來在顯示部400或測(cè)量對(duì)象S上顯示輔助圖案AP，并且在測(cè)量對(duì)象S上顯示引導(dǎo)圖案GP。在稍后描述的“焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能”中將會(huì)描述其細(xì)節(jié)。
[0209]在設(shè)置改變區(qū)域480中，顯示了顯微鏡模式選擇標(biāo)簽480A和形狀測(cè)量模式選擇標(biāo)簽480B。當(dāng)選擇了顯微鏡模式選擇標(biāo)簽480A時(shí)，形狀測(cè)量裝置500以顯微鏡模式操作。在顯微鏡模式中，測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射。在該情況下，可以執(zhí)行測(cè)量對(duì)象S的放大觀察。
[0210]如圖12所示，當(dāng)選擇了顯微鏡模式選擇標(biāo)簽480A時(shí)，在設(shè)置改變區(qū)域480中顯示工具選擇欄481和拍攝按鈕482。用戶操作拍攝按鈕482以拍攝(捕獲)顯示在圖像顯示區(qū)域450中的測(cè)量對(duì)象S的圖像。
[0211]用于選擇多個(gè)執(zhí)行工具的多個(gè)圖標(biāo)顯示在工具選擇欄481中。用戶選擇工具選擇欄481中的多個(gè)圖標(biāo)中的一個(gè)，以執(zhí)行諸如這樣的執(zhí)行工具:被觀察的測(cè)量對(duì)象S的圖像的平面測(cè)量、對(duì)圖像插入比例、深度合成、對(duì)圖像插入注釋、圖像的改善等。
[0212]例如，當(dāng)選擇了執(zhí)行平面測(cè)量時(shí)，測(cè)量工具顯示欄481a和輔助工具顯示欄481b顯示在工具選擇欄481的下方。測(cè)量工具顯示欄481a顯示用于以下測(cè)量中的每個(gè)的多個(gè)圖標(biāo):兩點(diǎn)之間的距離的測(cè)量、兩條平行線之間的距離的測(cè)量、圓的半徑或直徑的測(cè)量、兩條直線形成的角度的測(cè)量等。輔助工具顯示欄481b顯示多個(gè)圖標(biāo)，該圖標(biāo)用于在圖像顯示區(qū)域450中的圖像上執(zhí)行點(diǎn)、直線、圓圈等的輔助畫圖。
[0213]當(dāng)選擇了形狀測(cè)量模式選擇標(biāo)簽480B時(shí)，形狀測(cè)量裝置500以形狀測(cè)量模式操作。如圖13所示，當(dāng)選擇了形狀測(cè)量模式選擇標(biāo)簽480B時(shí)，在設(shè)置改變區(qū)域480中顯示測(cè)量按鈕483。用戶可以在完成了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備之后通過操作測(cè)量按鈕483來執(zhí)行形狀測(cè)
量處理。
[0214][4]紋理圖像
[0215](I)合成圖像
[0216]在測(cè)量部100中，在測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光或者來自光投射單元110的具有均勻圖案的測(cè)量光照射的同時(shí)，生成表示測(cè)量對(duì)象S表面狀態(tài)圖像的數(shù)據(jù)。例如，表面狀態(tài)包括圖案和色彩。在下文中，測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)圖像被稱為紋理圖像，表示紋理圖像的數(shù)據(jù)被稱為紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0217]將生成的紋理圖像數(shù)據(jù)和在形狀測(cè)量處理中生成的立體形狀數(shù)據(jù)合成，以生成合成數(shù)據(jù)。顯示部400顯示其中基于合成數(shù)據(jù)將測(cè)量對(duì)象S的立體圖像和表面狀態(tài)進(jìn)行了合成的圖像。在下文中，在形狀測(cè)量處理中生成的立體形狀數(shù)據(jù)被稱為主立體形狀數(shù)據(jù)?；谥髁Ⅲw形狀數(shù)據(jù)顯示的圖像被稱為主立體形狀的圖像。
[0218]圖14是示出了在執(zhí)行形狀測(cè)量處理之后顯示部400的⑶I的示例的視圖。如圖14所示，基于形狀測(cè)量處理中生成的合成數(shù)據(jù)，使測(cè)量對(duì)象S的圖像顯示在圖像顯示區(qū)域450中。用戶可以檢查測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量結(jié)果或者對(duì)合成的圖像執(zhí)行簡單的測(cè)量。[0219]若盡管測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面位于光接收單元120的Z方向上的可測(cè)量的范圍內(nèi)，但測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面沒有位于景深的范圍內(nèi)，則紋理圖像的整體或部分將不能被清晰地顯示。由此，若測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸大于光接收單元120的景深的范圍，則在改變光接收單元120和測(cè)量對(duì)象S之間的相對(duì)距離的同時(shí)獲得位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)的測(cè)量對(duì)象S的紋理圖像數(shù)據(jù)。通過合成多個(gè)獲得的紋理圖像數(shù)據(jù)，生成可以清晰顯示測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面的紋理圖像數(shù)據(jù)(在下文中其被稱為全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù))。
[0220]圖15是描述全焦點(diǎn)紋理圖像的測(cè)量對(duì)象S的示意性側(cè)視圖。圖15的測(cè)量對(duì)象S具有這樣的構(gòu)造，其中，電解電容器Sc安裝在電路基板Sb上。字符設(shè)置在電路基板Sb的上表面和電解電容器Sc的上表面上。如圖15所示，測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸(在本示例中其為從電路基板Sb的下表面到電解電容器Sc的上表面的尺寸)小于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量的范圍且大于景深的范圍。
[0221]圖16至圖16F是示出了光接收單元120的焦點(diǎn)位置和紋理圖像的清晰度之間的關(guān)系的視圖。圖16A、圖16C、和圖16E示出了圖15的測(cè)量對(duì)象S的側(cè)視圖。在圖16A中，光接收單元120聚焦在測(cè)量對(duì)象S的電解電容器Sc的上表面上的位置a。在圖16B中，光接收單元120聚焦在測(cè)量對(duì)象S的電解電容器Sc的上表面和電路基板Sb的上表面之間的中間位置b。在圖16C所示，光接收單元120聚焦在測(cè)量對(duì)象S的電路基板Sb的上表面位
置Co
[0222]圖16B示出了測(cè)量對(duì)象S的基于在圖16A的狀態(tài)下得到的紋理圖像數(shù)據(jù)的紋理圖像。在該情況下，電解電容器Sc的上表面上的位置a位于光接收單元120的景深內(nèi)，由此清晰地顯示了設(shè)置在電解電容器Sc的上表面的字符，如圖16B所示。但是，電路基板Sb的上表面上的位置c沒有位于光接收單元120的景深內(nèi)。由此，沒有清晰地顯示設(shè)置在電路基板Sb的上表面的字符。此外，電路基板Sb的上表面上的位置c也沒有位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。因此，當(dāng)載物臺(tái)140的高度與圖16E的位置對(duì)齊時(shí)，不能計(jì)算電解電容器Sc的上表面上的位置a的高度，或者所計(jì)算的高度的可靠性降低。
[0223]圖16D示出了測(cè)量對(duì)象S的基于在圖16C的狀態(tài)下獲得的紋理圖像數(shù)據(jù)的紋理圖像。在該情況下，電解電容器Sc的上表面和電路基板Sb的上表面的中間位置b位于光接收單元120的景深的范圍內(nèi)。但是，電解電容器Sc的上表面和電路基板Sb的上表面位于景深的范圍之外，但在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，由此稍有不清晰地顯示了設(shè)置在電解電容器Sc的上表面的字符和設(shè)在電路基板Sb的上表面的字符，如圖16D所
/Jn o
[0224]圖16F示出了測(cè)量對(duì)象S的基于在圖16E的狀態(tài)下獲得的紋理圖像數(shù)據(jù)的紋理圖像。在該情況下，電路基板Sb的上表面上的位置c位于光接收單元120的景深的范圍內(nèi)，由此清晰地顯示了設(shè)置在電路基板Sb的上表面的字符，如圖16F所示。但是，電解電容器Sc的上表面上的位置a沒有位于光接收單元120的景深的范圍內(nèi)。由此，沒有清晰地顯示設(shè)置在電解電容器Sc的上表面的字符。電解電容器Sc的上表面上的位置a也沒有位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。因此，當(dāng)載物臺(tái)140的高度與圖16A中的位置對(duì)齊時(shí)，不能計(jì)算出電路基板Sb的上表面上的位置c的高度，或者所計(jì)算的高度的可靠性降低。
[0225]通過合成位置a至c的紋理圖像數(shù)據(jù)來生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)。圖17示出了測(cè)量對(duì)象S的基于所生成的全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)的全焦點(diǎn)紋理圖像。如圖17所示，在全焦點(diǎn)紋理圖像中，清晰地顯示了設(shè)置在電解電容器Sc的上表面的字符，并且同樣清晰地顯示了設(shè)置在電路基板Sb的上表面的字符。
[0226]如上所述，通過改變光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相位位置，來相對(duì)于測(cè)量對(duì)象S而改變光接收單元120聚焦的高度。由此，即使對(duì)于具有的高低差不能一次容納在光接收單元120的景深的范圍內(nèi)的測(cè)量對(duì)象S，也可以通過將改變光接收單元120的焦點(diǎn)時(shí)捕獲的多個(gè)紋理圖像進(jìn)行合成，來獲得所有的部分都被聚焦的全焦點(diǎn)紋理圖像。要注意，景深具有形狀測(cè)量裝置500獨(dú)有的寬度，該寬度根據(jù)光接收單元120的透鏡的放大率而改變。
[0227]當(dāng)生成全焦點(diǎn)紋理圖像時(shí)，在預(yù)定的范圍內(nèi)以預(yù)定的間距來改變光接收單元120和載物臺(tái)140在Z方向上的相對(duì)位置，以得到多個(gè)紋理圖像。光接收單元120和載物臺(tái)140在Z方向上相對(duì)移動(dòng)的范圍和間距是形狀測(cè)量裝置500獨(dú)有的值。但是，如果例如當(dāng)提前執(zhí)行了測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理時(shí)、當(dāng)提前得到了表示測(cè)量對(duì)象S的形狀的數(shù)據(jù)(例如，CAD)等時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的形狀已知，則可以基于這樣的數(shù)據(jù)來確定最佳移動(dòng)范圍和間距。
[0228]例如，可以將稍寬于測(cè)量對(duì)象S的高度的上限和下限所限定的范圍的范圍假設(shè)為移動(dòng)范圍?？梢愿鶕?jù)測(cè)量對(duì)象S的高度形狀的梯度來改變間距。用戶可以任意地設(shè)置用于定義當(dāng)獲得全焦點(diǎn)紋理圖像時(shí)載物臺(tái)140和光接收單元120在Z方向上的相對(duì)移動(dòng)的參數(shù)。
[0229]通過將測(cè)量對(duì)象S的所有部分中包括在光接收單元120的景深范圍內(nèi)的部分的多條紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，來生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)。在獲得測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的紋理圖像數(shù)據(jù)中，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分都包括在光接收單元120的景深范圍內(nèi)時(shí)，基于光接收單元120和測(cè)量對(duì)象S之間的相對(duì)距離來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度。
[0230]通過合成針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的所有部分計(jì)算出的高度來生成表示測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的數(shù)據(jù)。表示測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的數(shù)據(jù)被稱為副立體形狀數(shù)據(jù)。將全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和主立體形狀數(shù)據(jù)合成以生成合成數(shù)據(jù)。
[0231]圖18A和圖18B示出了測(cè)量對(duì)象S的基于合成數(shù)據(jù)的合成圖像。圖18A示出了測(cè)量對(duì)象S的基于主立體形狀數(shù)據(jù)的主立體形狀的圖像。示出了圖18A的主立體形狀的主立體形狀數(shù)據(jù)和全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)被合成，以生成合成數(shù)據(jù)。圖18B示出了基于生成的合成數(shù)據(jù)的合成圖像。如圖18B所示，即使測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸大于光接收單元120的景深范圍，仍清晰地顯示測(cè)量對(duì)象S的不同高度部分的表面狀態(tài)。
[0232]主立體形狀數(shù)據(jù)的每個(gè)像素的值表示相關(guān)像素位置處的高度數(shù)據(jù)。另一方面，全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)像素的值表示相關(guān)像素位置處的包括顏色和亮度的紋理信息(與表面狀態(tài)有關(guān)的信息)。因此，可以通過合成對(duì)應(yīng)像素的信息來生成圖18A和圖18B中示出的合成圖像。
[0233]通常在一個(gè)處理中進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量，其細(xì)節(jié)將稍后描述。例如，在圖16A的示例中，由于電路基板Sb的上表面上的位置c不在光接收單元120的可測(cè)量范圍內(nèi)，因此不能計(jì)算電路基板Sb的上表面上的位置c的高度。因此，如圖16c所示，需要調(diào)節(jié)光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離，使得整個(gè)測(cè)量對(duì)象S盡可能多地被容納在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。[0234]在生成全焦點(diǎn)紋理圖像的處理中，在改變光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離的同時(shí)，多次進(jìn)行成像。由此，在一次成像中，不需要提前調(diào)節(jié)光接收單元120和載物臺(tái)140之間的相對(duì)距離，以使整個(gè)測(cè)量對(duì)象S被容納在光接收單元120的景深的范圍內(nèi)。因此，用戶當(dāng)獲得紋理圖像時(shí)，關(guān)于測(cè)量對(duì)象S是否容納在用于執(zhí)行形狀測(cè)量處理的光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)而并非是否容納在光接收單元120的景深范圍內(nèi)，來調(diào)節(jié)光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離。
[0235]當(dāng)在圖16A示出的載物臺(tái)140的位置處執(zhí)行形狀測(cè)量處理時(shí)，不能計(jì)算出電路基板Sb的上表面上的位置c的高度，或者所計(jì)算的高度的可靠性降低。在生成全焦點(diǎn)紋理圖像的處理中，在改變光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離的同時(shí)多次進(jìn)行成像，由此可以獲得光接收單元120在電路基板Sb的上表面上的位置c上聚焦的紋理圖像。因此，即使缺乏高度數(shù)據(jù)或者在部分的紋理圖像中存在低可靠性的像素，仍可以將全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)的紋理信息賦予相關(guān)像素。
[0236]在根據(jù)本發(fā)明的使用三角測(cè)距的形狀測(cè)量處理中，光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍一般寬于光接收單元120的景深范圍。這是因?yàn)樵谌菧y(cè)距中，即使圖像在一定程度上模糊也可以測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。但是，光接收單元120的景深范圍是用戶看起來合焦的主觀范圍。盡管光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍是由光投射單元110和光接收單元120限定的、測(cè)量裝置500獨(dú)有的值，但未處于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量對(duì)象S不一定不可測(cè)量。
[0237]此外，若測(cè)量對(duì)象S的高低差大，則無論怎么調(diào)節(jié)光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離也可能不能同時(shí)測(cè)量整個(gè)測(cè)量對(duì)象S。在該情況下，即使當(dāng)執(zhí)行該形狀測(cè)量處理時(shí)，在改變光接收單元120和載物臺(tái)140之間在Z方向上的相對(duì)距離的同時(shí)多次執(zhí)行形狀測(cè)量處理，使得可以獲得由具有每個(gè)像素的最高可靠性的高度數(shù)據(jù)構(gòu)造的立體形狀。在該情況下，使得能夠測(cè)量具有超過光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍的高度差的整個(gè)測(cè)量對(duì)象S，并且紋理信息可以被賦予具有大高度差的測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)立體形狀。
[0238]在圖18A和圖18B的示例中，紋理圖像被合成為三維顯示的測(cè)量對(duì)象S，但是本發(fā)明不限制于此。例如，可以以疊加的方式在二維圖像上顯示紋理信息，在二維圖像中測(cè)量對(duì)象S的高度由色彩的變化來表示。在該情況下，例如，可以通過讓用戶對(duì)表示高度的二維圖像和紋理信息之間的比率進(jìn)行調(diào)節(jié)，來生成和顯示具有示出了高度的二維圖像和紋理圖像之間的中間色彩和亮度的圖像。
[0239]在以上描述中，為了方便理解，基于紋理圖像數(shù)據(jù)和三個(gè)位置a至c的高度來分別生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)，但是本發(fā)明不限制于此?？梢曰诩y理圖像數(shù)據(jù)和兩個(gè)或更少、或者四個(gè)或更多位置的高度來分別生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)。
[0240]在該示例中，測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的位置以小于光接收單元120的景深范圍的間距，從光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍的上限向下限變化，或者光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍的下限向上限變化?；诩y理圖像數(shù)據(jù)和Z方向上每個(gè)位置的高度來分別生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)。
[0241]可替代地，若在生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)之前生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)，則可以基于主立體形狀數(shù)據(jù)來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的上端和下端。因此，可以以小于光接收單元120的景深范圍的間距，從測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸的上端向下端，或者從下端向上端改變測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的位置。基于紋理圖像數(shù)據(jù)和Z方向上每個(gè)位置的高度來分別生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)。
[0242]在該情況下，可以在用于生成測(cè)量對(duì)象S的全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)的最小范圍內(nèi)獲得紋理圖像數(shù)據(jù)，并且可以計(jì)算高度。由此，可以高速地生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)和副立體形狀數(shù)據(jù)。
[0243](2)紋理圖像的類型
[0244]當(dāng)獲得紋理圖像數(shù)據(jù)時(shí)用戶可以選擇紋理圖像的類型。紋理圖像的類型包括例如通常的紋理圖像、全焦點(diǎn)紋理圖像、高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)紋理圖像、及其組合。當(dāng)選擇全焦點(diǎn)紋理圖像時(shí)，生成如上所述的全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)選擇HDR紋理圖像時(shí)，生成進(jìn)行了已知的高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)合成的紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0245]當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面的多個(gè)部分的反射率的差異或者取決于色彩的亮度的差異小，并且測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸大于光接收單元120的景深時(shí)，用戶選擇全焦點(diǎn)紋理圖像。然后可以在短時(shí)間內(nèi)生成清楚地表示測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)的紋理圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面包括高反射率的部分和低反射率的部分時(shí)，或者當(dāng)根據(jù)色彩的亮度的差異大時(shí)，用戶選擇HDR紋理圖像。由此，可以生成清楚地表示不包括曝光不足和曝光過度的測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)的紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0246]在通常的紋理圖像中，不執(zhí)行紋理圖像的合成。在該情況下，在光接收單元120的焦點(diǎn)位置固定的狀態(tài)下，基于光接收單元120輸出的光接收信號(hào)來生成一個(gè)紋理圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面的多個(gè)部分的反射率的差異或者根據(jù)色彩的亮度的差異小，并且測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸小于光接收單元120的景深范圍時(shí)，用戶選擇通常的紋理圖像。由此，可以快速地生成清晰地表示測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)的紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0247]當(dāng)選擇HDR紋理圖像時(shí)，在Z方向上的一個(gè)位置處，在不同的成像條件下生成多條紋理圖像數(shù)據(jù)。成像條件包括光接收單元120的曝光時(shí)間。成像條件可以包括來自照明光輸出單元130的照明光的強(qiáng)度(亮度)或者來自光投射單元110的均勻測(cè)量光的強(qiáng)度(亮度)。在該情況下，CPU210可以在多個(gè)成像條件下容易地生成多條紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0248]將多條生成的紋理圖像數(shù)據(jù)合成(HDR合成)，使得在X方向上的某位置處的紋理圖像不包括曝光不足和曝光過度。由此擴(kuò)大了紋理圖像的動(dòng)態(tài)范圍。基于HDR合成紋理圖像數(shù)據(jù)(在下文中其被稱為HDR紋理圖像數(shù)據(jù))來顯示HDR紋理圖像。
[0249]當(dāng)選擇全焦點(diǎn)紋理圖像和HDR紋理圖像的組合(在下文中其被稱為HDR全焦點(diǎn)紋理圖像)時(shí)，在改變測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的位置的同時(shí)，在Z方向上的每個(gè)位置處在不同的成像條件下獲得多條紋理圖像數(shù)據(jù)。將在Z方向上的每個(gè)位置處獲得的多條紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行HDR合成，使得在Z方向上的位置處的圖像的動(dòng)態(tài)范圍被擴(kuò)大，由此生成HDR紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0250]此外，通過將多條測(cè)量對(duì)象S的所有部分中包括在光接收單元120的景深范圍內(nèi)的部分的HDR紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，來生成可以顯示在測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面上的HDR紋理圖像數(shù)據(jù)(在下文中其被稱為HDR全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù))?；贖DR全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)來顯示HDR全焦點(diǎn)紋理圖像。[0251]如上所述，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面包括高反射率的部分和低反射率的部分，或者根據(jù)色彩的亮度的差異大，并且測(cè)量對(duì)象S的尺寸大于光接收單元120的景深時(shí)，用戶選擇HDR全焦點(diǎn)紋理圖像。然后可以生成清晰地表示測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)的紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0252]圖19是示出了在選擇紋理圖像類型時(shí)顯示部400的⑶I的示例的視圖。如圖19所示，在選擇紋理圖像的類型時(shí)，紋理圖像選擇欄484顯示在顯示部400的設(shè)置改變區(qū)域480中。紋理圖像選擇欄484顯示三個(gè)復(fù)選框484a、484b、和484c。
[0253]用戶指定復(fù)選框484a至484c以分別選擇通常的紋理圖像、HDR紋理圖像、和全焦點(diǎn)紋理圖像。用戶指定復(fù)選框484b、484c以選擇HDR全焦點(diǎn)紋理圖像。
[0254]( 3 )主立體形狀數(shù)據(jù)的校正
[0255]副立體形狀數(shù)據(jù)的精度低于主立體形狀數(shù)據(jù)的精度。但是，由于基于三角測(cè)距法生成主立體形狀數(shù)據(jù)，因此，為了生成主立體形狀數(shù)據(jù)，需要以與光接收單元120的光軸的角度不同的角度的光來照射測(cè)量對(duì)象S。主立體形狀數(shù)據(jù)由此經(jīng)常包含與測(cè)量對(duì)象S的形狀不能被精確地測(cè)量的區(qū)域?qū)?yīng)的缺陷部分。缺陷部分包括與圖像的陰影部分對(duì)應(yīng)的空白數(shù)據(jù)、與噪聲部分對(duì)應(yīng)的噪聲數(shù)據(jù)、或者與由于多次反射等導(dǎo)致的測(cè)量對(duì)象S的偽形狀部分對(duì)應(yīng)的偽形狀數(shù)據(jù)。
[0256]另一方面，為了生成副立體形狀數(shù)據(jù)，不需要以與光接收單元120的光軸的角度不同的角度的光來照射測(cè)量對(duì)象S，可以以實(shí)質(zhì)上等于光接收單元120的光軸的角度來照射測(cè)量對(duì)象S。在該情況下，副立體形狀數(shù)據(jù)幾乎不包含缺陷部分。因此，可以通過使用從實(shí)質(zhì)上布置在測(cè)量對(duì)象S的上方的照明光輸出單元130發(fā)出的照明光來生成幾乎不包含缺陷部分的副立體形狀數(shù)據(jù)。
[0257]基于副立體形狀數(shù)據(jù)來確定主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。在該示例中，對(duì)同一測(cè)量對(duì)象S的副立體形狀數(shù)據(jù)和主立體形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。由此可以容易地確定主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。另一方面，在形狀測(cè)量處理中，當(dāng)測(cè)量光的圖案的對(duì)比度局部降低時(shí)，主立體形狀數(shù)據(jù)的與這樣的部分對(duì)應(yīng)的部分的可靠性降低。
[0258]同樣在該情況下，基于副立體形狀數(shù)據(jù)和主立體形狀數(shù)據(jù)可以確定主立體形狀數(shù)據(jù)中低可靠性的部分。在該實(shí)例中，將副立體形狀數(shù)據(jù)和主立體形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。分別計(jì)算出副立體形狀數(shù)據(jù)的每個(gè)部分和主立體形狀數(shù)據(jù)的每個(gè)部分之間的差異，并且確定主立體形狀數(shù)據(jù)中差異大于提前定義的閾值的部分具有低可靠性。
[0259]如上所述，主立體形狀數(shù)據(jù)的多個(gè)部分中的與副立體形狀數(shù)據(jù)的偏差大于閾值的部分被確定為具有低可靠性。閾值可以是固定值，或者可以是用戶通過操作滑塊等來任意調(diào)節(jié)的變量值。在主立體形狀數(shù)據(jù)中被確定為具有低可靠性的部分被稱為主立體形狀數(shù)據(jù)的低可靠性部分。
[0260]主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分可以進(jìn)行校正，例如，被副立體形狀數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)部分置換、插值等。然后用戶可以在顯示部400上觀察外觀上不包含缺陷部分或不包含低可靠性部分的測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀的圖像或者合成圖像。可以提高主立體形狀數(shù)據(jù)的低可靠性部分的可靠性。在校正主立體形狀數(shù)據(jù)中，可以利用主立體形狀數(shù)據(jù)在缺陷部分或低可靠性部分的周圍的部分來對(duì)主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分進(jìn)行插值。
[0261]圖20A和圖20B、圖21A和圖21B、以及圖22A和圖22B是描述通過副立體形狀數(shù)據(jù)校正主立體形狀數(shù)據(jù)的視圖。圖20A和圖20B分別示出了主立體形狀的圖像和測(cè)量對(duì)象S的合成圖像。圖21A和圖21B分別示出了測(cè)量對(duì)象S的副立體形狀的圖像和合成圖像。圖22A和圖22B分別示出了測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀圖像的校正圖像和校正合成圖像。
[0262]如圖20A和圖20B所示，主立體形狀的圖像和合成圖像包含基于空白數(shù)據(jù)的陰影Ss，同樣包含基于偽形狀數(shù)據(jù)的偽形狀Sp。相反，如圖21A和圖21B所示，副立體形狀的圖像和合成圖像沒有陰影的影響。
[0263]通過圖21A和圖21B副立體形狀的圖像和全焦點(diǎn)紋理圖像的對(duì)應(yīng)部分，來校正圖20A和圖20B的主立體形狀的圖像和合成圖像中的陰影Ss和偽形狀Sp的部分。如圖22A和圖22B所示，由此可以觀察到?jīng)]有陰影的影響的主立體形狀的圖像和合成圖像。
[0264]當(dāng)在顯示部400上顯示主立體形狀的圖像或紋理圖像時(shí)，可以不校正主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分，并且可以突出顯示立體形狀圖像或紋理圖像的與主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分相對(duì)應(yīng)的部分?？商鎿Q地，當(dāng)在顯示部400上顯示主立體形狀的校正圖像時(shí)，可以利用主立體形狀數(shù)據(jù)的校正后的缺陷部分或低可靠性部分來突出顯示校正后立體形狀的圖像的與主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分相對(duì)應(yīng)的部分。用戶由此可以容易地且可靠地識(shí)別主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分。在形狀測(cè)量處理中的測(cè)量或分析測(cè)量位置過程中，可以將主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分或低可靠性部分處理為無效數(shù)據(jù)。
[0265]在形狀測(cè)量處理中，若使用來自兩個(gè)光投射單元IlOA和IlOB的測(cè)量光來生成主立體形狀數(shù)據(jù)，則用適當(dāng)?shù)臋?quán)重來合成基于來自光投射單元110AU10B的測(cè)量光的主立體形狀數(shù)據(jù)，以生成主立體形狀數(shù)據(jù)。若基于一個(gè)測(cè)量光的主立體形狀數(shù)據(jù)包含缺陷部分或低可靠性部分，則針對(duì)相關(guān)部分，可以減小基于該一個(gè)測(cè)量光的主立體形狀數(shù)據(jù)在合成中的權(quán)重，并且可以增加基于另一測(cè)量光的主立體形狀數(shù)據(jù)在合成中的權(quán)重。
[0266](4)形狀測(cè)量處理效率的提高
[0267]在稍后將描述的圖30至圖32的形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光(見圖11)照射，然后被來自光投射單元110的條紋測(cè)量光(見圖9)照射。在該情況下，基于編碼測(cè)量光計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度的絕對(duì)值，基于條紋測(cè)量光以高分辨率地計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度的相對(duì)值。由此以高分辨率計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度的絕對(duì)值。換而言之，通過基于編碼測(cè)量光計(jì)算出的高度來確定基于條紋測(cè)量光計(jì)算出的高度的絕對(duì)值。
[0268]可替代地，可以通過副立體形狀數(shù)據(jù)中的每個(gè)部分的高度來確定基于條紋測(cè)量光計(jì)算出的高度的絕對(duì)值。在該情況下，在形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S可以不被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光照射。由此可以在以高分辨率計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分的高度的絕對(duì)值的同時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)高效地執(zhí)行形狀測(cè)量處理。
[0269][5]形狀測(cè)量處理
[0270](I)形狀測(cè)量的準(zhǔn)備
[0271]用戶在執(zhí)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前為形狀測(cè)量做準(zhǔn)備。圖23是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程的流程圖。在下文中，將會(huì)參照?qǐng)D1、圖2和圖23來描述形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程。用戶首先將測(cè)量對(duì)象S安裝在載物臺(tái)140上(步驟SI)。用戶然后利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S (步驟S2)。由此將測(cè)量對(duì)象S的圖像顯示在顯示部400上。用戶然后在查看顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像的同時(shí)，調(diào)節(jié)照明光的光量、光接收單元120的焦點(diǎn)、以及測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)(在下文中，其被稱為第一調(diào)節(jié))(步驟S3)。
[0272]用戶然后停止照明光的照射，并且利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S (步驟S4)。測(cè)量對(duì)象S的圖像由此顯示在顯示部400上。用戶然后在查看顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像的同時(shí)，調(diào)節(jié)測(cè)量光的光量、光接收單元120的焦點(diǎn)、以及測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)(在下文中其被稱為第二調(diào)節(jié))(步驟S5)。在步驟S5中，若測(cè)量對(duì)象S中期望測(cè)量的部分處沒有陰影，則用戶不需要執(zhí)行第二調(diào)節(jié)的光接收單元120的焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)、以及測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)的調(diào)節(jié)，而僅需要調(diào)節(jié)測(cè)量光的光量。
[0273]用戶此后停止測(cè)量光的照射，再次利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S(步驟S6)。測(cè)量對(duì)象S的圖像由此顯示在顯示部400上。用戶然后檢查顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像(步驟S7)。用戶根據(jù)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像，來確定光的光量、光接收單元120的焦點(diǎn)、以及測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)是否適當(dāng)(在下文中其被稱為觀察狀態(tài))(步驟S8)。
[0274]若在步驟S8中確定觀察狀態(tài)不適當(dāng)，用戶則返回到步驟S2的處理。若在步驟S8中確定觀察狀態(tài)適當(dāng)，用戶則終止形狀測(cè)量的準(zhǔn)備。
[0275]在以上描述中，在第一調(diào)節(jié)后進(jìn)行第二調(diào)節(jié)，但是本發(fā)明不限制于此?？梢栽诘诙{(diào)節(jié)后進(jìn)行第一調(diào)節(jié)。在該情況下，在步驟S6中用測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，而不用照明光。此外，若在步驟S5中不進(jìn)行第二調(diào)節(jié)中的光接收到單元120的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)以及測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)的調(diào)節(jié)，用戶則可以省略步驟S6至步驟S8的過程，并且終止形狀測(cè)量的準(zhǔn)備。
[0276](2)第一調(diào)節(jié)
[0277]圖24和圖25是示出了在形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程中的第一調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖。在下文中將參照?qǐng)D1、圖2、圖24、和圖25來描述在形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程中的第一調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)。首先，用戶調(diào)節(jié)照明光的光量(步驟S11)。通過調(diào)節(jié)從控制部300的照明光源320發(fā)出的照明光的亮度或者調(diào)節(jié)光接收單元120的曝光時(shí)間來調(diào)節(jié)照明光的光量。用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定施加到測(cè)量對(duì)象S上的照明光的光量是否適當(dāng)(步驟S12)。
[0278]若在步驟S12中確定照明光的光量不適當(dāng)，用戶則返回到步驟Sll的處理。若在步驟S12中確定照明光的光量適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)(步驟S13)。通過改變載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142的位置，以及調(diào)節(jié)光接收單元120和測(cè)量對(duì)象S之間在Z方向上的相對(duì)距離來調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)。用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像，來確定光接收單元120的焦點(diǎn)是否適當(dāng)(步驟S14)。
[0279]若在步驟S14中確定光接收單元120的焦點(diǎn)不適當(dāng)，用戶則返回到步驟S13的處理。若在步驟S14中確定光接收單元120的焦點(diǎn)適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)(步驟S15)。通過改變載物臺(tái)140的X-Y載物臺(tái)141的位置和0載物臺(tái)143的角度來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)。
[0280]用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)是否適當(dāng)(步驟S16)。若光接收單元120的視野范圍中包括測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置，用戶則確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)適當(dāng)。若光接收單元120的視野范圍中沒有包括測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置，用戶則確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)不適當(dāng)。
[0281]若在步驟S16中確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)不適當(dāng)，用戶則返回到步驟S15的處理。若在步驟S16中確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)視野大小(步驟S17)。例如,通過改變光接收單元120的相機(jī)121的透鏡的放大率來調(diào)節(jié)視野大小。
[0282]用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定視野大小是否適當(dāng)(步驟S18)。若在步驟S18中確定視野大小不適當(dāng)，用戶則返回到步驟S17的處理。若在步驟S18中確定視野大小適當(dāng)，用戶則選擇紋理圖像的類型(步驟S19)，并且終止第一調(diào)節(jié)。通過執(zhí)行第一調(diào)節(jié)來設(shè)置用于生成紋理圖像數(shù)據(jù)的最佳照明光的光量條件。
[0283]在步驟S17中，光接收單元120可以包括其中透鏡的放大率彼此不同的多個(gè)相機(jī)121，并且可以通過切換相機(jī)121來改變透鏡的放大率。可替代地，可以布置可以切換透鏡的放大率的一個(gè)相機(jī)121，并且可以通過切換透鏡的放大率來改變透鏡的放大率。此外，可以通過光接收單元120的數(shù)碼變焦功能而不改變透鏡的放大率來調(diào)節(jié)視野大小。
[0284]圖26是示出了從X方向看到的圖2的光接收單元120的示意圖。如圖26所示，光接收單元120包括作為多個(gè)相機(jī)121的相機(jī)121A、121B。相機(jī)121A的透鏡的放大率和相機(jī)121B的透鏡的放大率彼此不同。光接收單元120還包括半反射鏡(half mirror) 124。
[0285]穿過多個(gè)透鏡122、123的光被半反射鏡124分為兩束光。一束光被相機(jī)121A接收，另一束光被相機(jī)121B接收?？梢酝ㄟ^在相機(jī)121A和121B之間切換將光接收信號(hào)輸出至圖1的控制板150的相機(jī)121來改變透鏡的放大率。通過選擇圖13的放大率切換欄474中的相機(jī)的放大率來進(jìn)行相機(jī)121A和相機(jī)121B之間的切換。
[0286](3)第二調(diào)節(jié)
[0287]圖27和圖28是示出了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程中的第二調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)的流程圖。在下文中將參照?qǐng)D1、圖2、圖27、和圖28來描述形狀測(cè)量的準(zhǔn)備的過程中的第二調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)。用戶首先調(diào)節(jié)一個(gè)測(cè)量光的光量(步驟S21)。
[0288]用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)是否適當(dāng)(步驟S22)。若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置處沒有陰影，用戶則確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)適當(dāng)。若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置處有陰影，用戶則確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)不適當(dāng)。
[0289]若在步驟S22中確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)不適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)(步驟S23)。通過改變載物臺(tái)140的X-Y載物臺(tái)141的位置和0載物臺(tái)143的角度來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)。其后，用戶返回至步驟S22的處理。
[0290]若在步驟S22中確定測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)適當(dāng)，用戶則基于顯示在顯示部40上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定施加到測(cè)量對(duì)象S的一個(gè)測(cè)量光的光量是否適當(dāng)(步驟S24)。
[0291]若在步驟S24中確定一個(gè)測(cè)量光的光量不適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)該一個(gè)測(cè)量光的光量(步驟S25)。用戶然后返回至步驟S24的處理。
[0292]若在步驟S24中確定該一個(gè)測(cè)量光的光量適當(dāng)，用戶則根據(jù)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定光接收單元120的焦點(diǎn)是否適當(dāng)(步驟S26)。
[0293]若在步驟S26中確定光接收單元120的焦點(diǎn)不適當(dāng)，用戶則調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)(步驟S27)。通過改變載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142的位置以及調(diào)節(jié)光接收單元120和測(cè)量對(duì)象S之間在Z方向上的相對(duì)距離來調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)。用戶其后返回至步驟S26的處理。
[0294]若在步驟S26中確定光接收單元120的焦點(diǎn)適當(dāng)，用戶則根據(jù)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定觀察狀態(tài)是否適當(dāng)(步驟S28)。
[0295]若在步驟S28中確定觀察狀態(tài)不適當(dāng)，用戶則返回至步驟S23、步驟S25、或步驟S27的處理。具體地，當(dāng)確定在觀察狀態(tài)中測(cè)量對(duì)象S的位置和姿態(tài)不適當(dāng)時(shí)，用戶返回至步驟S23的處理。當(dāng)確定在觀察狀態(tài)中光(一個(gè)測(cè)量光)的光量不適當(dāng)時(shí)，用戶返回至步驟S25的處理。當(dāng)確定在觀察狀態(tài)中光接收單元120的焦點(diǎn)不適當(dāng)時(shí)，用戶返回至步驟S27的處理。
[0296]若在步驟S28中確定觀察狀態(tài)適當(dāng)，用戶則停止該一個(gè)測(cè)量光的照射，并且利用來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S (步驟S29)。測(cè)量對(duì)象的圖像由此顯示在顯示部400上。用戶然后在查看顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像的同時(shí)調(diào)節(jié)另一測(cè)量光的光量(步驟S30)。
[0297]用戶然后基于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像來確定另一測(cè)量光的光量是否適當(dāng)(步驟S31)。若在步驟S31中確定另一測(cè)量光的光量不適當(dāng)，用戶則返回至步驟S30的處理。若在步驟S31中確定另一測(cè)量光的光量適當(dāng)，用戶則終止第二調(diào)節(jié)。通過執(zhí)行第二調(diào)節(jié)來設(shè)置用于生成主立體形狀數(shù)據(jù)的一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的最佳光量條件。若沒有使用另一光投射單元110B，用戶則可以省略步驟S29至S31的過程，并且在步驟S28的處理后終止第二調(diào)節(jié)。
[0298]圖29是示出了在執(zhí)行第二調(diào)節(jié)時(shí)顯示部400的⑶I的示例的視圖。如圖29所示，與圖5類似，在執(zhí)行第二調(diào)節(jié)時(shí)，光量設(shè)置條430、440顯示在顯示部400的設(shè)置改變區(qū)域480中。用戶可以操作操作單元250并且在水平方向上移動(dòng)光量設(shè)置條430的滑塊430s，以改變所述一個(gè)測(cè)量光的光量。類似地，用戶可以操作操作單元250并且在水平方向上移動(dòng)光量設(shè)置條440的滑塊440s，以改變另一測(cè)量光的光量。
[0299]在執(zhí)行第二調(diào)節(jié)時(shí)，三個(gè)圖像顯示區(qū)域450a、450b、和450c布置在顯示部400中。在圖像顯示區(qū)域450a中顯示當(dāng)用一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S時(shí)的圖像。圖像顯示區(qū)域450b顯示當(dāng)用一個(gè)測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S時(shí)的圖像。圖像顯示區(qū)域450c顯示當(dāng)用另一測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S時(shí)的圖像。
[0300]在圖像顯示區(qū)域450a至450c中顯示圖像，使得可以識(shí)別由于過亮導(dǎo)致出現(xiàn)曝光過度的部分和由于過暗導(dǎo)致出現(xiàn)曝光不足的部分。在圖29的示例中，用點(diǎn)圖案來突出顯示由于過亮導(dǎo)致出現(xiàn)曝光過度的部分。用陰影圖案來突出顯示由于過暗導(dǎo)致出現(xiàn)曝光不足的部分。
[0301](4)形狀測(cè)量處理
[0302]在做好了圖23的形狀測(cè)量準(zhǔn)備之后執(zhí)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理。圖30、圖31、和圖32是示出了形狀測(cè)量處理的過程的流程圖。在下文中將參照?qǐng)D1、圖2、以及圖30至圖32來描述形狀測(cè)量處理的過程。用戶在完成了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備后指示CPU210開始形狀測(cè)量處理。CPU210確定用戶是否指示開始形狀測(cè)量處理(步驟S41)。
[0303]若在步驟S41中沒有指示開始形狀測(cè)量處理，CPU210則等待直至指示開始形狀測(cè)量處理。用戶可以在指示開始形狀測(cè)量處理之前為形狀測(cè)量做準(zhǔn)備。若在步驟S41中指示了開始形狀測(cè)量處理，CPU210則根據(jù)在第二調(diào)節(jié)中設(shè)置的光量條件利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，并且得到其中測(cè)量光的圖案投影到測(cè)量對(duì)象S上的圖像(在下文中其被稱為圖案圖像)(步驟S42)。獲得的圖案圖像存儲(chǔ)在工作存儲(chǔ)器230中。
[0304]CPU210用預(yù)定的測(cè)量算法來處理獲得的圖案圖像，以生成表示測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的主立體形狀數(shù)據(jù)(步驟S43)。生成的主立體形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在工作存儲(chǔ)器230中。CPU210然后基于所生成的主立體形狀數(shù)據(jù)在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀的圖像(步驟S44)。
[0305]CPU210然后基于用戶的指令來確定是否顯示要測(cè)量的位置(在下文中其被稱為測(cè)量位置)的立體形狀(步驟S45)。用戶通過觀察顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀的圖像，來指示CPU210是否顯示測(cè)量位置的立體形狀。
[0306]若在步驟S45中確定不顯示測(cè)量位置的立體形狀，CPU210則返回至步驟S41的處理。CPU210然后等待直至指示開始形狀測(cè)量處理，用戶可以在再次指示開始形狀測(cè)量處理之前為形狀測(cè)量做準(zhǔn)備使得測(cè)量對(duì)象的立體形狀被顯示。若在步驟S45中確定顯示測(cè)量位置的立體形狀，CPU210則確定用戶是否在圖25的第一調(diào)節(jié)的步驟S19中選擇了通常的紋理圖像(步驟S46)。
[0307]當(dāng)指定了圖19的紋理圖像選擇欄484的復(fù)選框484a時(shí)，CPU210確定選擇了通常的紋理圖像。即使當(dāng)沒有指定圖19的紋理圖像選擇欄484的復(fù)選框484a至484c中的任何一個(gè)時(shí)，CPU210也確定選擇了通常的紋理圖像。
[0308]若在步驟S46中確定選擇了通常的紋理圖像，CPU210則根據(jù)在第一調(diào)節(jié)中設(shè)置的光量條件，利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S，并且生成測(cè)量對(duì)象S的通常的紋理圖像數(shù)據(jù)(步驟S47)。CPU210其后進(jìn)行到步驟S55的處理。
[0309]若在步驟S46中確定沒有選擇通常的紋理圖像，CPU210則確定用戶是否在圖25的第一調(diào)節(jié)的步驟S19中選擇了全焦點(diǎn)紋理圖像(步驟S48)。當(dāng)指定了圖19的紋理圖像選擇欄484的復(fù)選框484c時(shí)，CPU210確定選擇了全焦點(diǎn)紋理圖像。
[0310]若在步驟S48中確定選擇了全焦點(diǎn)紋理圖像，CPU210則根據(jù)在第一調(diào)節(jié)中設(shè)置的光量條件，利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S，并且生成測(cè)量對(duì)象S的全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)(步驟S49)。若在步驟S48中確定沒有選擇全焦點(diǎn)紋理圖像，CPU210則進(jìn)行到步驟S50的處理。
[0311]CPU210確定用戶是否在圖25的第一調(diào)節(jié)的步驟S19中選擇了 HDR紋理圖像(步驟S50)。當(dāng)指定了圖19的紋理圖像選擇欄484的復(fù)選框484b時(shí)，CPU210確定選擇了 HDR紋
理圖像。
[0312]若在步驟S50中確定選擇了 HDR紋理圖像，CPU210則根據(jù)在第一調(diào)節(jié)中設(shè)置的光量條件，利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S，并且生成測(cè)量對(duì)象S的HDR紋理圖像數(shù)據(jù)(步驟S51)。若在步驟S49中生成了全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)，CPU210則在步驟S51中生成HDR全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)，而不是生成HDR紋理圖像數(shù)據(jù)。若在步驟S50中確定沒有選擇HDR紋理圖像，CPU210則進(jìn)行到步驟S52的處理。
[0313]用戶可以指示CPU210將基于生成的紋理圖像數(shù)據(jù)的紋理圖像顯示在顯示部400上。CPU210確定是否指示了顯示紋理圖像(步驟S52)。若在步驟S52中確定沒有指示顯示紋理圖像，CPU210則進(jìn)行到步驟S55的處理。若在步驟S52中指示了顯示紋理圖像，CPU210則基于生成的紋理圖像數(shù)據(jù)在顯示部400上顯示紋理圖像(步驟S53)。
[0314]CPU210然后基于用戶的指令確定紋理圖像是否適當(dāng)(步驟S54)。用戶通過查看顯示在顯示部400上的紋理圖像來指示CPU210紋理圖像是否適當(dāng)。
[0315]若在步驟S54中確定紋理圖像不適當(dāng)，CPU210則返回至步驟S48的處理。由此，重復(fù)步驟S48至S54的處理直至確定紋理圖像適當(dāng)。用戶可以通過改變要選擇的紋理圖像的類型來使CPU210生成適當(dāng)?shù)募y理圖像數(shù)據(jù)。
[0316]若在步驟S54中確定紋理圖像適當(dāng)，CPU210則生成合成數(shù)據(jù)(步驟S55)。通過將在步驟S47、步驟S49或者步驟S51中生成的紋理數(shù)據(jù)、和在步驟S43中生成的主立體形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行合成來生成合成數(shù)據(jù)。
[0317]CPU210然后基于生成的合成數(shù)據(jù)在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的合成圖像(步驟S56)。CPU210其后基于用戶的指令來執(zhí)行測(cè)量位置的測(cè)量或分析(步驟S57)。由此終止形狀測(cè)量處理。根據(jù)所述形狀測(cè)量處理，CPU210可以基于用戶的指令對(duì)合成圖像執(zhí)行測(cè)量位置的測(cè)量或分析。
[0318]在步驟S42中，若利用來自光投射單元IlOA和IlOB的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，則獲得與來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光對(duì)應(yīng)的一個(gè)圖案圖像，并且獲得與來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光對(duì)應(yīng)的另一圖案圖像。
[0319]在步驟S43中，生成與來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光對(duì)應(yīng)的一個(gè)主立體形狀數(shù)據(jù)，并且生成與來自另一光投射單元IlOB的測(cè)量光對(duì)應(yīng)的另一主立體形狀數(shù)據(jù)。以適當(dāng)?shù)臋?quán)重對(duì)該一個(gè)主立體形狀數(shù)據(jù)和該另一主立體形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，以生成一個(gè)主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0320]在步驟S47、S49、S51中，通過利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S以生成測(cè)量對(duì)象S的紋理圖像數(shù)據(jù)，但是本發(fā)明不限制于此。在步驟S47、S49、S51中，可以通過利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S以生成測(cè)量對(duì)象S的紋理圖像數(shù)據(jù)。在該情況下，形狀測(cè)量裝置500可以不包括照明光輸出單元130，因此可以使形狀測(cè)量裝置500小型化。還可以降低形狀測(cè)量裝置500的制造成本。
[0321]在如上所述的形狀測(cè)量處理中，在確定了是否選擇全焦點(diǎn)紋理圖像之后確定是否選擇HDR圖像，但是本發(fā)明不限制于此?？梢栽诖_定了是否選擇HDR紋理圖像之后確定是否選擇全焦點(diǎn)紋理圖像。
[0322]在如上所述的形狀測(cè)量處理中，在生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理(步驟S42至S45)之后執(zhí)行生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理(步驟S46至S54)，但是本發(fā)明不限制于此?？梢韵葓?zhí)行生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理或生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理中的任一個(gè)，并且可以同時(shí)執(zhí)行生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理的一部分和生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理的一部分。
[0323]例如，可以在進(jìn)行生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理(步驟S46至S54)之后進(jìn)行生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理(步驟S42至S45)。同樣在該情況下，CPU210可以在步驟S55的處理中生成合成數(shù)據(jù)。此外，在步驟S54中，在用戶通過查看顯示在顯示部400上的紋理圖像來確定紋理圖像是否適當(dāng)時(shí)，可以執(zhí)行生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理的一部分。由此可以高效、并且在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行形狀測(cè)量處理。
[0324]若在生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理之前進(jìn)行生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理，則可以基于副立體形狀數(shù)據(jù)來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸的上端和下端。因此，在生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理中可以將光接收單元120的焦點(diǎn)自動(dòng)地調(diào)節(jié)至測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的中心。在該情況下，可以進(jìn)一步提高主立體形狀數(shù)據(jù)的精度。
[0325]若如在圖30至圖32的形狀測(cè)量處理中，在生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理之前進(jìn)行生成主立體形狀數(shù)據(jù)的處理，則可以基于主立體形狀數(shù)據(jù)來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S在Z方向上的尺寸的上端和下端。因此，在生成紋理圖像數(shù)據(jù)的處理中，當(dāng)生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)時(shí)，可以使載物臺(tái)140相對(duì)于光接收單元120在Z方向上的移動(dòng)范圍最小化并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)置移動(dòng)間距。由此可以高速地生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)。
[0326](5)效果
[0327]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，通過三角測(cè)距法高速地生成表示測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的主立體形狀數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)部分位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)時(shí)，通過合成測(cè)量對(duì)象S的紋理圖像數(shù)據(jù)來生成全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)。由此，全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)清晰地表明測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面的表面狀態(tài)。
[0328]將主立體形狀數(shù)據(jù)和全焦點(diǎn)紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了合成的合成數(shù)據(jù)表示以高精度測(cè)量的測(cè)量對(duì)象S的立體形狀，并且清晰地表明測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)?；诤铣蓴?shù)據(jù)的合成圖像顯示在顯示部400上。因此，用戶可以在以高精度測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀的同時(shí)，清晰地觀察測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)。
[0329]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，單獨(dú)地設(shè)置適合于生成主立體形狀數(shù)據(jù)的一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光的光量條件以及適合于生成紋理圖像數(shù)據(jù)的照明光的光量條件。由此可以以更高的精度生成主立體形狀數(shù)據(jù)，并且可以生成更清晰地表明測(cè)量對(duì)象S的整個(gè)表面的表面狀態(tài)的紋理圖像數(shù)據(jù)。因此，在以更高的精度測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀的同時(shí)可以更加清晰地觀察測(cè)量對(duì)象S的表面狀態(tài)。
[0330][6]焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能
[0331](I)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例
[0332]在形狀測(cè)量的準(zhǔn)備中的第二調(diào)節(jié)中，通過調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)，使測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)。由此可以精確地測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。若測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120的景深范圍的中心的附近，即，在光接收單元120的焦點(diǎn)附近，則可以更加精確地測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。
[0333]但是，即使通過調(diào)節(jié)Z載物臺(tái)142來使測(cè)量對(duì)象S在景深范圍內(nèi)在Z方向上移動(dòng)，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像也幾乎不改變。例如，假設(shè)景深為5mm并且視野大小為25mmX25mm。在該情況下,在5mm的景深的整個(gè)范圍中，觀察到的測(cè)量對(duì)象S好像處于光接收單元120的焦點(diǎn)位置。由此，假設(shè)在焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)中出現(xiàn)大約幾_的偏移。
[0334]由此，很難使測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120的焦點(diǎn)附近。在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，提供了幫助測(cè)量對(duì)象S的位置接近光接收單元120的焦點(diǎn)的功能(在下文中其被稱為焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能)。
[0335]圖33A至圖33D以及圖34A和圖34B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖。圖33A和圖33C示出了利用來自照明光輸出單元130的照明光來照射載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S的狀態(tài)。圖33B和圖33D示出了當(dāng)分別利用圖33A和圖33C的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。圖34A示出了當(dāng)利用光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。圖34B示出了當(dāng)從Y方向看時(shí)的測(cè)量對(duì)象S的位置和焦點(diǎn)位置之間的關(guān)系。
[0336]當(dāng)用戶操作圖13的焦點(diǎn)引導(dǎo)顯示欄477時(shí)，提前設(shè)置的預(yù)定圖案(也被稱為輔助圖案)AP顯示在顯示部400上顯示的圖像上的提前設(shè)置的特定位置處，如圖33B和圖33D所示。在本示例中，輔助圖案AP顯示在諸如顯示部400的屏幕的中心、上部、下部、左部、和右部、四個(gè)角落等的特定位置處。如圖34A所示，顯示部400上顯示輔助圖案AP的坐標(biāo)假設(shè)為(x，y)。輔助圖案AP是與顯示部400上的圖像上重疊顯示的圖案。由此，即使圖33A和圖33C的測(cè)量對(duì)象S移動(dòng)或改變，輔助圖案AP也不移動(dòng)或改變。
[0337]光接收單元120的焦點(diǎn)位置是已知的。在圖34B中，焦點(diǎn)位置用粗實(shí)線表示。光接收單元120的焦點(diǎn)位置存在于與Z方向垂直的平面上。光投射單元110將具有提前設(shè)置的預(yù)定圖案(在下文中其被稱為引導(dǎo)圖案)GP的光照射向在Z方向上穿過測(cè)量對(duì)象S上的與輔助圖案AP的坐標(biāo)(x，y)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的線段和光接收單元120的焦點(diǎn)位置的交點(diǎn)。
[0338]如圖33A和圖33C所示，引導(dǎo)圖案GP由此被投射到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且如圖33B、圖33D、和圖34A所示，引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。在該情況下，圖1的CPU210控制光投射單元110，使得輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的Y方向上的位置變?yōu)橄嗤?br> [0339]根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面位于光接收單元120的焦點(diǎn)位置處時(shí)，引導(dǎo)圖案GP顯示在與輔助圖案AP的坐標(biāo)(x，y)相同的坐標(biāo)處。換而言之，引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP以重疊的方式顯示。
[0340]當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面沒有處于光接收單元120的焦點(diǎn)位置時(shí)，引導(dǎo)圖案GP顯示在與輔助圖案AP的坐標(biāo)(x，y)不同的坐標(biāo)(x’，y)處。位置x和位置X’之間的距離與光接收單元120的焦點(diǎn)位置和測(cè)量對(duì)象S的表面的位置之間在Z方向上的距離成比例。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象在Z方向上移動(dòng)時(shí)，引導(dǎo)圖案GP不在Y方向移動(dòng)，而是在X方向上移動(dòng)。
[0341]在圖33A的示例中，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置沒有與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。因此，如圖33B所示，在顯示部400上引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP沒有重疊。
[0342]如圖33C所示，通過在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140使引導(dǎo)圖案GP在X方向上移動(dòng)。用戶可以在查看顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得引導(dǎo)圖案GP靠近輔助圖案AP。如圖33D所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊，從而容易地使測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0343]例如，假設(shè)視野大小為25mmX 25mm，在光接收單元120的X方向上的視野的像素?cái)?shù)為1024像素，可以以一個(gè)像素的單位來識(shí)別引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的移動(dòng)。在該情況下，一個(gè)像素的尺寸為25mm+1024 ≈ 24 Um0換而言之，引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP之間的移動(dòng)可以以24 的單位來識(shí)別。若將所述移動(dòng)的距離d轉(zhuǎn)換為高度h，例如假設(shè)圖6的角度a為45度，則高度h為24 + tan45° =24 ym。因此，可以通過焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能以很高的精度調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)。
[0344]在圖33A至圖33D中，以簡化的方式示出了光接收單元110。光投射單元110是投影圖案光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有在執(zhí)行形狀測(cè)量處理時(shí)利用具有周期圖案的的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S的功能。光投射單元110利用通過圖案生成部分112 (圖2)生成的光來照射測(cè)量對(duì)象S，圖案生成部分112典型的有DMD、IXD等。[0345]通過使用所述投影圖案光學(xué)系統(tǒng)將引導(dǎo)圖案GP投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，而不需要在測(cè)量部100中單獨(dú)布置用于引導(dǎo)圖案GP的光源。具有任意形狀的引導(dǎo)圖案GP可以被投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上。此外，可以改變引導(dǎo)圖案GP的投影位置，使得光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的由用戶在光投射單元110的照射范圍內(nèi)指定的部分。稍后將描述其細(xì)節(jié)。
[0346](2)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例
[0347]圖35A至圖3?是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例的視圖。圖35A和圖35C示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)。圖35B和圖3?示出了當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被圖35A和圖35C的光接收單元120成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。
[0348]在該示例中，輔助圖案AP顯示在用戶指定的顯示部400上的圖像上的位置處。換而言之，用戶可以指定顯示輔助圖案AP的圖34A的坐標(biāo)(x，y)。如圖35A和圖35C所示，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的具有引導(dǎo)圖案GP的光照射。在該情況下，圖1的CPU210基于用戶的指定來計(jì)算AP的坐標(biāo)(x，y)，并且控制光投射單元110使得光向著圖34B的焦點(diǎn)位置的坐標(biāo)(x，y)照射。引導(dǎo)圖案GP由此被投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。
[0349]在圖35A的示例中，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置沒有與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。因此，如圖35B所示，在顯示部400上引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP沒有重疊。
[0350]如圖35C所示，用戶可以在查看顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得引導(dǎo)圖案GP靠近輔助圖案AP。如圖3?所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊，從而容易地使測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0351]圖36A和圖36B是示出了用于指定顯示輔助圖案AP的位置的⑶I的示例的視圖。如圖36A所示，用戶可以操作圖1的PC200的操作單元250，以將光標(biāo)C置于顯示部400的圖像上的任意位置處。
[0352]當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以將輔助圖案AP顯示在光標(biāo)C的位置處，并且顯示引導(dǎo)圖案GP，如圖36B所示。由此，在本示例中，用戶可以將輔助圖案AP顯示在任意位置處。用戶由此可以使光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的表面上的任意位置。
[0353](3)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的第一輔助功能的第三示例
[0354]圖37A至圖37D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的第一輔助功能的第三示例的視圖。圖37A和圖37C示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)。圖37B和圖37D是當(dāng)利用圖37A和圖37C的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。
[0355]與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一和第二示例類似，輔助圖案AP顯示在顯示部400的圖像上。顯示輔助圖案AP的位置可以提前設(shè)置或者可以由用戶指定。在本示例中，輔助圖案AP包括矩形框。輔助圖案AP的矩形框在X方向上的尺寸表示光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍。
[0356]如圖37A和圖37C所示，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的具有引導(dǎo)圖案GP的光照射。引導(dǎo)圖案GP由此投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400上顯示的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。引導(dǎo)圖案GP具有矩形，并且引導(dǎo)圖案GP的尺寸小于輔助圖案AP的尺寸。根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面包括光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0357]在圖37A的示例中，測(cè)量對(duì)象S的表面沒有位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。因此，如圖37B所示，在顯示部400上引導(dǎo)圖案GP沒有位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)。
[0358]如圖37C所示，用戶可以在查看顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得引導(dǎo)圖案GP靠近輔助圖案AP。如圖37D所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)，從而容易地使測(cè)量對(duì)象S的表面置于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0359]因此，當(dāng)使測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置不需要與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合，并且輔助圖案AP在X方向上的尺寸可以具有與光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展范圍。在該情況下，可以容易地使測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0360](4)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第四示例
[0361]圖38A至圖38D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第四示例的視圖。圖38A和圖38C示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)。圖38A和圖38C的測(cè)量對(duì)象S具有多個(gè)不同高度的上表面。圖38B和圖38D示出了當(dāng)利用圖38B和圖38C的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。
[0362]在本示例中，輔助圖案AP顯示在用戶在顯示部分400上的圖像上指定的多個(gè)位置處。因此，用戶可以在顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的不同高度的多個(gè)上表面中的每一個(gè)表面上指定輔助圖案AP。每個(gè)輔助圖案AP包括矩形框。每個(gè)輔助圖案AP的矩形框在X方向上的尺寸表示光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍。
[0363]如圖38A和圖38C所示，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的具有多個(gè)引導(dǎo)圖案GP的光照射。多個(gè)引導(dǎo)圖案GP由此投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且該多個(gè)引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400上顯示的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。該多個(gè)引導(dǎo)圖案GP分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)輔助圖案AP。每個(gè)引導(dǎo)圖案GP具有矩形形狀，并且每個(gè)引導(dǎo)圖案GP的尺寸小于每個(gè)輔助圖案AP的尺寸。根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)每個(gè)引導(dǎo)圖案GP位于每個(gè)輔助圖案AP的矩形框內(nèi)時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的所述多個(gè)上表面位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0364]在圖38A的示例中，測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)上表面沒有包括在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。因此，如圖38B所示，在顯示部400上每個(gè)引導(dǎo)圖案GP沒有位于每個(gè)輔助圖案AP的矩形框內(nèi)。
[0365]如圖38C所示，用戶可以在查看顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得每個(gè)引導(dǎo)圖案GP靠近每個(gè)輔助圖案AP。如圖38D所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得每個(gè)引導(dǎo)圖案GP位于每個(gè)輔助圖案AP的矩形框內(nèi)，從而容易地使測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)上表面位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)。
[0366]因此，當(dāng)使測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)位置位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)時(shí)，可以指定與所述位置對(duì)應(yīng)的多個(gè)輔助圖案AP。由此，即使測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)部分在Z方向上的多個(gè)不同位置處，也可以精確地并且容易地使測(cè)量對(duì)象S多個(gè)部分中的每個(gè)部分位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。每個(gè)輔助圖案AP在X方向上的尺寸可以具有與光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展范圍。在該情況下，測(cè)量對(duì)象S可以容易地位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0367](5)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例
[0368]圖39A至圖39D以及圖40A和圖40B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例的視圖。圖39A和圖39C示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)。圖39B和圖39D示出了當(dāng)利用圖39A和圖39C的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。圖40A示出了當(dāng)利用光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。圖40B示出了當(dāng)從Y方向看時(shí)測(cè)量對(duì)象S的位置和焦點(diǎn)位置之間的關(guān)系。在本示例中，多個(gè)光投射單元110AU10B用于焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能。
[0369]在圖40B中，焦點(diǎn)位置用粗實(shí)線表示。當(dāng)用戶操作圖13的焦點(diǎn)引導(dǎo)顯示欄477時(shí)，測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的具有引導(dǎo)圖案GP的光照射，如圖39A、圖39C、和圖40B所示。由此，如圖39A和圖39C所示，引導(dǎo)圖案GP投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且如圖39B、圖39D、和圖40A所示，引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。在該情況下，針對(duì)提前設(shè)置的任意坐標(biāo)(x，y),圖1的CPU210控制一個(gè)光投射單元IlOA使得光向著焦點(diǎn)位置上的坐標(biāo)(x，y)照射。
[0370]類似地，測(cè)量對(duì)象S被來自另一光投射單元IlOB的具有輔助圖案AP的光照射，如圖39A、圖39C、和圖40B所示。由此，如圖39A和圖39C所示，輔助圖案AP投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且如圖39B、圖39D、和圖40A所示，輔助圖案AP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。在該情況下，針對(duì)提前設(shè)置的任意坐標(biāo)(x，y)，CPU210控制另一光投射單元IlOB使得光向著焦點(diǎn)位置上的坐標(biāo)(x，y)照射。控制光投射單元110AU10B使得輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的Y方向上的位置相同。
[0371]與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一至第四示例不同，本示例中的輔助圖案AP不是顯示為與顯示部400上的圖像重疊的圖案。由此，當(dāng)圖39A和圖39C的測(cè)量對(duì)象S移動(dòng)或改變時(shí)輔助圖案AP也移動(dòng)或改變。
[0372]根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面在光接收單元120的焦點(diǎn)位置處時(shí)，引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP顯示在與坐標(biāo)(x，y)相同的坐標(biāo)處。換而言之，引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP被顯示為重疊。
[0373]當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的表面沒有在光接收單元120的焦點(diǎn)位置處時(shí)，引導(dǎo)圖案GP顯示在與坐標(biāo)(x，y)不同的坐標(biāo)(x’，y)處，并且輔助圖案AP顯示在與坐標(biāo)(x，y)和坐標(biāo)(x’，y)不同的坐標(biāo)(x”。y)處。位置X’和位置x”之間的距離與光接收單元120的焦點(diǎn)位置和測(cè)量對(duì)象S的表面的位置之間在Z方向上的距離成比例。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S在Z方向上移動(dòng)時(shí)，引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP不在Y方向移動(dòng)，而是在X方向上以彼此相反的方向移動(dòng)。
[0374]在圖39A的示例中，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置沒有與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。因此，如圖39B所示，在測(cè)量對(duì)象S和顯示部400上引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP沒有重疊。
[0375]如圖39C所示，通過在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140使引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP在X方向上以彼此相反的方向移動(dòng)。用戶可以在查看投影在測(cè)量對(duì)象S或顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP相互靠近。如圖39D所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊，從而容易地使測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0376]因此，在本示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP不僅顯示在顯示部400上，而且還顯示在測(cè)量對(duì)象S上。因此，即使在不能查看顯示部400的情形下，用戶也可以在查看顯示在測(cè)量對(duì)象S上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)。由此提高了圖1的測(cè)量部100的操作性。
[0377]同樣在本示例中，可以在顯示部400上指定用戶期望使光接收單元120聚焦在測(cè)量對(duì)象S上的部分。在該情況下，當(dāng)光接收單元120的焦點(diǎn)在用戶指定的部分處時(shí)，改變光投射單元110AU10B每個(gè)的測(cè)量光的照射位置，使得一個(gè)光投射單元IlOA投影到測(cè)量對(duì)象S上的引導(dǎo)圖案GP和另一光投射單元IlOB投影到測(cè)量對(duì)象S上的輔助圖案AP重疊。
[0378]除引導(dǎo)圖案GP或輔助圖案AP之外，可以從光投射單元110A、110B中的至少一個(gè)照射具有表示光接收單元120的視野范圍的框圖案的光。圖41A和圖41B以及圖42A和圖42B是示出了測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元IlOA的具有框圖案的光照射的示例的視圖。
[0379]如圖41A和圖41B所示，測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的具有框圖案FP的光照射。框圖案FP由此投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上?？驁D案FP表示包括作為中心的引導(dǎo)圖案GP的視野范圍。
[0380]在圖41A和圖41B以及圖42A和圖42B的示例中，框圖案FP是表示視野尺寸的四個(gè)角的四個(gè)L形圖案。框圖案FP可以是表示視野范圍的四個(gè)角的四個(gè)十字形的圖案或者四個(gè)點(diǎn)狀圖案。
[0381]如圖42A和圖42B所示，用戶可以通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊，從而使測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。在該狀態(tài)下被框圖案FP包圍的范圍變?yōu)楣饨邮諉卧?20的視野范圍。
[0382]在本示例中，因此，框圖案FP被投影在測(cè)量對(duì)象S上。即使在不能查看顯示部400的情形下，用戶也由此可以容易地識(shí)別顯示在顯示部400上的光接收單元120的視野范圍。由此可以進(jìn)一步提高測(cè)量部100的操作性。
[0383]此外，在本示例中，光接收單元120具有數(shù)碼變焦功能。圖43是示出了與數(shù)碼變焦功能對(duì)應(yīng)的框圖案FP的視圖。如圖43所示，利用光接收單元120的數(shù)碼變焦功能，在實(shí)際放大和觀察測(cè)量對(duì)象S之前，可以利用框圖案FP將放大后的視野范圍投影在測(cè)量對(duì)象S的表面上。在圖43中，當(dāng)沒有使用數(shù)碼變焦功能時(shí)的視野范圍由虛線的框圖案FP表示，當(dāng)使用數(shù)碼變焦時(shí)的放大后的視野范圍由實(shí)線的框圖案FP表示。
[0384]因此，用戶利用光接收單元120的數(shù)碼變焦功能，在實(shí)際放大和觀察測(cè)量對(duì)象S之前，可以識(shí)別放大后的視野范圍。由此可以進(jìn)一步增強(qiáng)測(cè)量部100的操作性。
[0385]作為焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例的變形，測(cè)量部100可以包括用于焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的調(diào)節(jié)光源。在該情況下，光投射單元IlOA和調(diào)節(jié)光源被用于焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能。測(cè)量部100可以不包括另一光投射單元110B。由于調(diào)節(jié)光源沒有用于測(cè)量對(duì)象S的形狀的測(cè)量，因此可以采用具有簡單構(gòu)造的光源。在本示例中，例如，調(diào)節(jié)光源是激光指示器。
[0386]測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元IlOA的具有引導(dǎo)圖案GP的光照射。引導(dǎo)圖案GP由此投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。測(cè)量對(duì)象S被來自調(diào)節(jié)光源的具有輔助圖案AP的光照射。輔助圖案AP由此被投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上，并且輔助圖案AP顯示在顯示部400的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。
[0387]用戶在查看投影在測(cè)量對(duì)象S的表面上或者顯示在顯示部400上的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)，調(diào)節(jié)載物臺(tái)140使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊，以容易地使測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0388]調(diào)節(jié)光源可以布置在測(cè)量部100的任何部分處，只要光可以從與來自光投射單元IlOA的光的照射方向不同的方向射向測(cè)量對(duì)象S即可。例如，調(diào)節(jié)光源可以布置在光接收單元120中，并且測(cè)量對(duì)象S可以被來自測(cè)量對(duì)象S的實(shí)質(zhì)正上方的光照射。可替換地，若測(cè)量對(duì)象S透射光，則調(diào)節(jié)光源可以布置在載物臺(tái)140上并且測(cè)量對(duì)象S可以被來自測(cè)量對(duì)象S下方的光照射。
[0389](6)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的變形
[0390]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一至第五示例中，用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)，使得引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊或者使得引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)，但是本發(fā)明不限制于此。可以通過基于引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP之間的距離使圖1的CPU210驅(qū)動(dòng)圖1的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146來自動(dòng)地調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)而無需用戶的操作。
[0391]可替換地,例如，CPU210可以確定在Z方向上以一個(gè)方向還是另一方向移動(dòng)載物臺(tái)140，以使引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP接近，并且在顯示部400上顯示這樣的方向。CPU210可以通過引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的重疊度來確定聚焦程度，并且在顯示部400上以數(shù)字或可視地顯示聚焦程度。例如，聚焦程度的可視顯示包括例如用條來顯示。作為聚焦程度的其他可視顯示，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP完全重疊時(shí)可以改變引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的色彩。
[0392](7)輔助圖案和引導(dǎo)圖案的形狀
[0393]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一、第二、和第五示例中，將引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP設(shè)置為當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊時(shí)，使得測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第三和第四示例中，將引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP設(shè)置當(dāng)引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)時(shí)，使得測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0394]但并不限于此，可以將引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP設(shè)置為當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP處于特定位置關(guān)系時(shí)，使得測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合或者測(cè)量對(duì)象S位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。特定位置關(guān)系是這樣的關(guān)系:其中用戶可以通過可視檢查引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP之間的相對(duì)位置關(guān)系來識(shí)別光接收單元120的焦點(diǎn)與相關(guān)位置重合，并且特定位置關(guān)系不同于當(dāng)光接收單元120的焦點(diǎn)不重合時(shí)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP之間的位置關(guān)系。
[0395]圖44A至圖44E是示出了輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的形狀的示例的視圖。
[0396]在圖44A至圖44E中，輔助圖案AP用陰影圖案示出，而引導(dǎo)圖案GP用點(diǎn)圖案示出。
[0397]在圖44A的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有十字形狀。在圖44B的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有圓環(huán)形狀。在圖44C的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有矩形形狀。在圖44D的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有X形狀。在圖44E的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有I形狀。
[0398]因此，在圖44A至圖44E的示例中，輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP具有相同的形狀。在這樣的示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP重疊時(shí)測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一、第二、和第五示例中的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP是圖44A的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP。
[0399]圖45A至圖45E是示出了輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的形狀的其他示例的視圖。在圖45A至圖45E中，輔助圖案AP用陰影圖案示出，引導(dǎo)圖案GP用點(diǎn)圖案示出。
[0400]在圖45A的示例中，輔助圖案AP具有十字形狀的一半的形狀，而引導(dǎo)圖案GP具有十字形狀的另一半的形狀。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP結(jié)合形成十字形狀時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0401]在圖45B的示例中，輔助圖案AP具有圓環(huán)形狀的一半的形狀，而引導(dǎo)圖案GP具有圓環(huán)形狀的另一半的形狀。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP結(jié)合形成圓環(huán)形狀時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0402]在圖45C的示例中，輔助圖案AP具有字符“FP”的形狀的一部分的形狀，而引導(dǎo)圖案GP具有字符“FP”的形狀的其他部分的形狀。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP結(jié)合形成字符“FP”的形狀時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0403]在圖45D的示例中，輔助圖案AP具有星號(hào)形狀的一部分的形狀，而引導(dǎo)圖案GP具有星號(hào)形狀的其他部分的形狀。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP結(jié)合形成星號(hào)形狀時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0404]在圖45E的示例中，輔助圖案AP具有在上下方向上延伸且長度不同的多個(gè)條形的一部分的形狀，而引導(dǎo)圖案GP具有在上下方向上延伸且長度不同的多個(gè)條形的其他部分的形狀。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP結(jié)合形成在上下方向上延伸且長度不同的多個(gè)條形時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的表面的位置與光接收單元120的焦點(diǎn)位置重合。
[0405]圖46A至圖46C是示出了輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的形狀的其他進(jìn)一步示例的視圖。在圖46A至圖46C中，輔助圖案AP用陰影圖案示出，引導(dǎo)圖案GP用點(diǎn)圖案示出。
[0406]在圖46A的示例中，輔助圖案AP包括矩形框，而引導(dǎo)圖案GP具有小于輔助圖案AP的尺寸的矩形形狀。輔助圖案AP的水平方向(圖2的X方向)上的尺寸表示圖1的光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的矩形框內(nèi)時(shí)，測(cè)量對(duì)象S上的引導(dǎo)圖案GP的顯示部分位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0407]焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第三和第四示例中的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP是圖46A的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP。
[0408]在圖46B的示例中，輔助圖案AP包括在水平方向上彼此相對(duì)的兩個(gè)方括號(hào)。引導(dǎo)圖案GP具有這樣的形狀:其中比輔助圖案AP的尺寸小的矩形部分和十字形部分結(jié)合。輔助圖案AP的兩個(gè)方括號(hào)的水平方向上的間距表示光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP的矩形部分位于輔助圖案AP的兩個(gè)方括號(hào)之間時(shí)，測(cè)量對(duì)象S的上的引導(dǎo)圖案GP的顯示位置位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0409]在圖46C的示例中，輔助圖案AP包括在上下方向上延伸并且在水平方向上并排的兩個(gè)條形部分。引導(dǎo)圖案GP具有在上下方向上延伸并且小于輔助圖案AP的尺寸的條形。輔助圖案AP的兩個(gè)條形部分的水平方向上的間距表示光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍。在該示例中，當(dāng)引導(dǎo)圖案GP位于輔助圖案AP的兩個(gè)條形位置之間時(shí)，測(cè)量對(duì)象S上的引導(dǎo)圖案GP的顯示部分位于光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0410](8)照明光的效果
[0411]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一至第五示例中，通過照明光輸出單元130利用來自圖1的控制部300的照明光源320的照明光照射測(cè)量對(duì)象S。在下文中，通過比較測(cè)量對(duì)象S沒有被照明光照射的示例和測(cè)量對(duì)象S被照明光照射的示例來描述照明光的影響。
[0412]圖2的圖案生成部分112通過在從光投射單元110發(fā)射的光中形成亮部分和暗部分來生成引導(dǎo)圖案GP?？梢酝ㄟ^亮部分或暗部分來形成引導(dǎo)圖案GP。通過亮部分形成的引導(dǎo)圖案GP被稱為白引導(dǎo)圖案GP。通過暗部分形成的引導(dǎo)圖案GP被稱為黑引導(dǎo)圖案GP。
[0413]圖47A至圖47C是示出了當(dāng)測(cè)量對(duì)象S沒有被照明光照射時(shí)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的視圖。圖47A示出了處于均勻光(僅包括亮部分的光)從光投射單元110射出的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S作為參考示例。如圖47A所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的均勻光照射時(shí)，在測(cè)量對(duì)象S的一部分處形成陰影。
[0414]圖47B示出了處于被來自光投射單元110的具有白引導(dǎo)圖案GP的光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S。如圖47B所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S沒有被照明光照射時(shí)，白引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400上。但是，由于測(cè)量對(duì)象S沒有被照亮，因此測(cè)量對(duì)象S沒有顯示在顯示部400上。由此，很難調(diào)節(jié)光接收單元120的焦點(diǎn)。
[0415]圖47C示出了處于被來自光投射單元110的具有黑引導(dǎo)圖案GP的光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S。如圖47C所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S沒有被照明光照射時(shí)，黑引導(dǎo)圖案GP顯示在顯示部400上。由于測(cè)量對(duì)象S的一部分被來自光投射單元110的光的亮部分照亮，因此用戶可以識(shí)別測(cè)量對(duì)象S的位置。但是，陰影形成在測(cè)量對(duì)象S的一部分處，由此當(dāng)黑引導(dǎo)圖案GP和陰影重疊時(shí)黑引導(dǎo)圖案GP嵌入陰影中，因此很難識(shí)別黑引導(dǎo)圖案GP的位置。
[0416]圖48A至圖48C是示出了當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被照明光照射時(shí)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的視圖。圖48A示出了處于被來自照明光輸出單元130的照明光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S，作為參考示例。如圖48A所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自照明光輸出單元130的照明光照射時(shí)，測(cè)量對(duì)象S上幾乎不形成陰影。
[0417]圖48B示出了處于被來自光投射單元110的具有白引導(dǎo)圖案GP的光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S。如圖48B所示，當(dāng)利用調(diào)節(jié)到適當(dāng)亮度的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S時(shí)，白引導(dǎo)圖案GP和測(cè)量對(duì)象S —起被顯示在顯示部400上。由于測(cè)量對(duì)象S上幾乎不形成陰影，因此可以精確地識(shí)別測(cè)量對(duì)象S和白引導(dǎo)圖案GP的位置。
[0418]圖48C示出了處于被來自光投射單元110的具有黑引導(dǎo)圖案GP的光照射的狀態(tài)下的測(cè)量對(duì)象S。如圖48C所示，當(dāng)利用調(diào)節(jié)至適當(dāng)亮度的照明光來照射測(cè)量對(duì)象S時(shí)，黑引導(dǎo)圖案GP和測(cè)量對(duì)象S —起顯示在顯示部400上。由于測(cè)量對(duì)象S上幾乎不形成陰影，因此可以精確地識(shí)別測(cè)量對(duì)象S和黑引導(dǎo)圖案GP的位置。
[0419]因此，以與光接收單元120的光軸的角度實(shí)質(zhì)相等的角度發(fā)出照明光，由此在抑制陰影的形成的同時(shí)照亮測(cè)量對(duì)象S。用戶由此可以可靠地識(shí)別測(cè)量對(duì)象S的圖像，以及輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP。因此，可以更精確地使測(cè)量對(duì)象S置于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0420]具體地，當(dāng)在顯示部400上指定用戶期望使光接收單元120聚焦的測(cè)量對(duì)象S的部分時(shí)，在測(cè)量對(duì)象S的圖像暗并且未被顯示的狀態(tài)下，用戶很難適當(dāng)?shù)刂付ㄔ酒谕劢沟牟糠?，如圖47B所示。因此，用戶可以通過使來自照明光輸出單元130的照明光照亮整個(gè)測(cè)量對(duì)象S并且顯示圖像，從而容易地指定要聚焦的部分。
[0421]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一至第四示例中，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被具有引導(dǎo)圖案GP的測(cè)量光照射時(shí)的照明光的強(qiáng)度被設(shè)置為小于當(dāng)測(cè)量對(duì)象沒有被具有引導(dǎo)圖案GP的測(cè)量光照射時(shí)的照明光的強(qiáng)度。
[0422]根據(jù)這樣的構(gòu)造，即使當(dāng)測(cè)量對(duì)象S同時(shí)被照明光和具有引導(dǎo)圖案GP的測(cè)量光照射時(shí)，由于照明光的強(qiáng)度小，因此可以識(shí)別投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上的引導(dǎo)圖案GP。用戶由此可以可靠地識(shí)別顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S和引導(dǎo)圖案GP。因此，測(cè)量對(duì)象S的表面可以可靠地位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0423]類似地，在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第五示例中，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被具有引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的測(cè)量光照射時(shí)的照明光的強(qiáng)度被設(shè)置為小于當(dāng)測(cè)量對(duì)象S沒有被具有引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的測(cè)量光照射時(shí)的照明光的強(qiáng)度。
[0424]根據(jù)這樣的構(gòu)造，即使當(dāng)測(cè)量對(duì)象S同時(shí)被照明光和具有引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP的測(cè)量光照射時(shí)，由于照明光的強(qiáng)度小，因此可以識(shí)別投影到測(cè)量對(duì)象S的表面上的引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP。用戶由此可以可靠地識(shí)別顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S以及引導(dǎo)圖案GP和輔助圖案AP。因此，測(cè)量對(duì)象S的表面可以可靠地位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0425](9)效果
[0426]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，在Z方向上移動(dòng)載物臺(tái)140，使得顯示在顯示部400上或者通過另一光投射單元IlOB投影在測(cè)量對(duì)象S的表面上的輔助圖案AP和通過一個(gè)光投射單元IlOA投影在測(cè)量對(duì)象S的表面上的引導(dǎo)圖案GP重疊。用戶由此可以使測(cè)量對(duì)象S的表面位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。因此，可以在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理中精確且容易地使測(cè)量對(duì)象S定位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0427]特別是，可以通過用戶在顯示部400上指定期望聚焦的測(cè)量對(duì)象S的部分并且在指定的部分上顯示或投影輔助圖案AP，從而以高精度地對(duì)用戶最希望執(zhí)行測(cè)量的部分進(jìn)行聚焦。在該情況下，形狀測(cè)量裝置500可以被構(gòu)造為使得可以指定用戶期望聚焦的測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)部分。
[0428]在該情況下，用戶可以可視地檢查與各個(gè)部分對(duì)應(yīng)的輔助圖案AP和引導(dǎo)圖案GP的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得可以在移動(dòng)載物臺(tái)140的同時(shí)以平衡的方式對(duì)測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)指定部分進(jìn)行聚焦。用戶也可以通過利用輔助圖案AP顯示可測(cè)量范圍來檢查所有指定部分是否包括在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0429]可以通過用戶操作載物臺(tái)操作單元145來移動(dòng)載物臺(tái)140，或者通過使CPU210驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146來自動(dòng)地移動(dòng)載物臺(tái)140。
[0430][7]焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能
[0431](I)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例
[0432]現(xiàn)在將描述與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第一輔助功能不同的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能。圖49A和圖49B是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例的視圖。在圖49A和圖49B的示例中，多個(gè)具有彼此不同高度的測(cè)量對(duì)象SA、SB、SC、SD安裝在圖1的載物臺(tái)140上。基于圖1的光接收單元120輸出的光接收信號(hào)，來將測(cè)量對(duì)象SA至SD的靜止圖像和實(shí)時(shí)圖像顯示在顯示部400上。
[0433]如圖49A所示，用戶可以通過操作圖1的PC200的操作單元250將光標(biāo)C置于顯示部400的圖像上的任意位置處。在圖49A的示例中，光標(biāo)C位于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象SA上的位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以將標(biāo)記M顯示在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象SA上的位置處，如圖49B所示。
[0434]在顯示了標(biāo)記M后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光，來照射至少測(cè)量對(duì)象SA的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分和其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象SA的與顯不標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分的聞度。
[0435]但是，由于在測(cè)量光的照射之前不能知道測(cè)量對(duì)象S的與圖像上顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度，因此，不能精確地將測(cè)量光僅施加于該部分。因此，當(dāng)光接收單元120聚焦于該部分時(shí)，測(cè)量對(duì)象S被具有與包括作為中心的相關(guān)部分的預(yù)定范圍(例如，光接收單元120的景深范圍)對(duì)應(yīng)的范圍的測(cè)量光照射。測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分由此被測(cè)量光照射，使得可以計(jì)算該部分的高度。
[0436]若測(cè)量對(duì)象SA的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分不在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，則將表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息顯示在顯示部400上。用戶由此可以容易地識(shí)別出指定位置不在光接收單元120在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。
[0437]在執(zhí)行形狀測(cè)量處理中，基于所計(jì)算的高度，移動(dòng)圖2的載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142，使得光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分。可以通過使圖1的CPU210驅(qū)動(dòng)圖1的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146，來自動(dòng)地執(zhí)行Z載物臺(tái)142的移動(dòng)(自動(dòng)聚焦功能)?？商鎿Q地，可以通過用戶操作圖1的載物臺(tái)操作單元145來手動(dòng)執(zhí)行Z載物臺(tái)142的移動(dòng)。在該情況下，CPU210可以在顯示部400上以數(shù)字或可視地顯示移動(dòng)Z載物臺(tái)142的方向和移動(dòng)量。用戶由此可以使光接收單元120聚焦在測(cè)量對(duì)象SA的指定部分。
[0438](2)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例
[0439]圖50A和圖50B、以及圖51是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例的視圖。在圖50A和圖50B、以及圖51的示例中，一個(gè)測(cè)量對(duì)象S安裝在圖1的載物臺(tái)140上。圖50A和圖50B、以及圖51的測(cè)量對(duì)象S具有多個(gè)上表面，其中每個(gè)上表面的高度彼此不同?；趫D1的光接收單元120輸出的光接收信號(hào)，在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的靜止圖像或?qū)崟r(shí)圖像。
[0440]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例中，與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例類似，用戶可以通過操作圖1的PC200的操作單元250將光標(biāo)C置于顯示部400的圖像上的任意位置處。通過在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置，用戶可以將標(biāo)記M顯示在用光標(biāo)C指定的位置處。
[0441]用戶順序地重復(fù)將光標(biāo)C置于多個(gè)任意位置中的每一個(gè)位置處，然后顯示標(biāo)記M，以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的多個(gè)位置中的每一個(gè)位置處顯示標(biāo)記M。每當(dāng)在指定位置處顯示標(biāo)記M時(shí)，都計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與所述位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。
[0442]在本示例中，如圖50A所示,用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的位置處。在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置，使得用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象S的位置處顯示第一標(biāo)記Ml,如圖50B所示。
[0443]在顯示標(biāo)記Ml后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記Ml的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記Ml的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記Ml的位置對(duì)應(yīng)的部分不在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，則在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信
肩、O
[0444]接下來，如圖50A所示,用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的另一位置處。在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置，使得用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象S的位置處顯示第二標(biāo)記M2,如圖50B所示。
[0445]在顯示標(biāo)記M2后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M2的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M2的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M2的位置對(duì)應(yīng)的部分不在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，貝U在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0446]接下來，如圖50A所示，用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的又一位置處。在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置，使得用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象S的位置處顯示第三標(biāo)記M3,如圖50B所示。
[0447]在顯示標(biāo)記M3后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M3的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M3的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M3的位置對(duì)應(yīng)的部分不在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，貝U在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0448]用戶當(dāng)將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)位置處時(shí)，優(yōu)選地將光標(biāo)C放置為包括測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)位置中的最高位置處的部分和最低位置處的部分。可以測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的與多個(gè)標(biāo)記Ml至M3對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分在Z方向上的距尚。
[0449]在執(zhí)行形狀測(cè)量處理中，基于所計(jì)算出的多個(gè)高度，移動(dòng)圖2的載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142，使得測(cè)量對(duì)象S的與標(biāo)記Ml至M3對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分分布于光接收單元120的焦點(diǎn)的附近，如圖51所示。在本示例中，顯示在顯示部400的圖像上的測(cè)量對(duì)象S的與標(biāo)記Ml至M3對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分用虛線圓圈表示。
[0450]因此，根據(jù)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例，可以通過用戶在顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上指定多個(gè)任意位置，使測(cè)量對(duì)象S的與多個(gè)指定位置對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)。在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)任意位置由此可以精確地并且容易地位于光接收單元120的景深范圍內(nèi)。
[0451]與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例類似，可以自動(dòng)或者通過用戶手動(dòng)地移動(dòng)Z載物臺(tái)142。用戶由此可以使光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)期望位置。在執(zhí)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前，當(dāng)通過用戶手動(dòng)移動(dòng)Z載物臺(tái)142時(shí)，可以再次計(jì)算出要測(cè)量的部分的高度，并且可以檢查測(cè)量對(duì)象S是否安裝在適合于形狀測(cè)量處理的位置處。
[0452](3)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例[0453]圖52A和圖52B、以及圖53A和至圖53D是描述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例的視圖。在圖52A和圖52B、以及圖53A和至圖53D的示例中，具有彼此不同高度的測(cè)量對(duì)象SA、SB、SC、SD安裝在圖1的載物臺(tái)140上?；趫D1的光接收到單元120輸出的光接收信號(hào)，在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象SA至SD的靜止圖像或者實(shí)時(shí)圖像。
[0454]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例中，與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二示例類似，用戶可以操作圖1的PC200的操作單元250，以在顯示部400的圖像上的多個(gè)指定位置中的每一個(gè)位置處顯示標(biāo)記M。每當(dāng)標(biāo)記M顯示在指定位置處時(shí)，就計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與所述位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。
[0455]在本示例中，用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象SA上的位置處，如圖52A所示。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象SA上的位置處顯示標(biāo)記MA,如圖52B所示。
[0456]在顯示了標(biāo)記MA后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象SA的與顯示標(biāo)記MA的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算測(cè)量對(duì)象SA的與顯示標(biāo)記MA的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象SA的與顯示標(biāo)記MA的位置對(duì)應(yīng)的部分沒有在Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)，則在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0457]然后，如圖52A所示,用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象SB上的位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象SB的位置處顯示標(biāo)記MB,如圖52B所示。
[0458]在顯示標(biāo)記MB后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象SB的與顯示標(biāo)記MB的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象SB的與顯示標(biāo)記MB的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象SB的與顯示標(biāo)記MB的位置對(duì)應(yīng)的部分沒有在Z方向上的可測(cè)量的范圍內(nèi)，則在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0459]然后，如圖52A所示,用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象SC上的位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象SC上的位置處顯示標(biāo)記MC,如圖52B所示。
[0460]在顯示標(biāo)記MC后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象SC的與顯示標(biāo)記MC的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象SC的與顯示標(biāo)記MC的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象SC的與顯示標(biāo)記MC的位置對(duì)應(yīng)的部分沒有在Z方向上的可測(cè)量的范圍內(nèi)，則在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0461]然后，如圖52A所示,用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象SD上的位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，用戶可以在顯示部400上的用光標(biāo)C指定的測(cè)量對(duì)象SD上的位置處顯示標(biāo)記MD,如圖52B所示。
[0462]在顯示標(biāo)記MD后，利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少測(cè)量對(duì)象SD的與顯示標(biāo)記MD的位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此可以通過三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象SD的與顯示標(biāo)記MD的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。若測(cè)量對(duì)象SD的與顯示標(biāo)記MD的位置對(duì)應(yīng)的部分沒有在Z方向上的可測(cè)量的范圍內(nèi)，則在顯示部400上顯示表示不能計(jì)算高度的錯(cuò)誤信息。
[0463]當(dāng)用戶將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的多個(gè)測(cè)量對(duì)象SA至SD的各個(gè)位置處時(shí)，用戶優(yōu)選將光標(biāo)C放置為使得在多個(gè)測(cè)量對(duì)象SA至SD的多個(gè)部分中的從最高位置處的部分至最低位置處的部分的多個(gè)部分實(shí)質(zhì)上等間距?？梢詼y(cè)量測(cè)量對(duì)象SA至SD的與多個(gè)標(biāo)記MA至MD對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分之間在Z方向上的距離。
[0464]在執(zhí)行形狀測(cè)量處理中，移動(dòng)載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142，使得多個(gè)被計(jì)算的部分中最高位置處的測(cè)量對(duì)象SA的部分處于光接收單元120的焦點(diǎn)處，如圖53A所示。在本示例中，顯示在顯示部400的圖像上的與標(biāo)記MA至MD對(duì)應(yīng)的測(cè)量對(duì)象SA至SD的各部分用虛線圓圈表示。在該狀態(tài)下執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SA的形狀測(cè)量。在執(zhí)行了測(cè)量對(duì)象SA的形狀測(cè)量后，移動(dòng)載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142使得處于多個(gè)被計(jì)算的部分中第二高位置處的測(cè)量對(duì)象SD的部分處于光接收單元120的焦點(diǎn)處，如圖53B所示。在該狀態(tài)下執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SD的形狀測(cè)量。
[0465]在執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SD的形狀測(cè)量后，移動(dòng)載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142使得處于多個(gè)被計(jì)算的部分中的第三高位置處的測(cè)量對(duì)象SB的部分處于光接收單元120的交點(diǎn)處，如圖53C所示。在該狀態(tài)下執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SB的形狀測(cè)量。在執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SB的形狀測(cè)量后，移動(dòng)載物臺(tái)140的Z載物臺(tái)142使得處于多個(gè)被計(jì)算的部分中的最低位置處的測(cè)量對(duì)象SC的部分處于光接收單元120的交點(diǎn)處，如圖53D所示。在該狀態(tài)下執(zhí)行測(cè)量對(duì)象SC的形狀測(cè)量。
[0466]在完成了測(cè)量對(duì)象SA至SD的形狀測(cè)量后，合成表示測(cè)量對(duì)象SA至SD的形狀的形狀數(shù)據(jù)。與焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一示例類似，可以自動(dòng)或者通過用戶手動(dòng)地移動(dòng)Z載物臺(tái)142。由此，即使從所指定的最高位置處的部分至所指定最低位置處的部分的距離超過Z方向上的可測(cè)量范圍，用戶也可以使光接收單元120聚焦于多個(gè)測(cè)量對(duì)象SA至SD的指定部分中的每一個(gè)部分。
[0467]根據(jù)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第三示例，用戶可以在顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上指定多個(gè)任意位置，使得測(cè)量對(duì)象S的與多個(gè)指定位置中的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分中的每一個(gè)部分位于光接收單元120的焦點(diǎn)處，并用光照射測(cè)量對(duì)象S。由此，在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理中，可以精確地并且容易地使測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)任意位置中的每一個(gè)位置均位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0468]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第一至第三示例中，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分不在Z方向的可測(cè)量范圍內(nèi)時(shí)，圖1的CPU210可以改變顯示標(biāo)記M的位置，以將測(cè)量對(duì)象S的與所述改變后的位置對(duì)應(yīng)的部分位于Z方向上的可測(cè)量范圍內(nèi)。由此，光接收單元120可以精確地并且容易地聚焦于測(cè)量對(duì)象S的與改變后的標(biāo)記M的位置或者其周邊的位置對(duì)應(yīng)的部分。在形狀測(cè)量處理中，可以基于改變后的標(biāo)記M的位置來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。
[0469]在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的第二和第三示例中，用戶在顯示部400上指定期望聚焦的位置，并且控制Z載物臺(tái)142使得光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分。為了使光接收單元120聚焦于測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分，需要知道相關(guān)部分的高度，由此用測(cè)量光照射這樣的要計(jì)算高度的部分。
[0470]但是，很難用測(cè)量光精確地照射測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分。這是因?yàn)闇y(cè)量光根據(jù)測(cè)量對(duì)象S的高度在X方向上移動(dòng)。因此，相關(guān)位置的高度對(duì)于用測(cè)量光精確地照射測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分是必需的。在本示例中，利用在X方向上具有預(yù)定寬度的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，從而至少計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。要注意，可以用測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S在X方向上的整個(gè)寬度。
[0471]在計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分的高度后，移動(dòng)Z載物臺(tái)142使得光接收單元120的焦點(diǎn)處于所計(jì)算出的高度。由于不能針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的位于光接收單元120在Z方向上的當(dāng)前可測(cè)量范圍之外的部分計(jì)算高度，因此不能移動(dòng)X載物臺(tái)142使得光接收單元120的焦點(diǎn)處于相關(guān)部分處。
[0472]由此，用戶在根據(jù)Z載物臺(tái)142的當(dāng)前位置指定與測(cè)量對(duì)象S的被假定為較靠近光接收單元120的焦點(diǎn)的部分相對(duì)應(yīng)的位置的同時(shí)，順序地指定與期望聚焦的部分對(duì)應(yīng)的位置并且移動(dòng)Z載物臺(tái)142。由此可以針對(duì)在Z方向上具有大尺寸的測(cè)量對(duì)象S，計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的整體高度。
[0473](4)提高高度計(jì)算的速度
[0474]優(yōu)選高速計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記Ml的位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。以下將描述提高高度計(jì)算速度的方法。
[0475]圖54是描述提高高度計(jì)算速度的第一方法的視圖。測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分被稱為測(cè)量部分Ms。如圖54所示，光投射單元110可以利用測(cè)量光在點(diǎn)A至點(diǎn)A’的范圍內(nèi)從斜上方照射測(cè)量對(duì)象S。在圖54的示例中，計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度。測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms在Z方向上的可測(cè)量的范圍是從點(diǎn)P至點(diǎn)P’的范圍。點(diǎn)P、P’由測(cè)量部分Ms在X方向上的位置限定。
[0476]利用從光投射單元110的點(diǎn)B發(fā)射的測(cè)量光來照射作為Z方向上的可測(cè)量范圍的上限的點(diǎn)P。另一方面，利用從光投射單元110的點(diǎn)B’發(fā)出的測(cè)量光來照射作為Z方向上的可測(cè)量范圍的下限的點(diǎn)P’。也就是說，光投射單元110足以照射從點(diǎn)A至點(diǎn)A’范圍內(nèi)的從點(diǎn)B至點(diǎn)B’范圍內(nèi)的測(cè)量光以計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度。
[0477]由此，光投射單元110用點(diǎn)B至點(diǎn)B’范圍內(nèi)的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，而不用從點(diǎn)A至點(diǎn)B的范圍以及從點(diǎn)B’至點(diǎn)A’的范圍內(nèi)的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S。在該情況下，在高度的計(jì)算中減小了獲得圖案圖像的范圍。由此提高了測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度的計(jì)算速度。
[0478]圖55是描述提高高度計(jì)算速度的第二方法的視圖。測(cè)量對(duì)象S的與顯示標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分被稱為測(cè)量部分Ms。在圖55的示例中，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度。圖1的光接收單元120可以選擇性地僅將與二維排列的像素對(duì)應(yīng)的特定范圍的光接收信號(hào)輸出至圖2的控制板150。
[0479]在本示例中，如圖55所示，當(dāng)計(jì)算高度時(shí),光接收單元120僅將與包括測(cè)量部分Ms并且在視野范圍的光接收信號(hào)的X方向上延伸的一定寬度的線L相對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)輸出至圖1的控制板150。另一方面，光接收單元120不輸出與視野范圍的光接收信號(hào)的其他部分對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)。換而言之，在圖2和圖55的示例中，測(cè)量光的照射位置根據(jù)測(cè)量對(duì)象S的高度而在X方向上改變，但是不在Y方向上改變。使用這樣的特性，光接收單元120輸出的光接收信號(hào)在Y方向上的范圍被限制于至少可以計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與指定位置對(duì)應(yīng)的部分的高度的狀態(tài)。[0480]在該情況下，提高了光接收信號(hào)從光接收單元120至控制板150的傳送速度。因此，可以提高光接收單元120的幀速率。圖1的CPU210由此可以高速地獲得圖案圖像。因此，可以提高測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度的計(jì)算速度。
[0481]圖56是描述提高高度計(jì)算速度的第三方法的視圖。測(cè)量對(duì)象S的與顯示多個(gè)標(biāo)記M的位置對(duì)應(yīng)的部分被稱為測(cè)量部分Msl、Ms2、Ms3。在圖56的示例中，計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)測(cè)量部分Msl至Ms3的高度。
[0482]在該示例中，當(dāng)計(jì)算高度時(shí)，用測(cè)量光照射多個(gè)測(cè)量對(duì)象Msl至Ms3的周圍，以獲得測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)測(cè)量部分Msl至Ms3的圖案圖像。在該情況下，優(yōu)選將測(cè)量光的圖案設(shè)置為包括測(cè)量部分Msl至Ms3在Y方向上的位置。另一方面，測(cè)量對(duì)象S的所有部分中的其他部分不被測(cè)量光照射。由此減小了獲得圖案圖像的范圍。因此，提高了測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)測(cè)量對(duì)象Msl至Ms3的高度的計(jì)算速度。
[0483]因此，在提高高度的計(jì)算速度的第一至第三方法中，當(dāng)計(jì)算高度時(shí)減小了 CPU210的處理時(shí)間。由此可以高速地計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與通過操作單元250指定的位置對(duì)應(yīng)的部分的位置。提高高度計(jì)算速度的第一至第三方法可以結(jié)合執(zhí)行。由此可以以例如220ms計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分Ms的高度。
[0484](5)高度顯示功能
[0485]用戶可以在顯示部400上顯示與測(cè)量對(duì)象S中的指定部分的位置相關(guān)的信息(例如，高度)。圖57A至圖57C是示出了高度顯示功能的示例的視圖。如圖57A所示，用戶可以操作圖1的PC200的操作單元250以將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的任意位置處。
[0486]當(dāng)在該狀態(tài)下選擇了相關(guān)位置時(shí)，利用來自圖1的光投射單元110的測(cè)量光來至少照射測(cè)量對(duì)象S的與所選位置對(duì)應(yīng)的部分及其周邊的部分。由此用三角測(cè)距法計(jì)算出測(cè)量對(duì)象S的與所選位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。如圖57B所示,在顯示部400上顯示所計(jì)算出的高度。用戶可以容易地識(shí)別所計(jì)算出的高度。
[0487]用戶可以操作PC200的操作單元250以將光標(biāo)C置于顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S中的另一位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下選擇相關(guān)位置時(shí)，計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與所選位置對(duì)應(yīng)的部分的高度。如圖57C所示，在顯示部400上顯示所計(jì)算出的高度。通過PC200的操作單元250選擇的測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)部分的高度之差可以顯示在顯示部400上。在此情況下，用戶可以識(shí)別計(jì)算出的該多個(gè)部分的高度之差。
[0488](6)輪廓顯示功能
[0489]用戶可以在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S中指定部分的輪廓。圖58A和圖58B、以及圖59A和圖59B是描述測(cè)量對(duì)象S的輪廓測(cè)量的視圖。圖58A和圖58B、以及圖59A和圖59B的測(cè)量對(duì)象S具有多個(gè)上表面，其中每個(gè)上表面的高度彼此不同。圖58A和圖59A示出了處于被來自光投射單元110的測(cè)量光照射的狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象S的透視圖。圖58B和圖59B示出了用測(cè)量光照射的測(cè)量對(duì)象S的平面圖。
[0490]在圖58A的示例中，從光投射單元110發(fā)出與Y方向平行的線形光。在該情況下，如圖58B所示，與Y方向平行的線形測(cè)量光的多個(gè)部分在X方向上相對(duì)于彼此偏移與測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)上表面的高度對(duì)應(yīng)的距離，并且被施加到測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)上表面上。
[0491]在圖59A的示例中，從光投射單元110發(fā)出多束與Y方向平行并且在X方向上偏移與測(cè)量對(duì)象S的每個(gè)上表面的高度對(duì)應(yīng)的距離的線形測(cè)量光。在該情況下，如圖59B所示，以與Y方向平行的多束線形測(cè)量光照射到測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)上表面以排列在同一直線上。基于從光投射單元110發(fā)射的多束線形測(cè)量光之間在X方向上的距離以及每個(gè)線形測(cè)量光在Y方向上的位置來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的輪廓。
[0492]圖60A至圖60C以及圖61A至圖61C是示出了測(cè)量對(duì)象S的輪廓的測(cè)量過程的視圖。首先，如圖60A所示，用戶操作圖1的PC200的操作單元250以在顯示部400上指定測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量部分在X方向上的位置。可以在X方向上的指定位置上顯示與Y方向平行、在圖60中用虛線表示的參考線RL。要注意，當(dāng)不顯示參考線RL時(shí)，可以省略圖60A的過程。
[0493]如圖60B所示,用戶操作操作單元250以在X方向上移動(dòng)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的上表面的一部分處的線形測(cè)量光，以與參考線RL重疊。例如，通過用戶操作操作單元250來確定線形測(cè)量光的要移動(dòng)的部分并且指定線形測(cè)量光在Y方向上的位置的多個(gè)地點(diǎn)。圖1的CPU210通過控制圖2的圖案生成部分112使從光投射單元110發(fā)射的線形測(cè)量光變形，使得用顯示在顯示部400上的線形測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S。
[0494]如圖60C和圖61A所示，用戶然后重復(fù)操作操作單元250的操作以及在X方向上移動(dòng)顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的上表面的另一部分處的線形測(cè)量光，以與參考線RL重疊。CPU210由此還進(jìn)一步通過控制圖案生成部分112來使從光投射單元110發(fā)出的線形測(cè)量光變形，使得用顯示在顯示部400上的線形測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S。
[0495]CPU210在顯示在顯示部400上的線形測(cè)量光變?yōu)榫€形之前，基于在顯示部400上移動(dòng)的線形測(cè)量光的每個(gè)部分的移動(dòng)距離來計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的輪廓(橫截面形狀)。如圖61B所示，在顯示部400上與測(cè)量對(duì)象S的圖像并排顯示所計(jì)算出的測(cè)量對(duì)象S的輪廓PR。在該情況下，用戶可以通過操作顯示在顯示部400上的光的圖案，容易地識(shí)別出測(cè)量對(duì)象S的橫截面的形狀。輪廓PR可以在顯示部400上顯示為與測(cè)量對(duì)象S的圖像重疊，或者可以顯示在與顯示測(cè)量對(duì)象S的窗口不同的窗口中。
[0496]用戶可以通過操作操作單元250來指定輪廓PR的多個(gè)部分。如圖61C所示，測(cè)量對(duì)象S的與用戶指定的多個(gè)部分對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分之間的尺寸顯示在顯示部400上。由此可以容易地識(shí)別諸如測(cè)量對(duì)象S的任意部分的寬度、高度等的尺寸。
[0497](7)效果
[0498]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，當(dāng)用戶指定顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的任意位置時(shí)，通過三角測(cè)距法計(jì)算測(cè)量對(duì)象S的與指定的任意位置對(duì)應(yīng)的部分的位置。所計(jì)算出的位置位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。由此在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理中，可以精確地并且容易地使測(cè)量對(duì)象S的任意部分位于光接收單元120的焦點(diǎn)處。
[0499][8]姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能
[0500]( I)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例
[0501]在形狀測(cè)量的準(zhǔn)備中的第二調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。圖62A至圖62D是描述測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的調(diào)節(jié)的視圖。圖62A和圖62C示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的測(cè)量光照射的狀態(tài)。圖62B和圖62D分別示出了當(dāng)利用圖62A和圖62C的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。[0502]在圖62A至圖62D的示例中，測(cè)量對(duì)象S是具有L形橫截面、帶有不同高度的兩層的上表面的塊。在圖62A的示例中，來自光投射單元110的測(cè)量光被測(cè)量對(duì)象S的上層的上表面遮蔽。在該情況下，在測(cè)量對(duì)象S的下層的上表面中的測(cè)量位置處形成陰影Ss，如圖62B所示。因此，不能測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置的形狀。
[0503]在圖62C的示例中，通過改變測(cè)量對(duì)象S的方向來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。在該情況下，在測(cè)量對(duì)象S的下層的上表面中的測(cè)量位置處沒有形成陰影Ss，如圖62D所示。因此，可以測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置的形狀。
[0504]但是，即使沒有在測(cè)量位置處形成陰影，多次被測(cè)量對(duì)象S的多個(gè)部分反射(多重反射)的測(cè)量光有時(shí)被圖1的光接收單元120接收。在該情況下，多重反射的測(cè)量光的偽圖像以疊加的方式顯示在圖1的顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上。由此不能精確地測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置的形狀。
[0505]在測(cè)量對(duì)象S的一部分處的陰影Ss的形成或者多重反射的出現(xiàn)是自然現(xiàn)象，并且即使在測(cè)量位置處形成陰影Ss或者出現(xiàn)多重反射，用戶可能也不會(huì)注意到。由此根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500具有幫助將測(cè)量對(duì)象S安裝為其中在測(cè)量位置處不形成陰影Ss并且不出現(xiàn)多重反射的姿態(tài)的功能(在下文中其被稱為姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能)。
[0506]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例中，測(cè)量對(duì)象S被來自圖2的光投射單元11的具有預(yù)定的圖案、用于姿態(tài)調(diào)節(jié)的測(cè)量光照射。在下文中，來自光投射單元110的用于姿態(tài)調(diào)節(jié)、照射測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量光被稱為調(diào)節(jié)光。調(diào)節(jié)光的圖案可以與在形狀測(cè)量處理中照射測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量光的圖案不同。[0507]作為與形狀測(cè)量處理中照射測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量光的圖案不同的調(diào)節(jié)光的圖案的示例，測(cè)量對(duì)象S可以被具有在形狀測(cè)量處理中順序地照射測(cè)量對(duì)象S的多束測(cè)量光中的一束測(cè)量光的圖案的調(diào)節(jié)光照射。可替代地，測(cè)量對(duì)象S可以被具有與在形狀測(cè)量處理中順序地照射測(cè)量對(duì)象S的多束測(cè)量光中的任何測(cè)量光的圖案不同的圖案的調(diào)節(jié)光照射。
[0508]調(diào)節(jié)光優(yōu)選具有這樣的圖案:用戶可以容易地確定陰影的形成或多重反射的出現(xiàn)。當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被具有這樣圖案的調(diào)節(jié)光照射時(shí)，用戶可以容易地確定在測(cè)量位置處形成的陰影或者出現(xiàn)的多重反射。與圖2的Y方向平行的條紋圖案被稱為豎直圖案，與圖2的X方向平行的條紋圖案被稱為水平圖案。
[0509]圖63A和圖63B、以及圖64A和圖64B是描述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一示例的視圖。圖63A示出了被來自一個(gè)光投射單元IlOA的具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖63A所示，在由虛線圓圈表示的區(qū)域R1、R2、R3、R4中形成了陰影。在用虛線矩形表示的區(qū)域R5中，由于多重反射而出現(xiàn)了豎直圖案的對(duì)比度的降低。
[0510]圖63B示出了被來自另一光投射單元IlOB的具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖638所示，在由虛線圓圈表示的區(qū)域1?6、1?7、1?8、1?9中形成了陰影。在由虛線矩形表示的區(qū)域RlO中，由于測(cè)量對(duì)象S的該部分傾斜，因此豎直圖案的間隔近。
[0511]圖64A示出了被來自一個(gè)光投射單元IlOA的具有水平圖案的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖64A所示，在用虛線圓圈表示的區(qū)域R1、R2、R3、R4中形成了陰影。在用虛線矩形表示的區(qū)域R5中，由于多重反射而出現(xiàn)水平圖案的對(duì)比度的降低。
[0512]圖64B示出了被來自另一光投射單元IlOB的具有水平圖案的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖648所示，在用虛線矩形表示的區(qū)域1?6、1?7、1?8、1?9中形成了陰影。[0513]如圖63A和圖63B、以及圖64A和圖64B所示，在測(cè)量對(duì)象S中的形成陰影的區(qū)域中、由于多重反射出現(xiàn)圖案的對(duì)比度降低的區(qū)域中、以及圖案的間隔近的區(qū)域中，不能精確地測(cè)量形狀。在下文中，測(cè)量對(duì)象S中的形成陰影的區(qū)域、由于多重反射出現(xiàn)圖案的對(duì)比度降低的區(qū)域、以及圖案的間隔近的區(qū)域被稱為測(cè)量困難區(qū)域。
[0514]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能中，由于測(cè)量對(duì)象S被具有與形狀測(cè)量處理中的測(cè)量光的圖案不同的圖案的調(diào)節(jié)光照射，因此用戶可以容易地識(shí)別出測(cè)量困難區(qū)域。在測(cè)量困難區(qū)域的識(shí)別中，具有與正弦測(cè)量光、條紋測(cè)量光、或者編碼測(cè)量光的圖案相同的圖案的調(diào)節(jié)光的圖案的使用可能不適當(dāng)。
[0515]原因是形成圖案、與Y方向平行的多個(gè)直線(條紋)的間隔和移動(dòng)的單位被設(shè)置為適于執(zhí)行形狀測(cè)量處理。因此，優(yōu)選利用具有用戶可以容易地識(shí)別形成陰影等的、成為測(cè)量困難區(qū)域的部分的圖案的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象S。用戶由此可以容易地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0516]用戶可以在用測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S的情況下調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)?？梢岳缤ㄟ^旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S，或者例如通過移動(dòng)載物臺(tái)140的0載物臺(tái)143來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。在該情況下，由于可以在檢查測(cè)量困難區(qū)域的同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)，因此可以在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量之前容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)到適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0517](2)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例
[0518]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例中，同時(shí)用來自光投射單元IlOA和IlOB的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象S。不管是利用來自光投射單元IlOA或者來自光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光中的哪個(gè)調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象S，形成陰影的區(qū)域、由于多重反射出現(xiàn)圖案的對(duì)比度的降低的區(qū)域、以及圖案的間隔近的區(qū)域都成為測(cè)量困難區(qū)域。
[0519]圖65是描述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第二示例的視圖。圖65示出了被來自一個(gè)光投射單元IlOA的具有水平圖案的調(diào)節(jié)光照射并且被來自另一光投射單元IlOB的具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。
[0520]如圖65所示，在由虛線矩形表示的區(qū)域R5中，由于多重反射而出現(xiàn)水平圖案的對(duì)比度的降低。在用虛線矩形表示的區(qū)域RlO中，由于測(cè)量對(duì)象S的該部分是傾斜的，因此豎直圖案的間隔近。
[0521]因此，在本示例中，區(qū)域R5和RlO是測(cè)量困難區(qū)域。與利用來自光投射單元110A、IlOB的任何一個(gè)的調(diào)節(jié)光照射測(cè)量對(duì)象S的情況相比，可以通過利用來自兩個(gè)光投射單元IlOA和IlOB的調(diào)節(jié)光照射測(cè)量對(duì)象S，來減小測(cè)量困難區(qū)域。
[0522]在上述示例中，從一個(gè)光投射單元IlOA發(fā)出具有水平圖案的調(diào)節(jié)光，并且從另一光投射單元IlOB發(fā)出具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光，但是本發(fā)明不限制于此。可以從一個(gè)光投射單元IlOA發(fā)出具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光，并且可以從另一光投射單元IlOB發(fā)出具有水平圖案的調(diào)節(jié)光。若不需要區(qū)分來自光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光和來自光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光，則光投射單元IlOA和IlOB均可以發(fā)出具有豎直圖案的調(diào)節(jié)光，或者光投射單元IlOA和IlOB均可以發(fā)出具有水平圖案的調(diào)節(jié)光。
[0523]在上述示例中，顯示同時(shí)被來自光投射單元IlOA和IlOB的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像，但是本發(fā)明不限制于此。可以分開顯示被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像(例如，圖64A的圖像)和被來自另一光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像(例如，圖63B的圖像)。在該情況下,可以通過合成圖63B的圖像和圖64A的圖像來顯示實(shí)質(zhì)上與圖65的圖像相同的圖像。
[0524]可替換地，與圖5的示例類似，可以在顯示部400上以雙屏并排顯示被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像和被來自另一光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。圖66是示出了用于雙屏顯示圖像的⑶I的示例的視圖。
[0525]如圖66所示，在顯示部400的圖像顯示區(qū)域410中顯示被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。在顯示部400的圖像顯示區(qū)域420中顯示被來自另一光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像。若并排顯示測(cè)量對(duì)象S的兩個(gè)圖像，則用戶可以容易地區(qū)分和識(shí)別當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射時(shí)的測(cè)量困難區(qū)域以及當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自另一光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光照射時(shí)的測(cè)量困難區(qū)域。
[0526]由此，用戶通過在顯示部400上分開地顯示被來自各個(gè)光投射單元110A、110B的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像，可以容易地區(qū)分和識(shí)別與光投射單元IlOA對(duì)應(yīng)的測(cè)量困難區(qū)域和與光投射單元IlOB對(duì)應(yīng)的測(cè)量困難區(qū)域。用戶由此可以從光投射單元110AU10B中選擇測(cè)量位置沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中的光投射單元110，并且進(jìn)行形狀測(cè)量處理。
[0527]若用來自光投射單元110AU10B 二者的測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象，則與測(cè)量對(duì)象被來自光投射單元110AU10B中的一個(gè)的測(cè)量光照射的情況相比，測(cè)量困難區(qū)域減少。用戶由此可以通過合成被來自各個(gè)光投射單元110A、110B的調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像并且將其顯示在顯示部400上，來識(shí)別當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自各光投射單元110AU10B的測(cè)量光照射時(shí)的測(cè)量困難區(qū)域。
[0528]可以針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的被來自光投射單元110A、1 IOB的測(cè)量光中至少一個(gè)照射的部分進(jìn)行形狀測(cè)量。換而言之，不能針對(duì)測(cè)量對(duì)象S的沒有被來自光投射單元110AU10B中的任何一個(gè)的測(cè)量光照射的部分進(jìn)行形狀測(cè)量。因此，用戶僅僅需要識(shí)別測(cè)量對(duì)象S的沒有被來自光投射單元110AU10B中的任何一個(gè)的測(cè)量光照射的部分。
[0529]在圖65的示例中，在顯示部400上顯示處于被來自兩個(gè)光投射單元110A、1 IOB的調(diào)節(jié)光照射狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象S的圖像。在圖66的示例中，在顯示部400上并排顯示處于被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象S的圖像和處于被來自另一光投射單元IlOB的調(diào)節(jié)光照射狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象S的圖像。用戶由此可以容易地識(shí)別測(cè)量對(duì)象S的由于未被來自光投射單元110AU10B中的任何一個(gè)的測(cè)量光照射而成為測(cè)量困難區(qū)域的部分。
[0530]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一和第二示例中，調(diào)節(jié)光具有豎直圖案或水平圖案，但是本發(fā)明不限制于此。例如，調(diào)節(jié)光可以具有點(diǎn)圖案或者格子圖案(棋盤設(shè)計(jì))?？商娲?，調(diào)節(jié)光可以具有均勻的光量分布(均勻圖案)。用戶然后可以更加容易地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。圖67是示出了被用于調(diào)節(jié)光具有均勻圖案的的光照射的測(cè)量對(duì)象S的視圖。如圖67所示，在測(cè)量對(duì)象S的一部分處形成陰影Ss。用戶可以基于在測(cè)量對(duì)象S上形成的陰影Ss來識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0531]當(dāng)使用具有均勻圖案的光以用于調(diào)節(jié)光時(shí)，測(cè)量對(duì)象S優(yōu)選被這樣的調(diào)節(jié)光照射:強(qiáng)度、頻率等被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置為使得用戶可以容易地識(shí)別形成陰影等而成為測(cè)量困難區(qū)域的部分。根據(jù)這樣的構(gòu)造，與測(cè)量對(duì)象S被作為自然現(xiàn)象的自然光照射的情況相比，用戶可以容易地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0532](3)測(cè)量困難區(qū)域的估計(jì)
[0533]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的第一和第二示例中，用戶通過查看施加在測(cè)量對(duì)象S上的測(cè)量光的圖像來識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域，但是本發(fā)明不限制于此。若用戶很難識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域，圖1的CPU210可以基于照射到測(cè)量對(duì)象S上的調(diào)節(jié)光來估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域。
[0534]主立體形狀數(shù)據(jù)的與測(cè)量困難區(qū)域?qū)?yīng)的部分是諸如數(shù)據(jù)丟失部分、數(shù)據(jù)不精確部分等的缺陷部分。估計(jì)主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，并且測(cè)量對(duì)象S的圖像顯示為使得可以識(shí)別所估計(jì)的缺陷部分，從而使得用戶可以精確地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。由此，在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前，可以容易并且精確地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)為適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0535]圖68是示出了測(cè)量對(duì)象S的包括測(cè)量困難區(qū)域的估計(jì)結(jié)果的圖像的視圖。在圖68的示例中，CPU210基于測(cè)量對(duì)象S未被調(diào)節(jié)光照射從而較暗的部分(S卩，陰影部分)，來將在顯示部400上形成陰影的部分估計(jì)為測(cè)量困難區(qū)域。CPU210還可以基于調(diào)節(jié)光的圖案的對(duì)比度，來在顯示部400上估計(jì)出現(xiàn)多重反射的部分作為測(cè)量困難區(qū)域。此外，CPU210可以將調(diào)節(jié)光的圖案近的部分估計(jì)為測(cè)量困難區(qū)域。
[0536]如圖68所示,CPU210在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖68的示例中，測(cè)量困難區(qū)域用陰影圖案突出顯示。用戶由此可以容易地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0537]在測(cè)量困難區(qū)域的估計(jì)中，測(cè)量對(duì)象S可以順序地被來自光投射單元110的具有彼此不同圖案的多束測(cè)量光照射。例如，測(cè)量對(duì)象S可以被來自光投射單元110的具有任意圖案的第一調(diào)節(jié)光照射，然后測(cè)量對(duì)象S可以被具有這樣圖案的第二調(diào)節(jié)光照射:在所述圖案中，反轉(zhuǎn)了第一調(diào)節(jié)光的亮部分和暗部分。
[0538]在該情況下，由于在當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被第一調(diào)節(jié)光或第二調(diào)節(jié)光照射時(shí)沒有檢測(cè)到反射光的區(qū)域中形成了陰影，因此所述區(qū)域被估計(jì)為測(cè)量困難區(qū)域。根據(jù)這樣的過程，可以識(shí)別出由于與調(diào)節(jié)光的暗部分對(duì)應(yīng)而沒有檢測(cè)到反射光的區(qū)域以及由于陰影的形成而沒有檢測(cè)到反射光的區(qū)域。
[0539]顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像可以是使用一個(gè)測(cè)量光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像，或者可以是使用一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像?？商鎿Q地，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像可以是使用照明光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像，或者可以是測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的圖像。
[0540]可以每隔預(yù)定的時(shí)間利用調(diào)節(jié)光照射測(cè)量對(duì)象S。在該情況下，CPU210基于照射測(cè)量對(duì)象S的調(diào)節(jié)光，每隔預(yù)定的時(shí)間順序地估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域。根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)改變時(shí)，隨著測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。
[0541]圖69A和圖69B、圖70A和圖70B、以及圖71A和圖71B是示出了當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的調(diào)節(jié)光照射時(shí)測(cè)量困難區(qū)域的改變的視圖。圖69A、圖70A、和圖71A示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA照射的狀態(tài)。圖69B、圖70B、和圖71B分別示出了利用圖69A、圖70A、和圖71A的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。
[0542]在圖69A和圖69B至圖71A和圖71B的測(cè)量對(duì)象S中，在板狀構(gòu)件Su上并排地形成有兩個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv。在本示例中，一個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv的周邊處的三個(gè)點(diǎn)PU P2、P3是測(cè)量位置。
[0543]在圖69A的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，在載物臺(tái)140上將測(cè)量對(duì)象S布置為使得兩個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv在X方向上并排。在該情況下，兩個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv之間的部分和一個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv的一側(cè)(左側(cè))的部分被估計(jì)為測(cè)量困難區(qū)域。
[0544]如圖69B所示，估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域被疊加顯示在測(cè)量對(duì)象S的圖像上。在圖69B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)P2、P3沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。但是，點(diǎn)Pl包括在測(cè)量困難區(qū)域中。
[0545]用戶可以通過操作載物臺(tái)操作單元145來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。圖70A是示出了在0方向上將圖69A的載物臺(tái)140旋轉(zhuǎn)45度的狀態(tài)的視圖。如圖70A所示，當(dāng)載物臺(tái)140旋轉(zhuǎn)時(shí)，載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)改變。
[0546]如圖70B所示，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域被更新。在圖70B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)P3沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。但是點(diǎn)P1、點(diǎn)P2包括在測(cè)量困難區(qū)域中。
[0547]用戶可以通過進(jìn)一步地操作載物臺(tái)操作單元145來進(jìn)一步調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。圖71A是示出了在0方向上將圖70A的載物臺(tái)140進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)45度的狀態(tài)的視圖。如圖71A所示，當(dāng)載物臺(tái)140旋轉(zhuǎn)時(shí)，載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)改變。
[0548]如圖71B所示，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域被更新。在圖71B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)PU P3沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。但是點(diǎn)P2包括在測(cè)量困難區(qū)域中。
[0549]用戶可以在檢查顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域的同時(shí)通過操作載物臺(tái)操作單元145來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。另一方面，如圖69A和圖69B至圖71A和圖71B的示例，取決于測(cè)量對(duì)象S的形狀有時(shí)很難將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)到使得點(diǎn)Pl至點(diǎn)P3均不包括在測(cè)量困難區(qū)域中。同在該情況下，可以通過利用來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的調(diào)節(jié)光照射測(cè)量對(duì)象S來減少測(cè)量困難區(qū)域。
[0550]圖72A和圖72B、圖73A和圖73B、以及圖74A和圖74B是示出了當(dāng)圖69A和圖69B至圖71A和圖71B的測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的調(diào)節(jié)光照射時(shí)測(cè)量困難區(qū)域的改變的視圖。圖72A、圖73A、和圖74A示出了載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的調(diào)節(jié)光照射的狀態(tài)。圖72B、圖73B、和圖74B分別示出了利用圖72A、圖73A、和圖74A的光接收單元120對(duì)測(cè)量對(duì)象S成像時(shí)顯示在顯示部400上的圖像。
[0551]在圖72A的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，在載物臺(tái)140上將測(cè)量對(duì)象S布置為使得兩個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv在X方向上并排。在該情況下，兩個(gè)矩形柱狀構(gòu)件Sv之間的部分被估計(jì)為測(cè)量困難區(qū)域。
[0552]如圖72B所示，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖72B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)P2、P3沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。但是，點(diǎn)Pl包括在測(cè)量困難區(qū)域中。[0553]用戶可以通過操作載物臺(tái)操作單元145來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。圖73A是示出了在0方向上將圖72A的載物臺(tái)140旋轉(zhuǎn)45度的狀態(tài)的視圖。如圖73A所示，當(dāng)載物臺(tái)140旋轉(zhuǎn)時(shí)，載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)改變。
[0554]如圖73B所示，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域被更新。在圖73B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)P2、P3沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。但是點(diǎn)Pl包括在測(cè)量困難區(qū)域中。
[0555]用戶可以通過進(jìn)一步地操作載物臺(tái)操作單元145來進(jìn)一步調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。圖74A是示出了在0方向上將圖73A的載物臺(tái)140進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)45度的狀態(tài)的視圖。如圖74A所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)140時(shí)，載物臺(tái)140上的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)改變。
[0556]如圖74B所示，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域被更新。在圖74B的測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)中，點(diǎn)Pl至P3均沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中。用戶由此可以通過利用來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的調(diào)節(jié)光照射測(cè)量對(duì)象S，來調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)使得點(diǎn)Pl至P3不包括在測(cè)量困難區(qū)域中。
[0557](4)基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程
[0558]圖75和圖76是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程的流程圖。將參照?qǐng)D1、圖2、圖75、和圖76來描述基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程。CPU210判定用戶是否指示照射調(diào)節(jié)光(步驟S61)。例如，用戶可以在第二調(diào)節(jié)的圖27的步驟S22中向CPU210指示照射調(diào)節(jié)光。
[0559]若在步驟S61中沒有指示照射調(diào)節(jié)光，CPU210則等待直至指示了照射調(diào)節(jié)光。若在步驟S61中指示了照射調(diào)節(jié)光，CPU210則利用來自光投射單元110的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象S (步驟S62)。CPU210可以基于用戶的指令利用來自光投射單元110A、1 IOB中的一個(gè)或兩個(gè)的調(diào)節(jié)光來照射測(cè)量對(duì)象S。
[0560]CPU210然后在顯示部400上顯示被調(diào)節(jié)光照射的測(cè)量對(duì)象S的圖像(步驟S63)。在該狀態(tài)下CPU210判定用戶是否指示估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域(步驟S64)。若在步驟S64中沒有指示估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域，CPU210則進(jìn)行至步驟S67的處理。
[0561]若在步驟S64中指示了估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域，CPU210則估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域(步驟S65)。CPU210還在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域并且將其顯示在顯示部400上(步驟S66)。
[0562]其后，CPU210基于用戶的指令來判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)(步驟S67)。用戶可以指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)。
[0563]若在步驟S67中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，CPU210則接受用戶對(duì)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的調(diào)節(jié)(步驟S68)。同時(shí)，用戶可以調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。CPU210然后返回至步驟S67。若在步驟S67中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，用戶則指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。由此終止基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程。
[0564]若在步驟S64中沒有指示估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域，用戶則基于測(cè)量對(duì)象S的形成陰影的區(qū)域、由于多重反射而出現(xiàn)圖案的對(duì)比度降低的區(qū)域、以及圖案的間隔近的區(qū)域來確定測(cè)量困難區(qū)域。若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置在所確定的測(cè)量困難區(qū)域中，則測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置不在所確定的測(cè)量困難區(qū)域中，則測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。用戶其后在步驟S67中指示CPU210測(cè)量S的姿態(tài)是否適當(dāng)。[0565]若用戶在步驟S64中指示估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域，則在步驟S66中在顯示部400上顯示測(cè)量困難區(qū)域。若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置在所顯示的測(cè)量困難區(qū)域中，則測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置不在所估計(jì)的測(cè)量困難區(qū)域中，則測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。用戶其后在步驟S67中指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)。
[0566]在步驟S67中，CPU210基于用戶的指令來判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)，但是本發(fā)明不限制于此。若用戶提前設(shè)置了 ROI (有關(guān)區(qū)域)，CPU210則可以基于ROI來判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)。
[0567]圖77A和圖77B是示出了設(shè)置ROI的顯示部400的顯示示例的視圖。用戶可以操作圖1的PC200的操作單元250，以在顯示部400的屏幕上將表示測(cè)量位置的測(cè)量位置指定框MF設(shè)置為R0I，如圖77A和77B所示。若在步驟S64中指示了估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域，則在步驟S66中在顯示部400上顯示測(cè)量困難區(qū)域UR0
[0568]在圖77A的示例中，測(cè)量位置指定框MF沒有與測(cè)量困難區(qū)域UR重疊。在該情況下，CPU210在步驟S67中判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。在圖77B的示例中，測(cè)量位置指定框MF與測(cè)量困難區(qū)域UR重疊。在該情況下，CPU210在步驟S67中判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)。若判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，則在步驟S68中，CPU210可以驅(qū)動(dòng)圖1的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元146以調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)，使得測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)自動(dòng)地而不需依靠用戶地變?yōu)檫m當(dāng)。
[0569](5)效果
[0570]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，在形狀測(cè)量之前測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的調(diào)節(jié)光照射。調(diào)節(jié)光的圖案與在形狀測(cè)量處理中照射測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量光的圖案不同。顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像與調(diào)節(jié)光的圖案一起顯示。用戶由此可以容易地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域，例如，形成陰影的部分、出現(xiàn)光的多重反射的部分等。若測(cè)量對(duì)象S的要測(cè)量的位置包括在測(cè)量困難區(qū)域中，用戶則可以在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前，容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0571]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，測(cè)量對(duì)象S每隔預(yù)定時(shí)間被調(diào)節(jié)光照射，并且基于照射測(cè)量對(duì)象S的調(diào)節(jié)光每隔預(yù)定時(shí)間順序地估計(jì)測(cè)量困難區(qū)域。順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。
[0572]由此，當(dāng)用戶操作載物臺(tái)操作單元145以調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)時(shí)，隨著測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，更新顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域。用戶由此可以在檢查顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域的同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。因此，在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前，可以容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0573][9]姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能
[0574]( I)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的示例
[0575]以下將描述與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一輔助功能不同的姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能。當(dāng)在執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的狀態(tài)下執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理時(shí)，圖1的CPU210生成主立體形狀數(shù)據(jù)，并且基于主立體形狀數(shù)據(jù)確定測(cè)量困難區(qū)域。在此情況下，在形狀測(cè)量處理中，沒有生成表示測(cè)量對(duì)象S的高度的主立體形狀數(shù)據(jù)的區(qū)域被確定為測(cè)量困難區(qū)域。所產(chǎn)生的主立體形狀數(shù)據(jù)的改變被假設(shè)為通過多重反射得到的主立體形狀數(shù)據(jù)的改變的區(qū)域被確定為測(cè)量困難區(qū)域。在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域。[0576]圖78A和圖78B是示出了包括測(cè)量困難區(qū)域的測(cè)量對(duì)象S的圖像的示例的視圖。圖78A示出了在被來自圖2的一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射狀態(tài)下的圖1的光接收單元120所捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖78A所示，在測(cè)量對(duì)象S的部分處形成陰影。但是，在測(cè)量對(duì)象S的部分處形成陰影是自然現(xiàn)象，并且即使形成陰影，用戶也可能不會(huì)注意到。
[0577]圖78B示出了針對(duì)圖78A的測(cè)量對(duì)象S在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能中確定的測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量困難區(qū)域。如圖78B所示，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖78B的示例中，用陰影圖案突出顯示測(cè)量困難區(qū)域。用戶由此可以可靠地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0578]圖79A和圖79B是示出了包括測(cè)量困難區(qū)域的測(cè)量對(duì)象S的圖像的另一示例的視圖。圖79A示出了在被來自圖1的照明光輸出單元130的照明光照射狀態(tài)下由圖1的光接收單元120捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖79A所示，取決于來自照明光輸出單元130的照明光，在測(cè)量對(duì)象S上幾乎沒有形成陰影。因此，用戶不能識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。
[0579]圖79B示出了針對(duì)圖79A的測(cè)量對(duì)象S在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能中確定的測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量困難區(qū)域。如圖79B所示，可以在使用照明光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖79B的示例中，用陰影圖案突出顯示測(cè)量困難區(qū)域。
[0580]圖80A和圖80B是示出了包括測(cè)量困難區(qū)域的測(cè)量對(duì)象S的圖像的又一示例的視圖。圖80A示出了在被來自圖2的兩個(gè)光投射單元110A、1 IOB的測(cè)量光照射狀態(tài)下由圖1的光接收單元120捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像。如圖80A所示，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元IIOA和IlOB的測(cè)量光照射時(shí)，與測(cè)量對(duì)象S被來自一個(gè)光投射單元IlOA的測(cè)量光照射的情況相比，減少了形成的陰影Ss。
[0581]圖80B示出了針對(duì)圖80A的測(cè)量對(duì)象S在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能中確定的測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量困難區(qū)域。如圖80B所示，可以在使用一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖80B的示例中，用陰影圖案突出顯示測(cè)量困難區(qū)域。
[0582]圖81A和圖81B是示出了包括測(cè)量困難區(qū)域的測(cè)量對(duì)象S的圖像的再一示例的視圖。圖81A示出了基于主立體形狀數(shù)據(jù)的測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的圖像。圖81B示出了針對(duì)圖81A的測(cè)量對(duì)象S在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能中確定的測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量困難區(qū)域。如圖81B所示，可以在測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的圖像上疊加顯示所估計(jì)出的測(cè)量困難區(qū)域。在圖81B的示例中，用陰影圖案突出顯示測(cè)量困難區(qū)域。
[0583]與當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110A、110B中的一個(gè)的測(cè)量光照射時(shí)生成的主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分相比，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的測(cè)量光照射時(shí)生成的主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分小。換而言之，與測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110AU10B中的一個(gè)的測(cè)量光照射的情況相比，通過利用來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S可以減小測(cè)量困難區(qū)域。
[0584]確定當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110A、1 IOB的測(cè)量光照射時(shí)生成的合成立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，并且在顯示部400上將測(cè)量對(duì)象S的圖像顯示使得可以識(shí)別所確定的缺陷部分。由此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的測(cè)量光照射時(shí)，用戶可以識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。因此，在進(jìn)行接下來的形狀測(cè)量處理之前，可以容易并且精確地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0585]可以每隔預(yù)定的時(shí)間生成主立體形狀數(shù)據(jù)。在該情況下，CPU210基于生成的主立體形狀數(shù)據(jù)每隔預(yù)定的時(shí)間順序地確定測(cè)量困難區(qū)域。根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)改變時(shí)，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。
[0586](2)基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程
[0587]圖82和圖83是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程的流程圖。將參照?qǐng)D1、圖2、圖82和圖83來描述基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)的過程。基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程包括在圖30至圖32的形狀測(cè)量處理中。步驟S41至步驟S45的處理與圖30至圖32的步驟S41至S45的形狀測(cè)量處理類似。
[0588]若在步驟S45中確定顯示了測(cè)量位置的立體形狀，CPU210則確定測(cè)量困難區(qū)域(步驟S71)。CPU210然后在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加所確定的測(cè)量困難區(qū)域，并且將其顯示在測(cè)量部400上(步驟S72)。
[0589]顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像可以是使用一個(gè)測(cè)量光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像，或者可以是使用一個(gè)測(cè)量光和另一測(cè)量光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像?？商鎿Q的，顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像可以是使用照明光捕獲的測(cè)量對(duì)象S的圖像或者可以是測(cè)量對(duì)象S的立體形狀的圖像。
[0590]CPU210然后基于用戶的指令判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)(步驟S73)。用戶可以指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)。
[0591]若在步驟S73中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，CPU210則返回至步驟S41的處理。CPU210由此等待直至指示開始形狀測(cè)量處理，并且用戶可以在指示開始形狀測(cè)量處理之前調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)使得測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)變得適當(dāng)。
[0592]若在步驟S73中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，用戶則指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。CPU210然后進(jìn)行至步驟S46的處理。步驟S46至S57的處理與圖30至圖32的步驟S46至S57的形狀測(cè)量處理類似。
[0593]CPU210然后基于用戶的指令執(zhí)行測(cè)量位置的測(cè)量或分析(步驟S57)。然后終止形狀測(cè)量處理。基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程由此包括在圖30至圖32的形狀測(cè)量處理中。基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程由步驟S71至S73的處理構(gòu)成。
[0594](3)效果
[0595]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，主立體形狀數(shù)據(jù)的與測(cè)量困難區(qū)域?qū)?yīng)的部分被確定為諸如數(shù)據(jù)丟失部分、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確部分等的缺陷部分。測(cè)量對(duì)象S被光接收單元120成像，并且在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的圖像使得可以識(shí)別所確定的缺陷部分。
[0596]用戶由此可以精確地識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。因此，在進(jìn)行接下來的形狀測(cè)量處理之前可以容易地并且精確地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置沒有包括在測(cè)量困難區(qū)域中，用戶則可以確認(rèn)不需要再次執(zhí)行形狀測(cè)量處理。由此，若測(cè)量對(duì)象S的形狀簡單，則可以有效并且在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。
[0597]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，每隔預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行主立體形狀數(shù)據(jù)的生成，并且基于生成的主立體形狀數(shù)據(jù)每隔預(yù)定的時(shí)間順序地確定測(cè)量困難區(qū)域。順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。
[0598]由此，當(dāng)用戶操作載物臺(tái)操作單元145以調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)時(shí)，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，更新顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域。用戶由此可以在檢查顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域的同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。因此，在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前可以容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)為適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0599][10]姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能
[0600](I)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第一示例
[0601]以下將描述與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第一或第二輔助功能不同的姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能。在圖23的形狀測(cè)量的準(zhǔn)備和圖30至圖32的形狀測(cè)量處理之間進(jìn)行基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)。
[0602]當(dāng)在圖23為形狀測(cè)量做好準(zhǔn)備之后執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第一示例時(shí)，圖1的CPU210多次利用來自光投射單元110的編碼測(cè)量光(見圖1lA至圖11D)來照射測(cè)量對(duì)象S，以生成主立體形狀數(shù)據(jù)。與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能類似，CPU210也生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)，并且基于主立體形狀數(shù)據(jù)確定測(cè)量困難區(qū)域。與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的情況類似，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域。
[0603]若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，則在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)之后，再次執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第一示例。若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，則執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理。在形狀測(cè)量處理中，CPU210多次利用來自光投射單元110的條紋測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，然后多次利用來自光投射單元110的編碼測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，以生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0604]由此，生成姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能中的主立體形狀數(shù)據(jù)以確定測(cè)量困難區(qū)域。在下文中，姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能中的測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量被稱為簡單測(cè)量。簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的分辨率可能低于形狀測(cè)量處理中的主立體形狀數(shù)據(jù)的分辨率。
[0605]根據(jù)上述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第一示例中的簡單測(cè)量，簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的精度可能低于形狀測(cè)量處理中的主立體形狀數(shù)據(jù)的精度。由此，減少了主立體形狀數(shù)據(jù)的生成所必需的圖案圖像的獲取次數(shù)從而減少了 CPU210的處理時(shí)間，由此可以在短時(shí)間內(nèi)確定簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。換而言之，可以高速地確定測(cè)量困難區(qū)域。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的形狀復(fù)雜，并且需要重復(fù)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)可以在短時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。
[0606]如上所述，在簡單測(cè)量中，僅用編碼測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S，并且在不用條紋測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S的情況下測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的粗略形狀，然而在形狀測(cè)量處理中，順序地用編碼測(cè)量光和條紋測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S，并且精確地測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。
[0607]簡單測(cè)量中的編碼測(cè)量光的發(fā)射次數(shù)N可以被設(shè)置為小于形狀測(cè)量處理中的編碼測(cè)量光的發(fā)射次數(shù)N。例如，在簡單測(cè)量中N可以被設(shè)置為5，在形狀測(cè)量處理中N可以被設(shè)置為8。在該情況下，進(jìn)一步地減少了圖案圖像的獲取的次數(shù)，從而進(jìn)一步減少了 CPU210的處理時(shí)間，由此可以在短時(shí)間內(nèi)確定簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。
[0608](2)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第二示例
[0609]當(dāng)在圖23的為形狀測(cè)量做好準(zhǔn)備之后執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第二示例時(shí)，圖1的CPU210利用來自光投射單元110的組合了多種類型的測(cè)量光的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，以生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)。當(dāng)生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)時(shí)，CPU210基于主立體形狀數(shù)據(jù)確定測(cè)量困難區(qū)域。與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的情況類似，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域。
[0610]若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，則在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)之后，再次執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第二示例。若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，則執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理。在形狀測(cè)量處理中，CPU210利用來自光投射單元110的組合了多種類型的測(cè)量光的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，以生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0611]簡單測(cè)量中的測(cè)量光被設(shè)置為使得可以以比形狀測(cè)量處理中的測(cè)量光更高的速度生成主立體形狀數(shù)據(jù)。根據(jù)一個(gè)設(shè)置示例，例如，在簡單測(cè)量中，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光(見圖1lA至圖11D)照射，也被來自光投射單元110的正弦測(cè)量光(見圖8A至圖8D)照射。另一方面，在形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光和條紋測(cè)量光(圖9A至圖9C)照射。
[0612]根據(jù)另一設(shè)置示例，例如，在簡單測(cè)量和形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光照射，也被來自光投射單元110的條紋測(cè)量光照射。簡單測(cè)量中的條紋測(cè)量光的每個(gè)亮部分在X方向上的寬度被設(shè)置為大于形狀測(cè)量處理中條紋測(cè)量光的每個(gè)亮部分在X方向上的寬度。例如，簡單測(cè)量中的條紋測(cè)量光的每個(gè)亮部分在X方向上的寬度為6個(gè)單位，條紋測(cè)量光的每個(gè)暗部分在X方向上的寬度為10個(gè)單位。另一方面，形狀測(cè)量處理中條紋測(cè)量光的每個(gè)亮部分在X方向上的寬度為3個(gè)單位，條紋測(cè)量光的每個(gè)暗部分的X方向上的寬度為13個(gè)單位。
[0613]根據(jù)又一設(shè)置示例，例如，在簡單測(cè)量和形狀測(cè)量處理中，測(cè)量對(duì)象S被來自光投射單元110的編碼測(cè)量光照射，也被來自光投射單元110的條紋測(cè)量光照射。簡單測(cè)量中條紋測(cè)量光在X方向上的移動(dòng)距離可以被設(shè)置為大于形狀測(cè)量處理中條紋測(cè)量光在X方向上的移動(dòng)距離。例如，簡單測(cè)量中條紋測(cè)量光在X方向上的移動(dòng)距離為2個(gè)單位。另一方面，形狀測(cè)量處理中條紋測(cè)量光在X方向上的移動(dòng)距離為I個(gè)單位。
[0614]根據(jù)上述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第二示例中的簡單測(cè)量，減少了主立體形狀數(shù)據(jù)的生成所需的圖案圖像的獲取次數(shù)從而減少了 CPU210的處理時(shí)間，從而高速地生成主立體形狀數(shù)據(jù)。由此可以在短時(shí)間內(nèi)確定簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。換而言之，可以高速地確定測(cè)量困難區(qū)域。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的形狀復(fù)雜，并且需要重復(fù)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。
[0615](3)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第三示例
[0616]當(dāng)在圖23的為形狀測(cè)量做好準(zhǔn)備之后執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第三示例時(shí)，圖1的CPU210利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S。圖1的控制板150執(zhí)行與來自光接收單元120的光接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)的抽取。
[0617]在該情況下，可以抽取X方向上的像素?cái)?shù)據(jù)，可以抽取Y方向上的像素?cái)?shù)據(jù)，或者可以抽取X方向上和Y方向上的像素?cái)?shù)據(jù)?？商娲兀梢酝ㄟ^像素合并處理(binningprocessing)來抽取像素?cái)?shù)據(jù)。光接收單元120的曝光時(shí)間可以縮短。由此可以提高光接收單元120的幀速率，并且可以提高像素?cái)?shù)據(jù)從控制板150到CPU210的傳送速度。
[0618]CPU210基于抽取后的像素?cái)?shù)據(jù)生成測(cè)量對(duì)象S的立體形狀數(shù)據(jù)。CPU210也生成主立體形狀數(shù)據(jù)并且基于立體形狀數(shù)據(jù)確定測(cè)量困難區(qū)域。與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的情況類似，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域。
[0619]若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，則在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)之后再次執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第三示例。若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，則執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理。在形狀測(cè)量處理中，CPU210利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S以生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0620]根據(jù)上述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第三示例中的簡單測(cè)量，簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的精度可以低于形狀測(cè)量處理中主立體形狀數(shù)據(jù)的精度。由此可以高速地傳送像素?cái)?shù)據(jù)，從而CPU210可以高速地生成主立體形狀數(shù)據(jù)。CPU210的處理時(shí)間也減少。可以在短時(shí)間內(nèi)確定簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。換而言之，可以高速地確定測(cè)量困難區(qū)域。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的形狀復(fù)雜并且需要重復(fù)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。
[0621](4)姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第四示例
[0622]在姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第四示例中，用戶提前設(shè)置R0I，如圖77A和圖77B的示例所示。當(dāng)在圖23為形狀測(cè)量做好準(zhǔn)備之后執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第四示例時(shí)，圖1的CPU210利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射至少與設(shè)置了 ROI的區(qū)域?qū)?yīng)的測(cè)量對(duì)象S。圖1的控制板150將與來自光接收單元120的光接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)傳送到CPU210。
[0623]在該情況下，與用測(cè)量光照射測(cè)量對(duì)象S的所有部分并且獲得所有部分的圖像的情況相比，減少了要傳送的像素?cái)?shù)據(jù)。由此可以提高光接收單元120的幀速率，并且可以提高像素?cái)?shù)據(jù)從控制板150至CPU210的傳送速度。因此，可以高速地生成主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0624]CPU210基于像素?cái)?shù)據(jù)生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)，并且基于主立體形狀數(shù)據(jù)來確定測(cè)量困難區(qū)域。與姿態(tài)調(diào)節(jié)的第二輔助功能的情況類似，在測(cè)量對(duì)象S的圖像上疊加顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域。
[0625]若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，則在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)之后，再次執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第四示例。若測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，則執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理。在形狀測(cè)量處理中，CPU210利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S，以生成測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀數(shù)據(jù)。
[0626]根據(jù)上述姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第四示例中的簡單測(cè)量，簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量可以小于形狀測(cè)量處理中主立體形狀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。由此提高了光接收單元120的幀速率，從而減少了 CPU210的處理時(shí)間。由于高速地生成主立體形狀數(shù)據(jù)，因此可以在短時(shí)間內(nèi)確定簡單測(cè)量中測(cè)量對(duì)象S的與主立體形狀數(shù)據(jù)的指定部分對(duì)應(yīng)的部分是否包括缺陷部分。換而言之，可以高速地確定測(cè)量困難區(qū)域。因此，當(dāng)測(cè)量對(duì)象S的形狀復(fù)雜并且需要重復(fù)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。
[0627]可以組合地執(zhí)行姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的第一至第四示例。在該情況下，以更高的速度生成主立體形狀數(shù)據(jù)，并且由此以更高的速度確定測(cè)量困難區(qū)域。因此，可以在更短的時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。
[0628]可以每隔預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)的生成。在該情況下，CPU210基于生成的主立體形狀數(shù)據(jù)每隔預(yù)定的時(shí)間確定測(cè)量困難區(qū)域。根據(jù)這樣的構(gòu)造，當(dāng)測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)改變時(shí)，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。
[0629](5)基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程
[0630]在圖23的為形狀測(cè)量做好準(zhǔn)備之后執(zhí)行基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)。圖84是示出了基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程的流程圖。將參照?qǐng)D1、圖2、和圖84來描述基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程。用戶在完成了形狀測(cè)量的準(zhǔn)備之后向CPU210指示開始簡單測(cè)量。CPU210確定用戶是否指示開始簡單測(cè)量(步驟S81)。
[0631]若在步驟S81中沒有指示開始簡單測(cè)量，CPU210則等待直至指示開始簡單測(cè)量。用戶可以在指示開始簡單測(cè)量之前為形狀測(cè)量做準(zhǔn)備。若在步驟S81中指示開始簡單測(cè)量，CPU210則利用來自光投射單元110的測(cè)量光來照射測(cè)量對(duì)象S并且獲得測(cè)量對(duì)象S的圖案圖像(步驟S82)。如上所述，以比之后執(zhí)行的形狀測(cè)量處理中的圖案圖像的獲取速度更高的速度進(jìn)行簡單測(cè)量中的圖案圖像的獲取。所獲取的圖案圖像存儲(chǔ)在工作存儲(chǔ)器230中。
[0632]CPU210用預(yù)定的測(cè)量算法來處理所獲取的圖案圖像，以生成表示測(cè)量對(duì)象S的主立體形狀的主立體形狀數(shù)據(jù)(步驟S83)。所生成的主立體形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在工作存儲(chǔ)器230中。CPU210確定測(cè)量困難區(qū)域(步驟S84)，并且在顯示部400上通過疊加在測(cè)量對(duì)象S的圖像上來顯示所確定的測(cè)量困難區(qū)域(步驟S85)。
[0633]CPU210然后基于用戶的指令來判定測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)(步驟S86)。用戶可以指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)是否適當(dāng)。
[0634]若在步驟S86中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)不適當(dāng)，CPU210則返回至步驟S81的處理。CPU210然后等待直至指示開始簡單測(cè)量，用戶可以在在此指示開始簡單測(cè)量之前調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)使得測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)變得適當(dāng)。
[0635]若在步驟S86中測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)，用戶則指示CPU210測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)適當(dāng)。CPU210然后終止基于姿態(tài)調(diào)節(jié)的第三輔助功能的姿態(tài)調(diào)節(jié)過程。CPU210然后執(zhí)行圖30至圖32的形狀測(cè)量處理。
[0636]因此，在CPU210確定了簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分之后并且在測(cè)量對(duì)象S被光投射單元110的測(cè)量光照射之前，可以可靠地調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。由此在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0637]在簡單測(cè)量中，測(cè)量對(duì)象S可以被來自兩個(gè)光投射單元110A、IIOB的測(cè)量光照射。在該情況下，與測(cè)量對(duì)象被來自光投射單元110AU10B中的一個(gè)的測(cè)量光照射的情況相t匕，可以減少測(cè)量困難區(qū)域。
[0638]確定當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110A、1 IOB的測(cè)量光照射時(shí)生成的合成立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，并且在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的圖像使得可以識(shí)別所確定的缺陷部分。由此當(dāng)測(cè)量對(duì)象S被來自兩個(gè)光投射單元110AU10B的測(cè)量光照射時(shí)，用戶可以識(shí)別測(cè)量困難區(qū)域。因此，在進(jìn)行形狀測(cè)量處理之前，可以容易地并且精確地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。[0639](6)效果
[0640]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，在進(jìn)行形狀測(cè)量處理之前通過簡單測(cè)量來確定主立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分。相比于形狀測(cè)量處理中的主立體形狀數(shù)據(jù)，簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)具有更低的精度或者更小的數(shù)據(jù)量。因此，可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行缺陷部分的確定。在顯示部400上顯示測(cè)量對(duì)象S的圖像使得可以識(shí)別缺陷部分。用戶由此可以容易地識(shí)別測(cè)量困難部分。
[0641]若測(cè)量對(duì)象S的測(cè)量位置包括在測(cè)量困難部分中，用戶則可以在進(jìn)行測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前，容易地將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)為適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。在形狀測(cè)量處理中，生成比簡單測(cè)量中的主立體形狀數(shù)據(jù)具有更高精度或者和更大數(shù)據(jù)量的主立體形狀數(shù)據(jù)。由此可以以高的精度來測(cè)量測(cè)量對(duì)象S的形狀。
[0642]在根據(jù)本實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置500中，每隔預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的生成，并且基于所生成的主立體形狀數(shù)據(jù)每隔預(yù)定的時(shí)間順序地確定測(cè)量困難區(qū)域。順序地更新顯示在顯示部400上的測(cè)量對(duì)象S的圖像上的測(cè)量困難區(qū)域。由于以比形狀測(cè)量處理中主立體形狀數(shù)據(jù)的生成更高的速度來進(jìn)行簡單測(cè)量中主立體形狀數(shù)據(jù)的生成，因此可以以更短的間隔來更新測(cè)量困難區(qū)域。
[0643]由此，當(dāng)用戶操作載物臺(tái)操作單元145以調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)時(shí)，跟隨測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)的改變，以更短的間隔更新顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域。用戶由此可以在檢查顯示在顯示部400上的測(cè)量困難區(qū)域的同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)。因此，在測(cè)量對(duì)象S的形狀測(cè)量處理之前可以容易地在短時(shí)間內(nèi)將測(cè)量對(duì)象S的姿態(tài)調(diào)節(jié)至適合形狀測(cè)量的狀態(tài)。
[0644][11]權(quán)利要求的每個(gè)組成要素與實(shí)施例的每個(gè)部分的對(duì)應(yīng)關(guān)系
[0645]在下文中將描述權(quán)利要求的每個(gè)組成要素與實(shí)施例的每個(gè)部分的對(duì)應(yīng)的示例，但本發(fā)明不限制于以下示例。
[0646]測(cè)量對(duì)象S用作測(cè)量對(duì)象，載物臺(tái)140用作載物臺(tái)，光投射單元110用作光投射單元，光投射單元IlOA用作第一光投射單元，光投射單元IlOB用作第二光投射單元，光接收單元120用作光接收單元。CPU210用作數(shù)據(jù)生成單元、控制部、估計(jì)單元、以及處理裝置，顯示部400用作顯示部，載物臺(tái)操作單元145用作姿態(tài)調(diào)節(jié)單元，以及形狀測(cè)量裝置500用作形狀測(cè)量裝置。調(diào)節(jié)光用作第一光，以及測(cè)量光用作第二光。
[0647]具有權(quán)利要求中描述的構(gòu)造或功能的各種其他元件可以用于權(quán)利要求的組成要素。
[0648]本發(fā)明可有效用于各種形狀測(cè)量裝置、形狀測(cè)量方法、以及形狀測(cè)量程序中。
【權(quán)利要求】
1.一種形狀測(cè)量裝置，包括: 載物臺(tái)，其上安裝測(cè)量對(duì)象； 光投射單元，其被構(gòu)造為利用具有用于檢查所述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象，并且利用具有用于測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的形狀的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象，所述第二圖案與所述第一圖案不同； 光接收單元，其被布置在所述載物臺(tái)的上方，并且被構(gòu)造為接收被安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象反射的光，并輸出表示光接收量的光接收信號(hào)，并且被構(gòu)造為對(duì)安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像； 數(shù)據(jù)生成單元，其被構(gòu)造為基于所述光接收單元輸出的所述光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法來生成表示所述測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)； 顯示部，其被構(gòu)造為顯示被所述光接收單元捕獲的所述測(cè)量對(duì)象的圖像； 控制部，其用于在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，控制所述光投射單元用所述第一光照射所述測(cè)量對(duì)象并且控制所述顯示部顯示所述光接收單元捕獲的所述測(cè)量對(duì)象的圖像，以及在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，控制所述光投射單元用所述第二光照射所述測(cè)量對(duì)象并且控制所述數(shù)據(jù)生成單元生成所述立體形狀數(shù)據(jù)；以及 姿態(tài)調(diào)節(jié)單元，其可操作用于在利用所述光投射單元以所述第一光照射所述測(cè)量對(duì)象時(shí)來調(diào)節(jié)所述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的形狀測(cè)量裝置，還包括: 估計(jì)單元，其用于在所述光投射單元以所述第一光照射所述測(cè)量對(duì)象時(shí)，基于所述光接收單元捕獲的所述測(cè)量對(duì)象的圖像，來估計(jì)通過三角測(cè)距法生成的所述立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分，其中` 所述控制部控制所述顯示部顯示所述測(cè)量對(duì)象的圖像，以識(shí)別所述估計(jì)單元估計(jì)出的所述缺陷部分。
3.如權(quán)利要求2所述的形狀測(cè)量裝置，其中 所述估計(jì)單元隨著由所述姿態(tài)調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)的所述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)的改變，順序地估計(jì)所述缺陷部分；以及 所述控制部控制所述顯示部順序地更新并顯示所述測(cè)量對(duì)象的圖像，以順序識(shí)別所述估計(jì)單元估計(jì)出的缺陷部分。
4.如權(quán)利要求2所述的形狀測(cè)量裝置，其中所述立體形狀數(shù)據(jù)的缺陷部分對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量對(duì)象的形成陰影的部分或者所述測(cè)量對(duì)象的出現(xiàn)所述第二光的多重反射的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的形狀測(cè)量裝置，其中所述第一圖案包括: 第一條紋圖案，其由多個(gè)第一條紋構(gòu)成，所述多個(gè)第一條紋在第一方向上延伸且在與所述第一方向相交的第二方向上排列； 第二條紋圖案，其由多個(gè)第二條紋構(gòu)成，所述多個(gè)第二條紋在與所述第一方向不同的第三方向上延伸且在與所述第三方向相交的第四方向上排列； 點(diǎn)圖案，其由多個(gè)點(diǎn)構(gòu)成； 格子圖案，其包括彼此相交的所述多個(gè)第一條紋和所述多個(gè)第二條紋；或者 均勻圖案，其在至少所述測(cè)量對(duì)象的表面的區(qū)域中具有均勻光量分布。
6.如權(quán)利要求1所述的形狀測(cè)量裝置，其中 所述光投射單元包括在不同方向從不同位置利用所述第一光來照射所述測(cè)量對(duì)象的第一光投射單元和第二光投射單元，以及 所述控制部控制所述第一光投射單元來利用所述第一光來照射所述測(cè)量對(duì)象，并在所述第一光投射單元照射所述第一光時(shí)，控制所述顯示部顯示所述光接收單元捕獲的所述測(cè)量對(duì)象的圖像作為第一圖像，并且所述控制部控制所述第二光投射單元利用所述第一光來照射所述測(cè)量對(duì)象，并在所述第二光投射單元照射所述第一光時(shí)，控制所述顯示部顯示所述光接收單元捕獲的所述測(cè)量對(duì)象的圖像作為第二圖像，或者所述控制部在所述形狀測(cè)量之前控制所述顯示部將所述第一圖像和所述第二圖像合成作為第三圖像并且顯示所述第二圖像。
7.一種形狀測(cè)量方法，包括步驟: 在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，通過光投射單元利用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象； 利用位于所述載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像； 在顯示部上顯示所述測(cè)量對(duì)象的捕獲圖像； 在以所述第一光照射所述測(cè)量對(duì)象時(shí)，接受所述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)； 在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，通過所述光投射單元利用具有用于所述測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量的與所述第一圖案不同的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象； 通過位于所述載物臺(tái)的上`方位置處的所述光接收單元來接收被安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象反射的所述第二光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)；以及 基于輸出的光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法生成表示所述測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
8.—種處理裝置可執(zhí)行的形狀測(cè)量程序，所述形狀測(cè)量程序使所述處理裝置執(zhí)行以下處理: 在進(jìn)行形狀測(cè)量之前，通過光投射單元利用具有用于姿態(tài)檢查的第一圖案的第一光從斜上方照射安裝在載物臺(tái)上的測(cè)量對(duì)象； 利用位于所述載物臺(tái)上方位置處的光接收單元對(duì)安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象進(jìn)行成像； 在顯示部上顯示所成像的測(cè)量對(duì)象的圖像； 在以所述第一光照射所述測(cè)量對(duì)象時(shí)，接受所述測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)調(diào)節(jié)； 在進(jìn)行形狀測(cè)量時(shí)，通過所述光投射單元利用具有用于所述測(cè)量對(duì)象的形狀測(cè)量的第二圖案的第二光從斜上方照射安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象，所述第二圖案與所述第一圖案不同； 通過位于所述載物臺(tái)的上方位置處的所述光接收單元來接收被安裝在所述載物臺(tái)上的所述測(cè)量對(duì)象反射的所述第二光，并且輸出表示光接收量的光接收信號(hào)；以及 基于輸出的光接收信號(hào)，通過三角測(cè)距法生成表示所述測(cè)量對(duì)象的立體形狀的立體形狀數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/25GK103673924SQ201310413020
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】中務(wù)貴司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社其恩斯