JP2019074470A

JP2019074470A - 画像測定装置の調整方法

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Publication number: JP2019074470A
Application number: JP2017201946A
Authority: JP
Inventors: 康弘 ▲高▼▲濱▼; Yasuhiro Takahama
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
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Abstract

【課題】画像測定装置の調整方法を提供する。【解決手段】本発明は、平坦な反射面を有する校正用ワークをワークとして設置し、反射面を基準光軸に対して平行かつ撮像素子の画素の配列方向に対して直交方向または平行に設置する準備工程Ｓ１と、基準光軸を中心にプリズムを回転させる回転工程Ｓ２と、プリズムの複数の回転位置ごとに、撮像素子に撮像される画像の輝度を検出する輝度検出工程Ｓ３と、輝度検出工程Ｓ３によって検出された輝度が最も高い回転位置に、プリズムを位置合わせする配置工程Ｓ５と、を含む。【選択図】図７

Description

本発明は、画像測定装置の調整方法に関する。

従来、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を用いることにより、ワークの表面形状を精密に測定する光干渉測定装置が知られている。
例えば、特許文献１に開示される光干渉測定装置では、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、ワークで反射された測定光と参照平面で反射された参照光とを合成する光干渉光学系を有している。この光干渉測定装置は、参照光または測定光の光路長を変化させながら、干渉光強度の二次元分布を示す干渉画像をＣＣＤカメラ等の撮像素子により撮影する。そして、撮像情報に基づき、撮影視野内の各測定位置で干渉光の強度がピークとなる焦点深度を検出することにより、ワークの表面形状を精密に測定することができる。

特開２０１２−９３１６６号公報

近年、光干渉測定装置を用いて、エンジンのシリンダ等、筒状のワークについて、その内壁面を精密に観察するための技術が開発されている（例えば特願２０１６−０３４４３６号）。このような技術に用いられる光干渉測定装置は、筒状のワーク内に挿入可能なプローブと、このプローブに構成された光干渉光学系とを有している。この光干渉光学系は、プローブの軸と略同軸な基準光軸に沿って進む光を、基準光軸に対して直交方向へ進む測定光と、基準光軸に沿って進む参照光とに分離し、かつ、ワークで反射された測定光と参照平面で反射された参照光とを合成するプリズムを有している。

このような光干渉測定装置では、プリズムを適切に配置することが重要になる。
例えば、ワーク表面のより広い領域を測定するため、ワークに対してプローブを測定領域の縦方向または横方向に相対的に移動させて測定領域を変更し、各測定領域の測定を行った後、隣り合う測定領域の画像を繋ぎ合わせることが行われる。このとき、干渉画像を繋ぎ合わせるためには、画像上のプローブの移動軸と、画像の縦方向または横方向とが、互いに平行であることが望ましい。

しかし、基準光軸を中心とするプリズムの回転位置が本来配置されるべき位置からずれていると、測定光がプリズムで屈曲することに起因して、画像が本来の状態から若干回転した状態で撮像されてしまう。この場合、画像上のプローブの移動軸が画像の縦横方向に対して傾くため、隣り合う測定領域の画像では、各画像の周辺領域にずれが生じる。これにより、隣り合う測定領域の画像を繋ぎ合わせることが困難になってしまう。

また、同様な問題は、測定光を屈曲させる測定装置に共通し、光干渉測定装置に限られない。具体的には、前述のプリズム等に代表される光軸変換部を有する画像測定装置では、ワークで反射された測定光を、測定光の測定光軸に交差する基準光軸に沿った方向に屈曲させる関係上、光軸変換部の配置ずれに起因する同様の問題が存在する。

本発明の目的は、測定光を屈曲させる光軸変換部を適切に配置するための画像測定装置の調整方法を提供することである。

本発明の画像測定装置の調整方法は、ワークで反射された測定光を、前記測定光の測定光軸に交差する基準光軸に沿った方向に屈曲させる光軸変換部と、前記光軸変換部で屈曲された前記測定光を受光する撮像素子と、を備える画像測定装置の調整方法であって、平坦な反射面を有する校正用ワークを前記ワークとして設置し、前記反射面を前記基準光軸に対して平行かつ前記撮像素子の画素の配列方向に対して直交方向または平行に配置する準備工程と、前記基準光軸を中心に前記光軸変換部を回転させる回転工程と、前記光軸変換部の複数の回転位置ごとに、前記撮像素子に撮像された画像の輝度を検出する輝度検出工程と、前記輝度検出工程によって検出された前記輝度が最も高い回転位置に、前記光軸変換部を位置合わせする配置工程と、を含むことを特徴とする。

本発明では、まず、平坦な反射面を有する校正用ワークをワークとして設置する準備工程を行う。ここで、校正用ワークの反射面を、基準光軸に対して平行、かつ、撮像素子の画素の配列方向に対して直交方向または平行に配置することによって、後の工程のための準備が整う。

次に、基準光軸を中心に光軸変換部を回転させる回転工程と、光軸変換部の複数の回転位置ごとに画像の輝度を検出する輝度検出工程とを行う。
ここで、回転工程および輝度検出工程は、光軸変換部を所定角度回転させる毎に、画像の輝度を検出してもよいし、光軸変換部を所定の角度範囲で回転させる間、画像の輝度を随時検出してもよい。また、回転工程による光軸変換部の全体的な回転角度は、特に限定されないが、事前に光軸変換部がある程度位置合わせされている場合には９０度以下であることが好ましい。

輝度検出工程では、光軸変換部の回転位置に応じて、検出される画像の輝度が異なる。例えば、測定光軸が校正用ワークの反射面に直交するとき、撮像素子に入射する光量が最も多くなり、画像の輝度が最も高くなる。一方、測定光軸が、校正用ワークの反射面に対してより傾いていくと、撮像素子に入射する光量は少なくなり、画像の輝度は低くなる。
輝度検出工程では、作業者が後述の表示部に表示された画像を確認することで画像の輝度を検出してもよいし、画像測定装置の動作を制御する制御部が後述の輝度検出部として画像の輝度（例えば所定の座標領域の輝度や全体の平均輝度など）を検出してもよい。

次に、輝度検出工程によって検出された輝度が最も高い回転位置に、光軸変換部を位置合わせする配置工程を行う。これにより、光軸変換部は、測定光軸が校正用ワークの反射面に対して直交方向であるように配置される。すなわち、光軸変換部は、測定光軸が撮像素子の画素の配列方向に対して直交方向または平行であるように配置される。
なお、画像の輝度とは、画像の明るさの度合いを意味しており、最も高い輝度を検出とは、画像が最も明るくなった状態を検出することを意味する。

以上の方法によれば、画像測定装置において光軸変換部が適切に配置される。これにより、例えば、測定領域を変更するために、光軸変換部を含むプローブをワークに対して測定領域の縦方向または横方向に相対的に移動させるとき、撮像素子に撮像される画像の移動軸と、画像の縦方向または横方向とが互いに平行になる。このため、各画像の周辺領域におけるずれが抑制され、隣り合う測定領域の画像を容易に繋ぎ合わせることできる。

本発明の画像測定装置の調整方法において、前記画像測定装置は、前記画像の輝度を検出する輝度検出部をさらに備え、前記輝度検出工程では、前記輝度検出部が前記画像の前記輝度を検出することが好ましい。
このような方法によれば、画像の輝度を数値的に検出することができるため、光軸変換部をより高精度に位置合わせすることができる。

本発明の画像測定装置の調整方法において、前記画像測定装置は、輝度情報を表示する表示部をさらに備え、前記輝度検出工程では、前記光軸変換部の複数の回転位置ごとに、前記表示部に前記輝度情報が表示されることが好ましい。
このような方法によれば、作業者は、輝度が最も高い回転位置を容易に把握することができる。なお、輝度情報とは、撮像素子に撮像された画像および輝度検出部に検出された輝度の値（輝度値）のうち少なくとも一方であればよい。

本発明によれば、測定光を屈曲させる光軸変換部を適切に配置するための画像測定装置の調整方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による光干渉測定装置の外観を示すと共に、制御部の概略を模式的に示す斜視図である。前記実施形態の光干渉測定装置における干渉対物レンズおよびその周辺部材を示す側面図である。（Ａ）はプリズムの配置を説明する模式図であり、（Ｂ）は画像の傾きを説明する模式図である。（Ａ）はプリズムの配置を説明する模式図であり、（Ｂ）は画像の傾きを説明する模式図である。（Ａ）はプリズムの配置を説明する模式図であり、（Ｂ）は画像の傾きを説明する模式図である。（Ａ）はプリズムの配置を説明する模式図であり、（Ｂ）は画像の輝度を示す模式図でり、（Ｃ）は、プリズム角度と画像の輝度との関係を示すグラフである。前記実施形態の光干渉測定装置の調整方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。
［光干渉測定装置の構成］
図１および図２に示すように、光干渉測定装置１は、架台１０と、ステージ２０と、支柱部３１と、Ｚ軸移動機構３２と、プローブ支持機構４１と、プローブ４２と、制御部７０と、表示部８０とを有する。光干渉測定装置１は、本発明の画像測定装置の一例であり、干渉画像に基づいてワークの表面形状を精密に測定可能な装置である。また、本発明の光軸変換部の一例であるプリズム６５と、プリズム６５で屈曲された測定光を受光する撮像素子５２とは、プローブ４２に含まれて構成されている（図２参照）。

本実施形態の光干渉測定装置１は、プローブ４２の先端部分を筒状のワーク内に挿入することにより、筒状のワークの内壁を測定することに適している。筒状のワークとしては、例えば、エンジンのシリンダ等が挙げられる。ただし、図１および図２では、後述にて光干渉測定装置１の調整方法を説明するために、ワークの代わりに、校正用ワーク９０を示している。

架台１０は、光干渉測定装置１のベースとなる部分である。
ステージ２０は、架台１０上に設けられており、水平方向（ＸＹ平面方向）に平行な載置面２１と、Ｘ軸移動機構２２と、Ｙ軸移動機構２３とを有している。載置面２１には、ワークが載置される。また、載置面２１は、Ｘ軸移動機構２２およびＹ軸移動機構２３によって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能である。

支柱部３１は、架台１０の上面からＺ軸方向に沿って設けられており、Ｚ軸移動機構３２を介して、スライダ３３を支持している。スライダ３３は、Ｚ軸移動機構３２によってＺ軸方向に移動可能である。また、スライダ３３は、プローブ支持機構４１を介して、プローブ４２を支持している。

プローブ支持機構４１は、回転駆動部４１１と、直線駆動部４１２とを有する。
回転駆動部４１１は、図示しない接続部材を介して、スライダ３３に設けられており、Ｚ方向に平行なθ軸を回転軸として、プローブ４２を回転させることができる。
直線駆動部４１２は、回転駆動部４１１に設けられており、ＸＹ平面に平行な１方向であるＷ軸に沿って、プローブ４２を移動させることができる。

プローブ４２は、Ｚ軸に沿って延びた形状を有しており、後述する測定光軸ＡｍがＷ軸に平行であるように、直線駆動部４１２に取り付けられている。
また、プローブ４２は、例えば白色光源である光源（図示省略）、撮像部５０、および、干渉対物レンズ６０を含んでいる。

撮像部５０は、直線駆動部４１２に取り付けられたケース５１と、ケース５１内に設置された撮像素子５２とを有する。撮像素子５２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサにより構成されている。
撮像素子５２の受光面５２１は、Ｚ軸に直交するように配置されており、ケース５１の下方に形成された開口（図示省略）を介して、干渉対物レンズ６０の光路に面している。
また、撮像素子５２を構成する複数の画素は、Ｚ軸に直交する平面において、互いに直交するｉｘ方向およびｉｙ方向に沿って配列されている（図３参照）。撮像素子５２は、画素の配列方向であるｉｘ方向，ｉｙ方向が、直線駆動部４１２のＷ軸に対して直交または平行であるように設置されている。

干渉対物レンズ６０は、第１ケース６１と、第２ケース６２と、第３ケース６３と、導光光学系６４と、プリズム６５と、参照体６６とを含んで構成されている。

第１ケース６１は、その上部に、撮像部５０に回転可能に接続する接続部６１１を有している。これにより、干渉対物レンズ６０は、調整などの必要に応じて、撮像部５０に対して回転可能である。また、第１ケース６１の内部には、導光光学系６４が設置されており、第１ケース６１の上方および下方には、光路用の開口（図示省略）が形成されている。
第２ケース６２は、第１ケース６１の下方に接続されており、第２ケース６２の内部にはプリズム６５が設置されている。第２ケース６２の上方および下方には光路用の開口（図示省略）が形成され、第２ケース６２の側方には、プリズム６５の正面側（後述する測定光の出射側）に対向する測定用開口６２１が形成されている。
第３ケース６３は、第２ケース６２の下方に接続されており、第３ケース６３の内部には参照体６６が設置されている。第３ケース６３の上方には光路用の開口（図示省略）が形成されている。

導光光学系６４は、複数のレンズ等の光学部材により構成されており、光源から出射した光束の光路径を拡大し、Ｚ軸に平行な基準光軸Ａｓに沿ってプリズム６５側に向かう平行光に調整する。また、導光光学系６４は、プリズム６５から出射される後述の合成光を、撮像素子５２の受光面５２１に向かって導く。
なお、第１ケース６１の中心軸線と、導光光学系６４の基準光軸Ａｓとは、略同軸である。また、図２中に示される導光光学系６４のレンズは模式的なものである。

プリズム６５は、例えば基準光軸Ａｓに対して４５度に傾斜したハーフミラーを構成するものである。プリズム６５は、導光光学系６４からの光を反射して測定光とし、残りを透過させて参照光とする。すなわち、プリズム６５は、導光光学系６４からの光を測定光および参照光に分割する。
なお、本実施形態では、プリズム６５の反射面６５０を成す辺のうち、ＸＹ平面に平行な辺６５１は、測定光軸Ａｍに対して直交する（図３（Ａ）参照）。
参照体６６は、例えば円盤状のミラーであり、参照平面６６１を有する。参照平面６６１は、プリズム６５により分離された参照光を反射する。

プリズム６５に分離された測定光は、基準光軸Ａｓに直交する測定光軸Ａｍに沿ってワーク（または校正用ワーク９０）に向かい、ワークの表面で反射された後、測定光軸Ａｍに沿ってプリズム６５に戻る。
一方、プリズム６５に分離された参照光は、基準光軸Ａｓと同軸である参照光軸Ａｒに沿って参照体６６に向かい、参照体６６の参照平面６６１で反射された後、参照光軸Ａｒに沿ってプリズム６５に戻る。

プリズム６５は、参照平面６６１で反射された参照光と、ワークで反射された測定光とを合成し、合成光を導光光学系６４に導く。この合成光では、参照光と測定光との干渉が生じている。導光光学系６４を経由した合成光は、撮像素子５２の受光面５２１に入射する。撮像素子５２は、入射した合成光における干渉縞を撮像可能である。

制御部７０は、内部のメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、光干渉測定装置１の動作を制御する。具体的には、制御部７０は、Ｘ軸移動機構２２、Ｙ軸移動機構２３、Ｚ軸移動機構３２、および、プローブ支持機構４１の駆動を制御可能である。また、制御部７０は、撮像素子５２に撮像された画像８２を表示部８０に表示させたり、画像８２に基づいてワーク表面の三次元形状を解析したりできる。
制御部７０は、輝度検出部７１として機能可能である。輝度検出部７１は、撮像素子５２に撮像された画像８２の輝度を検出する。ここで、輝度検出部７１が検出する画像８２の輝度は、例えば、画像８２の所定の座標領域の輝度であってもよいし、画像８２全体の平均輝度であってもよい。
なお、画像８２の輝度とは、画像８２の明るさの度合いを意味しており、輝度検出部７１は公知技術を利用して画像８２の輝度を検出可能である。

表示部８０は、輝度情報として、撮像素子５２に撮像された画像８２および輝度検出部７１が検出した輝度の値（以下、輝度値）８３を表示する。本実施形態では、表示部８０は、画像８２を表示画面８１内に表示すると共に、表示された画像８２上に輝度値８３を重畳表示している（例えば図３（Ｂ）参照）。
本実施形態では、制御部７０および表示部８０は、ＰＣ（personal computer）として一体的に構成されている。

以上のように構成される光干渉測定装置１では、Ｘ軸移動機構２２、Ｙ軸移動機構２３、Ｚ軸移動機構３２、および、回転駆動部４１１によって、ワークに対するプローブ４２の相対的配置が決定される。また、回転駆動部４１１によってθ軸に対するプローブ４２の回転位置が決定されることによって、ＸＹ平面における直線駆動部４１２のＷ軸方向が決定される。ここで、Ｗ軸方向は、ワークの測定面に対して直交する方向であることが好ましい。そして、直線駆動部４１２がプローブ４２をＷ軸方向に移動させることにより、プローブ４２はワークに対して近接または離隔する。このようにプローブ４２が移動する間、撮像素子５２がワークの所定領域を撮像することにより、制御部７０は、測定光の光路長を変化させた干渉画像を取得できる。

［光干渉測定装置の調整方法］
光干渉測定装置１の調整について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図５では、ワークの替わりに校正用ワーク９０を設置した状態を示している。
通常、プローブ４２は、図３（Ａ）に示すように配置される。具体的には、撮像素子５２は、画素の配列方向であるｉｘ方向、ｉｙ方向がＷ軸に直交または平行であるように設けられ、プリズム６５は、測定光軸ＡｍがＷ軸に平行であるように設けられている。言い換えると、測定光軸Ａｍは、Ｗ軸に対して平行であり、かつ、撮像素子５２の画素の配列方向である一方向（図３（Ａ）ではｉｘ方向）に対して平行である。

ここで、ワークに対してプローブ４２を相対的に移動させ、ワークの測定領域を変更する場合を想定する。このとき、プローブ４２は、Ｚ軸方向またはＸＹ平面内の円周方向に移動し、撮像素子５２に撮像される画像８２は、プローブ４２の移動方向に対応して遷移する。
図３（Ａ）に示すようにプローブ４２が適切に配置されている場合、図３（Ｂ）に示すように、画像８２上のプローブ４２の移動軸ｐＸ，ｐＹは、画像８２の横方向または縦方向に平行である。これにより、ワークの隣り合う測定領域の画像８２を繋ぎ合わせることが容易になる。

仮に、図４（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、プリズム６５が適切な配置からずれている場合、プリズム６５の測定光軸Ａｍは、Ｗ軸および撮像素子５２の画素の配列方向（ｉｘ方向、ｉｙ方向）に対して傾いて配置される。このような場合、測定光Ｌｍがプリズム６５で屈曲することに起因して、撮像素子５２に撮像される画像８２は、本来の状態から若干回転した状態になる（図４（Ｂ）および図５（Ｂ）参照）。このとき、画像８２上のプローブ４２の移動軸ｐＸ，ｐＹは、画像８２の縦横方向に対して傾いている。これにより、隣り合う測定領域の画像８２では、各画像８２の周辺領域にずれが生じるため、画像８２を繋ぎ合わせることが困難になってしまう。

そこで、本実施形態では、例えば干渉対物レンズ６０を撮像部５０に取り付ける時や光干渉測定装置１の校正時において、以下に説明する光干渉測定装置１の調整を行う。

まず、校正用ワーク９０をステージ２０の載置面２１に設置する（準備工程Ｓ１）。校正用ワーク９０は、平坦な反射面９１を有する。この反射面９１には、クロム蒸着等で所定のパターン８４がテストチャートとして形成されている。なお、図３（Ｂ），図４（Ｂ），図５（Ｂ）では、説明簡略化のために、矩形のパターン８４を示しているが、テストチャートのパターンはこれに限定されない。
この準備工程Ｓ１では、校正用ワーク９０の反射面９１を基準光軸Ａｓに対して平行に配置することで、撮像素子５２が受光する光量が確保される。また、校正用ワーク９０の反射面９１を、Ｗ軸に直交するように配置することで、反射面９１は、撮像素子５２の画素の配列方向（ｉｘ方向、ｉｙ方向）に対して直交または平行に配置される。このとき、干渉対物レンズ６０の現在の回転位置における画像８２の輝度を検出してもよい。

次に、基準光軸Ａｓを中心に干渉対物レンズ６０を微小角度回転させる（回転工程Ｓ２、図６（Ａ）参照）。ここで、プリズム６５を回転させる微小角度は、特に限定されないが、数度〜十数度であることが好ましい。例えば、作業者の手作業により微小角度を回転させてもよいし、干渉対物レンズ６０の接続部６１１が所定ピッチで微小回転するように構成されていてもよい。

次に、干渉対物レンズ６０の現在の回転位置における画像８２の輝度を検出する（輝度検出工程Ｓ３、図６（Ｂ）参照）。
具体的には、輝度検出部７１が、画像８２の輝度を検出し、検出した輝度を制御部７０のメモリ等に記録してもよい。また、輝度検出部７１が、検出した輝度を示す輝度値８３を表示部８０に表示させることにより、作業者が、表示部８０に表示された輝度値８３を確認してもよい。

この輝度検出工程Ｓ３では、プリズム６５の適切な位置からの回転角度に応じて、検出される画像８２の輝度が異なる（図６（Ｃ）参照）。例えば、プリズム６５が測定光Ｌｍを出射する方向、すなわち、プリズム６５の測定光軸Ａｍが、校正用ワーク９０の反射面９１に直交するとき、撮像素子５２に入射する光量が最も多くなり、画像８２の輝度が最も高くなる。一方、プリズム６５の測定光軸Ａｍが、校正用ワーク９０の反射面９１に対して傾いていくと、撮像素子５２に入射する光量は少なくなり、画像８２の輝度は低くなる。

次に、ピークとなる最も高い輝度値（輝度ピーク）が検出されたか否かを判断する（ピーク検出工程Ｓ４）。この工程では、輝度検出部７１が、記録された輝度値に基づいて輝度ピークを検出し、検出した輝度ピークを表示部８０に表示してもよい。または、作業者が、表示部８０に表示された輝度値８３に基づいて輝度ピークを判断してもよい。

以上の回転工程Ｓ２からピーク検出工程Ｓ４までを、輝度ピークが検出されるまで繰り返す。これにより、プリズム６５の複数の回転位置ごとに、画像８２の輝度が検出される。なお、回転工程Ｓ２によるプリズム６５の全体的な回転角度は、特に限定されないが、事前にプリズム６５がある程度位置合わせされている場合には９０度以下であることが好ましい。
ピーク検出工程Ｓ４において輝度ピークが検出された場合、作業者は、表示部８０に表示される輝度値８３を参照しながら、この輝度値８３が輝度ピークを示すようにプリズム６５の回転位置を調整する。これにより、輝度ピークが検出された回転位置（ピーク位置）にプリズム６５が位置合わせされる（配置工程Ｓ５）。

配置工程Ｓ５により、プリズム６５は、測定光軸Ａｍが校正用ワーク９０の反射面９１に直交するように配置される。これにより、プリズム６５は、測定光軸ＡｍがＷ軸に対して平行であるように、言い換えると、測定光軸Ａｍが撮像素子５２の画素の配列方向（ｉｘ方向、ｉｙ方向）と直交方向または平行であるように配置される。

［本実施形態の効果］
このような実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態によれば、光干渉測定装置１において、基準光軸Ａｓ周りのプリズム６５の回転位置が適切に配置される。本実施形態によって調整された光干渉測定装置１では、画像８２上のプローブ４２の移動軸ｐＸ，ｐＹと、画像８２の横方向または縦方向とを平行にすることができる。このため、ワークの隣り合う測定領域の画像８２を容易に繋ぎ合わせることができる。

また、本実施形態では、制御部７０が、画像８２の輝度を検出する輝度検出部７１として機能する。輝度検出部７１によれば、画像８２の輝度が数値的に検出されるため、基準光軸Ａｓ周りのプリズム６５の回転位置をより高精度に配置することができる。
また、本実施形態では、画像８２の輝度を示す輝度値８３が表示部８０に表示される。このため、作業者は、画像８２に表示された輝度値８３を参照することにより、プリズム６５の回転位置を調整することができる。

［変形例］
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。

前記実施形態では、表示部８０に画像８２が表示されているが、画像８２の表示は省略されてもよい。すなわち、表示部８０には輝度情報として輝度値８３のみが表示されてもよい。

前記実施形態では、制御部７０が輝度検出部７１として機能しているが、本発明はこれに限られず、制御部７０が輝度検出部７１として機能せず、表示部８０には輝度情報として画像８２のみが表示されてもよい。
例えば、輝度検出工程Ｓ３、ピーク検出工程Ｓ４、および配置工程Ｓ５では、作業者が、表示画面８１に表示された画像８２を単に目視することで画像８２の輝度を検出し、この目視による検出情報に基づいて、輝度ピークの判断およびプリズム６５の位置合わせを行ってもよい。すなわち、前述したように、画像の輝度とは画像の明るさの度合いを意味しているため、表示画面８１に表示された画像８２を輝度情報として利用してもよい。
具体的には、作業者が表示画面８１に表示される画像８２の明るさの度合いを把握し、プリズム６５を微小回転する毎に、画像８２がより明るくなったか、より暗くなったかを判断してもよい。そして、画像８２が最も明るくなる回転位置に、プリズム６５を位置合わせしてもよい。

前記実施形態で参照する図３（Ｂ），図４（Ｂ），図５（Ｂ）では、画像８２を分かりやすく示すため、表示画面８１には、画像８２の全体が表示されているが、画像８２の一部領域のみが表示されてもよい。作業者が表示画面８１に表示された画像８２の輝度を目視で検出する場合、画像８２の一部領域の輝度を検出してもよい。

前記実施形態では、プリズム６５を微小回転させる回転工程Ｓ２の後に輝度検出工程Ｓ３を行うことを繰り返しているが、本発明はこれに限られない。例えば、プリズム６５を所定の角度範囲で回転させる間、画像８２の輝度を随時検出してもよい。

前記実施形態の回転工程Ｓ２では、撮像部５０に対して干渉対物レンズ６０を回転させているが、本発明はこれに限られない。例えば、干渉対物レンズ６０において、プリズム６５が収容される第２ケース６２を、第１ケース６１に対して回転させてもよい。

前記実施形態の光干渉測定装置１は、表示部８０を有しているが、本発明の調整方法を実施する時点において、光干渉測定装置１は表示部８０を有していなくともよい。例えば、輝度検出器などを利用して、撮像素子５２に撮像された画像８２の輝度を検出してもよい。

また、前記実施形態の光干渉測定装置１は、干渉計を実現するため光分割合成素子としてプリズム６５を有しているが、本発明はこれに限られない。すなわち、光干渉測定装置１に光分割合成素子は、光源からの光を測定光と参照光とに分離する分離光学系と、ワークで反射された測定光と参照平面で反射された参照光とを干渉させる合成光学系とを実現するものであればよい。また、分離光学系および合成光学系は、は別々に構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、光干渉測定装置１の調整方法を説明しているが、本発明はこれに限られない。すなわち、本発明の調整方法は、ワークで反射された測定光を、測定光軸に交差する基準光軸に沿った方向に屈曲する光軸変換部を含む画像測定装置に対して、広く適用することができる。例えば、本発明の光軸変換部は、光分割合成素子であることに限られず、単なるミラー等によって構成されてもよい。

また、前記実施形態では、光軸変換部としてのプリズム６５が、ワークに向かって測定光を出射する出射光学系と、ワークで反射した測定光が入射する入射光学系とを、共に構成しているが、これに限られない。すなわち、本発明の光軸変換部は、少なくとも、ワークで反射した測定光が入射する入射光学系を構成すればよく、ワークに測定光を照射する出射光学系は、光軸変換部とは別の光学系によって構成されていていもよい。
また、ワークで反射した測定光が進む方向である測定光軸と、当該測定光が光軸変換部によって屈曲して進む方向である基準光軸とは、直交することに限られず、少なくとも交差するように構成されていればよい。

本発明は、測定光を屈曲させる光軸変換部を適切に配置するための画像測定装置の調整方法として利用できる。

１…光干渉測定装置（画像測定装置）、１０…架台、２０…ステージ、２１…載置面、２２…Ｘ軸移動機構、２３…Ｙ軸移動機構、３１…支柱部、３２…Ｚ軸移動機構、４１…プローブ支持機構、４２…プローブ、５０…撮像部、５２…撮像素子、６０…干渉対物レンズ、６４…導光光学系、６５…プリズム（光軸変換部）、６６…参照体、６６１…参照平面、７０…制御部、７１…輝度算出部、８０…表示部、８１…表示画面、８２…画像、８３…輝度値、９０…校正用ワーク、９１…反射面、Ａｍ…測定光軸、Ａｒ…参照光軸、Ａｓ…基準光軸、Ｌｍ…測定光。

Claims

ワークで反射された測定光を、前記測定光の測定光軸に交差する基準光軸に沿った方向に屈曲させる光軸変換部と、
前記光軸変換部で屈曲された前記測定光を受光する撮像素子と、
を備える画像測定装置の調整方法であって、
平坦な反射面を有する校正用ワークを前記ワークとして設置し、前記反射面を前記基準光軸に対して平行かつ前記撮像素子の画素の配列方向に対して直交方向または平行に配置する準備工程と、
前記基準光軸を中心に前記光軸変換部を回転させる回転工程と、
前記光軸変換部の複数の回転位置ごとに、前記撮像素子に撮像された画像の輝度を検出する輝度検出工程と、
前記輝度検出工程によって検出された前記輝度が最も高い回転位置に、前記光軸変換部を位置合わせする配置工程と、を含む
ことを特徴とする画像測定装置の調整方法。
請求項１に記載の画像測定装置の調整方法において、
前記画像測定装置は、前記画像の前記輝度を検出する輝度検出部をさらに備え、
前記輝度検出工程では、前記輝度検出部が前記画像の前記輝度を検出する
ことを特徴とする画像測定装置の調整方法。
請求項１または請求項２に記載の画像測定装置の調整方法において、
前記画像測定装置は、輝度情報を表示する表示部をさらに備え、
前記輝度検出工程では、前記光軸変換部の複数の回転位置ごとに、前記表示部に前記輝度情報が表示される
ことを特徴とする画像測定装置の調整方法。