JP2010181247A - 形状測定装置及び形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定範囲を拡大することが可能な形状測定装置及び形状測定方法を提供すること。
【解決手段】格子パターンを有するパターン素子３０と、パターン素子３０と投影レンズ２２とビームスプリッタ４０とを介して格子パターンを測定対象物６０に投影する投影部と、測定対象物６０に投影された格子パターンをビームスプリッタ４０を介して撮像する撮像部７０と、撮像部７０によって撮像された画像のコントラスト値を検出し、検出されたコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定する測定部８２とを有し、測定部８２が、焦点位置を変化させて撮像された２つの画像のコントラスト値を検出し、検出された２つのコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、測定対象の形状を測定する形状測定装置及び形状測定方法に関する。

従来から、格子パターンを被測定対象に投影し、被測定対象上に投影された格子パターンにかかる画像のコントラストを検出して、基準位置から被測定対象までの距離を測定する形状測定装置が知られている。かかる技術として、例えば特開２００７−１５５３７９号公報に開示される従来技術がある。

特開２００７−１５５３７９号公報

検出されたコントラストに基づき基準位置から被測定対象までの距離を測定する場合には、図２に示すようなコントラストと基準位置からの距離との関係をテーブル情報として持っておき、当該テーブル情報を参照して、検出されたコントラストに対応する距離を求める。しかしながら、図３に示すように１のコントラストｃに対応する距離は２つ（ｄ_１、ｄ_２）あるため、従来の形状測定装置では、正の値を持つ範囲（基準位置より奥の範囲）又は負の値を持つ範囲（基準位置より手前の範囲）のいずれかを測定範囲としており、測定範囲が狭くなるといった問題点があった。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測定範囲を拡大することが可能な形状測定装置及び形状測定方法を提供することにある。

（１）本発明の形状測定装置は、
格子パターンを有するパターン素子と、
前記パターン素子と投影レンズとビームスプリッタとを介して前記格子パターンを測定対象物に投影する投影部と、
前記測定対象物に投影された格子パターンを前記ビームスプリッタを介して撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像のコントラスト値を検出し、検出されたコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定する測定部とを有し、
前記測定部が、
焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする。

本発明によれば、焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき測定対象物の形状を測定することで、測定範囲を拡大することができる。

（２）また本発明に係る形状測定装置では、
前記測定部が、
焦点位置を変化させて撮像された２つの画像のコントラスト値を検出し、検出された２つのコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする。

本発明によれば、焦点位置を変化させて撮像された２つの画像のコントラスト値を検出し、検出された２つのコントラスト値に基づき測定対象物の形状を測定することで、測定範囲を拡大することができる。

（３）また本発明に係る形状測定装置では、
前記測定部が、
検出された２つのコントラスト値の変化に基づいて、焦点位置からの方向を検出することを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、焦点位置（基準位置）より奥の範囲と、基準位置より手前の範囲の両方を測定範囲とすることができ、測定範囲を拡大することができる。

（４）また本発明に係る形状測定装置では、
前記パターン素子と前記投影レンズとの間に光学素子を備えることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする。

（５）また本発明に係る形状測定装置では、
前記投影レンズとして焦点可変レンズを用いることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする。

（６）また本発明に係る形状測定装置では、
前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に焦点可変レンズを備えることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする。

（７）また本発明に係る形状測定装置では、
前記測定部が、
焦点位置を変えた複数の前記撮像部によって撮像された複数の画像のコントラスト値を検出することを特徴とする。

（８）また本発明の形状測定方法は、
格子パターンを有するパターン素子と投影レンズとビームスプリッタとを介して前記格子パターンを測定対象物に投影する投影ステップと、
前記測定対象物に投影された格子パターンを前記ビームスプリッタを介して撮像する撮像ステップと、
前記撮像部によって撮像された画像のコントラスト値を検出し、検出されたコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定する測定ステップとを含み、
前記測定ステップでは、
焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする。

本実施形態の形状測定装置の構成の一例を示す図。 液晶格子の格子パターンの一例を示す図。 コントラストと基準位置からの距離との関係を示す図。 焦点位置からの方向の検出について説明するための図。 本実施形態の形状測定装置の構成の一例を示す図。 本実施形態の形状測定装置の構成の一例を示す図。 焦点可変レンズ及び光学素子の一例を示す図。 本実施形態の処理の一例を示すフローチャート。 変形例について説明するための図。 変形例について説明するための図。 変形例について説明するための図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．構成
図１は、本実施形態の形状測定装置の構成の一例を示す図である。

形状測定装置１は、投影系（投影部）を構成する光源１０、コンデンサレンズ２０、液晶格子３０（パターン素子の一例）、第１の投影レンズ２２、ビームスプリッタ４０、第２の投影レンズ２４と、観察系を構成する撮像部７０と、制御装置８０とを備える。

投影系を構成する各光学素子は、光軸ＡＸ１上に配置され、観察系を構成する各光学素子は、偏光ビームスプリッタ４０において光軸ＡＸ１から直角に分岐する光軸ＡＸ２上に配置されている。

コンデンサレンズ２０はハロゲンランプ等の光源１０からの光を液晶格子３０に照射するレンズである。

液晶格子３０は、格子パターンを液晶により形成するパターン素子である。本実施形態の液晶格子３０は、画素が縦方向に連続し、横方向に分離したパターン（横方向にピッチを持つパターン）で構成されている。また液晶格子３０は、液晶ドライバを備え、外部からの制御信号により格子ピッチを変化させる制御、格子パターンの位相を変化させる制御、格子パターンの強度分布を変化させる制御を行うことができる。本実施形態では、図２に示すように、液晶格子３０の格子パターンＬＰを、正弦波状の光強度分布をもつ格子パターンとしている。

第１の投影レンズ２２、第２の投影レンズ２４は、液晶格子３０の格子パターンを測定対象物６０に投影するためのレンズである。

ビームスプリッタ４０は、入射ビームの一部を分離し、９０°の角度をなす２つのビームとして出射するものであり、観察光を投影光の光軸ＡＸ１から分離するものである。

形状測定装置１の投影系は、液晶格子３０、第１の投影レンズ２２、ビームスプリッタ４０、第２の投影レンズ２４とを介して、図２に示すような格子パターンＬＰを測定対象物６０に投影する。図１に示すように、第２の投影レンズ２４からは平行光が出射され、測定対象物６０の位置に関わらず倍率は一定である。このようにすると、コントラストの検出を容易に行うことができる。

撮像部７０は、撮影レンズ７２、ＣＣＤカメラ７４を含み、測定対象物６０上に投影された格子パターンＬＰを、第２の投影レンズ２４、ビームスプリッタ４０、撮影レンズ７２とを介して撮像し、格子パターンＬＰにかかる画像を取得する。

制御装置８０は、測定部８２、制御部８４、記憶部８６を含む。測定部８２や制御部８４の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）のハードウェアや、記憶部８６に格納されたプログラムにより実現できる。記憶部８６は、測定部８２や制御部８４のワーク領域となるものであり、その機能は、ＲＡＭやＲＯＭなどにより実現できる。

制御部８４は、液晶格子３０の格子パターンを制御する。すなわち格子パターンを制御するための制御信号を生成して、生成した制御信号を液晶格子３０の液晶ドライバに対して送信する処理を行う。また制御部８４は、撮像部７０を制御する処理を行う。

測定部８２は、撮像部７０によって撮像された画像の各画素のコントラスト値を位相シフト法により検出する。具体的には、液晶格子３０の格子パターンの位相をπ／２（１／４ピッチ）ずつシフトさせて撮像した４枚の画像の各画素の４つの輝度により各画素のコントラスト値を求めることができる。ここで、位相シフト量を０、π／２、π、３π／２としたときの１点（１画素）における輝度をそれぞれI_０、I_１、I_２、I_３とすると、任意の画素（ｘ，ｙ）におけるコントラスト値γ（ｘ，ｙ）は、次式により求めることができる。

また測定部８２は、検出したコントラスト値に基づき基準位置ＳＰから測定対象物６０までの距離Ｄを各画素について測定し、測定対象物の３次元形状を測定する。なお、基準位置ＳＰは、投影される格子パターンＬＰが結像する位置である。具体的には、図３に示すような、コントラストと基準位置ＳＰからの距離Ｄとの関係を、テーブル情報として記憶部８６に記憶しておき、当該テーブル情報を参照して、検出したコントラスト値に対応する距離Ｄを求める。

ここで、図３に示すように、１つのコントラスト値ｃには２つの距離ｄ_１、ｄ_２が対応するため、検出した１つのコントラスト値からでは、距離Ｄが正の値であるのか負の値であるのか（基準位置ＳＰより奥であるのか手前であるのか）を決定することができない。

そこで本実施形態では、焦点位置を変化させて撮像された２つの画像のコントラスト値を検出し、検出された２つのコントラスト値に基づき基準位置ＳＰから測定対象物６０までの距離Ｄを測定する。すなわち、検出された２つのコントラスト値の変化に基づいて、焦点位置（基準位置ＳＰ）からの方向を検出する。

例えば、図１に示すように、光軸ＡＸ１上の液晶格子３０と第１の投影レンズ２２との間に光学素子５０を出し入れすることにより、焦点位置を変化させる。ここでは光学素子５０として平行平面ガラスを用いる。光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置しない場合（光学素子５０を実線で描かれた位置に配置した場合）には、投影系の焦点位置は第１の焦点位置ＦＰ１となり、光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置した場合（光学素子５０を点線で描かれた位置に配置した場合）には、光学素子５０の屈折率と厚さにより、投影系の焦点位置は、光源１０から見て手前側に移動し、第２の焦点位置ＦＰ２となる。なお第１の焦点位置ＦＰ１と基準位置ＳＰは一致している。光学素子５０の光軸ＡＸ１上への出し入れは、手動で行うようにしてもよいし、光学素子５０を機械的に水平移動、回転移動等することにより光学素子５０を出し入れするようにしてもよい。

そして、投影系の焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１（基準位置ＳＰ）とした場合に検出されたコントラスト値と、投影系の焦点位置を第２の焦点位置ＦＰ２とした場合に検出されたコントラスト値の変化に基づいて、基準位置ＳＰからの距離Ｄが正の値であるか負の値であるのかを検出する。

図４に示す曲線ＣＶ１は、焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１とした場合の、コントラストと距離Ｄとの関係を示す曲線であり、曲線ＣＶ２は、焦点位置を第２の焦点位置ＦＰ２とした場合の、コントラストと距離Ｄとの関係を示す曲線である。図１に示すように、第２の焦点位置ＦＰ２は第２の焦点位置ＦＰ１よりも手前に位置するため、曲線ＣＶ２のピークは曲線ＣＶ１のピークよりも手前に位置する。

ここで、基準位置ＳＰより手前である距離ｄ_１においては、焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１から第２の焦点位置ＦＰ２へと変化させると、コントラスト値がｃからｃ_１となりコントラストが高くなる。一方、基準位置ＳＰより奥である距離ｄ_２においては、焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１から第２の焦点位置ＦＰ２へと変化させると、コントラスト値がｃからｃ_２となりコントラストが低くなる。すなわち焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１から第２の焦点位置ＦＰ２へと変化させた場合に、コントラストが向上した場合には距離Ｄが負の値であることがわかり、コントラストが低下した場合には距離Ｄが正の値であることがわかる。すなわち検出したコントラスト値ｃに対応する距離がｄ_１であるのかｄ_２であるのかを決定することができる。

このように本実施形態によれば、検出された２つのコントラスト値の変化に基づいて、基準位置ＳＰからの方向を検出することにより、基準位置ＳＰからの距離Ｄが正の値を持つ範囲と距離Ｄが負の範囲を持つ範囲の両方を測定範囲とすることができ、測定範囲を拡大することができる。また本実施形態では、焦点位置を変化させた場合のコントラストの変化（低下したか向上したか）のみを求めているため、焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１から第２の焦点位置ＦＰ２へと正確に変化させる必要はない。従って光学素子５０の厚さ精度には誤差があってもよく、部品公差を大きくすることができる。

なお、図１に示す構成では、光学素子５０（平行平面ガラス）を光軸ＡＸ１上に配置することにより、第２の投影レンズ２４から出射される光が平行光ではなくなり倍率（投影倍率）が変化する。

そこで、図５に示すように、光学素子５０と第１の投影レンズ２２との間に第３の投影レンズ２６を配置して、液晶格子３０及び光学素子５０に平行光を入射させるように構成してもよい。このようにすると、光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置した場合でも配置しない場合のいずれにおいても、第２の投影レンズ２４から出射される光を平行光とすることができ、倍率を変化させずに焦点位置のみを変化させることができる。なお、図５に示す構成では、光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置しない場合には、投影系の焦点位置は第１の焦点位置ＦＰ１（基準位置ＳＰ）となり、光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置した場合には、投影系の焦点位置は、図１に示す構成とは異なり、光源１０から見て奥側に位置する第２の焦点位置ＦＰ２となる。

また、図６に示すように、光学素子５０として、所定の曲率半径で湾曲した曲面ガラスを用いるようにしても、倍率を変化させずに焦点位置のみを変化させることができる。このとき、第１の投影レンズ２２と曲面ガラス間の距離を曲面ガラスの曲率半径とする。

また、図１、図５に示す形状測定装置１において、液晶格子３０と第１の投影レンズ２２との間に光学素子５０を配置することに代えて、第１の投影レンズ２２として図７（Ａ）に示すような焦点可変レンズＦＬを用いて、この焦点可変レンズＦＬの厚さを変化させることにより、投影系の焦点位置を変化させるようにしてもよい。焦点可変レンズとしては、例えば封入した液体を外部から加圧もしくは減圧して焦点位置を変化させるものや、封入した液体の屈折率を変化させるもの、静電力を利用するもの等がある。

また、図１、図５に示す形状測定装置１において、液晶格子３０と第１の投影レンズ２２との間に光学素子５０を出し入れすることに代えて、光学素子５０として図７（Ｂ）に示すような厚さが可変な平行平面光学素子ＰＰを、液晶格子３０と第１の投影レンズ２２との間に配置し、この平行平面光学素子ＰＰの厚さを変化させることにより、投影系の焦点位置を変化させるようにしてもよい。

なお、焦点可変レンズＦＬ又は平行平面光学素子ＰＰの厚みを大きくすると、投影系の焦点位置は光源１０から見て手前側に変化し（焦点距離が短くなる）、焦点可変レンズＦＬ又は平行平面光学素子ＰＰの厚みを小さくすると、投影系の焦点位置は光源１０から見て奥側に変化する（焦点距離が長くなる）。焦点可変レンズＦＬ又は平行平面光学素子ＰＰを用いると、自由に焦点位置を変化させることができる。

また、光学素子５０の出し入れや、第１の投影レンズ２２の厚みを変化させることに代えて、形状測定装置１を光軸ＡＸ１方向に移動させることにより、焦点位置を変化させてもよい。また、測定対象物６０を光軸ＡＸ１方向に移動させることにより、焦点位置を変化させてもよい。

２．本実施形態の処理
次に、本実施形態の処理の一例について図８のフローチャートを用いて説明する。

まず、焦点位置を第１の焦点位置ＦＰ１（基準位置ＳＰ）に設定する（ステップＳ１０）。すなわち、図１、図５、図６に示す構成において、光学素子５０を光軸ＡＸ１から外れた位置に配置する。また第１の投影レンズ２６として可変焦点レンズＦＬを用いる場合や、光学素子５０として平行平面光学素子ＰＰを用いる場合には、焦点位置が第１の焦点位置ＦＰ１となるように、可変焦点レンズＦＬ又は平行平面光学素子ＰＰの厚さを制御する。

次に、液晶格子３０の格子パターンの位相をシフトしつつ、格子パターンが投影された測定対象物６０の画像を撮像し（ステップＳ１２）、撮像した画像の第１のコントラスト値Ｃ１を検出する（ステップＳ１４）。

次に、焦点位置を第２の焦点位置ＦＰ２に設定する（ステップＳ１６）。すなわち、図１、図５、図６に示す構成において、光学素子５０を光軸ＡＸ１上に配置する。また第１の投影レンズ２６として可変焦点レンズＦＬを用いる場合や、光学素子５０として平行平面光学素子ＰＰを用いる場合には、焦点位置が第２の焦点位置ＦＰ２となるように、可変焦点レンズＦＬ又は平行平面光学素子ＰＰの厚さを制御する。

次に、液晶格子３０の格子パターンの位相をシフトしつつ、格子パターンが投影された測定対象物６０の画像を撮像し（ステップＳ１８）、撮像した画像の第２のコントラスト値Ｃ２を検出する（ステップＳ２０）。

次に、ステップ１４において検出した第１のコントラスト値Ｃ１とステップＳ２０において検出した第２のコントラスト値Ｃ２を比較し、Ｃ１＜Ｃ２である場合には（Ｓ２２の「Ｙ」）、コントラストと基準位置ＳＰからの距離Ｄとの関係を格納するテーブルを参照して、第１のコントラスト値Ｃ１に対応する距離Ｄ（負の値）を求める（ステップ２４）。

またＣ１＞Ｃ２である場合には（Ｓ２２の「Ｎ」）、第１のコントラスト値Ｃ１に対応する距離Ｄ（正の値）を求める（ステップ２６）。

なお、図６に示す構成においては、第２の焦点位置ＦＰ２が第１の焦点位置ＦＰ１（基準位置ＳＰ）よりも奥側に位置するため、ステップ２２において、Ｃ１＜Ｃ２である場合には、正の値である距離Ｄを求め、Ｃ１＞Ｃ２である場合には、負の値である距離Ｄを求める。

３．変形例
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

例えば、本実施形態では、投影系の焦点位置を変化させる場合について説明したが、観察系の焦点位置を変化させるようにしてもよい。

例えば図９に示すように、ビームスプリッタ４０と撮像部７０との間に焦点可変レンズ２８を配置し、焦点可変レンズ２８の厚さを変化させることにより、観察系の焦点位置を変化させるようにしてもよい。なお図９に示す例では、焦点可変レンズ２８と撮像部７０との間にリレーレンズ２９を配置し、焦点可変レンズ２８を観察系の第１の瞳に配置している。

また図１０に示すように、焦点位置を変えた第１及び第２の撮像部７０、７６によって撮像された２つの画像のそれぞれのコントラスト値に基づき基準位置ＳＰからの距離Ｄを測定するようにしてもよい。図１０に示す例では、第１のビームスプリッタ４０と第１の撮像部７０との間に、第２のビームスプリッタ４２を配置することにより、第１及び第２の撮像部７０、７６が、格子パターンが投影された測定対象物６０の画像を撮像するように構成している。ここで、第２の撮像部７６を構成する撮影レンズ７７、ＣＣＤカメラ７８は、第２のビームスプリッタ４２において光軸ＡＸ２から直角に分岐する光軸ＡＸ３上に配置されている。

図１０に示す例では、第１及び第２の撮像部７０、７６はそれぞれ焦点位置が異なり、例えば第１の撮像部７０については、基準位置ＳＰにおいて焦点が合うように焦点位置を設定し、第２の撮像部７６については、光源１０から見て基準位置ＳＰの手前側又は奥側において焦点が合うように焦点位置を設定する。そして、第１の撮像部７０によって撮像された画像のコントラスト値Ｃ１と第２の撮像部７０によって撮像された画像のコントラスト値Ｃ２とを比較し、比較結果に基づき基準位置ＳＰからの距離Ｄが正の値であるか負の値であるのかを検出する。

なお図１０に示す例では、第１の投影レンズ２２、撮影レンズ７２、７７の瞳位置を一致させているが、図１１に示すように、第１のビームスプリッタ４０と第２のビームスプリッタとの間に凹レンズ５２を設置することにより、撮影レンズ７２、７７の瞳位置を遠くにするようにしてもよい。

このように、焦点位置を変えた第１及び第２の撮像部７０、７６によって撮像するように構成すると、焦点位置を変えて撮像された２つの画像を同時に取得することができ、１つの撮像部によって撮像する場合に比べて測定時間を短縮することができる。

１ 形状測定装置、１０ 光源、２０ コンデンサレンズ、２２ 第１の投影レンズ、２４ 第２の投影レンズ、２８ 焦点可変レンズ、３０ 液晶格子、４０ ビームスプリッタ、５０ 光学素子、６０ 測定対象物、７０ 撮像部、７２ 撮影レンズ、７４ ＣＣＤカメラ、８０制御装置、８２ 測定部、８４ 制御部、８６ 記憶部
焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする形状測定方法。

Claims (8)

1. 格子パターンを有するパターン素子と、
   前記パターン素子と投影レンズとビームスプリッタとを介して前記格子パターンを測定対象物に投影する投影部と、
   前記測定対象物に投影された格子パターンを前記ビームスプリッタを介して撮像する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像された画像のコントラスト値を検出し、検出されたコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定する測定部とを有し、
   前記測定部が、
   焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする形状測定装置。
2. 請求項１において、
   前記測定部が、
   焦点位置を変化させて撮像された２つの画像のコントラスト値を検出し、検出された２つのコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする形状測定装置。
3. 請求項２において、
   前記測定部が、
   検出された２つのコントラスト値の変化に基づいて、焦点位置からの方向を検出することを特徴とする形状測定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記パターン素子と前記投影レンズとの間に光学素子を備えることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする形状測定装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記投影レンズとして焦点可変レンズを用いることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする形状測定装置。
6. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に焦点可変レンズを備えることにより、前記焦点位置を変化させることを特徴とする形状測定装置。
7. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記測定部が、
   焦点位置を変えた複数の前記撮像部によって撮像された複数の画像のコントラスト値を検出することを特徴とする形状測定装置。
8. 格子パターンを有するパターン素子と投影レンズとビームスプリッタとを介して前記格子パターンを測定対象物に投影する投影ステップと、
   前記測定対象物に投影された格子パターンを前記ビームスプリッタを介して撮像する撮像ステップと、
   前記撮像部によって撮像された画像のコントラスト値を検出し、検出されたコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定する測定ステップとを含み、
   前記測定ステップでは、
   焦点位置を変化させて撮像された複数の画像のコントラスト値を検出し、検出された複数のコントラスト値に基づき前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする形状測定方法。