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技術 面形状歪測定装置及び面形状歪の測定方法

出願人 八光オートメーション株式会社
発明者 石田直樹森田浩暉白谷優典
出願日 2015年4月7日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2015-078226
公開日 2016年12月1日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-200396
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置
主要キーワード 格子間ピッチ 変位プロファイル 変位形状 周囲形状 設置距離 曲率分布 計測ピッチ 算出基準
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法を提供する。

解決手段

被測定面2に直線状の拡散光照射する照明光源3と、これに対する相対位置を固定した被測定面による正反射像撮影するカメラ4と、撮影された正反射像により各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、照明光源3およびカメラ4を搭載して1軸上を移動する移動機構6と、移動量を出力するエンコーダとを備え、移動機構6により移動させながら撮影を順次行うことにより各反射点の傾きを検出し、その傾きの変化から曲率を算出する手段と、算出された被測定面の曲率の分布を表示する手段とを備える。上記の画像処理手段、曲率の算出手段、曲率分布の表示手段はパーソナルコンピュータ5に内蔵されている。

概要

背景

従来、工業製品などの検査において物体表面の面形状の歪を測定する場合、例えば特許文献1に記載された方法などにより物体の表面形状を測定し、周囲の面形状からの変位を歪として計測する方法が一般的である。しかし、その面が緩やかな形状変化や傾きを持つ場合には、微小な歪は周囲形状に埋もれてしまい正確な測定できない。また、三角測量の原理を応用した三次元計測が知られているが、測定精度カメラ画素分解能撮影角度に依存するため、測定範囲計測精度トレードオフの関係となり、広い範囲内での微小な面形状の歪は測定できない。

従来の微小な面形状の歪の測定方法としては、特許文献2および3に記載のように複数のストライプを面内に平行に並べた格子状パターン被測定物照射してその正反射像をカメラにより撮像し、その格子像ライン間のピッチの変化から面形状の歪みを求める方法が知られている。

概要

広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物の設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法を提供する。被測定面2に直線状の拡散光を照射する照明光源3と、これに対する相対位置を固定した被測定面による正反射像を撮影するカメラ4と、撮影された正反射像により各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、照明光源3およびカメラ4を搭載して1軸上を移動する移動機構6と、移動量を出力するエンコーダとを備え、移動機構6により移動させながら撮影を順次行うことにより各反射点の傾きを検出し、その傾きの変化から曲率を算出する手段と、算出された被測定面の曲率の分布を表示する手段とを備える。上記の画像処理手段、曲率の算出手段、曲率分布の表示手段はパーソナルコンピュータ5に内蔵されている。

目的

本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物の設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

被測定面に直線状の拡散光照射する照明光源と、該照明光源に対する相対位置を固定して設置され前記拡散光の被測定面による正反射像撮影するカメラと、該撮影された正反射像により該正反射像を生ずる前記被測定面の各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を有する被測定物を搭載して少なくとも1軸上を移動する移動機構と、該移動機構の移動量に応じた電気信号を出力するエンコーダとを備え、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を前記移動機構により1軸上に移動させながら前記撮影を順次行うことにより前記被測定面の測定領域内の各反射点の傾きを順次検出し、その傾きの変化から前記各反射点における曲率を算出する手段と、該算出された被測定面の測定領域内における曲率の分布を表示する手段とを備えることを特徴とする面形状歪測定装置

請求項2

前記移動機構の1軸上の移動方向は前記拡散光の直線形状と略直交する方向であることを特徴とする請求項1に記載の面形状歪測定装置。

請求項3

前記拡散光の直線形状に垂直で前記カメラの光軸と前記被測定面とが交わる被測定点を含む面内における前記拡散光の発光点と前記被測定点とを結ぶ直線と前記カメラの光軸との成す角度が30度以内であることを特徴とする請求項2に記載の面形状歪測定装置。

請求項4

前記移動機構は前記照明光源および前記カメラを搭載することを特徴とする請求項3に記載の面形状歪測定装置。

請求項5

前記移動機構は前記被測定面を有する被測定物を搭載することを特徴とする請求項3に記載の面形状歪測定装置。

請求項6

前記算出された被測定面の曲率より該被測定面の前記移動機構の移動方向または該移動方向に直交する方向の相対変位を算出する手段と、該算出された相対変位を表示する手段とを有することを特徴とする請求項2乃至5に記載の面形状歪測定装置。

請求項7

前記照明光源は、拡散光を発生する光源とその光源の前面に配置された直線状のスリットを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の面形状歪測定装置。

請求項8

被測定面に直線状の拡散光を照射する照明光源と、該照明光源に対する相対位置を固定して設置され前記拡散光の被測定面による正反射像を撮影するカメラと、該撮影された正反射像により該正反射像を生ずる前記被測定面の各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を有する被測定物を搭載して少なくとも1軸上を移動する移動機構と、該移動機構の移動量に応じた電気信号を出力するエンコーダとを備え、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を前記移動機構により1軸上に移動させながら前記撮影を順次行うことにより前記被測定面の測定領域内の各反射点の傾きを順次検出し、その傾きの変化から前記各反射点を含む面の曲率を算出する手段とを備えることを特徴とする面形状歪の測定方法

請求項9

前記移動機構の1軸上の移動方向は前記拡散光の直線形状と略直交する方向であって、前記拡散光の直線形状に垂直で前記カメラの光軸と前記被測定面とが交わる被測定点を含む面内における前記拡散光の発光点と前記被測定点とを結ぶ直線と前記カメラの光軸との成す角度が30度以内であることを特徴とする請求項8に記載の面形状歪の測定方法。

技術分野

0001

本発明は、面形状の歪みを測定する面形状歪測定装置及び面形状歪の測定方法に関する。

背景技術

0002

従来、工業製品などの検査において物体表面の面形状の歪を測定する場合、例えば特許文献1に記載された方法などにより物体の表面形状を測定し、周囲の面形状からの変位を歪として計測する方法が一般的である。しかし、その面が緩やかな形状変化や傾きを持つ場合には、微小な歪は周囲形状に埋もれてしまい正確な測定できない。また、三角測量の原理を応用した三次元計測が知られているが、測定精度カメラ画素分解能撮影角度に依存するため、測定範囲計測精度トレードオフの関係となり、広い範囲内での微小な面形状の歪は測定できない。

0003

従来の微小な面形状の歪の測定方法としては、特許文献2および3に記載のように複数のストライプを面内に平行に並べた格子状パターン被測定物照射してその正反射像をカメラにより撮像し、その格子像ライン間のピッチの変化から面形状の歪みを求める方法が知られている。

先行技術

0004

特開2003−4425号公報
特開2011−89981号公報
特開2012−215486号公報

発明が解決しようとする課題

0005

図12は従来の格子パターンの正反射像から歪を検出する方法の測定系の模式的な配置図と格子パターンの一例を示す図である。照明装置91により、y方向に伸びた複数のストライプを平面内に等間隔で平行に並べて構成される格子状パターン90を被測定物92に照射して、被測定物92の表面による格子パターン90の正反射像93をカメラ94により撮像して歪みを測定するものである。平面形状に歪みがある場合、正反射像93の格子パターンが歪み、ライン間隔dが変化するのでその間隔の変化を読み取って面の歪を算出する。しかし、この従来の測定装置では、ディスプレイに表示される格子パターンの歪みを測定するため、ディスプレイの表示画面の大きさによって被測定面の計測範囲が限られてしまう。また、被測定物92の設置位置が図のようにz方向にずれた場合、正反射像93は正反射像95のようにその位置が変化し、これをカメラで撮影すると格子パターン96のようになり、そのライン間隔dが変化してしまう。このため算出される歪の大きさに大きな誤差が生じていた。

0006

このように、従来の格子パターンの正反射像から歪を検出する方法では、微小な歪を広範囲にわたって測定を行う場合には大型のディスプレイが必要となり、その大きさの制限から計測範囲が限られていた。また、カメラに対する被測定物の設置距離が変動すると正反射像のライン間のピッチが変化し、算出される傾きに大きな誤差が生じていた。

0007

そこで、本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物の設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

第1の観点では、本発明の面形状歪測定装置は、被測定面に直線状の拡散光を照射する照明光源と、該照明光源に対する相対位置を固定して設置され前記拡散光の被測定面による正反射像を撮影するカメラと、該撮影された正反射像により該正反射像を生ずる前記被測定面の各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を有する被測定物を搭載して少なくとも1軸上を移動する移動機構と、該移動機構の移動量に応じた電気信号を出力するエンコーダとを備え、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を前記移動機構により1軸上に移動させながら前記撮影を順次行うことにより前記被測定面の測定領域内の各反射点の傾きを順次検出し、その傾きの変化から前記各反射点における曲率を算出する手段と、該算出された被測定面の測定領域内における曲率の分布を表示する手段とを備えることを特徴とする。

0009

本発明においては、1本の直線状の拡散光を移動機構により移動させて測定を行うので、移動機構の移動方向はその駆動範囲まで測定が可能であり、広い範囲にわたって微小な面形状の測定が可能である。また、被測定物がロール状に巻かれている場合は被測定物を巻き取りながら移動させることにより、被測定物のほぼ全長にわたる測定が可能となる。さらに、直線状の拡散光を等間隔に移動させて撮影し、測定を行うので、被測定物の設置距離が変動しても算出される曲率の値への影響は従来の装置に比べると非常に小さい。

0010

第2の観点では、本発明は、前記第1の観点の面形状歪測定装置において、前記移動機構の1軸上の移動方向は前記拡散光の直線形状と略直交する方向であることを特徴とする。これにより、正反射像から曲率を算出する計算処理がしやすくなる。

0011

第3の観点では、本発明は、前記拡散光の直線形状に垂直で前記カメラの光軸と前記被測定面とが交わる被測定点を含む面内における前記拡散光の発光点と前記被測定点とを結ぶ直線と前記カメラの光軸との成す角度が30度以内であることを特徴とする。

0012

本発明の測定装置においては、直線状の拡散光の正反射像のずれによりその反射点での被測定面の傾きを算出するが、そのずれは被測定面の傾き以外に被測定面の奥行き方向の位置ずれによっても生ずるので、その影響を軽減するためには、照明光源とカメラを被測定面に対してできるだけ垂直に向き合うように設定する必要がある。例えば、多くの従来の測定装置では照明光源とカメラを離して設置し、照明光源からの拡散光が被測定面に45度以上の入射角入射し同じ角度で反射してカメラに入射し正反射像を撮影するように設定しているが、このような場合は被測定面の奥行き方向の位置ずれが生ずるとその影響が大きくなり、正確な面の傾きの算出は困難となる。
一方、本観点の発明は、照明光源とカメラおよび被測定面の配置を上記のように設定することにより、照明光源の拡散光の被測定面への入射角および反射角が15度程度以内の正反射像がカメラで撮影されることとなるので、被測定面の奥行き方向の位置ずれの影響を小さく抑えることができる。さらにその影響を小さくするためには、本観点の発明における上記の拡散光の発光点と被測定点とを結ぶ直線と前記カメラの光軸との成す角度が30度以内とする角度は、14度以内とし、入射角および反射角が7度程度以内の正反射像をカメラで撮影することが望ましい。

0013

第4の観点では、本発明は、前記第3の観点の面形状歪測定装置において、前記移動機構は前記照明光源および前記カメラを搭載することを特徴とする。本発明においては、照明光源およびカメラまたは被測定面を有する被測定物のどちらを移動させてもよいが、被測定物が大きい場合は照明光源およびカメラを移動させる方が容易である。

0014

第5の観点では、本発明は、前記第3の観点の面形状歪測定装置において、前記移動機構は前記被測定面を有する被測定物を搭載することを特徴とする。被測定物が照明光源およびカメラよりも小さい場合や、被測定物がロール状に巻かれている場合などのように被測定物の方が移動しやすい場合は被測定物を移動させた方が望ましい。

0015

第6の観点では、本発明は、前記第2乃至第5の観点の面形状歪測定装置において、前記算出された被測定面の曲率より該被測定面の前記移動機構の移動方向または該移動方向に直交する方向の相対変位を算出する手段と、該算出された相対変位を表示する手段とを有することを特徴とする。本発明の面形状歪測定装置では被測定面の各反射点における曲率が算出されるので、それを拡散光の直線方向または移動機構の移動方向に2重積分することによりそれらの方向の連続的な変位を算出することができる。さらに、その相対的な変位の変化をディスプレイなどに表示することにより被測定物の表面形状を視覚的に観察することができる。

0016

第7の観点では、本発明は、前記第1乃至第6の観点の面形状歪測定装置において、前記照明光源は、拡散光を発生する光源とその光源の前面に配置された直線状のスリットを有することを特徴とする。直線状の拡散光を照射する照明光源の実現方法としては、LEDや蛍光灯などで直線状の発光源を得る方法や点状の発光源を直線状に並べるなどの方法でもよいが、拡散光をスリットで遮蔽する方が光の明暗境界が明確になり、カメラで撮影される正反射像が鮮明になる。

0017

第8の観点では、本発明は、被測定面に直線状の拡散光を照射する照明光源と、該照明光源に対する相対位置を固定して設置され前記拡散光の被測定面による正反射像を撮影するカメラと、該撮影された正反射像により該正反射像を生ずる前記被測定面の各反射点の相対的な傾きを検出する画像処理手段と、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を有する被測定物を搭載して少なくとも1軸上を移動する移動機構と、該移動機構の移動量に応じた電気信号を出力するエンコーダとを備え、前記照明光源および前記カメラまたは前記被測定面を前記移動機構により1軸上に移動させながら前記撮影を順次行うことにより前記被測定面の測定領域内の各反射点の傾きを順次検出し、その傾きの変化から前記各反射点を含む面の曲率を算出する手段とを備えることを特徴とする面形状歪の測定方法を提供する。

0018

第9の観点では、本発明は、前記第8の観点の面形状歪の測定方法において、前記移動機構の1軸上の移動方向は前記拡散光の直線形状と略直交する方向であって、前記拡散光の直線形状に垂直で前記カメラの光軸と前記被測定面とが交わる被測定点を含む面内における前記拡散光の発光点と前記被測定点とを結ぶ直線と前記カメラの光軸との成す角度が30度以内であることを特徴とする。

発明の効果

0019

以上のように、本発明によれば、広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物の設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法が得られる。

図面の簡単な説明

0020

実施例1に係る面形状歪測定装置の模式的な構成図。
実施例1における照明光源とカメラおよび移動機構の斜視図。
本発明の面形状歪測定装置および面形状の測定方法の測定原理を説明する図。
実施例1の面形状歪測定装置の測定手順を示すフローチャート
実施例1の面形状歪測定装置による測定結果の一例を示す図。
測定に用いた被測定物の一部を示す写真
本発明の測定系の模式的な配置図。
実施例2における被測定面の相対変位の算出の手順を示すフローチャート。
算出された曲率分布が表示されたディスプレイ画面
被測定点のx方向の断面における曲率分布を示す図。
断面方向の連続的な変位プロファイルを算出した結果を示す図。
従来の格子パターンの正反射像から歪を検出する方法の測定系の模式的な配置図と格子パターンの一例を示す図。

0021

以下、図面を参照して本発明の面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法を実施例により詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。

0022

図1は、実施例1に係る面形状歪測定装置の模式的な構成図である。図1において、本実施例の面形状歪測定装置10では、照明光源3により被測定物1の被測定面2にy軸方向に伸びた直線状の拡散光を照射し、照明光源3に対する相対位置を固定して設置されたカメラ4により拡散光の被測定面2による正反射像を撮影する。カメラ4により撮影された正反射像のデータは画像処理手段を内蔵したパーソナルコンピュータ5に入力され、被測定面2の各反射点の相対的な傾きを検出する。照明光源3とカメラ4はx軸方向に平行な軸上を移動する移動機構6に搭載され固定されている。移動機構6はコントローラ7により駆動制御される。コントローラ7は移動機構6の移動量に応じた電気信号を出力するエンコーダを備え、そのエンコーダの出力は撮影トリガーをかけるためカメラ4に入力される。照明光源3およびカメラ4を移動機構6により移動させながらカメラ4により正反射像の撮影を順次行うことにより被測定面2の測定領域内の各反射点の傾きを画像処理手段により順次検出する。パーソナルコンピュータ5はそれらの反射点の傾きの変化から各反射点における曲率を算出する曲率算出手段を備え、算出された被測定面2の測定領域内における曲率の分布がパーソナルコンピュータ5のディスプレイ画面上に表示される。なお、照明光源3は照明コントローラ8により制御される。

0023

図2は本実施例における照明光源とカメラおよび移動機構の斜視図であり、図3は本発明の面形状歪測定装置および面形状の測定方法の測定原理を説明する図である。図2に示すように、本実施例においては被測定面の奥行き方向の位置ずれの影響を小さく抑えるため、被測定面2に対して照明光源3とカメラ4ができるだけ垂直な方向に配置されるようにしている。図3は照明光源3の拡散光の直線形状に垂直でカメラ4の光軸13と被測定面2が交わる被測定点14とを含む面内における位置関係を模式的に示しており、照明光源3の拡散光の発光点15と被測定点14とを結ぶ直線16とカメラ4の光軸13との成す角度αは被測定面の奥行き方向の位置ずれの影響を抑えるためにはできるだけ小さい方が望ましい。αの値としては30度以下が望ましく、高精度の測定では20度以下となるように設定する。なお、図3においてはカメラ4の光軸13は図3が示す面内、すなわち拡散光の直線形状に垂直な面内にあるが、カメラの光軸と直線16との成す角度がαの値の条件を満たす範囲内であればカメラの光軸はこの面内になくてもよい。

0024

図4は本実施例の面形状歪測定装置の測定手順を示すフローチャートである。以下に、図3および図4を参照して本実施例の測定手順について説明する。基本的には以下の各ステップはパーソナルコンピュータ5からの指令により行う。先ず最初のステップS1としてコントローラ7により移動機構6の移動を開始し最初の位置に設定する。次にステップS2として撮影トリガーをカメラ4に入力し被測定面2の正反射像を撮影する。図3においては、被測定面2がx軸に平行な場合の被測定点14による正反射像は正反射像9となるが、被測定面が角度θ傾き、被測定面2aとなった場合は正反射像は正反射像9aとなる。次にステップS3として、カメラ4のレンズの歪みを多項式近似補正し、画面上の正反射像の位置座標を補正する。

0025

次にステップS4として、レンズ歪補正された正反射像をy方向に1ピクセルの幅でx方向に設定された単位画像サイズの幅の矩形に分割し、各矩形内の輝度ヒストグラムからその重心の座標を算出し、その単位画像の座標とする。それをステップS5でメモリー上の二次元配列に保存する。具体的には、図3において、カメラ4のレンズ中心の座標Sと発光点15の座標Qは既知であるので正反射像9の座標は定まり、その座標を基準に、被測定面2が傾き被測定面2aとなった場合の正反射像9aの座標Pが算出される。

0026

ステップS6で移動機構6の移動距離が測定範囲の端まで達したか否かを判定し、達していない場合は上記のステップS1からS5を繰り返し、達した場合にステップS7として移動を終了する。

0027

次に、ステップS8として、メモリーに保存された被測定面2上の各測定点に対する正反射像の各単位画像の座標を読み出し、その値を用いて各測定点の面の傾き、すなわち図3におけるθの値を算出する。この際、被測定面の傾きθが生じたことによる被測定点の位置を補正する。すなわち、被測定面がθ傾いたことにより被測定点14は実際には被測定点17となる。

0028

ステップS9として、算出された各被測定点における被測定面の傾きと補正された被測定点の座標とを用い、着目する被測定点の周囲の被測定点の傾きおよび座標から各被測定点の曲率を算出する。

0029

最後にステップS10として、算出された被測定面の曲率の分布を曲率の大きさに応じて色分けして示すように処理し、パーソナルコンピュータ5のディスプレイ画面上に表示する。

0030

図5は本実施例の面形状歪測定装置による測定結果の一例を示す図であり、ディスプレイ上に表示された曲率分布を示す。図6は測定に用いた被測定物の一部を示す写真である。具体的には、図6に示すような自動車ドア取っ手付近を被測定物としてその表面の面形状の曲率分布を測定したものである。図5において、実際の画面では曲率の大きさによって、赤色(R)、黄色(Y)、緑色(G)、青色(B)の順に色分けして示している。赤色(R)が曲率0.5/m付近、黄色(Y)が曲率0.25/m付近であり凸部を、緑色(G)が曲率0/m付近であり平面部を、青色(B)が曲率−0.5/m付近であり凹部をそれぞれ示す。この表示により、測定者は視覚的に被測定面の面形状の歪みの様子を明確に認識することができる。この色分けの範囲は画面左上のレンジの値により変更可能としている。

0031

測定においては、図2に示す照明光源3、カメラ4、移動機構6を一体にした装置を三脚やラックなどに搭載し、被測定物に対して最適な位置に設置する。

0032

図7は、本発明の特徴を説明するために示す本発明の測定系の模式的な配置図である。本発明の面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法の特徴の一つは被測定物の設置距離の変動に影響を受けにくいことである。図7に示すように、本発明ではカメラ74と照明光源71かまたは被測定物72をx方向に一定の計測ピッチdで移動させるので、被測定物の設置位置がz方向に移動しても、図9で示した従来の測定装置の格子間ピッチのように曲率の算出基準となる値が変動することはない。さらに、上記の実施例1のように、拡散光の発光点と被測定点とを結ぶ直線とカメラの光軸とが成す角度αを30度以下と小さくすることにより、移動前の拡散光の正反射像73が移動後の正反射像75と変化することによるカメラで撮影された画面上の位置の変化は非常に小さくなる。これにより、本発明においては算出される曲率の値は被測定物の設置距離の変動の影響を受けにくい。

0033

次に本発明の面形状歪測定装置の実施例2について説明する。実施例2の基本的な構成は図1に示す実施例1と同じであるが、本実施例においては、実施例1の機能にさらに加えて、算出された被測定面の曲率よりその被測定面の移動機構の移動方向であるx軸方向または移動方向に直交するy軸方向の相対変位を算出する手段と、その算出された相対変位を表示する手段とをパーソナルコンピュータ5が有している。

0034

図8は本実施例における被測定面の相対変位の算出の手順を示すフローチャートである。基本的には各ステップは測定者がパーソナルコンピュータ5を操作してパーソナルコンピュータ5に内蔵された算出手段により行う。先ず、ステップS11として、実施例1に示した手順により算出された曲率分布が表示されたディスプレイ上で、x方向またはy方向の変位を算出したい点を入力する。この入力により、ステップ12として、選択された点を含む断面の曲率のデータ配列メモリより抽出する。この場合、選択された断面方向の曲率の値をプロットしディスプレイ上に表示してもよい。最後にステップ13として、曲率を2重積分することにより選択断面の連続的な変位プロファイルを算出し、ディスプレイ上に表示する。

0035

図9図10図11は本実施例の面形状歪測定装置による測定結果の一例を示す図である。図9は実施例1に示した手順により算出された曲率分布が表示されたディスプレイ
画面を示す。本測定においては被測定物としては球面形状を有する凹面鏡を用いた。その曲率半径Rは3.048m、すなわち、曲率1/Rは−0.328/mである。測定結果を示す図9において、凹面鏡部分はその曲率−0.328/mに対応した一様な青色に着色されている。

0036

図10は被測定点のx方向の断面における曲率分布を示す図である。別の方法で予め測定された真の曲率(真値)と本実施例の面形状歪測定装置による測定値をプロットしたものであるが、両値はほとんど重なっており、本実施例において高精度の曲率の測定値が得られていることがわかる。

0037

図11は曲率を2重積分することにより断面方向の連続的な変位プロファイルを算出した結果を示す図である。図11は、別の方法で予め測定された真の変位形状(真値)と本実施例の面形状歪測定装置による測定値をプロットしたものであるが、両値はほぼ重なっており、本実施例において高精度の変位分布の測定値が得られていることがわかる。

0038

以上のように、本発明により広い範囲で微小な面形状の歪みの測定が可能で、被測定物の設置距離の変動にも影響を受けにくい面形状歪測定装置および面形状歪の測定方法が得られることが確認できた。

実施例

0039

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、パーソナルコンピュータには上記の実施例に示した以外の機能を付加してもよい。または、上記の実施例に示した機能の一部またはすべてをパーソナルコンピュータ以外の電子機器で実現してもよい。照明光源やカメラの種類、形状、機能も目的に合わせて選択可能である。また、移動機構は2軸以上の移動が可能であってもよい。

0040

1、72、92被測定物
2、2a 被測定面
3、71照明光源
4、74、94カメラ
5パーソナルコンピュータ
6移動機構
7コントローラ
8照明コントローラ
9、9a、73、75、93、95正反射像
10 面形状歪測定装置
13光軸
14、17被測定点
15発光点
16 直線
90、96格子状パターン
91 照明装置

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