JP2001021487A - 光学品質を決定する方法 - Google Patents
光学品質を決定する方法Info
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- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明製品のどの点においても、そして全ての
点において、光学品質の決定を行なう方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 透明製品の光学品質を決定する方法が、
第１のグレースケール・パターン26を製品12に透過させ
る工程、第１パターンが製品を透過した後、撮像装置24
で第１パターン26の第１画像を得る工程及び、第１画像
から得られたデータに基き、製品の光学品質を決定する
工程、を含む。その様な製品の光学品質を決定する装置
10も開示される。
点において、光学品質の決定を行なう方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 透明製品の光学品質を決定する方法が、
第１のグレースケール・パターン26を製品12に透過させ
る工程、第１パターンが製品を透過した後、撮像装置24
で第１パターン26の第１画像を得る工程及び、第１画像
から得られたデータに基き、製品の光学品質を決定する
工程、を含む。その様な製品の光学品質を決定する装置
10も開示される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一つあるいはそれ
より多いグレースケール・パターンを製品に透過させる
ことを含む、透明製品の光学品質を決定する方法に関す
る。
より多いグレースケール・パターンを製品に透過させる
ことを含む、透明製品の光学品質を決定する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車のフロント・ウインドシー
ルドのような、透明製品の光学品質を決定する従来から
の方法は、網点の列を製品を通してスクリーンに投影す
るということを含む。その網点は次に手動計測され、そ
の計測値は、製品の光学歪みを評価するために、所定の
基準計測値と比較される。
ルドのような、透明製品の光学品質を決定する従来から
の方法は、網点の列を製品を通してスクリーンに投影す
るということを含む。その網点は次に手動計測され、そ
の計測値は、製品の光学歪みを評価するために、所定の
基準計測値と比較される。
【０００３】網点は手動計測されるので、この方法はか
なり時間と手間がかかりまた誤差が起こりやすいもので
ある。しかも、この方法は限られた範囲の製品にしか適
用できない。例えば、網点の間に生じた歪みは検出され
ない。
なり時間と手間がかかりまた誤差が起こりやすいもので
ある。しかも、この方法は限られた範囲の製品にしか適
用できない。例えば、網点の間に生じた歪みは検出され
ない。
【０００４】透明製品の光学品質を決定する別の方法
は、複数のダイアモンドを有するテスト・パターン又は
同等のパターンを用いることを含む。可動光源がテスト
・パターンの後に配置され、そして、その動きがテスト
・パターンの前に配置された可動ライン・スキャン・カ
メラと同期される。光源及びカメラが製品に対して動く
につれ、カメラは製品を通して見たテスト・パターンの
画像を映し出す。画像において検出されたダイヤモンド
の計測値が、歪みのないダイアモンドのそれと比較さ
れ、製品の歪みが評価される。しかし、この方法も製品
の限られた領域にしか適用できない。しかも、この方法
を実施するための装置は、比較的低速で、複雑かつ高コ
ストである。
は、複数のダイアモンドを有するテスト・パターン又は
同等のパターンを用いることを含む。可動光源がテスト
・パターンの後に配置され、そして、その動きがテスト
・パターンの前に配置された可動ライン・スキャン・カ
メラと同期される。光源及びカメラが製品に対して動く
につれ、カメラは製品を通して見たテスト・パターンの
画像を映し出す。画像において検出されたダイヤモンド
の計測値が、歪みのないダイアモンドのそれと比較さ
れ、製品の歪みが評価される。しかし、この方法も製品
の限られた領域にしか適用できない。しかも、この方法
を実施するための装置は、比較的低速で、複雑かつ高コ
ストである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明製品の
どの点においても、そして全ての点において、光学品質
の決定を行なう方法及び装置を提供することにより、上
記従来技術の欠点を解決するものである。さらに、その
方法及び装置は、正確かつ反復性のある結果をもたらす
ものである。
どの点においても、そして全ての点において、光学品質
の決定を行なう方法及び装置を提供することにより、上
記従来技術の欠点を解決するものである。さらに、その
方法及び装置は、正確かつ反復性のある結果をもたらす
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明において、透明製
品の光学品質を決定する方法が、第１のグレースケール
・パターンを製品に透過させる工程、上記第１パターン
が上記製品を透過した後、撮像装置で上記第１パターン
の第１画像を得る工程及び、上記第１画像から得られた
データに基き、上記製品の光学品質を決定する工程、を
含む。
品の光学品質を決定する方法が、第１のグレースケール
・パターンを製品に透過させる工程、上記第１パターン
が上記製品を透過した後、撮像装置で上記第１パターン
の第１画像を得る工程及び、上記第１画像から得られた
データに基き、上記製品の光学品質を決定する工程、を
含む。
【０００７】この方法を実施するのに用いることの出来
るグレースケール・パターンの例には、正弦波格子や、
鋸波格子などが含まれる。グレースケール・パターン
は、製品を通して投影されても、製品の後側で発生され
ても良いので、有利である。結果として、この方法は、
種々の製品及び装置構成について使用され得るものであ
る。
るグレースケール・パターンの例には、正弦波格子や、
鋸波格子などが含まれる。グレースケール・パターン
は、製品を通して投影されても、製品の後側で発生され
ても良いので、有利である。結果として、この方法は、
種々の製品及び装置構成について使用され得るものであ
る。
【０００８】より具体的には、この方法は、それぞれが
製品上の特定の点に対応する第１画像の複数の画素それ
ぞれについての位相を決定する工程を含む。そして、対
応する画素における位相に基き、製品上の複数の点それ
ぞれについて、一つ又はそれより多い光学特性が決定さ
れる。
製品上の特定の点に対応する第１画像の複数の画素それ
ぞれについての位相を決定する工程を含む。そして、対
応する画素における位相に基き、製品上の複数の点それ
ぞれについて、一つ又はそれより多い光学特性が決定さ
れる。
【０００９】本発明による透明製品の光学品質を決定す
る装置は、グレースケール・パターンを製品に透過し得
る様にグレースケール・パターンを生成する画像生成装
置を含む。その装置はさらに、パターンを製品に透過さ
せた後でグレースケール・パターンの画像を得る撮像装
置及び、その撮像装置と通信する画像分析装置とを含
む。この画像分析装置は、グレースケール・パターンの
画像に基き製品の光学品質を決定する指示命令を含む。
る装置は、グレースケール・パターンを製品に透過し得
る様にグレースケール・パターンを生成する画像生成装
置を含む。その装置はさらに、パターンを製品に透過さ
せた後でグレースケール・パターンの画像を得る撮像装
置及び、その撮像装置と通信する画像分析装置とを含
む。この画像分析装置は、グレースケール・パターンの
画像に基き製品の光学品質を決定する指示命令を含む。
【００１０】本発明のこれらのものなどの目的、構成及
び効果は、添付の図面と関連付けて読むことにより、以
下の本発明を実施する最良の形態の説明から、容易に明
らかになる。
び効果は、添付の図面と関連付けて読むことにより、以
下の本発明を実施する最良の形態の説明から、容易に明
らかになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、自動車用フロント・ウイ
ンドシールド12の様な透明製品の光学品質を決定する、
本発明による装置10を示す。透明製品の他の例には、種
々の屈折率を持つ拡大鏡、眼鏡、航空機のウインドシー
ルド、窓及び液体などが含まれる。ウインドシールド12
は、回転作業台14上に、ホルダー16により、所定の位置
及び傾斜角度で、保持される。
ンドシールド12の様な透明製品の光学品質を決定する、
本発明による装置10を示す。透明製品の他の例には、種
々の屈折率を持つ拡大鏡、眼鏡、航空機のウインドシー
ルド、窓及び液体などが含まれる。ウインドシールド12
は、回転作業台14上に、ホルダー16により、所定の位置
及び傾斜角度で、保持される。
【００１２】図１に示される様に、装置10は、コンピュ
ーター20と通信するプロジェクター18を含む。プロジェ
クター18は、例えばウインドシールド12から距離ｄ0だ
け離れてウインドシールド12の後方に置かれたスクリー
ン22のような基準面上に、一つあるいはそれより多いグ
レースケール・ターゲットすなわちパターンを投影する
ために用いられる。ここで用いられるグレースケール・
パターンという用語は、パターン上の各点が充分に明確
な位相を有する、例えば正弦波格子や鋸歯格子のような
光度あるいは色調の変化を持つパターンを指している。
プロジェクター18及びコンピューター20は、スクリーン
22上に位相変調されたグレースケール・パターンのシー
ケンスを素早く生成及び投影するのに用いることが出来
るので、有利である。代替案として装置10は、一つある
いはそれより多いグレースケール・パターンを生成する
のに適したいかなる画像生成装置、例えばコンピュータ
ー・モニター、テレビ・モニター、着色パターン、スラ
イド・プロジェクターなどを含むことが出来る。
ーター20と通信するプロジェクター18を含む。プロジェ
クター18は、例えばウインドシールド12から距離ｄ0だ
け離れてウインドシールド12の後方に置かれたスクリー
ン22のような基準面上に、一つあるいはそれより多いグ
レースケール・ターゲットすなわちパターンを投影する
ために用いられる。ここで用いられるグレースケール・
パターンという用語は、パターン上の各点が充分に明確
な位相を有する、例えば正弦波格子や鋸歯格子のような
光度あるいは色調の変化を持つパターンを指している。
プロジェクター18及びコンピューター20は、スクリーン
22上に位相変調されたグレースケール・パターンのシー
ケンスを素早く生成及び投影するのに用いることが出来
るので、有利である。代替案として装置10は、一つある
いはそれより多いグレースケール・パターンを生成する
のに適したいかなる画像生成装置、例えばコンピュータ
ー・モニター、テレビ・モニター、着色パターン、スラ
イド・プロジェクターなどを含むことが出来る。
【００１３】装置10はさらに、グレースケール・パター
ンのデジタル画像を得るために、デジタル・カメラ24の
様な撮像装置を含む。好ましくはカメラ24は、図１に示
される様に、ウインドシールド12を通して見たようなグ
レースケール・パターンのデジタル画像を得るように、
ウインドシールド12から距離ｄvだけ離れてウインドシ
ールド12の前方に配置されている。カメラ24はさらにコ
ンピューター20と通信状態にあり、そしてカメラ24はデ
ジタル画像に対応したコンピューター20への信号を送信
する。コンピューター20は、以下に詳細に述べる様にウ
インドシールド12の光学品質を決定する様に信号を処理
するために、用いられる。
ンのデジタル画像を得るために、デジタル・カメラ24の
様な撮像装置を含む。好ましくはカメラ24は、図１に示
される様に、ウインドシールド12を通して見たようなグ
レースケール・パターンのデジタル画像を得るように、
ウインドシールド12から距離ｄvだけ離れてウインドシ
ールド12の前方に配置されている。カメラ24はさらにコ
ンピューター20と通信状態にあり、そしてカメラ24はデ
ジタル画像に対応したコンピューター20への信号を送信
する。コンピューター20は、以下に詳細に述べる様にウ
インドシールド12の光学品質を決定する様に信号を処理
するために、用いられる。
【００１４】本発明による、ウインドシールド12の光学
品質を決定する方法は、ウインドシールド12上の別個の
位置つまり点でのウインドシールド12の一つあるいはそ
れより多い光学パラメーターつまり特性を決定する工程
を含んでいる。光学特性は、一つあるいはそれより多い
グレースケール・パターンがウインドシールド12を透過
する結果、このウインドシールド12が起こす当該パター
ンの位相変化に基き、決定される。そのような特性を計
算するために、一つあるいはそれより多いグレースケー
ル・パターンの画像の垂直及び水平の位相のラップ分布
が最初に決定される。ここでは、垂直及び水平位相分布
は、画像の複数の画素における垂直方向及び水平方向の
位相値をそれぞれ示す。位相分布は、いくつかの公知の
技術のいずれを用いて、決定しても良い。
品質を決定する方法は、ウインドシールド12上の別個の
位置つまり点でのウインドシールド12の一つあるいはそ
れより多い光学パラメーターつまり特性を決定する工程
を含んでいる。光学特性は、一つあるいはそれより多い
グレースケール・パターンがウインドシールド12を透過
する結果、このウインドシールド12が起こす当該パター
ンの位相変化に基き、決定される。そのような特性を計
算するために、一つあるいはそれより多いグレースケー
ル・パターンの画像の垂直及び水平の位相のラップ分布
が最初に決定される。ここでは、垂直及び水平位相分布
は、画像の複数の画素における垂直方向及び水平方向の
位相値をそれぞれ示す。位相分布は、いくつかの公知の
技術のいずれを用いて、決定しても良い。
【００１５】ウインドシールド12が固定されている場合
は、位相変調技術を用いるのが好ましい。位相変調技術
の下で、ウインドシールド12が起こす垂直位相分布を決
定するために、プロジェクター18は最初に、例えば正弦
波状の光度分布とピッチｐを持つ水平線の第１格子26の
様な、水平に向いたグレースケール・パターンをスクリ
ーン22上に投影する。そしてカメラ24がウインドシール
ド12を通して見たような第１格子26の画像を検出若しく
は取得し、そしてカメラ24はその画像をコンピューター
20に送り、そこに画像が記憶される。
は、位相変調技術を用いるのが好ましい。位相変調技術
の下で、ウインドシールド12が起こす垂直位相分布を決
定するために、プロジェクター18は最初に、例えば正弦
波状の光度分布とピッチｐを持つ水平線の第１格子26の
様な、水平に向いたグレースケール・パターンをスクリ
ーン22上に投影する。そしてカメラ24がウインドシール
ド12を通して見たような第１格子26の画像を検出若しく
は取得し、そしてカメラ24はその画像をコンピューター
20に送り、そこに画像が記憶される。
【００１６】次に、コンピューター20は第１格子26を垂
直方向に距離ｐ/ｎだけ移動させて、位相変調された第
２格子（図示せず）を生成する。ここで、ｎは垂直位相
分布を決定するにあたって用いられる位相変調される格
子の必要数である。さらに、ｎは3又はそれ以上である
べきで、4が好ましい。そしてプロジェクター18が、ス
クリーン22上に第２位相変調格子を投影する。次に、カ
メラ24がウインドシールド12を通して見た第２位相変調
格子の画像を取得し、その画像をコンピューター20に送
信して、そこに画像が記憶される。
直方向に距離ｐ/ｎだけ移動させて、位相変調された第
２格子（図示せず）を生成する。ここで、ｎは垂直位相
分布を決定するにあたって用いられる位相変調される格
子の必要数である。さらに、ｎは3又はそれ以上である
べきで、4が好ましい。そしてプロジェクター18が、ス
クリーン22上に第２位相変調格子を投影する。次に、カ
メラ24がウインドシールド12を通して見た第２位相変調
格子の画像を取得し、その画像をコンピューター20に送
信して、そこに画像が記憶される。
【００１７】この処理はｎ個の画像がカメラ24により取
得され、コンピューター20に送られるまで続けられる。
それで、位相変調技術はｎ個の位相変調グレースケール
・パターンのシーケンスの生成工程及び、そのシーケン
スの中でウインドシールド12を通して見た各パターンの
画像の取得工程を有する。さらに、各画像は複数の画素
からなり、各画素はウインドシールド12の特定の点に対
応する。
得され、コンピューター20に送られるまで続けられる。
それで、位相変調技術はｎ個の位相変調グレースケール
・パターンのシーケンスの生成工程及び、そのシーケン
スの中でウインドシールド12を通して見た各パターンの
画像の取得工程を有する。さらに、各画像は複数の画素
からなり、各画素はウインドシールド12の特定の点に対
応する。
【００１８】この技術はウインドシールド12を通して見
たパターン画像の取得工程を含むので、透過視法（view
-through approach）と呼べるかもしれない。代わり
に、図２に示される様に位相変調技術は、ウインドシー
ルド12を通してスクリーン22あるいは他の基準面上に位
相変調されたグレースケール・パターンのシーケンスを
投影する工程及び、スクリーン22上に見えるパターンの
画像を取得する工程、を含んでいても良い。この代替案
は、透過投影法（project-through approach）と呼べる
かもしれない。それで、この方法は普通、透過視法及び
透過投影法の両方が含まれる、一つかあるいはそれより
多いグレースケール・パターンをウインドシールド12を
透過させる工程を、含む。
たパターン画像の取得工程を含むので、透過視法（view
-through approach）と呼べるかもしれない。代わり
に、図２に示される様に位相変調技術は、ウインドシー
ルド12を通してスクリーン22あるいは他の基準面上に位
相変調されたグレースケール・パターンのシーケンスを
投影する工程及び、スクリーン22上に見えるパターンの
画像を取得する工程、を含んでいても良い。この代替案
は、透過投影法（project-through approach）と呼べる
かもしれない。それで、この方法は普通、透過視法及び
透過投影法の両方が含まれる、一つかあるいはそれより
多いグレースケール・パターンをウインドシールド12を
透過させる工程を、含む。
【００１９】次に、コンピューター20は像の各画素につ
いての垂直位相φyを決定するために、ｎ個の画像を分
析する。各画素についての垂直位相φyは、ｎ個の異な
る像の同じ画素位置における光度に基き決定される。そ
して、特定の画素(x,y) に対するφyを決定する一般式
は数１のようになる。
いての垂直位相φyを決定するために、ｎ個の画像を分
析する。各画素についての垂直位相φyは、ｎ個の異な
る像の同じ画素位置における光度に基き決定される。そ
して、特定の画素(x,y) に対するφyを決定する一般式
は数１のようになる。
【数１】 ここで、Ｉi(x,y) は、画像iの画素(x,y)における光度
である。ｎが4の場合、式は数２のようになる。
である。ｎが4の場合、式は数２のようになる。
【数２】
【００２０】そして画像の各画素についての水平位相φ
xを決定するために、正弦波状の光度分布と既知のピッ
チを持つ垂直線の格子のような、垂直方向に向いたグレ
ースケール・パターンを用いて、上記処理が反復され
る。
xを決定するために、正弦波状の光度分布と既知のピッ
チを持つ垂直線の格子のような、垂直方向に向いたグレ
ースケール・パターンを用いて、上記処理が反復され
る。
【００２１】ウインドシールド12が動いている場合、位
相分布の決定にはフーリエ変換技術を用いるのが好まし
い。フーリエ変換技術の下においては、各画素について
垂直位相及び水平位相を決定するのに、水平方向に向い
たグレースケール・パターン及び垂直方向に向いたグレ
ースケール・パターンがそれぞれ一つだけ必要とされ
る。つまり、この技術は、各パターンの画像を取得する
工程と、各画像についてフーリエ変換を行なう工程とを
有する。次に、各フーリエ変換値が編集され、そして各
画素の垂直及び水平位相を決定するために、逆フーリエ
変換が実行される。フーリエ変換技術に関しての更なる
詳細は、M, Taked, H. Ina及びS. Kobayashiによる"Fou
rier-Transform Method of Fringe-Pattern Analysis f
or Computer-Based Topography and Interferometry"に
見られ、これを参照することが出来る。
相分布の決定にはフーリエ変換技術を用いるのが好まし
い。フーリエ変換技術の下においては、各画素について
垂直位相及び水平位相を決定するのに、水平方向に向い
たグレースケール・パターン及び垂直方向に向いたグレ
ースケール・パターンがそれぞれ一つだけ必要とされ
る。つまり、この技術は、各パターンの画像を取得する
工程と、各画像についてフーリエ変換を行なう工程とを
有する。次に、各フーリエ変換値が編集され、そして各
画素の垂直及び水平位相を決定するために、逆フーリエ
変換が実行される。フーリエ変換技術に関しての更なる
詳細は、M, Taked, H. Ina及びS. Kobayashiによる"Fou
rier-Transform Method of Fringe-Pattern Analysis f
or Computer-Based Topography and Interferometry"に
見られ、これを参照することが出来る。
【００２２】カメラ24や、あるいは他の撮像装置が線形
的な光度応答を持ち、そして、プロジェクター18又は他
の画像生成装置により生成される光度分布が比較的正確
である場合、鋸歯格子を生成する工程を含む手法を、位
相分布を決定するために利用するのが好ましい。この技
術の下においては、図３に示される様に、プロジェクタ
ー18は水平方向に向いた鋸歯27をスクリーン22上に生成
する。カメラ24はその後、ウインドシールド12を通して
見た鋸歯格子27の画像を得て、コンピューター20がその
画像を読み取って各画素(x,y)における光度値Iを決定す
る。
的な光度応答を持ち、そして、プロジェクター18又は他
の画像生成装置により生成される光度分布が比較的正確
である場合、鋸歯格子を生成する工程を含む手法を、位
相分布を決定するために利用するのが好ましい。この技
術の下においては、図３に示される様に、プロジェクタ
ー18は水平方向に向いた鋸歯27をスクリーン22上に生成
する。カメラ24はその後、ウインドシールド12を通して
見た鋸歯格子27の画像を得て、コンピューター20がその
画像を読み取って各画素(x,y)における光度値Iを決定す
る。
【００２３】次に、プロジェクター18がスクリーン22上
に一様な白色ターゲットを生成し、カメラ24がその白色
ターゲットの画像を取得し、そして各画素(x,y)におけ
る最大光度値Ｉmaxを決定するために、コンピューター2
0がその画像を読み取る。プロジェクター18はその後、
スクリーン22上に一様に暗いターゲットを生成し、カメ
ラ24がその暗色ターゲットの画像を取得し、そして各画
素(x,y)における最小光度値Ｉminを決定するために、コ
ンピューター20がその暗色ターゲットの画像を読み取
る。
に一様な白色ターゲットを生成し、カメラ24がその白色
ターゲットの画像を取得し、そして各画素(x,y)におけ
る最大光度値Ｉmaxを決定するために、コンピューター2
0がその画像を読み取る。プロジェクター18はその後、
スクリーン22上に一様に暗いターゲットを生成し、カメ
ラ24がその暗色ターゲットの画像を取得し、そして各画
素(x,y)における最小光度値Ｉminを決定するために、コ
ンピューター20がその暗色ターゲットの画像を読み取
る。
【００２４】次に、コンピューター20は数３を用いて、
各画素(x,y)における垂直位相φyを決定する。
各画素(x,y)における垂直位相φyを決定する。
【数３】 光度が急速に変化する位相分布を満たすためには、位相
変調及び／又は反転がされた水平方向に向いた第２鋸歯
格子が、要求される場合がある。
変調及び／又は反転がされた水平方向に向いた第２鋸歯
格子が、要求される場合がある。
【００２５】上述の処理はその後、対応する画像の画素
それぞれについての水平位相φxを決定するために、一
つあるいはそれより多い垂直方向に向いた鋸歯格子を用
いて繰り返される。この技術は、各画素の３つの変数の
決定を必要とするのみであるため、位相分布を比較的短
時間に決定することが出来る。
それぞれについての水平位相φxを決定するために、一
つあるいはそれより多い垂直方向に向いた鋸歯格子を用
いて繰り返される。この技術は、各画素の３つの変数の
決定を必要とするのみであるため、位相分布を比較的短
時間に決定することが出来る。
【００２６】代わりに、位相同期法、復調折畳み法、３
点フーリエ適合法、あるいは多項適合フリンジ次数法の
様な、位相分布を決定する他の適切な技術のいずれであ
っても、利用することが出来る。さらに、これらの技術
のいずれも、透過視法を含んでも、透過投影法を含んで
も良い。
点フーリエ適合法、あるいは多項適合フリンジ次数法の
様な、位相分布を決定する他の適切な技術のいずれであ
っても、利用することが出来る。さらに、これらの技術
のいずれも、透過視法を含んでも、透過投影法を含んで
も良い。
【００２７】垂直及び水平位相分布が決定された後で、
コンピューター20は各画素についての垂直及び水平位相
の偏導関数を決定する。特定の画素(x,y) に対応する垂
直位相の偏導関数は、数４を用いて決定される。
コンピューター20は各画素についての垂直及び水平位相
の偏導関数を決定する。特定の画素(x,y) に対応する垂
直位相の偏導関数は、数４を用いて決定される。
【数４】 ここで、ｋは、ラップ位相中での曖昧度2πに対する補
正の必要に応じて、-1, 0又は +1をとる。同様に、特定
の画素(x,y) に対応する水平位相の偏導関数が、数５を
用いて決定される。
正の必要に応じて、-1, 0又は +1をとる。同様に、特定
の画素(x,y) に対応する水平位相の偏導関数が、数５を
用いて決定される。
【数５】
【００２８】次に、各画素で得られた位相データに基
き、画像の対応する画素のそれぞれにおける光学特性を
決定することにより、ウインドシールド12上の各点につ
いて、光学特性が決定される。例えば、以下の数６を用
い、瞬間見かけ垂直倍率ｍy及び瞬間見かけ水平倍率ｍx
が各画素(x,y)において決定される。
き、画像の対応する画素のそれぞれにおける光学特性を
決定することにより、ウインドシールド12上の各点につ
いて、光学特性が決定される。例えば、以下の数６を用
い、瞬間見かけ垂直倍率ｍy及び瞬間見かけ水平倍率ｍx
が各画素(x,y)において決定される。
【数６】 ここで、ρy(x,y) 及びρx(x,y) はそれぞれ、特定の点
(x,y)における垂直基準位相勾配及び水平基準位相勾配
である。ここで用いられているように、特定の画素(x,
y)における基準勾配は、見かけ倍率が1.0のときの画素
(x,y)における位相変化の割合を指す。言い換えれば、
基準位相勾配は、歪みのない画像における特定の画素に
おける位相変化率ということが出来る。さらに、ρy及
びρxは数７により表される。
(x,y)における垂直基準位相勾配及び水平基準位相勾配
である。ここで用いられているように、特定の画素(x,
y)における基準勾配は、見かけ倍率が1.0のときの画素
(x,y)における位相変化の割合を指す。言い換えれば、
基準位相勾配は、歪みのない画像における特定の画素に
おける位相変化率ということが出来る。さらに、ρy及
びρxは数７により表される。
【数７】 ここで、φy0(x,y)及びφx0(x,y)はそれぞれ、装置10に
ウインドシールド12がない場合の垂直および水平位相で
ある。
ウインドシールド12がない場合の垂直および水平位相で
ある。
【００２９】瞬間見かけ倍率に関する上記数式の導関数
を以下に説明する。一般的には、通常のレンズについて
の見かけ倍率ｍaは、物体の画像が対する角度の、物体
が対する角度に対しての割合として定義され、前者の角
度を画像角度、後者の角度を物体角度と呼ぶ。見かけ倍
率値が変化するレンズについて、方向ω0における瞬間
見かけ倍率ｍは物体角度に対する画像角度の変化率とし
て定義され、数８により表される。
を以下に説明する。一般的には、通常のレンズについて
の見かけ倍率ｍaは、物体の画像が対する角度の、物体
が対する角度に対しての割合として定義され、前者の角
度を画像角度、後者の角度を物体角度と呼ぶ。見かけ倍
率値が変化するレンズについて、方向ω0における瞬間
見かけ倍率ｍは物体角度に対する画像角度の変化率とし
て定義され、数８により表される。
【数８】 ここで、 Δωiは画像角度そして、Δω0は物体角度で
ある。
ある。
【００３０】図４に示される様に、物体の各点は、充分
に明確な位相を持つ様に物体が周期構造を持つ場合に
は、画像の各点は物体の対応する点における位相と同一
の位相を持つことになる。例えば、画像の特定の点Ｐi
における位相は、物体の対応する点Ｐ0における位相と
同一である。 ｄωi/ ｄｙi= ｄω0/ ｄｙ0 であるので、ｍについての数式は、 ｍ = (ｄφ0/ ｄｙ0) / (ｄφi/ ｄｙi) になる。そのため、レンズ上の特定の点における倍率を
決定するために、基準位相勾配がレンズに影響される位
相勾配により除される。
に明確な位相を持つ様に物体が周期構造を持つ場合に
は、画像の各点は物体の対応する点における位相と同一
の位相を持つことになる。例えば、画像の特定の点Ｐi
における位相は、物体の対応する点Ｐ0における位相と
同一である。 ｄωi/ ｄｙi= ｄω0/ ｄｙ0 であるので、ｍについての数式は、 ｍ = (ｄφ0/ ｄｙ0) / (ｄφi/ ｄｙi) になる。そのため、レンズ上の特定の点における倍率を
決定するために、基準位相勾配がレンズに影響される位
相勾配により除される。
【００３１】各画素における焦点距離ｆも、ｘ及びｙ方
向について決定される。薄肉レンズの公式及び三角関数
に基き、透過視法についての瞬間見かけ倍率ｍと焦点距
離ｆとの関係が数９のようになる。
向について決定される。薄肉レンズの公式及び三角関数
に基き、透過視法についての瞬間見かけ倍率ｍと焦点距
離ｆとの関係が数９のようになる。
【数９】 ここで、ｄ0はウインドシールド12からスクリーン22ま
での距離、ｄvはウインドシールド12から視点例えばカ
メラ24までの距離である。上述のｍが与えられると、各
画素(x,y)における有効垂直焦点距離ｆy及び有効水平焦
点距離ｆxが数１０から決定される。
での距離、ｄvはウインドシールド12から視点例えばカ
メラ24までの距離である。上述のｍが与えられると、各
画素(x,y)における有効垂直焦点距離ｆy及び有効水平焦
点距離ｆxが数１０から決定される。
【数１０】 これらの式が有効であるためには、焦点距離ｆは以下の
２つの条件のうち１つを満足せねばならない。それは、 ｆ < ０ あるいは ｆ > １/(１/ｄ0+ １/ｄv) である。ｆ > １/(１/ｄ0 + １/ｄv)の場合は、ウイン
ドシールド12が収束レンズとして機能し実像を結ぶ。こ
の場合、カメラ24はウインドシールド12と実像との間に
配置されねばならない。
２つの条件のうち１つを満足せねばならない。それは、 ｆ < ０ あるいは ｆ > １/(１/ｄ0+ １/ｄv) である。ｆ > １/(１/ｄ0 + １/ｄv)の場合は、ウイン
ドシールド12が収束レンズとして機能し実像を結ぶ。こ
の場合、カメラ24はウインドシールド12と実像との間に
配置されねばならない。
【００３２】加えて、レンズ能すなわち光学能（optica
l power） ＯＰが、各画素(x,y)におけるｘ及びｙ方向
について、数１１を用いて決定される。
l power） ＯＰが、各画素(x,y)におけるｘ及びｙ方向
について、数１１を用いて決定される。
【数１１】 ここで、ｆy及びｆxはそれぞれ有効垂直及び水平焦点距
離であり、ｍyおよびｍxは対応する方向についての瞬間
見かけ倍率である。
離であり、ｍyおよびｍxは対応する方向についての瞬間
見かけ倍率である。
【００３３】図２に示される様な透過投影法について
は、瞬間見かけ倍率ｍと焦点距離ｆとの間には数１２の
関係がある。
は、瞬間見かけ倍率ｍと焦点距離ｆとの間には数１２の
関係がある。
【数１２】 ここで、ｄjはウインドシールド12からプロジェクター1
8までの距離、ｄbはウインドシールド12からスクリーン
22までの距離である。ｘ及びｙ方向における焦点距離及
び光学能が、この関係を用いて決定される。
8までの距離、ｄbはウインドシールド12からスクリーン
22までの距離である。ｘ及びｙ方向における焦点距離及
び光学能が、この関係を用いて決定される。
【００３４】車両の乗員のような人間が認知する光学的
歪みを評価するために、使用中の、ウインドシールドか
らの乗員の距離を考慮した光学的計測を行なうことが有
用である。そのような光学的計測値の一つが、標準化さ
れた見かけ倍率ｍsで、それは、乗員が無限の距離でウ
インドシールド12から基準距離ｄsだけ離れた物体を見
る時に認知するようなレンズ効果を評価する時に使用さ
れ得る。瞬間見かけ倍率ｍ及び焦点距離ｆを含む上記の
式を用いて、標準化された見かけ倍率ｍsは数１３のよ
うに表され得る。
歪みを評価するために、使用中の、ウインドシールドか
らの乗員の距離を考慮した光学的計測を行なうことが有
用である。そのような光学的計測値の一つが、標準化さ
れた見かけ倍率ｍsで、それは、乗員が無限の距離でウ
インドシールド12から基準距離ｄsだけ離れた物体を見
る時に認知するようなレンズ効果を評価する時に使用さ
れ得る。瞬間見かけ倍率ｍ及び焦点距離ｆを含む上記の
式を用いて、標準化された見かけ倍率ｍsは数１３のよ
うに表され得る。
【数１３】 ここで、ｍ及びｆは、ｘ又はｙ方向において、必要に応
じ先に詳細に説明した手順を用いて決定される。この式
を用いて、標準化された見かけ倍率ｍsが、各画素にお
いて、ｘ及びｙ方向で決定され得る。
じ先に詳細に説明した手順を用いて決定される。この式
を用いて、標準化された見かけ倍率ｍsが、各画素にお
いて、ｘ及びｙ方向で決定され得る。
【００３５】本発明のほかの観点として、ウインドシー
ルド12の非点収差特性の評価を行なうことが含まれる。
特定の点(x,y)にについての瞬間見かけ倍率ｍが、全て
の方向において同じでない場合、ウインドシールド12は
点(x,y)において非点収差である。そのような場合に
は、点(x,y)は、ある方向θについて最大瞬間見かけ倍
率ａ及び、θについて垂直な方向について最小の瞬間見
かけ倍率ｂを持つことになる。ここでθは円筒軸角度を
指す。
ルド12の非点収差特性の評価を行なうことが含まれる。
特定の点(x,y)にについての瞬間見かけ倍率ｍが、全て
の方向において同じでない場合、ウインドシールド12は
点(x,y)において非点収差である。そのような場合に
は、点(x,y)は、ある方向θについて最大瞬間見かけ倍
率ａ及び、θについて垂直な方向について最小の瞬間見
かけ倍率ｂを持つことになる。ここでθは円筒軸角度を
指す。
【００３６】個別の位相差が、最大及び最小の瞬間見か
け倍率ａ及びｂだけでなくウインドシールド12上の各点
についての円筒軸角度θを決定するために、用いられ得
る。個別の位相差は、数１４により表される。
け倍率ａ及びｂだけでなくウインドシールド12上の各点
についての円筒軸角度θを決定するために、用いられ得
る。個別の位相差は、数１４により表される。
【数１４】 ここで、ｃ=ｃｏｓ(θ), ｓ=ｓｉｎ(θ), Δyφyは垂直
位相φyにおける垂直方向差、Δyφxは水平位相φxにお
ける垂直方向差、Δxφxは水平位相φxにおける水平方
向差、そして Δxφyは垂直位相 φyにおける水平方向
差である。これらの式は以下の数１５へ書き直すことが
出来る。
位相φyにおける垂直方向差、Δyφxは水平位相φxにお
ける垂直方向差、Δxφxは水平位相φxにおける水平方
向差、そして Δxφyは垂直位相 φyにおける水平方向
差である。これらの式は以下の数１５へ書き直すことが
出来る。
【数１５】 ここで、εは整合性検査値である。ａ,ｂ及びｃが、あ
る画素(x,y)内で一定で、かつ光度計測が計測誤差なく
行なわれた場合、εは０となる。結果の有効性は、各画
素(x,y)においてεを調べることで検査でき、εが選択
されたある閾値を越えた場合演算は無効にされ得る。焦
点距離、光学能及び標準化された見かけ倍率などの光学
特性は、最大及び最小の瞬間見かけ倍率ａ及びｂ、及び
上式を用いて、各画素について決定される。
る画素(x,y)内で一定で、かつ光度計測が計測誤差なく
行なわれた場合、εは０となる。結果の有効性は、各画
素(x,y)においてεを調べることで検査でき、εが選択
されたある閾値を越えた場合演算は無効にされ得る。焦
点距離、光学能及び標準化された見かけ倍率などの光学
特性は、最大及び最小の瞬間見かけ倍率ａ及びｂ、及び
上式を用いて、各画素について決定される。
【００３７】ウインドシールド12について、垂直方向の
不均衡も評価され得る。無限距離にある物体を見る観察
者が経験する垂直方向の不均衡は、観察者の左目から見
える物体画像の方向と、右目から見える物体画像の方向
との間の高度角における差異である。垂直方向の不均衡
を計算するためには、ラップ垂直位相分布を、各画素に
おけるアンラップ垂直位相Φyを得るためのいくつかの
既知のアルゴリズムの一つを用いて、アンラップしなけ
ればならない。次に、数１６を用いて、各画素(x,y)に
ついて垂直方向の不均衡Ψeが決定される。
不均衡も評価され得る。無限距離にある物体を見る観察
者が経験する垂直方向の不均衡は、観察者の左目から見
える物体画像の方向と、右目から見える物体画像の方向
との間の高度角における差異である。垂直方向の不均衡
を計算するためには、ラップ垂直位相分布を、各画素に
おけるアンラップ垂直位相Φyを得るためのいくつかの
既知のアルゴリズムの一つを用いて、アンラップしなけ
ればならない。次に、数１６を用いて、各画素(x,y)に
ついて垂直方向の不均衡Ψeが決定される。
【数１６】 ここで、ｄ0はウインドシールド12からスクリーン22ま
での距離、ｘeはウインドシールド12に投影された、眼
間距離に対応する水平方向距離、そしてｐはある特定の
グレースケール・パターンのピッチである。
での距離、ｘeはウインドシールド12に投影された、眼
間距離に対応する水平方向距離、そしてｐはある特定の
グレースケール・パターンのピッチである。
【００３８】次に、ウインドシールド12上の各点につい
ての光学特性を、ウインドシールド12の光学品質が許容
範囲かどうかを決定するために、評価することが出来
る。例えば、各点における光学特性を、所定の許容値と
比較することが出来る。他の例としては、コンピュータ
ー20が、ウインドシールド12の光学特性を視覚的に表す
一つあるいはそれより多い出力画像あるいはプロファイ
ルを発生しても良い。さらに、そのような画像やプロフ
ァイルを、ウインドシールド12の品質に問題のありそう
な箇所を容易に特定できるように、カラー・コードとす
ることも出来る。
ての光学特性を、ウインドシールド12の光学品質が許容
範囲かどうかを決定するために、評価することが出来
る。例えば、各点における光学特性を、所定の許容値と
比較することが出来る。他の例としては、コンピュータ
ー20が、ウインドシールド12の光学特性を視覚的に表す
一つあるいはそれより多い出力画像あるいはプロファイ
ルを発生しても良い。さらに、そのような画像やプロフ
ァイルを、ウインドシールド12の品質に問題のありそう
な箇所を容易に特定できるように、カラー・コードとす
ることも出来る。
【００３９】
【発明の効果】本発明の装置及び方法は、二進パターン
として知られる白黒パターンではなく、グレースケール
・パターンを使用することによって、ウインドシールド
12の全ての点における光学特性の決定を可能にするの
で、有利である。その結果、本発明における装置及び方
法は、先行技術の装置及び方法に比べて、ウインドシー
ルド12の光学品質をはるかに完全に決定することが出来
る。ウインドシールド12の光学特性がコンピューター20
によって決定されるので、本発明はさらに効率的かつ正
確なウインドシールド12の光学品質の決定が行なえる。
さらに、この方法は好ましくは標準化された見かけ倍率
の決定工程を含むので、使用状態にあるウインドシール
ド12の光学性能を効果的に予測できる。
として知られる白黒パターンではなく、グレースケール
・パターンを使用することによって、ウインドシールド
12の全ての点における光学特性の決定を可能にするの
で、有利である。その結果、本発明における装置及び方
法は、先行技術の装置及び方法に比べて、ウインドシー
ルド12の光学品質をはるかに完全に決定することが出来
る。ウインドシールド12の光学特性がコンピューター20
によって決定されるので、本発明はさらに効率的かつ正
確なウインドシールド12の光学品質の決定が行なえる。
さらに、この方法は好ましくは標準化された見かけ倍率
の決定工程を含むので、使用状態にあるウインドシール
ド12の光学性能を効果的に予測できる。
【００４０】以上、本発明の実施形態を図示および説明
したが、これらの実施形態が本発明の可能な形態をすべ
て図示そして記載しているということは意図されていな
い。むしろ、明細書中で使用した文言は限定ではなく説
明のためのものであり、本発明の技術思想や技術的範囲
を逸脱しない範囲での種々の変形が可能であることはも
ちろんである。
したが、これらの実施形態が本発明の可能な形態をすべ
て図示そして記載しているということは意図されていな
い。むしろ、明細書中で使用した文言は限定ではなく説
明のためのものであり、本発明の技術思想や技術的範囲
を逸脱しない範囲での種々の変形が可能であることはも
ちろんである。
【図１】自動車のウインドシールドの様な透明製品の光
学品質を決定する、本発明による方法を実施する、位相
変調された正弦波格子のシーケンスをスクリーンに投影
するプロジェクター及びウインドシールドを通して見た
格子の画像を得るカメラを含む装置の概略図である。
学品質を決定する、本発明による方法を実施する、位相
変調された正弦波格子のシーケンスをスクリーンに投影
するプロジェクター及びウインドシールドを通して見た
格子の画像を得るカメラを含む装置の概略図である。
【図２】位相変調された正弦波格子のシーケンスをウイ
ンドシールドを通してスクリーン上に投影する様にプロ
ジェクターが配置され、スクリーンで見た格子の画像を
得る様にカメラが配置された、本発明の装置の代替構成
の概略図である。
ンドシールドを通してスクリーン上に投影する様にプロ
ジェクターが配置され、スクリーンで見た格子の画像を
得る様にカメラが配置された、本発明の装置の代替構成
の概略図である。
【図３】プロジェクターがスクリーンに鋸波格子を投影
する、図１と同様の構成を持つ装置の概略図である。
する、図１と同様の構成を持つ装置の概略図である。
【図４】周期構造を持つ物体及びその物体の画像の概略
図である。
図である。
12 製品 22 基準面 24 撮像装置 26 グレースケール・パターン（正弦波格子）
Claims (3)
- 【請求項１】 第１のグレースケール・パターンを製品
に透過させる工程、 上記第１パターンが上記製品を透過した後、撮像装置で
上記第１パターンの第１画像を得る工程及び、 上記第１画像から得られたデータに基き、上記製品の光
学品質を決定する工程、 を有する透明製品の光学品質を決定する方法。 - 【請求項２】 上記製品の光学品質を決定する工程が、
上記製品の複数の点のそれぞれについての垂直方向の不
均衡を決定する工程を有する、請求項１の方法。 - 【請求項３】 位相変調正弦波格子のシーケンスを基準
面に投影する工程、 製品を通して見た、上記シーケンスの格子それぞれの画
像を、撮像装置で得る工程、 それぞれが上記製品上の特定の点に対応する上記画像上
の複数の画素それぞれについての位相を決定する工程、 上記対応する画素における上記位相に基き、上記製品上
の複数の点のそれぞれにおける光学品質を決定する工
程、 を有する透明製品の光学品質を決定する方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/332236 | 1999-06-14 | ||
| US09/332,236 US6208412B1 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Method and apparatus for determining optical quality |
| CA002353300A CA2353300A1 (en) | 1999-06-14 | 2001-07-18 | Method and apparatus for determining optical quality |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001021487A true JP2001021487A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=27789573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000178133A Pending JP2001021487A (ja) | 1999-06-14 | 2000-06-14 | 光学品質を決定する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6208412B1 (ja) |
| EP (1) | EP1065498B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001021487A (ja) |
| CA (1) | CA2353300A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1383518A (zh) * | 2000-06-27 | 2002-12-04 | 旭硝子株式会社 | 透明体的动态透视失真评价方法及透明体的三维形状设计支援方法 |
| FR2817042B1 (fr) * | 2000-11-22 | 2003-06-20 | Saint Gobain | Procede et dispositif d'analyse de la surface d'un substrat |
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| JPWO2006095519A1 (ja) * | 2005-03-07 | 2008-08-14 | 日本板硝子株式会社 | 光透過性パネルの透視歪検査装置および検査方法 |
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| DE102013105570A1 (de) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Isra Surface Vision Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Brechkraft eines transparenten Objekts sowie entsprechende Vorrichtung |
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