JP2002148026A - ３次元形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法 - Google Patents
３次元形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法Info
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- JP2002148026A JP2002148026A JP2000345436A JP2000345436A JP2002148026A JP 2002148026 A JP2002148026 A JP 2002148026A JP 2000345436 A JP2000345436 A JP 2000345436A JP 2000345436 A JP2000345436 A JP 2000345436A JP 2002148026 A JP2002148026 A JP 2002148026A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、３次元形状の簡単な測定、ドラム
等の円筒体に形成された透明樹脂膜の膜厚の高精度な測
定を実現する３次元形状測定装置、３次元情報計測方法
及び薄膜評価測定方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 一対の投光部と受光部とから構成されて
レーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測定部材に遮
光される範囲を測定して非接触状態で被測定部材の外径
を測定する外径計測手段と、被測定部材または外径計測
手段を所定の回転軸で回転させる回転手段と、被測定部
材／外径計測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移
動手段と、外径計測手段からの信号を取り込んで測定条
件を制御するデータ取り込み制御手段と、回転手段と直
線移動手段を制御する位置制御手段と、データ取り込み
制御手段に取り込まれたデータを保存する記憶手段と、
記憶手段のデータを基に所望の関数によるデータ処理を
行う解析処理手段を有する。
等の円筒体に形成された透明樹脂膜の膜厚の高精度な測
定を実現する３次元形状測定装置、３次元情報計測方法
及び薄膜評価測定方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 一対の投光部と受光部とから構成されて
レーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測定部材に遮
光される範囲を測定して非接触状態で被測定部材の外径
を測定する外径計測手段と、被測定部材または外径計測
手段を所定の回転軸で回転させる回転手段と、被測定部
材／外径計測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移
動手段と、外径計測手段からの信号を取り込んで測定条
件を制御するデータ取り込み制御手段と、回転手段と直
線移動手段を制御する位置制御手段と、データ取り込み
制御手段に取り込まれたデータを保存する記憶手段と、
記憶手段のデータを基に所望の関数によるデータ処理を
行う解析処理手段を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元形状
を計測する技術に係り、特に３次元形状の簡単な測定を
実現するとともに、ドラム等の円筒体に形成された透明
樹脂膜の膜厚の高精度な測定を実現する３次元形状測定
装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法に関す
る。
を計測する技術に係り、特に３次元形状の簡単な測定を
実現するとともに、ドラム等の円筒体に形成された透明
樹脂膜の膜厚の高精度な測定を実現する３次元形状測定
装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、塗工膜の膜厚を測定する方法とし
て、マイクロメータや渦電流方式を用いた接触方式の膜
厚計があった（第１の従来技術）。
て、マイクロメータや渦電流方式を用いた接触方式の膜
厚計があった（第１の従来技術）。
【０００３】一方、基体となる金属ドラムの歪も大きく
画像影響を及ぼすため、高精度での基体の歪測定も要求
されている。従来、３次元の形状を測定する装置とし
て、特開平８−１４５６３６号公報に記載の外径測定機
を用いた形状測定方法が開示されている（第２の従来技
術）。すなわち、第２の従来技術は、被測定物の断面が
真円、または真の楕円でない場合でも高精度に断面形状
を測定することを目的とするものであって、平行光を被
測定物に照射し、被測定物を通過した後の平行光を受光
し、被測定物の影により生じた平行光の明暗の境界の位
置を外径測定機の持つ原点からの距離として表したＤ１
およびＤ２から、被測定物の外径を測定する外径測定機
を用いる形状測定方法であって、外径測定機と被測定物
とを同一平面（Ｘ−Ｙ平面）上で相対的に回転し、回転
中の一定角度間隔毎に回転角θと明暗の境界の位置Ｄ
１，Ｄ２とを組み合わせ測定・記録し、外径測定機と被
測定物との回転中心を回転軸に沿って回転平面に垂直
（Ｚ軸）方向に移動し、回転角θおよび明暗の境界の位
置Ｄ１，Ｄ２を任意Ｚ軸断面上で測定・記録し、測定値
（θ，Ｄ１，Ｄ２，Ｚ）から、回転平面をＸ，Ｙ座標
面、軸移動方向をＺ軸として得られるＸ−Ｙ−Ｚ座標系
上における被測定物に対する接線の式を任意の断面毎に
演算し、任意の断面毎に求めた全ての接線の式が構成す
る包絡線の式、または包絡線上の点の座標を演算し、そ
の値から任意の断面の断面形状を求めるものである。
画像影響を及ぼすため、高精度での基体の歪測定も要求
されている。従来、３次元の形状を測定する装置とし
て、特開平８−１４５６３６号公報に記載の外径測定機
を用いた形状測定方法が開示されている（第２の従来技
術）。すなわち、第２の従来技術は、被測定物の断面が
真円、または真の楕円でない場合でも高精度に断面形状
を測定することを目的とするものであって、平行光を被
測定物に照射し、被測定物を通過した後の平行光を受光
し、被測定物の影により生じた平行光の明暗の境界の位
置を外径測定機の持つ原点からの距離として表したＤ１
およびＤ２から、被測定物の外径を測定する外径測定機
を用いる形状測定方法であって、外径測定機と被測定物
とを同一平面（Ｘ−Ｙ平面）上で相対的に回転し、回転
中の一定角度間隔毎に回転角θと明暗の境界の位置Ｄ
１，Ｄ２とを組み合わせ測定・記録し、外径測定機と被
測定物との回転中心を回転軸に沿って回転平面に垂直
（Ｚ軸）方向に移動し、回転角θおよび明暗の境界の位
置Ｄ１，Ｄ２を任意Ｚ軸断面上で測定・記録し、測定値
（θ，Ｄ１，Ｄ２，Ｚ）から、回転平面をＸ，Ｙ座標
面、軸移動方向をＺ軸として得られるＸ−Ｙ−Ｚ座標系
上における被測定物に対する接線の式を任意の断面毎に
演算し、任意の断面毎に求めた全ての接線の式が構成す
る包絡線の式、または包絡線上の点の座標を演算し、そ
の値から任意の断面の断面形状を求めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来技術の膜厚計は塗工膜の特定部分をピックアッ
プして測定するものであって、膜全体の作製状態を評価
するものではないという問題点があった。最近では、薄
膜によって電気物性を制御することなどがあり、塗膜し
た全範囲の膜厚を必要とすることが多くなりつつある。
特に、電子写真プリンタの分野においては、金属ドラム
表面に特定の有機分子を分散した樹脂膜（例えば、感光
体）上に電気的な画像を形成する必要がある。当該樹脂
膜においては、樹脂膜中の一部分の欠陥も印刷画像に影
響するため、精密な膜制御が必要となってくる。また、
ドキュメントのカラー化が進むに従い、より高画質画像
が要求され、電気的画像の制御もより厳しくなり、従っ
てより一層の樹脂膜厚制御が望まれている。
１の従来技術の膜厚計は塗工膜の特定部分をピックアッ
プして測定するものであって、膜全体の作製状態を評価
するものではないという問題点があった。最近では、薄
膜によって電気物性を制御することなどがあり、塗膜し
た全範囲の膜厚を必要とすることが多くなりつつある。
特に、電子写真プリンタの分野においては、金属ドラム
表面に特定の有機分子を分散した樹脂膜（例えば、感光
体）上に電気的な画像を形成する必要がある。当該樹脂
膜においては、樹脂膜中の一部分の欠陥も印刷画像に影
響するため、精密な膜制御が必要となってくる。また、
ドキュメントのカラー化が進むに従い、より高画質画像
が要求され、電気的画像の制御もより厳しくなり、従っ
てより一層の樹脂膜厚制御が望まれている。
【０００５】また、上記第２の従来技術は断面形状を評
価するものであって、作製した膜全体の作成状態や透明
樹脂薄膜を測定評価することが難しいという問題点があ
った。さらに膜厚評価で要求されるサブミクロンまでの
測定には適さないという問題点もあった。
価するものであって、作製した膜全体の作成状態や透明
樹脂薄膜を測定評価することが難しいという問題点があ
った。さらに膜厚評価で要求されるサブミクロンまでの
測定には適さないという問題点もあった。
【０００６】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、３次元形状の簡単
な測定を実現するとともに、ドラム等の円筒体に形成さ
れた透明樹脂膜の膜厚の高精度な測定を実現する３次元
形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方
法を提供する点にある。
のであり、その目的とするところは、３次元形状の簡単
な測定を実現するとともに、ドラム等の円筒体に形成さ
れた透明樹脂膜の膜厚の高精度な測定を実現する３次元
形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方
法を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載の発明の要旨は、物体の３次元形状を計測する３次元
形状測定装置であって、一対の投光部と受光部とから構
成されてレーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測定
部材に遮光される範囲を測定することによって非接触状
態で当該被測定部材の外径を測定する外径計測手段と、
前記被測定部材または前記外径計測手段を所定の回転軸
で回転させる回転手段と、前記被測定部材または前記外
径計測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移動手段
と、前記外径計測手段からの信号を取り込んで測定条件
を制御するデータ取り込み制御手段と、前記回転手段と
前記直線移動手段を制御するための位置制御手段と、前
記データ取り込み制御手段に取り込まれたデータを保存
するための記憶手段と、前記記憶手段のデータを基に所
望の関数によってデータ処理を行う解析処理手段とを有
することを特徴とする３次元形状測定装置に存する。ま
た、この発明の請求項２に記載の発明の要旨は、３次元
形状を計測する３次元形状測定装置であって、外的影響
因子を測定するための外的因子測定手段と、前記データ
取り込み制御手段に取り込まれたデータを基に前記外的
因子測定手段によって測定された外的影響因子を削除補
正するための環境制御手段とを有することを特徴とする
請求項１に記載の３次元形状測定装置に存する。また、
この発明の請求項３に記載の発明の要旨は、前記レーザ
光を所定の角度範囲で測定基体に入射させて円柱上の透
明体を測定する手段を有することを特徴とする請求項１
または２に記載の３次元形状測定装置に存する。また、
この発明の請求項４に記載の発明の要旨は、物体の３次
元情報を計測する３次元情報計測方法であって、被測定
部材と計測装置の位置関係を変更しながら複数の所定の
位置の外径を測定する第１の計測工程と、前記被測定部
材の３次元形状データを前記計測装置と前記被測定部材
との位置関係と測定データとを関連づけて記憶する第１
の記憶工程と、前記第１の計測工程における前記被測定
部材と前記計測装置の位置関係と同一位置関係において
複数の所定の位置の外径を測定する第２の計測工程と、
前記第２の計測工程で計測された前記被測定部材の３次
元形状データを前記計測装置と前記被測定部材との位置
関係と測定データとを関連づけて記憶する第２の記憶工
程と、前記第１の記憶工程で記憶された前記被測定部材
の３次元形状と前記第２の記憶工程で記憶された前記被
測定部材の３次元形状の外径の差を基に３次元状態の変
化を算出する変形算出工程と、前記変形算出工程で得ら
れた計算値と測定位置を基に３次元的な情報を生成して
イメージとして出力する３次元情報処理工程とを含むこ
とを特徴とする３次元情報計測方法に存する。また、こ
の発明の請求項５に記載の発明の要旨は、３次元物体上
に作製された薄膜を測定する薄膜評価測定方法であっ
て、被測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら複
数の所定の位置の外径を測定する第１の計測工程と、前
記被測定部材の３次元形状データを前記計測装置と前記
被測定部材との位置関係と測定データとを関連づけて記
憶する第１の記憶工程と、前記第１の計測工程における
前記被測定部材と前記計測装置の位置関係と同一位置関
係において複数の所定の位置の外径を測定する第２の計
測工程と、前記第２の計測工程で計測された前記被測定
部材の３次元形状データを前記計測装置と前記被測定部
材との位置関係と測定データとを関連づけて記憶する第
２の記憶工程と、前記第１の記憶工程で記憶された前記
被測定部材の３次元形状と前記第２の記憶工程で記憶さ
れた前記被測定部材の３次元形状の外径の差を基に３次
元状態の変化を算出する変形算出工程と、前記変形算出
工程で得られた計算値と測定位置を基に３次元的な情報
を生成してイメージとして出力する３次元情報処理工程
と、測定時に外的影響因子を測定する第１の外的影響因
子計測工程と、前記第１の記憶工程と前記第２の記憶工
程で記憶された測定データに対して外的影響因子を削除
する外的影響因子削除工程とを含むことを特徴とする薄
膜評価測定方法に存する。また、この発明の請求項６に
記載の発明の要旨は、３次元物体上に作製された薄膜を
測定する薄膜評価測定方法であって、形成前の３次元被
測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら、所望の
位置の外径を測定する第１の計測工程と、前記形成前の
３次元被測定部材の形状データを記憶する第１の記憶工
程と、薄膜を形成した後に外径計測を行う第２の計測工
程と、形成後の３次元被測定部材の形状データを記憶手
段に記憶させる第２の記憶工程と、前記形成前の３次元
被測定部材の外径形状と前記形成後の３次元被測定部材
の外径形状の差を基に、作製した薄膜の膜厚を算出する
膜厚算出工程とを含むことを特徴とする薄膜評価測定方
法に存する。
載の発明の要旨は、物体の３次元形状を計測する３次元
形状測定装置であって、一対の投光部と受光部とから構
成されてレーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測定
部材に遮光される範囲を測定することによって非接触状
態で当該被測定部材の外径を測定する外径計測手段と、
前記被測定部材または前記外径計測手段を所定の回転軸
で回転させる回転手段と、前記被測定部材または前記外
径計測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移動手段
と、前記外径計測手段からの信号を取り込んで測定条件
を制御するデータ取り込み制御手段と、前記回転手段と
前記直線移動手段を制御するための位置制御手段と、前
記データ取り込み制御手段に取り込まれたデータを保存
するための記憶手段と、前記記憶手段のデータを基に所
望の関数によってデータ処理を行う解析処理手段とを有
することを特徴とする３次元形状測定装置に存する。ま
た、この発明の請求項２に記載の発明の要旨は、３次元
形状を計測する３次元形状測定装置であって、外的影響
因子を測定するための外的因子測定手段と、前記データ
取り込み制御手段に取り込まれたデータを基に前記外的
因子測定手段によって測定された外的影響因子を削除補
正するための環境制御手段とを有することを特徴とする
請求項１に記載の３次元形状測定装置に存する。また、
この発明の請求項３に記載の発明の要旨は、前記レーザ
光を所定の角度範囲で測定基体に入射させて円柱上の透
明体を測定する手段を有することを特徴とする請求項１
または２に記載の３次元形状測定装置に存する。また、
この発明の請求項４に記載の発明の要旨は、物体の３次
元情報を計測する３次元情報計測方法であって、被測定
部材と計測装置の位置関係を変更しながら複数の所定の
位置の外径を測定する第１の計測工程と、前記被測定部
材の３次元形状データを前記計測装置と前記被測定部材
との位置関係と測定データとを関連づけて記憶する第１
の記憶工程と、前記第１の計測工程における前記被測定
部材と前記計測装置の位置関係と同一位置関係において
複数の所定の位置の外径を測定する第２の計測工程と、
前記第２の計測工程で計測された前記被測定部材の３次
元形状データを前記計測装置と前記被測定部材との位置
関係と測定データとを関連づけて記憶する第２の記憶工
程と、前記第１の記憶工程で記憶された前記被測定部材
の３次元形状と前記第２の記憶工程で記憶された前記被
測定部材の３次元形状の外径の差を基に３次元状態の変
化を算出する変形算出工程と、前記変形算出工程で得ら
れた計算値と測定位置を基に３次元的な情報を生成して
イメージとして出力する３次元情報処理工程とを含むこ
とを特徴とする３次元情報計測方法に存する。また、こ
の発明の請求項５に記載の発明の要旨は、３次元物体上
に作製された薄膜を測定する薄膜評価測定方法であっ
て、被測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら複
数の所定の位置の外径を測定する第１の計測工程と、前
記被測定部材の３次元形状データを前記計測装置と前記
被測定部材との位置関係と測定データとを関連づけて記
憶する第１の記憶工程と、前記第１の計測工程における
前記被測定部材と前記計測装置の位置関係と同一位置関
係において複数の所定の位置の外径を測定する第２の計
測工程と、前記第２の計測工程で計測された前記被測定
部材の３次元形状データを前記計測装置と前記被測定部
材との位置関係と測定データとを関連づけて記憶する第
２の記憶工程と、前記第１の記憶工程で記憶された前記
被測定部材の３次元形状と前記第２の記憶工程で記憶さ
れた前記被測定部材の３次元形状の外径の差を基に３次
元状態の変化を算出する変形算出工程と、前記変形算出
工程で得られた計算値と測定位置を基に３次元的な情報
を生成してイメージとして出力する３次元情報処理工程
と、測定時に外的影響因子を測定する第１の外的影響因
子計測工程と、前記第１の記憶工程と前記第２の記憶工
程で記憶された測定データに対して外的影響因子を削除
する外的影響因子削除工程とを含むことを特徴とする薄
膜評価測定方法に存する。また、この発明の請求項６に
記載の発明の要旨は、３次元物体上に作製された薄膜を
測定する薄膜評価測定方法であって、形成前の３次元被
測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら、所望の
位置の外径を測定する第１の計測工程と、前記形成前の
３次元被測定部材の形状データを記憶する第１の記憶工
程と、薄膜を形成した後に外径計測を行う第２の計測工
程と、形成後の３次元被測定部材の形状データを記憶手
段に記憶させる第２の記憶工程と、前記形成前の３次元
被測定部材の外径形状と前記形成後の３次元被測定部材
の外径形状の差を基に、作製した薄膜の膜厚を算出する
膜厚算出工程とを含むことを特徴とする薄膜評価測定方
法に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、物体の３次元形状を計
測する測定装置において、一対の投光部と受光部とから
構成されてレーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測
定部材に遮光される範囲を測定することによって非接触
状態で当該被測定部材の外径を測定する外径計測手段
と、当該被測定部材または外径計測手段を所定の回転軸
で回転させる回転手段と、当該被測定部材または外径計
測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移動手段と、
当該外径計測手段からの信号を取り込み測定条件を制御
するデータ取り込み制御手段と、当該回転手段と当該直
線移動手段を制御するための位置制御手段と、データ取
り込み制御手段に取り込まれたデータを保存するための
記憶手段と、当該環境制御手段のデータを基に所望の関
数によってデータ処理を行う解析処理手段とを有するこ
とを特徴とする。
測する測定装置において、一対の投光部と受光部とから
構成されてレーザ光を帯状に所定の範囲に放射して被測
定部材に遮光される範囲を測定することによって非接触
状態で当該被測定部材の外径を測定する外径計測手段
と、当該被測定部材または外径計測手段を所定の回転軸
で回転させる回転手段と、当該被測定部材または外径計
測手段を所定の軸上で直線移動させる直線移動手段と、
当該外径計測手段からの信号を取り込み測定条件を制御
するデータ取り込み制御手段と、当該回転手段と当該直
線移動手段を制御するための位置制御手段と、データ取
り込み制御手段に取り込まれたデータを保存するための
記憶手段と、当該環境制御手段のデータを基に所望の関
数によってデータ処理を行う解析処理手段とを有するこ
とを特徴とする。
【０００９】上記構成を設けることによって、本発明
は、非接触で被測定部材を傷つけたりすることなく、３
次元形状を容易に計測して、簡単な３次元形状データと
して記憶手段に保存することができる。また、３次元デ
ータとして保存しているので、解析処理手段によって処
理することによって、様々な２次元画像情報、３次元画
像情報として計算解析処理が可能であり、応用範囲も広
いといった効果を奏する。
は、非接触で被測定部材を傷つけたりすることなく、３
次元形状を容易に計測して、簡単な３次元形状データと
して記憶手段に保存することができる。また、３次元デ
ータとして保存しているので、解析処理手段によって処
理することによって、様々な２次元画像情報、３次元画
像情報として計算解析処理が可能であり、応用範囲も広
いといった効果を奏する。
【００１０】また、本発明では、３次元の形状を所定の
軸を基準として外径測定装置と被測定部材との位置関係
を変更し、その基準軸から距離データとして蓄積保存し
て、３次元の形状データを簡潔化している。これによっ
て、解析計算、３次元情報の画像化を容易にし、解析処
理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般の表計算ソフ
トウェア（プログラム）でも解析することができ、新た
に複雑なソフトウェア（プログラム）を開発することな
く低価格で３次元計測が実現できるといった効果を奏す
る。以下、図面に基づき本発明の各種実施の形態を説明
する。
軸を基準として外径測定装置と被測定部材との位置関係
を変更し、その基準軸から距離データとして蓄積保存し
て、３次元の形状データを簡潔化している。これによっ
て、解析計算、３次元情報の画像化を容易にし、解析処
理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般の表計算ソフ
トウェア（プログラム）でも解析することができ、新た
に複雑なソフトウェア（プログラム）を開発することな
く低価格で３次元計測が実現できるといった効果を奏す
る。以下、図面に基づき本発明の各種実施の形態を説明
する。
【００１１】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明す
るための機能ブロック図である。また、図２は、第１の
実施の外径計測手段２３における投光部２３Ａと受光部
２３Ｂ、及び被測定部材１０の位置関係を説明するため
の配置図である。
１の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明す
るための機能ブロック図である。また、図２は、第１の
実施の外径計測手段２３における投光部２３Ａと受光部
２３Ｂ、及び被測定部材１０の位置関係を説明するため
の配置図である。
【００１２】図１を参照すると、第１の実施の形態の３
次元形状測定装置２０は、レーザ光を用いて非接触状態
で被測定部材１０の外径を測定する外径計測手段２３
と、被測定部材１０を所定の回転軸で回転させる回転手
段２２と、外径計測手段２３を所定の軸上で直線移動さ
せる直線移動手段２１と、外径計測手段２３からの信号
を取り込み測定条件を制御するデータ取り込み制御手段
２５と、回転手段２２と直線移動手段２１を制御するた
めの位置制御手段２６と、データ取り込み制御手段２５
に取り込まれたデータを保存するための記憶手段２７
と、測定したデータを基に所望の関数によってデータ処
理を行う解析処理手段２８と、解析された結果を画像イ
メージとして出力するイメージ出力手段２９を中心にし
て構成されている。
次元形状測定装置２０は、レーザ光を用いて非接触状態
で被測定部材１０の外径を測定する外径計測手段２３
と、被測定部材１０を所定の回転軸で回転させる回転手
段２２と、外径計測手段２３を所定の軸上で直線移動さ
せる直線移動手段２１と、外径計測手段２３からの信号
を取り込み測定条件を制御するデータ取り込み制御手段
２５と、回転手段２２と直線移動手段２１を制御するた
めの位置制御手段２６と、データ取り込み制御手段２５
に取り込まれたデータを保存するための記憶手段２７
と、測定したデータを基に所望の関数によってデータ処
理を行う解析処理手段２８と、解析された結果を画像イ
メージとして出力するイメージ出力手段２９を中心にし
て構成されている。
【００１３】さらに、３次元形状測定装置２０を構成す
る個々の部位について詳細に説明する。図２を参照する
と、外径計測手段２３は、投光部２３Ａからレーザ光の
照射面２３Ｃを帯状に放射して、受光部２３Ｂで受け、
被測定部材１０に遮られた範囲、すなわち外径を被接触
で測定することができる。
る個々の部位について詳細に説明する。図２を参照する
と、外径計測手段２３は、投光部２３Ａからレーザ光の
照射面２３Ｃを帯状に放射して、受光部２３Ｂで受け、
被測定部材１０に遮られた範囲、すなわち外径を被接触
で測定することができる。
【００１４】外径計測手段２３は、リニアステージ（不
図示）などの直線移動手段２１と接続され、レーザ光の
照射面２３Ｃと垂直に移動させることができる。
図示）などの直線移動手段２１と接続され、レーザ光の
照射面２３Ｃと垂直に移動させることができる。
【００１５】被測定部材１０は、回転手段２２と接続さ
れ、直線移動方向と平行な回転軸で回転させることがで
きる。
れ、直線移動方向と平行な回転軸で回転させることがで
きる。
【００１６】回転手段２２と直線移動手段２１は、位置
制御手段２６によって制御され、被測定部材１０と外径
計測手段２３との位置関係を変更することができる。
制御手段２６によって制御され、被測定部材１０と外径
計測手段２３との位置関係を変更することができる。
【００１７】データ取り込み制御手段２５は、外径計測
手段２３と通信ケーブル（不図示）によって接続されて
いて、外径計測手段２３を駆動制御して測定したデータ
を受信している。また、データ取り込み制御手段２５と
位置制御手段２６とは記憶手段２７に接続され、外径計
測手段２３と被測定部材１０との特定の位置関係と計測
された外径データとを関連づけて記憶している。
手段２３と通信ケーブル（不図示）によって接続されて
いて、外径計測手段２３を駆動制御して測定したデータ
を受信している。また、データ取り込み制御手段２５と
位置制御手段２６とは記憶手段２７に接続され、外径計
測手段２３と被測定部材１０との特定の位置関係と計測
された外径データとを関連づけて記憶している。
【００１８】記憶手段２７に保存されたデータは、解析
処理手段２８によって解析され、位置データとその位置
関係における外径測定データを基に所望の解析を行った
後に、イメージ出力手段２９によって３次元情報を出力
する。
処理手段２８によって解析され、位置データとその位置
関係における外径測定データを基に所望の解析を行った
後に、イメージ出力手段２９によって３次元情報を出力
する。
【００１９】次に３次元形状測定装置２０の動作（３次
元情報計測方法及び薄膜評価測定方法）について説明す
る。図３は、第１の実施形態を用いて３次元形状を計測
する３次元情報計測方法を説明するためのフローチャー
トである。
元情報計測方法及び薄膜評価測定方法）について説明す
る。図３は、第１の実施形態を用いて３次元形状を計測
する３次元情報計測方法を説明するためのフローチャー
トである。
【００２０】図３を参照すると、本測定方法では、ま
ず、第１の計測工程（ステップＳ１）において、回転手
段２２及び直線移動手段２１を用いて外径計測手段２３
及び被測定部材１０の所望の位置関係における３次元形
状を測定し、データ取り込み制御手段２５を介して記憶
手段２７に保存（ステップＳ２：第１の記憶工程）す
る。
ず、第１の計測工程（ステップＳ１）において、回転手
段２２及び直線移動手段２１を用いて外径計測手段２３
及び被測定部材１０の所望の位置関係における３次元形
状を測定し、データ取り込み制御手段２５を介して記憶
手段２７に保存（ステップＳ２：第１の記憶工程）す
る。
【００２１】被測定部材１０の３次元形状のみであるな
らば、この状態で測定を中止して、３次元情報処理工程
（ステップＳ６）に進み、位置情報と外径情報を３次元
情報として表示モニタ２５Ａ（後述、図４参照）に出力
表示して解析できる。
らば、この状態で測定を中止して、３次元情報処理工程
（ステップＳ６）に進み、位置情報と外径情報を３次元
情報として表示モニタ２５Ａ（後述、図４参照）に出力
表示して解析できる。
【００２２】被測定部材１０の変形情報を解析したい場
合には、変形処理後に外径計測手段２３との位置関係が
第１の計測工程（ステップＳ１）と同一になるように固
定治具に固定して、回転手段２２及び直線移動手段２１
を用いて外径計測手段２３及び被測定部材１０の所望の
位置関係における３次元形状を測定（ステップＳ３：第
２の計測工程）して、データ取り込み制御手段２５を介
して記憶手段２７に保存（ステップＳ４：第２の記憶工
程）する。
合には、変形処理後に外径計測手段２３との位置関係が
第１の計測工程（ステップＳ１）と同一になるように固
定治具に固定して、回転手段２２及び直線移動手段２１
を用いて外径計測手段２３及び被測定部材１０の所望の
位置関係における３次元形状を測定（ステップＳ３：第
２の計測工程）して、データ取り込み制御手段２５を介
して記憶手段２７に保存（ステップＳ４：第２の記憶工
程）する。
【００２３】次に、変形算出工程（ステップＳ５）を実
行し、測定された所定の部位における変形を解析処理手
段２８によって算出して、被測定部材１０の各位置と変
形量を記憶する。
行し、測定された所定の部位における変形を解析処理手
段２８によって算出して、被測定部材１０の各位置と変
形量を記憶する。
【００２４】その後、被測定部材１０の位置と変形量
を、イメージ出力手段２９に３次元情報として表示する
（ステップＳ６：３次元情報処理工程）。
を、イメージ出力手段２９に３次元情報として表示する
（ステップＳ６：３次元情報処理工程）。
【００２５】次に、本発明の実施の形態を、さらに具体
的な装置を示して説明する。図４は、主に円柱状の物体
の３次元形状及び変形量を測定する３次元形状測定装置
２０の装置概略図である。
的な装置を示して説明する。図４は、主に円柱状の物体
の３次元形状及び変形量を測定する３次元形状測定装置
２０の装置概略図である。
【００２６】図４を参照すると、実施の形態のドラム解
析装置（３次元形状測定装置２０）は、レーザ光を用い
て非接触状態で円柱体（被測定部材１０）の外径を測定
する外径計測手段２３と、円柱体（被測定部材１０）を
円柱の中心軸で回転させる回転機構（回転手段２２）
と、外径計測手段２３を所定の軸上を直線移動させる直
線移動機構（直線移動手段２１）と、外径計測手段２３
からの信号を取り込み測定条件を制御するデータ取り込
み制御手段２５と、回転機構（回転手段２２）と直線移
動機構（直線移動手段２１）を制御するための位置制御
手段２６と、データ取り込み制御手段２５に取り込まれ
たデータを記憶手段２７に保存して所望の関数によって
データの解析を行い（解析処理手段２８）、当該解析さ
れた結果を画像イメージとして表示モニタ２５Ａ等に出
力するイメージ出力手段２９（ＣＰＵ３０内に存在）を
中心にして構成されている。
析装置（３次元形状測定装置２０）は、レーザ光を用い
て非接触状態で円柱体（被測定部材１０）の外径を測定
する外径計測手段２３と、円柱体（被測定部材１０）を
円柱の中心軸で回転させる回転機構（回転手段２２）
と、外径計測手段２３を所定の軸上を直線移動させる直
線移動機構（直線移動手段２１）と、外径計測手段２３
からの信号を取り込み測定条件を制御するデータ取り込
み制御手段２５と、回転機構（回転手段２２）と直線移
動機構（直線移動手段２１）を制御するための位置制御
手段２６と、データ取り込み制御手段２５に取り込まれ
たデータを記憶手段２７に保存して所望の関数によって
データの解析を行い（解析処理手段２８）、当該解析さ
れた結果を画像イメージとして表示モニタ２５Ａ等に出
力するイメージ出力手段２９（ＣＰＵ３０内に存在）を
中心にして構成されている。
【００２７】回転機構（回転手段２２）は、支持台座２
４上に構成され、円柱体（被測定部材１０）の中心軸を
中心に回転する駆動部側回転固定治具２２Ｂと自由回転
固定治具２２Ｃによって円柱体（被測定部材１０）を固
定して、回転モータ２２Ａによって円柱体（被測定部材
１０）を回転させる機構となっている。
４上に構成され、円柱体（被測定部材１０）の中心軸を
中心に回転する駆動部側回転固定治具２２Ｂと自由回転
固定治具２２Ｃによって円柱体（被測定部材１０）を固
定して、回転モータ２２Ａによって円柱体（被測定部材
１０）を回転させる機構となっている。
【００２８】また、直線移動機構（直線移動手段２１）
は、外径計測手段２３の固設された直線移動ステージ２
１Ｃが、位置制御信号ケーブル２６Ａを介して位置制御
手段２６によって移動制御可能な直線移動用駆動モータ
２１Ａによって円柱体（被測定部材１０）の中心軸に対
して垂直状態が保たれたまま、直線移動ガイドレール２
１Ｂ上を移動する機構となっている。
は、外径計測手段２３の固設された直線移動ステージ２
１Ｃが、位置制御信号ケーブル２６Ａを介して位置制御
手段２６によって移動制御可能な直線移動用駆動モータ
２１Ａによって円柱体（被測定部材１０）の中心軸に対
して垂直状態が保たれたまま、直線移動ガイドレール２
１Ｂ上を移動する機構となっている。
【００２９】回転機構（回転手段２２）及び直線移動機
構（直線移動手段２１）は、位置コントローラ（位置制
御手段２６）に接続されて、さらに続くＣＰＵ３０によ
って円柱体（被測定部材１０）及び外径計測手段２３と
の位置関係を制御する。
構（直線移動手段２１）は、位置コントローラ（位置制
御手段２６）に接続されて、さらに続くＣＰＵ３０によ
って円柱体（被測定部材１０）及び外径計測手段２３と
の位置関係を制御する。
【００３０】本実施の形態では、両駆動機構（回転機構
（回転手段２２）及び直線移動機構（直線移動手段２
１））は、第１の計測工程（ステップＳ１）と第２の計
測工程（ステップＳ３）の間に被測定部材１０の取り外
しが行われた際に、両計測工程（第１の計測工程（ステ
ップＳ１）及び第２の計測工程（ステップＳ３））間で
位置ずれを起こさないように、あらかじめ被測定部材１
０上に付けられた基準点を基に原点検出を行ってから、
各測定部位に移動させている。記憶手段２７（ＣＰＵ３
０内に存在）に保存される位置データはすべてこの基準
点が基になっている。
（回転手段２２）及び直線移動機構（直線移動手段２
１））は、第１の計測工程（ステップＳ１）と第２の計
測工程（ステップＳ３）の間に被測定部材１０の取り外
しが行われた際に、両計測工程（第１の計測工程（ステ
ップＳ１）及び第２の計測工程（ステップＳ３））間で
位置ずれを起こさないように、あらかじめ被測定部材１
０上に付けられた基準点を基に原点検出を行ってから、
各測定部位に移動させている。記憶手段２７（ＣＰＵ３
０内に存在）に保存される位置データはすべてこの基準
点が基になっている。
【００３１】外径計測手段２３は、図２に示すように投
光部２３Ａからレーザ光の照射面２３Ｃを帯状に放射し
て、受光部２３Ｂで受け、円柱体（被測定部材１０）に
遮られた範囲、すなわち外径を被接触で測定することが
できる。
光部２３Ａからレーザ光の照射面２３Ｃを帯状に放射し
て、受光部２３Ｂで受け、円柱体（被測定部材１０）に
遮られた範囲、すなわち外径を被接触で測定することが
できる。
【００３２】第１の計測工程（ステップＳ１）及び第１
の記憶工程（ステップＳ２）は、表示していない入力手
段を用いてＣＰＵ３０に入力命令することによって行わ
れる。第１の計測工程（ステップＳ１）は、測定条件の
入力、原点検出、外径計測、データ保存の順で行われ
る。さらに、外径計測は、測定位置移動、安定化待機、
外径計測の順で測定範囲終了まで繰り返し行われる。
の記憶工程（ステップＳ２）は、表示していない入力手
段を用いてＣＰＵ３０に入力命令することによって行わ
れる。第１の計測工程（ステップＳ１）は、測定条件の
入力、原点検出、外径計測、データ保存の順で行われ
る。さらに、外径計測は、測定位置移動、安定化待機、
外径計測の順で測定範囲終了まで繰り返し行われる。
【００３３】次に実際に円柱体（被測定部材１０）を測
定した例を基に説明する。図５は、第１の実施の形態の
３次元形状測定装置２０によって得られた円柱体（被測
定部材１０）の３次元情報の出力例（円柱体（被測定部
材１０）の３次元合成イメージ出力例）である。図中点
線枠は、図上にある切断表示面（図６、図７参照）の位
置を示している。この切断面は、ＣＰＵ３０に切断面表
示を入力することによって変更可能である。また、図５
は［０１１］視点方向からの３次元図となっているが、
視点位置は変更でき、円柱体以外の部材を用いるときに
有効である。また、部分的な拡大もでき、被測定部材１
０の傷や変形を観察できる。
定した例を基に説明する。図５は、第１の実施の形態の
３次元形状測定装置２０によって得られた円柱体（被測
定部材１０）の３次元情報の出力例（円柱体（被測定部
材１０）の３次元合成イメージ出力例）である。図中点
線枠は、図上にある切断表示面（図６、図７参照）の位
置を示している。この切断面は、ＣＰＵ３０に切断面表
示を入力することによって変更可能である。また、図５
は［０１１］視点方向からの３次元図となっているが、
視点位置は変更でき、円柱体以外の部材を用いるときに
有効である。また、部分的な拡大もでき、被測定部材１
０の傷や変形を観察できる。
【００３４】図６は、図５の円柱体（被測定部材１０）
をＹＺ平面（Ｘ軸に垂直な面）で切断した場合の２次元
イメージ出力例であって、視点方向が［１００］に相当
する図５中の点線枠における切断面となっている。Ｚ軸
方向のスケールは任意に設定可能であり、図６では、２
０．０ｍｍ（ミリメートル）から２０．５ｍｍを拡大し
て表示している例である。また、図５に示したＸ軸まわ
りに回転するカーソル（矢印）によって、測定された外
径を表示可能である。
をＹＺ平面（Ｘ軸に垂直な面）で切断した場合の２次元
イメージ出力例であって、視点方向が［１００］に相当
する図５中の点線枠における切断面となっている。Ｚ軸
方向のスケールは任意に設定可能であり、図６では、２
０．０ｍｍ（ミリメートル）から２０．５ｍｍを拡大し
て表示している例である。また、図５に示したＸ軸まわ
りに回転するカーソル（矢印）によって、測定された外
径を表示可能である。
【００３５】これにより、各部位での円柱の変形を明確
に示すことができ、また真円度を算出して歪み値などを
計算できる。さらに、第１の計測工程（ステップＳ１）
で円筒管の変形前を計測して、第２の計測工程（ステッ
プＳ３）において、例えば、圧力を加えた後の円筒管を
計測することによって、圧力変形度、耐圧力性、他の位
置への影響などを位置分割して計測して変形量を算出解
析することができる。
に示すことができ、また真円度を算出して歪み値などを
計算できる。さらに、第１の計測工程（ステップＳ１）
で円筒管の変形前を計測して、第２の計測工程（ステッ
プＳ３）において、例えば、圧力を加えた後の円筒管を
計測することによって、圧力変形度、耐圧力性、他の位
置への影響などを位置分割して計測して変形量を算出解
析することができる。
【００３６】図７は、図５の円柱体（被測定部材１０）
をＸＺ平面（Ｙ軸に垂直な面）で切断した場合の２次元
イメージ出力例である。本実施の形態では、Ｚ軸方向の
スケールは任意に設定可能であり、図７では、２０．０
ｍｍから２０．５ｍｍを拡大して表示している例であ
る。また、図５に示したＸ軸に沿って移動するカーソル
（矢印）によって、測定された外径を表示可能である。
これにより、各部位での円柱の変形を明確に示すことが
でき、また外径変化の計算を算出して歪み値などを計算
できる。
をＸＺ平面（Ｙ軸に垂直な面）で切断した場合の２次元
イメージ出力例である。本実施の形態では、Ｚ軸方向の
スケールは任意に設定可能であり、図７では、２０．０
ｍｍから２０．５ｍｍを拡大して表示している例であ
る。また、図５に示したＸ軸に沿って移動するカーソル
（矢印）によって、測定された外径を表示可能である。
これにより、各部位での円柱の変形を明確に示すことが
でき、また外径変化の計算を算出して歪み値などを計算
できる。
【００３７】次に、本発明の３次元形状測定装置２０を
用いて円柱体（被測定部材１０）上に作製した透明薄膜
の膜厚の測定結果を示す。
用いて円柱体（被測定部材１０）上に作製した透明薄膜
の膜厚の測定結果を示す。
【００３８】図８は、第１の実施の形態の３次元形状測
定装置２０によって得られた円柱体（被測定部材１０）
の３次元情報の出力例（膜厚測定結果例）のグラフであ
る。図８では、薄膜の歪みを見やすくするために、薄膜
部の厚みを拡大して示している。上記第１の実施の形態
を用いることによって、０．０２５μｍ（ミクロン）程
度の精度で透明薄膜の膜厚を測定でき、さらには円柱上
に作製した薄膜の３次元形状を計測評価可能である。
定装置２０によって得られた円柱体（被測定部材１０）
の３次元情報の出力例（膜厚測定結果例）のグラフであ
る。図８では、薄膜の歪みを見やすくするために、薄膜
部の厚みを拡大して示している。上記第１の実施の形態
を用いることによって、０．０２５μｍ（ミクロン）程
度の精度で透明薄膜の膜厚を測定でき、さらには円柱上
に作製した薄膜の３次元形状を計測評価可能である。
【００３９】次に、実際に円柱体（被測定部材１０）上
に作製した透明樹脂薄膜の摩耗試験を行った際の外径変
化を、上記第１の実施の形態を用いて測定評価した例を
図９を参照して説明する。図９は、第１の実施の形態の
３次元形状測定装置２０によって得られた円柱体（被測
定部材１０）の摩耗測定結果例であって、同図（ａ）は
傷深さと変化及び位置の関係を示すグラフ、同図（ｂ）
は膜強度評価結果（摩耗回数による平滑性変化との関
係）を示すテーブルである。
に作製した透明樹脂薄膜の摩耗試験を行った際の外径変
化を、上記第１の実施の形態を用いて測定評価した例を
図９を参照して説明する。図９は、第１の実施の形態の
３次元形状測定装置２０によって得られた円柱体（被測
定部材１０）の摩耗測定結果例であって、同図（ａ）は
傷深さと変化及び位置の関係を示すグラフ、同図（ｂ）
は膜強度評価結果（摩耗回数による平滑性変化との関
係）を示すテーブルである。
【００４０】摩耗試験は市販の摩耗輪の摩耗面を円柱体
（被測定部材１０）上に作製した透明樹脂薄膜の樹脂面
に荷重をかけ、摩耗輪が回転可能な状態で押し当てた状
態で、円筒管を回転させて樹脂膜を微小に摩耗させた。
その結果、図９（ａ）に示すように、サブミクロン範囲
における面内の膜厚減衰が測定できた。このように、高
精度で膜厚の変化や形状変化が測定でき、その結果、図
９（ｂ）のテーブルに示すような平滑性の数値化が可能
となる。ここでは、表面の平滑性を、所定の範囲におけ
る膜厚の標準偏差を用いて求め評価した。さらに、その
結果、サンプル１及びサンプル２と標準サンプルとの比
較によって膜の耐久性能を数値化することが可能とな
る。
（被測定部材１０）上に作製した透明樹脂薄膜の樹脂面
に荷重をかけ、摩耗輪が回転可能な状態で押し当てた状
態で、円筒管を回転させて樹脂膜を微小に摩耗させた。
その結果、図９（ａ）に示すように、サブミクロン範囲
における面内の膜厚減衰が測定できた。このように、高
精度で膜厚の変化や形状変化が測定でき、その結果、図
９（ｂ）のテーブルに示すような平滑性の数値化が可能
となる。ここでは、表面の平滑性を、所定の範囲におけ
る膜厚の標準偏差を用いて求め評価した。さらに、その
結果、サンプル１及びサンプル２と標準サンプルとの比
較によって膜の耐久性能を数値化することが可能とな
る。
【００４１】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、非接触で被測定部材１０を傷つけたりすることな
く、３次元形状を容易に計測して、簡単な３次元形状デ
ータとして記憶手段２７に保存することができる。さら
に加えて、３次元データとして保存しているので、解析
処理手段２８によって処理することによって、様々な２
次元画像情報、３次元画像情報として計算解析処理が可
能であり、応用範囲も広いといった効果を奏する（第１
の効果）。
ば、非接触で被測定部材１０を傷つけたりすることな
く、３次元形状を容易に計測して、簡単な３次元形状デ
ータとして記憶手段２７に保存することができる。さら
に加えて、３次元データとして保存しているので、解析
処理手段２８によって処理することによって、様々な２
次元画像情報、３次元画像情報として計算解析処理が可
能であり、応用範囲も広いといった効果を奏する（第１
の効果）。
【００４２】また、本実施の形態では３次元の形状を所
定の軸を基準として外径計測手段２３と被測定部材１０
との位置関係を変更し、その基準軸から距離データとし
て蓄積保存して、３次元の形状データを簡潔化してい
る。これにより、解析計算、３次元情報の画像化を容易
とし、解析処理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般
の表計算ソフトウェア（プログラム）でも解析すること
ができ、新たに複雑なソフトウェア（プログラム）を開
発することなく低価格で３次元計測が実現できるといっ
た効果を奏する（第２の効果）。
定の軸を基準として外径計測手段２３と被測定部材１０
との位置関係を変更し、その基準軸から距離データとし
て蓄積保存して、３次元の形状データを簡潔化してい
る。これにより、解析計算、３次元情報の画像化を容易
とし、解析処理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般
の表計算ソフトウェア（プログラム）でも解析すること
ができ、新たに複雑なソフトウェア（プログラム）を開
発することなく低価格で３次元計測が実現できるといっ
た効果を奏する（第２の効果）。
【００４３】また、本実施の形態は、レーザ光を所定の
角度範囲で測定部材に入射させている。屈折率の異なる
界面（空気と透明体との界面）に低角でレーザを進入さ
せることによってレーザを反射させ、遮光された影とし
て外径計測することで、円柱上の透明体の計測を可能と
している。その結果、円柱上の形成された液体または固
体の透明膜の膜厚を高精度かつ高速に測定することがで
き、さらには３次元形状を測定できるといった効果を奏
する（第３の効果）。
角度範囲で測定部材に入射させている。屈折率の異なる
界面（空気と透明体との界面）に低角でレーザを進入さ
せることによってレーザを反射させ、遮光された影とし
て外径計測することで、円柱上の透明体の計測を可能と
している。その結果、円柱上の形成された液体または固
体の透明膜の膜厚を高精度かつ高速に測定することがで
き、さらには３次元形状を測定できるといった効果を奏
する（第３の効果）。
【００４４】（第２の実施の形態）図１０は、本発明の
第２の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
第２の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４５】図１０を参照すると、第２の実施の形態で
は、外径計測手段２３を固定して、被測定部材１０を回
転および直線移動させている点に特徴を有している。そ
の結果、上記第１の実施の形態で示した効果に加えて、
位置移動の固定が困難である被測定部材１０の外形形状
を簡単に測定できるといった効果を奏する。
は、外径計測手段２３を固定して、被測定部材１０を回
転および直線移動させている点に特徴を有している。そ
の結果、上記第１の実施の形態で示した効果に加えて、
位置移動の固定が困難である被測定部材１０の外形形状
を簡単に測定できるといった効果を奏する。
【００４６】（第３の実施の形態）図１１は、本発明の
第３の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
第３の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４７】図１１を参照すると、第３の実施の形態で
は、第１の回転手段２２２によって被測定部材１０を回
転可能とし、さらに外径計測手段２３を第１の回転手段
２２２と回転軸の異なる第２の回転手段２２４によって
回転可能および直線移動を可能とする構成とした点に特
徴を有している。
は、第１の回転手段２２２によって被測定部材１０を回
転可能とし、さらに外径計測手段２３を第１の回転手段
２２２と回転軸の異なる第２の回転手段２２４によって
回転可能および直線移動を可能とする構成とした点に特
徴を有している。
【００４８】これにより、上記第１の実施の形態で示し
た効果に加えて、より複雑な物体の外形を詳細に解析で
きるといった効果を奏する。
た効果に加えて、より複雑な物体の外形を詳細に解析で
きるといった効果を奏する。
【００４９】（第４の実施の形態）図１２は、本発明の
第４の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
第４の実施の形態に係る３次元形状測定装置２０を説明
するための機能ブロック図である。なお、上記第１の実
施の形態において既に記述したものと同一の部分につい
ては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５０】図１２を参照すると、第４の実施の形態で
は、上記第１の実施の形態に外的因子測定手段５０を付
加するとともに、被測定部材１０が外的因子測定手段５
０とともに環境制御手段４０及び解析制御手段３１によ
って制御される構成としている点に特徴を有している。
は、上記第１の実施の形態に外的因子測定手段５０を付
加するとともに、被測定部材１０が外的因子測定手段５
０とともに環境制御手段４０及び解析制御手段３１によ
って制御される構成としている点に特徴を有している。
【００５１】これにより、上記第１の実施の形態で示し
た効果に加えて、形状測定における外的因子を明確にで
きるようになる。さらに加えて、外径測定データをその
外的因子と関連づけて記憶手段２７に保存することによ
って、より高精度の測定を実現できるといった効果を奏
する。
た効果に加えて、形状測定における外的因子を明確にで
きるようになる。さらに加えて、外径測定データをその
外的因子と関連づけて記憶手段２７に保存することによ
って、より高精度の測定を実現できるといった効果を奏
する。
【００５２】また、データとして取り込まれたデータか
ら外的因子の影響を削除補正できる。その結果、温度、
湿度、圧力などの外的因子の影響を削除して高精度の３
次元形状の測定を可能とし、被測定部材１０に発生した
微細な変化を計測できるようになるといった効果を奏す
る。
ら外的因子の影響を削除補正できる。その結果、温度、
湿度、圧力などの外的因子の影響を削除して高精度の３
次元形状の測定を可能とし、被測定部材１０に発生した
微細な変化を計測できるようになるといった効果を奏す
る。
【００５３】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施
の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上
記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。また、各図において、同一構成
要素には同一符号を付している。
れず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施
の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上
記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。また、各図において、同一構成
要素には同一符号を付している。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
接触で被測定部材を傷つけたりすることなく、３次元形
状を容易に計測して、簡単な３次元形状データとして記
憶手段に保存することができる。さらに加えて、３次元
データとして保存しているので、解析処理手段によって
処理することによって、様々な２次元画像情報、３次元
画像情報として計算解析処理が可能であり、応用範囲も
広いといった効果を奏する（第１の効果）。
接触で被測定部材を傷つけたりすることなく、３次元形
状を容易に計測して、簡単な３次元形状データとして記
憶手段に保存することができる。さらに加えて、３次元
データとして保存しているので、解析処理手段によって
処理することによって、様々な２次元画像情報、３次元
画像情報として計算解析処理が可能であり、応用範囲も
広いといった効果を奏する（第１の効果）。
【００５５】また、本発明では３次元の形状を所定の軸
を基準として外径計測手段と被測定部材との位置関係を
変更し、その基準軸から距離データとして蓄積保存し
て、３次元の形状データを簡潔化している。これによ
り、解析計算、３次元情報の画像化を容易とし、解析処
理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般の表計算ソフ
トウェア（プログラム）でも解析することができ、新た
に複雑なソフトウェア（プログラム）を開発することな
く低価格で３次元計測が実現できるといった効果を奏す
る（第２の効果）。
を基準として外径計測手段と被測定部材との位置関係を
変更し、その基準軸から距離データとして蓄積保存し
て、３次元の形状データを簡潔化している。これによ
り、解析計算、３次元情報の画像化を容易とし、解析処
理を高速化及び簡素化でき、さらに、一般の表計算ソフ
トウェア（プログラム）でも解析することができ、新た
に複雑なソフトウェア（プログラム）を開発することな
く低価格で３次元計測が実現できるといった効果を奏す
る（第２の効果）。
【００５６】また、本発明は、レーザ光を所定の角度範
囲で測定部材に入射させている。屈折率の異なる界面
（空気と透明体との界面）に低角でレーザを進入させる
ことによってレーザを反射させ、遮光された影として外
径計測することで、円柱上の透明体の計測を可能として
いる。その結果、円柱上の形成された液体または固体の
透明膜の膜厚を高精度かつ高速に測定することができ、
さらには３次元形状を測定できるといった効果を奏する
（第３の効果）。
囲で測定部材に入射させている。屈折率の異なる界面
（空気と透明体との界面）に低角でレーザを進入させる
ことによってレーザを反射させ、遮光された影として外
径計測することで、円柱上の透明体の計測を可能として
いる。その結果、円柱上の形成された液体または固体の
透明膜の膜厚を高精度かつ高速に測定することができ、
さらには３次元形状を測定できるといった効果を奏する
（第３の効果）。
【００５７】また、本発明の３次元形状測定装置は、外
的因子測定手段と環境制御手段を有している。これによ
り、データとして取り込まれたデータから外的因子の影
響を削除補正できる。その結果、温度、湿度、圧力など
の外的因子の影響を削除して高精度の３次元形状の測定
を可能とし、被測定部材に発生した微細な変化を計測で
きるようになるといった効果を奏する（第４の効果）。
的因子測定手段と環境制御手段を有している。これによ
り、データとして取り込まれたデータから外的因子の影
響を削除補正できる。その結果、温度、湿度、圧力など
の外的因子の影響を削除して高精度の３次元形状の測定
を可能とし、被測定部材に発生した微細な変化を計測で
きるようになるといった効果を奏する（第４の効果）。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元形状測
定装置を説明するための機能ブロック図である。
定装置を説明するための機能ブロック図である。
【図２】第１の実施の外径計測手段における投光部と受
光部、及び被測定部材の位置関係を説明するための配置
図である。
光部、及び被測定部材の位置関係を説明するための配置
図である。
【図３】第１の実施形態を用いて３次元形状を計測する
３次元情報計測方法を説明するためのフローチャートで
ある。
３次元情報計測方法を説明するためのフローチャートで
ある。
【図４】主に円柱状の物体の３次元形状及び変形量を測
定する３次元形状測定装置の装置概略図である。
定する３次元形状測定装置の装置概略図である。
【図５】第１の実施の形態の３次元形状測定装置によっ
て得られた円柱体の３次元情報の出力例（円柱体の３次
元合成イメージ出力例）である。
て得られた円柱体の３次元情報の出力例（円柱体の３次
元合成イメージ出力例）である。
【図６】図５の円柱体をＹＺ平面で切断した場合の２次
元イメージ出力例である。
元イメージ出力例である。
【図７】図５の円柱体をＸＺ平面で切断した場合の２次
元イメージ出力例である。
元イメージ出力例である。
【図８】第１の実施の形態の３次元形状測定装置によっ
て得られた円柱体の３次元情報の出力例のグラフであ
る。
て得られた円柱体の３次元情報の出力例のグラフであ
る。
【図９】第１の実施の形態の３次元形状測定装置によっ
て得られた円柱体の摩耗測定結果例である。
て得られた円柱体の摩耗測定結果例である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る３次元形状
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る３次元形状
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る３次元形状
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
測定装置を説明するための機能ブロック図である。
１０…被測定部材 ２０…３次元形状測定装置 ２１…直線移動手段 ２１Ａ…直線移動用駆動モータ ２１Ｂ…直線移動ガイドレール ２１Ｃ…直線移動ステージ ２２…回転手段 ２２２…第１の回転手段 ２２４…第２の回転手段 ２２Ａ…回転モータ ２２Ｂ…駆動部側回転固定治具 ２２Ｃ…自由回転固定治具 ２３…外径計測手段 ２３Ａ…投光部 ２３Ｂ…受光部 ２３Ｃ…レーザ光の照射面 ２４…支持台座 ２５…データ取り込み制御手段 ２５Ａ…表示モニタ ２６…位置制御手段 ２６Ａ…位置制御信号ケーブル ２７…記憶手段 ２８…解析処理手段 ２９…イメージ出力手段 ３０…ＣＰＵ ３１…解析制御手段 ４０…環境制御手段 ５０…外的因子測定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA26 AA30 AA53 AA65 BB06 BB16 CC31 FF02 GG04 HH05 HH15 JJ02 MM04 MM07 PP22 QQ13 QQ23 QQ41 SS13
Claims (6)
- 【請求項１】 物体の３次元形状を計測する３次元形状
測定装置であって、 一対の投光部と受光部とから構成されてレーザ光を帯状
に所定の範囲に放射して被測定部材に遮光される範囲を
測定することによって非接触状態で当該被測定部材の外
径を測定する外径計測手段と、 前記被測定部材または前記外径計測手段を所定の回転軸
で回転させる回転手段と、 前記被測定部材または前記外径計測手段を所定の軸上で
直線移動させる直線移動手段と、 前記外径計測手段からの信号を取り込んで測定条件を制
御するデータ取り込み制御手段と、 前記回転手段と前記直線移動手段を制御するための位置
制御手段と、 前記データ取り込み制御手段に取り込まれたデータを保
存するための記憶手段と、 前記記憶手段のデータを基に所望の関数によってデータ
処理を行う解析処理手段とを有することを特徴とする３
次元形状測定装置。 - 【請求項２】 ３次元形状を計測する３次元形状測定装
置であって、 外的影響因子を測定するための外的因子測定手段と、 前記データ取り込み制御手段に取り込まれたデータを基
に前記外的因子測定手段によって測定された外的影響因
子を削除補正するための環境制御手段とを有することを
特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定装置。 - 【請求項３】 前記レーザ光を所定の角度範囲で測定基
体に入射させて円柱上の透明体を測定する手段を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元形状
測定装置。 - 【請求項４】 物体の３次元情報を計測する３次元情報
計測方法であって、 被測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら複数の
所定の位置の外径を測定する第１の計測工程と、 前記被測定部材の３次元形状データを前記計測装置と前
記被測定部材との位置関係と測定データとを関連づけて
記憶する第１の記憶工程と、 前記第１の計測工程における前記被測定部材と前記計測
装置の位置関係と同一位置関係において複数の所定の位
置の外径を測定する第２の計測工程と、 前記第２の計測工程で計測された前記被測定部材の３次
元形状データを前記計測装置と前記被測定部材との位置
関係と測定データとを関連づけて記憶する第２の記憶工
程と、 前記第１の記憶工程で記憶された前記被測定部材の３次
元形状と前記第２の記憶工程で記憶された前記被測定部
材の３次元形状の外径の差を基に３次元状態の変化を算
出する変形算出工程と、 前記変形算出工程で得られた計算値と測定位置を基に３
次元的な情報を生成してイメージとして出力する３次元
情報処理工程とを含むことを特徴とする３次元情報計測
方法。 - 【請求項５】 ３次元物体上に作製された薄膜を測定す
る薄膜評価測定方法であって、 被測定部材と計測装置の位置関係を変更しながら複数の
所定の位置の外径を測定する第１の計測工程と、 前記被測定部材の３次元形状データを前記計測装置と前
記被測定部材との位置関係と測定データとを関連づけて
記憶する第１の記憶工程と、 前記第１の計測工程における前記被測定部材と前記計測
装置の位置関係と同一位置関係において複数の所定の位
置の外径を測定する第２の計測工程と、 前記第２の計測工程で計測された前記被測定部材の３次
元形状データを前記計測装置と前記被測定部材との位置
関係と測定データとを関連づけて記憶する第２の記憶工
程と、 前記第１の記憶工程で記憶された前記被測定部材の３次
元形状と前記第２の記憶工程で記憶された前記被測定部
材の３次元形状の外径の差を基に３次元状態の変化を算
出する変形算出工程と、 前記変形算出工程で得られた計算値と測定位置を基に３
次元的な情報を生成してイメージとして出力する３次元
情報処理工程と、 測定時に外的影響因子を測定する第１の外的影響因子計
測工程と、 前記第１の記憶工程と前記第２の記憶工程で記憶された
測定データに対して外的影響因子を削除する外的影響因
子削除工程とを含むことを特徴とする薄膜評価測定方
法。 - 【請求項６】 ３次元物体上に作製された薄膜を測定す
る薄膜評価測定方法であって、 形成前の３次元被測定部材と計測装置の位置関係を変更
しながら、所望の位置の外径を測定する第１の計測工程
と、 前記形成前の３次元被測定部材の形状データを記憶する
第１の記憶工程と、 薄膜を形成した後に外径計測を行う第２の計測工程と、 形成後の３次元被測定部材の形状データを記憶手段に記
憶させる第２の記憶工程と、 前記形成前の３次元被測定部材の外径形状と前記形成後
の３次元被測定部材の外径形状の差を基に、作製した薄
膜の膜厚を算出する膜厚算出工程とを含むことを特徴と
する薄膜評価測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345436A JP3534065B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | ３次元形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345436A JP3534065B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | ３次元形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148026A true JP2002148026A (ja) | 2002-05-22 |
| JP3534065B2 JP3534065B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=18819471
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000345436A Expired - Fee Related JP3534065B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | ３次元形状測定装置、３次元情報計測方法及び薄膜評価測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534065B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011501192A (ja) * | 2007-10-23 | 2011-01-06 | ジーアイアイ アクイジション，エルエルシー ディービーエイ ジェネラル インスペクション，エルエルシー | パーツを光学的に検査するための方法及びシステム |
| JP2013520662A (ja) * | 2010-02-25 | 2013-06-06 | テサ・エスアー | 光学測定システム |
| GB2513184A (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-22 | British American Tobacco Korea Mfg Ltd | Apparatus for inspecting articles |
| CN109916270A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-21 | 贵州大学 | 一种测量鱼类年轮轮径的方法 |
| CN113108704A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-13 | 渭南高新区木王科技有限公司 | 一种测试探针用外径检测装置 |
| CN114509013A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-17 | 知微行易(上海)智能科技有限公司 | 一种基于计算机视觉的线缆质检方法 |
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- 2000-11-13 JP JP2000345436A patent/JP3534065B2/ja not_active Expired - Fee Related
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