JP2006145231A - 表面形状測定方法及び表面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射像が歪んで見える反射歪みを定量的に測定することのできる表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提供する。また、測定対象物の表面形状を短時間で精度良く測定することのできる表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提供する。
【解決手段】 縞パターンを被測定面２Ａ上全体に照射しガラス２の被測定面２Ａで反射された変形縞パターンをＣＣＤカメラ９で撮像しＣＣＤカメラ９の各画素の視線が到達する格子グリッド４Ａ上の各点を特定した。同様に基準ガラスの被測定面で反射された基準縞パターンをＣＣＤカメラ９で撮像しＣＣＤカメラ９の各画素の視線が到達する格子グリッド４Ａ上の各点を特定した。ガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線と、基準ガラスの被測定面にて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線とから各点の偏倚量を算出し、それに基づいてレンズパワーを算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面形状測定方法及び表面形状測定装置に関するものである。

従来より、たとえば、自動車に搭載される反射表面を備えた各種ガラスの表面形状を測定する表面形状測定装置がある（例えば、特許文献１参照）。
この表面形状測定装置は、ガラスの表面上の任意の１点の座標位置を入力する位置入力手段を備え、この位置入力手段により入力された位置を出発点として幾何学的に測定対象物の表面形状を解析手段により求めるものである。
特開平１１−２５７９３０号公報

ところで、一部または全部が曲面となったガラスにおいて、その曲面部に凹凸がある場合、該曲面部での反射像は歪んで見える。この結果、自動車に搭載されるガラスであれば、外観上良くないばかりか、たとえば、運転者から車外にある物体を見た場合、物体の形状が不自然なものに視認されてしまう虞がある。このように反射像が歪んで見える反射歪みの原因は、ガラスを成形する型における曲面部を部分が歪んでいる場合や、ガラスの熱膨張係数によって曲面部が歪むこと等に起因する。

上記特許文献１に記載の表面形状測定装置は、ガラスの表面形状を測定するものであるが、ガラスの曲面部での反射像が歪んで見える反射歪みを測定することはできない。
一般に、ガラスの上記反射歪みの測定は、作業者の目視による検査、つまり感応検査によって行われていた。従って、検査者によるばらつきが生じるため、正確な評価を行うことができなかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、反射像が歪んで見える反射歪みを定量的に測定することのできる表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提供することにある。また、他の目的は、測定対象物の表面形状を短時間で精度良く測定することのできる表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、鏡面反射する表面を有する測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定方法において、輝度が正弦波状に変化する格子縞が形成された格子板を有し、前記格子縞の縞パターンを前記表面全体に照射する縞パターン照射手段と、２次元に配置された複数の画素を有するＣＣＤカメラとを、前記表面全体で反射される前記縞パターンを前記複数の画素で撮像するように配置し、前記鏡面反射する表面が平坦である基準対象物を置いた状態で、前記基準対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が前記表面で反射されて到達する前記格子縞上の各位置を特定する第１段階と、前記基準対象物に代えて前記測定対象物を置いた状態で、前記測定対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が前記表面で反射されて到達する前記格子縞上の各位置を特定する第２段階と、前記基準対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分から、前記各画素の視線が到達する前記測定対象物の前記表面上の各点でのレンズパワーを求める第３段階と、前記表面上の各点での前記レンズパワーの変化率を算出する第４段階と、を含むことを要旨とする。

これによれば、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度との差分は、測定対象物の表面形状の曲率によって変化する。測定対象物の表面形状の曲率は、その位置でのレンズパワーを反映する。従って、各位置でのレンズパワーを算出することで測定対象物の表面形状を求めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の三次元形状測定方法において、前記第４段階で算出した前記表面上の前記各点でのレンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する第５段階を、を含むことを要旨とする。

これによれば、測定対象物の表面上の各位置でのレンズパワーの変化率を算出することで、その曲面部の曲率の歪み度合いが分かる。そして、レンズパワーの変化率と、許容変化率とを比較し、その変化率が許容変化率以内であれば、曲面部の歪み度合いは小さく、曲面部は滑らかであると判断される。また、差分の変化率が許容変化率以上であれば、曲面部の歪み度合いは大きく、曲面部は滑らかでないと判断される。従って、測定対象物の表面形状の反射歪みを定量的に評価することができる。この結果、測定対象物の表面形状の反射歪みを、検査者による感応検査によるものではなく、正確に評価することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の三次元形状測定方法において、前記第３段階で、前記各画素の視線が到達する前記表面上の各点でのレンズパワーを求める際に、前記表面上の前記各点から微小幅の微小表面を考え、該各微小表面のレンズ作用の焦点距離の逆数であるレンズパワーを、前記各画素の視線に対する前記差分から求めることを要旨とする。

これによれば、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度との差分、即ち、前記各画素の視線に対する前記差分から、各画素の視線が測定対象物の表面に到達する前記表面上の各点でのレンズパワーを求めるということは、次のことを意味する。つまり、前記表面上の各点から微小幅の微小表面を考えた場合、その微小表面の湾曲に応じたレンズ作用により、前記差分の角度だけ屈折（反射）が生じたことになる。このため、前記差分の角度だけ屈折を生じさせるその微小表面のレンズ作用の焦点距離の逆数、つまり、各点から微小幅の各微小表面でのレンズパワーを、前記差分から求めることになる。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の少なくともいずれか１つに記載の表面形状測定方法において、前記第１段階では、前記格子縞の縞パターンを前記基準対象物の表面全体に照射し、前記表面で反射されその表面形状に応じて前記縞パターンが変化した基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素における前記基準縞パターンの輝度値から前記各画素における前記正弦波の位相値を求め、前記各画素の位相値に基づき、前記各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を求め、前記第２段階では、前記格子縞の縞パターンを前記測定対象物の各表面全体に照射し、前記表面で反射されその表面形状に応じて前記縞パターンが変化した変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素における前記変形縞パターンの輝度値から前記各画素における前記正弦波の位相値を求め、前記各画素の位相値に基づき、前記各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を求めることを要旨とする。

これによれば、基準対象物及び測定対象物において、位相シフト法またはリサージュ法を用いることで、その表面のＣＣＤカメラの各画素に対する各位置が特定される。この結果、測定対象物の表面の位置が正確に求まるので、表面の反射歪みを精度良く測定することができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の表面形状測定方法において、前記第１段階では、さらに、前記格子縞を縦方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を横方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の縦の基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の縦の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う縦縞の位相シフトと、前記格子縞を横方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を縦方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の横の基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の横の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う横縞の位相シフトと、を行い、前記第２段階では、さらに、前記格子縞を縦方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を横方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の縦の変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の縦の変形縞パターンを使って位相シフト法を行う縦縞の位相シフトと、前記格子縞を横方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を縦方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の横の変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の横の変形縞パターンを使って位相シフト法を行う横縞の位相シフトと、を行うことを要旨とする。

これによれば、位相シフト法により各格子間の位置を正確に求められるので、表面の反射歪みをさらに精度良く測定することができる。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の表面形状測定方法において、前記基準対象物を置いた状態での前記視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分を前記測定対象物上の前記表面上の全面に渡って積分する第６段階と、を行うことを要旨とする。

これによれば、測定対象物の表面形状が変化すれば、その表面上での反射角度が変化する。そして、測定対象物の表面形状が大きく変化すると、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度との差分は大きくなる。一方、測定対象物の表面形状が小さく変化すると、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度との差分は小さくなる。従って、測定対象物の表面上の各位置での反射角度を求め、それを前記測定対象物上の前記表面上の全面に渡って積分することで、測定対象物の表面形状を求めることができる。

請求項７に係る発明は、鏡面反射する表面を有する測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定装置において、輝度が正弦波状に変化する格子縞が形成された格子板および光源を有し、該光源の点灯により前記格子縞の縞パターンを前記表面全体に照射する縞パターン照射手段と、２次元に配置された複数の画素を有し、前記表面全体で反射される前記縞パターンを撮像するＣＣＤカメラと、前記鏡面反射する表面が平坦である基準対象物を置いた状態で、前記基準対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を特定し、前記基準対象物に代えて前記測定対象物を置いた状態で、前記測定対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を特定し、前記基準対象物を置いた状態での前記視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分から、隣接する２つの画素の視線がそれぞれ前記測定対象物上の前記表面で反射する２点間の部分でのレンズパワーを求め、前記レンズパワーの変化率を算出し、前記レンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する演算処理手段と、を備えたことを要旨とする。

これによれば、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの各画素の視線の反射角度との差分は、測定対象物の表面形状の曲率によって変化する。測定対象物の表面形状の曲率は、その位置でのレンズパワーを反映する。従って、各位置でのレンズパワーを算出することで測定対象
物の表面形状を求めることができる。また、測定対象物の表面上の各位置でのレンズパワーの変化率を算出することで、その曲面部の曲率の歪み度合いが分かる。

そして、レンズパワーの変化率と、許容変化率とを比較し、その変化率が許容変化率以内であれば、曲面部の歪み度合いは小さく、曲面部は滑らかであると判断される。また、差分の変化率が許容変化率以上であれば、曲面部の歪み度合いは大きく、曲面部は滑らかでないと判断される。このようにすることで、測定対象物の表面形状の反射歪みを定量的に評価することができる表面形状測定装置を実現することができる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の表面形状測定装置において、前記各画素の視線に対する前記差分を前記測定対象物上の前記表面上の全面に渡って積分する演算処理手段を備えたことを要旨とする。

これによれば、測定対象物の表面形状が変化すれば、その表面上での反射角度が変化する。そして、測定対象物の表面形状が大きく変化すると、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度との差分は大きくなる。一方、測定対象物の表面形状が小さく変化すると、基準対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度と、測定対象物を置いた状態でのＣＣＤカメラの視線の反射角度との差分は小さくなる。従って、測定対象物の表面上の各位置での反射角度を求めることで、測定対象物の表面形状を求めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、測定対象物の表面形状の歪み度合いを定量測定することができる。

以下、本発明の表面形状測定方法及び表面形状測定装置の一実施形態について説明する。尚、以下の説明では、測定対象物として、たとえば、板状のガラスである自動車のリヤガラスの反射歪みの測定方法について説明する。
（装置の構成）
図１は、表面形状測定装置１の全体構成を説明するための図である。図１に示すように、ガラス２は、鏡面反射する被測定面２Ａを備え、その両側端２ｓに湾曲形状の曲面部を有するガラスである。ガラス２は、被測定面２ＡがＹ方向に向くように測定対象物支持体３によって支持固定されるようになっている。この測定対象物支持体３は、ガラス２に代えて鏡面反射する表面が平坦である、即ち、曲面部を有しない板状のガラス（以下、「基準ガラス」という）Ｇに取り付け代えることができるようになっている（図９参照）。

また、表面形状測定装置１は、図１に示すように、縞パターン照射手段としてのパターン照射ユニット２０、格子縞特定十字レーザ出力装置８、ＣＣＤカメラ９及び演算処理手段としてのコンピュータ１０を備えている。

パターン照射ユニット２０は、格子グリッド４Ａを備えた格子縞フィルム４がバックライト５を備えた支持体６に支持されている。そして、図２（ａ）に示すように、バックライト５の点灯により格子グリッド４Ａの縞パターンをガラス２の表面上の全面としての被測定面２Ａ上全面に照射するようになっている。また、パターン照射ユニット２０は、ガラス２に代えて基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた場合では、図２（ｂ）に示すように、バックライト５の点灯により格子グリッド４Ａの縞パターンを基準ガラスＧの表面上の全面としての被測定面ＧＡ上全面に照射するようになっている。

図１に示すように、ＣＣＤカメラ９は、その各画素の視線が測定対象物支持体３を向く
ようにして配置されている。そして、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた場合では、同ガラス２の被測定面２Ａ全体で反射される変形縞パターンを撮像する。また、ＣＣＤカメラ９は、ガラス２に代えて基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた場合では、基準ガラスＧの被測定面ＧＡ上全面で反射される基本縞パターンを撮像する（図９参照）。尚、ＣＣＤカメラ９は、たとえば、２次元に配置された画素数（走査方向に１３９２ピクセル、副走査方向に１０４０ピクセル）を有するカメラである。

格子縞フィルム４は、後記する公知の位相シフト法を用いることによって、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線がガラス２の被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（点）が、基準ガラスＧの被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（点）と比較してどのくらい偏倚したかを特定する際に使用されるものである。

詳しくは、図１に示すように、格子縞フィルム４は、縦方向（Ｚ軸方向）に延設された複数の格子グリッド４Ａが横方向（Ｙ軸方向）に等ピッチに配列したものであって、そのグリッドピッチは、たとえば、３２mmである。また、この格子縞フィルム４は、図示しない回転駆動機構に支持され、該回転駆動機構によりＸ軸周りにＹＺ平面内で９０°回転させることで格子グリッド４Ａの向きを横方向（Ｙ軸方向）に切り換えて配列させることが可能となっている。そして、格子グリッド４Ａの縞パターンは、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）に沿って配列した場合では、図３（ａ）に示すように、輝度の強度値が横方向（Ｙ軸方向）に正弦波状に周期的に変化する縦縞状の縞パターン３０である。また、その縞パターンは、格子縞フィルム４を回転させ格子グリッド４Ａを横方向（Ｙ軸方向）に沿って配列した場合では、図４に示すように、輝度の強度値が縦方向（Ｚ軸方向）に正弦波状に周期的に変化する横縞状の縞パターン５０である。

そして、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態では、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）に延設されるように配列し、その様子をＣＣＤカメラ９によって撮像する。そして、後記する位相シフト法を使用して格子グリッド４Ａを横方向（Ｙ軸方向）にπ／４ずつずらしながら各々ＣＣＤカメラ９にて撮像する。また、格子グリッド４Ａを横方向（Ｙ軸方向）に延設されるように配列し、その様子をＣＣＤカメラ9によって撮
像する。そして、同様にして、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）にπ／４ずつずらしながら各々ＣＣＤカメラ９にて撮像する。そして、コンピュータ１０によって、基準ガラスＧの被測定面ＧＡにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線が特定される。

また、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態では、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）に延設されるように配列し、その様子をＣＣＤカメラ９によって撮像する。そして、位相シフト法法を使用して格子グリッド４Ａを横方向（Ｙ軸方向）にπ／４ずつずらしながら各々ＣＣＤカメラ９にて撮像する。また、格子グリッド４Ａを横方向（Ｙ軸方向）に延設されるように配列し、その様子をＣＣＤカメラ９によって撮像する。そして、同様にして、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）にπ／４ずつずらしながら各々ＣＣＤカメラ９にて撮像する。コンピュータ１０によって、ガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線が特定される。

そして、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態とガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態とのそれぞれの各画素に対する視線を比較することで、ガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線が、基準ガラスＧの被測定面ＧＡにて反射された場合と比較してどのくらい偏倚したかが特定される。

格子縞特定十字レーザ出力装置８は、レーザ光ＬＲ2が支持体６に向かって出射される
ように配置されている。格子縞特定十字レーザ出力装置８は、ＣＣＤカメラ９から見て被
測定面２Ａ上にて反射された変形縞パターンを構成する複数の縞のうちの特定の１本の縦縞が、元の縞パターン３０のうちどの縞に相当するものなのかを特定するためのものである。つまり、ガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線と、基準ガラスＧの被測定面ＧＡにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線との偏倚を求める際、前記したように、格子グリッド４Ａの縞パターンをガラス２の被測定面２Ａ全体に照射する。このとき、たとえば、その被測定面２Ａ上に反射された変形縞パターン４０（図３（ｂ）参照）の所定の１本の縦縞が、格子縞フィルム４を介して出射された元の縞パターン３０のうちのどの格子グリッド４Ａによる縞であるのかを特定することができない。このため、ガラス２上のＣＣＤカメラ９の各画素の視線に対する格子グリッド４Ａ上の位置を特定することができない。そこで、格子縞フィルム４上の格子グリッド４Ａが縦方向（Ｚ軸方向）に沿って配列された場合では、格子縞特定十字レーザ出力装置８から予めその位置が特定されている縦方向（Ｚ軸方向）に沿った縦縞特定用のライン状（線状）のレーザ光ＬＲ2を出射する。そして、被測定面２Ａ上に映り込んだレーザ光ＬＲ2の反射光ＳをＣＣＤカメラ９により撮像する。このようにすることで、被測定面２Ａ上に投影された変形縞パターン４０の複数の縞のうちの特定の１本の縦縞が、元の縞パターン３０のうちどの縞に相当するものなのかを特定することが可能となる。

また、格子グリッド４Ａが横方向（Ｙ軸方向）に沿って配列された場合では、格子縞特定十字レーザ出力装置８から予めその位置が特定されている横方向（Ｙ軸方向）に沿った横縞特定用のライン状（線状）を成すレーザ光ＬＲ2を出射し、被測定面２Ａ上に映り込
んだレーザ光ＬＲ2の反射光ＳをＣＣＤカメラ９により撮像する。そして、被測定面２Ａ
上に映り込んだレーザ光ＬＲ2の反射光ＳをＣＣＤカメラ９により撮像する。このように
することで、測定対象物支持体３にガラス２を取り付けた場合では、被測定面２Ａ上に投影された変形縞パターン４０の複数の縞のうちの特定の１本の横縞が、元の縞パターン３０のうちどの縞に相当するものなのかが特定される。

また、測定対象物支持体３に基準ガラスＧを取り付けた場合では、前記と同様にすることで、被測定面ＧＡ上に投影された基準縞パターンの複数の縞のうちの特定の１本の横縞が、元の縞パターン３０のうちどの縞に相当するものなのかを特定する。

コンピュータ１０には、ＣＣＤカメラ９により撮像されたガラス２の被測定面２Ａを反射してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置に関する位置データが入力され、その位置データを記憶されるようになっている。また、コンピュータ１０には、ＣＣＤカメラ９により撮像された基準ガラスＧの被測定面ＧＡを反射してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置に関する基準位置データが入力され、その基準位置データを記憶されるようになっている。

そして、コンピュータ１０は、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線の反射角度Ｒ1と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態での
各画素の視線の反射角度Ｒ2との差分、即ち各画素の視線に対する差分（＝Ｒ2−Ｒ1）か
ら各画素の視線が到達するガラス２の被測定面２Ａ上の各点でのレンズパワーを算出する（図１０参照）。

具体的には、前記差分（＝Ｒ2−Ｒ1）は、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線が格子グリッド４Ａ上に到達する各位置と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線が格子グリッド４Ａ上に到達する各位置との差に対応する。たとえば、図１０においては、ガラス２上の位置Ｐi+1で反射した格
子グリッド４Ａ上の点Ａi+1と、基準ガラスＧ上の位置Ｐi+1で反射した格子グリッド４Ａ上の点Ｃi+1との差である。

また、前記した基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線が格子グリッド４Ａ上に到達する各位置と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線が格子グリッド４Ａ上に到達する各位置との差は、その各視線がガラス２にて屈折した場合の位置の差に対応する。たとえば、図１０においては、ガラス２上の位置Ｐi+1で屈折した格子グリッド４Ａ上の点Ｂi+1と、基準ガラスＧ上の位置Ｐi+1
で屈折した格子グリッド４Ａ上の点Ｄi+1との偏倚量Ｍである。

そして、偏倚量Ｍは、その各画素の各視線が到達するガラス２の被測定面２Ａ上の各位置でのレンズパワーに対応した値である。つまり、偏倚量Ｍは、ガラス２の被測定面２Ａが大きく湾曲している場合、即ちその曲率が大きい場合、反射角度Ｒ1と反射角度Ｒ2との差分は大きくなる。この場合、偏倚量Ｍも大きくなる。一方、ガラス２の被測定面２Ａが小さい場合、即ち、その曲率が小さい場合、反射角度Ｒ1と反射角度Ｒ2との差分は小さくなる。この場合、偏倚量Ｍも小さくなる。

そして、コンピュータ１０は、前記基準位置データ及び位置データから各位置での偏倚量Ｍに基づいて、各位置でのレンズパワーを算出する。また、コンピュータ１０は、求めた各点でのレンズパワーの変化率を算出する。レンズパワーの変化率は、被測定面２Ａ上の隣接する２位置間の歪み度合いを反映した値である。そして、コンピュータ１０は、さらに、算出されたレンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する。そして、その結果をモニタ１１に出力する。
（測定方法）
次に、上記のように構成された表面形状測定装置１を用いたガラス２の被測定面２Ａ上の表面形状測定方法について説明する。この表面形状測定方法は、ガラス２全体の反射歪みを定量的に測定してガラス２の評価を行うためのものである。

この表面形状測定方法は、以下の段階を含む。
（１）基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態で、基準ガラスＧの被測定面ＧＡをＣＣＤカメラ９で撮像し、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡ上全面で反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定する第１段階。

（２）基準ガラスＧに代えてガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態で、ガラス２の被測定面２ＡをＣＣＤカメラ９で撮像し、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が前記表面上の全面で反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定する第２段階。

（３）基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線の反射角度Ｒ1と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態での各画素の視線の反射角度
Ｒ2との差分から、各画素の視線が到達するガラス２の被測定面２Ａ上の各点でのレンズ
パワーを求める第３段階。

（４）被測定面２Ａ上の各点でのレンズパワーの変化率を算出する第４段階。
（５）第４段階で求めた上記各点でのレンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する第５段階。

上記第１段階では、先ず、図９に示すように、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付ける。そしてその状態で、基準ガラスＧの被測定面ＧＡをＣＣＤカメラ９で撮像して、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定する。本実施形態では、格子グリッド４Ａの縞パターンを基準ガラスＧの被測定面ＧＡ全体に照射し、被測定面ＧＡで反射されその被測定面ＧＡの表面形状に応じた基準縞パターンをＣＣＤカメラ９で撮像することで、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線
が到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定する。このとき、基準ガラスＧは、その被測定面ＧＡ上が平坦であるので、基準縞パターンは、元の縞パターンに対して歪みがない縞パターンである。そして、ＣＣＤカメラ９の各画素における基準縞パターンの輝度値から各画素における正弦波の位相値を求め、各画素の位相値に基づき、各画素の視線上にある格子グリッド４Ａ上の各位置を求める。

より具体的には、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に支持固定した状態で、バックライト５をオフにする。そして、格子縞特定十字レーザ出力装置８をオンさせ、縦方向（Ｚ軸方向）のライン状（線状）のレーザ光ＬＲ2を格子縞フィルム４上に照射する（図５（
ａ）参照）。すると、縦方向のレーザ光ＬＲ2が格子縞フィルム４に反射され、その反射
光Ｓが縦の基準線Ｑk1として基準ガラスＧの被測定面ＧＡ上に映り込む（図５（ｂ）参照）。そして、その様子をＣＣＤカメラ９で撮像する。図５（ｃ）は、ＣＣＤカメラ９にて撮像された画像である。ＣＣＤカメラ９は、撮像した縦方向のレーザ光ＬＲ2の反射像を
コンピュータ１０に出力する。

次に、格子縞特定十字レーザ出力装置８をオフにさせ、バックライト５を点灯させる。そして、格子グリッド４Ａを縦方向（Ｚ軸方向）に配置した状態で、縦縞状の縞パターン３０の位相を横方向にπ／２ずつ、即ち、０、π／２、π、３π／２ずらして、それぞれにおいてＣＣＤカメラ９によって４種類の基準縞パターンを撮像し、該４枚の縦の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う（縦縞の位相シフト）。そして、その各基準縞パターンに対する各画像データを基準位置データとしてコンピュータ１０に出力する。

位相シフト法によれば、位相値Ｑは、次の式により求められる。

ここで、Ｉ0(x,z)、Ｉ1(x,z)、Ｉ2(x,z)、Ｉ3(x,z)は、それぞれ縞パターンの位相を０、π／２、π、３π／２ずらしたときの被測定面ＧＡ上の任意の点（ｘ，ｚ）の基準縞パターンの輝度値Ｉi(x,z)（ｉ＝０〜３）である。

そして、コンピュータ１０は、上式（１）に従って、被測定面ＧＡ上の各画素の視線に対する位相値Ｑを算出し、縦の基準線Ｑk1として、各画素間の差分を算出して位相差を求める。このとき、隣り合う点に位相飛びがある場合には、位相を繋ぎ合わせるための補正を行う。また、位相シフト法による計算を行う前処理として、得られた４枚の画像にそれぞれ４次のスプライン補間処理を施して移動平均演算を行う。このようにすることで、基準ガラスＧを介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（Ｘ座標値）が求められる。

続いて、バックライト５をオフにし、格子縞特定十字レーザ出力装置８をオンさせ、横方向（Ｙ軸方向）のライン状（線状）のレーザ光ＬＲ2を格子縞フィルム４上に照射する
。すると、横方向のレーザ光ＬＲ2が格子縞フィルム４に反射され、その反射光Ｓが横の
基準線Ｑk2として基準ガラスＧの被測定面ＧＡ上に映り込む（図６（ａ）参照）。そして、その様子をＣＣＤカメラ９で撮像する。図６（ｂ）は、ＣＣＤカメラ９にて撮像された画像である。ＣＣＤカメラ９は、撮像した横方向のレーザ光ＬＲ2の反射像をコンピュー
タ１０に出力する。

次に、格子縞特定十字レーザ出力装置８をオフにさせ、バックライト５を点灯させる。そして、格子グリッド４Ａを横方向（Ｘ軸方向）に配置した状態で、横縞状の基準縞パタ
ーンの位相を縦方向にπ／２ずつ、即ち、０、π／２、π、３π／２ずらして、それぞれにおいてＣＣＤカメラ９によって４種類の基準縞パターンを撮像し、該４枚の横の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う（横縞の位相シフト）。そして、その各基準縞パターンに対する各画像データをコンピュータ１０に出力する。そして、コンピュータ１０は、被測定面ＧＡ上の各画素の視線に対する位相値Ｑを算出し、横の基準線Ｑk2として、各画素間の差分を算出して位相差を求める。

このとき、隣り合う点に位相飛びがある場合には、位相を繋ぎ合わせるための補正を行う。また、位相シフト法による計算を行う前処理として、得られた４枚の画像にそれぞれ４次のスプライン補間処理を施して移動平均演算を行う。このようにすることで、基準ガラスＧを介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（Ｙ座標値）が求められる。

そして、コンピュータ１０により、基準ガラスＧを介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置が特定される。
上記第２段階では、図１に示すように、基準ガラスＧに代えてガラス２を測定対象物支持体３に取り付ける。そして、その状態で、ガラス２の被測定面２ＡをＣＣＤカメラ９で撮像し、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａ上全面で反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定する。

より具体的には、前記第１段階と同様にして、縦方向（Ｚ軸方向）のライン状（線状）のレーザ光ＬＲ2を格子縞フィルム４上に照射する（図７（ａ）参照）。すると、縦方向
のレーザ光ＬＲ2が格子縞フィルム４に反射され、その反射光Ｓが縦の基準線Ｑ1としてガラス２の被測定面２Ａ上に映り込む（図７（ｂ）参照）。そして、その様子をＣＣＤカメラ９で撮像する。図７（ｃ）は、ＣＣＤカメラ９にて撮像された画像である。ＣＣＤカメラ９は、撮像した縦方向のレーザ光ＬＲ2の反射像をコンピュータ１０に出力する。また
、前記と同様に、縦縞の位相シフトを行い、その各基準縞パターンに対する各画像データを位置データとしてコンピュータ１０に出力する。

すると、コンピュータ１０は、被測定面２Ａ上の各画素の視線に対する位相値Ｑを算出し、縦の基準線Ｑ1として、各画素間の差分を算出して位相差を求める。このようにする
ことで、ガラス２を介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（Ｘ座標値）が求められる。

続いて、前記第１段階と同様にして、横方向（Ｙ軸方向）のライン状（線状）のレーザ光ＬＲ2を格子縞フィルム４上に照射する（図８（ａ）参照）。すると、横方向のレーザ
光ＬＲ2が格子縞フィルム４に反射され、その反射光Ｓが横の基準線Ｑ２としてガラス２
の被測定面２Ａ上に映り込む（図８（ｂ）参照）。そして、その様子をＣＣＤカメラ９で撮像する。ＣＣＤカメラ９は、撮像した横方向のレーザ光ＬＲ2の反射像をコンピュータ
１０に出力する。また、前記と同様に、横縞の位相シフトを行い、その各基準縞パターンに対する各画像データを位置データとしてコンピュータ１０に出力する。

すると、コンピュータ１０は、被測定面２Ａ上の各画素の視線に対する位相値Ｑを算出し、横の基準線Ｑ2として、各画素間の差分を算出して位相差を求める。このようにする
ことで、ガラス２を介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置（Ｙ座標値）が求められる。

以上のようにすることで、ガラス２を介してＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置が特定される。
上記第３段階では、コンピュータ１０は、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付
けた状態での各画素の視線の反射角度Ｒ1と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付け
た状態での各画素の視線の反射角度Ｒ2との差分（＝Ｒ2−Ｒ1）から、各画素の視線が被
測定面２Ａで反射されて到達するガラス２の被測定面２Ａ上の各点でのレンズパワーを求める。本実施形態では、前記したように、前記基準位置データ及び位置データから各位置での偏倚量Ｍに基づいて、各位置でのレンズパワーを算出する。

以下、その詳細を図１０及び図１１に従って説明する。尚、説明の便宜上、図１０及び図１１に示すように、ガラス２上の所定の位置Ｐiに対するＣＣＤカメラ９の視線Ｇiと、次の隣接した画素に対応した位置Ｐi+1に対する視線Ｇi+1とのなす角をＺ1とする。また
、ＣＣＤカメラ９と位置Ｐiとの間の距離をＬ1とし、また、前記位置Ｐiと格子縞フィル
ム４との間の距離をＬ2とする。そして、隣接する２つの画素の視線Ｇi，Ｇi+1が、それ
ぞれガラス２上の被測定面２Ａで反射する２点間の微小幅Ｋの微小表面を考え、該各微小表面のレンズ作用の焦点距離の逆数であるレンズパワーＤを、前記各画素の視線に対する前記差分から求める。

さらに、図１０及び図１１に示すように、点線で示された視線は、基準ガラスＧが測定対象物支持体３に取り付けられた状態での位置Ｐiで反射した視線である。各点Ａi，Ａi+1，Ｃi，Ｂi，Ｂi+1，Ｄiは、それぞれ、ＣＣＤカメラ９にて撮像された位置データ及び
基準位置データに基づいてコンピュータ１０によって算出される。

図１０に示すように、基準ガラスＧ上の位置Ｐi+1に対する点Ｃi+1とガラス２上の位置Ｐi+1に対する点Ａi+1とは一致していない。この差分は、基準ガラスＧを測定対象物支持体３に取り付けた状態での位置Ｐiに対する画素の視線の反射角度Ｒ1と、ガラス２を測定対象物支持体３に取り付けた状態での位置Ｐiに対する画素の視線の反射角度Ｒ2との差分（Ｒ2−Ｒ1）に相当する。そこで、コンピュータ１０は、各点Ａi，Ａi+1，Ｃi，Ｂi，Ｂi+1，Ｄiに基づいて偏倚量Ｍ（＝Ｂi+1−Ｄi+1）の変化率、即ち、レンズパワーＤを算出する。

図１１（ａ），（ｂ）に示すように、位置Ｐi+1にて屈折された光は、そのガラス２の
曲率，即ち、レンズパワーＤによって角度Ｚ２だけ変化してＣＣＤカメラ９に入射される。まず、微小幅Ｋは、なす角Ｚ１を使って以下のように表わされる。

また、角度Ｚ２と偏倚量Ｍ（＝Ｂi+1−Ｄi+1）とは、以下の式の関係が成立する。

ここで、偏倚量Ｍ（＝Ｂi+1−Ｄi+1）は、以下のように変形される。

従って、点Ｂiと点Ｄi+1との偏倚（＝Ｄi+1−Ｂi）は、以下のようになる。

従って、角度Ｚ２は、点Ｂiと該点Ｂiに隣接する次の点Ｂi+1を使って以下のように表
わされる。

一方、位置Ｐi+1でのレンズ作用による焦点距離をｆとすると、以下の式が成立する。

前記微小幅Ｋは「０」ではないので、上式（７）は次式のようになる。

ここで、レンズパワーＤは、各微小表面のレンズ作用の焦点距離ｆの逆数に比例する。また、焦点距離ｆの逆数は、上式（８）で表わされる。以上により、位置Ｐi+1でのレン
ズパワーＤは、次式で求められる。

同様な計算をガラス２の被測定面２Ａ上の各位置について行うことで、ガラス２の被測定面２Ａ上の形状（曲率）を定量的に求めることができる。

上記第４段階では、コンピュータ１０は、被測定面２Ａ上全体に渡って各位置でのレンズパワーＤの変化率を算出する。
上記第５段階では、求めた各位置でのレンズパワーＤの変化率を予め設定された許容変化率と比較する。この許容変化率は、たとえば、検査者が直接コンピュータ１０に入力した所望の値であってもよい。そして、コンピュータ１０は、各位置でのレンズパワーＤの変化率が許容変化率以内であると判断した場合、ガラス２の被測定面２Ａ上の各位置での反射歪みは小さく曲面部は滑らかであると判断される。一方、各位置でのレンズパワーＤの変化率が許容変化率以上であると判断した場合、ガラス２の被測定面２Ａ上の各位置での反射歪みは大きく、曲面部は滑らかでないと判断される。そして、その判断結果がモニタ１１に出力される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１） 本実施形態では、格子縞状の縞パターンを被測定面２Ａ上全体に照射し、ガラス２の被測定面２Ａで反射された変形縞パターンをＣＣＤカメラ９で撮像し、前記ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定した。また、平坦である基準ガラスＧの被測定面ＧＡで反射された基準縞パターンをＣＣＤカメラ９で撮像し、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面ＧＡで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定した。そして、ガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線と、基準ガラスＧの被測定面ＧＡにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線とから各位置の偏倚量Ｍを算出するようにした。また、偏倚量Ｍから各位置におけるレンズパワーＤを算出し、算出されたレンズパワーＤの変化率を予め設定された許容変化率と比較し、その比較結果をモニタ１１に出力するようにした。

これにより、ガラス２の表面形状の反射歪みを定量的に評価することができる。この結果、ガラス２の表面形状の反射歪みを、検査者による感応検査によるものではなく、正確に評価することができる。
（２） 本実施形態では、位相シフト法によりＣＣＤカメラ９の各画素における正弦波の位相値を求める際に、格子縞フィルム４を横方向（Ｙ軸方向）に縞パターンの位相のπ／２ずつずらして、それぞれにおいてＣＣＤカメラ９によって反射パターンを撮像するようにした。その後、格子縞フィルム４を９０°回転させた後、縦縞状の縞パターンをガラス２の被測定面２Ａ上に投影し、格子縞フィルム４を縦方向（Ｚ軸方向）に縞パターンの位相のπ／２ずつずらして、それぞれにおいてＣＣＤカメラ９によって４種類の反射パターンを撮像するようにした。そして、その各反射パターンの反射像に基づいて各種演算処理を行うことで、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を特定するようにした。従って、格子縞フィルム４やバックライト５またはＣＣＤカメラ９の汚れ等に起因する濃度ムラ等による誤差が無くなるので、ＣＣＤカメラ９の各画素の視線が被測定面２Ａで反射されて到達する格子グリッド４Ａ上の各位置を精度良く、かつ短時間に特定することができる。

尚、発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
○上記実施形態では、基準ガラスＧの被測定面ＧＡに反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線及びガラス２の被測定面２Ａにて反射されるＣＣＤカメラ９の各画素の視線の特定は、位相シフト法を用いて行った。これを、位相シフト法ではなく、リサージュ法を用いることで、各ガラス２及び基準ガラスＧにて反射される各視線を特定するようにしてもよい。このようにすることで、上記実施形態と同様に、反射歪みを精度良く測定することができる。

○上記実施形態では、各位置の偏倚量Ｍに基づいて各位置におけるレンズパワーＤを算出し、算出されたレンズパワーＤの変化率を予め設定された許容変化率と比較することでガラス２の反射歪みを測定するようにした。これを、そうではなく、算出されたレンズパワーＤの変化率をガラス２の被測定面２Ａ上全面に渡って積分しその結果をモニタ１１に出力するようにする（第６段階）。このようにすることで、ガラス２の表面形状を非接触で短時間に測定する表面形状測定装置を実現することができる。

本発明の表面形状測定装置の全体構成を説明するための図。 （ａ）と（ｂ）はそれぞれ表面形状測定装置の概略を説明するための図。 （ａ）は輝度の強度値が横方向に正弦波状に周期的に変化する縦の縞パターンを示す図、（ｂ）はガラス上に反射された反射パターンを示す図。 輝度の強度値が縦方向に正弦波状に周期的に変化する横の縞パターンを示す図。 （ａ）は格子縞特定十字レーザ出力装置からの縦方向のライン状のレーザ光を格子縞フィルムに照射したときの図、（ｂ）はそのレーザ光が基準ガラス上に反射されたときの図、（ｃ）はその様子をＣＣＤカメラで撮像したときの画像を示す図。 （ａ）は、格子縞特定十字レーザ出力装置からの縦方向のライン状のレーザ光が基準ガラス上に反射されたときの図であり、（ｂ）は、その様子をＣＣＤカメラで撮像したときの画像を示す図。 （ａ）は格子縞特定十字レーザ出力装置からの縦方向のライン状のレーザ光を格子縞フィルムに照射したときの図、（ｂ）はそのレーザ光がガラス上に反射されたときの図、（ｃ）はその様子をＣＣＤカメラで撮像したときの画像を示す図。 （ａ）は格子縞特定十字レーザ出力装置からの横方向のライン状のレーザ光がガラス上に反射されたときの図、（ｂ）はその様子をＣＣＤカメラで撮像したときの画像を示す図。 基準ガラスのＣＣＤカメラの各画素に対するグリッド板上の位置を特定する方法を説明するための図。 本発明の表面形状測定方法を説明するための図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の表面形状測定方法を説明するための図。

符号の説明

２Ａ…鏡面反射する表面としての被測定面、２…測定対象物としてのガラス、４…格子板としての格子縞フィルム、９…ＣＣＤカメラ、Ｄ…レンズパワー、Ｑk１…縦の基準線
、Ｑk２…横の基準線、１０…演算処理手段としてのコンピュータ、８…縞特定用レーザ
光源としての格子縞特定十字レーザ出力装置、２０…パターン照射ユニット。

Claims (8)

1. 鏡面反射する表面を有する測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定方法において、
   輝度が正弦波状に変化する格子縞が形成された格子板を有し、前記格子縞の縞パターンを前記表面全体に照射する縞パターン照射手段と、２次元に配置された複数の画素を有するＣＣＤカメラとを、前記表面全体で反射される前記縞パターンを前記複数の画素で撮像するように配置し、
   前記鏡面反射する表面が平坦である基準対象物を置いた状態で、前記基準対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が前記表面で反射されて到達する前記格子縞上の各位置を特定する第１段階と、
   前記基準対象物に代えて前記測定対象物を置いた状態で、前記測定対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が前記表面で反射されて到達する前記格子縞上の各位置を特定する第２段階と、
   前記基準対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分から、前記各画素の視線が到達する前記測定対象物の前記表面上の各点でのレンズパワーを求める第３段階と、
   前記表面上の各点での前記レンズパワーの変化率を算出する第４段階と、を含むことを特徴とする表面形状測定方法。
2. 請求項１に記載の表面形状測定方法において、
   前記第４段階で算出した前記表面上の前記各点でのレンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する第５段階を、を含むことを特徴とする表面形状測定方法。
3. 請求項１又は２に記載の表面形状測定方法において、
   前記第３段階で、前記各画素の視線が到達する前記表面上の各点でのレンズパワーを求める際に、前記表面上の前記各点から微小幅の微小表面を考え、該各微小表面のレンズ作用の焦点距離の逆数であるレンズパワーを、前記各画素の視線に対する前記差分から求めることを特徴とする表面形状測定方法。
4. 請求項１〜３の少なくともいずれか１つに記載の表面形状測定方法において、
   前記第１段階では、
   前記格子縞の縞パターンを前記基準対象物の表面全体に照射し、前記表面で反射されその表面形状に応じて前記縞パターンが変化した基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラで撮像し、
   前記ＣＣＤカメラの各画素における前記基準縞パターンの輝度値から前記各画素における前記正弦波の位相値を求め、
   前記各画素の位相値に基づき、前記各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を求め、
   前記第２段階では、
   前記格子縞の縞パターンを前記測定対象物の各表面全体に照射し、前記表面で反射されその表面形状に応じて前記縞パターンが変化した変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラで撮像し、
   前記ＣＣＤカメラの各画素における前記変形縞パターンの輝度値から前記各画素における前記正弦波の位相値を求め、
   前記各画素の位相値に基づき、前記各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を求めることを特徴とする表面形状測定方法。
5. 請求項４に記載の表面形状測定方法において、
   前記第１段階では、前記格子縞を縦方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を横方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の縦の基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより
   撮像し、該３枚の縦の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う縦縞の位相シフトと、
   前記格子縞を横方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を縦方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の横の基準縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の横の基準縞パターンを使って位相シフト法を行う横縞の位相シフトと、を行い、
   前記第２段階では、前記格子縞を縦方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を横方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の縦の変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の縦の変形縞パターンを使って位相シフト法を行う縦縞の位相シフトと、
   前記格子縞を横方向に配置した状態で、前記格子縞の位相を縦方向に同ピッチずつずらして少なくとも３枚の横の変形縞パターンを前記ＣＣＤカメラにより撮像し、該３枚の横の変形縞パターンを使って位相シフト法を行う横縞の位相シフトと、
   を行うことを特徴とする表面形状測定方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の表面形状測定方法において、
   前記基準対象物を置いた状態での前記視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分を前記測定対象物上の前記表面上の全面に渡って積分する第６段階と、
   を行うことを特徴とする表面形状測定方法。
7. 鏡面反射する表面を有する測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定装置において、
   輝度が正弦波状に変化する格子縞が形成された格子板および光源を有し、該光源の点灯により前記格子縞の縞パターンを前記表面全体に照射する縞パターン照射手段と、
   ２次元に配置された複数の画素を有し、前記表面全体で反射される前記縞パターンを撮像するＣＣＤカメラと、
   前記鏡面反射する表面が平坦である基準対象物を置いた状態で、前記基準対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を特定し、前記基準対象物に代えて前記測定対象物を置いた状態で、前記測定対象物の前記表面を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラの各画素の視線が到達する前記格子縞上の各位置を特定し、前記基準対象物を置いた状態での前記視線の反射角度と、前記測定対象物を置いた状態での前記各画素の視線の反射角度との差分から、隣接する２つの画素の視線がそれぞれ前記測定対象物上の前記表面で反射する２点間の部分でのレンズパワーを求め、前記レンズパワーの変化率を算出し、前記レンズパワーの変化率を予め設定された許容変化率と比較する演算処理手段と、
   を備えたことを特徴とする表面形状測定装置。
8. 請求項７に記載の表面形状測定装置において、
   前記各画素の視線に対する前記差分を前記測定対象物上の前記表面上の全面に渡って積分する演算処理手段を備えたことを特徴とする表面形状測定装置。

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