JP2024082372A - 評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の評価装置には、改善の余地がある。【解決手段】評価装置は、所定方向に沿って筋目加工が施された複数の面を有する部品の一つの面に、前記一つの面よりも狭い領域の平行光を発する光源と、前記一つの面に前記平行光を所定の入射角で、且つ前記平行光の光軸を前記所定方向に対して垂直に向けて照射したときに前記一つの面で反射する反射光を、前記入射角に対応する反射角で撮像する撮像デバイスと、前記部品を支持する台座と、撮像デバイスから出力される画像データに演算処理を施すことによって、前記筋目加工の筋目の状態に関する情報を出力する演算処理装置と、前記光源及び前記台座の少なくとも一方の水平に対する傾斜を調整可能な傾斜調整機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、評価装置に関する。

特許文献１は、鋼板の表面性状を評価する装置を開示する。この評価装置は、鋼板に基準パターンを反射させたときの反射像をＣＣＤカメラで撮影することによって得られた映像に基づいて、表面性状を評価する。反射像におけるパターンのゆらぎ、つまりパターンの不鮮明さの度合いに基づいて、筋目のむら、方向性、凹凸の粗さなどを評価することができる。

特開２００１－９９６３２号公報

例えば、時計の外装部品など、時計を構成する様々な部品は、平板状の鋼板とは異なり、様々な方向を向く複数の面を組み合わせた形状を有する。様々な方向を向く複数の面を有する部品に対して、鋼板用の基準パターンを適用することは無理がある。つまり、従来の評価装置には、改善の余地がある。

評価装置は、所定方向に沿って筋目加工が施された複数の面を有する部品の一つの面に、前記一つの面よりも狭い領域の平行光を発する光源と、前記一つの面に前記平行光を所定の入射角で、且つ前記平行光の光軸を前記所定方向に対して垂直に向けて照射したときに前記一つの面で反射する反射光を、前記入射角に対応する反射角で撮像する撮像デバイスと、前記部品を支持する台座と、前記撮像デバイスから出力される画像データに演算処理を施すことによって、前記筋目加工の筋目の状態に関する情報を出力する演算処理装置と、前記光源及び前記台座の少なくとも一方の水平に対する傾斜を調整可能な傾斜調整機構と、を備える。

評価装置の概略構成を説明する模式図。 部品の一例を示す斜視図。 高品位グレードのサンプルに対応する実施例の画像データ。 中間品位グレードのサンプルに対応する実施例の画像データ。 低品位グレードのサンプルに対応する実施例の画像データ。 高品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを示すグラフ。 中間品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを示すグラフ。 低品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを示すグラフ。 高品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 中間品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 低品位グレードのサンプルに対応する実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 コンピューターにより算出された実施例の近似関数の特性値。 高品位グレードのサンプルに対応する比較例の画像データ。 中間品位グレードのサンプルに対応する比較例の画像データ。 低品位グレードのサンプルに対応する比較例の画像データ。 高品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを示すグラフ。 中間品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを示すグラフ。 低品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを示すグラフ。 高品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 中間品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 低品位グレードのサンプルに対応する比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線。 コンピューターにより算出された比較例の近似関数の特性値。

評価装置１は、図１に示すように、台座２と、移動ステージ機構３と、光源４と、集光光学系５と、撮像デバイス６と、インターフェイスユニット７と、コンピューター８と、を備える。台座２は、評価対象であるサンプル１０を支持する。評価装置１では、金属で構成されるサンプル１０の表面性状を評価することができる。評価装置１では、サンプル１０の表面性状のうち筋目に関する性状を評価することができる。金属で構成される各種部品のうち装飾性が要望される部品では、部品の表面に筋目加工が施されることがある。筋目加工を施すことによって部品の装飾性が高められる。評価装置１では、筋目加工が施されたサンプル１０の筋目に関する性状を評価することができる。

移動ステージ機構３は、評価装置１のベース部９の上面に固定される。本実施形態では、ベース部９の上面が水平面である。移動ステージ機構３は、台座２を支持する。台座２は、移動ステージ機構３の上部に支持される。サンプル１０は、台座２の上部に支持される。移動ステージ機構３は、台座２の位置や姿勢を変化させることができる。移動ステージ機構３は、ＸＹＺステージ１２と、回転ステージ１３と、傾斜ステージ１４と、を含む。ＸＹＺステージ１２と、回転ステージ１３と、傾斜ステージ１４とによって、台座２の位置や姿勢を変化させることができる。

光源４は、サンプル１０に向けて平行光１５を発する。本実施形態では、平行光１５としてレーザー光が適用される。平行光１５の光軸１５Ａは、水平面に対して入射角θ１に設定される。よって、平行光１５は、水平面に対して入射角θ１で入射する。集光光学系５は、サンプル１０に照射された平行光１５がサンプル１０で反射したときの反射光１６を撮像デバイス６に集光する。集光光学系５は、単一の凸レンズでも、凸レンズと凹レンズとを組み合わせた構成でもよい。集光光学系５は、単一の凸レンズであっても、複数のレンズを組み合わせた構成であっても、光学特性上、１つの凸レンズとして扱うことができる。

集光光学系５の光軸５Ａは、水平面に対する入射角θ１に対応する反射角θ２で傾斜している。平行光１５を水平面に照射したとき、入射角θ１と反射角θ２とは等しい。平行光１５を水平面に入射角θ１で照射したとき、集光光学系５の光軸５Ａが平行光１５の光軸１５Ａに相対する。つまり、光軸１５Ａ及び光軸５Ａの双方に直交する方向から見て、光軸１５Ａと光軸５Ａとは、水平面に直交する軸に対して対称である。なお、平行光１５の光軸１５Ａを第１光軸と表現することがある。また、集光光学系５の光軸５Ａを第２光軸と表現することがある。

撮像デバイス６は、複数の撮像素子が二次元にマトリクス配置されたデバイスである。撮像素子は、イメージセンサーである。イメージセンサーとして、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサーを適用することができる。また、イメージセンサーとして、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーを適用することもできる。本実施形態では、撮像素子にＣＭＯＳイメージセンサーが適用される。撮像デバイス６は、入射される光の強度に応じた二次元の画像データを出力する。撮像デバイス６は、反射光１６の進行方向で集光光学系５の後側に位置する。換言すれば、集光光学系５は、台座２と撮像デバイス６との間に位置する。撮像デバイス６は、集光光学系５の後側焦点に位置する。撮像デバイス６は、平行光１５の入射角θ１に対応する反射角θ２で反射光１６を撮像する。集光光学系５の焦点距離は、撮像デバイス６の大きさと、必要とされる画角とに基づいて、種々の焦点距離を適用することができる。

本実施形態では、入射角θ１と反射角θ２とを合算した角度が一定に維持される。水平面に対する光源４の姿勢を変化させると、光源４の姿勢変化に連動して、集光光学系５及び撮像デバイス６の姿勢が変化する。水平面に対する光源４の姿勢を変化させても、光軸１５Ａと光軸５Ａとの間の角度は、入射角θ１と反射角θ２とを合算した角度に維持される。つまり、光源４の傾きを変化させると、光源４の傾き変化に連動して、集光光学系５及び撮像デバイス６の傾きが変化する。これは、光源４と集光光学系５と撮像デバイス６とを少なくとも２か所で連結することによって実現できる。光源４と集光光学系５と撮像デバイス６とを２か所で連結するというのは、次の３通りの連結が成立する。１つ目は、光源４と集光光学系５とを連結し、光源４と撮像デバイス６とを連結する構成である。２つ目は、光源４と集光光学系５とを連結し、集光光学系５と撮像デバイス６とを連結する構成である。３つ目は、光源４と撮像デバイス６とを連結し、集光光学系５と撮像デバイス６とを連結する構成である。本実施形態では、光源４と集光光学系５と撮像デバイス６との組み合わせを光学ユニット１８と呼ばれる。

インターフェイスユニット７は、コンピューター８と各種機器とを通信可能に接続する。光源４及び撮像デバイス６は、インターフェイスユニット７に接続される。コンピューター８は、コンピューター８に接続される各種機器を制御する。また、コンピューター８は、撮像デバイス６から入力される画像データを処理したり、各種の演算処理を実施したりする。光源４と撮像デバイス６とは、インターフェイスユニット７を介してコンピューター８に接続される。コンピューター８は、インターフェイスユニット７を介して光源４及び撮像デバイス６を制御する。コンピューター８は、インターフェイスユニット７を介して光源４及び撮像デバイス６に制御信号を送信する。光源４及び撮像デバイス６は、コンピューター８からの制御信号に基づいて動作する。コンピューター８には、汎用コンピューターを適用することができる。コンピューター８は、演算処理装置の一例である。

評価装置１では、光源４から射出される平行光１５をサンプル１０に照射したときにサンプル１０で反射する反射光１６を撮像デバイス６で検出した結果に基づいて、サンプル１０の筋目を評価することができる。つまり、評価装置１は、反射光１６の状態に基づいてサンプル１０の筋目を評価する。本実施形態では、台座２、移動ステージ機構３、光源４、集光光学系５、及び撮像デバイス６は、遮光箱１１に収容される。遮光箱１１は、外部環境における光に対して遮光性を有する。遮光箱１１によって、評価の精度が高められる。光源４から射出される平行光１５のビーム径は、絞り４Ａによって０．１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下に調整される。これにより、微小な面積の平面に対する評価を実施することができる。微小な面積の平面を有する部品として、例えば、時計部品が挙げられる。評価装置１は、時計部品の平面について筋目の状態を評価することができる。

平行光１５のビーム径は、光軸１５Ａに直交する面に平行光１５を照射したときの光の直径である。ビーム径は、ガウシアンビームのビーム直径に従う。ビーム径が絞り４Ａによって０．１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下に調整されるので、部品の微小な範囲について評価することができる。ビーム径が０．１ｍｍを下回ると撮像デバイス６で反射光１６を検出しにくい。ビーム径が３ｍｍを超えると微小な面積の面を有する部品に適用しにくい。よって、ビーム径は、０．１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下であることが好ましい。なお、平行光１５のビーム形状は、円に限定されない。楕円や、多角形、異形状でもよい。平行光１５を光軸１５Ａに直交する面に照射したときにビーム径が直径３ｍｍの円内に納まる大きさであればよい。

ＸＹＺステージ１２は、評価装置１のベース部９の上面に固定される。本実施形態では、ベース部９の上面が水平面である。ＸＹＺステージ１２は、ベース部９側とは反対側に第１ステージ２１を有する。ＸＹＺステージ１２は、所定の平面内で直交する二軸をＸ軸及びＹ軸としたときに、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに沿って第１ステージ２１を変位させることができる。また、ＸＹＺステージ１２は、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸に沿って第１ステージ２１を昇降させることができる。本実施形態では、所定の平面が水平面に合わせられている。よって、ＸＹＺステージ１２は、水平面内で直交する二軸に沿って第１ステージ２１を、水平面に対して平行移動することができる。また、ＸＹＺステージ１２は、水平面に直交する軸に対して第１ステージ２１を昇降させることができる。

回転ステージ１３は、ＸＹＺステージ１２の第１ステージ２１の上面に固定される。回転ステージ１３は、ＸＹＺステージ１２側とは反対側に第２ステージ２２を有する。回転ステージ１３は、水平面に直交する軸を中心に第２ステージ２２を回転させることができる。

傾斜ステージ１４は、回転ステージ１３の第２ステージ２２の上面に固定される。傾斜ステージ１４は、傾斜調整機構の一例である。傾斜ステージ１４は、回転ステージ１３側とは反対側に第３ステージ２３を有する。第３ステージ２３の上面に台座２が固定される。傾斜ステージ１４は、所定の平面内で直交する二軸に対して第３ステージ２３の傾斜を変化させることができる。所定の平面内で直交する二軸を第１軸及び第２軸としたとき、傾斜ステージ１４は、第１軸に対する第３ステージ２３の傾斜を変化させることができる。また、傾斜ステージ１４は、第２軸に対する第３ステージ２３の傾斜を変化させることができる。本実施形態では、所定の平面が水平面に合わせられている。よって、傾斜ステージ１４は、水平面内で直交する二軸に対して第３ステージ２３の傾斜を変化させることができる。なお、傾斜ステージ１４における第１軸及び第２軸は、ＸＹＺステージ１２におけるＸ軸及びＹ軸に一致してもしなくてもよい。上記の構成を有する移動ステージ機構３により、台座２に支持されたサンプル１０の水平位置、高さ位置、回転位置、及び傾斜姿勢を調整することができる。なお、傾斜調整機構は、傾斜ステージ１４に限定されず、自由雲台も適用することができる。

評価装置１の評価対象となる時計部品として、例えば、図２に示すように、ケース３１が挙げられる。図２に示される時計は、腕時計である。ケース３１は、時計の基幹部品であるムーブメントを収容する。ケース３１は、時計の外装部品の１つである。ケース３１は、時計の装飾性に大きくかかわる部品である。ケース３１には、装飾性を高めるために筋目加工が施されることがある。筋目加工は、所定方向に沿って部品に筋目をつける加工である。サンプル１０を構成する金属としては、例えば、ステンレス、チタン、アルミニウム、黄銅など、種々の金属が適合する。

ケース３１は、複数の面３２を有する。複数の面３２は、様々な方向を向く。様々な方向を向く複数の面３２によって複雑なデザインが構築される。複数の面３２のそれぞれに筋目加工が施される。ケース３１に施される筋目は、複数の面３２の個別に筋目の向きが異なっていてもよいし、複数の面３２のすべてにおいて筋目の向きが同じであってもよい。

複数の面３２のうちの一つの面として、図２に示す第１の面３２Ａを例に説明する。第１の面３２Ａは、第１の面３２Ａに垂直な方向から見て、縦１ｃｍ、横２ｃｍ程度の略長方形の平面である。時計の視認面３３を鉛直上方に向けた状態でケース３１を水平面に載置したときに、第１の面３２Ａは、水平面と交差する方向を向く。よって、時計の視認面３３が鉛直上方を向く状態でケース３１を、図１に示す台座２に支持したとき、第１の面３２Ａに対して入射角θ１と反射角θ２とに差異が生じる。この状態では、第１の面３２Ａについて筋目の状態を正しく評価することができない。第１の面３２Ａについて筋目の状態を正しく評価するためには、第１の面３２Ａに対して入射角θ１と反射角θ２とを同等に設定する必要がある。

評価装置１では、傾斜ステージ１４により、第１の面３２Ａの傾斜を調整することができる。水平面に対して傾斜する第１の面３２Ａを傾斜ステージ１４により水平にすることができる。これにより、第１の面３２Ａに対して入射角θ１と反射角θ２とを同等にすることができる。評価装置１では、光軸１５Ａに対する部品の姿勢を調整できる。よって、様々な方向を向いた面３２を有する部品であっても、面３２に対する平行光１５の入射角θ１を調整することができる。

評価装置１では、ＸＹＺステージ１２により、第１の面３２Ａの水平位置を調整することができる。これにより、第１の面３２Ａを平行光１５の照射位置に合わせやすい。また、評価装置１では、ＸＹＺステージ１２により、第１の面３２Ａの高さ位置を調整することができる。これにより、第１の面３２Ａを平行光１５の照射位置に合わせやすい。評価装置１では、回転ステージ１３により、第１の面３２Ａの回転位置を調整することができる。これにより、平行光１５の光軸１５Ａに対する第１の面３２Ａの筋目の向きを調整しやすい。

図１に示すように、評価装置１は、遮光箱１１の内部に、観察カメラ４１と、観察照明４２と、を備える。観察カメラ４１と観察照明４２とは、インターフェイスユニット７を介してコンピューター８に接続される。コンピューター８は、インターフェイスユニット７を介して観察カメラ４１及び観察照明４２と通信することができる。コンピューター８は、インターフェイスユニット７を介して観察カメラ４１及び観察照明４２を制御する。コンピューター８は、インターフェイスユニット７を介して観察カメラ４１及び観察照明４２に制御信号を送信する。観察カメラ４１及び観察照明４２は、コンピューター８からの制御信号に基づいて動作する。

台座２に支持されたサンプル１０の水平位置、高さ位置、回転位置、及び傾斜姿勢を調整するときに、観察カメラ４１及び観察照明４２を作動させることによって、サンプル１０を観察しながら調整することができる。このため、評価装置１では、サンプル１０の水平位置、高さ位置、回転位置、及び傾斜姿勢を効率的に高精度で調整することができる。この結果、評価装置１では、サンプル１０の筋目の状態を正確に評価することができる。

なお、遮光箱１１、観察カメラ４１、及び観察照明４２は、評価装置１において必須の構成ではない。評価装置１では、遮光箱１１、観察カメラ４１、及び観察照明４２が省略されてもサンプル１０の表面性状を評価することができる。しかしながら、評価装置１が遮光箱１１、観察カメラ４１、及び観察照明４２を備えることは、正確かつ効率的にサンプル１０の表面性状を評価できる点で好ましい。

また、評価装置１では、ＸＹＺステージ１２及び回転ステージ１３は必須の構成ではない。評価装置１では、ＸＹＺステージ１２及び回転ステージ１３が省略されてもサンプル１０の表面性状を評価することができる。しかしながら、評価装置１がＸＹＺステージ１２及び回転ステージ１３を備えることは、効率的にサンプル１０の表面性状を評価できる点で好ましい。

本実施形態では、移動ステージ機構３が台座２に適用されている。これにより、台座２の水平位置、高さ位置、回転位置、及び傾斜姿勢を調整することができる。しかしながら、移動ステージ機構３の適用は、台座２に限定されない。移動ステージ機構３を光源４に適用することもできる。さらに、移動ステージ機構３を台座２及び光源４の両方に適用することもできる。上述したように、光源４は、光学ユニット１８に含まれる。よって、移動ステージ機構３を光源４に適用する構成では、光源４の傾斜姿勢を調整すると、光源４の姿勢変化に連動して集光光学系５及び撮像デバイス６の傾斜姿勢も変化する。光源４の水平位置、高さ位置、及び回転位置についても同様である。光源４の水平位置、高さ位置、及び回転位置を調整すると、光源４の位置変化に連動して集光光学系５及び撮像デバイス６の水平位置、高さ位置、及び回転位置も変化する。

本実施形態では、ＸＹＺステージ１２におけるＸ軸及びＹ軸が水平に設定されている。しかしながら、ＸＹＺステージ１２におけるＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方が水平面に対して傾斜していてもよい。また、本実施形態では、回転ステージ１３は、水平面に直交する軸を中心に第２ステージ２２を回転させることができる。しかしながら、第２ステージ２２の回転軸が水平面に直交する軸に対して傾斜していてもよい。

サンプル１０の評価方法を説明する。
まず、台座２にサンプル１０を支持させる。このとき、サンプル１０の面のうち評価対象となる面を上方に向ける。サンプル１０の評価対象となる面を対象面と呼ぶ。次に、サンプル１０の位置を調整する。サンプル１０の位置は、平行光１５の照射位置に対象面が重なる位置に調整される。このとき、観察カメラ４１を介してサンプル１０と平行光１５とを観察しながらサンプル１０の位置を調整する。

次に、対象面の傾斜を調整する。このとき、傾斜ステージ１４により対象面の傾斜が調整される。本実施形態では、対象面に対する平行光１５の入射角θ１が４５度に設定される。対象面の傾斜は、撮像デバイス６による画像データにおいて反射光１６の検出位置が概ね中央に位置するように調整される。次に、対象面の筋目の向きを光軸１５Ａに対して垂直に調整する。このとき、対象面の筋目の向きは、対象面を鉛直上方から平面視したときに光軸１５Ａに対して垂直に調整される。

上記の通りにサンプル１０の位置及び姿勢を調整した後、光源４を作動させることによって、サンプル１０の対象面に平行光１５を照射する。このとき、観察照明４２及び観察カメラ４１の作動を停止させた状態で、サンプル１０の対象面に平行光１５が照射される。次に、コンピューター８により撮像デバイス６を作動させることによって、撮像デバイス６が検出した反射光１６の強度に基づく画像データを取得する。次に、コンピューター８により、画像データに各種の演算処理を施すことによって、筋目加工の筋目の状態に関する情報を出力させる。筋目の状態に関する情報は、コンピューター８に接続された表示装置に出力してもよく、図示しない印刷装置により印刷媒体として出力してもよい。作業者は、コンピューター８によって出力された情報に基づいて、サンプル１０の対象面の筋目の状態を評価することができる。

画像データに施す各種の演算処理は、画像データに基づいて反射光１６の強度分布を取得することと、強度分布をガウス関数又は疑似フォークト関数により曲線近似することによって近似関数を算出することと、を含む。また、筋目の状態に関する情報は、近似関数の最大値、半値幅、及び標準偏差の少なくとも１つを含む。作業者は、コンピューター８によって出力された近似関数の最大値、半値幅、及び標準偏差の少なくとも１つに基づいて、筋目の状態を定量的に評価することができる。評価装置１によれば、定量的な数値で客観的に筋目の状態を評価できるので、人間の視覚に依存する主観的な評価に比較して評価のばらつきを軽減することができる。なお、時計部品の場合、装飾性の観点から、ピーク強度が高い方が、筋目に関する品質グレードが高い。同様に、半値幅が小さい方が筋目に関する品質グレードが高い。標準偏差が小さい方が筋目に関する品質グレードが高い。

実施例について説明する。
実施例では、金属部品の筋目に関して、３水準の品質グレードのサンプル１０を評価装置１で評価した。なお、金属部品の材料として、ステンレスを適用した。３水準の品質グレードは、（１）高品位グレード、（２）中間品位グレード、及び（３）低品位グレードの３水準である。装飾性の観点から、（１）高品位グレードがもっとも装飾性が高い。（１）高品位グレードは、筋目の規則性や大きさ、方向などの均一性が高く、筋目が途切れずに連続性が高い。（３）低品位グレードは、筋目の規則性や大きさが粗く、方向なども不均一であり、筋目の途切れが多い。（２）中間品位グレードは、高品位グレードと低品位グレードとの中間である。

サンプル１０に平行光１５を照射したときに撮像デバイス６から出力された画像データを図３、図４、及び図５に示す。図３は、（１）高品位グレードのサンプル１０に対応する実施例の画像データである。図４は、（２）中間品位グレードのサンプル１０に対応する実施例の画像データである。図５は、（３）低品位グレードのサンプル１０に対応する実施例の画像データである。図３、図４、及び図５を比較すると、図３に示す（１）高品位グレード、図４に示す（２）中間品位グレード、及び図５に示す（３）低品位グレードの順に光強度の密度が高いことが理解できる。このことを定量的に数値情報にするために、画像データに各種の演算処理が施される。

図３に示すように、画像データには、撮像デバイス６の二軸方向であるＵ方向とＶ方向との二次元に光強度のデータが分布する。Ｕ方向が筋目の方向に対応し、Ｖ方向が筋目と垂直な方向に対応する。コンピューター８は、この画像データに画像処理を施すことによって、Ｕ方向を行方向とし、Ｖ方向を列方向とするＮ行×Ｍ列の二次元マトリクスに区画する。Ｎ及びＭは、２以上の自然数である。コンピューター８が実施する画像処理では、Ｎ行×Ｍ列の二次元マトリクスの列ごとに、光強度の算術平均値を演算する。二次元マトリクスの１列目の光強度は、１行目からＮ行目までの光強度の積算値をＮで除算することによって算出される。列ごとの算術平均値の演算がＭ列目まで反復実施される。この結果、１つの画像データに対してＵ方向に並ぶＭ個の光強度分布データが演算される。図４及び図５に示す画像データについても同様の画像処理が施される。

図３に示す（１）高品位グレードの実施例の画像データに基づいて演算したＭ個の光強度分布データをグラフにプロットしたときの曲線は、図６に示すように、正規分布に近いことが理解される。このことは、（２）中間品位グレード及び（３）低品位グレードの光強度データについても同様である。図７に示すように、（２）中間品位グレードの実施例の光強度分布データについても正規分布に近いことが理解される。図８に示すように、（３）低品位グレードの実施例の光強度分布データについても正規分布に近いことが理解される。このことから、Ｍ個の光強度分布データに基づいて近似関数を算出することができれば、近似関数の特性値から筋目の状態を定量的に数値情報にすることができる。よって、本実施形態では、コンピューター８が、光強度分布データをガウス関数又は疑似フォークト関数により曲線近似することによって近似関数を算出する。

図９は、（１）高品位グレードの実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図１０は、（２）中間品位グレードの実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図１１は、（３）低品位グレードの実施例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図１２は、コンピューター８により算出された実施例の近似関数の特性値を示す。図１２では、近似関数の特性値として、疑似フォークト関数におけるガウス関数成分のピーク強度及び標準偏差が示される。なお、ピーク強度及び標準偏差に加えて、半値幅を算出することもできる。半値幅ＨWＨMは、標準偏差をσと表した場合に、ＨWＨM＝（(２ｌｎ２）＾１/２）・σで表される数値である。図１２に示すように、ピーク強度は、（１）高品位グレード、（２）中間品位グレード、及び（３）低品位グレードの順に高い。また、標準偏差は、（１）高品位グレード、（２）中間品位グレード、及び（３）低品位グレードの順に小さい。このように、評価装置１では、金属部品の筋目の状態に関する情報を定量的に数値化することができる。筋目の状態に関する情報は、近似関数のピーク強度、半値幅、及び標準偏差の少なくとも１つ、またはピーク強度、半値幅、及び標準偏差に基づく情報のうちの少なくとも１つに基づく情報でよい。

比較例について説明する。
比較例は、評価装置１から集光光学系５を除去したことを除いて、上記実施例と同様である。比較例におけるサンプル１０及び評価方法は、上記実施例と同様である。図１３は、（１）高品位グレードのサンプル１０に対応する比較例の画像データである。図１４は、（２）中間品位グレードのサンプル１０に対応する比較例の画像データである。図１５は、（３）低品位グレードのサンプル１０に対応する比較例の画像データである。

図１３、図１４及び図１５に示すように、比較例の画像データでは、図３、図４及び図５に示す実施例の画像データと比較して、光がＵ方向に分散している。図１６は、（１）高品位グレードの画像データに基づいて演算した比較例の光強度分布データを示す。図１７は、（２）中間品位グレードの画像データに基づいて演算した比較例の光強度分布データを示す。図１８は、（３）低品位グレードの画像データに基づいて演算した比較例の光強度分布データを示す。

図１６、図１７及び図１８に示すように、比較例の光強度分布データでは、図６、図７及び図８に示す実施例の光強度分布データと比較して、曲線の凹凸が激しい。図１９は、（１）高品位グレードの比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図２０は、（２）中間品位グレードの比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図２１は、（３）低品位グレードの比較例の光強度分布データを疑似フォークト関数により曲線近似したときの近似曲線を示す。図２２は、コンピューター８により算出された比較例の近似関数の特性値を示す。

図２２に示すように、比較例のピーク強度は、（１）高品位グレード、（３）低品位グレード、及び（２）中間品位グレードの順に高い。この結果は、実施例の結果と異なる。比較例では、（２）中間品位グレードと（３）低品位グレードとの順位が、実施例での順位と逆転した。なお、比較例の標準偏差は、（２）中間品位グレード、（１）高品位グレード、及び（３）低品位グレードの順に小さい。この結果は、この結果は、実施例の結果と異なる。比較例では、（１）高品位グレードと（２）中間品位グレードの順位が、実施例での順位と逆転したが、その差は軽微である。

比較例のピーク強度の結果が実施例と異なったのは、光強度分布データと近似関数との誤差が実施例よりも大きいためと考えられる。このことは、図示しない残差平方和の値が、実施例よりも比較例の方が大きかったことから考察される。これは、画像データでのＵ方向の光の分散が、比較例の方が実施例よりも大きいことに起因する。比較例では、評価装置１から集光光学系５が除去されたので、撮像デバイス６の撮像面に正反射光と拡散光とが混在した状態で分散したと考えられる。これに対して、実施例では、集光光学系５により正反射光を集光することができるので、正反射光と拡散光とを分離することができる。これにより、実施例では、筋目の状態に応じた光の反射状態の違いを顕著に検出することができる。標準偏差に関しても同様に比較例では誤差が含まれており、実施例のように集光光学系５を用いることで、筋目の状態に応じた光の反射状態の違いを顕著に検出することができる。

上記より、次のことが説明される。
サンプル１０の面で反射した反射光１６には、正反射光と拡散光とが含まれる。サンプル１０の面に近い位置で反射光１６を捉えると、正反射光と拡散光とが混在しているため、正反射光と拡散光とを区別することが困難である。正反射光と拡散光とが混在する反射光１６を凸レンズの一例である集光光学系５に通すことによって、凸レンズの後側焦点の位置において、正反射光と拡散光とを分離することができる。よって、評価装置１によれば、正確な評価結果を出力することができる。

評価装置１から集光光学系５を除去しても、サンプル１０の面から十分に遠ざかれば正反射光と拡散光とを十分に分離することができる。しかし、サンプル１０の面と撮像デバイス６との間の距離が長くなるため、評価装置１が大型化してしまう。また、サンプル１０の面から遠ざかると、反射光１６の投影面積が増大してしまう。このような反射光１６を捉えるためには、撮像デバイス６の撮像面の面積を大きくしなければならない。よって、サンプル１０の面と撮像デバイス６との間の距離を大きくすると、評価装置１が大型化してしまう。

本実施形態では、凸レンズの一例である集光光学系５により、サンプル１０の面と撮像デバイス６との間の距離を短くすることができる。また、サンプル１０の面と撮像デバイス６との間の距離を短くすることができるので、撮像デバイス６を小型化することができる。よって、本実施形態では、評価装置１を小型化することができる。また、本実施形態では、平行光１５のビーム径を大きくしても、集光光学系５によって正反射光と拡散光とを十分に分離することができるので、正確な評価結果を得ることができる。

１…評価装置、２…台座、３…移動ステージ機構、４…光源、４Ａ…絞り、５…集光光学系、５Ａ…光軸、６…撮像デバイス、７…インターフェイスユニット、８…コンピューター、９…ベース部、１０…サンプル、１１…遮光箱、１２…ＸＹＺステージ、１３…回転ステージ、１４…傾斜ステージ、１５…平行光、１５Ａ…光軸、θ１…入射角、１６…反射光、θ２…反射角、１８…光学ユニット、２１…第１ステージ、２２…第２ステージ、２３…第３ステージ、３１…ケース、３２…面、３３…視認面、３２Ａ…第１の面、４１…観察カメラ、４２…観察照明。

Claims (6)

1. 所定方向に沿って筋目加工が施された複数の面を有する部品の一つの面に、前記一つの面よりも狭い領域の平行光を発する光源と、
   前記一つの面に前記平行光を所定の入射角で、且つ前記平行光の光軸を前記所定方向に対して垂直に向けて照射したときに前記一つの面で反射する反射光を、前記入射角に対応する反射角で撮像する撮像デバイスと、
   前記部品を支持する台座と、
   前記撮像デバイスから出力される画像データに演算処理を施すことによって、前記筋目加工の筋目の状態に関する情報を出力する演算処理装置と、
   前記光源及び前記台座の少なくとも一方の水平に対する傾斜を調整可能な傾斜調整機構と、
   を備える評価装置。
2. 前記撮像デバイスと前記台座との間に位置する凸レンズをさらに備え、
   前記反射光の少なくとも一部が、前記凸レンズを通して前記撮像デバイスに入射し、
   前記撮像デバイスは、前記凸レンズの後側焦点に位置する、
   請求項１に記載の評価装置。
3. 前記光源及び前記台座の少なくとも一方を回転可能な回転機構をさらに備える、
   請求項１に記載の評価装置。
4. 前記光源及び前記台座の少なくとも一方を、所定の平面に対して平行移動及び垂直移動可能な移動機構をさらに備える、
   請求項１に記載の評価装置。
5. 前記平行光を前記光軸と直交する面に照射したときの前記平行光の径が、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である、
   請求項１に記載の評価装置。
6. 前記演算処理は、前記画像データに基づいて前記反射光の強度分布を取得することと、前記強度分布をガウス関数又は疑似フォークト関数により曲線近似することによって近似関数を算出することと、を含み、
   前記筋目の状態に関する情報は、前記近似関数の最大値、半値幅、及び標準偏差の少なくとも１つに基づく情報を含む、
   請求項１に記載の評価装置。

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