JP2865263B2 - 被検物平坦度測定装置 - Google Patents
被検物平坦度測定装置Info
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- JP2865263B2 JP2865263B2 JP40634190A JP40634190A JP2865263B2 JP 2865263 B2 JP2865263 B2 JP 2865263B2 JP 40634190 A JP40634190 A JP 40634190A JP 40634190 A JP40634190 A JP 40634190A JP 2865263 B2 JP2865263 B2 JP 2865263B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モアレ縞を利用して
フィルム等の被検物の面の凹凸等の有無を検査・確認す
る被検物の平坦度測定装置に関するものである。
フィルム等の被検物の面の凹凸等の有無を検査・確認す
る被検物の平坦度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物体の表面の凹凸を確認・検出する手段
として、モアレ縞を利用する各種の方法が検討させ提案
されている。そして、このような方法の１つとして、格
子照射型モアレトポグラフィ法とよばれるものが知られ
ている。この方法は、規則的に配列された基準格子を用
い、変位や歪みを測定しようとする物体（以下これを被
検物とよぶ）にその基準格子の影を投影し、この投影さ
れた影と基準格子との重なり部分が形成するモアレ縞の
模様から、被検物表面の変位や歪みの状態を測定しよう
とするものである。
として、モアレ縞を利用する各種の方法が検討させ提案
されている。そして、このような方法の１つとして、格
子照射型モアレトポグラフィ法とよばれるものが知られ
ている。この方法は、規則的に配列された基準格子を用
い、変位や歪みを測定しようとする物体（以下これを被
検物とよぶ）にその基準格子の影を投影し、この投影さ
れた影と基準格子との重なり部分が形成するモアレ縞の
模様から、被検物表面の変位や歪みの状態を測定しよう
とするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
方法を用いて被検物の変位や歪みを測定しようとする場
合、変位や歪みの測定感度が光源から被検物へ入射する
光の被測定面とのなす角度（以下これを斜入射角度とよ
ぶ）に大きく依存し、基準格子のピッチが一定である場
合にはその斜入射角度が小さくなるほど感度が向上する
ことが知られている。ところが、このような方法を用い
て被検物に光源からの光を入射させる際に、その被検物
が例えば凹状に彎曲していたり、奥部に配置されている
ような場合、どうしても斜入射角度が大きくなり、その
分感度の低下を招くとともに、被検物の被測定面をもれ
なく同時に測定するというようなことができなくなる虞
れがある。そこで、この発明は、上記した従来の欠点に
鑑み、凹状に彎曲していたり、奥部に配置されていたり
しても、被測定面をもれなく、しかも高感度でその面の
状態を測定することができる被検物平坦度測定装置を提
供することを目的とするものである。
方法を用いて被検物の変位や歪みを測定しようとする場
合、変位や歪みの測定感度が光源から被検物へ入射する
光の被測定面とのなす角度（以下これを斜入射角度とよ
ぶ）に大きく依存し、基準格子のピッチが一定である場
合にはその斜入射角度が小さくなるほど感度が向上する
ことが知られている。ところが、このような方法を用い
て被検物に光源からの光を入射させる際に、その被検物
が例えば凹状に彎曲していたり、奥部に配置されている
ような場合、どうしても斜入射角度が大きくなり、その
分感度の低下を招くとともに、被検物の被測定面をもれ
なく同時に測定するというようなことができなくなる虞
れがある。そこで、この発明は、上記した従来の欠点に
鑑み、凹状に彎曲していたり、奥部に配置されていたり
しても、被測定面をもれなく、しかも高感度でその面の
状態を測定することができる被検物平坦度測定装置を提
供することを目的とするものである。
【０００４】 即ち、この発明の被検物平坦度測定装置
は、光源からの光を斜方向から入射するとともに内部で
反射させ底部まで導光させる反射部材と、この反射部材
の底部若しくはその近傍に配設した基準格子とを有し、
この基準格子に近接して配設された被検物にその凹凸形
状に応じて基準格子の像を投影する投影光学系と、前記
像と基準格子との重ね合わせにより形成されるモアレ縞
を結像する結像光学系とから構成されたものである。
は、光源からの光を斜方向から入射するとともに内部で
反射させ底部まで導光させる反射部材と、この反射部材
の底部若しくはその近傍に配設した基準格子とを有し、
この基準格子に近接して配設された被検物にその凹凸形
状に応じて基準格子の像を投影する投影光学系と、前記
像と基準格子との重ね合わせにより形成されるモアレ縞
を結像する結像光学系とから構成されたものである。
【０００５】
【作用】この発明の被検物平坦度測定装置は、所定長
（所定深さ）に形成された反射部材を介して被検物の被
測定面まで光源からの光を導光させることができ、これ
によって例えばカメラ等の筺体奥部にある被検物に向け
て小さい斜入射角度で光を入射させ、高感度でその被検
物の面の変位や歪み等を測定することができる。
（所定深さ）に形成された反射部材を介して被検物の被
測定面まで光源からの光を導光させることができ、これ
によって例えばカメラ等の筺体奥部にある被検物に向け
て小さい斜入射角度で光を入射させ、高感度でその被検
物の面の変位や歪み等を測定することができる。
【０００６】
【実施例】以下この発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図１はこの発明に係る被検物平
坦度測定装置（以下測定装置と略す）を示すものであ
り、この測定装置は、光源１，第１，第２スリット２，
３，反射部材４及び基準格子５からなる投影光学系と、
ＶＴＲカメラ６からなる結像光学系とから構成されてい
る。なお、図中符号７は内部に被検物となるフィルム
（図略）を装填したカメラ、８はこのカメラ７をガイド
レール８ａに沿いながら反射部材４に向けて進退自在に
支持するカメラホルダ、９は投影光学系及び結像光学系
の各光学部品が搭載される基台を示すものである。
参照しながら説明する。図１はこの発明に係る被検物平
坦度測定装置（以下測定装置と略す）を示すものであ
り、この測定装置は、光源１，第１，第２スリット２，
３，反射部材４及び基準格子５からなる投影光学系と、
ＶＴＲカメラ６からなる結像光学系とから構成されてい
る。なお、図中符号７は内部に被検物となるフィルム
（図略）を装填したカメラ、８はこのカメラ７をガイド
レール８ａに沿いながら反射部材４に向けて進退自在に
支持するカメラホルダ、９は投影光学系及び結像光学系
の各光学部品が搭載される基台を示すものである。
【０００７】光源１は、基準格子５の影を、被検物であ
りＸ−Ｚ方向に配置してあるフィルムの一画面分全体に
ムラなく投影させるようになっており、この実施例で
は、特にＸ方向における変位や歪みを詳細に検査するた
め線光源として格子と平行なＺ方向にフィラメントが配
置されたハロゲンランプが用いられている。なお、この
光源としては、このハロゲンランプ等のような線光源に
限定されるものではなく、点光源を用いることも可能で
あり、特にその場合には基準格子として縦横に格子が交
差したものを用いると、Ｘ，Ｚ各方向における変位や歪
みについても測定が可能となる。
りＸ−Ｚ方向に配置してあるフィルムの一画面分全体に
ムラなく投影させるようになっており、この実施例で
は、特にＸ方向における変位や歪みを詳細に検査するた
め線光源として格子と平行なＺ方向にフィラメントが配
置されたハロゲンランプが用いられている。なお、この
光源としては、このハロゲンランプ等のような線光源に
限定されるものではなく、点光源を用いることも可能で
あり、特にその場合には基準格子として縦横に格子が交
差したものを用いると、Ｘ，Ｚ各方向における変位や歪
みについても測定が可能となる。
【０００８】反射部材４は、例えばカメラ等の筐体奥部
に配置されている被検物の被検面全体に向けて光源１か
らの光を所望の入射角度で入射するためのものである。
この実施例の反射部材４には、図２に示す如く所定の屈
折率（ｎ）（ただしｎ＞√２）を有する四角柱状のプリ
ズムが用いられており、光源１からの光が入射する入射
面４ａ及び出射する出射面４ｂはフィルム１０の一画面
分と略同一大きさに形成されているとともに、入射面４
ａ及び出射する出射面４ｂと直交する側面４ｃは後に説
明するように特定長（Ａ）に形成されている。また、こ
の側面４ｃは、内部を透過する光の洩れを防止するた
め、アルミニュウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等が塗膜され
ている。
に配置されている被検物の被検面全体に向けて光源１か
らの光を所望の入射角度で入射するためのものである。
この実施例の反射部材４には、図２に示す如く所定の屈
折率（ｎ）（ただしｎ＞√２）を有する四角柱状のプリ
ズムが用いられており、光源１からの光が入射する入射
面４ａ及び出射する出射面４ｂはフィルム１０の一画面
分と略同一大きさに形成されているとともに、入射面４
ａ及び出射する出射面４ｂと直交する側面４ｃは後に説
明するように特定長（Ａ）に形成されている。また、こ
の側面４ｃは、内部を透過する光の洩れを防止するた
め、アルミニュウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等が塗膜され
ている。
【０００９】 なお、ここで反射部材４の入射面４ａの
点Ｏ1 に入射角度ｉで入射してくる光源１からの光が、
次に説明するように、側面４ｃにて全反射をおこさず、
つまりその側面４ｃから外方へ出射しないようにするた
めには、反射部材４の屈折率ｎが√２以上であればよ
い。即ち側面４ｃにて全反射をおこすためには、次式、
つまり ｎ・sin 〔（π／２）−ｉ′〕＞１・・・・（イ） （但し、ｎは反射部材４の屈折率） を満足する必要がある。ここで、点Ｏ1 において、スネ
ルの法則から、 sin ｉ＝ｎ sinｉ′・・・・（ロ） が成立する。従って、（イ），（ロ）より、
点Ｏ1 に入射角度ｉで入射してくる光源１からの光が、
次に説明するように、側面４ｃにて全反射をおこさず、
つまりその側面４ｃから外方へ出射しないようにするた
めには、反射部材４の屈折率ｎが√２以上であればよ
い。即ち側面４ｃにて全反射をおこすためには、次式、
つまり ｎ・sin 〔（π／２）−ｉ′〕＞１・・・・（イ） （但し、ｎは反射部材４の屈折率） を満足する必要がある。ここで、点Ｏ1 において、スネ
ルの法則から、 sin ｉ＝ｎ sinｉ′・・・・（ロ） が成立する。従って、（イ），（ロ）より、
【００１０】
【数１】
【００１１】ここで｜sin i ｜≦１ （但し、０≦ｉ≦
π／２）だから、（ハ）が成立するためには、入射角ｉ
が何れであってもｎ＞√２であればよい。
π／２）だから、（ハ）が成立するためには、入射角ｉ
が何れであってもｎ＞√２であればよい。
【００１２】次に、反射部材４であるプリズムの側面１
ｃの長さ（Ａ）について説明する。この反射部材４に入
射する光は、被検物であるフィルム１０の一画面（Ｗ）
にまんべんなく投影されるようにするため、次のような
条件（ニ）を満たす必要がある。
ｃの長さ（Ａ）について説明する。この反射部材４に入
射する光は、被検物であるフィルム１０の一画面（Ｗ）
にまんべんなく投影されるようにするため、次のような
条件（ニ）を満たす必要がある。
【００１３】
【数２】
【００１４】なお、この条件（ニ）は次のようにして導
出することができる。図２において、プリズム４の入射
面１ａ中心部分に入射角ｉで入射し、出射面４ｂでも中
心部分から出射する光線について考える。 点Ｏ1 において、先に説明したようにスネルの法則から sin i ＝ n・sin i ′・・・・（ロ） プリズム４の側面４ｂで反射するまで光がＹ方向に進行
する距離ａは、 ａ＝（Ｂ／２）・（１／tan i ′）・・・・（ホ） 従って、プリズムの出射面４ｂ中心部分から光が出射す
るための条件は、先の距離ａの偶数倍だけ側面の長さが
あればよい。つまり、
出することができる。図２において、プリズム４の入射
面１ａ中心部分に入射角ｉで入射し、出射面４ｂでも中
心部分から出射する光線について考える。 点Ｏ1 において、先に説明したようにスネルの法則から sin i ＝ n・sin i ′・・・・（ロ） プリズム４の側面４ｂで反射するまで光がＹ方向に進行
する距離ａは、 ａ＝（Ｂ／２）・（１／tan i ′）・・・・（ホ） 従って、プリズムの出射面４ｂ中心部分から光が出射す
るための条件は、先の距離ａの偶数倍だけ側面の長さが
あればよい。つまり、
【００１５】
【数３】
【００１６】なお、この反射部材としては、特にこのよ
うな形状のプリズムに限定されるものでもなく、また、
このプリズムの替りに、上下両面が開口した角筒（又は
円筒）状のものであって内壁面に反射膜を形成した構成
のものであってもよい。
うな形状のプリズムに限定されるものでもなく、また、
このプリズムの替りに、上下両面が開口した角筒（又は
円筒）状のものであって内壁面に反射膜を形成した構成
のものであってもよい。
【００１７】基準格子５は、図３に示すように反射部材
４の奥部に配置されており、この実施例では、乳剤を用
い一定方向（Ｚ方向）にピッチ（Ｐ）５０μｍ〜１００
μｍで平行な格子５ａを写真製法させた薄手のシート材
から構成されてプリズム出射面４ｂに所定の接着剤で貼
着されている。そして、この基準格子５は、図４に示す
ように光源からの光によってその格子５ａの影５ａ′が
被検物であるフィルム１０の上面に投影されるととも
に、投影される影５ａ′と格子５ａとの重なる部分の模
様がモアレ縞を形成するようになっている。
４の奥部に配置されており、この実施例では、乳剤を用
い一定方向（Ｚ方向）にピッチ（Ｐ）５０μｍ〜１００
μｍで平行な格子５ａを写真製法させた薄手のシート材
から構成されてプリズム出射面４ｂに所定の接着剤で貼
着されている。そして、この基準格子５は、図４に示す
ように光源からの光によってその格子５ａの影５ａ′が
被検物であるフィルム１０の上面に投影されるととも
に、投影される影５ａ′と格子５ａとの重なる部分の模
様がモアレ縞を形成するようになっている。
【００１８】次に、この格子５ａのピッチ（Ｐ）と被検
物であるフィルム１０の凹凸や歪み等の感度（Δｈ）と
の相関関係について以下に説明する。 図５において、１次（Ｎ＝１）のモアレ縞については、
相似関係により、つまりΔＳＥＸ∽ΔＺＹＸであるの
で、対応する比の辺は一定である。 ＳＥ／ＺＹ＝ＳＸ／ＺＸ＝（Ｄ＋Δｈ1 ）／Δｈ1 ここでＳＥ＝Ｌ，ＺＹ＝Ｐ 従って、感度Δｈ1 は、
物であるフィルム１０の凹凸や歪み等の感度（Δｈ）と
の相関関係について以下に説明する。 図５において、１次（Ｎ＝１）のモアレ縞については、
相似関係により、つまりΔＳＥＸ∽ΔＺＹＸであるの
で、対応する比の辺は一定である。 ＳＥ／ＺＹ＝ＳＸ／ＺＸ＝（Ｄ＋Δｈ1 ）／Δｈ1 ここでＳＥ＝Ｌ，ＺＹ＝Ｐ 従って、感度Δｈ1 は、
【００１９】
【数４】 で与えられる。同様にして、Ｎ次のモアレ縞を利用した
感度Δｈは Δｈ＝ＰＤＮ／（Ｌ−ＮＰ）・・・・（チ） で与えられる。
感度Δｈは Δｈ＝ＰＤＮ／（Ｌ−ＮＰ）・・・・（チ） で与えられる。
【００２０】ＶＴＲカメラ６は、光源１からの光によっ
て投影される基準格子５の格子影５ａ′と格子５ａとの
重なりにより形成されるモアレ縞を結像レンズ１１によ
り、撮像素子１３に結像させ、被検物であるフィルム１
０の面精度等を観測・検査するものであり、図３に示す
ように反射部材４の中心線上であってＹ方向について基
準格子５から光源１と同一距離（Ｄ′）だけ離間した位
置に結像レンズ１１が位置するように設置されている。
なお、このＤ′は（ト）式の空気換算長Ｄに対応してい
る。そして、このＶＴＲカメラ６は、ビデオテープレコ
ーダ（図略）に撮影したモアレ縞を録画するとともに図
１に示すようにモニタテレビ１２の画面を介してモアレ
縞が観察できるようになっている。
て投影される基準格子５の格子影５ａ′と格子５ａとの
重なりにより形成されるモアレ縞を結像レンズ１１によ
り、撮像素子１３に結像させ、被検物であるフィルム１
０の面精度等を観測・検査するものであり、図３に示す
ように反射部材４の中心線上であってＹ方向について基
準格子５から光源１と同一距離（Ｄ′）だけ離間した位
置に結像レンズ１１が位置するように設置されている。
なお、このＤ′は（ト）式の空気換算長Ｄに対応してい
る。そして、このＶＴＲカメラ６は、ビデオテープレコ
ーダ（図略）に撮影したモアレ縞を録画するとともに図
１に示すようにモニタテレビ１２の画面を介してモアレ
縞が観察できるようになっている。
【００２１】従って、この実施例によれば、例えば図３
において基準格子５のピッチ（Ｐ）を一定した場合、光
源１から反射部材の入射面４ａに入射するときの入射面
とのなす斜入射角度θがＯ＜θ＜９０°の範囲において
極力小さく抑えることにより、被検物であるフィルム１
０の平坦度が高感度で測定・検査することができる。し
かも、このとき反射部材４内の側面に反射膜が塗布され
ているので、側面から外方へ透過するのが防止され、明
るいモアレ縞を観察することができる。
において基準格子５のピッチ（Ｐ）を一定した場合、光
源１から反射部材の入射面４ａに入射するときの入射面
とのなす斜入射角度θがＯ＜θ＜９０°の範囲において
極力小さく抑えることにより、被検物であるフィルム１
０の平坦度が高感度で測定・検査することができる。し
かも、このとき反射部材４内の側面に反射膜が塗布され
ているので、側面から外方へ透過するのが防止され、明
るいモアレ縞を観察することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明に係
る被検物平坦度測定装置によれば、反射部材を介して光
源からの光を導光することができるので、例えばカメラ
等の筐体奥部に設けた被検物や、凹状に彎曲した部品面
に対し、これらの変位や歪み等が確実に測定することが
できる。しかも、この発明に係る被検物平坦度測定装置
によれば、反射部材に向けて小さい斜入射角度で光を入
射させても、その反射部材で被検物まで光が確実に導光
されていくので、小さな斜入射角度で入射させることが
できる分だけ測定感度が上昇し、延いては高品質のもの
が提供できる。
る被検物平坦度測定装置によれば、反射部材を介して光
源からの光を導光することができるので、例えばカメラ
等の筐体奥部に設けた被検物や、凹状に彎曲した部品面
に対し、これらの変位や歪み等が確実に測定することが
できる。しかも、この発明に係る被検物平坦度測定装置
によれば、反射部材に向けて小さい斜入射角度で光を入
射させても、その反射部材で被検物まで光が確実に導光
されていくので、小さな斜入射角度で入射させることが
できる分だけ測定感度が上昇し、延いては高品質のもの
が提供できる。
【図１】 この発明に係る測定装置を示す説明図であ
る。
る。
【図２】 この発明に係る反射部材における光の進路を
示す光路図である。
示す光路図である。
【図３】 この発明に係る測定装置を用いてモアレ縞を
形成するときの原理図である。
形成するときの原理図である。
【図４】 この発明に係る測定装置における格子のピッ
チと感度との関係を示す説明図である。
チと感度との関係を示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 光源からの光を斜方向から入射するとと
もに内部で反射させ底部まで導光させる反射部材と、こ
の反射部材の底部若しくはその近傍に配設した基準格子
とを有し、この基準格子に近接して配設された被検物に
その凹凸形状に応じて基準格子の像を投影する投影光学
系と、 前記像と基準格子との重ね合わせにより形成されるモア
レ縞を結像する結像光学系とから構成されたことを特徴
とする被検物平坦度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40634190A JP2865263B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 被検物平坦度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40634190A JP2865263B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 被検物平坦度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213008A JPH04213008A (ja) | 1992-08-04 |
| JP2865263B2 true JP2865263B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=18515950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40634190A Expired - Fee Related JP2865263B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 被検物平坦度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865263B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111015399B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-08-03 | 安徽舜安建设工程有限公司 | 一种建筑工程用墙体平整度改良装置 |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP40634190A patent/JP2865263B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04213008A (ja) | 1992-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |