JPH03293506A - 形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、モアレトポグラフィ−法を用いて物体の形
状を測定するための形状測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、モアレトポグラフィ−法を用いた形状測定方法と
しては、実体格子型モアレトポグラフィ−法と格子投影
型モアレトポグラフィ−法が知ら・れている。いま、モ
アレトポグラフィ−法を用いた形状測定方法を、実体格
子型モアレトポグラフィ−法を例に説明すると、第１４
図に示すように、被測定物体１００の直前に等間隔に直
線状のパターン１０１１０１・・・を−形成した平面状
の基準格子′１０２を配置し、この基準格子１０２を点
状光源１０３によって照明することによって、基準格子
１０２の影を被測定物体１００上に直接投影する。する
と、被測定物体１００の表面には、基準格子１０２の影
が被測定物体１００の表面形状に応じて変形された変形
格子となって投影される。

そして、この被測定物体１００上に投影された変形格子
のパターンを、基準格子１００と同じ高さに設定された
観察点１０４から観察すると、被測定物体１００上に投
影された変形格子パターンを基準格子１０２を透かして
見ることになる。すなわち、被測定物体１００上に投影
された変形格子とその前方に位置する基準格子１０２と
を重合わせて観察することになる。

一般に、２つの格子を重合せわせると、第１５図に示す
ようなモアレパターンＰが生ずる。このモアレパターン
は、重ねた２つの格子のうねりであり、等間隔で直線状
のパターンを形成した同一の格子１０５．１０５を重合
せわせると、上記第１５図に示すように、等間隔に直線
状のモアレパターンＰが現れる。

実体格子型モアレトポグラフィ−法による形状測定の場
合、モアレ縞は、第１４図に示すような被測定物体１０
０の等高線となって現れる。図において、点状光源１０
３から出た光線は、基準格子１０２を透過した部分が明
るい線となって投影される。すると、被測定物体１００
の表面に投影された基準格子１０２は、被測定物体１０
０の表面形状に応じて変形した変形格子となる。

この被測定物体１００上に投影されて変形した格子パタ
ーンを、観察点１０４から観察する。この観察点１０４
から観察される画像は、被測定物体１００上に投影され
て変形した格子パターンを、基準格子１０２を透かして
見た画像となる。すなわち、被測定物体１００上に投影
されて変形した基準格子１０２のパターンと基準格子２
そのものとを重ね合わせて見ることになる。

その際、点状光源１０３から出た光線は、第１４図に示
すように、基準格子１０２を透過した部分が明るい線と
なって投影されるが、点状光源１０３と基準格子１０２
とを結んだ直線群と、観察点１０４と基準格子１０２と
を結んだ直線群とが交差する点に物体の表面が存在すれ
ば、その点は、明るいモアレ縞が現れる点となる。

これらの明るいモアレ縞が現れる点を結んでいくと、第
１４図に示すように、基準格子１０２に近い位置から順
に一次の明るいモアレ縞を示す直線１ａ６（実際には三
次元の曲面となる）、二次の明るいモアレ縞を示す直線
ｌＯ７、三次の明るいモアレ縞を示す直線１０８・・・
・・・が順に現れる。

そして、これらのモアレ縞の現れる位置を示す直線と物
体１００表面との交線がモアレ縞となる。

このようにして、モアレ縞の現れる位置が物体の高さ（
基準格子からの距離）の等しいところになり、このモア
レ縞の位置は、所定の幾何学的な計算によって求まるた
め、結果的に被測定物体１００の形状を測ることができ
るようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。すなわち、従来のモアレトポグラフィ−法
の場合には、基準格子１０２の直線状パターン１０１，
１０１・・・の線幅及び間隔を小さくして分解能を上げ
るとき、被測定物体１００の形状と平面形状に形成され
た基準格子１０２とのずれが大きくなると、モアレ縞の
コントラストか低下し、測定精度が低下するという問題
点があった。

上記の問題点の原因は、基準格子１０２を被測定物体１
００の表面に投影する際に、被測定物体１００の形状と
平面形状に形成された基準格子１０２とのずれか大きく
なる、即ち基準格子１０２と被測定物体１００の表面と
の距離か大きくなると、回折によって基準格子１０２の
パターンにボケか生し、それによりモアレ縞のコントラ
ストが低下するためである。

また、上記実体格子型モアレトポグラフィ−法において
は、点状光源１０３によって基準格子１０２を投影する
ものであるが、光源１０３が実際には広がりを持つため
、基準格子１０２の投影パターンにボケが発生する。こ
れによってもモアレ縞のコントラストが低下し、測定精
度低下の問題点か生じる。

一方、前記格子投影型モアレトポグラフィ−法において
は、格子投影系の被写界深度より被測定物体１００の奥
行きの広がりが大きいために起こる基準格子１０２のパ
ターン１０１１０１・・・のボケ、及び基準格子１０２
の平面と被測定物体１００が観察系の被写界深度内に入
らないことによる観察像のボケなどによっても上記の問
題が発生する。

これらの問題の原因はすべて、基準格子の存在する面と
被測定物体の表面の形状差が大きいことに起因する。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、モア
レトポグラフィ−法を用いた形状測定装置において、モ
アレ縞のコントラスト低下を押さえることにより、測定
精度の向上が可能な形状測定装置を提供することにある
。

すなわち、この発明の請求項第１項記載の発明は、第１
図に示すように、基準格子２の投影像を被測定物体６の
表面に投影し、この被測定物体６の表面形状に応じて変
形された基準格子２の投影像と基準格子２との重ね合わ
せによって生じるモアレ縞によって被測定物体６の形状
を測定するモアレトポグラフィ−法を用いた形状測定装
置において、上記基準格子２の形状を被測定物体６の概
略形状に近く形成するように構成されている。

また、この発明の請求項第２項記載の発明は、基準格子
を被測定物体の概表面に結像させ、この被測定物体の表
面形状に応じて変形された基準格子の像と基準格子との
重ね合わせによって生じるモアレ縞によって被測定物体
の形状を測定するモアレトポグラフィ−法を用いた形状
測定装置において、上記基準格子の像の形状を被測定物
体の概略形状に近く形成するように構成されている。

上記基準格子としては、例えば円筒形状のものが用いら
れる。

〔作用〕

このような技術的手段においては、実体格子法の場合、
第１図に示すように、基準格子２の形状を被測定物体６
の概略形状に近く形成するように構成されているので、
基準格子２の存在する面と被測定物体６の表面との形状
差を小さくすることができる。そのため、基準格子の直
線状パターンの線幅及び間隔を小さくして分解能を上げ
た場合でも、基準格子２と被測定物体６の表面との距離
が小さいので、回折によって基準格子２の投影像にボケ
が生じることはなく、鮮明なモアレ縞のコントラストを
得ることができ、精度の高い形状の測定を行うことがで
きる。また、上記基準格子２を照明する点状光源ｌが実
際には広がりを持っても、基準格子２と被測定物体６の
表面との距離が小さいので、基準格子２の投影像にボケ
が発生するのを防止することができる。

また、格子投影法の場合には、基準格子２の像と被測定
物体６の表面との距離が小さいので、格子投影系の被写
界深度より被測定物体６と基準格子２の像との差が大き
くなることはな（、基準格子２の像のボケを防止するこ
とができる。さらに、対応する基準格子２の像平面上の
点と被測定物体６上の点が同時に観察系の被写界深度内
に入らないことによる観察像のボケなども防止すること
ができる。

〔実施例〕

以下にこの発明に係る形状測定装置を実体格子型モアレ
トポグラフィ−法に則して図示の実施例に基づいて説明
する。

実施例１ 第２図はこの発明に係る形状測定装置の一実施例を示す
ものである。

図において、ｌは点状光源であり、この点状光源ｌとし
ては、実質的に点状に近く発光するアークランプ等の光
源が使用される。この点状光源１の前方には、被測定物
体の概略形状に近い形状に形成された基準格子２が配設
される。この実施例では、被測定物体として円筒形状に
近い物体の形状を測定するため、基準格子２としては、
第３図に示すように、円筒形状のものが用いられている
。

この基準格子２は、円筒形状に形成されたガラス板３の
表面に、中心軸に平行に多数の直線状のパターン４．４
・・・を等間隔かつ平行に形成し、直線状パターン４．
４・・・の間に同じく直線状の細い開口部５．５・・・
を形成したものである。

この基準格子２は、上記点状光源１によって照明される
ことにより、基準格子２の直線状パターン４．４・・・
の像を投影する。

上記基準格子２の背面側には、形状を測定する被測定物
体６が、基準格子２になるべく近接させて配置される。

この被測定物体６の表面には、上記基準格子２の直線状
パターン４．４・・・が直接投影される。

上記の如く被測定物体６の表面に投影された基準格子２
の投影像は、被測定物体６の表面形状に応じて変形した
変形格子となる。

そして、この被測定物体６上に投影されて変形した格子
パターンは、観察点７から観察手段８により基準格子２
を通して観察される。この観測手段８としては、例えば
ＴＶ左カメラ使用される。

しかし、観測手段８としては、ＴＶ左カメラ限定される
ものではなく、通常のカメラ等を用いても良いことは勿
論である。このＴＶ左カメラから得られる画像は、被測
定物体６上に投影された変形した格子パターンを、基準
格子２を透かして見た画像となる。すなわち、被測定物
体６上に投影されて変形した基準格子２のパターンと基
準格子２そのものとを重ね合わせて見たものとなる。

上記ＴＶ左カメラから得られた画像情報は、解析装置９
へ送られ、この解析装置９によって所定の解析処理が行
われ、最終的に物体の形状が求められる。

次に、上記形状測定装置を用いた形状測定方法について
説明する。

先ず、点状光源１、基準格子２及び観察手段としてのＴ
Ｖ左カメラを、第２図に示すように、所定の位置に配置
し、被測定物体６を基準格子２の背面側のできるだけ近
い位置に設置する。

そして、点状光源１を点灯して基準格子２の直線状パタ
ーン４．４・・・を、被測定物体６の表面に直接投影す
る。すると、被測定物体６の表面に投影された基準格子
２は、被測定物体６の表面形状に応じて変形した変形格
子となる。

この被測定物体６上に投影されて変形した格子パターン
を、観察点７に配置されたＴＶ左カメラによって観察す
る。このＴＶ左カメラから得られる画像は、被測定物体
６上に投影されて変形した格子パターンを、基準格子２
を透かして見た画像となる。すなわち、被測定物体６上
に投影されて変形した基準格子２のパターンと基準格子
２そのものとを重ね合わせて見ることになる。

その際、点状光源１から出た光線は、第４図に示すよう
に、基準格子２の開口部５．５・・・を透過した部分が
明るい線となって投影されるが、点状光源ｌと基準格子
２の開口部５．５・・・とを結んだ直線群と、観察点７
と開口部５．５・・・とを結んだ直線群とが交差する点
に物体の表面が存在すれば、その点は、明るいモアレ縞
が現れる点となる。

これらの明るいモアレ縞が現れる点を結んでいくと、第
４図に示すように、基準格子２に近い位置から順に一次
の明るいモアレ縞を示す直線ｌＯ（実際には三次元の曲
面となる）、二次の明るいモアレ縞を示す直線１１、三
次の明るいモアレ縞を示す直線１２・・・・・・が順に
現れる。そして、これらのモアレ縞の現れる位置を示す
直線ｌ０１１１．１２・・・と物体６の表面との交線が
、実際に観察点７において観察されるモアレ縞となる。

したかって、上記モアレ縞の現れる位置を求めることに
よって、被測定物体６の形状を測定することができる。

そのため、解析装置９では、各次数のモアレ縞が現れる
位置を予め幾何学的に求め、実際に観察点７で観察され
るモアレ縞の位置及びその次数を検出することによって
、被測定物体６の形状を解析的に求めることができる。

まず、点状光源１から出た光線が、基準格子２を通して
どのように被測定物体６上に投影されるかを幾何学的に
求める。座標系としては、第４図に示すように、円筒形
状に形成された基準格子２の中心を原点Ｏとする直交座
標（ｘ　ｙ）をとり、点状光源１の座標を（ｘｌ、ｙｌ
）、観察点７の座標を（Ｘｌ、Ｙ２）とする。

また、上記基準格子２の開口部５．５・・・のうち、ｙ
軸と交差する開口部５を０次の開口部とし、反時計回り
方向に＋１次、＋２次、＋３次の開口部５・・・、時計
回り方向に一１次、−２次、−３次の開口部５・・・と
なるように、基準格子２の開口部５．５・・・に次数を
付する。そして、点状光源ｌから出て基準格子２の開口
部５．５・・・を通る光線に、点状光源１から出て基準
格子２の０次の開口部５を通る光線を０次の光線という
ように、順次次数を付する。また、基準格子２の０次の
開口部５と観測点７を結ぶ直線を０次の直線というよう
に、同じく順次次数を付する。

そうすると、点状光源１から出て基準格子２の開口部５
．５・・・を通過して被測定物体６に照射される光線と
、基準格子２の開口部５．５・・・を通過して観測点７
に入射する直線とは、第４図に示すように、複数の点で
交差する。これらの交点のうち、点状光源１から出た光
線が、基準格子２の隣合う開口部５．５・・・（次数の
１つ異なる開口部）を通過して観察点に至る直線と交わ
る点を結ぶと１つの曲線を構成する。この曲線１０は、
前記の１次の明るいモアレ縞を構成する位置となる。ま
た、同じように、点状光源ｌから出た光線が、基準格子
２の１つおいて隣合う開口部５．５・・・（次数の２つ
異なる開口部）を通過して観察点７に至る直線と交わる
点を結ぶと１つの曲線を構成する。

この曲線１１は、２次の明るいモアレ縞を構成する位置
となる。

このように、明るいモアレ縞の現れる面は、次の式によ
って規定される。

Ｎ＝１）−ｑ ここで、Ｎはモアレ縞を構成する位置を結ぶ曲線１Ｏ１
１１，１２・・・の次数を決めるパラメータ、ｐは点状
光源ｌから出た光線の次数、ｑは観察手段８に至る直線
の次数をそれぞれ示すものである。

ところで、この実施例では、基準格子２として円筒形状
のものを用いているため、座標系として直交座標よりも
極座標の方が表示ならびに計算に便利である。そのため
、直交座標（ｘｙ座標）から極座標（ｒθ座標−）への
座標変換を行う。その際、角度θは、第６図に示すよう
に、ｙ軸の一方向が０°となり、反時計回り方向に角度
が大きくなるように設定する。

この場合、上記の座標変換は周知のように次の式によっ
て行われる。

ｘ＝　　　ｒｓｉｎ　θ ｙ＝−ｒｃｏｓ　　θ Ｘ’　＋ｙ２　＝ｒ２　（ｓ　ｉｎ２θ十ｃｏｓ２θ）
＝ｒ２ ｘ／ｙ＝−ｔａｎθ ただし ｒ＝／ｘ２＋ｙ’　　　　　　　　　　　　　（２，）
θ＝ｔ　ａｎ−’　（−ｘ／ｙ） 次に、点状光源ｌから出て基準格子２の各開口部５．５
・・・を通過する光線の方程式、即ち、点状光源１の座
標と、基準格子２の開口部５．５・・・の座標の２点を
通過する第１の直線群の方程式を求める。

点状゛光源１の座標は、（ｘ　＋　＋　　ｙ　＋　）で
与えられる。また、基準格子２の開口部５．５・・・は
、第７図に示すように、角度θ　刻みに設けられている
とすると、基準格子２の開口部５．５・・・の座標は、
（ｒｅ　ｓ　ｉｎ　（１）・θ４　）＋　−ｒｅ　Ｃ０
８（ｐ・θ４　）で与えられる。ここで、ｒｏは基準格
子の半径、ｐは０．±１．±２．・・・である。

したがって、点状光源１と基準格子２の各開口部５．５
・・・の２点を通過する直線の方程式は、Ｘ（ｘ　　　
ｘ＋）　　　　　　　　　　　　（３）（ｐ＝０．　　
±１．±２．・・・） で与えられる。

また、基準格子２を通過して観察手段８に至る直線の方
程式、即ち、観測手段８の座標と、基準格子２の開口部
５．５・・・の座標の２点を通過する第２の直線群の方
程式も、上記と同様にして求まる。

すなわち、観察点の座標は（Ｘ２．ｙ、）で与えられる
。また、基準格子２の開口部５．５・・・の座標は、（
ｒｏ　ｓ　ｉｎ　（ｑ・θ４）、　　　ｒｅ　Ｃ０ｓ　
（ｑ・θ４）で与えられる。ここで、ｑは０゜±１．±
２．・・・である。

したがって、観察点７に基準格子２の各開口部５．５・
・・の２点を通過して入射する光線を表す第２の直線群
の方程式は、 Ｘ　　（ｘ−ｘｚ）　　　　　　　　　　　　　（４）
（ｑ＝０．　　±１．±２．・・・） で与えられる。

次に、上記直線の方程式を（１）式を用いて極座標表示
に変換する。

点状光源ｌから出て基準格子２の各開口部５．５・・・
を通過する光線を表す第１の直線群の方程式％式％ ） ） さらに、（ｘｌ、ｙ＋）を極座標で表すと、−ｒｃＯ５
θ＋ｒＩ　ＣＯＳ　θ ｒ＋ｓ１ｎθ、　　−ｒｅ　　ｓ　ｉｎ　　（ｐＩＩｅ
Ａ）Ｘ（ｒｓｉｎθ−ｒｌｓ１ｎθ１　） となる。この式を変形してすると、 ｒｃｏｓθ（ｒ＋ｓｔｎθ＋　　　ｒｏｓｉｎ（ｐ’θ
、１　　））＋ｒｏ　　ｒｌ　　ＣＯ２Ｏ３Ｓｉｎ　（
ｐＩＩθ４） ＝ｒｓｉｎθ（ｒ、ｃｏｓθ、−ｒＯＣＯ８（ｐ・θ、
ａ　））＋ｒａ　　ｒｌ　　ｓｉｎθ１　Ｃ０８（ｐ・
６４）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）と
なる。さらに、この式を整理すると、ｒ　［ｓｉｎθ（
ｒ、ｃｏｓθ、−ｒＯＣＯ５（ｐ・　θ、））　　−ｃ
ｏｓ　　θ　　（ｒ、ｓｉｎ　　θ　＋　　　　　ｒａ
　　　５ｉｎ（ｐ・θ４　））） ＝ｒｏ　　ｒｌ　　（ＣＯ５θ＋　　・５ｉｎ（ｐ−／
７７）−ｓｉｎθＩ　Ｃ０５（ｐ・θ４））（６） 上記（６）式は基本的には、 ｒ（Ａ１　ｓｉｎθ−Ｂ、ｃｏｓθ）＝Ｃ（７） の形になる。

また、観察点７に基準格子２の各開口部５．５・・・の
２点を通過して入射する光線を表す第２の直線群も同様
に、 ｒｃｏｓθ（ｒ＋ｓｉｌ’ｌθ２　　ｒｏｓｉｎ（Ｑ”
６ｍ　　））＋ｒｏ　　ｒ２　ＣＯ２Ｏ３５ｉｎ（ｑ・
θ１） ＝ｒｓｉｎθ（ｒ２ｃｏｓθ２−ｒｏ　ＣＯ５（ｑ・θ
ｊ１　））＋ｒｏ　　ｒ２　ｓｉｎθ２　ＣＯ６（ｑ・
の）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）とな
る。さらに、この（９）式を整理すると、ｒ（ｓｉｎθ
（ｒ２ｃｏｓθｔ　−ｒｅ　ｃｏｓ　（ｑ・θＪ））−
ＣＯ３θ（ｒｚｓｉｎθ２−ｒｏ　５ｉｎ（ｑ・θ４　
））） ”ｒｏ　　ｒｒ　　（ＣＯ２Ｏ３ｌｌ５ｉｎ　（ｑ１１
化）−ｓｉｎθ２　ＣＯ５（ｑ・θ４　））（９） 上記（９）式は基本的には、 ｒ（Ａ２ｓｉｎθ−Ｂ、ｃｏｓθ）＝Ｃ２（Ｉ　Ｏ） の形になる。

次に、上記（６）式と（９）式が各々ｐとｑについて解
けるならば、明るいモアレ縞の現れる位置を規定する次
式 ％式％） に基ついて、指数決定方程式法を用いて、Ｎ次のモアレ
曲線の方程式を解析的に求めることができる。

しかし、たいていの場合（６）式と（９）式の少なくと
も一方は、ｐ又はｑについて解くことができない。

そのため、第８図に示す手順にしたがって数値的にモア
レ曲線を求める。

なお、この実施例の目的からすると、求まる近似多項式
は、極座標表示であることが望ましい。

点状光源ｌから出て基準格子２の各開口部５．５・・・
を通過する光線を表す第１の直線群と、観察点７に基準
格子２の各開口部５．５・・・の２点を通過して至る直
線を表す第２の直線群と交点の座標の求め方について説
明する。

上記（６）式と（９）式は形が複雑であるが、ｐ、ｑ、
その他の数値を代入してしまえば、結局（７）式と（１
０）式の形になる。

ｒ（Ａ＋ｓｉｎθ−Ｂ＋　　ｃｏｓθ）＝０１（７） ｒ（Ａｔｓｉｎθ−ＢＩＣｏＳθ）＝０２（１０） そこで、ｐ−Ｑ”Ｎを満足するｐ、ｑを順次式（６）、
（９）に代入して連立方程式をつくり、これらの連立方
程式を解いて、ｒ及びθを求めることによって、明るい
モアレ縞が現れる位置（明るいモアレ縞が現れる点の座
標）が求まる。例えば、Ｎ＝１（１次）のモアレ縞の現
れる位置を表す曲線を求めるためには、り−ｑ＝ｌを満
足する（ｐ、ｑ）＝・・・・・・（−１，−２）、（０
，−１）。

（１，Ｏ）・・・・・・を順次（６）、（９）に代入し
て交点群を求め、次にこれらの交点群にフィツトする近
似多項式を求める。

まず、上記（７）式及び（ｌＯ）式は、ｒについて解く
ことができて、 ｒ＝ｃ＋　／　（Ａｔ　　ｓ　ｉｎθ−Ｂ＋　　ｃｏｓ
θ）＝　Ｃ２／　（Ａ　！　Ｓ　１　ｎθ−Ｂｔｃｏｓ
θ）（１１） 但し、分母≠０を満足するものとする。

さらに、θについて解くと、 （ＣＩ　Ａｘ　−Ａｔ　Ｃｔ　）ｓ　ｉｎθ＝　（ＣＩ
　Ｂ２　　ＢＩ　Ｃ２）　ＣＯＳθ（１２） （Ｃ１Ａ！　　　Ａｔ　　Ｃ２） （ｌ　３） ここで、１θ　≦０である。

このようにして、上記（１１）及び（１３）式を解くこ
とによって、点状光源１から出て基準格子２の各開口部
５．５・・・を通過する光線と、基準格子２を通過して
観察手段８に至る直線との交点の座標が、第９図に示す
ように、各次数（ｐ。

ｑ）について求まる。ただし、これら（１１）〜（１３
）において、Ａ、、Ａ２．Ｂ、、Ｂ２．ＣＣ２は、ｐ、
ｑを具体的に（６）、（９）に代入して得られる値であ
る。

そして、第９図に示すように、上記の如く求まった各交
点を通る曲線、すなわち明るいモアレ縞が現れるモアレ
曲線（実際には曲面となる）の方程式を、最小二乗法等
により各次数のモアレ曲線について多項式の形で求める
。

次に、観測手段としてのＴＶ左カメラからの画像情報に
より、第１０図に示すように、実際に被測定物体６の表
面に明るいモアレ縞が現れた画像面における位置（第１
０図においては角度位置θ座標に対応する。）を求め、
この画像面内位置情報（第１θ図においてはθ）を上記
多項式に代入して、被測定物表面とモアレ曲線（面）と
の交点（線）の位置情報を求め、これらの位置を結ぶこ
とによって、最終的に被測定物体６の形状を求めること
ができる。

実験例 本発明者は第１１図に示す様な装置を実際に試作し、被
測定物体６として湾曲状の白色鋼板の形状を測定する実
験を行った。なお、観測手段８としては通常のカメラを
、基準格子２としては半径１００ｍｍの円筒形状のもの
を用いた。

第１２図は多項式の形で求めた各次数のモアレ曲線を示
すものである。

また、第１３図は観察手段としてのカメラ８によって得
られた像を示すものである。

このように、この実施例では、基準格子２の形状を被測
定物体６の概略形状に近く形成するように構成されてい
るので、基準格子２の存在する面と被測定物体６の表面
との形状差を小さくすることができる。そのため、基準
格子の直線状パターンの線幅及び間隔を小さくして分解
能を上げた場合でも、基準格子２と被測定物体６の表面
との距離が小さいので、回折によって基準格子２のパタ
ーンにボケが生じることはなく、鮮明なモアレ縞のコン
トラストを得ることができ、精度の高い形状の測定を行
うことができる。また、上記基準格子２を照明する点状
光源ｌが実際には広がりを持っても、基準格子２と被測
定物体６の表面との距離が小さいので、基準格子２の投
影像にボケが発生するのを防止することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上の構成及び作用よりなるもので、モアレ
トポグラフィ−法を用いた形状測定装置において、モア
レ縞のコントラスト低下を押さえることができ、測定精
度の向上が可能な形状測定装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る形状測定装置の原理を示す説明
図、第２図はこの発明に係る形状測定装置の一実施例を
示す概略構成図、第３図は基準格子を示す斜視図、第４
図及び第５図は形状測定装置の測定原理をそれぞれ示す
説明図、第６図は極座標表示の角度の取り方を示すグラ
フ、第７図は基準格子の開口部の間隔を示す説明図、第
８図はモアレ曲線を求める方法を示すフローチャート、
第９図及び第１０図は形状測定装置の測定原理をそれぞ
れ示す説明図、第１１図は実験装置の構成を示す概略構
成図、第１２図は求められたモアレ曲線を示すグラフ、
第１３図は実際に観察されたモアレ縞を示す模式図、第
１４図は従来の形状測定方法を示す説明図、第１５図は
モアレ縞を示す模式図、第１６図は実際に観察されるモ
アレ縞を示す模式図である。 〔符号の説明〕 １・・・点状光源 ２・・・基準格子 ４・・・直線状パターン ５・・・開口部 ６・・・被測定物体 ７・・・観察点 ８・・・観察手段 特　許　出　願　人　　富士セロックス株式会社代　理
　人　弁理士　　中村　智廣（外１名）■実際に観察さ
れるモアレ縞 第 図 第 ６ 図 第 ８ 図 第 図 第１０ 図 第１１図 第１２図 ＲＸ　（Ｘ５０ｕｍ／ｄｉｖ　） Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　（Ｘ５１ＴＩＴ＋）第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準格子を被測定物体の表面に投影し、この被測
   定物体の表面形状に応じて変形された基準格子の投影像
   と基準格子との重ね合わせによって生じるモアレ縞によ
   って被測定物体の形状を測定するモアレトポグラフィー
   法を用いた形状測定装置において、上記基準格子の形状
   を被測定物体の概略形状に近く形成することを特徴とす
   る形状測定装置。
2. （２）基準格子を被測定物体の概表面に結像させ、この
   被測定物体の表面形状に応じて変形された基準格子の像
   と基準格子との重ね合わせによって生じるモアレ縞によ
   って被測定物体の形状を測定するモアレトポグラフィー
   法を用いた形状測定装置において、上記基準格子の像の
   形状を被測定物体の概略形状に近く形成することを特徴
   とする形状測定装置。
3. （３）上記基準格子が円筒形状であることを特徴とする
   請求項第１項記載の形状測定装置。