JPH11148813A - 表面形状の評価方法および評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面形状における歪み等をさらに精度よく検
出したい。 【解決手段】 面光源１は、周期的な明暗を有するパタ
ーンをガラス２に照射する。ガラス２を透過したパター
ンはＣＣＤカメラ３で撮像され、信号処理装置４は、撮
像における明暗周期のずれ（ガラス２に照射されたパタ
ーンにおける明暗周期に対するずれ）にもとづいてガラ
ス２の表面形状を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過性または鏡面
性を有するガラスに代表される物体の平坦度等の表面形
状の特性を評価するための評価方法および表面形状を評
価する評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス等の板状物体の平坦度などの表面
形状の特性を評価する方法として、接触式測定機による
被評価物体の断面形状の測定結果にもとづいて評価する
方法がある。そのような方法では、被評価物体の全面に
わたって表面形状の凹凸を測定し、その測定結果にもと
づいて被評価物体の平坦度などを評価することが理想的
である。しかし、そのような測定方法によると評価に時
間がかかるとともに多大な設備費用が要求される。そこ
で、実際のガラス等の生産工程では、離散的に断面部位
を選択し選択された各部位について表面形状の測定を実
行することが考えられる。例えば、板状物体のある方向
に向かって数ｍあるいはそれ以上の長さに対して１つの
割りで断面部位が選定されそれらについて測定が行われ
ることになる。

【０００３】しかし、ガラスの筋状の表面変形は、短い
もので例えば１００〜２００ｍｍといわれている。離散
的な形状測定にもとづく表面形状評価によると、短い表
面変形が見落とされるおそれがある。そこで、厳密な評
価が求められる場合には、やはり、時間と費用をかけた
評価を行わざるを得ない。

【０００４】より簡便に、かつ精度よく板状物体の表面
形状の特性を評価する方法として、特開平８−１５２４
０３号公報に記載された方法がある。その方法では、例
えば明暗が市松模様（チェッカー模様）状になっている
面光源から被評価物体に光を投射し、被評価物体からの
透過光または反射光をＣＣＤカメラ等の撮像素子で受光
し、受光にもとづく電気信号を処理して表面形状を評価
する。被評価物体が全く平坦であれば、受光にもとづく
電気信号から得られる明暗のコントラストの状態は、既
知である面光源のコントラストの状態に一致する。図２
８（Ａ）は、受光パターン１００、撮像素子における画
素配列１１０および撮像素子からの明暗を示す信号１２
０の一例を示す説明図である。被評価物体において表面
変形がない場合には、図に示すように、撮像における最
初の３つの検出領域において、信号１２０中にコントラ
スト変化は現れない。

【０００５】しかし、被評価物体における表面変形部分
からの透過光または反射光による信号１２０中では、コ
ントラスト変化が生ずる。すなわち、被評価物体の表面
変形部分からの受光による模様は、非変形部分からの模
様に比べて、拡大していたり縮小したりしている。例え
ば、拡大している場合にはコントラストは大きくなる
が、検出領域から模様がはみ出すことになる。

【０００６】よって、図２８（Ｂ）に示すように、本来
の最大値部分１２０ａと最小値部分１２０ｂとが同一検
出領域に入らなくなり、検出領域内でのコントラストは
小さくなる。ここで、コントラストは、各検出領域にお
いて、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）で定義される。また、縮
小している場合には撮像素子で解像しきれなくなり、図
２８（Ｃ）に示すように、コントラストが小さくなる。
従って、受光のコントラストパターンにおける白部分と
黒部分との差を基準値と比較することによって、被評価
物体に表面変形があるかどうか評価できる。

【０００７】なお、パターンの拡大や縮小がない場合で
も、受光にもとづく信号１２０における明部分の値が下
がったり、暗部分の値が上がったりすることがある。そ
の場合にも、所定の大きさの検出領域内の明部分と暗部
分との差を基準値と比較することによって、被評価物体
に表面変形があるかどうか評価できる。図２８（Ａ）に
おいて、網部分は輝度が下がった白部分であり、その部
分を含む検出領域では、検出領域内でのコントラストが
小さくなる。

【０００８】このような方法では被評価物体の透過光ま
たは反射光が電気的に処理されるので、ガラス等の板状
物体の全表面にわたる表面形状を短時間で評価できる。

【０００９】また、液晶ディスプレイやプラズマディス
プレイ等のフラットパネルディスプレイ等のガラス基板
を検査する際に、表面のうねりの程度が所定値以下に収
まっているかどうか確認することが要求される。表面う
ねり形状を測定する方法として、接触式測定装置によっ
て測定する方法がある。接触式測定装置による方法で
は、ガラス表面に変位を測定するためのプローブを接触
させつつ一定方向にプローブを移動させ、プローブから
の変位量を入力して、表面うねり形状を測定する。

【００１０】さらに、非接触式によってガラス表面のう
ねり形状を測定する方法も提案されている。例えば、点
光源からの光をガラス表面に照射し、ガラス表面からの
反射光をスクリーンで受け、スクリーン上に形成される
明暗の縞からうねり形状を求める方法がある。また、特
開平９−１６６４２１号公報に開示されているように、
位置情報が既知である参照パターン光ををガラス表面に
照射し、ガラス表面からの反射光を撮像し、反射像の歪
みを解析し最適化計算によってうねり形状を求める方法
もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２８に示さ
れたような方法において、例えばパターンの拡大を生じ
させる表面歪みが発生したとしても、拡大の態様と検出
領域との関係が異なると検出領域内でのコントラストが
異なる。例えば、図２８（Ｄ）に示すパターンと図２８
（Ｅ）に示すパターンとは同じように拡大しているが、
検出領域への入り方が異なるので、検出領域内でのコン
トラストには差がある。本来、受光パターンが図２８
（Ｄ）に示すようになった場合と図２８（Ｅ）に示すよ
うになった場合とでは同様の評価結果が得られるべきで
あるが、検出領域内のコントラストの相違のみにもとづ
いて表面形状を評価しようとすると、異なる結果となっ
てしまう可能性がある。すなわち、検出領域内でのコン
トラストの相違のみにもとづいて表面形状の評価を行お
うとするには限界があるという課題がある。

【００１２】また、上述したフラットパネルディスプレ
イ等のガラス基板の検査方法には以下のような課題があ
る。 （１）接触式による測定は、プローブを順次移動させる
ため測定時間が長くなり、リアルタイム測定を行うのは
困難である。また、プローブの接触によって被測定物を
変形させてしまう可能性がある。さらに、被測定物が大
きくなると装置を大がかりなものにする必要があるの
で、測定作業を行うことが難しくなる。 （２）点光源からの光の反射光が与える明暗縞を解析す
る方法は、評価できるダイナミックレンジが小さいの
で、小さな凹凸と大きな凹凸を同時に測定することがで
きないという不都合がある。 （３）参照パターンの反射像から最適化計算によってう
ねり形状を求める方法は、高精度測定には向いている
が、繰り返し計算を行う必要があるので計算時間が長く
なる。従って、リアルタイムでうねり測定を行おうとす
ると、計算のシステムが大規模化する。

【００１３】本発明はそのような課題に対応するための
ものであり、簡便に、かつ精度よく板状物体等の表面形
状を評価できる方法であって、表面形状における歪み等
をさらに精度よく検出できる表面形状の評価方法および
評価装置を提供することを目的とする。また、高精度で
かつ短時間で被測定物の表面うねり形状を測定できリア
ルタイムの測定に適した表面形状の評価方法および評価
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面形状の
評価方法は、周期的な明暗を有するパターンを被評価物
体に照射するステップと、被評価物体を透過したパター
ンまたは反射したパターンを受光するステップと、受光
画像における明暗周期のずれ（被評価物体に照射された
パターンにおける明暗周期に対するずれ）にもとづいて
被評価物体の表面形状を評価するステップとを備える。

【００１５】表面形状の評価方法は、被評価物体に照射
されたパターンにおける明暗周期に対応したサイズの受
光画像における領域の明暗を平均化し、平均化された信
号にもとづいて被評価物体の表面形状を評価するもので
あってもよい。さらに、平均化された信号にもとづいて
受光画像における明暗周期のずれ部分およびずれ量を測
定し、測定結果にもとづいて被評価物体の表面形状を評
価するものであってもよい。

【００１６】また、平均化された信号中における振幅の
高い部分とその近傍の振幅の低い部分との差によって被
評価物体の表面形状を評価するものであってもよい。ま
た、明暗周期のずれ量として平均化信号の増減の絶対値
または二乗値を用いてもよい。

【００１７】また、本発明に係る表面形状の評価方法
は、被測定物の表面における異なる地点による各反射像
を形成可能な基準体であって位置が特定されうる基準体
の被測定物表面の各反射像を観測するステップと、被測
定物が理想的平面を有する場合の各反射像に対する各観
測反射像のずれ量を得るステップと、各ずれ量から被測
定物のうねり形状の傾きを求めるステップと、被測定物
の表面がほぼ平坦であることを拘束条件としてうねり形
状の傾きを積分して被測定物のうねり形状を求めるステ
ップとを備えた構成であってもよい。

【００１８】基準体は、例えば、移動速度既知の運動す
る輝点または物点や、輝度ピッチ既知のストライプパタ
ーンなどの周期的な明暗を有するパターンである。な
お、物点とは、点光源や照明環境下に置かれた点体など
の物理的なものを意味し、輝点とは、何らかの方法で形
成された高輝度点を意味する。また、理想的平面とは、
うねりが全くない平面である。

【００１９】本発明に係る表面形状の評価装置は、周期
的な明暗を有するパターンを被評価物体に照射する光源
と、被評価物体を透過したパターンまたは反射したパタ
ーンを受光する受光手段と、光源のパターンにおける明
暗周期に対する受光画像における明暗周期のずれにもと
づいて被評価物体の表面形状を評価する評価手段とを備
えたものである。

【００２０】評価手段は、被評価物体に照射されたパタ
ーンにおける明暗周期に対応したサイズの受光画像にお
ける領域の明暗を平均化する平均化手段と、平均化手段
が出力する平均化信号を用いて被評価物体における表面
形状の変形箇所と変形量とを特定するための信号を出力
する処理手段とを含むものであってもよい。

【００２１】本発明に係る表面形状の評価装置は、被測
定物の表面における異なる地点による各反射像を形成す
るものであって位置を特定可能な基準体と、基準体の被
測定物の表面による各反射像を得る受光手段と、被測定
物が理想的平面を有する場合の各反射像に対する受光手
段が得た各反射像のずれ量を算出し、各ずれ量から被測
定物のうねり形状の傾きを求め、被測定物の表面がほぼ
平坦であることを拘束条件としてうねり形状の傾きを積
分して被測定物のうねり形状を求める求める演算手段と
を備えた構成であってもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明による表面形状の評価装置の一構成
例を示す構成図である。図に示すように、面光源１から
コントラスト既知の明暗をもったパターンの光が被評価
物体である板状のガラス２に照射される。ガラス２を透
過した光は２次元撮像素子であるＣＣＤカメラ３ａで受
光される。そして、ＣＣＤカメラ３ａからの受光に応じ
た電気信号が演算装置４に入力する。演算装置４は、入
力された電気信号にもとづいてガラス２の表面形状の凹
凸等を評価するための信号を出力する。

【００２３】図１には、ガラス２からの透過光にもとづ
いて被評価物体の表面形状の評価を行う評価装置が示さ
れているが、図２に示すように、ガラス２の反射光にも
とづいて表面形状の評価を行うように評価装置を構成す
ることもできる。なお、図１，２において、面光源１か
ら、図３に示すようなチェッカーパターンまたはストラ
イプパターンの光がガラス２に照射される。パターンは
周期的に繰り返される模様からなっているので、図３に
示すような「周期」を定義する。周期の逆数は、パター
ンの空間周波数ｆである。以下、空間周波数ｆを基本周
波数、その逆数を基本周期と呼ぶ。

【００２４】なお、実際には透過光または反射光にもと
づく撮像における基本周波数をもとに表面形状の評価が
行われ、一般にＣＣＤカメラ３ａによる撮像の大きさ
は、面光源１におけるパターンの大きさと一致せず相似
形になっている。従って、以下に説明する評価において
用いられる基本周波数という概念は、厳密には、全く平
坦な被評価物体を用いたときにＣＣＤカメラ３ａで撮像
された透過画像または反射画像におけるパターンの空間
周波数ｆである。

【００２５】図４は、演算装置４の一構成例を示すブロ
ック図である。図４に示す演算装置４において、入力回
路４１は、ＣＣＤカメラ３ａから明暗を示す画像信号を
入力し、それをメモリ４２に格納する。シェーディング
補正回路４３は、メモリ４１内の画像信号についてシェ
ーディング補正を行って、面光源１の光量分布がＣＣＤ
カメラ３ａの撮像に与えた影響を除去する。平均化回路
４４は、シェーディング補正後の各検出領域における各
画素の明暗について平均化フィルタ処理を行い、最大値
抽出回路４５および最小値抽出回路４６に平均化された
値を出力する。

【００２６】ここで、平均化のための検出領域はパター
ンの基本周波数の逆数（基本周期）に相当している。従
って、平均化回路４４は、各基本周期毎に画像信号を平
均化する積分型のフィルタ等で構成される。最大値抽出
回路４５は、平均化回路４４の出力の最大値を出力し、
最小値抽出回路４６は、平均化回路４４の出力の最小値
を出力する。そして、差演算回路４７は、最大値抽出回
路４５の出力値と最小値抽出回路４６の出力値との差、
および検出領域の位置を示す信号を出力する。これらの
最大値および最小値は、ガラスに想定されるうねりの周
期に相当する領域について抽出される。例えば、この領
域の幅は基本周波数の２〜１０倍である。

【００２７】次に、図５〜図９の説明図を参照して表面
形状の評価装置の動作を説明する。図５（Ａ）は、ガラ
ス２の全面に照射される面光源１からの光のうち、ガラ
ス２の一断面Ｄｎを透過してＣＣＤカメラ３ａの撮像面
４ａの一列に到達する光を示す説明図である。図５
（Ａ）には帯状の一領域についてのみが示されている
が、ＣＣＤカメラ３ａとして２次元のものを用いた場合
には、ガラス２の全ての断面を透過した光が、ＣＣＤカ
メラ３ａの撮像面４ａに一時に到達する。

【００２８】図５（Ｂ）は、この実施の形態で用いられ
るチェッカーパターンの一部を断面Ｄ０〜Ｄ１４ととも
に示し、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示されたチェッカ
ーパターンに対応するＣＣＤカメラ３ａの撮像面４ａの
様子を示す。ただし、図５（Ｃ）には、図５（Ｂ）にお
ける断面Ｄ０〜Ｄ４に対応した部分Ｅ０〜Ｅ４のみが示
されている。また、この実施の形態では、チェッカーパ
ターンにおける基本周期がＣＣＤカメラ３ａにおける５
画素に対応するように光学系が設定されている。従っ
て、ここでは、平均化のための検出領域は５画素で構成
される。

【００２９】ＣＣＤカメラ３ａによる撮像は、演算装置
４において、入力回路４１を介してメモリ４２に入力さ
れる。シェーディング補正回路４３は、その時点で対象
としている検出領域の前後数領域（対象としている検出
領域を含む）の各画素についての画像信号の平均値を求
める。例えば、図５（Ｃ）に示すＥ１の列のｃ領域を検
出領域としている場合には、Ｅ１の列のｂ，ｃ，ｄ領域
の各画素の平均値を求める。この処理によって、その検
出領域周辺の背景の光量分布画像（シェーディング画
像）に対応したものが得られる。もちろん、平均値をと
る対象領域をさらに拡張してもよいし、Ｅ１の列の前後
の列の領域を、平均値をとる対象領域に含めてもよい。

【００３０】シェーディング補正回路４３は、さらに、
得られた平均値で各画素の画像信号を割り算する。この
結果、面光源１の面上の位置によって発光量に違いがあ
ったとしても、その違いが撮像に与える影響は低減され
る。

【００３１】なお、シェーディング補正の方法は、上述
した方法に限られない。例えば、以下のような方法を用
いることもできる。 （１）上述した方法において、各領域における各画素の
平均をとる代わりに、各領域における各画素の画像信号
のうちの中間値を用いる。 （２）上述した方法において、得られた平均値で各画像
信号を割り算する代わりに、各画像信号から平均値を減
算する。

【００３２】（３）各検出領域についてその都度シェー
ディング補正のための平均値を求めるのではなく、面光
源１からの光を直接に受光する等の方法によって、あら
かじめシェーディング画像を求めておく。そして、各検
出領域についてシェーディング補正を行う際に、既に求
められているシェーディング画像における画像信号を用
いて割り算処理や減算処理を行う。

【００３３】図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の左側には、
受光パターンの明暗を示す画像信号の一例が示されてい
る。この実施の形態ではシェーディング補正回路４３が
設けられているので、具体的には、シェーディング補正
回路４３の出力信号が示されている。ガラス２が平坦で
ある場合には受光パターンに拡大や縮小が生じないの
で、図６（Ａ）に示されたように、受光パターンの周期
は基本周期と一致する。

【００３４】ガラス２の表面に凹凸があると、屈折作用
によってＣＣＤカメラ３ａによる受光パターンにおいて
パターンの拡大または縮小が現れる。例えば、表面が凸
になっている部分からの透過光ではパターンの拡大が生
じ、凹になっている部分からの透過光ではパターンの縮
小が生ずる。その結果、図６（Ｂ），（Ｃ）の左側に示
されているように、受光パターンの周期が基本周期から
ずれる。よって、受光パターンにおけるパターンの周期
が基本周期からずれていることを検出できれば、ガラス
２の表面に凹凸があることを検出できる。

【００３５】そこで、平均化回路４３は、受光パターン
の周期の基本周期からのずれを検出するために、検出領
域中のシェーディング補正された各画素の明暗を平均化
するようなフィルタ処理を行う。この実施の形態では、
チェッカーパターンにおける基本周期に対応する５画素
によって１つの検出領域が構成されている。従って、平
均化回路４３は、５画素について画像信号を平均化す
る。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の右側には、平均化回
路４４の出力信号例が示されている。受光パターンの周
期が基本周期と一致しているときには、この平均化回路
４４は、１周期分の各信号を平均化した結果として図６
（Ａ）の右側に示すように値が一定である信号を出力す
る。

【００３６】ガラス２の表面に凸部分がある場合には、
平均化回路４４の入力信号において、図６（Ｂ）の左側
に示すように山部分と谷部分とが広がった信号が現れ
る。また、ガラス２の表面に凹部分がある場合には、図
６（Ｃ）の左側に示すように山部分と谷部分とが狭まっ
た信号が現れる。図６（Ａ）に示すように山部分および
谷部分が変化していない信号を入力すると一定の所定値
を出力する平均化回路４４に、図６（Ｂ）の左側に示す
ような受光パターンに拡大があった場合の信号が入力さ
れたときには、平均化回路４４は、図６（Ｂ）の右側に
示すように、所定値に対して凹凸が生じた信号を出力す
る。

【００３７】また、図６（Ｃ）の左側に示すような受光
パターンに縮小があった場合の信号が入力されたときに
も、図６（Ｃ）の右側に示すように、所定値に対して凹
凸が生じた信号を出力する。平均化回路４４の入力信号
において山部分と谷部分との広がりまたは狭まりの程度
が大きいほど、すなわち、ガラス２の表面における凹凸
の程度が大きいほど、平均化回路４４の出力信号におけ
る凹凸の程度は大きい。

【００３８】この実施の形態では、平均化回路４４の出
力を評価するために、最大値抽出回路４５、最小値抽出
回路４６および差演算回路４７が設けられている。最大
値抽出回路４５は、平均化回路４４からの各検出領域に
おける平均化された信号を入力し、その領域中の最大値
を出力する。最大値抽出回路４５は、例えば、一検出領
域すなわち基本周期中の最大値を出力するフィルタで構
成される。また、最小値抽出回路４６は、平均化回路４
４からの各検出領域における平均化された信号を入力
し、その領域中の最小値を出力する。最小値抽出回路４
６は、例えば、一検出領域すなわち基本周期中の最小値
を出力するフィルタで構成される。

【００３９】差演算回路４７は、最大値抽出回路４５の
出力と最小値抽出回路４６の出力との差を演算する。差
演算の対象は、一検出領域内、または、近隣の複数の検
出領域である。例えば、隣接する２つや３つの検出領域
である。隣接する２つの検出領域を差演算対象とした場
合には、２つの検出領域内での最大値と最小値との差が
差演算回路４７から出力される。

【００４０】もちろん、平均化回路４４が扱う検出領域
のサイズと差演算回路４７が扱う範囲のサイズとは、色
々に異ならせてよい。例えば、差演算回路４７が、平均
化回路４４が扱う検出領域の２〜１０倍の大きさの範囲
について最大値と最小値との差を求めるようにしてもよ
い。また、最大値抽出回路４５および最小値抽出回路４
６の対象領域を、平均化回路４４が扱う検出領域と異な
らせるようにしてもよい。

【００４１】そして、演算結果である差信号と、そのと
きに対象としていた検出領域の位置を示す位置信号を出
力する。ガラス２の表面に歪みがない場合には、図６
（Ａ）に示すように平均化回路４４の出力は一定になる
ので、差演算回路４７が出力する差信号は値０を示す。
しかし、ガラス２の表面に凹凸がある場合には、差信号
は０ではない値を示す。しかも、差信号の値は凹凸の程
度に対応している。従って、差演算回路４７が出力する
差信号の値および位置信号にもとづいて、ガラス２の変
形の程度および変形している位置を特定できる。

【００４２】例えば、図２８（Ｄ），（Ｅ）に示された
ような場合であっても、差演算回路４７が近隣の複数の
検出領域にわたって、または検出領域を越えた範囲を演
算対象の範囲として最小値と最大値との差を出力するよ
うにすれば、図２８（Ｄ）と図２８（Ｅ）に示された場
合とで、同様の差信号が出力される。よって、本発明に
よる方法によれば、従来の方法に比べてより凹凸の検出
可能範囲を広げることができる。

【００４３】なお、ガラス２の表面形状に変化があるが
パターンの拡大や縮小がない場合で、ＣＣＤカメラ３ａ
から出力信号における明部分の値が下がったり暗部分の
値が上がったりしたときにも、平均化回路４４によって
平均化された信号には凹凸が現れる。従って、本発明に
よる方法によって、そのような表面形状の変化も検出さ
れる。

【００４４】この実施の形態では、平均化回路４４、最
大値抽出回路４５、最小値抽出回路４６および差演算回
路４７は、メモリ４２に格納されたガラス２の全面に対
応した画像信号を逐次的に処理するようにしたが、メモ
リ４２内の２次元画像を一括処理するようにしてもよ
い。また、検出領域内の明暗を示す信号を平均化する方
法に代えて領域内の明暗の標準偏差を出力してもよい
し、平均化処理された信号の微分をとってガラス２の表
面形状を評価することもできる。

【００４５】［例１］次に、接触式測定機による測定結
果と、この実施の形態の評価装置における評価を比較し
た結果について説明する。図７（Ａ）〜（Ｅ）は、５枚
のガラスをサンプルＡ〜Ｅとして、それぞれ、一断面に
ついて片面の表面形状を接触式測定機で測定した結果を
示す。各サンプルＡ〜Ｅは、厚さ０．７ｍｍ，３００ｍ
ｍ角のガラスである。また、被測定物である各サンプル
Ａ〜Ｅには、半ピッチが１０〜１５ｍｍ程度のうねりが
ある。

【００４６】図８（Ａ）〜（Ｅ）は、サンプルＡ〜Ｅと
光軸を３０゜傾け、ＣＣＤカメラ３ａにおいてｆ２５の
レンズを用い絞りＦ１６という条件での、平均化回路４
４の出力を示す。使用したチェッカーパターンは白黒の
１ピッチが６ｍｍであり、サンプル面上では１画素が１
ｍｍ強、画像上では１ピッチが５画素程度になるように
した。図８（Ａ）〜（Ｅ）に示す結果が得られたそれぞ
れのサンプルＡ〜Ｅは、図７（Ａ）〜（Ｅ）に示す結果
が得られたそれぞれのサンプルＡ〜Ｅと同じものであ
る。

【００４７】上述したように、図８（Ａ）〜（Ｅ）に
は、受光パターンの周期が基本周期とずれた部分、すな
わち、ガラスの表面の凹凸がある箇所に対応した部分に
山部分または谷部分が現れている。実際には、ガラスの
表面形状とパターンの位相との関係に応じて、ガラスの
表面の凹部分が図８（Ａ）〜（Ｅ）における山部分に対
応したり谷部分に対応したりする。しかし、山部分に対
応した場合も谷部分に対応した場合も、山部分と谷部分
との差の絶対値と、ガラスの表面の凹凸の程度との間に
は相関がある。

【００４８】また、図８（Ａ）〜（Ｅ）は、サンプルの
帯状の一領域についての受光パターンの周期が基本周期
とずれた部分の分布を示しているが、そのような分布に
もとづいてその断面についての表面平坦度を直ちに評価
できる。そして、サンプルの全断面についての分布を出
力するようにすれば、サンプルの全面の表面平坦度を直
ちに評価できる。

【００４９】図９は、形状値と測定値との相関を示す説
明図である。形状値として、各サンプルの表面形状にお
ける隣り合う凸部と凹部の差のうちの最大値（真の値）
を用いている。また、測定値として、上述した実施の形
態の評価装置において、各サンプルについての差演算回
路４７から出力された差信号のうちの最大値を用いてい
る。図９に示すように、形状値と測定値とはよく相関し
ている。相関係数は０．８１となっている。

【００５０】なお、この実施の形態では、２次元のＣＣ
Ｄカメラ３ａを用いた場合について説明したが、１次元
の撮像素子を用いてもよい。図１０は光源３１としてコ
ントラスト既知の明暗をもったストライプパターンの光
を発生するものを用いた場合、ガラス２のある断面を透
過して１次元のＣＣＤカメラ（図示せず）の撮像面３２
０に透過光が到達する様子を示す説明図である。図１０
に示すように、この場合、ガラス２は、１次元の撮像面
３２に直交する方向に移動されつつ評価が実行される。
なお、この場合も、演算装置（図示せず）は、図４に示
されたように構成される。また、この場合にも、ガラス
２からの反射光を用いることもできる。

【００５１】図１１は、本発明による表面形状の評価装
置の他の構成例を示す構成図である。なお、この実施の
形態では、表面形状の評価装置としてのうねり形状の測
定装置を示す。図１１に示すように、測定装置は、運動
する輝点２０から発せられた光がガラス（被測定物）２
の表面で反射された光を受光して反射像を形成するカメ
ラ３と、カメラ３による反射像の軌跡を入力してうねり
形状を算出する計算機等の演算装置４とを含む。なお、
カメラ３として、エリアカメラ、ラインカメラ、ビデオ
カメラ、スティルカメラ等いずれの方式のものでも使用
可能である。また、フォトセンサを配列させたものなど
輝点２０の反射像を特定できるものであれば、いずれの
受光装置を使用してもよい。

【００５２】図１２は、この実施の形態における表面形
状の評価方法の概略工程を示すフローチャートである。
図２に示すように、この発明による表面形状の評価方法
では、まず、移動速度が既知の運動する輝点２０のガラ
ス２の表面での反射光をカメラ３で受光し、運動する反
射像を得る（ステップＳ１）。ガラス２の表面にうねり
がある場合には、カメラ３で撮像される反射像の軌跡
は、うねりの全くない理想的平面が与える反射像の軌跡
からずれる。すなわち、理想的平面が与える反射像の軌
跡に対して先行したり遅れたりする。

【００５３】そこで、得られた反射像の理想的平面によ
る反射像に対するずれ（先行情報または遅延情報）か
ら、ガラス２の表面のうねり形状の傾き（微分値）を算
出する（ステップＳ２）。そして、ガラス２の表面がほ
ぼ平面であることを拘束条件として、積分演算によって
うねり形状を得る（ステップＳ３）。

【００５４】次に、図１３〜図１８の説明図を参照し
て、図１１に示された装置および図１２に示された表面
形状の評価方法について説明する。図１３は、被測定物
のうねり形状の測定状況を示す説明図である。図１３に
示すように、輝点２０の反射像６は、カメラ３の受光素
子５上に結像する。経路７は、輝点２０を出射した光が
ガラス２の表面で反射されて受光素子５に到達するまで
の光路を示す。なお、ここでは、輝点２０が所定の一定
速度で移動する場合を例にする。

【００５５】上述したように、ガラス表面にうねりがあ
る場合には、得られた反射像６の各時刻における位置
は、理想的表面で反射された光による反射像の位置に対
して、先行したり遅れたりする。図１４は、反射像６の
軌跡が理想的平面による反射像９に対して先行している
状況を示す説明図である。また、図１５は、反射像６の
軌跡が理想的平面による反射像９に対して遅延している
状況を示す説明図である。図１４および図１５におい
て、実線で示される経路７は実際の光路を示している。
輝点２０から出射した光は、ガラス表面の反射点１１で
反射された後カメラ３のレンズ中心１０を経て受光素子
５に到達し反射像６を形成する。

【００５６】破線で示される経路８は、ガラス表面が理
想的平面である場合において、輝点２０から出射した光
がガラス表面の反射点１２で反射された後カメラ３のレ
ンズ中心１０を経て受光素子５に到達する光路を示す。
この場合、受光素子５において、図１４および図１５に
示された反射像９が形成される。ただし、反射像９は、
ガラス表面が理想的平面であると仮定した場合において
形成される像であって、現実に形成されるものではな
い。

【００５７】輝点２０は所定の速度で移動させられるの
で、ガラス表面が理想的表面であるならば、反射像９も
受光素子５上において所定速度で移動する。輝点２０の
移動速度が決まっていれば、演算装置４は各時刻におい
て、理想的表面で反射された光による反射像９の位置を
認識できる。演算装置４は、理想的表面で反射された光
による反射像９の位置を認識できるので、実際に得られ
た反射像６の位置の反射像９からのずれ量（先行量また
は遅延量）を知ることができる。

【００５８】図１６は、反射像６の軌跡が理想的平面に
よる反射像９に対して先行する場合の先行の程度とうね
り形状の傾き（微分値）との関係を示す説明図である。
また、図１７は、反射像６の軌跡が理想的平面による反
射像９に対して遅延する場合の遅延の程度とうねり形状
の傾き（微分値）との関係を示す説明図である。

【００５９】図１６および図１７において、αは、レン
ズ中心１０から経路８に延ばしたベクトルを基準とした
場合のレンズ中心１０から経路７に延ばしたベクトルが
形成する角度である。βは、レンズ中心１０から経路８
に延ばしたベクトルを基準とした場合のレンズ中心１０
から鉛直下方に延ばしたベクトルが形成する角度であ
る。γは、輝点２０から鉛直下方に延ばしたベクトルを
基準とした場合の輝点２０から経路７に延ばしたベクト
ルが形成する角度である。そして、δは、反射点１１の
垂線ベクトルを基準とした場合の反射点１１におけるう
ねり表面の法線ベクトルが形成する角度（法線ベクトル
の傾き）である。

【００６０】いずれの角度も、基準とするベクトルから
反時計方向に傾く場合に正の値をとるとする。従って、
図６に示された状況において、α＜０，δ＜０であり、
図１７に示された状況において、α＞０，δ＞０であ
る。

【００６１】

【数１】

【００６２】法線ベクトルの傾きδは、数１のように表
される。うねり形状をｚ＝ｆ（ｘ）なる関数で表現する
と、うねり形状の傾き（微分値）＝ｔａｎδは、数２で
表される。ｘ軸およびｚ軸は図１８に示すようにとら
れ、ｘ＝０の点は、例えば、ガラス表面の左端に設定さ
れる。

【００６３】

【数２】

【００６４】従って、うねり形状ｚは、数３のように求
められる。数３において、Ｃは積分定数である。フラッ
トパネルディスプレイに用いられるガラス２の表面形状
は、細かなうねりがあるかもしれないがほぼ平坦であ
る。従って、数４に示す関係が成り立つと考えてよい。
すなわち、ガラス表面におけるうねりの平均値は０であ
るという条件を付加する。すると、数３における積分定
数Ｃは、数４の拘束条件を満足するように決定すること
ができる。ただし、数４において、理想的表面をｚ＝０
の平面としている。

【００６５】

【数３】

【００６６】

【数４】

【００６７】具体的には以下のような処理が行われる。
演算装置４は、カメラ３から各時刻における受光素子５
上の反射像６を入力し、各時刻における反射像６の位置
情報を得る。また、輝点２０の移動速度はあらかじめ定
められている一定速度であるので、各時刻における輝点
２０の位置および理想的平面による反射像９の位置情報
も認識できる。反射像６，９の受光素子５における位置
は、ガラス表面における反射点１１，１２の位置に対応
している。

【００６８】また、レンズ中心１０の位置も定まったも
のである。各時刻における輝点２０の位置が認識でき、
各時刻における反射点１１，１２の位置は反射像６，９
の受光素子５における位置から決定でき、また、レンズ
中心１０の位置も既知であるので、演算装置４は、各時
刻における各角度α，β，γを算出することができる。
従って、数１にもとづいて各時刻におけるδを計算でき
る。なお、各時刻における反射点１１の位置は、数２〜
数４におけるｘの値である。

【００６９】各時刻におけるδが算出されたので、演算
装置４は、容易に各時刻におけるｔａｎδ（＝ｆ’
（ｘ））の値を算出できる。各時刻におけるｆ’（ｘ）
が、ｆ’（ｘ１），ｆ’（ｘ２），ｆ’（ｘ３），・・
・，ｆ’（ｘｎ）のようにｎ個得られたとし、Δ（ｘ）
を以下のように定義する。 Δ（ｘ１）＝（ｆ’（ｘ１）＋ｆ’（ｘ２））×（ｘ２−ｘ１）／２ Δ（ｘ２）＝（ｆ’（ｘ２）＋ｆ’（ｘ３））×（ｘ３−ｘ２）／２ ・ ・ Δ（ｘ(n-1) ）＝（ｆ’（ｘ(n-1) ）＋ｆ’（ｘｎ））×（ｘｎ−ｘ(n-1) ）／ ２

【００７０】うねり形状は、ｆ’（ｘ）を数値積分する
ことにより求めることができる。具体的には、演算装置
４は、 ｆ（ｘｎ）＝Δ（ｘ１）＋Δ（ｘ２）＋・・・＋Δ（ｘ
(n-1) ） を算出することにより、各ｘにおけるうねりの高さを得
る。

【００７１】このようにして得られたうねり形状は必ず
しも数４を満たすとは限らないが、演算装置４は、数３
における積分定数Ｃを、 Ｃ＝−（ｆ（ｘ１）＋ｆ（ｘ２））×（ｘ２−ｘ１）／２ −（ｆ（ｘ２）＋ｆ（ｘ３））×（ｘ３−ｘ２）／２ ・ ・ −（ｆ（ｘ(n-1) ）＋ｆ（ｘｎ））×（ｘｎ−ｘ(n-1) ）／２ のように定めることにより、数４を満たすうねり形状を
得ることができる。

【００７２】［例２］次に、この実施の形態の表面形状
の評価方法の妥当性をシミュレーションによって評価し
た例を示す。このシミュレーションでは、図１９に示す
ような光学系を想定した。図１９において、ａは被測定
物２の端部とレンズ中心１０からおろした垂線との間の
距離、ｂは被測定物１の幅、ｃは輝点２０とレンズ中心
１０との間の距離、ｈは理想的平面（被測定物２の表面
のうねりの平均的平面）からのレンズ中心１０の高さで
ある。

【００７３】シミュレーションにおいて、輝点２０、理
想的平面およびレンズ中心１０の位置関係は既知である
とした。具体的には、ａ＝４５０ｍｍ、ｂ＝２５０ｍ
ｍ、ｃ＝１３００ｍｍ、ｈ＝２８．４３ｍｍとした。ま
た、被測定物２の表面のうねり形状を振幅ａ₁ ，ａ₂ 、
波長Ｌ₁ ，Ｌ₂ を有する数５で表される関数で表現し
た。

【００７４】

【数５】

【００７５】図２０（Ａ）は、数５においてａ₁ ＝０．
００００５ｍｍ、Ｌ₁ ＝１０ｍｍ、ａ₂ ＝０．０ｍｍ、
Ｌ₂ ＝２０．０ｍｍとした場合のうねり形状を示す波形
図である。図２０（Ｂ）は、図１９に示された位置関係
を有する光学系および図２０（Ａ）に示された表面形状
を有する被測定物を対象として上述した測定方法を実施
した場合に得られたうねり形状を示す波形図である。図
２０（Ｂ）に示すうねり形状は、図２０（Ａ）に示され
たうねり形状とほぼ一致している、すなわち、本発明に
よる方法によって、うねり形状が正しく測定できること
が確認された。

【００７６】図２１（Ａ）は、数５においてａ₁ ＝０．
００００５ｍｍ、Ｌ₁ ＝１０ｍｍ、ａ₂ ＝０．００００
５ｍｍ、Ｌ₂ ＝２０．０ｍｍとした場合のうねり形状を
示す波形図である。図２１（Ｂ）は、図１９に示された
位置関係を有する光学系および図２１（Ａ）に示された
表面形状を有する被測定物を対象として上述した測定方
法を実施した場合に得られたうねり形状を示す波形図で
ある。図２１（Ｂ）に示すうねり形状は、図２１（Ａ）
に示されたうねり形状とほぼ一致している、すなわち、
本発明による方法によって、表面形状が正しく測定でき
ることが確認された。

【００７７】また、本発明による表面形状の評価方法で
は、観測値にもとづく角度算出計算および積分のための
加減算処理を行えばよいので、演算装置４の演算量はさ
ほど多くない。

【００７８】図２２は、移動する輝点２０の一実現例を
示す説明図である。この例では、レーザ光源２１からの
光を移動可能なミラー２２で反射させ、反射光がスクリ
ーン２３に照射されるようにする。このようにした場
合、反射光のスクリーン２３における照射点を、輝点２
０として使用することができる。ここで、スクリーン２
３上で輝点２０が等速で移動するようにミラー２２を移
動させれば、等速で移動する輝点２０が実現される。な
お、図２２にはミラー２２が移動していく形態が示され
ているが、実際にミラー２２が移動する形態に代えて、
ポリゴンミラーのような回転ミラーと補正ミラーとを用
いて、ミラー移動を容易に実現することができる。

【００７９】なお、上記の実施の形態では、ガラス２の
表面における異なる地点による各反射像６を形成可能な
基準体であって位置が特定されうる基準体として、等速
で運動する輝点２０を用いた例について説明した。しか
し、移動速度があらかじめ決められていれば、輝点２０
の移動速度が等速でなくても本発明を適用できる。ま
た、基準体として、そのように作成された輝点２０に限
らず、自身が移動する物理的な点（物点）を使用しても
よい。

【００８０】物点として、例えば、そのものが移動する
点光源や、照明環境下に置かれた移動可能な点を用いる
ことができる。物点として移動する点光源を用いた場合
には反射像６は明点となり、物点として照明環境下に置
かれた移動可能な点を場合には反射像６は暗点となる。
なお、輝点および物点は数学的な意味での点ではなく、
現実には、ある程度の広がりをもつ領域となる。

【００８１】上記の実施の形態では一次元のうねり形状
を測定する場合について説明したが、被測定物２の全表
面にわたってうねり形状を測定する場合には、例えば、
図２３に示すように、被測定物２を経路７と直交する方
向に移動させればよい。そして、演算装置４は、被測定
物２の表面の各列（図２３において破線間で示される仮
想的な各列）について上述した演算を実施する。なお、
図２３には被測定物１が移動する場合を示したが、運動
する輝点２０を、経路７と直交する方向に移動させても
よい。

【００８２】図２４は、この発明の他の実施の形態の表
面形状の評価装置の概略構成例を示す構成図である。こ
の実施の形態では、ガラス（被測定物）２の表面におけ
る異なる地点による各反射像６を形成可能な基準体であ
って位置が特定されうる基準体として、運動する輝点２
０に代えて、輝度ピッチが既知であるストライプパター
ン６１が用いられる。ストライプパターン６１の各高輝
度部分６２からの光のガラス表面による反射像はカメラ
３で撮像された後、演算装置４に入力する。

【００８３】ストライプパターン６１において輝度ピッ
チは既知であるから、演算装置４は、カメラ３の受光素
子５における理想的平面による反射像９の各位置を認識
することができる。演算装置４は、理想的平面による反
射像９の各位置からの実際の反射像６の位置のずれにも
とづいて、上述した演算によってうねり形状を算出す
る。このように、移動する輝点２０の時間情報（各時刻
における反射像６，９の位置情報）に代えて、ストライ
プパターン６１の空間情報（各高輝度部分６２に対応し
た反射像６，９の位置情報）を用いても、ガラス表面の
うねり形状を測定することができる。

【００８４】［例３］次に、この実施の形態の方法によ
って被測定物として板状のガラスを実測した例を示す。
この例では、図１９に示された光学系位置関係を用い、
具体的には図２４に示された装置を用いた。図１９にお
いて、ａは被測定物２の端部とレンズ中心１０からおろ
した垂線との間の距離、ｂは被測定物１の幅、ｃは輝点
２０とレンズ中心１０との間の距離、ｈは理想的平面
（被測定物２の表面のうねりの平均的平面）からのレン
ズ中心１０の高さである。

【００８５】ストライプパターン６１の設置位置、理想
的平面、およびレンズ中心１０の位置関係は既知である
とした。具体的には、ａ＝２２５ｍｍ、ｂ＝３００ｍ
ｍ、ｃ＝７５０ｍｍ、ｈ＝６０ｍｍとした。また、使用
したストライプパターン６１の高輝度部および低輝度部
の１周期を１ｍｍとした。従って、被測定物２の中心上
では１周期は０．５ｍｍである。そして、カメラ３にお
いて絞りＦ１６、焦点距離５５ｍｍのレンズを用いた。
ストライプパターン６１における画素分解能は約０．０
９ｍｍ、被測定物２の中心上で画素分解能は約０．０４
ｍｍとなり、ストライプの１周期は１１〜１２画素に相
当する。

【００８６】図２５（Ａ）は、接触式測定機によって被
測定物２の表面形状を測定した結果を示す。また、図２
５（Ｂ）は、同じ被測定物２に対してこの実施の形態に
よる方法を実施して得られた表面形状を示す。図２５
（Ｂ）に示された表面形状は、図２５（Ａ）に示された
表面形状にほぼ一致しているので、本発明によって表面
形状が正しく測定できていることがわかる。

【００８７】図１および図４に示された実施の形態にお
ける方法を実施した例では、すなわち、図７に示された
各形状のサンプルの表面形状を測定した例では、各サン
プルにおいて半ピッチが１０〜１５ｍｍ程度のうねりが
あるのに対して、パターンの白黒の１ピッチが６ｍｍで
あるような比較的両者が近接している条件で測定が行わ
れた。

【００８８】そのような条件では、基本周期からのずれ
量と表面形状との間に直接相関があるので凹凸のレベル
に高い相関がある。従って、図７に示された各形状のサ
ンプルの表面形状を測定した例ではサンプル面で１画素
が１ｍｍ程度になるようにしたが、そのような解像度の
低い条件でも十分に凹凸レベルを評価することができ
る。

【００８９】一方、上記の例（図２５（Ｂ）に示された
波形を得た例）のように、被測定物２の中心上での１周
期が０．５ｍｍというような、うねりの半ピッチに比べ
て十分小さい場合には、既に説明したような最大値と最
小値との差を算出するまでもなく、表面形状の変化の絶
対値（うねり形状の傾きの絶対値）は基本周期からのず
れ量の絶対値に関しても相関がある。よって、そのよう
な場合には、画像から算出した基本周期のずれ量の絶対
値をピーク毎にプラスマイナス反転させて積分すること
によって、表面形状を算出することができる。このよう
な算出方法によれば計算が簡易化される。なお、ピーク
毎に正負反転させるのは、絶対値で得られるデータを本
来の凹凸に関するデータに戻すためである。また、ずれ
量の絶対値に代えてずれ量の二乗値を用いても、値は異
なるものの、同様の結果が得られる。

【００９０】［例４］図２６（Ｂ）は、例３と同一の条
件で画像を撮像した場合の基本周期からのずれ量の絶対
値を示す。ただし、この例では、演算装置４は、基本周
期でスムージング処理を施して平均化された値を算出
し、算出された値と、５周期分の平均であるシェーディ
ング信号との差の絶対値を、基本周期からのずれ量の絶
対値とする。すなわち、平均化信号の増減の絶対値を、
明暗周期の基本周期からのずれ量とする。

【００９１】被測定物２の変形によって基本周期からの
ずれが生ずるときには、パターンの位相によって、スム
ージング幅に明るい部分が多い場合と暗い部分が多い場
合とのどちらの可能性もある。そこで、どちらの場合も
評価できるように絶対値をとっている。図２６（Ａ）
は、接触式測定機によって被測定物２の表面形状を測定
し、その微分の絶対値を算出した結果を示す。

【００９２】また、図２７（Ａ）は、接触式測定機によ
る被測定物２の表面形状の測定結果を示す。図２７
（Ｂ）は、図２６（Ｂ）に示された結果を極小値毎に正
負反転し、それを積分することによって得られた形状を
示す。両者の形状は酷似しているので、基本周期のずれ
量の絶対値（または二乗値）をピーク毎にプラスマイナ
ス反転させて積分することによって、表面形状を評価で
きることがわかる。

【００９３】なお、上記の各実施の形態では被測定物と
してガラス２を例にとったが、本発明は、光を反射する
ことができる表面をもつものであれば、ガラス２以外の
被測定物の表面のうねり形状を測定する場合にも適用で
きる。

【００９４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、表面形
状の評価方法および評価装置を、透過光または反射光に
よる受光画像における明暗周期の基本周期からのずれに
もとづいて被評価物体の表面形状を評価するものとした
ので、ガラス等の板状物の表面形状における歪み等を短
時間でより精度よく評価できる。また、受光画像におけ
る基本周期に対応した領域の明暗を平均化し、平均化さ
れた信号にもとづいて被評価物体の表面形状を評価する
ように構成した場合には、従来の方法または装置に対し
て、歪みの検出可能範囲を広げることができる効果があ
る。

【００９５】また、表面形状の評価方法および評価装置
を、被測定物が理想的平面を有する場合の各反射像に対
する基準体の各観測反射像のずれ量を得て、各ずれ量か
ら被測定物のうねり形状の傾きを求め、被測定物の表面
がほぼ平坦であることを拘束条件としてうねり形状の傾
きを積分してうねり形状を求めるように構成した場合に
は、非接触で短時間に高精度でうねり形状を求めること
ができる。従って、大面積の被測定物の全面にわたって
リアルタイムでうねり形状を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による表面形状の評価装置の一構成例
を示す構成図である。

【図２】 本発明による表面形状の評価装置の他の構成
例を示す構成図である。

【図３】 パターンの種類を示す説明図である。

【図４】 演算装置の一構成例を示すブロック図であ
る。

【図５】 （Ａ）はガラスの一断面を透過して撮像面の
一列に到達する光を示し、（Ｂ）はチェッカーパターン
の一部を断面Ｄ０〜Ｄ１４とともに示し、（Ｃ）は
（Ｂ）に示されたチェッカーパターンに対応する撮像面
の様子を示す説明図である。

【図６】 受光パターンの明暗を示す画像信号および平
均化信号の一例を示す波形図である。

【図７】 各サンプルの一断面について片面の表面形状
を接触式測定機で測定した結果を示す説明図である。

【図８】 各サンプルについての平均化回路の出力を示
す説明図である。

【図９】 形状値と測定値との相関を示す説明図であ
る。

【図１０】 本発明による表面形状の評価装置のさらに
他の構成例を示す構成図である。

【図１１】 本発明による表面形状の評価装置のさらに
他の構成例を示す構成図である。

【図１２】 本発明による表面形状の評価方法の概略工
程を示すフローチャートである。

【図１３】 被測定物のうねり形状の測定状況を示す説
明図である。

【図１４】 観測された反射像の軌跡が理想的平面によ
る反射像に対して先行している状況を示す説明図であ
る。

【図１５】 観測された反射像の軌跡が理想的平面によ
る反射像に対して遅延している状況を示す説明図であ
る。

【図１６】 観測された反射像の軌跡が理想的平面によ
る反射像に対して先行する場合の先行の程度とうねり形
状の傾きとの関係を示す説明図である。

【図１７】 観測された反射像の軌跡が理想的平面によ
る反射像に対して遅延する場合の遅延の程度とうねり形
状の傾きとの関係を示す説明図である。

【図１８】 ｘ軸およびｚ軸の定義を示す説明図であ
る。

【図１９】 シミュレーションにおいて用いられた光学
系を示す説明図である。

【図２０】 うねり形状の一例および本発明による表面
形状の評価方法のシミュレーションで得られたうねり形
状を示す説明図である。

【図２１】 うねり形状の他の例および本発明による表
面形状の評価方法のシミュレーションで得られたうねり
形状を示す説明図である。

【図２２】 移動する輝点の一実現例を示す説明図であ
る。

【図２３】 被測定物の全表面にわたるうねり形状の測
定の一実施例を示す説明図である。

【図２４】 この発明の他の実施の形態のうねり形状の
測定装置の概略構成例を示す構成図である。

【図２５】 （Ａ）は、接触式測定機によって被測定物
の表面形状を測定した結果を示し、（Ｂ）は、例３にお
いて同じ被測定物に対して本発明による方法を実施して
得られた表面形状を示す説明図である。

【図２６】 （Ａ）は、接触式測定機によって被測定物
の表面形状を測定しその微分の絶対値を算出した結果を
示し、（Ｂ）は、例４において画像を撮像した場合の基
本周期からのずれ量の絶対値を示す説明図である。

【図２７】 （Ａ）は、接触式測定機による被測定物の
表面形状の測定結果を示し、（Ｂ）は、図２６（Ｂ）に
示された結果を極小値毎に正負反転しそれを積分するこ
とによって得られた形状を示す説明図である。

【図２８】 従来の表面形状の評価方法を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１ 面光源 ２ ガラス（被測定物） ３ カメラ ３ａ ＣＣＤカメラ ４ 演算装置 ４ａ 撮像面 ６，９ 反射像 １１，１２ 反射点 ２０ 輝点 ４３ シェーディング回路 ４４ 平均化回路 ４５ 最大値抽出回路 ４６ 最小値抽出回路 ４７ 差演算回路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な明暗を有するパターンを被評価
   物体に照射し、 前記被評価物体を透過したパターンまたは反射したパタ
   ーンを受光し、 前記被評価物体に照射されたパターンにおける明暗周期
   に対する受光画像における明暗周期のずれにもとづいて
   前記被評価物体の表面形状を評価する表面形状の評価方
   法。
2. 【請求項２】 被評価物体に照射されたパターンにおけ
   る明暗周期に対応した受光画像における領域の明暗を平
   均化し、 平均化された信号にもとづいて前記被評価物体の表面形
   状を評価する請求項１記載の表面形状の評価方法。
3. 【請求項３】 平均化された信号にもとづいて受光画像
   における明暗周期のずれ部分およびずれ量を測定し、測
   定結果にもとづいて前記被評価物体の表面形状を評価す
   る請求項２記載の表面形状の評価方法。
4. 【請求項４】 平均化された信号中における振幅の高い
   部分とその近傍の振幅の低い部分との差によって被評価
   物体の表面形状を評価する請求項２または請求項３記載
   の表面形状の評価方法。
5. 【請求項５】 明暗周期のずれ量として平均化信号の増
   減の絶対値または二乗値を用いる請求項１または請求項
   ３記載の表面形状の評価方法。
6. 【請求項６】 被測定物の表面における異なる地点によ
   る各反射像を形成するものであって、位置を特定可能な
   基準体の前記各反射像を観測し、 前記被測定物が理想的平面を有する場合の各反射像に対
   する各観測反射像のずれ量を得て、 前記各ずれ量から前記被測定物のうねり形状の傾きを求
   め、 前記被測定物の表面がほぼ平坦であることを拘束条件と
   して、前記うねり形状の傾きを積分して前記被測定物の
   うねり形状を求める表面形状の評価方法。
7. 【請求項７】 基準体は、移動速度既知の運動する輝点
   または物点である請求項６記載の表面形状の評価方法。
8. 【請求項８】 基準体は、周期的な明暗を有するパター
   ンである請求項６記載の表面形状の評価方法。
9. 【請求項９】 周期的な明暗を有するパターンを被評価
   物体に照射する光源と、 前記被評価物体を透過したパターンまたは反射したパタ
   ーンを受光する受光手段と、 前記光源のパターンにおける明暗周期に対する前記受光
   手段による受光画像における明暗周期のずれにもとづい
   て前記被評価物体の表面形状を評価する評価手段とを備
   えた表面形状の評価装置。
10. 【請求項１０】 評価手段は、被評価物体に照射された
    パターンにおける明暗周期に対応した受光画像における
    領域の明暗を平均化する平均化手段と、前記平均化手段
    が出力する平均化信号を用いて前記被評価物体における
    表面形状の変形箇所と変形量とを特定するための信号を
    出力する処理手段とを含む請求項９記載の表面形状の評
    価装置。
11. 【請求項１１】 被測定物の表面における異なる地点に
    よる各反射像を形成するものであって位置を特定可能な
    基準体と、 前記基準体の前記被測定物の表面による各反射像を得る
    受光手段と、 前記被測定物が理想的平面を有する場合の各反射像に対
    する前記受光手段が得た各反射像のずれ量を算出し、前
    記各ずれ量から前記被測定物のうねり形状の傾きを求
    め、前記被測定物の表面がほぼ平坦であることを拘束条
    件として前記うねり形状の傾きを積分して前記被測定物
    のうねり形状を求める求める演算手段とを備えた表面形
    状の評価装置。