JPS63109309A - 非接触式平坦度測定装置 - Google Patents
非接触式平坦度測定装置Info
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- JPS63109309A JPS63109309A JP25627386A JP25627386A JPS63109309A JP S63109309 A JPS63109309 A JP S63109309A JP 25627386 A JP25627386 A JP 25627386A JP 25627386 A JP25627386 A JP 25627386A JP S63109309 A JPS63109309 A JP S63109309A
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
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。
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〕
本発明は、鏡面光沢を有する試料面の平坦度測定装置に
係り、特に、塗膜または塗装面その他の被測定面のうね
りあるいはゆず肌等の平坦度を非接触式に測定する装置
に関する。
係り、特に、塗膜または塗装面その他の被測定面のうね
りあるいはゆず肌等の平坦度を非接触式に測定する装置
に関する。
塗膜または塗装面の平坦度を測定する装置としては、例
えば、特開昭５６−７６００４号が知られている。この
装置は、光源と、明暗パターンと。
えば、特開昭５６−７６００４号が知られている。この
装置は、光源と、明暗パターンと。
結像レンズと、光電変換素子等とからなり、被測定試料
表面にスペーサを接触させ、前記構成要素と所定の位置
関係を保ちながら、平坦度を測定している。
表面にスペーサを接触させ、前記構成要素と所定の位置
関係を保ちながら、平坦度を測定している。
従来の平坦度測定装置は、いずれも、測定装置端部に設
けたスペーサを被測定試料面に接触させて位置決めし、
平坦度を測定していたので、次のような問題があった。
けたスペーサを被測定試料面に接触させて位置決めし、
平坦度を測定していたので、次のような問題があった。
ａ、被測定試料面に傷をつけ易い。
ｂ、試料が生乾きの塗膜の場合、スペーサの跡がついて
しまう。
しまう。
Ｃ０試料が軟らかい場合１位置決めが困難であり、また
表面を歪ませて測定値に誤差を与える可能性がある。
表面を歪ませて測定値に誤差を与える可能性がある。
本発明の目的は、被測定試料面に何ら影響を与えること
なく測定可能な非接触式平坦度測定装置を提供すること
である。
なく測定可能な非接触式平坦度測定装置を提供すること
である。
本発明は、上記目的を達成するために、光源と、光源に
近接して設置され明暗が交互に多数繰り返される格子と
、格子を透過した光を被測定試料面に反射させた後に格
子の実像を結像させるレンズと、レンズによる格子像の
結像面に設置され格子像の光強度分布を光電変換する光
電変換ユニットと、光電変換ユニットからの変換信号に
基づき被測定試料面が格子、レンズ、および光電変換ユ
ニットに対し所定位置に設置されたか否かを判定し、結
果を遠、近、傾き、および正常に分けて出力する試料設
置位置判定回路と、正常設置判定後に光電変換ユニット
からの変換信号に基づき格子像のピッチＰｉを検出し、
ピッチＰｉの標準偏差σッチ信号処理回路と、試料設置
位置判定結果および平坦度を表示する表示ユニットとか
らなる非接触式平坦度測定装置を提案するものである。
近接して設置され明暗が交互に多数繰り返される格子と
、格子を透過した光を被測定試料面に反射させた後に格
子の実像を結像させるレンズと、レンズによる格子像の
結像面に設置され格子像の光強度分布を光電変換する光
電変換ユニットと、光電変換ユニットからの変換信号に
基づき被測定試料面が格子、レンズ、および光電変換ユ
ニットに対し所定位置に設置されたか否かを判定し、結
果を遠、近、傾き、および正常に分けて出力する試料設
置位置判定回路と、正常設置判定後に光電変換ユニット
からの変換信号に基づき格子像のピッチＰｉを検出し、
ピッチＰｉの標準偏差σッチ信号処理回路と、試料設置
位置判定結果および平坦度を表示する表示ユニットとか
らなる非接触式平坦度測定装置を提案するものである。
光電変換ユニットがリニア形イメージセンサである場合
は、試料設置位置判定回路として、格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、両端付近の格子像のコ
ントラストまたはピッチの平均からのずれに基づき被測
定試料面の傾きを判定する回路を用いる。
は、試料設置位置判定回路として、格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、両端付近の格子像のコ
ントラストまたはピッチの平均からのずれに基づき被測
定試料面の傾きを判定する回路を用いる。
光電変換ユニットがエリア形イメージセンサである場合
は、試料設置位置判定回路として、格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、エリア形イメージセン
サの異なるセンサ列上の格子像のコントラストまたはピ
ッチのずれに基づき被測定試料面の傾きを判定する回路
を採用する。
は、試料設置位置判定回路として、格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、エリア形イメージセン
サの異なるセンサ列上の格子像のコントラストまたはピ
ッチのずれに基づき被測定試料面の傾きを判定する回路
を採用する。
また、光電変換ユニットを、被測定試料面の設置位置遠
近判定および平坦度測定角イメージセンサと、このイメ
ージセンサの上下左右に設置された傾き判定用イメージ
センサとで構成し、試料設置位置判定回路として、格子
像のコントラストおよびピッチ数の少なくともひとつに
基づき被測定試料面の遠近を判定するとともに、上下お
よび左右のイメージセンサの出力差から被測定試料面の
傾きを判定する回路を使うこともできる。
近判定および平坦度測定角イメージセンサと、このイメ
ージセンサの上下左右に設置された傾き判定用イメージ
センサとで構成し、試料設置位置判定回路として、格子
像のコントラストおよびピッチ数の少なくともひとつに
基づき被測定試料面の遠近を判定するとともに、上下お
よび左右のイメージセンサの出力差から被測定試料面の
傾きを判定する回路を使うこともできる。
いずれの場合も、格子像の１ピッチの範囲内で格子パタ
ーンと直角方向に格子を移動させる機構を設置しても良
く、さらに、格子像の１ピッチの範囲内で格子パターン
と直角方向にイメージセンサを移動させる機構を備える
こともできる。
ーンと直角方向に格子を移動させる機構を設置しても良
く、さらに、格子像の１ピッチの範囲内で格子パターン
と直角方向にイメージセンサを移動させる機構を備える
こともできる。
本発明においては、従来の接触型スペーサに代えて、被
測定試料面が所定位置に設置されたが否かを判定する試
料設置位置判定回路を設けたので。
測定試料面が所定位置に設置されたが否かを判定する試
料設置位置判定回路を設けたので。
被測定試料面に何ら影響を与えることなく平坦度を測定
できる。
できる。
第１図は、本発明による非接触式平坦度測定装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。図において、１は
タングステンランプまたはハロゲンランプ等の光源、２
はすりガラスまたはオパールガラス等の拡散板、３は明
暗が交互に多数繰り返される格子である。格子３は、第
３図に示すように、ガラス基板にクロム蒸着またはアル
ミ蒸着した幅０．１ｍａの暗格子３１と、蒸着していな
い幅０．１１ｍの明格子３２とが、同一ピッチで約１０
ｍの長さに亙って交互に繰り返されている格子である。
施例の構成を示すブロック図である。図において、１は
タングステンランプまたはハロゲンランプ等の光源、２
はすりガラスまたはオパールガラス等の拡散板、３は明
暗が交互に多数繰り返される格子である。格子３は、第
３図に示すように、ガラス基板にクロム蒸着またはアル
ミ蒸着した幅０．１ｍａの暗格子３１と、蒸着していな
い幅０．１１ｍの明格子３２とが、同一ピッチで約１０
ｍの長さに亙って交互に繰り返されている格子である。
投影レンズ４は、試料面１２を介して、リニア形ＣＣＤ
５上に格子像を結像させるレンズである。リニア形ＣＣ
Ｄ５は、格子像の結像面に位置し、格子像を光電変換す
る。６は前記各部材１〜５を納めるケースである。信号
処理ユニット８には、平坦度表示部９と試料設置位置表
示部１１とを含む表示パネルと測定スイッチ１ｏとが設
けられている。
５上に格子像を結像させるレンズである。リニア形ＣＣ
Ｄ５は、格子像の結像面に位置し、格子像を光電変換す
る。６は前記各部材１〜５を納めるケースである。信号
処理ユニット８には、平坦度表示部９と試料設置位置表
示部１１とを含む表示パネルと測定スイッチ１ｏとが設
けられている。
本実施例が、外観上、第２図の従来例と異なるのは、被
測定試料面に接触して所定位置に保持するスペーサ７が
ない代りに、試料設置位置表示部１１を有する点である
。試料設置位置表示部１１は、被測定試料面と測定装置
ケース６との位置関係に応じて、ＦＡＲ，ＮＥＡＲ，Ｔ
ＩＬＴ。
測定試料面に接触して所定位置に保持するスペーサ７が
ない代りに、試料設置位置表示部１１を有する点である
。試料設置位置表示部１１は、被測定試料面と測定装置
ケース６との位置関係に応じて、ＦＡＲ，ＮＥＡＲ，Ｔ
ＩＬＴ。
０、に、等を表示する。
第６図に示すように、リニア形ＣＣＤ５に生じたアナロ
グ信号は、バイパスフィルタ１３とアンプ１４とサンプ
ルホルダ１５を介して、Ａ／Ｄコンバータ１６に入力さ
れる。Ａ／Ｄコンバータ１６は、アンプ１５の出力信号
を逐次アナログ／ディジタル変換し、メモリ回路１７に
格子像の光電変換波形を記憶させる。１８は本測定装置
全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、９は前述のよ
うにＣＰＵｌ８で演算処理された平坦度を、また１１は
被測定試料表面の設置位置判定結果を表示する表示部、
１０は測定スイッチ、１９はＣＰＵｌ８の動作に必要な
プログラムやパラメータを記憶しているリードオンメモ
リ（ＲＯＭ）、２０はメモリ回路１７からのデータや計
算データを記憶しているランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）である。
グ信号は、バイパスフィルタ１３とアンプ１４とサンプ
ルホルダ１５を介して、Ａ／Ｄコンバータ１６に入力さ
れる。Ａ／Ｄコンバータ１６は、アンプ１５の出力信号
を逐次アナログ／ディジタル変換し、メモリ回路１７に
格子像の光電変換波形を記憶させる。１８は本測定装置
全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、９は前述のよ
うにＣＰＵｌ８で演算処理された平坦度を、また１１は
被測定試料表面の設置位置判定結果を表示する表示部、
１０は測定スイッチ、１９はＣＰＵｌ８の動作に必要な
プログラムやパラメータを記憶しているリードオンメモ
リ（ＲＯＭ）、２０はメモリ回路１７からのデータや計
算データを記憶しているランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）である。
以上のように構成した本発明による非接触式平坦度測定
装置の動作を次に説明する。ここでは、投影レンズ４の
焦点距離を、、５０ ｍｍ、格子３がら投影レンズ４ま
での距離を６０＋ｎｍ、投影レンズ４がらリニア形ＣＣ
Ｄ５までの距離を３００１１ＷＩとし、投影倍率を５倍
と仮定する。
装置の動作を次に説明する。ここでは、投影レンズ４の
焦点距離を、、５０ ｍｍ、格子３がら投影レンズ４ま
での距離を６０＋ｎｍ、投影レンズ４がらリニア形ＣＣ
Ｄ５までの距離を３００１１ＷＩとし、投影倍率を５倍
と仮定する。
光源１からの光線は、拡散板２により均一な強度分布と
なり、格子３を照明する。そこで、投影レンズ４は、格
子３を透過してきた光を、試料表面１２を介して、リニ
ア形ＣＣＤ５上に結像させ、格子３の実像を作る。
なり、格子３を照明する。そこで、投影レンズ４は、格
子３を透過してきた光を、試料表面１２を介して、リニ
ア形ＣＣＤ５上に結像させ、格子３の実像を作る。
試料が平面鏡の場合、平面鏡を所定位置に保つと、格子
像は、第４図に示すように、５倍に拡大投影され、０．
５ａｓピッチの明暗の歪みのない連続した像がリニア形
ＣＣＤ５上に結像される。ＣＣＤ５により光電変換され
た出力信号は、第５図のようになり、バイパスフィルタ
１３に送られる。
像は、第４図に示すように、５倍に拡大投影され、０．
５ａｓピッチの明暗の歪みのない連続した像がリニア形
ＣＣＤ５上に結像される。ＣＣＤ５により光電変換され
た出力信号は、第５図のようになり、バイパスフィルタ
１３に送られる。
バイパスフィルタ１３では、太陽光や室内の照明光など
の外乱光がリニア形ＣＣＤ５に入光したとき、リニア形
Ｃ：ＣＤ５の出力信号に重畳した低周波信号を除去する
。バイパスフィルタ１３の出力信号はアンプ１４で増幅
され、サンプルホルダ１５でホールドされてＡ／Ｄコン
バータ１６に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１６では、
リニア形ＣＣＤ５により光電変換された格子像の信号が
、ＣＰＵ１８で作成されたタイミング信号に同期して、
アナログ量からディジタル量に逐次変換される。変換さ
れたディジタル値はメモリ回路１７に記憶される。
の外乱光がリニア形ＣＣＤ５に入光したとき、リニア形
Ｃ：ＣＤ５の出力信号に重畳した低周波信号を除去する
。バイパスフィルタ１３の出力信号はアンプ１４で増幅
され、サンプルホルダ１５でホールドされてＡ／Ｄコン
バータ１６に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１６では、
リニア形ＣＣＤ５により光電変換された格子像の信号が
、ＣＰＵ１８で作成されたタイミング信号に同期して、
アナログ量からディジタル量に逐次変換される。変換さ
れたディジタル値はメモリ回路１７に記憶される。
ここで、測定装置ケース６に対する被測定試料面１２の
設置位置を判定する動作について説明する。ＣＰＵ１８
は、リニア形ＣＣＤ５で光電変換されメモリ回路１７に
記憶されたディジタルパターン（第５図）を読み込み、
各ピーク点Ｍｉと各ボトム点Ｖｉとによって決まるコン
トラストＣｉＶＭｉ＋ＶＶｉ を計算する。ここでＶＭｉ＋ＶＶｉおよびＶＭｉ−ＶＶ
ｉは、点Ｍｉと点Ｖｉにおける電圧の和および差である
。
設置位置を判定する動作について説明する。ＣＰＵ１８
は、リニア形ＣＣＤ５で光電変換されメモリ回路１７に
記憶されたディジタルパターン（第５図）を読み込み、
各ピーク点Ｍｉと各ボトム点Ｖｉとによって決まるコン
トラストＣｉＶＭｉ＋ＶＶｉ を計算する。ここでＶＭｉ＋ＶＶｉおよびＶＭｉ−ＶＶ
ｉは、点Ｍｉと点Ｖｉにおける電圧の和および差である
。
測定装置ケース６に対し被測定試料面１２が所定位置に
あれば、コントラスト０１〜Ｃｎはほぼ同じ値となる。
あれば、コントラスト０１〜Ｃｎはほぼ同じ値となる。
すなわち、格子３とレンズ４とこのレンズにより拡大さ
れた格子像３Ｌとを示す第７図において、リニア形ＣＣ
Ｄ５が、格子像３Ｌの位置にあれば、第８図（Ａ）に示
すように、コントラストが最も高く、コントラストＣ１
が最大になるとともに、長さが固定のリニア形ＣＯＤに
は一定の数のピーク点またはボトム点が入る。つまり、
ピッチ数が一定の範囲にある。
れた格子像３Ｌとを示す第７図において、リニア形ＣＣ
Ｄ５が、格子像３Ｌの位置にあれば、第８図（Ａ）に示
すように、コントラストが最も高く、コントラストＣ１
が最大になるとともに、長さが固定のリニア形ＣＯＤに
は一定の数のピーク点またはボトム点が入る。つまり、
ピッチ数が一定の範囲にある。
一方、測定装置ケース６と被測定試料面１２とが還すざ
ると、第８図（Ｂ）に示すように、格子像はさらに拡大
され、しかもぼけるから、コントラストが下がり、ピッ
チ数も少なくなる。そこで、格子像がぼけてピッチ数が
所定値よりも少ないときは、還すざると判断して、試料
設置位置表示部１１にＦＡＲと表示する。
ると、第８図（Ｂ）に示すように、格子像はさらに拡大
され、しかもぼけるから、コントラストが下がり、ピッ
チ数も少なくなる。そこで、格子像がぼけてピッチ数が
所定値よりも少ないときは、還すざると判断して、試料
設置位置表示部１１にＦＡＲと表示する。
逆に、第８図（Ｃ）に示すように、測定装置ケース６と
被測定試料面１２とが近すぎる場合は、やはり格子像が
ぼけるので、コントラストＣｉが下がるが、ピッチ数は
多くなる。そこで、ピッチ数が所定値より多く、しかも
格子像がぼけている場合は、試料設置位置表示部１１に
ＮＥＡＲと表示する。
被測定試料面１２とが近すぎる場合は、やはり格子像が
ぼけるので、コントラストＣｉが下がるが、ピッチ数は
多くなる。そこで、ピッチ数が所定値より多く、しかも
格子像がぼけている場合は、試料設置位置表示部１１に
ＮＥＡＲと表示する。
さらに、測定装置ケース６と被測定試料面１２とが所定
位置の近くにあっても、第１１図に示すように、傾いて
いるときは、両端のＣ１，Ｃ２゜〜Ｃｎ−１．Ｃｎなど
が から大きくはずれる。そこでＣｉの標準偏差Ｓｃ ｉ＝
（Ｃｉ −Ｃ） ／Ｓ を計算し、コントラストＣｉが正規分布していると仮定
して発生確率が２０％以下であるＩｃｉ！≧１．２８２
（ｉ＝１，２．・・・、ｎｕ。
位置の近くにあっても、第１１図に示すように、傾いて
いるときは、両端のＣ１，Ｃ２゜〜Ｃｎ−１．Ｃｎなど
が から大きくはずれる。そこでＣｉの標準偏差Ｓｃ ｉ＝
（Ｃｉ −Ｃ） ／Ｓ を計算し、コントラストＣｉが正規分布していると仮定
して発生確率が２０％以下であるＩｃｉ！≧１．２８２
（ｉ＝１，２．・・・、ｎｕ。
ｎ）となるならば、傾いていると判定し、試料設置位置
表示部１１にＴＩＬＴと表示する。
表示部１１にＴＩＬＴと表示する。
測定装置ケース６と被測定試料面１２とが、第１１図と
は直角の方向、すなわち第１２図に示す方向に傾いてい
るときは、測定窓２１Ａが第９図のようにスリット状に
なっているため、格子像３Ｌはセンサ上に結像されない
。この場合は、測定不能として、試料設置位置表示部１
１にＯＵＴと表示する。
は直角の方向、すなわち第１２図に示す方向に傾いてい
るときは、測定窓２１Ａが第９図のようにスリット状に
なっているため、格子像３Ｌはセンサ上に結像されない
。この場合は、測定不能として、試料設置位置表示部１
１にＯＵＴと表示する。
一方、測定装置ケース６と被測定試料面１２とが所定の
位置関係に在るときは、既に述べたように、ピーク点Ｍ
やボトム点Ｖの数が所定の範囲に入り、格子像が鮮明で
あり、コントラスト０１〜Ｃｎはほぼ均一となる。そこ
で、ピッチ数が所定の範囲にあり、格子像が鮮明で。
位置関係に在るときは、既に述べたように、ピーク点Ｍ
やボトム点Ｖの数が所定の範囲に入り、格子像が鮮明で
あり、コントラスト０１〜Ｃｎはほぼ均一となる。そこ
で、ピッチ数が所定の範囲にあり、格子像が鮮明で。
ｌｃ ｉＤｌ、２８２ （ｉ＝１．２ｅ −ｔ ｎ
１ｅｎ）とならない場合は、試料設置位置表示部１１に
Ｏ，に、と表示する。
１ｅｎ）とならない場合は、試料設置位置表示部１１に
Ｏ，に、と表示する。
この表示がなされると、測定スイッチ１０が有効になる
。測定スイッチ１０を押せば、ＣＰＵ１８がそれを認識
し、被測定試料表面１２の格子像データを、メモリ回路
１７に記憶させる。ＣＰＵ１８は、メモリ回路１７に記
憶されたデータを読み込み、第５図の明部のピーク点Ｍ
ｌ、Ｍ２、・・・Ｍｎ−１，Ｍｎまたは暗部のボトム点
Ｖｌ、Ｖ２、・・・Ｖｎ、Ｖｎ＋１を摘出する６次に、
ピッチＰｉ、Ｐ２・・・を摘出する（本実施例ではボト
ム点の間アドレス数からピッチを得ている。）このピッ
チデータから標準偏差σを演算する。
。測定スイッチ１０を押せば、ＣＰＵ１８がそれを認識
し、被測定試料表面１２の格子像データを、メモリ回路
１７に記憶させる。ＣＰＵ１８は、メモリ回路１７に記
憶されたデータを読み込み、第５図の明部のピーク点Ｍ
ｌ、Ｍ２、・・・Ｍｎ−１，Ｍｎまたは暗部のボトム点
Ｖｌ、Ｖ２、・・・Ｖｎ、Ｖｎ＋１を摘出する６次に、
ピッチＰｉ、Ｐ２・・・を摘出する（本実施例ではボト
ム点の間アドレス数からピッチを得ている。）このピッ
チデータから標準偏差σを演算する。
演算された標準偏差σを被測定試料面１２の平坦度とし
て平坦度表示部９に表示する。
て平坦度表示部９に表示する。
上記説明では、試料を平面鏡としたが、塗膜面の場合も
同様である。この場合は、第５図の平面鏡の例とは異な
り、被測定試料面のうねりまたはゆず肌等により、出力
波形が乱れ、ピーク点Ｍｌ。
同様である。この場合は、第５図の平面鏡の例とは異な
り、被測定試料面のうねりまたはゆず肌等により、出力
波形が乱れ、ピーク点Ｍｌ。
Ｍ２．Ｍ３・・・およびボトム点Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３・・
・の位置も区区であるから、ピッチＰＬ、Ｐ２．Ｐ３・
・・も不揃いである。
・の位置も区区であるから、ピッチＰＬ、Ｐ２．Ｐ３・
・・も不揃いである。
上記実施例では、リニア形ＣＯＤを用いる例であったが
、これに代えて、エリア形イメージセンサを使うことも
できる。そのときは測定窓２１Ｂが、第１０図に示すよ
うになっているので、イメージセンサ上の格子像は第１
３図のようになる。
、これに代えて、エリア形イメージセンサを使うことも
できる。そのときは測定窓２１Ｂが、第１０図に示すよ
うになっているので、イメージセンサ上の格子像は第１
３図のようになる。
例えば、ラインＸ上のフォトダイオードアレイからの信
号を前記実施例と同様に処理すれば、被測定試料面の遠
近と傾きを判定できる。
号を前記実施例と同様に処理すれば、被測定試料面の遠
近と傾きを判定できる。
さらに、ラインＸに平行なうインＹ、ｚなどの上のフォ
トダイオードアレイからの信号も同様に処理すると、遠
近および傾きをより正確に判定できるとともに、第１２
図のように傾いた場合も知ることができる。例えば１、
ラインＸ上でＯ，Ｋ。
トダイオードアレイからの信号も同様に処理すると、遠
近および傾きをより正確に判定できるとともに、第１２
図のように傾いた場合も知ることができる。例えば１、
ラインＸ上でＯ，Ｋ。
、ラインＹ、Ｚ上でＦＡＲとなった場合は、上記実施例
のＯＵＴに相当する。
のＯＵＴに相当する。
また、第１３図の明線のピーク点Ｍｉと暗部のボトム点
ＶｉとのコントラストＣｉを、縞の方向。
ＶｉとのコントラストＣｉを、縞の方向。
すなわちラインＸ、Ｙ、Ｚに直交する方向に取り込み、
上記実施例と同様の処理をしても、前記ＯＵＴに相当す
る判断ができる。
上記実施例と同様の処理をしても、前記ＯＵＴに相当す
る判断ができる。
次に、イメージセンサを複数にした実施例について説明
する。この場合、格子３には、第１４図に示すように、
格子部分を含む透過部の周りに非透過部を設けたものを
用いる。光電変換ユニットは、第１５図に示す通り、被
測定試料面の遠近を判定し平坦度を測定するためのイメ
ージセンサ５０と、傾きを判定するためのイメージセン
サ５１．５２，５３，５４を備えている。センサ５１と
５３とは、センサ５０の上下に置かれ上下方向の傾きを
検出する。同様にセンサ５２，５４は、左右方向の傾き
を検出する。測定装置ケース６へのマウントは、第１６
図のようになされる。
する。この場合、格子３には、第１４図に示すように、
格子部分を含む透過部の周りに非透過部を設けたものを
用いる。光電変換ユニットは、第１５図に示す通り、被
測定試料面の遠近を判定し平坦度を測定するためのイメ
ージセンサ５０と、傾きを判定するためのイメージセン
サ５１．５２，５３，５４を備えている。センサ５１と
５３とは、センサ５０の上下に置かれ上下方向の傾きを
検出する。同様にセンサ５２，５４は、左右方向の傾き
を検出する。測定装置ケース６へのマウントは、第１６
図のようになされる。
格子像と本実施例のセンサとの関係およびセンサ出力と
傾きとの関係を第１７図に示す。また、本実施例の信号
処理系統の構成を第１８図に示す。
傾きとの関係を第１７図に示す。また、本実施例の信号
処理系統の構成を第１８図に示す。
これらの図から明らかなように、上下方向用センサ５１
，５３からの信号はアンプ１５１を介して、また左右方
向用センサ５２，５４からの信号はアンプ１５２を介し
て、ＣＰＵ１８に取り込まれる。
，５３からの信号はアンプ１５１を介して、また左右方
向用センサ５２，５４からの信号はアンプ１５２を介し
て、ＣＰＵ１８に取り込まれる。
本実施例において、遠近の判定および平坦度の測定は、
リニア形イメージセンサまたはエリア形イメージセンサ
５０からの信号処理系統でなされる。これに対し、傾き
の判定は、以下のように行う。第１６図において、測定
装置ケース６の上端と被測定試料面とが接近すると、セ
ンサ５１への光量が減り、５３への光量が増すので、ア
ンプ１５１の出力は負となる。逆に、測定装置ケース６
の下端が接近すると、アンプ１５１の出力は正になる。
リニア形イメージセンサまたはエリア形イメージセンサ
５０からの信号処理系統でなされる。これに対し、傾き
の判定は、以下のように行う。第１６図において、測定
装置ケース６の上端と被測定試料面とが接近すると、セ
ンサ５１への光量が減り、５３への光量が増すので、ア
ンプ１５１の出力は負となる。逆に、測定装置ケース６
の下端が接近すると、アンプ１５１の出力は正になる。
左右方向の傾きについても、アンプ１５２が同様に動作
する。測定装置ケース６と被測定試料面１２とが、傾か
ず対面していれば、アンプ１５１，１５２の出力は共に
０である。したがって、アンプ１５１，１５２の出力が
両方ともＯならば、傾きがなく、それ以外は傾きがある
として、ＴＩＬＴを表示させる。
する。測定装置ケース６と被測定試料面１２とが、傾か
ず対面していれば、アンプ１５１，１５２の出力は共に
０である。したがって、アンプ１５１，１５２の出力が
両方ともＯならば、傾きがなく、それ以外は傾きがある
として、ＴＩＬＴを表示させる。
上記実施例は、格子およびイメージセンサを固定しであ
るが、格子およびイメージセンサの少なくとも一方を、
格子像の１ピッチの範囲内で（望ましくは半ピッチ）、
格子パターンと直角方向に相対移動させる機構を設けて
も良い。
るが、格子およびイメージセンサの少なくとも一方を、
格子像の１ピッチの範囲内で（望ましくは半ピッチ）、
格子パターンと直角方向に相対移動させる機構を設けて
も良い。
このようにすると、さらに細がい凹凸を含めた平坦度を
測定できる。
測定できる。
本発明は、塗膜または塗装面のうねりあるいはゆず肌の
平坦度測定のみならず、塗装ライン中の生乾き塗膜や漆
器・磁器の表面、定盤の表面などの測定にも適用でき、
その応用範囲は広い。
平坦度測定のみならず、塗装ライン中の生乾き塗膜や漆
器・磁器の表面、定盤の表面などの測定にも適用でき、
その応用範囲は広い。
本発明によれば、被測定試料面に接触することなくその
平坦度を測定可能なので、以下の効果が得られる。
平坦度を測定可能なので、以下の効果が得られる。
ａ、被測定試料面を傷付けることがない。
ｂ、試料が生乾きの塗膜の場合でも、スペーサの跡をつ
ける恐れがなく、本測定装置を例えばロボットのアーム
先端に取り付けて、自動化した生産ライン等に適用する
にも有利である。
ける恐れがなく、本測定装置を例えばロボットのアーム
先端に取り付けて、自動化した生産ライン等に適用する
にも有利である。
Ｃ０試料が軟からかくても、正確に位置決めでき、また
試料表面を歪ませて測定値に誤差を与える心配がない。
試料表面を歪ませて測定値に誤差を与える心配がない。
第１図は本発明による非接触式平坦度測定装置の一実施
例の構成を示すブロック図、第２図は従来の接触式平坦
度測定装置の構成を示す図、第３図は格子の構造を示す
図、第４図は拡大された格子像を示す図、第５図は試料
面が平面鏡の場合のリニア形ＣＯＤの出力波形を示す図
、第６図は信号処理系統の構成を示す図、第７図は格子
とレンズと拡大された格子像との関係を示す図、第８図
はその結像面付近で得られる信号波形を示す図、第９図
はリニア形イメージセンサ用測定窓を示す図、第１０図
はエリア形イメージセンサ用測定窓を示す図、第１１図
は被測定試料面と測定装置ケースとの傾きの関係を示す
図、第１２図は第１１図と直角方向の傾きを示す図、第
１３図は格子像とエリア形イメージセンサとを示す図、
第１４図は周囲に非透過部を有する格子の一例を示す図
、第１５図は複数のイメージセンサの組合せの一例を示
す図、第１６図は第１５図のセンサと第１４図の格子と
を用いる実施例の構成を示す図、第１７図は傾きの検出
部分とその出力信号を示す図、第１８図は第１６図実施
例の信号処理系統の構成を示す図である。 １・・・光源、 ２・・・拡散板、３・・・格
子、 ４・・・投影レンズ、５・・・イメージ
センサ ６・・・測定装置ケース、７・・・接触式スペ
ーサ、８・・・信号処理ユニット、９・・・平坦度表示
部、 １０・・・測定スイッチ。 １１・・・試料設置位置表示部、 １２・・・被測定試料面、 １３・・・バイパスフィルタ、 １４・・・アンプ、 １５・・・サンプルホルダ
。 １６・・・Ａ／Ｄコンバータ、 １７・・・メモリ回路、 １８・・・ＣＰＵ、１９−
＝ＲＯＭ、 ２０ ・ＲＡ Ｍ、２１・・・測定窓
、 ３１・・・暗格子、３２・・・明格子。 ５ｏ・・・遠近判定および平坦度測定用イメージセンサ
、 ５１〜５４・・・傾き判定用イメージセンサ、１５０〜
１５２・・・アンプ。
例の構成を示すブロック図、第２図は従来の接触式平坦
度測定装置の構成を示す図、第３図は格子の構造を示す
図、第４図は拡大された格子像を示す図、第５図は試料
面が平面鏡の場合のリニア形ＣＯＤの出力波形を示す図
、第６図は信号処理系統の構成を示す図、第７図は格子
とレンズと拡大された格子像との関係を示す図、第８図
はその結像面付近で得られる信号波形を示す図、第９図
はリニア形イメージセンサ用測定窓を示す図、第１０図
はエリア形イメージセンサ用測定窓を示す図、第１１図
は被測定試料面と測定装置ケースとの傾きの関係を示す
図、第１２図は第１１図と直角方向の傾きを示す図、第
１３図は格子像とエリア形イメージセンサとを示す図、
第１４図は周囲に非透過部を有する格子の一例を示す図
、第１５図は複数のイメージセンサの組合せの一例を示
す図、第１６図は第１５図のセンサと第１４図の格子と
を用いる実施例の構成を示す図、第１７図は傾きの検出
部分とその出力信号を示す図、第１８図は第１６図実施
例の信号処理系統の構成を示す図である。 １・・・光源、 ２・・・拡散板、３・・・格
子、 ４・・・投影レンズ、５・・・イメージ
センサ ６・・・測定装置ケース、７・・・接触式スペ
ーサ、８・・・信号処理ユニット、９・・・平坦度表示
部、 １０・・・測定スイッチ。 １１・・・試料設置位置表示部、 １２・・・被測定試料面、 １３・・・バイパスフィルタ、 １４・・・アンプ、 １５・・・サンプルホルダ
。 １６・・・Ａ／Ｄコンバータ、 １７・・・メモリ回路、 １８・・・ＣＰＵ、１９−
＝ＲＯＭ、 ２０ ・ＲＡ Ｍ、２１・・・測定窓
、 ３１・・・暗格子、３２・・・明格子。 ５ｏ・・・遠近判定および平坦度測定用イメージセンサ
、 ５１〜５４・・・傾き判定用イメージセンサ、１５０〜
１５２・・・アンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光源と、 前記光源に近接して設置され明暗が交互に多数繰り返さ
れる格子と、 前記格子を透過した光を被測定試料面に反射させた後に
前記格子の実像を結像させるレンズと、前記レンズによ
る前記格子像の結像面に設置され格子像の光強度分布を
光電変換する光電変換ユニットと、 前記光電変換ユニットからの変換信号に基づき前記被測
定試料面が前記格子、レンズ、および光電変換ユニット
に対し所定位置に設置されたか否かを判定し、結果を遠
、近、傾き、および正常に分けて出力する試料設置位置
判定回路と、 前記正常設置判定後に前記光電変換ユニットからの変換
信号に基づき格子像のピッチＰｉを検出し、前記ピッチ
Ｐｉの標準偏差σ σ＝√（（Σ＾ｎ＿ｉ＿＝＿１（Ｐｉ−Σ＾ｎ＿ｉ＿＝
＿１Ｐｉ／ｎ）＾２）／ｎ）を求め、前記被測定試料面
の平坦度として出力するピッチ信号処理回路と、 前記試料設置位置判定結果および平坦度を表示する表示
ユニットと からなる非接触式平坦度測定装置。 （２）特許請求の範囲第１項において、 前記光電変換ユニットが、リニア形イメージセンサであ
り、 前記試料設置位置判定回路が、前記格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、両端付近の格子像のコ
ントラストまたはピッチの平均からのずれに基づき被測
定試料面の傾きを判定する回路である ことを特徴とする非接触式平坦度測定装置。 （３）特許請求の範囲第１項において、 前記光電変換ユニットが、エリア形イメージセンサであ
り、 前記試料設置位置判定回路が、前記格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、前記エリア形イメージ
センサの異なるセンサ列上の格子像のコントラストまた
はピッチのずれに基づき被測定試料面の傾きを判定する
回路であることを特徴とする非接触式平坦度測定装置。 （４）特許請求の範囲第１項において、 前記光電変換ユニットが、被測定試料面の設置位置遠近
判定および平坦度測定用イメージセンサと、前記イメー
ジセンサの上下左右に設置された前記被測定試料面の傾
き判定用イメージセンサとからなり、 前記試料設置位置判定回路が、前記格子像のコントラス
トおよびピッチ数の少なくともひとつに基づき被測定試
料面の遠近を判定するとともに、前記上下および左右の
イメージセンサの出力差から被測定試料面の傾きを判定
する回路であることを特徴とする非接触式平坦度測定装
置。 （５）特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に
おいて、 前記格子が、前記格子像の１ピッチの範囲内で格子パタ
ーンと直角方向に前記格子を移動させる機構を備えた ことを特徴とする非接触式平坦度測定装置。 （６）特許請求の範囲第２項〜第５項のいずれか一項に
おいて、 前記ピッチ検出用イメージセンサが、前記格子像の１ピ
ッチの範囲内で格子パターンと直角方向に前記イメージ
センサを移動させる機構を備えたことを特徴とする非接
触式平坦度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25627386A JPS63109309A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 非接触式平坦度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25627386A JPS63109309A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 非接触式平坦度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63109309A true JPS63109309A (ja) | 1988-05-14 |
| JPH0554883B2 JPH0554883B2 (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=17290353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25627386A Granted JPS63109309A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 非接触式平坦度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63109309A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0451610U (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-30 | ||
| JP2004301619A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Railway Technical Res Inst | 画像読取装置 |
| JPWO2018139237A1 (ja) * | 2017-01-25 | 2019-07-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 画像処理方法 |
-
1986
- 1986-10-28 JP JP25627386A patent/JPS63109309A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0451610U (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-30 | ||
| JP2004301619A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Railway Technical Res Inst | 画像読取装置 |
| JPWO2018139237A1 (ja) * | 2017-01-25 | 2019-07-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 画像処理方法 |
| US11076093B2 (en) | 2017-01-25 | 2021-07-27 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Image processing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0554883B2 (ja) | 1993-08-13 |
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