KR20080067462A - 형상측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저가이면서도 폭 방향으로 고분해 능력을 가질 수 있는 형상측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 형상측정장치는 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치 등으로 구성된다. 이러한 구성에 의하여, 저가이며, 폭 방향으로 고분해능력의 형상측정장치가 구현될 수 있다.

형상측정장치

Description

형상측정장치{An apparatus for detecting configuration of an object}

도 1은 본 발명의 실시형태 1을 나타낸 구성도.

도 2a는 본 발명의 실시 형태1을 나타낸 평면도

도 2b는 본 발명의 실시 형태1을 나타낸 측면도

도 2c는 이 발명의 실시 형태1을 나타낸 측면도

도 3a는 본 발명의 실시 형태1을 나타낸 피 측정물체1a의 측정위치 설명도

도 3b는 본 발명의 실시 형태1을 나타낸 피 측정물체1b의 측정위치 설명도

도 4a는 본 발명의 실시형태 1을 나타낸 피 측정물체 반사 특성도예.

도 4b는 발명의 실시 형태1을 나타낸 광 반사 각도 설명도

도 4c는 발명의 실시 형태1을 나타낸 광 반사 각도 설명도

도 4d는 발명의 실시 형태1을 나타낸 정반사 방향 설명도

도 5a는 발명의 실시 형태1을 나타낸 촬상장치의 측정범위 설명도

도 5b는 발명의 실시 형태1을 나타낸 촬상장치의 측정범위 설명도

도 6a는 발명의 실시 형태1을 나타낸 촬상소자상의 측정범위

도 6b는 발명의 실시 형태1을 나타낸 형상측정장치의 측정범위

도 7은 실시 형태2를 나타낸 구성도

도 8의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 2의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면 도이다.

도 9는 본 발명의 실시 형태 3을 나타낸 구성도.

도 10의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 3의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 11은 본 발명의 실시 형태 4을 나타낸 구성도.

도 12의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 4의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 13의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 5의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 14은 본 발명의 실시 형태 6을 나타낸 구성도.

도 15의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 6의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 16은 본 발명의 실시 형태 6을 나타낸 현재형상 연산기의 설명도.

도 17은 본 발명의 실시 형태 7을 나타낸 구성도.

도 18의 a,b,c는 본 발명의 실시 형태 7의 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 19은 종래의 형상측정장치의 실시예 1를 나타낸 구성도.

도 20의 a,b,c는 종래의 형상측정장치의 일실시예에 관한 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 21은 종래의 형상측정장치의 실시예 2를 나타낸 구성도.

도 22의 a,b,c는 종래의 형상측정장치의 실시예 2에 관한 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 23a은 종래의 형상측정장치의 실시예 2에 관한 측정대상물 1a의 측정범위 설명도.

도 23b는 종래의 형상측정장치의 실시예 2에 관한 측정대상물 1b의 측정범위 설명도.

도 24a는 종래의 형상측정 장치의 실시예 2에 관한 피 측정물체 반사특성도 예

도 24의 b,c는 종래의 형상측정 장치의 실시예 2에 관한 광 반사각도 설명도.

도 25의 a,b,c,d는 종래의 형상측정 장치의 실시예 2에 관한 촬상장치 측정범위 설명도.

도 26은 종래의 형상측정장치의 실시예 3의 구성도.

도 27의 a,b,c는 종래의 형상측정장치의 실시예 3에 관한 평면도, 일측 측면도 및 타측 측면도이다.

도 28의 a,b는 종래의 형상측정 장치의 실시예 3에 관한 광 반사각도 설명도.

도 29는 종래의 형상측정장치 실시예 4의 구성도이다

* 주요 도면부호의 간단한 설명

1　피측정물체, 1a　피측정물체a,

1b　피 측정물체b, 1c　피 측정물체 외력흡인off시,　

1d　피 측정물체 외력흡인on시, 2　슬릿(Slit)광 광원,

3　촬상장치, 3a　촬상렌즈,

3b　촬상소자, 4　좌표변환기,　

5　표시장치, 6　센터라인,

7　광투과율 분포필터, 8　광주사장치,

9　광원강도변조장치,　 10　요철측정기,

20　스폿트(Spot) 광, 21　변위연산기,

3　봉상광원.

본 발명은 형상측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이동하는 피측정물체（대상체）상의 판 폭 방향으로, 다수의 개소(측정점)에서 대상체의 변위를 측정함으로써 대상체의 형상（요철형상）을 측정하는 형상 측정장치에 관한 것이다.

예를 들면, 열간압연 라인에 있어서, 피 압연체 즉 대상체의 중파, 이파 등 의 형상 불량은 현재화하고 있고 직접 대상체의 판 폭 방향의 다수의 개소에서 대상체의 변위 또는 기울기를 측정함으로써 대상체의 현재화 형상을 검출할 수 있다라는 것은 잘 알려져 있다. 그러나, 현재형상을 검출하는 방법에 있어서, 폭 방향으로 분해능력이 떨어진다는 과제가 있다.

예를 들면, 도 19 및 도 20a, 도 20b, 도 20c는 종래의 형상측정 장치의 일예(예1)를 나타낸 구성도이다. 도 19에 있어서, 1은 피측정물체, 20은 스포트 광 광원, 3은 촬상장치, 21은 변위연산기, 5는 표시장치이다. 도 20a는 상기 구성도를 상방에서 본 도이고, 도 20ｂ는 상기 구성도를 반송방향 후방의 측면방향에서 바라본 도, 도 20ｃ는 상기 구성도를 반송방향 측방의 측면방향에서 바라본 도이다.

다음으로 동작에 대하여 설명한다.

피측정물체에 조사하는 스포트광 광원(20)은 피측정물체(1), 즉, 대상체의 상방에 위치하고, 또한, 피측정물체(1)의 폭 방향에 다수대 배열되고, 피측정물체에 폭 방향으로 스포트 광을 조사한다. 촬상장치(3)은 상기 피측정물체에 조사된 다수대의 스포트 광을 촬상하고, 촬상장치 상에 촬상된 스포트의 상의 위치를 출력한다. 변위연산기(21)은 상기 촬상된 스포트의 위치로부터 피측정물체의 높이방향의 변위를 연산한다. 표시장치(5)는 상기 다수대의 변위연산기(21)의 출력을 폭 방향의 분포 로서 표시한다. （특허문헌1 참조）

[특허문헌1]

특개소61－178608호공보（제1도）

다음으로 다른 종래기술에 대하여 설명한다.

예를 들면, 도 21 및 도 22a, 도 22b, 도 22c는 종래의 다른 형상측정 장치(예 2)를 나타낸 구성도이다. 도 21에 있어서, 1은 피측정물체, 2는 슬릿광 광원, 3은 촬상장치, 5는 표시장치이다. 도 22a는 상기 구성도를 상방에서 본 도이고, 도22b 는 상기 구성도를 반송방향의 후방측면방향에서 바라본 도 22c는 상기 구성도를 반송방향의 측방 측면방향에서 본 도이다.

다음으로 동작에 대하여 설명한다.

슬릿광 광원(2)는 피측정물체(1), 즉 대상체에 피측정물체 상방으로부터 폭 방향으로 확대되는 슬릿광을 조사한다. 촬상장치(3)은 상기 피측정물체에 조사된 슬릿광을 촬상하고, 촬상장치 상에 촬상된 슬릿 형태의 상을 출력한다. 표시 장치(5)는 상기 슬릿 형태의 상을 표시한다. (특허문헌2 참조)

[특허문헌2]

특개소61－254809호 공보（제1도）

그리고 도 23ａ, 도 23ｂ, 도 24ａ, 도 24ｂ, 도 24ｃ, 도 25ａ, 도 25ｂ, 도 25ｃ, 도 25ｄ는 더욱 상세한 동작 설명을 하기 위한 도면이지만 이들에 대해서는 후술한다.

다음으로 또 다른 종래기술에 대해서 설명한다.

도 26 및 도 27a, 도 27b, 도 27c는 종래의 또 다른 형상측정 장치(예 3)를 나타낸 구성도이다. 도 26에 있어서, 1은 피측정물체, 2는 슬릿광 광원, 3은 촬상장치, 5는 표시장치이다. 도 27a는 상기 구성도를 상방에서 본 도면이고, 도 27ｂ는 상기 구성도를 반송방향의 후방 측면 방향에서 본 도, 도 27c는 상기 구성도를 반송방향의 측방 측면 방향에서 본 도면이다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다.

1은 피측정물체 즉 대상체, 슬릿광 광원(2)는 피측정물체(1), 즉, 대상체에 피측정물체 상방에서 폭 방향으로 확대되는 슬릿광을 조사한다. 촬상장치(3)은 상기 피측정물체에 조사된 슬릿광을 촬상하고, 촬상장치 상에 촬상된 슬릿 형태의 상을 출력한다. 표시장치(5)는 상기 슬릿 형태의 상을 표시한다. 그리고, 도28ａ, 도28ｂ는 더욱 상세한 동작을 설명하기 위한 도면이지만, 이들에 대해서는 후술한다.

다음으로 또 다른 종래기술에 대해서 설명한다.

도 29는 종래의 다른 형상측정 장치(예 4)을 나타낸 구성도이다. 도 29에 있어서1은 피측정물체, 23은 봉상 광원, 3은 촬상장치, 5는 표시장치이다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다.

봉상 광원(23)은 피측정물체(1), 즉, 대상체에 조사하는 것이며 피측정물체의 표면에 조사한다. 촬상장치(3)은 상기 피측정물체(1)에 조사된 봉상 광원 광을 촬상하고, 거울면 형태의 피측정물체를 통하여 봉상 광원의 허상을 촬상하는 장치이다. 표시장치(5)는 상기 봉상 광원의 허상을 표시한다.（특허문헌 3）

[특허문헌 3]

특개2002－221410호 공보（제1도)

　

도 19, 도 20a, 도 20b 및 도 20c나타낸 종래의 형상측정 장치는 이상과 같 이 구성되어 있으므로, 피측정물체 상방의 폭 방향으로 스포트 광 광원 및 촬상장치를 다수대 설치하지 않으면 안되고, 게다가, 폭 방향의 측정 분해능력이 떨어진다는 문제가 있다. 또, 분해능력을 높이기 위해서는 스포트 광원 및 촬상장치를 많이 설치할 필요가 있기 때문에, 비용이 많이 든다는 문제가 있다.

또한, 도21 및 도22ａ, 도22ｂ, 도22ｃ에 나타낸 종래의 다른 형상측정 장치는 이상과 같이 슬릿광 광원의 조사방향이 피측정물체의 반송방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여 조사되고 있으므로 반송방향의 측정 위치간격이 일정하지 않다는 문제가 있다.

예를 들면, 도 23a 또는 도 23b에 있어서, 슬릿광 광원의 조사 방향 2a, 2b, 2c, 2d는 소정거리를 반송된 피측정물체(1a) 또는(1b)에 조사되는 슬릿광 조사위치를 나타낸다. 도23a 및 도23b에 있어서x1, x2, x3, x11, x12, x13는 슬릿광 조사 위치간격, 즉 측정 위치간격을 나타낸다. 도23a의 피측정물체가 평탄한 형상의 대상체(1a)에 있어서 측정위치간격x1, x2, x3은

x1　=　x2　=　x3

로서 측정위치는 등 간격이다. 그러나, 슬릿광 조사위치가 등 간격임에도 불구하고, 도23b의 피측정물체가 평탄하지않은 형상의 대상체(1b)에 있어서, 측정위치 간격　x11, x12, x13는,

x11 ≠ x12 ≠ x13

으로 측정위치는 부등간격이다.

또한, 피측정물체의 높이방향의 측정 범위가 좁고, 피측정물체의 폭 방향의 측정 범위가 넓은 경우에 있어서, 높이 분해능력이 떨어지고, 고정도의 측정이 곤란하다는 문제가 있다.

예를 들면, 도 25a는 상기 종래기술의 피측정물체의 측정범위와 촬상장치의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 도 25b에 있어서, 피측정물체의 P2에서 P4를 폭 방향의 측정범위WMR이 P2P4 = 1000mm인 경우이고, 피측정물체의 P1에서 P2높이방향의 측정범위HMR이 HP1P2 = 10mm의 경우이며, 예를 들면, 도 25c에 있어서 단위 촬상소자ΔE의 크기가0.01mm×0.01mm인 정방형이고, 1000개의 어레이(Array)형태로 종횡 배열하고 있는 경우로, 촬상소자 E가 10mm×10mm인 경우,

ΔE ＝ 0.01mm

E ＝ 0.01×1000 ＝10mm

WE2E4 ＝ 10mm

HE1E2 ＝ 0.1mm가 된다.

도 25b의 측정범위 P1P2P4P3은 도25d의 촬상소자 상의 촬상범위 E1E2E4E3로 촬상된다. 따라서, 폭 방향의 측정범위 WP2P4==1000mm는 촬상소자의 촬상범위WE2E4=10mm로 촬상되고, 높이방향의 측정범위 HP1P2=10mm는 촬상범위 HE1E2 = 0.1mm로 촬상된다. 따라서, 폭 방향의 분해능력은 1000분의1（=0.01mm/10mm）인 것에 대하여 높이 방향의 분해능력은 10분의1(=0.01mm/0.1mm)이 되고, 높이방향의 분해능력이 거칠다는 문제가 있다.

또한, 상기 피측정물체의 높이방향의 측정범위가 좁고, 피측정물체의 폭 방향의 측정 범위가 넓은 경우에 있어서, 부등 배율 렌즈를 쓰고, 피측정물체의 높이 방향의 측정범위와 폭 방향의 측정범위를 촬상소자 상에 촬상하는 경우에 있어서, 높이 방향과 폭 방향의 배율을 부등배율로 하는 것을 고려 할 수 있지만, 부등배율의 렌즈가 매우 고가라는 문제가 있다.

또한, 상기와 같이 구성되어 있으므로 촬상장치에 의해 촬상된 슬릿광의 상에 대한 광 강도분포 (밝기)의 레벨차가 커지게 되고, 안정적인 측정을 할 수 없다는 문제가 있다. 예를 들면, 도24b는, 슬릿광 광원(2)의 중심(S) 에서 피측정물체상의 점(Mc)로 조사되고, 피측정물체를 반사한 광의 일부가 촬상장치(R)로 입광한다. 조사각도(θS)와 반사각도(θR)이 같을 때, 촬상장치(3)의 중심(R)로 입광하는 광량이 최대가 된다. 이것을 정반사라고 칭한다. 같은 방법으로, 슬릿광 광원(2)의 중심(S)에서 피측정물체 상의 점(M1)으로 조사되고, 정반사 방향으로 반사하는 방향을 R1이라 한다. 같은 방법으로 슬릿광 광원(2)의 중심(S)로부터 피측정물체상의 점(Mi)으로 조사되고 정반사 방향으로 반사하는 방향을 Ri이라 한다.

피측정물체의 폭을 1000mm, 슬릿광 광원의 설치높이를 1000mm, 슬릿광 광원과 피측정물체 상의 슬릿광 조사위치와의 반송방향 거리를1000mm, 촬상장치의 설치높이를1000mm, 촬상장치와 슬릿광 조사위치와의 반송방향의 거리를 1000mm로 한다. 도24a는 상기 조건에 있어서, 정반사각도를 0으로 하고, 정반사에 대한 각도∠RmiRi에 대한 촬상장치(R)에 있어서의 상대 광량을 나타낸다. 도 24c의 측정 위치의 각도∠RMiRi와 도 24a의 상대 수광량으로부터 400배이상 광량이 큰 레벨 차가 있는 것을 알 수 있다.

또, 상기와 같이 구성되어 있으므로 촬상장치에 의해 촬상된 슬릿광의 상의 광 강도（밝기）레벨이 낮아지게 되고, 안정적으로 측정을 할 수 없다는 문제가 있다.

상기와 같은 방법으로, 예를 들면, 도28a는 슬릿광 광원(2)의 중심(S)로부터 피측정물체상의 점(M1)으로 조사되고, 정반사 방향으로 반사하는 방향을R1으로 한다. 같은 방법으로서 슬릿광 광원(2)의 중심(S)에서 피측정물체상의 점(Mi)로 조사되고, 정반사 방향으로 반사하는 방향을 Ri로 한다.

피측정물체의 폭을 1000mm, 슬릿광 광원의 설치높이를 1000mm, 슬릿광 광원과 피측정물체 상의 슬릿광 조사 위치와의 반송방향의 거리를 0mm, 촬상장치의 설치높이를 1000mm, 촬상장치와 슬릿광 조사위치와의 반송방향 거리를 1000mm로 한다. 도 24a는 상기 조건에 있어서, 정반사 각도를 0으로 하고, 정반사에 대한 각도∠RmiRi에 대한 촬상장치 (R)에 있어서의 상대 수광량을 나타낸다. 도28b의 측정위치의 각도∠RmiRi와 도 24a의 상대 수광량으로부터 피측정물체의 폭방향 단부(Edge부)의 광량은 정반사 방향에 비하여 2000분의 1이하로 저광량 레벨이다.

도 29에 나타낸 종래의 형상측정 장치는 상기와 같이 구성되어 있으므로, 피측정물체 표면이 거울면과 같은 반사율 특성을 가질 필요가 있고, 피측정물체의 표면이 녹슬었거나 오염되어 있으면 촬상장치(3)에서 허상을 촬상할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으 로, 본 발명의 형상측정장치는 저가이면서도 폭 방향으로 고분해 능력을 갖는 것이 가능한 형상측정장치의 구현을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 형상측정장치는 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치 등으로 구성된다. 바람직하게, 슬릿광 광원과 피측정물체의 사이에 설치되고, 슬릿광 광원의 길이 방향으로 광 투과율 분포를 갖는 광 투과율 분포 필터를 구비한다.

그리고, 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광원과, 피측정물체의 반송방향에 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 스포트 광원에서 조사되는 광선을 피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 광 주사장치와, 상기 평면과 수직한 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면을 통하여, 상기 광 주사장치와 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상에 주사된 스포트 광을 촬상하는 촬상장치와, 피측정 물체의 측정위치 좌표로 변환하는 좌표변환기 등으로 구성된다. 바람직하게, 피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 사이에, 스포트 광의 광 강도를 변조하는 광원강도 변조장치를 구비한다. 바람직하게, 촬상장치는 촬상렌즈와 촬상소자로서 구성되고, 촬상소자는 촬상렌즈에 의해, 피측정물체의 높이방향으로 핀트가 일치하도록 배치하고, 또한, 상기 촬상장치가 피측정물체의 폭 방향으로 핀트가 일치하도록 배치된다.

또한, 청구항 1에 기재된 촬상장치에 접속되어, 상기 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정 물체의 측정 위치 좌표로 변환하는 좌표 변환기와, 피측정물체의 폭 방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면의 반송방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직한 평면이고, 또한 피측정물체의 표면에 수직인 평면을 통하여, 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치와, 이 촬상장치에 접속되고 이 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정위치 좌표로 변환 하는 좌표변환기와 상기 쌍방의 좌표변환기에 접속되어진 현재 형상연산기를 구비한다.

그리고, 청구항 1에 기재된 촬상장치에 접속되고 상기 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정 물체의 측정 위치좌표로 변환하는 좌표변환기와, 피측정물체의 반송방향으로 이격된 위치이고, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면의 폭방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치와 이 촬상장치에 접속되고, 이 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정 위치 좌표로 변환하는 좌표변환기와, 상기 쌍방의 좌표 변환기에 접속되어진 현재 형상연산기 등을 구비한다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 형상측정장치를 구체적으로 설명한다.

<실시형태 1>

이하, 본 발명의 실시형태 1을 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c에 근거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 1의 형상측정 장치에 있어서 슬릿광 광원(2)는 피측정물체(1)의 표면에 슬릿 형태의 광（이하 슬릿광 이라고 한다）를 조사하고, 촬상장치(3)은 피측정물체(1)의 표면에 조사된 슬릿광을 촬상하고, 좌표변환기(4)는 촬상소자 상의 좌표를 피측정 물체(1)의 측정범위 좌표로 변환하고, 표시장치(5)는 좌표 변환된 촬상소자의 상을 표시한다.

도 2a는 도 1의 구성도를 상방에서 본 상태를 나타낸다. 도 2b는 도 1의 구성도를 측면방향（반송방향의 후방）에서 본 상태를 나타낸다. 도 2c는 도 1의 구성도를 다른 측면방향（반송방향과 직각방향）에서 본 상태를 나타낸다. 도 2a에 있어서, 센터라인(6)은 피측정 물체(1)의 폭 방향의 중심에서 반송방향으로 가상한 중심선이다. 도 2a에 있어서, 슬릿 광 광원(2)와 촬상장치(3)은 센터 라인(6)을 포함한 피측정물체(1)에 수직인 평면을 통하여 반대측에 배치된다.

슬릿광 광원(2)은 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선（예를 들면 센터 라인6）과 수직의 평면내에 배치되고, 이 평면내에서 슬릿 형태의 광을 피측정 물 체 표면의 폭방향으로 조사한다. 그리고, 촬상장치(3)은 도 2ａ，도 2ｃ로부터 알 수 있는 것처럼 이 평면에서 떨어진 위치에 배치된다.

다음으로 이 실시형태1의 동작에 대하여 도 3a, 3b에 근거하여 설명한다. 도 3a는 피측정물체(1a)가 반송방향（도시된 화살표）으로 일정속도로 반송되는 경우에 있어서, 슬릿광 광원(2)가 피측정물체(1a)로 조사되고 있는 위치를 일정시간 간격으로 나타낸 피측정물체(1a)의 측정위치 설명도이다. 도 3a에 있어서, 피측정물체(1a)는 평탄한 대상체를 나타내고, 슬릿광원의 조사위치 2a, 2b, 2c, 2d는 일정시간 간격으로 조사되고 있는 위치를 표시하고, x1, x2, x3은 상기 슬릿광원의 조사위치간 거리를 나타낸다.

도 3b는 피측정물체(1b)가 반송방향으로 일정속도로 반송되는 경우 에 있어서, 상기 도 3a와 같은 방법으로 슬릿광 광원(2)가 피측정물체(1b)로 조사되고 있는 위치를 일정시간 간격으로 표시한 피측정물체(1b)의 측정위치 설명도이다. 도 3b에 있어서, 피측정물체(1b)는 평탄하지 않은 웨이브를 갖는 대상체를 나타내고, 슬릿광원의 조사위치 2a, 2b, 2c, 2d는 일정시간 간격으로 조사되고 있는 위치를 나타내고, x1, x2, x3는 상기 슬릿광원의 조사위치간 거리를 나타낸다.

다음으로 촬상장치(3)의 수광량에 대하여, 도 4a, 4b, 4c, 4d에 근거하여 설명한다. 도 4a는 피측정물체(1)의 상대 반사특성의 예를 나타낸 도면이다. 도면에서 ∠RMiRi는 정반사 각도에 대한 촬상장치(3)의 각도이고, 상대 수광량은 정반사 방향의 촬상장치의 수광량을 100%로 했을 때의 ∠RMiRi의 상대 수광량을 나타낸다.

도 4d는 정반사 방향을 설명하는 설명도이고, 점( S, Mi, R)이 동일 평면상 에 있고, 또한, 조사각도ΘS와 반사각도ΘR이 같을 때의 R의 방향이 정반사 방향을 나타낸다.

도 4b는 ∠RMiRi에 대하여 나타낸 반사각도 설명도이고, 슬릿광 광원의 조사 기점을 S, 슬릿광 광원(2)의 기점S에서 피측정물체(1)의 폭방향으로 확장하여 조사될 때, 피측정물체(1)의 임의의 조사위치를 Mi로 나타낸다.

도 4c는 본 발명의 실시형태1에 있어서, 확장하여 슬릿광 광원(2)의 기점S에서 피측정물체(1)의 폭 방향의 위치M1부터 Mi로 조사된 정반사 방향R1으로부터 Ri에 대한 촬상장치(3)의 위치 R의 각도∠RMiRi를 나타낸다.

다음으로 피측정물체(1)의 상부 측정범위에 대하여, 도 5a, 5b에 근거하여 설명한다. 도 5a, 5b는 촬상장치(3)의 피측정 범위를 설명하는 도이다. 도 5b 는 피측정물체(1)의 상부의 본 형상측정장치의 측정범위 P1P2P4P3을 표시하고, 측정범위 P1P2P4P3의 P1P2 및 P3P4는 피측정물체(1)의 높이방향을 나타낸다. 측정범위 P1P2P4P3의 P1P3 및 P2P4는 피측정 물체(1)의 폭방향을 나타낸다. 도5a에 표시한 것처럼 피측정물체(1)의 측정범위 P1P2P4P3은 촬상장치(3)의 촬상렌즈(3a)를 통하여 촬상소자(3b)에 촬상된다.

다음으로 도 6a, 6b에 근거하여 피측정물체(1)의 상부의 측정범위에 대하여 설명한다.

도 6b는 촬상소자 상의 측정범위, 도 6b는 형상측정장치의 측정범위를 나타낸다. 도 6b는 피측정물체(1)의 상부의 본 형상측정장치의 도 5b 나타낸 측정범위 P1P2P4P3를 표시 하고 있고, 도 6a는 상기 측정범위 P1P2P4P3이 촬상렌즈(3a)를 통 하여 촬상소자(3b)로 촬상되는 범위를 나타낸다.

다음으로 본 실시형태 1의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 도 1 및 도 3a, 3b에 있어서, 촬상장치(3)이 피측정물체(1)의 표면에 조사된 슬릿광을 촬상한다. (피측정물체(1)의 표면에 요철이 없으면 직선이 되고, 요철이 있으면 슬릿광은 일그러진 선이 된다) 슬릿광 광원은 피측정물체(1)의 반송방향에 평행한 직선과 수직의 평면내에 배치되고, 상기 평면내의 피측정물체 표면의 폭방향에 슬릿 형태의 광을 조사하므로, 도 3a 및 도 3b에 있어서, 피측정물체(1a)와 같이 평탄한 경우이더라도, 피측정물체(1b)와 같이 요철파의 경우에도 피측정물체의 형상에 관계없이 조사 위치간 거리x1, x2, x3이 일정해지는 것을 나타낸다. 평탄도를 정량적으로 나타내는 수치는 요철파의 높이와 반송방향의 거리의 비로 표시되기 때문에, 조사 위치간 거리가 일정 하다는 것은 평탄도를 정확하게 측정 할 수 있다는 것이다.

다음으로 도 4a, 4b, 4c에 있어서, 촬상장치(3)은 슬릿광이 조사하는 평면과 수직인 평면이고, 또한. 피측정물체의 표면에 수직인 평면（예를 들면, 센터라인(6)을 포함하는 피측정물체(1)에 수직인 면）을 통하여 슬릿광 광원과 반대측에 배치되므로, 높은 수광량이 얻어지고 또한, 촬상범위내에서 수광량의 차가 작아지며, 충분한 수광량이 얻어지기 때문에, 안정된 측정을 할 수 있다. 도 4c로부터 본 실시형태1에 의하면 측정범위에 있어서의 ∠RMiRi이 작고, 또한, 각도차도 작다는 것을 알 수 있다. 즉, 도 4a로 치환하면 수광레벨이 높고, 또한, 수광레벨 차가 작기 때문에, 충분하고 안정된 수광량이 얻어진다.

다음으로 도 5a, 5b에 있어서 촬상장치(3)은 슬릿광이 조사하는 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면을 통하여 슬릿광 광원과 반대측에 배치되므로, 측정범위 □P1P2P4P3에 있어서, 폭방향 범위에 비하여 높이방향 범위가 매우 작은 경우라도 （P1P2＞＞P1P3）, 피측정물체(1)의 폭방향과 높이방향의 시야각의 차가 작아지고, 높이방향으로 높은 분해능력이 얻어진다.

다음으로 도 6a, 6b에 있어서, 촬상소자(3b)상의 결상위치 좌표는 도 6a로 표현되고 도 6a의 좌표를 도 6b의 피측정물체의 측정범위 좌표로 변환된다.

또, 상기 실시형태 1에서의 슬릿광 광원은 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면내에 배치되고, 상기 평면내의 피측정물체 표면의 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하도록 배치 하였지만, 상기 피측정물체의 반송방향에 평행한 직선과 수직하는 평면내에 배치되지 않더라도, 피측정물체의 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하면 된다. 즉, 피측정물체 표면의 폭 방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직의 평면에 대하여 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치 등을 구비한 형상측정 장치라도 좋다. 또, 피측정물체 표면의 폭방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과 상기 피측정 물체상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치 등을 구비한 형상측정장치라도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 실시형태1에 관계하는 형상측정장치는 피측정물체에 수직이고, 또한, 폭 방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 슬릿 광원 과 반대측에 배치되는 촬상장치와, 촬상소자 상의 결상좌표를 피측정 물체의 측정좌표로 변환하는 좌표변환기 등을 구비하므로, 저렴하고, 또한, 폭 방향으로 고분해능력인 형상측정장치가 구현된다.

<실시형태 2>

이하, 본 발명의 실시형태2에 대하여 도 7, 도 8a, 도 8b, 도 8c에 근거하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일실시형태에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 7, 도 8a, 도 8b, 도 8c에 있어서, 도 1, 2a, 2 b, 2c와 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸것으로 그 설명은 생략한다.

실시형태 2는 슬릿광 광원(2)와 측정물체(1)의 사이에 광 투과율 분포필터(7)을 설치한 점에서 실시형태1과 상이하다.

도 7에 있어서, 광 투과율 분포필터(7)은 슬릿광 광원(2)와 피측정물체(1)의 사이에 설치되고, 레이져 광원(2)에서 확장하여 피측정물체(1)의 폭 방향으로 조사된다. 광 투과율 분포필터(7)은 슬릿광이 확장 방향으로 투과율 분포를 갖고, 피측정물체(1)의 상부에 조사된 슬릿광이 확장 방향으로 광 강도 분포를 갖는다. 피측정물체(1)을 반사한 광은 촬상장치(3)으로 수광한다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다.

광 투과율 분포필터(7)의 광 투과율 분포는 도4c, 도4a에 나타낸∠RMiRi 및 피측정물체의 반사특성에 대응하여 투과율이 설정되고, 피측정물체의 폭 방향으로부터의 슬릿광 반사 수광량의 레벨차가 작아지게 되어 안정된 수광레벨이 얻어 진다. 다시말하면, 광 투과율 분포필터(7)의 광 투과율 분포는 피측정물체의 폭 방향 으로부터의 슬릿광 반사 수광량의 레벨차가 작아지도록 설정된다.

이상 설명한 바와 같이 실시형태2에 관계하는 형상측정장치는 피측정물체에 조사하는 슬릿광 광원과 피측정물체와의 사이에 광투과율 분포필터를 구비 하므로, 저렴하고 또한, 폭방향으로 안정된 촬상신호가 얻어지고, 안정된 측정이 가능 함과 동시에 폭방향으로 고분해능력의 형상측정장치가 구현된다.

<실시형태 3>

이하, 본 발명의 실시형태3에 대하여, 도 9, 도 10a, 도 10b, 도 10c에 근거하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 9, 도 10a, 도 10b, 도 10c에 있어서, 도 1, 2a, 2b, 2c와 동일한 부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸 것으로 그 설명은 생략한다.

실시형태 1에서는 슬릿광 광원(2)를 피측정물체(1)에 조사하는 경우에 대해서 기술하였으나, 실시형태 3은 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광 광원(20)과 상기 광 스포트 광을 피측정물체(1)의 폭 방향으로 광 주사하는 광 주사장치 8을 장착한 점에 있어서, 실시형태 1과 다르다. 또한, 실시형태 3에 있어서의 촬상장치(3)은 광 주사장치 8에 의해 피측정물체의 폭 방향으로 주사하는 시간을 촬상 축적시간으로 하고 광 주사 반복 시간을 촬상주기로 하고 있다.

다음으로 동작에 대하여 설명한다.

실시형태 1에서는 슬릿광 광원(2)를 피측정물체(1)에 조사하는 경우에 대해서 기술하였지만, 실시형태 3은 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광 광원(20)과, 상기 광 스포트광을 피측정물체(1)의 폭 방향으로 광 주사하는 광 주사 장치 8 을 장착하였으므로, 슬릿 형태의 광이 폭 방향으로 광 강도 레벨차를 갖는 것에 대하여, 스포트 광을 광 주사장치 8을 사용해서 광 주사함으로써 피측정물체 상에 일정한 광 강도의 광 스포트 를 조사할 수 있다. 이것에 의하여 피측정물체의 폭 방향으로부터의 슬릿광의 반사 수광량의 레벨 차가 없어지게 되고, 안정한 수광레벨이 얻어진다.

이상 설명한 것과 같이 실시형태 3에 관계하는 형상측정장치는 피측정물체에 수직이고, 또한, 폭 방향에 광 스포트 를 광 주사하는 광 주사장치와, 스포트 광 광원의 광 주사장치와 반대측에 배치되는 촬상장치와 촬상소자 상의 결상좌표를 피측정물체의 측정좌표로 변환하는 좌표 변환기 등을 구비한 것으로 저렴하고, 또한 폭 방향으로 고분해 능력의 형상측정장치가 구현된다.

<실시형태 4>

이하, 본 발명의 실시형태 4에 대하여, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 12c에 근거하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 12c에 있어서, 도 9와 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸 것으로, 그 설명은 생략한다.

실시형태 4는 스포트 광 광원8의 광 강도를 변조하는 광 강도변조장치 9가 설치된 점에서 실시형태 3과 다르다.

　　 도 11에 있어서, 스포트 광 광원 8의 광 강도를 변조하는 광 강도 변조장치 9는 피측정물체(1)의 폭 방향으로 조사된 광 스포트의 광 강도를 변조하는 것으로, 피측정물체(1)을 반사한 광은 촬상장치(3)으로 수광하는 수광량의 레벨은, 상기 광 강도변조와 ∠RmiRi의 반사율에 의해 결정한다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다. 상기 광 강도 변조장치 9에 의해 변조된 광 강도는 도 4c, 도 4a 나타낸∠RMiRi 및 피측정물체의 반사특성에 대응하여, 광 강도레벨이 설정되고, 피측정물체의 폭 방향으로부터의 슬릿광의 반사 수광량 레벨차가 작아지게 되고, 안정된 수광레벨이 얻어진다. 게다가, 광 강도 변조장치9, 피측정물체의 폭 방향에서의 슬릿광의 반사 수광량의 레벨차가 작아지도록 변조된다.

이상 설명한 것처럼 실시형태4에 관계하는 형상측정장치는 스포트 광원의 광 강도 분포를 변조하는 광 변조기를 구비한 것으로, 저렴하고, 또한, 폭 방향으로 안정된 촬상신호가 얻어지고, 안정적인 측정이 가능함과 동시에 폭 방향으로 고분해능력의 형상측정장치가 구현된다.

<실시형태 5>

이하, 본 발명의 실시형태5에 대하여, 도 13a, 도 13b, 도 13c에 근거하여 설명한다. 도 13a, 도 13b, 도 13c는 본 발명의 하나의 실시례에 의한 형상측정장치를 나타낸 배치도이고, 도 13a, 도 13b, 도 13c에 있어서, 도 1, 2a, 2b, 2c와 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸 것으로, 그 설명은 생략한다.

실시형태 5에 있어서, 촬상장치(3)은 촬상렌즈3a, 촬상소자3b를 갖고 있고, 촬상 장치 3은 촬상렌즈 3a를 통하여 피측정물체의 높이방향으로 핀트가 일치하도록 배치하고, 또한, 피측정물체의 폭 방향으로 핀트가 일치하도록 배치된 점에서 실시형태1과 다르다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다. 도 13a 및 도 13b에 있어서, 피측정물 체(1)에 조사된 슬릿광의 폭 방향의 원 영역과 근 영역이 동시에 핀트가 맞도록, 촬상장치(3)b는 기울기를 가지고 배치되고, 또한, 도13c에 있어서, 피측정물체(1)에 조사된 슬릿광의 높이방향의 원 영역과 근 영역이 동시에 핀트가 맞도록, 촬상장치(3)b는 기울기를 가지고 배치된다. 상기와 같이 촬상장치(3)의 촬상소자 3b를 배치하면, 피측정 물체의 폭 방향의 원, 근 영역, 높이 방향의 원, 근 영역의 전 영역에 있어서, 핀트가 맞는 선명한 슬릿 상이 얻어진다.

이상 설명한 것과 같이 실시형태5에 관계하는 형상측정장치는, 조사된 슬릿광 또는 광 주사된 스포트 광의 피측정물체의 폭 방향으로 핀트가 맞도록 촬상소자를 배치하고, 조사된 슬릿 광 또는 광 주사된 스포트 광의 피측정물체의 높이방향으로 핀트가 일치하도록 촬상소자를 배치하므로서, 저렴하고, 또한, 폭 방향으로 안정된 촬상신호가 얻어지고, 안정한, 측정이 가능함과 동시에 폭 방향으로 고분해능력의 형상측정장치가 구현된다.

<실시형태 6>

이하, 본 발명의 실시형태 6에 대하여, 도 14, 도 15a, 도 15b, 도15c에 근거하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 하나의 실시예의 형태에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 14, 도 15a, 도 15b, 도 15c에 있어서, 도 1, 2a, 2b, 2c와 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸 것으로, 그 설명은 생략한다.

실시형태 6에서는 실시형태 1과 같은 방법으로, 피측정물체의 폭 방향으로 슬릿 광을 조사하고, 피측정물체의 폭 방향의 요철을 측정하기 위하여, 슬릿 광 광원2, 촬상장치(3), 좌표변환기 4를 포함하는 요철측정기 10을 구비함과 동시에, 아 래와 같은 피측정물체(1)의 반송방향의 요철을 측정하는 요철 측정기10b를 구비한다.

즉, 실시형태 6에서는, 피측정물체(1)의 폭 방향으로 평행한 직선과 수직의 평면내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면의 반송방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원(2)b와, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체(1)의 표면에 수직인 평면을 통하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치(3)b와, 피측정물체(1)의 측정 위치좌표로 변환하는 좌표변환기 4와 현재 형상연산기 41을 설치한 점에서 실시형태 1과 다르다. 즉, 피측정물체의 폭 방향의 요철을 측정하는 요철측정기(10)과 피측정물체(1)의 반송방향 요철을 측정하는 요철측정기(10b)와, 상기 요철측정기 (10, 10b)로부터 현재화 형상연산기(41)에 의해 현재화 형상의 연산결과가 얻어진다.

다음으로 동작에 대해서 설명한다. 도 16은 피측정물체의 좌표를 나타낸다. 도16에 있어서, 피측정물체(1)의 폭 방향 및 반송방향을 w축 및 ℓ축으로 하여, 피측정물체(1)의 요철높이를 H（ｗ, ℓ）로 표현한다. 다음으로, 일정속도로 반송되는 피측정물체(1)의 폭 방향에 조사되는 슬릿광을 일정주기로 촬상 할 때의 높이 측정결과의 분포를 H（t, w, ℓ）로 표현한다.

여기서,

ｔ ：시각

ｗ ：폭 방향의 좌표

ℓ ： 반송방향의 좌표（ 반송방향과 역방향을 프러스 방향으로 한다.）로 한다.

상기의 높이분포H（t, w, ℓ）는 시각ｔ에 있어서의 높이 분포를 나타내고, 반송시의 피측정물체(1)의 높이방향의 진동을 시각ｔ의 함수로서, V（ｔ）로 표현한다. V（ｔ）로 진동하면서 일정속도（ｖ＝Δℓ／Δｔ）로 반송되는 피측정물체(1)을 폭 방향 측정의 요철측정기(10)으로 측정한 결과는 아래와 같이 표현된다.

H（0, w, 0）＝ H（w, 0）＋V（0） (1a)

H（Δｔ, w, Δℓ）＝ H（w, Δℓ）＋V（Δｔ） (1b)

H（Δｔㆍ2, w, Δℓㆍ2 ）＝ H（w, Δℓㆍ2）＋V（Δｔㆍ2） (1c)

H（Δｔㆍi, w, Δℓㆍi ）＝ H（w, Δℓㆍi）＋V（Δｔㆍi） (1i)

H（Δｔㆍj, w, Δℓㆍj ）＝ H（w, Δℓㆍj）＋V（Δｔㆍj） (1j)

H（Δｔㆍk, w, Δℓㆍk ）＝ H（w, Δℓㆍk）＋V（Δｔㆍk） (1k)

한편, V（ｔ）로 진동하면서 일정속도（ｖ＝Δℓ／Δｔ）로 반송되는 피측정물체(1)을 반송방향 요철측정기 10으로 측정한 결과는 아래와 같이 표현된다.

H（0, w1, ℓ1）＝ H（w1, ℓ1）＋V（0） (2a)

H（Δｔㆍi, w1, Δℓㆍi ）＝ H（w1, ℓ2）＋V（Δｔㆍi） (2i)

H（Δｔㆍj, w1, Δℓㆍj ）＝ H（w1, ℓ3）＋V（Δｔㆍj） (2j)

여기서,

0 ≤ ℓ1 ≤ Δℓㆍi

Δℓㆍi ≤ ℓ2 ≤ Δℓㆍj

Δℓㆍj ≤ ℓ3 ≤ Δℓㆍk ＝ L

Δℓㆍk ＝ L

W1은 정수이고 반송방향의 요철측정기의 측정위치를 나타낸다. 여기서, 같은 시각 t에 있어서의 상기 식은 요철측정기가 동일시각으로 측정하고 있는 것을 나타낸다.

다음으로 V（0）＝C　（C는 정수）로 하여 반송방향의 요철측정기(10)에서 측정된 결과와 폭 방향의 요철측정기 10에서 측정한 결과로부터 아래의 식이 얻어진다.

H（Δｔ, w1, Δℓ）－ H（0, w1, Δℓ）＝ V（Δｔ）－V（0） (3a)

H（Δｔ, w, Δℓ）－｛ H（Δｔ, w1, Δℓ）－ H（0, w1, Δℓ）｝

＝ H（Δｔ, w, Δℓ）－｛V（Δｔ）－V（0）｝ (3b)

＝ H（w,Δℓ ）＋ V（0） (3c)

＝ H（w,Δℓ ）＋ C (3d)

따라서, 반송방향의 요철측정기(10)에서 측정된 결과와 폭 방향의 요철측정기(10)으로 측정한 결과로부터 진동V（ｔ）를 제거하고, 정수 C상의 요철결과H（w, ℓ）이 얻어진다.

상기 실시형태 6에 있어서는 슬릿광 광원을 이용한 하나의 실시형태의 경우에 대하여 기술하였지만, 실시형태 3 또는 4에 나타낸 것처럼 슬릿광 광원 대신에 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광원과 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 스포트 광원에서 조사되는 광선을 피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 광주사장치 등을 이용해도 좋다.

이상 설명한 것과 같이 실시형태 6에 관계하는 형상측정장치는, 피측정물체에 수직이고, 또한, 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과 슬릿 광원과 반대측에 배치된 촬상장치와 피측정물체에 수직이고, 또한, 반송방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과 슬릿 광원과 반대측에 배치되는 촬상장치와 촬상소자 상의 결상좌표를 피측정물체의 측정좌표로 변환하는 좌표 변환기와 현재 형상연산기를 구비하므로서, 피측정물체가 반송중에 진동하여도 진동에 영향 영향받지 않고, 게다가 저렴하고, 또한, 폭 방향으로 고분해 능력의 형상측정 장치가 구현된다.

<실시형태 7>

이하, 본 발명의 실시형태 7에 대하여, 도 17, 도 18a, 도 18b, 도 18c에 근거하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 하나의 실시례에 의한 형상측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 17, 도 18a, 도 18b, 도 18c에 있어서, 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c 와 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타낸 것으로, 그 설명은 생략한다.

실시형태 7은, 실시형태 1과 같은 방법으로, 피측정물체(1)의 반송방향으로 평행한 직선과 수직인 평면내에 배치되고, 상기 평면내의 피측정물체 표면의 폭 방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원(2)와, 상기 평면과 수직인 평면이고 또한 피측정물체(1)의 표면으로 수직인 평면을 통하여, 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치(3)과 피측정물체(1)의 측정 위치좌표로 변환하는 좌표변환기(4)를 포함하는 요철측정기 10을 설치한다. 거기에 더하여 피측정물체(1)의 반송방향으로 소정거리 간격을 두고, 같은 구성의 요철측정기 10c를 설치한다. 그리고, 2개의 좌표변환기 4와 접속하는 현재 형상연산기 41을 설치한다. 이와 같이 피측정물체의 반송방향으로 다른 위치를 측정하는, 피측정물체의 폭 방향 요철을 측정하는 다수대의 요철측정기 10, 10c를 갖추고, 상기 다수대의 요철측정기에서 10, 10c로부터 현재화 형상연산기(41)에 의해 현재화 형상의 연산결과가 얻어진다.

다음으로 동작에 대하여 설명한다. 도 17의 다수대의 요철 측정기 10, 10c에 있어서, 일정주기로 촬상 할 때의 높이 측정결과 분포를 ｈ（t, w, ℓ）로 표현한다.

ΔH（ｗ, ℓ1）＝ｈ（t1, w, ℓ1＋Δℓ）－ｈ（t1, w, ℓ1） (4a)

ΔH（ｗ, ℓ2）＝ｈ（t2, w, ℓ2＋Δℓ）－ｈ（t2, w, ℓ2） (4b)

ΔH（ｗ, ℓｎ）＝ｈ（tｎ, w, ℓｎ＋Δℓ）－ｈ（tｎ, w, ℓｎ） (4c)

로 하여, 시각ｔ에 관계없이 피측정물체의 폭 방향 좌표 ｗ와 반송방향 좌표 ℓｎ에서의 피측정물체의 기울기ΔＨ（ｗ, ℓｎ）가 구해진다. 기울기를 반송방향으로 적산하면, Ｈ（ｗ, ℓｎ）가 얻어지고, 진동에 영향받지 않는 현재 형상이 얻어진다.

상기 실시형태 7에 있어서, 슬릿 광 광원을 이용한 하나의 실시형태의 경우에 대하여 기술하였지만, 실시형태 3 또는 4에 나타낸 것처럼 슬릿 광 광원 대신에 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광원과, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직의 평면내에 배치되고, 상기 스포트 광원에서 조사되는 광선을 피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 광주사장치 등을 이용해도 좋다.

이상과 같이 실시형태 7에 관계하는 형상측정장치는 피측정물체에 수직이고, 또한, 폭 방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿 광 광원과 슬릿 광 광원과 반대측에 배치되는 촬상장치 등을 2셋트(Set) 설치함으로써, 피측정물체가 반송중에 진동하여도, 진동에 영향받지 않고, 게다가 저렴하고, 폭 방향으로 고분해 능력의 형상측정 장치가 구현된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 형상측정장치는 피측정물체에 수직이고, 또한 폭 방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿 광 광원과 슬릿 광원과 반대측에 배치되는 촬상장치와 촬상소자 상의 결상 좌표를 피측정물체의 측정좌표로 변환하는 좌표변환기 등을 구비한 것으로, 저가이며, 폭 방향으로 고분해 능력을 가지며, 고정도로 피측정물체의 형상을 측정할 수 있는 형상측정장치가 구현될 수 있다.

Claims (7)

1. 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭 방향으로 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치 등으로 구성하는 것을 특징으로 하는 형상측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   슬릿광 광원과 피측정물체의 사이에 설치되고, 슬릿광 광원의 길이 방향으로 광 투과율 분포를 갖는 광 투과율 분포 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 형상측정장치.
3. 스포트 형태의 광을 조사하는 스포트 광원과, 피측정물체의 반송방향에 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 스포트 광원에서 조사되는 광선을 피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 광 주사장치와, 상기 평면과 수직한 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면을 통하여, 상기 광 주사장치와 반대측에 배치 되고, 상기 피측정물체 상에 주사된 스포트 광을 촬상하는 촬상장치와, 피측정 물체의 측정위치 좌표로 변환하는 좌표변환기 등으로 구성된 것을 특징으로 하는 형상측정 장치.
4. 제3항에 있어서,

   피측정물체 표면의 폭 방향으로 주사하는 사이에, 스포트 광의 광 강도를 변조하는 광원강도 변조장치를 구비한 것을 특징으로 하는 형상측정장치.
5. 제1항 또는 3항에 있어서,

   촬상장치는 촬상렌즈와 촬상소자로서 구성되고, 촬상소자는 촬상렌즈에 의해, 피측정물체의 높이방향으로 핀트가 일치하도록 배치하고, 또한, 상기 촬상장치가 피측정물체의 폭 방향으로 핀트가 일치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 기재된 형상측정장치.
6. 청구항 1에 기재된 촬상장치에 접속되어, 상기 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정 물체의 측정 위치 좌표로 변환하는 좌표 변환기와, 피측정물체의 폭 방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면의 반송방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직한 평면이고, 또한 피측정물체의 표면에 수직인 평면을 통하여, 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치와, 이 촬상장치에 접속되고 이 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정위치 좌표로 변환 하는 좌표변환기와 상기 쌍방의 좌표변환기에 접속되어진 현재 형상연산기를 구비한 것을 특징으로 하는 형상측정장치.
7. 제1항에 있어서,

   청구항 1에 기재된 촬상장치에 접속되고 상기 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정 물체의 측정 위치좌표로 변환하는 좌표변환기와, 피측정물체의 반송방향으로 이격된 위치 이고, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면의 폭방향에 슬릿 형태의 광을 조사하는 슬릿광 광원과, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직인 평면에 대하여 상기 슬릿광 광원과 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체상의 슬릿 형태의 광을 촬상하는 촬상장치와 이 촬상장치에 접속되고, 이 촬상장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정 위치 좌표로 변환하는 좌표변환기와, 상기 쌍방의 좌표 변환기에 접속되어진 현재 형상연산기 등을 구비한 것을 특징으로 하는 형상측정장치.

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