JP2004156979A - 回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、モアレトポグラフィ法やステレオ法を回転体測定に適するように改良し、回転体の変形形状測定が可能な回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有する。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置に関し、詳細には可撓性を有するシート状の回転体の変形形状を測定する回転体表面形状測定装置、特に可撓性を有する光ディスクシステムのうち、近接するガイドとディスクの間の空気流によって安定化された面を用いて記録再生を行うファンディスクシステムの光ディスク表面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２，８１７，３３８号明細書
【特許文献２】特開２０００−２５８１３９号公報
従来、回転体の表面形状を測定する手法としては、接触型のプローブ等を被計測物体表面に接触させ、その力やプローブの位置関係から表面形状を測定する方法や非接触式の計測方法として干渉計を用いる方法がある。しかし、前者は表面を走査しなくてはならず計測に多大な時間を要し、後者も精度は高いものの計測時間やコストが多大になるという問題があった。
【０００３】
非接触の測定手法には、上記特許文献１に示されるような、物体面上に格子状・縞状等のパターンを投射し、物体の形状により変形した縞模様と基準の縞模様とを重ね合わせ、それの差周波数として生じる等高線を表わすモアレ縞を解析することにより、物体の形状を測定する方法、いわゆるモアレトポグラフィ法がある。また、上記特許文献２に示されるような、物体表面上の格子状・縞状等のパターンを複数の撮影装置を用いてステレオ撮影の原理を用いて物体の形状を測定する方法、いわゆるステレオ法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの方法でも静止した物体表面の形状を測定することしか意図されておらず、回転体の変形形状測定に直接適用できない。一方、近年可撓性を有する光ディスクの表面に近接して設けられたガイドとの間に生ずるベルヌーイ現象を利用して安定化を行うファンディスクシステムが将来の大容量記録媒体として開発されているが、その変形形状は３次元的な非常に複雑な形状をしており、その安定化の評価は大変困難であった。また、その安定化点における面形状は光ディスクの材料特性に対して一意であり、その条件を利用することで安定化を容易に行わせることができるという点がある。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、モアレトポグラフィ法やステレオ法を回転体測定に適するように改良し、回転体の変形形状測定が可能な回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する、本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有することに特徴がある。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【０００７】
また、別の発明としての回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置とを有し、ステレオ法の原理で定型パターンの形状を測定する。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【０００８】
更に、撮影記録装置は時系列的にパターン像情報を動画として記録可能であることにより、回転周波数によらない時系列に変形形状が変化する場合でも回転体の表面変形形状を３次元的に測定する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【０００９】
また、撮影記録装置はＲＧＢカラー情報を記録可能であることにより、一般に普及しているカラーＣＣＤを用いることで時系列の情報密度を増加させることができる
【００１０】
更に、回転体表面に描かれた定型パターンは特定波長の光源に対してのみ可視状態となることにより、回転体表面の計測用のパターンを通常は非可視にすることで、回転体の外見の自由度をあげることができる。
【００１１】
また、上記記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材である。よって、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００１２】
更に、安定化条件データを記録した記録装置と、測定された表面形状値から安定化状態を制御する制御装置とを有していることにより、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定によって、動的に駆動状態を制御し、更に安定化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有する。
【００１４】
【実施例】
図１はモアレトポグラフィ法の基本原理を示す図である。同図において、被測定対象物１と点状光源３との間に、等間隔に定型の基準パターン２、例えば直線状や格子状のパターンを配置し、この基準パターン２を点状光源３によって照明することによって、基準パターン２の影を被測定対象物１に直接投影する。すると、被測定対象物体１の表面には、基準パターン２の影が被測定対象物１の表面形状に応じて変形された変形パターン４となって投影される。この被測定対象物１上に投影された変形格子の変形パターン４を、基準パターン２とほぼ同じ高さに設定された観察点５から観察することによって変形パターン４とその前方に位置する基準パターン２とを重合わすことによって観察することでモアレパターンが生ずる。モアレパターンの現れる位置が物体の高さ、つまり基準パターン２からの距離の等しいところになり、このモアレパターンの位置は、所定の幾何学的な計算によって求まる。例えばフーリエ変換法により、基準周波数成分を抽出し、基準正弦波との重畳によりＣＣＤの各ピクセルに対応した相対位相と絶対位相を計算し、絶対位相値と深さ（Ｚ方向）の関係から値を計算する。結果的に被測定対象物１の形状を測ることができるようになっている。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、被測定対象物１００は回転する回転体の表面形状である。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。光源２３は、例えばハロゲンを用いたストロボ光源などが用いられる。上述した演算を行う演算装置２５によって、被測定対象物１００の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。
【００１６】
図３はステレオ法の基本原理を示す図である。同図において、２つの結像レンズ３３は光軸間隔Ａで配置され、２つのＣＣＤ撮影装置３２はそれぞれ結像レンズ３３に対して焦点距離ｆの位置に配置されている。このとき、被測定対象物３０上における点３１の像の結像位置が結像レンズ３３の中点からの距離がそれぞれＸ，Ｙであったとすると、被測定対象物３０上の点３１までの距離Ｌは以下のように表される。
【００１７】
Ｌ＝Ａ・ｆ（−Ｘ＋Ｙ−Ａ）
【００１８】
この測定を被測定対象物の全面に渡って行うことにより、被測定対象物の表面形状を測定することができる。
【００１９】
図４は本発明の第２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、被測定対象物１００は回転する回転体の表面形状である。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、被測定対象物１００の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。
【００２０】
図５は本発明の第３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、回転体によっては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような回転体表面形状を測定する際には、光源の発光制御のみでは不十分である。そこで、第１の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ２６を設置し、演算装置２５は時系列に画像データを分解して、この画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２１】
図６は本発明の第４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、例えばＲＧＢの各色の光のみを透過させるフィルタを、発光装置の発光に応じて切り替えることによって、時系列の情報を効率的に得ることができる。例えば発光間隔を回転周波数の１／３に設定し、発光の１サイクルの間に各色のフィルタを切り替えることによって、時系列的に３倍のデータを獲得することができる。同図中、各色のフィルタはステージ２７上に配置され、このステージ２７は制御装置２４によって発光間隔と同期して各色フィルタを切り替えられる構成となっている。このときＣＣＤカメラ２３がＲＧＢの各色を撮影することができる機能を有していれば、効果的に時系列データを得ることができる。
【００２２】
図７は本発明の第５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、第２の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ４５を設置し、演算装置４４は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２３】
図８は本発明の第６の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図７と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。被測定対象物１００の回転体表面には、特定の波長に対して可視状態となるインクによって描かれた定型パターン１０１が設置されている。例えば紫外線に対して蛍光状態となるフォトクロミック塗料である。レーザ光源４２は紫外線域の波長の光源である。このような構成であれば、通常の非測定時には定型パターン１０１が生じず、測定時にはこの定型パターン１０１を用いてより高精度の測定が可能となる。
【００２４】
図９はファンディスクシステムの簡単な説明図である。同図において、可撓性を有するシート状の光ディスク１０を回転させる回転駆動手段と、光ディスク１０の記録面とは反対面側に設置され、光ディスク１０における書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段（以下ガイドと称す）１１とを備え、ガイド１１は光ディスク方向に突出する突出部材である。光ディスク１０の材料特性とガイド１１の表面形状・回転速度・重力方向によって光ディスク１０の安定化時の変形形状が決まる。一般にはガイド１１の押し込み方向と逆方向に光ディスク１０は変形する。変形した光ディスク１０の一部の領域において記録再生面に使用される。安定化状態は光ディスク１０の材質やガイドの形状等に非常に敏感であり、表面形状の２次元形状測定は安定化の条件を設定するために重要な計測量である。
【００２５】
図１０は本発明の第７の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によってその発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。ファンディスクシステムの安定化状態に応じた変形形状を計測することが可能となり、安定化状態の条件特定に特に有効である。
【００２６】
図１１は本発明の第８の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。ファンディスクシステムの安定化状態に応じた変形形状を計測することが可能となり、安定化状態の条件特定に特に有効である。
【００２７】
図１２は本発明の第９の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図８と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、ファンディスクシステムにおいては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような場合の表面形状を測定する際には、光源の発光制御のみでは不十分である。そこで、第６の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ等の記録装置４５を設置し、演算装置４４は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２８】
図１３は本発明の第１０の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１と、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果はＨＤＤレコーダ等の記憶装置２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００２９】
図１４は本発明の第１１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果はＨＤＤレコーダ等の記憶装置４５に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３０】
図１５は本発明の第１２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図１３と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、ファンディスクシステムにおいては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような場合の表面形状を測定する際には、光源の回転に同期する発光制御のみでは不十分である。そこで、第６の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ２６を設置し、演算装置２５は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３１】
図１６は本発明の第１３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているために、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８に通信回線２９を介して接続されるＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３２】
図１７は本発明の第１４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。この際、安定化状態が選択可能な複数な場合には、更に安定化状態データベースには予め計測された消費電力のカラムを用意しておき、もっとも消費電力が小さい安定化状態を選択することで安定化を達成した上で更に省エネルギーを達成することができる。
【００３３】
図１８は本発明の第１５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。この際、安定化状態が選択可能な複数な場合には、もっとも変形量が小さい安定化状態を選択するアルゴリズムを用意しておくことが望ましい。これによれば、変形量が少ないため、ディスクの耐用時間が向上することになる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する、本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有することに特徴がある。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【００３６】
また、別の発明としての回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置とを有し、ステレオ法の原理で定型パターンの形状を測定する。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【００３７】
更に、撮影記録装置は時系列的にパターン像情報を動画として記録可能であることにより、回転周波数によらない時系列に変形形状が変化する場合でも回転体の表面変形形状を３次元的に測定する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００３８】
また、撮影記録装置はＲＧＢカラー情報を記録可能であることにより、一般に普及しているカラーＣＣＤを用いることで時系列の情報密度を増加させることができる
【００３９】
更に、回転体表面に描かれた定型パターンは特定波長の光源に対してのみ可視状態となることにより、回転体表面の計測用のパターンを通常は非可視にすることで、回転体の外見の自由度をあげることができる。
【００４０】
また、上記記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材である。よって、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００４１】
更に、安定化条件データを記録した記録装置と、測定された表面形状値から安定化状態を制御する制御装置とを有していることにより、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定によって、動的に駆動状態を制御し、更に安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モアレトポグラフィ法の基本原理を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図３】ステレオ法の基本原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第６の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図９】ファンディスクシステムの簡単な説明図である。
【図１０】本発明の第７の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の第８の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第９の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第１０の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の第１１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の第１２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第１３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第１５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１，３０，１００；被測定対象物、２；基準パターン、３；光源、
４；変形パターン、５；観察点、１０；光ディスク、１１；ガイド、
２０，４０；撮影システム、２１，４１；ＣＣＤカメラ、
２２；基準パターン、２３；光源、２４，４３；回転制御装置、
２５，４４；演算装置、２６；ＨＤＤレコーダ、２７；ステージ、
２８；制御装置、２９；通信回線、３１；点、３２；ＣＣＤ撮影装置、
３３；結像レンズ、４２；レーザ光源、４５；ＨＤＤレコーダ、
１０１；定型パターン。
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置に関し、詳細には可撓性を有するシート状の回転体の変形形状を測定する回転体表面形状測定装置、特に可撓性を有する光ディスクシステムのうち、近接するガイドとディスクの間の空気流によって安定化された面を用いて記録再生を行うファンディスクシステムの光ディスク表面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２，８１７，３３８号明細書
【特許文献２】特開２０００−２５８１３９号公報
従来、回転体の表面形状を測定する手法としては、接触型のプローブ等を被計測物体表面に接触させ、その力やプローブの位置関係から表面形状を測定する方法や非接触式の計測方法として干渉計を用いる方法がある。しかし、前者は表面を走査しなくてはならず計測に多大な時間を要し、後者も精度は高いものの計測時間やコストが多大になるという問題があった。
【０００３】
非接触の測定手法には、上記特許文献１に示されるような、物体面上に格子状・縞状等のパターンを投射し、物体の形状により変形した縞模様と基準の縞模様とを重ね合わせ、それの差周波数として生じる等高線を表わすモアレ縞を解析することにより、物体の形状を測定する方法、いわゆるモアレトポグラフィ法がある。また、上記特許文献２に示されるような、物体表面上の格子状・縞状等のパターンを複数の撮影装置を用いてステレオ撮影の原理を用いて物体の形状を測定する方法、いわゆるステレオ法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの方法でも静止した物体表面の形状を測定することしか意図されておらず、回転体の変形形状測定に直接適用できない。一方、近年可撓性を有する光ディスクの表面に近接して設けられたガイドとの間に生ずるベルヌーイ現象を利用して安定化を行うファンディスクシステムが将来の大容量記録媒体として開発されているが、その変形形状は３次元的な非常に複雑な形状をしており、その安定化の評価は大変困難であった。また、その安定化点における面形状は光ディスクの材料特性に対して一意であり、その条件を利用することで安定化を容易に行わせることができるという点がある。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、モアレトポグラフィ法やステレオ法を回転体測定に適するように改良し、回転体の変形形状測定が可能な回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する、本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有することに特徴がある。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【０００７】
また、別の発明としての回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置とを有し、ステレオ法の原理で定型パターンの形状を測定する。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【０００８】
更に、撮影記録装置は時系列的にパターン像情報を動画として記録可能であることにより、回転周波数によらない時系列に変形形状が変化する場合でも回転体の表面変形形状を３次元的に測定する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【０００９】
また、撮影記録装置はＲＧＢカラー情報を記録可能であることにより、一般に普及しているカラーＣＣＤを用いることで時系列の情報密度を増加させることができる
【００１０】
更に、回転体表面に描かれた定型パターンは特定波長の光源に対してのみ可視状態となることにより、回転体表面の計測用のパターンを通常は非可視にすることで、回転体の外見の自由度をあげることができる。
【００１１】
また、上記記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材である。よって、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００１２】
更に、安定化条件データを記録した記録装置と、測定された表面形状値から安定化状態を制御する制御装置とを有していることにより、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定によって、動的に駆動状態を制御し、更に安定化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有する。
【００１４】
【実施例】
図１はモアレトポグラフィ法の基本原理を示す図である。同図において、被測定対象物１と点状光源３との間に、等間隔に定型の基準パターン２、例えば直線状や格子状のパターンを配置し、この基準パターン２を点状光源３によって照明することによって、基準パターン２の影を被測定対象物１に直接投影する。すると、被測定対象物体１の表面には、基準パターン２の影が被測定対象物１の表面形状に応じて変形された変形パターン４となって投影される。この被測定対象物１上に投影された変形格子の変形パターン４を、基準パターン２とほぼ同じ高さに設定された観察点５から観察することによって変形パターン４とその前方に位置する基準パターン２とを重合わすことによって観察することでモアレパターンが生ずる。モアレパターンの現れる位置が物体の高さ、つまり基準パターン２からの距離の等しいところになり、このモアレパターンの位置は、所定の幾何学的な計算によって求まる。例えばフーリエ変換法により、基準周波数成分を抽出し、基準正弦波との重畳によりＣＣＤの各ピクセルに対応した相対位相と絶対位相を計算し、絶対位相値と深さ（Ｚ方向）の関係から値を計算する。結果的に被測定対象物１の形状を測ることができるようになっている。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、被測定対象物１００は回転する回転体の表面形状である。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。光源２３は、例えばハロゲンを用いたストロボ光源などが用いられる。上述した演算を行う演算装置２５によって、被測定対象物１００の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。
【００１６】
図３はステレオ法の基本原理を示す図である。同図において、２つの結像レンズ３３は光軸間隔Ａで配置され、２つのＣＣＤ撮影装置３２はそれぞれ結像レンズ３３に対して焦点距離ｆの位置に配置されている。このとき、被測定対象物３０上における点３１の像の結像位置が結像レンズ３３の中点からの距離がそれぞれＸ，Ｙであったとすると、被測定対象物３０上の点３１までの距離Ｌは以下のように表される。
【００１７】
Ｌ＝Ａ・ｆ（−Ｘ＋Ｙ−Ａ）
【００１８】
この測定を被測定対象物の全面に渡って行うことにより、被測定対象物の表面形状を測定することができる。
【００１９】
図４は本発明の第２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、被測定対象物１００は回転する回転体の表面形状である。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、被測定対象物１００の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。
【００２０】
図５は本発明の第３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、回転体によっては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような回転体表面形状を測定する際には、光源の発光制御のみでは不十分である。そこで、第１の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ２６を設置し、演算装置２５は時系列に画像データを分解して、この画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２１】
図６は本発明の第４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、例えばＲＧＢの各色の光のみを透過させるフィルタを、発光装置の発光に応じて切り替えることによって、時系列の情報を効率的に得ることができる。例えば発光間隔を回転周波数の１／３に設定し、発光の１サイクルの間に各色のフィルタを切り替えることによって、時系列的に３倍のデータを獲得することができる。同図中、各色のフィルタはステージ２７上に配置され、このステージ２７は制御装置２４によって発光間隔と同期して各色フィルタを切り替えられる構成となっている。このときＣＣＤカメラ２３がＲＧＢの各色を撮影することができる機能を有していれば、効果的に時系列データを得ることができる。
【００２２】
図７は本発明の第５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、第２の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ４５を設置し、演算装置４４は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２３】
図８は本発明の第６の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図７と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。被測定対象物１００の回転体表面には、特定の波長に対して可視状態となるインクによって描かれた定型パターン１０１が設置されている。例えば紫外線に対して蛍光状態となるフォトクロミック塗料である。レーザ光源４２は紫外線域の波長の光源である。このような構成であれば、通常の非測定時には定型パターン１０１が生じず、測定時にはこの定型パターン１０１を用いてより高精度の測定が可能となる。
【００２４】
図９はファンディスクシステムの簡単な説明図である。同図において、可撓性を有するシート状の光ディスク１０を回転させる回転駆動手段と、光ディスク１０の記録面とは反対面側に設置され、光ディスク１０における書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段（以下ガイドと称す）１１とを備え、ガイド１１は光ディスク方向に突出する突出部材である。光ディスク１０の材料特性とガイド１１の表面形状・回転速度・重力方向によって光ディスク１０の安定化時の変形形状が決まる。一般にはガイド１１の押し込み方向と逆方向に光ディスク１０は変形する。変形した光ディスク１０の一部の領域において記録再生面に使用される。安定化状態は光ディスク１０の材質やガイドの形状等に非常に敏感であり、表面形状の２次元形状測定は安定化の条件を設定するために重要な計測量である。
【００２５】
図１０は本発明の第７の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によってその発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。ファンディスクシステムの安定化状態に応じた変形形状を計測することが可能となり、安定化状態の条件特定に特に有効である。
【００２６】
図１１は本発明の第８の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。ファンディスクシステムの安定化状態に応じた変形形状を計測することが可能となり、安定化状態の条件特定に特に有効である。
【００２７】
図１２は本発明の第９の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図８と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、ファンディスクシステムにおいては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような場合の表面形状を測定する際には、光源の発光制御のみでは不十分である。そこで、第６の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ等の記録装置４５を設置し、演算装置４４は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。
【００２８】
図１３は本発明の第１０の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１と、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果はＨＤＤレコーダ等の記憶装置２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００２９】
図１４は本発明の第１１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム４０は、光電素子と結像レンズを備える２台のＣＣＤカメラ４１と、レーザ光源４２とを含んで構成されている。レーザ光源４２は回転体の回転を制御する回転制御装置４３によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置４４によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。レーザ光源４２の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果はＨＤＤレコーダ等の記憶装置４５に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３０】
図１５は本発明の第１２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図１３と同じ参照符号は同じ構成要素である。ここで、ファンディスクシステムにおいては回転周波数による変動以外にも時系列によってゆがみが大きくなっている現象が存在することが知られている。そのような場合の表面形状を測定する際には、光源の回転に同期する発光制御のみでは不十分である。そこで、第６の実施例に加えてＣＣＤ画像を時系列的に記録するＨＤＤレコーダ２６を設置し、演算装置２５は時系列に画像データを分解して、ここの画像データに対して演算を行うようにする。このようにして、上記時系列に依存する形状変形データを計測することが可能となる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３１】
図１６は本発明の第１３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているために、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８に通信回線２９を介して接続されるＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。
【００３２】
図１７は本発明の第１４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。この際、安定化状態が選択可能な複数な場合には、更に安定化状態データベースには予め計測された消費電力のカラムを用意しておき、もっとも消費電力が小さい安定化状態を選択することで安定化を達成した上で更に省エネルギーを達成することができる。
【００３３】
図１８は本発明の第１５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。撮影システム２０は、光電素子を備えるＣＣＤカメラ２１、定型の基準パターン２２及び光源２３を含んで構成されている。また、光源２３は、回転体の回転を制御する回転制御装置２４によって、その発光間隔が制御され、例えば回転周波数と一致する発光間隔を有している。上述した演算を行う演算装置２５によって、ファンディスク１０の表面形状の測定結果が演算される。光源２３の発光間隔が回転周波数と一致しているため、回転周期に対する形状変動が十分小さければ、一回の撮影から得られた計測データを複数回平均化することによってその計測誤差を少なくすることができる。このようにして得られた計測結果は、制御装置２８によって、ＨＤＤレコーダ２６に記録された、予め得られている代表的な安定化条件（変形形状と回転数）と比較され、安定化状態に近づけるように、ディスクの回転数とガイド位置等を制御する。更に、表面形状の計測が行われ、動的に安定化状態に近づいていく制御を行うことによって、より安定した記録再生が行えるようになる。この際、安定化状態が選択可能な複数な場合には、もっとも変形量が小さい安定化状態を選択するアルゴリズムを用意しておくことが望ましい。これによれば、変形量が少ないため、ディスクの耐用時間が向上することになる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する、本発明の回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、回転体表面にパターン像を投影する投影装置とを有することに特徴がある。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【００３６】
また、別の発明としての回転体表面形状測定装置は、一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を定型パターンにストロボ状に照明する照明装置とを有し、ステレオ法の原理で定型パターンの形状を測定する。よって、簡易非接触で回転体の回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供することができる。
【００３７】
更に、撮影記録装置は時系列的にパターン像情報を動画として記録可能であることにより、回転周波数によらない時系列に変形形状が変化する場合でも回転体の表面変形形状を３次元的に測定する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００３８】
また、撮影記録装置はＲＧＢカラー情報を記録可能であることにより、一般に普及しているカラーＣＣＤを用いることで時系列の情報密度を増加させることができる
【００３９】
更に、回転体表面に描かれた定型パターンは特定波長の光源に対してのみ可視状態となることにより、回転体表面の計測用のパターンを通常は非可視にすることで、回転体の外見の自由度をあげることができる。
【００４０】
また、上記記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材である。よって、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定装置を提供できる。
【００４１】
更に、安定化条件データを記録した記録装置と、測定された表面形状値から安定化状態を制御する制御装置とを有していることにより、簡易非接触でファンディスクシステムの回転に同期した表面変形形状を３次元的に計測する回転体表面形状測定によって、動的に駆動状態を制御し、更に安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モアレトポグラフィ法の基本原理を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図３】ステレオ法の基本原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第６の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図９】ファンディスクシステムの簡単な説明図である。
【図１０】本発明の第７の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の第８の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第９の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第１０の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の第１１の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の第１２の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第１３の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１４の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第１５の実施例に係る回転体表面形状測定装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１，３０，１００；被測定対象物、２；基準パターン、３；光源、
４；変形パターン、５；観察点、１０；光ディスク、１１；ガイド、
２０，４０；撮影システム、２１，４１；ＣＣＤカメラ、
２２；基準パターン、２３；光源、２４，４３；回転制御装置、
２５，４４；演算装置、２６；ＨＤＤレコーダ、２７；ステージ、
２８；制御装置、２９；通信回線、３１；点、３２；ＣＣＤ撮影装置、
３３；結像レンズ、４２；レーザ光源、４５；ＨＤＤレコーダ、
１０１；定型パターン。
Claims (8)
- 被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する回転体表面形状測定装置において、
一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、
撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、
前記定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を前記定型パターンにストロボ状に照明する照明装置と、
回転体表面にパターン像を投影する投影装置と
を有することを特徴とする回転体表面形状測定装置。 - 被測定対象物たるシート状の回転体の表面形状を測定する回転体表面形状測定装置において、
一定の定型パターンを回転体上に設置し、設置された定型のパターン像を撮影し記録する撮影記録装置と、
撮影された定型パターンの変形度を計算する演算装置と、
前記定型パターンの後方から回転体の回転に同期して照明光を前記定型パターンにストロボ状に照明する照明装置とを有し、
ステレオ法の原理で前記定型パターンの形状を測定することを特徴とする回転体表面形状測定装置。 - 前記撮影記録装置は時系列的にパターン像情報を動画として記録可能である請求項１又は２に記載の回転体表面形状測定装置。
- 前記撮影記録装置はＲＧＢカラー情報を記録可能である請求項１記載の回転体表面形状測定装置。
- 回転体表面に描かれた前記定型パターンは特定波長の光源に対してのみ可視状態となる請求項２記載の回転体表面形状測定装置。
- 請求項１に記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、該安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材であることを特徴とする光ディスク表面形状測定装置。
- 請求項２に記載の回転体表面形状測定装置と、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差よって安定化させる安定化手段とを有し、該安定化手段が光ディスク方向に突出する突出部材であることを特徴とする光ディスク表面形状測定装置。
- 安定化条件データを記録した記録装置と、計測された表面形状値から安定化状態を制御する制御装置とを有している請求項６又は７に記載の光ディスク表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002321994A JP2004156979A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002321994A JP2004156979A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2004156979A true JP2004156979A (ja) | 2004-06-03 |
Family
ID=32802306
Family Applications (1)
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| JP2002321994A Pending JP2004156979A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 回転体表面形状測定装置及び光ディスク表面形状測定装置 |
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| JP (1) | JP2004156979A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009506920A (ja) * | 2005-07-26 | 2009-02-19 | エアバス フランス | 航空機の構造体パネルの表面の形状の異常箇所の測定方法とその方法を実行するシステム |
| FR2976069A1 (fr) * | 2011-05-31 | 2012-12-07 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Caracterisation des deformees d'un organe en rotation par stereocorrelation d'images |
| KR20140062372A (ko) * | 2012-11-14 | 2014-05-23 | 삼성전자주식회사 | 홀로그램 광학기기용 광학헤드와 그 동작방법 |
-
2002
- 2002-11-06 JP JP2002321994A patent/JP2004156979A/ja active Pending
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| KR101955328B1 (ko) * | 2012-11-14 | 2019-05-30 | 삼성전자주식회사 | 홀로그램 광학기기용 광학헤드와 그 동작방법 |
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