JP3902088B2

JP3902088B2 - Shape measuring method and shape measuring apparatus

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Publication number: JP3902088B2
Application number: JP2002218854A
Authority: JP
Inventors: 隆二崎田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004061248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検物の表面形状の計測や、キズ、膨らみ、うねり、へこみ等の欠陥を検出するための方法及び装置に係り、特に、感光体ドラム、現像ローラ、帯電ローラ等の円筒状被検物の表面形状を検出し、例えば部品認識等のロボットビジョン等に好適な形状測定方法及び形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検物表面の形状検査に関する従来技術としては、円筒状被検物の検査に関するものとして（ａ）特開平２−２０１１４２号公報、及び（ｂ）特開平４−１６９８４０号、位相シフト法とモアレ法を用いた三次元測定方法のものは、（ｃ）特許第２８８７５１７号公報、（ｄ）特開平０７−３３２９５６号公報、及び（ｅ）特開平１０−５４７１１号公報のものがある。さらには、（ｆ）「位相シフトによる実体格子型モアレ法」についての文献（１９９１年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集）、及び（ｇ）「液晶ガラスのフラットネス計測」（ＯｐｌｕｓＥ１９９６年９月）、等がある。
【０００３】
即ち、複写機あるいはレーザープリンタの感光体ドラムなどの円筒状被検物の欠陥検査方法としては、（ａ）特開平２−２０１１４２号公報、あるいは（ｂ）特開平４−１６９８４０号公報に例示された技術がある。図８４は、（ａ）特開平２−２０１１４２号公報に開示された構成を示す図である。同図において、光源８４３１からのレーザ光ビーム８４３２を、回転多面鏡８４３６を介して感光体ドラム８４３３の軸方向に走査するように照射させる。走査光は、感光体ドラム８４３３の感光層表面にて反射され、正常な表面からの反射光は、ほぼ受光器８４３５に進入し、反射光の強度が検出され、出力は、所定の演算処理部等に入力される。ここでの処理は、検出値が異常に低下した時に、表面状態の異常として検出する。
【０００４】
また、図８５は、（ｂ）特開平４−１６９８４０号公報に開示された構成を示す図である。同図において、ハロゲン光源等を備えた投光器８５４１から感光体ドラム８５４３へ向けてスリット光８５４２が投射される。感光体ドラム８５４３の表面欠陥によって散乱された散乱光は、レンズ８５４４によって集光され、ラインセンサ８５４５で受光される。ラインセンサ８５４５は、画素列を有し、感光体ドラム８５４３表面上にその受光範囲８５４６が形成される。ここでは、欠陥による散乱光の異常を検出している。
【０００５】
一般に、この種の感光体にはピンホール、打痕、擦り傷、気泡の巻き込み、クラック、ゴミ等の付着による欠陥、並びに感光層の膜厚のムラ、液ダレや支持体の傷等のような多種多様な欠陥の生ずる可能性がある。上記のような光学式検査装置による場合では、ピンホール、打痕、擦り傷、ゴミ等の付着による欠陥の如く表面凹凸の変化率の大きな欠陥に対しては高い検出力を発揮することができるが、感光層の膜厚ムラ等の如く凹凸の変化率の小さい欠陥あるいは支持体の傷のように感光体表面に凹凸の変化のない欠陥に対しては検出精度には、問題があった。
【０００６】
一方、三次元測定法の１手法としてモアレ法が挙げられる。モアレ法には、実体格子型と格子投影型があり、様々な分野において広く利用されている。格子投影型のモアレ法とは、図８６に示すように、投影用と観察用とに、それぞれ小さな格子Ｇ１，Ｇ２を配置し、Ｇ１をレンズＬ１により物体に投影し、物体形状に応じて変形した格子線をレンズＬ２を通じてもう一つの格子Ｇ２上に結像させ、縞等高線を基準面から所定距離のところに生じさせるようにしたものである。また、実体格子型のモアレ法とは、図８７に示すように、基準面に一つの格子Ｇを設置し、図８６のレンズＬ１の位置に点光源Ｓ１を、レンズＬ２の位置に観察眼ｅを置いて、前記格子Ｇの光源Ｓ１による影を物体上に落し、物体形状に応じて変形した格子Ｇの影を形成させてこれを格子Ｇを通して観察することにより、この格子Ｇと変形した格子の影とによって生じるモアレ縞を観測する方法をいう。
【０００７】
実体格子型のモアレ法を例に取り、図８８の詳細図を用いてさらに詳しく説明する。格子のピッチをｓ、光源と観察点との距離をｄとする。同一平面内にある格子Ｇ１とＧ２はいずれもピッチｓをもつが、格子は面内で互いにεだけずれている（格子ピッチの位相でいえば２πε／ｓ）ものとすると、
【０００８】
【数１】

【０００９】
と表せる。形成されるモアレ縞（等高線）は、格子面を基準（０次）として、格子面から離れるに従い、順に１次、２次とカウントされる次数を持つ。そこで縞次数Ｎのモアレ縞をｃｏｓ２πＮと置くことによって得られる。その結果、第Ｎ次のモアレ等高線は、基準面からｈＮだけ離れた次の位置、
【００１０】
【数２】

【００１１】
に形成されることになる。これは位置の座標ｘを含んでおらず、Ｎによって（ｘにかかわりなく）定める固有の値となっている。即ち等高線が形成されていることを示す。
【００１２】
また、図８９のような構成をとった場合、Ｓ１を点光源として、Ｓ２の位置に観察点をおき、また１枚の連続した（したがってε＝０となる）格子を配したものに相当する（実体格子型）。ε＝０であるので（２）式から、
【００１３】
【数３】

【００１４】
が成り立つ。ただし、等高線といいながら、その間隔ΔｈＮ＝ｈＮ＋１−ｈＮは一定ではなく、次数Ｎによって異なってしまう。
【００１５】
従来、モアレ法による三次元形状測定法は対象物を直観的に把握することはできるが、（１）凹凸の判定がし難い、（２）高感度の三次元測定には不向き（現時点ではモアレ等高線縞の間隔は１０μｍ程度が限界とされている）、（３）モアレ縞のビジビリティーが縞ごとに均一でないためモアレ像を画像処理の対象として扱いにくい等々の問題が指摘されている。この問題点は、格子投影型の場合、二枚の格子を利用しているために、その一方を移動させることにより、縞走査、つまりモアレ縞の位相をシフトさせることによって、等高線間隔を等価的に細かく分割するとともに、対象の凹凸判定や測定感度の向上が可能である。この位相シフト法の原理を説明する。
【００１６】
図９０に示すように、位相変調された縞画像は、
Ｉ＝Ｉ（θ）＝ａ（ｘ，ｙ）＋ｂ（ｘ，ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ，ｙ）＋θ）
［但し、ａ：バイアス，ｂ：振幅，θ：操作可能な位相，Φ：高さに相当する位相値］
で表される。
【００１７】
ここで求めたいのは、各点（ｘ，ｙ）における位相Φ（ｘ，ｙ）である。バイアスや振幅は、表面の反射率や汚れなどで変化する未知数成分なので、位相θを０，π／２，πと変化させた３つの縞画像
Ｉ１＝Ｉ（０）＝ａ（ｘ，ｙ）＋ｂ（ｘ，ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ，ｙ）＋θ）
Ｉ２＝Ｉ（π／２）＝ａ（ｘ，ｙ）−ｂ（ｘ，ｙ）ｓｉｎ（Φ（ｘ，ｙ）＋θ）
Ｉ３＝Ｉ（π）＝ａ（ｘ，ｙ）−ｂ（ｘ，ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ，ｙ）＋θ）
を生成する。
【００１８】
【数４】

【００１９】
上記式（４）により位相を算出すれば、反射率や汚れ成分を除去して、各点の位相Φ（ｘ，ｙ）を求めることができる。しかし、実体格子型の場合には格子が一枚であるため、格子投影型のモアレ法のような位相シフトを行っても、すべての次数の縞等高線の位相を揃えながら位相を変えることはできない。
【００２０】
このような問題点に対して、上述した（ｃ）特許第２８８７５１７号公報の技術を用いれば、格子面の垂直移動と光源又は観察点の水平移動を、同時に行うことにより、各次数のモアレ縞の位相にほぼ大きな変化をきたすことなく、各次数の縞の位相がほぼ揃った状態で測定対象に対する縞位相のシフトができる。このため、複数枚の縞画像から位相シフト法の原理に基いて処理することができ、これによって測定対象に対するモアレ縞による測定点の密度が増大するとともに、モアレ縞１周期について約１／４０〜１／１００程度の物理的な分割が可能となり、実体格子型のモアレ法では困難とされていた面の凹凸の判定や測定感度の向上を図ることができる。
【００２１】
また、（ｄ）特開平０７−３３２９５６号公報や、文献（ｆ）「位相シフトによる実体格子型モアレ法」、（ｇ）「液晶ガラスのフラットネス計測」の技術を用いれば、平行光を与えることにより、縞次数による縞間隔の違いをなくしているため、全ての縞の位相を揃えながらシフトさせることができる。さらに、これらの方法では格子運動のみにより位相シフトさせることが可能である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（ｃ）特許第２８８７５１７号公報の技術のような、位相シフト法を適用して円筒状被検物等の全面測定を行う場合、少なくとも被検物を３回転以上させて位相シフトさせるために格子移動とモアレ縞の撮像を繰り返す必要があるため測定に時間がかかる。また、格子を複数方向（平行と回転）に移動させる必要があるため装置構成が複雑になる等の問題がある。
【００２３】
上記（ｄ）特開平０７−３３２９５６号公報、文献（ｆ）「位相シフトによる実体格子型モアレ法」、（ｇ）「液晶ガラスのフラットネス計測」の技術を用いたとしても、円筒状被検物等の全面測定を行う場合には、位相シフトした画像を得るために、格子移動と撮像という動作を繰り返し被検物を３回転以上させる必要があるため測定時間の増大を招くことになった。
【００２４】
また、（ｅ）特開平１０−５４７１１号公報の技術では、被検物の高さを変えることにより位相シフトさせているが、この場合においても、被検物の移動と撮像を複数回繰り返す必要があるため測定時間の増大を招く。なお、凹凸形状の定量化に関しては明確な方法が充分に説明されてない。
【００２５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、直径が変わった場合、ワークがテーパー状の場合、太鼓状ローラ等、被測定物の形状が異なる場合であっても、観察点間のステップ量を一定に保つことができ、位相シフト量の違いや測定分解能の違いが生じず正確に形状測定できる形状測定方法及び形状測定装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係る形状測定方法は、モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系を用い、格子パターンから異なる距離にある被測定物上に形成されたモアレ縞を複数の測定位置で測定し、前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置変化によって得られる複数位置でのモアレ縞測定データに基づき前記被測定物表面の形状測定を行う形状測定方法において、前記被測定物上での複数のモアレ縞の間隔が一定となるように前記複数の測定位置を前記被測定物の形状データに応じて変える測定位置変更工程を含むことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、被測定物の形状データに基づき測定位置を変更するため一定な形状に限らず形状が異なっても正確な形状測定を行えるようになる。
【００２８】
また、この発明に係る形状測定方法は、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる所定配列の複数の受光素子のうち、該当する受光素子を選択することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、所定配列の受光素子のうちモアレ縞の間隔が一定となる受光素子を選択するだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００３０】
また、この発明に係る形状測定方法は、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の光路を変化させることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、モアレ光学系の光路を変化させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００３２】
また、この発明に係る形状測定方法は、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の像倍率及び中心位置を変更することを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、モアレ光学系の像倍率及び中心位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００３４】
また、この発明に係る形状測定方法は、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる受光素子の位置を変更することを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、受光素子の位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００３６】
また、この発明に係る形状測定方法は、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の所定方向の間隔が一定になるように、前記格子パターンのピッチを変更することを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、格子パターンのピッチを変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００３８】
また、この発明に係る形状測定装置は、モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系と、前記受光素子により得たモアレ縞の測定結果に基づき前記被測定物の形状データを演算する形状データ演算処理手段と、前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞の測定位置を変更するモアレ縞測定位置変更手段と、前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置を変化させるための相対位置移動手段と、前記相対位置の変化によって得られる前記受光素子の測定結果に基づき前記被測定物の形状を演算する形状演算処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、モアレ縞の測定結果に基づき被測定物の形状データを得てモアレ光学系の測定位置及び被測定物との相対位置を変更させ、被測定物の形状を測定し形状を演算するため、一定な形状に限らず形状が異なっても被測定物を正確に形状測定できるようになる。
【００４０】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記受光素子は、複数配列からなり配列あるいは各配列内の素子を選択可能に構成されており、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子の配列あるいは各配列内の素子を選択する受光素子選択指示手段を備えたことを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、所定配列の受光素子のうちモアレ縞の間隔が一定となる受光素子の配列あるいは各配列内の素子を選択するだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００４２】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能な平行平板と、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記平行平板の角度を変更する移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、平行平板の角度を変更するだけで被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるようになる。
【００４４】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能なプリズムと、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記プリズムの位置を変更する移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、プリズムの位置を変更するだけで被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるようになる。
【００４６】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記レンズとして、前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために像倍率を変更可能な焦点可変レンズと、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記モアレ光学系の中心位置を変更する移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００４７】
この発明によれば、焦点可変レンズの像倍率の変更と、モアレ光学系の中心位置の移動によって被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるようになる。
【００４８】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために設けられたモアレ光学系の像倍率を変更する第一の移動手段と、前記モアレ光学系の中心位置を変更する第二の移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００４９】
この発明によれば、２つの移動手段を移動させることによりモアレ光学系の像倍率と中心位置を変更でき、形状測定を容易に行えるようになる。
【００５０】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００５１】
この発明によれば、受光素子の位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００５２】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記格子パターンとして、ピッチを可変可能な可変格子パターンと、前記可変格子パターンにおけるモアレ縞間隔を可変させるための格子ピッチ指示手段とを備えたことを特徴とする。
【００５３】
この発明によれば、格子パターンのピッチを変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるようになる。
【００５４】
また、この発明に係る形状測定装置は、前記モアレ縞測定位置変更手段は、入力される前記被測定物の既知の形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更させることを特徴とする。
【００５５】
この発明によれば、被測定物の形状データが既知である場合に、この既知の形状データを利用して測定することにより、詳細な形状データを算出できるようになる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る形状測定方法及び形状測定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５７】
（発明の基本構成）
この発明は、ローラ部品等の円柱状被検物や液晶等の平面状被検物を対象とし、実体格子型のモアレ法に位相シフト法を適用し、さらに１回の１連の撮像により位相シフトした画像を得るものである。これにより、高速に形状測定が行え、その定量的な形状データから被検物表面の検査を行うものである。
【００５８】
図１は、形状測定装置の測定ヘッドを示す図、図２は、全体構成を示す図である。これらの図に示すように、円筒状被検物１０１は、三つ爪のエアーチャック１０２等を有し、軸芯位置を精度良く維持できる把持治具１０３で固定される。把持治具１０３は、回転モータ等の回転機構１０４により回転され、測定ヘッド１００により円筒状被検物１０１の全周の測定が行われる。この測定ヘッド１００は、円筒状被検物１０１の軸方向に移動させるステージ１０５上に配置されており、円筒状被検物１０１の全長についても測定が行われる。
【００５９】
測定ヘッド１００は、光源１１０，格子パターン１１１，受光レンズ１１２，受光素子１１３を備えている。図３は、受光素子１１３を示す図である。受光素子１１３は、３ライン以上のライン状に画素が集積されたものが用いられる。ここでは３ラインの場合について説明する。各ラインをＡ列、Ｂ列、Ｃ列とする。
【００６０】
図４は、それぞれ測定ヘッド１００と円筒状被検物１０１の位置関係を示す斜視図、図５は同位置関係を示す側面図である。受光素子１１３，格子パターン１１１，円筒状被検物１０１の位置関係は、円筒状被検物１０１が円筒状であることを利用して、画素列Ａ，Ｂ，Ｃの視野に対応する高さを変化させる構成とする。
【００６１】
ここで、所望のステップ量が与えられるように、円筒状被検物１０１の回転スピードと、受光素子１１３の走査周期，撮像倍率，画素列間距離を調節する。図５に示す３ステップの場合、ＡＢＣ列で撮像する表面の高さが、モアレ縞間隔Δｈの４分の１（Δｈ／４）になるように設定すれば良い。
【００６２】
まず、時刻ｔ１においてＡ列で領域３（ステップ１）を、Ｂ列で領域２（ステップ０）を、Ｃ列で領域１（ステップ２）を撮像する。次に、時刻ｔ２においては、Ａ列で領域４（ステップ１）を、Ｂ列で領域３（ステップ０）を、Ｃ列で領域２（ステップ２）を撮像する。さらに、時刻ｔ３ではＡ列で領域５（ステップ１）を、Ｂ列で領域４（ステップ０）を、Ｃ列で領域３（ステップ２）を撮像する。
【００６３】
その結果、画像メモリ（不図示）上には図６の図表に示すデータが得られる。そこで、時刻ｔ１のＡ列のデータ、時刻ｔ２のＢ列のデータ、時刻ｔ３のＣ列のデータと、前述した式（４）に基づき領域３の形状測定を行うことができる。３ライン以上の受光素子１１３を並べてステップ数を増やせば、より高精度な測定が可能となる。この定量的な形状データを基に円筒状被検物１０１表面に生じるうねり、へこみ等の欠陥検査や、平坦度の検査が行える。
【００６４】
厳密には、縞次数により縞間隔が異なるので、測定する縞次数によりステップ量が異なるため測定誤差が生じる。図７は、モアレ等高線縞を示す図である。例えば、ｌ＝２００ｍｍ、ｄ＝７０ｍｍ、ｓ＝８３．３μｍ（１２本／ｍｍ）とした場合、式（３）より、モアレ等高線縞ｈＮは、図７のようになる。ここで、被検物の基準高さを縞次数ｎ＝３の位置に、測定範囲をｎ＝２〜４の約４８０μｍの範囲に設定したとすると、Δｈ２＝２３９．４２３μｍとΔｈ３＝２３９．９９５μｍの差は０．５７２μｍと僅かであり、高低差が数μｍ程度のうねりやへこみを問題なく測定できる。
【００６５】
（円筒状被検物１０１の各種形状について）
以上の方法においては、円筒状被検物１０１と受光素子１１３の位置調整が非常に重要となってくる。測定対象として感光体ドラム，現像ローラ，帯電ローラ等を考えた場合、同じ製造ラインで直径や長さが異なる数種類の製品を製造する場合がある。また、図８に示すように、長手方向において直径ｒが異なる（ｒ１，ｒ２，ｒ３）円筒状被検物１０１も存在する。
【００６６】
このような、長手方向において直径ｒが異なる円筒状被検物１０１を対象とした場合、形状がテーパー状になる。図９は、測定ヘッド１００と円筒状被検物１０１の位置関係を示す側面図である。円筒状被検物１０１の直径ｒが変化すると図９に示すように、所望のステップ量（Δｈ／４）を与えることができなくなり、正確な位相シフトができず測定誤差が生じてしまう。
【００６７】
さらに、直径ｒの変化が大きい場合、直径ｒの大きいところと小さいところでの縞次数の差も大きくなる。その結果、モアレ縞間隔の差も大きくなり、高低差が数μｍ程度のうねりやへこみを測定する際に問題が生じる。モアレ等高線縞の間隔に比べ、円筒状被検物１０１にテーパー部や太鼓形状等があり形状変化が大きくなると、縞次数が大きく異なる位置でワーク（円筒状被検物１０１）を観察することになる。縞間隔Δｈが大きく異なってしまうと位相シフト誤差が増え、測定精度が低下する。
【００６８】
（実施の形態１）
図１０は、本発明の実施の形態１による形状測定方法を示す図である。図示のように半径ｒ１＝８ｍｍでステップ量Δｈ／４＝２４μｍにしたいときには、図１０（ａ）に示すようにＩ０，Ｉ１，Ｉ２の各点を観測する。形状が変わり半径ｒ２＝１０ｍｍになった場合にも、ステップ量Δｈ／４＝２４μｍに保つときは、図１０（ｂ）に示すようにＩ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の各点を観測すればよい。図１０に示す場合は、Ｉ０−Ｉ１間とＩ２−Ｉ０間が等しくなり、また、Ｉ’０−Ｉ’１間とＩ’２−Ｉ’０間を等間隔にしたい場合である。
【００６９】
図１１は、受光素子１１３として用いるカラーラインセンサを示す図である。カラーラインセンサは、図のようにＲＧＢフィルターが付けられたラインセンサを複数（３本）並べて構成したものがある。このカラーラインセンサのＲＧＢフィルターを外して用いれば３本のラインセンサ１１０２として使用できる。一般的にこれら３本のラインセンサ１１０２は固定で等間隔である。このようなラインセンサ１１０２を用いる場合は、図１０に示すように等間隔な位置でモアレ縞を測定する必要がある。その必要がない場合は、図１２に示す各点でモアレ縞を測定することも可能である。
【００７０】
図１３は、実施の形態１による測定手順を示すフローチャートである。まず、被測定物（円筒状被検物１０１）の半径等の形状データを取得し（ステップＳ１３０１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ１３０２）、モアレ縞の測定位置を変更する（ステップＳ１３０３）。その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ１３０４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を開始する（ステップＳ１３０５）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ１３０６）。
【００７１】
（実施の形態２）
実施の形態２は、被測定物１０１の形状データが未知の場合、第一の測定において半径等を測定する。図１４は被測定物１０１の半径の測定状態を示す図である。図のように、スリット光源１４０１を用いて被測定物（円筒状被検物）１０１表面にスリット状の光を当てると、表面の形状に応じてスリット状の光が変形する。その変形したスリット状の光をカメラ１４０２で撮影し、図１５に示す撮影画像を得る。これは光切断法と呼ばれる測定方法であり、この画像から被測定物１０１表面の断面形状が判り半径を得ることができる。
【００７２】
図１６は、実施の形態２による測定手順を示すフローチャートである。図示のように、測定は第一の測定（ステップＳ１６０１）と、第二の測定（ステップＳ１６０２）に分かれている。第一の測定では、上述したように被測定物１０１の表面の第一の形状を測定し（ステップＳ１６１１）、被測定物１０１表面の形状データ（半径）を演算する（ステップＳ１６１２）。
【００７３】
この後、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ１６１３）、測定位置を変更する（ステップＳ１６１４）。
【００７４】
その後、第二の測定（ステップＳ１６０２）を行う。まず、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ１６１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な第二の形状測定を行う（ステップＳ１６１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ１６１７）。
【００７５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態２で説明した第一の測定（ステップＳ１６０１）に、第二の測定と同じモアレ法を用いる。例えば、図４に示すような構成で被測定物（円筒状被検物）１０１のモアレ縞を撮像すると、図１７に示す撮像画像が得られる。ここで軸方向をＸ、周方向をＹとする。被測定物１０１の形状に応じて軸方向に平行な縞模様が観察される。
【００７６】
ここで、Ｘａの位置において、Ｙ方向にデータプロファイルを取ると、図１８に示す特性図が得られる。図中横軸はＹ軸，縦軸はモアレ縞強度である。頂点位置ＹａからＹｂの間で縞が１周期したとする。これらの頂点位置ＹａとＹｂの形状差をΔｈとすると、Δｈはモアレ縞光学系のパラメータから算出できる。あるいは、事前に測定しておいても良い。
【００７７】
これにより、図１９の特性図に示す関係が得られる。図中Ｙ方向におけるＹａからの距離を横軸，形状を測定する方向をＺ，被測定物１０１の半径をｒ，頂点位置Ｙａを原点にすると、被測定物１０１はＹ²＋（Ｚ−ｒ）²＝ｒ²上にある。その円周上の１点（Ｙｂ−Ｙａ，Δｈ）が判っているので、半径ｒを算出することが可能となる。
【００７８】
図２０は、実施の形態３による測定手順を示すフローチャートである。第一の測定（ステップＳ２００１）では、上述したモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ２０１１）、被測定物１０１表面の形状データ（半径）を演算により求める（ステップＳ２０１２）。
【００７９】
次に、この結果から、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ２０１３）、モアレ縞の測定位置を変更する（ステップＳ２０１４）。
【００８０】
その後、第二の測定（ステップＳ２００２）を行う。まず、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ２０１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な第二の形状測定を行う（ステップＳ２０１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ２０１７）。
【００８１】
（実施の形態４）
実施の形態４の構成を図２１の斜視図と、図２２のブロック図を用いて説明する。被測定物（円筒状被検物）１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている。
【００８２】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段２２００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、モアレ縞測定位置変更手段２２０４に送られ、測定位置が変更される。そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、ここで詳細な形状演算が行われる。以上説明した処理手順は、実施の形態３における図２０に記載した手順と同様である。なお、制御部２２０６は上記手順に従い各手段を動作制御する。
【００８３】
（実施の形態５）
図２３は、実施の形態５による測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ２３０１）では、実施の形態３で説明したモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ２３１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算により求める（ステップＳ２３１２）。
【００８４】
この結果から、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ２３１３）、その位置に対応する受光素子１１３を選択する（ステップＳ２３１４）。例えば、図２４に示すように、半径ｒ１＝８ｍｍでステップ量Δｈ／４＝２４μｍにしたいとき、図２４（ａ）に示すようなＩ０，Ｉ１，Ｉ２の点のモアレ縞を受光素子１１３のうち、３，７，１１の配列素子を選択する。形状が変わり、半径ｒ２＝１０ｍｍになった場合にも、ステップ量Δｈ／４＝２４μｍに保つために、図２４（ｂ）に示すように、Ｉ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の点のモアレ縞を受光素子１１３のうち、２，８，１３の配列素子を選択すればよい。
【００８５】
その後、第二の測定（ステップＳ２３０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ２３１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な第二の形状測定を行う（ステップＳ２３１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ２３１７）。
【００８６】
（実施の形態６）
図２５は、実施の形態６による測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ２５０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞測定により第一の形状測定を行い（ステップＳ２５１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算により求める（ステップＳ２５１２）。
【００８７】
この結果から、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ２５１３）、その位置を観察するように受光素子１１３に対する光路を変更する（図２６参照、ステップＳ２５１４）。
【００８８】
その後、第二の測定（ステップＳ２５０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ２５１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ２５１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ２５１７）。
【００８９】
（実施の形態７）
図２７は、実施の形態７による測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ２７０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ２７１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算により求める（ステップＳ２７１２）。
【００９０】
この結果から、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ２７１３）、その位置を観察するように受光系の像倍率及び中心位置を変更する（ステップＳ２７１４）。
【００９１】
図２８は、受光系の像倍率変更を説明する図である。例えば、図２８（ａ）に示すように、半径ｒ１でＩ０，Ｉ１，Ｉ２の点のモアレ縞を図３で説明した等間隔に固定配置された受光素子１１３の各配列Ａ，Ｂ，Ｃで測定していたとする。被測定物１０１の形状が変わり、半径ｒ２（＞ｒ１）になった場合、ステップ量Δｈ／４を一定に保つために、図２８（ｂ）に示すように、Ｉ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の点のモアレ縞を測定する必要が生じる。そこで、受光系の像倍率と中心位置を調整し、等間隔に固定配置された受光素子１１３の各配列Ａ，Ｂ，ＣでＩ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の点のモアレ縞を測定する。
【００９２】
その後、第二の測定（ステップＳ２７０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ２７１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ２７１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ２７１７）。
【００９３】
（実施の形態８）
図２９は、実施の形態８による測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ２９０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ２９１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算により求める（ステップＳ２９１２）。
【００９４】
この結果から、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ２９１３）、その位置を観察するように受光素子１１３を移動させる（ステップＳ２９１４）。
【００９５】
図３０は、受光素子の移動を説明するための図である。例えば、図３０（ａ）に示すように、半径ｒ１でＩ０，Ｉ１，Ｉ２の点のモアレ縞を受光素子１１３の各配列Ａ，Ｂ，Ｃで測定していたとする。被測定物１０１の形状が変わり半径ｒ２（＞ｒ１）になった場合、ステップ量Δｈ／４を一定に保つために、図３０（ｂ）に示すようなＩ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の点のモアレ縞を測定する必要が生じる。そこで、受光素子１１３の各配列Ａ，Ｂ，ＣでＩ’０，Ｉ’１，Ｉ’２の点のモアレ縞を測定できるように、受光素子１１３の配列を移動させる。
【００９６】
その後、第二の測定（ステップＳ２９０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ２９１５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ２９１６）。以降、図５，図６を用いて説明した方法により被測定物１０１の表面形状を算出する（ステップＳ２９１７）。
【００９７】
（実施の形態９）
図３１は、実施の形態９の構成を示すブロック図である。同図において図２１，図２２と共通する構成部には同一の符号を附してある。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【００９８】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は処理手段３１００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子の番号が受光素子選択指示部３１０１から形状演算処理部２２０５に送られる。
【００９９】
そして、駆動ドライバ３１０２を介して回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３１０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定データと、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１００】
（実施の形態１０）
図３２は、実施の形態１０の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１０１】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は処理手段３２００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データが作られる。
【０１０２】
図３３は、平行平板を示す図である。前記受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間には図示のような平行平板３３０１を配置しておく。この平行平板３３０１は駆動ドライバ３２０１を介して平行平板回転モータ３３０２（図３２参照）の駆動によって、その向きが自由に変えられる構成になっている。図３３（ａ）に示すように平行平板３３０１が位置１にある場合と、図３３（ｂ）に示すように位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。実施の形態５及び実施の形態９の説明では、受光素子の単位で位置をずらす構成であったが、この機構によれば１受光素子以下の距離でも位置を変えることが可能となる。
【０１０３】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１０４】
（実施の形態１１）
図３４は、実施の形態１１の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１０５】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は処理手段３４００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データが作られる。
【０１０６】
図３５は、プリズムを示す図である。前記受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間には、図示のようなプリズム３５０１を配置しておく。このプリズム３５０１はプリズム駆動モータ３４０１と移動ステージ３４０２によって、その位置が変えられる構成になっている。プリズム３５０１が位置１にある場合と、位置２にある場合とでは、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。実施の形態５や実施の形態９においては、受光素子１１３の単位で位置をずらすこととしたが、この装置によれば１受光素子以下の距離でも位置を変えることが可能となる。
【０１０７】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１０８】
（実施の形態１２）
図３６は、実施の形態１２の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１０９】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は処理手段３６００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１１０】
図３６に示すように、受光レンズ２１０３にズームレンズ２１０３ａを用い、カメラ２１０４には移動ステージ３６０１とその駆動用モータ（カメラ用モータ）３６０２が取り付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、ズームレンズ２１０３ａで像倍率を変え、カメラ用モータ３６０２で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１１１】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１１２】
（実施の形態１３）
図３７は、実施の形態１３の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１１３】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段３７００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、カメラ２１０４には２方向に移動できるように、２つの移動ステージ３７０１，３７０２と、その駆動用モータ（カメラ用モータ１，２）３７０３，３７０４が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、カメラ用モータ２（３７０４）で像倍率を変え、カメラ用モータ１（３７０３）で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１１４】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１１５】
（実施の形態１４）
図３８は、実施の形態１４の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１１６】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は処理手段３８００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、受光素子１１３にはＰＺＴ（圧電体）３８０１が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、受光素子１１３の位置をＰＺＴ３８０１によって移動させる（図３０参照）。このような受光素子１１３の移動により、測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１１７】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１１８】
（実施の形態１５）
図３９は、実施の形態１５の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１１９】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段３９００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。また、実施の形態１０〜１４にて説明した装置構成によって、測定位置を変えてもよい。
【０１２０】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１２１】
図４０は、形状演算処理により得られた断面形状データを示す図である。横軸は被測定物１０１の軸方向、縦軸は測定結果（断面位置）である。この演算処理により、図４０のような、ある断面形状データが算出できたとする。ここで、正常値の両側に＋方向閾値と、−方向閾値を設定し、そのいずれかの閾値を超えた場合、不良品であると判定するような良否判定部３９０２を設けて被測定物１０１の良否判定を行う。
【０１２２】
（実施の形態１６）
図４１は、実施の形態１６の構成を示す構成図である。検査前の被検物トレイ４１０１に被測定物１０１が並べられ、ロボット４１０２で検査装置４１０３に移載する。検査装置４１０３は、実施の形態１５で述べたような形状検査装置である。その形状検査装置の良否判定部３９０２が出力する良否判定結果により、良品の被測定物１０１は良品トレイ４１０４へ、不良品とされた被測定物１０１は不良トレイ４１０５へロボット４１０２で移載する。
【０１２３】
ロボット４１０２は、検査前の投入移載用ロボットと、検査後の仕分け移載ロボットというように別に設けても良い。また、良品、不良品以外に、判定が困難とされた被測定物１０１用のトレイを設けてもよい。また、各トレイに検査結果を書き込むメモリカードを搭載しておき、検査結果をそのメモリカードに書きこみ、被測定物１０１を検査前と同じトレイに戻すよう構成することもできる。
【０１２４】
（実施の形態１７）
図４２は、円筒状ではない被測定物１０１のモアレ縞間隔を説明する図である。被測定物１０１が円筒状ではなくテーパー部などがあった場合は、図に示すように、測定個所によってモアレ縞間隔Δｈが大きく異なってしまう。図４２の左側（格子パターンに近い方）と、右側（格子パターンから遠い方）では、テーパー形状によりモアレ縞次数が大きく異なってしまい、モアレ縞間隔Δｈ（ΔｈＮとΔｈＭ）の差が無視できないレベルになってしまうことがある。モアレ縞の間隔Δｈは格子パターンから離れるほど大きくなる。Δｈの差が大きくなると、位相シフト誤差が大きくなるため正しく形状を算出することができなくなる。
【０１２５】
そこで図４３に示すように、格子パターンピッチを部分的に変える。被測定物１０１が格子パターンに近い左側における格子パターンピッチＳ１と、逆に被測定物１０１が格子パターンに近い右側における格子パターンピッチＳ２で表す（Ｓ１＞Ｓ２）とする。格子パターンピッチが小さいほどモアレ縞間隔Δｈ（ΔｈＮ）も小さくなる。そこで、格子パターンから離れた位置でのモアレ縞間隔Δｈを狭めるために、格子パターンピッチを狭め、被測定物１０１の全域においてモアレ縞間隔Δｈをほぼ一定に保つ。
【０１２６】
図４４は、実施の形態１７による測定手順を示すフローチャートである。被測定物１０１表面の形状データを取得し（ステップＳ４４０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを上記のように変更する（ステップＳ４４０２）。さらにステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ４４０３）、測定位置を変更する（ステップＳ４４０４）。
【０１２７】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ４４０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ４４０６）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ４４０７）。
【０１２８】
（実施の形態１８）
図４５は、実施の形態１８による処理手順を示すフローチャートである。被測定物１０１の形状データが未知の場合、第一の測定（ステップＳ４５０１）において被測定物１０１の表面形状（半径等）を測定する（ステップＳ４５１１）。例えば、図１４に示したようにスリット光源１４０１を用いて被測定物１０１の表面にスリット状の光を当てると、表面の形状に応じてスリット状の光が変形する。その変形したスリット状の光をカメラ１４０２で撮影すると図１５の撮影画像が得られる。このような光切断法と呼ばれる測定方法によれば、得られた画像から被測定物１０１表面の断面形状がわかり半径を求めることができる（ステップＳ４５１２）。
【０１２９】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ４５１３）。さらにステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ４５１４）、測定位置を変更する（ステップＳ４５１５）。
【０１３０】
その後、第二の測定（ステップＳ４５０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ４５１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ４５１７）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ４５１８）。
【０１３１】
（実施の形態１９）
図４６は、実施の形態１９による処理手順を示すフローチャートである。被測定物１０１の形状データが未知の場合、まず第一の測定（ステップＳ４６０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞を用いた第一の形状測定を行い（ステップＳ４６１１）、半径を演算して得る（ステップＳ４６１２）。
【０１３２】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ４６１３）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ４６１４）、測定位置を変更する（ステップＳ４６１５）。
【０１３３】
その後、第二の測定（ステップＳ４６０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ４６１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ４６１７）。この後図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ４６１８）。
【０１３４】
（実施の形態２０）
実施の形態２０の構成を図４７の斜視図と、図４８のブロック図を用いて説明する。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１によって構成されたピッチ可変格子パターン，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている。
【０１３５】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段４８００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるような格子パターンピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、モアレ縞測定位置変更手段２２０４に送られ、測定位置が変更される。
【０１３６】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、ここで詳細な形状演算が行われる。
【０１３７】
（実施の形態２１）
図４９は、実施の形態２１の測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ４９０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ４９１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算する（ステップＳ４９１２）。
【０１３８】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ４９１３）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ４９１４）、その位置に対応する受光素子１１３を選択する（ステップＳ４９１５，図２４参照）。
【０１３９】
その後、第二の測定（ステップＳ４９０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ４９１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ４９１７）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ４９１８）。
【０１４０】
（実施の形態２２）
図５０は、実施の形態２２の測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ５００１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞測定による第一の形状測定を行い（ステップＳ５０１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算する（ステップＳ５０１２）。
【０１４１】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ５０１３）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ５０１４）、光路を曲げる（ステップＳ５０１５，図２６参照）。
【０１４２】
その後、第二の測定（ステップＳ５００２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ５０１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ５０１７）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ５０１８）。
【０１４３】
（実施の形態２３）
図５１は、実施の形態２３による測定手順を示すフローチャートである。第一の測定（ステップＳ５１０１）では、まず実施の形態３で述べたモアレ縞測定により形状測定を行い（ステップＳ５１１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算する（ステップＳ５１１２）。
【０１４４】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ５１１３）。さらにステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ５１１４）、受光系の像倍率と中心位置を調整する（ステップＳ５１１５，図２８参照）。
【０１４５】
その後、第二の測定（ステップＳ５１０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ５１１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な測定を行う（ステップＳ５１１７）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ５１１８）。
【０１４６】
（実施の形態２４）
図５２は、実施の形態２４による測定手順を示すフローチャートである。まず、第一の測定（ステップＳ５２０１）では、実施の形態３で述べたモアレ縞の測定を行い（ステップＳ５２１１）、被測定物１０１表面の半径ｒを演算する（ステップＳ５２１２）。
【０１４７】
この結果に応じて、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ５２１３）。さらにステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ５２１４）、受光素子を移動させる（ステップＳ５２１５，図３０参照）。
【０１４８】
その後、第二の測定（ステップＳ５２０２）では、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ５２１６）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ５２１７）。この後、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ５２１８）。
【０１４９】
（実施の形態２５）
図５３は、実施の形態２５の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１５０】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５３００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。
【０１５１】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定データと、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１５２】
（実施の形態２６）
図５４は、実施の形態２６の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１５３】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５４００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１５４】
受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間には図３３に示したような平行平板３３０１を配置しておく。この平行平板３３０１は駆動ドライバ３２０１を介して平行平板回転モータ３３０２の駆動によって、その向きが自由に変えられる構成になっている。図３３（ａ）に示すように平行平板３３０１が位置１にある場合と、図３３（ｂ）に示すように位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。実施の形態２１や２５では、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成であったが、この機構によれば１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能となる。
【０１５５】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１５６】
（実施の形態２７）
図５５は、実施の形態２７の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ２１０４（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１５７】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５５００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１５８】
受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間には、図３５に示すようなプリズム３５０１を配置しておく。このプリズム３５０１は、プリズム駆動モータ３４０１と移動ステージ３４０２によって、その位置が変えられる構成になっている。図３５に示すように、プリズムが位置１にある場合と、位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。実施の形態２１や２５では、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成であったが、この装置では１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能である。
【０１５９】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１６０】
（実施の形態２８）
図５６は、実施の形態２８の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１６１】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５６００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１６２】
図５６に示すように、受光レンズにズームレンズ２１０３ａを用い、カメラ２１０４には移動ステージ３６０１とその駆動用モータ（カメラ用モータ）３６０２が取り付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、ズームレンズで像倍率を変え、カメラ２１０４用モータで受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１６３】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１６４】
（実施の形態２９）
図５７は、実施の形態２９の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１６５】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５７００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１６６】
図５７に示すように、カメラ２１０４には２方向に移動できるように、移動ステージ３７０１，３７０２と、その駆動用モータ（カメラ用モータ１，２）３７０３，３７０４が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、カメラ用モータ２（３７０４）で像倍率を変え、カメラ用モータ１（３７０３）で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１６７】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１６８】
（実施の形態３０）
図５８は、実施の形態３０の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１６９】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５８００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０１７０】
図５８に示すように、受光素子１１３にはＰＺＴ３８０１が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、受光素子１１３の位置をＰＺＴ３８０１によって移動させる（図３０参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１７１】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１７２】
（実施の形態３１）
図５９は、実施の形態３１の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０１７３】
第一の測定では、カメラ２１０４によって撮像されたモアレ縞画像は、処理手段５９００の画像入力部２２０１に蓄積され、形状データ演算処理部２２０２に送られる。ここで、実施の形態３で説明した方法により測定個所の半径が算出される。この結果に応じて、まずモアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。
【０１７４】
さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができるが、実施の形態２６〜３０のいずれかの装置構成によって、測定位置を変えてもよい。
【０１７５】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、第二の測定が開始される。第二の測定では、画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。その演算処理により、図４０に示したようなある断面形状データが算出できたとする。ここで、正常値の両側に＋方向閾値と、−方向閾値を設定し、そのいずれかの閾値を超えた場合、不良品であると判定するような良否判定部３９０２を設けて被測定物１０１の良否判定を行う。
【０１７６】
（実施の形態３２）
実施の形態３２の構成は、実施の形態３１で説明した検査装置を実施の形態１６（図４１参照）で説明したシステムに適用した構成である。この構成によれば、検査装置４１０３の良否判定結果により、良品は良品トレイ４１０４へ、不良品は不良トレイ４１０５へロボット４１０２で移載することができる。
【０１７７】
（実施の形態３３）
前述した各実施の形態２〜１６、及び実施の形態１８〜３２では、被測定物１０１の形状データが未知の場合における測定方法や装置構成に関するものとした。実施の形態３３以降における構成は、被測定物１０１の半径等の形状データが予めわかっている場合における測定方法や装置構成に関するものである。
【０１７８】
図６０は、実施の形態３３による測定手順を示すフローチャートである。既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ６００１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ６００２）、測定位置を変更する（ステップＳ６００３）。
【０１７９】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ６００４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ６００５）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ６００６）。
【０１８０】
（実施の形態３４）
図６１は、実施の形態３４の測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ６１０１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ６１０２）、その位置に対応する受光素子１１３を選択する（ステップＳ６１０３，図２４参照）。
【０１８１】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ６１０４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ６１０５）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ６１０６）。
【０１８２】
（実施の形態３５）
図６２は、実施の形態３５の測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ６２０１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ６２０２）、光路を曲げる（ステップＳ６２０３，図２６参照）。
【０１８３】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ６２０４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ６２０５）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ６２０６）。
【０１８４】
（実施の形態３６）
図６３は、実施の形態３６の測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ６３０１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ６３０２）、受光系の像倍率と中心位置を調整する（ステップＳ６３０３，図２８参照）。
【０１８５】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ６３０４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞による詳細な形状測定を行う（ステップＳ６３０５）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ６３０６）。
【０１８６】
（実施の形態３７）
図６４は、実施の形態３７の測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ６４０１）、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ６４０２）、受光素子１１３を移動させる（ステップＳ６４０３，図３０参照）。
【０１８７】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ６４０４）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞を測定する（ステップＳ６４０５）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ６４０６）。
【０１８８】
（実施の形態３８）
図６５は、実施の形態３８の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１８９】
まず、処理手段６５００では、半径等の被測定物１０１の形状データ６５０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１９０】
（実施の形態３９）
図６６は、実施の形態３９の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１９１】
まず、処理手段６６００では、半径等の被測定物１０１の形状データ６６０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。受光レンズと格子パターンの間に図３３に示したような平行平板３３０１を配置しておく。この平行平板３３０１は駆動ドライバ３２０１を介して平行平板回転モータ３３０２の駆動によって、その向きが自由に変えられる構成になっている。図３３（ａ）に示すように平行平板３３０１が位置１にある場合と、図３３（ｂ）に示すように位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１９２】
前述した実施の形態３４や実施の形態３８においては、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成であったが、この装置では１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能となる。その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１９３】
（実施の形態４０）
図６７は、実施の形態４０の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１９４】
まず、処理手段６７００では、半径等の被測定物１０１の形状データ６７０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間に図３５に示したようなプリズム３５０１を配置しておく。このプリズム３５０１は、プリズム駆動モータ３４０１と移動ステージ３４０２によって、その位置が変えられる構成になっている。図３５に示すように、プリズムが位置１にある場合と、位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１９５】
前述した実施の形態３４や実施の形態３８では、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成であったが、この装置によれば１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能となる。その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１９６】
（実施の形態４１）
図６８は、実施の形態４１の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０１９７】
まず、処理手段６８００では、半径等の被測定物１０１の形状データ６８０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、受光レンズにズームレンズ２１０３ａを用い、カメラ２１０４には移動ステージ３６０１と、その駆動用モータ（カメラ用モータ）３６０２が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、ズームレンズ２１０３ａで像倍率を変え、カメラ用モータ３６０２で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０１９８】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０１９９】
（実施の形態４２）
図６９は、実施の形態４２の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０２００】
まず、処理手段６９００では、半径等の被測定物１０１の形状データ６９０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、カメラ２１０４には２方向に移動できるように、移動ステージ３７０１，３７０２と、その駆動用モータ（カメラ用モータ１，２）３７０３，３７０４が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、カメラ用モータ２（３７０４）で像倍率を変え、カメラ用モータ１（３７０３）で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０２０１】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２０２】
（実施の形態４３）
図７０は、実施の形態４３の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０２０３】
まず、処理手段７０００では、半径等の被測定物１０１の形状データ７００１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、受光素子１１３にはＰＺＴ３８０１が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、受光素子１１３位置をＰＺＴ３８０１によって移動させる（図３０参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０２０４】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２０５】
（実施の形態４４）
図７１は、実施の形態４４の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，格子パターン２１０２，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図２１参照）。
【０２０６】
まず、処理手段７１００では、半径等の被測定物１０１の形状データ７１０１に応じて、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。ここで、前述した実施の形態３８〜４３のいずれかの装置構成によって、測定位置を変えてもよい。
【０２０７】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。その演算処理により、図４０に示すようなある断面形状データが算出できたとする。ここで、正常値の両側に＋方向閾値と−方向閾値を設定し、その閾値を超えた場合、不良品であると判定するような良否判定部３９０２を設けて被測定物１０１の良否判定を行う。
【０２０８】
（実施の形態４５）
実施の形態４５の構成は、実施の形態４４で説明した検査装置を実施の形態１６（図４１参照）で説明したシステムに適用した構成である。この構成によれば、検査装置４１０３の良否判定結果により、良品は良品トレイ４１０４へ、不良品は不良トレイ４１０５へロボット４１０２で移載することができる。
【０２０９】
（実施の形態４６）
図７２は、実施の形態４６による処理手順を示すフローチャートである。既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ７２０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ７２０２）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ７２０３）、測定位置を変更する（ステップＳ７２０４）。
【０２１０】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ７２０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ７２０６）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ７２０７）。
【０２１１】
（実施の形態４７）
図７３は、実施の形態４７による測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ７３０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ７３０２）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ７３０３）、その位置に対応する受光素子１１３を選択する（ステップＳ７３０４，図２４参照）。
【０２１２】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ７３０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ７３０６）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ７３０７）。
【０２１３】
（実施の形態４８）
図７４は、実施の形態４８による測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ７４０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ７４０２）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ７４０３）、光路を曲げる（ステップＳ７４０４，図２６参照）。
【０２１４】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ７４０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ７４０６）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ７４０７）。
【０２１５】
（実施の形態４９）
図７５は、実施の形態４９による測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ７５０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ７５０２）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ７５０３）、受光系の像倍率と中心位置を調整する（ステップＳ７５０４，図２８参照）。
【０２１６】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ７５０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ７５０６）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ７５０７）。
【０２１７】
（実施の形態５０）
図７６は、実施の形態５０による測定手順を示すフローチャートである。まず、既知である半径等の被測定物１０１表面の形状データに基づき（ステップＳ７６０１）、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるように格子パターンピッチを変更する（ステップＳ７６０２）。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞の測定位置を決定し（ステップＳ７６０３）、受光素子１１３を移動させる（ステップＳ７６０４，図３０参照）。
【０２１８】
その後、被測定物１０１を回転させ（ステップＳ７６０５）、複数の受光素子１１３を用いてモアレ縞の測定を行う（ステップＳ７６０６）。以降、図５，図６で説明した方法により表面形状を算出する（ステップＳ７６０７）。
【０２１９】
（実施の形態５１）
図７７は、実施の形態５１の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２２０】
まず、処理手段７７００では、半径等の被測定物１０１の形状データ７７０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。
【０２２１】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２２２】
（実施の形態５２）
図７８は、実施の形態５２の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１はエアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２２３】
まず、処理手段７８００では、半径等の被測定物１０１の形状データ７８０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０２２４】
受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間に図３３に示したような平行平板３３０１を配置しておく。この平行平板３３０１は、駆動ドライバ３２０１を介して平行平板回転モータ３３０２の駆動によって、その向きが自由に変えられる構成になっている。図３３（ａ）に示すように平行平板３３０１が位置１にある場合と、図３３（ｂ）に示すように位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。前述した実施の形態４７や実施の形態５１では、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成としたが、この装置では１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能となる。
【０２２５】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２２６】
（実施の形態５３）
図７９は、実施の形態５３の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２２７】
まず、処理手段７９００では、半径等の被測定物１０１の形状データ７９０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。
【０２２８】
受光レンズ２１０３と格子パターン２１０２の間に図３５に示したようなプリズム３５０１を配置しておく。このプリズム３５０１は、プリズム駆動モータ３４０１と移動ステージ３４０２によって、その位置が変えられる構成になっている。図３５（ａ）に示すようにプリズム３５０１が位置１にある場合と、図３５（ｂ）に示すように位置２にある場合では、Δｅだけ光路を変えることができる。前述した実施の形態４７や実施の形態５１では、受光素子１１３の単位で位置をずらす構成としたが、この装置では１受光素子１１３以下の距離でも位置を変えることが可能となる。
【０２２９】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２３０】
（実施の形態５４）
図８０は、実施の形態５４の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２３１】
まず、処理手段８０００では、半径等の被測定物１０１の形状データ８００１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図に示すように、受光レンズにズームレンズ２１０３ａを用い、カメラ２１０４には移動ステージ３６０１とその駆動用モータ（カメラ用モータ）３６０２が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、ズームレンズ２１０３ａで像倍率を変え、カメラ用モータ３６０２で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０２３２】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２３３】
（実施の形態５５）
図８１は、実施の形態５５の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２３４】
まず、処理手段８１００では、半径等の被測定物１０１の形状データ８１０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、カメラ２１０４には２方向に移動できるように、移動ステージ３７０１，３７０２と、その駆動用モータ（カメラ用モータ１，２）３７０３，３７０４が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、カメラ用モータ２（３７０４）で像倍率を変え、カメラ用モータ１（３７０３）で受光系の中心位置を変える（図２８参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０２３５】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２３６】
（実施の形態５６）
図８２は、実施の形態５６の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２３７】
まず、処理手段８２００では、半径等の被測定物１０１の形状データ８２０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られる。図示のように、受光素子１１３にはＰＺＴ３８０１が付けられている。前記モアレ縞測定位置データ２２０３に従い、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるように、受光素子１１３位置をＰＺＴ３８０１によって移動させる（図３０参照）。これにより受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。
【０２３８】
その後、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。
【０２３９】
（実施の形態５７）
図８３は、実施の形態５７の構成を示すブロック図である。円筒状被検物１０１は、エアーチャック１０２等の把持治具１０３によって把持されており、回転機構１０４によって回転可能である。また、光源２１０１，液晶板４７０１，受光レンズ２１０３，カメラ（受光素子１１３）２１０４によってモアレ光学系が構成されている（図４７参照）。
【０２４０】
まず、処理手段８３００では、半径等の被測定物１０１の形状データ８３０１に基づき、モアレ縞間隔Δｈがほぼ一定になるようなピッチがパターンピッチ指示部４８０１で算出され、液晶板４７０１のパターンピッチが変更される。さらに、ステップ量Δｈ／４が所定の値になるようにモアレ縞測定位置データ２２０３が作られ、その位置に相当する受光素子１１３の番号が受光素子選択指示部３９０１から形状演算処理部２２０５に送られる。これにより、受光素子１１３によって測定するモアレ縞の位置を変更させることができる。なお、前述した実施の形態５１〜５６の装置構成によって測定位置を変えてもよい。
【０２４１】
そして、回転機構１０４により被測定物１０１が回転させられ、測定が開始される。画像入力部２２０１に蓄積されたモアレ縞画像は、形状演算処理部２２０５に送られ、受光素子選択指示部３９０１により指示された受光素子番号によるモアレ縞測定位置データ２２０３と、図５，図６で説明した方法により詳細な形状演算が行われる。その演算処理により、図４０のようなある断面形状データが算出できたとする。ここで、正常値の両側に＋方向閾値と−方向閾値を設定し、その閾値を超えた場合、不良品であると判定するような良否判定部３９０２を設けて被測定物１０１の良否判定を行う。
【０２４２】
（実施の形態５８）
実施の形態５８の構成は、実施の形態５７で説明した検査装置を実施の形態１６（図４１参照）で説明したシステムに適用した構成である。この構成によれば、検査装置４１０３の良否判定結果により、良品は良品トレイ４１０４へ、不良品は不良トレイ４１０５へロボット４１０２で移載することができる。
【０２４３】
なお、本実施の形態で説明した形状測定方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【０２４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の方法によれば、モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系を用い、格子パターンから異なる距離にある被測定物上に形成されたモアレ縞を複数の測定位置で測定し、前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置変化によって得られる複数位置でのモアレ縞測定データに基づき前記被測定物表面の形状測定を行う形状測定方法において、前記被測定物上での複数のモアレ縞の間隔が一定となるように前記複数の測定位置を前記被測定物の形状データに応じて変える測定位置変更工程を含むので、被測定物の形状データに基づき測定位置を変更するため一定な形状に限らず形状が異なっても正確な形状測定を行えるという効果を奏する。
【０２４５】
また、この発明によれば、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる所定配列の複数の受光素子のうち、該当する受光素子を選択するので、所定配列の受光素子のうちモアレ縞の間隔が一定となる受光素子を選択するだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２４６】
また、この発明によれば、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の光路を変化させるので、モアレ光学系の光路を変化させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２４７】
また、この発明によれば、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の像倍率及び中心位置を変更するので、モアレ光学系の像倍率及び中心位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２４８】
また、この発明によれば、前記測定位置変更工程は、複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる受光素子の位置を変更するので、受光素子の位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２４９】
また、この発明によれば、前記第二の測定工程は、複数のモアレ縞の所定方向の間隔が一定になるように、前記格子パターンのピッチを変更するので、格子パターンのピッチを変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５０】
また、この発明の装置によれば、モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系と、前記受光素子により得たモアレ縞の測定結果に基づき前記被測定物の形状データを演算する形状データ演算処理手段と、前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞の測定位置を変更するモアレ縞測定位置変更手段と、前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置を変化させるための相対位置移動手段と、前記相対位置の変化によって得られる前記受光素子の測定結果に基づき前記被測定物の形状を演算する形状演算処理手段とを備えたので、モアレ縞の測定結果に基づき被測定物の形状データを得てモアレ光学系の測定位置及び被測定物との相対位置を変更させ、被測定物の形状を測定し形状を演算するため、一定な形状に限らず形状が異なっても被測定物を正確に形状測定できるという効果を奏する。
【０２５１】
また、この発明によれば、前記受光素子は、複数配列からなり配列あるいは各配列内の素子を選択可能に構成されており、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子の配列あるいは各配列内の素子を選択する受光素子選択指示手段を備えたので、所定配列の受光素子のうちモアレ縞の間隔が一定となる受光素子の配列あるいは各配列内の素子を選択するだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５２】
また、この発明によれば、前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能な平行平板と、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記平行平板の角度を変更する移動手段とを備えたので、平行平板の角度を変更するだけで被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５３】
また、この発明によれば、前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能なプリズムと、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記プリズムの位置を変更する移動手段とを備えたので、プリズムの位置を変更するだけで被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５４】
また、この発明によれば、前記レンズとして、前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために像倍率を変更可能な焦点可変レンズと、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記モアレ光学系の中心位置を変更する移動手段とを備えたので、焦点可変レンズの像倍率の変更と、モアレ光学系の中心位置の移動によって被測定物の測定位置を変更でき、形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５５】
また、この発明によれば、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために設けられたモアレ光学系の像倍率を変更する第一の移動手段と、前記モアレ光学系の中心位置を変更する第二の移動手段とを備えたので、２つの移動手段を移動させることによりモアレ光学系の像倍率と中心位置を変更でき、形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５６】
また、この発明によれば、前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子を移動させる移動手段を備えたので、受光素子の位置を変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５７】
また、この発明によれば、前記格子パターンとして、ピッチを可変可能な可変格子パターンと、前記可変格子パターンにおけるモアレ縞間隔を可変させるための格子ピッチ指示手段とを備えたので、格子パターンのピッチを変更させるだけで被測定物の形状測定を容易に行えるという効果を奏する。
【０２５８】
また、この発明によれば、前記モアレ縞測定位置変更手段は、入力される前記被測定物の既知の形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更させるので、被測定物の形状データが既知である場合に、この既知の形状データを利用して測定することにより、詳細な形状データを算出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に用いる形状測定装置の測定ヘッドを示す図である。
【図２】この発明に用いる形状測定装置の全体構成を示す図である。
【図３】受光素子を示す図である。
【図４】測定ヘッドと円筒状被検物（被測定物）の位置関係を示す斜視図である。
【図５】測定ヘッドと円筒状被検物の位置関係を示す側面図である。
【図６】時刻別の撮像データを示す図表である。
【図７】モアレ等高線縞を示す図である。
【図８】異なる形状の円筒状被検物を示す図である。
【図９】測定ヘッドと円筒状被検物の位置関係を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による形状測定方法を示す図である。
【図１１】受光素子として用いるカラーラインセンサを示す図である。
【図１２】モアレ縞の測定位置の他の例を示す図である。
【図１３】実施の形態１による測定手順を示すフローチャートである。
【図１４】被測定物の半径の測定状態を示す図である。
【図１５】光切断法により得た撮影画像を示す図である。
【図１６】実施の形態２による測定手順を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態２により得た撮影画像を示す図である。
【図１８】モアレ縞強度を示す図表である。
【図１９】被測定物の半径算出を説明するための特性図である。
【図２０】実施の形態３による測定手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態４の構成を示す斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態４の構成を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態５による測定手順を示すフローチャートである。
【図２４】モアレ縞の測定位置を説明するための図である。
【図２５】実施の形態６による測定手順を示すフローチャートである。
【図２６】受光素子に対する光路の変更を示す図である。
【図２７】実施の形態７による測定手順を示すフローチャートである。
【図２８】受光系の像倍率変更を説明する図である。
【図２９】実施の形態８による測定手順を示すフローチャートである。
【図３０】受光素子の移動を説明するための図である。
【図３１】実施の形態９の構成を示すブロック図である。
【図３２】実施の形態１０の構成を示すブロック図である。
【図３３】平行平板を示す図である。
【図３４】実施の形態１１の構成を示すブロック図である。
【図３５】プリズムを示す図である。
【図３６】実施の形態１２の構成を示すブロック図である。
【図３７】実施の形態１３の構成を示すブロック図である。
【図３８】実施の形態１４の構成を示すブロック図である。
【図３９】実施の形態１５の構成を示すブロック図である。
【図４０】形状演算処理により得られた断面形状データを示す図である。
【図４１】実施の形態１６の構成を示す構成図である。
【図４２】円筒状ではない被測定物のモアレ縞間隔を説明する図である。
【図４３】格子パターンピッチの変更を示す図である。
【図４４】実施の形態１７による測定手順を示すフローチャートである。
【図４５】実施の形態１８による処理手順を示すフローチャートである。
【図４６】実施の形態１９による処理手順を示すフローチャートである。
【図４７】実施の形態２０の構成を示す斜視図である。
【図４８】実施の形態２０の構成を示すブロック図である。
【図４９】実施の形態２１の測定手順を示すフローチャートである。
【図５０】実施の形態２２の測定手順を示すフローチャートである。
【図５１】実施の形態２３による測定手順を示すフローチャートである。
【図５２】実施の形態２４による測定手順を示すフローチャートである。
【図５３】実施の形態２５の構成を示すブロック図である。
【図５４】実施の形態２６の構成を示すブロック図である。
【図５５】実施の形態２７の構成を示すブロック図である。
【図５６】実施の形態２８の構成を示すブロック図である。
【図５７】実施の形態２９の構成を示すブロック図である。
【図５８】実施の形態３０の構成を示すブロック図である。
【図５９】実施の形態３１の構成を示すブロック図である。
【図６０】実施の形態３３の測定手順を示すフローチャートである。
【図６１】実施の形態３４の測定手順を示すフローチャートである。
【図６２】実施の形態３５の測定手順を示すフローチャートである。
【図６３】実施の形態３６の測定手順を示すフローチャートである。
【図６４】実施の形態３７の測定手順を示すフローチャートである。
【図６５】実施の形態３８の構成を示すブロック図である。
【図６６】実施の形態３９の構成を示すブロック図である。
【図６７】実施の形態４０の構成を示すブロック図である。
【図６８】実施の形態４１の構成を示すブロック図である。
【図６９】実施の形態４２の構成を示すブロック図である。
【図７０】実施の形態４３の構成を示すブロック図である。
【図７１】実施の形態４４の構成を示すブロック図である。
【図７２】実施の形態４６による処理手順を示すフローチャートである。
【図７３】実施の形態４７による測定手順を示すフローチャートである。
【図７４】実施の形態４８による測定手順を示すフローチャートである。
【図７５】実施の形態４９による測定手順を示すフローチャートである。
【図７６】実施の形態５０による測定手順を示すフローチャートである。
【図７７】実施の形態５１の構成を示すブロック図である。
【図７８】実施の形態５２の構成を示すブロック図である。
【図７９】実施の形態５３の構成を示すブロック図である。
【図８０】実施の形態５４の構成を示すブロック図である。
【図８１】実施の形態５５の構成を示すブロック図である。
【図８２】実施の形態５６の構成を示すブロック図である。
【図８３】実施の形態５７の構成を示すブロック図である。
【図８４】従来技術の構成を示す図である。
【図８５】従来技術の他の構成を示す図である。
【図８６】格子投影型のモアレ法を説明するための図である。
【図８７】実体格子型のモアレ法を説明するための図である。
【図８８】実体格子型のモアレ法を説明する詳細図である。
【図８９】実体格子型の等高線を説明するための図である
【図９０】位相変調された縞画像を示す図である。
【符号の説明】
１００測定ヘッド
１０１被測定物（円筒状被検物）
１０２エアーチャック
１０３把持治具
１０４回転機構（回転モータ）
１０５ステージ
１１０光源
１１１格子パターン
１１２受光レンズ
１１３受光素子
１１０２ラインセンサ
１４０１スリット光源
１４０２カメラ
２１０１光源
２１０２格子パターン
２１０３受光レンズ
２１０３ａズームレンズ
２１０４カメラ
２２００処理手段
２２０１画像入力部
２２０２形状データ演算処理部
２２０３モアレ縞測定位置データ
２２０４モアレ縞測定位置変更手段
２２０５形状演算処理部
２２０６制御部
３１００処理手段
３１０１受光素子選択指示部
３１０２駆動ドライバ
３２００処理手段
３１０２，３２０１駆動ドライバ
３３０１平行平板
３３０２平行平板回転モータ
３４００処理手段
３４０１プリズム駆動モータ
３４０２移動ステージ
３５０１プリズム
３６００処理手段
３６０１移動ステージ
３６０２駆動用モータ（カメラ用モータ）
３７００処理手段
３７０１，３７０２移動ステージ
３７０３駆動用モータ（カメラ用モータ１）
３７０４駆動用モータ（カメラ用モータ２）
３８００処理手段
３８０１ＰＺＴ
３９００処理手段
３９０１受光素子選択指示部
３９０２良否判定部
４１０１被検物トレイ
４１０２ロボット
４１０３検査装置
４１０４良品トレイ
４１０５不良トレイ
４７０１液晶板
４８００処理手段
４８０１パターンピッチ指示部
５３００，５４００，５５００，５６００，５７００，５８００，５９００，６５００，６６００，６７００，６８００，６９００，７０００，７１００処理手段
６５０１，６６０１，６７０１，６８０１，６９０１，７００１，７１０１形状データ
７７００，７８００，７９００，８０００，８１００，８２００，８３００処理手段
７７０１，７８０１，７９０１，８００１，８１０１，８２０１，８３０１形状データ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for measuring the surface shape of an object to be detected and detecting defects such as scratches, bulges, undulations, and dents, and in particular, cylindrical shapes such as a photosensitive drum, a developing roller, and a charging roller. The present invention relates to a shape measuring method and a shape measuring apparatus that detect the surface shape of a test object and are suitable for, for example, robot vision such as component recognition.
[0002]
[Prior art]
Prior art relating to the shape inspection of the surface of the specimen includes (a) Japanese Patent Laid-Open No. 2-201442 and (b) Japanese Patent Laid-Open No. 4-169840, which relate to the inspection of a cylindrical specimen. The three-dimensional measuring method using the method includes (c) Japanese Patent No. 2887517, (d) Japanese Patent Laid-Open No. 07-332956, and (e) Japanese Patent Laid-Open No. 10-54711. Furthermore, (f) "Substrate lattice type moire method by phase shift" (1991 Precision Engineering Society Fall Conference Proceedings), (g) "Flatness measurement of liquid crystal glass" (O plus E September 1996).
[0003]
That is, examples of a defect inspection method for a cylindrical object such as a photoconductor drum of a copying machine or a laser printer are exemplified in (a) JP-A-2-2014142 or (b) JP-A-4-169840. There is technology. FIG. 84 is a diagram showing a configuration disclosed in (a) Japanese Patent Laid-Open No. 2-201442. In the drawing, a laser beam 8432 from a light source 8431 is irradiated so as to scan in the axial direction of a photosensitive drum 8433 through a rotary polygon mirror 8436. The scanning light is reflected on the surface of the photosensitive layer of the photosensitive drum 8433, the reflected light from the normal surface almost enters the light receiver 8435, the intensity of the reflected light is detected, and the output is a predetermined arithmetic processing unit. Etc. In this process, when the detected value is abnormally lowered, it is detected as a surface state abnormality.
[0004]
FIG. 85 is a diagram showing the configuration disclosed in (b) Japanese Patent Laid-Open No. 4-169840. In the drawing, slit light 8542 is projected from a projector 8541 equipped with a halogen light source or the like toward a photosensitive drum 8543. Scattered light scattered by the surface defect of the photosensitive drum 8543 is collected by the lens 8544 and received by the line sensor 8545. The line sensor 8545 has a pixel row, and the light receiving range 8546 is formed on the surface of the photosensitive drum 8543. Here, the abnormality of the scattered light due to the defect is detected.
[0005]
In general, this type of photoreceptor has pinholes, dents, scratches, entrainment of bubbles, cracks, defects due to adhesion of dust, etc., as well as uneven thickness of the photosensitive layer, dripping, scratches on the support, etc. A wide variety of defects can occur. In the case of the optical inspection apparatus as described above, a high detection power can be exhibited for a defect having a large change in surface irregularities such as a defect due to adhesion of pinholes, dents, scratches, dust, etc. However, there is a problem in the detection accuracy for a defect having a small unevenness change rate such as a film thickness unevenness of the photosensitive layer or a defect having no unevenness change on the surface of the photoreceptor such as a scratch on the support.
[0006]
On the other hand, a moire method is one method of the three-dimensional measurement method. The Moire method has a solid lattice type and a lattice projection type, and is widely used in various fields. In the grid projection type moire method, as shown in FIG. 86, small grids G1 and G2 are arranged for projection and observation, respectively, and G1 is projected onto an object by a lens L1, and deformed according to the object shape. The lattice line thus formed is imaged on another grating G2 through the lens L2, and a fringe contour line is generated at a predetermined distance from the reference plane. In the real lattice type moire method, as shown in FIG. 87, one lattice G is installed on the reference plane, the point light source S1 is located at the position of the lens L1 in FIG. 86, and the observation eye e is located at the position of the lens L2. , And drop the shadow of the grating G from the light source S1 onto the object, form a shadow of the grating G deformed according to the object shape, and observe this through the grating G. This is a method of observing moire fringes caused by the shadows.
[0007]
This will be described in more detail with reference to the detailed view of FIG. Let s be the pitch of the grating, and d be the distance between the light source and the observation point. Both the gratings G1 and G2 in the same plane have a pitch s, but the gratings are shifted from each other by ε in the plane (2πε / s in terms of the phase of the grating pitch).
[0008]
[Expression 1]

[0009]
It can be expressed. The moire fringes (contour lines) that are formed have orders that are counted as first order and second order as they move away from the lattice plane with the lattice plane as a reference (0th order). Therefore, the moiré fringes of the fringe order N are obtained by setting cos 2πN. As a result, the Nth order moire contour is the next position hN away from the reference plane,
[0010]
[Expression 2]

[0011]
Will be formed. This does not include the position coordinate x and is a unique value determined by N (regardless of x). That is, the contour lines are formed.
[0012]
Further, when the configuration as shown in FIG. 89 is adopted, this corresponds to a configuration in which S1 is a point light source, an observation point is placed at the position of S2, and one continuous lattice (and hence ε = 0) is arranged. (Substantial lattice type). Since ε = 0, from equation (2)
[0013]
[Equation 3]

[0014]
Holds. However, although it is called a contour line, the interval ΔhN = hN + 1−hN is not constant and varies depending on the order N.
[0015]
Conventionally, the three-dimensional shape measurement method based on the moire method can intuitively grasp the object, but (1) it is difficult to determine unevenness, and (2) is not suitable for high-sensitivity three-dimensional measurement (currently moire). The interval between contour line stripes is limited to about 10 μm.) (3) Since the visibility of moire fringes is not uniform for each stripe, it is difficult to handle moire images as objects of image processing. This problem is that, in the case of the lattice projection type, since two lattices are used, by moving one of them, the fringe scanning, that is, the phase of the moire fringe is shifted, and the contour line spacing is equivalent. It is possible to finely divide the target and to determine the unevenness of the object and improve the measurement sensitivity. The principle of this phase shift method will be described.
[0016]
As shown in FIG. 90, the phase-modulated fringe image is
I = I (θ) = a (x, y) + b (x, y) cos (Φ (x, y) + θ)
[Where a: bias, b: amplitude, θ: operable phase, Φ: phase value corresponding to height]
It is represented by
[0017]
What is desired here is the phase Φ (x, y) at each point (x, y). Since the bias and amplitude are unknown components that change due to surface reflectivity and dirt, etc., three striped images with the phase θ changed to 0, π / 2, and π
I1 = I (0) = a (x, y) + b (x, y) cos (Φ (x, y) + θ)
I2 = I (π / 2) = a (x, y) −b (x, y) sin (Φ (x, y) + θ)
I3 = I (π) = a (x, y) −b (x, y) cos (Φ (x, y) + θ)
Is generated.
[0018]
[Expression 4]

[0019]
If the phase is calculated by the above equation (4), the reflectance and dirt components can be removed and the phase Φ (x, y) of each point can be obtained. However, in the case of the real lattice type, there is only one lattice, so even if phase shift is performed like the lattice projection type moire method, it is not possible to change the phase while aligning the phases of all order contour lines. .
[0020]
With respect to such a problem, by using the technique of the above-mentioned (c) Japanese Patent No. 2887517, the vertical movement of the lattice plane and the horizontal movement of the light source or the observation point are simultaneously performed, so that the moire fringes of each order are obtained. The fringe phase can be shifted with respect to the measurement object in a state in which the phases of the fringes of the respective orders are substantially aligned without causing a substantial change in the phase. For this reason, it is possible to process from a plurality of fringe images based on the principle of the phase shift method, thereby increasing the density of measurement points due to the moire fringes on the measurement target, and about 1/40 to about one moire fringe period. The physical division of about 1/100 is possible, and it is possible to determine the unevenness of the surface and to improve the measurement sensitivity, which has been difficult with the real lattice type moire method.
[0021]
Further, using (d) Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-332956, Document (f) “Substantial Moire Method by Phase Shift”, and (g) “Measurement of Flatness of Liquid Crystal Glass” gives parallel light. Thus, since the difference in the stripe interval due to the stripe order is eliminated, it is possible to shift while aligning the phases of all the stripes. Furthermore, in these methods, it is possible to shift the phase only by the grating motion.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, when measuring the entire surface of a cylindrical specimen or the like by applying the phase shift method as in the technique of the above-mentioned (c) Japanese Patent No. 2887517, the phase is shifted by at least three revolutions of the specimen. Therefore, since it is necessary to repeat the grating movement and the moire fringe imaging, the measurement takes time. Further, there is a problem that the apparatus configuration is complicated because it is necessary to move the grating in a plurality of directions (parallel and rotation).
[0023]
Even if the techniques of (d) Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-332956, literature (f) “substance lattice moire method by phase shift”, (g) “flatness measurement of liquid crystal glass” are used, When measuring the entire surface of an object or the like, it is necessary to repeat the operation of grating movement and imaging in order to obtain a phase-shifted image, and it is necessary to make the object to be rotated three or more times, resulting in an increase in measurement time. .
[0024]
(E) In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-54711, the phase is shifted by changing the height of the test object. In this case, however, the movement and imaging of the test object must be repeated a plurality of times. This increases the measurement time. It should be noted that a clear method for quantifying the uneven shape is not sufficiently explained.
[0025]
In order to solve the above-mentioned problems caused by the prior art, the present invention eliminates the problems between the observation points even when the diameter is changed, the workpiece is tapered, the drum roller or the like has a different shape. It is an object of the present invention to provide a shape measuring method and a shape measuring apparatus that can maintain a constant step amount and can accurately measure a shape without causing a difference in phase shift amount or a difference in measurement resolution.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a shape measuring method according to the present invention includes a light source and a grating pattern for generating moire fringes, and a lens and a light receiving element for imaging the moire fringes. Using a moire optical system, moiré fringes formed on a measurement object at different distances from the grating pattern are measured at a plurality of measurement positions, and a plurality of positions obtained by a relative position change between the measurement object and the moire optical system In the shape measuring method for measuring the shape of the surface of the object to be measured based on the moire fringe measurement data at the object, the plurality of measurement positions are set to the object to be measured so that the intervals between the plurality of moire fringes on the object to be measured are constant. It includes a measurement position changing step that changes according to the shape data of the measurement object.
[0027]
According to the present invention, since the measurement position is changed based on the shape data of the object to be measured, accurate shape measurement can be performed even if the shape is not limited to a fixed shape.
[0028]
Further, in the shape measuring method according to the present invention, in the measurement position changing step, a corresponding light receiving element is selected from a plurality of light receiving elements in a predetermined array used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant. It is characterized by doing.
[0029]
According to the present invention, it is possible to easily measure the shape of an object to be measured by simply selecting a light receiving element having a constant moire fringe spacing among light receiving elements in a predetermined arrangement.
[0030]
The shape measuring method according to the present invention is characterized in that the measurement position changing step changes an optical path of a moire optical system used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.
[0031]
According to the present invention, the shape of the object to be measured can be easily measured simply by changing the optical path of the moire optical system.
[0032]
Further, the shape measuring method according to the present invention is characterized in that the measurement position changing step changes the image magnification and the center position of the moire optical system used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant. To do.
[0033]
According to the present invention, the shape of the object to be measured can be easily measured by simply changing the image magnification and the center position of the moire optical system.
[0034]
In the shape measuring method according to the present invention, the measurement position changing step changes the position of the light receiving element used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.
[0035]
According to the present invention, the shape of the object to be measured can be easily measured simply by changing the position of the light receiving element.
[0036]
The shape measurement method according to the present invention is characterized in that the measurement position changing step changes the pitch of the lattice pattern so that intervals in a predetermined direction of the plurality of moire fringes are constant.
[0037]
According to the present invention, it is possible to easily measure the shape of the object to be measured simply by changing the pitch of the lattice pattern.
[0038]
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention is obtained by a light source and a grating pattern for generating moire fringes, a moire optical system including a lens and a light receiving element for imaging the moire fringes, and the light receiving element. Shape data calculation processing means for calculating the shape data of the object to be measured based on the measurement result of moire fringes, moire fringe measurement position changing means for changing the measurement position of the moire fringes by the light receiving element according to the shape data, A relative position moving means for changing the relative position of the object to be measured and the moire optical system, and shape calculation for calculating the shape of the object to be measured based on the measurement result of the light receiving element obtained by the change of the relative position And a processing means.
[0039]
According to this invention, the shape data of the object to be measured is obtained based on the measurement result of the moire fringe, the measurement position of the moire optical system and the relative position with the object to be measured are changed, the shape of the object to be measured is measured, and the shape is determined. Since the calculation is performed, the shape of the object to be measured can be measured accurately even if the shape is not limited to a fixed shape.
[0040]
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the light receiving element is configured to be able to select an array or an element in each array from a plurality of arrays, and based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means, In order to change the moiré fringe measurement position, a light receiving element selection instructing unit for selecting the array of the light receiving elements or an element in each array is provided.
[0041]
According to the present invention, the shape of the object to be measured can be easily measured only by selecting the light receiving element array or the elements in each array in which the intervals of the moire fringes are constant among the light receiving elements in a predetermined array.
[0042]
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention is a moire fringe measurement position based on a parallel plate provided between the lens and the grating pattern and capable of changing an optical path, and shape data obtained by the shape data calculation processing means. Moving means for changing the angle of the parallel plate to change the angle.
[0043]
According to the present invention, it is possible to change the measurement position of the object to be measured simply by changing the angle of the parallel flat plate, and the shape measurement can be easily performed.
[0044]
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention provides a moire fringe measurement position based on shape data obtained by the prism that is provided between the lens and the grating pattern and can change an optical path, and the shape data calculation processing means. And a moving means for changing the position of the prism for changing.
[0045]
According to the present invention, the measurement position of the object to be measured can be changed by simply changing the position of the prism, and the shape measurement can be easily performed.
[0046]
In addition, the shape measuring apparatus according to the present invention includes, as the lens, a variable focus lens capable of changing an image magnification in order to change a moiré fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data, and the shape data calculation process. And a moving means for changing the center position of the moire optical system in order to change the moire fringe measurement position based on the shape data obtained by the means.
[0047]
According to the present invention, the measurement position of the object to be measured can be changed by changing the image magnification of the variable focus lens and moving the center position of the moire optical system, and the shape can be easily measured.
[0048]
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention changes the image magnification of the moire optical system provided for changing the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data obtained by the shape data calculation processing means. It is characterized by comprising first moving means and second moving means for changing the center position of the moire optical system.
[0049]
According to the present invention, by moving the two moving means, the image magnification and the center position of the moire optical system can be changed, and the shape can be easily measured.
[0050]
The shape measuring apparatus according to the present invention further includes a moving means for moving the light receiving element in order to change the moire fringe measurement position by the light receiving element in accordance with the shape data obtained by the shape data calculation processing means. It is characterized by.
[0051]
According to the present invention, the shape of the object to be measured can be easily measured simply by changing the position of the light receiving element.
[0052]
In addition, the shape measuring apparatus according to the present invention includes a variable grating pattern capable of changing a pitch, and a grating pitch instruction means for changing a moire fringe interval in the variable grating pattern as the grating pattern. And
[0053]
According to the present invention, it is possible to easily measure the shape of the object to be measured simply by changing the pitch of the lattice pattern.
[0054]
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention is characterized in that the moire fringe measurement position changing means changes the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the known shape data of the measured object to be input. To do.
[0055]
According to the present invention, when the shape data of an object to be measured is known, detailed shape data can be calculated by measuring using the known shape data.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a shape measuring method and a shape measuring apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0057]
(Basic configuration of the invention)
The present invention is intended for cylindrical specimens such as roller parts and planar specimens such as liquid crystals, and applies the phase shift method to the tangential grid type moire method, and further performs phase imaging by one series of imaging. A shifted image is obtained. Thereby, shape measurement can be performed at high speed, and the surface of the test object is inspected from the quantitative shape data.
[0058]
FIG. 1 is a diagram showing a measuring head of a shape measuring apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration. As shown in these drawings, the cylindrical specimen 101 includes a three-claw air chuck 102 and the like, and is fixed by a gripping jig 103 that can maintain the axial center position with high accuracy. The gripping jig 103 is rotated by a rotation mechanism 104 such as a rotary motor, and the measurement head 100 measures the entire circumference of the cylindrical test object 101. The measuring head 100 is disposed on a stage 105 that moves in the axial direction of the cylindrical test object 101, and the entire length of the cylindrical test object 101 is also measured.
[0059]
The measuring head 100 includes a light source 110, a lattice pattern 111, a light receiving lens 112, and a light receiving element 113. FIG. 3 is a diagram showing the light receiving element 113. As the light receiving element 113, one in which pixels are integrated in a line shape of three or more lines is used. Here, the case of three lines will be described. Let each line be A column, B column, and C column.
[0060]
4 is a perspective view showing the positional relationship between the measuring head 100 and the cylindrical specimen 101, and FIG. 5 is a side view showing the positional relationship. The positional relationship among the light receiving element 113, the lattice pattern 111, and the cylindrical test object 101 is a height corresponding to the field of view of the pixel rows A, B, and C by using the cylindrical test object 101 having a cylindrical shape. The configuration is changed.
[0061]
Here, the rotation speed of the cylindrical object 101, the scanning period of the light receiving element 113, the imaging magnification, and the distance between the pixel columns are adjusted so that a desired step amount is given. In the case of the three steps shown in FIG. 5, the height of the surface imaged by the ABC row may be set to be a quarter (Δh / 4) of the moire fringe spacing Δh.
[0062]
First, at time t1, a region 3 (step 1) is imaged in the A column, a region 2 (step 0) is imaged in the B column, and a region 1 (step 2) is imaged in the C column. Next, at time t2, the region 4 (step 1) is imaged in the A column, the region 3 (step 0) is imaged in the B column, and the region 2 (step 2) is imaged in the C column. Further, at time t3, the region 5 (step 1) is imaged in the A column, the region 4 (step 0) is imaged in the B column, and the region 3 (step 2) is imaged in the C column.
[0063]
As a result, the data shown in the chart of FIG. 6 is obtained on the image memory (not shown). Therefore, the shape of the region 3 can be measured based on the data in the A column at the time t1, the data in the B column at the time t2, the data in the C column at the time t3, and the above-described equation (4). If the number of steps is increased by arranging three or more light receiving elements 113, more accurate measurement can be performed. Based on this quantitative shape data, it is possible to inspect defects such as swells and dents generated on the surface of the cylindrical object 101 and inspection of flatness.
[0064]
Strictly speaking, since the fringe interval varies depending on the fringe order, the step amount varies depending on the fringe order to be measured, resulting in a measurement error. FIG. 7 is a diagram showing moire contour stripes. For example, when l = 200 mm, d = 70 mm, and s = 83.3 μm (12 lines / mm), the moire contour line stripe hN is as shown in FIG. Here, if the reference height of the test object is set to the position of the stripe order n = 3 and the measurement range is set to a range of about 480 μm where n = 2 to 4, Δh2 = 239.423 μm and Δh3 = 239.995 μm The difference in height is as small as 0.572 μm, and undulations and dents with a height difference of about several μm can be measured without problems.
[0065]
(About various shapes of the cylindrical specimen 101)
In the above method, the position adjustment of the cylindrical test object 101 and the light receiving element 113 is very important. When a photosensitive drum, a developing roller, a charging roller, and the like are considered as measurement objects, several types of products having different diameters and lengths may be manufactured on the same manufacturing line. Further, as shown in FIG. 8, there is also a cylindrical test object 101 having different diameters r in the longitudinal direction (r1, r2, r3).
[0066]
When such a cylindrical test object 101 having a different diameter r in the longitudinal direction is targeted, the shape is tapered. FIG. 9 is a side view showing the positional relationship between the measuring head 100 and the cylindrical test object 101. When the diameter r of the cylindrical test object 101 changes, as shown in FIG. 9, a desired step amount (Δh / 4) cannot be given, and an accurate phase shift cannot be performed, resulting in a measurement error.
[0067]
Furthermore, when the change of the diameter r is large, the difference between the fringe orders where the diameter r is large and small is large. As a result, the difference in the moire fringe spacing also increases, and a problem arises when measuring undulations and dents having a height difference of about several μm. When the cylindrical test object 101 has a tapered portion, a drum shape, etc., and the shape change becomes larger than the interval of the moire contour line stripes, the work (cylindrical test object 101) is observed at a position where the stripe order greatly differs. Become. If the fringe spacing Δh differs greatly, the phase shift error increases and the measurement accuracy decreases.
[0068]
(Embodiment 1)
FIG. 10 is a diagram showing a shape measuring method according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, when the radius r1 = 8 mm and the step amount Δh / 4 = 24 μm are desired, the points I0, I1, and I2 are observed as shown in FIG. Even when the shape changes and the radius r2 = 10 mm, when maintaining the step amount Δh / 4 = 24 μm, the points I′0, I′1, and I′2 are set as shown in FIG. Observe. The case shown in FIG. 10 is a case where I0-I1 and I2-I0 are equal, and I'0-I'1 and I'2-I'0 are equally spaced.
[0069]
FIG. 11 is a diagram showing a color line sensor used as the light receiving element 113. Some color line sensors are configured by arranging a plurality (three) of line sensors provided with RGB filters as shown in the figure. If the RGB filter of this color line sensor is removed, it can be used as three line sensors 1102. In general, these three line sensors 1102 are fixed and equally spaced. When such a line sensor 1102 is used, it is necessary to measure moire fringes at equally spaced positions as shown in FIG. If this is not necessary, it is possible to measure moire fringes at each point shown in FIG.
[0070]
FIG. 13 is a flowchart showing a measurement procedure according to the first embodiment. First, shape data such as the radius of the object to be measured (cylindrical object 101) is acquired (step S1301), and the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S1301). S1302), the measurement position of moire fringes is changed (step S1303). Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S1304), and measurement of moire fringes is started using the plurality of light receiving elements 113 (step S1305). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S1306).
[0071]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, when the shape data of the DUT 101 is unknown, the radius or the like is measured in the first measurement. FIG. 14 is a diagram illustrating a measurement state of the radius of the DUT 101. As shown in the figure, when slit-like light is applied to the surface of the object to be measured (cylindrical object) 101 using the slit light source 1401, the slit-like light is deformed according to the shape of the surface. The deformed slit-shaped light is photographed by the camera 1402 to obtain a photographed image shown in FIG. This is a measuring method called a light cutting method, and the cross-sectional shape of the surface of the object to be measured 101 is known from this image, and the radius can be obtained.
[0072]
FIG. 16 is a flowchart showing a measurement procedure according to the second embodiment. As shown in the figure, the measurement is divided into a first measurement (step S1601) and a second measurement (step S1602). In the first measurement, as described above, the first shape of the surface of the device under test 101 is measured (step S1611), and the shape data (radius) of the surface of the device under test 101 is calculated (step S1612).
[0073]
Thereafter, the moire fringe measurement position is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S1613), and the measurement position is changed (step S1614).
[0074]
Thereafter, the second measurement (step S1602) is performed. First, the DUT 101 is rotated (step S1615), and a detailed second shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S1616). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S1617).
[0075]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the same moire method as the second measurement is used for the first measurement (step S1601) described in the second embodiment. For example, when the moiré fringes of the object to be measured (cylindrical object) 101 are imaged with the configuration shown in FIG. 4, the captured image shown in FIG. 17 is obtained. Here, the axial direction is X, and the circumferential direction is Y. A striped pattern parallel to the axial direction is observed according to the shape of the DUT 101.
[0076]
Here, when the data profile is taken in the Y direction at the position of Xa, the characteristic diagram shown in FIG. 18 is obtained. In the figure, the horizontal axis represents the Y axis, and the vertical axis represents the moire fringe intensity. It is assumed that the fringe has one cycle between the vertex positions Ya and Yb. If the shape difference between these vertex positions Ya and Yb is Δh, Δh can be calculated from the parameters of the moire fringe optical system. Alternatively, it may be measured in advance.
[0077]
Thereby, the relationship shown in the characteristic diagram of FIG. 19 is obtained. In the figure, when the distance from Ya in the Y direction is abscissa, the direction in which the shape is measured is Z, the radius of the device under test 101 is r, and the vertex position Ya is the origin, the device under test 101 is Y ² + (Zr) ² = R ² It's above. Since one point (Yb−Ya, Δh) on the circumference is known, the radius r can be calculated.
[0078]
FIG. 20 is a flowchart showing a measurement procedure according to the third embodiment. In the first measurement (step S2001), the first shape measurement based on the moire fringe measurement described above is performed (step S2011), and the shape data (radius) of the surface of the object to be measured 101 is obtained by calculation (step S2012).
[0079]
Next, from this result, the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S2013), and the measurement position of the moire fringe is changed (step S2014).
[0080]
Thereafter, the second measurement (step S2002) is performed. First, the DUT 101 is rotated (step S2015), and a detailed second shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S2016). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S2017).
[0081]
(Embodiment 4)
The configuration of the fourth embodiment will be described with reference to the perspective view of FIG. 21 and the block diagram of FIG. An object to be measured (cylindrical object) 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104.
[0082]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 2200 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and is sent to the moire fringe measurement position changing means 2204 to change the measurement position. Then, the DUT 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, where a detailed shape calculation is performed. The processing procedure described above is the same as the procedure described in FIG. 20 in the third embodiment. Note that the control unit 2206 controls the operation of each unit according to the above procedure.
[0083]
(Embodiment 5)
FIG. 23 is a flowchart showing a measurement procedure according to the fifth embodiment. First, in the first measurement (step S2301), the first shape measurement is performed by the moire fringe measurement described in the third embodiment (step S2311), and the radius r of the surface of the measured object 101 is obtained by calculation (step S2312). ).
[0084]
From this result, the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S2313), and the light receiving element 113 corresponding to the position is selected (step S2314). For example, as shown in FIG. 24, when it is desired to set the radius r1 = 8 mm and the step amount Δh / 4 = 24 μm, moire fringes at points I0, I1, and I2 as shown in FIG. , 3, 7 and 11 are selected. Even when the shape changes and the radius r2 = 10 mm, in order to keep the step amount Δh / 4 = 24 μm, points I′0, I′1, I′2 as shown in FIG. Of the

light receiving elements

113, 2, 8, and 13 array elements may be selected.
[0085]
Thereafter, in the second measurement (step S2302), the DUT 101 is rotated (step S2315), and a detailed second shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S2316). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S2317).
[0086]
(Embodiment 6)
FIG. 25 is a flowchart showing a measurement procedure according to the sixth embodiment. First, in the first measurement (step S2501), the first shape measurement is performed by the moire fringe measurement described in the third embodiment (step S2511), and the radius r of the surface of the DUT 101 is obtained by calculation (step S2512). ).
[0087]
From this result, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S2513), and the optical path to the light receiving element 113 is changed so as to observe the position (see FIG. 26, Step S2514).
[0088]
Thereafter, in the second measurement (step S2502), the DUT 101 is rotated (step S2515), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S2516). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S2517).
[0089]
(Embodiment 7)
FIG. 27 is a flowchart showing a measurement procedure according to the seventh embodiment. First, in the first measurement (step S2701), the first shape measurement based on the moire fringe measurement described in the third embodiment is performed (step S2711), and the radius r of the surface of the DUT 101 is obtained by calculation (step S2712). ).
[0090]
From this result, the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S2713), and the image magnification and the center position of the light receiving system are changed so as to observe the position (step S2713). S2714).
[0091]
FIG. 28 is a diagram for explaining a change in image magnification of the light receiving system. For example, as shown in FIG. 28A, the moiré fringes at the points I0, I1, and I2 with the radius r1 are arranged in the respective arrays A, B, and C of the light receiving elements 113 fixedly arranged at equal intervals as described in FIG. Suppose you are measuring. When the shape of the object to be measured 101 changes and becomes a radius r2 (> r1), in order to keep the step amount Δh / 4 constant, as shown in FIG. 28 (b), I′0, I′1, It is necessary to measure the moire fringe at the point I′2. Therefore, the image magnification and the center position of the light receiving system are adjusted, and moire fringes at the points I′0, I′1, and I′2 are formed in the respective arrays A, B, and C of the light receiving elements 113 fixedly arranged at equal intervals. taking measurement.
[0092]
Thereafter, in the second measurement (step S2702), the DUT 101 is rotated (step S2715), and a detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S2716). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S2717).
[0093]
(Embodiment 8)
FIG. 29 is a flowchart showing a measurement procedure according to the eighth embodiment. First, in the first measurement (step S2901), the first shape measurement by the moire fringe measurement described in the third embodiment is performed (step S2911), and the radius r of the surface of the DUT 101 is obtained by calculation (step S2912). ).
[0094]
From this result, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S2913), and the light receiving element 113 is moved so as to observe the position (step S2914).
[0095]
FIG. 30 is a diagram for explaining the movement of the light receiving element. For example, as shown in FIG. 30A, it is assumed that moire fringes at points I0, I1, and I2 are measured by the arrays A, B, and C of the light receiving element 113 with a radius r1. When the shape of the object to be measured 101 is changed to the radius r2 (> r1), in order to keep the step amount Δh / 4 constant, I′0, I′1, I ′ as shown in FIG. It is necessary to measure the moire fringes at the two points. Therefore, the arrangement of the light receiving elements 113 is moved so that the moire fringes at the points I′0, I′1, and I′2 can be measured with the respective arrays A, B, and C of the light receiving elements 113.
[0096]
Thereafter, in the second measurement (step S2902), the DUT 101 is rotated (step S2915), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S2916). Thereafter, the surface shape of the DUT 101 is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S2917).
[0097]
(Embodiment 9)
FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of the ninth embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the components common to those in FIGS. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0098]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3100 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element corresponding to the position is obtained from the light receiving element selection instruction unit 3101 and the shape calculation processing unit. 2205.
[0099]
Then, the device under test 101 is rotated by the rotation mechanism 104 via the drive driver 3102 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement data based on the light receiving element number designated by the light receiving element selection instruction unit 3101, and FIG. Detailed shape calculation is performed by the method described in FIG.
[0100]
(Embodiment 10)
FIG. 32 is a block diagram showing the configuration of the tenth embodiment. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0101]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3200 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value.
[0102]
FIG. 33 shows a parallel plate. A parallel flat plate 3301 as shown in the figure is arranged between the light receiving lens 2103 and the lattice pattern 2102. This parallel plate 3301 is configured such that its direction can be freely changed by driving a parallel plate rotation motor 3302 (see FIG. 32) via a drive driver 3201. The optical path can be changed by Δe when the parallel plate 3301 is at position 1 as shown in FIG. 33 (a) and when it is at position 2 as shown in FIG. 33 (b). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. In the description of the fifth embodiment and the ninth embodiment, the position is shifted in units of light receiving elements, but according to this mechanism, the position can be changed even with a distance of one light receiving element or less.
[0103]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0104]
(Embodiment 11)
FIG. 34 is a block diagram showing the configuration of the eleventh embodiment. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0105]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3400 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value.
[0106]
FIG. 35 shows a prism. A prism 3501 as shown is disposed between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. The position of the prism 3501 can be changed by a prism drive motor 3401 and a moving stage 3402. The optical path can be changed by Δe between the case where the prism 3501 is located at the position 1 and the case where it is located at the position 2. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. In the fifth embodiment and the ninth embodiment, the position is shifted by the unit of the light receiving element 113. However, according to this apparatus, the position can be changed even by a distance of one light receiving element or less.
[0107]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0108]
(Embodiment 12)
FIG. 36 is a block diagram showing the configuration of the twelfth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0109]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3600 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0110]
As shown in FIG. 36, a zoom lens 2103 a is used as the light receiving lens 2103, and a moving stage 3601 and a driving motor (camera motor) 3602 are attached to the camera 2104. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the zoom lens 2103a changes the image magnification so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the camera motor 3602 changes the center position of the light receiving system (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0111]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0112]
(Embodiment 13)
FIG. 37 is a block diagram showing the configuration of the thirteenth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0113]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3700 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value. As shown in the figure, the camera 2104 is provided with two moving

stages

3701 and 3702 and driving motors (camera motors 1 and 2) 3703 and 3704 so that the camera 2104 can move in two directions. According to the moire fringe measurement position data 2203, the image magnification is changed by the camera motor 2 (3704) so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the center position of the light receiving system is set by the camera motor 1 (3703). Change (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0114]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0115]
(Embodiment 14)
FIG. 38 is a block diagram showing the configuration of the fourteenth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0116]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3800 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value. As illustrated, the light receiving element 113 is provided with a PZT (piezoelectric body) 3801. According to the moire fringe measurement position data 2203, the position of the light receiving element 113 is moved by PZT3801 so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (see FIG. 30). By such movement of the light receiving element 113, the position of the moire fringe to be measured can be changed.
[0117]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0118]
(Embodiment 15)
FIG. 39 is a block diagram showing the configuration of the fifteenth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element) 2104 (see FIG. 21).
[0119]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 3900 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, moire fringe measurement position data 2203 is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element 113 corresponding to the position is calculated from the light receiving element selection instruction unit 3901 by the shape calculation process. Part 2205. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. Further, the measurement position may be changed by the apparatus configuration described in the tenth to fourteenth embodiments.
[0120]
Then, the DUT 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 based on the light receiving element number designated by the light receiving element

selection instruction unit

3901, 5, detailed shape calculation is performed by the method described in FIG.
[0121]
FIG. 40 is a diagram showing cross-sectional shape data obtained by shape calculation processing. The horizontal axis is the axial direction of the DUT 101, and the vertical axis is the measurement result (cross-sectional position). It is assumed that a certain cross-sectional shape data as shown in FIG. 40 can be calculated by this calculation process. Here, a positive / negative threshold and a negative threshold are set on both sides of the normal value, and when either threshold is exceeded, a pass / fail judgment unit 3902 is provided to determine that the product is defective. The pass / fail judgment is performed.
[0122]
(Embodiment 16)
FIG. 41 is a block diagram showing the configuration of the sixteenth embodiment. The object to be measured 101 is arranged on the object tray 4101 before inspection, and is transferred to the inspection apparatus 4103 by the robot 4102. The inspection apparatus 4103 is a shape inspection apparatus as described in the fifteenth embodiment. The non-defective product 101 is transferred to the non-defective product tray 4104 and the non-defective product 101 is transferred to the defective tray 4105 by the robot 4102 based on the pass / fail judgment result output from the pass / fail judgment unit 3902 of the shape inspection apparatus.
[0123]
The robot 4102 may be provided separately such as a loading / unloading robot before inspection and a sorting / transferring robot after inspection. In addition to the non-defective product and the defective product, a tray for the measured object 101 that is difficult to determine may be provided. It is also possible to mount a memory card for writing the inspection result in each tray, write the inspection result to the memory card, and return the DUT 101 to the same tray as before the inspection.
[0124]
(Embodiment 17)
FIG. 42 is a diagram for explaining the moire fringe spacing of the DUT 101 that is not cylindrical. When the DUT 101 is not cylindrical but has a tapered portion or the like, the moire fringe spacing Δh varies greatly depending on the measurement location, as shown in the figure. On the left side (closer to the lattice pattern) and the right side (away from the lattice pattern) in FIG. 42, the moire fringe order differs greatly due to the taper shape, and the difference between the moire fringe intervals Δh (ΔhN and ΔhM) cannot be ignored. It may become. The moire fringe spacing Δh increases as the distance from the lattice pattern increases. If the difference in Δh increases, the phase shift error increases, and the shape cannot be calculated correctly.
[0125]
Therefore, as shown in FIG. 43, the lattice pattern pitch is partially changed. It is assumed that the object 101 to be measured is represented by a lattice pattern pitch S1 on the left side close to the lattice pattern, and conversely, the object 101 to be measured is represented by a lattice pattern pitch S2 on the right side close to the lattice pattern (S1> S2). The smaller the grating pattern pitch, the smaller the moire fringe spacing Δh (ΔhN). Therefore, in order to narrow the moire fringe spacing Δh at a position away from the lattice pattern, the lattice pattern pitch is narrowed, and the moire fringe spacing Δh is kept substantially constant over the entire area of the object to be measured 101.
[0126]
FIG. 44 is a flowchart showing a measurement procedure according to the seventeenth embodiment. Shape data of the surface of the object to be measured 101 is acquired (step S4401), and the lattice pattern pitch is changed as described above so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S4402). Further, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S4403), and the measurement position is changed (step S4404).
[0127]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S4405), and a detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S4406). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S4407).
[0128]
(Embodiment 18)
FIG. 45 is a flowchart showing a processing procedure according to the eighteenth embodiment. When the shape data of the device under test 101 is unknown, the surface shape (radius etc.) of the device under test 101 is measured in the first measurement (step S4501) (step S4511). For example, as shown in FIG. 14, when slit-like light is applied to the surface of the DUT 101 using the slit light source 1401, the slit-like light is deformed according to the shape of the surface. When the deformed slit-shaped light is photographed by the camera 1402, the photographed image of FIG. 15 is obtained. According to such a measurement method called a light cutting method, the cross-sectional shape of the surface of the object to be measured 101 is known from the obtained image, and the radius can be obtained (step S4512).
[0129]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S4513). Further, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S4514), and the measurement position is changed (step S4515).
[0130]
Thereafter, in the second measurement (step S4502), the DUT 101 is rotated (step S4516), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S4517). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described in FIGS. 5 and 6 (step S4518).
[0131]
(Embodiment 19)
FIG. 46 is a flowchart showing a processing procedure according to the nineteenth embodiment. When the shape data of the device under test 101 is unknown, first, in the first measurement (step S4601), the first shape measurement using the moire fringes described in the third embodiment is performed (step S4611), and the radius is calculated. (Step S4612).
[0132]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S4613). Furthermore, the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S4614), and the measurement position is changed (step S4615).
[0133]
Thereafter, in the second measurement (step S4602), the DUT 101 is rotated (step S4616), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S4617). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S4618).
[0134]
(Embodiment 20)
The configuration of the twentieth embodiment will be described with reference to the perspective view of FIG. 47 and the block diagram of FIG. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is configured by the pitch variable grating pattern formed by the light source 2101 and the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104.
[0135]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 4800 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, first, a lattice pattern pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Further, moire fringe measurement position data 2203 is generated so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and is sent to the moire fringe measurement position changing means 2204 to change the measurement position.
[0136]
Then, the DUT 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, where detailed shape calculation is performed.
[0137]
(Embodiment 21)
FIG. 49 is a flowchart showing the measurement procedure of the twenty-first embodiment. First, in the first measurement (step S4901), the first shape measurement based on the moire fringe measurement described in the third embodiment is performed (step S4911), and the radius r of the surface of the DUT 101 is calculated (step S4912). .
[0138]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S4913). Further, the moire fringe measurement position is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S4914), and the light receiving element 113 corresponding to the position is selected (step S4915, see FIG. 24).
[0139]
Thereafter, in the second measurement (step S4902), the DUT 101 is rotated (step S4916), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S4917). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described in FIGS. 5 and 6 (step S4918).
[0140]
(Embodiment 22)
FIG. 50 is a flowchart showing the measurement procedure of the twenty-second embodiment. First, in the first measurement (step S5001), the first shape measurement based on the moire fringe measurement described in the third embodiment is performed (step S5011), and the radius r of the surface of the measured object 101 is calculated (step S5012). .
[0141]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S5013). Further, the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S5014), and the optical path is bent (step S5015, see FIG. 26).
[0142]
Thereafter, in the second measurement (step S5002), the DUT 101 is rotated (step S5016), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S5017). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described in FIGS. 5 and 6 (step S5018).
[0143]
(Embodiment 23)
FIG. 51 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-third embodiment. In the first measurement (step S5101), first, shape measurement is performed by the moire fringe measurement described in the third embodiment (step S5111), and the radius r of the surface of the object to be measured 101 is calculated (step S5112).
[0144]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S5113). Further, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S5114), and the image magnification and center position of the light receiving system are adjusted (step S5115, see FIG. 28).
[0145]
Thereafter, in the second measurement (step S5102), the DUT 101 is rotated (step S5116), and detailed measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S5117). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described in FIGS. 5 and 6 (step S5118).
[0146]
(Embodiment 24)
FIG. 52 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-fourth embodiment. First, in the first measurement (step S5201), the moire fringes described in the third embodiment are measured (step S5211), and the radius r of the surface of the DUT 101 is calculated (step S5212).
[0147]
In accordance with this result, the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S5213). Further, the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S5214), and the light receiving element is moved (see step S5215, FIG. 30).
[0148]
Thereafter, in the second measurement (step S5202), the DUT 101 is rotated (step S5216), and the moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S5217). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S5218).
[0149]
(Embodiment 25)
FIG. 53 is a block diagram showing a configuration of the twenty-fifth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0150]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5300 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element 113 corresponding to the position is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. It is done.
[0151]
Then, the DUT 101 is rotated by the rotating mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement data based on the light receiving element number designated by the light receiving element selection instruction unit 3901 and FIG. Detailed shape calculation is performed by the method described in FIG.
[0152]
(Embodiment 26)
FIG. 54 is a block diagram showing the configuration of the twenty-sixth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0153]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5400 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0154]
A parallel plate 3301 as shown in FIG. 33 is arranged between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. The direction of the parallel plate 3301 can be freely changed by driving a parallel plate rotation motor 3302 via a drive driver 3201. The optical path can be changed by Δe when the parallel plate 3301 is at position 1 as shown in FIG. 33 (a) and when it is at position 2 as shown in FIG. 33 (b). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. In the twenty-first and twenty-fifth embodiments, the position is shifted in units of the light receiving element 113. However, according to this mechanism, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less.
[0155]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0156]
(Embodiment 27)
FIG. 55 is a block diagram showing a configuration of the twenty-seventh embodiment. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera 2104 (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0157]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5500 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0158]
A prism 3501 as shown in FIG. 35 is arranged between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. The prism 3501 is configured such that its position can be changed by a prism drive motor 3401 and a moving stage 3402. As shown in FIG. 35, when the prism is at position 1 and when it is at position 2, the optical path can be changed by Δe. In the twenty-first and twenty-fifth embodiments, the position is shifted in units of the light receiving element 113. However, in this apparatus, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less.
[0159]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0160]
(Embodiment 28)
FIG. 56 is a block diagram showing a configuration of the twenty-eighth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0161]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5600 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0162]
As shown in FIG. 56, a zoom lens 2103a is used as a light receiving lens, and a moving stage 3601 and a driving motor (camera motor) 3602 are attached to the camera 2104. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the zoom lens changes the image magnification so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the camera 2104 motor changes the center position of the light receiving system (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0163]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0164]
(Embodiment 29)
FIG. 57 is a block diagram showing the configuration of the twenty-ninth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0165]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5700 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0166]
As shown in FIG. 57, the camera 2104 is provided with moving

stages

3701 and 3702 and driving motors (camera motors 1 and 2) 3703 and 3704 so that the camera 2104 can move in two directions. According to the moire fringe measurement position data 2203, the image magnification is changed by the camera motor 2 (3704) so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the center position of the light receiving system is set by the camera motor 1 (3703). Change (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0167]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0168]
Embodiment 30
FIG. 58 is a block diagram showing the configuration of the thirtieth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0169]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5800 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0170]
As shown in FIG. 58, the light receiving element 113 is provided with PZT3801. According to the moire fringe measurement position data 2203, the position of the light receiving element 113 is moved by PZT3801 so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (see FIG. 30). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0171]
Thereafter, the workpiece 101 is rotated by the rotation mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0172]
Embodiment 31
FIG. 59 is a block diagram showing a configuration of the thirty-first embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0173]
In the first measurement, the moire fringe image captured by the camera 2104 is accumulated in the image input unit 2201 of the processing unit 5900 and sent to the shape data calculation processing unit 2202. Here, the radius of the measurement location is calculated by the method described in the third embodiment. In accordance with this result, the pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is first calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is changed.
[0174]
Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element 113 corresponding to the position is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. It is done. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. However, the measurement position may be changed by any one of the device configurations of Embodiments 26 to 30.
[0175]
Then, the DUT 101 is rotated by the rotating mechanism 104, and the second measurement is started. In the second measurement, the moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 based on the light receiving element number designated by the light receiving element

selection instruction unit

3901, 5, detailed shape calculation is performed by the method described in FIG. It is assumed that certain cross-sectional shape data as shown in FIG. 40 can be calculated by the calculation process. Here, a positive / negative threshold and a negative threshold are set on both sides of the normal value, and when either threshold is exceeded, a pass / fail judgment unit 3902 is provided to determine that the product is defective. The pass / fail judgment is performed.
[0176]
(Embodiment 32)
The configuration of the thirty-second embodiment is a configuration in which the inspection apparatus described in the thirty-first embodiment is applied to the system described in the sixteenth embodiment (see FIG. 41). According to this configuration, the non-defective product can be transferred to the non-defective product tray 4104 and the defective product can be transferred to the defective tray 4105 by the robot 4102 based on the quality determination result of the inspection apparatus 4103.
[0177]
(Embodiment 33)
In each of the above-described Embodiments 2 to 16 and Embodiments 18 to 32, the measurement method and apparatus configuration in the case where the shape data of the DUT 101 is unknown are related. The configuration in the thirty-third and subsequent embodiments relates to a measurement method and a device configuration when shape data such as the radius of the device under test 101 is known in advance.
[0178]
FIG. 60 is a flowchart showing a measurement procedure according to the thirty-third embodiment. Based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S6001), the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S6002), and the measurement position is determined. Change (step S6003).
[0179]
Thereafter, the device under test 101 is rotated (step S6004), and a detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S6005). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S6006).
[0180]
(Embodiment 34)
FIG. 61 is a flowchart showing the measurement procedure of the thirty-fourth embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S6101), the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S6102). The light receiving element 113 corresponding to the position is selected (see step S6103, FIG. 24).
[0181]
Thereafter, the device under test 101 is rotated (step S6104), and a detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S6105). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S6106).
[0182]
(Embodiment 35)
FIG. 62 is a flowchart showing the measurement procedure of the thirty-fifth embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S6201), the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S6202), and the optical path. Is bent (see step S6203, FIG. 26).
[0183]
Thereafter, the device under test 101 is rotated (step S6204), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S6205). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described in FIGS. 5 and 6 (step S6206).
[0184]
Embodiment 36
FIG. 63 is a flowchart showing the measurement procedure of the thirty-sixth embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S6301), the measurement position of the moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S6302), and the light reception is performed. The image magnification and center position of the system are adjusted (step S6303, see FIG. 28).
[0185]
Thereafter, the device under test 101 is rotated (step S6304), and detailed shape measurement using moire fringes is performed using the plurality of light receiving elements 113 (step S6305). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S6306).
[0186]
(Embodiment 37)
FIG. 64 is a flowchart showing the measurement procedure of the thirty-seventh embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S6401), the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S6402), and the light reception is performed. The element 113 is moved (see step S6403, FIG. 30).
[0187]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S6404), and moiré fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S6405). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S6406).
[0188]
(Thirty-eighth embodiment)
FIG. 65 is a block diagram showing a configuration of the thirty-eighth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0189]
First, in the processing means 6500, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 6501 of the DUT 101 such as the radius, and corresponds to the position. The number of the light receiving element 113 is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. Then, the measurement object 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 by the light receiving element number designated by the light receiving element selection instructing unit 3901, and FIG. 5 and FIG. Detailed shape calculation is performed by the described method.
[0190]
(Embodiment 39)
FIG. 66 is a block diagram showing the structure of the thirty-ninth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0191]
First, in the processing means 6600, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 6601 of the DUT 101 such as the radius. A parallel plate 3301 as shown in FIG. 33 is disposed between the light receiving lens and the grating pattern. The direction of the parallel plate 3301 can be freely changed by driving a parallel plate rotation motor 3302 via a drive driver 3201. The optical path can be changed by Δe when the parallel plate 3301 is at position 1 as shown in FIG. 33 (a) and when it is at position 2 as shown in FIG. 33 (b). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0192]
In the above-described thirty-fourth and thirty-eighth embodiments, the position is shifted in units of the light receiving element 113, but in this apparatus, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less. Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0193]
(Embodiment 40)
FIG. 67 is a block diagram showing the configuration of the fortieth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0194]
First, in the processing means 6700, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 6701 of the measured object 101 such as the radius. A prism 3501 as shown in FIG. 35 is arranged between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. The prism 3501 is configured such that its position can be changed by a prism drive motor 3401 and a moving stage 3402. As shown in FIG. 35, when the prism is at position 1 and when it is at position 2, the optical path can be changed by Δe. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0195]
In the above-described thirty-fourth and thirty-eighth embodiments, the position is shifted in units of the light receiving element 113. However, according to this apparatus, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less. Thereafter, the measurement object 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0196]
(Embodiment 41)
FIG. 68 is a block diagram showing the structure of the forty-first embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0197]
First, in the processing means 6800, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 6801 of the measured object 101 such as the radius. As shown in the figure, a zoom lens 2103 a is used as a light receiving lens, and a moving stage 3601 and a driving motor (camera motor) 3602 are attached to the camera 2104. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the zoom lens 2103a changes the image magnification so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the camera motor 3602 changes the center position of the light receiving system (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0198]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0199]
(Embodiment 42)
FIG. 69 is a block diagram showing the structure of the forty-second embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0200]
First, in the processing means 6900, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 6901 of the DUT 101 such as the radius. As shown in the figure, the camera 2104 is provided with moving

stages

3701 and 3702 and driving motors (camera motors 1 and 2) 3703 and 3704 so that the camera 2104 can move in two directions. According to the moire fringe measurement position data 2203, the image magnification is changed by the camera motor 2 (3704) so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the center position of the light receiving system is set by the camera motor 1 (3703). Change (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0201]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0202]
(Embodiment 43)
FIG. 70 is a block diagram showing the configuration of the forty-third embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0203]
First, in the processing means 7000, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 7001 of the measured object 101 such as the radius. As illustrated, the light receiving element 113 is provided with PZT3801. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the position of the light receiving element 113 is moved by PZT3801 so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (see FIG. 30). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0204]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0205]
(Embodiment 44)
FIG. 71 is a block diagram showing a configuration of the forty-fourth embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the grating pattern 2102, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 21).
[0206]
First, in the processing means 7100, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value in accordance with the shape data 7101 of the measured object 101 such as the radius, and corresponds to the position. The number of the light receiving element 113 is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. Here, the measurement position may be changed depending on the device configuration of any of Embodiments 38 to 43 described above.
[0207]
Then, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 by the light receiving element number designated by the light receiving element selection instructing unit 3901, and FIG. 5 and FIG. Detailed shape calculation is performed by the described method. It is assumed that certain cross-sectional shape data as shown in FIG. 40 can be calculated by the calculation process. Here, a positive / negative threshold value is set on both sides of the normal value, and a good / bad determination unit 3902 that determines that the product is defective when the threshold value is exceeded is provided to determine whether the device under test 101 is good or bad. Do.
[0208]
(Embodiment 45)
The configuration of the forty-fifth embodiment is a configuration in which the inspection apparatus described in the forty-fourth embodiment is applied to the system described in the sixteenth embodiment (see FIG. 41). According to this configuration, the non-defective product can be transferred to the non-defective product tray 4104 and the defective product can be transferred to the defective tray 4105 by the robot 4102 based on the quality determination result of the inspection apparatus 4103.
[0209]
(Embodiment 46)
FIG. 72 is a flowchart showing a processing procedure according to the forty-sixth embodiment. Based on the known shape data of the surface of the object to be measured 101 such as the radius (step S7201), the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S7202). Further, the moire fringe measurement position is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S7203), and the measurement position is changed (step S7204).
[0210]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S7205), and moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S7206). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S7207).
[0211]
(Embodiment 47)
FIG. 73 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-seventh embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured such as a known radius (step S7301), the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S7302). Further, the moire fringe measurement position is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S7303), and the light receiving element 113 corresponding to the position is selected (step S7304, see FIG. 24).
[0212]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S7305), and the moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S7306). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S7307).
[0213]
(Embodiment 48)
FIG. 74 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-eighth embodiment. First, based on the known shape data of the surface of the object to be measured 101 such as a radius (step S7401), the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S7402). Further, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S7403), and the optical path is bent (step S7404, see FIG. 26).
[0214]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S7405), and moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S7406). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S7407).
[0215]
(Embodiment 49)
FIG. 75 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-ninth embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured, such as a known radius (step S7501), the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S7502). Further, the measurement position of the moire fringe is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S7503), and the image magnification and the center position of the light receiving system are adjusted (step S7504, see FIG. 28).
[0216]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S7505), and moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S7506). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S7507).
[0217]
(Embodiment 50)
FIG. 76 is a flowchart showing a measurement procedure according to the 50th embodiment. First, based on the shape data of the surface of the object 101 to be measured, such as a known radius (step S7601), the lattice pattern pitch is changed so that the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant (step S7602). Further, the measurement position of moire fringes is determined so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (step S7603), and the light receiving element 113 is moved (step S7604, see FIG. 30).
[0218]
Thereafter, the DUT 101 is rotated (step S7605), and moire fringes are measured using the plurality of light receiving elements 113 (step S7606). Thereafter, the surface shape is calculated by the method described with reference to FIGS. 5 and 6 (step S7607).
[0219]
(Embodiment 51)
FIG. 77 is a block diagram showing the structure of the embodiment 51. In FIG. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0220]
First, in the processing means 7700, the pattern pitch instructing unit 4801 calculates a pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant based on the shape data 7701 of the DUT 101 such as the radius, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element 113 corresponding to the position is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. It is done.
[0221]
Then, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 by the light receiving element number designated by the light receiving element selection instructing unit 3901, and FIG. 5 and FIG. Detailed shape calculation is performed by the described method.
[0222]
(Embodiment 52)
FIG. 78 is a block diagram showing the structure of the 52nd embodiment. The cylindrical specimen 101 is held by a holding jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0223]
First, in the processing means 7800, the pattern pitch instructing unit 4801 calculates a pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant based on the shape data 7801 of the measured object 101 such as the radius, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0224]
A parallel plate 3301 as shown in FIG. 33 is arranged between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. This parallel plate 3301 is configured such that its direction can be freely changed by driving a parallel plate rotation motor 3302 via a drive driver 3201. The optical path can be changed by Δe when the parallel plate 3301 is at position 1 as shown in FIG. 33 (a) and when it is at position 2 as shown in FIG. 33 (b). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. In the forty-seventh and forty-first embodiments described above, the position is shifted in units of the light receiving element 113. However, in this apparatus, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less.
[0225]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0226]
(Embodiment 53)
FIG. 79 is a block diagram showing the structure of the 53rd embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0227]
First, in the processing means 7900, a pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant is calculated by the pattern pitch instruction section 4801 based on the shape data 7901 of the DUT 101 such as the radius, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value.
[0228]
A prism 3501 as shown in FIG. 35 is arranged between the light receiving lens 2103 and the grating pattern 2102. The prism 3501 is configured such that its position can be changed by a prism drive motor 3401 and a moving stage 3402. When the prism 3501 is at the position 1 as shown in FIG. 35A and at the position 2 as shown in FIG. 35B, the optical path can be changed by Δe. In the forty-seventh and forty-first embodiments described above, the position is shifted in units of the light receiving element 113. However, in this apparatus, the position can be changed even at a distance of one light receiving element 113 or less.
[0229]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0230]
(Embodiment 54)
FIG. 80 is a block diagram showing the structure of the 54th embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0231]
First, the processing means 8000 calculates a pitch at which the moire fringe spacing Δh becomes substantially constant based on the shape data 8001 of the measured object 101 such as the radius by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value. As shown in the figure, a zoom lens 2103 a is used as a light receiving lens, and a moving stage 3601 and a driving motor (camera motor) 3602 are attached to the camera 2104. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the zoom lens 2103a changes the image magnification so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the camera motor 3602 changes the center position of the light receiving system (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0232]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0233]
(Embodiment 55)
FIG. 81 is a block diagram showing the structure of the 55th embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0234]
First, in the processing means 8100, based on the shape data 8101 of the object to be measured 101 such as the radius, a pitch that makes the moire fringe spacing Δh substantially constant is calculated by the pattern pitch instruction unit 4801, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value. As shown in the figure, the camera 2104 is provided with moving

stages

3701 and 3702 and driving motors (camera motors 1 and 2) 3703 and 3704 so that the camera 2104 can move in two directions. According to the moire fringe measurement position data 2203, the image magnification is changed by the camera motor 2 (3704) so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the center position of the light receiving system is set by the camera motor 1 (3703). Change (see FIG. 28). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0235]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0236]
(Embodiment 56)
FIG. 82 is a block diagram showing the structure of the 56th embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0237]
First, in the processing means 8200, a pitch that makes the moire fringe spacing Δh substantially constant is calculated by the pattern pitch instructing unit 4801 based on the shape data 8201 of the measured object 101 such as the radius, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 has a predetermined value. As illustrated, the light receiving element 113 is provided with PZT3801. In accordance with the moire fringe measurement position data 2203, the position of the light receiving element 113 is moved by PZT3801 so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value (see FIG. 30). Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed.
[0238]
Thereafter, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and detailed shape calculation is performed by the method described with reference to FIGS.
[0239]
(Embodiment 57)
FIG. 83 is a block diagram showing the structure of the 57th embodiment. The cylindrical test object 101 is gripped by a gripping jig 103 such as an air chuck 102 and can be rotated by a rotation mechanism 104. Further, a moire optical system is constituted by the light source 2101, the liquid crystal plate 4701, the light receiving lens 2103, and the camera (light receiving element 113) 2104 (see FIG. 47).
[0240]
First, in the processing means 8300, a pitch that makes the moire fringe spacing Δh substantially constant is calculated by the pattern pitch instruction unit 4801 based on the shape data 8301 of the DUT 101 such as the radius, and the pattern pitch of the liquid crystal plate 4701 is calculated. Be changed. Furthermore, moire fringe measurement position data 2203 is created so that the step amount Δh / 4 becomes a predetermined value, and the number of the light receiving element 113 corresponding to the position is sent from the light receiving element selection instruction unit 3901 to the shape calculation processing unit 2205. It is done. Thereby, the position of the moire fringe measured by the light receiving element 113 can be changed. It should be noted that the measurement position may be changed depending on the device configuration of the embodiments 51 to 56 described above.
[0241]
Then, the object to be measured 101 is rotated by the rotation mechanism 104 and measurement is started. The moire fringe image accumulated in the image input unit 2201 is sent to the shape calculation processing unit 2205, and the moire fringe measurement position data 2203 by the light receiving element number designated by the light receiving element selection instructing unit 3901, and FIG. 5 and FIG. Detailed shape calculation is performed by the described method. It is assumed that the cross-sectional shape data as shown in FIG. 40 can be calculated by the calculation process. Here, a positive / negative threshold value is set on both sides of the normal value, and a good / bad determination unit 3902 that determines that the product is defective when the threshold value is exceeded is provided to determine whether the device under test 101 is good or bad. Do.
[0242]
(Embodiment 58)
The configuration of the 58th embodiment is a configuration in which the inspection apparatus described in the 57th embodiment is applied to the system described in the 16th embodiment (see FIG. 41). According to this configuration, the non-defective product can be transferred to the non-defective product tray 4104 and the defective product can be transferred to the defective tray 4105 by the robot 4102 based on the quality determination result of the inspection apparatus 4103.
[0243]
The shape measuring method described in this embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. The program may be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.
[0244]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, a light source and a grating pattern for generating moire fringes, and a moire optical system including a lens and a light receiving element for imaging the moire fringes are used. Based on moiré fringe measurement data at a plurality of positions obtained by measuring the moiré fringes formed on the measurement object at different distances from the measurement object at a plurality of measurement positions and by changing relative positions of the measurement object and the moire optical system. In the shape measuring method for measuring the shape of the surface of the object to be measured, the plurality of measurement positions are set according to the shape data of the object to be measured so that the intervals between the plurality of moire fringes on the object to be measured are constant. Since the measurement position changing process is changed, the measurement position is changed based on the shape data of the object to be measured. Unlikely to.
[0245]
Further, according to the present invention, the measurement position changing step selects a corresponding light receiving element from a plurality of light receiving elements in a predetermined array used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant. There is an effect that the shape of the object to be measured can be easily measured only by selecting a light receiving element having a constant interval of moire fringes among the light receiving elements in a predetermined arrangement.
[0246]
Further, according to the present invention, the measurement position changing step changes the optical path of the moire optical system used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant, so only the optical path of the moire optical system is changed. With this, the shape of the object to be measured can be easily measured.
[0247]
According to the invention, the measurement position changing step changes the image magnification and the center position of the moire optical system used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant. There is an effect that the shape of the object to be measured can be easily measured only by changing the magnification and the center position.
[0248]
Further, according to the present invention, the measurement position changing step changes the position of the light receiving element used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant. There is an effect that the shape of the measurement object can be easily measured.
[0249]
According to the present invention, the second measurement step changes the pitch of the lattice pattern so that the intervals in the predetermined direction of the plurality of moire fringes are constant, so only the pitch of the lattice pattern is changed. With this, the shape of the object to be measured can be easily measured.
[0250]
According to the apparatus of the present invention, the light source and the grating pattern for generating the moire fringe, the moire optical system including the lens and the light receiving element for imaging the moire fringe, and the moire obtained by the light receiving element. Shape data calculation processing means for calculating the shape data of the object to be measured based on the measurement result of the fringes, Moire fringe measurement position changing means for changing the measurement position of the moire fringes by the light receiving element according to the shape data, Relative position moving means for changing the relative position of the object to be measured and the moire optical system, and shape calculation processing for calculating the shape of the object to be measured based on the measurement result of the light receiving element obtained by the change of the relative position Means for obtaining the shape data of the object to be measured based on the measurement result of the moire fringe, changing the measurement position of the moire optical system and the relative position with the object to be measured, For computing the measured shape the shape of the measured object, an effect that even if different shapes not limited to a certain shape of the object to be measured can be accurately shape measurement.
[0251]
Further, according to the present invention, the light receiving element is composed of a plurality of arrays and is configured to be able to select an array or an element in each array, and based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means, moiré fringe measurement Since the light receiving element selection instructing means for selecting the array of the light receiving elements or the elements in each array in order to change the position is provided, the array of the light receiving elements in which the interval of the moire fringes is constant among the light receiving elements in the predetermined array There is an effect that the shape of the object to be measured can be easily measured by simply selecting an element in each array.
[0252]
According to the invention, the moire fringe measurement position is changed based on the parallel plate provided between the lens and the grating pattern and capable of changing the optical path, and the shape data obtained by the shape data calculation processing means. Therefore, since the moving means for changing the angle of the parallel plate is provided, the measurement position of the object to be measured can be changed only by changing the angle of the parallel plate, and the shape can be easily measured.
[0253]
According to the invention, the moire fringe measurement position is changed based on the prism provided between the lens and the grating pattern and capable of changing the optical path, and the shape data obtained by the shape data calculation processing means. Since the moving means for changing the position of the prism is provided, the measurement position of the object to be measured can be changed only by changing the position of the prism, and the shape can be easily measured.
[0254]
Further, according to the present invention, the lens is obtained by the variable focus lens capable of changing the image magnification in order to change the moiré fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data, and the shape data calculation processing means. And a moving means for changing the center position of the moire optical system to change the moire fringe measurement position based on the measured shape data, so that the change of the image magnification of the variable focus lens and the center position of the moire optical system can be changed. The measurement position of the object to be measured can be changed by movement, and the shape can be easily measured.
[0255]
According to the present invention, the first magnification for changing the image magnification of the moire optical system provided for changing the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data obtained by the shape data calculation processing means. Since the moving means and the second moving means for changing the center position of the moire optical system are provided, the image magnification and the center position of the moire optical system can be changed by moving the two moving means, thereby measuring the shape. There is an effect that it can be easily performed.
[0256]
In addition, according to the present invention, since the light receiving element is moved in order to change the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data obtained by the shape data calculation processing means, the light receiving element It is possible to easily measure the shape of the object to be measured simply by changing the position.
[0257]
In addition, according to the present invention, the lattice pattern includes a variable lattice pattern whose pitch can be varied and a lattice pitch instruction means for varying the moire fringe interval in the variable lattice pattern. It is possible to easily measure the shape of the object to be measured simply by changing.
[0258]
Further, according to the present invention, the moire fringe measurement position changing unit changes the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the input known shape data of the object to be measured. When the data is known, it is possible to calculate detailed shape data by measuring using the known shape data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a measuring head of a shape measuring apparatus used in the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a shape measuring apparatus used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a light receiving element.
FIG. 4 is a perspective view showing a positional relationship between a measuring head and a cylindrical specimen (measuring object).
FIG. 5 is a side view showing a positional relationship between a measurement head and a cylindrical specimen.
FIG. 6 is a chart showing imaging data by time.
FIG. 7 is a diagram showing moiré contour line stripes.
FIG. 8 is a diagram showing cylindrical specimens having different shapes.
FIG. 9 is a side view showing the positional relationship between a measurement head and a cylindrical specimen.
FIG. 10 is a diagram showing a shape measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a color line sensor used as a light receiving element.
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of measurement positions of moire fringes.
FIG. 13 is a flowchart showing a measurement procedure according to the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a measurement state of a radius of an object to be measured.
FIG. 15 is a view showing a photographed image obtained by a light cutting method.
FIG. 16 is a flowchart showing a measurement procedure according to the second embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing a captured image obtained by the second embodiment.
FIG. 18 is a chart showing moiré fringe intensity.
FIG. 19 is a characteristic diagram for explaining the calculation of the radius of the object to be measured.
FIG. 20 is a flowchart showing a measurement procedure according to the third embodiment.
FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing a measurement procedure according to the fifth embodiment.
FIG. 24 is a diagram for explaining measurement positions of moire fringes.
FIG. 25 is a flowchart showing a measurement procedure according to the sixth embodiment.
FIG. 26 is a diagram showing a change of the optical path with respect to the light receiving element.
FIG. 27 is a flowchart showing a measurement procedure according to the seventh embodiment.
FIG. 28 is a diagram for explaining a change in image magnification of a light receiving system.
FIG. 29 is a flowchart showing a measurement procedure according to the eighth embodiment.
FIG. 30 is a diagram for explaining movement of a light receiving element;
FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of the ninth embodiment.
32 is a block diagram showing the configuration of the tenth embodiment. FIG.
FIG. 33 is a view showing a parallel plate.
34 is a block diagram showing a configuration of the eleventh embodiment. FIG.
FIG. 35 is a diagram showing a prism.
FIG. 36 is a block diagram showing the structure of the twelfth embodiment.
FIG. 37 is a block diagram showing a configuration of the thirteenth embodiment.
38 is a block diagram showing a configuration of the fourteenth embodiment. FIG.
FIG. 39 is a block diagram showing the configuration of the fifteenth embodiment.
FIG. 40 is a diagram showing cross-sectional shape data obtained by shape calculation processing.
41 is a configuration diagram showing the configuration of the sixteenth embodiment. FIG.
FIG. 42 is a diagram for explaining the moire fringe spacing of a measurement object that is not cylindrical.
FIG. 43 is a diagram showing a change of a lattice pattern pitch.
FIG. 44 is a flowchart showing a measurement procedure according to the seventeenth embodiment.
FIG. 45 is a flowchart showing a processing procedure according to the eighteenth embodiment.
FIG. 46 is a flowchart showing a processing procedure according to the nineteenth embodiment.
47 is a perspective view showing the structure of the twentieth embodiment. FIG.
48 is a block diagram showing a configuration of the twentieth embodiment. FIG.
FIG. 49 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-first embodiment.
FIG. 50 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-second embodiment.
FIG. 51 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-third embodiment.
FIG. 52 is a flowchart showing a measurement procedure according to the twenty-fourth embodiment.
53 is a block diagram showing a configuration of the twenty-fifth embodiment. FIG.
54 is a block diagram showing a configuration of the twenty-sixth embodiment. FIG.
55 is a block diagram showing a configuration of the twenty-seventh embodiment. FIG.
56 is a block diagram showing a configuration of the twenty-eighth embodiment. FIG.
57 is a block diagram showing a configuration of the twenty-ninth embodiment. FIG.
FIG. 58 is a block diagram showing a configuration of the thirtieth embodiment.
FIG. 59 is a block diagram showing a configuration of the thirty-first embodiment.
FIG. 60 is a flowchart showing a measurement procedure according to the thirty-third embodiment.
FIG. 61 is a flowchart showing a measurement procedure of the thirty-fourth embodiment.
FIG. 62 is a flowchart showing a measurement procedure of the thirty-fifth embodiment.
FIG. 63 is a flowchart showing a measurement procedure according to the thirty-sixth embodiment.
FIG. 64 is a flowchart showing a measurement procedure according to the thirty-seventh embodiment.
65 is a block diagram showing the configuration of the thirty-eighth embodiment. FIG.
66 is a block diagram showing a configuration of the thirty-ninth embodiment. FIG.
67 is a block diagram showing the configuration of the fortieth embodiment. FIG.
68 is a block diagram showing a configuration of the forty-first embodiment. FIG.
69 is a block diagram showing the structure of the forty-second embodiment. FIG.
70 is a block diagram showing the configuration of the forty-third embodiment. FIG.
71 is a block diagram showing a configuration of the forty-fourth embodiment. FIG.
FIG. 72 is a flowchart showing a processing procedure according to the forty-sixth embodiment.
FIG. 73 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-seventh embodiment.
FIG. 74 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-eighth embodiment.
FIG. 75 is a flowchart showing a measurement procedure according to the forty-ninth embodiment.
FIG. 76 is a flowchart showing a measurement procedure according to the embodiment 50.
77 is a block diagram showing the structure of the embodiment 51. FIG.
78 is a block diagram showing the structure of the embodiment 52. FIG.
79 is a block diagram showing the configuration of the embodiment 53. FIG.
80 is a block diagram showing a configuration of an embodiment 54. FIG.
81 is a block diagram showing a structure of an embodiment 55. FIG.
82 is a block diagram showing the configuration of the 56th embodiment. FIG.
83 is a block diagram showing the structure of the embodiment 57. FIG.
FIG. 84 is a diagram showing a configuration of a conventional technique.
FIG. 85 is a diagram showing another configuration of the prior art.
FIG. 86 is a diagram for explaining a lattice projection type moire method;
FIG. 87 is a diagram for explaining an actual lattice type moire method;
FIG. 88 is a detailed diagram for explaining a real lattice type moire method;
FIG. 89 is a diagram for explaining a contour grid type contour line;
FIG. 90 is a diagram illustrating a phase-modulated fringe image.
[Explanation of symbols]
100 measuring head
101 Object to be measured (cylindrical object)
102 Air chuck
103 Grip jig
104 Rotating mechanism (Rotating motor)
105 stages
110 Light source
111 lattice pattern
112 Light receiving lens
113 Light receiving element
1102 Line sensor
1401 Slit light source
1402 camera
2101 Light source
2102 lattice pattern
2103 Light receiving lens
2103a Zoom lens
2104 camera
2200 Processing means
2201 Image input unit
2202 Shape data processing unit
2203 Moire fringe measurement position data
2204 Moire fringe measurement position changing means
2205 Shape calculation processing unit
2206 Control unit
3100 Processing means
3101 Light-receiving element selection instruction unit
3102 Drive driver
3200 Processing means
3102, 3201 Drive driver
3301 Parallel plate
3302 Parallel plate rotation motor
3400 Processing means
3401 Prism drive motor
3402 Moving stage
3501 prism
3600 processing means
3601 Moving stage
3602 Drive motor (camera motor)
3700 processing means
3701, 3702 Moving stage
3703 Drive motor (camera motor 1)
3704 Drive motor (camera motor 2)
3800 processing means
3801 PZT
3900 Processing means
3901 Light-receiving element selection instruction section
3902 Pass / Fail Judgment Unit
4101 Test object tray
4102 Robot
4103 Inspection equipment
4104 Good product tray
4105 Bad tray
4701 LCD panel
4800 processing means
4801 Pattern pitch instruction section
5300, 5400, 5500, 5600, 5700, 5800, 5900, 6500, 6600, 6700, 6800, 6900, 7000, 7100 Processing means
6501, 6601, 6701, 6801, 6901, 7001, 7101 Shape data
7700, 7800, 7900, 8000, 8100, 8200, 8300 Processing means
7701, 7801, 7901, 8001, 8101, 8201, 8301 Shape data

Claims

モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系を用い、格子パターンから異なる距離にある被測定物上に形成されたモアレ縞を複数の測定位置で測定し、前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置変化によって得られる複数位置でのモアレ縞測定データに基づき前記被測定物表面の形状測定を行う形状測定方法において、
前記被測定物上での複数のモアレ縞の間隔が一定となるように前記複数の測定位置を前記被測定物の形状データに応じて変える測定位置変更工程を含むことを特徴とする形状測定方法。Using a moire optical system including a light source and a grating pattern for generating moire fringes, and a lens and a light receiving element for imaging the moire fringes, moire formed on an object to be measured at different distances from the grating pattern. In a shape measuring method for measuring fringes at a plurality of measurement positions and measuring the shape of the surface of the object to be measured based on moire fringe measurement data at a plurality of positions obtained by a relative position change between the object to be measured and the moire optical system. ,
A shape measurement method comprising a measurement position changing step of changing the plurality of measurement positions in accordance with shape data of the measurement object so that intervals between the plurality of moire fringes on the measurement object are constant. .

前記測定位置変更工程は、
複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる所定配列の複数の受光素子のうち、該当する受光素子を選択することを特徴とする請求項１に記載の形状測定方法。The measurement position changing step includes
The shape measuring method according to claim 1 , wherein a corresponding light receiving element is selected from a plurality of light receiving elements in a predetermined array used for measurement so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.

前記測定位置変更工程は、
複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の光路を変化させることを特徴とする請求項１に記載の形状測定方法。The measurement position changing step includes
2. The shape measuring method according to claim 1 , wherein the optical path of the moire optical system used for measurement is changed so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.

前記測定位置変更工程は、
複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いるモアレ光学系の像倍率及び中心位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の形状測定方法。The measurement position changing step includes
The shape measuring method according to claim 1 , wherein the image magnification and the center position of the moire optical system used for measurement are changed so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.

前記測定位置変更工程は、
複数のモアレ縞の間隔が一定となるように、測定に用いる受光素子の位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の形状測定方法。The measurement position changing step includes
The shape measuring method according to claim 1 , wherein the position of the light receiving element used for measurement is changed so that the intervals between the plurality of moire fringes are constant.

前記測定位置変更工程は、
複数のモアレ縞の所定方向の間隔が一定になるように、前記格子パターンのピッチを変更することを特徴とする請求項１に記載の形状測定方法。The measurement position changing step
Shape measuring method according to claim 1, the predetermined direction of the spacing of the plurality of moire fringes to be constant, and changing the pitch of the grating pattern.

モアレ縞を発生させるための光源及び格子パターンと、
前記モアレ縞を撮像するためのレンズ及び受光素子を備えたモアレ光学系と、
前記受光素子により得たモアレ縞の測定結果に基づき前記被測定物の形状データを演算する形状データ演算処理手段と、
前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞の測定位置を変更するモアレ縞測定位置変更手段と、
前記被測定物と前記モアレ光学系の相対位置を変化させるための相対位置移動手段と、
前記相対位置の変化によって得られる前記受光素子の測定結果に基づき前記被測定物の形状を演算する形状演算処理手段と、
を備えたことを特徴とする形状測定装置。A light source and a grating pattern for generating moire fringes;
A moire optical system including a lens and a light receiving element for imaging the moire fringes;
Shape data calculation processing means for calculating shape data of the object to be measured based on the measurement result of moire fringes obtained by the light receiving element;
Moire fringe measurement position changing means for changing the measurement position of moire fringes by the light receiving element according to the shape data;
A relative position moving means for changing a relative position of the object to be measured and the moire optical system;
Shape calculation processing means for calculating the shape of the object to be measured based on the measurement result of the light receiving element obtained by the change in the relative position;
A shape measuring apparatus comprising:

前記受光素子は、複数配列からなり配列あるいは各配列内の素子を選択可能に構成されており、
前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子の配列あるいは各配列内の素子を選択する受光素子選択指示手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。The light receiving element is composed of a plurality of arrays and is configured to be able to select an array or an element in each array.
And a light receiving element selection instruction means for selecting an array of the light receiving elements or an element in each array in order to change the moire fringe measurement position based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means. The shape measuring apparatus according to claim 7 .

前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能な平行平板と、
前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記平行平板の角度を変更する移動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。A parallel plate provided between the lens and the grating pattern and capable of changing an optical path;
Based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means, moving means for changing the angle of the parallel plates in order to change the moire fringe measurement position;
The shape measuring apparatus according to claim 7 , comprising:

前記レンズと前記格子パターンの間に設けられ、光路を変更可能なプリズムと、
前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記プリズムの位置を変更する移動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。A prism provided between the lens and the grating pattern and capable of changing an optical path;
Based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means, moving means for changing the position of the prism in order to change the moire fringe measurement position;
The shape measuring apparatus according to claim 7 , comprising:

前記レンズとして、前記形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために像倍率を変更可能な焦点可変レンズと、
前記形状データ演算処理手段により得た形状データに基づき、モアレ縞測定位置を変更するために前記モアレ光学系の中心位置を変更する移動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。As the lens, a variable focus lens capable of changing the image magnification in order to change the moire fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data,
Based on the shape data obtained by the shape data calculation processing means, moving means for changing the center position of the moire optical system in order to change the moire fringe measurement position;
The shape measuring apparatus according to claim 7 , comprising:

前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために設けられたモアレ光学系の像倍率を変更する第一の移動手段と、
前記モアレ光学系の中心位置を変更する第二の移動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。First moving means for changing an image magnification of a moire optical system provided for changing a moire fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data obtained by the shape data calculation processing means;
Second moving means for changing the center position of the moire optical system;
The shape measuring apparatus according to claim 7 , comprising:

前記形状データ演算処理手段により得た形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更するために前記受光素子を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の形状測定装置。The shape according to claim 7 , further comprising a moving unit that moves the light receiving element to change a moiré fringe measurement position by the light receiving element according to the shape data obtained by the shape data calculation processing unit. measuring device.

前記格子パターンとして、ピッチを可変可能な可変格子パターンと、
前記可変格子パターンにおけるモアレ縞間隔を可変させるための格子ピッチ指示手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一つに記載の形状測定装置。As the lattice pattern, a variable lattice pattern capable of varying the pitch,
Grating pitch indicating means for varying the moire fringe spacing in the variable grating pattern;
The shape measuring device according to any one of claims 7 to 13 , wherein the shape measuring device is provided.

前記モアレ縞測定位置変更手段は、入力される前記被測定物の既知の形状データに応じて前記受光素子によるモアレ縞測定位置を変更させることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一つに記載の形状測定装置。The moire fringe measurement position changing means, claim 7-14, characterized in that changing the moire fringe measurement position by said light receiving element in accordance with a known shape data of the object to be measured which is input The shape measuring device described in 1.