(57)【要約】【課題】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こと。【解決手段】被測定物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、被測定物を回転させ（ステップＳ１３０４）、複数の受光素子を用いてモアレ縞の測定を開始する（ステップＳ１３０５）。この後、所望のステップ量が与えられるように、円筒状被検物の回転スピードと、受光素子の走査周期，撮像倍率，画素列間距離を調節し、被測定物の表面形状を算出する（ステップＳ１３０６）。【選択図】　　　図１３
2004061248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
を含むことを特徴とする形状測定方法。
【請求項２】
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、
前記形状測定は、前記被測定物の概要形状を測定する第一の測定工程と、
前記第一の測定工程により得た概要形状に基づき前記被測定物の詳細な形状データを算出する第二の測定工程と、
を含むことを特徴とする形状測定方法。
【請求項３】
前記第一の測定工程は、
前記被測定物表面の曲率を検出する曲率検出工程と、
前記得られた曲率に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の形状測定方法。
【請求項４】
前記第二の測定工程は、
前記モアレ光学系を用い、複数モアレ縞測定位置での所定方向における被測定物表面の間隔が所定の値になるように前記第一の測定工程により得た形状データに基づき複数モアレ縞の測定位置を変更する測定位置変更工程と、
前記得られた複数の測定位置によりモアレ縞データを測定するモアレ縞測定工程と、
前記モアレ縞データに基づき前記被測定物表面の詳細な形状を算出する形状算出工程と、
を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の形状測定方法。
【請求項５】
前記第一の測定工程は、前記モアレ光学系を用い前記被測定物表面上に形成されたモアレ縞を測定するモアレ縞測定工程と、
前記測定したモアレ縞に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程とを含むことを特徴とする請求項２または４に記載の形状測定方法。
【請求項６】
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４に記載の形状測定方法。
【請求項７】
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４に記載の形状測定方法。
【請求項８】
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４に記載の形状測定方法。
【請求項９】
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４に記載の形状測定方法。
【請求項１０】
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ことを特徴とする請求項４に記載の形状測定方法。
【請求項１１】
前記第一の測定工程に代えて、予め用意されている前記被測定物の形状データを取得する形状データ取得工程を有することを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一つに記載の形状測定方法。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１４】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１５】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１６】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１７】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１８】
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１２に記載の形状測定装置。
【請求項１９】
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１２〜１８のいずれか一つに記載の形状測定装置。
【請求項２０】
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１２〜１９のいずれか一つに記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【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」（Ｏ
ｐｌｕｓ　Ｅ　１９９６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】
2004061248.tif 000003
【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】
2004061248.tif 000004
【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】
2004061248.tif 000005
【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】
2004061248.tif 000006
【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、請求項１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】
この請求項１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、請求項２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、前記形状測定は、前記被測定物の概要形状を測定する第一の測定工程と、前記第一の測定工程により得た概要形状に基づき前記被測定物の詳細な形状データを算出する第二の測定工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
この請求項２の発明によれば、被測定物の概要形状を測定し再度の測定により被測定物の形状を詳細に測定することができるようになる。
【００３０】
また、請求項３の発明に係る形状測定方法は、請求項２に記載の発明において、前記第一の測定工程は、前記被測定物表面の曲率を検出する曲率検出工程と、前記得られた曲率に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程とを含むことを特徴とする。
【００３１】
この請求項３の発明によれば、曲率の測定により被測定物の概要を把握でき、再度の測定により詳細な形状を測定できるようになる。特に円筒形状の被測定物を正確に形状測定できるようになる。
【００３２】
また、請求項４の発明に係る形状測定方法は、請求項２または３に記載の発明において、前記第二の測定工程は、前記モアレ光学系を用い、複数モアレ縞測定位置での所定方向における被測定物表面の間隔が所定の値になるように前記第一の測定工程により得た形状データに基づき複数モアレ縞の測定位置を変更する測定位置変更工程と、前記得られた複数の測定位置によりモアレ縞データを測定するモアレ縞測定工程と、前記モアレ縞データに基づき前記被測定物表面の詳細な形状を算出する形状算出工程とを含むことを特徴とする。
【００３３】
この請求項４の発明によれば、形状データに基づきモアレ縞を用いた測定位置を変更するため、被測定物の表面形状を正確に算出できるようになる。
【００３４】
また、請求項５の発明に係る形状測定方法は、請求項２または４に記載の発明において、前記第一の測定工程は、前記モアレ光学系を用い前記被測定物表面上に形成されたモアレ縞を測定するモアレ縞測定工程と、前記測定したモアレ縞に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程とを含むことを特徴とする。
【００３５】
この請求項５の発明によれば、被測定物の２度の測定をいずれもモアレ縞を用いて行うため、被測定物の形状を定量的に測定できるようになる。
【００３６】
また、請求項６の発明に係る形状測定方法は、請求項４に記載の発明において、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。
【００３７】
この請求項６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。
【００３８】
また、請求項７の発明に係る形状測定方法は、請求項４に記載の発明において、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。
【００３９】
この請求項７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。
【００４０】
また、請求項８の発明に係る形状測定方法は、請求項４に記載の発明において、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。
【００４１】
この請求項８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。
【００４２】
また、請求項９の発明に係る形状測定方法は、請求項４に記載の発明において、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。
【００４３】
この請求項９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。
【００４４】
また、請求項１０の発明に係る形状測定方法は、請求項４に記載の発明において、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ことを特徴とする。
【００４５】
この請求項１０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。
【００４６】
また、請求項１１の発明に係る形状測定方法は、請求項２〜１０のいずれか一つに記載の発明において、前記第一の測定工程に代えて、予め用意されている前記被測定物の形状データを取得する形状データ取得工程を有することを特徴とする。
【００４７】
この請求項１１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。
【００４８】
また、請求項１２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。
【００４９】
この請求項１２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。
【００５０】
また、請求項１３の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００５１】
この請求項１３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。
【００５２】
また、請求項１４の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００５３】
この請求項１４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。
【００５４】
また、請求項１５の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００５５】
この請求項１５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。
【００５６】
また、請求項１６の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００５７】
この請求項１６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。
【００５８】
また、請求項１７の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００５９】
この請求項１７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。
【００６０】
また、請求項１８の発明に係る形状測定装置は、請求項１２に記載の発明において、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。
【００６１】
この請求項１８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。
【００６２】
また、請求項１９の発明に係る形状測定装置は、請求項１２〜１８のいずれか一つに記載の発明において、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。
【００６３】
この請求項１９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。
【００６４】
また、請求項２０の発明に係る形状測定装置は、請求項１２〜１９のいずれか一つに記載の発明において、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。
【００６５】
この請求項２０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。
【００６６】
【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。
【００６７】
（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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
（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。
【００７９】
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。
【００８０】
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）。
【００８１】
（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。
【００８２】
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）。
【００８３】
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）。
【００８４】
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）。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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）。
【００８９】
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）。
【００９０】
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）。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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）。
【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。
【００９５】
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）。
【００９６】
（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）。
【００９７】
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）。
【００９８】
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）。
【００９９】
（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）。
【０１００】
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）。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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）。
【０１０３】
（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）。
【０１０４】
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）。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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）。
【０１０７】
（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）。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（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）。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（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）。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【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）。
【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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（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）。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（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）。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
（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）。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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）。
【０１３７】
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）。
【０１３８】
（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）。
【０１３９】
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）。
【０１４０】
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）。
【０１４１】
（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）。
【０１４２】
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）。
【０１４３】
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）。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
（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）。
【０１４８】
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）。
【０１４９】
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）。
【０１５０】
（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）。
【０１５１】
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）。
【０１５２】
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）。
【０１５３】
（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）。
【０１５４】
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）。
【０１５５】
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）。
【０１５６】
（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）。
【０１５７】
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）。
【０１５８】
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）。
【０１５９】
（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）。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
（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）。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
（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）。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
（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）。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
（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）。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
（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）。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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）。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
（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。
【０１８７】
（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。
【０１８８】
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）。
【０１８９】
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）。
【０１９０】
（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）。
【０１９１】
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）。
【０１９２】
（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）。
【０１９３】
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）。
【０１９４】
（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）。
【０１９５】
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）。
【０１９６】
（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）。
【０１９７】
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）。
【０１９８】
（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）。
【０１９９】
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。
【０２００】
（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）。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
（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）。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
（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）。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
（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）。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
（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）。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
（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）。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
（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。
【０２１９】
（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）。
【０２２０】
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）。
【０２２１】
（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）。
【０２２２】
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）。
【０２２３】
（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）。
【０２２４】
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）。
【０２２５】
（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）。
【０２２６】
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）。
【０２２７】
（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）。
【０２２８】
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）。
【０２２９】
（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）。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
（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）。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【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）。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
（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）。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
（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）。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
（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）。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
（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）。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
（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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、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。
【０２５５】
また、請求項２に記載の発明によれば、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、前記形状測定は、前記被測定物の概要形状を測定する第一の測定工程と、前記第一の測定工程により得た概要形状に基づき前記被測定物の詳細な形状データを算出する第二の測定工程とを含むので、被測定物の概要形状を測定し再度の測定により被測定物の形状を詳細に測定できるという効果を奏する。
【０２５６】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記第一の測定工程は、前記被測定物表面の曲率を検出する曲率検出工程と、前記得られた曲率に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程とを含むので、曲率の測定により被測定物の概要を把握でき、再度の測定により詳細な形状を測定できるようになる。特に円筒形状の被測定物を正確に形状測定できるという効果を奏する。
【０２５７】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２または３に記載の発明において、前記第二の測定工程は、前記モアレ光学系を用い、複数モアレ縞測定位置での所定方向における被測定物表面の間隔が所定の値になるように前記第一の測定工程により得た形状データに基づき複数モアレ縞の測定位置を変更する測定位置変更工程と、前記得られた複数の測定位置によりモアレ縞データを測定するモアレ縞測定工程と、前記モアレ縞データに基づき前記被測定物表面の詳細な形状を算出する形状算出工程とを含むので、形状データに基づきモアレ縞を用いた測定位置を変更するため、被測定物の表面形状を正確に算出できるという効果を奏する。
【０２５８】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項２または４に記載の発明において、前記第一の測定工程は、前記モアレ光学系を用い前記被測定物表面上に形成されたモアレ縞を測定するモアレ縞測定工程と、前記測定したモアレ縞に基づき前記被測定物表面の形状データを算出する形状データ算出工程とを含むので、被測定物の２度の測定をいずれもモアレ縞を用いて行うため、被測定物の形状を定量的に測定できるという効果を奏する。
【０２５９】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、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。
【０２６０】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、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。
【０２６１】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、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。
【０２６２】
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、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。
【０２６３】
また、請求項１０に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、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。
【０２６４】
また、請求項１１に記載の発明によれば、請求項２〜１０のいずれか一つに記載の発明において、前記第一の測定工程に代えて、予め用意されている前記被測定物の形状データを取得する形状データ取得工程を有するので、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。
【０２６５】
また、請求項１２に記載の発明によれば、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。
【０２６６】
また、請求項１３に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２６７】
また、請求項１４に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２６８】
また、請求項１５に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２６９】
また、請求項１６に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２７０】
また、請求項１７に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２７１】
また、請求項１８に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、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。
【０２７２】
また、請求項１９に記載の発明によれば、請求項１２〜１８のいずれか一つに記載の発明において、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。
【０２７３】
また、請求項２０に記載の発明によれば、請求項１２〜１９のいずれか一つに記載の発明において、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
３８０１　ＰＺＴ
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
【図１】
2004061248.tif 000007
【図２】
2004061248.tif 000008
【図３】
2004061248.tif 000009
【図４】
2004061248.tif 000010
【図５】
2004061248.tif 000011
【図６】
2004061248.tif 000012
【図７】
2004061248.tif 000013
【図８】
2004061248.tif 000014
【図９】
2004061248.tif 000015
【図１０】
2004061248.tif 000016
【図１１】
2004061248.tif 000017
【図１２】
2004061248.tif 000018
【図１３】
2004061248.tif 000019
【図１４】
2004061248.tif 000020
【図１５】
2004061248.tif 000021
【図１６】
2004061248.tif 000022
【図１７】
2004061248.tif 000023
【図１８】
2004061248.tif 000024
【図１９】
2004061248.tif 000025
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2004061248.tif 000034
【図２９】
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【図３０】
2004061248.tif 000036
【図３１】
2004061248.tif 000037
【図３２】
2004061248.tif 000038
【図３３】
2004061248.tif 000039
【図３４】
2004061248.tif 000040
【図３５】
2004061248.tif 000041
【図３６】
2004061248.tif 000042
【図３７】
2004061248.tif 000043
【図３８】
2004061248.tif 000044
【図３９】
2004061248.tif 000045
【図４０】
2004061248.tif 000046
【図４１】
2004061248.tif 000047
【図４２】
2004061248.tif 000048
【図４３】
2004061248.tif 000049
【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
2004061248.tif 000052
【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
2004061248.tif 000056
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
2004061248.tif 000071
【図６６】
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【図６７】
2004061248.tif 000073
【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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