(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段と、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記光散乱改善手段を制御して、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる制御手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備え、
前記光方向変更手段は、
前記光照射手段により照射された光の光路に位置し、当該光を反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーにより反射された光を前記測定対象物の所定位置に照射するよう反射させる第２ミラーと、からなることを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記第１ミラーは、回動軸に沿って回動可能に構成され、
前記第２ミラーは、前記第１ミラーにより反射された光を前記測定対象物の所定位置にそれぞれ異なる方向から照射可能な位置に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記第１ミラーは、前記光路に位置する第１位置と、前記光路から退避した第２位置とに移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
前記測定対象物の表面に、全方位から照射される光を散乱させる標準片を取付可能であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の変位検出装置。
【請求項６】
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促す報知手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする変位検出装置。
【請求項７】
前記光散乱改善手段には、
前記測定対象物の表面に取付可能とされ、全方位から照射される光を散乱させる標準片が含まれることを特徴とする請求項６に記載の変位検出装置。
【請求項８】
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備えることを特徴とする請求項６又は７記載の変位検出装置。
【請求項９】
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促す報知手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備えることを特徴とする変位検出装置。
【請求項１０】
前記光散乱改善手段には、
前記測定対象物の表面に取付可能とされ、全方位から照射される光を散乱させる標準片が含まれることを特徴とする請求項９に記載の変位検出装置。
【請求項１１】
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光を物体粗面に照射したときに、散乱した光が互いに干渉して反射側の空間にスペックル像と呼ばれる斑点状のパターンが現れることが知られている。スペックル像は物体の移動に伴って移動（変位）することから、これを利用して、測定対象物Ｗが変位する前の「基準画像」と、測定対象物Ｗが変位した後の「測定画像」とを取得し、２つの画像の相関をとることで、測定対象物Ｗの変位量を非接触で算出する変位検出装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
ここで、変位検出装置の変位量検出処理を図１３に示す。この変位量検出処理においては、まず、測定対象物Ｗの基準画像を取得する（ステップＳ１３１）。次いで、測定画像を取得する測定処理を開始し（ステップＳ１３２）、相関計算を行って相関値を算出する（ステップＳ１３３）。その後、ステップＳ１３３にて算出した相関値のピークが、ピーク周辺のノイズの区別できるか否か検討し（ステップＳ１３４）、相関値のピークがピーク周辺のノイズと区別できれば（ステップＳ１３４：ＹＥＳ）、測定対象物Ｗの変位量を求めることができるため、本処理を終了する。一方、相関値のピークがノイズとほとんど変わらないような場合（ステップＳ１３４：ＮＯ）、測定不能、すなわち変位量を求めることができないため、ステップＳ１３１に戻り、再度、別な領域で撮像した基準画像を取得することとなる。
【０００４】
このような測定不能となる要因の一つとして、測定対象物Ｗの表面Ｓの状態が影響する。
例えば、基準画像に特徴となる模様が少なく、他の部分にも似た画像が存在した場合には、他の部分の似た画像を誤検出してしまうおそれがある。
また、周期的な模様のある基準画像を用いた場合には、候補となるピークが複数現れてしまい、変位量が測定できない。
更に、一般的な機械部品にみられる一方向に研削溝の形成された表面では、表面で反射した光は散乱せずに研削方向に沿って一方向に反射してしまい、得られるスペックル像のコントラストが低下するため測定不能となる。
【特許文献１】特開２００２−０１３９４８号公報
【特許文献２】特開２００２−２３０５６０号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の変位検出装置は、測定及び相関値計算を行った後に結果を検討するものであったため、表面Ｓの状態が良好でない測定対象物Ｗについては、一度測定を行い測定不能となった後に、測定対象物や光照射手段などを再度設定して再測定したり、測定対象物の表面状態を光が散乱しやすいように改質するなど試行錯誤を行う必要がある。
従って、測定効率が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、測定効率が向上した変位検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段と、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記光散乱改善手段を制御して、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる制御手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備え、
前記光方向変更手段は、
前記光照射手段により照射された光の光路に位置し、当該光を反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーにより反射された光を前記測定対象物の所定位置に照射するよう反射させる第２ミラーと、からなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の変位検出装置において、
前記第１ミラーは、回動軸に沿って回動可能に構成され、
前記第２ミラーは、前記第１ミラーにより反射された光を前記測定対象物の所定位置にそれぞれ異なる方向から照射可能な位置に複数設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の変位検出装置において、
前記第１ミラーは、前記光路に位置する第１位置と、前記光路から退避した第２位置とに移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の変位検出装置において、
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の変位検出装置において、
前記測定対象物の表面に、全方位から照射される光を散乱させる標準片を取付可能であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促す報知手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の変位検出装置において、
前記光散乱改善手段には、
前記測定対象物の表面に取付可能とされ、全方位から照射される光を散乱させる標準片が含まれることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６又は７記載の変位検出装置において、
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明は、
測定対象物の変位前後において前記測定対象物の表面で散乱された光の干渉により生成されるスペックル像を撮像し、撮像した前記測定対象物の変位前後のスペックル像の相関から、前記測定対象物の変位量を検出する変位検出装置において、
前記測定対象物に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により光が照射された前記測定対象物の表面の一部を撮像した基準画像を取得する基準画像取得手段と、
前記基準画像取得手段により取得された前記基準画像から、光散乱強度に関する所定の評価値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により、前記算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていないと判別された場合、前記測定対象物の表面の光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促す報知手段と、
を備え、
前記光散乱改善手段は、
前記光照射手段により照射された光の方向を変更する光方向変更手段を備えることを特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の変位検出装置において、
前記光散乱改善手段には、
前記測定対象物の表面に取付可能とされ、全方位から照射される光を散乱させる標準片が含まれることを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０記載の変位検出装置において、
前記光散乱改善手段は、
前記測定対象物の表面に光を散乱させる所定の色の塗料を噴射する塗料噴射手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定開始前に、基準画像を取得した段階において、判別手段により、算出手段により算出された所定の評価値が合格判定条件を満たしていない基準画像か否か判断できるので、測定不能な状態での無駄な変位量測定を防止できることとなって、測定効率の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る変位検出装置について、図面を用いて具体的な態様を説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１は、本実施形態の変位検出装置１００の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図を示している。また、図２は、本実施形態の変位検出装置１００の概略構成を示すブロック図である。
なお、以下の説明において、変位検出装置１００における測定対象物Ｗの表面Ｓに対して略垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する２方向をＸ、Ｙ方向とする。
なお、測定対象物Ｗの表面Ｓは光学的に粗い面（光学粗面）であり、測定対象物Ｗからの散乱光によって白黒の斑点模様であるスペックル像が形成される。
また、変位検出装置１００は、ＸＹ平面における測定対象物Ｗの変位量を検出するものである。
【００２１】
図１及び図２に示すように、変位検出装置１００は、測定対象物Ｗに向けてレーザー光を照射する光照射手段１１０と、光照射手段１１０から照射された光の光路を変更させて測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させる光方向変更手段１２０と、測定対象物Ｗからの散乱光にて生成されるスペックル像を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段１３０と、測定対象物Ｗからの散乱光による像を撮像手段１３０に向けて拡大する拡大レンズ１４０と、拡大レンズ１４０の焦点位置に配設された絞り部材１５０と、各種情報の表示を行う表示手段１６０と、変位検出装置１００の各種処理を行う制御部（制御手段）１７０Ａと、などを備えている。
【００２２】
光照射手段１１０は、レーザー光源１１１と、コリメートレンズ１１２と、を備えており、測定対象物Ｗに対して斜め上方から光Ｌ１を照射するようになっている。
【００２３】
光方向変更手段１２０は、コリメートレンズ１１２から出射された光の光路に位置し、当該光を反射させる第１ミラー１２１と、第１ミラー１２１により反射された光を測定対象物Ｗの所定位置に照射するよう反射させる５枚の第２ミラー１２２ａ〜１２２ｅと、第１ミラー１２１を軸回りに回動させる回動駆動部１２３と、を備えており、光散乱改善手段として機能する。
【００２４】
具体的には、第１ミラー１２１は、Ｚ方向と平行な回動軸１２４の軸周りに回動可能に構成されており、回動軸１２４を回動させることで、第１ミラー１２１の反射面の向きを所定角度変更できるようになっている。
第２ミラー１２２ａ〜１２２ｅは、第１ミラー１２１の反射面の各設定角度に対応して、第１ミラー１２１からの反射光を反射可能な位置にそれぞれ配置されている。
回動駆動部１２３は、例えば、回動軸１２４と連結されるステッピングモータ等を備え、制御部１７０Ａからの駆動信号に基づいて、回動軸１２４を回動させる。
これにより、第１ミラー１２１により反射された光は、第２ミラー１２２ａ〜１２２ｅの何れかによって更に反射され、測定対象物Ｗに照射される。
すなわち、第１ミラー１２１の向きを所定角度変更することにより、測定対象物Ｗに照射される光の入射方向を変更することで、表面Ｓの光散乱を増加させることができるようになっている。
【００２５】
また、測定対象物Ｗの上部には、測定対象物Ｗに対して略垂直なＺ方向に光軸を有するように、拡大レンズ１４０、絞り部材１５０および撮像手段１３０が下から順に配設されている。
【００２６】
そして、レーザー光源１１１から出射された光Ｌ１は、コリメートレンズ１１２によって平行光とされて光方向変更手段１２０を介して測定対象物Ｗに照射され、測定対象物Ｗの表面Ｓで反射される光のうち、測定対象物Ｗに垂直なＺ方向に向けて散乱された散乱光Ｌ２が拡大レンズ１４０に入射し、絞り部材１５０を介して撮像手段１３０にて受光されてスペックル像が撮像されるようになっている。
【００２７】
表示手段１６０は、例えば、液晶モニター等であり、各種情報を適宜画面に表示する。画面に表示される情報としては、例えば、測定対象物Ｗのスペックル像、測定対象物Ｗの表面性状の画像や数値データなどである。
【００２８】
制御部１７０Ａは、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７２、記憶部１７３、等を備えて構成され、記憶部１７３に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の動作を行うため予め設定された所定の動作条件に基づく各部の動作制御を行う機能を有する。
【００２９】
ＣＰＵ１７１は、記憶部１７３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ１７２に展開して実行することにより、変位検出装置１００全体の制御を行う。
ＲＡＭ１７２は、ＣＰＵ１７１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ１７２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
【００３０】
記憶部１７３は、例えば、プログラムやデータ等が予め記憶されている記録媒体（図示省略）を有しており、例えば、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部１７３は、ＣＰＵ１７１が変位検出装置１００全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。
より具体的には、記憶部１７３は、例えば、図２に示すように、基準画像取得プログラム１７３ａ、算出プログラム１７３ｂ、判別プログラム１７３ｃ、光散乱改善プログラム１７３ｄ、変位量検出プログラム１７３ｅ、等を格納している。
【００３１】
基準画像取得プログラム１７３ａは、ＣＰＵ１７１に、撮像手段１３０により測定対象物Ｗの表面Ｓのスペックル像の一部を基準画像Ｄとして取得させる機能を実現させるプログラムである。
ＣＰＵ１７１は、かかる基準画像取得プログラム１７３ａを実行することで、基準画像取得手段として機能する。
【００３２】
算出プログラム１７３ｂは、ＣＰＵ１７１に、基準画像取得プログラム１７３ａの実行により取得された基準画像Ｄから光散乱強度に関する所定の評価値を算出する機能を実現させるプログラムである。
ここで、「所定の評価値」とは、測定対象物Ｗの表面Ｓが変位量検出時の相関計算を行い得る状態であるか否か評価するものである。
具体的には、例えば、基準画像Ｄのコントラスト値や、基準画像Ｄにより得られる平均光強度のピークの大きさなどを用いることができる。また、かかるコントラスト値、及び平均光強度のピークの大きさの両方を、所定の評価値として用いても良い。
ＣＰＵ１７１は、かかる算出プログラム１７３ｂを実行することで、算出手段として機能する。
【００３３】
判別プログラム１７３ｃは、ＣＰＵ１７１に、算出プログラム１７３ｂの実行により算出された所定の評価値が、予め設定された合格判定条件を満たすか否かを判別する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、「所定の評価値」が基準画像Ｄのコントラスト値である場合、判別プログラム１７３ｃを実行したＣＰＵ１７１は、算出プログラム１７３ｂの実行により算出されたコントラスト値が所定の値以上であるか否か判断し、所定値以上であると、予め設定された合格判定条件を満たすと判別する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、変位量の検出が可能であると判別する。一方、コントラスト値が所定値未満であると、ＣＰＵ１７１は、予め設定された合格判定条件を満たさないと判別する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、変位量の検出が不可能であると判別する。
また、例えば、「所定の評価値」が基準画像Ｄにより得られる平均光強度のピークの大きさである場合、判別プログラム１７３ｃを実行したＣＰＵ１７１は、算出プログラム１７３ｂの実行により算出された平均光強度のピークの大きさが、所定の閾値以上であるか否か判断し、閾値以上であると、予め設定された合格判定条件を満たすと判別する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、変位量の検出が可能であると判別する。一方、平均光強度のピークの大きさが閾値未満であると、ＣＰＵ１７１は、予め設定された合格判定条件を満たさないと判別する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、変位量の検出が不可能であると判別する。
ＣＰＵ１７１は、かかる判別プログラム１７３ｃを実行することで、判別手段として機能する。
【００３４】
光散乱改善プログラム１７３ｄは、判別プログラム１７３ｃの実行によって、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たさないと判別した場合に、回動駆動部１２３を駆動させて回動軸１２４を回動させ、第１ミラー１２１の反射面の向きを所定角度変更させることで、測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させる機能をＣＰＵ１７１に実現させるプログラムである。
具体的には、光散乱改善プログラム１７３ｄを実行したＣＰＵ１７１は、第１ミラー１２１の反射面の向きが第２ミラー１２２ａから１２２ｅまでに対応した所定角度となるよう回動させる駆動信号を回動駆動部１２３に出力し、回動軸１２４を所定角度回動させる。
このように、第２ミラー１２２ａから１２２ｅまでに対応して所定角度を順次切り替えることで、測定対象物Ｗに照射される光の入射方向が順次変更され、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たした基準画像Ｄが取得されることとなる。
本実施形態におけるＣＰＵ１７１は、かかる光散乱改善プログラム１７３ｄを実行することで、光散乱改善手段の一部として機能する。
【００３５】
変位量検出プログラム１７３ｅは、判別プログラム１７３ｃの実行によって、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たすと判別した場合に、ＣＰＵ１７１に、測定対象物Ｗの変位量を検出させるプログラムである。
具体的には、変位量検出プログラム１７３ｅは、基準画像取得プログラム１７３ａの実行により取得された基準画像Ｄから、図３に示すように、「基準テンプレートＴ１」を抽出し、基準テンプレートＴ１の基準散乱光強度Ｉ1を検出する。ここで、基準テンプレートＴ１は、例えば、基準画像Ｄの中央に設定されており、縦横のピクセル数がそれぞれ３２個の正方形状の領域となっている。なお、基準テンプレートＴ１のピクセル数は、例えば、測定時の走査速度等により適宜設定されるものである。
【００３６】
また、変位量検出プログラム１７３ｅは、変位後の測定対象物Ｗの表面Ｓのスペックル像の一部を測定画像Ｅとして取得させ、測定画像Ｅ内に基準テンプレートＴ１と同形状の測定テンプレートＴ２を設定する。そして、この測定テンプレートＴ２を測定画像Ｅ内で移動させつつ、各位置における測定テンプレートＴ２内の測定散乱光強度Ｉ2を検出する。
この後、以下の式（１）に基づいて、相関値Ｒａ（ｐ、ｑ）（以下、単に相関値Ｒａと適宜称す）を算出する。
【数１】
0005139160.tif 000002
つまり、各位置における測定テンプレートＴ２内の測定散乱光強度Ｉ2と、基準テンプレートＴ１内の基準散乱光強度Ｉ1と、の差分の絶対値を相関値Ｒａとして算出する。
このように算出される相関値Ｒａは、基準テンプレートＴ１と、測定テンプレートＴ２と、が一致した際に、理想的には０となる。
そして、相関値Ｒａが最小値となる位置により、変位量を算出する。
【００３７】
次に、本実施形態の変位検出装置１００における変位量検出処理についてフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
まず、ユーザにより、変位検出装置１００に測定対象物Ｗが設置され、処理を開始する旨の設定入力が実施される（図４：ＳＴＡＲＴ）。
処理を開始する旨の設定入力が実施されると、ＣＰＵ１７１は、基準画像取得プログラム１７３ａを実行することにより、基準画像Ｄを取得する（ステップＳ１１）。
次いで、ＣＰＵ１７１は、算出プログラム１７３ｂ及び判別プログラム１７３ｃを実行することにより、ステップＳ１１で取得した基準画像Ｄにより変位量の検出が可能であるか否か、すなわち、基準画像Ｄの良否を判別する（ステップＳ１２）。
【００３９】
基準画像Ｄの良否を判別した結果、変位量の検出が不可能であると判別した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ１７１は、光散乱改善プログラム１７３ｄを実行することにより、回動駆動部１２３を駆動させ、第１ミラー１２１を所定角度回転させることで測定対象物Ｗに照射する光の照射条件を変更し（ステップＳ１３）、上記ステップＳ１１を繰り返す。
【００４０】
一方、基準画像Ｄの良否を判別した結果、変位量の検出が可能であると判別した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１７１は、変位量検出プログラム１７３ｅを実行することにより、測定画像Ｅを取得する測定処理を開始し（ステップＳ１４）、相関計算を行って相関値を算出し（ステップＳ１５）、処理を終了する（図４：ＥＮＤ）。
【００４１】
以上のように、本実施形態の変位検出装置１００によれば、測定開始前に、基準画像Ｄを取得した段階において、測定対象物Ｗの表面Ｓの状態を把握し、基準画像Ｄが所定の評価値の合格判定条件を満たしているか否か判断できるので、測定不能な状態での無駄な変位量測定を防止できることとなって、測定効率の向上が図れる。
【００４２】
また、光散乱改善手段として光方向変更手段１２０を備えることにより、基準画像Ｄが所定の評価値の合格判定条件を満たしていない場合に測定対象物Ｗに照射される光の入射方向が自動的に角度が変更され、測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させることができる。よって、一度の測定で高精度な測定結果を得ることができるとともに、ユーザの負担が低減され、使い勝手の向上させることができる。
更に、測定後に結果を検討する構成と比較して、測定時間が短縮され、測定効率の向上が図れる。
【００４３】
なお、測定対象物Ｗの表面Ｓに、全方位から照射される光を散乱させる標準片１２６（図５参照。）を取付けることとしても良い。
標準片１２６は、ネジ穴１２７、１２７を備えており、測定対象物Ｗにネジ止めできるようになっている。あるいは、測定対象物Ｗに接着することとしても良い。
また、標準片１２６には、測定対象物Ｗの表面Ｓとの熱膨張差を吸収させるためその表面に溝を形成することとしても良い。
このようにすることで、測定が著しく困難な測定対象物Ｗに対しても変位量検出処理が可能となる。
また、この標準片１２６を用いて変位量検出処理を行わせ、キャリブレーションを実行することとしても良い。
【００４４】
（変形例１）
変形例１として、実施形態１の変形例について図６を参照して説明する。
変形例１の基本的構成は、実施形態１と同様であるが、第１ミラー１２１が、コリメートレンズ１１２から照射された光の光路に位置する第１位置（図６（ａ）参照。）と、この光路から退避した第２位置（図６（ｂ）参照。）と、に選択的に移動可能に構成されている。
具体的には、第１ミラー１２１が第１位置にある場合、レーザー光源１１１から出射された光Ｌ１は、第１ミラー１２１及び第２ミラー１２２を介して測定対象物Ｗに照射される。一方、第１ミラー１２１が第２位置にある場合、レーザー光源１１１から出射された光Ｌ１は、測定対象物Ｗに直接照射される。従って、第１位置と第２位置とを切り換えることにより、光Ｌ１の光路が変更されて測定対象物Ｗに照射される光の入射方向が変更されるため、表面Ｓの光散乱を増加させることができる。
このように、変位検出装置１００は、第１位置と第２位置とを適宜変更することで、光方向変更手段１２０の使用を切換可能となっているため、ユーザの任意で、光方向変更手段１２０の使用を切換ることができる。
【００４５】
（変形例２）
変形例２として、実施形態１の変形例について図７を参照して説明する。
変形例２の基本的構成は、変形例１と同様であるが、第１ミラー１２１の代わりに偏光ビームスプリッタ１２５が備えられている。
光照射手段１１０からの光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２５により２つの光路Ｌ１（Ａ）、Ｌ１（Ｂ）に分割され、異なる２方向から測定対象物Ｗに照射される。
このため、測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱が増加し、撮像手段１３０により取得される基準画像Ｄの所定の評価値を予め設定された合格判定条件を満たす状態とすることができる。
【００４６】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について実施形態１と異なる点を中心に説明し、同じ箇所には実施形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
図８は、本実施形態の変位検出装置２００の概略構成を示す模式図（正面図）であり、図９は、本実施形態の変位検出装置２００の概略構成を示すブロック図である。
【００４７】
本実施形態の変位検出装置２００は、第２の光散乱改善手段として、塗料噴射手段１８０を備えている。
塗料噴射手段１８０は、測定対象物Ｗの表面Ｓに対して所定の色の塗料を吐出するヘッド１８１と、測定対象物Ｗの所定位置にヘッド１８１が塗料を吐出するようにヘッド１８１を駆動するヘッド駆動部１８２と、等を備えている。
【００４８】
ヘッド駆動部１８２は、例えば、ヘッド１８１と連結されるシリンダ等を備え、制御部１７０Ｂからの駆動信号に基づいて、ヘッド１８１を駆動させる。
具体的には、ＣＰＵ１７１は、判別プログラム１７３ｃの実行によって所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たさないと判別した場合に、光散乱改善プログラム１７３ｄを実行してヘッド駆動部１８２を制御し、ヘッド１８１を駆動させて測定対象物Ｗの表面Ｓに所定の色の塗料を噴射させる。
なお、所定の色としては、例えば、白、銀などが挙げられるが、光を散乱させることのできる色であれば特に制限はない。
変位検出装置１００は、塗料噴射手段１８０により測定対象物Ｗの表面Ｓに光を散乱させる塗料を塗布することで、表面Ｓの光散乱を増加させることができるようになっている。
【００４９】
ここで、図１０（ａ）は、塗料を塗布しないで算出した相関値のデータであり、図１０（ｂ）は、塗料を塗布して算出した相関値のデータである。
なお、図１０（ａ）（ｂ）において、縦軸は相関値Ｒａであり、横軸は変位量（μｍ）である。
図１０に示すように、塗料の塗布前（ａ）と塗布後（ｂ）とを比較すると、測定対象物Ｗの表面Ｓは塗料を塗布することによってノイズδが減少し、特定のピークの有無が顕著になることがわかる。
【００５０】
以上のように、変位検出装置２００は、実施形態１の変位検出装置１００と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第２の光散乱改善手段として、塗料噴射手段１８０を備えることにより、光方向変更手段１２０により一定値以上光を散乱させられなかった場合であっても、測定対象物Ｗの表面Ｓから散乱光を得ることができる。
【００５１】
なお、光方向変更手段１２０を備えずに、塗料噴射手段１８０のみを用いて測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させる構成としても良い。
【００５２】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３について実施形態１と異なる点を中心に説明し、同じ箇所には実施形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
図１１は、本実施形態の変位検出装置３００の概略構成を示すブロック図である。
【００５３】
本実施形態にかかる変位検出装置３００は、ユーザに対して、光方向変更手段１２０や塗料噴射手段１８０などの光散乱改善手段の使用を促す報知手段１９０を備えている。
【００５４】
具体的には、変位検出装置３００は、制御部１７０Ｃの記憶部１７３に報知プログラム１７３ｆ、等を格納している。
報知プログラム１７３ｆは、判別プログラム１７３ｃの実行によって、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たさないと判別した場合に、ユーザに報知を行うことにより、測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促す機能をＣＰＵ１７１に実現させるプログラムである。
【００５５】
報知手段１９０としては、例えば、スピーカ等の音声出力手段を用い、警報音を出力させることによってユーザに報知することとしても良い。
また、表示手段１６０を報知手段として用いることとしても良い。例えば、表示手段１６０に表示される文字色を通常時は白色表示とし、光散乱改善手段の使用を促す報知を行う場合に他の色（例えば、赤色）に表示切り替えすることとしても良いし、報知を行う場合に点滅表示するようにしても良い。
ＣＰＵ１７１は、かかる報知プログラム１７３ｆを実行することで、報知手段として機能する。
【００５６】
図１２は、本実施形態の変位検出装置３００における変位量検出処理を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、ユーザにより、変位検出装置３００に測定対象物Ｗが設置され、処理を開始する旨の設定入力が実施される（図１２：ＳＴＡＲＴ）。
処理を開始する旨の設定入力が実施されると、ＣＰＵ１７１は、基準画像取得プログラム１７３ａを実行することにより、基準画像Ｄを取得する（ステップＳ３１）。
次いで、ＣＰＵ１７１は、算出プログラム１７３ｂ及び判別プログラム１７３ｃを実行することにより、ステップＳ３１で取得した基準画像Ｄにより変位量の検出が可能であるか否か、すなわち、基準画像Ｄの良否を判別する（ステップＳ３２）。
【００５８】
基準画像Ｄの良否を判別した結果、変位量の検出が不可能であると判別した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ１７１は、報知プログラム１７３ｆを実行することにより、ユーザに、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たさないことを報知して、測定対象物Ｗの表面Ｓの光散乱を増加させる光散乱改善手段の使用を促し（ステップＳ３３）、処理を修了する（図１２：ＥＮＤ）。
【００５９】
一方、基準画像Ｄの良否を判別した結果、変位量の検出が可能であると判別した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１７１は、変位量検出プログラム１７３ｅを実行することにより、測定画像Ｅを取得する測定処理を開始し（ステップＳ３４）、相関計算を行って相関値を算出し（ステップＳ３５）、処理を終了する（図１２：ＥＮＤ）。
【００６０】
また、ユーザは、所定の評価値が予め設定された合格判定条件を満たさないことが報知された場合、実施形態１、２で説明した光方向変更手段１２０や塗料噴射手段１８０の光散乱改善手段を用いて、照射条件を変更する。
また、光散乱改善手段として実施形態１で説明した標準片１２６を用いても良い。
【００６１】
以上のように、本実施形態の変位検出装置３００によれば、測定開始前に、基準画像Ｄを取得した段階において、測定対象物Ｗの表面Ｓの状態を把握し、基準画像Ｄが所定の評価値の合格判定条件を満たしているか否か判断できるので、測定不能な状態での無駄な変位量測定を防止できることとなって、測定効率の向上が図れる。
また、報知手段１９０を備えることにより、基準画像Ｄが所定の評価値の合格判定条件を満たしていない場合に測定対象物Ｗに照射される光の入射方向をユーザが任意の方向に設定することができる。
【００６２】
その他、本発明が上記実施形態１〜３に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態１にかかる変位検出装置の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図を示している。
【図２】図１の変位検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】基準画像Ｄ及び測定画像Ｅの設定状態を説明するための図である。
【図４】図１の変位検出装置における変位量検出処理を示すフローチャートである。
【図５】図１の変位検出装置に適応する標準片を示す斜視図である。
【図６】図１の変位検出装置の変形例を示す模式図である。
【図７】図１の変位検出装置の変形例を示す模式図である。
【図８】実施形態２にかかる変位検出装置の概略構成を示す模式図（平面図）である。
【図９】図８の変位検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】測定対象物Ｗに塗布した塗料の効果を示すための図であり、（ａ）は塗布前、（ｂ）は塗布後の測定データである。
【図１１】実施形態３にかかる変位検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の変位検出装置における変位量検出処理を示すフローチャートである。
【図１３】従来の変位検出装置における変位量検出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１００    変位検出装置
１１０    光照射手段
１１１    レーザー光源
１１２    コリメートレンズ
１２０    撮像手段
１３０    拡大レンズ
１４０    部材
１５０    表示手段
１６０    報知手段
１７０    制御部
１７３    記憶部
１７３ａ    基準画像取得プログラム
１７３ｂ    算出プログラム
１７３ｃ    判別プログラム
１７３ｄ    報知プログラム
１７３ｅ    変位量検出プログラム
１８０    光方向変更手段
１８１    ミラー
１８２ａ〜１８２ｅ    第２ミラー
１８３    回動軸
１８５    偏光ビームスプリッタ
１９０    塗料噴射手段
【図１】
0005139160.tif 000003
【図２】
0005139160.tif 000004
【図３】
0005139160.tif 000005
【図４】
0005139160.tif 000006
【図５】
0005139160.tif 000007
【図６】
0005139160.tif 000008
【図７】
0005139160.tif 000009
【図８】
0005139160.tif 000010
【図９】
0005139160.tif 000011
【図１１】
0005139160.tif 000012
【図１２】
0005139160.tif 000013
【図１３】
0005139160.tif 000014
【図１０】
0005139160.tif 000015