(57)【要約】【課題】一方向に延在する細かな歪を測定することができる透視歪の測定装置および透視歪の測定方法を提供すること。【解決手段】明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を表示するパタン表示部２と、パタン表示部２によって表示される複数の明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部１と、撮像部１による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部３ｂと、を備え、透視歪算出部３ｂは、撮像部１による複数の撮像結果から、撮像部１の各画素に対応した撮像領域をストライプパタン画像に応じた粗い領域に分割することにより、粗い領域の境界である第１の境界部を算出し、第１の境界部と予め設定された基準となる第２の境界部とに基づいて透視歪を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示部と、
前記パタン表示部によって表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部と、
前記撮像部による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部と、
を備え、
前記透視歪算出部は、
複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序を前記撮像部の画素毎に抽出し、
前記出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を前記画素毎に算出することを特徴とする透視歪の測定装置。
【請求項２】
前記透視歪算出部は、前記第１のコード値と予め設定された基準となる第１の基準コード値との差分から透視歪を算出し、
前記第１の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記ストライプパタン画像に対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項１に記載の透視歪の測定装置。
【請求項３】
前記パタン表示部は、前記一方向に延在するストライプからなる複数種の前記ストライプパタン画像と、前記一方向に直行する方向に延在するストライプからなる複数種のストライプパタン画像と、をそれぞれ表示し、
前記透視歪算出部は、前記一方向に直行する方向および前記一方向について、透視歪をそれぞれ算出することを特徴とする請求項１または２に記載の透視歪の測定装置。
【請求項４】
前記パタン表示部は、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅以上走査させてさらに表示し、
前記透視歪算出部は、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像画像および前記撮像画像の撮像タイミングと、前記第１のコード値とに基づいて、前記第１のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第２のコード値を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透視歪の測定装置。
【請求項５】
前記透視歪算出部は、前記第２のコード値と予め設定された基準となる第２の基準コード値とから透視歪を算出し、
前記第２の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項４に記載の透視歪の測定装置。
【請求項６】
前記透視歪算出部は、前記第２のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第２のコード値から差し引くか、もしくは、２階差分値を求めることにより透視歪を算出することを特徴とする請求項４に記載の透視歪の測定装置。
【請求項７】
明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示工程と、
前記パタン表示工程において表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像工程と、
前記撮像工程による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出工程と、
を備え、
前記透視歪算出工程の際に、
複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第１の出現順序を画素毎に抽出し、
前記第１の出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を前記画素毎に算出することを特徴とする透視歪の測定方法。
【請求項８】
前記パタン表示工程の際に、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅以上走査させてさらに表示し、
前記透視歪算出工程の際に、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像画像および前記撮像画像の撮像タイミングと、前記第１のコード値とに基づいて、前記第１のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第２のコード値を算出することを特徴とする請求項７に記載の透視歪の測定方法。
【請求項９】
前記透視歪算出工程の際に、前記第２のコード値と予め設定された基準となる第２の基準コード値とから透視歪を算出し、
前記第２の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項８に記載の透視歪の測定方法。
【請求項１０】
前記透視歪算工程の際に、前記第２のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第２のコード値から差し引くか、もしくは、２階差分値を求めることにより透視歪を算出することを特徴とする請求項８に記載の透視歪の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有するガラスや樹脂等の被測定物の歪度合を測定する、透視歪の測定装置および透視歪の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用窓ガラスや建築用窓ガラスには光透過性を有するガラス等が用いられ、自動二輪車用フードやモニタの画面には光透過性を有する樹脂等が用いられる。このような光透過性を有するガラスや樹脂等において歪度合いが大きい場合、ガラスや樹脂等を介して見える外部の景観や表示された画像が歪んでしまう。そこで、これらのガラスや樹脂等によって生ずる歪が、許容範囲内にあるか否かを評価する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スクリーンに表示された所定間隔に配置された複数の表示点を、透明物体を透過させて撮影し、撮影された表示点の検査位置座標と、予め記憶された表示点の基準位置とから変位量を算出することにより透視歪を検査する、歪検査装置が開示されている。
また例えば、特許文献２には、所定角度をなす複数の線分から構成されるターゲットを、板状体を通して撮像することで各線分の長さを測定し、測定結果と板状体を外した状態における各線分の基準長さとを比較することで、透視歪を検出する透視歪検出方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４９７１２号
【特許文献２】特開平０６−１４４００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の歪検査装置および特許文献２に記載の透視歪検出方法は、複数の表示点（発光点）を基に歪を測定している。このため、特許文献１および特許文献２では、樹脂製の透明な板材をプレス成型する際に生じる細い皺のように、表示点間の隙間に入るような細かな歪を測定することが難しい。またこのような場合に、表示点を小さくし且つ表示点が並んだ間隔を短くすることが考えられるが、歪みによって複数の表示点が重なったり、つぶれて撮像できなかったりするため、一つ一つの表示点を識別することが困難となる。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、高い空間分解能で透視歪を測定することができる透視歪の測定装置および透視歪の測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る透視歪の測定装置は、明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示部と、パタン表示部によって表示される複数の明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部と、撮像部による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部と、を備え、透視歪算出部は、複数の撮像結果のうち複数のストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第１の明暗出現順序を撮像部の画素毎に抽出し、第１の明暗出現順序からパタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を画素毎に算出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る透視歪の測定方法は、明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示工程と、パタン表示工程において表示される複数の明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像工程と、撮像工程による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出工程と、を備え、透視歪算出工程の際に、複数の撮像結果のうち複数のストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第１の明暗出現順序を画素毎に抽出し、第１の明暗出現順序からパタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を画素毎に算出することを特徴とする。
さらに、本発明の一態様に係る表面品質検査方法は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも１つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を上記の透視歪の測定方法を用いて検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る透視歪の測定装置、透視歪の測定方法および表面品質検査方法によれば、高い空間分解能で透視歪を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る透視歪の測定装置を示す装置構成図である。
【図２】ストライプパタン画像を示す説明図である。
【図３】本実施形態の透視歪の測定方法を示すフローチャートである。
【図４】第１のコード値の算出方法を説明するための図である。
【図５】第１の基準コード値による領域分けを示す説明図である。
【図６】第１のコード値による領域分けを示す説明図である。
【図７】第１のコード値および第１の基準コード値による境界部のズレを示す説明図である。
【図８】ｙ軸方向に並んだ画素に対する第１の基準コード値を示すグラフである。
【図９】ｙ軸方向に並んだ画素に対する第１のコード値を示すグラフである。
【図１０】ｙ軸方向に並んだ画素に対する第１のコード値と第１の基準コードとの差分を示すグラフである。
【図１１】ストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを示す説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る透視歪の測定方法を示すフローチャートである。
【図１３】第２のコード値の算出方法を示す説明図である。
【図１４】第２の基準コード値の算出方法を示す説明図である。
【図１５】コード値の差分の算出方法を示す説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る透視歪の測定方法を示すフローチャートである。
【図１７】装置構成の変形例を示す構成図である。
【図１８】装置構成の変形例を示す構成図である。
【図１９】ストライプパタン画像およびマルチスリットパタンの変形例を示す説明図である。
【図２０】実施例において、スクリーンを背景として測定対象を撮像したときの写真を示す図である。
【図２１】実施例１におけるスリットパタン画像およびマルチスリットパタンが投影されたときの写真を示す画像である。
【図２２】実施例１における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出する経過を示す説明図である。
【図２３】実施例１における第２のコード値と第２の基準コード値との差分をマッピングした結果を示す図である。
【図２４】図２３のI−I位置における第２のコード値および第２の基準コード値を示すグラフである。
【図２５】図２４の第２のコード値と第２の基準コード値との差分値を示すグラフである。
【図２６】実施例１において、第３の実施形態を適用した際の、第２のコード値および第２の基準コード値を示すグラフである。
【図２７】図２６の第２のコード値と第２の基準コード値との差分値を示すグラフである。
【図２８】実施例１において、第３の実施形態を適用した際の、第２のコード値と第２の基準コード値との差分をマッピングした結果を示す図である。
【図２９】実施例２におけるスリットパタン画像およびマルチスリットパタンが投影されたときの写真を示す画像である。
【図３０】実施例２における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出する経過を示す説明図である。
【図３１】実施例２における第２のコード値と第２の基準コード値との差分をマッピングした結果を示す図である。
【図３２】図３１のII−II位置における第２のコード値および第２の基準コード値を示すグラフである。
【図３３】図３２の第２のコード値と第２の基準コード値との差分値を示すグラフである。
【図３４】実施例２において、第３の実施形態を適用した際の、第２のコード値および第２の基準コード値を示すグラフである。
【図３５】図３４の第２のコード値と第２の基準コード値との差分値を示すグラフである。
【図３６】実施例２において、第３の実施形態を適用した際の、第２のコード値と第２の基準コード値との差分をマッピングした結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜１．第１の実施形態＞
［１−１．装置構成］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る透視歪の測定装置について説明する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、測定対象４の透視歪を測定する装置であり、図１に示すように、撮像部１と、パタン表示部２と、制御部３とを備える。
【００１１】
撮像部１は、ＣＣＤ素子等を用いたビデオカメラ等の撮像装置であり、パタン表示部２に表示される複数の明暗パタンを、測定対象４を介して撮像する。また、撮像部１は、少なくとも測定対象４の透視歪を測定する箇所を全て含む撮像対象領域を撮像する。撮像部１は、撮像した複数の明暗パタンにそれぞれ対応した複数の撮像画像を制御部３に送る。
パタン表示部２は、投影機２ａと、スクリーン２ｂとからなる。投影機２ａは、プロジェクタ等のスクリーン２ｂに画像を表示する表示装置である。投影機２ａは、後述する制御部３から複数の明暗パタンを取得し、取得した複数の明暗パタンを平坦なスクリーン２ｂに順に表示させる。なお、撮像部１の撮像画素数および投影機２ａの投影画素数は、目的とする測定精度に応じて適宜選択することができる。例えば、撮像部１の撮像画素数を６４０画素×４８０画素とし、投影機２ａの投影画素数を１０２４画素×７６８画素としてもよい。また、双方の精度のバランスの観点から、撮像画素数に対して投影画素数を縦横それぞれ１〜２倍程度としてもよい。
【００１２】
本実施形態では、図１に示すように、撮像部１と測定対象４とスクリーン２ｂとが、ｚ軸方向に一直線に並んで設けられる。なお、スクリーン２ｂは、平坦な表示面がｘ−ｙ平面と平行に設けられる。また、投影機２ａは、明暗パタンとして、ｘ軸方向に延在し、ｙ軸方向に等間隔で明暗交互に並ぶ複数のストライプからなるストライプパタン画像をスクリーン２ｂ上に表示する。
【００１３】
制御部３は、シーケンスコントローラ３ａと、透視歪演算部３ｂと、パタン投影部３ｃと、画像バッファ３ｄとを有する。画像バッファ３ｄは、撮像部１により撮像された複数の撮像画像を取得し、記憶する。パタン投影部３ｃは、複数の明暗パタンとして複数のストライプパタン画像を記憶し、シーケンスコントローラ３ａの指示に基づいて、表示させるストライプパタン画像を複数のストライプパタン画像から選択し、投影機２ａに送信する。透視歪演算部３ｂは、撮像部１により撮像され、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像画像から、透視歪を算出する。シーケンスコントローラ３ａは、パタン投影部３ｃの投影機２ａへの明暗パタンの送信動作、画像バッファ３ｄへの撮像画像の取り込み動作、透視歪演算部３ｂへの撮像画像の画像データの転送動作、および透視歪演算部３ｂの歪量の算出動作をそれぞれ制御する。
【００１４】
ここで、本実施形態では、パタン投影部３ｃは、明暗パタンとして、図２に示す５種類のストライプパタン画像６ａ〜６ｅを記憶し、各ストライプパタン画像６ａ〜６ｅを順にパタン表示部２に表示させる。ストライプパタン画像６ａ〜６ｅは、ｘ軸方向に延在し、明暗交互にｙ軸方向に２ｎ等分されたストライプ状の画像である。ストライプパタン画像６ａ〜６ｅは、領域が２，４，８，１６，３２個にそれぞれｙ軸方向に等分される。
測定対象４は、光透過性を有するガラスや樹脂等からなる。また、測定対象４は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のうち少なくとも一つの処理が行われたものであってもよい。
【００１５】
［１−２．透視歪の測定方法］
次に、図１〜図７を参照して、本実施形態に係る透視歪の測定方法について詳細に説明する。
まず、図２に示すように、シーケンスコントローラ３ａは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像６ａをパタン投影部３ｃに選択させる（Ｓ１００）。
【００１６】
次いで、投影機２ａは、パタン投影部３ｃで選択されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂに投影することで、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂ上に表示させる（Ｓ１０２）。このとき、直前に行われた処理がステップＳ１００である場合には、選択されたストライプパタン画像６ａが表示される。また、直前に行われた処理が後述するステップＳ１０８である場合には、選択されたストライプパタン画像６ｂ〜６ｅが表示される。
【００１７】
さらに、撮像部１は、ステップＳ１０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅを撮像する（Ｓ１０４）。このとき、撮像部１とスクリーン２ｂとの間には、測定対象４が設けられている。このため、撮像部１は、測定対象を透過して観察されるストライプパタン画像６ａ〜６ｅを撮像する。ステップＳ１０４で撮像された撮像画像は、画像バッファ３ｄに記憶される。
【００１８】
その後、シーケンスコントローラ３ａは、投影及び撮像すべきストライプパタン画像を制御しており、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されたか否かを判断する（Ｓ１０６）。
ステップＳ１０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ３ａは、直前のステップＳ１０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｄの次の表示順のストライプパタン画像６ｂ〜６ｅを選択する（Ｓ１０８）。本実施形態では、図２に示す５種類のストライプパタン画像６ａ〜６ｅが順に表示され、撮像される。
【００１９】
一方、ステップＳ１０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像された場合、透視歪演算部３ｂは、シーケンスコントローラ３ａの指示に基づいて、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像結果から第１のコード値を算出する（Ｓ１１０）。このとき、透視歪演算部３ｂは、画像バッファ３ｄに記憶された５種類のストライプパタン画像６ａ〜６ｅに基づいて画像の各画素を２値化し合成することでコード化し、各画素について３２個の領域を示す第１のコード値を算出する。第１のコード値は、スクリーン２ｂ上の座標を示す値であり、スクリーン２ｂをｙ方向に等間隔に３２分割した領域を示す値である。
【００２０】
各画素のコード化について、図４を参照して説明する。図４では、説明を簡略化するため、ストライプパタン画像６ａ〜６ｃを用いて各画素を２値化し、各画素について第１のコード値を算出する場合について示す。図４に示した例では、１次パタンであるストライプパタン画像６ａ、２次パタンであるストライプパタン画像６ｂおよび３次パタンであるストライプパタン画像６ｃの撮像画像について、各画素の撮像結果が明るかった場合を１とし、撮像結果が暗かった場合を０として２値化した。さらに、１次パタン〜３次パタンでの値を出現順に合成することにより、各画素のコード値を求めｙ方向に８領域（図４の０〜７で示す第１のコード値）に領域分けすることができる。なお、本実施形態では、透視歪演算部３ｂは、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅの撮像結果から領域分けを行うため、各画素を３２個の領域に区分する。
【００２１】
第１のコード値は、図４に図示した例のように、投影される画像に応じてスクリーン２ｂをｙ方向に等間隔な８領域に分割した際に、分割された各領域を示す値である。このため、撮像部１の撮像視野とスクリーン２ｂ上の画像が投影される領域とが一致し、撮像部１とスクリーン２ｂとの間に光を歪ませるような物体がない場合、各画素の第１のコード値が算出されることにより、各画素はｙ方向に等間隔に領域分けされる。一方、図１に示すように撮像部１とスクリーン２ｂとの間に透視歪を有する物体がある場合には、算出される第１のコード値により分けられる各画素の領域は、歪量に応じて移動または変形する。したがって、算出される第１のコード値によって分けられる領域が、ｙ方向に等間隔に分割された領域か否かを判断することで、透視歪の有無を判断することができる。
【００２２】
図５および図６に第１のコード値による領域分けの一例を示す。なお、図５および図６では、説明を簡略化するため、撮像部１の撮像視野とスクリーン２ｂ上の画像が投影される領域とが一致している前提で、図４と同様に各画素がストライプパタン画像６ａ〜６ｃに基づいて算出される第１のコード値によって８領域に分けられた状態を示す。図５では測定対象４に透視歪がない場合、図６では測定対象４に透視歪がある場合をそれぞれ示す。また、図５および図６において、符号１０は画像全体、符号４０は測定対象４を示す画像上の領域、符号１１Ａ〜１１Ｈ，１２Ａ〜１２Ｈは第１のコード値に対応する領域、符号１１ａ〜１１ｇ，１２ａ〜１２ｇは隣接する各領域１１Ａ〜１１Ｈ，１２Ａ〜１２Ｈ同士の境界部をそれぞれ示す。
【００２３】
図５に図示した例のように、スクリーン上のパターン投影部と視野が一致しており、かつ測定対象４に透視歪がない場合、第１のコード値により分けられる領域１２Ａ〜１２Ｈは、画像全体１０をｙ軸方向に８等分した形状となり、縦横の長さがそれぞれ等しい矩形となる。このため、境界部１２ａ〜１２ｈは、ｘ軸方向に水平な直線となる。一方、図６に図示した例のように、測定対象４に透視歪がある場合、第１のコード値により分けられる領域１１Ａ〜１１Ｈは、画像全体１０をｙ軸方向に８等分された矩形の形状とはならず、透視歪の位置や歪量に応じて、図５の状態から面積や形状が変化したものとなる。このため、境界部１１ａ〜１１ｈは、例えば図６に示した例においては、ｘ軸方向に平行な直線にならず、ｙ軸方向に歪みを有する曲線となる。なお、本実施形態では、図示しないが、各画素は３２個の区分に領域分けされる。このように、ステップＳ１１０で算出される第１のコード値は、各画素に対する第１のコード値の分布を評価することにより、透視歪の有無や発生位置を判断することができる。例えば、各画素に対する第１のコード値の分布により分けられた各領域の形状が、ｙ軸方向に等分された矩形形状か否かを評価することで透視歪の有無を判断することができる。また、このような透視歪の判断は、ｘ軸方向に連続して画素単位で行われるため、高い空間分解能で透視歪を測定することができる。
【００２４】
ステップＳ１１０の後、透視歪演算部３ｂは、第１のコード値と、予め算出される第１の基準コード値とから透視歪の発生位置および発生量を算出する（Ｓ１１２）。第１の基準コード値は、第１のコード値と同様にスクリーン２ｂ上の座標を示す値であり、透視歪がない状態における基準となる領域を示すものである。本実施形態では、第１の基準コード値は、測定対象４がない状態で、ステップＳ１００〜ステップＳ１１０の処理が行われることで算出される。また、第１のコード値と同様に、第１の基準コード値により、各画素は複数の領域に分割される。このとき、測定対象４がない状態は、透視歪がなく透過性を有する測定対象４がある状態と同じである。このため、ステップＳ１００〜ステップＳ１１０の処理を行うことで、第１の基準コード値により分割された領域は、例えば図５に示した例と同様に、ｙ方向に等間隔に分割された矩形状の領域となる。
【００２５】
ここで、ステップＳ１１２では、第１のコード値と第１の基準コード値とが同じ領域について、画素毎に比較することにより、領域の形状の違いから透視歪の発生位置および発生量を算出する。例えば、図７は、図６に示した第１のコード値から得られる実線で分割された領域と、図５に示した第１の基準コード値から得られる破線で分割された領域とを比較した場合の説明図である。図７に図示した例では、測定対象４のｘ軸方向中央部等には透視歪があるため、測定対象４を示す領域４０のｘ軸方向中央部等において、第１のコード値から得られる境界部と第１の基準コード値から得られる境界部とではズレが生じる。このズレの量は、透視歪の歪量に相当するものであるため、ズレの大きさを検出することで、歪量を測定することができる。
【００２６】
ステップＳ１１２について、図７〜図１０を用いてさらに具体的に説明する。図８〜図１０は、図７の符号１４で示すｘ軸方向の１画素の領域における、ｙ軸方向に並ぶ各画素に対する第１のコード値、第１の基準コード値および第１のコード値と第１の基準コード値との差分をそれぞれ示すグラフである。図８および図９では、０〜７の数値で示される第１のコード値および第１の基準コード値により、ｙ軸方向の画素が境界部１２ａ〜１２ｇ，１１ａ〜１１ｇで区分された８領域１２Ａ〜１２Ｈ，１１Ａ〜１１Ｈにそれぞれ分けられる。
【００２７】
図１０では、第１のコード値と第１の基準コード値との差分が、境界部１１ａと境界部１２ａとの間、境界部１１ｂと境界部１２ｂとの間、境界部１１ｃと境界部１２ｃとの間、境界部１１ｄと境界部１２ｄとの間、境界部１１ｅと境界部１２ｅとの間、境界部１１ｆと境界部１２ｆとの間および境界部１１ｆと境界部１２ｆとの間でそれぞれ生じる。したがって、差分が生じた境界部で区切られた領域において透視歪が生じていることを確認することができ、さらに上記の第１のコード値と第１の基準コード値との境界部間のズレの大きさが歪量として算出される。
本実施形態では、図９に示す透視歪の発生位置および歪量をｘ軸方向に画素単位で連続して測定することができる。このような測定装置および測定方法は、ｘ軸方向に対して高い空間分解能で透視歪を測定することができるため、複数の表示点を基に歪を測定する方法では測定が難しかった、細かな皺による透視歪を測定することができる。
【００２８】
＜２．第２の実施形態＞
［２−１．装置構成］
次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る透視歪の測定装置の構成について説明する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、明暗パタンとして、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅおよびマルチスリットパタン６ｆを用いて測定対象４の透視歪を測定する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、図１で説明した第１の実施形態と同様に、撮像部１と、パタン表示部２と、制御部３とを備える。
【００２９】
撮像部１およびパタン表示部２の構成は、第１の実施形態と同じである。
制御部３は、シーケンスコントローラ３ａと、透視歪演算部３ｂと、パタン投影部３ｃと、画像バッファ３ｄとを有する。
パタン投影部３ｃは、複数の明暗パタンとして、複数のストライプパタン画像と、マルチスリットパタンとを記憶する。また、パタン投影部３ｃは、複数のストライプパタン画像をシーケンスコントローラ３ａの指示に基づいて、表示させるストライプパタン画像を複数のストライプパタン画像から選択し、投影機２ａに送信する。その後、パタン投影部３ｃは、シーケンスコントローラ３ａの指示に基づいて、マルチスリットパタンを投影機２ａに送信する。さらに、パタン投影部３ｃは、シーケンスコントローラ３ａに指示に基づいて走査させたマルチスリットパタンを投影機２ａに送信する。マルチスリットパタンの走査の詳細については、後述する。
【００３０】
画像バッファ３ｄは、撮像部１により撮像された複数の撮像画像を取得し、記憶する。透視歪演算部３ｂは、撮像部１により撮像され、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像画像から、透視歪を算出する。シーケンスコントローラ３ａは、パタン投影部３ｃの投影機２ａへの明暗パタンの送信動作、画像バッファ３ｄへの撮像画像の取り込み動作、透視歪演算部３ｂへの撮像画像の画像データの転送動作、および透視歪演算部３ｂの歪量の算出動作をそれぞれ制御する。
【００３１】
ここで、本実施形態では、パタン投影部３ｃは、明暗パタンとして、図１１に示す５種類のストライプパタン画像６ａ〜６ｅおよびマルチスリットパタン６ｆを記憶し、各ストライプパタン画像６ａ〜６ｅおよびマルチスリットパタン６ｆを順にパタン表示部２に表示させる。ストライプパタン画像６ａ〜６ｅは、第１の実施形態と同じである。マルチスリットパタン６ｆは、ｘ軸方向に延在し、且つｙ方向に等間隔に並ぶ複数のストライプである。また、マルチスリットパタン６ｆのストライプの幅は、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅのうちストライプの幅が最小となるストライプパタン画像６よりも小さい。マルチスリットパタン６ｆの複数のストライプが並ぶ間隔は、ストライプパタン画像６ｅのストライプの幅と同じ距離となる。
本実施形態に係る透視歪の測定装置は、上記以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００３２】
［２−１．透視歪の測定方法］
次に、図１１〜図１５を参照して、本実施形態に係る透視歪の測定方法について詳細に説明する。
まず、図１２に示すように、シーケンスコントローラ３ａは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像６ａをパタン投影部３ｃに選択させる（Ｓ２００）。ステップＳ２００は、第１の実施形態のステップＳ１００と同様に行われる。
【００３３】
次いで、投影機２ａは、パタン投影部３ｃで選択されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂに投影することで、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂ上に表示させる（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２は、第１の実施形態のステップＳ１０２と同様に行われる。
さらに、撮像部１は、ステップＳ２０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅを撮像する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０４は、第１の実施形態のステップＳ１０４と同様に行われる。
【００３４】
その後、シーケンスコントローラ３ａは、投影及び撮像すべきストライプパタン画像を制御しており、全てのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されたか否かを判断する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６は、第１の実施形態のステップＳ１０６と同様に行われる。
ステップＳ２０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ３ａは、直前のステップＳ２０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｄの次の表示順のストライプパタン画像６ｂ〜６ｅを選択する（Ｓ２０８）。ステップＳ２０８は、第１の実施形態のステップＳ１０８と同様に行われる。
【００３５】
ステップＳ２０８の後、ステップＳ２０２の処理が行われ、ステップＳ２０８で選択されたストライプパタン画像６ｂ〜６ｅがパタン表示部２に投影される。なお、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０８の処理は、ストライプパタン画像６ｅが撮像されるまで繰り返し行われる。
一方、ステップＳ２０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像された場合、シーケンスコントローラ３ａは、パタン投影部３ｃにマルチスリットパタン６ｆを選択させる（Ｓ２１０）。
【００３６】
次いで、投影機２ａは、パタン投影部３ｃで選択されたマルチスリットパタン６ｆをスクリーン２ｂに投影することで、マルチスリットパタン６ｆをスクリーン２ｂ上に表示させる（Ｓ２１２）。
さらに、パタン投影部３ｃは、マルチスリットパタン６ｆをｙ方向に走査させる（Ｓ２１４）。このとき、撮像部１は、マルチスリットパタン６ｆの走査と同時に、スクリーン２ｂに表示され、ｙ方向に走査するマルチスリットパタン６ｆを一定時間間隔で連続的に撮像する。このとき、撮像結果には、撮像されたマルチスリットパタン６ｆの画像と撮像タイミングとが同時に記憶される。マルチスリットパタンの走査は、マルチスリットパタン６ｆのストライプが並ぶ間隔だけ走査が行われることで終了する。また、撮像部１による撮像は、マルチスリットパタン６ｆの走査の終了に伴い終了する。ステップＳ２１４で撮像された撮像画像は、画像バッファ３ｄに記憶される。
【００３７】
ステップＳ２１４の後、透視歪演算部３ｂは、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像結果うちストライプパタン画像６ａ〜６ｅの撮像結果から、画素毎に第１のコード値を算出する（Ｓ２１６）。第１のコード値の算出方法は、第１の実施形態のステップＳ１１０と同様である。ステップＳ２１６では、透視歪演算部３ｂは、算出される第１のコード値毎に各画素を領域分けする。
【００３８】
その後、透視歪演算部３ｂは、第１のコード値と、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像結果のうちマルチスリットパタン６ｆの撮像結果から第２のコード値を算出する（Ｓ２１８）。第２のコード値は、第１のコード値と同様に、スクリーン２ｂ上の座標を示す値であるが、第１のコード値よりも精細な座標である。本実施形態では、第２のコード値は、ｙ軸方向のスクリーン上の画素単位の座標を示す。
【００３９】
第２のコード値は、第１のコード値と、連続して撮像されたマルチスリットパタン６ｆの複数の撮像画像と、各撮像画像の撮像タイミングに基づいて算出される。具体的には、透視歪演算部３ｂは、複数の撮像画像の画素毎の輝度を撮像された順に評価していき、輝度が最大輝度となる撮像タイミング、すなわちビデオカメラで撮像しているスクリーン上の対応点にスリット光が投影されたタイミングを画素毎に抽出し、抽出された撮像タイミングをスクリーン上でのスリットの移動画素数に対応した値に変換することで中間コード値を算出する。
次に、算出された中間コード値が、第１のコード値で分けられた領域単位で合成されることにより、スクリーン上のｙ軸方向の画素毎に単調変化する第２のコード値が算出される（Ｓ２１８）。
【００４０】
第２のコード値の算出方法について、図１３を参照して具体的に説明する。図１３に図示した例では、説明を簡略化するため、明部となる８本のストライプからなるマルチスリットパタン６ｆを用いた場合について説明する。図１３は、図７に示した例の領域１４における第２のコード値の算出方法を示す説明図である。
【００４１】
まず、最大輝度となる撮像タイミングが画素毎にそれぞれ抽出され、抽出された撮像タイミングがスクリーン上でのスリットの移動画素数に対応した値に変換されることで、図１３の上側のグラフに示す中間コード値が算出される。マルチスリットパタン６ｆはスクリーン上を一定速度走査し、初期状態で次のスリットパタンが存在していたところで停止しているので、撮像タイミングの変換は、撮像タイミングである時間に、マルチスリットパタン６ｆの全体の走査時間が画像のｙ軸方向の総画素数の１／８となるような係数を乗じることで行われる。ここで、マルチスリットパタン６ｆの各ストライプは、走査されることで、第１のコード値で分けられる領域１１Ａ〜１１Ｈ内をそれぞれ移動する。このため、図１３の上側のグラフに示すように、コード値（中間コード値）は、各領域１１Ａ〜１１Ｈにおいて、ｙ軸負方向側端部の画素で０となり、そこからｙ軸の正方向側に移るに従い徐々に大きくなり、ｙ軸正方向側端部の画素で走査が終了した時間に対応したコード値となる。次に、第１のコード値で分けられる領域１１Ａ〜１１Ｈ単位で、算出された中間コード値と第一のコード値との合成、すなわち第一のコード値に画像のｙ軸方向の総画素数の１／８となるような係数を乗じこれを加算することが行われることで、図１３の下側のグラフに示す連続した第２のコード値が算出される。
【００４２】
ステップＳ２１８の後、透視歪演算部３ｂは、第２のコード値と予め設定された第２の基準コード値とから透視歪の発生位置および発生量を算出する（Ｓ２２０）。第２の基準コード値は、透視歪がない状態における基準となるコード値を示すものである。本実施形態では、第２の基準コード値は、測定対象４がない状態で、ステップＳ２００〜ステップＳ２１８の処理が行われることで算出され、ステップＳ２１８において第２のコード値として算出される値である。図１４は、第２の基準コード値の算出結果の一例を示す説明図であり、図７の領域１４に対応するｙ軸方向にならんだ画素について、抽出される撮像タイミングを変換して得られた中間コード値（図１４の上側に図示）と、中間コード値を合成して得られる第２の基準コード値（図１４の下側に図示）とをそれぞれ示す。このとき、撮像部１は透視歪みがない状態を撮像しているため、図１４に示すように、各領域１２Ａ〜１２Ｈのｙ軸方向の画素数は同じとなる。また、第２の基準コード値は直線となる。
【００４３】
ステップＳ２２０では、各画素について、第２のコード値から第２の基準コード値を差し引くことにより、その差分から各画素に対応する領域における透視歪の発生量を算出することができる。
ステップＳ２２０について、図１５を参照して具体的に説明する。図１５の上側には、第２のコード値および第２の基準コード値を示すグラフ、下側には第２のコード値と第２の基準コード値とのコード値の差分をそれぞれ示す。なお、図１５の下側のグラフは、上側のグラフに比べ縦軸の縮尺を拡大させて示す。図１５に示すように、第２のコード値と第２の基準コード値とには、透視歪に起因したコード値の差が生じる。このようなコード値の差が発生した画素から透視歪の発生位置を算出することができ、またコード値の差の大きさから発生した透視歪の発生量を算出することができる。
【００４４】
例えば、第２の基準コード値の１画素当たりの変化量を予め求めておき、第２のコード値から第２の基準コード値を差し引いた値をスクリーン上の１画素当たりのコード値の変化量で割ることで、測定対象４の領域４０において、スクリーン２ｂ上の視点が何画素ずれたかを検出できる。さらに、撮像部１、測定対象４、パタン表示部２の各幾何学的条件を加算すれば測定対象の各点での透視歪を定量的に測定することが出来る。このように、本実施形態では、透視歪を、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対して撮像部１およびパタン表示部２の画素数に応じた分解能で測定することができるため、高い空間分解能で透視歪を測定することができる。また、本実施形態では、細かい局所的な透視歪に加え、測定対象がない状態である第２の基準コードと、第２のコードとを比較するため、例えば測定対象４が大きな曲率をもつ加工部を有している場合において、加工部による変化が緩やかな透視歪も測定することができる。
ステップＳ２２０の後、透視歪演算部３ｂは、ステップＳ２２０で算出した透視歪に基づいてカラー又は濃淡による透視歪のマップを作成する（Ｓ２２２）。ステップＳ２２２では、各画素に対応した撮像領域について、透視歪の発生量に応じてカラー又は濃淡で透視歪をマッピングする。
【００４５】
＜３．第３の実施形態＞
次に、図１６を参照して、本発明の第３の実施形態に係る透視歪の撮像方法について説明する。本実施形態に係る透視歪の撮像方法では、第２の実施形態と同じ構成の透視歪の撮像装置を用いて透視歪を測定する。
本実施形態に係る透視歪の撮像方法では、まず、シーケンスコントローラ３ａは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像６ａをパタン投影部３ｃに選択させる（Ｓ３００）。ステップＳ３００は、第２の実施形態のステップＳ２００と同様に行われる。
【００４６】
次いで、投影機２ａは、パタン投影部３ｃで選択されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂに投影することで、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅをスクリーン２ｂ上に表示させる（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２は、第２の実施形態のステップＳ２０２と同様に行われる。
さらに、撮像部１は、ステップＳ３０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｅを撮像する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４は、第２の実施形態のステップＳ２０４と同様に行われる。
【００４７】
その後、シーケンスコントローラ３ａは、投影及び撮像すべきストライプパタン画像を制御しており、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されたか否かを判断する（Ｓ３０６）。ステップＳ３０６は、第２の実施形態のステップＳ２０６と同様に行われる。
ステップＳ３０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ３ａは、直前のステップＳ３０２で表示されたストライプパタン画像６ａ〜６ｄの次の表示順のストライプパタン画像６ｂ〜６ｅを選択する（Ｓ３０８）。ステップＳ３０８は、第２の実施形態のステップＳ２０８と同様に行われる。
【００４８】
ステップＳ３０８の後、ステップＳ３０２の処理が行われ、ステップＳ３０８で選択されたストライプパタン画像６ｂ〜６ｅがパタン表示部２に投影される。なお、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８の処理は、ストライプパタン画像６ｅが撮像されるまで繰り返し行われる。
一方、ステップＳ３０６において、すべてのストライプパタン画像６ａ〜６ｅが撮像された場合、シーケンスコントローラ３ａは、パタン投影部３ｃにマルチスリットパタン６ｆを選択させる（Ｓ３１０）。ステップＳ３１０は、第２の実施形態のステップＳ２１０と同様に行われる。
【００４９】
次いで、投影機２ａは、パタン投影部３ｃで選択されたマルチスリットパタン６ｆをスクリーン２ｂに投影することで、マルチスリットパタン６ｆをスクリーン２ｂ上に表示させる（Ｓ３１２）。ステップＳ３１２は、第２の実施形態のステップＳ２１２と同様に行われる。
さらに、パタン投影部３ｃは、マルチスリットパタンをｙ方向に走査させる（Ｓ３１４）。ステップＳ３１４は、第２の実施形態のステップＳ２１４と同様に行われる。
【００５０】
その後、透視歪演算部３ｂは、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像結果のうちストライプパタン画像６ａ〜６ｅの撮像結果から、画素毎に第１のコード値を算出する（Ｓ３１６）。ステップＳ３１６は、第２の実施形態のステップＳ２１６と同様に行われる。
次いで、透視歪演算部３ｂは、第１のコード値と、画像バッファ３ｄに記憶された複数の撮像結果のうちマルチスリットパタン６ｆの撮像結果から第２のコード値を算出する（Ｓ３１８）。ステップＳ３１８は、第２の実施形態のステップＳ２１８と同様に行われる。
【００５１】
さらに、透視歪演算部３ｂは、マルチスリットパタンの走査方向に第２のコード値の移動平均値を算出し、第２のコード値から算出した平均値を差し引くことにより、測定される透視歪から局所的な透視歪を抽出する（Ｓ３２０）。ステップＳ３２０では、撮像された画像の位置（ｘ，ｙ）における第２のコード値の移動平均値Ｃa（ｘ，ｙ）は、移動平均をとる画素の幅をｍ、平均化前の第２のコード値をＣ（ｘ，ｙ）とすると、下記（１）式で算出される。本実施形態では、第２のコード値について移動平均値との差分を抽出することにより、移動平均値が算出される方向に緩やかに変化するような透視歪の影響を除外することができる。このため、第２の実施形態で検出されるような、測定対象４が大きな曲率の加工部を持つことにより生じる場合においても、加工部による透視歪の影響を除外することができ、局所的な透視歪のみを測定することができる。
【００５２】
【数１】
2016075517.tif 000003
【００５３】
ステップＳ３２０の後、透視歪演算部３ｂは、ステップＳ３２０で算出した局所的な透視歪に基づいてカラー又は濃淡による透視歪のマップを作成する（Ｓ３２２）。ステップＳ３２２は、第２の実施形態のステップＳ２２２と同様に行われる。
【００５４】
＜４．変形例＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅはｙ方向に延在する複数のストライプからなるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図１３に示すように、ストライプパタン画像７ａ〜７ｅは、ｘ方向に延在する複数のストライプであってもよい。これにより、ｘ方向に変化する細かい歪を検出することができる。なお、このような場合において、マルチスリットパタン７ｆは、ｙ方向に延在するストライプとなる。さらに、本発明に係る透視歪の測定装置および測定方法では、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅおよび７ａ〜７ｅを用いて、異なる方向における透視歪をそれぞれ測定してもよい。この際、マルチスリットパタン６ｆおよび７ｆを用いて、異なる方向における第１のコードをそれぞれ算出し、透視歪を測定してもよい。
【００５６】
また、第１の実施形態では、各画素を第１のコード値により３２領域に分けて処理するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、３２等分よりも分割数を増やしたストライプパタン画像をさらに用いて、各画素を３２領域よりも多い領域数に分けて処理してもよい。これにより、第１の実施形態においては、空間分解能を向上させることができ、第２および第３の実施形態においては、マルチスリットパタンを走査させる距離を短くすることができるため測定時間を短縮することができる。
【００５７】
さらに、第２および第３の実施形態では、ストライプパタン画像６ａ〜６ｅを５種類としたが、２ｎ分割の形式であればかかる例に限定されない。例えば、ストライプパタン画像は、６ａ〜６ｄの４種類でも、また、それ以上の分割パタンであってもよい。この際、マルチスリットパタンのストライプの数は、ストライプパタン画像のうち最小幅となる明暗パタンのストライプの数と同じになる。ストライプパタン画像の分割数を幾つにするかは、測定対象の歪みの大きさによって選択すれば良く、歪が小さな場合には、第１のコード値により分割される領域数が多くなるように、多くの種類のストライプパタン画像を用いてもよい。これにより、マルチスリットパタンの走査範囲を狭めることができるため、短時間での測定が可能となる。一方、歪が大きな場合には、第１のコード値により分割される領域数が少なくなるように、少ない種類のストライプパタン画像を用いてもよい。これにより、ストライプパタン画像を用いた場合では、測定が難しい歪量の大きな透視歪みを精度よく測定することができる。
【００５８】
さらに、第２および第３の実施形態では、ステップＳ２１４において、マルチスリットパタン６ｆをマルチスリットパタン６ｆのストライプが並ぶ間隔だけ走査させるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。マルチスリットパタン６ｆを、マルチスリットパタン６ｆのストライプが並ぶ間隔よりも広めに走査させてもよい。これにより、境界部での歪みを確実に検出することができる。
【００５９】
さらに、第３の実施形態では、ステップＳ３２０において、局所的な透視歪を抽出する際に、第２のコード値の移動平均を用いたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第２のコード値の２階差分処理を行うことにより、局所的な透視歪が抽出されてもよい。撮像された画像の位置（ｘ，ｙ）における第２のコード値の２階差分値Ｃｄ（ｘ，ｙ）は、差分する画素の幅をｍ、差分する前の第２のコード値をＣ（ｘ，ｙ）とすると、下記（２）式で算出される。
【００６０】
【数２】
2016075517.tif 000004
【００６１】
さらに、上記実施形態では、図１に示すように、撮像部１と、測定対象４と、スクリーン２ｂが順に一直線上に並ぶ構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図１７に示すように、投影機２ａと、測定対象４と、スクリーン２ｂとが順に一直線上に並び、投影機２ａから照射される光に当たらないように、且つスクリーン２ｂに表示された画像を撮像できる位置に撮像部１が設けられてもよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、図１に示すように、パタン表示部２は投影機２ａとスクリーン２ｂとからなるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、パタン表示部２は、図１８に示すように、フラットディスプレイ２ｃ等の画面上に画像を直接表示することが可能な装置であってもよい。
さらに、本発明は、上記実施形態に示す透視歪の測定方法を用いて、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも１つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を検査する透視歪の検査方法であってもよい。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、第１の基準コード値や第２の基準コード値は、測定対象４がない状態で、第１のコード値や第２のコード値の測定が行われることで算出されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１の基準コード値や第２の基準コード値は、パタン表示部２と撮像部１との位置関係から幾何学的に算出されてもよい。また、第１の基準コード値や第２の基準コード値は、透視歪の基準となる測定対象を設置した状態で、第１のコード値や第２のコード値の測定が行われることで算出されてもよい。
また、本発明は、図１に示した構成に加え、透視歪の測定結果や透視歪のマップ等を表示可能な表示装置が制御部３に接続されてもよい。
【００６４】
＜５．まとめ＞
（１）本発明に係る透視歪の測定装置は、明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示部と、前記パタン表示部によって表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部と、前記撮像部による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部と、を備え、前記透視歪算出部は、複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第１の出現順序を前記撮像部の画素毎に抽出し、前記第１の出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を前記画素毎に算出する。上記の構成によれば、一方向に対して連続して透視歪を測定することにより、一方向に対して画素単位の高い空間分解能で透視歪を測定することができる。このため、細かな皺のような歪を測定することができる。
【００６５】
（２）前記透視歪算出部は、前記第１のコード値と予め設定された基準となる第１の基準コード値との差分から透視歪を算出し、前記第１の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記ストライプパタン画像に対応した前記パタン表示部上の座標を示す。
（３）前記第１の基準コード値は、前記測定対象がない状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
【００６６】
（４）前記第１の基準コード値は、前記パタン表示部と前記撮像部との位置関係から幾何学的に算出される。上記構成によれば、予め第１の基準コード値を測定する必要がないため、測定にかかる時間を短縮することができる。
（５）前記第１の基準コード値は、透視歪の基準となる測定対象が設置された状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
（６）前記パタン表示部は、前記一方向に延在するストライプからなる複数種の前記ストライプパタン画像と、前記一方向に直行する方向に延在するストライプからなる複数種のストライプパタン画像と、をそれぞれ表示し、前記透視歪算出部は、前記一方向に直行する方向および前記一方向について、透視歪をそれぞれ算出する。
【００６７】
（７）前記パタン表示部は、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記最小幅以上だけ走査させてさらに表示し、前記透視歪算出部は、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像結果から、各画素毎に輝度が最大となるタイミングを中間コード値として求め、（そのタイミングからスリット光のスクリーン上での移動距離を算出し、）前記第一のコード値と合成することにより前記第１のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第２のコード値を算出する。
【００６８】
上記構成によれば、マルチスリットパタンを用いることにより、ストライプが延在する方向と、該方向に垂直な方向について、撮像部１の１画素単位の高い空間分解能で透視歪を測定することができる。また、このような測定方法は、マルチスリットパタンが複数のストライプからなるため、ストライプを走査させる距離を短くすることができる。つまり、（６）に記載の測定方法と同様の測定精度で透視歪を測定するために、一本の細いストライプを、パタン表示部２の一端から対向する他端まで走査させるような場合に比べ、測定時間を短くすることができる。
【００６９】
（８）前記透視歪算出部は、前記第２のコード値と予め設定された基準となる第２の基準コード値とから透視歪を算出し、前記第２の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示す。上記構成によれば、大きな曲率をもつ加工部のような歪みを測定することができる。
【００７０】
（９）前記第２の基準コード値は、前記測定対象がない状態で前記撮像部により撮像される前記マルチスリットパタンの撮像結果から予め算出される。
（１０）前記第２の基準コード値は、前記パタン表示部と前記撮像部との位置関係から幾何学的に算出される。上記構成によれば、予め第２の基準コード値を測定する必要がないため、測定にかかる時間を短縮することができる。
（１１）前記第２の基準コード値は、透視歪の基準となる測定対象が設置された状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
【００７１】
（１２）前記透視歪算出部は、前記第２のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第２のコード値から差し引くか、もしくは、２階差分値を求めることにより透視歪を算出する。上記構成によれば、大きな曲率をもつ加工部のような歪みを除外することができ、局所的な歪のみを測定することができる。
【００７２】
（１３）前記透視歪算出部は、前記透視歪の発生位置および発生量を画像表示させる。
（１４）前記パタン表示部は、任意のパタンを投影可能なプロジェクタとスクリーンとからなる。
（１５）前記パタン表示部は、任意のパタンを表示可能なフラットディスプレイからなる。
【００７３】
（１６）また、本発明に係る透視歪の測定方法は、明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示工程と、前記パタン表示工程において表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像工程と、前記撮像工程による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出工程と、を備え、前記透視歪算出工程の際に、複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の検出順序である第１の検出順序を画素毎に抽出し、前記第１の検出順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第１のコード値を前記画素毎に算出することを特徴とする。
【００７４】
（１７）前記パタン表示工程の際に、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅以上走査させてさらに表示し、前記透視歪算出工程の際に、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像画像および前記撮像画像の撮像タイミングと、前記第１のコード値とに基づいて、前記第１のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第２のコード値を算出する。
【００７５】
（１８）前記透視歪算出工程の際に、前記第２のコード値と予め設定された基準となる第２の基準コード値とから透視歪を算出し、前記第２の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示す。
（１９）前記透視歪算出工程の際に、前記第２のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第２のコード値から差し引くか、もしくは、２階差分値を求めることにより透視歪を算出する。
（２０）また、本発明に係る表面品質検査方法は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも１つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を（１６）〜（１９）のいずれかに記載の透視歪の測定方法を用いて検査することを特徴とする。
【実施例】
【００７６】
＜実施例１＞
次に、本発明者らが行った実施例１を説明する。
実施例１では、第２および第３の実施形態に係る透視歪の測定方法を用いて測定対象４の透視歪の測定を行った。実施例１では、図２０に図示したように、ｘ軸方向の左右に円弧状に、内側が折り曲げられた透明なアクリル板を測定対象４とした。また、実施例１では、ストライプが撮像対象領域の横方向であるｘ軸方向に平行に伸びるストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを用いて透視歪を測定した。
【００７７】
実施例１における、第２の実施形態に係る透視歪の測定方法による透視歪の測定結果について説明する。
【００７８】
まず、ステップＳ２００〜Ｓ２１４の処理を行い、ストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを投影し、撮像した。実施例１では、図１１（ａ）〜（ｅ）に示したストライプパタン画像として用いることで、図２１（ａ）〜（ｅ）に示す５枚の撮像画像を得た。さらに、図１１（ｆ）に示したマルチスリットパタンを投影し、走査させながら連続的に撮像することで、図２１（ｆ）〜（ｉ）に示すような複数の撮像画像を得た。撮像画像の縦横の画素は、６４０画素×４８０画素とした。
【００７９】
次いで、ステップＳ２１６〜Ｓ２２２の処理を行うことで、歪量として第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出し、歪量のマップを作成した。図２２（ａ）は、ステップＳ２１６で算出された第１のコード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図２２（ｂ）は、ステップＳ２１８で第２のコード値を算出する際に、最大輝度となる画素毎の撮像タイミングを変換することで得られる中間コード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図２２（ｃ）は、ステップＳ２１８で算出される第２のコード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図２２（ｄ）は、第２の実施形態において予め算出された第２の基準コード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図２２（ｅ）は、ステップＳ２２２で作成される、第２のコード値と第２の基準コード値との差分から算出される歪量を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。
【００８０】
実施例１では、図２２（ａ），（ｂ）のように、第１のコード値で分けられた境界部が分かる状態から、第２のコード値を算出することにより図２２（ｃ）のように滑らかなコード値の分布が得られることが確認できた。また、図２２（ｅ）に示すように、第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出することにより、透視歪を測定できることを確認した。
【００８１】
図２３は、図２２（ｅ）を拡大した図である。図２３のI−I線で示した領域は、ｙ軸方向に並ぶｘ軸方向の中心付近の１画素を示す。図２４は、図２２（ｃ），（ｄ）における図２３のI−I線で示した領域でのコード値の分布を示すグラフであり、図２５は、図２３のI−I線で示した領域での図２４の横軸の各画素における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を示す。図２４では、第２の基準コード値のグラフと異なり、横軸が２００画素付近において第２のコード値が変動しており、この位置で透視歪が発生していることが確認できた。さらに、図２５では、横軸が２００画素付近の歪みに加え、１３０画素付近においても小さな歪みが発生していることが確認できた。実施例１の測定結果では、ｘ軸方向およびｙ軸方向の透視歪を画素単位で検出することができるため、高い空間分解能で透視歪を測定できることが確認できた。
【００８２】
次に、実施例１における、第３の実施形態に係る透視歪の測定方法による透視歪の測定結果について説明する。実施例１の第３の実施形態に係る測定では、上記の第２の実施形態と同様に測定を行い、ステップＳ３２０では移動平均から算出される第２の基準コード値を用いることで、局所歪を抽出した。図２６は、図２３のI−I線の領域と同じ領域における、第３の実施形態を用いて算出された第２のコード値と第２の基準コード値とを示すグラフである。図２７は、図２６の横軸の各画素における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を示すグラフである。図２８は、ステップＳ３２２で作成される歪量のマップであり、第２のコード値と第２の基準コード値との差分から算出される歪量を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図２６〜図２８に示すように、第３の実施形態に係る測定方法においても、第２の実施形態と同様に、高い空間分解能で透視歪を測定できることが確認できた。
【００８３】
＜実施例２＞
次に、本発明者らが行った実施例２を説明する。
実施例２では、図１９に示したように、ｙ軸方向に平行に伸びるストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを用いたことが実施例１と異なるが、それ以外は実施例１と同様の条件で透視歪を測定した。
【００８４】
実施例１における、第２の実施形態に係る透視歪の測定方法による透視歪の測定結果について説明する。
【００８５】
まず、ステップＳ３００〜Ｓ３１４の処理を行い、ストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを投影し、撮像した。実施例１では、図１９（ａ）〜（ｅ）に示したストライプパタン画像として用いることで、図２９（ａ）〜（ｅ）に示す５枚の撮像画像を得た。さらに、図１９（ｆ）に示したマルチスリットパタンを投影し、走査させながら連続的に撮像することで、図２９（ｆ）〜（ｉ）に示すような複数の撮像画像を得た。
【００８６】
次いで、ステップＳ３１６〜Ｓ３２２の処理を行うことで、歪量として第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出し、歪量のマップを作成した。図３０（ａ）は、ステップＳ３１６で算出された第１のコード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図３０（ｂ）は、ステップＳ３１８で第２のコード値を算出する際に、最大輝度となる画素毎の撮像タイミングを変換することで得られる中間コード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図３０（ｃ）は、ステップＳ３１８で算出される第２のコード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図３０（ｄ）は、第２の実施形態において予め算出された第２の基準コード値を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図３０（ｅ）は、ステップＳ３２２で作成される、第２のコード値と第２の基準コード値との差分から算出される歪量を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。
【００８７】
実施例２では、図３０（ａ），（ｂ）のように、第１のコード値で分けられた境界部が分かる状態から、第２のコード値を算出することにより図３０（ｃ）のように滑らかなコード値の分布が得られることが確認できた。また、図３０（ｅ）に示すように、第２のコード値と第２の基準コード値との差分を算出することにより、透視歪を測定できることを確認した。さらに、図３０（ｅ）では、測定対象４が撮像された領域全体が、ｘ軸方向にコード値の分布を持つことが確認できた。これは、測定対象４が円弧状に大きな曲率で折り曲げられた形状を有するために生じた透視歪を測定したものである。
【００８８】
図３１は、図３０（ｅ）を拡大した図である。図３１のII−II線で示した領域は、ｘ軸方向に並ぶｙ軸方向の中心付近の１画素を示す。図３２は、図３０（ｃ），（ｄ）における図３１のII−II線で示した領域でのコード値の分布を示すグラフであり、図３３は、図３１のII−II線で示した領域での、図３３の横軸の各画素における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を示す。図３２では、第２の基準コード値のグラフと異なり、横軸が３００画素付近において第２のコード値が変動しており、この位置で透視歪が発生していることが確認できた。さらに、図３３では、横軸が３００画素付近の歪みに加え、１００画素〜５００画素付近の範囲において、全体的に歪みが発生していることが確認できた。実施例２の測定結果では、ｘ軸方向およびｙ軸方向の透視歪を画素単位で検出することができるため、高い空間分解能で透視歪を測定できることが確認できた。さらに、測定対象４自体が大きな曲率で湾曲しているために生じる透視歪も測定できることが確認できた。
【００８９】
次に、実施例２における、第３の実施形態に係る透視歪の測定方法による透視歪の測定結果について説明する。実施例２の第３の実施形態に係る測定では、上記の第２の実施形態と同様に測定を行い、ステップＳ３２０では移動平均から算出される第２の基準コード値を用いることで、局所歪を抽出した。図３４は、図３１のII−II線の領域と同じ領域における、第３の実施形態を用いて算出された第２のコード値と第２の基準コード値とを示すグラフである。図３５は、図２６の横軸の各画素における第２のコード値と第２の基準コード値との差分を示すグラフである。図３６は、ステップＳ３２２で作成される歪量のマップであり、第２のコード値と第２の基準コード値との差分から算出される歪量を、白黒の濃淡で画素毎にマッピングした画像を示す図である。図３４に示すように、第３の実施形態に係る測定方法においても、第２の実施形態と同様に、高い空間分解能で透視歪を測定できることが確認できた。さらに、図３５および図３６に示すように、第３の実施形態では第２の実施形態と異なり、測定対象４が撮像された領域全体が歪むような大きな曲率による透視歪が観測されないことを確認した。これは、移動平均値を用いることにより、大きな曲率による一定の緩やかな歪の変化の影響が除外されたためである。このため、第３の実施形態に係る測定方法によれば、測定対象４が大きな曲率を持つ加工部を有する場合においても、加工部による透視歪への影響を除外することができ、局所的な透視歪のみを測定することができることが確認できた。
【符号の説明】
【００９０】
１        ：撮像部
２        ：パタン表示部
２ａ      ：投影機
２ｂ      ：スクリーン
２ｃ      ：フラットディスプレイ
３        ：制御部
３ａ      ：シーケンスコントローラ
３ｂ      ：透視歪演算部
３ｃ      ：パタン投影部
３ｄ      ：画像バッファ
４        ：測定対象
６ａ〜６ｅ：ストライプパタン画像
６ｆ      ：マルチスリットパタン
７ａ〜７ｅ：ストライプパタン画像
７ｆ      ：マルチスリットパタン
１１Ａ〜１１Ｈ：領域
１１ａ〜１１ｇ：境界部
１２Ａ〜１２Ｈ：領域
１２ａ〜１２ｆ：境界部
１４      ：領域
４０      ：領域
【図１】
2016075517.tif 000005
【図２】
2016075517.tif 000006
【図３】
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【図４】
2016075517.tif 000008
【図５】
2016075517.tif 000009
【図６】
2016075517.tif 000010
【図７】
2016075517.tif 000011
【図８】
2016075517.tif 000012
【図９】
2016075517.tif 000013
【図１０】
2016075517.tif 000014
【図１１】
2016075517.tif 000015
【図１２】
2016075517.tif 000016
【図１３】
2016075517.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2016075517.tif 000019
【図１６】
2016075517.tif 000020
【図１７】
2016075517.tif 000021
【図１８】
2016075517.tif 000022
【図１９】
2016075517.tif 000023
【図２４】
2016075517.tif 000024
【図２５】
2016075517.tif 000025
【図２６】
2016075517.tif 000026
【図２７】
2016075517.tif 000027
【図３２】
2016075517.tif 000028
【図３３】
2016075517.tif 000029
【図３４】
2016075517.tif 000030
【図３５】
2016075517.tif 000031
【図２０】
2016075517.tif 000032
【図２１】
2016075517.tif 000033
【図２２】
2016075517.tif 000034
【図２３】
2016075517.tif 000035
【図２８】
2016075517.tif 000036
【図２９】
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【図３０】
2016075517.tif 000038
【図３１】
2016075517.tif 000039
【図３６】
2016075517.tif 000040