特許 6899559 非接触表面電位測定装置、測定治具、及び非接触表面電位測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6899559

(24)【登録日】2021年6月17日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】非接触表面電位測定装置、測定治具、及び非接触表面電位測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/12 20060101AFI20210628BHJP

【ＦＩ】

   G01R29/12 G

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-61786(P2017-61786)

(22)【出願日】2017年3月27日

(65)【公開番号】特開2018-163121(P2018-163121A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2019年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】502340996

【氏名又は名称】学校法人法政大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】品川 満

(72)【発明者】

【氏名】勝山 純

(72)【発明者】

【氏名】松本 憲典

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−０３２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１５１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−４７０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００３／０４６５８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−９６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１１７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象であるＮ（１以上の整数）個の電圧発生源の表面電位を非接触で測定する非接触表面電位測定装置であって、
前記電圧発生源の電界強度を測定する電界強度測定部と、
各電圧発生源が発生する各電界強度を、前記各電圧発生源の表面電位に変換する変換係数群を記憶する記憶部と、
前記変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記測定対象の電界強度を、前記表面電位に変換する変換部と、
を備える非接触表面電位測定装置。

【請求項2】

前記電界強度測定部を各電圧発生源の上方の所定位置に移動可能な第１移動部をさらに備え、
前記電界強度測定部は、前記第１移動部により前記表面電位を測定する電圧発生源の上方の所定位置に移動させられた後に、当該電圧発生源の電界強度を測定する請求項１に記載の非接触表面電位測定装置。

【請求項3】

前記第１移動部は、
前記電圧発生源と前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を一定に保ちながら前記電界強度測定部の水平方向の移動をガイドするガイドレールと、
前記ガイドレールに沿って前記電界強度測定部を水平方向に移動させる駆動部と、
を備える請求項２に記載の非接触表面電位測定装置。

【請求項4】

前記第１移動部を鉛直方向に昇降させることで、前記電界強度測定部と前記電圧発生源との間の鉛直方向の距離を変更可能な第２移動部と、
前記電圧発生源と当該電圧発生源の上方の所定位置に配置された前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を測定する距離測定部と、
を備え、
前記電界強度測定部は、前記第１移動部により前記表面電位を測定する電圧発生源の上方の所定位置に移動させられ、且つ前記第２移動部により当該電圧発生源との間の鉛直方向の距離が調整された後に、当該電圧発生源の電界強度を測定し、
前記距離測定部は、前記電界強度測定部が前記電界強度を測定した場合に、前記鉛直方向の距離を測定し、
前記変換部は、前記距離測定部で測定された距離に応じた変換係数群を前記記憶部から読み出し、読み出した変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記電界強度を、前記表面電位に変換する請求項３に記載の非接触表面電位測定装置。

【請求項5】

前記電圧発生源の位置と同一の位置に配置された１からｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）番目の各電極に、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を印加させる電圧制御部と、
前記変換係数群を算出する変換係数算出部と、
を備え、
前記電界強度測定部は、ｉ番目の前記電極の上方の所定位置に配置され、前記電圧ケースｊにおけるｉ番目の前記電極の前記電界強度Ｅ_ijを測定し、
前記変換係数算出部は、前記電圧Ｖ_ijを各要素としたＮ行Ｎ列の行列である表面電位行列と、前記電界強度Ｅ_ijを各要素としたＮ行Ｎ列の行列である電界強度行列と、に基づいて、前記変換係数群として変換係数の逆行列を算出する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の非接触表面電位測定装置。

【請求項6】

請求項５に記載の非接触表面電位測定装置における前記変換係数群を算出するための測定治具であって、
前記電圧発生源の位置と同一の位置に配置される電極と、
前記電圧制御部の制御により、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を各電極に印加可能な電圧発生装置と、
を備える測定治具。

【請求項7】

測定対象であるＮ（１以上の整数）個の電圧発生源の表面電位を非接触で測定する非接触表面電位測定方法であって、
前記電圧発生源の電界強度を電界強度測定部によって測定する電界強度測定ステップと、
各電圧発生源が発生する各電界強度を、前記各電圧発生源の表面電位に変換する変換係数群を用いて、前記電界強度測定ステップで測定された前記測定対象の電界強度を、前記表面電位に変換する変換ステップと、
を含む非接触表面電位測定方法。

【請求項8】

前記電界強度測定ステップで前記電界強度が測定された場合に、前記電圧発生源と当該電圧発生源の上方の所定位置に配置された前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を測定する距離測定ステップを更に含み、
前記変換ステップでは、前記距離測定ステップで測定された距離に応じた変換係数群を用いて、前記電界強度測定ステップで測定された前記電界強度を、前記表面電位に変換する、請求項７に記載の非接触表面電位測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触表面電位測定装置、測定治具及び非接触表面電位測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象である電圧発生源（以下、「測定対象物」という。）の表面電位を非接触で測定する非接触表面電位測定装置が知られている。この非接触表面電位測定装置は、測定対象物からの電界強度を測定し、この測定した電界強度に基づいて、当該測定対象物の表面電位を計測する。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−０８９３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合がある。この場合には、測定対象物の電界強度を測定したとしても、その測定値は、周囲にある電圧発生源からの電界の影響を受けてしまう。そのため、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合には、測定対象物の表面電位を正確に計測することができない。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合に、測定対象物の表面電位を正確に測定することができる非接触表面電位測定装置、測定治具及び非接触表面電位測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、測定対象であるＮ（１以上の整数）個の電圧発生源の表面電位を非接触で測定する非接触表面電位測定装置であって、前記電圧発生源の電界強度を測定する電界強度測定部と、各電圧発生源が発生する各電界強度を、前記各電圧発生源の表面電位に変換する変換係数群を記憶する記憶部と、前記変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記測定対象の電界強度を、前記表面電位に変換する変換部と、を備える非接触表面電位測定装置である。

【0007】

本発明の一態様は、上述の非接触表面電位測定装置であって、前記電界強度測定部を各電圧発生源の上方の所定位置に移動可能な第１移動部をさらに備え、前記電界強度測定部は、前記第１移動部により前記表面電位を測定する電圧発生源の上方の所定位置に移動させられた後に、当該電圧発生源の電界強度を測定する。

【0008】

本発明の一態様は、上述の非接触表面電位測定装置であって、前記第１移動部は、前記電圧発生源と前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を一定に保ちながら前記電界強度測定部の水平方向の移動をガイドするガイドレールと、前記ガイドレールに沿って前記電界強度測定部を水平方向に移動させる駆動部と、を備える。

【0009】

本発明の一態様は、上述の非接触表面電位測定装置であって、前記第１移動部を鉛直方向に昇降させることで、前記電界強度測定部と前記電圧発生源との間の鉛直方向の距離を変更可能な第２移動部と、前記電圧発生源と当該電圧発生源の上方の所定位置に配置された前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を測定する距離測定部と、を備え、前記電界強度測定部は、前記第１移動部により前記表面電位を測定する電圧発生源の上方の所定位置に移動させられ、且つ前記第２移動部により当該電圧発生源との間の鉛直方向の距離が調整された後に、当該電圧発生源の電界強度を測定し、前記距離測定部は、前記電界強度測定部が前記電界強度を測定した場合に、前記鉛直方向の距離を測定し、前記変換部は、前記距離測定部で測定された距離に応じた変換係数群を前記記憶部から読み出し、読み出した変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記電界強度を、前記表面電位に変換する。

【0010】

本発明の一態様は、上述の非接触表面電位測定装置であって、前記電圧発生源の位置と同一の位置に配置された１からｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）番目の各電極に、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を印加させる電圧制御部と、前記変換係数群を算出する変換係数算出部と、を備え、前記電界強度測定部は、ｉ番目の前記電極の上方の所定位置に配置され、前記電圧ケースｊにおけるｉ番目の前記電極の前記電界強度Ｅ_iｊを測定し、前記変換係数算出部は、前記電圧Ｖ_iｊを各要素としたＮ行Ｎ列の行列である表面電位行列と、前記電界強度Ｅ_iｊを各要素としたＮ行Ｎ列の行列である電界強度行列と、に基づいて、前記変換係数群として前記変換係数の逆行列を算出する。

【0011】

本発明の一態様は、上述の変換係数群を算出するための測定治具であって、前記電圧発生源の位置と同一の位置に配置される電極と、前記電圧制御部の制御により、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を各電極に印加可能な電圧発生装置と、を備える測定治具である。

【0012】

本発明の一態様は、測定対象であるＮ（１以上の整数）個の電圧発生源の表面電位を非接触で測定する非接触表面電位測定方法であって、前記電圧発生源の電界強度を測定する電界強度測定ステップと、各電圧発生源が発生する各電界強度を、前記各電圧発生源の表面電位に変換する変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記測定対象の電界強度を、前記表面電位に変換する変換ステップと、を含む非接触表面電位測定方法である。

【0013】

本発明の一態様は、上述の非接触表面電位測定方法であって、前記電界強度測定部が前記電界強度を測定した場合に、前記電圧発生源と当該電圧発生源の上方の所定位置に配置された前記電界強度測定部との間の鉛直方向の距離を測定する距離測定ステップを更に含み、前記変換ステップは、距離測定ステップで測定された距離に応じた変換係数群を前記記憶部から読み出し、読み出した変換係数群を用いて、前記電界強度測定部で測定された前記電界強度を、前記表面電位に変換する、非接触表面電位測定方法である。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、本発明によれば、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合に、測定対象物の表面電位を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の概略構成の一例を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る、単一の電圧発生源１００に対する表面電位を測定する様子を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係る電圧発生源１００−１〜１００−３に対する表面電位を測定する様子を示す図である。

【図4】第１の実施形態に係る電界強度Ｅの重ね合わせの原理を説明する図である。

【図5】第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の校正計測を行う様子を示す図である。

【図6】第１の実施形態に係る処理部１３の概略構成の一例を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る変換係数群の算出方法を説明する図である。

【図8】第１の実施形態に係る校正ステップの流れを説明する図である。

【図9】第１の実施形態に係る本計測・計算ステップの流れを説明する図である。

【図10】第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。

【図11】第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａの校正計測を行う様子を示す図である。

【図12】第２の実施形態に係る処理部１３Ａの概略構成の一例を示す図である。

【図13】第２の実施形態に係る校正ステップの流れを説明する図である。

【図14】第２の実施形態に係る本計測・計算ステップの流れを説明する図である。

【図15】処理部１３，１３Ａをコンピュータ等の電子情報処理装置で構成した場合のハードウェア構成の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0017】

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

【0018】

以下、本発明の一実施形態に係る非接触表面電位測定装置、測定治具、及び非接触表面電位測定方法を、図面を用いて説明する。

【0019】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の概略構成の一例を示す図である。

【0020】

非接触表面電位測定装置１は、測定対象であるＮ（１以上の整数）個の電圧発生源１００−１〜１００−Ｎ（以下、電圧発生源１００と総称する）の各表面電位を非接触で測定する。この電圧発生源１００は、例えば、太陽電池の電極パターンなどである。

【0021】

この電圧発生源１００−１〜１００−Ｎは、基板２００の上に載置されている。本実施形態では、電圧発生源１００−１〜１００−Ｎが基板２００の長手方向に規則的に載置されている。

【0022】

非接触表面電位測定装置１は、電界強度測定部１０、距離測定部１１、第１移動部１２、及び処理部１３を備える。

【0023】

電界強度測定部１０は、電圧発生源１００から所定距離だけ離れた位置に配置されている。電界強度測定部１０は、電圧発生源１００の電界強度を非接触で測定する。電界強度測定部１０は、測定した電界強度を処理部１３に出力する。

【0024】

距離測定部１１は、電圧発生源１００と電界強度測定部１０との間の鉛直方向の距離（以下、「測定距離」という。）ｈを測定する。距離測定部１１は、測定した測定距離を処理部１３に出力する。

【0025】

第１移動部１２は、電界強度測定部１０を各電圧発生源１００の直上に移動可能な構成を備える。第１移動部１２は、処理部１３からの移動信号に基づいて、各電圧発生源１００の直上に電界強度測定部１０を移動させる。なお、本実施形態では、距離測定部１１と電界強度測定部１０とは、一体に構成されている。ただし、本発明はこれに限定されず、第１移動部１２は、電界強度測定部１０を各電圧発生源１００の上方の所定位置に移動させてもよい。すなわち、第１移動部１２は、電界強度測定部１０を各電圧発生源１００の直上に移動させなくてもよい。

【0026】

第１移動部１２は、ガイドレール１２１及び駆動部１２２を備える。
ガイドレール１２１は、電圧発生源１００と電界強度測定部１０との間の鉛直方向の距離を一定に保ちながら、基板２００の長手方向（以下、単に「長手方向」という。）への電界強度測定部１０の移動をガイドする。
駆動部１２２は、処理部１３からの移動信号に基づいて、ガイドレール１２１に沿って電界強度測定部１０を長手方向に移動させる。例えば、駆動部１２２は、電界強度測定部１０をガイドレール１２１に沿って移動させるモータである。

【0027】

処理部１３は、第１移動部１２に移動信号を出力することで、電界強度測定部１０を、各電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの直上に移動させる。
処理部１３は、電界強度測定部１０が測定したＮ個の電界強度から変換係数群を用いて、各電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの電界強度を、各電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの表面電位に変換する。

【0028】

ここで、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの表面電位の計測方法（以下、「本計測」という。）について説明する。なお、説明が煩雑になることを防ぐことを目的として、Ｎが３の場合について説明する。

【0029】

処理部１３は、第１移動部１２に移動信号を出力することで、電界強度測定部１０を電圧発生源１００−１の直上に移動させる。電界強度測定部１０が電圧発生源１００−１の直上に移動すると、当該電界強度測定部１０は、電圧発生源１００−１の電界強度を測定する。ただし、この測定された電界強度は、電圧発生源１００−１の直上の位置において測定される電圧発生源１００−１、電圧発生源１００−２、及び電圧発生源１００−３の電界強度を含んだ値である。

【0030】

次に、処理部１３は、第１移動部１２に移動信号を出力することで、電界強度測定部１０を電圧発生源１００−２の直上に移動させる。電界強度測定部１０が電圧発生源１００−２の直上に移動すると、当該電界強度測定部１０は、電圧発生源１００−２の電界強度を測定する。ただし、この測定された電界強度は、電圧発生源１００−２の直上の位置において測定される電圧発生源１００−１、電圧発生源１００−２、及び電圧発生源１００−３の電界強度を含んだ値である。

【0031】

最後に、処理部１３は、第１移動部１２に移動信号を出力することで、電界強度測定部１０を電圧発生源１００−３の直上に移動させる。電界強度測定部１０が電圧発生源１００−３の直上に移動すると、当該電界強度測定部１０は、電圧発生源１００−３の電界強度を測定する。ただし、この測定された電界強度は、電圧発生源１００−３の直上の位置において測定される電圧発生源１００−１、電圧発生源１００−２、及び電圧発生源１００−３の電界強度を含んだ値である。

【0032】

処理部１３は、電界強度測定部１０が測定した３つの電界強度を取得する。そして、処理部１３は、その３つの電界強度のそれぞれを、変換係数群を用いて表面電位に変換する。これにより、処理部１３は、電圧発生源１００−１、電圧発生源１００−２、及び電圧発生源１００−３のそれぞれの表面電位を求めることができる。

【0033】

ここで、第１の実施形態に係る変換係数群について、図面を用いて説明する。この変換係数群は、各電圧発生源１００が発生する電界強度を、各電圧発生源１００の表面電位に変換する変換係数の集合体である。以下に、変換係数について説明する。

【0034】

図２は、単一の電圧発生源１００に対する表面電位を測定する様子を示す図である。図２に示す例では、基板２００には、単一の電圧発生源１００しか載置されていないため、電界強度測定部１０は、周囲電界の影響を受けずに電圧発生源１００の電界強度を測定することができる。ここで、電圧発生源１００の表面電位が表面電位Ｖである場合に、電界強度測定部１０において、電界強度Ｅが得られたとする。

【0035】

この場合に、表面電位Ｖと電界強度Ｅとは、線形の関係にある。そのため、表面電位Ｖと電界強度Ｅとの関係は、変換係数ｋを用いた、以下に示す式で表すことができる。

【0036】

【数1】

【0037】

ここで、表面電位Ｖは、大きさのみを持つ量である、すなわちスカラーである。一方、電界強度Ｅは、大きさと向きとを持った量である、いわゆるベクトルである。ただし、本実施形態では、電界強度Ｅを特定方向の成分のスカラーのみに限定して説明する。

【0038】

この変換係数ｋは、電界強度測定部１０と電圧発生源１００との間の距離、電界強度測定部１０と電圧発生源１００との相対位置、電圧発生源１００の形状に依存する。したがって、電界強度測定部１０と電圧発生源１００とのそれぞれの位置及び電圧発生源１００の形状が予め既知であれば、変換係数ｋを求めることができる。そして、変換係数ｋを予め求めておけば、処理部１３は、電界強度測定部１０が測定する電界強度Ｅを表面電位Ｖに換算することができる。

【0039】

次に、複数の電圧発生源１００が基板２００に載置されている場合について、説明する。図３は、電圧発生源１００−１〜１００−３に対する表面電位を測定する様子を示す図である。図３に示す例では、電界強度測定部１０は、電圧発生源１００−１の表面電位を測定するために、電圧発生源１００−１の直上に配置される。

【0040】

ここで、図３に示すように、電圧発生源１００−１は、表面電位がＶ_１である場合に、電界強度測定部１０の位置に対して、電界強度Ｅ_１を発生させる。電圧発生源１００−２は、表面電位がＶ_２である場合に、電界強度測定部１０の位置に対して、電界強度Ｅ_２を発生させる。電圧発生源１００−３は、表面電位がＶ_３である場合に、電界強度測定部１０の位置に対して、電界強度Ｅ_３を発生させる。このとき、電界強度測定部１０で測定される電界強度Ｅは、表面電位を測定したい電圧発生源１００−１からの電界強度Ｅ_１だけではなく、電界強度Ｅ_２及び電界強度Ｅ_３の影響を受ける。

【0041】

この場合において、図４に示すように、電界強度測定部１０で測定される電界強度Ｅは、重ね合わせの原理により以下の式で表すことができる。

【0042】

【数2】

【0043】

この式（２）は、式（１）の関係式を用いると、以下に示す式に変形できる。

【0044】

【数3】

【0045】

ここで、変換係数ｋ_１は、表面電位Ｖ_１である電圧発生源１００−１から発生する電界強度を電圧発生源１００−１の直上にある電界強度測定部１０が測定する際の変換係数である。変換係数ｋ_２は、表面電位Ｖ_２である電圧発生源１００−２から発生する電界強度を電圧発生源１００−１の直上にある電界強度測定部１０が測定する際の変換係数である。変換係数ｋ_３は、表面電位Ｖ_３である電圧発生源１００−３から発生する電界強度を電圧発生源１００−１の直上にある電界強度測定部１０が測定する際の変換係数である。

【0046】

したがって、変換係数ｋ_１，ｋ_２，ｋ_３を予め求めておけば、処理部１３は、電界強度測定部１０が測定する電界強度Ｅを、電圧発生源１００−１〜１００−３のそれぞれの表面電位Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３に換算することができる。この変換係数ｋ_１，ｋ_２，ｋ_３は、上述の変換係数群に相当する。

【0047】

そこで、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の特徴の一つは、複数の電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの表面電位を計測する本計測の前に、予め変換係数群を計測する校正計測を行い、本計測の場合にその校正計測で得られた変換係数群を用いることで、複数の電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの表面電位を算出することである。

【0048】

以下に、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１の校正計測について、図面を用いて、具体的に説明する。

【0049】

図５は、非接触表面電位測定装置１の校正計測を行う様子を示す図である。
図５に示すように、非接触表面電位測定装置１は、校正計測を行う場合には、測定治具２を用いる必要がある。すなわち、測定治具２は、変換係数群を算出するための測定治具である。

【0050】

測定治具は、Ｎ個の電極３００−１〜３００−Ｎ（以下、電極３００と総称する）、及びＮ個の電圧発生装置４００−１〜４００−Ｎ（以下、電圧発生装置４００と総称する）を備える。

【0051】

電極３００−１〜３００−Ｎは、本計測における測定対象である電圧発生源１００−１〜１００−Ｎの位置と同一の位置にそれぞれ配置される。この電極３００−１〜３００−Ｎの形状は、電圧発生源１００−１〜１００−Ｎのそれぞれと略同一である。

【0052】

電圧発生装置４００は、電極３００ごとに設けられている。すなわち、Ｎ個の電極３００−１〜３００−Ｎには、電圧発生装置４００−１〜４００−Ｎが接続されている。
電圧発生装置４００−１〜４００−Ｎは、処理部１３の制御により、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を各電極３００−１〜３００−Ｎに印加可能である。ただし、電圧発生装置４００は、必ずしもＮ個である必要はなく、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を各電極３００−１〜３００−Ｎに印加可能であれば１つでもよい。すなわち、本発明の電圧発生装置４００は、個数に限定されない。

【0053】

次に、第１の実施形態に係る処理部１３について、図面を用いて説明する。図６は、第１の実施形態に係る処理部１３の概略構成の一例を示す図である。
図６に示すように、処理部１３は、取得部１３１、移動制御部１３２、電圧制御部１３３、制御部１３４及び記憶部１３５を備える。

【0054】

取得部１３１は、電界強度測定部１０及び距離測定部１１にそれぞれ接続されている。取得部１３１は、電界強度測定部１０が測定した電界強度を取得する。取得部１３１は、距離測定部１１が測定した測定距離ｈを取得する。取得部１３１は、取得した電界強度及び測定距離ｈを制御部１３４に出力する。

【0055】

移動制御部１３２は、第１移動部１２の駆動を制御する。すなわち、移動制御部１３２は、ガイドレール１２１を移動する電界強度測定部１０の移動量を制御する。
例えば、移動制御部１３２は、制御部１３４からの駆動信号に基づいて、第１移動部１２を駆動させることで、電界強度測定部１０を所定の位置に移動させる。
なお、この駆動信号は、電界強度測定部１０を移動させる位置情報を含む。したがって、第１移動部１２は、駆動信号に含まれる位置情報に基づいて、電界強度測定部１０を所定の位置に移動させる。例えば、この所定の位置とは、各電極３００（又は電圧発生源１００）の直上の位置である。

【0056】

電圧制御部１３３は、各電圧発生装置４００に電気的に接続されている。電圧制御部１３３は、各電圧発生装置４００が電極３００に印加する電圧を制御する。例えば、電圧制御部１３３は、各電圧発生源１００の位置と同一の位置に配置された１からｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）番目の各電極３００に、Ｎ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧を印加させる。なお、電極３００に印加する電圧は、電極３００の表面電位に相当する。そして、各電極３００に印加するＮ個の電圧ケースｊ（ｊ＝１，…，Ｎ）の電圧は、予め記憶部１３５に設定されており既知である。

【0057】

制御部１３４は、駆動制御部１３６、変換係数算出部１３７、及び変換部１３８を備える。

【0058】

駆動制御部１３６は、移動制御部１３２及び電圧制御部１３３の駆動を制御する。例えば、駆動制御部１３６は、移動制御部１３２に第１駆動指令信号を出力する。これにより、移動制御部１３２は、この第１駆動指令信号に基づいて、第１移動部１２を駆動する。駆動制御部１３６は、電圧制御部１３３に第２駆動指令信号を出力する。これにより、電圧制御部１３３は、この第２駆動指令信号に基づいて、各電極３００に所定の電圧を発生させる。

【0059】

変換係数算出部１３７は、校正計測により取得部１３１が取得した電界強度に基づいて、変換係数群を算出する。そして、変換係数算出部１３７は、算出した変換係数群を記憶部１３５に格納する。

【0060】

変換部１３８は、校正計測後の本計測により取得部１３１が取得した電界強度を、記憶部１３５に格納されている変換係数群を用いて、電圧発生源１００の表面電位の値に変換する。

【0061】

以下に、第１の実施形態に係る変換係数群の算出方法について、図面を用いて説明する。図７は、第１の実施形態に係る変換係数群の算出方法を説明する図である。なお、説明が煩雑になることを防ぐことを目的として、Ｎが３の場合について説明する。

【0062】

図７に示すように、電圧制御部１３３は、電極３００の数と同数の電圧ケースの電圧を各電極３００に印加させる。本実施形態では、一例としてＮが３である場合について説明する。したがって、電圧制御部１３３は、電圧ケース１から電圧ケース３の３つの電圧ケースの電圧を、電極３００−１〜電極３００−３のそれぞれに印加する。そして、電界強度測定部１０は、各電極３００−１〜電極３００−３の直上において、３つの電圧ケースの電圧により発生した電界強度を測定する。

【0063】

ここで、電圧ケースｊは、（Ｖ_１ｊ，Ｖ_２ｊ，Ｖ_３ｊ）で表される。電圧Ｖ_１ｊは、電極３００−１（ｉ＝１番目）に印加される電圧を示す。電圧Ｖ_２ｊは、電極３００−２（ｉ＝２番目）に印加される電圧を示す。電圧Ｖ_３ｊは、電極３００−３（ｉ＝３番目）に印加される電圧を示す。そして、Ｎが３である場合には、ｊが１から３となる。そのため、電圧ケース１＝（Ｖ_１１，Ｖ_２１，Ｖ_３１），電圧ケース２＝（Ｖ_１２，Ｖ_２２，Ｖ_３２），電圧ケース３＝（Ｖ_１３，Ｖ_２３，Ｖ_３３）となる。

【0064】

電界強度測定部１０は、各電圧ケースにおいて、各電極３００−１〜電極３００−３の直上で電界強度を測定する。ここで、電界強度測定部１０が電極３００−１の直上で測定する電界強度を電界強度Ｅ_１ｊとした場合に、電圧ケース１〜３において電極３００−１の直上で測定する電界強度は、以下の式で表される。

【0065】

【数4】

【0066】

なお、電界強度Ｅ_１１は、電極３００−１の直上における電圧ケース１の電界強度である。電界強度Ｅ_１２は、電極３００−１の直上における電圧ケース２の電界強度である。電界強度Ｅ_１３は、電極３００−１の直上における電圧ケース３の電界強度である。

【0067】

また、変換係数ｋ_１１は、電極３００−１から発生する電界強度を電極３００−１の直上に配置される電界強度測定部１０が測定する場合の変換係数である。変換係数ｋ_１２は、電極３００−２から発生する電界強度を電極３００−１の直上に配置される電界強度測定部１０が測定する場合の変換係数である。変換係数ｋ_１３は、電極３００−３から発生する電界強度を電極３００−１の直上に配置される電界強度測定部１０が測定する場合の変換係数である。

【0068】

このように、変換係数算出部１３７は、電圧ケース１〜３の各電圧ケースにおいて、電極３００−１の直上での電界強度を得ることで、式（４）に示すように、３つの連立方法式を作ることができる。したがって、式（４）と同様に、電圧ケース１〜３の各電圧ケースにおいて、電極３００−２の直上と、電極３００−２の直上とのそれぞれで電界強度を測定すると、変換係数算出部１３７は、合計で９つの連立方程式を生成することができる。この９つの連立方程式は、行列の形式で以下の式で表すことができる。

【0069】

【数5】

【0070】

ここで、電界強度Ｅ_ｉｊは、電圧ケースｊである場合において、ｉ番目の電極３００の直上に配置される電界強度測定部１０が測定する電界強度である。変換係数ｋ_ｉｊは、ｊ番目の電極３００から発生する電界を、ｉ番目の電極３００の直上に配置される電界強度測定部１０が測定する際の変換係数である。表面電位Ｖ_ｉｊは、電圧ケースｊである場合における、ｉ番目の電極３００の表面電位である。

【0071】

したがって、式（５）は、以下の式に変形することができる。

【0072】

【数6】

【0073】

なお、Ｅ_ｃａｌは、電界強度Ｅ_ｉｊの行列であって、電界強度行列という。Ｖ_ｃａｌは、表面電位Ｖ_ｉｊの行列であって、表面電位行列という。ｋ_ｃａｌは、変換係数ｋ_ｉｊの行列であって、変換行列という。

【0074】

ここで、電界強度行列Ｅ_ｃａｌは、校正計測によって測定される。表面電位行列Ｖ_ｃａｌは予め記憶部１３５に格納されており既知である。したがって、変換係数算出部１３７は、式（６）を用いて、変換行列ｋ_ｃａｌを算出することができる。この変換行列ｋ_ｃａｌは、電極３００の形状によって一意に決まるため、どんな表面電位の組み合わせであろうと、電極形状が変わらなければ不変である。変換係数算出部１３７は、算出した変換行列ｋ_ｃａｌの逆行列ｋ^-1_ｃａｌを変換係数群として記憶部１３５に格納する。なお、変換係数算出部１３７は、算出した変換行列ｋ_ｃａｌを変換係数群として記憶部１３５に格納してもよい。

【0075】

そして、逆行列ｋ^-1_ｃａｌが記憶部１３５に格納された段階で、本計測が可能となる。すなわち、逆行列ｋ^-1_ｃａｌが記憶部１３５に格納された段階で、隣り合う複数の電圧発生源１００からの周囲電界の影響がある中での、一つの電圧発生源１００に対する表面電位の測定が可能となる。具体的には、本計測において、電界強度測定部１０は、表面電位が未知である各電圧発生源１００の直上の電界強度を測定する。変換部１３８は、電界強度測定部１０で測定された各電界強度の行列Ｅ_ｍｅａｓを求める。そして、変換部１３８は、行列Ｅ_ｍｅａｓに対して、記憶部１３５に格納されている逆行列ｋ^-1_ｃａｌで行列計算することで、複数の電圧発生源１００の各表面電位を取得することができる。

【0076】

以下に、校正計測及び、その校正計測によって得られた電界強度行列Ｅ_ｃａｌから変換係数群を算出する方法（以下、「校正ステップ」という。）の流れについて、図８を用いて説明する。

【0077】

変換係数算出部１３７は、Ｎ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌを決定し、記憶部１３５に格納する（ステップＳ１０１）。なお、このＮ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌの決定は、ユーザが行ってよい。

【0078】

非接触表面電位測定装置１は、ｊ＝１からＮまで、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの処理を繰り返す（ステップＳ１０２）。

【0079】

具体的には、まず、非接触表面電位測定装置１は、ｊを１として、ｉ番目の電圧発生装置４００に電圧Ｖ_ｉ１を発生させる（ステップＳ１０３）。
次に、非接触表面電位測定装置１は、ｉ番目の電極３００の直上に電界強度測定部１０を移動させ（ステップＳ１０５）、電界強度測定部１０により電界強度Ｅ_ｉ１を取得する（ステップＳ１０６）、測定工程をｉ＝１からＮまで繰り返す（ステップＳ１０４）。

【0080】

非接触表面電位測定装置１は、ｊが１である場合に、ｉ＝１からＮまでの電界強度Ｅ_ｉ１の測定を終了すると、ｊを２として、電界強度Ｅ_ｉ２の測定をｉ＝１からＮまで繰り返す。
このように、非接触表面電位測定装置１は、ｉ＝１からＮまで繰り返す電界強度Ｅ_ｉｊの測定を、ｊが１からＮまで繰り返す。これにより、変換係数算出部１３７は、電界強度Ｅ_ｉｊの行列であるＮ行Ｎ列の電界強度行列Ｅ_ｉｊを取得する。

【0081】

変換係数算出部１３７は、記憶部１３５に格納されているＮ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌの逆行列Ｖ^−１_ｃａｌを算出する（ステップＳ１０９）。

【0082】

変換係数算出部１３７は、式（６）により、電界強度行列Ｅ_ｉｊに対して逆行列Ｖ^−１_ｃａｌを乗算することで、Ｎ行Ｎ列の変換行列ｋ_ｉｊを算出する（ステップＳ１１０）。そして、変換係数算出部１３７は、変換行列ｋ_ｃａｌの逆行列ｋ^-1_ｃａｌを算出し（ステップＳ１１１）、その算出した逆行列ｋ^-1_ｃａｌを変換係数群として記憶部１３５に格納する。

【0083】

以下に、第１の実施形態に係る本計測の計測方法と、その本計測により測定された電界強度から電圧発生源１００の表面電位を計算する計算方法との流れについて、図９を用いて説明する。なお、本計測の計測方法と上記計算方法とを総称して「本計測・計算ステップ」という。

【0084】

非接触表面電位測定装置１は、ｉ＝１からＮまで、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３の処理を繰り返す（ステップＳ２０１）。

【0085】

具体的には、非接触表面電位測定装置１は、ｉ番目の電圧発生源１００の直上に電界強度測定部１０を移動させ（ステップＳ２０２）、電界強度測定部１０により電界強度Ｅ_ｉを取得する（ステップＳ２０３）、測定工程をｉ＝１からＮまで繰り返す。これにより、変換部１３８は、電界強度測定部１０により得られたｉ番目の電圧発生源１００の電界強度Ｅ_ｉを各要素としてＮ行１列の行列Ｅ_ｍｅａｓを取得する。そして、非接触表面電位測定装置１は、この行列Ｅ_ｍｅａｓに対して、校正ステップで求めた変換係数群である逆行列ｋ^-1_ｃａｌを乗算することで、ｉ番目の電圧発生源１００に発生する表面電位Ｖ_ｉを各要素としたＮ行１列の行列Ｖ_ｍｅａｓを算出する（ステップＳ２０５）。

【0086】

このように、非接触表面電位測定装置１は、周囲の電界の影響によって正確な値が得られなかった測定対象の表面電位を、校正ステップで求めた変換行列と本計測で測定した電界強度との計算によって換算することにより、周囲電界の影響を補正して測定対象の正確な表面電位を得ることが可能となる。

【0087】

上述したように、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１は、Ｎ個の電圧発生源１００の電界強度を測定する電界強度測定部１０と、各電圧発生源１００が発生する電界強度を、各電圧発生源１００の表面電位に変換する変換係数群を記憶する記憶部１３５と、その変換係数群を用いて、電界強度測定部１０で測定された測定対象の電界強度を、表面電位に変換する変換部１３８と、を備える。これにより、非接触表面電位測定装置１は、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合でも、測定対象物の表面電位を正確に測定することができる。

【0088】

また、第１の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１は、電界強度測定部１０を各電圧発生源１００の直上に移動可能な第１移動部１２をさらに備える。そして、電界強度測定部１０は、第１移動部１２により表面電位を測定する電圧発生源１００の直上に移動させられた後に、当該電圧発生源１００の電界強度を測定する。

【0089】

ここで、この第１移動部１２は、電圧発生源１００と電界強度測定部１０との間の鉛直方向の距離を一定に保ちながら電界強度測定部１０の水平方向の移動をガイドするガイドレール１２１と、ガイドレール１２１に沿って電界強度測定部１０を水平方向に移動させる駆動部１２２と、を備える。これにより、ユーザが電界強度測定部１０を移動させる手間を省くことができる。

【0090】

また、電界強度測定部１０は、ガイドレール１２１に沿って移動するため、電圧発生源１００との鉛直方向の距離が一定である。したがって、距離測定部１１の測定が不要となる。

【0091】

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａは、第１の実施形態と比較して、電圧発生源１００と電界強度測定部１０との間の鉛直方向の距離である測定距離ｈに応じた変換関数群を用いる点が異なる。
以下、第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａについて、説明する。

【0092】

図１０に示すように、非接触表面電位測定装置１Ａは、電界強度測定部１０、距離測定部１１、第１移動部１２、第２移動部１４及び処理部１３Ａを備える。

【0093】

第２移動部１４は、第１移動部１２を鉛直方向に昇降させることで、一体に構成された電界強度測定部１０及び距離測定部１１と、電圧発生源１００との間の鉛直方向の測定距離ｈを変更する。

【0094】

処理部１３Ａは、処理部１３の機能を備える。また、処理部１３Ａは、第２移動部１４に移動信号を出力することで、第２移動部１４で変更可能な測定距離ｈを制御する。

【0095】

また、処理部１３Ａは、校正ステップにおいて測定距離ｈをパラメータとした変換係数群を算出する。そして、処理部１３Ａは、本計測・計算ステップにおいて、距離測定部１１が測定した測定距離ｈに応じた変換係数群を用いて、電界強度測定部１０で測定された各電圧発生源１００の電界強度を、表面電位に変換する。

【0096】

以下に、第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａの校正計測について、図面を用いて、具体的に説明する。
図１１は、非接触表面電位測定装置１Ａの校正計測を行う様子を示す図である。
図１１に示すように、非接触表面電位測定装置１Ａは、校正計測を行う場合に、測定治具２を用いる必要がある。すなわち、測定治具２は、第２の実施形態に係る変換係数群を算出するための測定治具でもある。

【0097】

以下に、第２の実施形態に係る処理部１３Ａの概略構成について、図面を用いて説明する。図１２は、第２の実施形態に係る処理部１３Ａの概略構成の一例を示す図である。
図１２に示すように、処理部１３Ａは、取得部１３１、移動制御部１３２Ａ、電圧制御部１３３、制御部１３４Ａ及び記憶部１３５Ａを備える。

【0098】

移動制御部１３２Ａは、第１移動部１２の駆動を制御する。すなわち、移動制御部１３２Ａは、ガイドレール１２１を移動する電界強度測定部１０の移動量を制御する。また、移動制御部１３２Ａは、第２移動部１４の駆動を制御する。すなわち、移動制御部１３２Ａは、電界強度測定部１０における鉛直方向の移動量を制御する。

【0099】

制御部１３４Ａは、駆動制御部１３６Ａ、変換係数算出部１３７Ａ、及び変換部１３８Ａを備える。

【0100】

駆動制御部１３６Ａは、移動制御部１３２Ａ及び電圧制御部１３３の駆動を制御する。例えば、駆動制御部１３６Ａは、移動制御部１３２Ａに第１駆動指令信号を出力する。これにより、移動制御部１３２Ａは、この第１駆動指令信号に基づいて、第１移動部１２を駆動する。駆動制御部１３６Ａは、移動制御部１３２Ａに第３駆動指令信号を出力する。これにより、移動制御部１３２Ａは、この第３駆動指令信号に基づいて、第２移動部１４を駆動する。駆動制御部１３６Ａは、電圧制御部１３３に第２駆動指令信号を出力する。これにより、電圧制御部１３３は、この第２駆動指令信号に基づいて、各電極３００に所定の電圧を発生させる。

【0101】

変換係数算出部１３７Ａは、校正計測により取得部１３１が取得した電界強度及び測定距離ｈに基づいて、変換係数群を算出する。そして、変換係数算出部１３７Ａは、算出した変換係数群を記憶部１３５に格納する。この変換係数群は、測定距離ｈをパラメータとした変換係数の集合体である。

【0102】

ここで、第２の実施形態に係る変換係数群について、説明する。
第１の実施形態に係る変換行列ｋ_ｃａｌの各要素ｋ_ｉｊは、測定距離ｈに依存する。そのため、変換行列ｋ_ｃａｌの各要素は、測定距離ｈをパラメータとした関数ｋ_ｉｊ（ｈ）と表すことができる。すなわち、変換行列ｋ_ｃａｌ及びその逆行列ｋ^−１_ｃａｌは、それぞれ測定距離ｈをパラメータとした関数ｋ_ｃａｌ（ｈ）及び関数ｋ^−１_ｃａｌ（ｈ）と表される。第１の実施形態では、校正計測及び本計測のそれぞれの計測において、測定距離ｈは変化せず、且つ校正計測及び本計測の距離ｈは互いに同一である。そのため、第１の実施形態では、測定距離ｈを考慮する必要がない。一方、第２の実施形態では、本計測において、測定距離ｈが変化することを考慮し、校正ステップにおいて、測定距離ｈをパラメータとした変換係数群を求めることとしている。

【0103】

変換部１３８Ａは、校正計測後の本計測により測定された電界強度及び測定距離ｈを取得する。変換部１３８Ａは、その取得した測定距離ｈに応じた変換係数群を記憶部１３５から読み出し、読み出した変換係数群を用いて、本計測により測定された電界強度を、表面電位に変換する。

【0104】

以下に、第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａの校正ステップの流れについて、図１３を用いて、説明する。

【0105】

変換係数算出部１３７Ａは、Ｎ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌを決定し、記憶部１３５に格納する（ステップＳ３０１）。なお、このＮ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌの決定は、ユーザが行ってよい。

【0106】

非接触表面電位測定装置１は、ｎ＝１から３まで、ステップＳ３０３からステップＳ３０８までの処理を繰り返す（ステップＳ３０２）。
具体的には、ｎを１として、移動制御部１３２Ａは、測定距離ｈが測定距離ｈ_ｎになるように電界強度測定部１０を移動させる（ステップ３０３）。非接触表面電位測定装置１は、ｊを１として、ｉ番目の電圧発生装置４００に電圧Ｖ_ｉ１を発生させる（ステップＳ３０５）。次に、非接触表面電位測定装置１は、ｉ番目の電極３００の直上に電界強度測定部１０を移動させ（ステップＳ３０７）、電界強度測定部１０により電界強度Ｅ_ｉ１（ｈ_ｎ）を取得する（ステップＳ３０８）、測定工程をｉ＝１からＮまで繰り返す。

【0107】

上述したように、非接触表面電位測定装置１は、ｎを１として、ｉ＝１からＮまで繰り返す電界強度Ｅ_ｉｊの測定を、ｊが１からＮまで繰り返す。そして、非接触表面電位測定装置１は、ｎを２として、ｉ＝１からＮまで繰り返す電界強度Ｅ_ｉｊの測定を、ｊが１からＮまで繰り返す。このように、非接触表面電位測定装置１は、ｉ＝１からＮ、且つｊが１からＮまでの電界強度Ｅ_ｉｊ（ｈ_ｎ）の測定を、ｎが１から３まで繰り返す。
なお、本実施形態の非接触表面電位測定装置１は、ｎが１から３まで繰り返すが、本発明はこれに限定されない。

【0108】

変換係数算出部１３７Ａは、測定距離がｈ_１，ｈ_２，ｈ_３に調整された場合の３つの場合において、電界強度Ｅ_ｉｊ（ｈ_ｎ）の行列であるＮ行Ｎ列の電界強度行列Ｅ（ｈ）を取得する。

【0109】

変換係数算出部１３７Ａは、記憶部１３５に格納されているＮ行Ｎ列の既知の表面電位行列Ｖ_ｃａｌの逆行列Ｖ^−１_ｃａｌを算出する（ステップＳ３１２）。

【0110】

変換係数算出部１３７Ａは、式（６）により、電界強度行列Ｅ_ｉｊ（ｈ_ｎ）に対して逆行列Ｖ^−１_ｃａｌを乗算することで、Ｎ行Ｎ列の変換係数ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を算出する（ステップＳ３１３）。すなわち、変換係数算出部１３７Ａは、電界強度行列Ｅ_ｉｊ（ｈ_ｎ）に対して逆行列Ｖ^−１_ｃａｌを乗算することで、各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）の変換行列ｋ_ｃａｌ（ｈ_ｎ）を算出する。

【0111】

このように、測定距離ｈを距離ｈ_１，ｈ_２，ｈ_３と変化させて校正のステップを行うことでｋ_ｃａｌ（ｈ_１），ｋ_ｃａｌ（ｈ_２），ｋ_ｃａｌ（ｈ_３）と３つの変換行列が得られる。
変換係数算出部１３７Ａは、得られた３つの変換行列から各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を、以下に示す近似式で近似する。

【0112】

【数7】

【0113】

変換係数算出部１３７Ａは、得られた３つの変換行列から各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を式（７）の近似式で近似することで各係数ａ_ｉｊ，ｂ_ｉｊ，ｃ_ｉｊを算出する（ステップＳ３１４）。そして、変換係数算出部１３７Ａは、算出した各係数ａ_ｉｊ，ｂ_ｉｊ，ｃ_ｉｊを記憶部１３５Ａに格納する。

【0114】

以下に、第２の実施形態に係る本計測・計算ステップの流れについて、図１４を用いて説明する。

【0115】

非接触表面電位測定装置１Ａは、ｉ＝１からＮまで、ステップＳ４０２からステップＳ４０４の処理を繰り返す（ステップＳ４０１）。

【0116】

具体的には、非接触表面電位測定装置１Ａは、ｉ番目の電圧発生源１００の直上に電界強度測定部１０を移動させ（ステップＳ４０２）、電界強度測定部１０が測定した電界強度Ｅ_ｉと（ステップＳ４０３）、距離測定部１１が測定した測定距離ｈと（ステップＳ４０４）、を取得する、測定工程をｉ＝１からＮまで繰り返す。これにより、変換部１３８Ａは、電界強度測定部１０により得られたｉ番目の電圧発生源１００の電界強度Ｅ_ｉを各要素としてＮ行１列の行列Ｅ_ｍｅａｓを取得する。

【0117】

変換部１３８Ａは、ステップＳ４０４で取得した測定距離ｈと、記憶部１３５に格納されている係数ａ_ｉｊ，ｂ_ｉｊ，ｃ_ｉｊとに基づいて、本計測・計算ステップで用いる変換行列ｋ_ｃａｌ（ｈ）を決定する（ステップＳ４０６）。そして、変換部１３８Ａは、決定した変換行列ｋ_ｃａｌ（ｈ）の逆行列ｋ^−１_ｃａｌ（ｈ）を算出する（ステップＳ４０７）。

【0118】

変換部１３８Ａは、行列Ｅ_ｍｅａｓに対して、変換係数群として逆行列ｋ^-1_ｃａｌ（ｈ）を乗算することで、ｉ番目の電圧発生源１００に発生する表面電位Ｖ_ｉを各要素としたＮ行１列の行列Ｖ_ｍｅａｓを算出する（ステップＳ４０８）。

【0119】

上述したように、第２の実施形態に係る非接触表面電位測定装置１Ａは、Ｎ個の電圧発生源１００の電界強度を測定する電界強度測定部１０と、各電圧発生源１００が発生する電界強度を、各電圧発生源１００の表面電位に変換する変換係数群を記憶する記憶部１３５Ａと、その変換係数群を用いて、電界強度測定部１０で測定された測定対象の電界強度を、表面電位に変換する変換部１３８Ａと、を備える。
これにより、非接触表面電位測定装置１Ａは、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合でも、測定対象物の表面電位を正確に測定することができる。

【0120】

また、第２の実施形態に係る変換係数群は、測定距離ｈをパラメータとした変換行列として設定される。これにより、変換部１３８Ａは、測定対象物の周囲に別の電圧発生源が配置されている場合でも、所望の測定距離ｈにおいて測定対象物の表面電位を正確に測定することができる。

【0121】

図１５は、処理部１３，１３Ａをコンピュータ等の電子情報処理装置で構成した場合のハードウェア構成の一例を示す。処理部１３，１３Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。ＣＰＵ周辺部は、ホスト・コントローラ８０１により相互に接続されるＣＰＵ８０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８０３、グラフィック・コントローラ８０４、及び表示装置８０５を有する。入出力部は、入出力コントローラ８０６によりホスト・コントローラ８０１に接続される通信インターフェース８０７、ハードディスクドライブ８０８、及びＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ドライブ８０９を有する。レガシー入出力部は、入出力コントローラ８０６に接続されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１０、フレキシブルディスク・ドライブ８１１、及び入出力チップ８１２を有する。

【0122】

ホスト・コントローラ８０１は、ＲＡＭ８０３と、高い転送レートでＲＡＭ８０３をアクセスするＣＰＵ８０２、及びグラフィック・コントローラ８０４とを接続する。ＣＰＵ８０２は、ＲＯＭ８１０、及びＲＡＭ８０３に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ８０４は、ＣＰＵ８０２等がＲＡＭ８０３内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示装置８０５上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ８０４は、ＣＰＵ８０２等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

【0123】

入出力コントローラ８０６は、ホスト・コントローラ８０１と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ８０８、通信インターフェース８０７、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８０９を接続する。ハードディスクドライブ８０８は、ＣＰＵ８０２が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェース８０７は、ネットワーク通信装置８９１に接続してプログラム又はデータを送受信する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ８０９は、ＣＤ−ＲＯＭ８９２からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ８０３を介してハードディスクドライブ８０８、及び通信インターフェース８０７に提供する。

【0124】

入出力コントローラ８０６には、ＲＯＭ８１０と、フレキシブルディスク・ドライブ８１１、及び入出力チップ８１２の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ８１０は、処理部１３，１３Ａが起動時に実行するブート・プログラム、あるいは処理部１３，１３Ａのハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ８１１は、フレキシブルディスク８９３からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ８０３を介してハードディスクドライブ８０８、及び通信インターフェース８０７に提供する。入出力チップ８１２は、フレキシブルディスク・ドライブ８１１、あるいはパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

【0125】

ＣＰＵ８０２が実行するプログラムは、フレキシブルディスク８９３、ＣＤ−ＲＯＭ８９２、又はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ８０８にインストールされ、ＲＡＭ８０３に読み出されてＣＰＵ８０２により実行される。ＣＰＵ８０２により実行されるプログラムは、処理部１３を、図１から図９に関連して説明した取得部１３１、移動制御部１３２、電圧制御部１３３、制御部１３４及び記憶部１３５として機能させ、処理部Ａを、図１から図１４に関連して説明した取得部１３１、移動制御部１３２Ａ、電圧制御部１３３、制御部１３４Ａ及び記憶部１３５Ａとして機能させる。

【0126】

以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク８９３、ＣＤ−ＲＯＭ８９２の他に、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）又はＰＤ（Ｐｈａｓｅ Ｄｉｓｋ）等の光学記録媒体、ＭＤ（ＭｉｎｉＤｉｓｋ）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶媒体を記録媒体として使用して、ネットワークを介したプログラムとして提供してもよい。

【0127】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

【0128】

（１）上述の実施形態において、電界強度測定部１０が電圧発生源１００を測定する場合に、その電源発生源１００の直上に移動して測定する場合について、説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３個（Ｎ＝３）の電圧発生源１００の表面電位測定の場合は、３つの異なる測定位置で測定すれば、電圧発生源１００の直上でなくてもよい。例えば、３個（Ｎ＝３）の電圧発生源１００の表面電位測定の場合は、電圧発生源１００の上方であって、且つ３つの異なる位置で測定すれば、電圧発生源１００の直上でなくてもよい。

【0129】

（２）第２の実施形態において、各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を式（７）に示す近似式で近似したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を近似する式は、電圧発生源１００の数に応じて変化する。そのため、本発明では、変換係数算出部１３７Ａは、各要素ｋ_ｉｊ（ｈ_ｎ）を、ある近似式に近似して、その近似式中の各係数を求めて記憶部１３５Ａに格納すればよい。

【0130】

（３）第２の実施形態において、変換関数群を測定距離ｈに応じた値に補正する補正方法として、ｋ（ｈ）を距離の関数として近似したが、これに限定されない。例えば、本発明では、電界強度Ｅ（ｈ）を距離の関数として近似したのちにｋを求めるようにして、変換関数群を測定距離ｈに応じた値に補正してもよい。

【符号の説明】

【0131】

１ 非接触表面電位測定装置
１０ 電界強度測定部
１１ 距離測定部
１２ 第１移動部
１３ 処理部
１００ 電圧発生源
１２１ ガイドレール
１２２ 駆動部
１３１ 取得部
１３２ 移動制御部
１３３ 電圧制御部
１３４ 制御部
１３５ 記憶部
１３６ 駆動制御部
１３７ 変換係数算出部
１３８ 変換部
３００ 電極
４００ 電圧発生装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】