特許 7288667 変形解析方法及び変形解析装置

(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】

(24)【登録日】2023-05-31

(45)【発行日】2023-06-08

(54)【発明の名称】変形解析方法及び変形解析装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20230601BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 G

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2019148680

(22)【出願日】2019-08-13

(65)【公開番号】P2021032566

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】503249810

【氏名又は名称】株式会社ＸＴＩＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100067736

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100192212

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 貴明

(74)【代理人】

【識別番号】100204032

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 浩之

(72)【発明者】

【氏名】今井 一宏

(72)【発明者】

【氏名】興梠 元伸

(72)【発明者】

【氏名】上島 敦彦

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２２６９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６８７５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１８０１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２

Ｇ０１Ｂ ９／００－９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物に測定光として照射されるレーザー光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ ，Ｙ）方向に走査して、上記測定対象物に照射され該測定対象物により反射された上記測定光の反射光と基準光との干渉光を検出することにより得られる干渉信号から、上記測定対象物の変形前後の上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を生成して、上記測定対象物の変形状態を解析する変形解析方法であって、
上記測定対象物の表面を走査手段により二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査される上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保持しておき、
上記測定光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる上記干渉信号から上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ） 空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を算出し、上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を加算することにより校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を上記測定対象物の変形前後において生成し、
変形前の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物の変形状態を解析することを特徴とする変形解析方法。

【請求項2】

三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における予め校正された座標位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）情報を与える校正治具に上記測定光を照射して得られる干渉信号から、上記走査手段により走査される上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を補正量の立体的な分布として生成して校正データ保持手段に保持しておくことを特徴とする請求項１に記載の変形解析方法。

【請求項3】

上記測定対象物は加熱により変形する部材であり、
加熱前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と加熱後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記測定対象物の熱変形の状態を解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変形解析方法。

【請求項4】

上記測定対象物は荷重により変形する梁部材であり、
荷重の印加前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と荷重の印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記梁部材の荷重による変形状態を解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変形解析方法。

【請求項5】

上記測定対象物は頭付き軸体であり、
軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記頭付き軸体の軸力による頭部の変形状態を解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変形解析方法。

【請求項6】

上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、
上記頭部の縁に基準点を設定し、基準点を中心に所定範囲内にある画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} ， Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数1】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とすることを特徴とする請求項５に記載の変形解析方法。

【請求項7】

上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ _Ｓ ＋Δｘ _Ｃ ，ｙ _Ｓ ＋Δｙ _Ｃ ，ｚ _Ｓ ＋Δｚ _Ｃ ） _{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ _Ｓ ＋Δｘ _Ｃ ，ｙ _Ｓ ＋Δｙ _Ｃ ，ｚ _Ｓ ＋Δｚ _Ｃ ） _{（Ａｆｔｅｒ）} について、
上記頭部の重心を求め、該重心から所定半径の円周上の各画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} ， Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数2】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とすることを特徴とする請求項５に記載の変形解析方法。

【請求項8】

三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物に照射する測定光として、レーザー光を出射する測定光発生手段と、
上記測定光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査する走査手段と、
上記走査手段により上記測定対象物の表面を走査する上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保持する校正データ保持手段と、
上記測定対象物に照射され該測定対象物により反射された上記測定光の反射光と基準光とが干渉光学系を介して干渉光として入射される光検出器により干渉信号を生成する干渉光検出手段と、
上記干渉光検出手段により得られる干渉信号から上記測定光が照射された上記測定対象物の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を演算し、上記校正データ保持手段により与えられる上記校正データ（Δｘ_Ｃ ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を加算することにより校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成する演算処理手段と
を備え、
上記演算処理手段により上記測定対象物の変形前後の上記測定対象物の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）から生成される変形前の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物の変形状態を解析することを特徴とする変形解析装置。

【請求項9】

上記走査手段は、上記測定対象物と上記測定光の光軸とを相対的に移動させて、上記測定光により上記測定対象物の表面を走査することを特徴とする請求項８に記載の変形解析装置。

【請求項10】

上記走査手段は、上記測定光を反射する角度が変化することにより光軸を移動させる二次元の可動ミラー機構からなることを特徴とする請求項９に記載の変形解析装置。

【請求項11】

上記走査手段は、上記測定光を反射する角度が変化することにより光軸を移動させる一次元の可動ミラー機構と、該一次元の可動ミラー機構による上記光軸の移動方向と直交する方向に上記測定対象物と上記測定光の光軸とを相対的に移動させる一次元の送り機構からなることを特徴とする請求項９に記載の変形解析装置。

【請求項12】

上記走査手段は、上記測定対象物又は上記測定光の光軸を二次元方向に移動させる二次元の送り機構からなることを特徴とする請求項９に記載の変形解析装置。

【請求項13】

上記走査手段は、上記測定光発生手段から出射されたレーザー光を測定光としてテレセントリック光学系を介して上記測定対象物に照射することを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項14】

上記校正データ保持手段には、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における予め校正された座標位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）情報を与える校正治具に上記測定光を照射して得られる干渉信号から、上記走査手段により走査される上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を生成して保持することを特徴とする請求項８乃至請求項１３の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項15】

上記測定対象物は加熱により変形する部材であり、
上記演算処理手段により、加熱前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と加熱後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記測定対象物の熱変形の状態を解析することを特徴とする請求項８乃至請求項１４の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項16】

上記測定対象物は荷重により変形する梁部材であり、
上記演算処理手段により、荷重の印加前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と荷重の印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記梁部材の荷重による変形状態を解析することを特徴とする請求項８乃至請求項１４の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項17】

上記測定対象物は頭付き軸体であり、
上記演算処理手段により、軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記頭付き軸体の軸力による頭部の変形状態を解析することを特徴とする請求項８乃至請求項１４の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項18】

上記演算処理手段では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部の縁に基準点を設定し、基準点を中心に所定範囲内にある画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} ， Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数3】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とすることを特徴とする請求項１７に記載の変形解析装置。

【請求項19】

上記演算処理手段では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部の重心を求め、該重心から所定半径の円周上の各画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数4】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とすることを特徴とする請求項１７に記載の変形解析装置。

【請求項20】

それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光と測定光を出射する第１及び第２の光源と、所定光路長の基準光路を通過させる上記基準光と上記測定対象物の表面に照射される測定光との干渉光を検出する基準光検出器と、所定光路長の基準光路を通過させた基準光と上記測定対象物の表面により反射された測定光の反射光との干渉光を検出する測定光検出器とを備えるレーザー距離計から出射される測定光で、上記走査手段により測定対象物の表面を上記測定面として二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、
上記演算処理手段により、上記基準光検出器により検出された干渉信号と上記測定光検出器により検出された干渉信号の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めて、上記測定対象物の変形状態を解析することを特徴とする請求項８乃至請求項１９の何れか１項に記載の変形解析装置。

【請求項21】

上記レーザー距離計は、上記基準光を出射する光コム発生器と、上記測定光を出射する光コム発生器を備える光コム距離計であることを特徴とする請求項２０項記載の変形解析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物の変形状態を解析する変形解析方法及び変形解析装置に関し、特に、三次元空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）においてレーザー干渉により距離測定を行って三次元の変形状態を解析する変形解析方法及び変形解析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、レーザー三次元計測装置により得られる三次元の形状情報を用いて測定対象物の変形状態を解析する三次元変形解析装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0003】

本件発明者等は、基準面に照射される基準光と測定面に照射される測定光との光コムの干渉光を基準光検出器により検出するとともに、上記基準面により反射された基準光と上記測定面により反射された測定光との光コムの干渉光を測定光検出器により検出して、上記基準光検出器と測定光検出器により得られる２つ干渉信号の時間差から、上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めることにより、高精度で、しかも短時間に行うことの可能な距離計及び距離測定方法並びに光学的三次元形状測定機を先に提案している（例えば、特許文献３参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－６６１６９号公報

【文献】特開２０１８－９６７０７号公報

【文献】特許第５２３１８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被締結物に締結されたボルトの軸力測定では、ボルトの締結前の頭部の距離画像を用いてボルトの頭部の窪み量（凹み量）を算出し、ボルトの締結後の頭部の距離画像を用いてボルトの頭部の窪み量（凹み量）を算出して、算出された締結前後の窪み量の差を算出することで、頭部の変位量を算出するようにしている。

【0006】

このようにボルトの締結後の頭部の距離画像を用いて頭部の変位量を得る場合、ボルトの締結により頭部が回転するので、締結前の頭部の距離画像と締結後の頭部の距離画像とでは頭部の向きが異なることになり、算出される頭部の変位量に誤差が発生する。

【0007】

特許文献２の開示技術では、頭部の距離画像を得るための撮像素子を締結前後の頭部の回転角度に対応するように回転させることにより、締結前後の頭部の距離画像における頭部の姿勢を同じにすることにより、誤差を少なくするようにしている。

【0008】

ボルトの締結における締結前後の頭部の回転による姿勢変化のように、力が加わる前後で測定対象物の姿勢が変化することがある。力による変形を検出するためには、物体の形状を正確に認識して同一の基準部位と注目点の相対高さ変化を求める必要がある。

【0009】

三次元計測装置を用いて三次元の変形状態を解析する場合、測定対象物に照射する測定光を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して測定対象物による上記測定光の反射光を検出することにより得られる距離画像には、測定光の光軸の傾斜や走査手段による走査誤差などに起因する誤差が含まれることになり、３次元的に校正されていない走査手段では、高さの計測精度が高い計測器を用いても測定対象物の姿勢変の変化のために二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差が高さに依存して拡大するため、注目点の高さ変化の検出を一層困難にする。この状況では、高精度で、しかも短時間に行うことの可能な光コム干渉による距離測定を行っても、変形解析の精度は二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差の制約を受け、光コム干渉による測定精度とはならない。

【0010】

これらの問題を回避するには、基準部位と注目点の高さが略同一になるように、撮像素子と測定対象物の距離を微調整し、二次元（Ｘ，Ｙ）平面内での測定対象物の角度が力の加わる前後で同一になるように撮像素子と測定対象物の相対角度の調整を行って、同一条件で注目点の高さを計測できるようにする必要がある。

【0011】

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差の制約を受けることなく、三次元空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において光コム干渉による測定精度で距離測定を行い、変形前後の測定対象物の距離画像を得て、三次元の変形状態を精度よく解析することのできる変形解析方法及び変形解析装置を提供することにある。

【0012】

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物に測定光として照射されるレーザー光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ ，Ｙ）方向に走査して、上記測定対象物に照射され該測定対象物により反射された上記測定光の反射光と基準光との干渉光を検出することにより得られる干渉信号から、上記測定対象物の変形前後の上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を生成して、上記測定対象物の変形状態を解析する変形解析方法であって、上記測定対象物の表面を走査手段により二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査される上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保持しておき、上記測定光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる上記干渉信号から上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ） 空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を算出し、上記校正データ（Δｘ_Ｃ ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を加算することにより校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を上記測定対象物の変形前後において生成し、変形前の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物の変形状態を解析することを特徴とする。

【0014】

本発明に係る変形解析方法では、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における予め校正された座標位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）情報を与える校正治具に上記測定光を照射して得られる干渉信号から、上記走査手段により走査される上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の校正データ（Δｘ_Ｃ ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を補正量の立体的な分布として生成して校正データ保持手段に保持しておくものとすることができる。

【0015】

また、本発明に係る変形解析方法では、上記測定対象物は加熱により変形する部材であり、加熱前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と加熱後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記測定対象物の熱変形の状態を解析するものとすることができる。

【0016】

また、本発明に係る変形解析方法では、上記測定対象物は荷重により変形する梁部材であり、荷重の印加前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と荷重の印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記梁部材の荷重による変形状態を解析するものとすることができる。

【0017】

また、本発明に係る変形解析方法では、上記測定対象物は頭付き軸体であり、軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記頭付き軸体の軸力による頭部の変形状態を解析するものとすることができる。

【0018】

また、本発明に係る変形解析方法では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部の縁に基準点を設定し、基準点を中心に所定範囲内にある画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数5】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とするものとすることができる。

【0019】

さらに、本発明に係る変形解析方法では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}、について、上記頭部の重心を求め、該重心から所定半径の円周上の各画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数6】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とするものとすることができる。

【0020】

また、本発明は、変形解析装置であって、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物に照射する測定光として、レーザー光を出射する測定光発生手段と、上記測定光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査する走査手段と、上記走査手段により上記測定対象物の表面を走査する上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保持する校正データ保持手段と、上記測定対象物に照射され該測定対象物により反射された上記測定光の反射光と基準光とが干渉光学系を介して干渉光として入射される光検出器により干渉信号を生成する干渉光検出手段と、上記干渉光検出手段により得られる干渉信号から上記測定光が照射された上記測定対象物の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を演算し、上記校正データ保持手段により与えられる上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を加算することにより校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成する演算処理手段とを備え、上記演算処理手段により上記測定対象物の変形前後の上記測定対象物の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）から生成される変形前の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物の変形状態を解析することを特徴とする。

【0021】

本発明に係る変形解析装置において、上記走査手段は、上記測定対象物と上記測定光の光軸とを相対的に移動させて、上記測定光により上記測定対象物の表面を走査するものとすることができる。

【0022】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記走査手段は、上記測定光を反射する角度が変化することにより光軸を移動させる二次元の可動ミラー機構からなるものとすることができる。

【0023】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記走査手段は、上記測定光を反射する角度が変化することにより光軸を移動させる一次元の可動ミラー機構と、該一次元の可動ミラー機構による上記光軸の移動方向と直交する方向に上記測定対象物と上記測定光の光軸とを相対的に移動させる一次元の送り機構からなるものとすることができる。

【0024】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記走査手段は、上記測定対象物又は上記測定光の光軸を二次元方向に移動させる二次元の送り機構からなるものとすることができる。

【0025】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記走査手段は、上記測定光発生手段から出射されたレーザー光を測定光としてテレセントリック光学系を介して上記測定対象物に照射するものとすることができる。

【0026】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記校正データ保持手段には、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における予め校正された座標位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）情報を与える校正治具に上記測定光を照射して得られる干渉信号から、上記走査手段により走査される上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の補正量の立体的な分布としての校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を生成して保持するものとすることができる。

【0027】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記測定対象物は加熱により変形する部材であり、上記演算処理手段により、加熱前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と加熱後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記測定対象物の熱変形の状態を解析するものとすることができる。

【0028】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記測定対象物は荷重により変形する梁部材であり、上記演算処理手段により、荷重の印加前に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と荷重の印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記梁部材の荷重による変形状態を解析するものとすることができる。

【0029】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記測定対象物は頭付き軸体であり、上記演算処理手段により、軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて、上記頭付き軸体の軸力による頭部の変形状態を解析するものとすることができる。

【0030】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記演算処理手段では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部の縁に基準点を設定し、基準点を中心に所定範囲内にある画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数7】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とするものとすることができる。

【0031】

また、本発明に係る変形解析装置において、上記演算処理手段では、上記頭付き軸体の頭部の軸力印加前に得られる上記頭付き軸体の頭部の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）} と軸力印加後に得られる上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部の重心を求め、該重心から所定半径の円周上の各画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、次の式

【数8】

にて示される差分Δｚを上記軸力印加前後の上記頭付き軸体の頭部の変形量とするものとすることができる。

【0032】

また、本発明に係る変形解析装置では、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光と測定光を出射する第１及び第２の光源と、所定光路長の基準光路を通過させる上記基準光と上記測定対象物の表面に照射される測定光との干渉光を検出する基準光検出器と、所定光路長の基準光路を通過させた基準光と上記測定対象物の表面により反射された測定光の反射光との干渉光を検出する測定光検出器とを備えるレーザー距離計から出射される測定光で、上記走査手段により測定対象物の表面を上記測定面として二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、上記演算処理手段により、上記基準光検出器により検出された干渉信号と上記測定光検出器により検出された干渉信号の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めて、上記測定対象物の変形状態を解析するものとすることができる。

【0033】

さらに、上記レーザー距離計は、上記基準光を出射する光コム発生器と、上記測定光を出射する光コム発生器を備える光コム距離計であるものとすることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明では、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物に測定光として照射されるレーザー光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、上記測定対象物に照射され該測定対象物により反射された上記測定光の反射光と基準光との干渉光を検出することにより得られる干渉信号から、上記測定対象物の変形前後の上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を生成して、上記測定対象物の変形状態を解析するにあたり、測定対象物の表面を走査手段により二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査される上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保持しておき、上記測定光により上記測定対象物の表面を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる上記干渉信号から、上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成するので、測定対象物の表面に照射する測定光の光軸の傾きや走査手段による走査の非線形性など起因する二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差を除去した距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）により高精度に変形解析を行うことができる。

【0035】

また、光コム距離計により得られる上記干渉信号から校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成することにより、三次元空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において光コム干渉による測定精度で距離測定を行い、高精度に変形解析を行うことができる。

【0036】

したがって、本発明によれば、二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差の制約を受けることなく、三次元空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において光コム干渉による測定精度で距離測定を行い、変形前後の測定対象物の距離画像を得て、三次元の変形状態を精度よく解析することのできる変形解析方法及び変形解析装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明を適用した変形解析装置の基本構成を示す模式図である。

【図2】上記変形解析装置に備えられたレーザー距離計の基本構成を示す模式図である。

【図3】上記変形解析装置に備えられたレーザースキャナの構成を模式的に示す模式斜視図である。

【図4】上記レーザースキャナの変形例を模式的に示す模式斜視図である。

【図5】上記変形解析装置において校正データを取得するために用いられる校正治具の構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は校正治具の正面図であり、（Ｂ）は校正治具の平面図である。

【図6】上記校正治具における校正球により与えられる、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）の説明に供する図であり、（Ａ）は校正球の正面図であり、（Ｂ）は校正球の平面図である。

【図7】上記校正治具における校正球に適用する最小二乗球による校正の説明に供する校正球の正面図である。

【図8】一次元の可動ミラー機構の校正に校正治具として用いられる校正板の構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は校正板の平面図、（Ｂ）は校正板の正面図、（Ｃ）は校正板の側面図である。

【図9】上記変形解析装置に備えられたレーザー距離計により観測される校正板のスリットの形状を示す模式図であり、（Ａ）は焦点位置における距離画像のスリット形状を示し、（Ｂ）は高さ位置（ｚ）における距離画像のスリット形状を示し、（Ｃ）は２つの距離画像のスリット形状を重ねて示した模式図である。

【図10】上記校正板に測定光を照射して校正データを取得する処理の説明に供する図であり、（Ａ）は上記校正板に測定光を照射する上記レーザー距離計のヘッド部の正面図であり、（Ｂ）は上記レーザー距離計のヘッド部の側面図である。

【図11】上記校正板による校正データの取得処理の手順を示すフローチャートである。

【図12】上記変形解析装置により実施される本発明に係る変形解析方法の手順を示すフローチャートである。

【図13】加熱により変形する部材を測定対象物として変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、上記変形解析装置により変形解析する場合の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前の測定対象物の正面図であり、（Ｂ）は変形後の測定対象物の正面図である。

【図14】荷重により変形する部材を測定対象物として変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、上記変形解析装置により変形解析する場合の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前の測定対象物の正面図であり、（Ｂ）は変形後の測定対象物の正面図である。

【図15】軸力により変形する頭付き軸体を測定対象物として変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前の軸体頭部の正面図であり、（Ｂ）は変形後の軸体頭部の正面図である。

【図16】基準点を設定して頭付き軸体の変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前の頭付き軸体の状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は頭付き軸体の正面図である。

【図17】基準点を含むｘｙ平面を基準面として頭付き軸体の変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形後の頭付き軸体の状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は変形後の頭付き軸体の正面図である。

【図18】重心から所定半径の円周を含むｘｙ平面を基準面として頭付き軸体の変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前の頭付き軸体の状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は変形前の頭付き軸体の正面図である。

【図19】重心から所定半径の円周を含むｘｙ平面を基準面として頭付き軸体の変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形後の頭付き軸体の状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は変形後の頭付き軸体の正面図である。

【図20】六角形の頭部を有するボルトの締結時の軸力による頭部の変形を解析する変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形前のボルトの状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は変形前のボルトの正面図である。

【図21】六角形の頭部を有するボルトの締結時の軸力による頭部の変形を解析する変形解析を行う例の説明に供する模式図であり、（Ａ）は変形後のボルトの状態を模式的に示す図であり、（Ｂ）は変形後のボルトの正面図である。

【図22】上記変形解析装置におけるレーザー距離計として備えられる光コム距離計の具体的な構成例を示す模式図である。

【図23】上記変形解析装置に備えられる光コム距離計の他の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

【0039】

本発明は、例えば図１に示すような構成の変形解析装置１００に適用される。

【0040】

この変形解析装置１００は、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間においてレーザー光の干渉による三次元距離計測により、測定対象物１の形状変化を解析するものであって、測定対象物１が載置される測定台１０の上方に設けられたレーザー距離計２０、レーザー距離計２０から出射される測定光Ｌsにより測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査する走査部３０、上記レーザー距離計２０の干渉光検出部２５により得られるレーザー光の干渉信号Ｓ_Ｍが供給される演算処理装置４０などからなる。

【0041】

図２は、この変形解析装置１００に備えられたレーザー距離計２０の基本構成を示す模式図である。

【0042】

レーザー距離計２０は、測定対象物１に照射する測定光Ｌsとしてレーザー光を発生して出射する測定光発生器２１と、測定対象物１の表面１ａに照射した測定光Ｌsが該測定対象物１の表面１ａにより反射された反射光Ｌs’の干渉光を検出してレーザー光の干渉信号Ｓ_Ｍを生成する干渉光検出部２５を備える。

【0043】

干渉光検出部２５は、測定光発生器２１から出射されたレーザー光が入射されるビームスプリッタ２２と、ビームスプリッタ２２により反射されたレーザー光が基準光Ｌ_ｒｅｆとして入射される基準面２３と、基準面２３に入射された基準光Ｌ_ｒｅｆが該基準面２３により反射された反射光Ｌ_ｒｅｆ’がビームスプリッタ２２を透過して入射されるとともにビームスプリッタ２２を透過したレーザー光が測定光Ｌｓとして測定対象物１の表面１ａに照射され、該測定対象物１の表面１ａにより反射された反射光Ｌｓ’がビームスプリッタ２２により反射されて入射されると干渉光検出器２４を備える。

【0044】

干渉光検出器２４は、ビームスプリッタ２２を介して入力される基準面２３による反射光Ｌ_ｒｅｆ’と測定対象物１の表面１ａによる反射光Ｌｓ’の干渉光を検出して干渉信号Ｓ_Ｍを生成する。

【0045】

この干渉光検出器２４により生成される干渉信号Ｓ_Ｍは、測定光発生器２１からレーザー光が出射されて反射光Ｌ_ｒｅｆ’、反射光Ｌｓ’として干渉光検出器２４に入射されるまでに通過する各光路の光路長の差分に対応する時間差を示す位相情報を含むものとなっている。

【0046】

このレーザー距離計２０では、後述するように演算処理装置４０の演算処理部４１において、上記干渉信号Ｓ_Ｍに含まれる時間差を示す位相情報から、上記光路長の差分として測定対象物１の表面１ａまでの距離を求めることができる。すなわち、光路長の差分として与えられる測定対象物１の表面１ａまでの距離は、上記時間差に真空中の光速Ｃをかけて屈折率ｎｇで割ることにより算出することができる。

【0047】

図３は、この変形解析装置１００の走査部３０として備えられたレーザースキャナ３０Ａの構成を模式的に示す斜視図である。

【0048】

レーザースキャナ３０Ａは、２つのモータ３１Ｘ、３１Ｙと２つのミラー３２Ｘ、３２Ｙからなる２軸のガルバノミラー機構３３とテレセントリックｆ-θレンズ３５からなる。

【0049】

レーザー距離計２０から出射された測定光Ｌｓは、第１のミラー３２Ｘにより反射されて第２のミラー３２Ｙに入射され、第２のミラー３２Ｙにより反射されてテレセントリックｆ-θレンズ３５を介して測定対象物１の表面１ａに照射される。

【0050】

第１のミラー３２Ｘは、モータ３１Ｘにより駆動されることにより、測定光Ｌｓの反射角度が変化して、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間のＸ軸方向に測定光Ｌｓの光軸を移動させる。また、第２のミラー３２Ｙは、モータ３１Ｙにより駆動されることにより、測定光Ｌｓの反射角度が変化して、三次元空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＹ軸方向に測定光Ｌｓの光軸を移動させる。

【0051】

すなわち、レーザー距離計２０から出射された測定光Ｌｓは、その光軸が二次元の可動ミラー機構である２軸のガルバノミラー機構３３により二次元（Ｘ，Ｙ）方向に移動され、テレセントリックｆ-θレンズ３５を介してＺ軸方向から測定対象物１の表面１ａに照射される。

【0052】

測定対象物１の表面１ａは、テレセントリックｆ-θレンズ３５を介してＺ軸方向から照射される測定光Ｌｓにより二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査される。

【0053】

すなわち、レーザースキャナ３０Ａは、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物１にレーザー光を測定光Ｌsとして照射して、測定対象物１の表面１ａを測定光Ｌｓすなわちレーザー光により走査する走査手段として機能する。

【0054】

テレセントリックｆ-θレンズ３５を介してＺ軸方向から測定対象物１の表面１ａに照射された測定光Ｌsは、該測定対象物１の表面１ａで反射され、その反射光Ｌs’がレーザースキャナ３０Ａに戻される。

【0055】

なお、上記２軸のガルバノミラー機構３３における二つのミラー３２Ｘ、３２Ｙは、それぞれポリゴンミラーに置き換えることができる。また、テレセントリックｆ-θレンズ３５は、該テレセントリックｆ-θレンズと同等の光学特性を有するテレセントリック光学系に置き換えることができる。

【0056】

この変形解析装置１００では、レーザー距離計２０から測定光Ｌｓが走査部３０を介して測定対象物１に向けてＺ軸方向から照射され、測定対象物１の表面１ａでＺ軸方向に反射された反射光Ｌｓ’がレーザー距離計２０の干渉光検出部２５に戻り、測定対象物１の表面１ａまでの距離が演算処理装置４０の演算処理部４１において算出される。

【0057】

なお、この変形解析装置１００の走査部３０は、レーザー距離計２０から光レーザー光を測定光Ｌｓとして出射するヘッド部を機械的に二次元（Ｘ，Ｙ）方向に移動させるＸＹステージであってもよい。また、測定台１０上にＸＹステージを設置して、ＸＹステージにより測定対象物１を二次元（Ｘ，Ｙ）方向に移動させるようにしてもよい。すなわち、ＸＹステージにより、測定対象物1と測定光Ｌｓの光軸とを相対的に移動させて、測定光Ｌｓにより測定対象物1の表面１ａを走査することができる。

【0058】

また、図４に示すように、一次元の可動ミラー機構３３Ｘと機械的な送り機構を組み合わせた構成の走査部３０Ｂにより、測定対象物１の表面１ａに照射する測定光Ｌｓを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に移動させるようにしてもよい。

【0059】

すなわち、図４に示す走査部３０Ｂは、モータ３１Ｘにより駆動されるミラー３２Ｘからなる1軸のガルバノミラー機構すなわち一次元の可動ミラー機構３３Ｘと、この一次元の可動ミラー機構３３Ｘにより光軸がＸ軸方向に移動される測定光ＬｓをＺ軸方向から測定対象物１の表面１ａに照射させるテレセントリックｆ-θレンズ（あるいはテレセントリックｆ-θレンズと同等の光学特性を有するテレセントリック光学系）３５’、上記一次元の可動ミラー機構３３Ｘによる光軸の移動方向すなわちＸ軸方向と直交するＹ軸方向に測定対象物1と測定光Ｌｓの光軸とを相対的に移動させるＹステージからなる一次元の送り機構３６Ｙとを備える。

【0060】

この図４に示す走査部３０Ｂでは、測定台１０上に一次元の送り機構３６ＹとしてＹステージが設置されている。

【0061】

そして、この変形解析装置１００では、走査部３０により測定対象物１の表面１ａを走査する測定光Ｌsが該測定対象物１の表面１ａで反射され、その反射光Ｌs’が走査部３０を介してレーザー距離計２０に戻されることにより、レーザー距離計２０の干渉光検出部２５において、基準面２３による反射光Ｌ_ｒｅｆ’と測定対象物１による反射光Ｌｓ’の干渉光を検出して干渉信号Ｓ_Ｍを生成し、演算処理装置４０の演算処理部４１において測定対象物１の表面１ａまでの距離が算出される。

【0062】

この変形解析装置１００における演算処理装置４０は、上記レーザー距離計２０の干渉光検出部２５により得られる干渉信号Ｓ_Ｍに基づいて上記測定対象物１の変形状態を解析する演算処理部４１、校正データを上記演算処理部４１に与える校正データ保持部４２、これらを制御する制御部４３などの機能を有する。制御部４３は、走査部３０の動作制御も行う機能を有している。

【0063】

演算処理装置４０は、制御部４３により走査部３０を制御して測定光Ｌｓで上記測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査すると同時に、レーザー距離計２０により測定対象物１の表面１ａまでの距離を計測して距離情報を取得して、演算処理部４１において、測定光Ｌｓの照射位置とその場所まで距離を複数の点について蓄積することにより非接触で測定対象物１の三次元形状を示す距離画像情報を上記測定対象物１の変形前後において生成し、変形前後の距離画像情報により測定対象物１の変形状態を解析する。

【0064】

この変形解析装置１００において、校正データ保持部４２には、例えば、図５の（Ａ），（Ｂ）に示すような構造の校正治具５０を用いて取得される校正データ（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が保持される。

【0065】

ここで、図５の（Ａ）は校正治具５０の平面図であり、（Ｂ）は校正治具５０の正面図である。

【0066】

校正治具５０は、JIS／ISO規格が要求する熱膨張係数を持つ材料で作られた基板５１と、基板５１上に複数の鋼球を配列し、鋼球の中心座標が校正された多連の校正球５２からなる。

【0067】

基板５１は、格子状の交点位置すなわち二次元（Ｘ，Ｙ）座標位置に形成された複数の円錐面５３を備え、円錐面５３に鋼球を接触させて保持することにより、格子状の交点位置すなわち二次元（Ｘ，Ｙ）座標位置に校正球５２を保持する。なお、円錐面５３の中央部に貫通穴を設け、下面からタップ加工された鋼球にねじを通して、鋼球を円錐面５３に引き込んで保持するようにしても良い。

【0068】

校正球５２には、校正に際して中心座標を決定するのに十分な精度が得られる計測器の精度と比べて真球度の十分高い鋼球が用いられる。

【0069】

この校正治具５０における校正球５２の正面図と平面図を図６の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、校正球５２は、その半径がｒであれば、校正球５２の中心から高さｚの位置のｘｙ平面では、半径ｓ
ｓ＝√（ｒ^２－ｚ^２）
の円周上に校正球５２の表面が位置するので、真球度の十分高い半径ｒが既知の鋼球を校正球５２とすることにより、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における校正された座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）を与えることができる。

【0070】

この変形解析装置１００では、走査部３０により図５に示す校正治具５０にＺ軸方向から測定光Ｌｓを照射して、校正治具５０の上面を走査することにより、校正治具５０の上面の三次元形状をレーザー距離計２０で計測することにより得られる距離画像について、例えば、レーザー距離計２０による測定結果と得られる校正治具５０の表面までの距離が最短となる校正球５２の頂部ｐの座標位置（ｘ_ｐ＋Δｘ_ｐ，ｙ_ｐ＋Δｙ_ｐ，ｚ_ｐ＋Δｚ_ｐ）を求め、半径ｒの校正球５２により与えられる頂部ｐの座標位置（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ，ｚ_ｐ）に対する誤差（Δｘ_ｐ，Δｙ_ｐ，Δｚ_ｐ）を算出するとともに、中心ｏから高さｚの位置のｘｙ平面における半径ｓ
ｓ＝√（ｒ^２－ｚ^２）
の円周上にある座標位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）に対する誤差（Δｘ_ｘ，Δｙ_ｙ，Δｚ_ｚ）を算出して校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）として保存することができる。

【0071】

なお、校正治具５０の各校正球５２は校正された接触式三次元計測器などの基準器によって表面の複数点の座標が測定され、測定データに最小二乗球を当てはめることによって中心座標ｏ＝（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）と半径ｒの真値が求められているものとする。

【0072】

ここで、レーザー距離計２０から走査部３０を介して校正治具５０に照射する測定光Ｌｓの射出方向がＺ軸方向と一致していない場合には、レーザー距離計２０により校正球５２の表面までの距離が等しい測定結果が得られる校正球５２の表面の座標位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）は、上記ｘｙ平面における半径ｓの円周上からずれるので、そのずれ量から測定光Ｌｓの射出方向の変化についての校正データを得ることができる。

【0073】

また、この校正治具５０では、また、測定データに最小二乗球を当てはめることによって中心座標を求めるようにして、三次元座標の校正を行うようにすることができる。

【0074】

この校正治具５０における校正球５２は、図７に示すように、その半径がｒ（＞０）、中心座標がＳ_０＝（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）である場合、表面の任意の点ｓの座標Ｓ_ｓは
｜Ｓ_ｓ－Ｓ_０｜＝ｒ
を満たす。校正治具５０の各校正球５２は校正された接触式三次元計測器などの基準器によって表面の複数点の座標が測定され、測定データに最小二乗球を当てはめることによって中心座標Ｓ_０＝（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０）と半径ｒの真値が求められているものとする。

【0075】

そして、この変形解析装置１００では、走査部３０により図５に示す校正治具５０にＺ軸方向から測定光Ｌｓを照射して、校正治具５０の上面を走査することにより得られる距離画像について、校正治具５０の各校正球５２の測定データにそれぞれ最小二乗球を当てはめて中心座標を求める。校正球５２の球間距離または相対座標が校正値と一致するような補正量を求める。さらに校正治具５０の設置高さを変えながら同じ測定を実施することによって補正量の立体的な分布として校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を保存することができる。

【0076】

ここで、レーザー距離計２０から走査部３０を介して校正治具５０に照射する測定光Ｌｓの射出方向がＺ軸方向と一致していない場合であっても、回転座標変換を含む型式で校正データを得ることができる。

【0077】

また、一次元の可動ミラー機構３３Ｘの校正には、例えば、図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すような構造の校正板６０を用いることができる。
ここで、図８の（Ａ）は校正板６０の平面図、（Ｂ）は校正板６０の正面図、（Ｃ）は校正板６０の側面図である。

【0078】

この校正板６０は、例えば幅２ｍｍ×長さ８ｍｍのスリット６２が４ｍｍ間隔で二列に形成された厚さ２ｍｍの平板６１からなる。

【0079】

レーザー距離計２０から走査部３０Ｂを介して照射される測定光Ｌｓで校正板６０を走査すると、スリット６２以外の部分では測定光Ｌｓが反射されてレーザー距離計２０に反射光Ｌｓ’が戻るが、スリット６２の部分では測定光Ｌｓが通過してしまいレーザー距離計２０に反射光Ｌｓ’が戻らないので、例えば図９の（Ａ）に示すように、レーザー距離計２０により観測される校正板６０の距離画像には、一次元の可動ミラー機構３３ＸによるＸ軸方向の走査速度の変化はスリット間隔の変化として現れ、Ｘ軸方向の走査が直線的でない場合にはスリット６２のＹ軸方向への位置ずれとなって現れる。図９の（Ａ）において、●はスリット６２の中心位置を示している。

【0080】

なお、ここでは、Ｙステージからなる一次元の送り機構３６Ｙの校正は、別途行われているものとする。

【0081】

焦点位置での２次元的な校正を行い、レーザー距離計２０により得られる校正板６０の高さ情報と光強度情報から、焦点位置でのスリット６２の中心座標を決定することにより、焦点位置での校正データを得ることができる。

【0082】

また、レーザー距離計２０のヘッド部をＺ軸方向に移動させて、高さ位置ｚにおいて２次元的な校正を行い、レーザー距離計２０により得られる校正板６０の高さ情報と光強度情報から、高さ位置ｚでのスリット６２の中心座標を決定することにより、高さ位置ｚでの校正データを得ることができる。

【0083】

さらに、上記焦点位置でのスリット６２の中心座標と高さ位置ｚでのスリット６２の中心座標のずれは、一次元の可動ミラー機構３３ＸによるＸ軸方向の走査における測定光Ｌｓの光軸のＺ軸に対する傾き、すなわち、測定光Ｌｓの射出方向の変化を示しているので、そのずれ量から測定光Ｌｓの射出方向の変化についての校正データを得ることができる。

【0084】

図１０の（Ａ），（Ｂ）は、校正板６０に測定光Ｌｓを照射して校正データを取得する処理の説明に供する図であり、（Ａ）は校正板６０に測定光を照射する変形解析装置１００におけるレーザー距離計２０のヘッド部２０ａの正面図であり、（Ｂ）はレーザー距離計２０のヘッド部２０ａの側面図である。

【0085】

校正データの取得処理では、図１０の（Ａ），（Ｂ）に示すように、測定光Ｌｓを校正板６０に照射し、走査部３０Ｂにより測定光Ｌｓで校正板６０をＸ軸方向に走査しながらＹ軸方向に走査して、焦点位置において、レーザー距離計２０により校正板６０の高さ情報と光強度情報を得て、焦点位置でのスリット６２の中心座標を決定するとともに、レーザー距離計２０のヘッド部２０ａをＺ軸方向に移動した高さ位置ｚにおいて、レーザー距離計２０により校正板６０の高さ情報と光強度情報を得て、焦点位置でのスリット６２の中心座標を決定して、決定された各スリット６２の中心座標に基づいて、三次元の校正データを生成する。

【0086】

すなわち、この校正板６０による校正データの取得処理は、図１１のフローチャートに示す手順に従って行われる。

【0087】

校正データの取得処理では、先ず、第１の手順（ＳＴ１）において焦点位置での２次元的な校正を行う。

【0088】

第２の手順（ＳＴ２）では、レーザー距離計２０により校正板６０の高さ情報と光強度情報を得て、焦点位置でのスリット６２の中心座標を決定する。

【0089】

ここで、レーザー距離計２０により観測される校正板６０の焦点位置における距離画像の例を示す図９の（Ａ）おいて、●がスリット６２の中心位置を示している。

【0090】

第３の手順（ＳＴ３）では、レーザー距離計２０のヘッド部２０ａをＺ軸方向に移動する。

【0091】

第４の手順（ＳＴ４）では、高さ位置ｚにおいてレーザー距離計２０により校正板６０の高さ情報と光強度情報を得て、高さ位置ｚでのスリット６２の中心座標を決定する。

【0092】

ここで、レーザー距離計２０により観測される校正板６０の高さ位置ｚにおける距離画像の例を示す図９の（Ｂ）おいて、○がスリット６２の中心位置を示している。

【0093】

そして、第５の手順（ＳＴ５）では、第２の手順（ＳＴ２）にて決定された焦点位置でのスリット６２の中心座標と、第４の手順（ＳＴ４）にて決定された高さ位置ｚでのスリット６２の中心座標とに基づいて、三次元の校正データを生成する。

【0094】

ここで、図９の（Ｃ）は、図９の（Ａ）に示したレーザー距離計２０により観測される校正板６０の焦点位置における距離画像の例と、図９の（Ｂ）に示したレーザー距離計２０により観測される校正板６０の高さ位置ｚにおける距離画像の例を重ね合わせた図である。

【0095】

図９の（Ｃ）において、レーザー距離計２０により観測される校正板６０の画像の例における●にて示される焦点位置でのスリット６２の中心位置と○にて示される高さ位置ｚでのスリット６２の中心位置のずれは、Ｘ軸方向の走査における測定光Ｌｓの光軸のＺ軸に対する傾き、すなわち、測定光Ｌｓの射出方向の変化を示しているので、それぞれのＸＹ軸方向のスリット６２の中心座標の変化量とＺ軸方向における移動量から、測定光Ｌｓの射出方向を三次元のベクトルとして求めることができ、この三次元のベクトルから三次元の校正データを生成することができる。

【0096】

この変形解析装置１００において、演算処理装置４０の演算処理部４１では、上記干渉光検出部２５により得られる干渉信号Ｓ_Ｍから上記測定光Ｌｓが照射された上記測定対象物１の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ）を演算し、上記校正データ保持部４２により与えられる上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された三次元位置情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成する。

【0097】

そして、上記演算処理部４１により上記測定対象物１の変形前後の上記測定対象物１の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）から生成される変形前の上記測定対象物１の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物１の変形状態を解析する。

【0098】

この変形解析装置１００では、図１２のフローチャートに示す手順に従って、本発明に係る変形解析方法を実施する。

【0099】

すなわち、この変形解析装置１００では、三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において測定対象物１に測定光Ｌｓとして照射されるレーザー光により上記測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、上記測定対象物１に照射され該測定対象物１により反射された上記測定光Ｌｓの反射光Ｌｓ’と基準光との干渉光を検出することにより得られる干渉信号Ｓ_Ｍから、上記測定対象物１の変形前後の上記測定光Ｌｓの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を生成して、上記測定対象物１の変形状態を解析する解析処理を行うに当たり、上記測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査する上記測定光の照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を校正データ保持部４２に保持しておく（ステップＳＴ１１）。

【0100】

そして、この変形解析装置１００における演算処理装置４０では、インストールされている測定制御プログラムにしたがって、レーザー距離計２０から出射されるレーザー光を走査部３０を介して測定光Ｌｓとして測定対象物１に照射し、走査部３０により測定光Ｌｓで上記測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、上記測定対象物１に照射され該測定対象物１により反射された上記測定光Ｌｓの反射光Ｌｓ’と基準光との干渉光をレーザー距離計２０の干渉信号検出部２５で検出することにより得られる干渉信号Ｓ_Ｍから、演算処理装置４０の演算処理部４１により、上記測定光Ｌｓの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）すなわち測定対象物１の表面１ａまでの距離情報（ｚ_Ｓ）を得る測定処理を測定対象物１の変形前と変形後に実行する。

【0101】

すなわち、変形前の測定対象物１の表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる干渉信号Ｓ_Ｍから生成される測定光Ｌｓの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ_Ｓ）を上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}を演算処理部４１により生成し（ステップＳＴ１２）、その後に、測定対象物１を変形させて（ステップＳＴ１３）、変形後の測定対象物１の表面１ａを測定光Ｌｓにより二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる干渉信号Ｓ_Ｍから生成される測定光Ｌｓの照射位置（ｘ，ｙ，ｚ）までの距離情報（ｚ）を上記校正データΔｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を演算処理部４１により生成する（ステップＳＴ１４）。

【0102】

さらに、この変形解析装置１００における演算処理装置４０では、インストールされている検査制御プログラムにしたがって、変形前の上記測定対象物の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と変形後の上記測定対象物１の上記校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を用いて上記測定対象物の変形状態を解析して、変形量が所定の閾値よりも大きい否かにより良否判定を行う（ステップＳＴ１５）。

【0103】

ここで、レーザー距離計２０により測定光Ｌｓで上記測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、演算処理装置４０の演算処理部４１で測定対象物１の表面１ａまでの距離情報（ｚ）を取得するとともに校正処理を行う測定制御プログラムでは、校正処理のための処理プログラムを組み込む必要があり、既存の測定制御プログラムの変更大きくなってしまうので、演算処理装置４０には、測定対象物１の表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して得られる干渉信号Ｓ_Ｍから測定光Ｌｓの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの点群の距離情報（ｚ_Ｓ）あるいは格子状に補完された距離情報（ｚ_Ｓ）を生成して距離画像情報（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）を得る測定制御プログラムと、距離画像情報（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）から校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成する変換処理プログラムをインストールするようにしてもよい。

【0104】

この変形解析装置１００では、例えば、加熱により変形する部材１Ａを測定対象物１とし、図１３の（Ａ）に示すように、加熱前の部材１Ａの表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、演算処理装置４０の演算処理部４１にて得られる校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と、図１３の（Ｂ）に示すように加熱後の変形した部材１Ａの表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、演算処理部４１にて得られる校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を演算処理装置４０により生成して、加熱前の部材１Ａの表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と加熱後の部材１Ａの表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}との差分を検出することにより、加熱前の距離画像情報（（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}を基準値として加熱後の部材１Ａの変形量Δｚ
Δｚ＝（ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}－（ｚ_Ｓ＋Δｚ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}
を算出することができる。

【0105】

また、この変形解析装置１００では、例えば、荷重により変形する梁部材１Ｂを測定対象物１とし、図１４の（Ａ）に示すように、荷重を印加する前の梁部材１Ｂの表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と、図１４の（Ｂ）に示すように重量物２を載せることにより重力による荷重の印加後の変形した梁部材１Ｂの表面１ａを測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を演算処理装置４０の演算処理部４１により生成して、荷重により変形する前の梁部材１Ｂの表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と荷重により変形した後の梁部材１Ｂの表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}との差分を検出することにより、変形前の距離画像情報（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ，ｚ＋Δｚ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}を基準値として変形後の梁部材１Ｂの変形量を算出することができる。

【0106】

さらに、この変形解析装置１００では、例えば、軸部１ｃ_１の軸力印加により頭部１ｃ_２が変形するスタッドボルト、頭付きスタッド、釘、螺子、ボルト、リベットなどの頭付き軸体１Ｃを測定対象物１とし、図１５の（Ａ）に示すように、軸部１ｃ_１に引っ張り力を印加する前の頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の表面を測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、演算処理装置４０の演算処理部４１にて得られる校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と、図１５の（Ｂ）に示すように軸部１ｃ_１に引っ張り力を印加した後の変形した軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の表面を測定光Ｌｓで二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、演算処理部４１にて得られる校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}を演算処理部４１により生成して、引っ張り力により変形する前の頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}と引っ張り力により変形した後の頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の表面形状を示す距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}との差分を検出することにより、変形前の距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}を基準値として変形後の頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の変形量Δｚ
Δｚ＝（ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}－（ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}
を算出することができる。

【0107】

ここで、頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の変形解析では、頭部１ｃ_２の距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}、（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、例えば、図１６、図１７に示すように、上記頭部１ｃ_２の縁に基準点Ｐを設定し、基準点Ｐを中心に所定範囲内にある画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部１ｃ_２の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、その差分Δｚ
Δｚ＝Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}－Δｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}
を軸力印加前後の上記頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の変形量Δｚとすることができる。このように、変形前後の距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}、（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、基準点Ｐからの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}の差分Δｚを変形量Δｚとすることで、より精度の高い変形解析を行うことができる。

【0108】

図１６は変形前の頭付き軸体１Ｃの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は軸体１Ｃの平面図であり、（Ｂ）は頭付き軸体１Ｃの正面図である。

【0109】

図１７は変形後の頭付き軸体１Ｃの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は軸体１Ｃの平面図であり（Ｂ）は頭付き軸体１Ｃの正面図である。

【0110】

また、上記頭部１ｃ_２の縁に沿って複数の基準点Ｐを含むｘｙ平面を基準面とすることもできる。

【0111】

さらに、例えば、図１８、図１９に示すように、頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の変形解析では、頭部１ｃ_２の距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}、（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）_{（Ａｆｔｅｒ）}について、上記頭部１ｃ_２の重心Ｏを求め、該重心Ｏから所定半径ｒ_０の円周上の各画素の距離情報の平均値を基準面として該基準面から頭部１ｃ_２の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、その差分Δｚ
Δｚ＝Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}－Δｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}
を上記軸力印加前後の上記頭付き軸体１Ｃの頭部１ｃ_２の変形量Δｚとすることができる。

【0112】

図１８は変形前の頭付き軸体１Ｃの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は軸体１Ｃの平面図であり、（Ｂ）は頭付き軸体１Ｃの正面図である。

【0113】

図１９は変形後の頭付き軸体１Ｃの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は軸体１Ｃの平面図であり（Ｂ）は頭付き軸体１Ｃの正面図である。

【0114】

この変形解析装置１００では、測定対象物１の表面１ａを走査部３０により二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査される上記測定光Ｌｓの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）の上記三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）を校正データ保持部４２に保持しておき、走査部３０により測定光Ｌｓで測定対象物１の表面１ａを二次元（Ｘ，Ｙ）方向に走査して、レーザー距離計２０により得られる干渉信号Ｓ_Ｍから、演算処理装置４０の演算処理部４１で測定対象物１の表面１ａの照射位置（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）までの距離情報（ｚ）を取得して、上記校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成するので、測定対象物１の表面１ａに照射する測定光Ｌｓの光軸の傾きや走査部３０による走査の非線形性など起因する二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差を除去した距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）により高精度に変形解析を行うことができる。

【0115】

この変形解析装置１００では、例えば、図２０、図２１に示すように、六角形の頭部１ｄ_２を有する六角ボルト１Ｄの締結時の軸力による頭部１ｄ_２の変形量を解析する場合に、軸部１ｄ_１に軸力を発生させて軸力を頭部１ｄ_２に印加するために、頭部１ｄ_２を回転させても、演算処理装置４０の演算処理部４１において、校正データ（Δｘ_Ｃ，Δｙ_Ｃ，Δｚ_Ｃ）により校正された距離画像情報（ｘ_Ｓ＋Δｘ_Ｃ，ｙ_Ｓ＋Δｙ_Ｃ，ｚ_Ｓ＋Δｚ_Ｃ）を生成することにより、測定対象物１の表面１ａに照射する測定光Ｌｓの光軸の傾きや走査部３０による走査の非線形性など起因する二次元（Ｘ，Ｙ）平面内の座標誤差が除去されるので、この変形解析装置１００では、頭部１ｄ_２の回転前後において、上述の如く基準面から頭部１ｄ_２の最深点までの深さΔｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}，Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}をそれぞれ求め、その差分Δｚ
Δｚ＝Δｚ_{（Ａｆｔｅｒ）}－Δｚ_{（Ｂｅｆｏｒｅ）}
を上記軸力印加前後の上記六角ボルト１Ｄの頭部１ｄ_２の変形量Δｚとして、高精度に変形解析を行うことができる。

【0116】

図２０は変形前の六角ボルト１Ｄの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は六角ボルト１Ｄの平面図であり、（Ｂ）は六角ボルト１Ｄの正面図である。

【0117】

図２１は変形後の六角ボルト１Ｄの状態を模式的に示す図であり、（Ａ）は六角ボルト１Ｄの平面図であり、（Ｂ）は六角ボルト１Ｄの正面図である。

【0118】

上記変形解析装置１００において、上記レーザー距離計１０として上記測定光Ｌｓとして光コムを出射する光コム発生器を備える光コム距離計を採用することにより、さらに、距離を高い精度でしかも短時間に測定することができる。

【0119】

上記レーザー距離計２０には、測定光Ｌｓとして光コムを測定対象物１に照射して、その戻り光Ｌｓ’と参照光との干渉光を検出することにより、測定対象物１までの距離を測定する光コム距離計として、例えば、本件発明者等が先提案している特許文献３に記載されたものを採用することができる。

【0120】

上記変形解析装置１００にレーザー距離計２０として備えられる光コム距離計２０Ａの具体的な構成例を図２２の模式図に示す。

【0121】

この光コム距離計２０Ａでは、例えば、基準面２３に照射される基準光Ｌ_ｒｅｆと測定面すなわち測定対象物１の表面１ａに照射される測定光Ｌｓとの干渉光を基準光検出器２４Ａにより検出するとともに、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’との干渉光を測定光検出器２４Ｂにより検出して、演算処理部４１により、上記基準光検出器２４Ａにより干渉光を検出した干渉信号Ｓ_Ｍ１と上記測定光検出器２４Ｂにより干渉光を検出した干渉信号Ｓ_Ｍ２の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２３にまでの距離Ｌ_１と上記測定対象物１の表面１ａまでの距離Ｌ_２の差を求める。

【0122】

すなわち、図２２の模式図に示す光コム距離計２０Ａは、基準光Ｌ_ｒｅｆとして光コムをパルス出射する第１の光源２１Ａと、測定光Ｌｓとして光コムをパルス出射する第２の光源２１Ｂと、上記基準光Ｌ_ｒｅｆと上記測定光Ｌｓとの干渉光を検出する基準光検出器２４Ａと、上記基準光Ｌ_ｒｅｆが照射される基準面２３と、上記測定光Ｌｓが照射される測定面すなわち測定対象物１の表面１ａと、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’との干渉光を検出する測定光検出器２４Ｂと、上記基準光検出器２４Ａにより上記干渉光を検出して得られる干渉信号Ｓ_Ｍ１と上記測定光検出器２４Ｂにより上記干渉光を検出して得られる干渉信号Ｓ_Ｍ２が供給される演算処理部４１を備える。

【0123】

上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓをパルス出射するものであって、それぞれ周期的に強度又は位相を変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓを出射するための光周波数コムモード間隔が異なる２台の光周波数コム発生器からなる。

【0124】

上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射された基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓは、半透鏡又は偏光ビームスプリッタからなる光混合素子２２Ａにより混合されて重ね合わされ、半透鏡からなる光分離素子２２Ｂにより、上記基準光検出器２４Ａに向かう光と測定対象物1の表面１ａに向かう光に分離される。

【0125】

ここでは、上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射された基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓは、互いに偏光面が直交しているものとし、半透鏡からなる光混合素子２２Ａにより混合され、その混合光が光分離素子２２Ｂにより反射されて偏光子２２Ｃを介して上記基準光検出器２４Ａに入射されるとともに、上記光分離素子２２Ｂを通過した混合光が偏光ビームスプリッタ２２Ｄにより偏光に応じて基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓに分離されて、上記基準光Ｌ_ｒｅｆが基準面２３に入射され、また、上記測定光Ｌｓが測定対象物1の表面１ａに入射されるようになっている。

【0126】

なお、ここでは、上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射された基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓは、互いに偏光面が直交したものとしたが、上記光混合素子２２Ａとして偏光ビームスプリッタを用いて、基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの互いに偏光面が直交する成分を混合するようにしてもよい。

【0127】

さらに、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と、上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’は、上記偏光ビームスプリッタ２２Ｄにより混合され、その混合光が上記光分離素子２２Ｂにより反射されて偏光子２２Ｅを介して上記測定光検出器２４Ｂに入射されるようになっている。

【0128】

そして、上記基準光検出器２４Ａは、上記偏光子２２Ｃを介して入射される上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓとの混合光を受光することより、上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射された基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの干渉光を検出するようになっている。

【0129】

また、上記測定光検出器２４Ｂは、上記偏光子２２Ｅを介して入射される上記基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定光Ｌｓ’の混合光を受光することにより、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’の干渉光を検出するようになっている。

【0130】

この光コム距離計２０Ａでは、図２２中に太線で示す上記光混合素子２２Ａから偏光ビームスプリッタ２２Ｄまでの光路では、基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓが干渉しないように偏光を直交させてあり、上記偏光ビームスプリッタ２２Ｄにより上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓを偏光に応じて分離して上記基準面２３と上記測定対象物１の表面１ａに入射させる。そして、上記基準面２３と上記測定対象物１の表面１ａで反射された上記基準光Ｌ_ｒｅｆ’と測定光Ｌｓ’を上記偏光ビームスプリッタ２２Ｄにより混合し、その混合光を上記光分離素子２２Ｂにより反射して上記測定光検出器２４Ｂに入射させ、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’の干渉光を上記測定光検出器２４Ｂにより検出する。

【0131】

ここで、上記光混合素子２２Ａから偏光ビームスプリッタ２２Ｄまでの光路中に設けられた光分離素子２２Ｂを介して基準光検出器２４Ａに導かれる混合光に含まれる基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓは偏光が直交しているため、そのまま上記基準光検出器２４Ａに入射しても干渉信号が得られないので、偏光子２２Ｃを挿入し、上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの偏光に対して斜めになるように上記偏光子２２Ｃの向きを調整しておくことにより、上記偏光子２２Ｃの透過成分として上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの成分が混合された干渉光が基準光検出器２４Ａに入射されるようにして、上記基準光検出器２４Ａにより干渉信号Ｓ_Ｍ１を得るようにしている。同様に、上記光分離素子２２Ｂを介して測定光検出器２４Ｂに導かれる混合光に含まれる基準光Ｌ_ｒｅｆ’と測定光Ｌｓ’は偏光が直交しているため、そのまま上記測定検出器２４Ｂに入射しても干渉信号が得られないので、偏光子２２Ｅを挿入し、上記基準光Ｌ_ｒｅｆ’と測定光Ｌｓ’の偏光に対して斜めになるように上記偏光子２２Ｅの向きを調整しておくことにより、上記偏光子２２Ｅの透過成分として上記基準光Ｌ_ｒｅｆ’と測定光Ｌｓ’の成分が混合された干渉光が測定光検出器２４Ｂに入射されるようにして、上記測定検出器２４Ｂにより干渉信号Ｓ_Ｍ１を得るようにしている。なお、偏光子に替えて半波長板と偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

【0132】

上記基準光検出器２４Ａによって得られる干渉信号Ｓ_Ｍ１は、キャリア周波数が上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射されたＬ_ｒｅｆと測定光Ｌｓのキャリア光周波数の差であり、上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの光パルス繰り返し周波数の差の周波数で同じ干渉波形が繰り返される。

【0133】

この光コム距離計２０Ａにおいて、上記基準光検出器２４Ａの役割は、遅延時間計測の基準を生成することである。上記第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射された基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓは、繰り返し周波数が等しくないので、光源が動作を開始した時にタイミングがずれていても、少しずつタイミングがずれていき、必ずどこかで基準光Ｌ_ｒｅｆの光パルスと測定光Ｌｓの光パルスが重なる瞬間が現れる。また、その重なる瞬間は基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの繰り返し周波数の差の繰り返し周波数で周期的に現れる。この光パルスと光パルスの重なる瞬間が、遅延時間計測の基準となる。

【0134】

また、測定光検出器２４Ｂによって得られる干渉信号Ｓ_Ｍ２は、上記基準光検出器２４Ａによって得られる干渉信号Ｓ_Ｍ１と同じくキャリア周波数が基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓのキャリア光周波数の差であり、上記基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓの光パルス繰り返し周波数の差と同じ繰り返し周波数を持つ。しかし、上記測定光検出器２４Ｂに入力される光パルスは、基準面２３までの距離Ｌ_１と測定対象物１の表面１ａまでの距離Ｌ_２の距離差の絶対値（Ｌ_２－Ｌ_１）の分だけ、光パルスのタイミングが遅れるため、光パルスと光パルスの重なる瞬間が上記基準光検出器２４Ａによって得られる干渉信号Ｓ_Ｍ１と比較して遅れる。この遅れ時間が上記距離差の絶対値（Ｌ_２－Ｌ_１）の２倍の距離を光パルスが伝搬することによる遅延時間であり、真空中の光速Ｃをかけて屈折率ｎｇで割ることにより距離が得られる。

【0135】

そこで、光コム距離計２０Ａにおいて、上記演算処理部４１は、上記基準光検出器２４Ａにより上記干渉光を検出して得られる干渉信号Ｓ_Ｍ１と上記測定光検出器２４Ｂにより上記干渉光を検出して得られる干渉信号Ｓ_Ｍ２の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２３までの距離Ｌ１と上記測定対象物１の表面１ａまでの距離Ｌ_２の距離差の絶対値（Ｌ_２－Ｌ_１）を求める処理を行う。

【0136】

すなわち、この光コム距離計２０Ａでは、第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂからパルス出射されるそれぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓを基準面２３と測定対象物１の表面１ａに照射し、上記基準面２３と測定対象物１の表面１ａに照射する基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓとの干渉光を基準光検出器２４Ａにより検出するとともに、上記基準面２３により反射された基準光Ｌ_ｒｅｆ’と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’との干渉光を測定光検出器２４Ｂにより検出し、上記演算処理部４１により、上記基準光検出器２４Ａにより干渉光を検出した干渉信号Ｓ_Ｍ１と上記測定光検出器２４Ｂにより干渉光を検出した干渉信号Ｓ_Ｍ２の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２３までの距離Ｌ_１と上記測定対象物１の表面１ａまでの距離Ｌ_２の距離差の絶対値（Ｌ_２－Ｌ_１）を求めることにより、距離を高い精度でしかも短時間に測定することができる。

【0137】

また、上記変形解析装置１００に備えられるレーザー距離計２０には、例えば、図２３の模式図に示すような構成の光コム距離計２０Ｂを採用することもできる。

【0138】

この光コム距離計２０Ｂでは、第１のレーザー光源１２１Ａからパルス出射された測定光Ｌｓが第１のビームスプリッタ１２２Ａを介して基準面２３に照射されるとともに、第１のレーザー光源１２１Ａからパルス出射された測定光Ｌｓが第１のビームスプリッタ１２２Ａと第２のビームスプリッタ１２２Ｂを介して測定対象物１の表面１ａに照射される。上記基準面２３に照射された測定光Ｌｓは、該基準面２３により反射されて第１のビームスプリッタ１２２Ａと第３のビームスプリッタ１２２Ｃを介して基準光検出器２４Ａに入射される。また、測定対象物１の表面１ａに照射された測定光Ｌｓは、該測定対象物１の表面１ａにより反射されて第１のビームスプリッタ１２２Ａと第４のビームスプリッタ１２２Ｄを介して測定光検出器２４Ｂに入射される。

【0139】

また、第２のレーザー光源１２１Ｂからパルス出射された参照光Ｌ_ｒｅｆは、第５のビームスプリッタ１２２Ｅを介して上記第３のビームスプリッタ１２２Ｃに入射されて、該第３のビームスプリッタ１２２Ｃにおいて上記基準面１１５により反射された測定光Ｌｓ’と混合されるとともに、第５のビームスプリッタ１２２Ｅと反射鏡１２２Ｆを介して上記第４のビームスプリッタ１２２Ｄに入射されて、該第４のビームスプリッタ１２２Ｄにおいて上記測定対象物１の表面１ａで反射された測定光Ｌｓ’と混合されるようになっている。

【0140】

そして、この光コム距離計２０Ｂにおいて、上記基準光検出器２４Ａは、上記第３のビームスプリッタ２２Ｃにおいて混合された上記基準面２３により反射された測定光Ｌｓ’と上記参照光Ｌ_ｒｅfとの干渉信号Ｓ_Ｍ１を検出する。また、上記測定検出器２４Ｂは、上記第４のビームスプリッタ１２２Ｄにおいて混合された上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓ’と上記参照光Ｌ_ｒｅfとの干渉信号Ｓ_Ｍ２を検出する。

【0141】

上記第１のレーザー光源１２１Ａから測定光Ｌｓがパルス出射されたタイミングｔ_Ａと上記第２のレーザー光源１２１Ｂから参照光Ｌ_ｒｅfがパルス出射されたタイミングｔ_Ｂが一致していれば、上記基準光検出器２４Ａは、次のΔＴ_Ｍ１にて示される時間差を有す測定光Ｌｓ’と参照光Ｌ_ｒｅfとの干渉信号Ｓ_Ｍ１を検出することになる。
ΔＴ_Ｍ１＝Ｔ_１＋Ｔ_Ｒ＋Ｔ_４－Ｔ_２

【0142】

ここで、Ｔ_１は測定光Ｌｓが通過する上記第１のレーザー光源１２１Ａから第１のビームスプリッタ１２２Ａまでの光路長に対応する時間であり、Ｔ_Ｒは測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから基準面２３までの間を往復する光路長に対応する時間であり、Ｔ_４は測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから基準光検出器２４Ａまでの光路長に対応する時間であり、Ｔ２は参照光Ｌ_ｒｅfが通過する上記第２のレーザー光源１２１Ｂから第３のビームスプリッタ１２２Ｃまでの光路長に対応する時間である。

【0143】

また、上記測定光検出器２４Ｂは、次のΔＴ_Ｍ２にて示される時間差を有す測定光Ｌｓ’と参照光Ｌ_ｒｅfとの干渉信号Ｓ_Ｍ２を検出することになる。
ΔＴ_Ｍ２＝Ｔ_１＋Ｔ_３＋Ｔ_Ｔ＋Ｔ_７－Ｔ_８
＝Ｔ_１＋Ｔ_３＋Ｔ_Ｔ＋（Ｔ_４＋Ｔ_５）－（Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_５）
＝Ｔ_１＋Ｔ_Ｔ＋Ｔ_４－Ｔ_２

【0144】

ここで、Ｔ_１は測定光Ｌｓが通過する上記第１のレーザー光源１２１Ａから第１のビームスプリッタ１２２Ａまでの光路長に対応する時間であり、Ｔ_３は測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから第２のビームスプリッタ１２２Ｂまでの光路長に対応する時間であり、Ｔ_Ｔは測定光Ｌｓが通過する上記第２のビームスプリッタ１２２Ｂから上記測定対象物１の表面１ａまで間を往復する光路長に対応する時間であり、Ｔ_７は測定光Ｌｓが通過する上記第２のビームスプリッタ１１２Ｂから第４のビームスプリッタ１２２Ｄまでの光路長に対応する時間であり、Ｔ_８は参照光Ｌ_ｒｅfが通過する上記第２のレーザー光源１２１Ｂから第４のビームスプリッタ1２２Ｄまでの光路長に対応する時間である。

【0145】

上記Ｔ７は、上記測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから基準光検出器２４Ａまでの光路長に対応する上記時間Ｔ_４と参照光Ｌ_ｒｅfが通過する上記第５のビームスプリッタ１２２Ｅから反射鏡１２２Ｆまでの光路長に対応する時間Ｔ_５との和に等しく、
Ｔ_７＝Ｔ_４＋Ｔ_５
である。

【0146】

また、上記Ｔ_８は、上記参照光Ｌ_ｒｅｆが通過する上記第２のレーザー光源１２１Ｂから第３のビームスプリッタ１２２Ｃまでの光路長に対応する時間Ｔ_２と、上記測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから第２のレーザー光源１２１Ｂまでの光路長に対応する時間Ｔ_３と、上記参照光Ｌ_ｒｅｆが通過する上記第５のビームスプリッタ１２２Ｅから反射鏡１２２Ｆまでの光路長に対応する時間Ｔ_５との和に等しく、
Ｔ_８＝Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_５
である。

【0147】

従って、上記時間差ΔＴ_Ｍ２は、
ΔＴ_Ｍ２＝Ｔ_１＋Ｔ_３＋Ｔ_Ｔ＋Ｔ_７－Ｔ_８
＝Ｔ_１＋Ｔ_３＋Ｔ_Ｔ＋（Ｔ_４＋Ｔ_５）－（Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_５）
＝Ｔ_１＋Ｔ_Ｔ＋Ｔ_４－Ｔ_２
である。

【0148】

そして、上記時間差ΔＴ_Ｍ２と時間差ΔＴ_Ｍ１の差（ΔＴ_Ｍ２－ΔＴ_Ｍ１）は、
ΔＴ_Ｍ２－ΔＴ_Ｍ１＝Ｔ_Ｔ－Ｔ_Ｒ
であるから、上記基準光検出器２４Ｂと測定光検出器に２４Ａより得られる２つの干渉信号Ｓ_Ｍ１，Ｓ_Ｍ２の時間差から、上記測定対象物１の表面１ａまでの距離を計算することができる。

【0149】

なお、このレーザー距離計２０Ｂでは、測定光Ｌｓが通過する上記第２のビームスプリッタ１２２Ｂから上記測定対象物１の表面１ａまで間を往復する光路長に対応する時間Ｔ_Ｔと測定光Ｌｓが通過する上記第１のビームスプリッタ１２２Ａから基準面２３までの間を往復する光路長に対応する時間Ｔ_Ｒとの差分として、上記測定対象物１の表面１ａまでの距離を計算するが、基準面２３がなくても時間Ｔ_Ｒは測定光Ｌｓを所定光路長の光路を通過させることで与えることができる。

【0150】

この光コム距離計２０Ａ、２０Ｂにおいて、基準面２３を備える代わりに所定光路長の基準光路を備えるようにしてもよい。また、基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓが通過する光路は、空間伝搬路に限定されることなく光ファイバなどであってもよい。

【0151】

すなわち、上記光コム距離計２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光Ｌ_ｒｅｆと測定光Ｌｓをパルス出射する第１及び第２の光源２１Ａ，２１Ｂと、所定光路長の基準光路を通過させる上記基準光Ｌ_ｒｅｆと上記測定対象物１の表面１ａに照射される測定光との干渉光を検出する基準光検出器２４Ａと、所定光路長の基準光路を通過させた基準光と上記測定対象物１の表面１ａにより反射された測定光Ｌｓの反射光Ｌｓ’との干渉光を検出する測定光検出器２４Ｂとを備えるものとすることができる。

【0152】

また、上記演算処理装置４０の演算処理部４１では、上記基準光検出器２４Ａにより検出された干渉信号Ｓ_Ｍ１を周波数解析して多数の光周波数コムの位相情報を一括して取得するとともに、上記測定光検出器２４Ｂにより検出された干渉信号Ｓ_Ｍ２を周波数解析して多数の光周波数コムの位相情報を一括して取得し、それぞれの位相特性の周波数に対する変化率を求め、その傾きの差から上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を算出することができる。

【符号の説明】

【0153】

１ 測定対象物、１Ａ 加熱により変形する部材、１Ｂ 梁部材、１Ｃ 頭付き軸体、１Ｄ 六角ボルト、１ｃ_１、１ｄ_１ 軸部、１ｃ_２、１ｄ_２ 頭部、１０ 測定台、２０ レーザー距離計、２０Ａ、２０Ｂ 光コム距離計、２１ 測定光発生器、２１Ａ、２１Ｂ、１２１Ａ、１２１Ｂ 光源、２２、１２２Ａ～１２２Ｅ ビームスプリッタ、２２Ａ 光混合素子、２２Ｂ 光分離素子、２２Ｃ 偏光子、２２Ｄ 偏光ビームスプリッタ、２３ 基準面、２４ 干渉光検出器、２４Ａ 基準光検出器、２４Ｂ 測定光検出器、２５ 干渉光検出部、３０、３０Ｂ走査部、３０Ａ レーザースキャナ、３１Ｘ、３１Ｙ モータ、３２Ｘ、３２Ｙ ミラー、３３ ２軸のガルバノミラー機構、３５、３５’テレセントリックｆ-θレンズ、３６Ｙ 一次元の送り機構、４０ 演算処理装置、４１ 演算処理部、４２ 校正データ保持部、４３ 制御部、５０ 校正治具、５１ 基板、５２ 校正球、５３ 円錐面、６０ 校正板、６２ スリット、６１ 平板、 １００ 変形解析装置

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】