特許 7621208 表面評価装置及び表面評価方法

(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】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】表面評価装置及び表面評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20250117BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021106906

(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公開番号】P2023005161

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2024-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100114306

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 史郎

(74)【代理人】

【識別番号】100148655

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石田 雄貴

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２７２３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０５０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０２６５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６３３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７９９２７２（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１以上の部品の表面の面的な光学的異方性を評価する表面評価装置であって、
物体側テレセントリック光学系を形成する大口径凸レンズと、
前記大口径凸レンズの像側焦点位置に光軸に対して垂直に配置され、前記光軸が通過する位置に前記光軸を中心として物体側の光軸に平行な正反射光を通過させる絞り穴を形成するとともに、該絞り穴の外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドをもつ複数の波長フィルタを設け該複数の波長フィルタを介して拡散光を通過させる絞り付き波長フィルタ部と、
前記大口径凸レンズの像側に配置され、前記絞り穴を通過する正反射光を通過させる絞り状態と各波長フィルタを介した拡散光を含めてすべて通過させる全開状態とを切り替えて形成する絞り機構と、
前記絞り機構を前記絞り状態にして撮像した前記部品の表面画像である基準画像と前記絞り機構を前記全開状態にして撮像した前記部品の表面画像である評価画像とを取得する撮像部と
を備え、前記評価画像上において前記基準画像に重畳された波長成分をもとに前記部品の表面の光学的異方性を評価することを特徴とする表面評価装置。

【請求項2】

前記評価画像と前記基準画像との差分画像を生成し、前記差分画像に現れた波長成分をもとに前記部品の表面から反射する拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散量を算出して出力する評価処理部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面評価装置。

【請求項3】

前記評価処理部は、算出結果を極座標表示した光拡散指向性グラフを作成して表示することを特徴とする請求項２に記載の表面評価装置。

【請求項4】

前記評価処理部は、前記光拡散指向性グラフに対して前記光拡散量の評価基準値としての基準円を表示することを特徴とする請求項３に記載の表面評価装置。

【請求項5】

前記絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタは、周方向に隙間なく配置されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の表面評価装置。

【請求項6】

前記絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタは、周方向に離散的に配置され、各波長フィルタの間は光が遮蔽されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の表面評価装置。

【請求項7】

各波長フィルタは、可視光の波長バンドであり、
前記撮像部は、可視光を受光することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の表面評価装置。

【請求項8】

前記波長フィルタには、可視光以外の波長バンドが含まれ、
前記撮像部は、可視光以外の波長バンドを受光する機能を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の表面評価装置。

【請求項9】

前記１以上の部品の表面は、組み立てられた複数の部品の表面であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の表面評価装置。

【請求項10】

１以上の部品の表面の面的な光学的異方性を評価する表面評価方法であって、
物体側テレセントリック光学系における像側焦点位置に配置された絞り穴を通過する物体側の光軸に平行な正反射光を撮像した前記部品の表面画像である基準画像を撮像する基準画像撮像ステップと、
前記絞り穴の外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドをもつ複数の波長フィルタを介した拡散光、及び、前記絞り穴を介した正反射光を撮像した前記部品の表面画像である評価画像を撮像する評価画像撮像ステップと
を含み、
前記評価画像上において前記基準画像に重畳された波長成分をもとに前記部品の表面の光学的異方性を評価することを特徴とする表面評価方法。

【請求項11】

前記評価画像と前記基準画像との差分画像を生成し、前記差分画像に現れた波長成分をもとに前記部品の表面から反射する拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出して出力する評価処理ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の表面評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品の表面や塗装面の面的な光学的異方性を簡易に評価することができる表面評価装置及び表面評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プラスチック部品などの成型部品の表面や塗装面は、設計意図とは異なる光学的異方性があると、見栄えが悪くなる。この光学的異方性の評価は、一般に、複数もしくは可動するレーザや光センサを用いて成型部品の表面や塗装面からの反射光の拡散方向を計測することによって行っている。

【0003】

なお、特許文献１には、白色光源からのビームをピンホールを通し、被検平面にあて、反射光を再び該対物レンズに戻し、ビームスプリッタを経て焦点面近傍を通過せしめた光学配置において、該焦点面上に同心円状の複数のリングを有し、該リングの各帯毎に色の異なる色フィルタを配置し、フィルタを通過した光線は、被検物の傾き角の大きさに応じて、着色し、色分布をカラー表示するものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６３－２６５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のレーザ光や光センサを用いた光学的異方性の計測方法では、成型部品の表面や塗装面の１点のみが計測されるため、成型部品の表面や塗装面の全体の光学的異方性の分布を簡易に計測することができなかった。なお、複数の部品が組み合わされた状態において、組み合わされた各成型部品の表面や塗装面の光学的異方性に差があると、たとえ各成型部品の表面や塗装面の明るさや色味が同じであっても、全体的に見栄えが悪いものとなる。この点からも、成型部品の表面や塗装面の面的な光学的異方性を簡易に計測できることが要望される。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、部品の表面や塗装面の面的な光学的異方性を簡易に評価することができる表面評価装置及び表面評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、１以上の部品の表面の面的な光学的異方性を評価する表面評価装置であって、物体側テレセントリック光学系を形成する大口径凸レンズと、前記大口径凸レンズの像側焦点位置に光軸に対して垂直に配置され、前記光軸が通過する位置に前記光軸を中心として物体側の光軸に平行な正反射光を通過させる絞り穴を形成するとともに、該絞り穴の外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドをもつ複数の波長フィルタを設け該複数の波長フィルタを介して拡散光を通過させる絞り付き波長フィルタ部と、前記大口径凸レンズの像側に配置され、前記絞り穴を通過する正反射光を通過させる絞り状態と各波長フィルタを介した拡散光を含めてすべて通過させる全開状態とを切り替えて形成する絞り機構と、前記絞り機構を前記絞り状態にして撮像した前記部品の表面画像である基準画像と前記絞り機構を前記全開状態にして撮像した前記部品の表面画像である評価画像とを取得する撮像部とを備え、前記評価画像上において前記基準画像に重畳された波長成分をもとに前記部品の表面の光学的異方性を評価することを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、上記の発明において、前記評価画像と前記基準画像との差分画像を生成し、前記差分画像に現れた波長成分をもとに前記部品の表面から反射する拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散量を算出して出力する評価処理部を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、上記の発明において、前記評価処理部は、算出結果を極座標表示した光拡散指向性グラフを作成して表示することを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記の発明において、前記評価処理部は、前記光拡散指向性グラフに対して前記光拡散量の評価基準値としての基準円を表示することを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、上記の発明において、前記絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタは、周方向に隙間なく配置されることを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、上記の発明において、前記絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタは、周方向に離散的に配置され、各波長フィルタの間は光が遮蔽されることを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、上記の発明において、各波長フィルタは、可視光の波長バンドであり、前記撮像部は、可視光を受光することを特徴とする。

【0014】

また、本発明は、上記の発明において、前記波長フィルタには、可視光以外の波長バンドが含まれ、前記撮像部は、可視光以外の波長バンドを受光する機能を有することを特徴とする。

【0015】

また、本発明は、上記の発明において、前記１以上の部品の表面は、組み立てられた複数の部品の表面であることを特徴とする。

【0016】

また、本発明は、１以上の部品の表面の面的な光学的異方性を評価する表面評価方法であって、物体側テレセントリック光学系における像側焦点位置に配置された絞り穴を通過する物体側の光軸に平行な正反射光を撮像した前記部品の表面画像である基準画像を撮像する基準画像撮像ステップと、前記絞り穴の外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドをもつ複数の波長フィルタを介した拡散光、及び、前記絞り穴を介した正反射光を撮像した前記部品の表面画像である評価画像を撮像する評価画像撮像ステップとを含み、前記評価画像上において前記基準画像に重畳された波長成分をもとに前記部品の表面の光学的異方性を評価することを特徴とする。

【0017】

また、本発明は、上記の発明において、前記評価画像と前記基準画像との差分画像を生成し、前記差分画像に現れた波長成分をもとに前記部品の表面から反射する拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出して出力する評価処理ステップを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、部品の表面や塗装面の面的な光学的異方性を部品に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本実施の形態に係る表面評価装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、絞り機構が絞り状態の撮像カメラの構成と絞り状態における正反射光及び拡散光の一例とを示す図である。

【図3】図３は、絞り機構が全開状態の撮像カメラの構成と全開状態における正反射光及び拡散光の一例とを示す図である。

【図4】図４は、絞り付き波長フィルタ部の構成を示す図である。

【図5】図５は、各波長フィルタの波長バンドを説明する説明図である。

【図6】図６は、基準画像及び評価画像の一例を示す図である。

【図7】図７は、光拡散指向性グラフの一例を示す図である。

【図8】図８は、制御部による光学的異方性の評価処理手順を示すフローチャートである。

【図9】図９は、変形例１による絞り付き波長フィルタ部の構成を示す図である。

【図10】図１０は、図９に示した絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタの波長バンドを示す図である。

【図11】図１１は、変形例２による絞り付き波長フィルタ部の構成を示す図である。

【図12】図１２は、図１１に示した絞り付き波長フィルタ部の各波長フィルタの波長バンドを示す図である。

【図13】図１３は、変形例３による絞り付き波長フィルタ部の構成を示す図である。

【図14】図１４は、変形例４の一例である撮像カメラの構成を示す図である。

【図15】図１５は、変形例４の他の一例である撮像カメラの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る表面評価装置及び表面評価方法について説明する。

【0021】

＜概要構成＞
図１は、本実施の形態に係る表面評価装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、表面評価装置１は、物体側テレセントリック光学系が形成された撮像カメラ８により撮像された成型部品１００の表面Ｓからの正反射光の画像（基準画像）と、成型部品１００の表面Ｓからの正反射光及び拡散光の画像（評価画像）とを取得し、基準画像と評価画像との差分画像をもとに拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出して光学的異方性を評価する。なお、表面評価装置１は、差分画像をもとに拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出せず、基準画像と評価画像とを目視して見比べることによって光学的異方性を評価するようにしてもよい。表面評価装置１は、入力部２、表示部３、記憶部４、制御部５、光源６、ビームスプリッタ７及び撮像カメラ８を有する。成型部品１００は、例えば樹脂射出成型された部品であるが、塗装面を有する部品や表面加工された部品などであってもよい。

【0022】

入力部２は、マウスやキーボードなどの入力インタフェースである。表示部３は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示インタフェースである。記憶部４は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスである。光源６は、ビームスプリッタ７を介して表面Ｓに対して垂直な平行光を出射する白色光源であり、ビームスプリッタ７を介して表面Ｓからの反射光を撮像カメラ８に入力する。この際、表面Ｓからの正反射光が撮像カメラ８の光軸に対して平行となるようにしている。撮像カメラ８は、表面Ｓの反射光を撮像する像側テレセントリック系を構成する撮像デバイスである。

【0023】

なお、ビームスプリッタ７を用いず、撮像カメラ８の光軸に平行であって表面Ｓからの正反射光が撮像カメラ８に反射入力させてもよい。この場合、光源６からのコリメート光を表面Ｓに対して斜め入射するとともに表面Ｓあるいは撮像カメラ８の光軸を傾けるようにする。

【0024】

制御部５は、表面評価装置１の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部５ａ、評価処理部５ｂ及び表示処理部５ｃを有する。制御部５は、これらの機能部に対応するプログラムを不揮発性メモリや磁気ディスク装置などの記憶装置に記憶しておき、これらのプログラムをメモリにロードして、ＣＰＵで実行することで、対応するプロセスを実行させることになる。

【0025】

画像取得処理部５ａは、光源６及び撮像カメラ８を操作して成型部品１００の表面Ｓの表面画像を取得する。画像取得処理部５ａは、撮像カメラ８内の後述する絞り機構を制御し、後述する絞り付き波長フィルタ部を介した正反射光の基準画像と、正反射光及び拡散光を含む評価画像とを取得する。

【0026】

評価処理部５ｂは、基準画像と評価画像との差分画像を生成し、生成した差分画像をもとに拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出して表面Ｓの光学的異方性を評価する。また、評価処理部５ｂは、算出結果を極座標表示した光拡散指向性グラフを作成する。

【0027】

表示処理部５ｃは、基準画像及び評価画像を表示部３に表示出力するともに、光拡散指向性グラフを表示部３に表示出力する。

【0028】

＜基準画像及び評価画像の取得＞
図２は、絞り機構１２が絞り状態の撮像カメラ８の構成と絞り状態における正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１，Ｌ２の一例とを示す図である。図３は、絞り機構１２が全開状態の撮像カメラ８の構成と全開状態における正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１，Ｌ２の一例とを示す図である。なお、拡散光Ｌ１は位置Ｐ１から－Ｘ方向に拡散した拡散光の一例であり、拡散光Ｌ２は位置Ｐ１から＋Ｘ方向に拡散した拡散光の一例である。

【0029】

図２及び図３に示すように、撮像カメラ８には、光軸Ｃに平行な表面Ｓからの正反射光Ｌをすべて入力できる大口径の入力領域を有して物体側テレセントリック光学系を形成する大口径凸レンズ１０が表面Ｓ側に設けられる。大口径凸レンズ１０は、大口径であり、光軸Ｃ方向の厚みが大きくなるため、フレネルレンズとすることが好ましい。

【0030】

大口径凸レンズ１０の像側の焦点ＦＣには、絞り付き波長フィルタ部１１が配置される。絞り付き波長フィルタ部１１は、図４に示すように、焦点ＦＣの位置に光軸Ｃに対して垂直に配置される。絞り付き波長フィルタ部１１には、光軸Ｃが通過する位置に、光軸Ｃを中心として表面Ｓ側の光軸Ｃに平行な正反射光Ｌを通過させる絞り穴１１ａが形成される。また、絞り付き波長フィルタ部１１は、絞り穴１１ａの外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドＬＦ１～ＬＦ４をもつ複数の波長フィルタＦ１～Ｆ４（Ｆ）を設け，複数の波長フィルタＦ１～Ｆ４を介して拡散光Ｌ１，Ｌ２を通過させる。

【0031】

具体的には、図４及び図５に示すように、絞り穴１１ａから＋Ｙ方向に紫の波長を透過させる波長バンドＬＦ１をもつ波長フィルタＦ１が配置され、絞り穴１１ａから－Ｘ方向に青緑の波長を透過させる波長バンドＬＦ２をもつ波長フィルタＦ２が配置され、絞り穴１１ａから－Ｙ方向に黄の波長を透過させる波長バンドＬＦ３をもつ波長フィルタＦ３が配置され、絞り穴１１ａから＋Ｘ方向に赤の波長を透過させる波長バンドＬＦ４をもつ波長フィルタＦ４が配置される。各波長フィルタＦ１～Ｆ４は、周方向に隙間なく等角度（９０°）で配置される。なお、各波長バンドＬＦ１～ＬＦ４は、可視光領域において離散的かつ等間隔となるように配置しているが、各波長バンドＬＦ１～ＬＦ４の通過を弁別できれば、離散的でなくてもよいし、等角度でなくてもよい。

【0032】

絞り機構１２は、大口径凸レンズ１０の像側に配置され、具体的には、絞り付き波長フィルタ部１１の像側に近接配置される。絞り機構１２は、絞り穴１１ａを通過する正反射光Ｌのみを通過させる小口径の絞り状態と、絞り穴１１ａを通過した正反射光Ｌ及び各波長フィルタＦ１～Ｆ４を通過した拡散光Ｌ１，Ｌ２をすべて通過させる大口径の絞りにした全開状態とを、制御部５の制御のもとに切り替える。絞り機構１２は、絞り状態と全開状態との絞りに切り替える絞り羽根を用いることができる。なお、絞り機構１２は、絞り状態の絞りと、全開状態の絞りとの２つの絞りを予め用意しておき、各絞りをＸ方向にスライドして切り替えるようにしてもよい。

【0033】

上記の大口径凸レンズ１０、絞り付き波長フィルタ部１１及び絞り機構１２を配置した状態で、図２に示すように、絞り機構１２が絞り状態の場合、破線で示す拡散光Ｌ１は、位置Ｐ１から－Ｘ方向に拡散し、絞り付き波長フィルタ部１１の各波長フィルタＦ１～Ｆ４、具体的には波長フィルタＦ２を通過するが、絞り機構１２により遮られる。また、破線で示す拡散光Ｌ２は、位置Ｐ１から＋Ｘ方向に拡散し、絞り付き波長フィルタ部１１の各波長フィルタＦ１～Ｆ４、具体的には波長フィルタＦ４を通過するが、絞り機構１２により遮られる。一方、図３に示すように、絞り機構１２が全開状態の場合、破線で示す拡散光Ｌ１，Ｌ２は、絞り機構１２を通過し、絞り凸レンズ１３を介して撮像センサ１４の位置Ｐ２に到達して像が形成される。

【0034】

絞り凸レンズ１３は、絞り機構１２を通過した光を撮像センサ１４上に結像させる。撮像センサ１４は、少なくとも可視光領域を受光できる通常のＲＧＢ画素が配列されたものでよい。なお、撮像センサ１４は、各波長バンドＬＦ１～ＬＦ４に感度をする画素を配置してもよい。また、撮像センサ１４は、各波長バンドＬＦ１～ＬＦ４に分光するマルチスペクトル機能を有するものであってもよい。

【0035】

＜光学的異方性の評価の一例＞
ここで、＋Ｙ方向に拡散した拡散光は波長フィルタＦ１を通過し紫色の光にフィルタリングされる。また、－Ｘ方向に拡散した拡散光は波長フィルタＦ２を通過し青緑色の光にフィルタリングされる。また、－Ｙ方向に拡散した拡散光は波長フィルタＦ３を通過し黄色の光にフィルタリングされる。また、＋Ｘ方向に拡散した拡散光は波長フィルタＦ４を通過し赤色の光にフィルタリングされる。

【0036】

この結果、評価画像が基準画像に比べて紫色がかった画像領域があれば、この画像領域の拡散光は＋Ｙ方向に拡散していることになる。また、評価画像が基準画像に比べて青緑色がかった画像領域があれば、この画像領域の拡散光は－Ｘ方向に拡散していることになる。また、評価画像が基準画像に比べて黄色がかった画像領域があれば、この画像領域の拡散光は＋Ｙ方向に拡散していることになる。また、評価画像が基準画像に比べて赤色がかった画像領域があれば、この画像領域の拡散光は＋Ｙ方向に拡散していることになる。

【0037】

また、評価画像が基準画像に比べて波長フィルタＦ１～Ｆ４の通過波長色に色味がかっている領域の濃度が高い場合には、その通過波長色に対応する方向への光拡散量が多いことになる。

【0038】

図６は、基準画像Ｄ１及び評価画像Ｄ２の一例を示す図である。図６（ａ）は、車のリアフェンダー１０１とリアドア１０２とが組み合った状態の表面を撮像した基準画像Ｄ１である。また、図６（ｂ）は、基準画像Ｄ１に対応する評価画像Ｄ２である。この評価画像Ｄ２では、リアフェンダー１０１の表面が、黄色がかった画像となり、リアドア１０２の表面が、赤色がかった画像となっている。図４に示した波長フィルタＦ１～Ｆ４の配置関係から、リアフェンダー１０１の表面からの反射光は、矢印Ａ１に示すように、－Ｙ方向に拡散した光学的異方性を有し、リアドア１０２の表面からの反射光は、矢印Ａ２に示すように、＋Ｘ方向に拡散した光学的異方性を有するものと目視によって評価される。

【0039】

評価処理部５ｂは、光学的異方性を定量的に評価するため、評価画像Ｄ２から基準画像Ｄ１を減算した差分画像を生成し、差分画像に現れた波長成分をもとに反射光の光拡散方向と光拡散量とを算出する。光拡散方向は、波長フィルタＦ１～Ｆ４の配置関係をもとに求めることができる。また、光拡散量は、波長フィルタＦ１～Ｆ４（波長バンドＬＦ１～ＬＦ４）を通過した拡散光の透過値（画素値）をもとに求めることができる。

【0040】

評価処理部５ｂは、求めた光拡散方向と光拡散量とを用いて、図７に示した光拡散指向性グラフを作成して表示部３に表示する。光拡散指向性グラフは、光軸Ｃを中心にしたＸＹ平面の光軸Ｃを原点として極座標表示したものであり、原点を中心とした半径方向の大きさが光拡散量を示している。なお、光拡散方向は、＋Ｙ方向を０°（３６０°）、－Ｘ方向を９０°、－Ｙ方向を１８０°、Ｘ方向を２７０°とし、＋Ｙ方向を基準に時計周りに角度が増大する値で表示している。また、光拡散指向性グラフでは、原点を中心とする基準円Ｂを描いている。基準円Ｂは、光拡散量の大きさを評価する際の評価基準値となる。この基準円Ｂを超えた光拡散量がある場合、見栄えを悪くする光学的異方性があると判定することができる。例えば、図７に示した光拡散指向性グラフでは、１８０°方向に見栄えを悪くする光学的異方性があると定量的に判定される。なお、図７では、２７０°の方向にも大きな光拡散量を示しており、光拡散方向が２方向に分離した光学的異方性をもつことも知ることができる。

【0041】

なお、光拡散指向性グラフは、反射光の光拡散方向及び光拡散量をグラフ化した一例であり、例えば、光拡散方向を横軸にとり、光拡散量を縦軸にとったグラフであってもよい。

【0042】

＜光学的異方性の評価処理＞
図８は、制御部５による光学的異方性の評価処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、まず、制御部５は、光源６を介して成型部品１００の表面Ｓに光を照射する（ステップＳ１１０）。その後、絞り機構１２を絞り状態にする（ステップＳ１２０）。そして、表面Ｓからの正反射光の画像である基準画像を取得する（ステップＳ１３０）。その後、絞り機構１２を全開状態にする（ステップＳ１４０）。そして、表面Ｓからの正反射光と拡散光との画像である評価画像を取得する（ステップＳ１５０）。

【0043】

その後、制御部５は、基準画像に対する評価画像の差分画像を生成する（ステップＳ１６０）。さらに、この差分画像に現れた波長成分をもとに表面Ｓの光拡散方向及び光拡散量を極座標表示した光拡散指向性グラフを生成して、基準画像及び評価画像とともに、光拡散指向性グラフを表示部３に表示出力し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。

【0044】

＜変形例１＞
図９は、変形例１による絞り付き波長フィルタ部２１の構成を示す図である。また、図１０は、図９に示した絞り付き波長フィルタ部２１の各波長フィルタＦ２１～Ｆ２３の波長バンドを示す図である。本変形例１の絞り付き波長フィルタ部２１では、絞り付き波長フィルタ部１１における４つの波長フィルタＦ１～Ｆ４に替えて、図９に示すように、３つの波長フィルタＦ２１～Ｆ２３としている。各波長フィルタＦ２１～Ｆ２３は、図１０に示すように、青色、緑色、赤色の三原色の波長バンドＬＦ２１～ＬＦ２３の透過特性を有する。本変形例１では、撮像センサ１４がＲＧＢ画素を用いる画像センサに対応したものとなり、画像処理が容易になる。

【0045】

＜変形例２＞
図１１は、変形例２による絞り付き波長フィルタ部３１の構成を示す図である。また、図１１は、図１１に示した絞り付き波長フィルタ部３１の各波長フィルタＦ３１～Ｆ３４の波長バンドを示す図である。本変形例２の絞り付き波長フィルタ部３１では、絞り付き波長フィルタ部１１における４つの波長フィルタＦ１～Ｆ４のうち、波長フィルタＦ１，Ｆ３，Ｆ４の各配置位置に、三原色の波長フィルタＦ２１，Ｆ２２，Ｆ２３の透過特性を有する波長フィルタＦ３１，Ｆ３２、Ｆ３３を配置するとともに、波長フィルタＦ２の配置位置に、赤外光の波長バンドＬＦ３４の透過特性を有する波長フィルタＦ３４を配置している。なお、図１２（ｂ）に示した波長バンドＬＦ３１～ＬＦ３３は、波長バンドＬＦ２１～ＬＦ２３と同じ透過特性である。また、撮像センサ１４は、赤外光、ここでは遠赤外光を受光できる必要があるが、通常の画像センサは遠赤外光の受光感度を有している。

【0046】

本変形例２では、赤外光を視認できないが、撮像センサ１４は赤外光を検出するため、例えば、光拡散指向性グラフなどを生成することができ、光学的異方性の評価を行うことができる。また、本変形例２では、実施の形態に比較して各波長バンドＬＦ３１～ＬＦ３４の波長間隔を広げることができるため、拡散光の拡散方向の方向分離精度を高めることができる。なお、波長フィルタＦ３４は、赤外光に限らず紫外光の波長バンドを有するものであってもよい。

【0047】

＜変形例３＞
図１３は、変形例３による絞り付き波長フィルタ部４１の構成を示す図である。上記の実施の形態及び変形例１，２では、各波長フィルタは周方向に隙間なく配置されていたが、本変形例では、図１３に示すように、各波長フィルタＦ４１～Ｆ４４を周方向に離散的に配置している。具体的には、各波長フィルタＦ４１～Ｆ４４は、９０°間隔で、半径方向に延びる帯状に形成されている。各波長フィルタＦ４１～Ｆ４４の波長バンドは、各波長フィルタＦ１～Ｆ４の波長バンドと同じである。なお、各波長フィルタＦ４１～Ｆ４４の間は、光の透過を遮断する遮蔽領域Ｅ１～Ｅ４が形成されている。本変形例３によっても、実施の形態及び変形例１，２と同様に光学的異方性を評価することができる。

【0048】

＜変形例４＞
図１４は、変形例４の一例である撮像カメラ８１の構成を示す図である。また、図１５は、変形例４の他の一例である撮像カメラ８２の構成を示す図である。上記の実施の形態では、撮像カメラ８の絞り機構１２は、絞り付き波長フィルタ部１１の像側に近接配置されていたが、本変形例４の撮像カメラ８１では、図１４に示すように、絞り付き波長フィルタ部１１の物体側、すなわち大口径凸レンズ１０側に近接配置している。これによっても、絞り機構１２の機能を発揮することができる。

【0049】

また、撮像カメラ８２では、図１５に示すように、絞り機構１２を絞り凸レンズ１３と撮像センサ１４との間に配置している。図１５に示した撮像カメラ８２では、絞り凸レンズ１３、絞り機構、撮像センサ１４からなる市販のカメラ構成を流用することができる。

【0050】

本実施の形態及び変形例では、物体側テレセントリック光学系における像側焦点位置に配置された絞り穴を通過する物体側の光軸に平行な正反射光を撮像した成型部品の表面画像である基準画像を撮像して取得し、さらに、絞り穴の外周から半径方向の外側に向けて放射状に配置され、周方向の異なる角度に対応して異なる波長バンドをもつ複数の波長フィルタを介した拡散光、及び、絞り穴を介した正反射光を撮像した成型部品の表面画像である評価画像を撮像して取得しているので、評価画像上において基準画像に重畳された波長成分をもとに1以上の成型部品の表面の光学的異方性を簡易に評価するこができる。

【0051】

また、評価画像と基準画像との差分画像を生成し、差分画像に現れた波長成分をもとに成型部品の表面から反射する拡散光の光拡散方向及び／又は光拡散方向の大きさを算出して出力するようにしているので、光学的異方性を定量的に評価することができる。

【0052】

なお、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明の表面評価装置及び表面評価方法は、部品の表面や塗装面の面的な光学的異方性を簡易に評価する場合に有用である。

【符号の説明】

【0054】

１ 表面評価装置
２ 入力部
３ 表示部
４ 記憶部
５ 制御部
５ａ 画像取得処理部
５ｂ 評価処理部
５ｃ 表示処理部
６ 光源
７ ビームスプリッタ
８，８１，８２ 撮像カメラ
１０ 大口径凸レンズ
１１ａ 絞り穴
１１，２１，３１，４１ 絞り付き波長フィルタ部
１２ 絞り機構
１３ 絞り凸レンズ
１４ 撮像センサ
１００ 成型部品
１０１ リアフェンダー
１０２ リアドア
Ａ１，Ａ２ 矢印
Ｂ 基準円
Ｃ 光軸
Ｄ１ 基準画像
Ｄ２ 評価画像
Ｅ１～Ｅ４ 遮蔽領域
Ｆ１～Ｆ４，Ｆ２１～Ｆ２３，Ｆ３１～Ｆ３４，Ｆ４１～Ｆ４４ 波長フィルタ
ＦＣ 焦点
Ｌ 正反射光
Ｌ１，Ｌ２ 拡散光
ＬＦ１～ＬＦ４，ＬＦ２１～ＬＦ２３，ＬＦ３１～ＬＦ３４ 波長バンド
Ｐ１，Ｐ２ 位置
Ｓ 表面

【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】