JPH11211425A

JPH11211425A - 透明板状体の歪の評価方法および評価装置

Info

Publication number: JPH11211425A
Application number: JP2502298A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shimazaki; 剛嶋崎; Yoshiyuki Sonda; 嘉之尊田; Makoto Kurumisawa; 信楜澤; Hiroaki Shimozono; 裕明下薗
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】官能量と高い相関を持つ透明板状体の歪の評
価方法を得る。【解決手段】直交格子パターンからの光が被検査物を
透過した光による像を得、その像において対象領域を設
定し、対象領域における各点の平面座標値を算出し、そ
れらの座標値の分布のばらつきを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明板状体の歪を
測定するための方法および装置に関し、特に、官能検査
に代えて用いることができる透視歪および反射歪の評価
方法および評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のガラス板や建築用のガラス板
には、平板状のもののほか、曲げ成形されたものがあ
る。特に大きな曲率の曲げガラス板や平滑性に乏しいガ
ラス板では、ガラス板越しに対象物を見たときやガラス
板に反射した対象物を見たときに対象物が歪んで見えて
しまうことがある。ガラス板を介して対象物を観測した
ときに生ずる歪が大きすぎると、外観を損なうことにな
り、また、視界を妨げることにもなってしまう。そこ
で、ガラス板によって生ずる歪が許容範囲内にあるか否
か評価する必要がある。評価のための方法として、いく
つかの方法が提案されている。

【０００３】そのような方法のうちの一つに、直交格子
パターンの被検査体による透視像または反射像を観測
し、透視像または反射像における格子を構成する線分の
傾き角度をもって透視歪の程度を定量化する方法があ
る。また、特開平３−１３５７０４号公報には、明暗模
様の点または線のばらつき、線間隔のばらつき、または
点間隔のばらつきを測定することによって、透視歪また
は反射歪を定量化する方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な方法には以下のような課題がある。格子を構成する線
分の傾き角度を得る方法では、格子が斜め方向に変形し
ないような歪を正しく定量化することができない。ま
た、特開平３−１３５７０４号公報に記載された方法で
は、拡大縮小の寄与が小さい歪に対して歪み量を過小評
価してしまう問題がある。さらに、いずれの方法にあっ
ても、歪定量化のための評価指標と官能量との関係が保
証されていない。

【０００５】そこで、本発明は、歪の種類によらず歪を
定量的に評価することができ、しかも、官能量と高い相
関を持つ透明板状体の歪の評価方法および評価装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による透明板状体
の歪の評価方法は、規則性を持って配列された各点を含
むパターンからの光が被検査物を透過した光または被検
査物で反射した光による像を得る工程と、その像におけ
る各点の平面座標値を算出する工程と、それらの座標値
の分布のばらつきを算出する工程と、座標値のばらつき
にもとづいて歪を評価する工程とを含むものである。こ
こで、被検査物を透過した光または被検査物で反射した
光による像を得る工程は、光線追跡シミュレーションに
よるものであってもよい。また、得られた像における各
点が形成する４頂点の平均座標値からなる四角形の周辺
長さで４頂点の座標値の平均値からの偏差を割った値
を、座標値の分布のばらつきとするようにしてもよい。
座標値の分布のばらつきを算出する範囲は視野角で１０
゜以内が好ましく、より好ましくは視野角で５゜以内で
ある。

【０００７】本発明による透明板状体の歪の評価装置
は、規則性を持って配列された各点を含むパターンから
の光が被検査物を透過した光または被検査物で反射した
光による像を得る撮像手段と、撮像手段が得た像におけ
る各点の平面座標値を算出する座標算出手段と、座標算
出手段が算出した座標値の分布のばらつきを算出するば
らつき算出手段とを備えたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明による透視歪の評価装置の実施の
一形態を示す概念図である。図に示すように、直交格子
パターン２から出た光は、透視歪が測定される板状ガラ
ス等の被検査体１を屈折透過した後、撮像装置４で受光
される。撮像装置４で撮像される透視像は、計算機等の
演算装置５に入力する。演算装置５は、直交パターン２
が被検査体１を通過して得られた透視像から被検査体１
の透視歪を評価する。ここで、演算装置５は、座標算出
手段およびばらつき算出手段を実現するものである。

【０００９】なお、撮像装置４として、エリアカメラ、
ビデオカメラ、スティルカメラ、フォトセンサを配列さ
せたものなど、透視像における平面座標値を特定できる
ものであればいずれを用いてもよい。また、以下、透視
歪の評価方法および評価装置について説明するが、直交
格子パターン２から出た光が被検査体１で反射された光
を撮像しうる位置に撮像装置４を設置し、撮像装置４で
反射像を撮像し、反射像について以下に述べる方法を適
用すれば、反射歪の評価方法および評価装置が実現され
る。

【００１０】次に、評価方法の各ステップを示す図２の
フローチャートと図３および図４の説明図を参照して動
作について説明する。撮像装置４は、直交格子パターン
２から出た光の被検査体１による透過屈折光を受光し、
得られた直交格子の画像を演算装置５に出力する（ステ
ップＳ１）。演算装置１は、得られた像から各格子の平
面座標値を算出する。得られた画像において、被検査体
１の歪に応じた歪んだ格子が存在する。被検査体１にお
いて歪のない部分から得られた画像において歪んだ格子
は分布していないが、被検査体１において歪のある部分
では、得られた画像における対応する領域では歪んだ格
子が分布している。よって、得られた画像における格子
の座標分布のばらつきを算出すると、被検査体１におい
て歪のある部分では、その部分に対応する領域で座標分
布のばらつきが大きくなる。

【００１１】よって、得られた画像を所定の大きさの所
定領域に分割し各領域における格子の座標分布のばらつ
きを算出すれば、算出された値にもとづいて透視歪を評
価することができる。ここで、領域の大きさは、視野角
で１０゜以内、望ましくは５゜以内にする。その理由
は、官能検査と対応づけるためである。実験によれば、
視野角で１０゜程度の画像を人に対して提示すると、そ
の人の視線は画像内を顕著に移動することなく画像内の
歪を認識する。また、１０゜の半分である５゜程度の画
像を人に対して提示すれば、その人の視線は画像内を移
動することなく画像内の歪を認識すると考えられる。そ
こで、この実施の形態でも、視野角で１０゜以内の各評
価対象領域を設定する（ステップＳ２）。

【００１２】この視野角内の領域に存在する格子の総数
をｎとする。図３に示すように、各格子の４頂点を、
ａ，ｂ，ｃ，ｄとしたとき、それぞれの頂点座標（ｘ
ａ，ｙａ），（ｘｂ，ｙｂ），（ｘｃ，ｙｃ），（ｘ
ｄ，ｙｄ）を格子の重心座標系によって表す（ステップ
Ｓ３）。例えば、領域内のｎ個の頂点ａの座標値の分布
をプロットすると、被検査体１の歪が大きい部分では、
図４に示すように分布のばらつきが大きくなる。

【００１３】演算装置１は、座標分布のばらつきを評価
するために、（１）式にもとづいて、ｎ個の頂点ａの各
座標値（ｘａ，ｘｂ）から、ｘ座標およびｙ座標のそれ
ぞれの分布の平均値（Ｘａ，Ｙａ）を求め、さらに、
（２）式にもとづいて、ｘ座標およびｙ座標のそれぞれ
の分布の偏差σｘａ，σｙａを算出する（ステップＳ
４）。同様に他の頂点ｂ，ｃ，ｄの座標値の分布にもば
らつきがあるので、（３）式にもとづいて、それぞれの
頂点ｂ，ｃ，ｄの各座標値の分布の平均値（Ｘｂ，Ｙ
ｂ），（Ｘｃ，Ｙｃ），（Ｘｄ，Ｙｄ）を求め、さら
に、（４）式にもとづいて、ｘ座標およびｙ座標のそれ
ぞれの分布の偏差σｘｂ，σｙｂ、σｘｃ，σｙｃ、σ
ｘｄ，σｙｄを算出する（ステップＳ４）。

【００１４】

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【００１５】さらに、（５）式に示すように、格子の頂
点の平均座標値からなる四角形の周辺長さＬを求め（ス
テップＳ５）、（６）式に示すように、８個の偏差の総
和を四角形の周辺長さＬで除して無次元化したものを座
標分布のばらつきσとする（ステップＳ６）。そして、
座標分布のばらつきσの値の大小にもとづいて被検査体
１の歪を評価する。

【００１６】

【数５】

【数６】

【００１７】この実施の形態では、人が歪みを認識しや
すい直交格子パターン２を用い、直交格子パターン２か
ら出て被検査体１を通った光による画像における格子頂
点の座標分布のばらつきを評価指標として用いている。
被検査体１が歪んでいる場合には格子頂点の座標分布が
ばらつき、座標平均値に対する偏差が大きくなる。ま
た、座標分布のばらつきσの算出対象領域は、人が歪量
を判断しやすいと考えられる領域とされている。従っ
て、この実施の形態で用いられている座標分布のばらつ
きσは、官能量との相関が高いと考えられる。特に、拡
大縮小の寄与が小さい歪であっても、格子を構成する各
頂点の座標分布のばらつきを歪量に反映させているの
で、単に点間隔等のばらつきを測定するものに比べて、
官能量との相関の高い評価が実現できる。

【００１８】なお、この実施の形態では被検査体１を透
過した直交格子パターンによる透視像を扱う場合につい
て説明したが、被検査体１で反射されたパターンによる
反射像を扱う場合でも、本発明による方法および装置を
同様に適用することができる。また、この実施の形態で
は直交格子パターンを用いたが、歪に応じて透過像にお
ける座標値が変位するような規則性を持って配置される
各点を有するパターンであれば、他のパターンを用いて
もよい。

【００１９】ところで、この実施の形態では、物理的な
被検査体１に直交格子パターンを通った光を当て、被検
査体１による透過像または反射像を撮像装置４で観測す
るようにしたが、被検査体１が形状データで与えられる
場合には、シミュレーションによって座標分布のばらつ
きσを得ることができる。すなわち、直交格子パターン
を通過して、形状データで表された被検査体１を透過し
た光線群または反射した光線群が、ある平面に入射した
として、入射光線群を逆追跡する光線追跡シミュレーシ
ョンによって、直交格子パターンの虚像を求める。虚像
には、形状データで表された被検査体１の歪に応じて歪
んだ格子が含まれている。得られた虚像について、図２
に示されたステップＳ２〜ステップＳ６の処理を行え
ば、同様に、座標分布のばらつきσを得ることができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による評価方法が官能量との相
関が高いことを明らかにした実施例について説明する。
まず、歪を有する透明体を通して直交格子パターンを見
たときの格子の像をシミュレーションによって求め、デ
ィスプレイに表示する。そして、その像を眺める検査員
の位置をディスプレイから３ｍ離れた位置とする。ま
た、歪形状として、縦横のリーム型とサイン型を用い
る。

【００２１】リーム型は、格子の中心部に直線状に歪を
有する形状である。中心線上にガウス型の凸形状を有す
る透明体を通して直交格子パターンを見た場合の像をシ
ミュレーションで求め、この像を、リーム型の歪を持つ
画像として検査員に提示した。ここで、透明体の取付角
度を変化させることによって歪の強度を変化させ、透明
体における凸形状部の高さを変更することによって歪形
状を変化させる。ここでは、１０μm、２０μｍの２つ
の高さを用いた。そして、透明体の置き方によって縦、
横のリームの区別をする。また、透明体の凸形状の幅を
１７ｃｍとし、取付角度を水平面から２０°〜７０°の
範囲で変化させて歪の強度を変化させた。

【００２２】サイン型は、直交格子パターンにおける交
点位置をサイン関数で移動させて格子の変形を定義した
形状である。すなわち、歪の形状をサイン関数の周期で
変え、歪の強度をサイン関数の振幅で変化させる。サイ
ン関数の周期として、直交格子パターン長の１倍、１／
２倍および１／３倍を用いた。また、振幅を、各周期に
ついて、格子間隔×０．０１を１ステップとして、１〜
９ステップを用いた９段階とした。

【００２３】そして、歪の形状と強度とをランダムに変
化させて、４人の検査員に上記のようにして作成された
歪パターンを提示し、歪んで見えるか否か質問した。１
つの歪パターンの提示回数は１６回である。図５は、４
人の知覚確率（歪んでいると答える割合）とリーム型歪
を形成する際の透明体の取付角度との関係を示した説明
図である。図５に示されるように、歪の強いパターンほ
ど知覚確率が高くなり、歪の弱いパターンほど知覚確率
が低くなる。一般に、官能量は正規分布になるので、知
覚確率の分布は正規累積分布になると考えられる。そこ
で、ここでは、知覚確率の分布が正規累積分布になって
いると仮定し、確率分布の平均値を０とし標準偏差を単
位としたＺスコアに知覚確率を変換して官能量の指標と
する。

【００２４】図６は、リーム型歪を形成する際の透明体
の取付角度とＺスコアとの相関の算出結果を示す説明図
である。図６より、リーム型歪の場合には、凸形状の高
さが異なると、異なる知覚確率が得られることがわか
る。ここで、各点全てを直線近似したときの相関係数Ｒ
² は０．６６であり高い数値ではない。すなわち、歪形
状が異なると知覚確率の分布が異なってくる。よって、
歪そのものを定量化しても、その値を官能検査に代えて
用いることはできない。

【００２５】図７は、サイン型歪の振幅とＺスコアとの
相関の算出結果を示す説明図である。図７より、サイン
関数の周期が異なると、異なる知覚確率が得られること
がわかる。ここで、各点全てを直線近似したときの相関
係数Ｒ² は０．６５であり、やはり高い数値ではない。
すなわち、ここでも、歪形状が異なると知覚確率の分布
が異なってくることがわかる。よって、歪そのものを定
量化しても、その値を官能検査に代えて用いることはで
きないことがわかる。

【００２６】図８は、本発明の評価方法による座標分布
のばらつきとＺスコアとの相関の算出結果を示す説明図
である。図８において、丸印はリーム型歪の場合を示
し、四角印はサイン型歪の場合を示している。座標分布
のばらつきを評価指標にした場合には、凸形状の高さや
サイン関数の周期に起因する歪知覚の差はなくなる。ま
た、各点全てを直線近似したときの相関係数Ｒ² は０．
７９であり高い数値である。すなわち、本発明の評価方
法による座標分布のばらつきは、官能量と高い相関関係
にあることがわかる。従って、従来官能検査によって決
められていた歪の判定基準を座標分布のばらつきを用い
て定量化することによって、いかなる歪形状であって
も、官能量との相関が高い、歪の定量的評価を行うこと
が可能になる。よって、座標分布のばらつきを評価指標
として使用することで、評価基準の定量化および官能検
査の代替が可能になる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、透明板
状体の歪の評価方法および評価装置を、規則性を持って
配列された各点を含むパターンからの光が被検査物を透
過した光または被検査物で反射した光による像を得て、
その像における各点の平面座標値を算出し、それらの座
標値の分布のばらつきを算出するように構成したので、
官能量と相関の高い検査のための規格を作成することが
でき、また、検査員個々の人のばらつきの大きい官能検
査に代えて採用することによって検査の自動化を図るこ
とができる。さらに、被検査物を透過した光または被検
査物で反射した光による像を光追跡シミュレーションに
よって得ることにより、実際に透明板状体に光を照射し
なくても、すなわち実際に透明板状体を用いなくても、
透明板状体の形状データだけでその透明板状体の歪の評
価を行うことができる。従って、透明板状体の形状につ
いて設計段階から、できあがる透明板状体の歪を評価す
ることができ、例えば設計段階での自動車用ガラス板の
実車への適用の可否を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による透明板状体の歪の評価装置の実
施の一形態を示す概念図である。

【図２】本発明による透明板状体の歪の評価方法を示
すフローチャートである。

【図３】格子の頂点座標の定義を示す説明図である。

【図４】格子の頂点座標の分布のばらつきを示す説明
図である。

【図５】知覚確率とリーム型歪を形成する際の透明体
の取付角度との関係を示す説明図である。

【図６】リーム型歪を形成する際の透明体の取付角度
とＺスコアとの相関を示す説明図である。

【図７】サイン型歪の振幅とＺスコアとの相関を示す
説明図である。

【図８】座標分布のばらつきとＺスコアとの相関を示
す説明図である。

【符号の説明】

１被検査体２直交格子パターン４撮像装置５演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下薗裕明神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明板状体の歪を評価する方法であっ
て、規則性を持って配列された各点を含むパターンからの光
が被検査物を透過した光または被検査物で反射した光に
よる像を得る工程と、その像における各点の平面座標値を算出する工程と、それらの座標値の分布のばらつきを算出する工程と、前記座標値のばらつきにもとづいて歪を評価する工程と
を含む透明板状体の歪の評価方法。
【請求項２】被検査物を透過した光または被検査物で
反射した光による像を得る工程は、光線追跡シミュレー
ションによるものである請求項１記載の透明板状体の歪
の評価方法。
【請求項３】得られた像における各点が形成する４頂
点の平均座標値からなる四角形の周辺長さで４頂点の座
標値の平均値からの偏差を割った値を、座標値の分布の
ばらつきとする請求項１または請求項２記載の透明板状
体の歪の評価方法。
【請求項４】座標値の分布のばらつきを算出する範囲
は、視野角で１０゜以内である請求項３記載の透明板状
体の歪の評価方法。
【請求項５】座標値の分布のばらつきを算出する範囲
は、視野角で５゜以内である請求項３記載の透明板状体
の歪の評価方法。
【請求項６】規則性を持って配列された各点を含むパ
ターンからの光が被検査物を透過した光または被検査物
で反射した光による像を得る撮像手段と、前記撮像手段が得た像における各点の平面座標値を算出
する座標算出手段と、前記座標算出手段が算出した座標値の分布のばらつきを
算出するばらつき算出手段とを備えた透明板状体の歪の
評価装置。