私は精密光学測定の分野で20年以上の経験を積んでおり、画像測定機（VMM）にとって照明条件がいかに重要であるかを理解しています。VMMはワークの画像を撮影し、寸法と形状情報を抽出することで高精度な測定を実現します。しかし、照明設計が適切でないと、高精度な光学システムであっても測定誤差が生じる可能性があります。

カメラが捉えるグレースケール値は、ワーク表面の明るさを直接反映します。光量が少ないと画像ノイズが増加し、エッジが不明瞭になる可能性があります。一方、光量が多すぎると飽和状態になり、エッジのディテールが失われる可能性があります。さらに重要なのは、照明の不均一性によって局所的なハイライトや影が生じ、エッジ検出に影響を与え、誤認識やエッジの見逃しにつながる可能性があることです。

初期のプロジェクトでは、照明の不均一性によりエッジ検出が不安定になることがよくありました。例えば、プラスチック製ギアのバッチ測定では、ギアの先端のわずかな反射がエッジと誤認され、谷の部分は不明瞭なままだったため、測定値に0.02mm以上の誤差が生じました。精密機械部品では、このような誤差は組み立て品質に直接影響する可能性があります。長年の経験から、この問題は光学精度だけでなく、照明レイアウトにも密接に関係していることがわかりました。

測定の安定性を向上させるには、リングLEDバックライト、同軸照明、斜照明の組み合わせなど、均一で制御可能な照明の使用をお勧めします。透明または半透明のワークの場合は、拡散照明または二重照明を使用することで、グレアや影を軽減できます。照明の角度と強度を適切に調整することで、画像の鮮明度とエッジ認識の信頼性が大幅に向上します。

さらに、明るさの調整も不可欠です。グレースケールバランスと背景補正は、局所的な明るさの差を安定させ、照明の不均一性の影響を軽減します。電子部品の測定において、これらの手法は照明が変化する環境でも信頼性の高い結果をもたらすことが分かっています。

材料特性も照明の影響に影響を与えます。滑らかな表面、反射する表面、透明な表面はグレアが発生しやすく、テクスチャのある表面は影を生じやすいです。光学設計、照明計画、材料特性を組み合わせることが、測定精度を維持する鍵となります。例えば、ガラスレンズの形状測定では、同軸光を追加し、角度を調整することで、照明による干渉を効果的に低減できます。

まとめると、光学測定の精度には照明の強度と均一性が不可欠です。この分野で20年以上の経験を持つ私としては、複雑な条件下で安定した高精度な結果を得るには、慎重な照明設計、明るさの調整、そしてワークの材質への配慮が不可欠だと考えています。これらの要素をうまく調整することで、信頼性と一貫性のある測定が可能になります。