(57)【要約】【課題】  測定対象物ＯＢからの反射光を受光してから出射レーザ光の強度を制御するまでの時間が短く、該反射光を受光する受光器からの反射光を受光するフォトディテクタが不要で、迷光があっても出射レーザ光の強度制御を精度よく行うことができるレーザ光強度制御装置を提供する。【解決手段】  レーザ強度制御回路３０は、微小時間間隔ごとにセンサ信号取出回路４０が出力する受光強度データとレーザ光源１６に備えられたバックモニタ１８が出力する信号を入力し、受光強度データから作成される受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅が、予め設定された幅になるための駆動信号の強度を計算し、レーザ駆動回路１４に出力することを繰り返す。【選択図】図１
2018124216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射器と、
前記対象物の前記レーザ光の照射点で発生する散乱光の一部である反射光を結像レンズを介して受光し、受光位置ごとの単位面積あたりの光量に相当する信号を出力する受光器と、
前記受光器が受光する前記反射光の総光量が予め定められた設定値になるよう、前記レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御手段とを備えたレーザ光強度制御装置において、
前記レーザ光強度制御手段は、前記受光器が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける前記受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、前記検出した受光強度曲線の幅Ｗｎが、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう制御を行うことを特徴とするレーザ光強度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ光強度制御装置において、
前記レーザ光強度制御手段は、
前記レーザ光出射器が出射しているレーザ光の強度Ｌｎを検出するレーザ光強度検出手段と、
前記受光器が出力する信号から前記受光強度曲線を作成し、前記受光強度曲線の幅Ｗｎを検出する受光強度曲線幅検出手段と、
予め定められた微小時間ごとに、前記レーザ光強度検出手段が検出したレーザ光の強度Ｌｎと、前記受光強度曲線幅検出手段が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、前記レーザ光出射器が出射すべきレーザ光の強度ＬｃをＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で計算して設定するレーザ光強度設定手段と、
を備えることを特徴とするレーザ光強度制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ光強度制御装置において、
前記レーザ光強度制御手段は、
前記レーザ光出射器が出射しているレーザ光の所定の割合である一部のレーザ光を受光して、受光強度Ｉｍｎを検出するレーザ光強度検出手段と、
前記受光器が出力する信号から前記受光強度曲線を作成し、前記受光強度曲線の幅Ｗｎを検出する受光強度曲線幅検出手段と、
予め定められた微小時間ごとに、前記レーザ光強度検出手段が検出した受光強度Ｉｍｎと、前記受光強度曲線幅検出手段が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎなる式で受光強度Ｉｍｃを計算し、前記計算された受光強度Ｉｍｃを、予め記憶されている前記レーザ光出射器に出力される駆動信号の強度と前記レーザ光強度検出手段が検出する受光強度との関係に当てはめて、前記レーザ光出射器に出力する駆動信号の強度を設定するレーザ光強度設定手段と、
を備えることを特徴とするレーザ光強度制御装置。
【請求項４】
対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射器と、前記対象物の前記レーザ光の照射点で発生する散乱光の一部である反射光を結像レンズを介して受光し、受光位置ごとの単位面積あたりの光量に相当する信号を出力する受光器とを備えた装置に用いられる、前記受光器が受光する前記反射光の総光量が予め定められた設定値になるよう、前記レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御方法において、
前記受光器が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける前記受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、前記検出した受光強度曲線の幅Ｗｎが予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう、前記レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御することを特徴とするレーザ光強度制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ光強度制御方法において、
予め定められた微小時間ごとに、前記レーザ光出射器が出射しているレーザ光の強度Ｌｎと、前記受光器が出力する信号から作成される受光強度曲線の予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎとを検出し、前記検出したレーザ光の強度Ｌｎと、受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、前記レーザ光出射器が出射すべきレーザ光の強度ＬｃをＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で計算して設定することを特徴とするレーザ光強度制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載のレーザ光強度制御方法において、
予め定められた微小時間ごとに、前記レーザ光出射器が出射しているレーザ光の所定の割合である一部のレーザ光の受光強度Ｉｍｎと、前記受光器が出力する信号から作成される受光強度曲線の予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎとを検出し、前記検出した受光強度Ｉｍｎと、受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎなる式で受光強度Ｉｍｃを計算し、前記計算された受光強度Ｉｍｃを、予め記憶されている前記レーザ光出射器に出力される駆動信号の強度と前記レーザ光出射器が出射しているレーザ光の所定の割合である一部のレーザ光の受光強度との関係に当てはめて、前記レーザ光出射器に出力する駆動信号の強度を設定することを特徴とするレーザ光強度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を測定対象物に照射して測定対象物表面からの反射光（散乱光の一部）を受光し、該反射光の強度が一定になるよう、照射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御装置及びレーザ光強度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を測定対象物に照射し、その照射部位で発生する散乱光の一部（以下、反射光という）を受光器により受光し、受光器が出力する受光信号に基づいて３角測量法の測定原理により、測定対象物のレーザ光照射部位までの距離、レーザ光照射部位の変位、又は測定対象物の３次元形状を測定する装置はよく知られている。この種の測定装置において、測定対象物表面の反射率により反射光の強度が変化し、測定精度が悪くなることを防止するため、反射光の強度が一定になるよう照射するレーザ光の強度を制御することが多くなされている。このレーザ光強度の制御装置として、反射光の損失がなく、反射光強度を検出してからレーザ光強度を制御するまでの時間が短い制御装置として例えば特許文献１に示される装置がある。この制御装置は、反射光を受光した受光器で反射した反射光をフォトディテクタで受光し、該フォトディテクタが出力する受光光量に相当する強度の信号が一定になるよう、照射するレーザ光の強度を制御している。この装置によれば、受光器で反射する反射光は受光器に入射した反射光の一定割合であり、該フォトディテクタが反射光強度を検出してからレーザ光強度を制御するまでの時間が短いため、精度よく反射光の強度を一定にすることができる。また、受光器に入射する反射光の損失がないため、３角測量法の測定原理による測定を精度よく行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５５４２６８号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される制御装置にはいくつかの問題がある。第１の問題は、受光器から反射する反射光を受光するフォトディテクタを設けるためコストがアップする、また、装置をコンパクト化するときに障害となる、という問題である。第２の問題は、受光器へ入射する反射光の入射角度、入射位置は広範囲であるため、受光器からの反射光を受光するフォトディテクタが大きくなり、フォトディテクタへの反射光の入射位置が異なると反射光強度が等しくても出力する信号の強度に差が発生し、本来の反射光の強度が微小に変動して測定精度に影響する、という問題である。第３の問題は、測定対象物の反射率が大きく、２次反射が発生する場合は、レーザ光の照射点以外の箇所からの反射光（以下、迷光という）が入射することが多くあり、本来のレーザ光強度より低いレーザ強度が照射され、測定精度が悪くなる場合ある、という問題である。
【０００５】
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、レーザ光を測定対象物に照射して測定対象物表面からの反射光（散乱光の一部）を受光し、該反射光の強度が一定になるよう、照射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御装置及びレーザ光強度制御方法において、先行技術文献である特許文献１に示される制御装置が有する、反射光の損失がない、及び反射光強度を検出してからレーザ光強度を制御するまでの時間が短い、という利点をそのままにし、受光器から反射する反射光を受光するフォトディテクタが不要で、迷光があってもレーザ光強度の制御を精度よく行うことができるレーザ光強度制御装置及びレーザ光強度制御方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射器と、対象物のレーザ光の照射点で発生する散乱光の一部である反射光を結像レンズを介して受光し、受光位置ごとの単位面積あたりの光量に相当する信号を出力する受光器と、受光器が受光する反射光の総光量が予め定められた設定値になるよう、レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御手段とを備えたレーザ光強度制御装置において、レーザ光強度制御手段は、受光器が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、検出した受光強度曲線の幅Ｗｎが、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう制御を行うようにしたことにある。
【０００７】
これによれば、対象物の反射光をすべて受光器で受光しているので反射光の損失がない。そして、受光器が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、検出した幅Ｗｎが定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう、レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御するのみであるので制御が簡単であり、受光器が反射光を受光したタイミングの僅か後のタイミングでレーザ光強度は制御される。すなわち、先行技術文献である特許文献１に示される制御装置が有する利点はそのままである。そして、受光器から反射する反射光を受光するフォトディテクタは不要であり、迷光があっても受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するための強度レベルを適切に設定すれば、正規の反射光による箇所で幅Ｗｎを検出できるので影響はなく、レーザ光強度の制御を精度よく行うことができる。なお、発明者は対象物の反射率によらず、受光強度曲線の幅を一定にすると受光器が受光する反射光の総光量は略一定になることを実験により確かめている。これは、受光器が受光する反射光の総光量が設定値付近の限られた範囲では、対象物の反射率によらず、受光強度曲線の形は略一定であるためである。
【０００８】
また、レーザ光強度制御手段は、具体的には、レーザ光出射器が出射しているレーザ光の強度Ｌｎを検出するレーザ光強度検出手段と、受光器が出力する信号から受光強度曲線を作成し、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出する受光強度曲線幅検出手段と、予め定められた微小時間ごとに、レーザ光強度検出手段が検出したレーザ光の強度Ｌｎと、受光強度曲線幅検出手段が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、レーザ光出射器が出射すべきレーザ光の強度ＬｃをＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で計算して設定するレーザ光強度設定手段とを備えるようにするとよい。
【０００９】
これによれば、受光強度曲線の幅Ｗｎが設定された幅Ｗｔから差があっても、Ｌｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で出射すべきレーザ光の強度Ｌｃを計算して設定すれば、受光強度曲線の幅Ｗｎはすぐに設定された幅Ｗｔになるので、レーザ光の強度Ｌｃの設定を微小時間ごとに実行すれば、レーザ光強度の制御を精度よく行うことができる。なお、Ｌｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式でレーザ光の強度Ｌｃを設定すると、受光強度曲線の幅Ｗｎが設定された幅Ｗｔになるのは、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するための強度のレベルを適切に定めると、受光器が受光する反射光の総光量Ｒと受光強度曲線の幅Ｗｎとには、Ｒ＝ｃ・Ｗｎ２ なる関係（ｃは定数）があるためである。発明者は、受光器が受光する反射光の総光量Ｒと受光強度曲線の幅Ｗｎとには、受光器が受光する反射光の総光量Ｒが設定値付近の限られた範囲では、上記式の関係があることを実験により確かめている。
【００１０】
また、レーザ光強度制御手段は、より具体的には、レーザ光出射器が出射しているレーザ光の所定の割合である一部のレーザ光を受光して、受光強度Ｉｍｎを検出するレーザ光強度検出手段と、受光器が出力する信号から受光強度曲線を作成し、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出する受光強度曲線幅検出手段と、予め定められた微小時間ごとに、レーザ光強度検出手段が検出した受光強度Ｉｍｎと、受光強度曲線幅検出手段が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎなる式で受光強度Ｉｍｃを計算し、計算された受光強度Ｉｍｃを、予め記憶されているレーザ光出射器に出力される駆動信号の強度とレーザ光強度検出手段が検出する受光強度との関係に当てはめて、レーザ光出射器に出力する駆動信号の強度を設定するレーザ光強度設定手段とを備えるようにするとよい。
【００１１】
これによれば、レーザ光の強度を設定する場合、通常設定するのはレーザ光出射器に出力される駆動信号の強度であるが、レーザ光出射器に出力される駆動信号の強度とレーザ光強度検出手段が検出する受光強度との関係を定期的に測定して記憶し直せば、長期間の間に駆動信号の強度とレーザ光の強度との関係が変化しても、その影響を除去することができ、レーザ光の強度制御をより精度よく行うことができる。
【００１２】
さらに、本発明は、レーザ光強度制御装置の発明に限定されるものではなく、対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射器と、対象物のレーザ光の照射点で発生する散乱光の一部である反射光を結像レンズを介して受光し、受光位置ごとの単位面積あたりの光量に相当する信号を出力する受光器とを備えた装置に用いられる、受光器が受光する反射光の総光量が予め定められた設定値になるよう、レーザ光出射器が出射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御方法の発明としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ光強度制御装置が搭載された３次元形状測定装置の全体構成図である。
【図２】図１におけるレーザ強度制御回路の詳細な構成を示した図である。
【図３】図２におけるレーザ強度設定回路が実行するプログラムのフロー図である。
【図４】図２におけるレーザ強度設定回路が、実行するプログラム処理の１部を視覚的に示す図である。
【図５】レーザ光源の駆動信号の強度とレーザ光源のバックモニタが出力する信号強度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るレーザ光強度制御装置が搭載された３次元形状測定装置の全体構成を示す図である。この３次元形状測定装置は、レーザ光を測定対象物ＯＢに照射するとともにレーザ光を走査し、照射スポットで発生する散乱光の一部である反射光をラインセンサ２８で受光し、受光位置から３角測量法により計算される照射スポットまでの距離と、レーザ光の走査方向とから測定対象物ＯＢの３次元形状を計算する装置である。そして、この３次元形状測定装置には、ラインセンサ２８で受光する反射光の強度（総光量）が一定になるよう、出射するレーザ光の強度を制御するレーザ光強度制御装置が搭載されている。以下、装置の構成について説明するが、レーザ光強度制御装置以外の部分は、公知技術である為、簡単に説明するにとどめる。
【００１５】
３次元形状測定装置は、３次元センサ１０、データ処理装置５０、コントローラ６０、入力装置６１及び表示装置６２を備える。３次元センサ１０とデータ処理装置５０にはコントローラ６０からの指令を入力するための信号線が接続され、コントローラ６０は、作業者が入力装置６１から入力した測定開始、測定条件及び３次元画像の表示方向等の指令を基に、３次元センサ１０やデータ処理装置５０に指令を出力する。レーザ光強度制御装置は３次元センサ１０内にある一部の回路とコントローラ６０が実行するプログラムから構成される。また、データ処理装置５０により算出された３次元形状の画像データは表示装置６２に入力され、この画像データにより表示装置６２には３次元画像が表示される。
【００１６】
３次元センサ１０は、レーザ光を直交する２方向に走査して測定対象物ＯＢに照射するとともに、測定対象物ＯＢからの反射光を画素を１列に並べたラインセンサ２８で受光して、受光位置に対する単位面積当たりの受光量に相当する信号（画素ごとの光量データ）をデータ処理装置５０に出力する。この３次元センサ１０は、レーザ光源１６、バックモニタ１８、コリメーティングレンズ２０、走査用光学系２４、結像レンズ２６及びラインセンサ２８を備える。レーザ光源１６は半導体レーザ等で構成されており、後述するレーザ駆動回路１４から駆動信号が入力すると、レーザ光を出射する。出射されたレーザ光は大部分がコリメーティングレンズ２０に入射し、平行なレーザ光となって出射する。ただし、レーザ光源１６から出射したレーザ光の１部には前方に出射しないレーザ光があり、バックモニタ１８は、この内の１部のレーザ光を受光し、受光強度に相当する強度の信号を出力する。レーザ光源１６が出射するレーザ光の強度に対するバックモニタ１８に入射するレーザ光の強度は一定割合であるので、バックモニタ１８が出力する信号の強度はレーザ光源１６が出射するレーザ光の強度に相当すると見なすことができる。
【００１７】
コリメーティングレンズ２０を通過することで平行光になったレーザ光は、走査用光学系２４に入射する。走査用光学系２４は、ガルバノミラーまたはポリゴンミラーとこれを駆動させるモータ等で構成されており、モータが駆動することで入射したレーザ光の照射方向を２方向に変化させる。例えば、走査用光学系２４に入射するレーザ光の入射方向をＸＹＺ直交座標系におけるＺ方向とすると、走査用光学系２４は、入射したレーザ光を駆動するガルバノミラーまたはポリゴンミラーにて反射させ、出射方向をＸ方向に往復で変化させるとともにＹ方向に一定速度で変化させる。これにより走査用光学系２４から出射するレーザ光は、測定対象物ＯＢの表面を走査される。
【００１８】
結像レンズ２６は、測定対象物ＯＢに照射されたレーザ光の照射スポットで発生した反射光（散乱光の一部）を集光し、受光器であるラインセンサ２８上に結像させる。ラインセンサ２８は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの複数の受光素子（画素）を一列に配置した長尺状のものであり、図１に示されるように受光する反射光の光軸に対して傾斜して設置され、それぞれの受光素子の受光強度に相当する強度の信号を長尺方向に沿って順に出力する。
【００１９】
また、３次元センサ１０は、走査用光学系駆動回路１２、センサ信号取出回路４０、角度計算回路４２、レーザ駆動回路１４、及びレーザ強度制御回路３０といった各種回路を備えている。コントローラ６０は、入力装置６１から測定開始の指令が入力すると、走査用光学系駆動回路１２に作動開始の指令を出力する。走査用光学系駆動回路１２は、コントローラ６０から作動開始指令が入力すると作動開始して、走査用光学系２４のモータを初期位置まで回転駆動させ、初期位置を表す信号をコントローラ６０に出力し、その後モータを設定された速度で定められた方向に回転駆動する。モータを設定された速度で回転させるのは、モータ内に配置されたエンコーダが出力するパルス信号の単位時間あたりのパルス数が、設定された速度に相当するパルス数になるよう駆動信号の強度を制御することにより行う。また、走査用光学系駆動回路１２は、モータの回転駆動時にモータ内に配置されたエンコーダが出力するパルス信号を入力してパルス数をカウントし、カウント値からモータの回転位置を検出し、検出結果からモータの回転位置が最終位置に達したと判定すると、終了を表す信号をコントローラ６０に出力して作動を終了する。
【００２０】
コントローラ６０は、走査用光学系駆動回路１２から初期位置を表す信号が入力すると、レーザ駆動回路１４、レーザ強度制御回路３０、センサ信号取出回路４０、角度計算回路４２、及びデータ演算回路５２に作動開始の指令を出力する。レーザ駆動回路１４は、コントローラ６０から作動開始指令が入力すると作動開始して、最初は設定された強度で、その後は後述するレーザ強度制御回路３０からデジタルデータで入力した強度で、駆動信号をレーザ光源１６に出力する。レーザ強度制御回路３０はコントローラ６０から作動開始指令が入力すると作動開始して、ラインセンサ２８で受光した反射光の強度が設定された強度になる駆動信号強度をレーザ駆動回路１４に出力する。レーザ強度制御回路３０については後程、詳細に説明する。
【００２１】
センサ信号取出回路４０は、コントローラ６０から作動開始指令が入力すると作動開始して、後述するレーザ強度制御回路３０内にあるタイミング指令回路３８から信号が入力するごとに、ラインセンサ２８の長尺方向の先頭にある受光素子から順に、受光強度に相当する強度の信号を出力させて入力し、入力した信号を増幅したうえで信号強度のデジタルデータをデータ演算回路５２とレーザ強度制御回路３０に出力する。このとき信号強度のデータは受光素子の位置が分かるデータとともに出力される。又は、出力の順で信号強度のデータに対応する受光素子の位置が分かるようになっている。
【００２２】
角度計算回路４２は、コントローラ６０から作動開始指令が入力されると作動開始して、走査用光学系２４のモータのエンコーダが出力するパルス信号を入力してパルス数をカウントし、このパルス数から、基準線（Ｚ軸）に対する出射レーザ光のＸ方向への傾き角度θｘとＹ方向への傾き角度θｙを計算し、角度θｘ、θｙのデジタルデータをデータ演算回路５２へ出力する。
【００２３】
データ演算回路５２は、コントローラ６０から作動開始指令が入力されると作動開始して、受光素子の位置と対になった信号強度のデータと角度θｘ、θｙのデータを同じタイミングで取り込むことを繰り返す。そして、データの取り込みを行うごとに、受光素子の位置と対になった信号強度のデータから３角測量法によりレーザ光の照射スポットまで距離を算出し、これと角度θｘ、θｙから照射スポットにおける３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、３次元画像生成装置５４へ出力する。これにより３次元画像生成装置５４には測定対象物ＯＢの表面の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のデータ群が記憶されていく。
【００２４】
コントローラ６０は走査用光学系駆動回路１２から最終位置到達を意味する信号を入力すると、３次元画像生成装置５４に計算開始の指令を出力し、上記のように作動開始の指令を出力したそれぞれの回路に作動停止の指令を出力する。３次元画像生成装置５４は、コントローラ６０から計算開始の指令が入力すると計算処理を開始して、３次元座標のデータ群から測定対象物ＯＢの３次元形状の画像データを作成し、表示装置６２に出力する。このようなコントローラ６０及び３次元センサ１０内のそれぞれの回路の作動により、入力装置６１から測定開始の指令を入力すると、所定時間経過後、表示装置６２に測定結果である測定対象物ＯＢの３次元形状画像が表示される。
【００２５】
レーザ強度制御回路３０は図２に示すように、増幅回路３２、Ａ／Ｄ変換器３４、レーザ強度設定回路３６及びタイミング指令回路３８から構成される。増幅回路３２はバックモニタ１８が出力する信号を設定された増幅率で増幅して出力する。上述したように、バックモニタ１８が出力する信号の強度は出射されるレーザ光の強度に相当するので、増幅回路３２が出力する信号の強度も出射されるレーザ光の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換器３４はコントローラ６０から作動開始の指令が入力すると作動を開始して、後述するタイミング指令回路３８から信号が入力するごとに、増幅回路３２から入力した信号の強度のデジタルデータを、レーザ強度設定回路３６に出力する。タイミング指令回路３８は水晶振動子を備え、コントローラ６０から作動開始の指令が入力すると、設定された時間間隔でパルス信号をＡ／Ｄ変換器３４とセンサ信号取出回路４０に出力する。よって、センサ信号取出回路４０がそれぞれの受光素子の受光強度に相当する強度のデータを出力するのと同じタイミングで、Ａ／Ｄ変換器３４は増幅回路３２が出力する信号の強度のデータを出力する。
【００２６】
レーザ強度設定回路３６はセンサ信号取出回路４０とＡ／Ｄ変換器３４が出力するデータを入力し、内蔵するメモリに記憶する。これは、ラインセンサ２８の長尺方向に沿った受光強度曲線と出射レーザ光の強度とを、同じタイミングで得ると見なすことができる。また、レーザ強度設定回路３６はＦＰＧＡのようにプログラム処理が可能な回路であり、コントローラ６０から作動開始の指令が入力すると、図３に示すフローのプログラム処理を開始し、レーザ駆動回路１４に駆動信号の強度データを出力することを繰り返す。以下、図３に示すフローに沿って説明する。
【００２７】
レーザ強度設定回路３６は、コントローラ６０から作動開始の指令が入力すると、ステップＳ１０で内蔵するプログラムをスタートさせ、ステップＳ１２にて変数ｎを０にする。ｎはセンサ信号取出回路４０から入力するデータに順につけられる番号であり、変数ｎは「１」から順に番号がつけられる。なお、上述したように、センサ信号取出回路４０はラインセンサ２８の長尺方向の先頭にある受光素子から順に受光強度に相当する強度のデータを出力するので、変数ｎは、ラインセンサ２８の長尺方向の先頭にある受光素子から順につけられる番号と見なすことができる。
【００２８】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ１４にて、センサ信号取出回路４０から入力してメモリに記憶されたデータ（以下、受光強度データという）の数が、予め設定されている数以上になったか判定し、なっていなければ、ステップＳ１６を経由してステップＳ１４に戻ることを繰り返す。そして、メモリに記憶されたデータの数が、予め設定されている数以上になると、Ｙｅｓと判定してステップＳ１８へ行く。ステップＳ１８以降の演算処理は、メモリに記憶されたデータを用いての演算処理であるが、この演算処理が行われている間も、メモリへのデータ入力は行われている。ステップＳ１４におけるデータの設定数は、メモリに記憶されたデータを用いての演算処理が、センサ信号取出回路４０からのデータの入力がすべて終わるまでに終わらない適切な数である。
【００２９】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ１８にて変数ｎをインクリメントし、ステップＳ２０にて変数ｎに対応する受光強度データＤ（ｎ）が設定値Ｄｓ以上であるか判定し、設定値Ｄｓ未満であればＮｏと判定して、ステップＳ２２とステップＳ２３を経由してステップＳ１８に戻ることを繰り返す。これにより受光強度データＤ（ｎ）がｎ＝１から順に設定値Ｄｓ以上であるか判定される。これは、ラインセンサ２８の長尺方向の先頭の受光素子から長尺方向に沿って順に、受光強度が設定値Ｄｓ以上であるか判定することである。設定値Ｄｓは受光強度データＤ（ｎ）が飽和する値（受光強度データＤ（ｎ）が取り得る最大値）の半分程度の値で設定されている。設定値Ｄｓをこのようにする理由については後述する。ステップＳ１８乃至ステップＳ２３の処理を繰り返していると、測定対象物ＯＢからの反射光が結像する箇所で設定値Ｄｓを超える受光強度データＤ（ｎ）があるので、ステップＳ２０でＹｅｓと判定してステップＳ２４へ行く。
【００３０】
ステップＳ２４にてレーザ強度設定回路３６は、受光強度データＤ（ｎ）とＤ（ｎ−１）および変数ｎにより受光強度曲線が設定値Ｄｓのラインをクロスする点の位置ａを計算する。計算は以下の数１の計算式で行われる。
（数１）
ａ  ＝  ｎ−｛Ｄ（ｎ）−Ｄｓ｝／｛Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）｝
ラインセンサ２８の受光素子は等間隔で並んでいるので、ラインセンサ２８の長尺方向の先頭にある受光素子から順につけられる番号でもある変数ｎは、受光位置と見なすことができる。よって、数１の計算は、視覚的に示すと図４に示すように、設定値Ｄｓを挟んだＤ（ｎ）とＤ（ｎ−１）のデータからなるラインは直線であるとして補間法によりクロス点の位置を求めるものである。なお受光位置を変数ｎに対応する値Ｐ（ｎ）で計算するときは、以下の数２の計算式により計算すればよい。
（数１）
ａ  ＝  Ｐ（ｎ）−｛Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）｝・｛Ｄ（ｎ）−Ｄｓ｝／｛Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）｝
【００３１】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ２６にて変数ｎをインクリメントし、ステップＳ２８にて変数ｎに対応する受光強度データＤ（ｎ）が設定値Ｄｓ以下であるか判定し、設定値Ｄｓより大きければＮｏと判定して、ステップＳ３０とステップＳ３１を経由してステップＳ２６に戻ることを繰り返す。これにより設定値Ｄｓ以上となった受光強度データＤ（ｎ）の後の受光強度データＤ（ｎ）が順に設定値Ｄｓ以下であるか判定される。ステップＳ２６乃至ステップＳ３１の処理を繰り返していると、測定対象物ＯＢからの反射光が結像する箇所を過ぎる箇所で設定値Ｄｓ以下となる受光強度データＤ（ｎ）があるので、ステップＳ２８でＹｅｓと判定してステップＳ３２へ行く。
【００３２】
ステップＳ３２にてレーザ強度設定回路３６は、受光強度データＤ（ｎ）とＤ（ｎ−１）および変数ｎとｎ−１により受光強度曲線が設定値Ｄｓのラインをクロスする点の位置ｂを計算する。計算は以下の数３の計算式で行われる。
（数３）
ｂ  ＝  ｎ−｛Ｄｓ−Ｄ（ｎ）｝／｛Ｄ（ｎ−１）−Ｄ（ｎ）｝
数３の計算も、視覚的に示すと図４に示すように、設定値Ｄｓを挟んだＤ（ｎ）とＤ（ｎ−１）のデータからなるラインは直線であるとして補間法によりクロス点の位置を求めるものである。なお受光位置を変数ｎに対応する値Ｐ（ｎ）で計算するときは、以下の数４の計算式により計算すればよい。
（数４）
ｂ  ＝  Ｐ（ｎ）−｛Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）｝・｛Ｄｓ−Ｄ（ｎ）｝／｛Ｄ（ｎ−１）−Ｄ（ｎ）｝
【００３３】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ３４にて受光強度曲線の幅ＷｎをＷｎ＝ｂ−ａなる計算式で計算する。これは視覚的に示すと図４に示すように、受光強度曲線が設定値Ｄｓのラインでクロスする箇所の幅を求めるものである。次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ３６にてバックモニタ設定値Ｉｍｃを以下の数５の計算式で計算する。
（数５）
Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎ
ＩｍｎはＡ／Ｄ変換器３４から入力した増幅回路３２が出力する信号の強度のデータであり、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度である。このデータはステップＳ１４にてＹｅｓと判定された時点で、既に入力してメモリに記憶されている。上述したように、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度は、出射されているレーザ光の強度に相当する。Ｗｔはラインセンサ２８が受光する反射光の強度が設定値であるときの受光強度曲線の幅であり、受光強度曲線の幅の設定値である。そして、計算するバックモニタ設定値Ｉｍｃは、ラインセンサ２８が受光する反射光強度が設定値であるときのバックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度であり、ラインセンサ２８が受光する反射光強度が設定値であるために出射すべきレーザ光の強度に相当する。
【００３４】
バックモニタ設定値Ｉｍｃ、すなわち出射すべきレーザ光の強度を数５で計算できるのは、ラインセンサ２８が受光する反射光の強度をＲとし、受光強度曲線の幅をＷとすると、測定対象物ＯＢの反射率が定数である場合、近似的にＲ＝ｃ・Ｗ２なる式（ｃは定数）が成り立つためである。すなわち、測定対象物ＯＢの反射率を定数とすると、反射光強度Ｒはレーザ強度Ｌに比例するので、Ｒ＝ｃ・Ｗ２はＬ＝ｄ・Ｗ２（ｄは定数）となり、これからＬ／Ｗ２＝ｄは定数であるため、出射すべきレーザ光の強度をＬｃとすると、Ｌｃ／Ｗｔ２＝Ｌｎ／Ｗｎ２が成り立ち、これを整理するとＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎとなる。バックモニタ１８が出力する信号の強度Ｉｍはレーザ光の強度に比例するため、Ｉｍ＝ｅ・Ｌ（ｅは比例定数）であり、Ｌｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎは、Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎとすることができる。また、測定対象物ＯＢの反射率によらず、Ｒ＝ｆ（Ｗ）なる関数は成り立つので、測定対象物ＯＢの反射率ごとに受光強度曲線の幅Ｗを設定値Ｗｔにすると、ラインセンサ２８が受光する反射光の強度Ｒは設定値になる。
【００３５】
発明者は測定対象物ＯＢの反射率を変化させ、また、測定対象物ＯＢから３次元センサ１０までの距離を変化させ、受光強度曲線の幅Ｗを設定値Ｗｔ付近の値にして受光強度曲線の形状を調べた結果、測定対象物ＯＢの反射率や測定対象物ＯＢからの距離によらず受光強度曲線の形状は略同一であることを確認した。よって、受光強度曲線の幅Ｗが設定値Ｗｔ付近の値であれば、Ｒ＝ｆ（Ｗ）なる関数は成り立ち、受光強度曲線の幅Ｗを設定値Ｗｔになるよう制御すると、ラインセンサ２８が受光する反射光の強度Ｒは一定にすることができる。
【００３６】
また、発明者は測定対象物ＯＢの反射率が異なるものごとに、出射するレーザ光の強度を変化させ、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度Ｉｍと、受光強度曲線の幅Ｗとを測定した結果、受光強度曲線の幅Ｗを検出する受光強度のラインＤｓを、受光強度データＤ（ｎ）が飽和する値の半分程度で設定すると、受光強度曲線の幅Ｗが限られた範囲内では、近似的にＩｍ＝ｇ・Ｗ２（ｇは定数）なる関係が成り立つことを確認した。信号の強度Ｉｍはレーザ強度Ｌに比例し、測定対象物ＯＢの反射率が定数であればレーザ強度Ｌは反射強度Ｒに比例するので、これから受光強度曲線の幅Ｗが限られた範囲内では、近似的にＲ＝ｃ・Ｗ２なる関係が成り立つことがわかる。
【００３７】
以下の表１および表２は、測定対象物ＯＢの反射率が大きいものと小さいものに対して、出射するレーザ光の強度を変化させ、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度Ｉｍと、受光強度曲線の幅Ｗとを測定した結果である。表１及び表２が示すように、それぞれのＩｍ／Ｗ２の、受光強度曲線の幅Ｗがある値のときのＩｍ／Ｗ２に対する割合は、限られた範囲内では１付近の値である。よって、この測定結果から、受光強度曲線の幅Ｗが限られた範囲内では、近似的にＩｍ＝ｇ・Ｗ２なる関係が成り立つことがわかる。
【００３８】
【表１】
2018124216.tif 000003
【表２】
2018124216.tif 000004
【００３９】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ３８にてレーザ駆動回路１４がレーザ光源１６に出力する駆動信号の強度Ｉｏｐを計算する。レーザ強度設定回路３６のメモリには、レーザ駆動回路１４が出力する駆動信号の強度Ｉｏｐと、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度Ｉｍとの関係が記憶されている。この関係は、グラフで示すと図５に示すような関係である。この関係に、ステップＳ３６にて計算されたバックモニタ設定値Ｉｍｃを当てはめることで、レーザ駆動回路１４が出力する駆動信号の強度Ｉｏｐｃを計算することができる。次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ３８にて計算された駆動信号の強度Ｉｏｐｃのデータをレーザ駆動回路１４に出力する。これにより、レーザ駆動回路１４が出力する駆動信号の強度Ｉｏｐは、ステップＳ３８にて計算された強度Ｉｏｐｃになり、バックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度Ｉｍは、ステップＳ３６にて計算された強度Ｉｍｃになる。
【００４０】
次にレーザ強度設定回路３６は、ステップＳ４２にてセンサ信号取出回路４０から入力してメモリに記憶された受光強度データＤ（ｎ）の数が、上限値になったか、すなわち、ラインセンサ２８のすべての受光素子に対応する受光強度データＤ（ｎ）が入力したか判定し、受光強度データＤ（ｎ）の数が上限値になっていなければ、Ｎｏと判定してステップＳ４４を経由してステップＳ４２に戻ることを繰り返す。これを繰り返していると、受光強度データＤ（ｎ）の数が、上限値になるのでＹｅｓと判定してステップＳ４６へ行き、ステップＳ４６にてメモリに記憶された受光強度データＤ（ｎ）とバックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度データＩｍｎをすべてクリアする。そしてステップＳ１２に戻り、上述した処理を再び行う。
【００４１】
このように、レーザ強度設定回路３６は、内蔵するプログラムをスタートさせると、入力する受光強度データＤ（ｎ）とバックモニタ１８が出力する信号を増幅した信号の強度データＩｍｎとを用いて、ラインセンサ２８が受光する反射光の強度が設定値になるための駆動信号の強度Ｉｏｐｃを計算し、レーザ駆動回路１４へ出力することを繰り返す。これにより、レーザ光源１６から出射するレーザ光の測定対象物ＯＢにおける照射位置が変化し、測定対象物ＯＢの表面の反射率が変化しても常にラインセンサ２８が受光する反射光の強度は一定になる。
【００４２】
上述したように、コントローラ６０は走査用光学系駆動回路１２から最終位置到達を意味する信号を入力すると、レーザ強度制御回路３０に停止指令を出力するが、より詳細にはレーザ強度制御回路３０内のＡ／Ｄ変換器３４、タイミング指令回路３８、及びレーザ強度設定回路３６に停止指令を出力する。レーザ強度設定回路３６に停止指令が入力した時点では、レーザ強度設定回路３６はステップＳ１４、ステップＳ１６の繰り返し処理、又はステップＳ１８乃至ステップＳ２３の繰り返し処理、又はステップＳ２６乃至ステップＳ３１の繰り返し処理、又はステップＳ４２、ステップＳ４４の繰り返し処理のいずれかを行っている。そして、いずれの場合もステップＳ１６、ステップＳ２２、ステップＳ３０、ステップＳ４４にてＹｅｓと判定してステップＳ４８へ行き、ステップＳ４８にてプログラムを終了する。
【００４３】
なお、ステップＳ２３は、測定対象物ＯＢからの反射光が発生しないか、反射光の強度が極度に小さく、入力したすべての受光強度データＤ（ｎ）で設定値Ｄｓを満たすものがなかった場合、ステップＳ４６を経由してステップＳ１２に戻るためのものである。ステップＳ２３があるため、測定対象物ＯＢに孔があって反射光が発生しないときは、ステップＳ１２乃至ステップＳ２３及びステップＳ４６が繰り返し実行され、反射光が発生するまでそれまでの出射レーザ光の強度を保つことができる。また、ステップＳ３１は、測定対象物ＯＢまでの距離の関係で反射光がラインセンサ２８の端の方に生じ、受光強度データＤ（ｎ）が設定値Ｄｓより大きくなった後、その後の受光強度データＤ（ｎ）で設定値Ｄｓより小さくなるものがなかった場合、ステップＳ４６を経由してステップＳ１２に戻るためのものである。
【００４４】
また、測定対象物ＯＢの反射率が大きく迷光が発生する場合でも、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出する受光強度のラインＤｓを、受光強度データが飽和する値の半分程度で設定しているので、本来の反射光以外の反射光の受光箇所で、受光強度データＤ（ｎ）が設定値Ｄｓより大きくなることはなく、ステップＳ２０にてＹｅｓと判定されたときは、本来の反射光の受光箇所での受光強度データＤ（ｎ）によると見なしてよい。
【００４５】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢに向けてレーザ光を出射するレーザ光源１６と、測定対象物ＯＢのレーザ光の照射点で発生する散乱光の一部である反射光を結像レンズ２６を介して受光し、受光位置ごとの単位面積あたりの光量に相当する信号を出力するラインセンサ２８と、ラインセンサ２８が受光する反射光の総光量が予め定められた設定値になるよう、レーザ光源１６が出射するレーザ光の強度を制御するレーザ強度制御回路３０とを備えた３次元形状測定装置において、レーザ強度制御回路３０は、ラインセンサ２８が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、検出した受光強度曲線の幅Ｗｎが、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう制御を行うようにしている。
【００４６】
これによれば、測定対象物ＯＢの反射光をすべてラインセンサ２８で受光しているので反射光の損失がない。そして、ラインセンサ２８が出力する信号から作成される、受光位置に対する単位面積あたりの光量である受光強度曲線において、予め設定された強度のレベルにおける受光強度曲線の幅Ｗｎを検出し、検出した幅Ｗｎが定められた受光強度曲線の幅Ｗｔになるよう、レーザ光源１６が出射するレーザ光の強度を制御するのみであるので制御が簡単であり、ラインセンサ２８が反射光を受光したタイミングの僅か後のタイミングでレーザ光強度は制御される。すなわち、先行技術文献である特許文献１に示される制御装置が有する利点はそのままである。そして、ラインセンサ２８から反射する反射光を受光するフォトディテクタは不要であり、迷光があっても受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するための強度レベルを適切に設定すれば、正規の反射光による箇所で幅Ｗｎを検出できるので影響はなく、レーザ光強度の制御を精度よく行うことができる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、レーザ強度制御回路３０は、具体的には、レーザ光源１６が出射しているレーザ光の強度Ｌｎを検出するバックモニタ１８、増幅回路３２及びＡ／Ｄ変換器３４からなるレーザ光強度検出機器と、ラインセンサ２８が出力する信号から受光強度曲線を作成し、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するレーザ強度設定回路３６のプログラムの一部と、予め定められた微小時間ごとに、レーザ光強度検出機器が検出したレーザ光の強度Ｌｎと、該プログラムの一部が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、レーザ光源１６が出射すべきレーザ光の強度ＬｃをＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で計算し、強度Ｌｃのレーザ光を出射するための駆動信号強度を設定するレーザ強度設定回路３６のプログラムの別の一部とを備えている。
【００４８】
これによれば、受光強度曲線の幅Ｗｎが設定された幅Ｗｔから差があっても、Ｌｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で出射すべきレーザ光の強度Ｌｃを計算して設定すれば、受光強度曲線の幅Ｗｎはすぐに設定された幅Ｗｔになるので、レーザ光の強度Ｌｃの設定を微小時間ごとに実行すれば、レーザ光強度の制御を精度よく行うことができる。
【００４９】
また、レーザ強度制御回路３０は、より具体的には、レーザ光源１６が出射しているレーザ光の所定の割合である一部のレーザ光を受光して、受光強度Ｉｍｎを検出するバックモニタ１８、増幅回路３２及びＡ／Ｄ変換器３４からなるレーザ光強度検出機器と、ラインセンサ２８が出力する信号から受光強度曲線を作成し、受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するレーザ強度設定回路３６のプログラムの一部と、予め定められた微小時間ごとに、レーザ光強度検出機器が検出した受光強度Ｉｍｎと、該プログラムの一部が検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、Ｉｍｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｉｍｎなる式で受光強度Ｉｍｃを計算し、計算された受光強度Ｉｍｃを、予め記憶されているレーザ光源１６に出力される駆動信号の強度とレーザ光強度検出機器が検出する受光強度との関係に当てはめて、レーザ光源１６に出力する駆動信号の強度を設定するレーザ強度設定回路３６のプログラムの別の一部とを備えている。
【００５０】
これによれば、レーザ光の強度を設定する場合、通常設定するのはレーザ光源１６に出力される駆動信号の強度であるが、レーザ光源１６に出力される駆動信号の強度とレーザ光強度検出機器が検出する受光強度との関係を定期的に測定して記憶し直せば、長期間の間に駆動信号の強度とレーザ光の強度との関係が変化しても、その影響を除去することができ、レーザ光の強度制御をより精度よく行うことができる。
【００５１】
なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５２】
上記実施形態は、本発明をレーザ光を走査しながら照射する３次元形状測定装置に適用した形態であるが、本発明は、レーザ光を対象物に照射して対象物表面からの反射光を受光し、該反射光の強度が一定になるよう、照射するレーザ光の強度を制御することを行う装置であれば、どのような装置でも適用することができる。例えば、レーザ光を対象物に照射して反射光をラインセンサで受光し、受光位置から対象物までの距離を３角測量法により測定する距離測定装置にも本発明は適用することができる。また、レーザ光を対象物に照射して反射光をラインセンサで受光し、受光位置から対象物までの距離を３角測量法により求め、該距離の変化を測定する変位計にも本発明は適用することができる。また、レーザ光を測定対象物に照射して反射光をラインセンサで受光し、レーザ光の照射点を測定対象物と相対的に移動させて、レーザ光の照射点ごとに受光位置から測定対象物までの距離を３角測量法により求め、測定対象物表面の凹凸を測定する表面形状測定装置にも本発明は適用することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、レーザ光源１６が出射しているレーザ光の一部を受光して受光強度を検出するのにバックモニタ１８を設けたが、出射レーザ光の一部を受光して受光強度を検出できれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、出射レーザ光をビームスプリッタ等で分岐させてフォトディテクタ等で受光するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、レーザ光源１６が出射しているレーザ光の一部を受光して受光強度を検出するバックモニタ１８を設け、出射しているレーザ光の強度を該受光強度により検出した。そして、レーザ光の強度を設定する際は、出射すべき強度のレーザ光が出射したときの該受光強度を計算し、記憶している駆動信号強度と該受光強度との関係に当てはめて駆動信号強度を計算し、設定した。しかし、検出したレーザ光の強度Ｌｎと、検出した受光強度曲線の幅Ｗｎと、予め定められた受光強度曲線の幅Ｗｔとを用いて、レーザ光源１６が出射すべきレーザ光の強度ＬｃをＬｃ＝（Ｗｔ／Ｗｎ）２・Ｌｎなる式で計算して設定することができれば、別の方法を用いてもよい。例えば、駆動信号強度とレーザ光強度との関係を予め記憶しておき、駆動信号強度を検出して記憶されている該関係に当てはめて出射しているレーザ光の強度を求め、上記式で出射すべきレーザ光の強度Ｌｃを計算し、記憶されている該関係に当てはめて駆動信号強度を計算して設定してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、測定対象物ＯＢからの反射光をラインセンサ２８で受光するようにしたが、受光強度曲線のデジタルデータが得られれば、別のセンサを用いてもよい。例えば、ラインセンサ２８の代わりにエリアセンサを設け、反射光を走査用光学系２４を介することなく受光するようにしてもよい。この場合、受光強度データとして用いるデータは、エリアセンサにおいて反射光が結像されている箇所の１列の受光素子のデータである。
【００５６】
また、上記実施形態では、レーザ強度設定回路３６にセンサ信号取出回路４０及びＡ／Ｄ変換器３４からデジタルデータを入力させ、レーザ強度設定回路３６が内臓するプログラムを実行することで、レーザ駆動回路１４が出力する駆動信号強度を計算するようにした。しかし、上記実施形態と同様の処理を行って該駆動信号強度を計算することができるならば、プログラム処理とは別の方法を用いてもよい。例えば、センサ信号取出回路４０をラインセンサ２８が出力する信号をローパスフィルタを通す等によりアナログ信号に変換するものにし、該アナログ信号を設定されたラインをクロスすると検出信号を発生する回路に入力させて、検出信号が発生する２つのタイミングから受光強度曲線の幅Ｗｎを検出するようにしてもよい。そして、検出した受光強度曲線の幅Ｗｎを上記実施形態で示した計算式による変換を行う回路、及び図５に示す関係による変換を行う回路に入力させ、レーザ駆動回路１４に駆動信号強度のデータを出力させるようにしてもよい。
【００５７】
なお、上記実施形態におけるレーザ光は波長が均一でコヒーレンス性の高い平行光であるが、本発明においてレーザ光とするものはこれに限定されず、断面径が小さい平行光すべてを指すものとする。すなわち、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）の出射光を平行光にしたものや、ＬＥＤ光やランプ光等の拡散する光を長尺パイプ内を進行させる等で平行光にした光も、レーザ光に該当するものとする。
【符号の説明】
【００５８】
１０…３次元センサ、１２…走査用光学系駆動回路、１４…レーザ駆動回路、１６…レーザ光源、１８…バックモニタ、２０…コリメーティングレンズ、２４…走査用光学系、２６…結像レンズ、２８…ラインセンサ、３０…レーザ強度制御回路、３２…増幅回路、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…レーザ強度設定回路、３８…タイミング指令回路、４０…センサ信号取出回路、４２…角度計算回路、５０…データ処理装置、５２…データ演算回路、５４…３次元画像生成装置、６０…コントローラ、６１…入力装置、６２…表示装置、ＯＢ…測定対象物
【図１】
2018124216.tif 000005
【図２】
2018124216.tif 000006
【図３】
2018124216.tif 000007
【図４】
2018124216.tif 000008
【図５】
2018124216.tif 000009