(57)【要約】【課題】レーザー出力装置の光量が経時変化した場合やレーザー出力装置を交換した場合であっても、適切に所期の光量を照射することが可能な光量制御装置を提供する。【解決手段】光量制御装置１は、スリット状のレーザー光を出力するレーザー出力装置１１に印加する印加電圧を設定する印加電圧設定部２０と、レーザー光が照射された基準サンプルを撮影して得られた撮像画像を取得する撮像画像取得部１３と、長尺状の検出領域を隣接して複数設定する検出領域設定部１４と、所定の輝度以上の画素を検出する検出部１５と、印加電圧の変更に応じて、基準サンプルの形状を示す反射ライン以外の位置に余剰反射部分が検出されなくなった場合に係る印加電圧と、反射ラインの欠落が生じなくなった場合に係る印加電圧とに基づいて、測定対象品を測定する際にレーザー出力装置１１に印加する最適印加電圧を演算する最適印加電圧演算部２２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状のレーザー光を出力するレーザー出力装置に印加する印加電圧を設定する印加電圧設定部と、
前記レーザー光が照射された基準サンプルを撮影して得られた撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
前記撮像画像において長尺状の検出領域を隣接して複数設定する検出領域設定部と、
所定の輝度以上の画素を検出する検出部と、
前記検出領域毎に前記基準サンプルの形状を示す反射ライン以外の位置に余剰反射部分が含まれているか否か、及び、前記検出領域毎に前記反射ラインに欠落が生じたか否かを判定する判定部と、
前記レーザー出力装置に印加される印加電圧の変更に応じて、前記余剰反射部分が検出されなくなった場合に係る印加電圧と、前記反射ラインの欠落がなくなった場合に係る印加電圧とに基づいて、測定対象品を測定する際に前記レーザー出力装置に印加する最適印加電圧を演算する最適印加電圧演算部と、
を備える光量制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記検出領域内において前記所定の輝度以上の画素が連続して存在する場合には、当該所定の輝度以上の画素が前記余剰反射部分でないと判定する請求項１に記載の光量制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記所定の輝度以上の画素が前記検出領域内で離れて存在する場合に余剰反射部分が含まれていると判定する請求項１又は２に記載の光量制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記所定の輝度以上の画素が前記検出領域内にない場合に反射ラインに欠落が生じていると判定する請求項１から３のいずれか一項に記載の光量制御装置。
【請求項５】
前記検出部が前記撮像画像の輝度を測定すると共に、
前記基準サンプルを用いて得られた前記レーザー出力装置に印加する印加電圧と前記撮像画像の輝度との関係を規定する光量特性を記憶しておく光量特性記憶部を備え、
前記最適印加電圧と前記光量特性とに基づいて、前記基準サンプルの輝度に換算した前記測定対象品の換算輝度を演算し記憶しておく換算輝度演算部と、
前記最適印加電圧の印加中、前記換算輝度に応じた輝度とならない場合に前記記憶されてある光量特性を前記換算輝度と現在の輝度との輝度差分だけ補正して更新する光量特性更新部と、
前記更新した光量特性を用いて前記換算輝度に対応する印加電圧を演算する印加電圧演算部と、
を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の光量制御装置。
【請求項６】
前記光量特性更新部は、前記光量特性が取得されてから予め設定された時間が経過した場合に前記光量特性記憶部に記憶されてある光量特性を更新する請求項５に記載の光量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から照射する光量を制御する光量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物に触れることなく当該測定対象物の立体形状を測定する非接触測定方法が用いられている。このような非接触測定方法ではスリット状のレーザー光を測定対象物に照射し、測定対象物の表面で反射するレーザー光を斜め方向からカメラで撮像する。この際、測定対象物が設置されたステージを移動（奥行き方向で移動、水平方向で移動、回転）して複数の撮像画像を取得する。このようにして得られた複数の撮像画像から公知の三角測量法を用いて測定対象物の３次元情報を取得している。
【０００３】
測定対象物の３次元情報を精度良く取得するためには、測定対象物に対して照射する光量を一定に維持する必要がある。測定対象物に照射するレーザー光の光源の一つとして、例えば半導体レーザー出力装置がある。半導体レーザー出力装置は所謂誘導放出と称される発光過程が主体となっているため波長や位相が均一な光を照射することができる。このため、半導体レーザー出力装置は非接触測定方法の光源に用いられることが多い。
【０００４】
半導体レーザー出力装置は発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と同様にＰＮ接合を用いてレーザー光を発光する。特に半導体レーザー出力装置は、幅が数μｍから１０μｍ程度の狭いストライプ状の領域に注入電流が集中する構造で形成され、当該領域内で電子と正孔とが再結合する際に生じるエネルギーを利用して光を発する。しかしながら、半導体レーザー出力装置は自己発熱や周囲温度の上昇等により発光効率が低下することから、一定電流で駆動している場合には光量に変動が生じてしまう（低下してしまう）。
【０００５】
このため、非接触測定方法を利用した立体形状測定装置において光源として半導体レーザー出力装置を用いる場合には、当該半導体レーザー出力装置からの光量が最適な光量となるように制御することが重要である。また、非接触測定方法によっては測定対象物の表面状態によっても最適な光量を照射しなければ適切に立体形状を測定することができない場合がある。このような光量を最適化する技術して、下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、測定対象物を撮像して得られた画像に対して輝度分布のヒストグラムを作成する。当該ヒストグラムに基づいて輝度分布の範囲を特定し、当該範囲をカバーするように例えばＣＣＤカメラ等の撮像素子の受光特性（特許文献１の図１６参照）を選択して立体形状の測定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、レーザー出力装置を長期間使用していると経時変化によりレーザー光量に変化が生じてくる。変化量がある一定以上となると測定に影響を与えてしまう。そこで、特許文献１に記載の技術のように撮像素子の受光特性のうち適切なものを選択することが考えられるが、特許文献１の図１６に記載されるように所定の入力に対して出力が連続的ではなく断続的になる特性がある（即ち、所定の入力に対して最適な出力とならない場合がある）。したがって、経時変化の状態によっては光量を完全に初期の状態に復元することができない場合がある。
【０００９】
また、レーザー出力装置（の出力部）が故障した際、同品番の出力部を用いて交換した場合であっても、上述したように断続的な出力特性を有することから出力部の個体差及び出力部の組み付け誤差等により光量を完全に初期の状態に復元することができない場合がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、レーザー出力装置の光量が経時変化した場合やレーザー出力装置（の出力部）を交換した場合であっても、適切に所期の光量を照射することが可能な光量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る光量制御装置の特徴構成は、スリット状のレーザー光を出力するレーザー出力装置に印加する印加電圧を設定する印加電圧設定部と、前記レーザー光が照射された基準サンプルを撮影して得られた撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像において長尺状の検出領域を隣接して複数設定する検出領域設定部と、所定の輝度以上の画素を検出する検出部と、前記検出領域毎に前記基準サンプルの形状を示す反射ライン以外の位置に余剰反射部分が含まれているか否か、及び、前記検出領域毎に前記反射ラインに欠落が生じたか否かを判定する判定部と、前記レーザー出力装置に印加される印加電圧の変更に応じて、前記余剰反射部分が検出されなくなった場合に係る印加電圧と、前記反射ラインの欠落がなくなった場合に係る印加電圧とに基づいて、測定対象品を測定する際に前記レーザー出力装置に印加する最適印加電圧を演算する最適印加電圧演算部と、を備えている点にある。
【００１２】
このような特徴構成とすれば、反射部分に基準サンプルの形状を示す反射ライン以外の余剰反射部分が含まれなくなった場合の印加電圧と、反射ラインの欠落がなくなった場合の印加電圧とに基づいて演算された最適印加電圧を用いて測定対象品の評価を行うことが可能となる。したがって、評価に最適な光量を照射することが可能となる。また、検出部が検出領域毎に所定の輝度以上の画素を検出するので、余剰反射部分や反射ラインの欠落を正確に且つ容易に検出することが可能となる。したがって、高性能な演算処理装置を必要とすることがないので、低コストなレーザー光量制御装置を得ることが可能となる。
【００１３】
また、前記判定部は、前記検出領域内において前記所定の輝度以上の画素が連続して存在する場合には、当該所定の輝度以上の画素が前記余剰反射部分でないと判定すると好適である。
【００１４】
ここで、レーザー光の光量がやや強めであれば、レーザー光の照射位置近傍の微視的な凹凸にレーザー光が反射して光る場合がある。この程度の反射であれば、基準サンプルの形状を示す反射ラインを誤認識する可能性が低いため、余剰反射部分でないと判定しても差し支えない。したがって、このような構成とすれば、基準サンプルの形状を示す反射ラインが複数の画素に亘って存在する場合であっても適切な反射ラインであると判定することが可能となる。また、基準サンプルの配設誤差がわずかにあったとしても当該配設誤差を許容範囲として適切に最適印加電圧を演算することが可能となる。
【００１５】
また、前記判定部は、前記所定の輝度以上の画素が前記検出領域内で離れて存在する場合に余剰反射部分が含まれていると判定すると好適である。
【００１６】
例えば、離れた箇所で所定の輝度以上の画素が存在する場合には、レーザー光の光量が強すぎて基準サンプルの表面のわずかな凹凸でも反射し、本来のレーザー光を照射する位置と異なる位置にレーザー光が照射されている場合等が考えられる。このような異なる位置での所定の輝度以上の画素を検出すると誤差となってしまうため基準サンプルの形状を示す反射ラインから除外すべきである。よって、このような構成とすれば、余剰反射部分が含まれているか否かの判定を容易に行うことが可能となる。
【００１７】
また、前記判定部は、前記所定の輝度以上の画素が前記検出領域内にない場合に反射ラインに欠落が生じていると判定する好適である。
【００１８】
例えば、レーザー光の光量が弱い場合には、基準サンプルの表面のわずかな凹凸によってレーザー光が乱反射してしまい、撮像画像を取得する撮像装置のレンズに入射される光量が不足した場合等が考えられる。よって、このような構成とすれば、反射ラインに欠落が生じているか否かの判定を容易に行うことが可能となる。
【００１９】
また、前記検出部が前記撮像画像の輝度を測定すると共に、前記基準サンプルを用いて得られた前記レーザー出力装置に印加する印加電圧と前記撮像画像の輝度との関係を規定する光量特性を記憶しておく光量特性記憶部を備え、前記最適印加電圧と前記光量特性とに基づいて、前記基準サンプルの輝度に換算した前記測定対象品の換算輝度を演算し記憶しておく換算輝度演算部と、前記最適印加電圧の印加中、前記換算輝度に応じた輝度とならない場合に前記記憶されてある光量特性を前記換算輝度と現在の輝度との輝度差分だけ補正して更新する光量特性更新部と、前記更新した光量特性を用いて前記換算輝度に対応する印加電圧を演算する印加電圧演算部と、を備えると好適である。
【００２０】
このような構成とすれば、最適印加電圧に基づいて演算された換算輝度となるように測定対象品にレーザー光を照射することができる。このため、測定対象品に対して、常に最適な光量のレーザー光を照射することが可能となる。したがって、レーザー出力装置の光量が経時変化した場合やレーザー出力装置の出力部を交換した場合であっても、適切に所期の光量を照射することが可能となる。
【００２１】
また、前記光量特性更新部は、前記光量特性が取得されてから予め設定された時間が経過した場合に前記光量特性記憶部に記憶されてある光量特性を更新すると好適である。
【００２２】
このような構成とすれば、光量特性が経時変化した場合であっても定期的に光量特性を更新できる。このため、更新された光量特性を用いて、換算輝度のレーザー光を測定対象品に照射することが可能な印加電圧を容易に演算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】光量制御装置を備えた立体形状測定システムの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】光量制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図３】撮像画像の一例を示す図である。
【図４】レーザー光量が強い場合の撮像画像の一例を示す図である。
【図５】レーザー光量が弱い場合の撮像画像の一例を示す図である。
【図６】印加電圧と輝度との関係を示す光量特性を示す図である。
【図７】換算輝度について示す図である。
【図８】光量特性が変動した場合の印加電圧の演算について示す図である。
【図９】光量特性が変動した場合の印加電圧の演算について示す図である。
【図１０】その他の実施形態に係る検出領域の設定について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る光量制御装置１について説明する。本光量制御装置１は、測定対象物Ｍの立体形状を測定する立体形状測定システム１００に備えられるレーザー出力装置１１の光量を制御する機能を備えている。図１は、立体形状測定システム１００の概略構成を模式的に示した図である。立体形状測定システム１００は、立体形状を測定する測定対象物Ｍに対してレーザー出力装置１１からスリット状のレーザー光を出力（照射）しつつ、例えばＣＣＤカメラ等の撮像装置１２（以下、ＣＣＤカメラ１２とする）で測定対象物Ｍを撮影する。立体形状測定システム１００は、測定対象物Ｍを配置したステージ９０を水平方向での移動、奥行き方向での移動、回転等を行って複数の撮像画像を取得する。このようにして得られる複数の撮像画像Ｇに含まれる、測定対象物Ｍの表面で反射したレーザー光の反射部分Ｈに基づいて測定対象物Ｍの立体形状を測定する。このような測定系は、公知技術であるので詳細な説明は省略する。
【００２５】
このような測定対象物Ｍの立体形状をレーザー光の反射部分Ｈに基づいて測定する場合には、レーザー出力装置１１から照射されるレーザー光とＣＣＤカメラ１２の撮像素子の検出感度との関係が重要となる。例えば、ＣＣＤカメラ１２の撮像素子の検出感度に比べてレーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の強度が強すぎる場合には、測定対象物Ｍの表面以外の部分でレーザー光が反射したり、撮像画像Ｇが明るくなりすぎたりして、撮像画像Ｇにおいて測定対象物Ｍの形状に起因しない位置で明るくなる部分（余剰反射部分Ｖ）が生じる可能性がある。一方、ＣＣＤカメラ１２の撮像素子の検出感度に比べてレーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の強度が弱すぎる場合には、測定対象物Ｍの表面でレーザー光が反射しなくなり、撮像画像Ｇにおいて測定対象物Ｍの形状を示す位置で明るくなる部分が存在しなくなる可能性がある。
【００２６】
本光量制御装置１によれば、このような問題が生じないようにすることが可能である。以下、光量制御装置１について説明する。図２は光量制御装置１の概略構成を模式的に示すブロック図である。光量制御装置１は、撮像画像取得部１３、検出領域設定部１４、検出部１５、判定部１６、光量特性記憶部１７、換算輝度演算部１８、印加電圧演算部１９、印加電圧設定部２０、印加電圧記憶部２１、最適印加電圧演算部２２、光量特性更新部２３から構成される。特に、このように構成される本光量制御装置１は、ＣＰＵを中核部材としてレーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の光量を制御する種々の処理を行うための上述の機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００２７】
印加電圧設定部２０は、スリット状のレーザー光を出力するレーザー出力装置１１に印加する印加電圧を設定する。レーザー出力装置１１は、印加電圧設定部２０から印加される印加電圧に基づいてスリット状のレーザー光を照射する。このスリット状のレーザー光は、少なくとも測定対象物Ｍにおける立体形状の測定対象部位にあたるように照射される。このようなレーザー光の光量は印加電圧により制御される。即ち、印加電圧が低くなる程レーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の光量が強くなり、印加電圧が高くなる程レーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の光量が弱くなる。したがって、印加電圧設定部２０により設定される印加電圧により、レーザー出力装置１１から照射されるレーザー光の光量を変更することが可能である。
【００２８】
ここで、本光量制御装置１は、立体形状の測定対象物Ｍを測定する前にレーザー光の光量を適切なものにするために基準サンプルＲを用いてレーザー出力装置１１に印加する印加電圧の最適化を行う。このため、上述の印加電圧設定部２０は印加電圧を所定の電圧値毎に変更して設定する。この所定の電圧値とは例えば１Ｖ毎であっても良いし、０．１Ｖ毎であっても良い。もちろん、それ以外に設定することも当然に可能である。ＣＣＤカメラ１２は、印加電圧が変更される毎に、レーザー光が照射された基準サンプルＲを撮影する。
【００２９】
撮像画像取得部１３は、レーザー光が照射された基準サンプルＲを撮影して得られた撮像画像Ｇを取得する。撮像画像Ｇの取得は、上述の印加電圧設定部２０により印加電圧が変更される毎に取得される。撮像画像取得部１３は、ＣＣＤカメラ１２により撮影して得られた撮像画像を取得し記憶する。
【００３０】
検出領域設定部１４は、撮像画像Ｇにおいて長尺状の検出領域Ｓを隣接して複数設定する。検出領域Ｓは、撮像画像Ｇにおいて当該撮像画像Ｇの所定の一方向を長尺方向とする長尺状で設定される。本実施形態では、所定の一方向を鉛直方向として説明する。検出領域設定部１４は、このような長尺状の検出領域Ｓを夫々が隣接するように複数設定する。また、この検出領域の短尺側の幅は、ＣＣＤカメラ１２が備える撮像素子の１画素とすると好適である。このような撮像画像Ｇに設定された検出領域Ｓが図３に示される。図３には、基準サンプルＲに所定の印加電圧に基づくレーザー光を照射した場合に得られる反射部分Ｈが示される。撮像画像Ｇ内に付される鉛直方向及び水平方向の線（マス目）は、ＣＣＤカメラ１２を構成する撮像素子の画素を示している。
【００３１】
検出部１５は、所定の輝度以上の画素を検出する。所定の輝度とは、上述の反射部分Ｈがあると判定する判定閾値に相当する。ここで、一般的にこの種の処理において撮像画像Ｇは２５６階調（０−２５５階調）の画像として扱われる。階調とは、輝度の違いを輝度の低いものから順に並べたものである。撮像画像Ｇにおいて反射部分Ｈを検出する場合に２５６階調で検出するとノイズ等が混在して正確な輝度を測定することができなくなる可能性がある。そのため、検出部１５は、所定の輝度以上の画素を検出する。これにより、適切に反射部分Ｈを検出することが可能となる。この所定の輝度としては、詳細は後述するが例えば１２０階調以上となる輝度とすると好適である。これによりノイズ等を反射部分Ｈであると検出する誤検出を防止できる。なお、検出部１５による検出は上述の検出領域設定部１４により設定された検出領域毎、即ちＣＣＤカメラ１２を構成する撮像素子の画素の一列毎に行われる。検出部１５により検出された検出結果は、後述する判定部１６に伝達される。
【００３２】
判定部１６は、検出領域Ｓ毎に基準サンプルＲの形状を示す反射ライン以外の位置に余剰反射部分Ｖが含まれているか否か、及び、検出領域Ｓ毎に反射ラインに欠落が生じたか否かを判定する。基準サンプルＲの形状は、撮像画像Ｇにおける反射部分Ｈに含まれる反射ラインにより特定することが可能である。ここで、基準サンプルＲは測定の基準となるサンプルであるので、その形状は既知である。したがって、基準サンプルＲにレーザー光が適切に照射された場合には、反射部分Ｈは基準サンプルＲの形状そのものを示すはずである。
【００３３】
このため、判定部１６は反射部分Ｈに基準サンプルＲの形状を示す反射ライン以外の余剰反射部分Ｖが余計に存在しているか否かを判定する。より具体的には、判定部１６は、所定の輝度以上の画素が検出領域Ｓ内で離れて存在する場合に余剰反射部分Ｖが含まれていると判定する。これにより、余剰反射部分Ｖが含まれているか否かを適切に判定することが可能となる。
【００３４】
図４には反射部分Ｈが含まれる撮像画像Ｇ内の所定の位置に検出領域Ｓがある状況が示されている。図示はしないが、検出部１５が所定の輝度以上の画素を検出する場合には、撮像画像Ｇの左端から右端に向かって順に行われる。また、図４には反射部分Ｈと共に明るい部分が示されている。この明るい部分が、余剰反射部分Ｖに相当する。図４に示される位置に設定された検出領域Ｓ内に明るい部分が複数存在する場合に、判定部１６は余剰反射部分Ｖが含まれていると判定する。
【００３５】
このような離れた箇所で所定の輝度以上の画素が存在する場合には、レーザー光の光量が強すぎて基準サンプルの表面のわずかな凹凸でも反射し、本来のレーザー光を照射する位置と異なる位置にレーザー光が照射されている場合等が考えられる。このような異なる位置での所定の輝度以上の画素を検出すると誤差となってしまうため、基準サンプルの形状を示す反射ラインから除外すべきものだからである。
【００３６】
一方、判定部１６は、検出領域Ｓ内において所定の輝度以上の画素が連続して存在する場合には、当該所定の輝度以上の画素が余剰反射部分Ｖでないと判定する。これにより、基準サンプルＲの配設誤差等によりわずかにずれが生じ、反射部分ＨがＣＣＤカメラ１２が備える複数の撮像素子に亘って検出された場合には、余剰反射部分Ｖでないと判定することができる。
【００３７】
レーザー光の光量がやや強めであれば、レーザー光の照射位置近傍の微視的な凹凸にレーザー光が反射して光る場合がある。この程度の反射であれば、基準サンプルの形状を示す反射ラインを誤認識する可能性が低いため、余剰反射部分でないと判定しても差し支えないからである。
【００３８】
また、判定部１６は、反射ラインに欠落があるか否かを基準サンプルＲの形状に起因する反射部分Ｈが不足しているか否かを判定する。より具体的には、判定部１６は、所定の輝度以上の画素が検出領域Ｓ内にない場合に反射ラインに欠落が生じていると判定する。これにより、反射ラインに欠落があるか否かを適切に判定することが可能となる。
【００３９】
このような離れた箇所で所定の輝度以上の画素が存在する場合には、レーザー光の光量が強すぎて基準サンプルの表面のわずかな凹凸でも反射し、本来のレーザー光を照射する位置と異なる位置にレーザー光が照射されている場合等が考えられる。このような異なる位置での所定の輝度以上の画素を検出すると誤差となってしまうため基準サンプルの形状を示す反射ラインから除外すべきだからである。
【００４０】
図５には反射部分Ｈが含まれる撮像画像Ｇ内の所定の位置に検出領域Ｓがある状況を示している。図５には、反射部分Ｈと共に明るい部分（所定の輝度以上の画素）が全く存在しない部分Ｗが示されている。図５に示される位置に設定された検出領域Ｓ内に所定の輝度以上の画素が全く存在しない場合に、判定部１６は反射ラインに欠落が生じていると判定する。このような判定結果は、印加電圧設定部２０に伝達される。印加電圧設定部２０は、判定結果が伝達されると、必要に応じてレーザー出力装置１１の印加電圧を変更する。
【００４１】
光量制御装置１は、上述する印加電圧設定部２０によるレーザー出力装置１１の印加電圧の変更、撮像画像取得部１３による基準サンプルＲを撮影した撮像画像の取得、判定部１６による反射部分Ｈが適切であるか否かの判定に係る一連の処理を繰り返して行う。印加電圧記憶部２１は、このように繰り返し行われる処理において、レーザー出力装置１１に印加される印加電圧の変更に応じて、余剰反射部分Ｖが検出されなくなった場合に係る印加電圧と、反射ラインの欠落がなくなった場合に係る印加電圧と、を記憶する。
【００４２】
余剰反射部分Ｖが検出されなくなった場合に係る印加電圧とは、対象となる撮像画像Ｇが取得された際にレーザー出力装置１１に印加されていた印加電圧である。この印加電圧は、印加電圧設定部２０が設定する印加電圧の上限値となる。この電圧以下に印加電圧を設定することにより、基準サンプルＲの形状を示す反射ライン以外の部分で明るい部分Ｖが発生することを防止できる。
【００４３】
一方、反射ラインの欠落がなくなった場合に係る印加電圧とは、対象となる撮像画像Ｇが取得された際にレーザー出力装置１１に印加されていた印加電圧である。この印加電圧は、印加電圧設定部２０が設定する印加電圧の下限値となる。この電圧以上に印加電圧を設定することにより、反射ラインの欠落が生じることを防止できる。
【００４４】
最適印加電圧演算部２２は、これらの電圧に基づいて測定対象品を測定する際にレーザー出力装置１１に印加する最適印加電圧を演算する。これらの電圧とは、上述の印加電圧の上限値及び印加電圧の下限値である。測定対象品とは、立体形状測定システム１００により立体形状を測定する測定対象となる製品である。最適印加電圧演算部２２は、上述の印加電圧の上限値と印加電圧の下限値との平均値を演算する。この演算結果（平均値）が最適印加電圧となる。演算された最適印加電圧は、印加電圧記憶部２１に記憶され、測定対象品の立体形状を測定する際に、印加電圧設定部２０により読み出されて使用される。
【００４５】
このようにして、光量制御装置１は基準サンプルＲを用いて最適印加電圧を設定し、測定対象品の立体形状測定する際に当該最適印加電圧をレーザー出力装置１１の印加電圧として設定する。これにより、測定対象品の立体形状の測定に対して、適切な印加電圧を設定することが可能となる。
【００４６】
ここで、レーザー出力装置１１は、上述のように印加電圧を変更することによりレーザー光の光量を変化させることが可能である。一方、レーザー出力装置１１の光量は使用時間に応じて経時変化する。また、レーザー出力装置１１を装着し直した場合には軸ずれ等により測定対象品に照射されるレーザー光の光量が変化する。本光量制御装置１は上述のように最適印加電圧の設定後、光量が変化した場合には、当該最適印加電圧に基づいてレーザー出力装置１１の印加電圧を変更する機能を備えている。以下、説明する。
【００４７】
図６には、印加電圧と輝度総和値との関係が示されている。印加電圧は、レーザー出力装置１１に印加される電圧である。本実施形態における輝度総和値とは、レーザー光が基準サンプルＲに照射された際に撮影して得られた撮像画像Ｇの画素の輝度値を全て足したものである。このような総和値は、検出部１５が撮像画像Ｇの輝度を測定することにより得ることが可能である。ここで、２５６階調で輝度を検出するとノイズ等が混在して正確な輝度を測定することができなくなる可能性がある。そのため、検出部１５は、所定の階調以上（例えば１２０階調以上）の画素の輝度を検出し、その総和値を演算する。
【００４８】
光量特性記憶部１７は、基準サンプルＲを用いて得られたレーザー出力装置１１に印加する印加電圧と撮像画像Ｇの輝度との関係を規定する光量特性を記憶する。即ち、光量特性記憶部１７は、レーザー出力装置１１の印加電圧を変化させて取得した撮像画像Ｇの輝度総和値と印加電圧との関係を示す光量特性を記憶する。このような光量特性が図６に示される。本発明に係る光量特性は、直線性の相関関係が１に近いものが利用される。このような光量特性は光量特性記憶部１７に記憶される。光量特性はこのようなグラフ化したもので記憶していても良いし、輝度総和値と印加電圧との関係を表わす関係式の形で記憶していても良い。
【００４９】
換算輝度演算部１８は、最適印加電圧と光量特性とに基づいて、基準サンプルＲの輝度に換算した測定対象品の換算輝度を演算し記憶する。最適印加電圧は、上述の最適印加電圧演算部２２により演算され印加電圧記憶部２１に記憶されている。光量特性は、上述の光量特性記憶部１７に記憶されている。ここで、最適印加電圧をＶ１とすると、換算輝度演算部１８は光量特性を用いて最適印加電圧Ｖ１に対応する輝度を演算する。この輝度が換算輝度と称される。図７には、このような換算輝度の演算について示している。
【００５０】
換算輝度演算部１８は、光量特性記憶部１７から読み出した光量特性において、印加電圧記憶部２１から読み出した最適印加電圧Ｖ１に対応する輝度を演算する。この輝度をＬ１とする。この輝度Ｌ１が換算輝度と称される。
【００５１】
光量制御装置１は、レーザー出力装置１１に最適印加電圧を印加して光量が一定になるように制御するが、図８に示されるようにレーザー出力装置１１の光量特性が経時変化する場合がある。図８には経時変化する前の光量特性が一点鎖線で示され、経時変化後の光量特性が実線で示される。このように経時変化した際、印加電圧Ｖ１をレーザーに印加した場合の輝度は本来のＬ１（換算輝度）よりも低い輝度Ｌ２となってしまう。このため、測定対象品にレーザー光を照射して得られた撮像画像Ｇにおいては反射部分Ｈに欠落する部分Ｗが存在する可能性がある。
【００５２】
このような反射部分Ｈに欠落する部分Ｗが生じないように、光量特性更新部２３は、最適印加電圧の印加中、換算輝度Ｌ１に応じた輝度とならない場合に記憶されてある光量特性を換算輝度Ｌ１と現在の輝度との輝度差分だけ補正して更新する。例えば、図８に示されるように現在の輝度が換算輝度Ｌ１からＬ２に低下した場合には、その変化した輝度差分（Ｌ１−Ｌ２）だけ光量特性を補正する。この補正は、元々光量特性記憶部１７に記憶されてある破線で示された光量特性を図８の実線で示された光量特性のように輝度総和値軸を中心に、前記輝度差分だけ平行移動して補正する。レーザー出力装置１１が劣化した場合には全ての印加電圧領域に対して一律に光量が低下していると考えられるからである。このように補正された光量特性は、光量特性記憶部１７に記憶される。
【００５３】
印加電圧演算部１９は、更新した光量特性を用いて換算輝度Ｌ１に対応する印加電圧を演算する。光量特性の更新は上述の光量特性更新部２３により行われ、更新された光量特性は光量特性記憶部１７に記憶されている。例えば、図８の実線で示されるように光量特性が更新された場合には、その変化した光量特性における換算輝度Ｌ１に対応する印加電圧を演算する。図８においてはこのように演算された印加電圧がＶ２として示される。印加電圧設定部２０がこのように演算された印加電圧Ｖ２をレーザー出力装置１１に印加することにより、レーザー光の光量を所期の光量と同様に維持することが可能となる。
【００５４】
また、レーザー出力装置１１を装着し直した場合には、図９に示されるように光量特性が変化する場合がある。図９には変化後の光量特性が一点鎖線で示され、変化前の光量特性が実線で示される。このように光量特性が変化した際、印加電圧Ｖ１をレーザーに印加した場合の輝度は本来のＬ１（換算輝度）よりも高い輝度Ｌ３となってしまう。このため、測定対象品にレーザー光を照射して得られた撮像画像Ｇにおいては測定対象物Ｍの形状を示す位置と異なる位置にレーザー光が反射する明るい部分Ｖが発生する可能性がある。
【００５５】
このような場合には、光量特性を再取得して光量特性取得部１７に記憶されている光量特性を更新する。更新された光量特性が図９の実線で示されるように光量特性である場合には、その変化した光量特性における換算輝度Ｌ１に対応する印加電圧を演算する。図９においてはこのように演算された印加電圧が、Ｖ３として示される。印加電圧設定部２０がこのように演算された印加電圧Ｖ３をレーザー出力装置１１に印加することにより、レーザー光の光量を所期の光量と同様に維持することが可能となる。
【００５６】
このように光量制御装置１は、基準サンプルＲを用いて最適印加電圧を設定すると共に、レーザー出力装置１１の光量特性が変化した場合には換算輝度を用いて印加電圧を演算し直すことによりレーザー光の光量を適切に制御することが可能となる。したがって、測定対象物Ｍの立体形状を正確に測定することが可能となる。
【００５７】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、検出領域Ｓは撮像画像Ｇの鉛直方向を長尺方向とする長尺状で設定されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。撮像画像Ｇの水平方向を長尺方向とする長尺状で検出領域Ｓを設定することも当然に可能である。このように設定された撮像画像Ｇ及び検出領域Ｓが図１０に示される。このような設定において図１０に示される位置に検出領域Ｓがある場合には所定の輝度以上の画素が複数存在するが、これは基準サンプルＲの形状に基づく反射ラインであるので、判定部１６が余剰反射部分Ｖでないと判定するようにすると好適である。このように検出領域Ｓを設定した場合であっても、反射部分Ｈに基づいて最適検出電圧を設定することは当然に可能である。
【００５８】
上記実施形態では、光量特性が光量特性記憶部１７に記憶されているとして説明した。例えば、レーザー出力装置１１の使用時間が、光量特性が取得されてから予め設定された時間経過した場合に基準サンプルＲを用いて印加電圧と輝度との関係を規定する光量特性を再取得して更新する構成とすることも可能である。このような構成とすれば、更新された光量特性に基づいて印加電圧を設定することができるので、最適な印加電圧を照射することが可能となる。
【００５９】
上記実施形態では、レーザー出力装置１１に印加される印加電圧の変更に応じて、余剰反射部分Ｖが検出されなくなった場合に係る印加電圧と、反射ラインの欠落がなくなった場合に係る印加電圧とに基づいて、測定対象品を測定する際にレーザー出力装置１１に印加する最適印加電圧を演算するとして説明した。この２つの印加電圧に対応する輝度を輝度総和値が異常であるか否かを判定する判定閾値として設定し、夫々の判定閾値に至るまで輝度総和値が大きく変化した場合に警告を発する構成とすることも可能である。また、このような場合には、換算輝度に基づいて印加電圧を補正すると好適である。
【００６０】
上記実施形態では、基準サンプルＲを用いて最適印加電圧を演算し、当該最適印加電圧に基づいて換算輝度を演算するとして説明した。測定対象品の種類が複数ある場合には、測定対象品の基準サンプル毎に演算し最適印加電圧を演算し、当該最適印加電圧に基づいて夫々の換算輝度を演算する構成とすることも当然に可能である。
【００６１】
本発明は、光源から照射する光量を制御する光量制御装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１：光量制御装置
１１：レーザー出力装置
１２：ＣＣＤカメラ（撮像装置）
１３：撮像画像取得部
１４：検出領域設定部
１５：検出部
１６：判定部
１７：光量特性記憶部
１８：換算輝度演算部
１９：印加電圧演算部
２０：印加電圧設定部
２１：印加電圧記憶部
２２：最適印加電圧演算部
２３：光量特性更新部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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