(57)【要約】【課題】  ２次反射による反射光の影響をより効果的に除外することが可能な形状測定装置および形状測定方法を提供すること。【解決手段】  レーザー光源１２からレーザー光が測定対象に照射され、照射部位における反射光が複数のイメージセンサ２４，２６の受光領域に受光される。イメージセンサ２４，２６は受光量を表す受光信号を出力し、ドライブ回路４２，４４にてデジタルデータにされて受光位置検出部４６ａ，４８ａに入力し、受光位置検出部４６ａ，４８ａは受光信号から受光量のピーク値が存在する受光位置を検出し距離算出部４６ｂ、４８ｂに出力する。距離算出部４６ｂ、４８ｂは受光位置から照射間距離の推定値を計算する。このとき複数の照射間距離の推定値を算出した場合には、これら複数の照射間距離の推定値を比較し、所定の許容範囲内で一致する値を正規の照射間距離として選択する。【選択図】  図４
2008180646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射装置と、
受光領域を持ち、前記レーザー光照射装置から測定対象に照射されたレーザー光の反射光を前記受光領域内で受光し、前記受光領域内における受光量を表わす受光信号を出力する複数の受光センサと、
前記複数の受光センサが出力する受光信号に基づいて測定対象の形状を表す形状データを算出するデータ処理手段と、を備え、
前記データ処理手段は、
前記複数の受光センサから受光信号が入力されるとともに、入力された受光信号に基づいて、前記受光領域内の位置であって受光量がピークとなる受光位置を前記受光センサごとに検出する受光位置検出手段と、
前記受光位置検出手段が前記受光センサごとに検出した受光位置に相当する前記レーザー光照射装置と測定対象上のレーザー光の照射部位との間の距離である照射間距離の推定値を受光位置ごとに算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段が受光位置ごとに算出した照射間距離の推定値をそれぞれ比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択する正規距離選択手段と、を備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の形状測定装置において、
前記受光位置検出手段が少なくとも一つの受光信号から複数の受光位置を検出した場合には、前記正規距離選択手段は、前記距離算出手段が算出した前記一つの受光信号から検出された複数の受光位置に相当する複数の照射間距離の推定値を、前記距離算出手段が算出した他の受光信号から検出された受光位置に相当する照射間距離の推定値と比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択することを特徴とする、形状測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の形状測定装置において、
前記データ処理手段は、前記正規距離選択手段が複数の照射間距離を選択した場合に、それ以前に前記正規距離選択手段が選択した照射間距離と今回選択した複数の照射間距離とを比較し、その比較結果に基づいて正規の照射間距離を決定する正規距離決定手段をさらに備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
前記データ処理手段は、前記正規距離選択手段が選択した照射間距離または前記正規距離決定手段が決定した照射間距離に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成手段と、前記形状データ作成手段が作成した形状データのそれぞれを近傍位置の形状データと比較することにより、前記測定対象の形状データに該当しないデータを除外する異常データ除外手段をさらに備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項５】
測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射装置と、
受光領域を持ち、前記レーザー光照射装置から測定対象に照射されたレーザー光の反射光を前記受光領域内で受光し、前記受光領域内における受光量を表わす受光信号を出力する複数の受光センサと、
前記複数の受光センサが出力する受光信号に基づいて測定対象の形状を表す形状データを算出するデータ処理手段と、を備え、
前記データ処理手段は、
前記複数の受光センサから受光信号が入力されるとともに、入力された受光信号に基づいて、前記受光領域内の位置であって受光量がピークとなる受光位置を前記受光センサごとに検出する受光位置検出手段と、
前記受光位置検出手段が前記受光センサごとに検出した受光位置をそれぞれ比較し、所定の許容範囲内で一致する受光位置を正規の受光位置として選択する正規受光位置選択手段と、を備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の形状測定装置において、
前記受光位置検出手段が少なくとも一つの受光信号から複数の受光位置を検出した場合には、前記正規受光位置選択手段は、前記受光位置検出手段が検出した前記一つの受光信号から検出された複数の受光位置を、前記受光位置検出手段が検出した他の受光信号から検出された受光位置と比較し、所定の許容範囲内で一致する受光位置を正規の受光位置として選択することを特徴とする、形状測定装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の形状測定装置において、
前記データ処理手段は、前記正規受光位置選択手段が複数の受光位置を選択した場合に、それ以前に前記正規受光位置選択手段が選択した受光位置と今回選択した複数の受光位置とを比較し、その比較結果に基づいて正規の受光位置を決定する正規受光位置決定手段をさらに備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
前記データ処理手段は、前記正規受光位置選択手段が選択した受光位置または前記正規受光位置決定手段が決定した受光位置に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成手段と、前記形状データ作成手段が作成した形状データのそれぞれを近傍位置の形状データと比較することにより、前記測定対象の形状データに該当しないデータを除外する異常データ除外手段をさらに備えることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
前記複数の受光センサは、前記レーザー光照射装置から照射されるレーザー光に垂直な平面内で、且つ前記レーザー光照射装置から等距離に配置されていることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
前記複数の受光センサは、前記レーザー光照射装置に対して対称位置に配置されていることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
測定対象が、金属からなる物体に刻印された文字または記号またはデザインであることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
測定対象が、金属からなる物体の成形加工後の表面形状、反射率が所定以上の物体の表面形状、凹部を有する表面形状、段差を有する表面形状のうちのいずれかの表面形状であることを特徴とする、形状測定装置。
【請求項１３】
測定対象の形状を測定する形状測定方法であって、
レーザー光を出射するレーザー光源および前記レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する走査手段を有するレーザー光照射装置から測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射ステップと、
測定対象に照射されたレーザー光の反射光を、受光領域を持つ複数の受光センサにより受光する受光ステップと、
前記複数の受光センサが受光した反射光に基づいて、それぞれの受光センサの受光領域内における反射光の受光位置を検出する受光位置検出ステップと、
前記受光位置検出ステップにて検出した受光位置に基づいて、前記レーザー光照射装置と測定対象上におけるレーザー光の照射部位との間の距離である照射間距離の推定値を受光位置ごとに計算する距離計算ステップと、
前記距離計算ステップにて受光位置ごとに計算された照射間距離の推定値を比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択する正規距離選択ステップと、
前記正規距離選択ステップにて選択された照射間距離に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成ステップと、
を含むことを特徴とする、形状測定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の形状測定方法において、
前記正規距離選択ステップにて複数の照射間距離が選択された場合に、それ以前に前記正規距離選択手段により選択された照射間距離と今回選択された複数の照射間距離とを比較し、その比較結果から正規の照射間距離を決定する正規距離決定ステップをさらに備えることを特徴とする、形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を測定対象に照射し、測定対象からの反射光を受光センサにより検出して三角測量の原理により測定対象の形状を測定する形状測定装置および形状測定方法に関し、より詳しくは、測定対象上で発生する２次反射による影響を効果的に除外し得る形状測定装置および形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を測定対象に照射し、測定対象からの反射光を受光センサにより検出して三角測量の原理により測定対象物の外形形状や測定対象物表面に形成されている形状（例えば刻印文字などの形状）を測定する形状測定装置が知られている。この形状測定装置においては、測定対象に照射されたレーザー光の反射光（散乱光の一部）が受光センサに受光される位置（受光位置）に基づいてレーザー光源から測定対象のレーザー光照射部位までの距離を算出し、これと共にレーザー光の照射方向である位置ベクトルを検出して、レーザー光照射部位の３次元座標を計算するしくみであるが、鏡面など反射率が高い測定対象にレーザー光が照射された場合、その照射部位での反射光が別の位置でも反射して（以下、これを２次反射という）、２次反射光が受光センサに受光されることがある。このように正規の反射光のみならず２次反射光も受光センサに受光されると、２次反射光の影響により測定誤差が生じる。
【０００３】
このため、２次反射による反射光の影響を除外する形状測定装置が考案されている。例えば、特許文献１においては、歯牙模型などの複雑形状の測定対象物の形状測定を行う場合に、２つの受光センサを２次反射の影響が相反するように（一方の受光センサにおける２次反射の影響が大きい場合は他方の受光センサの２次反射の影響が小さくなるように）配置し、２次反射の影響を受ける領域（特許文献１ではこの領域を多重反射領域と称している）にレーザー光を照射した場合には、２つの受光センサにおいて受光した反射光の受光位置から計算したレーザー光の照射位置が測定対象物の内部に設定した座標軸原点に近い側の照射位置を正規の照射位置として選択し、また多重反射領域外にレーザー光を照射した場合には、２つの受光センサにより受光する受光信号出力が大きい方の受光センサにより受光されたレーザー光の照射位置を正規の照射点位置として選択する手段が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２５７８０３号公報
【発明の開示】
【０００４】
特許文献１に記載の方法によれば、当該公報に示されている歯牙模型などは２次反射による影響を除外することが可能と思われるが、発明者が様々な形状や材質の物体の形状を測定してみたところ、２次反射の影響を受ける領域においては、形状や材質により正規の反射位置が座標軸原点に近い側であるケースと座標軸原点から遠い側であるケースの２つがあり、特許文献１に記載の方法は特定の形状や材質の形状測定には適用できても、様々な形状や材質の形状測定には使用できないといえる。また、金属に刻印されている文字、記号、デザイン形状を測定する場合においては、同じ測定対象において正規の反射位置が座標軸原点に近い側であるケースと座標軸原点から遠い側であるケースの２つが生じるため、特許文献１に記載の方法は適用できない。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、様々な形状や材質の物体の３次元形状測定において、２次反射による反射光の影響をより効果的に除外することが可能な形状測定装置および形状測定方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射装置と、受光領域を持ち、前記レーザー光照射装置から測定対象に照射されたレーザー光の反射光を前記受光領域内で受光し、前記受光領域内における受光量を表わす受光信号を出力する複数の受光センサと、前記複数の受光センサが出力する受光信号に基づいて測定対象の形状を表す形状データを算出するデータ処理手段と、を備え、前記データ処理手段は、前記複数の受光センサから受光信号が入力されるとともに、入力された受光信号に基づいて、前記受光領域内の位置であって受光量がピークとなる受光位置を前記受光センサごとに検出する受光位置検出手段と、前記受光位置検出手段が前記受光センサごとに検出した受光位置に相当する前記レーザー光照射装置と測定対象上のレーザー光の照射部位との間の距離である照射間距離の推定値を受光位置ごとに算出する距離算出手段と、前記距離算出手段が受光位置ごとに算出した照射間距離の推定値をそれぞれ比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択する正規距離選択手段と、を備える形状測定装置とすることにある。
【０００７】
この場合、前記受光位置検出手段が少なくとも一つの受光信号から複数の受光位置を検出した場合には、前記正規距離選択手段は、前記距離算出手段が算出した前記一つの受光信号から検出された複数の受光位置に相当する複数の照射間距離の推定値を、前記距離算出手段が算出した他の受光信号から検出された受光位置に相当する照射間距離の推定値と比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を照射間距離として選択するものであるのがよい。
【０００８】
上記した本発明の形状測定装置によれば、レーザー光照射装置からレーザー光が測定対象に照射され、照射部位における反射光が複数の受光センサの受光領域に受光される。受光センサは受光領域における受光量を表す受光信号を受光位置検出手段に出力し、受光位置検出手段は入力された受光信号から、受光量のピーク値が存在する受光位置を検出する。
【０００９】
この場合、レーザー光照射装置からレーザー光が測定対象に照射されたときに２次反射が生じると、受光位置検出手段は、少なくとも一つの受光センサから得られる受光信号から複数の受光位置を検出する場合がある。複数の受光位置を検出した場合には、どの受光位置が正規の反射光（１次反射光）の受光位置であるか判断できない。そこで、本発明の形状測定装置においては、距離算出手段および正規距離選択手段を設けて正規の反射光の受光位置を判断することができるようにされている。
【００１０】
本発明では、距離算出手段により、レーザー光照射装置（より詳しくはレーザー光照射装置内のレーザー光源）と、そのレーザー光照射装置から発せられるレーザー光が測定対象の表面上に照射される部位（照射部位）との間の距離（本明細書において、この距離を「照射間距離」と呼ぶ）の推定値が算出される。照射間距離は、受光センサが照射部位における反射光を受光領域内で受ける位置（受光位置）から三角測量の原理に基づいて定めることができる。ただし、受光した光が正規の反射光（１次反射光）であれば正確な照射間距離を求めることができるが、２次反射光である場合は正しい照射間距離を求めることはできない。
【００１１】
また、ある照射部位における正規の反射光（１次反射光）を異なった位置に設けられている複数の受光センサにより受光した場合、それぞれの受光センサにおける受光位置から求めた照射間距離はほぼ等しくなる。しかし、ある照射部位における２次反射光を異なる位置に配置された複数の受光センサにより受光した場合は、それぞれの受光センサにおける受光位置から求めた照射間距離はほとんどの場合異なるものとなる。特に、２つの受光センサがレーザー光照射装置から照射するレーザー光の光軸に垂直な平面内で、レーザー光源を中心に対称位置に配置されている場合には、それぞれの受光センサにおける２次反射光の受光位置から求めた照射間距離は大きく異なる。
【００１２】
このようなことから、本発明では、距離算出手段が複数の照射間距離の推定値を算出した場合には、正規距離選択手段によってこれら複数の照射間距離の推定値を比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択する。具体的には、一つの受光センサから出力される受光信号から複数の受光位置が検出された場合、正規距離選択手段は、距離算出手段が算出したその受光センサから出力される複数の受光位置に相当する複数の照射間距離の推定値と、距離算出手段が算出した他の受光センサから出力される受光信号から検出される一つまたは複数の受光位置に相当する一つまたは複数の照射間距離の推定値とを比較して、所定の許容範囲内で一致するものを正規の照射間距離として選択する。選択された正規の照射間距離に相当する受光位置が、正規の反射光を受光した受光位置と判断することができる。
【００１３】
このように、本発明によれば、複数の受光位置が検出されたときにその受光位置が示す照射間距離の推定値を比較し、ほぼ一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択している。選択された照射間距離に相当する受光位置は２次反射の影響を受けていない１次反射光を受光した位置と推定されるため、選択した正規の照射間距離を基に測定対象の形状を正確に表す形状データを作成することができる。
【００１４】
本発明に適用する受光センサとしては、受光領域を持ち、受光領域内のある画素（ピクセル）に光が照射された場合にその画素が受光量に応じた信号（受光信号）を出力するものが適用でき、例えばＣＣＤのような受光素子を１列に配列したラインセンサや、行列状に配列したエリアセンサが用いられる。受光位置検出手段は、例えば受光センサが出力する受光信号から信号強度の波形曲線を作成し、曲線のピーク位置を受光位置として検出するものとすることができる。
【００１５】
また、正規距離選択手段が行う照射間距離の推定値の比較は、例えば２つの照射間距離の推定値の差を計算して、その差を評価することにより行うことができる。この場合、上記差が所定量以内である照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択することができる。上記所定量は、比較する照射間距離の推定値の長さに応じて適宜変更することができる。
【００１６】
また、前記データ処理手段は、前記正規距離選択手段が複数の照射間距離を選択した場合に、それ以前に前記正規距離選択手段が選択した照射間距離と今回選択した複数の照射間距離とを比較し、その比較結果に基づいて正規の照射間距離を決定する正規距離決定手段をさらに備えるのがよい。これによれば、仮に正規距離選択手段によって正規の照射間距離が複数個選択されたとしても、正規距離決定手段によって、それ以前に正規距離選択手段によって選択された照射間距離と今回正規距離選択手段によって選択された複数の照射間距離とを比較することにより、複数の照射間距離のうちで最も適切と思われるものを正規の照射間距離と決定することができる。このためより正確に照射間距離を決定することができ、多くの形状測定を行う場合において、さらに従来よりも２次反射による影響を除くことができる。
【００１７】
この場合において、正規距離決定手段は、例えば正規距離選択手段によってｎ回前までに選択した照射間距離の平均距離と、今回正規距離選択手段によって選択した複数の照射間距離とをそれぞれ比較し、上記平均距離に最も近い照射間距離を正規の照射間距離として決定する手段とすることができる。
【００１８】
また、前記データ処理手段は、前記正規距離選択手段が選択した照射間距離または前記正規距離決定手段が決定した照射間距離に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成手段を備えるものであるのがよい。これによれば、測定対象の正確な形状データを作成することができる。さらに、前記データ処理手段は、前記形状データ作成手段が作成した形状データのそれぞれを近傍位置の形状データと比較することにより、前記測定対象の形状データに該当しないデータを除外する異常データ除外手段をさらに備えるものであるのがよい。これによれば、異常データ除外手段にて形状データに該当しないデータを削除することにより、結果的に２次反射光の影響を受けた形状データを除外することができるので、より精度の高い形状データを作成することができる。
【００１９】
この場合において、異常データ除外手段は、形状データ作成手段が作成した形状データのうちのある形状データを検査データとし、この検査データとそれに隣接する形状データとの間の距離あるいは検査データとそれに隣接する形状データとの間の所定の軸方向距離（ｘ軸方向距離、ｙ軸方向距離、ｚ軸方向距離）が所定量以上である場合に検査データを異常なデータとして除外する手段とすることができる。上記所定の軸方向距離は、レーザー光照射装置から測定対象に向かう方向に平行な軸方向距離であるのがよい。また、異常データ除外手段は、形状データ作成手段が作成した形状データから隣り合う複数の形状データを抽出し、抽出した形状データから最小二乗法などによりこれらの形状データを直線近似し、近似直線と所定の軸とのなす角が所定角度以上または所定角度以下である場合に、この近似直線との距離が所定値以下の形状データを異常なデータとして除外する手段とすることができる。さらに、異常データ除外手段は、なんらかの手段によって除外すべき形状データを特定した場合、その形状データの近傍データ（例えば隣接する形状データ）も異常データとして除外する手段とすることができる。
【００２０】
また、前記複数の受光センサは、前記レーザー光照射装置から照射されるレーザー光に垂直な平面内で、且つ前記レーザー光照射装置（またはレーザー光源）から等距離に配置されているのが好ましい。また、前記複数の受光センサは、前記レーザー光照射装置あるいはレーザー光源に対して対称位置に配置されているのが好ましい。このような受光センサの配置形態を採ることによって、２次反射光の受光位置から算出される照射間距離の推定値が複数の受光センサ間で大きく異なるので、正規の照射間距離を特定し易くなり、正規距離選択手段によってより確実に正規の照射間距離を選択することができる。
【００２１】
また、本発明の形状測定装置を適用する測定対象は、金属からなる物体に刻印された文字または記号またはデザインであるとよい。刻印文字等で、断面がＶ溝状であり、金属のように反射率の高い部材に形成されている場合は、形状を測定するときに２次反射光の影響をより強く受けるため精度よく形状測定を行うことができない。このような場合に本発明の形状測定装置を用いることにより、正確に形状測定を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の形状測定装置を適用する測定対象は、金属からなる物体の成形加工後の表面形状、反射率が所定以上の物体の表面形状、凹部を有する表面形状、段差を有する表面形状のうちのいずれかの表面形状であってもよい。物体の３次元形状を測定する上で、これらの形状は、いずれも２次反射の影響を強く受ける可能性があるので、このような形状を備える物体の３次元形状を測定する際に本発明の形状測定装置を適用することにより、正確に物体の３次元形状を測定することができる。
【００２３】
ところで、上記した本発明は、正規の反射光の受光位置から求められる照射間距離は複数の受光センサ間で等しくなるということに基づき、複数の受光センサにおける反射光の受光位置から照射間距離の推定値を求め、求めた照射間距離の推定値同士を比較して正規の照射間距離を選択している。この場合、受光センサの受光領域における同一の照射部位からの反射光の受光位置が複数の受光センサ間で統一されていれば、正規の反射光の受光位置は受光センサ間でほぼ同一の位置となるため、照射間距離を求めずとも、複数の受光センサの受光位置同士を比較することによって正規の反射光の受光位置（正規の受光位置）を選択することができる。
【００２４】
したがって、上記知見に基づいた本発明の他の特徴は、測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射装置と、受光領域を持ち、前記レーザー光照射装置から測定対象に照射されたレーザー光の反射光を前記受光領域内で受光し、前記受光領域内における受光量を表わす受光信号を出力する複数の受光センサと、前記複数の受光センサが出力する受光信号に基づいて測定対象の形状を表す形状データを算出するデータ処理手段と、を備え、前記データ処理手段は、前記複数の受光センサから受光信号が入力されるとともに、入力された受光信号に基づいて、前記受光領域内の位置であって受光量がピークとなる受光位置を前記受光センサごとに検出する受光位置検出手段と、前記受光位置検出手段が前記受光センサごとに検出した受光位置をそれぞれ比較し、所定の許容範囲内で一致する受光位置を正規の受光位置として選択する正規受光位置選択手段と、を備える形状測定装置とすることにある。これによれば、受光位置から照射間距離の推定値を求めずとも、上述の発明と同様な効果を奏する。
【００２５】
この場合、２つの受光センサがレーザー光源から照射されるレーザー光の光軸に垂直な平面内で、且つ前記レーザー光源を中心として対称位置に配置されているのがよい。このように受光センサを配置することにより、それぞれの受光センサが正規の反射光を受光した場合にその受光位置を統一することができる。つまり、全ての受光センサにおいて正規の反射光の受光位置を同じ位置にすることができる。また、上記データ処理手段は、正規受光位置選択手段が複数の受光位置を選択した場合に、それ以前に前記正規受光位置選択手段が選択した受光位置と今回選択した複数の受光位置とを比較し、その比較結果に基づいて正規の受光位置を決定する正規受光位置決定手段をさらに備えるものとすることもできる。さらに、上記データ処理手段は、正規受光位置選択手段が選択した受光位置または正規受光位置決定手段が決定した受光位置から照射間距離を求め、求めた照射間距離に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成手段を備えるものとすることもできる。さらに、上記データ処理手段は、形状データ作成手段が作成した形状データのそれぞれを近傍位置の形状データと比較することにより、測定対象の形状データに該当しないデータを除外する異常データ除外手段を備えるものとすることもできる。
【００２６】
また、本発明の他の特徴は、測定対象の形状を測定する形状測定方法であって、レーザー光を出射するレーザー光源および前記レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する走査手段を有するレーザー光照射装置から測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射ステップと、測定対象に照射されたレーザー光の反射光を、受光領域を持つ複数の受光センサにより受光する受光ステップと、前記複数の受光センサが受光した反射光に基づいて、それぞれの受光センサの受光領域内における反射光の受光位置を検出する受光位置検出ステップと、前記受光位置検出ステップにて検出した受光位置に基づいて、前記レーザー光照射装置と測定対象上におけるレーザー光の照射部位との間の距離である照射間距離の推定値を受光位置ごとに計算する距離計算ステップと、前記距離計算ステップにて受光位置ごとに計算された照射間距離の推定値を比較し、所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択する正規距離選択ステップと、前記正規距離選択ステップにて選択された照射間距離に基づいて測定対象の形状データを作成する形状データ作成ステップと、を含む形状測定方法とすることにある。上記した形状測定方法によれば、上記した本発明の形状測定装置と同様に、正規の照射間距離を基に正確に測定対象の形状データを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の全体図である。図において、形状測定装置１は、平板状の測定台２と、この測定台２上に取り付けられた支持体３と、支持体３に移動可能に取り付けられた測定カメラ１０と、測定カメラ１０を移動するためのフィードモータ３０とを備えている。
【００２８】
測定台２は図に示すように左右方向を長手方向とする長方形状に形成されている。支持体３は測定台２の対向するそれぞれの短辺の略中央から立設した２本の脚部３ａ，３ａおよびこの２つの脚部３ａ，３ａの上部を結ぶように測定台２の長手方向に沿って形成された支持部３ｂを有しており、全体として略コ字状とされている。支持部３ｂは測定台２の上面とほぼ平行となるように延びて形成されている。また支持部３ｂには軸方向に沿った長孔３ｃが形成されている。長孔３ｃの長手方向側壁には図示しないガイド溝が形成されている。測定カメラ１０はこのガイド溝に係止された状態で長孔３ｃ内に嵌めこまれている。
【００２９】
フィードモータ３０は、支持部３ｂに形成された長孔３ｃの一方端側に取り付けられている。このフィードモータ３０の出力軸は図示しないベルトなどの動力伝達手段により測定カメラ１０に連結している。したがって、測定カメラ１０は、フィードモータ３０の駆動によって長孔３ｃ内のガイド溝に沿って支持部３ｂの長手方向に移動可能とされている。また、測定カメラ１０は内部にレーザー光源を備えており、このレーザー光源から発せられるレーザー光が支持部３ｂの長手方向に垂直な方向に走査される。このようなレーザー光の走査を行いながら測定カメラ１０がフィードモータ３０の駆動により支持部３ｂの長軸方向に移動することにより、測定台２の上面のほぼ全面に亘って測定カメラ１０からレーザー光が照射されることになる。
【００３０】
測定台２上には測定対象物ＯＢが載置される。本実施形態では、形状測定装置１は、測定対象物ＯＢの表面に溝状に刻印された文字（図１において刻印文字「ＡＢＣ」）の形状を測定するための刻印形状測定を行う。また、形状データを座標値として表示するために、図１に示すように測定カメラ１０がフィードモータ３０の駆動により移動する移動方向をｙ軸方向、ｙ軸方向に直交し、且つ測定カメラ１０から照射されるレーザー光が走査される方向をｘ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向、つまり測定台２の上面と垂直な方向をｚ軸方向と定めておく。
【００３１】
図２は測定カメラ１０をｙ軸方向から見た内部透視図、図３は測定カメラ１０をｚ軸方向から見た内部透視図であり、いずれも概略図である。図２および図３に示すように、測定カメラ１０はケース１１およびこのケース１１内に配置した各種部品を備えて構成されている。ケース１１は直方体状に構成され、図１に示すようにケース１１の長手方向が支持部３ｂの長手方向に平行になるように、支持部３ｂに形成されたガイド溝に取り付けられている。
【００３２】
ケース１１内には各種部品として、レーザー光源１２、コリメートレンズ１４、ガルバノミラー１６、揺動モータ１８、第１集光レンズ２０、第２集光レンズ２２、第１イメージセンサ２４および第２イメージセンサ２６が配置している。レーザー光源１２は、レーザー光駆動回路１２ａ（図４参照）からの指令に基づいて外部にレーザー光を出射するものであり、レーザーダイオードその他の発光素子などを用いることができる。コリメートレンズ１４は、レーザー光源１２に対面配置しており、レーザー光源１２からのレーザー光が入射して、そのレーザー光を平行光とする。
【００３３】
ガルバノミラー１６は図３によく示すように細長い直方体形状とされ、長手方向が支持体３の支持部３ｂの長手方向に平行な方向となるように（つまりケース１１の長手方向に平行になるように）ケース１１内に配置されている。レーザー光源１２から出射されコリメートレンズ１４により平行光とされたレーザー光はガルバノミラー１６に入射し、入射角と等しい反射角を持って反射する。このときレーザー光はガルバノミラー１６の長手方向に垂直な方向からガルバノミラー１６に入射するのが好ましい。ガルバノミラー１６にて反射したレーザー光はケース１１に形成された図示しない窓部または開口部から外部に照射される。
【００３４】
また、ガルバノミラー１６の長手方向の一端（図３において右端）に揺動モータ１８の出力軸１８ａが連結しており、揺動モータ１８が揺動駆動することによってガルバノミラー１６は長軸回りに揺動する。この揺動動作によってガルバノミラー１６に入射するレーザー光の入射角度および反射角度が連続的に変化する。このため図２の矢印Ａ，Ｂ，Ｃに示すようにガルバノミラー１６で反射したレーザー光の照射方向もガルバノミラー１６の揺動動作に連動して揺動し、この照射方向の揺動によりレーザー光がｘ軸方向に走査される。レーザー光源１２、コリメートレンズ１４、ガルバノミラー１６、揺動モータ１８が、測定対象にレーザー光を走査しながら照射するレーザー光照射装置を構成し、ガルバノミラー１６および揺動モータ１８が、レーザー光を走査する走査手段を構成する。
【００３５】
第１集光レンズ２０および第２集光レンズは凸レンズであり、外部から入射してきた光、特にレーザー光源１２からコリメートレンズ１４、ガルバノミラー１６を経て外部に出射し測定対象にて反射した反射光を集光し、第１イメージセンサ２４上および第２イメージセンサ２６上に結像させる。第１イメージセンサ２４および第２イメージセンサ２６はともにフォトセンサ（例えばＣＣＤ）が一列に整列したライン状の受光領域を持つ撮像素子（受光センサ）であり、各画素（ピクセル）ごとに受光した光を受光量を表す電気信号（受光信号）に変換して出力する。なお、上記説明したケース１１内の各種部品は本発明に関連のある部品として示したものであり、実際の製品においては他の部品を備えていてもよい。
【００３６】
図３に示すように、第１イメージセンサ２４と第２イメージセンサ２６とは、レーザー光源１２を挟んで対称位置となるように配置されている。具体的には、第１イメージセンサ２４と第２イメージセンサ２６は、レーザー光源１２から出射されるレーザー光の光軸に対して垂直な平面内で、レーザー光源１２を中心とした対称位置に配置されている。このためレーザー光源１２から第１イメージセンサ２４までの距離と、レーザー光源１２から第２イメージセンサ２６までの距離が等しくされている。第１イメージセンサ２４および第２イメージセンサ２６が、本発明の複数の受光センサに相当する。
【００３７】
また、図１に示すように、形状測定装置１は３次元画像処理装置４０、コントローラ５０、入力装置５２および表示装置５４を備えている。コントローラ５０は、入力装置５２から入力される入力指令に基づいて、フィードモータ３０に駆動状態を制御する駆動制御指令信号を、測定カメラ１０の揺動モータ１８にガルバノミラー１６の揺動状態を制御する揺動制御指令信号を、測定カメラ１０のレーザー光源１２（詳しくはレーザー光源１２に接続されたレーザー光駆動回路１２ａ）にレーザー光の出射を制御する出射制御指令信号を、それぞれ出力するとともに、これらの制御情報を３次元画像処理装置４０に入力する。３次元画像処理装置４０はフィードモータ３０（詳しくはフィードモータ３０に取り付けられたエンコーダ）から駆動量を示す信号が、測定カメラ１０の揺動モータ１８（詳しくは揺動モータ１８に取り付けられたエンコーダ）からガルバノミラー１６の揺動量を示す信号が、第１，第２イメージセンサ２４，２６から受光信号が、それぞれ入力され、これらの入力信号およびコントローラ５０から入力された制御情報を基に測定対象の形状データを演算し、演算した結果を表示装置５４に出力する。
【００３８】
上記構成の形状測定装置１において、作業者が入力装置５２を介してコントローラ５０に測定開始の指令を入力すると、コントローラ５０は測定カメラ１０にレーザー光の出射制御指令およびレーザー光の走査制御指令を出力するとともにフィードモータ３０に駆動制御指令を出力する。これによりレーザー光源１２からレーザー光が出射されるとともに揺動モータ１８の駆動によりガルバノミラー１６が揺動し、レーザー光がｘ軸方向に走査される。これとともに、フィードモータ３０の駆動により測定カメラ１０が支持部３ｂの長手方向、すなわちｙ軸方向に沿って移動する。このレーザー光の走査と測定カメラ１０の移動を同時に行うことによって、測定台２上に載置された測定対象物ＯＢの上面の全面をレーザー光が照射する（レーザー光照射ステップ）。
【００３９】
測定対象物ＯＢの上面に照射されたレーザー光は、測定対象物ＯＢ上の照射部位で散乱する。散乱光の一部はガルバノミラー１６で反射して第１集光レンズ２０を介して第１イメージセンサ２４に受光され、散乱光の別の一部はガルバノミラー１６で反射して第２集光レンズ２２を介して第２イメージセンサ２６に受光される（受光ステップ）。そして、第１，第２イメージセンサ２４，２６から受光信号が出力され、この受光信号が３次元画像処理装置４０に入力される。
【００４０】
図４は、レーザー光源１２から照射されたレーザー光が測定対象物ＯＢ上に形成された刻印文字部分に照射されたときの、レーザー光の反射状態および第１，第２イメージセンサ２４，２６に受光された反射光の受光信号を処理するための３次元画像処理装置４０の内部回路を合わせて示す図である。図４に示すように、３次元画像処理装置４０は、第１イメージセンサドライブ回路４２と、第２イメージセンサドライブ回路４４と、データ処理回路４１（データ処理手段）とを備えて構成されている。データ処理回路４１は、第１信号処理部４６と、第２信号処理部４８と、比較演算部４９とを有している。第１イメージセンサドライブ回路４２は第１イメージセンサ２４内の各画素が出力する受光信号を入力するとともに入力した受光信号を増幅し、増幅した受光信号の強度を画素ごとのデジタルデータとして第１信号処理部４６に出力する。第２イメージセンサドライブ回路４４は第２イメージセンサ２６の各画素が出力する受光信号を入力するとともに入力した受光信号を増幅し、増幅した受光信号の強度を画素ごとのデジタルデータとして第２信号処理部４８に出力する。
【００４１】
図５は各イメージセンサドライブ回路４２，４４が出力する画素ごとのデジタルデータを並べて波形として表したグラフであり、（ａ）は第１イメージセンサドライブ回路４２が出力するデジタルデータの波形、（ｂ）は第２イメージセンサドライブ回路４４が出力するデジタルデータの波形である。両グラフにおいて、横軸がイメージセンサ内の受光領域における各画素の位置（受光位置）、縦軸がその画素で受光したレーザー光の受光量に比例する信号強度（受光強度）を示すデジタルデータである。図からわかるように、いずれのイメージセンサドライブ回路が出力するデジタルデータにおいても、複数のピークを示す部分の存在が確認される。これは、第１，第２イメージセンサ２４，２６のいずれにおいても、正規の反射光以外に２次反射光やその他の光を受光していることを示す。
【００４２】
ここで、図４に示すように、測定対象物ＯＢの表面（測定面）に刻印文字を表す断面Ｖ字状の溝が形成されていて、この溝内にレーザー光が照射された場合を想定する。レーザー光源１２からのレーザー光がＶ字状の溝内の例えば点ａに照射された場合、この点ａでレーザー光は散乱し、散乱光の一部が反射光として第１集光レンズ２０を介して第１イメージセンサ２４に、第２集光レンズ２２を介して第２イメージセンサ２６に入力する。しかし、Ｖ字状の溝内が例えば鏡面加工されていて反射率が高い場合には、点ａに入射したレーザー光が強い指向性を持って反射し、この反射光が溝内の別の箇所（図４に示す点ｂ）に再度照射されてそこで再度散乱光が発生する（これを２次反射という）。この２次反射部位における散乱光も、第１集光レンズ２０を介して第１イメージセンサ２４に、第２集光レンズ２２を介して第２イメージセンサ２６に入力する。つまり、２次反射が起こって２次反射部位における反射光がそれぞれのイメージセンサに入力された場合には、それぞれのイメージセンサは反射光を２箇所の受光位置にて受光する。さらにレーザー光が溝内で反射を繰り返せば、それぞれのイメージセンサはより多くの受光位置にて反射光を受光する。このようなことから、図５に示すように受光強度のピークが複数の受光位置に存在するのである。
【００４３】
図４に示すように、第１，第２信号処理部４６，４８は第１、第２受光位置検出部４６ａ，４８ａおよび第１，第２距離算出部４６ｂ，４８ｂをそれぞれ有している。第１，第２受光位置検出部４６ａ，４６ｂは第１，第２イメージセンサドライブ回路４２，４４が出力する画素ごとの信号強度のデジタルデータを所定の時間間隔ごとに取り込むとともに、取り込んだデジタルデータを順に並べた場合に所定の値以上となる領域における受光強度のピークを示す受光位置を算出し、算出した受光位置を第１，第２距離算出部４６ｂ，４８ｂに出力する（受光位置検出ステップ）。図５（ａ)，（ｂ）に示した例であれば、第１受光位置検出部４６ａは、図５（ａ）の点線で示した閾値以上の信号強度を示す領域を選択し、この領域においてピーク番号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３により表されるピーク値が検出された受光位置を第１距離算出部４６ｂに出力し、第２受光位置検出部４８ａは、図５（ｂ）の点線で示した閾値以上の信号強度を示す領域を選択し、この領域においてピーク番号Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７により表されるピーク値が検出された受光位置を第２距離算出部４８ｂに出力する。この第１，第２受光位置検出部４６ａ，４８ａが、本発明の受光位置検出手段に相当する。
【００４４】
第１，第２距離算出部４６ｂ、４８ｂは、上述のように第１，第２受光位置検出部４６ａ，４８ａから信号強度のピークを示す受光位置をそれぞれ入力する。そして、第１距離算出部４６ｂは三角測量の原理によりレーザー光源１２と測定対象上のレーザー光の照射部位との間の距離である照射間距離の推定値（距離推定値）ＬＡを計算し、第２距離算出部４８ｂは同様に三角測量の原理により照射間距離の推定値（距離推定値）ＬＢを計算する（距離計算ステップ）。第１距離算出部４６ｂおよび第２距離算出部４８ｂは、計算した距離推定値ＬＡ，ＬＢをそれぞれ比較演算部４９に出力する。この第１距離算出部４６ｂおよび第２距離算出部４８ｂが、本発明の距離算出手段に相当する。
【００４５】
比較演算部４９は、第１，第２距離算出部４６ｂ、４８ｂから距離推定値ＬＡ，ＬＢが入力される他、揺動モータ１８からガルバノミラー１６の揺動状態を示す揺動信号が逐次入力されており、入力された揺動信号に基づいて、その入力時点におけるレーザー光の照射方向とｚ軸方向とのなす角度である照射角度θを計算する。また、比較演算部４９はフィードモータ３０から測定カメラ１０の移動状態を示す移動信号も逐次入力されており、入力された移動信号に基づいて、その入力時点におけるレーザー光源１２の原点位置（初期位置）からの移動距離Ｙを計算している。そして、比較演算部４９は、第１，第２距離算出部４６ｂ、４８ｂから距離推定値ＬＡ，ＬＢが入力されるごとに、計算した照射角度θと移動距離Ｙを距離推定値ＬＡ，ＬＢに対応付けて、順番にメモリ内に記憶する。
【００４６】
したがって、比較演算部４９のメモリには表１に示すように、時系列的な順番Ｎごとに、距離推定値ＬＡ，ＬＢ、照射角度θ、移動距離Ｙのデータセットが蓄積されていく。
【表１】
2008180646.tif 000003
【００４７】
ここで、第１，第２イメージセンサ２４，２６に正規の反射光のみが入射している場合には、比較演算部４９に入力する距離推定値ＬＡ，ＬＢは１つずつであり、それぞれの値はほぼ同一であるので、２つの値のどちらかを選択するか、２つの値を平均することにより照射間距離を求めることができる。しかし、第１，第２イメージセンサ２４，２６に２次反射光も入射している場合には、比較演算部４９に入力する距離推定値ＬＡ，ＬＢは複数あるため、そのままでは照射間距離を求めることはできず、複数ある距離推定値ＬＡ，ＬＢの中から正規の反射光の受光位置から計算された距離推定値ＬＡ，ＬＢを照射間距離として選択する必要がある。ここで、２次反射光の受光位置から計算された距離推定値ＬＡ，ＬＢは正しい照射間距離にならず、値も異なることを説明する。図４に示すレーザー光源１２と測定対象物ＯＢの配置状態において、点ａにおける正規の反射光Ｌ１，Ｌ２が第１，第２イメージセンサ２４，２６にそれぞれ入射されている場合は、三角測量における三角形の頂点の一つが点ａとなるので、三角測量の原理に基づいて点ａとレーザー光源１２との間の距離（照射間距離）を計算することができる。しかし、点ｂにおける２次反射光がイメージセンサ２４，２６に入射されている場合は、点ｂは三角測量における三角形の頂点とはならない。この場合は、レーザー光源１２から出射するレーザー光の光軸Ｌ０と、点ｂから両イメージセンサ２４，２６に向かう２次反射光の光軸Ｌ１’，Ｌ２’との交差点ｃ、ｄが、三角測量における三角形の頂点となる。したがって、第１イメージセンサ２４における２次反射光の受光位置を基に三角測量の原理により計算される距離は、レーザー光源１２から点ｃまでの距離（正規の照射間距離よりも短い距離）であり、第２イメージセンサ２６における２次反射光の受光位置を基に三角測量の原理により計算される距離は、レーザー光源１２から点ｄまでの距離（正規の照射間距離よりも長い距離）となる。このように、第１，第２イメージセンサ２４，２６が２次反射光を受光した場合、その受光位置を基に計算された距離推定値ＬＡ，ＬＢは正しい照射間距離ではない。
【００４８】
また、２次反射光の受光位置から計算された距離推定値ＬＡ，ＬＢは同じ値になることはない。これに対し、正規の反射光の受光位置から計算される距離推定値ＬＡ，ＬＢの値はほぼ同じである。したがって、第１イメージセンサ２４における受光位置から計算した照射間距離の推定値と第２イメージセンサ２６における受光位置から計算した照射間距離の推定値とを比較することにより、正規の照射間距離を判断できることがわかる。すなわち、図４の点ｂにおける２次反射光を第１イメージセンサ２４で受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＡはレーザー光源１２と点ｃとの間の距離であり、一方、図４の点ｂにおける２次反射光を第２イメージセンサ２６で受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＢはレーザー光源１２と点ｄとの間の距離であり、両距離は大きく異なる。ところが、図４の点ａにおける正規の反射光を第１イメージセンサ２４で受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＡは、点ａにおける正規の反射光を第２イメージセンサ２６で受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＢと等しくなる。したがって、第１イメージセンサ２４で反射光を受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＡと第２イメージセンサ２６で反射光を受光した場合の受光位置を基に計算した照射間距離の推定値ＬＢとをそれぞれ比較し、ＬＡとＬＢが等しいか、またはＬＡとＬＢが所定の許容範囲内で一致する（つまり、ＬＡとＬＢとの差が所定の許容範囲以下である）場合は、その照射間距離が正規の照射間距離であり、その照射間距離に相当する受光位置が正規の反射光の受光位置であると推定することができる。
【００４９】
上記を踏まえ、比較演算部４９は図６Ａおよび図６Ｂに示すプログラムを実行する。このプログラムは表１に示すデータをメモリに記憶した後に実行されるものであり、距離推定値ＬＡとＬＢとを比較して許容範囲内で一致する値を抽出し、正規の照射間距離を選択する処理である。このプログラムはステップＳ１００にて開始され、ステップＳ１０２にてデータセットカウンタＮを初期化（Ｎ＝０）し、次いでステップＳ１０４にて正規距離候補カウンタｓを初期化（ｓ＝０）する。なお、データセットカウンタＮは表１に示すデータセットの順番を示すカウンタであり、正規距離候補カウンタｓは以降の計算によって距離推定値ＬＡと距離推定値ＬＢが許容範囲内で一致する値の数を表すカウンタである。次いで、比較演算部４９はステップＳ１０６にてメモリに記憶されているデータセットの中からＮ番目のデータセット中の距離推定値ＬＡ（Ｎ，０）〜ＬＡ（Ｎ，ｍＮ）を抽出し、これらの値をＡ（０）〜Ａ（ｍＮ）に代入する。さらにステップＳ１０８にて同一のデータセット中の距離推定値ＬＢ（Ｎ，０）〜ＬＢ（Ｎ，ｐＮ）を抽出し、これらの値をＢ（０）〜Ｂ（ｐＮ）に代入する。その後、比較演算部４９はステップＳ１１０にて第１距離推定値カウンタｍを初期化（ｍ＝０）し、ステップＳ１１２にて第２距離推定値カウンタｐを初期化（ｐ＝０）する。
【００５０】
次いで、比較演算部４９は、ステップＳ１１４にて、Ａ（ｍ）とＢ（ｐ）との差の絶対値が許容差α未満であるかを判定する。上記絶対値が許容差α未満である場合は、そのときの値Ａ（ｍ）で表される推定値ＬＡ（または値Ｂ（ｐ）で表される推定値ＬＢ）は正規の反射光の受光位置に基づいて計算された距離である可能性が高い。したがって、この場合はＡ（ｍ）で表される距離推定値ＬＡ（またはＢ（ｐ）で表される距離推定値ＬＢ）を正規距離候補として記憶しておくため、ステップＳ１１６に進んでこのステップＳ１１６にて正規距離候補Ｃ（ｓ）にＡ（ｍ）を代入し、記憶する（この場合、正規距離候補Ｃ（ｓ）にＢ（ｐ）を代入してもよい。）。次に、比較演算部４９はステップＳ１１８に進み、このステップＳ１１８にて正規距離候補カウンタｓをインクリメントし、さらにステップＳ１２０に進んで第２距離推定値カウンタｐをインクリメントする。
【００５１】
一方、ステップＳ１１４にてＡ（ｍ）とＢ（ｐ）との差の絶対値が許容差α未満でない場合は、そのときの値Ａ（ｍ）で表される距離推定値ＬＡおよび値Ｂ（ｐ）で表される距離推定値ＬＢは、ともに正規の受光位置に基づいて計算された照射間距離でなく、２次反射光などの受光位置に基づいて計算された距離である可能性が高い。この場合は、これらの距離推定値は正規の照射間距離でない可能性が高いため、ステップＳ１１６およびステップＳ１１８を実行せずに直接ステップＳ１２０に進み、第２距離推定値カウンタｐをインクリメントする。続いて、比較演算部４９は、ステップＳ１２２にて第２距離推定値カウンタｐがｐＮ以下であるかを判定する。ここで、ｐＮは、Ｎ番目のデータセットに記憶された距離推定値ＬＢの個数を表す数（個数から１を引いた数）である。ｐがｐＮ以下である場合は、全てのＢ（ｐ）とＡ（ｍ）との比較が終わっていないと判断できるので、この場合はステップＳ１１４に戻り、インクリメントして更新されたＢ（ｐ）とＡ（ｍ）との差の絶対値が許容差α未満であるかを判定する。このような判定の繰り返しにより、Ａ（ｍ）と全てのＢ（ｐ）の値が比較され、その差が距離差α未満である場合の値Ａ（ｍ）が正規距離候補Ｃ（ｓ）として記憶される。
【００５２】
ステップＳ１２２にて第２距離推定値カウンタｐがｐＮよりも大きいと判定した場合には、全てのＢ（ｐ）がＡ（ｍ）と比較されたと判断できるので、この場合は次のステップＳ１２４に進んでｍをインクリメントし、さらにステップＳ１２６に進んで第１距離推定値カウンタｍがｍＮ以下であるかを判定する。ここで、ｍＮは、Ｎ番目のデータセットに記憶された距離推定値ＬＡの個数を表す数（個数から１を引いた数）である。ｍがｍＮ以下である場合は、全てのＡ（ｍ）とＢ（ｐ）との比較が終わっていないと判断できるので、この場合はステップＳ１１２に戻ってｐを初期化（ｐ＝０）し、次のステップＳ１１４にて新たにインクリメントして更新されたＡ（ｍ）と全てのＢ（ｐ）との差の絶対値が許容差α未満であるかを判定する。
【００５３】
上記ステップＳ１１２からステップＳ１２６までの処理は、Ａ（ｍ）の値を固定して、Ｂ（ｐ）の値を一つずつ変えていってステップＳ１１４における比較判定を行い、全ての判定が終了したら、Ａ（ｍ）の値を次の値に固定して、再度Ｂ（ｐ）の値を一つずつ変えていってステップＳ１１４における判定を行っていく処理である。これにより、Ａ（０）〜Ａ（ｍＮ）の全ての値と、Ｂ（０）〜Ｂ（ｐＮ）の全ての値について、Ａ（ｍ）とＢ（ｐ）との差の絶対値が許容差α未満であるかの判定が行われ、上記絶対値が許容差α未満である場合にそのときのＡ（ｍ）が順次正規距離候補Ｃ（ｓ）に代入されていく。そして、ステップＳ１２６の判定によりｍがｍＮよりも大きいと判定した場合には、全ての組み合わせの判定が終わったものと判断できるので、この場合はステップＳ１２８に進む。
【００５４】
ステップＳ１２８では、正規距離候補カウンタｓが０より大きいか、すなわちステップＳ１１８にて少なくとも１回以上正規距離候補カウンタｓがインクリメントされているかを判定する。この判定が「Ｎｏ」である場合は、正規距離候補カウンタｓが１度もインクリメントされておらず、正規距離候補Ｃ（ｓ）として記憶された値が存在しない、つまりＮ番目のデータセット中の距離推定値から正規の照射間距離が取得できなかった（２次反射による反射光の強度が強く、正規の反射光のピーク位置が２次反射による反射光の波形の中に隠れてしまう場合などに起こる）と判断し、ステップＳ１３４に進んでデータセットカウンタＮをインクリメントする。次に、比較演算部４９は、ステップＳ１３６に進んでデータセットカウンタＮがｎ以下であるかを判定する。ここで、ｎは比較演算部４９のメモリ内に時系列的に記憶されたデータセットの個数を表す数（個数から１を引いた数）である。データセットカウンタＮがｎ以下であると判定した場合は、未だ距離推定値ＬＡとＬＢを比較していないデータセットが残っていると判断できるので、この場合はステップＳ１０４に戻り、再度上記のような比較および正規距離候補Ｃ（ｓ）の抽出を繰り返す。データセットカウンタＮがｎよりも大きい場合は、全てのデータセットにおいて距離推定値ＬＡとＬＢとの比較が終了していると判断できるので、この場合はステップＳ１３８に進み、このプログラムの実行を終了する。
【００５５】
また、ステップＳ１２８にて正規距離候補カウンタｓが０より大きい場合、すなわちステップＳ１１８にて少なくとも１回以上正規距離候補カウンタｓがインクリメントされている場合は、ステップＳ１３０に進み、このステップＳ１３０にて正規距離候補カウンタｓが１であるかを判定する。正規距離候補カウンタｓが１である場合、つまりステップＳ１１８にて１回のみ正規距離候補カウンタがインクリメントされた場合は、Ｎ番目のデータセットから正規距離候補Ｃ（ｓ）に格納された値はＣ（０）の１つのみということになる。この場合は、格納された値Ｃ（０）が正規の照射間距離であるとみなし、ステップＳ１３２に進んで正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）に正規距離候補Ｃ（０）を代入し、メモリ内に記憶する。次いで、ステップＳ１３３に進んでＣ（０）〜Ｃ（ｓ）をクリアし、ステップＳ１３４に進んでデータセットカウンタＮをインクリメントする。その後、ステップＳ１３６に進み、データセットカウンタＮがｎ以下であるかを判定し、データセットカウンタＮがｎ以下であると判定した場合はステップＳ１０４に戻って再度上記のような比較および正規距離候補Ｃ（ｓ）の抽出を繰り返す。データセットカウンタＮがｎよりも大きい場合はステップＳ１３８に進み、このプログラムの実行を終了する。このようなステップＳ１０２〜Ｓ１３６までの処理により、複数の照射間距離の推定値の中から正規の照射間距離が選択される。これらの処理は、本発明の正規距離選択手段および正規距離選択ステップに相当する。
【００５６】
一方、ステップＳ１３０にてｓが１でないと判定した場合、すなわちステップＳ１１８にてｓが２回以上インクリメントされ、正規距離候補Ｃ（ｓ）が複数個選択されている場合、複数の正規距離候補Ｃ（ｓ）の中から正規の照射間距離を表している正規距離候補を決定する必要がある。よって、このような場合はステップＳ１４０に進み、ステップＳ１４０〜ステップＳ１６２の処理によって複数の正規距離候補Ｃ（ｓ）から正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）を決定する。このステップＳ１４０〜Ｓ１６２までの処理が、本発明の正規距離決定手段および正規距離決定ステップに相当する。なお、正規距離候補Ｃ（ｓ）が複数個抽出される場合は、２次反射による反射光やその他の光のピーク位置が一致してしまう場合などに起こる。
【００５７】
比較演算部４９はステップＳ１４０において、現在のデータセットカウンタＮよりも３つ前までに選択された正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）を呼び出し、呼び出された正規の照射間距離Ｌｄの個数をＦに代入する。この場合、現在のデータセットカウンタＮが０であれば、それよりも前のデータセットは無いのでＦは０となる。現在のデータセットカウンタＮが１であればＦは１以下、現在のデータセットカウンタＮが２であればＦは２以下、現在のデータセットカウンタＮが３以上であればＦは３以下である。Ｎが３以上であっても照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）のいずれかまたは全てが抽出されない場合もあり、そのような場合はＦが２以下となる。
【００５８】
次いで、比較演算部４９はステップＳ１４２にて個数Ｆが０であるかを判定する。Ｆが０である場合は複数の正規距離候補Ｃ（ｓ）のどれが正規の照射間距離であるかを判断するための比較対象が存在しないので、複数の正規距離候補Ｃ（ｓ）の中から正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）を決定することができない。よって、この場合は正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）の決定を止め、ステップＳ１３４に戻って次のデータセットにおける判定に進む。
【００５９】
個数Ｆが０でない場合はステップＳ１４４に進み、このステップＳ１４４にて正規距離候補カウンタｓを初期化（ｓ＝０）する。次に、比較演算部４９はステップＳ１４６に進み、呼び出した正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）の平均値を計算し、この平均値と現在のデータセットＮにおいて抽出された距離候補Ｃ（ｓ）（ｓ＝０）との差の絶対値を求め、求めた絶対値を仮基準値Ｅに代入する。なお、ステップＳ１４６の平均値計算において、求められていない正規の照射間距離には０が代入されている。次いで、比較演算部４９はステップＳ１４８にて正規距離候補カウンタｓに１を代入し、さらにステップＳ１４９にて仮正規距離カウンタ値ｑに０を代入する。この仮正規距離カウンタ値ｑは、正規の照射間距離を表していると思われる距離候補Ｃ（ｓ）のカウンタ値（仮基準値Ｅに格納されている正規距離候補Ｃ（ｓ）の正規距離候補カウンタｓ）である。
【００６０】
続いて、比較演算部４９はステップＳ１５０の処理に進み、このステップＳ１５０にて、正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）の平均と、現在のデータセットＮにおいて抽出された正規距離候補Ｃ（ｓ）（ｓ＝１）との差の絶対値を求め、求めた絶対値を比較値Ｄ（ｓ）（ｓ＝１）に代入する。その後ステップＳ１５２に進み、比較値Ｄ（ｓ）が仮基準値Ｅ未満であるかを判定する。比較値Ｄ（ｓ）が仮基準値Ｅ未満ということは、比較値Ｄ（ｓ）の方が仮基準値Ｅよりも上記平均値に近いことを示しており、仮基準値Ｅよりも比較値Ｄ（ｓ）の方が正規の照射間距離に適しているものと推定できる。したがって、この場合はステップＳ１５４に進んで比較値Ｄ（ｓ）を仮基準値Ｅに代入し、さらにステップＳ１５６にて比較値Ｄ（ｓ）の正規距離候補カウンタｓ（この場合ｓ＝１）を仮正規距離カウンタ値ｑに代入してステップＳ１５８に進む。一方、ステップＳ１５２にて比較値Ｄ（ｓ）が仮基準値Ｅ未満でないと判定した場合は、ステップＳ１５４およびステップＳ１５６の処理を行わずに（つまり仮基準値Ｅおよび仮正規距離カウンタ値ｑの更新を行わずに）ステップＳ１５８に進む。
【００６１】
次いで、比較演算部４９はステップＳ１５８にて正規距離候補カウンタｓをインクリメントしてステップＳ１６０に進み、このステップＳ１６０にて正規距離候補カウンタｓがｓｍａｘ以下であるかを判定する。ここで、ｓｍａｘは、現在のデータセットＮにおいて、ステップＳ１１６にて正規距離候補Ｃ（ｓ）にＡ（ｍ）が最後に代入されたときの正規距離候補カウンタの値である。したがって、正規距離候補カウンタｓがｓｍａｘ以下である場合は、未だステップＳ１５０の計算に用いていない正規距離候補Ｃ（ｓ）が残っていると判断できるので、この場合はステップＳ１５０に戻り、更新された正規距離候補Ｃ（ｓ）と上記平均値との差の絶対値を比較値Ｄ（ｓ）に代入し、ステップＳ１５２の判定を行う。このようにして、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０の処理を全ての正規距離候補Ｃ（ｓ）について行うことによって、現在のデータセットＮよりも３回前までのデータセットにおいて選択された正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）の平均値に最も近い正規距離候補Ｃ（ｓ）が抽出される。そして、ステップＳ１６０の判定が「Ｎｏ」となって全ての正規距離候補Ｃ（ｓ）についての判定が終了した場合にはステップＳ１６２に進み、このステップＳ１６２にて、最終的に更新された仮正規距離カウンタ値ｑを持つ正規距離候補Ｃ（ｑ）を正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）に決定（代入）する。その後、ステップＳ１３３に戻り、正規距離候補Ｃ（０）〜Ｃ（ｓ）の値をクリアし、ステップＳ１３４に進んで次のデータセットにおける判定に進む。
【００６２】
以上の処理により、距離推定値ＬＡと距離推定値ＬＢが全ての値において一致しなかった場合を除き、すべてのデータセットＮにおいて正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）が定まる。
【００６３】
なお、本実施形態ではステップＳ１４４〜ステップＳ１６０の処理で現在のデータセットＮよりも３つ前までの正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ−３），Ｌｄ（Ｎ−２），Ｌｄ（Ｎ−１）を用いて、現在のデータセットＮにおける正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）を決定したが、いくつ前までの照射間距離を用いるかは適宜変更できる。また、本実施形態では以前の照射間距離を平均して、この平均値との比較により複数の正規距離候補Ｃ（ｓ）から正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）を決定しているが、以前の照射間距離から最小二乗法により直線または２次曲線を計算して現在のデータセットＮにおける正規の照射間距離の推定値を計算し、この推定値と比較するようにしてもよい。
【００６４】
すべてのデータセットＮにおいて正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）が定まった後は、比較演算部４９は、照射角度θ、移動距離Ｙ、正規の照射間距離Ｌｄ（Ｎ）から全てのデータセットＮにおける測定対象表面の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する。ここで、ｙ座標値は移動距離Ｙであり、ｘ座標値はＬｄ（Ｎ）sinθであり、ｚ座標値はＬｄ（Ｎ）cosθである。これにより測定対象の３次元形状データが出揃うので、これらの形状データを基に表示装置５４に測定対象の形状を表示することができる。この座標値の計算ステップが、本発明の形状データ作成手段および形状データ作成ステップに相当する。
【００６５】
上記のようにして測定対象の形状データを定めても、これらの形状データ中に本来の測定対象の表面形状を表していない異常データが僅かながら含まれることがある。そこで、比較演算部４９では取得した形状データから測定対象の形状データを表していないと思われる形状データを除外する処理（異常データ除外処理）を行う。この異常データ除外処理が、本発明の異常データ除外手段に相当する。
【００６６】
異常データ除外処理の一例を説明すると、比較演算部４９は、まず全ての形状データをｘ座標値順またはｙ座標値順に並べ、その中からある点（検査点）を抽出し、抽出した検査点とその検査点の両側に隣接する点との間のｚ座標値の差を求める。そして、この差の絶対値がいずれも所定値βより大きい場合には、比較演算部４９はこの検査点を異常データと判断し、検査点の形状データを除外する。このような処理を全ての形状データについて行う。図７は、形状データをｘ（またはｙ）−ｚ平面上に表した図であり、上記の方法によって異常データを抽出する過程を示すものである。図中、正常な形状データを黒丸の点で、異常データを白抜きの点で示している。図７において、形状データＤ１を検査点とした場合、この検査点と隣接する形状データＤ０との間のｚ座標値の差は所定値β未満である。一方、この検査点と隣接する形状データＤ２との間のｚ座標値の差は所定値β以上である。この場合は、隣接する一方の形状データとの間のｚ座標値の差が所定値β未満であるため正常なデータと判断する。同様に、形状データＤ３，Ｄ４も正常なデータと判断する（形状データＤ４は、両側の隣接する形状データとの間のｚ座標値の差がいずれも所定値β未満である。）。しかし、形状データＤ２を検査点とした場合、この検査点に隣接する形状データＤ１との間のｚ座標値の差は所定値β以上であり、且つこの検査点に隣接する形状データＤ３との間のｚ座標値の差も所定値β以上である。この場合は、いずれの隣接データとの間のｚ座標値の差も所定値β以上であるので、比較演算部４９は形状データＤ２を異常データと判断し、形状データから除外する。
【００６７】
ｚ座標値は測定対象とレーザー光源との間の距離を表すので、隣接する形状データ間でｚ座標値の差は少ないものと考えられる。したがって、この差が隣接データ間で所定値以上かけ離れている場合には、検査点のデータが形状データを表していない異常データの可能性が大きくなる。よって、このようなことを踏まえて上述の処理を行って異常データを除外することにより、正常な形状データのみで測定対象の形状を表すことができる。この場合、図７に示すように検査点に隣接する両側の点との間のｚ座標値の差のいずれもが所定値βよりも大きい場合に検査点を異常データとして除外するのがよい。所定値βの大きさは、測定対象の形状によって適宜選択することができる。
【００６８】
異常データ除外処理の他の例を説明すると、比較演算部４９は、まず全ての形状データをｘ座標値順またはｙ座標値順に並べ、その中からある点（検査点）を選択し、選択した検査点およびこの検査点に隣接する形状データを含むように、複数の連続した形状データを抽出する。比較演算部４９は抽出した複数の形状データに基づいて最小二乗法によりこれらの形状データを直線近似する。そして、得られた近似直線とｚ軸とのなす角γが所定角度γ0以下である場合には、この近似直線を求めるのに用いた形状データのうちで、この近似直線との距離が所定以下の形状データを異常データと判断し、異常データと判断した形状データを除外する。図８は、形状データをｘ（またはｙ）−ｚ平面上に表した図であり、上記の方法によって異常データを抽出する過程を示すものである。図中、正常な形状データを黒丸の点で、異常データを白抜きの点で示している。この処理は、測定対象がレーザー光の照射方向に対して垂直に近い場合に適用される。なお、金属材料表面に形成された刻印文字の形状を測定するような場合には、この刻印文字を形成するＶ字溝がｚ軸方向に比較的近い傾斜を持って形成されている場合もある。このような場合には、上記所定角度γ0をＶ字溝の傾斜角度よりも小さい角度に設定するとよい。
【００６９】
また、比較演算部４９は、上記の異常データ除外処理によって異常データと判断した形状データから追加的に異常データを算出し、算出した追加異常データを含めてこれらの異常データを除外する。図９は、このような追加的な異常データの算出を示す図である。この図は、ｘ−ｙ座標系上に形状データを表したものであり、図中、正常な形状データを黒丸の点で、異常データを白抜きの点で、追加的に算出された異常データを輪郭が点線の白抜きの点で示している。
【００７０】
図９において、異常データは形状データＤ９とされている。比較演算部４９は、ｘ座標値が異常データＤ９のｘ座標値と所定範囲内で一致する形状データのうち、ｙ座標値が異常データＤ９に隣接している２つの形状データを、異常データＤ９のｙ軸方向隣接データとして算出する。図９の場合、Ｄ３およびＤ１３がｙ軸方向隣接データである。また、比較演算部４９は、ｙ座標値が異常データＤ９のｙ座標値と所定範囲内で一致する形状データのうち、ｘ座標値が異常データＤ９に隣接する２つの形状データを、形状データＤ９のｘ軸方向隣接データとして算出する。図９の場合、Ｄ８およびＤ１０がｘ軸方向隣接データである。なお、本実施形態では、レーザー光源がｘ軸方向に走査されるとともにｙ軸方向に移動しながら測定対象の形状を測定するため、測定対象上の測定点は図９の測定点の点列に示すようにｘ−ｙ平面上でｙ軸方向に沿ってジグザグの順路を辿る。したがって、ｘ軸方向隣接データは、異常データＤ９の前後に測定され記憶した形状データＤ８およびＤ１０であるため、ｘ軸方向隣接データは異常データの前後に記憶した形状データとして算出してもよい。
【００７１】
比較演算部４９は上述のようにして算出したｙ軸方向隣接データＤ３，Ｄ１３およびｘ軸方向隣接データＤ８，Ｄ１０も異常データとみなし、これらを含む異常データＤ３，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１３を除外する。これによって、より確実に正規の形状を表す形状データのみによって、測定対象の形状を表すことができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態の形状測定装置１は、複数のイメージセンサ２４，２６を備えているとともに、複数のイメージセンサ２４，２６が反射光を受光した受光位置に相当する照射間距離の推定値を受光位置ごとに算出し、算出した照射間距離の推定値をそれぞれ比較して所定の許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択している。これは、正規の反射光が複数のイメージセンサ（受光センサ）で受光された場合に各々の受光位置から算出される照射間距離がほぼ等しくなるということに基づいている。したがって、本実施形態の形状測定装置１によれば正確に正規の受光位置および正規の照射間距離を算出することができ、これを基に正確な形状データを作成することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
上記の実施形態では、照射間距離の推定値を受光センサごとに比較し、許容範囲内で一致する照射間距離の推定値を正規の照射間距離として選択しているが、他の実施形態として、各受光センサにおける受光位置自体を比較し、許容範囲内で一致する受光位置を正規の受光位置として選択し、選択された受光位置に基づいて正規の照射間距離を計算するようにしてもよい。この場合、第１，第２イメージセンサ２４，２６がレーザー光の光軸に垂直な平面内で、レーザー光源１２に対称に配置している場合に好適に適用することができる。イメージセンサ２４，２６が上記のように配置している場合には、一方の受光センサが出力する信号強度の波形と他方の受光センサが出力する信号強度の波形の関係が、図５（ａ）と図５（ｂ）の関係となる。この場合、両方の波形で受光位置が一致するピーク（図５の場合、ピーク位置Ｐ３とＰ４）が正規の反射光の受光量を表すピークであり、このピークが発生している受光位置が正規の受光位置となる。
【００７４】
第２実施形態の形状測定装置は基本的には第１実施形態にて説明した形状測定装置１と同じであるが、図４に示す第１信号処理部４６および第２信号処理部４８では照射間距離の推定値を算出せず、第１，第２受光位置検出部４６ａ，４８ａにて検出した受光位置は直接比較演算部４９に出力される。したがって、比較演算部４９は、上記の表１に示したデータセットに変えて、表２に示すデータセットを順番にメモリに記憶する。
【表２】
2008180646.tif 000004
【００７５】
また、比較演算部４９は、図６Ａ，図６Ｂに示すプログラムに代えて、図１０Ａ，図１０Ｂに示すプログラムを実行する。図１０Ａ，図１０Ｂに示すプログラムについては、図６Ａ，図６Ｂに示すプログラムと同一の処理を行う部分について同一のステップ番号で示す。このプログラムは、ステップＳ１１４における比較対象が図６に示すような照射間距離の推定値ＬＡ，ＬＢではなく、受光位置ＪＡ，ＪＢである。また、ステップＳ１３２にて選択されるものは、図６に示すような正規の照射間距離Ｌｄではなく正規の受光位置Ｊｄである。また、ステップＳ１４８およびステップＳ１５０における計算は、図６に示すような近傍のデータセットにおける正規の照射間距離平均と現データセットにおける正規距離候補との差を算出する計算ではなく、近傍のデータセットにおける正規の受光位置平均と現データセットにおける正規受光位置候補との差を算出する計算である。また、ステップＳ１６２にて決定されるものは図６に示すような正規の照射間距離Ｌｄではなく正規の受光位置Ｊｄである。なお、このプログラムのステップＳ１０２〜Ｓ１３８までの処理は、受光位置検出手段が受光センサごとに検出した受光位置をそれぞれ比較し、所定の許容範囲内で一致する受光位置を正規の受光位置として選択する正規受光位置選択手段に相当する。また、このプログラムのステップＳ１４０〜Ｓ１６２までの処理は、正規受光位置選択手段が複数の受光位置を選択した場合に、それ以前に正規受光位置選択手段が選択した受光位置と今回選択した複数の受光位置とを比較し、その比較結果に基づいて正規の受光位置を決定する正規受光位置決定手段に相当する。このプログラムの処理の流れは基本的に図６Ａ，図６Ｂに示すプログラムと同じであるので、その具体的な説明は省略する。本実施形態によれば、正規の受光位置が選択または決定されるので、選択または決定された正規の受光位置から照射間距離を算出し、算出した照射間距離を用いて形状データを作成することができる。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に限らず、様々な変形が可能である。上記実施形態においては、測定カメラ１０はレーザー光をガルバノミラー１６および揺動モータ１８により走査しつつ移動機構（フィードモータ３０）により直線状に移動するものとしたが、レーザー光を走査手段により走査するとともに測定対象からの反射光を走査手段を介して受光器で受光するものであればどのような形態のものでもよい。例えば、測定カメラ１０はレーザー光を２つのガルバノミラーやポリゴンミラーなどにより２方向に走査するものでもよいし、１つのガルバノミラーやポリゴンミラーなどにより１方向に走査するとともに、レーザー光源や受光器を備える筐体を回転させるものでもよい。また、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどを使用せずとも、レーザー光源や受光器を備える筐体を２方向に回転させるものでもよいし、１方向に回転させながら移動機構により直線状に移動するものでもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、イメージセンサをレーザー光源を中心として正反対で等距離の位置（対称位置）に２台配置しているが、レーザー光源を中心として等しい距離にイメージセンサを３台以上配置し、３台以上のイメージセンサが出力する信号において共通する距離から正規の照射間距離を算出してもよい。また、上記第１実施形態の場合は、イメージセンサは、必ずしもレーザー光源から等距離である必要はない。各イメージセンサが出力する信号からレーザー光照射点までの距離を計算して比較しているので、複数のイメージセンサをそれぞれのレーザー光源から異なった距離に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係る形状測定装置の全体図である。
【図２】本実施形態に係る測定カメラをｙ軸方向から見た内部透視図である。
【図３】本実施形態に係る測定カメラをｚ軸方向から見た内部透視図である。
【図４】本実施形態に係るレーザー光照射装置から照射されたレーザー光が測定対象物上に形成された刻印文字部分に照射されたときのレーザー光の反射状態、および、第１，第２イメージセンサに受光された光を表す受光信号を処理するための３次元画像処理装置の内部回路を示す図である。
【図５】本実施形態に係るイメージセンサドライブ回路が出力する画素ごとのデジタルデータを並べて波形として表したグラフであり、（ａ）が第１イメージセンサドライブ回路から出力されるデジタルデータの波形、（ｂ）が第２イメージセンサドライブ回路から出力されるデジタルデータの波形である。
【図６Ａ】第１実施形態に係る比較演算部が実行する正規の照射間距離を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図６Ｂ】第１実施形態に係る比較演算部が実行する正規の照射間距離を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図７】本実施形態において求めた形状データをｘ（またはｙ）−ｚ座標系に表示した図であり、形状データから異常データを除外する異常データ除外処理の一例を示すものである。
【図８】本実施形態において求めた形状データをｘ（またはｙ）−ｚ座標系に表示した図であり、形状データから異常データを除外する異常データ除外処理の他の例を示すものである。
【図９】本実施形態において求めた形状データをｘ−ｙ座標系上に表示した図あり、異常データを基に追加的異常データの算出処理を示すものである。
【図１０Ａ】第２実施形態に係る比較演算部が実行する正規の受光位置を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【図１０Ｂ】第２実施形態に係る比較演算部が実行する正規の受光位置を求めるためのプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１…形状測定装置、１０…測定カメラ、１２…レーザー光源、１２ａ…レーザー光駆動回路、１４…コリメートレンズ、１６…ガルバノミラー、１８…揺動モータ、２４…第１イメージセンサ（受光センサ）、２６…第２イメージセンサ（受光センサ）、３０…フィードモータ、４０…３次元画像処理装置、４１…データ処理回路（データ処理手段）、４６…第１信号処理部、４６ａ…第１受光位置検出部（受光位置検出手段）、４６ｂ…第１距離算出部（距離算出手段）、４８…第２信号処理部、４８ａ…第２受光位置検出部（受光位置検出手段）、４８ｂ…第２距離算出部（距離算出手段）、４９…比較演算部（正規距離選択手段、正規受光位置選択手段、正規距離決定手段、異常データ除外手段）、５０…コントローラ、５２…入力装置、５４…表示装置、ＪＡ，ＪＢ…受光位置、Ｊｄ…正規の受光位置、ＬＡ，ＬＢ…距離推定値、Ｌｄ…正規の照射間距離
【図１】
2008180646.tif 000005
【図２】
2008180646.tif 000006
【図３】
2008180646.tif 000007
【図４】
2008180646.tif 000008
【図５】
2008180646.tif 000009
【図６Ａ】
2008180646.tif 000010
【図６Ｂ】
2008180646.tif 000011
【図７】
2008180646.tif 000012
【図８】
2008180646.tif 000013
【図９】
2008180646.tif 000014
【図１０Ａ】
2008180646.tif 000015
【図１０Ｂ】
2008180646.tif 000016