(57)【要約】【課題】容易、かつ、確実に光軸を調整することが可能な位置形状測定装置を提供する。【解決手段】光軸調整処理時には、処理回路２６０は複数の画素ＰＸにより形成される受光領域を、その中心線により２つの領域に仮想的に分割する。そして、処理回路２６０はその２つの領域の一方（第１の領域）での受光量と他方（第２の領域）での受光量とを算出する。光軸Ａ１と光軸Ａ２とが一致した場合には、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れた状態になる。一方、光軸Ａ２に対して光軸Ａ１がずれた場合には、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とがアンバランスになる。処理回路２６０は算出した受光領域の受光量分布に基づいて、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスに関する受光量バランス情報を生成して出力し、ＬＥＤ２８０を点灯あるいは消灯させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを投射する投光部と、
少なくとも第１の方向に配列されることにより受光領域を形成する複数の受光画素を含み、前記複数の受光画素の各々が前記光ビームを受けて前記複数の受光画素の各々の受光量を示す受光信号を出力する受光素子と、
前記受光素子から前記受光信号を受けることにより前記受光領域における前記光ビームの受光量分布を算出する処理部とを備え、
前記処理部は、前記受光領域の中心を通り、かつ前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿った中心線に対して中心対称な第１および第２の領域について、前記第１の領域での受光量と前記第２の領域での受光量とのバランスに関する受光量バランス情報を生成して出力する、位置寸法測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記受光量バランス情報として、前記第１の領域での受光量と前記第２の領域での受光量とのバランスが取れているか否かを示す情報を生成する、請求項１に記載の位置寸法測定装置。
【請求項３】
前記位置寸法測定装置は、
前記処理部から前記受光量バランス情報を受けることにより点灯および消灯を行なう点灯装置をさらに備え、
前記点灯装置は、前記受光量バランス情報が、前記第１の領域での受光量と前記第２の領域での受光量とのバランスが取れていることを示す場合には、点灯および消灯の一方を行ない、前記受光量バランス情報が、前記第１の領域での受光量と前記第２の領域での受光量とのバランスが取れていないことを示す場合には、点灯および消灯の他方を行なう、請求項２に記載の位置寸法測定装置。
【請求項４】
前記受光素子および前記処理部は、共通の筐体に格納され、
前記点灯装置は、前記筐体の外表面に取り付けられる、請求項３に記載の位置寸法測定装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記受光量バランス情報として、前記第１の領域での受光量と前記第２の領域での受光量とのバランスを取るために要求される前記光軸の移動の向きを示す情報を生成し、
前記光軸の移動の向きは、前記受光領域の中心から前記第１の方向に沿って前記受光領域の一方の端部に至る向きと、前記受光領域の中心から前記第１の方向に沿って前記受光領域の他方の端部に至る向きとのいずれかである、請求項１に記載の位置寸法測定装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記第１の領域での受光量のピーク値である第１のピーク値と、前記第２の領域での受光量のピーク値である第２のピーク値とに基づいて、前記受光量バランス情報を生成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の位置寸法測定装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記第１および第２のピーク値の少なくとも一方が所定値よりも大きい場合には、前記受光量バランス情報を生成し、前記第１および第２のピーク値がともに前記所定値以下の場合には、前記受光量バランス情報に代えて、前記光軸を前記第２の方向に沿って移動させる必要があることを示す情報を生成する、請求項６に記載の位置寸法測定装置。
【請求項８】
前記光ビームは、平行光である、請求項１に記載の位置寸法測定装置。
【請求項９】
第１の方向について中心線対称な強度分布を持つ有効領域を含む光ビームを投射する投光部と、
少なくとも前記第１の方向に配列されることにより受光領域を形成する複数の受光画素を含み、前記複数の受光画素の各々が前記有効領域内の光ビームを受けて前記複数の受光画素の各々の受光量を示す受光信号を出力する受光素子と、
前記受光素子から前記受光信号を受けることにより前記受光領域における前記光ビームの受光量分布を算出する処理部とを備え、
前記処理部は、前記受光量分布から、前記光ビームの前記有効領域に含まれる前記中心線対称な強度分布の中心線に対応する、前記第１の方向に関する位置を算出して、算出した位置と前記受光領域の中心位置との位置ずれに関する情報を生成する、位置寸法測定装置。
【請求項１０】
前記光ビームは、前記光ビームの中心において強度がピークとなる強度分布を有し、
前記処理部は、前記第１の方向に関する位置として、前記受光量分布の強度のピークの位置を算出する、請求項９に記載の位置寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置寸法測定装置に関し、特に、投光器と受光器とを備える位置寸法測定装置において、光学的な位置合わせを容易かつ確実に行なうことが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物に平行光を照射し、その平行光を測定対象物が遮ることにより生じた測定対象物の影の長さを測定することにより測定対象物の寸法あるいは位置を測定する測定装置が知られている。測定精度の観点から、このような測定装置においては平行光の光軸の方向が適切に調整されている必要がある。このため、平行光を発する投光器とその平行光を受ける受光器との相対的な位置を調整する必要がある。
【０００３】
たとえば、特開平４−２４０５０６号公報（特許文献１）は、光学調整器を用いた寸法測定装置の光軸調整方法を開示する。この光学調整器は、投光部から出射される投光ビームを遮断するマスク部を備える。そのマスク部には２つの開口部が形成される。この２つの開口が受光部のスリットと一致するように、かつ、両開口の位置がスリットの中心を通るスリット幅方向の線に関して線対称となるように、マスク部が受光部に取り付けられる。そして、一方の開口だけを塞いだときの受光部の出力と、他方の開口だけを塞いだときの受光部の出力とが等しくなる状態を保ちながら、受光部の出力が最大となるように投光部あるいは受光部の位置が調整される。
【０００４】
また、このような光学調整器を用いずに光軸調整を行なう方法として、たとえば受光器の出力波形をオシロスコープに表示させ、かつ、その波形に基づいてユーザが平行光の光軸を調整する方法も存在する。
【特許文献１】特開平４−２４０５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平４−２４０５０６号公報（特許文献１）に開示される光軸調整方法を用いて光軸を調整する場合には、実稼動時に不要となる光学調整器が必要になる。要するに、この方法を用いた場合には、ユーザが光軸の調整を容易に行なうことができないために光軸調整時の作業工数が大きくなる。
【０００６】
また、ユーザが上述の光学調整器を用いずに光軸の調整を行なう場合には、光軸の方向が適切に調整されたかどうかを確認する手段が存在しない。このため、光軸の調整に慣れていないユーザが光軸を調整した場合には、調整に時間を要するだけでなく、調整が行なわれるたびに光軸の方向が少しずつ変化したりする可能性が生じる。光軸の方向が変化した場合には、測定対象物の影の長さや方向が変化することによる測定精度への影響が生じることが考えられる。
【０００７】
このような問題が生じるのを防ぐために、たとえば投光部と受光部とを連結器具を用いて連結する方法が考えられる。しかしながらこの方法を用いた場合には投光部と受光部との距離が固定されるため、測定対象物の大きさが制限される。言い換えると、測定装置が測定できる測定対象物が限定されるために測定装置の用途が狭まる可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は容易、かつ、確実に光軸を調整することが可能な位置形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は要約すれば、位置寸法測定装置であって、投光部と、受光素子と、処理部とを備える。投光部は、光ビームを投射する。受光素子は、少なくとも第１の方向に配列されることにより受光領域を形成する複数の受光画素を含み、複数の受光画素の各々が光ビームを受けて複数の受光画素の各々の受光量を示す受光信号を出力する。処理部は、受光素子から受光信号を受けることにより受光領域における光ビームの受光量分布を算出する。処理部は、受光領域の中心を通り、かつ第１の方向と垂直な第２の方向に沿った中心線に対して中心線対称な第１および第２の領域について、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスに関する受光量バランス情報を生成して出力する。
【００１０】
好ましくは、処理部は、受光量バランス情報として、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスが取れているか否かを示す情報を生成する。
【００１１】
より好ましくは、位置寸法測定装置は、処理部から受光量バランス情報を受けることにより点灯および消灯を行なう点灯装置をさらに備える。点灯装置は、受光量バランス情報が、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスが取れていることを示す場合には、点灯および消灯の一方を行なう。点灯装置は、受光量バランス情報が、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスが取れていないことを示す場合には、点灯および消灯の他方を行なう。
【００１２】
さらに好ましくは、受光素子および処理部は、共通の筐体に格納される。点灯装置は、筐体の外表面に取り付けられる。
【００１３】
好ましくは、処理部は、受光量バランス情報として、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスを取るために要求される光軸の移動の向きを示す情報を生成する。光軸の移動の向きは、受光領域の中心から第１の方向に沿って受光領域の一方の端部に至る向きと、受光領域の中心から第１の方向に沿って受光領域の他方の端部に至る向きとのいずれかである。
【００１４】
より好ましくは、処理部は、第１の領域での受光量のピーク値である第１のピーク値と、第２の領域での受光量のピーク値である第２のピーク値とに基づいて、受光量バランス情報を生成する。
【００１５】
さらに好ましくは、処理部は、第１および第２のピーク値の少なくとも一方が所定値よりも大きい場合には、受光量バランス情報を生成する。処理部は、第１および第２のピーク値がともに所定値以下の場合には、受光量バランス情報に代えて、光軸を第２の方向に沿って移動させる必要があることを示す情報を生成する。
【００１６】
好ましくは、光ビームは平行光である。
本発明の他の局面に従うと、位置寸法測定装置であって、投光部と、受光素子と、処理部とを備える。投光部は、第１の方向について中心線対称な強度分布を有する有効領域を含む光ビームを投射する。受光素子は、少なくとも第１の方向に配列されることにより受光領域を形成する複数の受光画素を含み、複数の受光画素の各々が有効領域内の光ビームを受けて複数の受光画素の各々の受光量を示す受光信号を出力する。処理部は、受光素子から受光信号を受けることにより受光領域における前記光ビームの受光量分布を算出する。処理部は、受光量分布から、光ビームの有効領域に含まれる中心対称な強度分布の中心線に対応する、第１の方向に関する位置を算出する。処理部は、算出した位置と受光領域の中心位置との位置ずれに関する情報を生成する。
【００１７】
好ましくは、光ビームは、光ビームの中心において強度がピークとなる強度分布を有する。処理部は、第１の方向に関する位置として、受光量分布の強度のピークの位置を算出する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、容易、かつ、確実に光軸を調整することが可能な透過型位置／形状測定装置が実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さないものとする。
【００２０】
図１は、本実施の形態に従う位置寸法測定装置の構成および配置例を示す斜視図である。図１を参照して、測定対象物体３００の位置および／または寸法を測定するための位置寸法測定装置１０は、搬送されてきた測定対象物体３００が存在することとなる領域の両側に配置される、投光器１００および受光器２００を備える。
【００２１】
投光器１００は、電源ケーブル１０５を介して図示しない電源に接続されている。また受光器２００は、ケーブル２０５により図示しないコントローラと接続されている。
【００２２】
図２に示すように、投光器１００の筐体１２０には、出射光を測定対象物体３００へ向けて投射するための開口部１１０が設けられる。開口部１１０には、透明部材１７０が設けられる。
【００２３】
投光器１００から投射された平行光は、図１に示した、受光器２００に設けられた開口部２１０へ入射される。なお平行光の光軸は開口部１１０の中心点１１１を通る。
【００２４】
後ほど詳細に説明するように、受光器２００の開口部２１０には受光素子として複数の画素を備える撮像素子が備えられている。位置寸法測定装置１０は、投光器１００からの投射光が測定対象物体３００によって遮光される際の光量の変化を受光器２００によって検知することにより、測定対象物体３００の存在を検出できる。すなわち開口部２１０に、複数の画素を１次元に配列することによって、測定対象物体３００の位置および／または寸法を測定することが可能となる。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態による位置寸法測定装置１０の構成を示す概略ブロック図である。図３を参照して、投光器１００は、筐体１２０内に格納された、半導体レーザ１３０と、ＡＰＣ（Auto Power Control)回路１５０と、コリメートレンズ１６０と、開口部１１０に設けられた透明部材１７０とを含む。投光器１００は、電源ケーブル１０５によって電源４００と接続されて、動作電力を供給される。
【００２６】
半導体レーザ１３０は、レーザチップ１３５およびモニタ用フォトダイオード１４０を含む。半導体レーザ１３０としては、レーザチップ１３５と、フォトダイオード１４０とが一体的に内蔵された一般的な構成を適用することができる。レーザチップ１３５から出力されたレーザ光は、ガラスウインドウ１３７を通して半導体レーザ１３０の外部に出射されるとともに、フォトダイオード１４０へも入射される。すなわち、フォトダイオード１４０は、レーザチップ１３５から出力されるレーザ光の光出力を検出するために配置されている。
【００２７】
ＡＰＣ回路１５０は、フォトダイオード１４０によって検出された光出力に基づいて、レーザチップ１３５への供給電力（代表的には、供給電流）を制御する。一般的にはレーザチップ１３５が出射するレーザ光のパワーは供給電流に応じて変化する特性を有する。
【００２８】
ＡＰＣ回路１５０は、フォトダイオード１４０により検出された光出力が光出力目標値より低い場合には、レーザチップ１３５へ供給する電流を増加させ、フォトダイオード１４０により検出された光出力が光出力目標値より高い場合には、レーザチップ１３５へ供給する電流を減少させる。この結果、ＡＰＣ回路１５０によって、レーザチップ１３５から出力されるレーザ光の光出力を、光出力目標値に合致した一定値に維持するフィードバック制御が実現される。たとえば、このようなフィードバック制御により、温度変動に対してレーザ光を一定に維持することが可能となる。
【００２９】
ＡＰＣ回路１５０は、さらに、レーザ光を出射中であることを示すＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２２および、半導体レーザ１３０の劣化を示すＬＥＤ１２４の点灯を制御する。たとえば、ＡＰＣ回路１５０は、フォトダイオード１４０によって検知される光出力が所定値以上となったときに、ＬＥＤ１２２を点灯させる。一方、ＡＰＣ回路１５０は、所定量の電流をレーザチップ１３５に供給しても、フォトダイオード１４０によって検知される光出力が劣化判定用の基準値に達しないときに、ＬＥＤ１２４を点灯させる。
【００３０】
半導体レーザ１３０から出射されたレーザ光５００は、コリメートレンズ１６０によって平行光ビームに変換されて、開口部１１０から出射される。開口部１１０には開口部１１０を覆うように透明部材１７０が設けられる。透明部材１７０を設けることによって埃などが投光器１００の内部に入ることを防ぐことができる。
【００３１】
投光器１００から出射されたレーザ光５００は受光器２００に入射される。受光器２００は、撮像素子２５０と、処理回路２６０と、ＬＥＤ２８０とを含む。撮像素子２５０および処理回路２６０は筐体２２０内に格納され、ＬＥＤ２８０は筐体２２０の外表面に取り付けられる。
【００３２】
撮像素子２５０は投光器側の開口部１１０と対向するように設けられた筐体２２０の開口部２１０に対応して配置される。撮像素子２５０は一次元に配列された複数の画素ＰＸを有する。各画素ＰＸは、受光量を示す電気信号（以下、画素信号という）を出力する。
【００３３】
撮像素子２５０としては、代表的にはＣＣＤイメージセンサが適用される。ただし撮像素子２５０としてはＣＣＤイメージセンサに代えてＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることも可能である。ＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合には、消費電力を低減できるとともに画素信号の読出を高速化することができる。
【００３４】
処理回路２６０は、撮像素子２５０から出力された各画素の受光量を示す信号を処理することにより、複数の画素ＰＸにより形成される受光領域の受光量分布を作成する。
【００３５】
図３において、投光器１００から出力されるレーザ光５００（平行光ビーム）の光軸Ａ１は開口部１１０の中心点１１１を通る直線として示され、撮像素子２５０の光軸Ａ２は受光領域の中心点２７１を通る直線として示される。位置寸法測定装置１０において高い測定精度を得るためには光軸Ａ１と光軸Ａ２とが一致するように投光器１００と受光器２００との相対的位置を調整する必要がある。
【００３６】
ユーザは、投光器１００と受光器２００との相対的位置を調整するとき、すなわち光軸調整時には、まず、コントローラ４５０を操作することにより位置寸法測定装置１０の動作モードを光軸調整モードに設定する。このとき処理回路２６０はコントローラ４５０からの指令に応じて光軸調整処理を行なう。
【００３７】
光軸調整処理時には、処理回路２６０は複数の画素ＰＸにより形成される受光領域について、その中心線に対して中心対称な２つの領域の一方（第１の領域）での受光量と他方（第２の領域）での受光量とを算出する。
【００３８】
なお、中心対称な第１および第２の領域とは、中心線によって分けられる２つの領域にわたる場合を含んでもよいが、同一の領域を除く。その理由は、第１および第２の領域の受光量のバランスが分かればよいからである。
【００３９】
光軸Ａ１と光軸Ａ２とが一致した場合には、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れた状態になる。一方、光軸Ａ２に対して光軸Ａ１がずれた場合には、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とがアンバランスになる。
【００４０】
処理回路２６０は算出した受光領域の受光量分布に基づいて、第１の領域での受光量と第２の領域での受光量とのバランスに関する受光量バランス情報を生成して出力する。具体的には、処理回路２６０は、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れている（光軸Ａ１と光軸Ａ２とが一致している）場合にはたとえば論理値「１」を有する信号をＬＥＤ２８０に送信してＬＥＤ２８０を点灯させる。処理回路２６０は、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れていない（光軸Ａ１と光軸Ａ２とがずれている）場合にはたとえば論理値「０」を有する信号をＬＥＤ２８０に送信してＬＥＤ２８０を消灯させる。論理値「１」，「０」は上述の「受光バランス情報」に対応する。
【００４１】
なお、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れていない場合にＬＥＤが点灯し、かつ、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れた場合にＬＥＤが点灯してもよい。また、第１の領域の受光量と第２の領域の受光量とのバランスが取れているときに論理値「０」に応じてＬＥＤ２８０が点灯してもよい。
【００４２】
この受光バランス情報に基づいて、ＬＥＤ２８０が点灯あるいは消灯を行なうことによりユーザは受光器２００の出力を確認する装置（オシロスコープ等）を用意しなくても光軸調整結果を容易に確認することができる。またＬＥＤ２８０は撮像素子２５０および処理回路２６０が格納される筐体２２０に取り付けられているので、光軸調整時においてユーザの視線の動きをできるだけ少なくすることができる。
【００４３】
また処理回路２６０により光軸Ａ１と光軸Ａ２とが一致したかどうか（第１の領域と第２の領域とで受光量のバランスが取れているかどうか）が判定されるので、ユーザが自身の経験に基づいてオシロスコープに表示された出力波形から光軸が調整されたかどうかを判断するよりも確実に光軸Ａ１と光軸Ａ２とを一致させることができる。よって本実施の形態によれば、容易、かつ、確実に光軸を調整することが可能な透過型位置／形状測定装置が実現することができる。
【００４４】
さらに、本実施の形態によれば、投光器１００と受光器２００との相対的な位置合わせ（光軸調整）が容易になるので投光器１００と受光器２００との間の距離を広げることができる。これにより測定対象物の大きさに関する制限が緩やかになるため、位置寸法測定装置の汎用性を高めることができる。また、ユーザが光軸調整を容易に行なうことができるので投光器１００と受光器２００との距離を広げても所定の測定精度を確保することが可能になる。
【００４５】
処理回路２６０は、作成した受光量バランスの情報、および、各画素の受光量の情報をケーブル２０５によって接続されたコントローラ４５０へ対して送出する。
【００４６】
たとえば、コントローラ４５０は、図４に示されるように構成され、受光器２００の位置微調整や測定条件設定に関する指示を入力するための操作部４５２と、処理回路２６０によって処理されたＣＣＤイメージセンサからの出力結果に対応する情報を示す表示部４５４とが示される。たとえば、表示部４５４には、測定対象物体３００のエッジ位置を示す情報が数値化されて表示される。
【００４７】
表示部４５４は、７セグメント表示装置である表示装置４５６，４５８を含む。光軸調整時には、表示装置４５６に受光量のバランスに関する情報が表示され、表示装置４５８に受光量の情報が表示される。
【００４８】
また、コントローラ４５０の内部には、処理回路２６０からの情報を処理して処理結果を表示部４５４に表示させたり、ユーザによる操作部４５２の操作結果に応じて所定の処理を行なったりする処理回路が格納される。
【００４９】
図３に戻り、受光器２００は、コントローラ４５０を介して電源４１０と接続される。また、コントローラ４５０にさらにコンピュータ端末４６０を接続することにより処理回路２６０によって処理された測定結果を、コンピュータ端末４６０の画面に表示させてもよい。
【００５０】
図５は、本実施の形態に係る位置寸法測定装置１０の光軸調整をより詳しく説明する図である。図６は、撮像素子２５０の受光領域における受光量分布を示す図である。
【００５１】
図５および図６を参照して、本実施の形態では撮像素子２５０に含まれる複数の画素（図３に示す画素ＰＸ）が並べられた第１の方向を「左右方向」と定義する。
【００５２】
複数の画素は受光領域２９０を形成する。受光領域２９０の中心点から第１の方向に沿って受光領域２９０の一方の端部に至る向きが左向きであり、受光領域２９０の中心点から第２の方向に沿って受光領域２９０の他方の端部に至る向きが右向きである。
【００５３】
また、左右方向に垂直な第２の方向を「上下方向」と定義する。
図５は、平行光ビームの光軸と、撮像素子２５０の光軸とが一致している状態を示す。２つの光軸は１つに重なるので、図５では重なった状態の２つの光軸を１つの光軸Ｘ１として示す。光軸Ｘ１は受光領域２９０の中心点２７１を通るとともに撮像素子２５０の光軸が投光器１００に設けられた開口部１１０の中心点１１１を通る。この状態において受光器２００側のＬＥＤ２８０が点灯する。
【００５４】
図３に示す処理回路２６０は光軸調整時に、中心点２７１を通り、かつ、複数の画素の配置方向に垂直な中心線により受光領域２９０を領域２９１，２９２に仮想的に分割する。以後は領域２９１，２９２をそれぞれ「左領域」および「右領域」とも称するものとする。なお「右領域」および「左領域」は上述の第１および第２の領域にそれぞれ相当する。
【００５５】
図５に示す投光器１００および受光器２００の配置状態において、受光量は図６（Ａ）に示すように右領域と左領域とで均等となる。これに対し、投光器１００が図５の右方向にずれた場合には、図６（Ｂ）に示すように右領域における受光量のピーク値ＰＲが左領域における受光量のピーク値ＰＬよりも大きくなる。なお投光器１００が図５の左方向にずれた場合には、ピーク値ＰＬがピーク値ＰＲよりも大きくなる。
【００５６】
処理回路２６０は、ピーク値ＰＬ，ＰＲの各々と受光量レベルしきい値ＴＬＶＬとを比較して、ピーク値ＰＬ，ＰＲの少なくとも一方が受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも大きい場合に上述の受光量バランス情報を生成する。受光量レベルしきい値ＴＬＶＬは、たとえば設計や実験などにより適切に定めることができる。
【００５７】
平行光ビームの光軸が上下方向にずれている場合には、受光領域２９０に入射される平行光ビームの光量が小さいため、受光領域２９０の受光量が低下する（あるいは受光量がほぼ０となる）。すなわち、ピーク値ＰＬ，ＰＲの少なくとも一方が受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも大きくなるように平行光ビームの光軸を上下方向に移動させることで、平行光ビームの光軸の上下方向のずれをなくすことができる。このような状態で、処理回路２６０はピーク値ＰＲ，ＰＬの差分（＝ＰＲ−ＰＬ）に基づいて受光量バランス情報を生成する。これにより、ユーザが平行光ビームの光軸の左右方向のずれをなくすよう平行光ビームの光軸を左右方向に移動させれば、平行光ビームの光軸が上下左右のいずれの方向にも調整された状態、すなわち、撮像素子２５０の光軸と一致した状態を得ることができる。
【００５８】
図７は、光軸調整時のコントローラ４５０の表示を示す図である。この表示はコントローラ４５０内部の処理回路が処理回路２６０から受光量ピーク値および受光量の情報を受けて受光量分布を算出し、かつ受光量分布に基づいて受光量バランス情報を生成して出力することにより実現される。なおこの表示処理を行なうときのコントローラ４５０内部の処理回路は本発明の「処理部」を実現する。
【００５９】
図７を参照して、表示装置４５６には受光バランスが複数の縦棒（バー）により表示され、表示装置４５８には受光量を示す数値が表示される。なお、具体的には、複数のバーの各々は７セグメント表示の一部のみ表示されることにより実現される。
【００６０】
図８は、コントローラ４５０の表示装置４５６に表示される受光量バランス情報の例を示す図である。図８を参照して、投光器１００が左右方向にずれた場合には、コントローラ４５０内部の処理回路は、受光量バランス情報として、右領域での受光量と左領域での受光量とのバランスを取るために平行光ビームの光軸を左向きおよび右向きのいずれに移動させることが必要であるかを示す情報を生成し、その情報を出力する。表示装置４５６は、その情報をバーにより表示する。具体的には、（Ａ）に示すように投光器１００を左方向に動かす必要がある場合には、左端のバーの表示が欠けた状態になる。投光器１００を右方向に動かす必要がある場合には右端のバーの表示が欠けた状態になる。
【００６１】
投光器１００が上下方向にずれることにより、右領域での受光量のピーク値ＰＲおよび左領域での受光量のピーク値ＰＬのいずれも受光量レベルしきい値ＴＬＶＬより低くなった場合、コントローラ４５０内部の処理回路は、受光量バランス情報に代えて光軸を上下方向に沿って移動させる必要があることを示す情報を生成し、その情報を出力する。具体的には、（Ｂ）に示すように、両端のバーの表示が欠けた状態になる。
【００６２】
また、投光器１００および受光器２００の間に遮光物が存在したり投光面（あるいは受光面）が汚れていたりする場合には、受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも受光量が小さい画素の数が所定数以上となることがある。この場合にはコントローラ４５０内部の処理回路は、上記の（Ａ），（Ｂ）のいずれとも異なる表示を表示装置４５６に行なわせるための情報を生成して出力する。具体的には（Ｃ）に示すように、複数のバーのうち中央のバーが欠けた状態となる。
【００６３】
このようにコントローラ４５０内部の処理回路は平行光ビームの光軸を上下左右のいずれの向きに動かすかを示す情報を生成して出力する。さらに表示装置４５６はこの情報を表示する。これによりユーザは平行光ビームの光軸をどの向きに移動させればよいかを容易に把握することができる。よって光軸を容易、かつ確実に調整できる。
【００６４】
図９は、図３の処理回路２６０およびコントローラ４５０が実行する処理を説明するフローチャートである。なお、この処理はユーザがコントローラ４５０を操作することによりコントローラ４５０の動作モードが光軸調整モードに設定されたときに開始される。
【００６５】
図９および図３を参照して、処理が開始されると、処理回路２６０は、撮像素子２５０から各画素の受光量を示す画素信号を受けることにより受光量分布である受光波形を取得する（ステップＳ１）。処理回路２６０は、この受光量分布に基づいて右領域における受光量のピーク値を算出し、その値をピーク値ＰＲに設定する（ステップＳ２）。同様に処理回路２６０は、受光量分布に基づいて左領域における受光量のピーク値を算出し、その値をピーク値ＰＬに設定する（ステップＳ３）。なお、処理回路２６０は画像信号が示す各画素の受光量、およびピーク値ＰＲ，ＰＬの値をコントローラ４５０に送信する。
【００６６】
続いて、処理回路２６０は、ピーク値ＰＲが受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも大きいか、あるいは、ピーク値ＰＬが受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも大きいかを判定する（ステップＳ４）。ピーク値ＰＲ，ＰＬがともに受光量レベルしきい値ＴＬＶＬ以下である場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理回路２６０は、受光器２００のＬＥＤ２８０を消灯させる（ステップＳ７）。ピーク値ＰＲ，ＰＬの少なくとも一方が受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも大きい場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理回路２６０はステップＳ５の処理を実行する。
【００６７】
ステップＳ５において、処理回路２６０はピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差の絶対値（｜ＰＲ−ＰＬ｜）が受光量バランスしきい値Ｔｄｉｆよりも小さいか否かを判定する。この受光量バランスしきい値Ｔｄｉｆは、たとえば実験に基づいて適切な値（好ましくは０）に定められる。
【００６８】
処理回路２６０は、上述した絶対値が受光量バランスしきい値Ｔｄｉｆよりも小さい場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、受光器２００のＬＥＤ２８０を点灯させ（ステップＳ６）、そうでない場合はＬＥＤ２８０を消灯させる（ステップＳ７）。
【００６９】
続いてコントローラ４５０（より特定的にはコントローラ４５０の内部の処理回路であるが、以下では単に「コントローラ」と呼ぶ）は、ステップＳ１０〜Ｓ１３，ＳＥの処理を実行する。コントローラ４５０は、ピーク値ＰＲがピーク値ＰＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００７０】
ピーク値ＰＲがピーク値ＰＬよりも大きい場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、コントローラ４５０はピーク値ＰＲを表示装置４５８による受光量の表示に反映させる（ステップＳ１１）。この場合、ピーク値ＰＲの値が受光量として表示される。一方、ピーク値ＰＬがピーク値ＰＲ以上の場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、コントローラ４５０はピーク値ＰＬを表示装置４５８による受光量の表示に反映させる（ステップＳ１２）。この場合、ピーク値ＰＬの値が受光量として表示される。
【００７１】
ステップＳ１１またはＳ１２の処理が終了すると、コントローラ４５０は、ピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差分を算出し、その差分に基づいて図８の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかに示すバー表示を表示装置４５６に表示させる（ステップＳ１３）。
【００７２】
コントローラ４５０は、ピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差の絶対値が受光量バランスしきい値Ｔｄｉｆより大きい場合には、ピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差が負の値および正の値のいずれであるかを判定する。コントローラ４５０は、ピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差が負の値であるときには、左端のバーの表示が欠けた状態となるように表示装置４５６にバー表示を行なわせ、ピーク値ＰＲとピーク値ＰＬとの差が正の値であるときには右端のバーの表示が欠けた状態となるように表示装置４５６にバー表示を行なわせる。このようにしてコントローラ４５０は図８の（Ａ）に示すバー表示を実行する。
【００７３】
なおコントローラ４５０は、ピーク値ＰＲ，ＰＬがともに受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも低い場合には、図８（Ｂ）に示すように、複数のバーのうち両端のバーを除いた残りを表示させる。また、コントローラ４５０は、画像信号に基づいて受光量レベルしきい値ＴＬＶＬよりも受光量が小さい画素の数を求める。その数が所定数以上である場合には、コントローラは、図８（Ｃ）に示すように、複数のバーのうち中央のバーを除いた残りを表示させる。
【００７４】
コントローラ４５０は、ステップＳ１３の処理が終了すると、ユーザによる光軸調整終了操作が行なわれたか否かを判定する（ステップＳＥ）。ユーザが光軸調整終了操作を行なった場合（ステップＳＥにおいてＹＥＳ）、コントローラ４５０は光軸調整処理を終了する。ユーザが光軸調整終了操作を行なっていない場合（ステップＳＥにおいてＮＯ）、全体の処理はステップＳ１に戻される。
【００７５】
さらに、本実施の形態によれば、コンピュータ端末４６０は、コントローラ４５０を介して、処理回路２６０からピーク値ＰＲ，ＰＬおよび各画素の受光量の情報を受ける。そしてコンピュータ端末４６０は、これらの情報に基づいて、平行光ビームの光軸の調整方向をユーザに案内するための表示を行なう。
【００７６】
コンピュータ端末４６０は、ソフトウェアによる情報処理を実行することにより上述の処理を行なう。この場合のコンピュータ端末４６０は本発明の「処理部」の機能を実現する。
【００７７】
図１０は、コンピュータ端末４６０による表示の第１の例を説明する図である。図１０を参照して、コンピュータ端末４６０は、各画素の受光量の受光量に基づいて、受光領域の受光量分布を表わす波形をモニタ画面に表示する。画面に表示される受光量分布の情報が受光量バランス情報に相当する。
【００７８】
なお、ユーザの操作によって、画面に表示された受光波形をコンピュータ端末４６０に記憶させたり、コンピュータ端末４６０に記憶された受光波形を画面に表示させたりすることも可能である。
【００７９】
さらに、ユーザの操作によってコンピュータ端末４６０に記憶された受光波形と、現在の受光波形とを重ねて表示することも可能である。たとえばコンピュータ端末４６０に過去の光軸調整時の受光波形を記憶させておけば、ユーザは光軸を調整する時に、現在の受光波形とコンピュータ端末４６０に記憶された受光波形とがほぼ一致するように投光器１００を動かしながら光軸を調整することが可能になる。
【００８０】
図１１は、コンピュータ端末４６０による表示の第２の例を説明する図である。図１１を参照して、コンピュータ端末４６０の画面には投光器１００、受光器２００および、投光器１００を上下左右のいずれの方向に動かせばよいかを案内するための矢印が表示される。この矢印の情報が受光量バランス情報に相当する。
【００８１】
図１２は、光軸調整方向と図１１に示す矢印の表示との対応関係を説明する図である。図１２を参照して、投光器１００を上下方向に動かす必要がある場合には、（Ａ）に示すように上下方向の矢印が表示される。なおユーザの注意を引くことが可能なように矢印の色はたとえば赤色に設定される。
【００８２】
投光器１００を左（あるいは右）方向に動かす必要がある場合には、（Ｂ）に示されるように、上下方向の矢印と左（あるいは右）方向の矢印が表示される。ただしこの場合には投光器１００を上下方向に動かす必要がない。このため、投光器１００を上下方向に動かす必要がないことをユーザが把握しやすいよう上下方向の矢印は緑色に表示される。一方、左（あるいは右）方向の矢印の色は（Ａ）と同様に赤色に表示される。
【００８３】
平行光ビームの光軸が撮像素子の光軸と一致した場合には（Ｃ）に示すように、上下左右の各方向の矢印が表示される。この場合も矢印の色はたとえば緑色に設定される。図１１および図１２に示すように投光器１００を動かす方向を案内することによりユーザは光軸を容易に調整することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、受光量バランス情報を生成するために右領域での受光量のピーク値および左領域での受光量のピーク値を用いている。しかしながら右領域での受光量の積分値と左領域での受光量の積分値とを用いて受光量バランス情報を生成してもよい。ただし、本実施の形態のように、受光量のピーク値を用いることによって、処理回路２６０の演算負荷を低減することが可能となる。
【００８５】
さらに本実施の形態では撮像素子における画素の配置方向は１次元方向とした。ただし２次元方向（行列状）に画素が配置された撮像素子を用い、上述した左右方向における光軸調整方法と同様の方法を用いて上下方向の光軸調整を行なってもよい。
【００８６】
さらに、本発明では光ビームのピーク位置に基づいて、光ビームの光軸と、受光領域の中心位置との位置ずれに関する情報を生成することも可能である。本実施の形態に示されるように投光部から発せられる光ビームは、画素の配置方向（第１の方向）について中心線対称な強度分布を持つ有効領域を含む。また、受光素子は、その有効領域内の光ビームを受ける。処理部は、受光素子からの受光信号に基づいて受光領域の受光量分布を生成する。この際、処理部は、受光量分布から光ビームの有効領域に含まれる中心線対称な強度分布のその中心線について、第１の方向に関連する位置を算出する。すなわち処理部は、中心線に対応する第１の方向に関連する位置を算出する。そして、処理部はその算出位置と受光領域の中心位置との位置ずれに関する情報を生成する。
【００８７】
なお好ましくは、光ビームは、その中心にピークを持つ強度分布を有する。そして処理部はピーク位置を算出する。これにより処理部は光ビームの光軸と、受光領域の中心位置との位置ずれに関する情報を生成することができる。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施の形態に従う位置寸法測定装置の構成および配置例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した投光器を正面（光出射側）から見た図である。
【図３】本発明の実施の形態による位置寸法測定装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】図３に示したコントローラの外観図である。
【図５】本実施の形態に係る位置寸法測定装置１０の光軸調整をより詳しく説明する図である。
【図６】撮像素子２５０の受光領域における受光量分布を示す図である。
【図７】光軸調整時のコントローラ４５０の表示を示す図である。
【図８】コントローラ４５０の表示装置４５６に表示される受光量バランス情報の例を示す図である。
【図９】図３の処理回路２６０およびコントローラ４５０が実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１０】コンピュータ端末４６０による表示の第１の例を説明する図である。
【図１１】コンピュータ端末４６０による表示の第２の例を説明する図である。
【図１２】光軸調整方向と図１１に示す矢印の表示との対応関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  位置寸法測定装置、１００  投光器、１０５  電源ケーブル、１１０  開口部、１１１  中心点、１２０  筐体、１３０  半導体レーザ、１３５  レーザチップ、１３７  ガラスウインドウ、１４０  フォトダイオード、１５０  ＡＰＣ回路、１６０  コリメートレンズ、１７０  透明部材、２００  受光器、２０５  ケーブル、２１０  開口部、２２０  筐体、２５０  撮像素子、２６０  処理回路、２７１  中心点、２９０  受光領域、２９１，２９２  領域、３００  測定対象物体、４００，４１０  電源、４５０  コントローラ、４５２  操作部、４５４  表示部、４５６，４５８  表示装置、４６０  コンピュータ端末、５００  レーザ光、Ａ１，Ａ２，Ｘ１  光軸、ＰＸ  画素。
【図１】
2008275462.tif 000003
【図２】
2008275462.tif 000004
【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】
2008275462.tif 000009
【図８】
2008275462.tif 000010
【図９】
2008275462.tif 000011
【図１０】
2008275462.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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