(57)【要約】【課題】簡単なシステムで高精度の測定を行うことができ、しかも安価な距離測定方法および距離測定装置を提供する。【解決手段】光照射手段により測定対象物に光を照射して、測定対象物のイメージ・センサ上における反射光の結像位置に基づいて測定対象物の距離を測定する距離測定方法において、所定の条件下で第１の基準対象物からの反射光による結像位置と第１の基準対象物の距離とを対応させた距離変換テーブルを、所定の条件下で取得した第２の基準対象物からの反射光による結像位置と任意の条件下で取得した第２の基準対象物からの反射光による結像位置との差分を所定の係数で可変した値を補正値として補正し、任意の条件下における測定対象物からの反射光による結像位置から補正された距離変換テーブルによって任意の条件下での光照射手段と測定対象物との距離を算出するようにしたものである。【選択図】        図９
2008096450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射手段によりターン・テーブル上に載置された測定対象物に光を照射して、前記測定対象物からの反射光をイメージ・センサ上に結像させ、前記イメージ・センサ上における反射光の結像位置に基づいて前記測定対象物との距離を測定する距離測定処理を行う距離測定方法において、
ターン・テーブル上に載置された第１の基準対象物に所定の条件下で前記ターン・テーブルの回転と同期して該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転する光照射手段によりレーザー光を照射し、前記第１の基準対象物からの反射光を受光したイメージ・センサ上の結像位置を、前記光照射手段と前記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する第１のステップと、
前記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、前記第１のステップにおける前記所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光を照射し、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する第２のステップと、
前記第２の基準対象物に任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を前記第２のステップにより取得された基準結像位置から減算することにより、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置と、前記第２のステップにより取得された前記基準結像位置との差分を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された差分を所定の係数で可変した値を補正値として、該補正値を前記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより前記距離変換テーブルを補正する第４のステップと、
測定対象物に前記第３のステップにおける前記任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記測定対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置から前記第４のステップで補正された距離変換テーブルによって前記光照射手段と前記測定対象物との距離を算出する第５のステップと
を有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
光照射手段によりターン・テーブル上に載置された測定対象物に光を照射して、前記測定対象物からの反射光をイメージ・センサ上に結像させ、前記イメージ・センサ上における反射光の結像位置に基づいて前記測定対象物との距離を測定する距離測定処理を行う距離測定方法において、
ターン・テーブル上に載置された第１の基準対象物に所定の条件下で前記ターン・テーブルの回転と同期して該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転する光照射手段によりレーザー光を照射し、前記第１の基準対象物からの反射光を受光したイメージ・センサ上の結像位置を、前記光照射手段と前記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する第１のステップと、
前記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、前記第１のステップにおける前記所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光を照射し、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する第２のステップと、
前記第２の基準対象物に任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を前記第２のステップにより取得された基準結像位置から減算することにより、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置と、前記第２のステップにより取得された前記基準結像位置との差分を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された差分と、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置が前記ターン・テーブル上の原点から近いほど前記第３のステップで算出された差分が小さくなり、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置が前記ターンテーブル上の原点から遠いほど前記第３のステップで段出された差分が大きくなる所定の係数とを用いて算出された値を補正値として、該補正値を前記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより前記距離変換テーブルを補正する第４のステップと、
測定対象物に前記第３のステップにおける前記任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記測定対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置から前記第４のステップで補正された距離変換テーブルによって前記光照射手段と前記測定対象物との距離を算出する第５のステップと
を有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項３】
測定対象物を載置するターン・テーブルと、
前記ターン・テーブルの回転と同期して該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転し、前記測定対象物にレーザー光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段からレーザー光を照射された前記測定対象物からの反射光を結像させるイメージ・センサと、
第１の基準対象物に所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第１の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を、前記光照射手段と前記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する距離変換テーブル生成手段と、
前記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、前記所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する基準結像位置取得手段と、
前記第２の基準対象物に任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を前記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置から減算することにより、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置と、前記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段により算出された差分を所定の係数で可変した値を補正値として、該補正値を前記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより前記距離変換テーブルを補正する補正手段と、
前記測定対象物に前記任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記測定対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置から前記補正手段により補正された前記距離変換テーブルによって前記光照射手段と前記測定対象物との距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
測定対象物を載置するターン・テーブルと、
前記ターン・テーブルの回転と同期して該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転し、前記測定対象物にレーザー光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段からレーザー光を照射された前記測定対象物からの反射光を結像させるイメージ・センサと、
第１の基準対象物に所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第１の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を、前記光照射手段と前記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する距離変換テーブル生成手段と、
前記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、前記所定の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する基準結像位置取得手段と、
前記第２の基準対象物に任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置を前記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置から減算することにより、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置と、前記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段により算出された差分と、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置が前記ターン・テーブル上の原点から近いほど前記差分算出手段により算出された差分が小さくなり、前記第２の基準対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置が前記ターン・テーブル上の原点から遠いほど前記差分算出手段により算出された差分が大きくなる所定の係数とを用いて算出された値を補正値として、該補正値を前記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより前記距離変換テーブルを補正する補正手段と、
前記測定対象物に前記任意の条件下で前記光照射手段によりレーザー光が照射され、前記測定対象物からの反射光を受光した前記イメージ・センサ上の結像位置から前記補正手段により補正された前記距離変換テーブルによって前記光照射手段と前記測定対象物との距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定方法および距離測定装置に関し、さらに詳細には、レーザー・ビームなどの光を測定対象物に照射して、当該測定対象物からの反射光に基づいて当該測定対象物との距離を測定する三角測量法を用いた距離測定に用いて好適な距離測定方法および距離測定装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「測定対象物」とは、例えば、３次元の空間的広がりをもつ不透明かつ表面が粗面の所定の材料により形成された物体などを意味し、こうした物体の表面には単数または複数の色（色彩）が施されていてもよい。
【背景技術】
【０００３】
従来より、例えば、三角測量法を応用した光学式の距離測定装置が知られている。
【０００４】
こうした距離測定装置においては、対象物にレーザー・ビームを照射するレーザー・ダイオードと、レーザー・ダイオードからレーザー・ビームを照射された対象物からの反射光を受光する受光レンズと、受光レンズにより受光された反射光の画像を結像させるイメージ・センサとが設けられている。
【０００５】
上記した距離測定装置においては、受光レンズが対象物からの反射光を受光し、受光した対象物からの反射光に応じてイメージ・センサから出力される受光波形に基づいて、測定対象物との間の距離が測定される。
【０００６】
こうした従来の距離測定装置においては、受光レンズなど光学系部品の温度変化によって、精度の高い測定を行うことができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、従来の距離測定装置においては、精度の高い測定を行うために、距離測定時の温度を測定し、温度変化に応じた補正するようになされていたり、あるいは、温度変化に応じた補正を行う光学部品を別途配設するようになされていた。
【０００８】
ところが、従来の距離測定装置のように、温度測定を行って温度変化に応じた補正を行うようにすると、距離測定装置全体のシステムが複雑化してしまうという新たな問題点を招来することになり、また、距離測定装置に光学部品を別途配設すると、装置全体の構成が複雑化して部品点数や製造コストなどが増大するという新たな問題点を招来することとなっていた。
【０００９】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単なシステムで高精度の測定を行うことができ、しかも安価な距離測定方法および距離測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、光照射手段によりターン・テーブル上に載置された測定対象物に光を照射して、上記測定対象物からの反射光をイメージ・センサ上に結像させ、上記イメージ・センサ上における反射光の結像位置に基づいて上記測定対象物との距離を測定する距離測定処理を行う距離測定方法において、ターン・テーブル上に載置された第１の基準対象物に所定の条件下で上記ターン・テーブルの回転と同期して当該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転する光照射手段によりレーザー光を照射し、上記第１の基準対象物からの反射光を受光したイメージ・センサ上の結像位置を、上記光照射手段と上記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する第１のステップと、上記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、上記第１のステップにおける上記所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光を照射し、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する第２のステップと、上記第２の基準対象物に任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を上記第２のステップにより取得された基準結像位置から減算することにより、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置と、上記第２のステップにより取得された上記基準結像位置との差分を算出する第３のステップと、上記第３のステップで算出された差分を所定の係数で可変した値を補正値として、当該補正値を上記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより上記距離変換テーブルを補正する第４のステップと、測定対象物に上記第３のステップにおける上記任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記測定対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置から上記第４のステップで補正された距離変換テーブルによって上記光照射手段と上記測定対象物との距離を算出する第５のステップとを有するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、光照射手段によりターン・テーブル上に載置された測定対象物に光を照射して、上記測定対象物からの反射光をイメージ・センサ上に結像させ、上記イメージ・センサ上における反射光の結像位置に基づいて上記測定対象物との距離を測定する距離測定処理を行う距離測定方法において、ターン・テーブル上に載置された第１の基準対象物に所定の条件下で上記ターン・テーブルの回転と同期して当該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転する光照射手段によりレーザー光を照射し、上記第１の基準対象物からの反射光を受光したイメージ・センサ上の結像位置を、上記光照射手段と上記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する第１のステップと、上記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、上記第１のステップにおける上記所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光を照射し、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する第２のステップと、上記第２の基準対象物に任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を上記第２のステップにより取得された基準結像位置から減算することにより、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置と、上記第２のステップにより取得された上記基準結像位置との差分を算出する第３のステップと、上記第３のステップで算出された差分と、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置が上記ターン・テーブル上の原点から近いほど上記第３のステップで算出された差分が小さくなり、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置が上記ターンテーブル上の原点から遠いほど上記第３のステップで段出された差分が大きくなる所定の係数とを用いて算出された値を補正値として、当該補正値を上記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより上記距離変換テーブルを補正する第４のステップと、測定対象物に上記第３のステップにおける上記任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記測定対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置から上記第４のステップで補正された距離変換テーブルによって上記光照射手段と上記測定対象物との距離を算出する第５のステップとを有するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、測定対象物を載置するターン・テーブルと、上記ターン・テーブルの回転と同期して当該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転し、上記測定対象物にレーザー光を照射する光照射手段と、上記光照射手段からレーザー光を照射された上記測定対象物からの反射光を結像させるイメージ・センサと、第１の基準対象物に所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第１の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を、上記光照射手段と上記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する距離変換テーブル生成手段と、上記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、上記所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する基準結像位置取得手段と、上記第２の基準対象物に任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を上記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置から減算することにより、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置と、上記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置との差分を算出する差分算出手段と、上記差分算出手段により算出された差分を所定の係数で可変した値を補正値として、当該補正値を上記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより上記距離変換テーブルを補正する補正手段と、上記測定対象物に上記任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記測定対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置から上記補正手段により補正された上記距離変換テーブルによって上記光照射手段と上記測定対象物との距離を算出する距離算出手段とを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、測定対象物を載置するターン・テーブルと、上記ターン・テーブルの回転と同期して当該回転の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持して回転し、上記測定対象物にレーザー光を照射する光照射手段と、上記光照射手段からレーザー光を照射された上記測定対象物からの反射光を結像させるイメージ・センサと、第１の基準対象物に所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第１の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を、上記光照射手段と上記第１の基準対象物との距離に対応させて記憶した距離変換テーブルを生成する距離変換テーブル生成手段と、上記光照射手段により照射されるレーザー光のスポット径が最小となる位置に配置された第２の基準対象物に、上記所定の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を基準結像位置として取得する基準結像位置取得手段と、上記第２の基準対象物に任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置を上記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置から減算することにより、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置と、上記基準結像位置取得手段により取得された基準結像位置との差分を算出する差分算出手段と、上記差分算出手段により算出された差分と、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置が上記ターン・テーブル上の原点から近いほど上記差分算出手段により算出された差分が小さくなり、上記第２の基準対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置が上記ターン・テーブル上の原点から遠いほど上記差分算出手段により算出された差分が大きくなる所定の係数とを用いて算出された値を補正値として、当該補正値を上記距離変換テーブルにおけるイメージ・センサ上の結像位置に加算することにより上記距離変換テーブルを補正する補正手段と、上記測定対象物に上記任意の条件下で上記光照射手段によりレーザー光が照射され、上記測定対象物からの反射光を受光した上記イメージ・センサ上の結像位置から上記補正手段により補正された上記距離変換テーブルによって上記光照射手段と上記測定対象物との距離を算出する距離算出手段とを有するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上説明したように構成されているので、簡単なシステムで高精度の測定を行うことができ、しかも安価な距離測定方法および距離測定装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による距離測定方法および距離測定装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００１７】
ここで、図１乃至図２には、本発明による距離測定装置の実施の形態の一例を示す概略構成斜視図が示されている。なお、図１は、距離測定装置を上方から見た場合の概略構成斜視図であり、図２は、距離測定装置を下方から見た場合の概略構成斜視図（なお、第１柱部材１４（後述する）は、理解を容易にするために省略している。）である。
【００１８】
また、図３は、距離測定装置を上方から見た場合のレーザー・ダイオードを中心に示した概略構成説明図であり、図４は、距離測定装置の回転機構の概念図である。図５には、距離測定装置の全体の動作を制御する制御システムを中心に示したブロック構成図が示されている。
【００１９】
そして、この距離測定装置１０は、長方体状のベース１２と、ベース１２の上面１２ａ側の一方の端部に所定の間隔を開けて対向して立設された第１柱部材１４および第２柱部材１６と、第１柱部材１４の上面と第２柱部材１６の上面との間を架橋する上面部材１８と、ベース１２の上面１２ａ側に配設されたターン・テーブル用ベース２０と、ターン・テーブル用ベース２０の上面２０ａ側に配置されて互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とにより定義される直交座標系におけるＸ−Ｙ平面を形成するとともにＺ軸方向周りに図１における矢印Ａ方向（時計回り方向）と矢印Ｂ方向（反時計回り方向）とにそれぞれ回転自在に配置された第１の回転手段としてのターン・テーブル２２と、第１柱部材１４と第２柱部材１６との間において当該第１柱部材１４および第２柱部材１６の軸方向（Ｚ軸方向）に沿って配設されるとともにＺ軸方向周りに図１における矢印Ｃ方向（時計回り方向）と矢印Ｄ方向（反時計回り方向）とにそれぞれ回転自在とされた第２の回転手段としての回転支柱２４と、回転支柱２４に直動ベアリング２６を介してＺ軸方向に沿って上下方向に移動自在に配設されるとともに、当該回転支柱２４のＺ軸方向周りの回転に伴って回転するヘッド２８と、ターン・テーブル用ベース部材２０の上面２０ａにターン・テーブル２２に近接して配設された基準対象物７０とを有している。
【００２０】
なお、上記した距離測定装置１０は、後述するターン・テーブル用モーター４０、回転支柱用モーター４６、ヘッド用モーター５４の駆動制御を含む全体の動作をマイクロ・コンピューター１００により制御されているものである。
【００２１】
また、符号３４は上面部材１８に回転支柱２４の上端部を回転自在に支持するためのベアリングであり、符号３６はベース１２に回転支柱２４の下端部を回転自在に支持するためのベアリングである。
【００２２】
そして、ヘッド２８には、出射点７２ａから光としてレーザー・ビームを照射する照射手段としてのレーザー・ダイオード７２と、レーザー・ダイオード７２から照射されたレーザー・ビームが入射する投光レンズ７４と、レーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを照射された測定対象物２００などからの反射光が入射する受光レンズ７６と、受光レンズ７６が受光した反射光の拡散反射成分を受光し、反射光の画像を結像するイメージ・センサとしてのＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）７８とがそれぞれ所定の方向に向けて固定的に配設されている。なお、ヘッド２８は、レーザー・ダイオード７２を駆動するレーザー・ダイオード駆動回路８０と、ＣＣＤ７８を駆動するＣＣＤ駆動回路８２とを備えている。
【００２３】
また、投光レンズ７４と受光レンズ７６とは、それぞれプラスチック製のレンズである。投光レンズ７４の焦点位置は、基準対象物７０の測定面７０ａにおいて、レーザー・ダイオード７２から投光レンズ７４を介して投光されるレーザー・ビームのスポット径が最小になるようにして設定されている。
【００２４】
ターン・テーブル２２は、略円形形状の上面２２ａを備えている。なお、本明細書においては、「ターン・テーブル２２の回転中心」を、「ターン・テーブル２２の原点Ｃ（図１ならびに図３参照）」と適宜に称することとする。また、この実施の形態においては、ターン・テーブル２２の上面２２ａの半径ｒは１３０ｍｍに設定されている（従って、直径２ｒは２６０ｍｍである。）。そして、ターン・テーブル２２の原点Ｃとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ１は、２３０ｍｍに設定されている。
【００２５】
また、基準対象物７０は、全体は略板状体であり、例えば、金属により形成され、表面には防錆加工が施されている。そして、平面状の測定面７０ａ側をヘッド２８に対向させるようにして、ターン・テーブル用ベース部材２０の上面２０ａに固定的に配設されている。
【００２６】
より詳細には、基準対象物７０は、その測定面７０ａとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ２が所定の距離になるようにして配設されている。なお、この実施の形態においては、基準対象物７０の測定面７０ａとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ２は、２１０ｍｍに設定されている。即ち、基準対象物７０の測定面７０ａとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ２は、ターン・テーブル２２の原点Ｃとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ１に比べて２０ｍｍ短くなるようにして設定されている。
【００２７】
次に、この距離測定装置１０のターン・テーブル２２ならびに回転支柱２４の回転機構について、図１ならびに図２にとともに図４に示す距離測定装置１０の回転機構の概念図を参照しながら説明する。
【００２８】
なお、これらターン・テーブル２２と回転支柱２４との初期位置としては、それぞれ任意の位置を初期位置として設定することができるものであるが、回転支柱２４に関しては、例えば、回転支柱２４に取り付けられたヘッド２８のレーザー・ダイオード７２から照射されるレーザー・ビームの光軸が、ターン・テーブル２２の原点Ｃを通過するような位置としたり、あるいは、回転支柱２４に取り付けられたヘッド２８のレーザー・ダイオード７２から照射されるレーザー・ビームの光軸が、ターン・テーブル２２上に配置された測定対象物２００の重心位置を通過するような位置としたりすることができる。
【００２９】
そして、ベース１２の下面１２ｂ側には、ターン・テーブル２２の中心に配設された回転軸に固定されたプーリー３８と、ターン・テーブル２２を回転するためのターン・テーブル用モーター４０と、ターン・テーブル用モーター４０の回転軸に固定されたプーリー４２と、回転支柱２４の下端部に固定されたプーリー４４と、回転支柱２４を回転するための回転支柱用モーター４６と、回転支柱用モーター４６の回転軸に固定されたプーリー４８とが配設されている。
【００３０】
そして、プーリー３８とプーリー４２との間には無端ベルト５０が張設されていて、ターン・テーブル用モーター４０の回転軸の回転がターン・テーブル２２に伝達されて、ターン・テーブル用モーター４０の回転軸の回転によりターン・テーブル２２がＺ軸方向周りに矢印Ａ方向（時計回り方向）と矢印Ｂ方向（反時計回り方向）とにそれぞれ回転するようになされている。
【００３１】
また、プーリー４４とプーリー４８との間には無端ベルト５２が張設されていて、回転支柱用モーター４６の回転軸の回転が回転支柱２４に伝達されて、回転支柱用モーター４６の回転軸の回転により回転支柱２４がＺ軸方向周りに矢印Ｃ方向（時計回り方向）と矢印Ｄ方向（反時計回り方向）とにそれぞれ回転するようになされている。
【００３２】
ここで、ターン・テーブル用モーター４０と回転支柱用モーター４６とは、ターン・テーブル２２と回転支柱２４とがＺ軸方向周りに同じ角度ずつ同じ向きに回転、即ち、ターン・テーブル２２がＺ軸方向周りに図１における矢印Ａ方向（時計回り方向）に回転する場合には、回転支柱２４がＺ軸方向周りに図１における矢印Ｃ方向（時計回り方向）に回転し、一方、ターン・テーブル２２がＺ軸方向周りに図１における矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に回転する場合には、回転支柱２４がＺ軸方向周りに図１における矢印Ｄ方向（反時計回り方向）に回転するように、その回転方向と回転角度とがマイクロ・コンピューター１００により制御されている。
【００３３】
さらに、第２柱部材１６の上部には、ヘッド２８をＺ軸方向に沿って上下方向に駆動するヘッド用モーター５４が配設されている。また、このヘッド用モーター５４の回転軸には、プーリー５６が固定されている。
【００３４】
一方、第２柱部材１６の下部には、プーリー５６と対向するようにして、プーリー５８が回転自在に配設されている。
【００３５】
そして、プーリー５６とプーリー５８との間には、ヘッド２８に形成された取付部２８ａを固定した無端ベルト６０が張設されていて、モーター５４の回転軸の回転により無端ベルト６０が移動することにより、ヘッド２８が上下方向に移動するように構成されている。
【００３６】
次に、図５には、距離測定装置１０の全体の動作を制御する制御システムを中心に示したブロック構成図が示されており、この制御システムは上記したようにしてマイクロ・コンピューター１００により全体の動作の制御が行われる。
【００３７】
マイクロ・コンピューター１００は、後述するメモリ１０４に格納されたプログラムに従って処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）１０２と、ＣＰＵ１０２が実行するプログラムなどを格納したメモリ１０４と、ＣＰＵ１０２の制御によって後述する受光波形データを記憶する受光波形データ記憶部１０６−１やＣＰＵ１０２の制御によって距離測定装置１０における距離測定処理が行われる際のワーキング・エリアとしての領域などが設定されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１０６と、ＣＰＵ１０２の制御によって後述する距離データを記憶する距離データ・メモリ１０８とを有して構成されている。
【００３８】
ここで、マイクロ・コンピューター１００には、所定のタイミング信号を出力するタイミング信号発生回路１１０と、ＣＣＤ７８から出力されたアナログ信号たる受光波形信号をデジタル信号たる受光波形データに変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１１２とが接続されている。従って、ＣＣＤ７８から出力される受光波形信号に基づいた受光波形データが、マイクロ・コンピューター１００に入力される。
【００３９】
また、距離測定装置１０のＣＰＵ１０２は、通信回路１２０を介して外部のコンピューター１２２と接続されている。このため、距離測定装置１０の各種データは、通信回路１２０を介してコンピューター１２２に出力され、コンピューター１２２によって処理可能となされている。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１０２は、レーザー・ダイオード７２からのレーザー・ビームの出射とＣＣＤ７８による反射光の受光とを制御する測定制御信号を、所定のタイミングでタイミング信号発生回路１１０に出力するようになされている。
【００４１】
また、ＣＰＵ１０２は、ターン・テーブル用モーター４０、回転支柱用モーター４６ならびにヘッド用モーター５４の駆動する駆動信号を、所定のタイミングでターン・テーブル用モーター４０、回転支柱用モーター４６ならびにヘッド用モーター５４のそれぞれに出力するようになされている。なお、ターン・テーブル用モーター４０と回転支柱用モーター４６とは、ターン・テーブル２２と回転支柱２４とがＺ軸方向周りに同じ角度ずつ同じ向きに回転するように、その回転方向と回転角度とがＣＰＵ１０２により制御されている。
【００４２】
そして、タイミング信号発生回路１１０は、ＣＰＵ１０２からの測定制御信号に従った所定のタイミングで、タイミング信号をレーザー・ダイオード駆動回路８０とＣＣＤ駆動回路８２とのそれぞれに出力するものである。また、タイミング信号発生回路１１０によってＲＡＭ１０６ならびにＡ／Ｄコンバータ１１２が制御されるようになされている。
【００４３】
従って、ターン・テーブル２２は、ターン・テーブル２２を回転するためのターン・テーブル用モーター４０が、ＣＰＵ１０２からの駆動信号によって駆動するのに伴って、Ｚ軸方向周りに回転するようになされている。つまり、ターン・テーブル２２のＺ軸方向周りにおける回転方向や回転角度はＣＰＵ１０２により制御されている。
【００４４】
一方、ヘッド２８は、ヘッド２８が配設された回転支柱２４の用の回転支柱用モーター４６が、ＣＰＵ１０２からの駆動信号によって駆動するのに伴って、回転支柱２４のＺ軸方向周りの回転に伴って回転するようになされている。また、ヘッド２８を上下するためのヘッド用モーター５４が、ＣＰＵ１０２からの駆動信号によって駆動するのに伴って、Ｚ軸方向に沿って上下方向に移動自在になされている。従って、ヘッド２８のＺ軸方向周りの回転方向や回転角度ならびにＺ軸方向に沿った移動方向や移動距離はＣＰＵ１０２により制御されている。
【００４５】
ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２は、タイミング信号発生回路１１０から出力されたタイミング信号がレーザー・ダイオード駆動回路８０に入力されると、レーザー・ダイオード駆動回路８０によって駆動される。この際、レーザー・ダイオード７２は、タイミング信号に従った所定のタイミングでレーザー・ビームを所定の時間出射するものである。
【００４６】
ヘッド２８のＣＣＤ７８は、受光レンズ７６が受光した反射光の拡散反射成分を受光するとともに電子シャッターを備えた受光バッファ７８ａと、蓄積された電荷をＣＣＤ７８外部に転送する転送バッファ７８ｂとを備えるものである。
【００４７】
ＣＣＤ７８の受光バッファ７６ａが測定対象物２００などからの反射光（反射光の拡散反射成分）を受光する時間、即ち、ＣＣＤ７８の露光時間は、タイミング信号発生回路１１０から出力される露光時間制御信号により制御されている。
【００４８】
そして、ＣＣＤ７８の転送バッファ７８ｂは、受光バッファ７８ａが反射光の拡散反射成分を受光することにより蓄積された電荷を外部に転送するものである。これにより、ＣＣＤ７８は、受光バッファ７８ａでの受光に基づいてアナログ信号たる受光波形信号をＡ／Ｄコンバータ１１２に出力する。
【００４９】
以上の構成において、図６乃至図１０を参照しながら、上記した距離測定装置１０の動作の説明を行うものとする。
【００５０】
なお、距離測定装置１０のユーザーが、この距離測定装置１０を用いて測定対象物２００についての距離測定を行う際には、距離変換テーブルと基準アドレスとが、予めメモリ１０４の所定のエリアに記憶されているものとする。
【００５１】
ここで、距離変換テーブルとは、距離測定装置１０において得られた受光波形データから測定対象物２００とヘッド２８との距離を算出するためのものであり、例えば、距離測定装置１０の工場出荷時に作成されて、メモリ１０４の所定のエリアに記憶される。
【００５２】
具体的には、まず、石膏により形成された基準対象物７００（図６参照）をターン・テーブル２２の上面２２ａに載置する。また、モーターが配設され位置指定が可能な治具（図示せず）も、ターン・テーブル２２の上面２２ａの所定の位置に載置する。この治具をモータの駆動力により駆動することにより、治具は基準対象物７００をターン・テーブル２２の上面２２ａにおける所定の位置に移動させることができる。
【００５３】
そして、ターン・テーブル２２の原点Ｃを通る直径方向に沿って、ターン・テーブル２２のヘッド２８に最も近い側の端部からヘッド２８に最も遠い側の端部まで、基準対象物７００を治具により所定の間隔（図６に示す間隔Ｗ参照）毎に移動させ、ターン・テーブル２２の間隔Ｗの移動毎のＣＣＤ７８のアドレスを順次記憶する。なお、間隔Ｗは、例えば、５ｍｍである。
【００５４】
より詳細には、治具により移動される基準対象物７００が、ターン・テーブル２２の上面２２ａにおける間隔Ｗ毎の所定の位置に移動する度に、タイミング信号発生回路１１０から出力されたタイミング信号に従って、ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２からのレーザー・ビームが、投光レンズ７４を介して基準対象物７００に照射される。
【００５５】
そして、レーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを照射された基準対象物７００からの反射光が受光レンズ７６に受光される。
【００５６】
こうして受光レンズ７６に受光された反射光の拡散反射成分が、タイミング信号発生回路１１０から出力されたタイミング信号に従ったタイミングで、具体的には、レーザー・ダイオード７２からのレーザー・ビームの照射と同期して、ＣＣＤ７８の受光バッファ７８ａに受光される。
【００５７】
この際、予め設定された露光時間に応じた露光時間制御信号に従ってＣＣＤ駆動回路８２が駆動され、所定の露光時間だけＣＣＤ７８の電子シャッターが開放されて、反射光の拡散反射成分がＣＣＤ７８の受光バッファ７８ａに受光される。
【００５８】
こうして受光バッファ７８ａが反射光の拡散反射成分を受光すると、蓄積された電荷がＣＣＤ７８の転送バッファ７８ｂによって外部に転送され、受光波形信号がＡ／Ｄコンバータ１１２に出力される。
【００５９】
そして、受光波形信号はＡ／Ｄコンバータ１１２によって受光波形データに変換されて、基準対象物７００が位置するターン・テーブル２２の上面２２ａの所定の位置における受光波形データが受光波形データ記憶部１０６−１に記憶される。こうして得られる受光波形データは、ＣＣＤ７８のアドレス毎の明るさ（受光量）を示すものである。
【００６０】
ここで、治具により移動されターン・テーブル２２の上面２２ａにおいて基準対象物７００の位置が変化すると、即ち、基準対象物７００とヘッド２８との距離が変化すると、基準対象物７００からの反射光の拡散反射成分がＣＣＤ７８の受光バッファ７８ａに受光される位置も変化する。
【００６１】
このため、ＣＰＵ１０２の処理により、受光波形データの示す受光波形の重心位置を算出し、算出された重心位置に対応するＣＣＤアドレスＳ１（図７参照）をＣＣＤ７８上における結像位置として、当該受光波形データが得られたときに基準対象物７００が位置していたターン・テーブル２２の上面２２ａの位置と対応させて記憶する。これより、ＣＣＤ７８のＣＣＤアドレスが、基準対象物７００とヘッド２８との距離に対応付けられた距離変換テーブルが生成される。
【００６２】
図８には、距離変換テーブルの一例を示すグラフが示されている。この図７に示すグラフは、直径が２６０ｍｍであるターン・テーブル２２の上面２２において、ターン・テーブル２２の原点Ｃを通る直径方向に沿って、基準対象物７００を治具により５ｍｍずつ移動させた場合の一例である。
【００６３】
つまり、グラフの横軸に示された距離「０」ｍｍは、ターン・テーブル２２の原点Ｃに対応し、０＜距離≦１３０の範囲は、ターン・テーブル２２の原点Ｃからターン・テーブル２２のヘッド２８に最も近い側の端部までの間に対応し、−１３０≦距離＜０の範囲は、ターン・テーブル２２の原点Ｃからターン・テーブル２２のヘッド２８に最も遠い側の端部までの間に対応する。なお、実際に受光波形データが得られた隣り合う２点間の空白部分については、線形補間により補間されて生成されている。
【００６４】
一方、基準アドレスは、距離補正のためのリファレンス値であり、距離変換テーブルが生成された際の条件と一致する条件下で取得されて、メモリ１０４の所定のエリアに記憶される。従って、例えば、距離測定装置１０の工場出荷時において、距離変換テーブルが生成された直後に、基準アドレスが取得されるようにすると、距離測定装置１０の環境温度が２８℃のときに距離変換テーブルが生成されるとともに、同じく環境温度２８℃のときに基準アドレスが取得される。
【００６５】
具体的には、ターン・テーブル用ベース部材２０の上面２０ａに固定的に配設された基準対象物７０の表面７０ａに対して、ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを投光レンズ７４を介して照射する。そして、レーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを照射された基準対象物７０の表面７０ａからの反射光が受光レンズ７６に受光され、基準対象物７０の位置における受光波形データが得られる。
【００６６】
ここで、基準対象物７０の測定面７０ａとヘッド２８のレーザー・ダイオード７２の出射点７２ａとの距離Ｌ２は２１０ｍｍとなされ、基準対象物７０の測定面７０ａにおいて、レーザー・ダイオード７２から投光レンズ７４を介して投光されるレーザー・ビームのスポット径は最小になる。このため、基準対象物７０の位置において得られた受光波形データの示す受光波形の重心位置を算出し、算出された重心位置に対応するＣＣＤアドレスをＣＣＤ７８上における結像位置として、レーザー・ダイオード７２の出射点７２ａからの距離が２１０ｍｍの場合の基準を示す基準アドレスとして記憶する。なお、この基準アドレスは、距離変換テーブルが生成された直後に取得されるので、例えば、図８に示すような距離変換テーブルが生成された場合には、基準アドレスは、距離変換テーブルの距離＋２０（＝２３０ｍｍ（Ｌ１）−２１０ｍｍ（Ｌ２））のＣＣＤアドレスＳ２（図８参照）と一致する。
【００６７】
また、これら距離変換テーブルと基準アドレスとの他に、距離測定装置１０の工場出荷時には、例えば、ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２から照射されるレーザー・ビームが、基準対象物７０の測定面７０ａに照射される位置から、レーザー・ビームの光軸がターン・テーブル２２の原点Ｃを通過する位置までの、ヘッド２８の首振りステップ量も、予めメモリ１０４の所定のエリアに記憶されているものである。
【００６８】
そして、上記したような距離変換テーブルと基準アドレスとが予めメモリ１０４に記憶された状態で、ユーザーが距離測定装置１０を用いて測定したい測定対象物２００の測定を行う際には、図９に示す距離測定処理ルーチンの距離測定処理が実行される。なお、この距離測定処理ルーチンは、距離測定装置１０に電源が投入された状態でコンピューター１２２からの指示を受けると起動されて実行されるものである。
【００６９】
距離測定の際には、ユーザーは測定したい測定対象物２００を、ターン・テーブル２２の上面２２ａの原点Ｃ付近に載置する。
【００７０】
一方、ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２から照射されるレーザー・ビームの光軸の初期位置は、ターン・テーブル２２の原点Ｃを通過するような位置に設定されているものとする。
【００７１】
この距離測定処理ルーチンが起動されると、まず、ステップＳ９０２において、スキャンパラメータの入力処理が行われる。具体的には、距離測定装置１０に電源が投入された状態でこの距離測定処理ルーチンが起動されると、コンピューター１２２の表示装置（図示ぜす）の画面上にはユーザー設定画面（図示せず）が表示される。このユーザー設定画面の各欄を、距離測定装置１０を使用するユーザーが、コンピューター１２２の入力装置（図示せず）を用いて選択することにより、スキャンピッチやスキャン範囲などの測定のための各種パラメータを設定することができる。そして、コンピューター１２２において設定された各種パラメータが、通信回路１２０を介して距離測定装置１０に入力され、ＲＡＭ１０６の所定のエリアに記憶される。
【００７２】
ステップＳ９０２の処理が終了すると、ステップＳ９０４の処理に進んで、スキャン開始指示情報の入力処理が行われる。距離測定装置１０を使用するユーザーが、コンピューター１２２の入力装置（図示せず）を用いて、測定の開始を選択することにより、測定の開始を指示するスキャン開始指示情報が通信回路１２０を介して距離測定装置１０に入力される。これにより、距離測定装置１０においては、ステップＳ９０２の処理により入力されたスキャンパラメータに従った測定が開始されることになる。
【００７３】
ステップＳ９０４の処理に続いて、ステップＳ９０６においては、基準対象物７０の走査が行われる。即ち、距離測定装置１０において測定の開始が指示されると、まず、予めメモリ１０４の所定のエリアに記憶されているヘッド２８の首振りステップ量に応じて、ＣＰＵ１０２により回転支柱用モーター４６を制御して、ターン・テーブル２２の原点Ｃに対向しているヘッド２８をＺ軸方向周り（図３における矢印Ｃ方向）に回転させる。この結果、基準対象物７０に対向するようになったヘッド２８のレーザー・ダイオード７２（図３においては破線で示されている。）から、レーザー・ビームを投光レンズ７４を介して基準対象物７０に照射する。
【００７４】
レーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを照射された基準対象物７０の表面７０ａからの反射光は、受光レンズ７６に受光される。受光レンズ７６に受光された反射光の拡散反射成分が、ＣＣＤ７８の受光バッファ７８ａに受光され、蓄積された電荷がＣＣＤ７８の転送バッファ７８ｂによって外部に転送されて、受光波形信号がＡ／Ｄコンバータ１１２に出力される。
【００７５】
そして、受光波形信号はＡ／Ｄコンバータ１１２によって受光波形データに変換されて、測定開始指示後であって、測定開始前の基準対象物７０の位置における受光波形データが得られる。
【００７６】
ステップＳ９０６の処理が終了すると、ステップＳ９０８の処理に進んで、基準アドレスとの差分が算出され、補正値が決定される。より詳細には、ステップＳ９０６の処理によって得られた測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データから、その受光波形データの示す受光波形の重心位置が算出される。そして、算出された重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとの差分が算出される。
【００７７】
測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとが一致する場合には、ステップＳ９０６において測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データが得られた際の条件、即ち、距離測定装置１０が現在配設されている外部環境の温度などが、基準アドレスを取得したときと一致しており変化していない。
【００７８】
つまり、温度変化に伴うプラスチック製の受光レンズ７６の膨張や収縮を考慮する必要はなく、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスと差分は「０」であり、補正値＝０となる。
【００７９】
一方、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとが一致していない場合には、ステップＳ９０６において測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データを得られた際の条件、即ち、距離測定装置１０が配設されている温度などの外部環境などが、基準アドレスを取得したときと一致せず変化したことになる。
【００８０】
つまり、温度変化に伴うプラスチック製の受光レンズ７６の膨張や収縮を考慮する必要があり、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置のアドレスと基準アドレスとの差分を算出して補正値とする。この場合には、補正値≠０となる。
【００８１】
ステップＳ９０８の処理が終了すると、ステップＳ９１０の処理に進んで、ターン・テーブル２２に載置された測定対象物２００の走査が行われる。
【００８２】
まず、予めメモリ１０４の所定のエリアに記憶されているヘッド２８の首振りステップ量に応じて、ＣＰＵ１０２により回転支柱用モーター４６を制御して、基準対象物７０に対向しているヘッド２８をＺ軸方向周り（図３における矢印Ｄ方向）に回転させ、ターン・テーブル２２の原点Ｃに対向させる。
【００８３】
ここで、ターン・テーブル２２に配置された測定対象物２００（図５参照）の測定面を測定ポイントＰ０、測定ポイントＰ１、測定ポイントＰ３、・・・測定ポイントＰｍ−１、測定ポイントＰｍ（ただし、「ｍ」は測定ポイントの総数を示す正の整数である。）毎に測定するものとした場合に、「角度θ＝１°」に設定するならば、測定ポイントＰ０から測定ポイントＰｍまでの測定面における角度を１°ずつ変化させた各測定ポイントにおいてそれぞれ距離を測定する。
【００８４】
この際、ＣＰＵ１０２の駆動信号に従ったターン・テーブル用モーター４０、回転支柱用モーター４６ならびにヘッド用モーター５４の駆動により、ターン・テーブル２２の回転に伴うＺ軸方向周りの測定対象物２００の回転と同期して、レーザー・ダイオード７２から照射されるレーザー・ビームの光軸が測定対象物２００の回転方向と同一の方向かつ同一の回転角度を保持するようにして、ヘッド２８をＺ軸方向周りに回転させる。
【００８５】
これにより、レーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームを照射される測定対象物２００の測定面の領域を、レーザー・ダイオード７２により照射されるレーザー・ビームの光軸に対して直交させることができ、測定の精度の向上を図ることができるようになされている。
【００８６】
こうしたターン・テーブル２２とヘッド２８とを所定の角度θずつ変化させながら行う距離測定を、ヘッド２８のＺ軸方向における上下の高さを変化させながら繰り返すことで、ヘッド２８と測定対象物２００の測定面の距離を測定する。
【００８７】
そして、ターン・テーブル２２に配置された測定対象物２００の測定面の測定ポイント毎に、ヘッド２８のレーザー・ダイオード７２からレーザー・ビームが照射され、それぞれの測定ポイントの受光波形データが受光波形データ記憶部１０６−１に記憶される。
【００８８】
ステップＳ９１０の処理に続いて、ステップＳ９１２においては、距離データの算出処理が行われる。この距離データの算出処理においては、ステップＳ９１０において受光波形データ記憶部１０６−１に記憶された測定ポイント毎の受光波形データから、測定対象物２００の各測定ポイントそれぞれとヘッド２８との距離を示す距離データが算出されるものである。
【００８９】
こうした受光波形データからの距離データの算出は、受光波形データの示す受光波形のピーク位置を算出し、算出されたピーク位置に対応するＣＣＤアドレスをＣＣＤ７８上における結像位置として、距離変換テーブルを用いて行われる。
【００９０】
ここで、ステップＳ９０８において補正値＝０である場合、即ち、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとが一致している場合には、距離測定装置１０の工場出荷時に作成されメモリ１０４の所定のエリアに記憶されている距離変換テーブルを用いて距離データの算出を行う。
【００９１】
例えば、図８に示す距離変換テーブルが距離測定装置１０の工場出荷時に作成されメモリ１０４の所定のエリアに記憶されている場合に、算出された受光波形のピーク位置に対応するＣＣＤアドレスが「４１０００」であると、距離は＋５４ｍｍとなる。つまり、当該受光波形データが得られた測定対象物２００の各測定ポイントとヘッド２８との距離は１７６ｍｍ（＝２３０ｍｍ（Ｌ１）−５４ｍｍ）である。
【００９２】
一方、ステップＳ９０８において補正値≠０である場合、即ち、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとが一致していない場合には、距離測定装置１０の工場出荷時に作成されメモリ１０４の所定のエリアに記憶されている距離変換テーブルを補正値により補正し、補正された距離変換テーブルを用いて距離データの算出を行う。
【００９３】
具体的には、例えば、ステップＳ９０６で得られた測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスが「４３２８１」であり、基準アドレスが「４３７８１」である場合には、ステップＳ９０８の処理により、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置のアドレス「４３２８１」と基準アドレス「４３７８１」との差分＋５００（＝４３７８１−４３２８１）が補正値として決定される。
【００９４】
即ち、距離測定装置１０の工場出荷時に作成されメモリ１０４の所定のエリアに記憶されている距離変換テーブルを、補正値＝＋５００分だけアドレスをシフトさせる（図１０における破線参照）。その結果、算出された受光波形のピーク位置に対応するＣＣＤアドレスが「４１０００」であると、距離は＋５８ｍｍとなる。つまり、当該受光波形データが得られた測定対象物２００の各測定ポイントとヘッド２８との距離は１７２ｍｍ（＝２３０ｍｍ（Ｌ１）−５８ｍｍ）である。
【００９５】
そして、算出された距離データは、距離データ・メモリ１０８に記憶される。さらに、距離データ・メモリ１０８に記憶された距離データが、通信回路１２０を介してコンピューター１２２に出力されて、この距離測定処理ルーチンを終了する。
【００９６】
上記したように、本発明による距離測定方法および距離測定装置の実施の形態の一例を備えた距離測定装置１０においては、測定開始指示後の基準対象物７０の位置における受光波形データの重心位置に対応するＣＣＤアドレスと基準アドレスとが一致しない場合には補正値を算出し、基準対象物７００を用いて生成された距離変換テーブルを補正するようにしたので、簡単なシステムで高精度の測定を行うことができ、しかも安価な装置とすることができる。
【００９７】
つまり、本発明による距離測定方法および距離測定装置によれば、距離測定装置１０においてプラスチック製の受光レンズ７６が配設されているが、距離測定時の温度を測定して温度変化に応じた補正するようにしたり、あるいは、温度変化に応じた補正を行う光学部品を別途配設することなしに、高精度な測定結果を得ることができる。
【００９８】
また、本発明による距離測定方法および距離測定装置によれば、プラスチック製の受光レンズを温度の影響を受け難い高価なガラスに変更することなしに、安価なプラスチック製の受光レンズ７６を用いたまま高精度な測定結果を得ることができるので、装置全体を安価なものとすることができる。
【００９９】
さらにまた、本発明による距離測定方法および距離測定装置によれば、温度変化に伴ってプラスチック製の受光レンズが膨張や収縮する場合に限られず、例えば、湿度などの温度以外の外部環境、あるいは、投光レンズや鏡筒などの光学系部品の温度変化などの各種条件が変化した場合であっても、高精度な測定結果を得ることができる。
【０１００】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に説明するように変形してもよい。
【０１０１】
（１）上記した実施の形態においては、光照射手段としてレーザー・ダイオード７２を用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、マルチ・モード・レーザー発振器などのような各種のレーザー発振器やランプなどを用いるようにしてもよい。
【０１０２】
（２）上記した実施の形態においては、イメージ・センサとしてＣＣＤ７８を用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種のイメージ・センサを適宜に用いるようにしてもよい。
【０１０３】
（３）上記した実施の形態においては、測定対象物２００の走査に際して「角度θ＝１°」の場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、角度θとして任意の角度を設定することができる。また、ヘッド２８やターン・テーブル２２の駆動方法や駆動方向は、上記した実施の形態に限られるものではないことは勿論であり、測定対象物２００の種類などに応じて全ての測定ポイントが測定可能なように適宜変更してもよい。
【０１０４】
（４）上記した実施の形態においては、受光波形データや距離データをそれぞれ受光波形データ記憶部１０６−１や距離データ・メモリ１０８に記憶するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種データを記憶する領域、この距離測定装置の内部あるいは外部において処理するかなどは適宜変更するようにしてもよい。
【０１０５】
（５）上記した実施の形態においては、石膏により形成された基準対象物７００を用いて距離変換テーブルを生成し、金属により形成され表面に防錆加工が施されている基準対象物７０を用いて基準アドレスを取得するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、距離変換テーブルを生成するための基準対象物や基準アドレスを取得するための基準対象物は、その材料を適宜変更するようにしてもよく、また配設位置なども装置全体の寸法などに応じて変更するようにしてもよい。
【０１０６】
（６）上記した実施の形態においては、距離測定処理ルーチンにおいて、補正値≠０である場合に、距離変換テーブルのアドレスを補正値分だけ一律してシフトして、距離変換テーブルを補正するようにした（図９ならびに図１０参照）が、これに限られるものではないことは勿論であり、補正値≠０である場合に、補正値と所定の係数とを用いて距離変換テーブルを補正するようにしてもよい。
【０１０７】
例えば、ステップＳ９０８において算出された補正値と、上記した実施の形態におけるＣＣＤ７８のアドレスが０に近いほど実際に補正する値が小さくなり、ＣＣＤ７８のアドレスが０から遠いほど実際に補正する値が大きくなるような係数とを用いて算出された値で距離変換テーブルを補正すると、一層高精度な測定結果を得ることができる。
【０１０８】
（７）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、レーザー・ビームなどの光を測定対象物に照射して、測定対象物からの反射光に基づいて当該測定対象物との距離を測定する三角測量法を用いた距離測定において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明による距離測定装置の実施の形態の一例を示す概略構成斜視図であり、距離測定装置を上方から見た場合の概略構成斜視図である。
【図２】本発明による距離測定装置の実施の形態の一例を示す概略構成斜視であり、距離測定装置を下方から見た場合の概略構成斜視図である。なお、第１柱部材は、理解を容易にするために省略している。
【図３】本発明による距離測定装置を上方から見た場合のレーザー・ダイオードを中心に示した概略構成説明図である。
【図４】本発明による距離測定装置の回転機構の概念図である。
【図５】本発明による距離測定装置の全体の動作を制御する制御システムを中心に示したブロック構成図である。
【図６】本発明による距離測定装置のレーザー・ダイオードとＣＣＤとを中心に示した説明図である。
【図７】受光波形データの示す受光波形の一例を示すグラフである。
【図８】距離変換テーブルの一例を示すグラフである。
【図９】本発明による距離測定装置の距離測定処理ルーチンのフローチャートである。
【図１０】距離変換テーブルの他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１０         距離測定装置
１２         ベース
１２ａ       ベースの上面
１４         第１柱部材
１６         第２柱部材
１８         上面部材
２０         ターン・テーブル用ベース
２０ａ       ターン・テーブル用ベースの上面
２２         ターン・テーブル
２４         回転支柱
２６         直動ベアリング
２８         ヘッド
２８ａ       取付部
３４、３６       ベアリング
３８、４２、４４、４８、５６、５８        プーリー
４０         ターン・テーブル用モーター
４６         回転支柱用モーター
５０、５２、６０         無端ベルト
５４         モーター
７０         基準対象物
７０ａ       測定面
７２         レーザー・ダイオード
７２ａ       出射点
７４         投光レンズ
７６         受光レンズ
７８         ＣＣＤ
７８ａ       受光バッファ
７８ｂ       転送バッファ
８０         レーザー・ダイオード駆動回路
８２         ＣＣＤ駆動回路
１００       マイクロ・コンピューター
１０２       中央制御装置（ＣＰＵ）
１０４       メモリ
１０６       ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
１０６−１   受光波形データ記憶部
１０８       距離データ・メモリ
１１０       タイミング信号発生回路
１１２       アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ
１２０       通信回路
１２２       コンピューター
２００       測定対象物
７００       基準対象物
【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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