(57)【要約】 【課題】  外乱光などによる影響を排除しつつ表面形状の測定精度の向上を図ることが可能な表面形状検出装置を提供する。【解決手段】  最大受光位置Ｐ，Ｐ’が最も多く集中するクラス領域を集中クラス領域から２クラス以上離れた最大受光位置を無視し、集中クラス領域からの距離が１クラス内にある他の候補画素位置データを有効化する構成とした。これにより、外乱光によるものとして最大受光位置が無効化され欠落した部分について対象物体表面からの反射光による正規の受光位置の候補画素位置情報に基づき正確な表面形状の測定が可能になる。【選択図】  図１
2005308578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体の表面上に線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体表面で反射した反射光を受光する二次元撮像手段と、
前記二次元撮像手段の撮像面上の各画素での受光レベルに応じた受光信号を、前記投光手段からの光の線状方向に交差する所定の走査方向に沿った走査線毎に取り出し、前記各走査線毎に、当該走査線上において複数の画素位置を候補画素位置として検出する受光位置検出手段と、
前記受光位置検出手段で前記各走査線毎に検出された前記複数の候補画素位置情報を、当該各走査線に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記各走査線毎に、前記記憶手段に記憶された候補画素位置情報のうち最大の受光レベルである最大受光位置情報を取得し、その走査線に対して所定距離範囲内にある他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である最大受光位置情報だけを、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第１有効化手段と、
前記第１有効化手段で最大受光位置情報が有効化されなかった走査線について、その最大受光位置情報以外の他の候補画素位置情報であって、前記他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である候補画素位置情報を１つ、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第２有効化手段と、
前記第１有効化手段及び第２有効化手段で有効化された候補画素位置情報に基づいて前記対象物体の表面形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする表面形状検出装置。
【請求項２】
前記受光位置検出手段は、前記画素位置を、受光レベルの高い順に所定個数を限度として検出することを特徴とする請求項１に記載の表面形状検出装置。
【請求項３】
前記第２有効化手段は、前記他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である前記他の候補画素位置情報のうち、最大の受光レベルの候補画素位置情報を、前記正規の受光位置として有効化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面形状検出装置。
【請求項４】
前記二次元撮像手段の撮像面を前記走査方向と直交する方向において複数に分割してなる複数の区画領域が定められるとともに、前記撮像面を前記走査方向において複数に分割してなる複数のクラス領域が定められ、
前記各区画領域毎に、当該区画領域内の走査線上の最大受光位置が最も多く集中する集中クラス領域を前記複数のクラス領域の中から特定する特定手段を備え、
前記第１有効化手段及び第２有効化手段は、前記特定手段にて特定された集中クラス領域との位置偏差が所定値以内のクラス領域内に位置する候補画素位置情報だけを有効化させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の表面形状検出装置。
【請求項５】
前記受光位置検出手段は、前記各走査線について、その一走査線上に並ぶ全画素数未満の数を限度として候補画素位置を検出し前記記憶手段に記憶することを特徴する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の表面形状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変位センサ（表面形状検出装置）は、例えば図２にも示すように、スリット板を介して出射した光を対象物体（被測定物体）の表面に照射させ、その反射光を二次元撮像素子にて受光するようになっている。反射光が二次元撮像素子上に形成する照射像は、対象物体の表面（被照射面）が平坦であれば、上記スリットの開口形と同じ形状（例えば直線状）をなす。一方、対象物体の表面が凸凹である場合には、その凸凹に応じた形状をなす。従って、二次元撮像素子での照射像に基づいて対象物体の表面形状を検出することができる。
【０００３】
具体的には、二次元撮像素子の各画素からの受光信号を、上記照射像の厚み方向に沿った走査線毎に読み込み、所定の閾値と比較し、この閾値以上のレベルの受光信号に基づいて各走査線上における最大受光位置を検出する。そして、これら走査線毎の最大受光位置に基づき対象物体のうち光を照射した部位の表面形状を検出でき、対象物体と表面測定装置とを相対的に移動させつつ同様の表面形状検出を各部位について行うことで、対象物体全体の表面形状を検出するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２８６４２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次元撮像素子の撮像面上には、反射光以外に周囲からの光強度の高い外乱光が入光することがある。そうすると、この外乱光を受けた画素からの受光信号レベルも上記閾値を超えてしまい、反射光による正規の受光位置とは異なる位置が最大受光位置として検出されるおそれがあり、正確な表面形状の検出が行えなくなるといった問題があった。
【０００５】
そこで、本願発明者は、外乱光などによる影響を排除することを目的とした発明を既に出願（特願２００４−５４５０７）している。この発明は、撮像面を走査線と交差する方向において分割してなる複数の区画領域を定め、各区画領域毎に、それに属する走査線の最大受光位置が最も多く分布する走査方向における基準範囲を特定する。そして、その基準範囲から大きく反れた位置の最大受光位置情報は外乱光によるものとして無効化し、基準範囲に近接した位置の最大受光位置情報だけを有効化し、この有効化された最大受光位置のみに基づいて対象物体の表面形状を測定するものである。ここで、無効化され欠落した部分については、それに隣接する有効化された１対の最大受光位置間を直線で結ぶ直線補正等を行う構成になっていた。
【０００６】
しかしながら、このように欠落した部分について直線補正等を行う構成では、例えばタイヤ表面形状のように微小な凸凹形状を測定したい場合に、特に測定誤差が大きくなるおそれがあり、より高い測定精度が求められる場合があった。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、外乱光などによる影響を排除しつつ表面形状の測定精度の向上を図ることが可能な表面形状検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面上に線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体表面で反射した反射光を受光する二次元撮像手段と、前記二次元撮像手段の撮像面上の各画素での受光レベルに応じた受光信号を、前記投光手段からの光の線状方向に交差する所定の走査方向に沿った走査線毎に取り出し、前記各走査線毎に、当該走査線上において複数の画素位置を候補画素位置として検出する受光位置検出手段と、前記受光位置検出手段で前記各走査線毎に検出された前記複数の候補画素位置情報を、当該各走査線に対応付けて記憶する記憶手段と、前記各走査線毎に、前記記憶手段に記憶された候補画素位置情報のうち最大の受光レベルである最大受光位置情報を取得し、その走査線に対して所定距離範囲内にある他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である最大受光位置情報だけを、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第１有効化手段と、前記第１有効化手段で最大受光位置情報が有効化されなかった走査線について、その最大受光位置情報以外の他の候補画素位置情報であって、前記他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である候補画素位置情報を１つ、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第２有効化手段と、前記第１有効化手段及び第２有効化手段で有効化された候補画素位置情報に基づいて前記対象物体の表面形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする。
＜用語説明＞
「投光手段」としては、例えばスリット板または細長状（帯状）のレンズ（拡散光を平行光にするレンズであってもよい）を介して断面線状（断面細長状、断面帯状））の光にして板状の光を、対象物体に照射する構成であってもよい。また、対象物体の表面の一点に光を照射させ、そこから照射方向を変えずに照射位置を所定の方向（例えば照射方向と直交する方向）に平行移動させることで対象物体の表面上に光を線状に照射させる構成であってもよい。
また、上記投光手段による「線状の光」は、対象物体について所定の一方向における表面形状を検出したい場合、その所定の一方向に沿った線状の光をいう。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の表面形状検出装置において、前記受光位置検出手段は、前記画素位置を、受光レベルの高い順に所定個数を限度として検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の表面形状検出装置において、前記第２有効化手段は、前記他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である前記他の候補画素位置情報のうち、最大の受光レベルの候補画素位置情報を、前記正規の受光位置として有効化することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の表面形状検出装置において、前記二次元撮像手段の撮像面を前記走査方向と直交する方向において複数に分割してなる複数の区画領域が定められるとともに、前記撮像面を前記走査方向において複数に分割してなる複数のクラス領域が定められ、前記各区画領域毎に、当該区画領域内の走査線上の最大受光位置が最も多く集中する集中クラス領域を前記複数のクラス領域の中から特定する特定手段を備え、前記第１有効化手段及び第２有効化手段は、前記特定手段にて特定された集中クラス領域との位置偏差が所定値以内のクラス領域内に位置する候補画素位置情報だけを有効化させることを特徴とする。
＜用語説明＞
また、「各区画領域」は、その区画領域内での反射光による正規の各受光位置の走査方向における位置のバラツキが所定範囲になるように対象物体の表面形状に応じて定めることが望ましい。従って、各区画領域の分割間隔は均等である必要は必ずしもなく、対象物体の表面形状に応じた間隔で分割して定めたものであってもよい。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の表面形状検出装置において、前記受光位置検出手段は、前記各走査線について、その一走査線上に並ぶ全画素数未満の数を限度として候補画素位置を検出し前記記憶手段に記憶することを特徴する。
【発明の効果】
【００１３】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、第１有効化手段によって所定距離範囲内にある他の走査線上における最大受光位置との走査方向における位置偏差が所定値以内である最大受光位置情報だけが、その走査線上における正規の受光位置として有効化される。これにより、光強度の高い外乱光の入光により、最大受光位置が、他の走査線上における最大受光位置に対して大きく外れる場合であっても、この外乱光による最大受光位置情報を無視して影響を排除できる。
次いで、第２有効化手段によって、第１有効化手段で最大受光位置情報が有効化されなかった走査線について、他の走査線上における最大受光位置との走査方向における位置偏差が所定値以内である他の候補画素位置情報が１つ、その走査線上における正規の受光位置として有効化される。これにより、第１有効化手段により無効化され欠落した部分について対象物体表面からの反射光による正規の受光位置の候補画素位置情報に基づき正確な表面形状の測定が可能になる。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
本構成によれば、受光位置検出手段は、画素位置を、受光レベルの高い順に所定個数を限度として検出する。対象物体からの反射光による正規の受光位置にしても、表面形状検出に影響を与え得る外乱光による受光位置にしてもいずれも高い受光レベルを示す。従って、本構成のようにすれば無駄な画素位置を検出することなく有効な画素位置に基づいて効率的に受光位置を検出できる。
【００１５】
＜請求項３の発明＞
本構成によれば、第２有効化手段は、他の走査線上における最大受光位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である他の候補画素位置情報のうち、最大の受光レベルの候補画素位置情報を、正規の受光位置として有効化する構成とした。
【００１６】
＜請求項４の発明＞
本構成によれば、二次元撮像手段の撮像面は、走査方向と直交する方向において複数に分割してなる複数の区画領域が定められるとともに、走査方向において複数に分割してなる複数のクラス領域が定められている。そして、複数の区画領域毎に、その区画領域内の走査線上の最大受光位置が最も多く集中する集中クラス領域が複数のクラス領域の中から特定される。そして、第１有効化手段及び第２有効化手段は、上記集中クラス領域との位置偏差が所定値以内のクラス領域内に位置する候補画素位置情報だけを有効化する。
このように、各候補画素位置が予め定められた複数のクラス領域うちどのクラス領域に位置するかによって第１有効化手段及び第２有効化手段による有効化判断を行うことにより、有効化処理の簡略化を図ることができる。
【００１７】
＜請求項５の発明＞
本構成によれば、記憶手段には、各走査線について、その一走査線上に並ぶ全画素数未満の数を限度する候補画素位置が記憶される。従って、一走査線上の全画素数を候補画素位置として記憶手段に記憶する構成に比べて記憶手段の記憶容量の低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図１ないし図４によって説明する。
本実施形態の表面形状検出装置１０は、図１に示すように対象物体としてのタイヤＷ側面の表面形状を検出するためのものである。具体的には、上記タイヤＷはモータ駆動部２０から駆動信号が与えられることで駆動する駆動モータ２１によって回転する載置台２２に載置されており、タイヤＷはその中心軸を中心に回転する（例えば図１の白抜き矢印方向）。そして、上記表面形状検出装置１０によって所定のタイミング毎に、タイヤＷ側面の各位置における表面形状（例えばタイヤＷの周方向に延びる凸状の繋ぎ目部分の断面形状変位）を順次測定する構成になっている。
【００１９】
１．表面形状検出器の全体構成
図１には、本実施形態に係る表面形状検出装置１０の全体構成図が示されている。
符号１１はレーザ光源（本発明の「投光手段」に相当）で、ここからレーザ光Ｒ１（平行光）がタイヤＷの表面に向けて出射される。このレーザ光源１１の前方には、所定方向（本実施形態では図１の紙面奥行き方向）に長く延びた開口断面を有するスリット板１２が配されている。そして、タイヤＷの表面に向けて、スリット板１２の開口形状に対応した板状のレーザ光Ｒ１が照射され、タイヤＷの径方向に沿った線状の照射像が形成されるようになっている。なお、スリット板１２の開口部形状は長手方向の幅（タイヤＷに照射されるレーザ光の横幅寸法）が約１０ｍｍ、短手方向の幅（タイヤＷに照射されるレーザ光の厚さ寸法）は約２００μｍに設定されている。
レーザ光源１１からスリット板１２を介してタイヤＷに照射され当該タイヤＷ表面で反射した反射光（以下、「レーザ反射光Ｒ２」という）は、二次元ＣＣＤ１３（本発明の「二次元撮像手段」に相当）の撮像面１３Ａに受光される。
【００２０】
ここで、上記レーザ反射光Ｒ２が二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａ上に形成する照射像１６は、タイヤＷの表面（照射範囲）が平坦であれば、上記スリット板１２の開口形状に対応して一直線状をなす。一方、図２及び図３にも示すように、タイヤＷの表面に例えば凸部が形成されている場合には、この凸部形状に応じた凸状の照射像１６となる。従って、二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａにおける照射像１６を捉えることでタイヤＷの表面形状を検出することが可能になる。
【００２１】
ＣＣＤ駆動回路１４は、制御部１５からの駆動信号に基づいて二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａの各画素からの受光信号を走査線Ｌ（例えばＬ１〜Ｌ２１）毎に順次読み取る。本実施形態では、走査線Ｌの方向（画素のスキャン方向。本発明の「走査方向」に相当）は、スリット板１２を通過したレーザ光の厚さ方向に直交する方向、換言すれば、スリット板１２の開口部の延長方向に直交する方向（レーザ反射光Ｒ２による撮像面１３Ａ上の照射像１６の厚さ方向）に沿っている。図３では紙面上下方向が走査線Ｌの方向（走査方向）である。
【００２２】
２．制御部による制御動作
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａを、上記走査線Ｌ（走査方向）と直交する方向において例えば３分割してなる、第１区画領域Ｅ１、第２区画領域Ｅ２、第３区画領域Ｅ３が予め定義付けられている。ここでは、各区画領域Ｅ１〜Ｅ３は、上記直交する方向において７つの画素を含むよう均等分割された領域としている。制御部１５は、レーザ光源１１に起動信号を与えて発光させ、これに同期してＣＣＤ駆動回路１４を駆動させて二次元ＣＣＤ１３からの受光信号を例えば１〜２１本の各走査線Ｌ毎に読み込みつつ、各区画領域Ｅ１〜Ｅ３毎に、次に示す処理を実行する。
【００２３】
以下、具体的制御について図４を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、例えば図３（ａ）に示すように、符号Ｇの示す網掛け領域に、レーザ反射光Ｒ２よりも強い光強度の外乱光が入光するものとする。
（ａ）集中クラスの特定処理
制御部１５は、レーザ光源１１に起動信号を与え、これに同期して図４のフローチャートに示す制御を実行する。まず、ステップＳ１で区画領域番号Ｋを初期値１に設定する。次いで、ステップＳ２で、ＣＣＤ駆動回路１４を駆動させて第１区画領域Ｅ１に含まれる各走査線Ｌ１〜Ｌ７毎の画素からの受光信号が連なってなる信号列を順次受ける。そして、本実施形態では、制御部１５は、各走査線Ｌ１〜Ｌ７について、所定の閾値以上の受光レベルを示す画素位置データを抽出し、この抽出された画素位置データのうち、受光レベルが高い順に所定数（本実施形態では４つ）の候補画素位置データを検出し、各走査線Ｌ１〜Ｌ７に対応付けてメモリ１７の候補画素位置データ記憶領域に記憶する。以下、各走査線Ｌ１〜Ｌ７において最大の受光レベルの候補画素位置を「最大受光位置」、２番目の受光レベルの候補画素位置を「第２受光位置」、３番目の受光レベルの候補画素位置を「第３受光位置」、４番目の受光レベルの候補画素位置を「第４受光位置」とそれぞれ呼ぶ。
【００２４】
ここで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、撮像面１３Ａが走査方向において複数（本実施形態では７つ）のクラス領域１〜７に均等分割されて定義付けられている。なお、このクラス分割数は、例えば図示しないコンソールでの操作に基づき変更できる構成としてもよい。また、候補画素位置データの取得数も例えばコンソール等の操作、ユーザの求める処理時間や撮像面１３Ａの受光状態（例えば各走査線Ｌ間の最大受光位置のバラツキ度合など）に基づき変更できる構成としてもよい。
【００２５】
そして、ステップＳ３で、上記走査線Ｌ１〜Ｌ７の各最大受光位置（図３（ｂ）中の符号Ｐ，Ｐ’）が最も分布する集中クラス領域を特定する。具体的には、７つの最大受光位置Ｐ，Ｐ’のうち例えば過半数が位置するクラス領域を集中クラス領域としている。図３（ｂ）の例では、第１区画領域Ｅ１内において６つの受光レベルピーク位置Ｐがクラス４に位置しており、このクラス４が集中クラス領域となる。このとき、制御部１５は、本発明の「受光位置検出手段」及び「特定手段」として機能する。
【００２６】
（ｂ）候補画素位置データの有効化処理
まず、ステップＳ４で、最大受光位置Ｐ，Ｐ’の位置するクラス領域が集中クラス領域であるクラス４から例えば２クラス以上離れているかどうかが判断される。ここで、最大受光位置がクラス３〜５のいずれかのクラス領域に位置しているときには（ステップＳ４で「Ｙ」）、当該最大受光位置データをタイヤＷでの反射光による正規の受光位置であるとみなして有効化する（ステップＳ８）。本実施形態では、有効化された受光位置データだけを例えばメモリ１７の正規受光位置データ記憶領域に記憶する。或いは、有効化された受光位置データを表面形状検出装置１０に接続された外部機器に出力する構成であってもよい。一方、最大受光位置がクラス１，２，６，７のいずれかのクラス領域に位置しているときには（ステップＳ４で「Ｎ」）、当該最大受光位置データは外乱光によるものとみなしてステップＳ５に進む。このとき、制御部１５は、本発明の「第１有効化手段」として機能する。
【００２７】
次に、ステップＳ５で第２受光位置データをメモリ１７の候補画素位置データ記憶領域から読み出して、この第２受光位置の位置するクラス領域が集中クラス領域であるクラス４から例えば２クラス以上離れているかどうかがやはり判断される。第２受光位置がクラス３〜５のいずれかのクラス領域に位置しているときには（ステップＳ５で「Ｙ」）、当該第２受光位置データを上記正規の受光位置であるとみなして有効化する（ステップＳ８）。一方、第２受光位置がクラス１，２，６，７のいずれかのクラス領域に位置しているときには（ステップＳ５で「Ｎ」）、当該第２受光位置データも外乱光によるものとみなしてステップＳ６に進む。
【００２８】
以下、同様に、ステップＳ６で、第３受光位置がクラス３〜５のいずれかのクラス領域に位置していればこれを正規の受光位置として有効化し、ここで有効化されず、かつ、ステップＳ７で第４受光位置がクラス３〜５のいずれかのクラス領域に位置していればこれを正規の受光位置として有効化する。なお、４つの候補画素位置が全てクラス１，２，６，７に位置しているときには（ステップＳ７で「Ｙ」）、それら４つの候補画素位置データが全て有効化されずにステップＳ９に進む。このとき、制御部１５は、本発明の「第２有効化手段」として機能する。この第１区画領域では、図３（ｂ）に示すように、走査線Ｌ１〜Ｌ６において最大受光位置が正規の受光位置とみなされその最大受光位置データが有効化される。一方、走査線Ｌ７については、最大受光位置データが有効化されずに、第２〜第４受光位置のうちクラス３〜５に位置する受光位置（同図において符号Ｐ”）のデータが有効化されるのである。
【００２９】
そして、第１区画領域Ｅ１内の全走査線Ｌについて上記ステップＳ４〜Ｓ８の処理を実行した後に、上記メモリ１７の候補画素位置データ記憶領域に記憶された候補画素位置データを削除する（ステップＳ９）。なお、候補画素位置データ記憶領域に記憶された候補画素位置データのうち有効化されなかった候補画素位置データだけを削除する構成であってもよい。
【００３０】
その後、ステップＳ１０で現在処理した区画領域Ｅが最終区画領域かどうかが判断され、最終区画領域でなければ（ステップＳ１０で「Ｎ」）、ステップＳ１１で区画領域番号Ｋに１加算し、次の第２区画領域Ｅ２についてステップＳ２〜Ｓ９の処理を行う。この第２区画領域Ｅ２では、５つの最大受光位置Ｐが位置するクラス５が集中クラス領域と特定され、クラス４〜６に位置する走査線Ｌ１０〜Ｌ１４上の最大受光位置が正規の受光位置とみなされその最大受光位置データが有効化される。一方、走査線Ｌ８，９については、最大受光位置データが有効化されずに、第２〜第４受光位置のうちクラス４〜６に位置する受光位置（同図において符号Ｐ”）のデータが有効化されるのである。第３区画領域Ｅ３については、クラス４が集中クラスとされ、そこに位置する走査線Ｌ１５〜Ｌ２１の全ての最大受光位置データが有効化される。
【００３１】
そして、制御部１５は、全区画領域Ｅ１〜Ｅ３についてステップＳ２〜Ｓ９の処理が終了したとき（ステップＳ１０で「Ｙ」）、メモリ１７の正規受光位置データ記憶領域に記憶された、各走査線Ｌ１〜Ｌ２１毎の有効化された受光位置データに基づいてタイヤＷの表面形状検出処理が実行される。
【００３２】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態によれば、二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａを分割してなる各区画領域Ｅ１〜Ｅ３単位で、各区画領域Ｅ１〜Ｅ３内に位置する各走査線Ｌ１〜Ｌ７，Ｌ８〜Ｌ１４，Ｌ１５〜Ｌ２１上において受光レベルが上位４つの候補画素位置を取得する。そして、最大受光位置Ｐ，Ｐ’が最も多く集中するクラス領域を集中クラス領域から２クラス以上離れた候補画素位置を無視し、集中クラス領域からの距離が１クラス内にある候補画素位置データを有効化する構成とした。これにより、外乱光によるものとして最大受光位置が無効化され欠落した部分について対象物体表面からの反射光による正規の受光位置の候補画素位置情報に基づき正確な表面形状の測定が可能になる。
【００３３】
（２）本実施形態では、各候補画素位置が予め定められた複数のクラス領域うちどのクラス領域に位置するかによって有効化判断を行う構成であるから、有効化処理の簡略化を図ることができる。
（３）また、メモリ１７の候補画素位置データ記憶領域には、各走査線Ｌ１〜Ｌ２１について、その一走査線上に並ぶ全画素数未満の数（本実施形態では４つ）を限度する候補画素位置が記憶される。従って、一走査線上の全画素数を候補画素位置として記憶手段に記憶する構成に比べて記憶手段の記憶容量の低減化を図ることができる。
【００３４】
なお、撮像面１３Ａ全体における全ての走査線Ｌ１〜Ｌ２１について集中クラス領域を特定し、この集中クラス領域からの距離が所定範囲内にある受光位置データだけを抽出して表面形状検出を行う構成も考えられる。しかし、このような構成では、上記集中クラスの特定処理及び有効化処理において撮像面１３Ａ全体の画素からの受光信号を全て取り込んで格納するために多大なメモリ容量が必要となるという問題が生じる。
これに対して、本実施形態では、二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａを走査線Ｌと直交する方向において分割してなる各区画領域Ｅ１〜Ｅ３単位で、集中クラス領域の特定処理及び有効化処理を順次行う構成なので、一区画領域Ｅ内の画素の受光信号を格納可能なメモリ容量で対処できる。
【００３５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、一走査線上において受光レベルの高い画素位置を順に候補画素位置としたが、これに限らず、たとえば次のような構成（構成Ａ）であってもよい。
【００３６】
「対象物体の表面上に線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体表面で反射した反射光を受光する二次元撮像手段と、
前記二次元撮像手段の撮像面上の各画素での受光レベルに応じた受光信号を、前記投光手段からの光による線状の照射像に交差する所定の走査方向に沿った走査線毎に取り出し、前記各走査線毎に、当該走査線上における受光レベルのピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
前記ピーク位置検出手段で前記各走査線毎に検出された複数のピーク位置情報を、当該各走査線毎に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記各走査線毎に、前記記憶手段に記憶されたピーク位置情報に基づき最大の受光レベルである最大ピーク位置情報を取得し、他の走査線上における最大ピーク位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内である最大ピーク位置情報だけを、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第１有効化手段と、
前記第１有効化手段で最大ピーク位置情報が有効化されなかった走査線について、その最大ピーク位置情報以外の他のピーク位置情報であって、前記他の走査線上における最大ピーク位置との前記走査方向における位置偏差が所定値以内であるピーク位置情報を、当該走査線上における正規の受光位置として有効化する第２有効化手段と、
前記第１有効化手段及び第２有効化手段で有効化されたピーク位置情報に基づいて前記対象物体の表面形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする表面形状検出装置。」
更に「上記構成Ａにおいて、前記ピーク位置検出手段は、前記ピーク位置を、受光レベルの高い順に所定個数を限度として検出することを特徴とする表面形状検出装置。」
＜用語説明＞
「ピーク位置」とは、最大受光レベルを示す位置に限られず、受光レベル変化が増加から減少に変わる位置、つまり受光レベル変化の山の頂きの位置をいい、例えば微分法によって検出できる。
【００３７】
（２）各走査線における有効化処理としては、例えば現在処理中の走査線の最大受光位置とその１つ前の走査線の最大受光位置との、走査方向における位置偏差が所定値以内であるものを有効化し、所定値を超えるものを無効化し、他の候補画素位置であって、１つ前の走査線の最大受光位置との位置偏差が所定値以内であるものを１つ選択して有効化する構成であってもよい。このとき、その選択方法としては、最大受光レベルの候補画素位置データを選択するものであってもよい。或いは、１つ前の最大受光位置との走査方向における位置偏差が一番小さいものを選択してもよい。なお、上記実施形態１においても集中クラス領域内或いはそれに一番近い位置にある候補画素位置を有効化する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面形状検出装置の全体構成図
【図２】レーザ光、対象物体、二次元ＣＣＤの位置関係を示した斜視図
【図３】二次元ＣＣＤの撮像面を示した模式図
【図４】制御部の制御を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３９】
１０…表面形状検出装置
１１…レーザ光源（投光手段）
１２…スリット板（投光手段）
１３…二次元ＣＣＤ（二次元撮像手段）
１３Ａ…撮像面
１５…制御部（受光位置検出手段、特定手段、第１有効化手段、第２有効化手段）
１６…照射像
Ｅ（Ｅ１〜Ｅ３）…区画領域
Ｌ（Ｌ１〜Ｌ２１）…走査線
Ｐ，Ｐ’…最大受光位置
Ｒ１…レーザ光
Ｒ２…レーザ反射光
Ｗ…タイヤ（対象物体）
Ｘ…区画位置
【図１】
2005308578.tif 000003
【図２】
2005308578.tif 000004
【図３】
2005308578.tif 000005
【図４】
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