(57)【要約】【課題】感度及びオクルージョンの関係がバランス良く設定されることで精度良く測定できる、形状測定装置を提供する。【解決手段】ライン光を被検物に向けて照射する照射部と、ライン光の照射方向とは異なる方向から、被検物上の前記ライン光が照射されている部分を撮像する撮像部と、撮像結果に基づいて被検物上の前記ライン光が照射されている部分の形状を演算する形状演算部と、を備え、照射部の照射方向と撮像部の撮像方向とがなす角度が、３０°以上６０°以下の範囲である形状測定装置に関する。【選択図】図３
2012093238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン光を被検物に向けて照射する照射部と、
前記ライン光の照射方向とは異なる方向から、前記被検物上の前記ライン光が照射されている部分を撮像する撮像部と、
前記撮像結果に基づいて前記被検物上の前記ライン光が照射されている部分の形状を演算する形状演算部と、を備え、
前記照射部の照射方向と前記撮像部の撮像方向とがなす角度が、３０°以上６０°以下の範囲である形状測定装置。
【請求項２】
前記照射部の照射方向と前記撮像部の撮像方向とがなす角度が、４０°以上５０°以下の範囲である請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記照射部及び前記撮像部を一体的に保持するセンサ部と前記被検物とを前記ライン光の延在方向に交差する方向に相対移動させる移動部をさらに備える請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記撮像部は撮像光学系を有し、該撮像光学系の像面と前記ライン光による前記披検物の光切断面が略共役である請求項１〜３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品等の物体の表面形状を測定する技術は従来から種々提案されており、接触式の測定プローブを用いて被検物の形状を三次元で測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。測定プローブとしては、上述の接触式のものの他に、光切断方式を用いた非接触プローブがある。このような光学式の測定プローブは、被検物に所定の投影パターン（スリット光）を投影して被検物を撮像し、その撮像画像から各画像位置（各画素）の基準面からの高さを算出し、被検物の三次元表面形状を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような光切断方式の測定プローブ（以下、光切断プローブと称す）は、シャインプルークの撮像光学系を組み込むことで撮像素子の面上全体でピントのあった画像を取得することが考えられる。これは、シャインプルーフの法則に基づいてレンズの光軸に対して撮像素子が所定値だけ傾斜して配置されるため、測定光の面に常にピントがあった状態となるためである。光切断プローブを上記構成とする場合、測定光および撮像光軸の角度を先に決定した後、他の構成要素が決定される。
【０００５】
しかしながら、上記手順に従って光切断プローブを構成すると、測定不能な場所（以下、オクルージョンと称す）が大きくなったり、或いは十分な光が撮像素子に入射しないことで撮像素子の感度が低下する等、形状測定装置として所望の性能を満足できない可能性があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、感度及びオクルージョンの関係がバランス良く設定されることで精度良く測定できる、形状測定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】
【０００７】
本発明の態様に従えば、ライン光を被検物に向けて照射する照射部と、前記ライン光の照射方向とは異なる方向から、前記被検物上の前記ライン光が照射されている部分を撮像する撮像部と、前記撮像結果に基づいて前記被検物上の前記ライン光が照射されている部分の形状を演算する形状演算部と、を備え、前記照射部の照射方向と前記撮像部の撮像方向とがなす角度が、３０°以上６０°以下の範囲である形状測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、感度及びオクルージョンの関係がバランス良く設定されることで精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】形状測定装置の構成を示す斜視図。
【図２】形状測定装置の構成を示す側面図。
【図３】検出部の要部構成を示す図。
【図４】撮像素子における白色光の受光特性を示す図。
【図５】Ｏ／Ｓとθとの関係、及び撮像レンズにおける差分αを示す図。
【図６】回転機構の要部構成を示す図。
【図７】ロック状態判定部の要部構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の形状測定装置の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各要請要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１１】
図１は、本発明の形状測定装置に係る一実施形態の構成例を示す斜視図であり、図２は側面図である。本実施形態に係る形状測定装置は、光切断法を用いることで、被検物の表面に一本のライン光からなるライン状投影パターンを投影し、ライン状投影パターンを被検物表面の全域を走査させる毎に投影方向と異なる角度から被検物に投影されたライン状投影パターンを撮像する。そして、撮像された被検物表面の撮像画像よりライン状投影パターンの長手方向の画素毎に三角測量の原理等を用いて被検物表面の基準平面からの高さを算出し、被検物表面の三次元形状を求める装置である。
【００１２】
図１、２に示すように、形状測定装置１００は、本体部１１と、傾斜回転テーブル１４と、被検物の形状を測定するためのセンサ部２０と、センサ部２０を移動させる移動部３０と、センサ部２０を移動部３０に対して回転させる回転機構４０と、を有している。
【００１３】
本体部１１は、架台１２と、該架台１２上に載置される定盤１３とを含む。架台１２は、形状測定装置１００全体の水平度を調整するためのものである。定盤１３は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台１２により水平に保たれたものとなっている。この定盤１３の上面には、傾斜回転テーブル１４が載置されている。
【００１４】
以下、互いが直交する３方向により規定されるＸＹＺ座標系を用いて形状測定装置１００の構成について説明する。ここで、ＸＹ平面とは定盤１３の上面と平行な面を規定するものである。すなわち、Ｘ方向とは定盤１３上における一方向を規定するものであり、Ｙ方向とは定盤１３の上面においてＸ方向に直交する方向を規定するものであり、Ｚ方向とは定盤１３の上面に直交する方向を規定するものである。
【００１５】
傾斜回転テーブル１４は、被検物２００が上面に載置される回転テーブル２１、回転テーブル２１の上面に対して垂直なＺ軸方向に延びる回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１が回転可能に装着される傾斜テーブル２２、並びに、Ｘ軸方向に延びる傾斜軸Ｌ２を中心に傾斜テーブル２２を回転可能に支持する支持部２３および２４を備えて構成される。回転テーブル２１は円形の板状の部材であり、上面の平面度が高精度に規定されている。
【００１６】
傾斜テーブル２２は、回転軸駆動モータ２２ａを内蔵しており、回転軸駆動モータ２２ａは、回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１を回転駆動する。回転テーブル２１は、中央部分に形成されている複数の貫通穴（不図示）を介して、複数のボルトにより回転軸駆動モータ２２ａのシャフトに連結されている。
【００１７】
また、支持部２３は、傾斜軸駆動モータ２３ａを内蔵しており、傾斜軸駆動モータ２３ａは、傾斜軸Ｌ２を中心として傾斜テーブル２２を回転駆動することで、回転テーブル２１を水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させる。
【００１８】
このように、傾斜回転テーブル１４では、回転テーブル２１を回転させ、傾斜テーブル２２を傾斜させることで、回転テーブル２１に載置される被検物２００を任意の姿勢で保持できるようになっている。なお、回転テーブル２１は、傾斜テーブル２２の傾斜角度が急勾配になっても被検物２００がずれないように、被検物２００を固定することができるように構成されている。
【００１９】
センサ部２０は、傾斜回転テーブル１４に載置される被検物２００に光切断を行うためのライン光を照射する照射部９１と、ライン光が照射されることで光切断面（線）が現れた被検物２００の表面を検出する検出部９２と、を主体に構成される。また、センサ部２０には、検出部９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。演算処理部３００は、形状測定装置１００における全体の駆動を制御するための制御部５００に含まれる。
【００２０】
照射部９１は、図示しないシリンドリカルレンズや細い帯状の切り欠きを有したスリット板等から構成され、光源からの照明光を受けて扇状のライン光９１ａを生じさせるものである。光源としては、ＬＥＤやレーザー光源・ＳＬＤ（super luminescent diode）等を用いることができる。ＬＥＤを用いた場合は安価に光源を形成することができる。また、レーザー光源を用いた場合、点光源であるため収差の少ないライン光を作ることができ、波長安定性に優れ半値幅が小さいため、迷光カットに半値幅の小さいフィルターが使えるため、外乱の影響を少なくすることができる。また、ＳＬＤ（super luminescent diode）を用いた場合は、レーザー光源の特性に加え可干渉性がレーザー光よりも低いため被検物面でのスペックルの発生を抑えることができる。
【００２１】
検出部９２は、照射部９１の光照射方向とは異なる方向から被検物２００の表面に投影されるライン光９１ａを撮像するためのものであり、後述のように移動部３０によりライン光９１ａが所定間隔走査される毎に被検物２００を撮像するようになっている。
【００２２】
検出部９２は、図３に示すように、撮像光学系の一部を構成する撮像レンズ８０と、ＣＣＤ等から構成された撮像素子８１と、を含む。なお、本実施形態においては、撮像レンズ８０を含む撮像光学系の光軸に対して撮像素子８１を、シャインプルーフの法則に従って傾けることでライン光９１ａの面に常にピントがあった状態とし、被検物２００の全面を精度良く測定できるようにしている。なお、本実施形態では、撮像レンズ８０として、レンズの明るさ、重量、大きさの観点からＦ２．８以下のものを用いた。なお、撮像光学系の像面とライン光９１ａによる被検物の光切断面は略共役となっている。
【００２３】
ところで、上述したようにシャインプルーフの法則に基づき撮像素子８１をライン光９１ａの入射方向に対して傾ける場合、オクルージョン（被検物２００によりライン光９１ａが遮られ影となる部分）が大きくなったり、或いは撮像素子８１にライン光９１ａが十分に入射しないことで撮像素子８１の感度が低下するといった問題が発生するおそれがある。
【００２４】
本発明者は、鋭意研究の結果、照射部９１および検出部９２の位置関係を下記のように規定することで感度及びオクルージョンの関係をバランス良く設定できるとの知見を得た。本実施形態に係る形状測定装置１００は、被検物２００の表面上のライン光９１ａの検出部９２に対する入射方向と、照射部９１の光照射方向とが所定角度（以下、配置角度と称す）をなすように規定される。具体的には、配置角度θを３０°以上６０°以下の範囲に設定するのがより好ましく、４５°に設定するのが最も望ましい。配置角度θは、被検物２００の載置面の法線方向に対するライン光９１ａの検出部９２に対する入射方向がなす角度により規定されるものである。
【００２５】
以下、上記配置角度θの根拠について図面を参照しながら説明する。
図４は、一般的な撮像素子（本実施形態の撮像素子８１も含む）における白色光の受光特性を示すものである。図４における横軸は、撮像素子に対する光の入射角を示し、縦軸は撮像素子の感度を示している。なお、本説明における光の入射角とは、撮像素子の受光面の法線方向と入射光の入射方向とのなす角度を意味する。また、図４におけるＡ線は撮像素子の水平方向の入射角特性を示し、Ｂ線は撮像素子の垂直方向の入射角特性を示している。なお、垂直方向の入射角特性の方が入射角に対して感度特性が影響を受けやすいので、垂直方向の特性を用いて評価することとする。
【００２６】
図４に示されるように、撮像素子における感度は、光の入射角が大きくなる程低下することが確認できる。そのため、撮像素子は入射光の受け入れ角度の上限値が所定値に規定される。図４に示されるαは、撮像素子への入射角度（シャインプルーフの状態とするために傾く角度）と上記受け入れ角度の上限値との差分を示すものである。なお、この差分αは、撮像素子の前に配置される撮像光学系（本実施形態では、撮像レンズ８０）の開口数つまりＦ値により決定される。そのため、差分αは大きいほど入射光の蹴られが少なく精度が向上する、望大型の評価値である。
【００２７】
図５は、撮像素子８１における感度／オクルージョンの比（以下、Ｓ／Ｏ比と称す。）に差分αを掛け合わせた評価値と配置角度θとの関係を示すものである。ここで、感度は大きいほど好ましい望大型の評価値であり、オクルージョンは小さいほど好ましい望小型の評価値である。前述の通り差分αは望大型の評価値である。そのため、（感度Ｓ＊差分α）／オクルージョンＯを評価値することにより、極大値付近を最も好ましい条件として見つけ出すことができる。
【００２８】
図５に示されるように、（Ｓ＊差分α）／Ｏは、配置角度θが約４５°の場合にピーク値となる。すなわち、感度およびオクルージョンにおけるバランスが最も優れた場合を示している。また、様々な被検物を測定した結果、配置角度θを評価値が１１を超える約３０°〜約６０°とすることで精度の高い測定が可能であることを見いだした。また、配置角度θを評価値が１２を超える約４０°〜約５０°とすることで、複雑な表面形状の被検物を測定対象とした場合にも正反射の影響が抑えられ更に高精度な測定が可能になることを見いだした。
【００２９】
検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られ、ここで所定の画像演算処理がなされて被検物２００の表面の高さが算出され、被検物２００の三次元形状（表面形状）が求められるようになっている。演算処理部３００は、被検物２００の画像において、被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光９１ａによる光切断面（線）の位置情報に基づき、光切断面（線）（ライン光９１ａ）が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を求める演算処理を行う。
【００３０】
移動部３０は、被検物２００に投影されたライン光９１ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させることで、シート光５を被検物２００の表面に走査させるためのものである。本実施形態に係る形状測定装置１００では、後述のように形状測定者により指定された方向にセンサ部２０が移動部３０により移動されるようになっている。なお、センサ部２０の回転角度を検出し、該検出結果に基づいて移動部３０の移動方向を自動的に算出する構成であっても構わない。
【００３１】
移動部３０は門型フレーム１５を主体として構成されている。なお、定盤１３は、端部（図２では右側の端部）が、定盤１３上をＹ軸方向に門型フレーム１５を駆動させるＹ軸ガイドを兼ねるように構成されている。
【００３２】
門型フレーム１５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド１５ａ、定盤１３のＹ軸ガイドに沿って駆動する駆動側柱１５ｂ、および駆動側柱１５ｂの駆動に従って定盤１３の上面を滑動する従動側柱１５ｃにより構成されている。
【００３３】
ヘッド部１６は、門型フレーム１５のＸ軸ガイド１５ａに沿ってＸ軸方向に沿って駆動可能とされている。ヘッド部１６には、該ヘッド部１６に対してＺ軸方向に駆動可能なＺ軸ガイド１７が装着されている。Ｚ軸ガイド１７の下端部にはセンサ部２０が装着されている。
【００３４】
ところで、本実施形態に係る形状測定装置１００のように光切断法を用いる場合、センサ部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光９１ａが、センサ部２０の移動方向（以下、スキャン方向と称す。）と直交する方向に配置させるのが望ましい。例えば、図２において、被検物２００に対するセンサ部２０のスキャン方向をＹ軸方向に設定した場合、ライン光９１ａをＸ軸方向に沿って配置するのが望ましい。センサ部２０とライン光９１ａの出射方向とをこのような関係に設定すると、測定時にライン光９１ａの全域を有効に利用したスキャンを行うことができ、被検物２００の形状を最適に測定できるためである。
【００３５】
本実施形態に係る形状測定装置１００は、上述したように、センサ部２０が移動部３０により被検物２００に対して移動可能とされている。移動部３０は上述した門型フレーム１５を主体として構成されるため、移動部３０に取り付けられたセンサ部２０の照射部９１から照射されるライン光９１ａのスキャン方向は、被検物２００に対し、原則としてＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のいずれかに制約される。
【００３６】
そこで、本実施形態に係る形状測定装置１００では、Ｚ軸ガイド１７とセンサ部２０との間に上記回転機構４０を配置し、センサ部２０を移動部３０に対して回転可能な構成としている。これにより、形状測定装置１００は、上述のようにセンサ部２０のスキャン方向と直交方向にライン光９１ａを配置可能となっている。
【００３７】
図６は回転機構４０の要部構成を示す図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は側面図である。回転機構４０は、図６に示すように、取付部４１と、回転部４２と、ロック部４３と、ロック状態判定部４４と、を有している。センサ部２０は回転部に設けられる回転軸４２ａの一端側に取り付けられている。本実施形態では回転軸４２ａにおける回転中心軸Ｃ１が照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸Ｃ２と一致するようにセンサ部２０が回転軸４２ａに取り付けられている。
【００３８】
回転部４２は、センサ部２０を移動部３０に対して回転可能に保持する回転軸４２ａと、回転軸４２ａが所定角度だけ回転する毎に当該回転軸４２ａの回転動作を一時的に規制する回転規制部６０と、を有している。
【００３９】
回転規制部６０は、回転軸４２ａの外周に形成された歯型溝６１と、取付部４１に設けられるボールプランジャ６２と、を含む。歯型溝６１は、回転軸４２ａの外周に例えば７．５°おきに形成されている。このような構成に基づき、回転軸４２ａは、７．５°回転する毎にボールプランジャ６２が歯型溝６１に係合するため、回転軸４２ａの回転動作に負荷がかかるようになり、作業者の手にクリック感を感じさせることができるようになっている。よって、作業者は、手に感じたクリック感の回数に応じて、回転軸４２ａの回転角度を容易に把握することが可能となっている。
【００４０】
なお、取付部４１には、回転軸４２ａの回転角度を示す回転指標部４５が設けられている。回転指標部４５には、例えば目盛りが設けられており、回転軸４２ａが上述のように７．５°回転する毎に、７．５°、１５°、２２．５°…等のように回転角度の値を表示するようになっている。これにより、形状測定者は、回転指標部４５の目盛りを目視することで、回転軸４２ａの回転角度を所定値に簡便且つ確実に設定することが可能となっている。
【００４１】
回転機構４０は、図６（ａ）に示すように、回転軸４２ａの回転によりセンサ部２０が０°〜１２０°の範囲で移動するようになっている。センサ部２０が０°位置に配置されると、照射部９１及び検出部９２がＸ軸方向に沿って配置される。また、センサ部２０が９０°位置に配置されると、照射部９１及び検出部９２がＹ軸方向に配置される。センサ部２０が回転すると、同図に示されるように被検物２００の表面上に照射されるライン光９１ａの向きが変化する。
【００４２】
本実施形態に係る形状測定装置１００は、回転軸４２ａにおける回転中心軸と、照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸とが一致した状態となっているので、回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内でずれることが防止されている。このように回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内でずれないため、被検物２００の端部においてセンサ部２０の向きを変更した場合であっても、ライン光９１ａが被検物２００の表面から外れた位置に照射されてしまうことが防止されている。
【００４３】
ロック部４３は、取付部４１に取り付けられ、回転軸４２ａを挿通させる固定部７１と、該固定部７１に取り付けられたロックレバー７２と、を含む。回転軸４２ａは軸受け部５０により取付部４１に対して滑らかに回転可能とされている。固定部７１は、例えばロックレバー７２が下方（−Ｚ方向）に移動された場合に回転軸４２ａを締め付け、回転軸４２ａが取付部４１に対して回転しないように固定するようになっている。一方、固定部７１は、ロックレバー７２が上方（＋Ｚ方向）に移動された場合に回転軸４２ａを締め付けることがなく、回転軸４２ａが取付部４１に対して回転可能とされる。
【００４４】
図７はロック状態判定部４４の要部構成を示す図であり、図７（ａ）はロック状態判定部４４によるロック非検出状態を示す図であり、図７（ｂ）はロック状態判定部４４によるロック検出状態を示す図である。
ロック状態判定部４４は、図７（ａ）に示すようにロックレバー７２の先端に取り付けられたセンサ検出用板部４４ａと、該センサ検出用板部４４ａに接触するタッチセンサ４４ｂとを含む。センサ検出用板部４４ａは、ロックレバー７２が回転軸４２ａを良好に締め付け可能な位置に移動した際、タッチセンサ４４ｂに接触するようになっている。タッチセンサ４４ｂは、形状測定装置１００の全体の駆動の制御を行う制御部５００に電気的に接続されている。
【００４５】
タッチセンサ４４ｂは、所定位置に配置されたセンサ検出用板部４４ａに接触可能な接触部４４ｃを有している。接触部４４ｃは、センサ検出用板部４４ａにより押圧可能な構成とされている。
【００４６】
接触部４４ｃは、図７（ｂ）に示すように所定の位置まで押圧された時にＯＮ信号を制御部５００に通知するようになっている。一方、接触部４４ｃは、所定の位置まで押圧されていない時にＯＦＦ信号を制御部５００に通知するようになっている。ここで、ＯＮ信号が通知される場合とは、ロックレバー７２による回転軸４２ａの締め付けが十分であることを意味し、ＯＦＦ信号が通知される場合とは、ロックレバー７２による回転軸４２ａの締め付けが不十分であることを意味する。
【００４７】
制御部５００は、ＯＮ信号が通知されると、形状測定装置１００の表示部（不図示）に回転軸４２ａのロック状態が良好（例えば、ＯＫ等）である旨を表示するようになっている。一方、制御部５００は、ＯＦＦ信号が通知されると、形状測定装置１００の表示部（不図示）に回転軸４２ａのロック状態が不良（例えば、ＮＯ等）である旨を表示するようになっている。これにより、回転軸４２ａのロック状態が不良のままで、被検物２００の形状測定が開始されるといった不具合の発生が防止されたものとなっている。
【００４８】
このような構成に基づき、形状測定装置１００は、センサ部２０にガタツキが生じることなく、照射部９１からライン光９１ａを被検物２００の所定方向に向けて照射できるようになっている。
【００４９】
続いて、形状測定装置１００の動作として、被検物２００の形状を測定する方法について以下に説明する。
はじめに、形状測定者は、回転テーブル２１に被検物２００を載置し、被検物２００に照射されるライン光９１ａが所定方向を向くように回転機構４０によりセンサ部２０を移動部３０に対して回転させる。
【００５０】
形状測定者は、回転規制部６０のクリック感の回数及び回転機構４０に設けられた上記回転指標部４５の目盛りの少なくともいずれかを参照して、回転軸４２ａ（センサ部２０）の回転角度を所定値に容易に設定することができる。
【００５１】
なお、センサ部２０を回転させる際、照射部９１から被検物２００に対してライン光９１ａを照射した状態のまま行うようにしても構わない。この場合、形状測定者は、被検物２００に投影されるライン光を目安として、センサ部２０における回転角度の設定をより容易に行うことが可能となる。
【００５２】
形状測定者は、回転軸４２ａを所定角度回転させた後、ロック部４３を用いて回転軸４２ａを固定する。具体的には、形状測定者は、ロックレバー７２を下方に移動することで回転軸４２ａを締め付け、回転軸４２ａを確実に固定することができる。これにより、後述の形状測定時にセンサ部２０が移動部３０により移動する途中に、回転軸４２ａが動くことでセンサ部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光の位置がずれるといった不具合の発生を防止できる。
【００５３】
本実施形態では、形状測定者は、上述のようにして設定した回転軸４２ａの回転角度を不図示の入力部を用いて入力する。形状測定装置１００は、被検物２００に照射されたライン光９１ａの長手方向と略直角な方向にセンサ部２０（照射部９１）を移動させるように移動部３０を駆動し、ライン光９１ａにより被検物２００の表面に走査させる。
【００５４】
被検物２００にライン光９１ａが照射されると、被検物２００の表面にライン光９１ａによる光切断面（線）が現れるため、検出部９２により、ライン光９１ａが所定間隔走査される毎に（光切断面が現れた）被検物２００を撮像する。このとき、検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。
【００５５】
このようにして得られた被検物２００の画像データから、演算処理部３００は被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光９１ａによる光切断面（線）の位置情報に基づいて、光切断面（線）（ライン光９１ａ）が延びる長手方向の画素毎に、三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を測定することができる。
【００５６】
以上述べたように、本実施形態に係る形状測定装置１００によれば、被検物２００の表面上のライン光９１ａの検出部９２に対する入射方向と、照射部９１の光照射方向とが、所定角度θをなすように規定されているので、撮像素子８１における受光感度を良好に維持するとともにオクルージョンが大きくなるのを抑えることができる。すなわち、オクルージョン及び撮像素子８１の感度のバランスがバランス良く設定されることで被検物２００の形状測定を精度良く行うことができる。
【００５７】
本実施形態に係る形状測定装置１００によれば、上記回転機構４０を用いてセンサ部２０を回転させることで、センサ部２０のスキャン方向と直交する方向にライン光９１ａを配置できるので、種々の被検物２００においても最適な範囲を測定できる。
【００５８】
また、センサ部２０がライン光９１ａの長さ方向と直交する方向にスキャンを行うので、ライン光９１ａの全域を有効に利用することができ、測定領域におけるスキャン回数を少なくすることができ、短時間で形状測定を行うことができる。
【００５９】
また、回転軸４２ａにおける回転中心軸と、照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸とが一致しているため、回転後のライン光９１ａの中心座標が変化することがない。よって、回転後のライン光９１ａの座標値を回転角度のみから算出することができる。よって、回転後のライン光９１ａを用いた形状測定を行う際、座標補正が容易に行うことで演算処理を簡略化できる。
【００６０】
また、回転軸４２ａにおける回転中心軸Ｃ１と、照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸Ｃ２とが一致しているため、回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内でずれることがない。よって、センサ部２０を種々な方向に回転させることで被検物２００の形状を最適な範囲で、且つ様々な方向から短時間で測定できる。
【００６１】
また、回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内でずれないため、被検物２００の端部においてセンサ部２０を回転させた場合であっても、ライン光９１ａが被検物２００の表面から外れてしまい、被検物２００に対するセンサ部２０の位置を再調整する必要が生じることがない。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態に係る構成について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
上記実施形態では、回転機構４０におけるセンサ部２０の移動範囲が０°〜１２０°の場合を例に挙げて説明したが、センサ部２０の移動範囲を０°〜１８０°に設定しても構わない。この構成によれば、ライン光９１ａの向きが０°〜１８０°の範囲で変化するため、より広い範囲で被検物２００の形状を測定することができる。
【符号の説明】
【００６３】
２０…センサ部、３０…移動部、９１…照射部、９２…検出部、９１ａ…ライン光、１００…形状測定装置、２００…被検物
【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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