(57)【要約】【課題】奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際、作業者によるキャリブレーション用治具の傾斜方向の事前入力を不要とすることができる、撮像装置のキャリブレーション用治具及び撮像装置のキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】キャリブレーション用治具４０は、プレート部材４１と、プレート部材の表面であるプレート面４１Ｍに設けられた複数のキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）と、プレート面から突出する基準部材４２と、を有する。基準部材４２には、プレート面から第１所定距離だけ離れてプレート面に平行な第１仮想平面内に、第１所定形状とされた第１目印４２Ａが設けられているとともに、プレート面から第１所定距離よりも長い第２所定距離だけ離れてプレート面に平行な第２仮想平面内に、第２所定形状とされた第２目印４２Ｂが設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際に用いる、撮像装置のキャリブレーション用治具であって、
平板状のプレート部材と、
前記プレート部材の表面であるプレート面に設けられた複数のキャリブレーション用パターンと、
前記プレート面から突出するように設けられた基準部材と、を有し、
前記基準部材には、前記プレート面から、第１所定距離だけ離れて前記プレート面に平行な第１仮想平面内に、第１所定形状とされた第１目印が設けられているとともに、前記プレート面から、前記第１所定距離よりも長い第２所定距離だけ離れて前記プレート面に平行な第２仮想平面内に、第２所定形状とされた第２目印が設けられている、
撮像装置のキャリブレーション用治具。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置のキャリブレーション用治具であって、
前記基準部材は、前記プレート面に対して垂直方向に突出している、
撮像装置のキャリブレーション用治具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置のキャリブレーション用治具であって、
前記第１目印の前記第１所定形状は、前記基準部材を前記第１仮想平面にて切断した場合の断面、における点または線分または輪郭形状であり、
前記第２目印の前記第２所定形状は、前記基準部材を前記第２仮想平面にて切断した場合の断面あるいは前記基準部材の先端と前記第２仮想平面との接触部、における点または線分または輪郭形状である、
撮像装置のキャリブレーション用治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置のキャリブレーション用治具であって、
前記基準部材は、前記プレート面から遠くなるにしたがって先細り形状となる円錐形状を有している、
撮像装置のキャリブレーション用治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のキャリブレーション用治具を用いた、撮像装置のキャリブレーション方法であって、
キャリブレーション対象の前記撮像装置を用いて、前記基準部材が設けられている前記プレート面の側から前記キャリブレーション用治具を撮像し、
撮像した画像中に含まれている前記基準部材における、前記第１目印の位置に対する前記第２目印の相対的な位置に基づいて、前記撮像装置の光軸に対する前記キャリブレーション用治具の前記プレート面の法線の傾斜方向を求める、
撮像装置のキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレセントリックレンズ等を用いて奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際に利用する、撮像装置のキャリブレーション用治具及び撮像装置のキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、測定対象物の測定対象領域の斜方から平行光の照射光を照射し、照射光の入射方向と合致する光軸を有する物側テレセントリック光学系または像物側テレセントリック光学系で、測定対象領域の反射光を結像した像を撮像する表面検査装置が開示されている。そして特許文献１では、光軸に対する測定対象物の傾斜量を種々の傾斜量に変更し、各傾斜量に対する測定対象領域の各点の輝度データを収集し、測定対象領域内での凹凸の有無や凹凸部の形状データを求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の表面検査装置では、検査をするために、まず物側（または像物側）テレセントリック光学系を有する撮像装置の光軸を所望する方向に正しく調整（キャリブレーション）する必要がある。一般的に撮像装置の光軸の方向を調整する場合には、平板状のプレート部材の表面であるプレート面に、種々のパターン形状が印刷等されたキャリブレーション用治具を用いる。撮像装置の光軸の方向を調整する場合、キャリブレーション用治具を、プレート面を撮像装置の側に向けて測定対象物の代わりに配置する。そして、撮像装置を用いてプレート面を撮像し、撮像されたパターン形状の実際の形状や各個所の寸法等から、撮像装置の光軸の方向と、プレート面の法線方向との傾斜角度等を求めることができる。
【０００５】
しかし、テレセントリック光学系にてプレート面のパターン形状を撮像した場合、例えば撮像装置の光軸に対してプレート面の法線方向が上方向に傾斜角度θ１で傾斜していた場合と、撮像装置の光軸に対してプレート面の法線方向が下方向に傾斜角度θ１で傾斜していた場合と、では、撮像されたパターン形状の実際の形状が同一形状となってしまう。この場合、撮像装置は、上方向または下方向のいずれかに傾斜角度θ１で傾斜していることは判断できるが、上方向に傾斜しているのか、下方向に傾斜しているのか、傾斜方向を判断することができない。これは、物側（または像物側）テレセントリック光学系を有する撮像装置にて撮像した場合、奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像することに起因する。そこで従来では、作業者が、事前にキャリブレーション用治具の傾斜方向を入力しておく必要があった。このため、従来の光軸調整方法では、この傾斜方向の事前入力の手間がかかるとともに、作業者による誤入力の可能性も考えられる。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際、作業者によるキャリブレーション用治具の傾斜方向の事前入力を不要とすることができる、撮像装置のキャリブレーション用治具及び撮像装置のキャリブレーション方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置のキャリブレーション用治具及び撮像装置のキャリブレーション方法は、次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際に用いる、撮像装置のキャリブレーション用治具であって、平板状のプレート部材と、前記プレート部材の表面であるプレート面に設けられた複数のキャリブレーション用パターンと、前記プレート面から突出するように設けられた基準部材と、を有する。そして、前記基準部材には、前記プレート面から、第１所定距離だけ離れて前記プレート面に平行な第１仮想平面内に、第１所定形状とされた第１目印が設けられているとともに、前記プレート面から、前記第１所定距離よりも長い第２所定距離だけ離れて前記プレート面に平行な第２仮想平面内に、第２所定形状とされた第２目印が設けられている。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る撮像装置のキャリブレーション用治具であって、前記基準部材は、前記プレート面に対して垂直方向に突出している。
【０００９】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る撮像装置のキャリブレーション用治具であって、前記第１目印の前記第１所定形状は、前記基準部材を前記第１仮想平面にて切断した場合の断面、における点または線分または輪郭形状であり、前記第２目印の前記第２所定形状は、前記基準部材を前記第２仮想平面にて切断した場合の断面あるいは前記基準部材の先端と前記第２仮想平面との接触部、における点または線分または輪郭形状である。
【００１０】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係る撮像装置のキャリブレーション用治具であって、前記基準部材は、前記プレート面から遠くなるにしたがって先細り形状となる円錐形状を有している。
【００１１】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る撮像装置のキャリブレーション用治具を用いた、撮像装置のキャリブレーション方法であって、キャリブレーション対象の前記撮像装置を用いて、前記基準部材が設けられている前記プレート面の側から前記キャリブレーション用治具を撮像し、撮像した画像中に含まれている前記基準部材における、前記第１目印の位置に対する前記第２目印の相対的な位置に基づいて、前記撮像装置の光軸に対する前記キャリブレーション用治具の前記プレート面の法線の傾斜方向を求める。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、キャリブレーション用治具は、第１所定形状の第１目印と、第２所定形状の第２目印と、を有する基準部材が、プレート面から突出するように設けられている。例えばこのキャリブレーション用治具を、プレート面が見える側から撮像装置で撮像すれば、第１目印の位置に対する第２目印の位置に基づいて、プレート面の傾斜方向を自動的に判別させることができる。従って、作業者によるキャリブレーション用治具の傾斜方向の事前入力を不要とすることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、基準部材は、プレート面に対して垂直方向に突出している。従って、キャリブレーション用治具を、プレート面が見える側から撮像装置で撮像した際、プレート面の傾斜方向に応じた、第１目印の位置に対する第２目印の位置を適切に判定することが可能であり、プレート面の傾斜方向を、より適切に判断することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、例えば基準部材が立体形状の場合、第１目印は輪郭形状であり第２目印は輪郭形状または点である。基準部材が板状形状の場合、第１目印は線分であり第２目印は線分または点である。基準部材が線状形状の場合、第１目印は点であり第２目印は点である。このように、基準部材の形状、第１目印及び第２目印の形状を、種々の形状に設定することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、撮像装置の光軸の方向に対してプレート面の法線方向が傾斜した場合であっても、傾斜した基準部材によって第１目印が隠れてしまう領域をより小さくすることができるので、第１目印の視認性を適切に確保することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置の光軸の方向をキャリブレーションする際、作業者によるキャリブレーション用治具の傾斜方向の事前入力を不要とすることができるキャリブレーション方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】奥行き方向の情報を判別できない画角で計測対象物を撮像する撮像装置を２台用いて、計測対象物の３次元空間内の位置を計測する位置計測装置の全体構成を説明する図である。
【図２】撮像装置の構成と、照射光及び反射光を説明する図である。
【図３】図１に対して、計測対象物の代わりにキャリブレーション用治具を配置した状態を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態のキャリブレーション用治具の平面図である。
【図５】キャリブレーション用治具の斜視図である。
【図６】キャリブレーション用治具のプレート面に設けられた基準部材の拡大図である。
【図７】撮像装置の光軸の方向に対して、キャリブレーション用治具のプレート面の法線方向が下方向に傾斜している状態の例を説明する図である。
【図８】図７の状態において撮像装置にてキャリブレーション用治具を撮像した画像の例を説明する図である。
【図９】撮像装置の光軸の方向に対して、キャリブレーション用治具のプレート面の法線方向が上方向に傾斜している状態の例を説明する図である。
【図１０】図９の状態において撮像装置にてキャリブレーション用治具を撮像した画像の例を説明する図である。
【図１１】図８に示す画像中の基準部材を拡大した図である。
【図１２】図１０に示す画像中の基準部材を拡大した図である。
【図１３】第２の実施の形態のキャリブレーション用治具の基準部材の拡大図である。
【図１４】第３の実施の形態のキャリブレーション用治具の基準部材の拡大図である。
【図１５】第４の実施の形態のキャリブレーション用治具の基準部材の拡大図である。
【図１６】第５の実施の形態のキャリブレーション用治具の基準部材の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて順に説明する。
●［計測対象物の３次元空間内の位置を計測する位置計測装置の全体構成の例（図１）と、撮像装置の構造（図２）］
図１に示す例は、計測対象物である光を反射する球体８１〜８６を含む計測対象ユニット８０と、３次元空間内における球体８１〜８６の位置を計測する位置計測装置１の全体構成の例を示している。なお、計測対象ユニット８０における撮像装置１０、２０に対向する側の保持器は取り外されている。
【００１９】
計測対象ユニット８０は、図１の例では深溝玉軸受であり、外輪８０Ａと内輪８０Ｂと、外輪８０Ａと内輪８０Ｂとの間に形成された空間に収容された球体８１〜８６を有しており、基台９０に取り付けられている。また球体８１〜８６は、光を反射する鋼球であり、撮像装置１０、２０に対向している側に対して反対の側に設けられた保持器（図示省略）にて、それぞれの間隔が一定に保持されている。また、例えば内輪８０Ｂには回転する駆動軸が挿通され、外輪８０Ａに対して内輪８０Ｂが相対的に回転させられている。従って、球体８１〜８６は、自転しながら周方向に公転している。そして位置計測装置１は、自転しながら公転している球体８１〜８６の、３次元空間内における位置を計測する。
【００２０】
位置計測装置１は、撮像装置１０（撮像手段）及び撮像装置２０（撮像手段）と、画像処理装置７０（画像処理手段）とにて構成されている。なお、撮像装置の数は２台に限定されず、複数であればよい。また、撮像装置１０、２０の位置、及び姿勢（光軸の方向）は、厳密な位置及び厳密な方向を必要とせず、撮像装置１０と撮像装置２０の互いの相対的な位置及び互いの相対的な姿勢（光軸の方向）が、予めわかっていればよい。例えば、同一パターン図が描かれたキャリブレーション用治具を用いて、互いの相対的な位置及び互いの相対的な姿勢を求めることができる。なお、撮像装置の光軸とは、当該撮像装置内のレンズの中心と焦点とを通る直線であり、３次元空間内における撮像装置の姿勢とは、３次元空間内において当該撮像装置の光軸の向けられた方向を指す。
【００２１】
撮像装置１０は、図２に示すように、レンズ部１１、光源部１２、撮像部１３にて構成されている。レンズ部１１にはテレセントリックレンズ１１Ａが収容されており、光源部１２には光源１２Ａとハーフミラー１２Ｂが収容されており、撮像部１３には撮像素子１３Ｂや絞り１３Ａ等が収容されている。なお、本実施の形態にて説明する撮像装置１０、２０は、奥行き方向の情報を判別できない画角で撮像する撮像装置であり、例としてテレセントリックレンズ１１Ａを有する撮像装置を用いて説明するが、テレセントリックレンズを有していない撮像装置であってもよい。
【００２２】
ハーフミラー１２Ｂは、入射された光の一部を反射するとともに残りの光を透過する。そしてハーフミラー１２Ｂは、撮像装置１０の光軸Ｊ１０に配置されているとともに撮像装置１０の光軸Ｊ１０に対して所定の角度で配置されて、光源１２Ａからの光の一部を照射光として光軸Ｊ１０に沿う方向に向けて反射する。なお、ハーフミラー１２Ｂは、計測対象物からの光（光軸Ｊ１０に平行な平行光）の一部を、撮像部１３に向けて透過する。
【００２３】
光源１２Ａは、例えばＬＥＤ照明やレーザ光であり、撮像装置１０の光軸Ｊ１０に平行な照射光１２Ｓを、計測対象物に向けて照射するように配置されている。この場合、光源１２Ａは、計測対象物から取り込んだ平行光と干渉しないように光軸Ｊ１０から離れた位置に配置され、ハーフミラー１２Ｂにて反射された照射光が、光軸Ｊ１０に平行な平行光である照射光１２Ｓとなるように、位置が調整されている。また、光源１２Ａから照射する光の色はいずれの色でも良いが、赤色の波長の光とすることが、より好ましい。照射光の色を赤色とした場合、後述する撮像素子１３Ｂには、赤色の光の感度が他の色の光の感度よりも高いものを使用することが、より好ましい。
【００２４】
テレセントリックレンズ１１Ａは、撮像装置１０の光軸Ｊ１０に配置され、例えば複数のレンズ群にて構成されている。そしてテレセントリックレンズ１１Ａは、計測対象物のどこからの光であっても光軸Ｊ１０に平行な光束を取り込む。従って、図２に示すように、例えば光軸Ｊ１０に平行な照射光１２Ｓに対する球体８１の反射光Ｒ８１は、光軸Ｊ１０に平行である。そしてテレセントリックレンズ１１Ａは、この光軸Ｊ１０に平行な反射光Ｒ８１を、球体８１からの反射光Ｒ８１として取り込む。従って、撮像装置１０から見て、反射光Ｒ８１の方向の延長上に球体８１の中心８１Ｃが存在する。以上のテレセントリックレンズ１１Ａとハーフミラー１２Ｂと光源１２Ａにて、撮像装置１０の光軸Ｊ１０と同軸で光を照射して正反射された画像を取得することができる、いわゆる同軸落射照明を構成している。
【００２５】
撮像部１３には、ＣＣＤ等の複数の画素からなる撮像素子１３Ｂや、絞り１３Ａ等が収容されている。そして撮像装置１０は、画像処理装置７０からの制御信号に基づいて、撮像素子１３Ｂを用いて撮像した画像を作成し、作成した画像を画像処理装置７０に出力する。また、撮像装置２０の構造等については、撮像装置１０と同様であるので説明を省略する。なお、撮像装置１０は、球体の挙動の解析をするためには、例えば１００［ｆｐ］以上のフレームレートで画像を撮像可能な、いわゆるハイスピードカメラであることが好ましい。
【００２６】
画像処理装置７０は、例えばパーソナルコンピュータであり、撮像装置１０、２０に制御信号を出力して撮像装置１０、２０を同期させて画像を撮像し、撮像した画像を取り込む。そして撮像装置１０、２０から取り込んだ画像と、３次元空間内における撮像装置１０、２０の位置と、撮像装置１０、２０の光軸の方向と、に基づいて、３次元空間内における球体８１〜８６のそれぞれの中心の位置を求める。またハイスピードカメラを用いて、時刻に対応させた画像を連続して撮像し、時刻毎の画像から求めた球体８１〜８６の３次元空間内の位置を求めることで、球体８１〜８６の挙動（各球体の中心の移動の軌跡）を求めることができる。
【００２７】
●［第１の実施の形態のキャリブレーション用治具４０を用いた、撮像装置１０、２０の光軸方向のキャリブレーション方法（図３〜図１２）］
図３は、図１に対して、計測対象ユニット８０及び基台９０の代わりにキャリブレーション用治具４０を配置した状態の例を示している。計測対象ユニット８０の計測対象物の計測を開始する前に、撮像装置１０の光軸Ｊ１０の方向、及び撮像装置２０の光軸Ｊ２０の方向、を求める必要がある。そこで、撮像装置１０及び撮像装置２０のそれぞれから、キャリブレーション用治具４０を撮像することで、撮像装置１０の光軸Ｊ１０の方向、及び撮像装置２０の光軸Ｊ２０の方向、を求める。つまり、キャリブレーション用治具４０の法線４１Ｈの方向に対する、光軸Ｊ１０の方向及び傾斜角度、光軸Ｊ２０の方向及び傾斜角度、を求める。
【００２８】
図４及び図５に示すように、キャリブレーション用治具４０は、平板状のプレート部材４１を有している。プレート部材４１の表面であるプレート面４１Ｍには、複数のキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）と、プレート面４１Ｍから突出する基準部材４２と、が設けられている。
【００２９】
図６に示すように、基準部材４２は、プレート面４１Ｍから遠くなるにしたがって先細りとなる形状を有しており、第１の実施の形態では、円錐形状に設定されている。そして基準部材４２の軸である基準軸４２Ｈは、プレート面４１Ｍに対して垂直に設定されている。従って基準部材４２は、プレート面４１Ｍに対して垂直方向に突出している。
【００３０】
基準部材４２には、第１目印４２Ａと第２目印４２Ｂとが設けられている。図６に示す例では、第１目印４２Ａは、プレート面４１Ｍから、第１所定距離（図６の例では、第１所定距離＝ゼロ）だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第１仮想平面ＶＭ１内において、第１所定形状（図６の例では、円錐形状の底面である円形）とされている。例えば第１目印４２Ａは、基準部材４２を第１仮想平面ＶＭ１にて切断した際の断面の輪郭形状であり、当該輪郭形状となる円錐の側面に目印となる色彩が印刷等されている。
【００３１】
第２目印４２Ｂは、図６に示す例では、プレート面４１Ｍから、第１所定距離よりも長い第２所定距離Ｄ２だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第２仮想平面ＶＭ２内において、第２所定形状（図６の例では、円錐形状の頂上部の点）とされている。例えば第２目印は、基準部材４２と第２仮想平面ＶＭ２との接触個所の形状（または切断個所の断面形状）であり、当該形状となる円錐の側面や頂上部等に目印となる色彩が印刷等されている。なお、第１目印の色彩と第２目印の色彩は、異なる色彩であることが好ましい。上述したキャリブレーション用治具４０を図３の例に示すように配置して、撮像装置１０の光軸Ｊ１０の方向と、撮像装置２０の光軸Ｊ２０の方向を、以下のようにして求める。
【００３２】
例えば図７の例に示すように、撮像装置１０の光軸Ｊ１０の方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの方向が、下方向に向かってに傾斜角度θ１で傾斜している場合について説明する。この場合、撮像装置１０にて撮像した画像は、図８の例に示す画像Ｇ１が得られる。撮像装置１０は画像Ｇ１を画像処理装置７０に出力し、画像処理装置７０は、取得した画像Ｇ１に基づいて、撮像装置１０の光軸Ｊ１０に対するプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜角度θ１を以下のように求める。画像処理装置７０は、画像Ｇ１に撮像されているキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）の形状や寸法や並び方向、または隣り合うキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）の間隔の距離等に基づいて、図７に示す傾斜角度θ１を求める。なお傾斜角度θ１の求め方は従来と同様であるので、詳細については省略する。
【００３３】
また例えば図９の例に示すように、撮像装置１０の光軸Ｊ１０の方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの方向が、上方向に向かって傾斜角度θ１で傾斜している場合について説明する。この場合、撮像装置１０にて撮像した画像は、図１０の例に示す画像Ｇ２が得られる。得られた画像Ｇ２中に撮像されているキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）の形状や寸法や並び方向、または隣り合うキャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）の間隔の距離等は、図８と同一となってしまっている。このため、従来では、傾斜角度θ１を画像処理装置７０にて求めることはできたが、下方向に傾斜しているのか上方向に傾斜しているのか区別することができなかった。
【００３４】
本願では、画像処理装置７０は、取得した画像Ｇ１に撮像されている基準部材４２の第１目印４２Ａの位置に対する第２目印４２Ｂの相対的な位置に基づいて、撮像装置１０の光軸１０Ｊに対する、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向を求める。なお図１１は、図８の画像Ｇ１中における基準部材４２の周囲の拡大図を示している。画像処理装置７０は、図１１に示す画像中から第１目印４２Ａを抽出し、第１目印４２Ａの中心である第１中心４２Ｃの位置を求め、第２目印４２Ｂを抽出し、第２目印４２Ｂの中心である第２中心４２Ｄの位置を求める。そして画像処理装置７０は、第１中心４２Ｃから上方向に延びる仮想直線（図１１中の二点鎖線の直線）を引いて１・２境界線を設定する。同様に画像処理装置７０は、第１中心４２Ｃから左方向に延びる仮想直線（図１１中の点線の直線）を引いて２・３境界線を設定する。同様に画像処理装置７０は、第１中心４２Ｃから下方向に延びる仮想直線（図１１中の実線の直線）を引いて３・４境界線を設定する。同様に画像処理装置７０は、第１中心４２Ｃから右方向に延びる仮想直線（図１１中の一点鎖線の直線）を引いて４・１境界線を設定する。図１１において、４・１境界線と１・２境界線とで仕切られた右上の領域を第１領域に設定し、１・２境界線と２・３境界線とで仕切られた左上の領域を第２領域に設定する。また２・３境界線と３・４境界線とで仕切られた左下の領域を第３領域に設定し、３・４境界線と４・１境界線とで仕切られた右下の領域を第４領域に設定する。
【００３５】
画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが第１中心４２Ｃと一致している場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向と、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの方向と、が一致している（傾斜なし）と判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが１・２境界線上にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、上方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが２・３境界線上にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、左方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが３・４境界線上にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、下方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが４・１境界線上にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、右方向であると判定する。
【００３６】
また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが第１領域内にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、右上方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが第２領域内にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、左上方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが第３領域内にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、左下方向であると判定する。また画像処理装置７０は、第２中心４２Ｄが第４領域内にある場合、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、右下方向であると判定する。このように、画像処理装置７０は、第１目印４２Ａの位置に対する第２目印４２Ｂの相対的な位置に基づいて、光軸１０Ｊに対する法線４１Ｈの傾斜方向を自動的に、かつ適切に求めることができる。
【００３７】
図１１に示す例は、図７に示す状態における画像Ｇ１（図８）中における基準部材４２の拡大図である。この場合、第２中心４２Ｄが３・４境界線上にあるので、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、下方向であると判定する。また図１２に示す例は、図９に示す状態における画像Ｇ２（図１０）中における基準部材４２の拡大図である。この場合、第２中心４２Ｄが１・２境界線上にあるので、撮像装置１０の光軸１０Ｊの方向に対して、キャリブレーション用治具４０のプレート面４１Ｍの法線４１Ｈの傾斜方向は、上方向であると判定する。このように傾斜角度θ１、及び傾斜方向がわかれば、キャリブレーション用治具４０の法線４１Ｈに対する、光軸Ｊ１０の傾斜角度と傾斜方向と、光軸Ｊ２０の傾斜角度と傾斜方向と、がわかる（キャリブレーションできる）。
【００３８】
●［第２の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｂ（図１３）］
図１３は、第２の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｂにおける基準部材４２の周囲の拡大図を示している。第１の実施の形態のキャリブレーション用治具４０に対して基準部材４２の形状は同じであるが、第１目印４２Ａの位置と、第２目印４２Ｂの位置及び形状が異なる。
【００３９】
第１目印４２Ａは、プレート面４１Ｍから第１所定距離Ｄ１だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第１仮想平面ＶＭ１にて基準部材４２を切断した際の断面の輪郭形状であり、この場合は円形である。図１３の例は、第１の実施の形態に対して、第１所定距離Ｄ１がゼロでない場合の例である。
【００４０】
第２目印４２Ｂは、プレート面４１Ｍから第２所定距離Ｄ２だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第２仮想平面ＶＭ２にて基準部材４２を切断した際の断面の輪郭形状であり、この場合は円形である。図１３の例は、第１の実施の形態に対して、第２目印４２Ｂが、点でなく輪郭形状（この場合、円形）となる例である。
【００４１】
●［第３の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｃ（図１４）］
図１４は、第３の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｃにおける基準部材４２３の周囲の拡大図を示している。第１の実施の形態のキャリブレーション用治具４０に対して基準部材４２３の形状と、第１目印４２Ａの位置及び形状と、第２目印４２Ｂの位置及び形状と、が異なる。基準部材４２３は、板状形状（図１４の例では板状の三角形）であり、プレート面４１Ｍに対して垂直（法線４１Ｈの方向）に設けられている。
【００４２】
第１目印４２Ａは、プレート面４１Ｍから第１所定距離Ｄ１だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第１仮想平面ＶＭ１にて基準部材４２３を切断した際の断面の形状であり、この場合は線分である。図１４の例は、第１の実施の形態に対して、第１所定距離Ｄ１がゼロでない場合の例、かつ第１目印４２Ａの形状が線分の例である。
【００４３】
第２目印４２Ｂは、プレート面４１Ｍから第２所定距離Ｄ２だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第２仮想平面ＶＭ２にて基準部材４２３を切断した際の断面の形状であり、この場合は線分である。図１４の例は、第１の実施の形態に対して、第２目印４２Ｂが、点でなく線分となる例である。
【００４４】
●［第４の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｄ（図１５）］
図１５は、第４の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｄにおける基準部材４２４の周囲の拡大図を示している。第１の実施の形態のキャリブレーション用治具４０に対して基準部材４２４の形状と、第１目印４２Ａの位置及び形状と、第２目印４２Ｂの形状と、が異なる。基準部材４２４は、線分状または棒状であり、プレート面４１Ｍに対して垂直（法線４１Ｈの方向）に設けられている。
【００４５】
第１目印４２Ａは、プレート面４１Ｍから第１所定距離Ｄ１だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第１仮想平面ＶＭ１にて基準部材４２４を切断した際の断面の形状であり、この場合は点状である。図１５の例は、第１の実施の形態に対して、第１所定距離Ｄ１がゼロでない場合の例、かつ第１目印４２Ａの形状が点の例である。第１目印４２Ａの色彩は、プレート面４１Ｍ、基準部材４２４、第２目印４２Ｂ、のいずれとも異なる色彩とすることが好ましい。
【００４６】
第２目印４２Ｂは、プレート面４１Ｍから第２所定距離Ｄ２だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第２仮想平面ＶＭ２にて基準部材４２４を切断した際の断面の形状であり、この場合は点状である。図１５の例は、第１の実施の形態と同様、第２目印４２Ｂが、点となる例である。第２目印４２Ｂの色彩は、プレート面４１Ｍ、基準部材４２４、第１目印４２Ａ、のいずれとも異なる色彩とすることが好ましい。
【００４７】
●［第５の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｅ（図１６）］
図１６は、第５の実施の形態のキャリブレーション用治具４０Ｅにおける基準部材４２５の周囲の拡大図を示している。第１の実施の形態のキャリブレーション用治具４０に対して基準部材４２５の形状と、第１目印４２Ａの形状と、が異なる。基準部材４２５は、円錐形状でなく四角錐形状であり、プレート面４１Ｍに対して垂直（法線４１Ｈの方向）に設けられている。なお四角錐形状に限定せず、多角錐形状であってもよい。
【００４８】
第１目印４２Ａは、プレート面４１Ｍに平行な第１仮想平面ＶＭ１（第１所定距離＝ゼロ）にて基準部材４２５を切断した際の断面の輪郭形状であり、この場合は矩形である。図１６の例は、第１の実施の形態に対して、第１目印４２Ａの形状が矩形の例である。
【００４９】
第２目印４２Ｂは、プレート面４１Ｍから第２所定距離Ｄ２だけ離れてプレート面４１Ｍに平行な第２仮想平面ＶＭ２と基準部材４２５の頂上部との接触個所の形状であり、この場合は点状である。図１６の例は、第１の実施の形態と同様、第２目印４２Ｂが、点となる例である。
【００５０】
以上、本発明の撮像装置のキャリブレーション用治具、及び撮像装置のキャリブレーション方法は、プレート面から垂直方向に突出した基準部材を設けることで、作業者によるキャリブレーション用治具の傾斜方向の事前入力を不要とすることができる。第１目印４２Ａの形状は、画像処理装置７０が第１中心４２Ｃの位置を求めることができる形状であれば、輪郭形状、線分、点、どのような形状であってもよい。同様に、第２目印４２Ｂの形状は、画像処理装置７０が第２中心４２Ｄの位置を求めることができる形状であれば、輪郭形状、線分、点、どのような形状であってもよい。また、第１中心４２Ｃと第２中心４２Ｄを通る線分は、プレート面４１Ｍに対して垂直な基準軸４２Ｈである。
【００５１】
本発明の撮像装置のキャリブレーション用治具４０、４０Ｂ〜４０Ｅ、の構成、構造、形状等、及び撮像装置のキャリブレーション方法の手順等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば基準部材を設ける位置は、プレート面４１Ｍのどの位置であってもよい。また基準部材の色彩は、プレート面の色彩と異なる色彩であることが好ましい。
【００５２】
また、キャリブレーション用パターンＰ（ｍ、ｎ）の数、形状、間隔等は、本実施の形態にて説明したものに限定されるものではない。また基準部材の形状や、第１目印及び第２目印の形状等は、本実施の形態にて説明した形状等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１        位置計測装置
１０、２０    撮像装置（撮像手段）
１１      レンズ部
１１Ａ    テレセントリックレンズ
１２      光源部
１２Ａ    光源
１２Ｂ    ハーフミラー
１２Ｓ    照射光
１３      撮像部
１３Ａ    絞り
１３Ｂ    撮像素子
４０、４０Ｂ〜４０Ｅ    キャリブレーション用治具
４１      プレート部材
４１Ｍ    プレート面
４１Ｈ    法線
４２、４２３〜４２５    基準部材
４２Ａ    第１目印
４２Ｂ    第２目印
４２Ｃ    第１中心
４２Ｄ    第２中心
４２Ｈ    基準軸
７０      画像処理装置（画像処理手段）
８０      計測対象ユニット
９０      基台
Ｄ１      第１所定距離
Ｄ２      第２所定距離
Ｊ１０、Ｊ２０    （撮像装置の）光軸
Ｐ（ｍ、ｎ）    キャリブレーション用パターン
ＶＭ１    第１仮想平面
ＶＭ２    第２仮想平面
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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