JP2002357408A - 光学式計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば、表面反射率が相違したり、表面に溝
が存在したり、表面に傾斜面が存在したり、表面に曲面
が存在するような計測対象物に対しても、高精度な断面
輪郭線計測が可能なスリット光切断法を使用した光学式
計測装置を提供すること。 【解決手段】 撮影条件の異なる複数枚の画像を取得す
るマルチ画像取得手段と、マルチ画像取得手段により取
得された複数枚の画像の中から、予め設定された区画領
域毎に、規定の最大輝度条件を満足する区画領域画像を
抽出すると共に、それら抽出された各区画領域画像を寄
せ集めることにより一連の断面輪郭線部分像を含む合成
画像を生成する画像合成手段と、画像合成手段により生
成された合成画像に含まれる一連の断面輪郭線部分像に
基づいて、所定の計測処理を実行することにより計測値
及び／又は判定値を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、計測対象物体の
断面輪郭形状を検査する場合等に好適な光切断法を利用
した光学式計測装置に係り、特に、表面性状等に起因し
て濃度の均一な光切断面の輪郭像が得難いような計測対
象物体に対しても、高精度計測を実現可能とした光学式
計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光源からの光をスリット光に整形して計
測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、計測
対象物体表面のスリット光照射位置をスリット光照射角
度とは異なる角度から二次元撮像素子を使用して撮影し
て光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する撮影手
段と、この撮影手段を介して得られる光切断面の断面輪
郭線像に基づいて、所定の計測処理を実行することによ
り計測値及び／又は判定値を生成する計測手段と、を具
備する、光切断法を利用した光学式計測装置（『変位セ
ンサ』とも称される）は従来より知られている。ここ
で、スリット光の断面のなす直線の方向は、二次元撮影
素子の視野内においては、垂直走査方向に対応する。ま
た、計測装置（一般には、センサヘッド）と計測対象物
体との距離が変化したときにスリット光のなす断面輪郭
線像が計測対象物体表面上で移動する方向は、二次元撮
像素子の視野内においては、水平走査方向に対応する。
これにより、二次元撮像素子の受光面には、光切断面の
断面輪郭線像が結像される。

【０００３】斯かる光学式計測装置によれば、切断光と
して直線状断面を有するスリット光を採用しているた
め、切断光として点状断面を有するスポット光を採用す
るもののように、切断光と計測対象物体とを相対移動さ
せずとも、計測対象物体表面の一定直線に沿う一連の計
測点の情報を一括して取得することができる。そのた
め、例えば生産ラインを流れる工業製品の検査等に応用
すれば、それら一連の計測点の情報に基づいて、計測対
象物体表面各部の寸法を精密に測定して、製品の良否判
定等を迅速かつ確実に行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の工業製品の検
査等においては、様々な表面性状を有する計測対象物体
を想定せねばならない。工業製品の中には、表面性状
（例えば、表面の粗さ、色彩等）が一様でないことか
ら、反射率が部分的に異なるものがある。

【０００５】このような場合に、反射率の高い部分をＡ
部、低い部分をＢ部とすると、計測対象物体に照射され
たスリット光のうちで、Ａ部に照射されたスリット光部
分の像が鮮明に映し出される撮影条件で二次元撮影素子
による撮影を行うと、Ｂ部に照射されたスリット光部分
の像は輝度不足となる。逆に、Ｂ部に照射されたスリッ
ト光部分の像が鮮明に映し出される撮影条件で二次元撮
影素子による撮影を行うと、Ａ部の画像が輝度飽和して
正常な計測が行われないことがある。

【０００６】このことが、図４１（ａ），（ｂ）に示さ
れている。図４１（ａ）において、左側にはスリット光
の照射位置に沿う計測対象物体の側断面が、右側には二
次元撮像素子から得られる画像がそれぞれ示されてい
る。この計測対象物体は、図中白抜きで示す左半分領域
と図中黒塗りつぶしで示す右半分領域が存在する。左半
分領域は図中太く長い２本の上向き矢印で示すように反
射率が大であり、右半分領域は図中細く短い１本の上向
き矢印で示すように反射率が小である。一方、二次元撮
像素子から得られる画像を見ると、横長の長方形として
描かれているのが、二次元撮像素子の一画面分の画像で
ある。図中左右方向がスリット光の断面線方向に相当
し、上下方向が計測対象物体の高さ方向に相当する。一
画面分の画像内の左下に描かれた左右方向へ延びる太い
直線が、計測対象物体上に照射されたスリット光の照射
光の像である。本来この太い直線は、画面の左右方向の
幅のほぼ全体に延びていなければならない。この例で
は、計測対象物体の右半分領域の反射率が小のため、右
半分に相当する部分は十分な輝度が得られず、そのため
に図では点線で示す右半分が欠落している。このような
画像に基づいて計測を行うと、計測対象物体の左半分領
域の一連の高さ（断面輪郭線）は計測できるが、右半分
領域については計測不能となる。

【０００７】次に、図４０（ｂ）において、この計測対
象物体は、左側の大部分を占める左側領域と右側の大部
分を占める右側領域と、それらの領域に挟まれた溝領域
とを有する。左側領域と右側領域とは図中太く長い２本
の上向き矢印で示すように反射率が大であり、点線で囲
まれた溝領域は図中細く短い１本の上向き矢印で示すよ
うに反射率が小である。一方、二次元撮像素子から得ら
れる画像を見ると、一画面分の画像内の下部に描かれた
左右方向へ延びる中央が途切れた太い直線が、計測対象
物体上に照射されたスリット光の照射光の像である。こ
の例では、計測対象物体の溝領域の反射率が小のため、
溝領域に相当する部分は十分な輝度が得られず、そのた
めに図では左右方向へ延びる太い直線の点線で囲まれた
中央部分が欠落している。このような画像に基づいて計
測を行うと、計測対象物体の溝領域を除く左側領域並び
に右側領域の一連の高さ（断面輪郭線）は計測できる
が、溝領域については計測不能となる。

【０００８】また、工業製品の中には、表面の一部が傾
斜していることから、反射率が部分的に異なるものがあ
る。このような場合、反射光量が不足し、画像が暗くな
り、正常に計測ができないことがある。

【０００９】このことが、図４２（ａ）に示されてい
る。図の記載上の約束事は上記と同様である。この計測
対象物体は、左側水平低領域と、中央水平高領域と、右
側水平低領域と、左側水平低領域と中央水平高領域とを
繋ぐ左側傾斜領域と、中央水平高領域と右側水平低領域
とを繋ぐ右側傾斜領域とを有する。左右の水平低領域と
中央水平高領域とは図中太く長い上向き矢印で示すよう
に反射率が大であり、点線で囲まれる左右の傾斜領域は
反射率が小である。一方、二次元撮像素子から得られる
画像を見ると、一画面分の画像内に描かれた左側、中
央、右側の左右方向へ延びる３本の直線と、それらを結
ぶ左右の傾斜直線とが、計測対象物体上に照射されたス
リット光の照射光の像である。この例では、計測対象物
体の左右の傾斜領域の反射率が小のため、それら傾斜領
域に相当する囲まれた部分は十分な輝度が得られず、そ
のため図では左右の傾斜部分に相当する点線で囲まれた
領域については、暗くなっている。このような画像に基
づいて計測を行うと、計測対象物体の左右の傾斜領域を
除く左右の水平低領域並びに中央の水平高領域の一連の
高さ（断面輪郭線）は計測できるが、左右の傾斜領域に
ついては輝度不足により正常な計測が不能となる。

【００１０】また、工業製品の中には、表面の一部が曲
面となっていることから、反射率が部分的に異なるもの
がある。このような場合、反射光量が不足し、画像が暗
くなり、正常に計測ができないことがある。

【００１１】このことが、図４２（ｂ）に示されてい
る。図の記載上の約束事は上記と同様である。この計測
対象物体は、左右の平面領域と中央の曲面領域とを有す
る。左右の平面領域は図中太く長い矢印で示すように反
射率が大であり、図中点線で囲まれる中央の曲面領域は
反射率が小である。一方、二次元撮像素子から得られる
画像を見ると、一画面分の画像内に描かれた左側及び右
側の左右方向へ延びる２本の直線が、計測対象物体上に
照射されたスリット光の照射光の像である。この例で
は、計測対象物体の曲面部分の反射率が小のため、その
曲面部分に相当する部分は十分な輝度が得られず、その
ため図中点線で囲まれた中央領域については、著しく輝
度が低くなり像が欠落している。このような画像に基づ
いて計測を行うと、計測対象物体の中央曲面領域を除く
左右の平面領域の一連の高さ（断面輪郭線）は計測でき
るが、中央曲面領域については輝度不足により計測が不
能となる。

【００１２】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであり、その目的とするところは、
例えば、表面反射率が相違したり、表面に溝が存在した
り、表面に傾斜面が存在したり、表面に曲面が存在する
ような計測対象物に対しても、高精度な断面輪郭線計測
が可能なスリット光切断法を使用した光学式計測装置を
提供することにある。

【００１３】この発明の他の目的とするところは、ノイ
ズ等の原因により断面輪郭線像の一部が局部的に欠落し
たような場合には、これを適宜に修復可能な光学式計測
装置を提供することにある。

【００１４】この発明の他の目的とするところは、計測
対象物体表面上のスリット光が照射されている部分の中
の特定部分を目的として計測対象領域を設定して計測を
行う場合において、前記特定部分と計測対象領域とのず
れを自動的に修正可能とした光学式計測装置を提供する
ことにある。

【００１５】この発明のさらに他の目的並びに作用効果
については、以下の明細書の記載を参照することによ
り、当業者であれば容易に理解されるであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の光学式計測装
置は、マルチ画像取得手段と、画像合成手段と、計測手
段とを備えている。

【００１７】マルチ画像取得手段は、光源からの光をス
リット光に整形して計測対象物体表面に所定角度で照射
する投光手段と、前記計測対象物体表面のスリット光照
射位置を前記スリット光の照射角度とは異なる角度から
二次元撮像素子により撮影して光切断面の断面輪郭線像
を含む画像を取得する撮影手段と、前記撮影手段を介し
て得られる画像の輝度に影響を与える撮影条件を規定す
るパラメータの少なくとも１つの値を変更することによ
り画像の輝度を走査可能なパラメータ値変更手段とを備
えて、前記撮影条件の異なる複数枚の画像を取得する。

【００１８】画像合成手段は、前記マルチ画像取得手段
により取得された複数枚の画像の中から、あらかじめ設
定された区画領域毎に、規定の最大輝度条件を満足する
区画領域画像を抽出すると共に、それら抽出された各区
画領域画像を寄せ集めることにより一連の断面輪郭線部
分像を含む合成画像を生成する。

【００１９】計測手段は、前記画像合成手段により生成
された合成画像に含まれる一連の断面輪郭線部分像に基
づいて、所定の計測処理を実行することにより計測値及
び／又は判定値を生成する。

【００２０】ここで、一連の『計測値』によって、スリ
ット光照射位置に沿った前記計測対象物体表面について
の、前記マルチ画像取得手段からの距離の分布を生成し
てもよい。

【００２１】このような構成によれば、断面輪郭線像の
輝度に影響を与える撮影条件を規定するパラメータの少
なくとも１つの値を変更して画像の輝度を走査しつつ、
この状態でマルチ画像取得手段により取得される複数枚
の画像の中から、あらかじめ設定された区画領域毎に抽
出された規定の最大輝度条件を満足する区画領域画像を
寄せ集めることによって一連の断面輪郭線部分像を含む
合成画像を生成するようにしているため、計測処理にお
いては、一連の断面輪郭線部分像を寄せ集めてなる鮮明
な画像に基づき、所定の計測処理を実行し、これにより
高精度な計測値及び／又は判定値を生成することができ
る。

【００２２】断面輪郭線像の輝度に影響を与える撮影条
件を規定するパラメータとしては、様々なものを採用す
ることができる。特に、光源の光量及び／又は二次元撮
像素子のシャッタ時間は制御の容易さの面で有効であ
る。その他のパラメータとしては、投光側アンプのゲイ
ンや受光側アンプのゲインなどを挙げることができる。
二次元撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを採用する
場合には、上記のパラメータとしては、（１）ＣＣＤイ
メージセンサのシャッタ時間、（２）投光パルスのデュ
ーティ比、（３）ビデオ信号の増幅率、（４）投光パル
スのピーク光量などを挙げることができる。

【００２３】パラメータ値を所定の変更単位量毎に変更
する場合において変更単位量を変更可能としても良い。
また、パラメータ値の最大変更範囲を変更可能としても
良い。これにより、スリット光照射位置上の各領域毎に
最適な輝度を有する画像を取得することができる。ま
た、パラメータ値の変更範囲がテスト結果に応じて自動
設定されるようにしても良い。このようにすれば、パラ
メータ値の変更範囲の設定に際して人間の判断が不要と
なるため、計測対象物体毎にその表面性状が大きく異な
るような場合にも、最適なパラメータ値の最大変更範囲
を容易、確実かつ迅速に設定することができる。また、
パラメータ値の変更単位量及び／又は最大変更範囲が、
取得される区画領域中の断面輪郭線部分像の輝度に応じ
て自動修正されるようにしても良い。このようにすれ
ば、変更単位量及び／又は変更範囲の設定の手間を大き
く省くことができる。

【００２４】区画領域画像抽出のためにあらかじめ設定
された区画領域としては、撮影される視野や断面輪郭線
像の想定される位置や大きさに応じて様々に設定するこ
とができる。尤も、二次元撮像素子により取得される画
像における１もしくは２以上の水平走査ラインで構成さ
れる領域を区画領域とすれば、画像取得単位と画像取り
扱い単位とが整合することから、制御が容易となる。

【００２５】画像合成手段としては、前記二次元撮像素
子の１画面分の画像が書き込み可能な画像メモリと、前
記画像メモリを適宜に区画してなる各区画領域毎に書き
込み許可又は書き込み禁止を記憶する書き込み制御フラ
グメモリと、前記マルチ画像取得手段にて取得される画
像を書き込み制御フラグメモリの内容に従って前記画像
メモリに各区画領域単位で書き込む画像書き込み手段
と、前記画像メモリの各区画領域に規定の最大輝度条件
を満足する区画領域画像が書き込まれた時点で、その区
画領域に対応する書き込み制御フラグメモリを書き込み
禁止に設定するフラグ制御手段と、を含むようにしても
良い。

【００２６】このようにすれば、マルチ画像取得手段か
ら画像が取得される動作と、その取得された画像を合成
する動作とをほぼ同時に進めることができ、処理時間の
短縮を図ることができる。

【００２７】このとき画像メモリの各区画領域の全てに
又は予定される全てに規定の最大輝度条件を満足する区
画領域画像が書き込まれたときに、マルチ画像取得手段
における画像取得を終了するようにすれば、無駄な画像
取得動作を省略してより一層の処理時間の短縮を図るこ
とができる。なお、このとき、画像メモリが１又は隣接
する２以上の水平走査ラインで構成される領域毎に区画
されてそれぞれが区画領域とされていれば、マルチ画像
取得手段を構成する撮像素子からの画像取得単位と画像
メモリへの書き込み画像の単位とが一致することから書
き込み制御が容易となり、処理時間の短縮を図ることが
できる。先に述べたように、スリット光の断面のなす直
線の方向は、二次元撮像素子の受光面上においては、垂
直走査ライン方向に対応する。また、計測装置と計測対
象物体との距離が変化したときにスリット光のなす断面
輪郭線像が計測対象物体表面上で移動する方向は、二次
元撮像素子の受光面上においては、水平走査ライン方向
に対応する。

【００２８】好適な実施の形態においては、マルチ画像
取得手段は第１のハウジングに収容されてセンサヘッド
ユニットを構成すると共に、画像合成手段及び計測手段
は第２のハウジングに収容されて信号処理ユニットを構
成する。また、信号処理ユニットには画像モニタが外部
接続可能とされる。

【００２９】このような構成を採用すれば、センサヘッ
ドユニットに関しては計測に容易なように計測対象物の
間近に据え付ける一方、信号処理ユニットについてはオ
ペレータの取り扱いに容易な場所に配置し、これに画像
モニタを接続することによって、計測並びに各種のモニ
タを適切に行わせることができる。

【００３０】以上説明した光学式計測装置に使用される
マルチ画像取得手段は、それ自体独立してマルチ画像取
得装置とすることもできる。この場合、マルチ画像取得
装置は、光源からの光をスリット光に整形して計測対象
物体に所定角度で照射する投光手段と、前記計測対象物
体表面のスリット光照射位置をスリット光照射角度とは
異なる角度から二次元撮像素子を使用して撮影して光切
断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する撮影手段と、
前記撮影手段を介して得られる画像に含まれる前記断面
輪郭線像の輝度に影響を与える撮影条件を規定するパラ
メータの少なくとも１つの値を変更することにより画像
の輝度を走査可能なパラメータ値変更手段とを備えて、
前記撮影条件の異なる複数枚の画像を取得するように構
成される。一般的には、このようなマルチ画像取得装置
は、単一のハウジングを有するセンサヘッドユニットと
して構成することができる。

【００３１】さらに、上述の光学式計測装置に含まれる
画像合成手段並びに計測手段は、独立した信号処理装置
として構成することもできる。

【００３２】この場合、信号処理装置は、マルチ画像取
得装置により取得された複数枚の画像の中からあらかじ
め設定された区画領域毎に、規定の最大輝度条件を満足
する区画領域画像を抽出すると共に、それら抽出された
各区画領域画像を寄せ集めることにより一連の断面輪郭
線部分像を含む合成画像を生成する画像合成手段と、前
記画像合成手段により生成された合成画像に基づいて、
所定の計測処理を実行することにより計測値及び／又は
判定値を生成する計測手段とを備えて、前記計測対象物
体に関する断面計測を行い得るように構成される。

【００３３】一般的には、このような信号処理装置は、
単一のハウジングを有する信号処理ユニットとして構成
することができる。

【００３４】以上説明した光学式計測装置においては、
画像合成手段により生成される合成画像中の断面輪郭線
像の部分的欠落を補正する画像補正手段をさらに設けて
も良い。

【００３５】このようにすれば、パラメータ値の変更に
よっても合成画像中のいずれかの区画領域において断面
輪郭線像の欠落が生ずるような場合には、これを合成画
像取得後の段階において補正することにより、そのよう
な部分的欠落に基づく計測不良又は不能の虞れを未然に
防止することができる。

【００３６】上述の画像合成手段を実現するためのアル
ゴリズムとしては様々なものを採用することができる。
第１の方法としては、合成画像を構成する各水平走査ラ
インの画像について断面輪郭線部分像の有無をライン順
にチェックしつつ、断面輪郭線部分像の欠落している水
平走査ラインの画像については、直前の水平走査ライン
と同一の画像で置き換える処理を挙げることができる。
また、第２の方法としては、合成画像を構成する各水平
走査ラインの画像について断面輪郭線部分像の有無をラ
イン順にチェックしつつ、断面輪郭線部分像の欠落して
いる水平ラインの画像については、その前後の水平ライ
ンの画像を使用して補間する処理を挙げることができ
る。また、第３の方法としては、合成画像を構成する各
水平走査ラインの画像について断面輪郭線部分像の有無
並びに基準値よりの輝度大小ををライン順にチェックし
つつ、断面輪郭線部分像の欠落している水平ラインの画
像については、その前後のラインの断面輪郭線部分像の
輝度連続性に応じて補間又は放置する処理を挙げること
ができる。

【００３７】先に述べたように、本発明の光学式計測装
置においては、別途設けられる画像モニタの画面上に所
定の映像を映し出すためのモニタ出力を生成するモニタ
出力生成手段をさらに設けてもよい。このとき、画像モ
ニタの画面上に映し出されるべき所定の映像としては、
様々なものを挙げることができる。第１には、画像合成
手段にて生成された合成画像そのものが挙げられる。第
２には、合成画像から選択された水平走査ラインを示す
カーソルと、前記カーソルにて選択された水平走査ライ
ンの輝度分布曲線（ラインブライト波形）を挙げること
ができる。第３には、前記合成画像から選択された水平
走査ラインを示すカーソルと、前記カーソルにて選択さ
れた水平走査ラインの撮影条件を示す表示が挙げられ
る。第４には、合成画像を構成する各水平走査ライン毎
に、その水平走査ラインに断面輪郭線部分像の無しを示
すマークを挙げることができる。第５には、前記合成画
像を構成する各水平走査ライン毎に、その水平ラインに
断面輪郭線部分像の有りを示すマークが挙げられる。

【００３８】本発明の光学式計測装置には、画像モニタ
の画面とポインティングデバイスとを介してオペレータ
との対話を行うためのグラフィッカル・ユーザ・インタ
フェースを設けてもよい。

【００３９】以上説明した様々な特徴を有する本発明の
光学式計測装置は、工場などの生産ラインを流れる工業
製品の各種形状検査などに応用することができる。この
場合、スリット光が照射された直線上領域内に別途計測
対象領域を設定し、この計測対象領域に含まれる特定部
分に集中して計測乃至監視を行うのが通例である。コン
ベアなどに載せて搬送される工業製品は、製品毎に幾分
搬送方向と直交する方向並びに搬送面と垂直な高さ方向
へとずれる虞れもある。このようなときに、計測対象領
域が固定されていれば、目的とする特定像部分を正確に
検査できない虞れが生ずる。

【００４０】そこで本発明の光学式計測装置にあって
は、計測対象物体との相対移動に対して計測位置を追従
させるためのトラッキング制御手段を設けてもよい。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な実施の
一形態を添付図面を参照することにより詳細に説明す
る。

【００４２】本発明の一実施形態である変位センサシス
テム全体の概観図の一例が図１に示されている。同図に
示されるように、この変位センサシステムは、センサヘ
ッドユニット１と、このセンサヘッドユニット１から得
られた映像信号を処理するための信号処理ユニット２
と、信号処理ユニット２に対して各種の操作指令を与え
るためのハンディタイプのコンソールユニット３と、信
号処理ユニット２において生成された計測結果やその他
各種の操作ガイド等を表示するための画像モニタ４とを
含んでいる。

【００４３】後に詳細に説明するように、センサヘッド
ユニット１には、光源からの光をスリット光に整形して
計測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、計
測対象物体表面のスリット光照射位置を前記スリット光
の照射角度とは異なる角度から二次元撮像素子により撮
影して光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する撮
影手段と、前記撮影手段を介して得られる画像に含まれ
る前記断面輪郭線像の輝度に影響を与える撮影条件を規
定するパラメータの少なくとも１つの値を変更すること
により画像の輝度を走査可能なパラメータ値変更手段と
を備えて、前記パラメータ値の異なる複数枚の画像を取
得するマルチ画像取得手段のほぼ全体が内蔵されてい
る。

【００４４】また、信号処理ユニット２には、上述のマ
ルチ画像取得手段により取得された複数枚の画像の中か
ら、あらかじめ設定された区画領域毎に、規定の最大輝
度条件を満足する区画領域画像を抽出すると共に、それ
ら抽出された各区画領域画像を寄せ集めることにより一
連の断面輪郭線部分像を含む合成画像を生成する画像合
成手段と、前記画像合成手段により生成された合成画像
に含まれる一連の断面輪郭線部分像に基づいて、所定の
計測処理を実行することにより計測値及び／又は判定値
を生成する計測手段とを含んでいる。

【００４５】すなわち、センサヘッド部１は、スリット
光６を計測対象物体５に照射すると共に、その反射光７
を二次元撮像素子であるＣＣＤイメージセンサで受光す
ることにより、計測対象物体５の表面変位を含む映像信
号を生成し出力する。なお、符号８はスリット光６の照
射により、計測対象物体５の表面に生じた線状光像（直
線状輝線）である。

【００４６】センサヘッドユニット１の光学系並びに検
出対象物体との関係を示す説明図が図２に示されてい
る。図２（ｂ）に示されるように、センサヘッドユニッ
ト１内には、スリット光源１１２と、スリット光源１１
２から発せられた光を適宜に収束並びに整形してスリッ
ト光６を生成する投光用光学系１１３と、スリット光６
の反射光７を二次元ＣＣＤイメージセンサ１２２に導く
ための受光用光学系１２１とが含まれている。図２
（ａ）に示されるように、この例では、スリット光６は
幅Ｗを有する比較的幅広なスリット光とされ、また計測
対象物体５の上面には段部５ａが形成されている。その
ため段部５ａの幅がスリット光６の幅Ｗよりも狭い場合
には、センサヘッドユニット１と計測対象物体５との相
対移動を行うことなく、段部５ａの高さｈを直ちに計測
することができる。

【００４７】センサヘッドユニット１の内部回路構成を
示す図が図３に示されている。センサヘッドユニット１
は、計測対象物体５の表面に計測光であるスリット光６
を真上から照射し、その状態で計測対象物体５の表面を
ＣＣＤイメージセンサ１２２で別の角度から撮影して、
スリット光の照射光像８を含む計測対象物体表面の映像
信号ＶＳを生成する。

【００４８】センサヘッドユニット１の内部には、スリ
ット光６を計測対象物体５へと照射するための投光系要
素（レーザダイオード（ＬＤ）駆動回路１１１，レーザ
ダイオード（ＬＤ）１１２，投光レンズ１１３）と、計
測対象物体５からの反射光７を受光するための受光系要
素（受光レンズ１２１，ＣＣＤイメージセンサ１２２，
増幅回路１２３，ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２４，
サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路１２５，ＡＧＣ増幅回
路１２６）とが含まれている。

【００４９】投光系要素についてさらに説明を加える。
タイミング信号発生回路１０１は、レーザダイオード１
２１を発光させるためのＬＤ駆動パルス信号Ｐ１を発生
する。ＬＤ駆動パルス信号Ｐ１に応答してＬＤ駆動回路
１１１がＬＤ１１２をパルス発光させる。またタイミン
グ信号発生回路１０１は、ＬＤ駆動回路１１１を介して
パルス状レーザ光のピークパワーを制御する。ＬＤ１１
２から出射されたパルス状レーザ光は、投光レンズ１１
３を通して、計測対象物体５の表面にスリット光６とし
て照射される。これにより、計測対象物体５の表面に
は、スリット光の照射による線状の光像が形成される。

【００５０】以上述べた構成のうちで、ＬＤ１１２をパ
ルス駆動する際のデューティ比やパルス状レーザ光のピ
ークパワーなどが、ＣＣＤイメージセンサ１２２を介し
て得られる画像に含まれる断面輪郭線像の輝度に影響を
与えるパラメータの１つに相当する。

【００５１】受光系要素についてさらに説明を加える。
計測対象物体５で反射したスリット光の反射光は、受光
レンズ１２１を通して二次元撮像素子であるＣＣＤイメ
ージセンサ（以下、単にＣＣＤと言う）１２２へと入射
される。すなわち、計測対象物体５の表面は、ＣＣＤ１
２２により撮影されて、スリット光の照射光像を含む映
像信号に変換される。

【００５２】ＣＣＤ１２２の受光面上におけるスリット
光の照射光像の位置が、目的とする変位（例えば、セン
サヘッドユニット１と計測対象物体５との距離）に応じ
て変化するように、ＬＤ１１２、ＣＣＤ１２２、投光レ
ンズ１１３、受光レンズ１２１の位置関係が決められ
る。

【００５３】ＣＣＤ１２２から出力される映像信号は、
各画素ごとに増幅回路１２３で増幅された後、ハイパス
フィルタ（ＨＰＦ）１２４により各画素間に現れる零レ
ベル信号の揺らぎが除去され、さらにサンプルホールド
（Ｓ／Ｈ）回路１２５により画素間の連続性が隣接画素
間が繋がれて各画素信号が正しく受光量を表すように修
正される。その後、ＡＧＣ増幅回路１２６により信号値
の大きさが適宜に制御され、映像信号ＶＳとして信号処
理ユニット２へと送り出される。なお図において、ＳＹ
ＮＣはタイミング信号の基準となる同期信号、ＰＷＲは
供給電源である。

【００５４】タイミング信号発生回路１０１より送られ
るパルス信号Ｐ２により、ＣＣＤ制御回路１３１を介し
てシャッタ時間を含むＣＣＤ１２２の駆動態様が制御さ
れる。同様にして、パルス信号Ｐ３及びＰ４により、サ
ンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２５のピークホールド
タイミング、ＡＧＣ増幅回路１２６のゲインとその切替
タイミングが制御される。

【００５５】以上述べた構成のうちで、ＣＣＤ１２２の
シャッタ時間、ＡＧＣ増幅回路１２６のゲインなどがＣ
ＣＤイメージセンサ１２２を介して得られる画像に含ま
れる断面輪郭線像の輝度に影響を与える撮影条件を規定
するパラメータの１つに相当する。

【００５６】計測条件格納部１４１には、ＣＣＤシャッ
タ時間、ＬＤ発光時間、ＬＤピークパワー、ＡＧＣ増幅
回路のゲイン等のパラメータにて規定される撮影条件が
複数パターン格納されており、信号処理ユニット２から
の制御信号ＣＯＮＴにより様々な撮影条件が選択可能と
されている。より具体的には、この画像の輝度に影響を
与える撮影条件としては、例えばモード０からモード３
１までの３２通りが用意される。各モードの撮影条件の
内容は、先に述べた各種のパラメータ（ＣＣＤシャッタ
時間、ＬＤ発光時間、ＬＤピークパワー、ＡＧＣ増幅回
路のゲイン）の１もしくは２以上の組み合わせによって
決定される。

【００５７】すなわち、ＣＣＤシャッタ時間、ＬＤ発光
時間、ＬＤピークパワー、ＡＧＣ増幅回路のゲインなど
のパラメータの１種類のみを用いてその値を３２通りに
変更してもよいし、或いは２以上のパラメータのそれぞ
れを適宜に変更して３２通りの撮影条件をつくりだして
もよい。そしてこれら用意された３２通りの撮影条件
は、信号処理ユニット２から到来する制御信号ＣＯＮＴ
に応じて自動的に切り替えられ、これによって撮影条件
を最大３２通りに切り替えつつ、ＣＣＤイメージセンサ
１２２による撮影を行うことができる。すなわち、撮影
条件を切り替えて画像の輝度を走査しつつ、最大３２枚
の画像をＣＣＤイメージセンサを介して取り込むことが
できる。なお、後に詳細に説明するように、本発明にあ
っては、このときのパラメータ変更単位量並びに最大変
更範囲は、計測対象物体に合わせて、或いは計測対象物
体の撮影結果に応じて、変更することができる。これに
より、画像取り込みに際してきめの細かい撮影条件変更
制御を実現している。

【００５８】次に、信号処理ユニット２のハードウェア
構成図が図４に示されている。同図に示されるように、
信号処理ユニット２には、ＦＰＧＡ（フィールド・プロ
グラマブル・ゲート・アレイ）２０１と、ＣＰＵ２０２
と、画像メモリ２０３と、表示メモリ２０４と、Ａ／Ｄ
変換器２０５と、Ｄ／Ａ変換器２０６と、センサヘッド
駆動用のインタフェース２０７と、制御出力ＯＵＴ用の
外部インタフェース２０８が含まれている。

【００５９】ＦＰＧＡ２０１には、画像メモリ制御部２
０１ａと特徴抽出部２０１ｂとが含まれている。画像メ
モリ制御部２０１ａは画像メモリ２０３に対する画像デ
ータ（例えば、センサヘッドユニット１から映像信号Ｖ
Ｓを介して取り込まれた画像データなど）の書き込みや
読み出しを制御するもので、後述する特徴抽出部２０１
ｂが特徴抽出演算を実行する際に、これを支援する機能
を有している。なお、この画像メモリ制御部２０１ａに
ついても、専用のハードウェア回路で構成されている。
特徴抽出部２０１ｂは、各水平走査ライン上の画像デー
タの中からピーク画素を検出したりピーク濃度を検出し
たりするものであり、専用のハードウェア回路で構成さ
れている。

【００６０】なお、以上の画像メモリ制御部２０１ａと
特徴抽出部２０１ｂの詳細については、後に図６を参照
して詳細に説明する。

【００６１】ＣＰＵ２０２はマイクロプロセッサを主体
として構成されており、機能的に捉えれば、表示制御部
２０２ａと、計測部２０２ｂと、制御部２０２ｃと、デ
ータ判定部２０２ｄとがソフトウェア的に実現されてい
る。

【００６２】表示制御部２０２ａは、表示メモリ２０４
に対する表示データの書き込みや読み出しを制御するも
のであり、表示メモリ２０４に書き込まれた表示データ
はＤ／Ａ変換器２０６の作用でアナログの表示画像信号
として画像モニタ（図示せず）へと送られる。

【００６３】計測部２０２ｂは、本来の目的である変位
計測等を実現するためのものであり、この発明にあって
は、合成画像が完成するのを待って、この合成画像をも
とに高さ、幅、長さ等の変位を演算により求めるもので
ある。この発明では、計測処理の内容については詳細な
説明を省くが、よく知られているように、計測処理に
は、（１）スリット光の照射された直線に沿って、セン
サヘッドユニット１と計測対象物体２との距離を計測す
ること、（２）一連の計測値からなる断面輪郭線像に基
づいて、段部の深さや段部の幅などを計測すること、
（３）スリット光の照射された直線に沿う一連の計測値
の平均値、ピーク値、ボトム値などを計測すること、
（４）スリット光の照射された直線に沿う一連の計測値
に基づき傾斜角度を計測すること、などが含まれる。

【００６４】データ判定部２０２ｄは、各種のデータ判
定を行うものであり、例えば計測部２０２ｂにて得られ
た計測値が基準値よりも大きいか小さいか、或いは一致
するかといったデータ判定を行い、その判定値としてス
イッチング信号を生成出力する。こうして得られたスイ
ッチング信号は、外部インタフェース２０８を介して制
御出力ＯＵＴとして外部へと送出される。

【００６５】尚、Ａ／Ｄ変換器２０５は、センサヘッド
ユニット１から得られるアナログ映像信号ＶＳをデジタ
ル変換して信号処理ユニット２へと取り込むためのもの
であり、Ｄ／Ａ変換器２０６は表示メモリ２０４に格納
された表示データをアナログ信号に変換して画像モニタ
へ送り出すためのものである。

【００６６】次に、本発明の要部の機能構成について説
明する。先に説明したように、この光学式計測装置にあ
っては、ＣＣＤイメージセンサ１２２を介して得られる
画像に含まれる断面輪郭線像（スリット光の照射光像）
の輝度に影響を与える撮影条件を規定するパラメータの
少なくとも１つの値を所定の変更単位量かつ所定の変更
範囲をもって変更しつつ、これに伴い二次元イメージセ
ンサ１２２から画像データを複数枚取得し、これら複数
枚の画像のそれぞれにおける断面輪郭線像の輝度の良好
な部分を含む画像を適宜に寄せ集めて合成画像を生成
し、この合成画像に基づいて様々な計測処理を実行でき
るようにしている。

【００６７】本発明にかかるマルチ画像取得並びに画像
合成に必要なハードウェア構成を示す図が図６に示され
ている。同図に示されるように、このハードウェア全体
は、先に説明したＦＰＧＡ２０１と、ＣＰＵ２０２と、
画像メモリ２０３とを中心として構成されている。

【００６８】ＦＰＧＡ２０１には、画像メモリ制御部２
０１ａと、特徴抽出部２０１ｂと、ラインバッファメモ
リ２０１ｃと、アドレス生成部２０１ｄと、ラインカウ
ンタ２０１ｅとが含まれている。

【００６９】ラインバッファメモリ２０１ｃは、センサ
ヘッドユニット（図示せず）からアンプ（ＡＭＰ）２０
５ａ並びにＡ／Ｄ変換器２０５を介して到来する１ライ
ン分の画像データを一時的に格納するものである。こう
してラインバッファメモリ２０１ｃに格納された１ライ
ン分の画像データは、画像メモリ制御部２０１ａ，アド
レス生成部２０１ｄ，ラインカウンタ２０１ｅの作用に
より、画像メモリ２０３の各ライン領域に順次に格納さ
れていく。すなわち、ラインカウンタ２０１ｅは１ライ
ン分の画像データが格納されるたび＋１ずつ歩進され、
ラインカウンタ２０１ｅのカウンタデータに対応して画
像メモリ２０３のアドレスがアドレス生成部２０１ｄに
より生成される。画像メモリ制御部２０１ａでは、ライ
ンバッファメモリ２０１ｃに格納された１ライン分の画
像データを、アドレス生成部２０１ｄで生成されたアド
レスで指定されるラインエリアへと転送して格納させ
る。

【００７０】この例では、画像メモリ２０３の容量は、
例えば１２６ライン分の画像データを格納可能となされ
ている。これに対応して、イメージセンサ１２２の視野
も１２６ラインに設定されている。先に本出願人により
出願されているように、このような細長い視野を有する
イメージセンサについては、市販のスチルカメラやビデ
オカメラ用ＣＣＤの視野において、１２６ライン分の領
域を残してその周囲をオプティカルブラックとしてマス
キングすることによって安価に製作することができる。

【００７１】図６に戻って、特徴抽出部２０１ｂは、セ
ンサヘッドユニットから１ライン分の画像データがライ
ンバッファメモリ２０１ｃへと転送格納される処理と連
動して当該１ライン分の画像データから、ピーク位置
（輝度がピークとなる画素位置）並びにそのピーク位置
から演算により求められた計測対象物体の高さを決定す
る。すなわち、この種の光切断法を利用した変位センサ
にあっては、計測対象物体の高さ方向と二次元イメージ
センサのライン方向とが対応し、スリット光の断面線方
向はイメージセンサのライン方向と直交する関係となっ
ている。そのため、各ラインデータについて、ピーク位
置に対応する１ライン上の画素位置を求めることによっ
て計測対象物の高さ情報を得ることができる。

【００７２】ＣＰＵ２０２内には、演算制御部２０２ｃ
と、ラインデータレジスタ２０２ｅとが設けられてい
る。演算制御部２０２ｃは、マイクロプロセッサを主体
として構成されており、ラインデータレジスタ２０２ｅ
に対する各種のデータの書き込み並びに読み出しの制御
を司る。ラインデータレジスタ２０２ｅ内には、０〜１
２５に至る１２６個の記憶領域が設けられている。各ラ
インの記憶領域には、『確定フラグ』領域、『ピーク
値』領域、『ピーク位置』領域、『撮影条件』領域から
なる４つの領域が設けられている。

【００７３】ここで、『確定フラグ』領域は、後に詳細
に説明するように、画像メモリ２０３の該当するライン
の画像データ、並びにラインデータレジスタ２０２ｅの
該当するラインのデータが確定しているか未確定である
かを決定するためのフラグ領域として使用される。な
お、ここで該当するラインとは、ラインカウンタ２０１
ｅにより指定されるラインのことを言う。また、『ピー
ク値』領域は、当該ラインにおける輝度のピーク値を格
納するための領域として使用される。また、『ピーク位
置』領域は、先に特徴抽出部２０１ｂにて決定されたピ
ーク位置を格納するために使用される。さらに『撮影条
件』領域は、後に詳細に説明するように、合成画像が完
了するに至る途中においては、毎回の撮影に使用された
撮影条件を格納するために使用され、合成画像が確定し
た後にあっては、その確定ラインに関わる撮影に採用さ
れた撮影条件を格納するために使用される。

【００７４】次に、図７〜図１１のフローチャートを参
照しながら、以上説明した図６に示されるハードウェア
の動作を系統的に説明する。

【００７５】図７において処理が開始されると、まずモ
ードＭの初期化が行われる（ステップ７０１）。ここ
で、モードＭとは撮影条件を示している。先に説明した
ように、この実施形態にあっては、例えばモード０から
モード３１に至る３２通りの撮影条件が選択可能となさ
れている。各撮影条件は、撮影画像に含まれる断面輪郭
線像の輝度に影響を与える撮影条件を規定する１もしく
は２以上のパラメータの組み合わせによって決定され
る。先に説明したように、このパラメータとしては、例
えば、ＣＣＤシャッタ時間、ＬＤ発光時間、ＬＤピーク
パワー、ＡＧＣ増幅回路のゲイン等を挙げることができ
る。モード０からモード３１に至る３２通りの撮影条件
は、所定の単位変化量ごとに所定の変更範囲をもって変
更可能となされている。そこで、この初期化処理（ステ
ップ７０１）では、それら３２通りの撮影条件の中で、
あらかじめ決められた最初の撮影条件への初期設定を行
う。

【００７６】続いて、初回フラグのセットを行う（ステ
ップ７０２）。この初回フラグとは、連続して複数画面
分の画像データをＣＣＤイメージセンサ１２２から取り
込む場合に、最初の取り込み回数であることを示すフラ
グである。

【００７７】このようにして、イニシャライズ処理（ス
テップ７０１，７０２）が終了したならば、その後、ル
ーチン処理への移行がなされる。ルーチン処理の最初で
は、ＣＣＤイメージセンサ１２２から出力される１画面
分のビデオ信号を、アンプ２０５ａ及びＡ／Ｄ変換器２
０５を介して取り込む指令を出力し（ステップ７０
３）、その後、ラインごとの処理へと移行する（ステッ
プ７０４）。

【００７８】ラインごとの処理（ステップ７０４）の詳
細が図９に示されている。同図において処理が開始され
ると、まずイニシャライズ処理が行われる（ステップ９
０１）。このイニシャライズ処理（ステップ９０１）で
は、ラインカウンタ（Ｌ）のリセット、ラインデータレ
ジスタ（Ｒ）内の確定フラグ、ピーク値及びピーク位置
のクリア、さらに上書き禁止フラグのリセットが行われ
る。ここで、ラインカウンタ（Ｌ）は画像メモリ２０３
並びにラインデータレジスタ２０２ｅのラインを指定す
るためのカウンタである。また、ラインデータレジスタ
は先に説明したように０〜１２５の１２６ラインについ
て確定フラグ、ピーク値、ピーク位置、並びに撮影条件
を格納するためのものである。また、撮影条件は先に説
明したようにＣＣＤイメージセンサから各１画面分のデ
ータを取り込むに際する撮影条件を決定するためのもの
であり、フラグを構成する確定フラグはラインデータレ
ジスタの該当するラインのデータ並びに画像メモリ２０
３の該当するラインの画像データが確定していることを
示すものである。さらに、フラグを構成する上書き禁止
フラグは該当するラインの画像メモリ２０３並びにライ
ンデータレジスタの書き替えを許容するか禁止するかを
決定するためのものである。

【００７９】イニシャライズ処理が終了したならば、ラ
インカウンタ（Ｌ）で指定のラインについてＡ／Ｄ変換
器２０５からのデータをラインの先頭から終端までライ
ンバッファ２０１ｃにストアし、同時にライン内のピー
ク位置・高さの算出を行い（ステップ９０２）、続いて
データ確定処理を行う（ステップ９０３）。以後、ライ
ンカウンタＬの値を＋１増加させては、ステップ９０２
及び９０３が繰り返し実行され、ラインカウンタＬの内
容がその最大値Ｌmaxに達するのを待って（ステップ９
０５ＹＥＳ）、ライン毎の処理は終了して、データ確定
処理へと移行しする（ステップ９０３）。

【００８０】データ確定処理の詳細が図１０並びに図１
１に示されている。同図において処理が開始されると、
まず確定フラグの状態が参照される（ステップ１００
１）。ここで、確定フラグの状態が“確定”であれば、
何の処理も行うことなく、次の処理への移行が行われ
る。これに対して、確定フラグが“未確定”であれば、
ステップ１００２以降の処理へとの移行が行われる。

【００８１】ステップ１００２においては、特徴抽出部
２０１ｂにて決定された輝度のピーク値とあらかじめ最
適計測条件に対応して決定された基準値ＴＨ−ＯＫとの
比較が行われる（ステップ１００２）。ここで、ピーク
値＞ＴＨ−ＯＫが否定されれば（ステップ１００２Ｎ
Ｏ）、ラインデータレジスタのデータ更新１が実行され
る（ステップ１００３）。ここで、図１１（ａ）に示さ
れるように、ラインデータレジスタのデータ更新１（ス
テップ１００３）においては、確定フラグの内容は“未
確定”に、ピーク値の内容は“今回求められたピーク値
に”、ピーク位置の内容は“今回求められたピーク位
置”に、さらに撮影条件は“今回の撮影条件”にそれぞ
れ更新される。

【００８２】図１０に戻って、ラインデータレジスタの
データ更新１（ステップ１００３）が終了すると、続い
てメモリ制御フラグの更新が行われる（ステップ１００
４）。なお注目すべきは、このとき、上書き禁止フラグ
のセットは行わない。これにより、ラインデータレジス
タ２０２ｅのデータは更新されるものの、そのラインに
対する上書き禁止フラグはリセット状態に維持される。
つまり、この状態では当該ラインへの上書きは許可され
たままの状態となる。

【００８３】一方、撮影条件Ｍを切換しつつ例えばシャ
ッタ時間の増加により受光ピーク値の値が上昇して、そ
の値が基準値であるＴＨ−ＯＫを超えると（ステップ１
００２ＹＥＳ）、続いてステップ１００５へ進んで、今
回求められたピーク値がラインデータレジスタ２０２ｅ
に保持されたピーク値より基準値ＴＨ−ＯＫに近いかど
うかの判定が行われる（ステップ１００５）。ここで、
近いと判定された場合（ステップ１００５ＹＥＳ）、ラ
インデータレジスタのデータ更新２（ステップ１００
６）が実行される。このラインデータレジスタのデータ
更新２（ステップ１００６）においては、図１１（ｂ）
に示されるように、確定フラグの内容は“確定”に、ピ
ーク値の内容は“今回求められたピーク値”に、ピーク
位置の内容は“今回求められたピーク位置”に、さらに
撮影条件は“今回の撮影条件”にそれぞれ更新される。

【００８４】図１０に戻って、ラインデータレジスタの
データ更新２（ステップ１００６）が終了すると、続い
てメモリ制御フラグの更新が実行される（ステップ１０
０８）。このメモリ制御フラグの更新においては、上書
き禁止フラグがセットされる。これにより、以後当該ラ
インに対するラインデータレジスタ２０２ｅの内容並び
に画像メモリ２０３の内容は書き替えが禁止され、以後
その内容が保持される。

【００８５】一方、ステップ１００５の処理において、
基準値ＴＨ−ＯＫよりも遠いと判定されると（ステップ
１００５ＮＯ）、データレジスタのデータ更新３（ステ
ップ１００７）が実行される。このデータレジスタのデ
ータ更新３（ステップ１００７）においては、図１１
（ｃ）に示されるように、確定フラグの内容は“確定”
に、ピーク値の内容は“レジスタに保持されているピー
ク値”に、ピーク位置の内容は“レジスタに保持されて
いるピーク位置”に、さらに撮影条件は“レジスタに保
持されている撮影条件”にそれぞれ更新される。これに
より、ピーク値並びにピーク位置の内容は、基準値ＴＨ
−ＯＫを超えていない状態の値のままで確定される。

【００８６】図７に戻って、ラインごとの処理（ステッ
プ７０４）が終了したならば、続いて画像ごとの処理
（ステップ７０５）へと移行する。この画像ごとの処理
（ステップ７０５）においては、（１）画像制御に関す
る処理、（２）計測結果を判定する処理、（３）その他
の計測結果の処理を実行する。ここで、画像制御に関す
る処理においては、次の画像を取り込むときの条件（シ
ャッタ速度やビデオ信号の増幅率）の設定、並びに全て
の条件で画像を取り込み終わったか否かの判断などが行
われる。また、計測結果を判定する処理においては、全
てのラインで計測結果が確定したかどうかの判断が行わ
れる。さらに、その他の計測結果の処理においては、例
えばそのときの画像に対してフィルタ処理を行うなど、
ライン方向の演算処理が実行される。

【００８７】以後、モードＭを＋１増加させては、以上
説明したステップ７０３〜７０５の処理が繰り返し実行
される。但しその際に、初回フラグがセットされている
かどうかの判断（ステップ７０７）並びにそのときのモ
ードＭがラインデータレジスタに登録されているかどう
かの判断（ステップ７０８）が実行される。ここでそれ
らの判断（ステップ７０７，７０８）を行うのは、２回
目以降のマルチ画像取り込み並びに画像合成について
は、初回のマルチ画像取り込み並びに画像合成において
有効とされた撮影条件のみを採用し、その他の撮影条件
をスキップすることによって画像取り込み時間の短縮並
びにそれに続く画像合成処理の短縮化を図るためであ
る。

【００８８】すなわち、最初のマルチ画像取り込み並び
に画像合成処理においては、あらかじめ用意された撮影
条件の全て（例えば３２通り）を採用するのに対し、２
回目以降のマルチ画像取り込み並びに画像合成処理にお
いては、初回の処理において有効とされた撮影条件のみ
が利用される。これは先に説明した図９のフローチャー
トにおいてイニシャライズ処理（ステップ９０１）にお
いて、撮影条件をクリアせずにそのまま保存しているこ
と、並びに図７のフローチャートにおいて、初回以外の
状態では（ステップ７０７ＮＯ）、ラインデータレジス
タに撮影条件Ｍが登録されている場合に限り（ステップ
７０８ＹＥＳ）、画像取り込み処理（ステップ７０
３）、ラインごとの処理（ステップ７０４）並びに画像
ごとの処理（ステップ７０５）が実行されるのに対し、
初回のマルチ画像取り込み及び合成処理において採用さ
れなかった撮影条件Ｍについては（ステップ７０８Ｎ
Ｏ）撮影条件モードの更新のみを行い（ステップ７０
６）、上記一連の処理（ステップ７０３〜７０５）につ
いてはスキップすることにより実現される。

【００８９】このようにして条件モードＭが予定されて
いた最大値に達すると（ステップ７０９ＹＥＳ）、図８
へ進んで、画像メモリ２０３に保存されている合成画像
に基づいて所定の計測処理が実行される。言うまでもな
いことであるが、撮影モードＭの値が最大値Ｍmaxに達
した時点において画像メモリ２０３に保存されている画
像はそれまでに取得された何枚かの画像の中で、断面輪
郭線像が所定の基準値ＴＨ−ＯＫに近似するものを寄せ
集めたものであるから、撮影対象となる計測対象物の表
面が反射率不均一、傾斜面や曲面の存在、さらには溝の
存在があったとしても撮影条件を切り替えていくうちに
はそれら反射率の低い部分についても最適な鮮明度乃至
輝度の像が得られているであろうから、最終的な合成画
像は全体として鮮明度乃至輝度の均一な計測に適した良
好な画像となるのである。

【００９０】１回分の計測処理（ステップ８０１）に関
しては、詳細には説明しないが、公知の様々な計測モー
ドが採用可能である。例えば、段差計測、幅計測、傾斜
の計測、曲面の計測、曲面の曲率の計測などが含まれる
ことは言うまでもない。

【００９１】１回分の計測処理（ステップ８０１）が終
了すると、続いてステップ８０２が実行されて、先にス
テップ７０７で説明した初回フラグの解除がなされ（ス
テップ８０２）、以後新たな撮影指令（撮影トリガー）
の到来を待機する状態となる（ステップ８０３，８０４
ＮＯ）。この状態で、新たな撮影トリガーが到来すれば
（ステップ８０４ＹＥＳ）、図７に戻って、ステップ７
０３以降の処理へと以降して、次回のマルチ画像の取り
込み、合成処理、並びに、１回分の計測処理が同様に実
行される。

【００９２】次に、図５並びに図１２〜図２３を参照し
ながら、以上説明したマルチ画像取り込み処理、画像合
成処理、並びに計測処理を具体的な例を挙げながら詳細
に説明する。

【００９３】先に説明したように、本発明にあっては、
撮影条件を例えばモード０からモード３１まで３２通り
切替（走査）えつつ、複数枚の画像を取り込み、それら
を合成することによって計測に最適な画像を生成し、こ
れに基づいて所望の計測処理を実行している。実際に
は、各撮影条件は、複数のパラメータ（例えば、ＣＣＤ
イメージセンサのシャッタ時間、ＬＤ発光時間、ＬＤピ
ークパワー、ＡＧＣ増幅回路のゲイン）の組み合わせが
採用されるのであるが、これを簡単に或いは端的に説明
するのは必ずしも容易なことではない。そこで、以下の
説明においては、説明の便宜のために、撮影条件はＣＣ
Ｄシャッタのシャッタ時間のみによって決定されるもの
と想定する。

【００９４】このような想定のもとに描かれたタイムチ
ャートが図５に示されている。図から明らかなように、
このタイムチャートは、（ａ）画像取り込み処理、
（ｂ）ラインごとの処理、（ｃ）画像ごとの処理、
（ｄ）１回分の計測処理から成り立っている。それらの
処理については、先にフローチャートを用いて詳細に説
明したとおりである。なお、図において、最上段に描か
れた画像取り込み処理において、横幅の異なる白抜き四
角形は、その幅によりシャッタ時間を表している。ま
た、この例では、撮影条件Ｍはシャッタ０〜シャッタ９
からなる１０通りに設定されている。相前後する画像取
り込み処理（ステップ７０３）の間の期間においては、
ラインごとの処理（ステップ７０４）が実行される。ま
た各回のラインごとの処理の終了時点においては、画像
ごとの処理（ステップ７０５）が実行される。最後の画
像ごとの処理の終了直後に１回分の計測処理（ステップ
８０１）が行われる。

【００９５】次に、映像入力と画像メモリの内容の関係
を示す説明図（その１）〜（その３）が図１２〜図１４
に示されている。先に説明したように、本発明にあって
は、ＣＣＤイメージセンサ１２２から１画面の画像デー
タが取り込まれた場合、その画像データを構成する各ラ
インの断面輪郭線部分像のピーク値を計測に最適な基準
値（ＴＨ−ＯＫ）と照合し、両者が近似することを条件
としてその１ライン分の画像を最終的な合成画像の一部
として確定し、以上の動作を各ラインについて繰り返す
ことによって、最終的に１枚分の合成画像を生成する。

【００９６】いま仮に、１画面が０〜７からなる８ライ
ンで構成され、撮影条件を規定するシャッタ時間が０〜
９の１０通りであるとした場合における上記のマルチ画
像取り込み並びに合成処理が図１２〜図１４に示されて
いる。

【００９７】図１２（ａ）には、シャッタ時間１の撮影
条件における映像入力の状態が、また同図（ｂ）には、
同状態における画像メモリの保存内容が、さらに同図
（ｃ）には、計測対象物体の断面形状がそれぞれ示され
ている。

【００９８】同図（ａ）に示されるように、シャッタ時
間１の撮影条件においては、映像入力の状態は、ライン
０，６，７においてのみ断面輪郭線部分像が得られてい
る。このとき同図（ｂ）に示されるように、画像メモリ
にはライン０，６，７の状態の像が取り込まれて保存さ
れる。この保存された像は、計測に最適な基準値ＴＨ−
ＯＫに近似しているため、図中各ラインの右端に黒三角
で示されるように確定画像とされる。

【００９９】図１３（ａ）には、シャッタ時間３の撮影
条件における映像入力の状態が、また同図（ｂ）には、
同状態における画像メモリの保存内容が、さらに同図
（ｃ）には、計測対象物体の断面形状がそれぞれ示され
ている。

【０１００】同図（ａ）に示されるように、シャッタ時
間３の撮影条件においては、映像入力の状態は、ライン
０，３，４，６，７においてのみ断面輪郭線部分像が得
られている。それらの中で、ライン０，６，７の像のピ
ークは、適切な値を大きく超えている。これに対して、
ライン３，４の像のピークは計測に最適な基準値ＴＨ−
ＯＫに近似している。このとき同図（ｂ）に示されるよ
うに、画像メモリにはライン３，４の状態の像が取り込
まれて保存される。この保存された像は、計測に最適な
基準値ＴＨ−ＯＫに近似しているため、図中各ラインの
右端に黒三角で示されるように確定画像とされる。この
とき、ライン０，６，７に関しては、既に確定画像であ
るから映像入力によって更新されることはない。

【０１０１】図１４（ａ）には、シャッタ時間８の撮影
条件における映像入力の状態が、また同図（ｂ）には、
同状態における画像メモリの保存内容が、さらに同図
（ｃ）には、計測対象物体の断面形状がそれぞれ示され
ている。

【０１０２】同図（ａ）に示されるように、シャッタ時
間８の撮影条件においては、映像入力の状態は、ライン
０〜７のすべてにおいて断面輪郭線部分像が得られてい
る。それらの中で、ライン０，３，４，６，７の像のピ
ークは、適切な値を大きく超えている。これに対して、
ライン１，２，５の像のピークは計測に最適な基準値Ｔ
Ｈ−ＯＫに近似している。このとき同図（ｂ）に示され
るように、画像メモリにはライン１，２，５の状態の像
が取り込まれて保存される。この保存された像は、計測
に最適な基準値ＴＨ−ＯＫに近似しているため、図中各
ラインの右端に黒三角で示されるように確定画像とされ
る。このとき、ライン０，３，４，６，７に関しては、
既に確定画像であるから映像入力によって更新されるこ
とはない。

【０１０３】次に、受光条件限定のためのティーチング
処理の説明図が図１５に示されている。先に図７のフロ
ーチャートを参照して説明したように、本発明にあって
は、２回目以降のマルチ画像取り込み並びに画像合成処
理に際しては、初回の又はそれ以降のマルチ画像取り込
み処理にて採用された撮影条件をティーチングデータと
して保存し、以後のマルチ画像取り込み並びに画像合成
処理に際しては、それまでに採用されなかった撮影条件
に関しては撮影条件走査に際してスキップさせることに
よって無駄な画像取り込み処理並びに必要な合成処理を
不要として、処理の簡素化と処理時間の短縮化を図って
いる。この状態を示しているのが図１５である。

【０１０４】同図に示されるように、この例にあって
は、シャッタ１の撮影条件においては、ライン０，６，
７が確定画像として保存され、シャッタ３の撮影条件に
おいては、ライン３，４が確定画像として保存され、シ
ャッタ８の撮影条件においては、ライン１，２，５が確
定画像として保存されている。このとき図中シャッタ８
に相当する画像メモリにおいて各ラインの右端にはその
ラインの確定に利用された撮影条件がそれぞれ表示され
ている。これは、ラインデータレジスタ２０２ｅの撮影
条件領域の内容に相当する。すなわち、ラインデータレ
ジスタの各ライン０，１，２，３，４，５，６，７の撮
影条件領域には、撮影条件を示す数値１，８，８，３，
３，８，１，１が保存されている。この場合、次回以降
のマルチ画像取り込み処理に際しては、これら保存され
た撮影条件を示す数値１，８，８，３，３，８，１，１
以外の撮影条件についてはスキップされ、これにより初
回は０〜９の１０通りの撮影条件を機械的に適用したの
に対し、次回以降については撮影条件１，３，８以外は
スキップされ、３回の撮影条件のみで適切な輝度を有す
る断面輪郭線部分像を含む合成画像が得られることが理
解されるであろう。

【０１０５】次に、信号処理ユニット２に外部接続され
る画像モニタ４の一般的な表示例を示す説明図が図１６
に示されている。同図に示されるように、モニタ画面上
の左上ほぼ大部分の領域には横軸に計測値を、縦軸にラ
イン番号をとって、１画面分の合成画像が表示される。
また、当該合成画像上には、図中左右方向へ延びる点線
で示されるように、カーソルラインが表示され、このカ
ーソルラインはコンソールユニット３のキー操作によっ
て上下方向へと平行移動可能になされている。また、こ
のカーソルラインが位置する水平ラインの情報は、画像
表示領域を取り巻くその周囲にそれぞれ表示される。

【０１０６】すなわち、１画面分の合成画像の右脇に
は、シャッタ時間（ＬＶ）、ピーク値（ＰＥＡＫ）、並
びに計測結果（Ｚ）が表示される。また、１画面分の合
成画像の下側には、カーソルラインにより指定された水
平ラインに沿う光量分布曲線が、さらにその下には画面
全体の計測結果が×××．××××として表示される。
そのためこのようなモニタ画面によれば、オペレータは
合成画像上においてカーソルラインを上下に移動させつ
つ適当な水平ラインに位置させることによって、そのラ
イン上の光量分布やシャッタ時間、ピーク値、計測結果
などを容易に確認することができる。なお、先に説明し
たように、合成画像を構成する各ラインの右端に描かれ
た数値１，８，８，３，３，８，１，１はその１ライン
分の画像データが確定したときの撮影条件であるシャッ
タ時間である。

【０１０７】次に、計測不能領域がある画像のための処
理の説明図（その１）が図１７に、また計測用画像表示
処理を示すフローチャート（その１）が図１９に示され
ている。これらの図から明らかなように、あらかじめ用
意された撮影条件を全て採用しても、その間に最適なピ
ーク値が得られない場合、その水平ラインについては画
像の登録は行われず、確定画像は得られない。このよう
な場合、オペレータに対し何の通知も行わないものとす
れば、これに基づく計測不能が生じたような場合、原因
究明に戸惑う虞れがある。そこで、この実施形態におい
ては、そのような場合、モニタ画面上において、合成画
像の該当する水平ラインについては、断面輪郭線部分像
を表示しないことによって、そのことをオペレータに通
知するようにしている。すなわち、図１７に示されるよ
うに、この例ではライン４が計測不能領域とされてお
り、この場合ライン４には断面輪郭線部分像は何も表示
されず、加えて各ラインの右端に描かれる撮影条件特定
数値についても図中アンダーバーで示されるように、表
示なしとされる。これにより、オペレータはライン４に
ついては画像が取得できなかったため、計測不能となる
ことをあらかじめ知ることができる。

【０１０８】このような画像を表示しない処理について
は、図１９のフローチャートに示される処理を実施する
ことで容易に実現することができる。すなわち、同図に
おいて処理が開始されると、まずラインカウンタＬの値
を０リセットしたのち（ステップ１９０１）、ラインカ
ウンタＬで指定のラインからラインデータの読み出しが
行われる（ステップ１９０２）。次いで、ラインデータ
の撮影条件領域Ｍに撮影条件が登録されているかどうか
の判定が行われる（ステップ１９０３）。ここで、撮影
条件Ｍにデータが存在した場合には（ステップ１９０３
ＹＥＳ）、そのラインの画像データは図示しない表示用
バッファメモリへと出力される（ステップ１９０４）。
これに対して、撮影条件Ｍが存在しなければ（ステップ
１９０３ＮＯ）、当該１ライン分のデータは表示用バッ
ファメモリへの出力をスキップされる（ステップ１９０
５）。以上の表示データ出力処理又は表示データスキッ
プ処理が、ラインカウンタＬの値を＋１ずつ増加させて
は（ステップ１９０６）、繰り返され、最後のラインナ
ンバーまで達した時点で（ステップ１９０７ＹＥＳ）、
処理は終了する。この結果、表示用バッファメモリへ
は、ラインデータの確定した画像データのみが転送され
る結果、画像モニタ４の画面上には、図１７に示される
ように、確定されたラインのみの断面輪郭線部分像を含
む合成画像が表示され、不確定のラインについては何の
画像データも表示されない。これにより、オペレータは
画像データの画面上欠落からそのラインの計測不能を容
易に認識することができる。

【０１０９】次に、計測不能領域がある画像のための処
理の説明図（その２）が図１８に、計測用画像表示処理
を示すフローチャート（その２）が図２０に示されてい
る。この例にあっては、水平ライン画像未確定のライン
については、図１８に示されるように、合成画像の該当
するラインの右端に特別なマーク（図では×印で示す）
を表示することによって、当該ラインを積極的に警告す
るようにしている。

【０１１０】このような特別なマークを付する処理につ
いては、図２０のフローチャートに示される処理を実施
することで容易に実現することができる。すなわち、同
図において処理が開始されると、まずラインカウンタＬ
の値を０リセットした後（ステップ２００１）、ライン
カウンタＬで指定のラインからラインデータの読み出し
が行われる（ステップ２００２）。次いで、ラインデー
タの撮影条件領域Ｍに撮影条件が登録されているかどう
かの判定が行われる（ステップ２００３）。ここで、撮
影条件領域Ｍにデータが存在した場合には（ステップ２
００３ＹＥＳ）、そのラインの画像データは図示しない
表示用バッファメモリへと出力される（ステップ２００
４）。これに対して、撮影条件Ｍが存在しなければ（ス
テップ２００３ＮＯ）、当該１ライン分のデータは表示
用バッファメモリへ計測不能マークを出力する処理が実
行される（ステップ２００５）。以上の表示データ出力
処理又は計測不能マーク出力処理が、ラインカウンタＬ
の値を＋１ずつ増加させては（ステップ２００６）、繰
り返され、最後のラインナンバーまで達した時点で（ス
テップ２００７ＹＥＳ）、処理は終了する。この結果、
表示用バッファメモリへは、ラインデータの確定した画
像データのみが転送され、加えてラインデータの確定し
ない画像データに関しては計測不能マークが出力される
ため、モニタ４の画面上には、図１８に示されるよう
に、確定されたラインのみの断面輪郭線部分像に加え
て、未確定のラインについてはそのラインの右端に計測
不能マーク（図では×印で示す）を含む合成画像が表示
される。これにより、オペレータは画像データの画面上
に表示される計測不能マークに基づきそのラインの計測
不能を容易に認識することができる。

【０１１１】次に、受光条件変更の為のティーチング処
理の説明図が図２１に、受光条件変更の処理を示すフロ
ーチャートが図２２に、テーブル書き替え処理を説明す
る図が図２３に示されている。

【０１１２】図２１に示されるように、この例にあって
は、初回のマルチ画像取り込み処理並びに画像合成処理
が終了した時点において、撮影条件Ｍｋ〜Ｍｋ＋ｎの範
囲が使用されていたものと想定する。尤もこの条件にお
いて、マルチ画像の取得並びに合成を行ってはみたが、
計測値あるいは画面上の表示状態からして、必ずしも最
適な鮮明度乃至輝度の合成画像が得られたとは言い難か
ったものと想定する。

【０１１３】このような場合、この実施形態において
は、図示しないカーソル操作あるいはキー操作によっ
て、撮影条件Ｍｋ，Ｍｋ＋ｎをそれぞれ下限値並びに上
限値として登録する。

【０１１４】すると、図２２のフローチャートに示され
るように、下限値設定処理（ステップ２２０１）並びに
上限値設定処理（ステップ２２０２）が実行された後、
本発明で新たに設けたテーブル書き替え処理（ステップ
２２０３）が実行される。すると、図２３に示されるよ
うに、同図（ａ）に示される標準テーブルは、同図
（ｂ）に示されるカスタマイズテーブルに変換される。

【０１１５】より詳しく説明すると、同図（ａ）に示さ
れる標準テーブルにおいては、０〜３１の３２通りのシ
ャッタ時間は、０．１単位ごとに増加するように決めら
れている。これに対して同図（ｂ）に示されるカスタマ
イズテーブルにあっては、オペレータが指定した下限及
び上限である０．３と０．８との間を３２段階に分割し
た各シャッタ時間が定義される。これにより、先に得ら
れた撮影条件であるシャッタ時間範囲Ｍｋ〜Ｍｋ＋ｎ
は、図２１に示されるようにα０〜α３１の３２段階に
細分されることとなり、以後のマルチ画像取得並びに合
成処理においては、それら３２段階の撮影条件を用い
て、きめ細かく撮影条件を変更しつつ、マルチ画像の取
り込み並びに画像合成が行われて、より精度の高い画像
合成処理並びに計測処理が実現される。

【０１１６】このように、この実施形態にあっては、初
回もしくはいずれかの回で何らかの撮影条件範囲におい
てマルチ画像が取得されても、実際の計測においてなお
も精度不足などの不具合が生じる場合には、所定の上限
値設定処理並びに下限値設定処理を行うことによって、
より細分化された撮影条件設定が可能となる。

【０１１７】上述したように、本発明の光学式計測装置
によれば、計測対象物体の表面に表面性状のばらつき、
傾斜面、曲面、溝などが存在して、局部的な反射光量の
ばらつきが存在したとしても、マルチ画像取得と画像構
成とを行ってそれら局部的な反射光量のばらつきを修正
した上で、計測処理を行うため、常に安定的に高精度な
計測結果を得ることができる。尤も、本発明の光学式計
測装置にあっても、センサヘッドユニットと計測対象物
体との間に様々な理由で相対的なずれが生ずれば、計測
対象領域の変動によって、計測不能状況が生ずることは
避けられないであろう。

【０１１８】このような計測不能状況が生ずる原因の説
明図（その１）が図２４に示されている。同図は、段差
計測中に、ワークが水平移動して計測不能状況が生ずる
ことを示すものである。すなわち同図（ａ）に示される
ように、計測対象ワーク表面の段差計測を行う場合、二
次元撮像素子の視野内において、基準面Ｌrefが到来す
るであろう位置には所定幅の計測対象領域１を、また計
測対象面Ｌｓが到来するであろう位置には所定幅の計測
対象領域２を設定する。そして、これら領域１及び領域
２のそれぞれにおける平均高さを求め、それらの差を求
めることにより、段差計測を行う。

【０１１９】同図（ｂ）には、領域１及び領域２を設定
した状態において、ワークが水平移動した場合を示して
いる。この場合、領域１は基準面Ｌrefをはずれ、領域
２は計測対象面Ｌｓをはずれてしまう。すると、それら
領域１，２における平均高さは、目的とする基準面Ｌre
f及び計測対象面Ｌｓの高さを代表しない値となる。そ
の結果、こうして得られた平均高さの差をとっても、正
確な段差を計測することはできない。

【０１２０】なお、このようなワークの水平移動は、ワ
ーク自体がコンベアを搬送される中で搬送方向と直交す
る方向へ位置ずれをおこした場合や、ワークの搬送位置
それ自体は狂いがないのに経年劣化などによってスリッ
ト光の照射方向がスリット方向へとずれてしまったよう
な場合が想定される。

【０１２１】本発明にあっては、このようなワークの水
平移動に対する計測不能状況の発生は、横揺れ対策処理
の適用によって回避することができる。この横揺れ対策
処理を図２５〜図３０を参照して説明する。

【０１２２】横揺れ対策（高さ計測）の動作フローが図
２５に示されている。同図において処理が開始される
と、まず基準しきい値の設定処理（ステップ２５０１）
が実行される。この基準しきい値の設定処理（ステップ
２５０１）は、図２９に示されるように、微分処理を用
いてしきい値の算出を行うことができる。すなわち、同
図（ａ）に示されるように、ＣＣＤイメージセンサの視
野内に台形状の断面輪郭線が現れたとすると、これに対
して微分処理を施すことによって、同図（ｂ）に示され
るように、台形状波形の左右両端部に対応するエッジ位
置Ｅ１１，Ｅ１２を決定することができる。こうしてエ
ッジ位置Ｅ１１，Ｅ１２が決定されたならば、続いて以
下の２つの式のいずれかを用いて、しきい値を決定する
ことができる。 しきい値＝（ボトム）＋（ピーク−ボトム）×α％ …（１） しきい値＝平均値＋β …（２）

【０１２３】図２５に戻って、基準しきい値の設定が完
了したならば（ステップ２５０１）、続いて基準しきい
値Ｌthを用いて、ワークのセグメント分割を行う（ステ
ップ２５０２）。

【０１２４】セグメント分割処理を示すフローチャート
が図２６に示されている。同図に示されるように、セグ
メント分割処理においては、まず最初に１画面分の画像
の水平ラインを指定するラインカウンタＬの値を初期化
（Ｌ＝０）する（ステップ２６０１）。

【０１２５】続いて、ラインカウンタＬで指定される水
平ライン上のピーク高さを算出し（ステップ２６０
２）、算出されたピーク高さがしきい値Ｌthを超えてい
るか否かの判定を行う（ステップ２６０３）。ここでピ
ーク高さがしきい値Ｌthを超えていると判定されれば
（ステップ２６０３ＹＥＳ）、当該ライン上のピーク位
置は“Ｈ”と記憶されるのに対し（ステップ２６０
４）、ピーク高さがしきい値Ｌthを超えていないと判定
されると（ステップ２６０３ＮＯ）、そのピーク位置は
“Ｌ”と記憶される（ステップ２６０５）。なお、ここ
でピーク位置とは、その水平走査ライン上における物体
の高さを表している。

【０１２６】以後、ラインカウンタＬの値を＋１ずつ増
加させながら（ステップ２６０６）、ピーク高さの算出
処理（ステップ２６０２）、ピーク位置の“Ｈ”または
“Ｌ”の記憶処理（ステップ２６０３，２６０４，２６
０５）が繰り返され、ラインカウンタの値が最大値であ
るＬmaxに達すると共に（ステップ２６０７ＹＥＳ）、
処理は終了する。このようにしてセグメント分割処理が
終了すると、図２７（ｂ）に示されるように、しきい値
Ｌthよりも低い領域についてはＬＯＷセグメントとし
て、また高い領域についてはＨＩセグメントとして認定
される。

【０１２７】続いて、図２５に戻って、セグメント分割
処理が完了したならば（ステップ２５０２）、続いて図
２８（ａ）に示されるように、ＬＯＷセグメントに関す
るエッジ位置並びにエッジ中心の算出、及びＨＩセグメ
ントに関するエッジ位置並びにエッジ中心の算出が行わ
れる（ステップ２５０３）。

【０１２８】続いて、図２８（ｂ）に示されるように、
先に求めた各エッジ中心位置に基づいて、その左右方向
へと一定幅を確保することによって、基準となる面であ
るＬＯＷセグメントの計測領域と、凸部となる面である
ＨＩセグメントの計測領域の算出が行われる（ステップ
２５０４）。

【０１２９】しかる後、従前と同様にして、ＬＯＷセグ
メントの平均高さ（Ｈst）の算出処理（ステップ２５０
５）及びＨＩセグメントの平均高さ（Ｈmeg）の算出処
理（ステップ２５０６）が実行され、その後両者の差を
とることによって段差の算出が完了する（ステップ２５
０７）。

【０１３０】このように、以上説明した横揺れ対策処理
によれば、二次元撮像素子を介して得られた断面輪郭線
像そのものに基づいて、ＬＯＷセグメント並びにＨＩセ
グメントの中心位置を求め、これを基準として計測領域
を設定するといったトラッキング処理を実行するため、
計測中にセンサヘッドユニットと計測対象物体とが水平
方向へと移動したとしても、これに追従して計測領域も
水平移動するため、計測領域が目的とする計測領域をは
ずれることに起因した計測不能状況の発生を未然に防止
することができる。

【０１３１】なお、以上の高さ計測時の横揺れ対策は、
図３０に示されるように、そのまま窪みの高さ計測時の
横揺れ対策として実施することもできる。すなわち、こ
の例にあっては、同様にしてＬＯＷセグメント並びにＨ
Ｉセグメントの中心位置を求めた後、各セグメントのエ
ッジ位置とエッジ位置との間を溝領域として認定し、こ
れに計測領域を設定することによって、計測対象物の水
平移動に伴い、計測領域が溝領域からはずれることを未
然に防止することができる。

【０１３２】次に、ワークの幅計測を実行中に、ワーク
が垂直移動したことにより生ずる計測不能状況について
説明する。図３１（ａ）に示されるように、ワークの幅
計測を行う場合には、幅計測の対象となる凸部の下面
（基準面）Ｌrefと上面（計測対象面）Ｌｓとの間にし
きい値Ｌthを設定することで、凸部の左右両エッジ位置
Ｅ１，Ｅ２の検出を行い、それらエッジ間の長さを凸部
の幅として認定する。

【０１３３】このような状況において、計測対象ワーク
が垂直移動を行うと、同図（ｂ）に示されるように、し
きい値Ｌthの高さは、ワークの凸部から上下方向へとは
ずれてしまい、エッジ位置Ｅ１，Ｅ２の検出ができない
ことから、計測不能状況が生ずる。

【０１３４】このような原因による計測不能状況に関し
ては、本発明にあっては、図３２〜図３４に示される縦
揺れ対策処理の実施によって回避することができる。こ
の縦揺れ対策（幅計測）の動作フローが図３２に示され
ている。同図において処理が開始されると、まず最初
に、図３３（ａ）に示されるように、ワークが移動して
も常に計測可能な領域を基準計測領域として規定する
（ステップ３２０１）。

【０１３５】続いて、基準計測領域に含まれるライン全
体の平均高さ（Ｈst）の算出を行う（ステップ３２０
２）。

【０１３６】続いて、図３３（ｂ）に示されるように、
平均高さ（Ｈst）にあらかじめ設定しているオフセット
Δthを加算して、相対的なしきい値Ｌthを算出する（ス
テップ２５０３）。

【０１３７】続いて、図３４（ａ）に示されるように、
算出された相対的なしきい値Ｌthを用いてワークのセグ
メント分割を行う（ステップ３２０４）。

【０１３８】最後に、図３４（ｂ）に示されるように、
ＨＩセグメントの開始エッジ位置と終了エッジ位置から
目的とする幅の算出を行う（ステップ３２０５）。

【０１３９】このような縦揺れ対策処理によれば、相対
しきい値（Ｌth）は、常に基準測定値に対して一定のオ
フセットΔthを加算して決定されるため、計測対象とな
るワークが垂直方向へ移動すれば、これに追従して相対
しきい値Ｌthも垂直方向へと移動するため、基準しきい
値が段差領域から高さ方向へはずれることによる計測不
能状況の発生を未然に防止することができる。

【０１４０】次に、以上説明した縦揺れ並びに横揺れの
双方に対する対応策を図３５〜図３７を参照して説明す
る。このような縦・横揺れ対策の動作フローが図３５に
示されている。同図において処理が開始されると、まず
最初に、図３６（ａ）に示されるように、ワークが移動
しても常に計測可能な領域を基準計測領域として規定す
る（ステップ３５０１）。

【０１４１】続いて、基準計測領域に含まれるライン全
体の平均高さ（Ｈst）の算出が行われる（ステップ３５
０２）。

【０１４２】続いて、図３６（ｂ）に示されるように、
算出された平均高さ（Ｈst）にあらかじめ設定している
オフセットΔthを加算して、相対的なしきい値Ｌth′の
算出が行われる（ステップ３５０３）。

【０１４３】続いて、図３７（ａ）に示されるように、
算出された相対的なしきい値Ｌth′を用いてワークのセ
グメント分割処理が行われる（ステップ３５０４）。

【０１４４】続いて、図３７（ｂ）に示されるように、
ＬＯＷセグメントに関するエッジ位置並びにエッジ中心
の算出、さらには、ＨＩセグメントに関するエッジ位置
並びにエッジ中心の算出が行われる（ステップ３５０
５）。

【０１４５】続いて、図３７（ｃ）に示されるように、
基準となる面であるＬＯＷセグメントの計測領域と、凸
部に相当する面であるＨＩセグメントの計測領域の算出
が行われる（ステップ３５０６）。

【０１４６】以後、ＬＯＷセグメントの高さ（Ｈst）の
算出処理（ステップ３５０７）、ＨＩセグメントの高さ
（Ｈmeg）の算出処理（ステップ３５０８）が行われた
後、それら算出された値の差を求めることによって段差
の算出が完了する（ステップ３５０９）。

【０１４７】このような縦・横揺れ対策処理によれば、
計測領域は、計測対象物体の水平方向並びに垂直方向の
いずれにおいても追従して移動するため、いずれの方向
へのワークの移動に対しても計測領域が目的とする領域
からはずれてしまうことを回避し、それによる計測不能
状況の発生を未然に防止することができる。

【０１４８】本発明の光学式計測装置は、センサヘッド
ユニットとワークとの相対移動のみならず、ノイズなど
を原因として、合成画像上のいくつかのラインに画像デ
ータが確定しないことによる計測不能領域の発生につい
ても、合成画像が生成された後にこれを修復するといっ
た後処理によって、上記の計測不能領域の発生を未然に
防止することができる。

【０１４９】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説
明図（その１）が図３８に示されている。この例にあっ
ては、同図（ａ）に示されるように、本来の高さ分布に
おいては、何本かの水平ラインに計測不能領域が存在す
るのに対し、これを同図（ｂ）に示されるように、直前
のデータで置換することによって、合成画像上に計測不
能領域が生ずることを未然に防止することができる。

【０１５０】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説
明図（その２）が図３９に示されている。この例にあっ
ても、同図（ａ）に示されるように、本来の高さ分布に
あっては、何本かの水平ラインに計測不能領域が存在す
るのに対し、同図（ｂ）に示されるように、それら計測
不能領域については、その前後に位置するデータで補間
するという処理を採用することによって、計測不能領域
が発生することを未然に防止することができる。

【０１５１】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説
明図（その３）が図４０に示されている。この例にあっ
ても、同図（ａ）に示されるように、本来の高さ分布に
あっては何本かの水平ラインにおいて計測不能領域が存
在するのに対し、同図（ｂ）に示されるように、ノイズ
などによる誤データがこれに加わった場合には、このよ
うな誤ったデータについては所定のしきい値をもってレ
ベル弁別して輝度の連続性を判定し、連続性を有する場
合に限り、これを直前のデータと同じセグメントと置換
することによって、ノイズなどの影響による計測不能領
域の発生を未然に防止することができる。

【０１５２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、例えば、表面反射率が相違したり、表面に溝が
存在したり、表面に傾斜面が存在したり、表面に曲面が
存在するような計測対象物に対しても、高精度な断面輪
郭線計測が可能なスリット光切断法を使用した光学式計
測装置を提供することができる。

【０１５３】また、この発明によれば、ノイズ等の原因
により断面輪郭線像の一部が局部的に欠落したような場
合には、これを適宜に修復可能な光学式計測装置を提供
することができる。

【０１５４】また、この発明によれば、計測対象物表面
上のスリット光が照射されている部分の中の特定像部分
を目的として計測対象領域を設定して計測を行う場合に
おいて、前記特定像部分と計測対象領域とのずれを自動
的に修正可能とした光学式計測装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された変位センサシステム全体の
外観図である。

【図２】センサヘッドユニットの光学系並びに検出対象
物体との関係を示す説明図である。

【図３】センサヘッドユニットの内部構成を示す図であ
る。

【図４】信号処理ユニットのハードウェア構成図であ
る。

【図５】画像取り込みから計測処理に至るタイムチャー
トである。

【図６】ＦＰＧＡ及びＣＰＵの詳細を示すブロック図で
ある。

【図７】マルチ画像取得・合成処理を示すフローチャー
ト（その１）である。

【図８】マルチ画像取得・合成処理を示すフローチャー
ト（その２）である。

【図９】ライン毎の処理を示すフローチャートである。

【図１０】データ確定処理を示すフローチャートであ
る。

【図１１】ラインデータレジスタのデータ更新内容を説
明する図である。

【図１２】映像入力と画像メモリの内容との関係を示す
説明図（その１）である。

【図１３】映像入力と画像メモリの内容との関係を示す
説明図（その２）である。

【図１４】映像入力と画像メモリの内容との関係を示す
説明図（その３）である。

【図１５】受光条件限定の為のティーチング処理の説明
図である。

【図１６】モニタの一般的な表示例を示す説明図であ
る。

【図１７】計測不能領域がある画像の為の処理の説明図
（その１）である。

【図１８】計測不能領域がある画像の為の処理の説明図
（その２）である。

【図１９】計測用画像表示処理を示すフローチャート
（その１）である。

【図２０】計測用画像表示処理を示すフローチャート
（その２）である。

【図２１】受光条件変更の為のティーチング処理の説明
図である。

【図２２】受光条件変更の処理を示すフローチャートで
ある。

【図２３】テーブル書き替え処理を説明する図である。

【図２４】計測不能状況が生ずる原因の説明図（その
１）である。

【図２５】横揺れ対策（高さ計測）の動作フローであ
る。

【図２６】セグメント分割処理を示すフローチャートで
ある。

【図２７】段差計測時の横揺れ対策の説明図（その１）
である。

【図２８】段差計測時の横揺れ対策の説明図（その２）
である。

【図２９】微分によるしきい値算出処理の説明図であ
る。

【図３０】窪みの高さ計測時の横揺れ対策の説明図であ
る。

【図３１】計測不能状況が生ずる原因の説明図（その
２）である。

【図３２】縦揺れ対策（幅計測）の動作フローである。

【図３３】幅計測時の縦揺れ対策の説明図（その１）で
ある。

【図３４】幅計測時の縦揺れ対策の説明図（その２）で
ある。

【図３５】高さ計測時の縦、横揺れ対策の説明図（その
１）である。

【図３６】高さ計測時の縦、横揺れ対策の説明図（その
２）である。

【図３７】縦・横揺れ対策の動作フローである。

【図３８】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説明
図（その１）である。

【図３９】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説明
図（その２）である。

【図４０】高さ分布の計測不能領域に対する処理の説明
図（その３）である。

【図４１】不良画像が出現する原因の説明図（その１）
である。

【図４２】不良画像が出現する原因の説明図（その２）
である。

【符号の説明】

１ センサヘッドユニット ２ 信号処理ユニット ３ コンソールユニット ４ 画像モニタ ５ 計測対象物体 ５ａ 段部 ６ スリット光 ７ スリット光の反射光 ８ スリット光の照射光像 １０１ タイミング信号発生回路 １１２ スリット光源 １１１ レーザダイオード駆動回路 １１２ レーザダイオード １１３ 投光レンズ １２１ 受光レンズ １２２ 二次元ＣＣＤイメージセンサ １２３ 増幅回路 １２４ ハイパスフィルタ １２５ サンプルホールド回路 １２６ ＡＧＣ増幅回路 １３１ ＣＣＤ制御回路 １４１ 計測条件格納部 ２０１ ＦＰＧＡ ２０１ａ 画像メモリ制御部 ２０１ｂ 特徴抽出部 ２０１ｃ ラインバッファメモリ ２０１ｄ アドレス生成部 ２０１ｅ ラインカウンタ ２０２ ＣＰＵ ２０２ａ 表示制御部 ２０２ｂ 計測部 ２０２ｃ 制御部 ２０２ｄ データ判定部 ２０２ｅ ラインデータレジスタ ２０３ 画像メモリ ２０４ 表示メモリ ２０５ Ａ／Ｄ変換器 ２０５ａ ＡＭＰ ２０６ Ｄ／Ａ変換器 ２０７ センサヘッド駆動用のインタフェース ２０８ 外部インタフェース ＣＯＮＴ 制御信号 ｈ 段部の高さ Ｌ ラインカウンタ Ｍ 撮影条件 ＰＷＲ 供給電源 ＳＹＮＣ 同期信号 ＴＨ−ＯＫ 基準値 ＶＳ 映像信号 Ｗ スリット光の幅

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月３日（２００２．４．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】光源からの光をスリット光に整形して計
測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、計測
対象物体表面のスリット光照射位置をスリット光照射角
度とは異なる角度から二次元撮像素子を使用して撮影し
て光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する撮影手
段と、この撮影手段を介して得られる光切断面の断面輪
郭線像に基づいて、所定の計測処理を実行することによ
り計測値及び／又は判定値を生成する計測手段と、を具
備する、光切断法を利用した光学式計測装置（『変位セ
ンサ』とも称される）は従来より知られている。ここ
で、スリット光の断面のなす直線の方向は、二次元撮影
素子の視野内においては、垂直走査方向に対応する。ま
た、計測装置（一般には、センサヘッド）と計測対象物
体との距離が変化したときにスリット光のなす断面輪郭
線像が二次元撮像素子の視野内において移動する方向
は、水平走査方向に対応する。これにより、二次元撮像
素子の受光面には、光切断面の断面輪郭線像が結像され
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】このとき画像メモリの各区画領域の全てに
又は予定される全てに規定の最大輝度条件を満足する区
画領域画像が書き込まれたときに、マルチ画像取得手段
における画像取得を終了するようにすれば、無駄な画像
取得動作を省略してより一層の処理時間の短縮を図るこ
とができる。なお、このとき、画像メモリが１又は隣接
する２以上の水平走査ラインで構成される領域毎に区画
されてそれぞれが区画領域とされていれば、マルチ画像
取得手段を構成する撮像素子からの画像取得単位と画像
メモリへの書き込み画像の単位とが一致することから書
き込み制御が容易となり、処理時間の短縮を図ることが
できる。先に述べたように、スリット光の断面のなす直
線の方向は、二次元撮像素子の受光面上においては、垂
直走査ライン方向に対応する。また、計測装置と計測対
象物体との距離が変化したときにスリット光のなす断面
輪郭線像が二次元撮像素子の受光面上において移動する
方向は、水平走査ライン方向に対応する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 雅弘 京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地 オムロン株式会社内 (72)発明者 真野 光治 京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA52 BB05 FF04 HH05 HH13 JJ03 JJ08 JJ26 LL04 QQ24 QQ29 QQ31 UU05 5B057 AA04 BA12 BA15 BA19 BA30 CH01 CH11 DA03 DC16 DC22 5L096 CA02 CA14 FA06 FA66

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光をスリット光に整形して計
   測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、前記
   計測対象物体表面のスリット光照射位置を前記スリット
   光の照射角度とは異なる角度から二次元撮像素子により
   撮影して光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する
   撮影手段と、前記撮影手段を介して得られる画像の輝度
   に影響を与える撮影条件を規定するパラメータの少なく
   とも１つの値を変更することにより画像の輝度を走査可
   能なパラメータ値変更手段とを備えて、前記撮影条件の
   異なる複数枚の画像を取得するマルチ画像取得手段と、 マルチ画像取得手段により取得された複数枚の画像の中
   から、予め設定された区画領域毎に、規定の最大輝度条
   件を満足する区画領域画像を抽出すると共に、それら抽
   出された各区画領域画像を寄せ集めることにより一連の
   断面輪郭線部分像を含む合成画像を生成する画像合成手
   段と、 前記画像合成手段により生成された合成画像に含まれる
   一連の断面輪郭線部分像に基づいて、所定の計測処理を
   実行することにより計測値及び／又は判定値を生成する
   計測手段と、 を具備する光学式計測装置。
2. 【請求項２】 前記計測値が、スリット光照射位置に沿
   った前記計測対象物体表面についての、前記マルチ画像
   取得手段からの距離の分布である、請求項１に記載の光
   学式計測装置。
3. 【請求項３】 前記画面の輝度に影響を与える撮影条件
   を規定するパラメータには、前記光源の光量及び／又は
   前記二次元撮像素子のシャッタ時間が含まれている、請
   求項１に記載の光学式計測装置。
4. 【請求項４】 前記パラメータ値の変更単位量が可変と
   されている、請求項１に記載の光学式計測装置。
5. 【請求項５】 前記パラメータ値の最大変更範囲が可変
   とされている、請求項１に記載の光学式計測装置。
6. 【請求項６】 前記パラメータ値の最大変更範囲がテス
   ト計測結果に応じて自動設定される、請求項１に記載の
   光学式計測装置。
7. 【請求項７】 前記パラメータ値の変更単位量及び／又
   は最大変更範囲が、取得される区画領域画像中の断面輪
   郭線部分像の輝度に応じて自動修正される、請求項１に
   記載の光学式計測装置。
8. 【請求項８】 前記区画領域画像抽出のために予め設定
   された区画領域が、前記二次元撮像素子により取得され
   る画像における１若しくは隣接する２以上の本数の水平
   走査ラインで構成される領域に相当する、請求項１に記
   載の光学式計測装置。
9. 【請求項９】 前記画像合成手段が、 前記二次元撮影素子の１画面分の画像が書き込み可能な
   画像メモリと、 前記画像メモリを適宜に区画してなる各区画領域毎に書
   込許可又は書込禁止を記憶する書込制御フラグメモリ
   と、 前記マルチ画像取得手段にて取得される画像を書込制御
   フラグメモリの内容に従って前記画像メモリに各区画領
   域単位で書き込む画像書込手段と、 前記画像メモリの各区画領域に規定の最大輝度条件を満
   足する断面輪郭線部分像を含む区画領域画像が書き込ま
   れた時点で、その区画領域に対応する書込制御フラグメ
   モリを書込禁止に設定するフラグ制御手段と、 を含む請求項１に記載の光学式計測装置。
10. 【請求項１０】 前記画像メモリの各区画領域の全てに
    又は予定される全てに規定の最大輝度条件を満足する区
    画領域画像が書き込まれたときに、マルチ画像取得手段
    における画像取得を終了させる、請求項９に記載の光学
    式計測装置。
11. 【請求項１１】 前記画像メモリが１又は隣接する２以
    上の水平走査ラインで構成される領域毎に区画されてそ
    れぞれが前記区画領域とされている、請求項９又は１０
    に記載の光学式計測装置。
12. 【請求項１２】 前記マルチ画像取得手段は第１のハウ
    ジングに収容されてセンサヘッドユニットを構成すると
    共に、前記画像合成手段及び前記計測手段は第２のハウ
    ジングに収容されて信号処理ユニットを構成している、
    請求項１に記載の光学式計測装置。
13. 【請求項１３】 前記信号処理ユニットには画像モニタ
    が外部接続可能とされている、請求項１２に記載の光学
    式計測装置。
14. 【請求項１４】 光源からの光をスリット光に整形して
    計測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、 前記計測対象物体表面のスリット光照射位置をスリット
    光照射角度とは異なる角度から二次元撮像素子を使用し
    て撮影して光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得す
    る撮影手段と、 前記撮影手段を介して得られる画像の輝度に影響を与え
    る撮影条件を規定するパラメータの少なくとも１つの値
    を変更することにより画像の輝度を走査可能なパラメー
    タ値変更手段とを備えて、 前記撮影条件の異なる複数枚の画像を取得し得るように
    したマルチ画像取得装置。
15. 【請求項１５】 単一のハウジングを有するセンサヘッ
    ドユニットとして構成された請求項１４に記載のマルチ
    画像取得装置。
16. 【請求項１６】 光源からの光をスリット光に整形して
    計測対象物体表面に所定角度で照射する投光手段と、前
    記計測対象物体表面のスリット光照射位置をスリット光
    照射角度とは異なる角度から二次元撮像素子を使用して
    撮影して光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得する
    撮影手段と、前記撮影手段を介して得られる画像の輝度
    に影響を与える撮影条件を規定するパラメータの少なく
    とも１つの値を変更することにより画像の輝度を走査可
    能なパラメータ値変更手段とを備えて、前記撮影条件の
    異なる複数枚の画像を取得するマルチ画像取得装置に接
    続して使用されるものであって、 前記マルチ画像取得装置により取得された複数枚の画像
    の中から、あらかじめ設定された区画領域毎に、規定の
    最大輝度条件を満足する区画領域画像を抽出すると共
    に、それら抽出された各区画領域画像を寄せ集めること
    により一連の断面輪郭線部分像を含む合成画像を生成す
    る画像合成手段と、 前記画像合成手段により生成された合成画像に基づい
    て、所定の計測処理を実行することにより計測値及び／
    又は判定値を生成する計測手段と、を備えて、 前記計測対象物体に関する断面計測を行い得るようにし
    た信号処理装置。
17. 【請求項１７】 単一のハウジングを有する信号処理ユ
    ニットとして構成された請求項１６に記載の信号処理装
    置。
18. 【請求項１８】 前記画像合成手段により生成される合
    成画像中の断面輪郭線像の部分的欠落を補正する画像補
    正手段をさらに有する、請求項１に記載の光学式計測装
    置。
19. 【請求項１９】 前記画像補正手段が、合成画像を構成
    する各水平走査ラインの画像について断面輪郭線部分像
    の有無をライン順にチェックしつつ、断面輪郭線部分像
    の欠落している水平走査ラインの画像については、直前
    の水平走査ラインと同一の画像で置き換える、請求項１
    ８に記載の光学式計測装置。
20. 【請求項２０】 前記画像補正手段が、合成画像を構成
    する各水平走査ラインの画像について断面輪郭線部分像
    の有無をライン順にチェックしつつ、断面輪郭線部分像
    の欠落している水平ラインの画像については、その前後
    の水平ラインの画像を使用して補間する、請求項１８に
    記載の光学式計測装置。
21. 【請求項２１】 前記画像補正手段が、合成画像を構成
    する各水平走査ラインの画像について断面輪郭線部分像
    の有無並びに基準値よりの輝度大小をライン順にチェッ
    クしつつ、断面輪郭線部分像の欠落している水平ライン
    の画像については、その前後のラインの断面輪郭線部分
    像の輝度連続性に応じて補間又は放置する、請求項１８
    に記載の光学式計測装置。
22. 【請求項２２】 画像モニタの画面上に所定の映像を映
    し出すためのモニタ出力を生成するモニタ出力生成手段
    をさらに有する請求項１に記載の光学式計測装置。
23. 【請求項２３】 前記所定の映像には、前記合成画像が
    含まれている、請求項２２に記載の光学式計測装置。
24. 【請求項２４】 前記所定の映像には、前記合成画像か
    ら選択された水平走査ラインを示すカーソルと、前記カ
    ーソルにて選択された水平走査ラインの輝度分布曲線が
    さらに含まれている、請求項２３に記載の光学式計測装
    置。
25. 【請求項２５】 前記所定の映像には、前記合成画像か
    ら選択された水平走査ラインを示すカーソルと、前記カ
    ーソルにて選択された水平走査ラインの撮影条件を示す
    表示がさらに含まれている、請求項２３に記載の光学式
    計測装置。
26. 【請求項２６】 前記所定の映像には、前記合成画像を
    構成する各水平走査ライン毎に、その水平走査ラインに
    断面輪郭線部分像の無しを示すマークがさらに含まれて
    いる、請求項２３に記載の光学式計測装置。
27. 【請求項２７】 前記所定の映像には、前記合成画像を
    構成する各水平走査ライン毎に、その水平走査ラインに
    断面輪郭線部分像の有りを示すマークがさらに含まれて
    いる、請求項２３に記載の光学式計測装置。
28. 【請求項２８】 画像モニタの画面とポインティング・
    デバイスとを介してオペレータとの対話を行うためのグ
    ラフィカル・ユーザ・インタフェースをさらに有する請
    求項２２に記載の光学式計測装置。
29. 【請求項２９】 前記計測対象物体との相対移動に対し
    て計測位置を追従させるためのトラッキング制御手段を
    さらに有する請求項１に記載の光学式計測装置。
30. 【請求項３０】 前記計測位置が、前記マルチ画像取得
    手段から前記計測対象物体表面までの距離の計測位置で
    あり、前記相対移動が前記距離の変化する方向と垂直な
    方向への移動である、請求項２９に記載の光学式計測装
    置。
31. 【請求項３１】 前記計測位置が、前記マルチ画像取得
    手段から前記計測対象物体表面までの距離の計測位置で
    あり、前記相対移動が前記距離の変化する方向への移動
    である、請求項２９に記載の光学式計測装置。
32. 【請求項３２】 前記計測位置が、前記マルチ画像取得
    手段から前記計測対象物体表面までの距離の計測位置で
    あり、前記相対移動が前記距離の変化する方向と垂直な
    方向への移動及び前記距離の変化する方向への移動の双
    方を含んでいる、請求項２９に記載の光学式計測装置。