JP2020180916A - 光学式変位計 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｕ方向における測定精度の低下を抑えつつ、Ｖ方向の読み出しを高速化すること。【解決手段】Ｙ方向に搬送される測定対象物のＸ−Ｚ断面のプロファイルを三角測距の原理に基づき測定する光切断方式の光学式変位計が提供される。光源はＸ方向に幅を有するスリット光を測定対象物に照射する。画像センサは測定対象物からの反射光を受光する画像センサであって、Ｘ方向に対応するＵ方向とＺ方向に対応するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、複数の画素による反射光の受光量を出力する。検出手段はＵ方向に並んだ複数の画素列のそれぞれについて受光量のピークとなるＶ方向における画素の位置をピーク位置として検出する。生成手段はＵ方向における複数の画素列のそれぞれの位置と、Ｖ方向におけるピーク位置とからＸ−Ｚ断面のプロファイルを生成する。画像センサのＶ方向における解像度はＵ方向における解像度よりも低い。【選択図】図１

Description

本発明は光学式変位計に関する。

コンベイヤによってＹ方向に搬送される測定対象物（ワーク）についてＺ方向における高さを測定するために、光切断方式の光学式変位計が提案されている（特許文献１、２）。Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向がＸ方向であり、ＸＹ平面にワークが載置されている。光学式変位計は、Ｘ方向に幅を有するスリット光をワークに照射し、ワークからの反射光を二次元配列の画像センサで受光する。スリット光の投光方向と画像センサの受光方向とは傾いており、三角測距の原理に基づき、ワークの高さが算出される。このような、光切断方式の光学式変位計はワークのＸ−Ｚ断面の輪郭（プロファイル）を一度に取得できる。Ｙ方向にワークを搬送しながら繰り返し撮像を実行することで、Ｙ方向における異なる位置でのプロファイルが取得される。また、複数のプロファイルからワークの三次元形状を示すデータが取得される。

特開２００８−０９６１２５号公報 特開２０１２−１０３２６６号公報

画像センサを構成する複数の画素はＵＶ平面に並んでいる。画像センサのＵ方向はワークのＸ方向に対応している。画像センサのＶ方向はワークのＺ方向に対応している。つまり、Ｖ方向において反射光が入射する画素の位置は、Ｚ方向におけるワークの高さを示している。

単位時間あたりに測定可能なワークの個数を増加させるには、コンベイヤの搬送速度を増加させることが必要となる。さらに、画像センサを構成する全画素からの測定結果の読み出し時間を高速化することが必要となる。

画像センサの高速読み出し技術としてビニングと呼ばれる手法が存在する。ビニングでは、ｎ×ｎ個の画素群を一つの塊として扱うことで、ｎ×ｎ個の画素群の合成した測定結果を一度に読み出すことが可能となる。しかし、このようなビニングではＵ方向とＶ方向との両方の測定精度がｎ分の１に低下してしまうため、測定精度の高さを要求される光切断方式の光学式変位計には採用できなかった。そこで、本発明は光切断方式の光学式変位計において、Ｕ方向における測定精度の低下を抑えつつ、Ｖ方向の読み出しを高速化することを目的とする。

本発明は、たとえば、
Ｙ方向に搬送される測定対象物のＸ−Ｚ断面のプロファイルを三角測距の原理に基づき測定する光切断方式の光学式変位計であって、
Ｘ方向に幅を有するスリット光を前記測定対象物に照射する光源と、
前記測定対象物からの反射光を受光する画像センサであって、前記Ｘ方向に対応するＵ方向とＺ方向に対応するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、前記複数の画素による前記反射光の受光量を出力する画像センサと、
前記Ｕ方向に並んだ複数の画素列のそれぞれについて受光量のピークとなる前記Ｖ方向における画素の位置をピーク位置として検出する検出手段と、
前記Ｕ方向における前記複数の画素列のそれぞれの位置と、前記Ｖ方向における前記ピーク位置とからＸ−Ｚ断面のプロファイルを生成する生成手段と
を有し、
前記画像センサは、前記Ｖ方向における解像度を前記Ｕ方向における解像度よりも低くするビニングを実行してから受光量を出力することを特徴とする光学式変位計を提供する。

本発明によれば、Ｕ方向における測定精度の低下なく、Ｖ方向の読み出しを高速化することが可能となる。

光学式変位計を説明する図 三角測距の原理を説明する図 プロファイルの測定を説明する図 光学式変位計を構成する機能を説明するブロック図 ビニングおよび画素ブロックの形状を説明する図 ピーク位置の検出方法を説明する図 ピーク位置の検出方法を説明する図 半値全幅と演算誤差との関係を示す図 出力画像を構成する複数の画素を説明する図 出力画像と実際のワークのプロファイルとの関係を説明する図

以下、添付図面を参照して実施形態が詳しく説明される。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一または同様の構成には同一の参照番号が付され、重複した説明は省略される。

＜光学式変位計＞
図１は光学式変位計１００を示す図である。光学式変位計１００はベルトコンベイヤ４によりＹ方向に搬送されるワークＷのプロファイルおよび三次元形状を測定する装置である。この例では、Ｚ方向はワークＷの高さ方向に対応している。ヘッド部１はＸＺ平面と平行なスリット光Ｌ１を出力し、ワークＷからの反射光Ｌ２を受光することで、受光結果を制御部２に出力する。制御部２は、ヘッド部１が出力する受光結果に基づきワークＷのプロファイルを演算する。なお、制御部２はヘッド部１に統合されてもよい。プロファイルとはＸＺ平面と平行なワークＷの切断面の外縁を示すデータである。たとえば、プロファイルは（ｘｉ，ｚｉ）の集合体である（ｉはインデックス）。ｘｉはＸ方向における位置を示す。ｚｉはＺ方向における高さを示す。なお、３次元形状は、（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）の集合体である。ｙｉは、Ｙ方向における位置を示す。制御部２は、一定周期ごとに、ヘッド部１に撮像を実行させることで、ｙｉが異なるワークＷのプロファイル（ｘｉ，ｚｉ）を求める。表示装置３は、光学式変位計１００によるワークＷの測定結果を表示したり、光学式変位計１００の設定を行うためのＵＩ（ユーザインタフェース）を表示したりする。操作部５は、光学式変位計１００に対するユーザ入力を受け付けるための入力装置である。

＜三次元測距の原理＞
図２は光切断方式（三角測距）の原理を説明する図である。ヘッド部１の筐体１５の内部には、光源６、投光レンズ７、受光レンズ１２および画像センサ１３が内蔵されている。光源６から出力された光は投光レンズ７を通過することでスリット光Ｌ１に変換される。筐体１５には、スリット光Ｌ１が通過するための透光窓８が設けられている。透光窓８には、防塵のための透光ガラス９ａが設けられている。同様に、筐体１５には反射光Ｌ２を筐体１５の内部に導くための受光窓１０が設けられている。受光窓１０には、防塵のための透光ガラス９ｂが設けられている。受光レンズ１２は反射光Ｌ２を画像センサ１３に結像させるためのレンズである。画像センサ１３は二次元配列された複数の画素（受光素子や光電変換素子と呼ばれてもよい）を有するセンサである。図２が示すように、光源６の投光軸に対して、画像センサ１３の受光軸は角度θだけ傾いている。つまり、高さＺ０からの反射光Ｌ２は画像センサ１３のＶ方向におけるＶ０の位置に結像する。高さＺ１からの反射光Ｌ２は画像センサ１３のＶ方向におけるＶ１の位置に結像する。高さＺ２からの反射光Ｌ２は画像センサ１３のＶ方向におけるＶ２の位置に結像する。このように画像センサ１３のＶ方向は、ワークＷのＺ方向に対応している。画像センサ１３のＵ方向は図示されていないが、Ｕ方向はワークＷのＸ方向に対応している。つまり、画像センサ１３が出力する受光結果である画像の縦方向はＶ方向であり、横方向はＵ方向である。

図２においてはスリット光Ｌ１がＺ軸方向に出力されるように光源６が配置されているが、光源６および投光レンズ７のペアと、画像センサ１３および結像レンズ１２とのペアとの位置関係は逆であってもよい。

図３は画像センサ１３が出力する画像Ｉ１と、ワークＷの断面との関係を説明する図である。この例では、ワークＷのＸＺ断面において高さが三段階に変化している。より具体的には、Ｘ方向における位置Ｘ０から位置Ｘ１までの高さはＺ０である。位置Ｘ１からＸ２までの高さはＺ２である。位置Ｘ２からＸ３までの高さはＺ１である。画像Ｉ１は、このようなワークＷをヘッド部１により撮像して得られる画像である。なお、画像Ｉ１のＵ方向（横方向）はワークＷのＸ方向に対応している。つまり、画像Ｉ１の位置Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３はそれぞれ位置Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に対応している。同様に、画像Ｉ１のＶ方向における位置Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ高さＺ０、Ｚ１、Ｚ２に対応している。スリット光Ｌ１がＸＹ平面に入射することで形成される光スポット（反射位置の集合）は直線状である。つまり、ベルトコンベイヤ４上にワークＷが存在しないときにヘッド部１が出力する画像には、ほぼ一直線状の光スポットが並ぶことになる。その一方で、一般的なワークＷの切断面のエッジの高さは一定でないことが多い。この場合、図３が示すように、複数の高さのそれぞれに対応したＶ方向の位置に光スポットが並ぶことになる。高さに応じてＶ方向の位置が変わることは、図２が示す通りである。このように制御部２は、あるＹ方向の位置で取得された画像ＩＭから各Ｕ方向の位置ごとにＶ方向の位置を演算することでプロファイルを生成する。なお、ＸＺ座標系とＵＶ座標系との間には一定の縮尺関係があるため、制御部２は、簡単な演算により、ＵＶ座標系におけるプロファイルをＸＺ座標系におけるプロファイルに変換できる。

＜内部機能＞
図４は光学式変位計１００の内部機能を示している。ヘッド部１の通信部２１ａは、制御部２と通信するための通信回路である。駆動部２２は、通信部２１ａを介して受信される制御部２からの指示にしたがって駆動電流を光源６に流すことで光源６を点灯させる駆動回路である。センサ制御部２３は、通信部２１ａを介して受信される制御部２からの指示にしたがった所定の露光時間により画像センサ１３に撮像を実行させる制御回路である。なお、本実施形態では、センサ制御部２３は、通信部２１ａを介して受信される制御部２からの指示にしたがって所定のビニングを画像センサ１３に実行させる。

制御部２の通信部２１ｂはヘッド部１と通信するための通信回路である。ＣＰＵ２５は記憶部３０に記憶されている制御プログラムを実行することでヘッド部１を制御し、ヘッド部１から出力される受光結果に基づきワークＷのプロファイルおよび三次元形状を測定する。ピーク検出部２６は、画像センサ１３が出力する受光結果に基づき輝度値のピークをもたらすＶ方向の位置（ピーク位置）を検出する。ピーク位置はワークＷの高さに対応している。つまり、ピーク検出部２６は、Ｘ方向における各位置ごとのワークＷの高さを演算により求める。プロファイル生成部２７は、ピーク検出部２６により求められたＸ方向における各位置（ｘｉ）ごとのワークＷの高さ（ｚｉ）をまとめることで、一つのプロファイルデータを生成する。つまり、一つのプロファイルデータは、複数の高さ（ｚｉ）の集合体である。プロファイル生成部２７は、Ｙ方向における異なる位置（ｙｉ）ごとにプロファイルデータを求め、求められた複数のプロファイルデータからワークＷの三次元形状を示すデータを生成する。なお、ワークＷの三次元形状のデータは、求められた複数のプロファイルデータの集合体である。選択部２８は、操作部５から入力されるユーザ指示に基づいて、後述されるビニングの比率を選択する。ＵＩ部２９は、プロファイル生成部２７により求められたプロファイルデータまたは画像Ｉ１を表示装置３に表示したり、ビニングの比率を選択するためのＵＩを表示装置３に表示したりする。

＜ビニング＞
図５（Ａ）はビニングを行わない場合の画像センサ１３における複数の画素を示している。画像センサ１３はＭ×Ｎ個の画素を有している。つまり、Ｕ方向にはＮ列の画素が並んでいる。Ｖ方向にＭ行の画素が並んでいる。

図５（Ｂ）は一般的なビニングを示している。一般的なビニングは、主に、デジタルスチルカメラなどで実行される処理であり、Ｕ方向の解像度とＶ方向の解像度との比が維持される。図５（Ｂ）が示すように、ｎ×ｎ個の画素ブロックごとに合成された一つの画像信号（輝度値）が出力される。このように、Ｕ方向の解像度とＶ方向の解像度との比が維持されるようにビニングが実行されるため、ビニング前の画像の縦横比とビニング後の縦横比は維持される。また、読み出し速度が概ねｎ×ｎ分の１になる利点がある。その一方で、Ｖ方向に加えてＵ方向における測定精度が低下してしまう。とりわけ、光切断式の光学式変位計１００のように、Ｕ方向においても高い測定精度が要求される用途にはこのような一般的なビニングは向いていない。

図５（Ｃ）は本実施例のビニングを示している。本実施例では、Ｖ方向における解像度とＵ方向における解像度との比（ビニング比率）が１：ｎになっている。つまり、画像センサ１３は、Ｖ方向に並んだｎ個の画素からなる一つの画素ブロックごとに受光結果を出力する。これにより、Ｕ方向における測定精度の低下を抑えつつ、Ｖ方向の読み出しを高速化することが可能となる。制御部２のプロファイル生成部２７は、Ｖ方向において得られた高さをｎ倍することで正しい高さ情報を求めることができる。

図５（Ｄ）は本実施例のビニングを示している。ユーザは、図５（Ｃ）に示された１：ｎのビニングと、図５（Ｄ）に示された１：ｍのビニングとを操作部５を通じて選択してもよい。つまり、選択部２８はユーザ指示にしたがってビニングの比率を選択してもよい。ここでｍはｎよりも大きい正の整数である。なお、ビニング処理によりＶ方向におけるノイズが軽減される利点もある。また、選択部２８はユーザ指示にしたがって、ビニング処理のＯＮとＯＦＦを切り替えるようにしてもよい。例えば、ビニング処理がＯＮの状態を高速モード、ビニング処理がＯＦＦの状態を高精度モードとし、ユーザにモードを選択させるようにしてもよい。

＜位置（高さの演算）＞
図６は画像Ｉ１からプロファイルを構成する高さを演算する方法を説明する図である。スリット光Ｌ１はＹ方向において、ある程度の幅を持っている。そのため、反射光Ｌ２が画像センサ１３にもたらす光スポットの幅も複数画素にまたがるような幅となる。そこで、制御部２のＣＰＵ２５（ピーク検出部２６）は各画素の輝度値から輝度値の変化を示す近似曲線Ｐ１を求め、近似曲線Ｐ１においてピーク値をもたらすＶ方向における位置を演算する。近似曲線Ｐ１は、複数のサンプル値をカーブフィッティングするなどして求められる。このピーク値をもたらすＶ方向における位置がワークＷの高さを示している。ＣＰＵ２５（ピーク検出部２６）は、Ｕ方向における各位置について近似曲線Ｐ１を求め、近似曲線Ｐ１からピーク値をもたらすＶ方向の位置（高さ）を演算する。この演算処理をＵ方向における各位置で実行することで、一つのプロファイルが得られる。このような演算処理はサブピクセル処理と呼ばれてもよい。

＜ビニングと近似曲線との関係＞
図７はＶ方向における位置と輝度値との関係を示す近似曲線Ｐ１を示している。ここでは、四つのサンプリング値から近似曲線Ｐ１が求められている。ところで、本実施例のビニングを適用すると、Ｖ方向における画素数が減少するため、近似曲線Ｐ１を求めるために使用可能なサンプリング値の数も減少する。つまり、ｎを増加すればするほど、輝度値の読み出しが高速化するものの、近似曲線Ｐ１の演算精度が低下する。したがって、ビニングのパラメータｎと近似曲線Ｐ１の演算精度との間にはトレードオフの関係が存在する。なお、図７において、近似曲線Ｐ１のピーク値はＱｍａｘである。近似曲線Ｐ１の半値全幅とは、輝度値がピーク値Ｑｍａｘの半分（Ｑｍａｘ／２）となるときの、Ｖ方向における二つの位置Ｖａ、Ｖｂ間の距離である。なお、図７にはピーク値ＱｍａｘをもたらすＶ方向の位置であるピーク位置Ｖｐｅａｋも示されている。ピーク検出部２６は、近似曲線Ｐ１を求め、近似曲線Ｐ１からピーク値Ｑｍａｘをもたらすピーク位置Ｖｐｅａｋを演算する。

図８は近似曲線の半値全幅と、あるサブピクセル処理における近似曲線Ｐ１から求められるピーク値Ｑｍａｘの演算誤差との関係を示している。図８が示すように、半値全幅（サンプリング数）を増やせば増やすほど、演算誤差は小さくなるが、演算誤差の改善効果が期待できるサンプリング数は５程度である。サンプリング数を６以上にしても演算誤差の低減は期待できず、読出し時間が長くなるというデメリットが増加してしまう。近似曲線からピーク位置を精度よく求めるには、サンプリング間隔が十分に細かいことが重要である。すでにサンプリング間隔が十分に細かい場合、更にサンプリング間隔を細かくしても精度の向上に寄与しない。Ｖ方向にのみビニングを適用し、十分なピーク検出精度を維持できる程度にサンプリング間隔を落とすことにより、検出精度を落とさずに読出し速度を早くすることができる。また、Ｕ方向にはビニングを適用しないことで、Ｘ方向の測定分解能は維持できる。

一般に、演算誤差以外の要因の誤差をεとすると、演算誤差はεよりも十分に小さいことが求められる。図８によれば、半値全幅が２以上であれば、演算誤差はεよりも小さくなる。つまり、近似曲線Ｐ１の半値全幅に対するサンプリング数は２以上でかつ５以下となればよいだろう。

＜ビニングに伴う表示処理の工夫＞
図９はプロファイルを表示する際の表示画像を構成する複数の画素を示している。上述したように、本実施例では１：ｎのビニングを実行するため、Ｖ方向における画素数がＭからＭ／ｎに減少してしまう。ここで、画像センサ１３においてはビニングによって一つのブロックの形状が長方形となるが、出力画像における各画素は正方形であることが仮定されている。したがって、ビニングにより読み出された出力画像をそのまま表示装置３に表示してしまうと、画像の高さ方向が圧縮されてしまう。

図１０はワークＷとビニングに伴う高さの圧縮された出力画像Ｉ２との関係を説明する図である。図３と図１０と比較すると、図３における画像Ｉ１ではワークＷの実際の断面形状と、画像Ｉ１が示すプロファイルとは一致している。よって、ユーザは、光学式変位計１００により測定されたプロファイルが、実際のワークＷのプロファイルとして正しいかどうかを判断しやすい。それに対して、図１０が示す出力画像Ｉ２が示すプロファイルは実際のワークＷのプロファイルと異なっている。よって、ユーザは、測定されたプロファイルが正しいかどうかを表示装置３に表示された画像から視覚的に判断しにくい。

そこで、ＣＰＵ２５（ＵＩ部２９）は、出力画像Ｉ２におけるＶ方向の画素数をｎ倍に増加させて表示装置３に表示することで、出力画像Ｉ２におけるプロファイルの縮尺を実際のワークＷのプロファイルの縮尺に一致させる。なお、一つの画素の画素値がｎ個の画素値にコピーされる。これにより、ユーザは、光学式変位計１００により測定されたプロファイルが、実際のワークＷのプロファイルとして正しいかどうかを視覚的に判断しやすくなる。

＜まとめ＞
［観点１］
図１が示すように、光学式変位計１００は、Ｙ方向に搬送される測定対象物のＸ−Ｚ断面のプロファイルを三角測距の原理に基づき測定する光切断方式の光学式変位計の一例である。光源６はＸ方向とＺ方向との両方に平行なスリット光Ｌ１を測定対象物に照射する光源の一例である。また、光源６はＸ方向に幅を有するスリット光を測定対象物に照射する光源の一例である。画像センサ１３は測定対象物からの反射光Ｌ２を受光する画像センサの一例である。図５（Ａ）などが示すように、画像センサ１３は、Ｘ方向に対応するＵ方向とＺ方向に対応するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有している。さらに、画像センサ１３は、複数の画素による反射光の受光量（例：輝度値）を出力する。ピーク検出部２６は、Ｕ方向に並んだ複数の画素列のそれぞれについて受光量のピークとなるＶ方向における画素の位置をピーク位置として検出する検出手段として機能する。プロファイル生成部２７は、Ｕ方向における複数の画素列のそれぞれの位置と、Ｖ方向におけるピーク位置とからＸ−Ｚ断面のプロファイルを生成する生成手段として機能する。図５（Ｃ）および図５（Ｄ）が示すように、画像センサ１３のＶ方向における解像度はＵ方向における解像度と比較して低い。つまり、画像センサ１３は、Ｖ方向における解像度をＵ方向における解像度よりも低くするビニングを実行してから受光量を出力する。これにより、Ｕ方向における測定精度の低下させずに、Ｖ方向の読み出しを高速化することが可能となる。

［観点２］
図５（Ｃ）が示すように、画像センサ１３についてのＵ方向とＶ方向とのビニングの比率が１：ｎ（ｎは２以上の整数）であってもよい。画像センサ１３はＶ方向に並んだｎ個の画素ごとに一つの受光量を出力するように構成されていてもよい。これにより、Ｕ方向における測定精度の低下させずに、Ｖ方向の読み出しを高速化することが可能となる。

図７や図８を用いて説明されたように、ｎは２以上でかつ５以下の整数であってもよい。これにより、Ｖ方向の読み出しの高速化と、Ｖ方向における測定精度とを両立させることが可能となる。

［観点３］
光学式変位計は、ビニングを実行し、画像センサ１３からの受光量の読出しを高速化した高速モードと、ビニングを実行せずに、画像センサ１３からの受光量の読出しを行う高精度モードとを有してもよい。この場合、光学式変位計は、高速モードと高精度モードのいずれかの選択を受け付ける選択手段（例：ユーザーインタフェースなど）を有してもよい。これにより、ユーザは、高速化を希望するか、それとも高精度化を希望するかを選択できるようになろう。

［観点４］
選択部２８は、Ｕ方向とＶ方向とのビニングの比率として１：ｎと１：ｍ（ｍはｎより大きな整数）とのいずれかを選択する選択手段として機能してもよい。これにより、ユーザの希望に応じて、ビニングの比率を選択することが可能となる。

図７や図８を用いて説明されたように、ｎは、受光量の分布（例：近似曲線Ｐ１）における半値全幅よりも小さくかつ２以上の整数である。これにより、Ｖ方向の読み出しの高速化と、Ｖ方向における測定精度とを両立させることが可能となる。

［観点５］
図５（Ｃ）および図５（Ｄ）が示すように、画像センサ１３は、Ｕ方向についてはビニングを実行せず、Ｖ方向についてビニングを実行するように設定されていてもよい。これにより、Ｕ方向における測定精度の低下を抑えつつ、Ｖ方向の読み出しを高速化することが可能となる。

図５（Ａ）が示すように、複数の画素のそれぞれは正方形の画素である。これにより、静止画を取得するための画像センサを、本実施例の光学式変位計１００のための画像センサ１３として流用しやすくなろう。

図５（Ｃ）や図５（Ｄ）が示すように、複数の画素のそれぞれはＶ方向における長さがＵ方向における長さよりも長い長方形の画素であるように、画像センサ１３が設計されてもよい。複数の正方形の画素からなる画素ブロックでは、隣接した画素間に受光に使用されない領域が存在する。一方で長方形の画素を採用することで、受光面積が増加するため、受光感度およびダイナミックレンジが増加する。

［観点６］
ピーク検出部２６は、Ｖ方向における複数の受光量をサブピクセル処理することでＶ方向における受光量の変化を示す近似曲線を決定し、近似曲線に基づき受光量のピークとなるピーク位置を検出するように構成されていてもよい。これにより、ピーク位置が精度よく求められるため、プロファイルの測定精度が向上する。

［観点７］
図３や図１０に関連して説明されたように、表示装置３およびＣＰＵ２５のＵＩ部２９は、Ｘ−Ｚ断面のプロファイルを示す画像を表示する表示手段として機能する表示装置３およびＵＩ部２９は、Ｕ方向の解像度とＶ方向の解像度との比率に基づき画像をＶ方向に引き伸ばして生成されたプロファイル画像を表示してもよい。これにより、ユーザは、光学式変位計１００により測定されたプロファイルが、実際のワークＷのプロファイルとして正しいかどうかを判断しやすくなる。

Claims (7)

1. Ｙ方向に搬送される測定対象物のＸ−Ｚ断面のプロファイルを三角測距の原理に基づき測定する光切断方式の光学式変位計であって、
   Ｘ方向に幅を有するスリット光を前記測定対象物に照射する光源と、
   前記測定対象物からの反射光を受光する画像センサであって、前記Ｘ方向に対応するＵ方向とＺ方向に対応するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、前記複数の画素による前記反射光の受光量を出力する画像センサと、
   前記Ｕ方向に並んだ複数の画素列のそれぞれについて受光量のピークとなる前記Ｖ方向における画素の位置をピーク位置として検出する検出手段と、
   前記Ｕ方向における前記複数の画素列のそれぞれの位置と、前記Ｖ方向における前記ピーク位置とからＸ−Ｚ断面のプロファイルを生成する生成手段と
   を有し、
   前記画像センサは、前記Ｖ方向における解像度を前記Ｕ方向における解像度よりも低くするビニングを実行してから受光量を出力することを特徴とする光学式変位計。
2. 前記画像センサについての前記Ｕ方向と前記Ｖ方向との前記ビニングの比率が１：ｎ（ｎは２以上の整数）であり、前記画像センサは前記Ｖ方向に並んだｎ個の画素ごとに一つの受光量を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式変位計。
3. 前記ビニングを実行し、前記画像センサからの受光量の読出しを高速化した高速モードと、前記ビニングを実行せずに、前記画像センサからの受光量の読出しを行う高精度モードのいずれかの選択を受け付ける選択手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学式変位計。
4. 前記Ｕ方向と前記Ｖ方向とのビニングの比率として１：ｎと１：ｍ（ｍはｎより大きな整数）とのいずれかを選択する選択手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の光学式変位計。
5. 前記画像センサは、前記Ｕ方向についてはビニングを実行せず、前記Ｖ方向についてビニングを実行するように設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光学式変位計。
6. 前記検出手段は、前記Ｖ方向における複数の受光量をサブピクセル処理することで前記Ｖ方向における受光量の変化を示す近似曲線を決定し、前記近似曲線に基づき受光量のピークとなる前記ピーク位置を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光学式変位計。
7. 前記Ｘ−Ｚ断面のプロファイルを示す画像を表示する表示手段をさらに有し、
   前記表示手段は、前記Ｕ方向の解像度と前記Ｖ方向の解像度との比率に基づき前記画像を前記Ｖ方向に引き伸ばして生成されたプロファイル画像を表示することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光学式変位計。

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