JP2005283249A - 角度測定装置及び光学測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 処理時間の短縮化を図ることができる角度測定装置および光学測定装置を提供する。
【解決手段】画素検出処理によって抽出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する。そして、抽出された各画素Ａ〜Ｄについて、それぞれの画素Ａ〜Ｄ及び上記画素検出処理にて検出された画素Ｐを含めるように領域ＱＡ〜ＱＤをそれぞれ指定する。領域指定処理にて指定された領域ＱＡ〜ＱＤについてＹ軸方向について最大受光量とされる画素Ｐを算出し、これら画素Ｐ群の受光量分布をＸ軸方向について算出するとともに、Ｙ軸方向について最大受光量とされる画素を算出し、これら画素群の受光量をＸ軸上の受光量分布として算出する。
【選択図】 図９
【解決手段】画素検出処理によって抽出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する。そして、抽出された各画素Ａ〜Ｄについて、それぞれの画素Ａ〜Ｄ及び上記画素検出処理にて検出された画素Ｐを含めるように領域ＱＡ〜ＱＤをそれぞれ指定する。領域指定処理にて指定された領域ＱＡ〜ＱＤについてＹ軸方向について最大受光量とされる画素Ｐを算出し、これら画素Ｐ群の受光量分布をＸ軸方向について算出するとともに、Ｙ軸方向について最大受光量とされる画素を算出し、これら画素群の受光量をＸ軸上の受光量分布として算出する。
【選択図】 図９
Description
本発明は、角度測定装置及び光学測定装置に関する。
従来から知られている角度測定装置としてオートコリメーション法を利用してワークの傾角を検出するものがある。
その構成は、コリメータレンズにより平行光とされた投光素子からの光をハーフミラーを介してワークに照射し、このワークからの正反射光をハーフミラー及び集光レンズを介して撮像素子に照射するようになっている。
そして、撮像素子から出力された各画素の受光量に基づく撮像信号をメモリに記憶し、ＣＰＵにてメモリに記憶されている全画素に関する受光量情報から受光スポットを検出する。最後に、検出された受光スポットの位置と基準位置との関係からワークの傾角を測定するのである。
特開２００１−３０４８３１公報
そして、撮像素子から出力された各画素の受光量に基づく撮像信号をメモリに記憶し、ＣＰＵにてメモリに記憶されている全画素に関する受光量情報から受光スポットを検出する。最後に、検出された受光スポットの位置と基準位置との関係からワークの傾角を測定するのである。
ところで、上記角度測定装置においても算出処理時間の短縮化が望まれているが、上記構成では、受光スポットを検出するために、全画素の受光量の情報を参照しているから算出処理時間の短縮化を図ることが困難である。
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、処理時間の短縮化を図ることができる角度測定装置および光学測定装置を提供することを目的とする。
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、処理時間の短縮化を図ることができる角度測定装置および光学測定装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を角度測定用記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項２の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を２つの被測定対象物に照射するとともに、それぞれの前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を角度測定用記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記２つの被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記角度測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記角度測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項５の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項６の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項７の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を２つの被測定対象物に照射するとともに、これらからの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面にそれぞれ照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記２つの被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項８の発明は、請求項６または請求項７に記載のものにおいて、前記角度測定用画素選択手段は、前記角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を選択するところに特徴を有する。
請求項９の発明は、請求項６または請求項７に記載のものにおいて、前記角度測定用画素選択手段は、前記角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を含むように領域を指定し、その領域内に含まれる画素の撮像信号を受信するように動作するところに特徴を有する。
請求項１０の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載のものにおいて、前記角度測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項１１の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載のものにおいて、前記角度測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項１２の発明は、角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に..位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に..位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたところに特徴を有する。
請求項１３の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾角及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項１、請求項３及び請求項４のうちいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項１、請求項３及び請求項４のうちいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
請求項１４の発明は、２つの被測定対象物に光を照射し、それらからの反射光に基づいてこれら被測定対象物の傾角及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
請求項１５の発明は、請求項１３または請求項１４に記載の光学測定装置。前記距離測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項１６の発明は、請求項１３または請求項１４に記載のものにおいて、前記距離測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項１７の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項５に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向で、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項５に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向で、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
請求項１８の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
請求項１９の発明は、２つの被測定対象物に光を照射しそれらかの反射光に基づいてこれら被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
請求項２０の発明は、請求項１８または請求項１９に記載のものにおいて、前記距離測定用画素選択手段は、前記距離測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を選択するところに特徴を有する。
請求項２１の発明は、請求項１８または請求項１９に記載のものにおいて、前記距離測定用画素選択手段は、前記距離測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を含むように領域を指定し、その領域内に含まれる画素の撮像信号を受信するように動作するところに特徴を有する。
請求項２２の発明は、請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載のものにおいて、前記距離測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項２３の発明は、請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載のものにおいて、前記距離測定用受光中心位置検出手段は、前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出するところに特徴を有する。
請求項２４の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項１２に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
前記請求項１２に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されているところに特徴を有する。
＜請求項１及び請求項１３の発明＞
請求項１及び請求項１３の発明では、所定の閾値以上の受光量とされている画素を検出し、その検出された画素から受光中心位置（最大輝度位置、面積重心位置、体積重心位置）を検出するようにしている。このようにすれば全画素の受光量情報を参照することなく受光中心位置を検出することが出来るから、処理時間の短縮化を図ることができる。
請求項１及び請求項１３の発明では、所定の閾値以上の受光量とされている画素を検出し、その検出された画素から受光中心位置（最大輝度位置、面積重心位置、体積重心位置）を検出するようにしている。このようにすれば全画素の受光量情報を参照することなく受光中心位置を検出することが出来るから、処理時間の短縮化を図ることができる。
＜請求項２、請求項７、請求項１４及び請求項１９の発明＞
例えば、２つの被測定対象物の傾角を同時に算出する場合、それぞれの受光スポット毎に領域を指定するようにすれば、参照する画素数が減少するから処理時間の短縮化を図ることができる。
例えば、２つの被測定対象物の傾角を同時に算出する場合、それぞれの受光スポット毎に領域を指定するようにすれば、参照する画素数が減少するから処理時間の短縮化を図ることができる。
＜請求項３，１０，１５，２２の発明＞
上記発明では領域を構成する画素に関して交差２方向における受光量分布を算出し、その極大点に相当する画素を受光中心位置として検出する構成である。
より詳しくは、行方向及び列方向においてそれぞれの投影受光量分布を算出する。この投影受光量分布とは、それぞれの方向において、その方向と直交する方向から見た場合の受光量分布である。それぞれの方向における受光量分布を構成する受光量はその方向と直交する方向に並ぶ画素において最大の受光量とされている画素の受光量となる。この受光量分布をそれぞれの方向において算出し、算出された２つの受光量分布において極大点に相当する画素を受光中心位置として検出している。
このようにすれば、検出領域内のすべての画素の受光量を参照することなく受光中心位置を検出することができるから、一層高速な算出処理を行うことができる。
上記発明では領域を構成する画素に関して交差２方向における受光量分布を算出し、その極大点に相当する画素を受光中心位置として検出する構成である。
より詳しくは、行方向及び列方向においてそれぞれの投影受光量分布を算出する。この投影受光量分布とは、それぞれの方向において、その方向と直交する方向から見た場合の受光量分布である。それぞれの方向における受光量分布を構成する受光量はその方向と直交する方向に並ぶ画素において最大の受光量とされている画素の受光量となる。この受光量分布をそれぞれの方向において算出し、算出された２つの受光量分布において極大点に相当する画素を受光中心位置として検出している。
このようにすれば、検出領域内のすべての画素の受光量を参照することなく受光中心位置を検出することができるから、一層高速な算出処理を行うことができる。
＜請求項４，１１，１６，２３の発明＞
上記発明では、多数の対象物の傾角を同時に検出する場合には好適な構成であり、正確に傾角の算出を行なうことができる。
上記発明では、多数の対象物の傾角を同時に検出する場合には好適な構成であり、正確に傾角の算出を行なうことができる。
＜請求項５及び請求項１７の発明＞
上記発明では、検出された４つの画素についてそれぞれの画素を含んだ直線上の投影受光量分布を算出し、その極大点に相当する画素を受光中心位置として検出するようになっている。
このようにすればより一層高速な傾角算出処理を行なうことができる。
上記発明では、検出された４つの画素についてそれぞれの画素を含んだ直線上の投影受光量分布を算出し、その極大点に相当する画素を受光中心位置として検出するようになっている。
このようにすればより一層高速な傾角算出処理を行なうことができる。
＜請求項６，７，８，９，１８，１９，２０，２１の発明＞
このような構成では、受光中心位置の検出において不要な受光量情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。
例えば、複数回にわたって測定動作を行ない、それぞれの結果に基づいての傾角または距離を算出する場合には、初回の測定動作において、撮像面における全画素を指定し、２回目以降の測定動作では、初回の測定動作における各画素の受光量を基に光照射面において受光中心位置の検出に必要な領域を指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の測定動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
このような構成では、受光中心位置の検出において不要な受光量情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。
例えば、複数回にわたって測定動作を行ない、それぞれの結果に基づいての傾角または距離を算出する場合には、初回の測定動作において、撮像面における全画素を指定し、２回目以降の測定動作では、初回の測定動作における各画素の受光量を基に光照射面において受光中心位置の検出に必要な領域を指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の測定動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
＜請求項１２及び請求項２４の発明＞
画素選択手段にて受光中心位置の検出において不要な受光量の情報が排除し、この受光量の情報から、受光中心位置検出手段により４つの画素を検出し、それぞれの画素を含んだ直線上の投影受光量分布を算出してその極大点に相当する画素を受光中心位置として検出するようになっている。
このようにすればより一層高速な測定動作を行なうことができる。
画素選択手段にて受光中心位置の検出において不要な受光量の情報が排除し、この受光量の情報から、受光中心位置検出手段により４つの画素を検出し、それぞれの画素を含んだ直線上の投影受光量分布を算出してその極大点に相当する画素を受光中心位置として検出するようになっている。
このようにすればより一層高速な測定動作を行なうことができる。
＜実施形態１＞
請求項１，請求項２及び請求項３に係る角度測定装置の実施形態を図１ないし図１１を参照して説明する。
本実施形態の角度測定装置１は、例えば、ＣＣＤカメラに搭載されている撮像素子Ｗ１とこの撮像素子Ｗ１の前面に配置されるカバーガラスＷ２（レンズ）との相対的な傾角（平行度）を検出したり、それぞれの絶対角度を検出するために用いられる。
請求項１，請求項２及び請求項３に係る角度測定装置の実施形態を図１ないし図１１を参照して説明する。
本実施形態の角度測定装置１は、例えば、ＣＣＤカメラに搭載されている撮像素子Ｗ１とこの撮像素子Ｗ１の前面に配置されるカバーガラスＷ２（レンズ）との相対的な傾角（平行度）を検出したり、それぞれの絶対角度を検出するために用いられる。
＜全体構成＞
投光素子１１（角度測定用投光手段）からの光をコリメータレンズ１２により平行光に変換し、この平行光をハーフミラー１３で反射させて、光軸ＬＣ上に並ぶ撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２の方向へ導く。撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２に照射された平行光はそれぞれ反射してハーフミラー１３を透過し、収束レンズ１４によって撮像素子１５（角度測定用撮像手段）の撮像面１５Ａ上に集光されるように構成されている。そして、撮像素子１５からの撮像信号Ｓａはメモリ１６に出力されるようになっている。また、撮像面１５Ａは複数の画素が行列（ＸＹ）方向へマトリクス状に配されて矩形形状に構成されている。尚、この撮像面１５Ａにおいて、図８における横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とする座標系を設定し、撮像面１５Ａの中央を原点Ｏと規定する。
投光素子１１（角度測定用投光手段）からの光をコリメータレンズ１２により平行光に変換し、この平行光をハーフミラー１３で反射させて、光軸ＬＣ上に並ぶ撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２の方向へ導く。撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２に照射された平行光はそれぞれ反射してハーフミラー１３を透過し、収束レンズ１４によって撮像素子１５（角度測定用撮像手段）の撮像面１５Ａ上に集光されるように構成されている。そして、撮像素子１５からの撮像信号Ｓａはメモリ１６に出力されるようになっている。また、撮像面１５Ａは複数の画素が行列（ＸＹ）方向へマトリクス状に配されて矩形形状に構成されている。尚、この撮像面１５Ａにおいて、図８における横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とする座標系を設定し、撮像面１５Ａの中央を原点Ｏと規定する。
また、投光素子１１及び撮像素子１５の駆動及び駆動停止はＣＰＵ１７から出力される制御信号Ｓｂ，Ｓｃにより切り換えられるようになっている。
設定手段１８は２つのワークＷの傾角測定を行なう単面測定モードと、２つのワークＷの傾角測定を同時に行なう２面測定モードと、３つ以上のワークＷの測定を同時に行なう多面測定モードとを切り替えるための操作部（図示せず）が設けられており、いずれか一つのモードを操作部により切替操作可能とされている。
尚、メモリ１６には撮像素子１５の撮像面１５Ａにおける１フレーム分の情報を記憶するための領域が確保されている。
設定手段１８は２つのワークＷの傾角測定を行なう単面測定モードと、２つのワークＷの傾角測定を同時に行なう２面測定モードと、３つ以上のワークＷの測定を同時に行なう多面測定モードとを切り替えるための操作部（図示せず）が設けられており、いずれか一つのモードを操作部により切替操作可能とされている。
尚、メモリ１６には撮像素子１５の撮像面１５Ａにおける１フレーム分の情報を記憶するための領域が確保されている。
本実施形態の構成は以上であり、続いて傾角算出動作についてＣＰＵ１７の動作を中心にして説明する。
はじめに、設定手段１８の操作部を操作して、２面測定モードに切り替える。そうすると、ＣＰＵ１７は撮像素子Ｗ１とカバーガラスＷ２の相対的な傾角（平行度）を算出するために、記憶処理（ステップＳ１）、画素検出処理（ステップＳ２）、領域指定処理（ステップＳ３）、受光中心位置検出処理（ステップＳ４）及び傾角検出処理（ステップＳ５）を行なう（図２参照）。
はじめに、設定手段１８の操作部を操作して、２面測定モードに切り替える。そうすると、ＣＰＵ１７は撮像素子Ｗ１とカバーガラスＷ２の相対的な傾角（平行度）を算出するために、記憶処理（ステップＳ１）、画素検出処理（ステップＳ２）、領域指定処理（ステップＳ３）、受光中心位置検出処理（ステップＳ４）及び傾角検出処理（ステップＳ５）を行なう（図２参照）。
＜記憶処理＞
ＣＰＵ１７から投光素子１１に駆動信号Ｓｂを送信するとともに、撮像素子１５に駆動信号Ｓｃを送信する（ステップＳ１１）。そうすると撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２からの反射光が撮像素子１５上で集光して撮像素子Ｗ１からの反射光による受光スポットＳ１及びカバーガラスＷ２による受光スポットＳ２が撮像面１５Ａにそれぞれ形成される。撮像素子１５からは撮像面１５Ａを構成する各画素Ｐの受光量に関する情報（受光量情報）が撮像信号Ｓａとしてメモリに送信され、受光量情報がメモリ１６に記憶される（ステップＳ１２）（図３及び図８（Ａ）参照）。
ＣＰＵ１７から投光素子１１に駆動信号Ｓｂを送信するとともに、撮像素子１５に駆動信号Ｓｃを送信する（ステップＳ１１）。そうすると撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２からの反射光が撮像素子１５上で集光して撮像素子Ｗ１からの反射光による受光スポットＳ１及びカバーガラスＷ２による受光スポットＳ２が撮像面１５Ａにそれぞれ形成される。撮像素子１５からは撮像面１５Ａを構成する各画素Ｐの受光量に関する情報（受光量情報）が撮像信号Ｓａとしてメモリに送信され、受光量情報がメモリ１６に記憶される（ステップＳ１２）（図３及び図８（Ａ）参照）。
＜画素検出処理＞
メモリ１６に記憶されている受光量情報から各画素Ｐの受光量を所定の閾値と順次比較する（ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２５）。閾値を上回る受光量と判断された場合には、その画素Ｐに関する受光量情報を抽出する（ステップＳ２２で「Ｙ」、ステップＳ２３）（図４及び図８（Ｂ）参照）。
メモリ１６に記憶されている受光量情報から各画素Ｐの受光量を所定の閾値と順次比較する（ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２５）。閾値を上回る受光量と判断された場合には、その画素Ｐに関する受光量情報を抽出する（ステップＳ２２で「Ｙ」、ステップＳ２３）（図４及び図８（Ｂ）参照）。
＜領域指定処理＞
上記処理によって抽出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する（ステップＳ３１）。
そして、抽出された各画素Ａ〜Ｄについて、それぞれの画素Ａ〜Ｄ及び上記画素検出処理にて検出された画素Ｐを含めるように検出領域ＱＡ〜ＱＤをそれぞれ指定する（ステップＳ３２）（図５及び図８（Ｂ）参照）。
上記処理によって抽出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する（ステップＳ３１）。
そして、抽出された各画素Ａ〜Ｄについて、それぞれの画素Ａ〜Ｄ及び上記画素検出処理にて検出された画素Ｐを含めるように検出領域ＱＡ〜ＱＤをそれぞれ指定する（ステップＳ３２）（図５及び図８（Ｂ）参照）。
＜受光中心位置検出処理＞
上記領域指定処理にて指定された検出領域ＱＡ〜ＱＤについてＹ軸方向について最大受光量とされる画素Ｐを算出し、これら画素Ｐ群の受光量分布をＸ軸方向について算出するとともに、Ｙ軸方向について最大受光量とされる画素を算出し、これら画素群の受光量をＸ軸上の受光量分布として算出する（ステップＳ４１）（図６及び図９参照）。
本実施形態では、検出領域ＱＡと検出領域ＱＣとは完全に重複しているため、受光量分布の算出は検出領域ＱＡあるいは検出領域ＱＣのいずれか一方について行なっており、また、検出領域ＱＢと検出領域ＱＣについては双方ＱＢ，ＱＣを合成した検出領域においてＸ軸及びＹ軸方向における最大幅を受光量分布算出の対象域としている。
上記領域指定処理にて指定された検出領域ＱＡ〜ＱＤについてＹ軸方向について最大受光量とされる画素Ｐを算出し、これら画素Ｐ群の受光量分布をＸ軸方向について算出するとともに、Ｙ軸方向について最大受光量とされる画素を算出し、これら画素群の受光量をＸ軸上の受光量分布として算出する（ステップＳ４１）（図６及び図９参照）。
本実施形態では、検出領域ＱＡと検出領域ＱＣとは完全に重複しているため、受光量分布の算出は検出領域ＱＡあるいは検出領域ＱＣのいずれか一方について行なっており、また、検出領域ＱＢと検出領域ＱＣについては双方ＱＢ，ＱＣを合成した検出領域においてＸ軸及びＹ軸方向における最大幅を受光量分布算出の対象域としている。
尚、受光量分布算出の方法は上記以外にも、例えば、各検出領域ＱＡ〜ＱＤ毎にそれぞれ受光量分布を算出する方法や、検出領域間で重複する部分についてはいずれか一の検出領域について受光量分布の算出を行ない、他の検出領域についてはその重複する部分については受光量分布算出の対象から外すという方法を用いてもよい。
Ｘ軸方向及びＹ軸方向における受光量分布において、極大点ＲＸ，ＲＹに相当する画素Ｐを受光スポットＳ１，Ｓ２の受光中心位置ＳＡ，ＳＢとしてそれぞれ検出する（ステップＳ４２）（図６及び図９参照）。
＜傾角検出処理＞
２つの受光中心位置ＳＡ，ＳＢのうち一方の受光中心位置を基準として、他方の受光中心位置のベクトルを算出し（ステップＳ５１）、そのベクトルから撮像素子Ｗ１とカバーガラスＷ２との相対角度（平行度）を算出する（ステップＳ５２）。また、原点Ｏを基準位置として撮像素子Ｗ１、カバーガラスＷ２それぞれの傾角を算出するようにしてもよい。
２つの受光中心位置ＳＡ，ＳＢのうち一方の受光中心位置を基準として、他方の受光中心位置のベクトルを算出し（ステップＳ５１）、そのベクトルから撮像素子Ｗ１とカバーガラスＷ２との相対角度（平行度）を算出する（ステップＳ５２）。また、原点Ｏを基準位置として撮像素子Ｗ１、カバーガラスＷ２それぞれの傾角を算出するようにしてもよい。
また、領域指定処理及び受光中心位置検出処理は以下のように行なってもよい。
まず領域指定処理においては、画素検出処理にて抽出された４つの画素Ａ〜Ｄを外縁に含む矩形状の検出領域Ｑ０を指定する。
そして、受光中心位置検出処理では、上記領域指定処理において指定された検出領域Ｑ０内のＸ軸及びＹ軸上における受光量分布Ｄｘ，Ｄｙを算出する。算出された受光量分布Ｄｘ，Ｄｙから極大点Ｒｘ，Ｒｙに相当する画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢとして検出する。
本実施形態のように、受光スポットＳ１，Ｓ２が互いに近接状態にあるときには本来受光中心位置とはなり得ない画素Ｐ１，Ｐ２を検出する場合がある。このような誤検出を回避するために、受光中心位置との一応の検出がなされた画素については、その受光量を参照し、所定の閾値以上の受光量とされている場合には、その画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢとして検出する。そうでない場合には、受光中心位置から除外する。
尚、上記説明によって、メモリ１６が角度測定用記憶手段、ＣＰＵ１７が、角度測定用画素検出手段、角度測定用領域指定手段、角度測定用受光中心位置検出手段及び傾角算出手段として機能することは明らかである。
まず領域指定処理においては、画素検出処理にて抽出された４つの画素Ａ〜Ｄを外縁に含む矩形状の検出領域Ｑ０を指定する。
そして、受光中心位置検出処理では、上記領域指定処理において指定された検出領域Ｑ０内のＸ軸及びＹ軸上における受光量分布Ｄｘ，Ｄｙを算出する。算出された受光量分布Ｄｘ，Ｄｙから極大点Ｒｘ，Ｒｙに相当する画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢとして検出する。
本実施形態のように、受光スポットＳ１，Ｓ２が互いに近接状態にあるときには本来受光中心位置とはなり得ない画素Ｐ１，Ｐ２を検出する場合がある。このような誤検出を回避するために、受光中心位置との一応の検出がなされた画素については、その受光量を参照し、所定の閾値以上の受光量とされている場合には、その画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢとして検出する。そうでない場合には、受光中心位置から除外する。
尚、上記説明によって、メモリ１６が角度測定用記憶手段、ＣＰＵ１７が、角度測定用画素検出手段、角度測定用領域指定手段、角度測定用受光中心位置検出手段及び傾角算出手段として機能することは明らかである。
本実施形態では、所定の閾値以上の受光量とされている画素Ｐを抽出し、その抽出された画素Ｐから受光スポットＳ１，Ｓ２の受光中心位置ＳＡ，ＳＢを検出するようにしている。このようにすれば全画素の受光量を参照することなく受光中心位置ＳＡ，ＳＢを検出することができるから、処理時間の短縮化を図ることができる。
また、上記実施形態のように、２つの対象物からの反射光により撮像面１５Ａに形成された受光スポットＳ１，Ｓ２の受光中心位置ＳＡ，ＳＢを検出する場合には、それぞれの受光スポットＳ１，Ｓ２を構成する画素群毎に検出領域を指定する構成としている。このようにすれば、全画素の受光量情報を参照することなく２つの受光スポットＳ１，Ｓ２の受光中心位置ＳＡ，ＳＢを検出できるから処理時間を一層短縮化することができる。
また、検出領域を構成する画素に関して直交２方向における受光量分布Ｄｘ，Ｄｙを算出し、その極大点Ｒｘ，Ｒｙに相当する画素の受光量を参照してから受光中心位置ＳＡ，ＳＢを検出するようにしている。このようにすれば、本来受光中心位置とはならない画素Ｐ１，Ｐ２を受光スポットＳ１，Ｓ２の受光中心位置として誤検出することがないから、正確な傾角測定を行なうことができる。
＜実施形態２＞
請求項５に係る角度測定装置の実施形態について図１２ないし図１４を参照して説明する。尚上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態は実施形態１と比べて領域指定処理が省略されているとともに、受光中心位置検出処理の処理が相違しているから、受光中心位置検出処理について説明する。
請求項５に係る角度測定装置の実施形態について図１２ないし図１４を参照して説明する。尚上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態は実施形態１と比べて領域指定処理が省略されているとともに、受光中心位置検出処理の処理が相違しているから、受光中心位置検出処理について説明する。
＜受光中心位置検出処理＞
図１２のフローチャートに示すように、まず画素検出処理によって検出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する（ステップＳ６１）。そして、画素Ａ，Ｂにおいて、これらの画素を含みＸ軸に平行な直線ＬＡ，ＬＢ上における受光量分布Ｄｘを算出し（ステップＳ６２）、さらに画素Ｃ，Ｄにおいて、これらの画素を含みＹ軸に平行な直線ＬＣ，ＬＤ上における受光量分布Ｄｙを算出する（ステップＳ６２）。
次に、算出された受光量分布Ｄｘ，Ｄｙにおいて極大点Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｙ１，Ｒｙ２に相当する画素Ｐ１〜Ｐ４を検出する（ステップＳ６４）。
図１２のフローチャートに示すように、まず画素検出処理によって検出された画素Ｐのうち撮像面１５ＡのＸ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ａ（Ｘｍａｘ），Ｂ（Ｘｍｉｎ）を抽出するとともに、Ｙ軸方向において座標値が最大及び最小となっている画素Ｃ（Ｙｍａｘ），Ｄ（Ｙｍｉｎ）を抽出する（ステップＳ６１）。そして、画素Ａ，Ｂにおいて、これらの画素を含みＸ軸に平行な直線ＬＡ，ＬＢ上における受光量分布Ｄｘを算出し（ステップＳ６２）、さらに画素Ｃ，Ｄにおいて、これらの画素を含みＹ軸に平行な直線ＬＣ，ＬＤ上における受光量分布Ｄｙを算出する（ステップＳ６２）。
次に、算出された受光量分布Ｄｘ，Ｄｙにおいて極大点Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｙ１，Ｒｙ２に相当する画素Ｐ１〜Ｐ４を検出する（ステップＳ６４）。
最後に、画素Ｐ１〜Ｐ４を所定の閾値と比較し、この閾値を上回る受光量とされている画素を受光中心位置として検出する（ステップＳ６５）。
そうすると、画素Ｐ１，Ｐ２は受光スポットＳ１，Ｓ２のいずれからも外れているために、その受光量は閾値を上回ることはなく、受光中心位置から除外される。一方、画素Ｐ３，Ｐ４については受光スポットＳ１，Ｓ２内に位置しているため、その受光量は閾値を上回ることとなり受光中心位置として検出されることとなる。
そうすると、画素Ｐ１，Ｐ２は受光スポットＳ１，Ｓ２のいずれからも外れているために、その受光量は閾値を上回ることはなく、受光中心位置から除外される。一方、画素Ｐ３，Ｐ４については受光スポットＳ１，Ｓ２内に位置しているため、その受光量は閾値を上回ることとなり受光中心位置として検出されることとなる。
また、上記ステップＳ６５においては以下のような処理によって受光中心位置を検出すようにしてもよい。まず、画素Ｐ１〜画素Ｐ４の受光量を相互に比較し、これら画素Ｐ１〜Ｐ４のうち最も高い受光量とされている画素をを受光中心位置として検出する。そして、受光中心位置として検出された画素に対してそのＸ軸座標及びＹ軸座標共に異なる座標に位置する画素を受光中心位置として検出する。
上記実施形態によれば、検出された４つの画素についてそれぞれの画素を含んだ直線上の投影受光量分布を算出し、その極大点に相当する画素を受光中心位置として検出するようになっている。このようにすればより一層高速な傾角算出処理を行なうことができる。
＜実施形態３＞
次に、請求項４の発明に係る実施形態３を図１５ないし図２０を参照して説明する。本実施形態は４つの対象物Ｗ１〜Ｗ４についてそれぞれの相対角度（平行度）を検出したり、それぞれの絶対角度（原点Ｏを基準位置とする傾角）を検出するものである。尚、上記構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
次に、請求項４の発明に係る実施形態３を図１５ないし図２０を参照して説明する。本実施形態は４つの対象物Ｗ１〜Ｗ４についてそれぞれの相対角度（平行度）を検出したり、それぞれの絶対角度（原点Ｏを基準位置とする傾角）を検出するものである。尚、上記構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態においては４つのワークＷについてそれぞれの傾角の測定を行なうから、測定に先だって設定手段１８の操作部にて多面測定モードに切替操作しておく。これによって、後述する処理が行なわれることとなる。
図１５に示すように、４つの対象物Ｗ１〜Ｗ４が光軸ＬＣ上に並べられた形態で配されており、それぞれの対象物Ｗ１〜Ｗ４からの正反射光が撮像素子１５の撮像面１５Ａ上に集光して受光スポットＳ１〜Ｓ４が形成されるようになっている。
図１５に示すように、４つの対象物Ｗ１〜Ｗ４が光軸ＬＣ上に並べられた形態で配されており、それぞれの対象物Ｗ１〜Ｗ４からの正反射光が撮像素子１５の撮像面１５Ａ上に集光して受光スポットＳ１〜Ｓ４が形成されるようになっている。
＜領域指定処理＞
図２のフローチャートにおいて、領域指定処理及び受光中心位置検出処理が実施形態１と相違しており、これらの処理について以下に説明する。
＜領域指定処理＞
図１７のフローチャートに示すように、Ｘ軸上において最大座標及び最小座標とされる画素Ａ（Ｘｍａｘ）、Ｂ（Ｘｍｉｎ）を検出するとともに、Ｙ軸上において最大座標及び最小座標とされる画素Ｃ（Ｙｍａｘ，Ｙｍｉｎ）を検出する（ステップＳ７１）。
そして、上記処理によって検出された４つの画素Ａ〜Ｄを外縁に含む矩形の検出領域Ｑを指定する（ステップＳ７２、図１８参照）。
図２のフローチャートにおいて、領域指定処理及び受光中心位置検出処理が実施形態１と相違しており、これらの処理について以下に説明する。
＜領域指定処理＞
図１７のフローチャートに示すように、Ｘ軸上において最大座標及び最小座標とされる画素Ａ（Ｘｍａｘ）、Ｂ（Ｘｍｉｎ）を検出するとともに、Ｙ軸上において最大座標及び最小座標とされる画素Ｃ（Ｙｍａｘ，Ｙｍｉｎ）を検出する（ステップＳ７１）。
そして、上記処理によって検出された４つの画素Ａ〜Ｄを外縁に含む矩形の検出領域Ｑを指定する（ステップＳ７２、図１８参照）。
＜受光中心位置検出処理＞
指定された検出領域Ｑについて各走査線ＬＸｍ（ｍ＝１，２，３・・・・ｎ。図１６において横方向に延びる直線である。）における受光量分布Ｄｘｍを算出する（ステップＳ８１）。尚、受光量分布Ｄｘｍについては、走査線ＬＸ１上における画素群の受光量分布を図１６に例示してある。
続いて、各走査線ＬＸｍにおける受光量分布Ｄｘｍ（ｍ＝１，２，３・・・）において、極大点Ｒｘｍ（ｍ＝１，２，３・・・）に相当する画素Ｐｒ（極大画素）を算出する（ステップＳ８２）。そうすると、Ｙ軸上において、画素Ｐｒが互いに隣接する部分が発生することとなる（図１９参照）。
そして、これら互いに隣接する画素を画素群Ｐｒｍ（ｍ＝１，２，３・・・）としてひとまとめにして、Ｙ軸方向における受光量分布Ｄｙを算出する（ステップＳ８３）。このとき、１まとめとされた画素群Ｐｒｍ毎にＹ軸方向における受光量分布Ｄｙを算出し、極大点Ｒｙに相当する画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤとして検出する（ステップＳ８４）。尚、Ｙ軸方向における受光量分布Ｄｙは画素群Ｐｒ３のみについて示してある。
最後に、傾角算出処理によって上記受光中心位置ＳＡ〜ＳＤ相互の位置関係から相対的な傾角（平行度）を算出する。また、原点Ｏを基準位置としてそれぞれの対象物Ｗ１〜Ｗ４の絶対角度を検出するようにしてもよい。
指定された検出領域Ｑについて各走査線ＬＸｍ（ｍ＝１，２，３・・・・ｎ。図１６において横方向に延びる直線である。）における受光量分布Ｄｘｍを算出する（ステップＳ８１）。尚、受光量分布Ｄｘｍについては、走査線ＬＸ１上における画素群の受光量分布を図１６に例示してある。
続いて、各走査線ＬＸｍにおける受光量分布Ｄｘｍ（ｍ＝１，２，３・・・）において、極大点Ｒｘｍ（ｍ＝１，２，３・・・）に相当する画素Ｐｒ（極大画素）を算出する（ステップＳ８２）。そうすると、Ｙ軸上において、画素Ｐｒが互いに隣接する部分が発生することとなる（図１９参照）。
そして、これら互いに隣接する画素を画素群Ｐｒｍ（ｍ＝１，２，３・・・）としてひとまとめにして、Ｙ軸方向における受光量分布Ｄｙを算出する（ステップＳ８３）。このとき、１まとめとされた画素群Ｐｒｍ毎にＹ軸方向における受光量分布Ｄｙを算出し、極大点Ｒｙに相当する画素を受光中心位置ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤとして検出する（ステップＳ８４）。尚、Ｙ軸方向における受光量分布Ｄｙは画素群Ｐｒ３のみについて示してある。
最後に、傾角算出処理によって上記受光中心位置ＳＡ〜ＳＤ相互の位置関係から相対的な傾角（平行度）を算出する。また、原点Ｏを基準位置としてそれぞれの対象物Ｗ１〜Ｗ４の絶対角度を検出するようにしてもよい。
本実施形態によれば、多数の対象物における相対傾角（平行度）またはそれぞれの対象物の絶対角度を検出する場合には好適な構成であり、正確に傾角の算出を行なうことができる。
＜実施形態４＞
請求項６ないし請求項１２に係る角度測定装置の実施形態について図２１ないし図２６を参照して説明する。尚、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態の角度測定装置は、図２１に示すように撮像素子１５とメモリ１６（角度測定用記記憶手段に相当）との間にコンパレータ１８（角度測定用画素選択手段に相当）が介在されているところが実施形態１の構成と相違している。
コンパレータ１８は撮像素子から出力される撮像信号Ｓａを受信し、この撮像信号Ｓａのレベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る撮像信号Ｓａをデジタル信号に変換してメモリ１６に送信するように構成されている。
請求項６ないし請求項１２に係る角度測定装置の実施形態について図２１ないし図２６を参照して説明する。尚、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態の角度測定装置は、図２１に示すように撮像素子１５とメモリ１６（角度測定用記記憶手段に相当）との間にコンパレータ１８（角度測定用画素選択手段に相当）が介在されているところが実施形態１の構成と相違している。
コンパレータ１８は撮像素子から出力される撮像信号Ｓａを受信し、この撮像信号Ｓａのレベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る撮像信号Ｓａをデジタル信号に変換してメモリ１６に送信するように構成されている。
以下、本実施形態の角度測定動作は、まず撮像素子１５から出力された撮像信号Ｓａはコンパレータ１８にて所定の閾値と比較され、この閾値を上回る撮像信号Ｓａはデジタル信号に変換されてメモリ１６に記憶される。この後、領域指定処理、受光中心位置検出処理及び傾角算出処理を行なうこととなる。これらの処理は上記実施形態１または実施形態２に記載した処理を適用することにより可能であるから、詳細な説明については省略する。
本実施形態では、コンパレータ１８によって、所定の閾値以上のレベルとされる撮像信号Ｓａをメモリ１６に記憶し、このメモリ１６に記憶されている受光量に関する情報から撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２の相対的な傾角（平行度）あるいはそれぞれの絶対角度を算出するようにしている。これにより、受光中心位置の検出において不要な受光量情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。
また、図２２に示すように、上記実施形態３の構成にコンパレータ１８を付加した構成としてもよい。このようにしても上記構成と同様の効果を得ることができる。
また、図２２に示すように、上記実施形態３の構成にコンパレータ１８を付加した構成としてもよい。このようにしても上記構成と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態においては、ＣＰＵ１７にコンパレータ１８の機能を持たせるような構成であってもよい（図２３及び図２４参照）。
また、図２５に示すような構成であってもよい。これは、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ１９を配し、その光照射面１９Ａに撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２からの正反射光を照射させるようになっている。また、ＣＰＵ１７からはＣＭＯＳイメージセンサ１９へ駆動信号Ｓｃ及び制御信号Ｓｄを送信されるようになっている。
上記ＣＭＯＳイメージセンサ１９はＣＰＵ１７からの駆動信号Ｓｃを受信することで、各画素の受光量に応じた撮像信号Ｓｂを出力する。一方、制御信号Ｓｄを受信したときには、この制御信号Ｓｄにより指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素に関する撮像信号Ｓｂを出力するようになっている。
ＣＰＵ１７は、ＣＭＯＳイメージセンサ１９に駆動信号Ｓｃ及び制御信号Ｓｄを出力するようになっている。駆動信号ＳｃはＣＭＯＳイメージセンサ１９から撮像信号Ｓｂを取り出す際に出力する信号である。また、制御信号Ｓｄは光照射面１９Ａを構成する画素群において、所定の画素あるいは所定の検出領域内の画素を指定するための信号である。従って、制御信号Ｓｄにて光照射面１９Ａにおける画素または検出領域を指定して、駆動信号ＳｃをＣＭＯＳイメージセンサ１９に送信すると、指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素からの撮像信号ＳｂのみがＣＭＯＳイメージセンサ１９から出力されるのである。
傾角算出動作においては、ＣＭＯＳイメージセンサ１９の光照射面１９Ａにおいて、受光スポットＳ１，Ｓ２が形成されている検出領域を指定する制御信号ＳｄをＣＰＵ１７からＣＯＭＳイメージセンサ１９へ送信する。
そうすると、ＣＭＯＳイメージセンサ１９からは指定された検出領域内の画素の受光量に関する撮像信号ＳｂがＣＰＵ１７へ出力される。この後、上記実施形態１または実施形態２の処理を適用することにより撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２の傾角を算出することができる。
また、図２６に示すように、上記実施形態３の構成において、撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサ１９により構成し、ＣＰＵ１７から出力される制御信号Ｓｄによって指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素に関する撮像信号Ｓｂを出力するように構成してもよい。
そうすると、ＣＭＯＳイメージセンサ１９からは指定された検出領域内の画素の受光量に関する撮像信号ＳｂがＣＰＵ１７へ出力される。この後、上記実施形態１または実施形態２の処理を適用することにより撮像素子Ｗ１及びカバーガラスＷ２の傾角を算出することができる。
また、図２６に示すように、上記実施形態３の構成において、撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサ１９により構成し、ＣＰＵ１７から出力される制御信号Ｓｄによって指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素に関する撮像信号Ｓｂを出力するように構成してもよい。
上記構成は、例えば、複数回にわたって傾角算出動作を行ない、それぞれの結果に基づいて撮像素子Ｗ１及びカバーガラスの傾角を算出する場合には、初回の傾角算出動作において、制御信号Ｓｄにより光照射面１９Ａにおける全画素を指定し、２回目以降の傾角算出動作では、初回の傾角算出動作における撮像信号Ｓｂを基に光照射面１９Ａにおいて受光スポットＳ１，Ｓ２が含まれる検出領域を制御信号Ｓｄにより指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の傾角算出動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
＜実施形態５＞
請求項１３〜請求項２４に係る光学測定装置の実施形態について図２７ないし図３３を参照して説明する。本実施形態は、対象物Ｗ１の傾角及び距離を検出するものである。
本実施形態の構成は図２７に示す通りであり、角度測定用レーザ光源１１１及び距離測定用レーザ光源１２１から出射された光をダイクロイックミラー１３１（光合流手段）、ビームスプリッタ１３２及びコリメータレンズ１３３（コリメータレンズ及び収束レンズに相当）を介してワークＷ（被測定対象物）に両者の光を照射し、正反射光をコリメータレンズ１３３、ビームスプリッタ１３２及びダイクロイックミラー１３４を介して例えば２次元ＣＣＤからなる角度測定用撮像素子１１２（角度測定用撮像手段）及び同じく２次元ＣＣＤからなる距離測定用撮像素子１２２（距離測定用受光手段）の撮像面に照射し、その照射位置に基づいてＣＰＵ１０４（測定手段）によりワークＷの傾き及び距離が算出されるようになっている。尚、ワークＷの表面は鏡面であっても非鏡面であってもよい。
請求項１３〜請求項２４に係る光学測定装置の実施形態について図２７ないし図３３を参照して説明する。本実施形態は、対象物Ｗ１の傾角及び距離を検出するものである。
本実施形態の構成は図２７に示す通りであり、角度測定用レーザ光源１１１及び距離測定用レーザ光源１２１から出射された光をダイクロイックミラー１３１（光合流手段）、ビームスプリッタ１３２及びコリメータレンズ１３３（コリメータレンズ及び収束レンズに相当）を介してワークＷ（被測定対象物）に両者の光を照射し、正反射光をコリメータレンズ１３３、ビームスプリッタ１３２及びダイクロイックミラー１３４を介して例えば２次元ＣＣＤからなる角度測定用撮像素子１１２（角度測定用撮像手段）及び同じく２次元ＣＣＤからなる距離測定用撮像素子１２２（距離測定用受光手段）の撮像面に照射し、その照射位置に基づいてＣＰＵ１０４（測定手段）によりワークＷの傾き及び距離が算出されるようになっている。尚、ワークＷの表面は鏡面であっても非鏡面であってもよい。
両レーザ光源１１１，１２１はそれぞれ波長の異なる光を照射するようになっており、例えば、角度測定用レーザ光源１１１は波長λ１のレーザ光を出射するものとされており、一方、距離測定用レーザ光源１２１は波長λ２のレーザ光を出射するものとされている。また、両レーザ光源１１１，１２１にはそれぞれレーザ駆動回路１１３，１２３が接続されており，ＣＰＵ１０４からの制御信号Ｓａ，Ｓｂに基づいてそれぞれのレーザ光源１１１，１２１に駆動電流Ｉａ，Ｉｂを供給する（角度測定用レーザ光源１１１及びレーザ駆動回路１１３により角度測定用投光手段を構成し、距離測定用レーザ光源及びレーザ駆動回路１１３により距離測定用投光手段を構成している）。なお、レーザ光源１１１，１２１は間欠的又は連続的に駆動することができる。
ダイクロイックミラー１３１は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光を反射させるように構成されており、これによって、角度測定用レーザ光源１１１のレーザ光はこのダイクロイックミラー１３１を透過してビームスプリッタ１３２に向かうとともに、距離測定用レーザ光源１２１からの光はこのダイクロイックミラー１３１を反射してビームスプリッタ１３２に向かう。
また、角度測定用レーザ光源１１１からのレーザ光はダイクロイックミラー１３１の入射面に垂直に入射させており、距離測定用レーザ光源１２１からのレーザ光はダイクロイックミラー１３１の入射面に対して斜めに入射させるように構成している（前記距離測定用投光手段からの光が前記被測定対象物に対して斜めに照射されるように前記距離測定用投光手段が配する構成に相当）。これによって、角度測定用レーザ光源１１１の光線軸は光学系の光軸（基線軸）ＬＣ（Ｌ´Ｃ´）と平行とされるとともに、距離測定用レーザ光源１２１の光線軸は光学系の光軸ＬＣ（Ｌ´Ｃ´）に対して傾いた状態とされる。
また、角度測定用レーザ光源１１１からのレーザ光はダイクロイックミラー１３１の入射面に垂直に入射させており、距離測定用レーザ光源１２１からのレーザ光はダイクロイックミラー１３１の入射面に対して斜めに入射させるように構成している（前記距離測定用投光手段からの光が前記被測定対象物に対して斜めに照射されるように前記距離測定用投光手段が配する構成に相当）。これによって、角度測定用レーザ光源１１１の光線軸は光学系の光軸（基線軸）ＬＣ（Ｌ´Ｃ´）と平行とされるとともに、距離測定用レーザ光源１２１の光線軸は光学系の光軸ＬＣ（Ｌ´Ｃ´）に対して傾いた状態とされる。
ビームスプリッタ１３２を反射したレーザ光はコリメータレンズ１３３により平行光とされて、ワークＷに照射される。このとき、角度測定用レーザ光源１１１からのレーザ光はワークＷが傾きのない姿勢とされているときには、ワークＷの表面に対して垂直に光が照射されているのに対して、距離測定用レーザ光源１２１からのレーザ光は光学系の光軸ＬＣ（Ｌ´Ｃ´）に対して傾いているので、ワークＷの表面に対して斜めから光が照射されている。また、ワークＷに照射されたレーザ光のスポット径はレーザ光源１１１のレーザ光よりもレーザ光源１２１のレーザ光のほうが小さくされており、かつ、レーザ光源１２１のレーザ光はレーザ光源１１１のレーザ光の照射範囲内に照射されるようになっている。
ワークＷからの正反射光はそれぞれ、コリメータレンズ１３３により集光され、上記ダイクロイックミラー１３１と同様の特性を有するダイクロイックミラー１３４により、角度測定用レーザ光源１１１による正反射光（角度測定用正反射光）は角度測定用撮像素子１１２の撮像面に結像して集光スポットが形成される。また、距離測定用レーザ光源１２１による正反射光（距離測定用正反射光）はダイクロイックミラー１３４を反射して距離測定用撮像素子１２２の撮像面に照射される。この距離測定用撮像素子１２２の撮像面は正反射光の焦点位置Ｆよりも後方に配置されているため、撮像面上には所定の大きさの光像が形成される。ここで、距離測定用撮像素子１２２の撮像面を焦点位置Ｆに一致させなかったのは、ワークＷの距離に応じて焦点位置Ｆに至るまでの光路が変化するので、その光像の位置からワークＷの距離が算出できるからである。
角度測定用撮像素子１１２及び距離測定用撮像素子１２２は撮像面上に形成されている光像あるいは集光スポットに応じたディジタル信号列からなる撮像信号Ｓｃ，ＳｄをＣＰＵ１０４に送信する。
ＣＰＵ１０４は、前述したレーザ駆動回路１１３，１２３に制御信号Ｓａ，Ｓｂを送信するとともに、制御信号Ｓａの送信に同期して角度測定用撮像素子１１２からの撮像信号Ｓｃを取り込み、制御信号Ｓｂの送信に同期して距離測定用撮像素子１２２からの撮像信号Ｓｄを取り込み、メモリ１０５に各画素の受光量に関する情報を記憶する。そして、メモリに記憶されている受光量に関する情報に基づいてワークＷの傾きとコリメータレンズ１３３からワークＷまでの距離とを測定する。
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。
「傾き検出」
本実施形態では周知のオートコリメーション法を用いて傾き測定を行なう構成とされており、傾角算出処理については上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。
「傾き検出」
本実施形態では周知のオートコリメーション法を用いて傾き測定を行なう構成とされており、傾角算出処理については上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。
「距離測定」
距離測定では、上記の傾き測定により、ワークＷの角度を検出した後、距離測定用撮像素子１２２からの撮像信号Ｓｄに基づいて受光中心位置（本発明の距離測定用受光中心位置に相当）に相当する画素を光像として代表する。そして、傾き測定で算出された傾きに基づいて補正を行ない、光像と基準位置Ｒａとの距離及び方向からワークＷの距離を算出する。
尚、上記距離測定用撮像素子１２２に形成されている光像を検出するには、上記実施形態１ないし実施形態３のいずれかに記載されている角度（傾角）測定装置の記憶処理、画素検出処理、領域指定処理及び受光中心位置検出処理の動作を置き換えてこれらを実行することによりこれを検出することができるから、ここでは詳細な説明は省略することとする。
距離測定では、上記の傾き測定により、ワークＷの角度を検出した後、距離測定用撮像素子１２２からの撮像信号Ｓｄに基づいて受光中心位置（本発明の距離測定用受光中心位置に相当）に相当する画素を光像として代表する。そして、傾き測定で算出された傾きに基づいて補正を行ない、光像と基準位置Ｒａとの距離及び方向からワークＷの距離を算出する。
尚、上記距離測定用撮像素子１２２に形成されている光像を検出するには、上記実施形態１ないし実施形態３のいずれかに記載されている角度（傾角）測定装置の記憶処理、画素検出処理、領域指定処理及び受光中心位置検出処理の動作を置き換えてこれらを実行することによりこれを検出することができるから、ここでは詳細な説明は省略することとする。
例えば、ワークＷが図２７中の（１）の位置（距離ｄ１、傾き角０）にある場合には（詳しくは図２８参照）、角度測定用撮像素子１１２の撮像面に形成される集光スポットの位置Ｓ１は基準位置Ｒａと一致するから、傾き角は０°と測定される。
また、距離測定用撮像素子１２２の撮像面で形成された光像Ｌ１の位置及び前記集光スポットの位置Ｓ１とに基づいて距離が測定され、その結果、距離がｄ１と測定される。
また、距離測定用撮像素子１２２の撮像面で形成された光像Ｌ１の位置及び前記集光スポットの位置Ｓ１とに基づいて距離が測定され、その結果、距離がｄ１と測定される。
ワークＷが図２７中の（２）の位置（距離ｄ２、傾き角０）にある場合には（詳しくは図２９参照）、角度測定用撮像素子１２２の撮像面に形成される集光スポットの位置Ｓ２は基準位置Ｒａと一致するから、傾き角は０°と測定される。
また、距離測定用撮像素子１１２の撮像面に形成された光像Ｌ２の位置及び前期集光スポットの位置Ｓ２とに基づいて距離が測定され、その結果、距離がｄ２と測定される。
また、距離測定用撮像素子１１２の撮像面に形成された光像Ｌ２の位置及び前期集光スポットの位置Ｓ２とに基づいて距離が測定され、その結果、距離がｄ２と測定される。
ワークＷが図２７中の（３）の位置（距離ｄ２、傾き角θ１）にある場合には（詳しくは図３０参照）、角度測定用撮像素子１１２の撮像面に形成される受光スポットの位置Ｓ３は基準位置Ｒａから距離ｄだけ離れているから、これに基づいて、傾き角θ１が測定される。
また、距離測定用撮像素子１２２の撮像面に形成される光像Ｌ３は（２）の位置の場合の光像Ｌ２と異なる位置に形成される。しかしながら、角度測定用撮像素子１１２の撮像面における集光スポットの位置Ｓ３の位置をも距離測定に関与しているから、結局、距離はｄ２と測定される。
また、距離測定用撮像素子１２２の撮像面に形成される光像Ｌ３は（２）の位置の場合の光像Ｌ２と異なる位置に形成される。しかしながら、角度測定用撮像素子１１２の撮像面における集光スポットの位置Ｓ３の位置をも距離測定に関与しているから、結局、距離はｄ２と測定される。
尚、本実施形態において、ＣＰＵ１０４は角度測定用画素検出手段、距離測定用画素検出手段、角度測定用領域指定手段、距離測定用領域指定手段、角度測定用受光中心位置検出手段、距離測定用受光中心位置検出手段、傾角算出手段及び距離測定手段に相当し、メモリ１０５は、角度測定用記憶手段及び距離測定用記憶手段に相当する。
本実施形態によれば、ワークＷからの正反射光に基づいて、距離及び傾きの測定を行なうように構成しているから、鏡面体または非鏡面体に拘わらずワークＷの傾きおよび距離の測定を行うことができる。また、両レーザ光源１１１，１２１でそれぞれ異なる波長の光を出射するように構成し、ダイクロイックミラー１３１，１３４によりレーザ光を分離してそれぞれの撮像素子１１２，１２２の撮像面に照射されるように構成しているから、レーザ光が誤照射されることがない。
尚、本実施形態では、ワークＷに照射されたレーザ光のスポット径はレーザ光源１１１のレーザ光よりもレーザ光源１２１のレーザ光のほうを小さくし、かつ、レーザ光源１２１のレーザ光はレーザ光源１１１のレーザ光の照射範囲内に照射されるように構成したことで、ワークＷの距離及び傾きに拘わらず実質的にワークＷに対するレーザ光の照射位置（測定位置）を一定にすることができる。
尚、本実施形態では、ワークＷに照射されたレーザ光のスポット径はレーザ光源１１１のレーザ光よりもレーザ光源１２１のレーザ光のほうを小さくし、かつ、レーザ光源１２１のレーザ光はレーザ光源１１１のレーザ光の照射範囲内に照射されるように構成したことで、ワークＷの距離及び傾きに拘わらず実質的にワークＷに対するレーザ光の照射位置（測定位置）を一定にすることができる。
また、上記構成において、両レーザ光源１１１，１２１から同一波長のレーザ光を出射する構成とすることもできる。この場合には、それぞれのレーザ光源１１１，１２１交互にパルス点灯させるようにＣＰＵ１０４から制御信号Ｓａ，Ｓｂをレーザ駆動回路１１３，１２３に供給し、ダイクロイックミラー１３１，１３４に代わって例えばビームスプリッタを配置するようにすればよい。また、ＣＰＵ１０４は前述したようにレーザ駆動回路１１３，１２３に制御信号Ｓａ，Ｓｂを送信するとともに、制御信号Ｓａの送信に同期して角度測定用撮像素子１１２からの撮像信号Ｓｃを取り込み、制御信号Ｓｂの送信に同期して距離測定用撮像素子１２２からの撮像信号Ｓｄを取り込む。そして、撮像信号Ｓｃ，Ｓｄに基づいてワークＷの傾き及びコリメータレンズ１３３からワークＷまでの距離を測定する構成とする。このようにすると、例えばレーザ光は交互に出射されることとなり、光の干渉が抑制され、測定精度が向上するという効果が得られる。
また、上記実施形態においては図３１、図３２に示すような構成とすることもできる。図３１は、角度測定用撮像素子１１２・距離測定用撮像素子１２２とＣＰＵ１０４との間に、メモリ１０５（角度測定用記憶手段及び距離測定用記憶手段に相当）及びコンパレータ１０６（角度測定用画素選択手段及び距離測定用画素選択手段に相当）を介在させた構成を示している。
コンパレータ１０６は撮像素子１１２，１２２から出力される撮像信号Ｓｃ，Ｓｄを受信し、この撮像信号Ｓｃ，Ｓｄのレベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る撮像信号Ｓｃ，Ｓｄをメモリ１６に送信するように構成されている。
このような構成では、まず撮像素子１１２，１２２から出力された撮像信号Ｓｃ，Ｓｄをコンパレータ１０６にて所定の閾値と比較し、この閾値を上回る撮像信号Ｓｃ，Ｓｄがメモリ１６に記憶する。そして、上記構成と同様に傾き検出及び距離測定の動作を行なう。このような構成とすれば、受光中心位置の検出において不要な受光量の情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。
コンパレータ１０６は撮像素子１１２，１２２から出力される撮像信号Ｓｃ，Ｓｄを受信し、この撮像信号Ｓｃ，Ｓｄのレベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る撮像信号Ｓｃ，Ｓｄをメモリ１６に送信するように構成されている。
このような構成では、まず撮像素子１１２，１２２から出力された撮像信号Ｓｃ，Ｓｄをコンパレータ１０６にて所定の閾値と比較し、この閾値を上回る撮像信号Ｓｃ，Ｓｄがメモリ１６に記憶する。そして、上記構成と同様に傾き検出及び距離測定の動作を行なう。このような構成とすれば、受光中心位置の検出において不要な受光量の情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。
また、図３２は、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ１１２’、１２２’を配されており、ＣＰＵ１７からはＣＭＯＳイメージセンサ１１２’、１２２’へ制御信号Ｓｅ，Ｓｆが送信されるようになっている。
上記ＣＭＯＳイメージセンサ１１２’、１２２’はＣＰＵ１７からの制御信号Ｓｅ，Ｓｆを受信したときには、この制御信号Ｓｅ，Ｓｆにより指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素に関する撮像信号Ｓｃ，Ｓｄを出力するようになっている。
ＣＰＵ１７は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１２’、１２２’に制御信号Ｓｅ，Ｓｆを出力するようになっている。この制御信号Ｓｅ，Ｓｆは光照射面を構成する画素群において、所定の画素あるいは所定の検出領域内の画素を指定するための信号である。従って、制御信号Ｓｅ，Ｓｆにて光照射面における画素または検出領域を指定すると、指定された画素あるいは指定された検出領域内の画素からの撮像信号Ｓｃ，ＳｄのみがＣＭＯＳイメージセンサ１１２’、１２２’から出力されるのである。
上記構成は、例えば、複数回にわたって傾角算出動作を行ない、それぞれの結果に基づいて撮像素子Ｗ１及びカバーガラスの傾角を算出する場合には、初回の動作において、制御信号Ｓｅ，Ｓｆにより光照射面における全画素を指定し、２回目以降の動作では、初回の動作で得られた撮像信号Ｓｃ，Ｓｄを基に光照射面における検出領域を制御信号Ｓｅ，Ｓｆにて指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
さらに、図３３に示すように、距離測定用撮像素子１２２の手前に発散レンズ１３５を配し、一旦集光したワークＷからの正反射光を発散させるような構成としても良い。このようにすれば、撮像面に形成される光像がより大きくされるから、ワークＷが変位したときの光像の移動量が大きくなり、結果として分解能が向上して高精度な測定を行うことができる。また、正反射光は発散レンズ１３５の周縁部に照射させることがより望ましい。これは、レンズ１３５の中心部分よりも周縁部分の方が収差が大きいために、正反射光がより一層発散されることで極めて高精度に測定することができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の実施形態を図３４を参照して説明する。本実施形態と上記実施形態４との相違は、角度測定用レーザ光源１１１とダイクロイックミラー１３１との間にコリメータレンズ１１４が配されているとともに、距離測定用レーザ光源１２１とダイクロイックミラー１３１との間にコリメータレンズ１２４が配されており、それぞれのレーザ光源１１１，１２１からの光が平行光に変えられてからダイクロイックミラー１３１に至るように構成されている。また、ダイクロイックミラー１３４とビームスプリッタ１３３との間に収束レンズ１３６が配されている。
次に、本発明の実施形態を図３４を参照して説明する。本実施形態と上記実施形態４との相違は、角度測定用レーザ光源１１１とダイクロイックミラー１３１との間にコリメータレンズ１１４が配されているとともに、距離測定用レーザ光源１２１とダイクロイックミラー１３１との間にコリメータレンズ１２４が配されており、それぞれのレーザ光源１１１，１２１からの光が平行光に変えられてからダイクロイックミラー１３１に至るように構成されている。また、ダイクロイックミラー１３４とビームスプリッタ１３３との間に収束レンズ１３６が配されている。
このように構成することで、両レーザ光源１１１，１２１からのレーザ光をそれぞれのコリメータレンズ１１４，１２４により平行光に変えてからビームスプリッタ１３３に導く構成としているから、両レーザ光源１１１，１２１からビームスプリッタ１３３までの光学的距離の調整を行なう必要がなく装置内の光学系の組付け精度を緩やかにすることができるとともに、光学系の調整作業も簡略化することもできる。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の実施形態を図３５を参照して説明する。本実施形態と実施形態６との相違点は、ビームスプリッタ１３３に代わってＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ１３７を配し、さらに、この偏光ビームスプリッタ１３７とワークＷとの間に１／４波長板１３８を設けたところにある。また、ワークＷの表面は鏡面であることが望ましい。
次に、本発明の実施形態を図３５を参照して説明する。本実施形態と実施形態６との相違点は、ビームスプリッタ１３３に代わってＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ１３７を配し、さらに、この偏光ビームスプリッタ１３７とワークＷとの間に１／４波長板１３８を設けたところにある。また、ワークＷの表面は鏡面であることが望ましい。
一般にレーザ光は直線偏光とされているから、両レーザ光源１１１，１２１からのレーザ光を偏光ビームスプリッタ１３７に照射すると、Ｓ偏光が反射して１／４波長板１３７に向かうとともに、Ｐ偏光は透過する。Ｓ偏光は１／４波長板１３８を透過することで円偏光に変えられてワークＷに照射される。ワークＷからの正反射光は円偏光のまま１／４波長板１３８を透過する。このときに円偏光からＰ偏光に変えられ、これによって偏光ビームスプリッタ１３７を透過してそれぞれの撮像素子１１２，１２２に照射される。
本実施形態のような構成とすることで光学的な損失を低減することが可能となり、鏡面体検出におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、レーザ光源１１１，１２１から出射される光は直線偏光であるから、直線偏光を出射させるための構成を極めて簡略化することができる。
＜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。
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、ワークＷを２つ又は４つの場合を例示したが、ワークは１つであっても、５つ以上としてもよい。また、１つのワークについて測定を行ないたい場合には、設定手段の操作部にて単面測定モードに切替操作しればよい。この場合には、例えば実施形態３に示した多面測定と同様の処理が行なわれ、これによってワークＷの測定が行なわれることとなる。
（２）また、上記実施形態では領域指定処理において矩形状の検出領域を指定する例を示したが、これ以外の形状とされる検出領域を指定してもよい。
（３）また、上記実施形態では、領域指定処理において、画素検出処理により検出されなかった画素を含んだ検出領域を指定していたが、これらの画素を含まずに画素検出処理にて抽出された画素のみで構成されるように検出領域を指定するようにしてもよい。
（２）また、上記実施形態では領域指定処理において矩形状の検出領域を指定する例を示したが、これ以外の形状とされる検出領域を指定してもよい。
（３）また、上記実施形態では、領域指定処理において、画素検出処理により検出されなかった画素を含んだ検出領域を指定していたが、これらの画素を含まずに画素検出処理にて抽出された画素のみで構成されるように検出領域を指定するようにしてもよい。
１…角度測定装置
１５…撮像素子
１５Ａ…撮像面
１６…メモリ
１７…ＣＰＵ（角度測定用記憶手段、角度測定用画素検出手段、角度測定用領域指定手段、角度測定用受光中心位置検出手段、傾角算出手段
１５…撮像素子
１５Ａ…撮像面
１６…メモリ
１７…ＣＰＵ（角度測定用記憶手段、角度測定用画素検出手段、角度測定用領域指定手段、角度測定用受光中心位置検出手段、傾角算出手段
Claims (24)
- 角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を角度測定用記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 角度測定用投光手段からの平行光を２つの被測定対象物に照射するとともに、それぞれの前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を角度測定用記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記２つの被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を角度測定用受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 前記角度測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度測定装置。 - 前記角度測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度測定装置。 - 角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を受信して各画素の受光量に関する情報を記憶手段に記憶し、この受光量に関する情報に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記受光量に関する情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する角度測定用画素検出手段と、
前記角度測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 角度測定用投光手段からの平行光を２つの被測定対象物に照射するとともに、これらからの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面にそれぞれ照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記２つの被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの傾角を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記角度測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を受光中心位置として検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 前記角度測定用画素選択手段は、
前記角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を選択することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の角度測定装置。 - 前記角度測定用画素選択手段は、
前記角度測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を含むように領域を指定し、その領域内に含まれる画素の撮像信号を受信するように動作することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の角度測定装置。 - 前記角度測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の角度測定装置。 - 前記角度測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を角度測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の角度測定装置。 - 角度測定用投光手段からの平行光を被測定対象物に照射するとともに、前記被測定対象物からの正反射光（角度測定用正反射光）を行列方向へマトリクス状に画素が構成された角度測定用撮像手段の撮像面に照射させ、この角度測定用撮像手段から出力される撮像信号により得られる各画素の受光量に基づいて前記被測定対象物の傾角を測定する角度測定装置において、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する角度測定用画素選択手段と、
前記角度測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する角度測定用記憶手段と、
前記角度測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に..位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて角度測定用受光中心位置を検出する角度測定用受光中心位置検出手段と、
前記受光中心位置に基づいて前記測定対象物の傾角を算出する傾角算出手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。 - 被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾角及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項１、請求項３及び請求項４のうちいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。 - ２つの被測定対象物に光を照射し、それらからの反射光に基づいてこれら被測定対象物の傾角及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域を指定する距離測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。 - 前記距離測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光学測定装置。 - 前記距離測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光学測定装置。 - 被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項５に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記受光量情報から所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する距離測定用画素検出手段と、
前記距離測定用画素検出手段で検出された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向で、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。 - 被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素を含むように検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。 - ２つの被測定対象物に光を照射しそれらかの反射光に基づいてこれら被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記２つの被測定対象物についてそれぞれの距離を同時に測定する２面測定モードを有し、当該２面測定モードに設定可能な設定手段と、
各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記設定手段にて２面測定モードに設定されたことを条件に前記距離測定用記憶手段にて受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記角度測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向で端部に位置する２つの画素及び列方向で端部に位置する２つの画素をそれぞれ含むようにして４つの検出領域指定する角度測定用領域指定手段と、
前記検出領域内における画素群の受光量に基づいて受光量分布を算出し、極大点に相当する２つの画素を距離測定用受光中心位置として検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記２つの測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。 - 前記距離測定用画素選択手段は、
前記距離測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を選択することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光学測定装置。 - 前記距離測定用画素選択手段は、
前記距離測定用撮像手段から出力される撮像信号を基に各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素を含むように領域を指定し、その領域内に含まれる画素の撮像信号を受信するように動作することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光学測定装置。 - 前記距離測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向に並ぶ画素群の受光量分布を算出するとともに、前記列方向における画素群の受光量分布を算出し、前記行方向及び前記列方向における受光量分布において極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載の光学測定装置。 - 前記距離測定用受光中心位置検出手段は、
前記検出領域のうち前記行方向または前記列方向に対して前記行方向または前記列方向における各画素の受光量分布を極大点に相当する画素（極大画素）を抽出するとともに、前記行方向または前記列方向において連接する極大画素のうちその受光量分布の極大点に相当する画素を距離測定用受光中心位置として検出することを特徴とする請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載の光学測定装置。 - 被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き及び距離を測定する光学測定装置であって、
前記請求項１２に記載の角度測定装置を備えるとともに、
距離測定に用いる距離測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段及び前記距離測定用投光手段からの光を平行光に変えるコリメータレンズと、
前記コリメータレンズよりも前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側、又は、前記被測定対象物側に配され、前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段からの光を前記被測定対象物の方向に導くとともに、前記被測定対象物からの正反射光を前記角度測定用投光手段及び距離測定用投光手段側とは異なる方向に分岐させる分岐手段と、
前記正反射光を収束させる収束レンズと、
前記収束レンズにより収束された前記正反射光のうち前記距離測定用投光手段からの光による正反射光（距離測定用正反射光）の焦点位置から光軸方向に前後にずらして行列方向へマトリクス状に画素を構成した撮像面を配し、この撮像面に距離測定用正反射光を照射させる距離測定用撮像手段と、
前記距離測定用撮像手段の撮像面を構成する各画素の受光量に基づいて特定の画素を選択する距離測定用画素選択手段と、
前記距離測定用画素選択手段により選択された画素の受光量に関する情報を記憶する距離測定用記憶手段と、
前記距離測定用記憶手段に受光量に関する情報が記憶された画素のうち、前記距離測定用撮像手段の撮像面における行列方向であって、行方向における端部に位置する２つの画素を検出するとともに、列方向における端部に位置する２つの画素を検出し、前記行方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その行と同一行に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、前記列方向における端部として検出された画素についてそれぞれの画素を含み、かつ、その列と同一列に並ぶ画素群の受光量分布を算出し、両受光量分布の極大点に相当する画素を検出し、これら極大点として検出された画素に基づいて距離測定用受光中心位置を検出する距離測定用受光中心位置検出手段と、
前記角度測定用受光中心位置及び前記距離測定用受光中心位置に基づいて前記測定対象物の距離を算出する距離算出手段とを備え、
前記距離測定用投光手段から前記被測定対象物までの光路が基線軸に対して所定の角度を有するように配されていることを特徴とする光学測定装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005283249A true JP2005283249A (ja) | 2005-10-13 |
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| JP (1) | JP2005283249A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103837097A (zh) * | 2012-11-23 | 2014-06-04 | 上海久点触控计算机系统股份有限公司 | 一种基于图像处理的工件角度自动测量装置及测量方法 |
| KR102166526B1 (ko) * | 2019-07-23 | 2020-10-15 | 충북대학교 산학협력단 | 원형 타겟과 ccd 카메라를 이용한 각도 측정 장치 및 방법 |
-
2004
- 2004-03-29 JP JP2004095943A patent/JP2005283249A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103837097A (zh) * | 2012-11-23 | 2014-06-04 | 上海久点触控计算机系统股份有限公司 | 一种基于图像处理的工件角度自动测量装置及测量方法 |
| KR102166526B1 (ko) * | 2019-07-23 | 2020-10-15 | 충북대학교 산학협력단 | 원형 타겟과 ccd 카메라를 이용한 각도 측정 장치 및 방법 |
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