JP2007121150A

JP2007121150A - 表面形状検出装置

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Publication number: JP2007121150A
Application number: JP2005315035A
Authority: JP
Inventors: Akira Takada; 昭高田
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP4774525B2

Abstract

【課題】検出結果の信頼性について容易に判断することが可能な表面形状検出装置を提供する。
【解決手段】モニタ１８には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像（レーザ反射光Ｒ２からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示されるとともに、その検出画像中において、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応した箇所である外光入光部Ａ（外光の受光箇所）と、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置のみに対応した箇所である正規入光部Ｂ（投光手段からの反射光のみの受光箇所）とが判別可能に表示される。これにより、ユーザが、表示された検出画像の中に外光の受光箇所が存在するか否か、また存在する場合にはどの位置に存在するかを把握することができ、検出結果の信頼性について容易に判断することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、表面形状検出装置に関する。

表面形状検出装置は、例えば図２にも示すように、投光手段からスリット板を介して出射した光を対象物体の表面に照射させ、その反射光を二次元撮像素子にて受光するようになっている。反射光が二次元撮像素子上に形成する照射像は、対象物体の表面（被照射面）が平坦であれば、上記スリットの開口形と同じ形状（例えば直線状）をなし、対象物体の表面が凸凹である場合には、その凸凹に応じた形状をなす。従って、二次元撮像素子による撮影像に基づいて対象物体の表面形状を検出することができる。

より具体的には、このような表面形状検出装置では、例えば、二次元撮像素子の各画素からの受光信号を所定の閾値と比較し、この閾値以上のレベルの受光信号を入光状態とし、それ以外のレベルの受光信号を非入光状態としたデジタルの受光データに変換する。そして、その受光データに基づいて、モニタ上に検出画像を表示することで、対象物体の表面形状を検査できるようになっている。
特開２００２−２８６４２５公報

ところで、二次元撮像素子の撮像面上には、投光手段からの反射光以外に周囲からの光強度の高い外光が入光することがある。そうすると、この外光を受けた画素からの受光信号レベルも上記閾値を超えてしまい、投光手段からの反射光による正規の受光位置とは異なる位置が受光状態としてモニタ上に表示されてしまい、正確な表面形状の検出が行えなくなってしまう。

この対策として、投光手段から光を照射しない状態において得られた第１受光データ（外光のみの受光データ）と、光を照射した状態において得られた第２受光データ（投光手段からの反射光と外光とを含んだ受光データ）との差をとって、外光の影響分を除去した画像をモニタ上に表示する方法がある。ここで、投光手段からの反射光の受光箇所と、外光の受光箇所とが重なる場合には、外光分を除去するとともに反射光分も除去されて、モニタ上において対象物体の表面形状を示す線が断続的に表示されることがあり得る。この場合には、断続的となった線の端部同士を直線で連結して表示するように画像の補正が行われるが、そうすると、その補正箇所の線については、信頼性が低くなることになる。

ところで、実際には、表示させた対象物体の表面形状のうち、検出箇所によって検出結果の重要度に高低があることが多く、重要度の低い箇所については、信頼性の低い検出結果（画像表示）でも問題がないが、重要度の高い箇所については、信頼性の高い検出結果が得られなかった場合には、検出作業をやり直す必要があることになる。しかしながら、従来のものでは、検出結果の信頼性が低い箇所が存在する否か、また、存在する場合にはどの箇所なのかをユーザが判断することができないという問題があった。

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、検出結果の信頼性について容易に判断することが可能な表面形状検出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の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、表示手段と、前記表示手段に対して、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させるとともに、その検出画像中において、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応した箇所と、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応しない箇所とを互いに判別可能に表示させる表示制御手段と、を備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、表示手段と、前記表示手段に対して、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、前記表示手段に表示される前記検出画像における任意の判定領域を指定可能な領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された判定領域内に、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像が含まれるか否かを判定する外光判定手段と、前記外光判定手段により、前記判定領域内に前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像が含まれると判定された場合に、その旨を報知する報知手段と、を備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、表示手段と、前記表示手段に対して、前記外光除去データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、を備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、前記外光除去処理手段によって、前記第２受光データの各画素位置のうちに非入光状態とされたものが存在する場合にその旨を報知する報知手段と、を備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、前記外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、断続的となった入光状態の画素位置間に配置される非入光状態の画素位置を入光状態とした補間データを生成する補間処理手段と、表示手段と、前記表示手段に対して、前記補間データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させるとともに、その検出画像中において、前記補間処理手段により補間された箇所と補間されていない箇所とを判別可能に表示させる表示制御手段と、を備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明に係る表面形状検出装置は、対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、前記外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、断続的となった入光状態の画素位置間に配置される非入光状態の画素位置を入光状態とした補間データを生成する補間処理手段と、表示手段と、前記表示手段に対して、前記補間データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、前記表示手段に表示される前記検出画像における任意の領域を判定指定可能な領域指定手段と、前記領域指定手段によって指定された判定領域内に、前記補間処理手段により入光状態とされた画素位置に対応する画像が含まれるか否かを判定する補間判定手段と、前記補間判定手段により、前記判定領域内に前記補間処理手段により入光状態とされた画素位置に対応する画像が含まれると判定された場合に、その旨を報知する報知手段と、を備えたところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
表示手段には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像（即ち投光手段からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示されるとともに、その検出画像中において、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応した箇所（外光の受光箇所）と、対応しない箇所（投光手段からの反射光のみの受光箇所）とが判別可能に表示される。これにより、ユーザが、表示された検出画像の中に外光の受光箇所が存在するか否か、また存在する場合にはどの位置に存在するかを把握することができ、従って検出結果の信頼性について容易に判断することができる。

＜請求項２の発明＞
表示手段には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像（即ち投光手段からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示される。ユーザが指定した判定領域内に第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像（外光の受光箇所）が含まれる場合には、その旨が報知手段によって報知される。これにより、ユーザは、表示手段に表示された検出画像において、指定した判定領域内に外光の受光箇所が存在するか否かを把握することができる。従って、判定領域として重要度の高い領域（検出結果の信頼性が求められる領域）を指定しておけば、その領域内に外光の受光箇所がないと判明した場合には、検出作業をやり直す必要がなく、検出作業を効率よく進めることができる。

＜請求項３の発明＞
表示手段には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した画像（即ち投光手段からの反射光と外光とを含んだ画像）から外光の受光箇所が除去された画像が表示される。ここで、投光手段からの反射光の受光箇所と、外光の受光箇所とが重なっていた場合には、外光分を除去するとともに反射光分も除去されて、モニタ上において受光箇所を示す線（即ち対象物体の表面形状を示す線）が断続的に表示されることがある。この場合には、その線が断続的となった箇所が外光の除去された箇所であることを把握することができる。従って、その箇所についての検出画像は信頼性が低いものであると判断することができる。

＜請求項４の発明＞
外光除去処理がなされた場合には、報知手段によってその旨が報知される。これにより、ユーザは、表示手段によって表示された検出画像中に、断続的となった箇所が存在しないような場合でも、外光によって除去された箇所が存在するか否かを確実に把握することができる。従って、検出結果の信頼性を容易に判断することができる。

＜請求項５の発明＞
表示手段には、外光除去処理により断続的となった箇所を補間した画像が表示されるとともに、その補間箇所と補間されていない箇所とが判別可能に表示される。これにより、ユーザが、表示された検出画像の中に補間された箇所（即ち外光の受光箇所）が存在するか否か、また存在する場合にはどの位置に存在するかを把握することができ、従って検出結果の信頼性について容易に判断することができる。

＜請求項６の発明＞
表示手段には、外光除去処理により断続的となった箇所を補間した画像が表示される。ユーザが指定した判定領域内に補間された画素位置に対応する画像（外光の受光箇所）が含まれる場合には、その旨が報知手段によって報知される。これにより、ユーザは、表示手段に表示された検出画像において、指定した判定領域内に補間された箇所が存在するか否かを把握することができる。従って、判定領域として重要度の高い領域（検出結果の信頼性が求められる領域）を指定しておけば、その領域内に補間箇所がないと判明した場合には、検出作業をやり直す必要がなく、検出作業を効率よく進めることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。
１．表面形状検出装置の全体構成
図１には、本実施形態に係る表面形状検出装置１０の全体構成図が示されている。符号１１はレーザ光源（本発明の「投光手段」に相当）で、ここからレーザ光Ｒ１（平行光）が対象物体Ｗの表面に向けて出射される。このレーザ光源１１の前方には、所定方向（本実施形態では図１の紙面奥行き方向）に長く延びた開口断面を有するスリット板１２が配されている。従って、対象物体Ｗの表面には、斜め方向からスリット板１２の開口形状に対応した線状にレーザ光Ｒ１が照射されることになる。

レーザ光源１１からスリット板１２を介して対象物体Ｗに照射され対象物体Ｗ表面で反射した反射光（以下、「レーザ反射光Ｒ２」という）は、二次元ＣＣＤ１３（本発明の「複数の画素」「撮像手段」に相当）の撮像面１３Ａにて受光される。ここで、上記レーザ反射光Ｒ２が二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａ上に形成する照射像１６は、対象物体Ｗの表面（照射範囲）が平坦であれば、上記スリット板１２の開口形状に対応して一直線状をなす。一方、図２に示すように、対象物体Ｗの表面に例えば凸部が形成されている場合には、この凸部形状に対応した凸状の照射像１６となる。従って、二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａにおける照射像１６を捉えることで対象物体Ｗの表面形状を検出することが可能になる。

ＣＣＤ駆動回路１４（二次元ＣＣＤ１３とともに本発明の「撮像手段」に相当）は、制御部１５からの駆動信号に基づいて二次元ＣＣＤ１３の撮像面１３Ａの各画素からの受光信号を走査線毎に順次読み取り、読み取ったアナログの受光信号を図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換した後に制御部１５へ出力する。本実施形態では、走査線の方向（画素のスキャン方向）は、スリット板１２を通過したレーザ光の厚さ方向に直交する方向、換言すれば、レーザ反射光Ｒ２による撮像面１３Ａ上の照射像１６の厚さ方向に沿っている。

モニタ１８（本発明の「表示手段」、「報知手段」に相当）は、制御部１５から出力される映像信号に基づいて検出画像を表示する。操作部１９（本発明の「領域指定手段」に相当）は、制御部１５に対して後述する領域の指定などの各種操作を行うことが可能に構成されている。なお、以上の構成は、以下に述べる各実施形態にも共通である。

２．制御部による制御動作
次に制御部１５による制御動作について図３のフローチャートに沿って説明する。
制御部１５は、始めにＣＣＤ駆動回路１４に駆動信号を出力して二次元ＣＣＤ１３を駆動させる（Ｓ１０）。そして、制御部１５は、レーザ光源１１を起動しない状態で、二次元ＣＤＤ１３から出力された受光信号を各走査線毎に読み込み、二次元ＣＣＤ１３の各画素位置に対応する受光信号のレベル（受光レベル）に対応するデジタル値が、所定の閾値以上あるか否かを比較し、各画素位置について所定の閾値以上のものを入光状態（１）とし、そうでないものを非入光状態（０）とした第１受光データを生成してメモリ１７に記憶する（Ｓ１１）。

ここで、図４は、第１受光データの内容を簡略に例示した説明図であり、縦の列は各走査線に対応し、各セルは、各画素位置に対応している。各画素位置には入光状態（１）または非入光状態（０）のいずれかの値が入るが、図中では、入光状態（１）のみ記載し、非入光状態（０）の値の記載は省略している（以下のデータ内容を例示する図においても同様）。このように、レーザ光源１１からレーザ光Ｒ１を照射しない状態で得られた第１受光データは、外光のみの受光データと考えられる。

次に、制御部１５は、レーザ光源１１に起動信号を出力し、これに同期してＣＣＤ駆動回路１４に駆動信号を出力する（Ｓ１２）。そして、制御部１５は、二次元ＣＤＤ１３から出力された受光信号を読み込み、二次元ＣＣＤ１３の各画素位置に対応する受光信号のレベル（受光レベル）に対応するデジタル値が、所定の閾値以上あるか否かを比較し、各画素位置について所定の閾値以上のものを入光状態（１）とし、そうでないものを非入光状態（０）とした第２受光データを生成しメモリ１７に記憶する（Ｓ１３）。この第２受光データは、レーザ反射光Ｒ２と外光とを含んだ受光データと考えられ、例えば図５に示すように、図４の第１受光データと比較すると、入光状態（１）の画素位置が増えている。

続いて、制御部１５は、メモリ１７に記憶された第１受光データ及び第２受光データに基づいて、モニタ１８に検出画像を表示させるための映像信号を生成し、モニタ１８に出力する（Ｓ１４）。このとき、その映像信号中において、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像の表示色と、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応しかつ第１受光データにおいて非受光状態の画素位置に対応する画像の表示色とが互いに異なるように色が指定される。これにより、モニタ１８には、図６に示すように、第２受光データの入光状態の画素位置に対応した検出画像が表示される。この検出画像中においては、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像（外光入光部Ａ）と、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応しかつ第１受光データにおいて非受光状態の画素位置に対応する画像（正規入光部Ｂ）とが、互いに異なる色で表示される。このため、ユーザは、レーザ反射光Ｒ２の受光箇所であって対象物体Ｗの表面形状を表す正規入光部Ｂと、外光の受光箇所である外光入光部Ａとをモニタ１８上で容易に判別することができる。

以上のように本実施形態によれば、モニタ１８には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像（レーザ反射光Ｒ２からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示されるとともに、その検出画像中において、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応した箇所である外光入光部Ａ（外光の受光箇所）と、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置のみに対応した箇所である正規入光部Ｂ（投光手段からの反射光のみの受光箇所）とが判別可能に表示される。これにより、ユーザが、表示された検出画像の中に外光の受光箇所が存在するか否か、また存在する場合にはどの位置に存在するかを把握することができ、検出結果の信頼性について容易に判断することができる。従って、表面形状のうち重要度の高い部位に外光が検出されていた場合には、検査をやり直し、それ以外の場合（線と別箇所にあった場合、または重要度の低い箇所に外光があった場合）には、そのまま続行するなどの判断を行うことができる。

＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２について図７及び図８を参照して説明する。
本実施形態においては、制御部１５は、図７に示すフローチャートに従って動作する。制御部１５は、実施形態１と同様の手順で第１受光データ及び第２受光データを生成し、メモリ１７に記憶する（Ｓ１０〜Ｓ１３）。そして、制御部１５は、メモリ１７に記憶された第２受光データに基づいて、第２受光データの入光状態の画素位置に対応した映像信号を生成し、モニタ１８へ出力する（Ｓ２０）。これにより、モニタ１８上には、図８に示すように、第２受光データの入光状態の画素位置に対応した検出画像Ｃ（レーザ反射光Ｒ２からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示される。

次に、ユーザにより操作部１９を介して判定領域の指定が行われる（Ｓ２１）。この判定領域の指定は、例えば、ユーザがモニタ１８に表示された検出画像を確認しながら、検出画像の水平方向における任意の一対の座標（Ｌ１，Ｌ２）を操作部１９から入力することで、その座標（Ｌ１，Ｌ２）間が判定領域として指定される。なお、ユーザが入力した座標（判定領域）は、検出画像上に表示されるようにしておけば良い。

制御部１５は、操作部１９から判定領域の指定信号が入力されると、第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像（図６の外光入光部Ａに相当）が、指定された判定領域内に含まれているか否かを判定し（Ｓ２２）、含まれている場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）には、その旨を報知する（Ｓ２３）。なお、報知の方法としては、モニタ１８上に表示したり、所定のランプを点灯させたり、あるいはスピーカ等から音を鳴らすようにしても良い。

以上のように本構成によれば、モニタ１８には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像Ｃ（即ち投光手段からの反射光と外光とを含んだ検出画像）が表示される。ユーザが指定した判定領域内に第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像（図６の外光入光部）が含まれる場合には、その旨が報知される。これにより、ユーザは、指定した判定領域内に外光の受光箇所が存在するか否かを把握することができる。従って、判定領域として重要度の高い領域（検出結果の信頼性が求められる領域）を指定しておけば、その領域内に外光の受光箇所がないと判明した場合には、検出作業をやり直す必要がなく、検出作業を効率よく進めることができる。

＜実施形態３＞
次に本発明の実施形態３について図９から図１１を参照して説明する。
本実施形態においては、制御部１５は、図９に示すフローチャートに従って動作する。制御部１５は、まず実施形態１と同様の手順で第１受光データ及び第２受光データを生成し、メモリ１７に記憶する（Ｓ１０〜Ｓ１３）。そして、制御部１５は、第２受光データから外光入光分を差し引く外光除去処理を行う（Ｓ３０）。具体的には、第２受光データにおける入光状態（１）の画素位置（図５参照）のうち、第１受光データにおける入光状態（１）の画素位置（図４参照）に対応するものについては、非入光状態（０）に変換した外光除去データ（図１０参照）を生成し、この外光除去データをメモリ１７に記憶する。

続いて、制御部１５は、外光除去データに基づいた映像信号を生成し、モニタ１８へ出力する（Ｓ３１）。これにより、モニタ１８上には、図１１に示すように、外光除去データの入光状態の画素位置に対応した検出画像Ｄ（レーザ反射光Ｒ２からの反射光のみの検出画像）が表示される。そして、制御部１５は、Ｓ３０の外光除去処理において、実際に入光状態（１）から非入光状態（０）に変換されたデータが存在するか否かについて判定し（Ｓ３２）、存在すると判定された場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）には、その旨を報知する（Ｓ３３）。なお、報知の方法としては、モニタ１８上に表示したり、所定のランプを点灯させたり、あるいはスピーカ等から音を鳴らすようにしても良い。

以上のように本構成によれば、モニタ１８には、第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した画像（図８の画像Ｃ、即ち投光手段からの反射光と外光とを含んだ画像）から外光の受光箇所（図６の外光入光部Ａ）が除去された画像Ｄが表示される。ここで、レーザ反射光Ｒ２の受光箇所と、外光の受光箇所とが重なっていた場合には、外光分を除去するとともに反射光分も除去されて、モニタ１８上において受光箇所を示す画像Ｄ（即ち対象物体の表面形状を示す線）が図１１のように断続的に表示されることがある。この場合には、ユーザがその画像Ｄが断続的となった箇所Ｅが外光の除去された箇所であることを把握することができる。従って、その箇所Ｅにおける検出画像は信頼性が低いものであると判断することができる。

また、外光除去処理がなされた場合には、モニタ１８等によってその旨が報知される。これにより、ユーザは、モニタ１８によって表示された検出画像中に、断続的となった箇所が存在しないような場合でも、外光によって除去された箇所が存在するか否かを確実に把握することができる。従って、検出結果の信頼性を容易に判断することができる。

＜実施形態４＞
次に本発明の実施形態４について図１２から図１４を参照して説明する。
本実施形態においては、制御部１５は、図１２に示すフローチャートに従って動作する。制御部１５は、まず実施形態３と同様の手順で第１受光データ及び第２受光データを生成し（Ｓ１０〜Ｓ１３）、第２受光データから外光入光分を差し引いた外光除去データを生成する（Ｓ３０）。続いて、制御部１５は、外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、両画素位置間を補間した補間データを生成する補間処理を行う（Ｓ４０）。具体的には、例えば、外光除去データ（図１０参照）において各列（走査線に対応）に入光状態（１）の画素位置が含まれるかを調べる。そして、入光状態（１）の画素位置が含まれない列を断続箇所とし、その断続箇所の両側に位置する列における入光状態（１）の画素位置同士を結ぶ直線上に位置する非入光状態（０）の画素位置の値を入光状態（１）に変換したデータを生成し（図１３参照）、その補間データをメモリ１７に記憶する。

続いて、制御部１５は、メモリ１７に記憶された補間データに基づいて、モニタ１８に検出画像を表示させるための映像信号を生成し、モニタ１８に出力する（Ｓ４１）。このとき、その映像信号中において、補間前の外光除去データの入光状態の画素位置に対応した画像の表示色と、補間処理により補間された画像の表示色とが異なるように色が指定される。これにより、モニタ１８には、図１４に示すように、補間データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像が表示される。この検出画像中においては、補間前の外光除去データの入光状態の画素位置に対応した画像（正規入光部Ｆ）と、補間処理により補間された画素位置に対応する画像（補間部Ｇ）とが、互いに異なる色で表示される。このため、ユーザは、レーザ反射光Ｒ２の受光箇所であって対象物体Ｗの表面形状を表す正規入光部Ｆと、補間された箇所である補間部Ｇとをモニタ１８上で容易に判別することができる。

以上のように本構成によれば、モニタ１８には、外光除去処理により断続的となった箇所を補間した画像が表示されるとともに、その補間箇所Ｇと補間されていない箇所Ｆとが判別可能に表示される。これにより、ユーザが、表示された検出画像の中に補間された箇所（即ち外光の受光箇所）が存在するか否か、また存在する場合にはどの位置に存在するかを把握することができ、従って検出結果の信頼性について容易に判断することができる。

＜実施形態５＞
次に本発明の実施形態５について図１５及び図１６を参照して説明する。
本実施形態においては、制御部１５は、図１５に示すフローチャートに従って動作する。制御部１５は、まず実施形態４と同様の手順で第１受光データ及び第２受光データを生成し（Ｓ１０〜Ｓ１３）、第２受光データから外光入光分を差し引いた外光除去データを生成し（Ｓ３０）、そして、外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、両画素位置間を補間した補間データを生成する補間処理を行う（Ｓ４０）。続いて、制御部１５は、補間データの入光状態の画素位置に対応した映像信号を生成し、モニタ１８へ出力する（Ｓ５０）。これにより、モニタ１８上には、図１６に示すように、第２受光データの入光状態の画素位置に対応した検出画像Ｈ（補間処理された検出画像）が表示される。

次に、ユーザにより操作部１９を介して判定領域の指定が行われる（Ｓ５１）。この判定領域の指定は、例えば、ユーザがモニタ１８に表示された検出画像を確認しながら、検出画像の水平方向における任意の一対の座標（Ｌ３，Ｌ４）を操作部１９から入力することで、その座標（Ｌ３，Ｌ４）間が判定領域として指定される。

制御部１５は、操作部１９から判定領域の指定信号が入力されると、Ｓ４０の補間処理において補間された画素位置に対応する画像（図１４の補間部Ｇに相当）が指定された判定領域内に含まれているか否かを判定し（Ｓ５２）、含まれている場合（Ｓ５２：Ｙｅｓ）には、その旨を報知する（Ｓ５３）。なお、報知の方法としては、モニタ１８上に表示したり、所定のランプを点灯させたり、あるいはスピーカ等から音を鳴らすようにしても良い。

以上のように本構成によれば、モニタ１８には、外光除去処理により断続的となった箇所を補間した画像Ｈが表示される。ユーザが指定した判定領域内に補間された画素位置に対応する画像（外光の受光箇所）が含まれる場合には、その旨が報知される。これにより、ユーザは、指定した判定領域内に補間された箇所が存在するか否かを把握することができる。従って、判定領域として重要度の高い領域（検出結果の信頼性が求められる領域）を指定しておけば、その領域内に補間箇所がないと判明した場合には、検出作業をやり直す必要がなく、検出作業を効率よく進めることができる。

＜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る。
（１）上記各実施形態では、撮像手段として二次元撮像素子を備えたものを示したが、本発明は、撮像手段として一次元に配置された撮像素子を備えたものにも適用することができる。また、投光手段及び撮像手段と対象物体とを相対的に変位させるように構成しても良い。
（２）上記各実施形態に対応した動作モードを切り替え可能に設け、ユーザがいずれの動作モードで動作させるかを選択できるように構成しても良い。
（３）実施形態１，４においては、２種類の画像の表示色を互いに異ならせることで、判別可能としたが、これに限らず、例えば一方の画像を点滅させることで判別可能としても良い。

本発明の実施形態１における表面形状検出装置の全体構成図レーザ光、対象物体、二次元ＣＣＤの位置関係を示した斜視図制御部による制御動作を示すフローチャート第１受光データの内容を説明する図第２受光データの内容を説明する図モニタの表示内容を示した図実施形態２における制御部による制御動作を示すフローチャートモニタの表示内容を示した図実施形態３における制御部による制御動作を示すフローチャート外光除去データの内容を説明する図モニタの表示内容を示した図実施形態４における制御部による制御動作を示すフローチャート補間データの内容を説明する図モニタの表示内容を示した図実施形態５における制御部による制御動作を示すフローチャートモニタの表示内容を示した図

符号の説明

１０…表面形状検出装置
１１…レーザ光源（投光手段）
１３…二次元ＣＣＤ（複数の画素、撮像手段）
１４…ＣＣＤ駆動回路（撮像手段）
１５…制御部（第１受光データ生成手段、第２受光データ生成手段、表示制御手段、外光除去処理手段、外光判定手段、補間処理手段、補間判定手段）
１８…モニタ（表示手段、報知手段）
１９…操作部（領域指定手段）
Ｗ…対象物体

Claims

対象物体の表面上に線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
表示手段と、
前記表示手段に対して、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させるとともに、その検出画像中において、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応した箇所と、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応しない箇所とを互いに判別可能に表示させる表示制御手段と、
を備えた表面形状検出装置。
対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
表示手段と、
前記表示手段に対して、前記第２受光データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、
前記表示手段に表示される前記検出画像における任意の判定領域を指定可能な領域指定手段と、
前記領域指定手段によって指定された判定領域内に、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像が含まれるか否かを判定する外光判定手段と、
前記外光判定手段により、前記判定領域内に前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応する画像が含まれると判定された場合に、その旨を報知する報知手段と、
を備えた表面形状検出装置。
対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、
表示手段と、
前記表示手段に対して、前記外光除去データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、
を備えた表面形状検出装置。
対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、
前記外光除去処理手段によって、前記第２受光データの各画素位置のうちに非入光状態とされたものが存在する場合にその旨を報知する報知手段と、
を備えた表面形状検出装置。
対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、
前記外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、断続的となった入光状態の画素位置間に配置される非入光状態の画素位置を入光状態とした補間データを生成する補間処理手段と、
表示手段と、
前記表示手段に対して、前記補間データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させるとともに、その検出画像中において、前記補間処理手段により補間された箇所と補間されていない箇所とを判別可能に表示させる表示制御手段と、
を備えた表面形状検出装置。
対象物体の表面に対して斜め方向から線状に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から照射され前記対象物体の表面で反射した反射光を受光可能な複数の画素を有し、各画素の受光量に応じた受光信号を出力する撮像手段と、を備えるとともに前記投光手段及び前記撮像手段の少なくとも一方は、前記対象物体に対して斜めに位置するように配置され、
前記投光手段から光を照射しない状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第１受光データを生成する第１受光データ生成手段と、
前記投光手段から光を照射した状態において前記撮像手段から出力された受光信号に基づき、各画素位置についての入光状態かまたは非入光状態かの情報を含んだ第２受光データを作成する第２受光データ生成手段と、
前記第２受光データの各画素位置のうち、前記第１受光データにおける入光状態の画素位置に対応するものを非入光状態とした外光除去データを生成する外光除去処理手段と、
前記外光除去データにおいて、入光状態の画素位置が断続的になっている場合に、断続的となった入光状態の画素位置間に配置される非入光状態の画素位置を入光状態とした補間データを生成する補間処理手段と、
表示手段と、
前記表示手段に対して、前記補間データにおける入光状態の画素位置に対応した検出画像を表示させる表示制御手段と、
前記表示手段に表示される前記検出画像における任意の領域を判定指定可能な領域指定手段と、
前記領域指定手段によって指定された判定領域内に、前記補間処理手段により入光状態とされた画素位置に対応する画像が含まれるか否かを判定する補間判定手段と、
前記補間判定手段により、前記判定領域内に前記補間処理手段により入光状態とされた画素位置に対応する画像が含まれると判定された場合に、その旨を報知する報知手段と、
を備えた表面形状検出装置。