JP2007139489A - 変位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】二次元撮像素子の受光量を最適化する調整を比較的簡単に行うことが可能な変位センサを提供することを目的とする。
【解決手段】表面形状検出器Ｔは、レーザ光源１１、レーザ駆動回路１３、二次元ＣＣＤ１５、ＣＣＤ駆動回路１７、制御部２０、第一データ処理部２１、第二データ処理部２３、モード切替スイッチ２７等を備える。モード切替スイッチ２７は、調整モードと測定モードの切替を行なうものであり、調整モードにおいては、サンプルワークに対して投光・受光を行ないつつ、投光量を調整することで二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａの受光量が適度な値になるように調整される。このときに、本発明のものは、走査線から各画素の受光信号を読み出して得られる受光分布について、基準レベルを上回る有効画素の連続数に着目し、これが所定値となるように、投光量の調整を行なうようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物体の表面形状等を計測する変位センサに関する。

変位センサ（表面形状検出器）は、例えば図２０、図２１に示すように、投光部１１から出射された光を挿通板１２のスリット１２Ａを通過させて線状にし、それを対象物体の表面に照射させる。そして、その反射光を二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａ上にて受光するものである。反射光が撮像面１５Ａ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１２Ａの開口形状と同じ形状（例えば直線状）をなす。一方、対象物体の表面が凸凹状をなす場合には、凸凹に倣った形状をなす。従って、撮像面１５Ａ上に形成される照射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。

具体的には、撮像面１５Ａは行列状に配された複数の画素より構成されるが、これら各画素の受光信号を照射像の厚み方向に沿った走査線Ｌ毎に読み出す。そして、読み出された走査線Ｌ上の各画素について、例えば、信号レベルの比較を行なって、受光信号レベルのピークとなる画素を特定し、その位置を検出する。このように、ピークとなる画素の走査線Ｌ上における位置を特定する処理を、各走査線Ｌについてそれぞれ行なうことで、光が照射された部位の表面形状を検出できる。また、対象物体と表面測定装置とを相対的に移動させつつ同様の表面形状検出を各部位について行うことで、対象物体全体の表面形状についても検出出来る（特許文献１）。

さて、図２２は、ある走査線（例えば、図２１における走査線Ｌ１０）における受光分布を示したものであるが、受光分布は、投光部１１から出射された光の光量が一定であったとしても対象物体の種別によって変わる。例えば、対象物体が白色等、光を反射し易いものである場合には、各画素の受光レベルが高くなる反面、これとは反対に対象物体が黒色等、光を吸収し易いものである場合には、各画素の受光レベルが低くなる。

一方、先にも述べたように、表面形状の計測は、各走査線について、受光信号レベルがピークとなる特定の画素を選別することにより行なわれるが、同２２図に示すように、受光レベルが全体的に高い場合（図２２におけるａの状態）、並びに低い場合（図２２におけるｂの状態）には、ピーク付近においても急峻に立ち上がらず、なまった波形の受光分布となる。そのため、ピーク近傍の値を取る画素が複数存在することとなり、ピークをとる画素を正確に特定することが、難しく、これが測定精度の低下を招く。尚、図２２には理想的な受光分布が太線にて示されている。

係る測定精度の低下を未然に回避には、二次元撮像素子での受光量が、対象物体の種別によらず、適当な量となるように調整してやればよく、この種の技術が既に開示されている（特許文献２）。特許文献２のものでは画素のピーク値に着目し、これを下限設定値或いは上限設定値と比較しつつ投光量を増減させ、これをもって、二次元撮像素子での受光量を調整することとしている。
特開２００２−２８６４２５公報 特開２００１−３０４８３２公報

ところで、対象物体に線状の光を照射し、各走査線Ｌごとに受光レベルがピークをとる画素をそれぞれ検出し、このピーク画素の位置を連ねることで、対象物体の表面形状を計測するものに、上記したピーク値に着目して投光量を増減させる制御手法を適用すると、以下の点で不都合が生ずる。
具体的には、対象物体の表面には微小な凹凸や色斑があるためピーク値は一定値とならず、各走査線ごとにばらつく。一方、これら各走査線のピーク値はそれぞれ測定結果として形状決定に反映される。従って、各ピーク値をそれぞれ下限設定値或いは上限設定値と比較し、各走査線ごとに投光量の調整を行なうことが基本的には望ましいが、これでは調整に時間がかかり過ぎる。
これを解消するには、例えば、各走査線のピーク値について、その平均値を算出し、得られた平均値を下限設定値或いは上限設定値と比較しつつ投光量を増減させることが考えられる。しかしながら、走査線の数が多い場合には、受光信号の読み出しそれ自体が大変であるし、各ピーク値を平均値化する処理にも、それ相応の時間が必要となり、この点において改良の余地があった。
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、二次元撮像素子の受光量を最適化する調整を比較的簡単に行うことが可能な変位センサ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、対象物体に線状の光を斜め方向から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で反射した線状の反射光を受光可能な撮像面を有する二次元撮像素子と、前記二次元撮像素子の撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状をなす反射光を受光して形成される線状の照射像に直交する方向に沿った走査線毎に取り出す受光処理手段と、を備え、前記受光処理手段で取り出した各画素の受光信号レベルに基づいて前記対象物体の測定を行う変位センサにおいて、調整モード、或いは測定モードにモードの切替を行なうモード切替手段と、前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する走査線設定手段と、を備え、更に、前記調整モードが選択されているときに、前記走査線設定手段で計測対象として設定された走査線について、各画素の受光信号レベルと予め定められた基準レベルとを比較して前記受光信号レベルが前記基準レベル以上となる有効画素の連続数を計測する連続数計測手段と、前記連続数計測手段で計測された連続数を表示する表示手段と、前記撮像面に対する入光感度の調整を可能とする感度調整手段とを備え、前記測定モードが選択されたときには、調整後の入光感度で前記対象物体の測定を行なうところに特徴を有する。

尚、ここでいう「撮像面に対する入光感度の調整」とは、撮像面上に入光される光の光量を調整することを意味しており、これには投光量そのものを増減させることで入光量を調整するものの他、撮像面に対する入光のし易さを変えることで入光量を調整するものが含まれる。
また、ここでいう「前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する」には、使用に際して特定の走査線を選択するものの他、装置の出荷時等にデフォルトとして特定の走査線を設定するものが含まれる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記走査線設定手段により、前記計測対象の走査線として前記撮像面上の走査線から少なくとも二以上の走査線を選択可能とされ、前記連続数計測手段は、選択された各走査線のそれぞれについて有効画素の連続数を算出するとともに、これら連続数の平均値を算出し、前記表示手段は、前記連続数の平均値を表示するところに特徴を有する。
尚、走査線設定手段により選択可能とされる走査線の選択数は少なくとも２以上であるが、その数は連続数計測手段で連続数の平均値を算出するときに、処理の負担が大きくならない程度の数とすることが望ましい。

請求項３の発明は、対象物体に線状の光を斜め方向から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で反射した線状の反射光を受光可能な撮像面を有する二次元撮像素子と、前記二次元撮像素子の撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状をなす反射光を受光して形成される線状の照射像に直交する方向に沿った走査線毎に取り出す受光処理手段と、を備え、前記受光処理手段で取り出した各画素の受光信号レベルに基づいて前記対象物体の測定を行う変位センサにおいて、調整モード、或いは測定モードにモードの切替を行なうモード切替手段と、前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する走査線設定手段と、を備え、更に、前記調整モードが選択されているときに、前記走査線設定手段で計測対象として設定された走査線について、各画素の受光信号レベルと予め定められた基準レベルとを比較して前記受光信号レベルが前記基準レベル以上となる有効画素の連続数を計測する連続数計測手段と、前記連続数計測手段により計測される前記有効画素の連続数が所定値に近づくように、前記撮像面に対する入光感度の調整を行なう制御手段と、を備え、前記測定モードが選択されたときには、調整後の入光感度で前記対象物体の測定を行なうところに特徴を有する。

尚、ここでいう「撮像面に対する入光感度の調整」とは、撮像面上に入光される光の光量を調整することを意味しており、これには投光量そのものを増減させることで入光量を調整するものの他、撮像面に対する入光のし易さを変えることで入光量を調整するものが含まれる。
また、ここでいう「前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する」には、使用に際して特定の走査線を選択するものの他、装置の出荷時等にデフォルトとして特定の走査線を設定するものが含まれる。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記走査線設定手段により、前記計測対象の走査線として前記撮像面上の走査線から少なくとも二以上の走査線を選択可能とされ、前記連続数計測手段は、選択された各走査線のそれぞれについて有効画素の連続数を算出するとともに、これら連続数の平均値を算出し、前記制御手段は、前記連続数の平均値が前記所定値に近づくように前記入光感度の調整を行うところに特徴を有する。
尚、走査線設定手段により選択可能とされる走査線の選択数は少なくとも２以上であるが、その数は連続数計測手段で連続数の平均値を算出するときに、処理の負担が大きくならない程度の数とすることが望ましい。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載のものにおいて、前記所定値を設定変更可能な所定値設定変更手段を備えるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項２、請求項４、請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記撮像面の中心付近の走査線と両端付近の走査線とが前記計測対象の走査線として設定されているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記調整モードで、前記投光手段によって線状の光を前記対象物体に向けて出射する投光処理と、前記対象物体で反射された反射光を受光した前記二次元撮像素子の各画素からその受光信号を前記走査線毎に取り出す受光処理と、を行なうとともに、前記走査線設定手段は、各走査線について前記受光信号レベルがピーク値をとるピーク画素を検出するピーク画素検出処理と、各走査線上におけるピーク画素の位置が隣接する走査線間で略同位置となる状態が連続する区間を抽出する区間選択処理とを行ない、抽出された区間の走査線の中から、前記計測対象となる走査線を定めるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記調整モードで、前記投光手段による投光を停止させた状態で前記二次元撮像素子の各画素から受光信号を前記走査線毎に取り出す外乱光検出処理を行なうとともに、前記走査線設定手段は、各画素の前記受光信号レベルに基づいて、外乱光の入射の有無を各走査線ごとにそれぞれ判別し、外乱光の入射がないと判定された走査線の中から、前記計測対象となる走査線を定めるところに特徴を有する。
尚、ここでいう「外乱光の入射がないと判定された」とは、入射が全くないものに加えて、入射があったとしても光量が小さく測定に影響がないものを含む概念である。

請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のものにおいて、前記二次元撮像素子の前面に配置される受光レンズと、前記受光レンズと前記二次元撮像素子との間に配されて、前記受光レンズで収束されつつ前記二次元撮像素子の撮像面に向かう光を通過させる開口を有する絞り手段と、前記絞り手段の開口面積を調整することで前記入光感度の調整機能を担う開口面積調整手段と、を備えるところに特徴を有する。

＜請求項１並びに、請求項３の発明＞
本発明の変位センサには、調整モードと測定モードが設けられており、調整モードにおいて撮像面に対する入光感度の調整を行って撮像面上における受光量が所望の状態となるようにし、測定モードにおいては、調整後の入光感度で測定を行なうこととした。これにより、測定モードで、対象物体に投光・受光動作を行なうと、そのときには、撮像面上の受光量が所望の状態、すなわち走査線について各画素の受光信号を読み出すと、その受光分布が理想的な受光分布となるので、走査線のピーク画素を正確に特定でき、形状測定の測定精度が高まる。

ここで、本発明では、入光感度の調整を有効画素の連続数に着目して行うこととした。出願人の知見によれば、有効画素の連続数は同種の対象物体であれば、表面に微小な凹凸や色斑があったとしても、各走査線ごとのばらつきがほとんどない。そのため、例えば、一の走査線の有効画素の連続数を走査線全体の有効画素の連続数として代表させることが可能である。すなわち、一の走査線について受光信号の読み出しを行なって有効画素の連続数を算出したら、後は、連続数が所定値に近づくように、入光感度の調整を行ってやればよい。このように、本発明では、調整モードにおいて、各走査線についてそれぞれ受光信号の読み出しを行なったり、また、各走査線の受光信号のピーク値を平均値化する処理を行なう必要がないので、調整モードにおける処理を大幅に簡素化できる。

そして、請求項１の発明では、入光感度の調整を手動で行なうこととした。具体的には、表示手段に有効画素の連続数を表示させることとした。そのため、作業者は、表示内容を参照しつつ感度調整手段を操作することで、撮像面の入光感度、ひいては受光量を所望の状態に調整出来る。
一方、請求項３の発明では、入光感度の調整を自動調整することとした。具体的には、有効画素の連続数が計測されると、制御手段により有効画素の連続数が所定値に近づくように入光感度が自動調整され、これにより、撮像面の受光量が所望の状態となる。

尚、有効画素の連続数がピーク値に比べて走査線ごとのばらつきが小さい理由の一つは、ピーク値というのは受光信号のうちの一の値であるに過ぎないのに対し、有効画素の連続数というのは複数の受光信号に基づいて定められる値だからである。

＜請求項２の発明＞
調整モードにおいて、入光感度の調整を行うためには、まず、計測対象となる走査線から受光信号の読み出しを行なって、有効画素の連続数を特定する必要があるが、請求項２の発明では、計測対象となる走査線の数を二以上とした。そして、これらの走査線について有効画素の連続数をそれぞれ算出するとともに、連続数の平均値を算出し、これを表示手段に表示させることとした。これにより、連続数の平均値を参照しつつ、作業者により入光感度の調整が行われることとなる。
このような構成であれば、計測対象となる走査線の数が単数である場合に比べて、入光感度の調整に対する信頼性が高まる。すなわち、撮像面上のある部位に外乱光が入光していると、そこでは、受光信号レベルが他の部位に比べて高くなって有効画素の連続数が増すことも考えられるが、二以上の走査線を計測対象とし、平均値を表示させる構成としておけば、一の走査線に外乱光が入光していたとしても、他の走査線に外乱光の入光がなければ、外乱光の影響が平均化されるため、影響を抑えることが可能となるからである。

＜請求項４の発明＞
調整モードにおいて、入光感度の調整を行うためには、まず、計測の対象となる走査線から受光信号の読み出しを行なって、有効画素の連続数を特定する必要があるが、請求項４の発明では、計測対象となる走査線の数を二以上とした。そして、連続数計測手段では、これら走査線について有効画素の連続数が算出され、更に、連続数の平均値が算出される。その後、制御手段により連続数の平均値が所定値に近づくように入光感度が自動調整される。
このような構成であれば、計測対象となる走査線の数が単数である場合に比べて、入光感度の調整に対する信頼性が高まる。すなわち、撮像面上のある部位に外乱光が入光していると、そこでは、受光信号レベルが他の部位に比べて高くなって有効画素の連続数が増すことも考えられるが、二以上の走査線を計測対象とし、有効画素の連続数の平均値を算出する構成としておけば、一の走査線に外乱光が入光していたとしても、他の走査線に外乱光の入光がなければ、外乱光の影響が平均化されるため、影響を抑えることが可能となるからである。

＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、所定値設定変更手段を設けて、所定値を自由に調整できるようにした。このような構成であれば、撮像面上の受光量を高めに設定したり、或いは低めに設定したり調整が出来る。

＜請求項６の発明＞
請求項６の発明によれば、撮像面の中心付近と長手方向の両端付近を含む少なくとも３以上の走査線について有効画素の連続数を計測するようにした。このように、計測対象の走査線が互いに離間し、しかも撮像面のほぼ全体から均等に選択されていれば、特定の箇所から計測対象となる走査線を集中的に選択する場合に比べて、例えば、対象物体が一方向に長い物体であるときには、対象物体の全体からバランスよく有効画素の連続数をサンプリングできる。

＜請求項７の発明＞
請求項７の発明によれば、調整モードで、各走査線上の画素からそれぞれ受光信号を読み出して、受光信号レベルがピークをとるピーク画素を特定し、走査線上におけるピーク画素の位置が、隣接する走査線間で略同位置となる状態が連続する区間を抽出することとした。そして、抽出された区間内の走査線の中から計測対象となる走査線を定めることとした。
ピーク画素の位置が略同一となり、その状態が連続しているということは、それに対応する部分の対象物体の形状に変化がないということであり、当該部分の反射光はその光量も安定している。従って、抽出された区間内の走査線を計測対象の走査線とてやれば、同走査線上の画素から読み出される受光信号レベルも安定しているので、計測対象として最適である。すなわち、同じ条件で投光・受光を行なったにも拘わらず、対象物体に対する光の当たり加減で撮像面に向かう光の反射光量が変化して、有効画素の連続数が増減するといった事がない。そのため、有効画素の連続数を正確に把握することが可能となるので、これに基づいて入光感度の調整を行なえば、調整誤差を小さく出来る。

＜請求項８の発明＞
請求項８の発明によれば、外乱光の入射がないと判定された走査線の中から、計測対象となる走査線が決定される。従って、調整モードにおいて、入光感度の調整、ひいては撮像面の受光量の調整を行うに際して、外乱光の影響を排除することが可能となる。

＜請求項９の発明＞
請求項９の発明によれば、開口面積を広くすることで撮像面で受光される受光量をアップさせ、これとは反対に、開口面積を狭くすることで受光量をダウンさせる。このように、開口面積の調整により、入光感度を調整することとすれば、いわゆる被写界深度が深くなる。従って、レンズ等の光学部品に多少の配置ずれがあったとしても、その影響を最小限に抑えることが出来る。

＜実施形態１（請求項３、請求項４に対応）＞
本発明の実施形態１を図１ないし図５によって説明する。
図１は、本実施形態に適用された表面形状検出器（変位センサ）Ｔの電気的構成を示すブロック図である。符号２０は表面形状検出器Ｔの全体を制御する制御部（本発明の制御手段に相当）、符号１１はレーザ光源（本発明の投光手段に相当）、符号１３はレーザ駆動回路、符号１５は二次元ＣＣＤ（本発明の二次元撮像素子に相当）、符号１７はＣＣＤ駆動回路（本発明の受光処理手段に相当）である。

レーザ駆動回路１３は制御部２０からの動作信号Ｓａに基づいてドライブして、レーザ光源１１に駆動電流を供給させる機能を有する。また、制御部２０からレーザ駆動回路１３に与えられる動作信号ＳａはＰＷＭ信号であり、制御部２０はそのデューティ比を種々変えることで駆動電流の電流量を増減調整し、レーザ光源１１から出射される光の光量を変更することが出来る。

二次元ＣＣＤ１５は、受光素子を行列状に配した撮像面１５Ａを備え、撮像面１５Ａに入光する光をその光量に応じたレベルの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）に変換する機能を有する。ＣＣＤ駆動回路１７は撮像面１５Ａの各受光素子から出力される受光信号を、走査線Ｌ毎に順次読み取るものである。尚、以下の説明において、これら各受光素子をそれぞれ画素と呼ぶ。また、走査線Ｌは撮像面１５Ａの上下方向に延びる設定とされており、後述する線状の照射像と直交する。

また、符号２１は第一データ処理部、符号２３は第二データ処理部（本発明の走査線設定手段、連続数計測手段に相当）、符号２５はメモリ、符号２６は操作パネルである。操作パネル２６は図５に示すように、モード切替スイッチ（本発明のモード切替手段に相当）２７、設定変更スイッチ２８、メッセージボックス２９を備えている。本実施形態の表面形状検出器Ｔは、調整モードと測定モードの二つのモードが設けられている。調整モードは、ワークで反射された光が撮像面１５Ａに入光したときに、入光位置の画素の受光量が適切な値となるように所定の調整動作を行なうモードである。これに対して、測定モードは、調整モードにより所定の調整動作が行なわれた後、ワークＷについて実際に形状検出を行なうモードである。

本実施形態では、これら両モードの切替を、モード切替スイッチ２７の操作により行なうことが出来る。すなわち、モード切替スイッチ２７が操作されると、それに応じた切替信号Ｓｂが制御部２０に対して出力される。制御部２０は、調整モードが選択されたときには、それに応じた処理（詳細は次に述べる）を第二データ処理部２３に行なわせ、測定モードが選択されたときには、それに応じた処理を第一データ処理部２１に行なわせる。すなわち、調整モード中におけるデータの処理を主として第二データ処理部２３が担い、測定モード中におけるデータ処理を主として第一データ処理部２１が担っている。

以下、調整モードについて、図２ないし図５を参照して説明する。
調整モードでは、測定モードで形状測定される本ワーク（本発明の対象物体に相当）Ｗと同種のワークＷ（以下、サンプルワークとする）について測定を行って、撮像面１５Ａ上に入光する光の光量について調整を行う。図２は、調整モードにおいて実行される処理の流れを示すフローチャート図である。

まず、ステップ１０では、計測対象となる走査線Ｌを設定する処理が行なわれる。計測対象とは、読み出しの対象という意味である。すなわち、以降のステップで特定の走査線Ｌ上の画素の受光信号を読み出す処理を行なうので、ここでは、それ（特定の走査線）を決定する。具体的に説明すると、本実施形態では、図３に示すように、撮像面１５ＡにＬ１〜Ｌ２１の合計２１本の走査線Ｌが同図の左右方向に並んで設けられているが、初期設定として、計測対象の走査線Ｌは中央の走査線Ｌ１０に設定されている。

ステップ１０では、図５に示すように、操作パネル２６に設けられるメッセージボックス２９上に、所定のメッセージ（例えば、計測対象の走査線を変更しますか、等の文字列）が表示される。この状態で、設定変更スイッチ２８に対するパネル操作を行なうと、それが信号Ｓｃを通じて制御部２０、ひいては第二データ処理部２３に送られる。すると、第二データ処理部２３において、パネル操作に応じた走査線設定（変更）処理が行なわれる。これにより、計測対象の走査線Ｌを、その数も含めて任意に変更することが出来るが、ここでは、作業者により、初期設定のままが選択された場合を例にとって説明を続ける。

図２に示すように、ステップ２０では、サンプルワークＷに対して光が投光される。すなわち、サンプルワークＷが測定台（図示せず）にセットされた後に、制御部２０からＰＷＭ信号Ｓａが出力されると、レーザ駆動回路１３を通じて駆動電流が供給されてレーザ光源１１からサンプルワークＷに向けて光が出射される。すると、この光はスリット１２Ａを通って線状の光に変えられた後、サンプルワークＷに照射される。これにより、二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａ上に反射光が入光することで、同撮像面１５Ａ上には線状の照射像が形成される。

ステップ３０では、ＣＣＤ駆動回路１７により、受光信号を読み取る処理が行なわれる。より具体的に説明すると、計測対象とされた走査線Ｌ１０上の各画素について受光信号の読み出しが行なわれ、これが、メモリ２５に一時的に記憶される。

そして、サンプルワークＷが、例えば、反射率の高い白色系のものである場合には、撮像面１５Ａに入光する光量が全体的に高くなる。従って、走査線Ｌ１０上の各画素について受光信号の読み出しを行なうと、図４において一点鎖線に示す受光分布が得られる。すなわち、各画素の受光信号レベルが比較的高く、全体としてはなまった波形の分布が得られる。

それ以降は、ステップ４０、ステップ５０における一連処理により、計測対象の走査線Ｌについて、有効画素の連続数Ｎを計測する処理が行なわれ、更にステップ６０の処理で、連続数Ｎについて判定する処理が行なわれる。

まず、ステップ４０では、読み出された各画素の受光信号レベルを予め定められた基準レベルと比較する処理が、第二データ処理部２３において行なわれ、比較した結果、受光信号レベルが基準レベル以上である画素は有効画素、基準レベル以下の画素は無効画素とされる。尚、基準レベルの設定については、例えば、図４において太線で示す理想受光分布のピーク値Ｐｏに対して所定比率（例えば、０．８）を乗ずることにより行われるが、その値はピーク値Ｐｏの１／２以上であることが好ましい。

各画素の有効、無効の具体的な判定処理についてより具体的に説明すると、まず始めに、図４に示す画素ａについて、その受光信号レベルを基準レベルと比較処理が行なわれる。画素ａの受光信号レベルは基準レベルを下回っているので無効画素と判定される。次に、同じ要領で画素ｂについて判定が行なわれる。画素ｂの受光信号レベルも基準レベルを下回っているので無効画素と判定される。そして、画素ｂの判定に続いて、画素ｃ、画素ｄ・・・画素Ｐの順に判定が行なわれる。画素ｄ〜画素ｍでは受光信号レベルが基準レベルを上回っているため有効画素と判定される。一方、それ以外の区間、すなわち画素ａ〜画素ｃの区間、画素ｎ〜画素ｐの区間の各画素はいずれも無効画素と判定される。

かくして、走査線Ｌ１０上の全画素について、有効、無効の別が決定されると、ステップ５０に移行する。ステップ５０においては、有効画素の連続数Ｎが第二データ処理部２３において算出され、その結果たる連続数Ｎが信号Ｓｄを通じて制御部２０に出力される。図４の例であれば、有効画素は画素ｄ〜画素ｍまで連続しているので、制御部２０には連続数Ｎとして「１０」の値が入力されることとなる。
尚、このステップ４０、５０における処理により、本発明の連続数計測手段の果たす処理機能、すなわち「前記走査線設定手段で計測対象として設定された走査線について、各画素の受光信号レベルと予め定められた基準レベルとを比較して前記受光信号のレベルが前記基準レベル以上となる有効画素の連続数を計測する」が実現されている。

そして、有効画素の連続数Ｎの計測に続いて、ステップ６０に移行する。ステップ６０では、連続数Ｎについて判定する処理が制御部２０により行なわれる。具体的には、メモリ６０には、閾値（本発明の所定値に相当）として「４」の値が予め設定されており、制御部２０はステップ５０で計測された有効画素の連続数Ｎが閾値と等しいか、判定する処理を行なう。ここでは、閾値は「４」であるのに対して有効画素の連続数Ｎは「１０」であるので、Ｎｏ判定されて、ステップ７０に移行する。尚、この閾値「４」というのは、図４において、太線で示す理想受光分布における有効画素の連続数である。

ステップ７０では、レーザ光源１１から出射される光量を調整する処理が、制御部２０により行なわれる。具体的には、ＰＷＭ信号Ｓａのデューティ比のＯＮ時間、ＯＦＦ時間の割合を変更する処理が行なわれる。ここでは、連続数Ｎは閾値より大きいので、ＯＮ時間を短くし、ＯＦＦ時間を長くする処理を行なう。一方、連続数Ｎが閾値より小さい場合には、ＯＮ時間を長くし、ＯＦＦ時間を短くする処理を行なう。また、調整量は、閾値と連続数の差の度合いに基づいて決定される。

尚、投光量を増減させることで撮像面１５Ａに入光する光の光量を調整することが、本発明の「撮像面に対する入光感度の調整を行い」に相当し、このステップ７０における処理により、本発明の制御手段の果たす処理機能、すなわち「前記連続数計測手段により計測される前記有効画素の連続数が所定値に近づくように、前記撮像面に対する入光感度の調整を行なう」が実現されている。

ステップ７０での処理が完了すると、再び、ステップ２０に移行する。ステップ２０では制御部２０からの指令に基づいて、サンプルワークＷに対する投光が再び行なわれる。尚、このときには、制御部２０は、変更後のデューティ比でＰＷＭ信号Ｓａを生成し、レーザ駆動回路１３を動作させる。これにより、レーザ駆動回路１３を通じてレーザ光源１１に供給される駆動電流の電流量が減少するので、レーザ光源１１から出射される投光量が減少することとなる。

そして、この減少調整された光がスリット１２Ａを通って線状の光に変えられた後、サンプルワークＷに照射される。これにより、サンプルワークＷで反射した反射光が、二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａ上に入光することで、同撮像面１５Ａ上には線状の照射像が形成される。

以降は、先に説明した要領で、ステップ３０〜ステップ６０までの一連の処理が行なわれる。すなわち、ステップ３０では、走査線Ｌ１０上の各画素について受光信号の読み出しが行なわれる。ステップ４０では、画素の受光信号レベルを基準レベルと比較する処理を行ない、各画素について有効、無効の別を判別する。

ステップ５０では、ステップ４０での判別結果に基づいて有効画素の連続数Ｎが計測されるが、投光量が減少調整されているので、計測される連続数Ｎは、前回の連続数「１０」を下回る筈である。ステップ６０では、有効画素の連続数Ｎについて判定する処理が行なわれる。判定の結果、計測された連続数Ｎが「４」となっている場合には、Ｙｅｓと判定されて、調整モードにおける処理は終了する。一方、有効画素の連続数Ｎが「４」以外の場合には、Ｎｏ判定され、ステップ７０に移行する。この場合には、再び、先の要領で投光量について調整が行われ、その後、ステップ２０〜ステップ７０に続く一連の処理が、ステップ６０でＹｅｓ判定されるまで、繰り返し行なわれることとなる。

そして、係る調整モードの処理が完了した状態では、サンプルワークＷの表面が反射率の高い白色系の色、或いは表面が反射率の低い黒色系の色であっても、有効画素の連続数Ｎは必ず「４」となるように調整された状態になる。すなわち、後述する測定モードで、表面形状の検出を本ワークＷについて行なうと、撮像面１５Ａ上には本ワークＷの表面形状に倣った線状の照射像が形成されるが、撮像面１５Ａ上の画素の受光信号を各走査線Ｌごとに読み出したときに、図４において太線で示すようなシャープに立ち上がった受光分布（理想受光分布）が得られる。

次に、図２におけるステップ１０での処理で、計測対象の走査線Ｌの変更がされた場合（走査線数が単数でなく、複数選択された場合）について簡単に説明する。
ステップ１０でメッセージボックス２９上に所定のメッセージ（例えば、計測対象の走査線を変更しますか）が表示されたときに、設定変更スイッチ２８に対し所定のパネル操作を行うと、それが、制御部２０を通じて第二データ処理部２３に伝えられる。

すると、第二データ処理部２３では、操作結果を受けて計測対象となる走査線Ｌを変更する処理が行なわれる。例えば、計測対象となる走査線Ｌとして、「Ｌ５」、「Ｌ１５」等、複数の走査線を選択することが出来る。そして、同例のように複数の走査線を計測対象の走査線Ｌとして選択した場合には投光量の調整に関し、それ以降は、以下の要領で処理が行なわれる。

ステップ２０では、制御部２０からの指令に基づいて、サンプルワークＷに対する投光が行なわれ、これが、二次元ＣＣＤ１５により受光される。ステップ３０では、走査線Ｌ５上の各画素について受光信号の読み出しが行なわれ、その後、走査線Ｌ１５上の各画素について受光信号の読み出しが行なわれる。ステップ４０では、各画素の受光信号レベルを基準レベルと比較する処理を行ない、各画素について有効、無効の別を判別する処理が第二データ処理部２３において、各走査線Ｌ５、Ｌ１５ごとにそれぞれ行なわれる。

ステップ５０では、有効画素の連続数Ｎを算出する処理が第二データ処理部２３において、各走査線Ｌ５、Ｌ１５ごとにそれぞれ行なわれる。そして、同ステップ５０では、第二データ処理部２３によって、有効画素の連続数Ｎを算出する処理と併せて、次の処理が行なわれる。すなわち、算出された走査線Ｌ５の有効画素の連続数Ｎと走査線Ｌ１５の有効画素の連続数Ｎとから、その平均値を算出する。そして、算出された平均値が信号Ｓｄを通じて制御部２０に対して出力される。

ステップ６０では、入力された平均値と、先の閾値とを比較する処理が制御部２０において行なわれる。そして、入力された平均値が閾値と異なる場合には、ステップ７０に移行して先の要領で投光量を増減させる調整が行われる。このように、計測対象となる走査線Ｌが複数選択された場合には、各走査線Ｌの有効画素の連続数から平均値を算出し、これを閾値と比較する。

次に、測定モードについて説明する。
測定モードでは、調整モードで使用されたサンプルワークＷに換えて本ワークＷが測定台にセットされる。制御部２０は、調整モードにおいて決定されたデューティ比でＰＷＭ信号Ｓａを生成し、これを、レーザ駆動回路１３に動作信号として出力する。これにより、レーザ光源１１からは、調整後の光量で光が出射される。

レーザ光源１１から出射された光はスリット１２Ａを通って線状の光に変えられる。この線状の光は本ワークＷ上に照射された後に、反射され、これが撮像面１５Ａ上に入光する。すると、撮像面１５Ａ上には、本ワークＷの表面形状に倣った線状の照射像が形成される。

そして、撮像面１５Ａ上の各画素の受光信号を、走査線Ｌ１〜走査線Ｌ２１の順に読み出し、各走査線Ｌのそれぞれについて、受光信号レベルが最大となっているピーク画素を特定してやる。尚、ピーク画素の特定は、先の基準レベルを上回る画素を対象として行なわれる。また、先にも述べたように、各走査線Ｌの受光分布は、図４において太線で示すようなシャープに立ち上がった受光分布となるので、ピーク画素を正確に特定できる。

かくして、各走査線Ｌ１〜Ｌ２１上のピーク画素の位置に基づき、光が照射された部位の表面形状が特定される（従来例で説明した、検出原理と同じである）。尚、本ワークＷと表面形状検出器Ｔとを相対的に移動させつつ同様の形状検出動作を各部位について行うことで、本ワークＷ全体の表面形状についても検出出来る。

本実施形態によれば、有効画素の連続数Ｎに着目し、これに基づいて、投光量を増減させることとした。出願人の知見によれば、有効画素の連続数Ｎは同種のワークＷであれば、各走査線Ｌごとのばらつきがほとんどない。そのため、計測対象とされた走査線Ｌについて、受光信号を読み出せば、後は、読み出された受光信号の信号レベル（受光信号レベル）を基準レベルと比較するといった、簡単な処理を行なうだけで、連続数Ｎを特定できる。従って、同種のワークＷであっても各走査線Ｌごとのばらつきが大きく、値の特定が困難なピーク値に基づいて投光量の調整を行う場合に比べて、値を容易に特定できるという点において優れ、処理時間も短縮できる。尚、有効画素の連続数がピーク値に比べてばらつきが小さい理由の一つは、ピーク値というのは受光信号のうちの一の値であるに過ぎないのに対し、有効画素の連続数というのは複数の受光信号に基づいて定められる値だからである。

また、走査線Ｌ上の一の値を抽出するに過ぎないピーク値に基づいて投光量を調整する場合に比べて、信頼性が高まるという効果も期待できる。例えば、外乱光の入射等の理由により、ある走査線において異常にレベルの高い値が出現した場合に、ピーク値に基づいて投光量の調整を行なうと、その影響をそのまま受けてしまう。これに対して、有効画素の連続数Ｎというのは、基準レベルを上回るところと下回るところの境界を把握するものであり、言わば、受光分布の推移を把握するということであるので、仮に、撮像面１５Ａに外乱光の入射があって一部において受光分布に変化があったとしても、全体として受光分布が大きく変化しなければ、有効画素の連続数Ｎは変化しないからである。

加えて、本実施形態のものは、計測対象となる走査線Ｌを、その数も含めて種々変更することが出来るようになっている。このような構成であれば、ワークＷの形状に併せて計測対象となる走査線Ｌを設定することも可能である。また、計測対象となる走査線Ｌの数を複数個とし、各走査線Ｌの連続数Ｎから算出される連続数Ｎの平均値に基づいて投光量を調整する場合であれば、更に、以下の効果が期待できる。すなわち、撮像面１５Ａ上のある部位に比較的強いレベルの外乱光が入射して、外乱光の入射があった走査線の有効画素の連続数が増えてしまった場合でも、他の走査線に外乱光の入光がなければ、外乱光の影響が平均化されるため、影響を抑えることが可能となる。

＜実施形態２（請求項５に対応）＞
次に、本発明の実施形態２を図６、図７によって説明する。
実施形態２のものは、実施形態１の構成に対して、閾値の変更機能を加えたものであり、その他の構成は実施形態１と同様である。
この実施形態では、操作パネル２６に閾値変更スイッチ（本発明の所定値設定変更手段に相当）３１が設けられており、所定の操作を行うと、制御信号Ｓｅが制御部２０に出力されるようになっている。そして、制御信号Ｓｅを受けた制御部２０によって、予め設定されていた閾値の値が変更されるようになっている。例えば、実施形態１の場合であれば、閾値として「４」の値が設定されているので、これを「３」或いは「５」というように調整することが出来る。このような構成であれば、所望の感度に調整できるという効果が得られる。

＜実施形態３（請求項６に相当）＞
次に、本発明の実施形態３を図８によって説明する。
実施形態１のものは、調整モードにおいて、計測対象となる走査線Ｌの初期設定を単一の走査線としたが、実施形態３のものは、計測対象となる走査線Ｌの初期設定を撮像面１５Ａの中心付近と長手方向（同８図における左右方向であって、走査線Ｌと直交する方向））の両端付近を含む少なくとも３以上の走査線Ｌとした。具体的には、走査線Ｌ２、走査線Ｌ１０、走査線Ｌ２０の３つの走査線が計測対象の走査線Ｌの初期設定とされる。

そして、計測対象の走査線Ｌについて設定変更がされず初期設定が選択されると、調整モードでは、各走査線Ｌ２、Ｌ１０、Ｌ２０について、それぞれ受光信号の読み出しを行ない、これら各走査線Ｌ２、Ｌ１０、Ｌ２０についてそれぞれ有効画素の連続数Ｎを計測する。そして、各走査線Ｌ２、Ｌ１０、Ｌ２０の有効画素の連続数Ｎから、連続数の平均値を算出し、算出された平均値と閾値とを比較して、その結果に応じて投光量を増減させる。

このように、撮像面１５Ａの中心付近と長手方向の両端付近を含む少なくとも３以上の走査線Ｌを計測対象の走査線に設定（初期設定）しておけば、例えば、対象物体としてのワークが、一方向に長い物体であるときには、ワークの全体からバランスよく有効画素の連続数をサンプリングできる。このような構成であれば、撮像面１５Ａの全体を考慮することになるので、ばらつきの影響を全体にわたって取り除くこと可能となる。

＜実施形態４（請求項７に相当）＞
次に、本発明の実施形態４を図９ないし図１１によって説明する。
実施形態１では、調整モードにおいて、計測対象となる走査線Ｌの設定（ステップ１０での処理）を操作パネル２６に対し所定操作を行なうことで、その数も含めて任意に変更できる構成としたが、実施形態４のものは、計測対象となる走査線Ｌをそれとは異なる方法で設定するようにしたものであり、他の構成は実施形態１と同一である。

図９は、実施形態４における、計測対象となる走査線Ｌを設定する処理の手順を示すフローチャート図であり、実施形態１におけるステップ１０の処理に対応するものである。

まず、ステップ１１０では、サンプルワークＷに対する投光動作が行なわれる。すなわち、レーザ光源１１から光が出射されると、これがスリット１２Ａを通って線状の光に変えられ、サンプルワークＷ上に照射される。そして、その反射光が撮像面１５Ａ上に入光し照射像が形成される。尚、このステップ１１０で行なわれる処理が、本発明（請求項７に記載の発明）の投光処理に相当する。

ステップ１１２では、撮像面１５Ａ上の各走査線Ｌ１〜Ｌ２１について、受光信号を読み出す処理が行なわれ、その後、ステップ１１４に移行する。尚、このステップ１１２で行なわれる処理が、本発明（請求項７に記載の発明）の受光処理に相当する。

ステップ１１４では、読み出した受光信号のレベルを比較して、受光信号レベルが最も高いピークをとる画素（以下、ピーク画素）を特定する処理を各走査線Ｌ１〜走査線Ｌ２１についてそれぞれ行なう。尚、このピーク画素を特定する処理は、第二データ処理部２３において行なわれる。そして、このステップ１１４で行なわれる処理が、本発明（請求項７に記載の発明）のピーク画素検出処理に相当する。

ステップ１１６では、ステップ１１４で特定された各ピーク画素に基づいて、ピーク画素の位置（走査線上におけるピーク画素の位置）が同位置である状態が連続する区間を抽出する処理が第二データ処理部２３で行なわれる。言い換えれば、隣接する走査線Ｌのピーク画素同士を結んだ直線が走査線Ｌと直交する区間を抽出する処理が行なわれる。

図１０の例であれば、Ａ区間、Ｂ区間は共に、ピーク画素の位置が隣接する走査線Ｌ間で変化（同図における上下方向で変化）している。これに対し、Ｃ区間はピーク画素の位置が同じ位置であり、ピーク画素を結んだ直線が走査線Ｌと直交する状態が連続する。従って、ステップ１１６では同Ｃ区間が抽出されることとなる。尚、このステップ１１６で行なわれる処理が、本発明（請求項７に記載の発明）の区間選択処理に相当する。

ステップ１１８では、ステップ１１６で抽出された区間を対象として計測対象となる走査線Ｌを決定する処理が、第二データ処理部２３で行なわれる。例えば、図１０の例であれば、Ｃ区間に含まれる走査線Ｌのうち、中央の走査線（ここでは、走査線Ｌ１７）が計測対象の走査線Ｌに決定される。これにより、計測対象となる走査線Ｌを決定する処理は完了し、それ以降は、実施形態１で説明したステップ２０からステップ７０に続く処理が順に行われて、投光量の調整が行われることとなる。

このような手順で、計測対象の走査線Ｌを設定してやれば、有効画素の連続数Ｎを正確に把握できる。というのも、図１１に示すように、ピーク画素の位置が変化する区間（同図のＡ、Ｂ区間）では、サンプルワークＷの表面形状がスリット１２Ａの長手方向に沿っていない。従って、例えば、Ｂ区間であれば、サンプルワークＷに照射された光の一部は、光軸方向（同図の上下方向）の他にＦ方向へも反射される。このように、サンプルワークＷの表面形状がスリット１２Ａの長手方向に沿っていないところでは、表面の微小な凹凸でも光の反射具合が変化し易く、反射量が変わり易い。

これに対して、ピーク画素の位置が連続する区間（同図のＣ区間）では、その表面形状がスリット１２Ａの長手方向に沿っており光軸に直交しているので、照射された光は光軸方向（図１１の上下方向）にほぼ反射される。従って、二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａには、反射光が安定して入入射し、画素から読み出される受光信号のレベルも安定する。このように、受光信号のレベルが常に安定している区間から計測対象となる走査線Ｌを設定すれば、同じ条件で投光を行ったときには、有効画素の連続数Ｎが常に同じになる。従って、有効画素の連続数Ｎの把握に誤り（換言すれば、測定の都度、連続数が異なることがない）がないので、これに基づいて投光量の調整を行えば調整誤差を小さく出来、撮像面１５Ａ上に入光する光の光量を所望の状態に正しく出来る。

＜実施形態５（請求項８に相当）＞
次に、本発明の実施形態５を図１２並びに、図１３によって説明する。
実施形態１では、調整モードにおいて、計測対象となる走査線Ｌの設定（ステップ１０での処理）を操作パネル２６に対し所定操作を行なうことで、その数も含めて任意に変更できる構成としたが、実施形態５のものは、計測対象となる走査線Ｌを、それとは異なる方法で設定するようにしたものであり、他の構成は実施形態１と同一である。

図１２は、実施形態５における計測対象となる走査線Ｌを設定する処理の手順を示すフローチャート図であり、実施形態１におけるステップ１０の処理に対応するものである。

まず、ステップ１２０では、撮像面１５Ａに対する外乱光の入射の有無について検出する処理を行なう。具体的に説明すれば、レーザ光源１１による投光を停止させた状態で、ＣＣＤ駆動回路１７により各走査線Ｌ１〜走査線Ｌ２１について、受光信号を読み出す処理を行なう。尚、このステップ１２０で行なわれる処理が、本発明（請求項８に記載の発明）の外乱光検出処理に相当する。

そして、ステップ１２２では、読み出された受光信号に基づいて、外乱光の入射位置を特定する処理が、第二データ処理部２３において行なわれる。すなわち、第二データ処理部２３では、受光信号レベルを予め設定された許容レベルと比較する処理を、各走査線Ｌ１〜Ｌ２１の画素についてそれぞれ行なう。尚、この許容レベルはノイズの許容値であって、許容レベル以下であれば、投光されてない状態で撮像面１５Ａに入光があったとしても、それが、ワークの形状測定にほとんど影響を及ぼさないというものである。

そして、受光信号レベルがこの許容レベルを上回っている場合には、その画素が属する走査線Ｌ上に外乱光の入射があったと判断される。このような処理を走査線Ｌ１〜走査線Ｌ２１の全てについてそれぞれ行なうことで、外乱光の入射エリアを特定できる。

そして、ステップ１２４では、外乱光の入射があったエリアを除外した区間を対象として、計測対象となる走査線Ｌを決定する処理が第二データ処理部２３において行なわれる。例えば、図１３の例であれば、外乱光の入射がないと判断された区間の走査線Ｌ９〜Ｌ２１から、計測対象となる走査線Ｌが決定される。これにより、計測対象となる走査線Ｌを決定する処理は完了し、それ以降は、実施形態１で説明したステップ２０からステップ７０に続く処理が順に行われて、投光量の調整が行われることとなる。

このような手順で、計測対象の走査線Ｌを設定してやれば、投光量の調整を外乱光の影響を排除した状態で行なうことが可能となるので調整誤差を小さく出来、撮像面１５Ａ上に入光する光の光量を所望の状態に正しく出来る。

＜実施形態６（請求項９に相当）＞
次に、本発明の実施形態６を図１４ないし図１６によって説明する。
実施形態１のものは、有効画素の連続線Ｎが閾値と異なる場合に、投光量を増減させることで、撮像面１５Ａへの入光量を調整した。これに対して、実施形態６のものは、有効画素の連続線Ｎが閾値と異なる場合に、撮像面１５Ａに対する入光量を調整する点は共通しているが、これを、投光量の増減によらず、絞りにより行なう点が異なっている。

図１４は、実施形態６の表面形状検出器Ｔの電気的構成を示すブロック図であって、同図に示す符号１６は収束レンズ、符号５１はメカニカルシャッター機構（以下、単にシャッター機構と呼ぶ）である。収束レンズ１６、シャッター機構５１は二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａの前方において光軸Ｌｃ方向に並んで配置されている。そして、ワークＷで反射された線状の反射光は、図１５に示すように、収束レンズ１６を通過することで収束されつつ、シャッター機構５１の備える絞り部５３の開口５３Ａを通過し、撮像面１５Ａ上で焦点を結ぶ。尚、メカニカルシャッター機構が本発明（請求項９に記載の発明）の開口面積調整手段に相当、し、収束レンズが本発明（請求項９に記載の発明）の受光レンズに相当し、絞り部が本発明（請求項９に記載の発明）の絞り手段に相当する。

さて、シャッター機構５１であるが、これは、制御部２０から出力される制御信号Ｓｇにより動作して絞り部５３の開口面積、すなわち同図におけるＤ寸法部を拡げたり、或いはこれとは反対に狭くしたり調整できる。これにより、例えば、図１５の状態からＤ寸法部を狭くすると、同図においてハッチングで示す領域部分の光がカットされる結果、撮像面１５Ａに入光する光の光量を減少調整することが可能となる。これとは反対に、図１５の状態からＤ寸法部を拡げてやると、撮像面１５Ａに入光する光の光量を増加調整することが可能となる。

従って、実施形態１の場合と同様に、有効画素の連続数Ｎが閾値と異なる場合に、上記した絞り部５３の開口面積の調整を行うことで、撮像面１５Ａへの入光量を調整できる。

また、このように撮像面１５Ａに入光される光の光量の調整を開口面積の調整（絞りによる調整）により行うことで、光学的な配置誤差の影響を受け難い光学系を構築できる。というのも、開口面積の調整であれば、光軸Ｌｃの中央寄りの光のみを極力使用し、外側の光はカットすることが可能となる。実際に、減少方向に調整する場合には、外側の光をカットすることとなる。

一方、実施形態６では、反射光を収束レンズ１６で収束させて、撮像面１５Ａ上で焦点を結ばせることとしているが、仮に、光学部品のいずれかが光軸方向にずれていると、図１６に示すように、焦点位置が光軸方向（同図に示す左右方向）でずれてしまい、撮像面１５Ａ上で焦点を結ばない。この場合に、光軸Ｌｃの中心に近い中央寄りの光のみを使用していれば、外側の光も使用する場合に比べて、焦点ずれに起因する撮像面１５Ａ上の受光レベルの低下を抑えることが可能（いわゆる、被写界深度が深くなる）となり、光学的な配置誤差の影響を受け難い光学系を構築できる。また、開口面積を狭くすることで、外乱光が撮像面１５Ａに入射し難くなるという効果も得られる。

＜実施形態７（請求項１、請求項２に相当）＞
本発明の実施形態７を図１７及び、図１８によって説明する。
実施形態１では、調整モードにおいて、投光量の調整を自動調整することとした。すなわち、計測対象となる走査線Ｌについて、有効画素の連続数Ｎを第二データ処理部２３で算出するとともに、その結果を信号Ｓｄを通じて制御部２０に送信することととした。そして、制御部２０では、算出された有効画素の連続数Ｎと閾値とを比較して、有効画素の連続数Ｎが閾値を等しくなるように、投光量を自動的に増減させる処理を行なうようにした。

これに対して、実施形態７では、有効画素の連続数Ｎを第二データ処理部２３で算出するとともに、その結果を信号Ｓｄを通じて制御部２０に送信する点は共通しているが、その後の処理が異なっており、投光量の調整を手動で行なうようにしている。

図１７は、実施形態７に適用された表面形状検出器（変位センサ）Ｔの電気的構成を示すブロック図であって、このものでは、実施形態１の表面形状検出装置Ｔに対してモニタ６１、感度調整スイッチ６３を新たに追加している。尚、モニタが本発明（請求項１に記載の発明）の表示手段に相当し、感度調整スイッチが本発明（請求項１に記載の発明）の感度調整手段に相当するものである。

そして、制御部２０は、信号Ｓｄを通じて有効画素の連続数Ｎが入力されると、モニタ６１に対して表示制御信号Ｓｆを出力し、モニタ６１上に閾値と共に有効画素の連続数Ｎを表示させる。これにより、モニタ６１上には、例えば、図１８に示すように、閾値と有効画素の連続数Ｎが数字表示される。

一方、感度調整スイッチ６３は、例えば、回転操作可能な回転操作子（いわゆるボリューム）より構成され、操作量に応じた制御信号Ｓｖを出力するように構成されている。そして、制御部２０は感度調整スイッチ６３から出力された制御信号Ｓｖを受信すると、制御信号Ｓｖから操作量を読み取って、実施形態１の場合と同じ要領（ＰＷＭ信号のデューティ比のＯＮ時間、ＯＦＦ時間の割合を変更する）で投光量を増減調整する。

これにより、作業者はモニタ６１の表示を参照しつつ、感度調整スイッチ６３を操作することで、撮像面１５Ａに入光される光の光量を調整することが出来る。

尚、この実施形態７においても、操作パネル２６には設定変更スイッチ２８が設けられており、調整モードにおいて、計測対象となる走査線Ｌを、その数も含めて任意に設定（変更）することが可能になっている。そして、計測対象として複数の走査線Ｌが選択された場合には、各走査線Ｌの有効画素の連続数の平均値がモニタ６１に表示される。

＜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）実施形態１では、投光量を増減させて撮像面に対する入光量の調整を行なう例を示し、実施形態６では絞り部の開口面積を変えることで撮像面に対する入光量の調整を行なう例を示したが、撮像面に対する入光量を調整することが出来るものであればよく、例えば、これらを組み合わせて調整を行なうものであってもよい。

（２）実施形態７では、モニタに対する閾値、有効画素の連続数の表示態様として、数字表示させる表示例を挙げたが、表示態様はこれに限定されるものではなく、閾値と有効画素の連続数との差を視覚的に捉えることが可能であればよく、例えば、図１９に示すように、閾値並びに有効画素の連続数を、その数字の大きさに応じた線の幅として表示させてもよい。

実施形態１に係る表面形状検出器の電気的構成を示すブロック図 調整モードにおける処理の流れを示すフローチャート図 撮像面上に形成された照射像を示す図 走査線Ｌ１０上の受光分布を示す図 操作パネルの平面図 実施形態２に係る表面形状検出器の電気的構成を示すブロック図 操作パネルの平面図 実施形態３に係る表面形状検出器において、計測対象となる走査線（初期設定）を示す図 実施形態４に係る表面形状検出器において、計測対象となる走査線を決定する手順を示すフローチャート図 ピーク画素の位置を示す図 サンプルワークに光が照射される様子を示す図 実施形態５に係る表面形状検出器において、計測対象となる走査線を決定する手順を示すフローチャート図 撮像面上に外乱光の入射があった状態を示す図 実施形態６に係る表面形状検出器の電気的構成を示すブロック図 撮像面上に入光する光量を絞りによる変更する図 絞りの効果を示す図 実施形態７に係る表面形状検出器の電気的構成を示すブロック図 モニタ上に閾値並びに、有効画素の連続数が表示された状態を示す図 閾値、並びに有効画素の連続数について、他の表示態様を示す図 表面形状検出器の検出原理を示す図（従来例） 同じく、表面形状検出器の検出原理を示す図（従来例） 走査線Ｌ１０における受光分布を示す図

符号の説明

１１…レーザ光源（投光手段）
１３…レーザ駆動回路
１５…二次元ＣＣＤ（二次元撮像素子）
１７…ＣＣＤ駆動回路（受光処理手段）
２０…制御部（制御手段）
２１…第一データ処理部
２３…第二データ処理部（走査線設定手段、連続数計測手段）
２７…モード切替スイッチ(モード切替手段）

Claims (9)

1. 対象物体に線状の光を斜め方向から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で反射した線状の反射光を受光可能な撮像面を有する二次元撮像素子と、
   前記二次元撮像素子の撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状をなす反射光を受光して形成される線状の照射像に直交する方向に沿った走査線毎に取り出す受光処理手段と、を備え、前記受光処理手段で取り出した各画素の受光信号レベルに基づいて前記対象物体の測定を行う変位センサにおいて、
   調整モード、或いは測定モードにモードの切替を行なうモード切替手段と、
   前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する走査線設定手段と、を備え、更に、
   前記調整モードが選択されているときに、
   前記走査線設定手段で計測対象として設定された走査線について、各画素の受光信号レベルと予め定められた基準レベルとを比較して前記受光信号レベルが前記基準レベル以上となる有効画素の連続数を計測する連続数計測手段と、
   前記連続数計測手段で計測された連続数を表示する表示手段と、
   前記撮像面に対する入光感度の調整を可能とする感度調整手段とを備え、
   前記測定モードが選択されたときには、調整後の入光感度で前記対象物体の測定を行なうことを特徴とする変位センサ。
2. 前記走査線設定手段により前記計測対象の走査線として前記撮像面上の走査線から少なくとも二以上の走査線を選択可能とされ、
   前記連続数計測手段は、選択された各走査線のそれぞれについて有効画素の連続数を算出するとともに、これら連続数の平均値を算出し、
   前記表示手段は、前記連続数の平均値を表示することを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。
3. 対象物体に線状の光を斜め方向から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で反射した線状の反射光を受光可能な撮像面を有する二次元撮像素子と、
   前記二次元撮像素子の撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状をなす反射光を受光して形成される線状の照射像に直交する方向に沿った走査線毎に取り出す受光処理手段と、を備え、前記受光処理手段で取り出した各画素の受光信号レベルに基づいて前記対象物体の測定を行う変位センサにおいて、
   調整モード、或いは測定モードにモードの切替を行なうモード切替手段と、
   前記走査線のうち少なくとも一以上の走査線を計測対象として設定する走査線設定手段と、を備え、更に、
   前記調整モードが選択されているときに、
   前記走査線設定手段で計測対象として設定された走査線について、各画素の受光信号レベルと予め定められた基準レベルとを比較して前記受光信号レベルが前記基準レベル以上となる有効画素の連続数を計測する連続数計測手段と、
   前記連続数計測手段により計測される前記有効画素の連続数が所定値に近づくように、前記撮像面に対する入光感度の調整を行なう制御手段と、を備え、
   前記測定モードが選択されたときには、調整後の入光感度で前記対象物体の測定を行なうことを特徴とする変位センサ。
4. 前記走査線設定手段により前記計測対象の走査線として前記撮像面上の走査線から少なくとも二以上の走査線を選択可能とされ、
   前記連続数計測手段は、選択された各走査線のそれぞれについて有効画素の連続数を算出するとともに、これら連続数の平均値を算出し、
   前記制御手段は、前記連続数の平均値が前記所定値に近づくように前記入光感度の調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の変位センサ。
5. 前記所定値を設定変更可能な所定値設定変更手段を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の変位センサ。
6. 前記撮像面の中心付近の走査線と両端付近の走査線とが前記計測対象の走査線として設定されていることを特徴とする請求項２、請求項４、請求項５のいずれかに記載の変位センサ。
7. 前記調整モードで、
   前記投光手段によって線状の光を前記対象物体に向けて出射する投光処理と、
   前記対象物体で反射された反射光を受光した前記二次元撮像素子の各画素からその受光信号を前記走査線毎に取り出す受光処理と、を行なうとともに、
   前記走査線設定手段は、
   各走査線について前記受光信号レベルがピーク値をとるピーク画素を検出するピーク画素検出処理と、
   各走査線上におけるピーク画素の位置が隣接する走査線間で略同位置となる状態が連続する区間を抽出する区間選択処理とを行ない、抽出された区間の走査線の中から、前記計測対象となる走査線を定めることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の変位センサ。
8. 前記調整モードで、
   前記投光手段による投光を停止させた状態で前記二次元撮像素子の各画素から受光信号を前記走査線毎に取り出す外乱光検出処理を行なうとともに、
   前記走査線設定手段は、各画素の前記受光信号レベルに基づいて、外乱光の入射の有無を各走査線ごとにそれぞれ判別し、
   外乱光の入射がないと判定された走査線の中から、前記計測対象となる走査線を定めることを特徴とする請求項１ないし請求項６に記載の変位センサ。
9. 前記二次元撮像素子の前面に配置される受光レンズと、
   前記受光レンズと前記二次元撮像素子との間に配されて、前記受光レンズで収束されつつ前記二次元撮像素子の撮像面に向かう光を通過させる開口を有する絞り手段と、
   前記絞り手段の開口面積を調整することで前記入光感度の調整機能を担う開口面積調整手段と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の変位センサ。

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