TWI667464B - 光學測量裝置及光學測量方法 - Google Patents

光學測量裝置及光學測量方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光學測量裝置及光學測量方法，可容易地去除在對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。光學測量裝置100具備：光源10，發出光；光接收部40，檢測由對象物TA反射的反射光的光接收量；測量部51，根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置100至對象物TA為止的距離；以及檢測部52，檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的一部分。

Description

光學測量裝置及光學測量方法
本發明是有關於一種光學測量裝置及光學測量方法。
作為此種光學測定裝置，已知有如下者，其具備：光接收部，接收從投光部所投射的光並輸出對應於光接收量的信號；設定部件，設定用於檢測測定對象物的邊緣位置的閥值；以及邊緣提取部件，將根據光接收部的輸出信號所獲得的光接收量分佈與由設定部件所設定的閥值的交點的位置作為大概邊緣位置來求出(參照專利文獻1)。在此光學測定裝置中，使用者一面觀看監視裝置的顯示部，一面在光接收量分佈的最高水準與最低水準之間設定閥值，由此將光接收量分佈與閥值的交點位置作為大概邊緣位置來求出。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-277207號公報。
此處，當測量從裝置至對象物為止的距離時，例如在對象物的端部的距離有時變成比實際的距離明顯高的值(超越值)。在此情況下，裝置的利用者恐存在有不小心使用到所測量的距離中產生的明顯高的值、即雜訊是與實際的距離不同的值的擔憂。
為了去除所測量的距離中產生的雜訊，現有技術是事先設定針對光接收量的閥值，當測量到距離時，在來自對象物的反射光的光接收量低於此閥值的情況下，去除所測量到的距離。
但是，除對象物的種類以外，反射光的光接收量也會根據距離的測量週期、裝置或對象物移動時的移動速度等測量條件而大幅度變化。因此，在現有技術的方法中，必須針對每個對光接收量造成影響的測量條件設定閥值，而難以去除在對象物的端部所測量的距離中可能產生的雜訊。
因此，本發明的目的在於提供一種可容易地去除在對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊的光學測量裝置及光學測量方法。
本發明的一實施形態的光學測量裝置具備：光源，發出光；光接收部，檢測由對象物反射的反射光的光接收量；測量部，根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置至對象物為止的距離；以及檢測部，檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的一部分。
根據此實施形態，得以檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的一部分。此處，本發明的發明者發現每單位時間的光接收量與單純的光接收量相比，因測量條件所引起的變化少，在每種對象物中大致為固定的值。因此，藉由根據反射光的每單位時間的光接收量，而不針對每個測量條件設定閥值，可檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的一部分，當檢測到此對象物的一部分時，可去除所測量的距離。因此，可容易地去除在此對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。
在所述實施形態中，當檢測部檢測到對象物的一部分時，測量部也可以不測量距離。
根據此實施形態，當檢測部檢測到對象物的一部分時，不測量距離。由此降低利用者使用對象物的一部分中的距離中可能產生的雜訊的值的風險。
在所述實施形態中，光包含多個波長成分，所述光學測量裝置進一步具備有光學系統，所述光學系統使光產生沿著光軸方向的色差，並將產生了色差的光照射至對象物上，且將反射光聚光，光接收部可針對每個波長成分檢測光接收量。
根據此實施形態，使包含多個波長成分的光產生沿著光軸方向的色差，並將產生了色差的光照射至對象物上，且將由對象物反射的反射光聚光，從而可針對每個波長成分檢測光接收量。由此，可容易地實現白色共焦方式的光學測量裝置，所述光 學測量裝置能去除在對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。
在所述實施形態中，測量部也可以根據反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量距離。
根據此實施形態，根據反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量距離。由此，在反射光的每個波長成分的光接收量分佈中，可抑制峰值以外的波長成分對距離造成的影響，並根據焦點聚集於對象物的峰值的光接收量來測量距離。因此，可穩定且高精度地測量從光學測量裝置至對象物為止的距離。
在所述實施形態中，也可以進一步具備設定部，所述設定部在檢測部未檢測到對象物的一部分時，根據反射光的每單位時間的光接收量來設定閥值。
根據此實施形態，在未檢測到對象物的一部分時，根據反射光的每單位時間的光接收量來設定閥值。此處，本發明的發明者發現，對象物的一部分中的反射光的每單位時間的光接收量，在每種對象物的材料中大致固定，且相較於對象物的一部分以外的反射光的每單位時間的光接收量為十分小的值。因此，藉由根據未檢測到對象物的一部分時、即為對象物的一部分以外時的反射光的每單位時間的光接收量設定為閥值，並對此閥值與反射光的每單位時間的光接收量進行比較，由此可容易地檢測對象物的一部分。
在所述實施形態中，也可以是當檢測部未檢測到對象物的一部分時，設定部將反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值，當反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於閥值時，檢測部可檢測對象物的一部分。
根據此實施形態，未檢測到對象物的一部分時，將反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值。另外，當每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於閥值時，可檢測對象物的一部分。此處，本發明的發明者發現在對象物的一部分的反射光的光接收量分佈中，焦點聚集於對象物的一部分的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量在每種對象物的材料中大致固定，在對象物的一部分以外的反射光的光接收量分佈中，為比焦點聚集於此一部分以外的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10小的值。因此，將未檢測到對象物的一部分時、即為對象物的一部分以外時的反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值，並對此閥值與反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量進行比較，由此可更容易地檢測對象物的一部分。
另外，本發明的另一實施形態的光學測量方法是光學測 量裝置所使用的光學測量方法，其包括：光源發出光的步驟；光接收部檢測由對象物反射的反射光的光接收量的步驟；測量部根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置至對象物為止的距離的測量步驟；以及檢測部檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的一部分的步驟。
根據此實施形態，根據反射光的每單位時間的光接收量，檢測對象物的一部分。此處，本發明的發明者發現每單位時間的光接收量與單純的光接收量相比，因測量條件所引起的變化較少，在每種對象物中大致為固定的值。因此，藉由根據反射光的每單位時間的光接收量，而不針對每個測量條件設定閥值，可檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的一部分，當檢測到此對象物的一部分時，可去除所測量的距離。因此，可容易地去除在此對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。
在所述實施形態中，測量步驟也可以包括在檢測對象物的一部分的步驟中，當檢測部檢測到對象物的一部分時，測量部不測量距離。
根據此實施形態，當檢測部檢測到對象物的一部分時，不測量距離。由此降低利用者使用對象物的一部分中的距離中可能產生的雜訊的值的風險。
在所述實施形態中，也可以是光包含多個波長成分，所述光學測量方法進一步具備光學系統使光產生沿著光軸方向的色 差，並將產生了色差的光照射至對象物上，且光學系統英將反射光聚光的步驟，光接收部可針對每個波長成分檢測光接收量。
根據此實施形態，使包含多個波長成分的光產生沿著光軸方向的色差，並將產生了色差的光照射至對象物上，且將由對象物反射的反射光聚光，從而可針對每個波長成分檢測光接收量。由此，可容易地實現白色共焦方式的光學測量方法，所述光學測量方法能去除在對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。
在所述實施形態中，測量步驟也可以包括測量部根據反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量距離。
根據此實施形態，根據反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量距離。由此，在反射光的每個波長成分的光接收量分佈中，可抑制峰值以外的波長成分對距離造成的影響，並根據焦點聚集於對象物的峰值的光接收量來測量距離。因此，可穩定且高精度地測量從光學測量裝置至對象物為止的距離。
在所述實施形態中，也可以進一步包括在檢測對象物的一部分的步驟中，檢測部未檢測到對象物的一部分時，設定部根據反射光的每單位時間的光接收量來設定閥值的設定步驟。
根據此實施形態，當未檢測到對象物的一部分時，根據反射光的每單位時間的光接收量來設定閥值。此處，本發明的發 明者發現對象物的一部分中的反射光的每單位時間的光接收量在每種對象物的材料中大致固定，且相較於對象物的一部分以外的反射光的每單位時間的光接收量為十分小的值。因此，藉由根據未檢測到對象物的一部分時、即為對象物的一部分以外時的反射光的每單位時間的光接收量的設定為閥值，並對此閥值與反射光的每單位時間的光接收量進行比較，由此可容易地檢測對象物的一部分。
在所述實施形態中，也可以是設定步驟包括在檢測對象物的一部分的步驟中，當檢測部未檢測到對象物的一部分時，設定部將反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值，檢測對象物的一部分的步驟包括當反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於閥值時，檢測部檢測對象物的一部分。
根據此實施形態，當未檢測到對象物的一部分時，將反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值。另外，當反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於閥值時，可檢測對象物的一部分。此處，本發明的發明者發現在對象物的一部分的反射光的光接收量分佈中，焦點聚集於對象物的一部分的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量在每種對象物的材料中大致固定，在對象物的一部分以外的反射光 的光接收量分佈中，為比焦點聚集於此一部分以外的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10小的值。因此，將未檢測到對象物的一部分時、即為對象物的一部分以外時的反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值，並對此閥值與反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量進行比較，由此可更容易地檢測對象物的一部分。
根據本發明，可提供一種可容易地去除在對象物的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊的光學測量裝置及光學測量方法。
10‧‧‧光源
20‧‧‧導光部
21‧‧‧第1纜線
22‧‧‧第2纜線
23‧‧‧：第3纜線
24‧‧‧光耦合器
30‧‧‧感測器頭
31‧‧‧準直透鏡
32‧‧‧衍射透鏡
33‧‧‧物鏡
40‧‧‧光接收部
41‧‧‧準直透鏡
42‧‧‧衍射光柵
43‧‧‧調整透鏡
44‧‧‧光接收感測器
45‧‧‧處理電路
50‧‧‧控制部
51‧‧‧測量部
52‧‧‧檢測部
53‧‧‧設定部
60‧‧‧顯示部
100‧‧‧光學測量裝置
L1、L2‧‧‧光
TA‧‧‧對象物
圖1是例示本實施方式的光學測量裝置的概略結構圖。
圖2是例示所測量的距離與每單位時間的光接收量的關係圖。
圖3是例示本實施方式的光學測量裝置所測量的距離與現有實施例的光學測量裝置所測量的距離的關係的圖表。
圖4是例示感測器頭的移動速度為5[mm/s]、測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。
圖5是例示感測器頭的移動速度為5[mm/s]、測量週期為1[ms]時所測量的距離的圖表。
圖6是例示感測器頭的移動速度為5[mm/s]、測量週期為 500[μs]時所測量的距離的圖表。
圖7是例示感測器頭的移動速度為1[mm/s]、測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。
圖8是例示感測器頭的移動速度為1[mm/s]、測量週期為1[ms]時所測量的距離的圖表。
圖9是例示感測器頭的移動速度為1[mm/s]、測量週期為500[μs]時所測量的距離的圖表。
圖10是例示感測器頭的移動速度為5[mm/s]、測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。
參照隨附圖式對本發明的適宜的實施方式進行說明。再者，在各圖中，標注同一個符號者具有同一或相同的構成。
首先，參照圖1對本實施方式的光學測量裝置的構成進行說明。圖1是例示本實施方式的光學測量裝置100的概略構成的圖。
如圖1所示，光學測量裝置100具備：光源10、導光部20、感測器頭30、光接收部40、控制部50、及顯示部60。光學測量裝置100以規定的測量週期測量從此裝置，具體而言，從感測器頭30至對象物TA為止的距離。光學測量裝置100也可以測量將某一位置作為基準的距離的變化、即位移。
光源10以發出包含多個波長成分的光的方式構成。光源10根據從控制部50輸入的控制信號而動作，例如根據控制信號而 變更光的光量。光源10例如包含白色發光二極體(LightEmittingDiode，LED)所構成，且產生白色光。但是，光源10所發出的光只要是包含覆蓋光學測量裝置100中所要求的距離範圍的波長範圍的光即可，並不限定於白色光。
導光部20是用於傳播光者。導光部20例如具備：第1纜線(cable)21、第2纜線22、第3纜線23、及光耦合器24。
第1纜線21的一端(圖1中為左端)與光源10進行光學連接。第2纜線22的一端(圖1中為右端)與感測器頭30進行光學連接。第3纜線23的一端(圖1中為左端)與光接收部40進行光學連接。第1纜線21的另一端(圖1中為右端)及第3纜線23的另一端(圖1中為右端)、與第2纜線22的另一端(圖1中為左端)經由光耦合器24而進行光學耦合。
光耦合器24將從第1纜線21所射入的光傳送至第2纜線22中，並且將從第2纜線22所射入的光分割後分別傳送至第1纜線21及第3纜線23中。再者，藉由光耦合器24而從第2纜線22傳送至第1纜線21中的光在光源10中終止。
光耦合器24例如包含熔接延伸型(熔融延伸型)的光耦合器所構成。另一方面，第1纜線21、第2纜線22、及第3纜線23例如分別包含光纖。各光纖可以是具有單一的芯的單芯，也可以是具有多個芯的多芯。
感測器頭30是用於將光照射至對象物TA上者。另外，感測器頭30也是用於將來自對象物TA的反射光聚光者。感測器 頭30例如具備：準直透鏡31、衍射透鏡32、及物鏡33。
準直透鏡31以將從第2纜線所射入的光轉換成平行光的方式構成。衍射透鏡32以使平行光產生沿著光軸方向的色差的方式構成。物鏡33以將產生了色差的光集中照射至對象物TA上的方式構成。由於藉由衍射透鏡32來產生軸上色差，因此從物鏡33照射的光針對每一波長而在不同的距離(位置)處具有焦點。
在圖1所示的實施例中，表示了焦距相對長的第1波長的光L1、及焦距相對短的第2波長的光L2。第1波長的光L1的焦點在對象物TA的表面上聚集(聚焦)，另一方面，第2波長的光L2的焦點在對象物TA的跟前聚集(聚焦)。
由對象物TA的表面反射的光穿過物鏡33及衍射透鏡32後，由準直透鏡31來聚光，並射入第2纜線22中。反射光中的第1波長的光L1的焦點在成為共焦的第2纜線22的端面上聚集，其大部分射入第2纜線22中。另一方面，其他波長的光的焦點在第2纜線22的端面上未聚集，而不射入第2纜線22中。射入第2纜線22中的反射光的一部分藉由光耦合器24來傳送至第3纜線23中，並射出至光接收部40中。
當第2纜線22為光纖時，第2纜線22的芯相當於針孔。因此，藉由減小光纖的芯直徑，將反射光聚光的針孔變小，可穩定地檢測焦點聚集於對象物TA的表面上的波長的光。
另外，本實施方式的感測器頭30相當於本發明的“光學系統”的一實施例。
光接收部40是用於檢測由對象物TA的表面反射並由感測器頭30聚光的反射光的光接收量者。光接收部40例如具備：準直透鏡41、衍射光柵42、調整透鏡43、光接收感測器44、及處理電路45。
準直透鏡41以將從第3纜線所射入的光轉換成平行光的方式構成。衍射光柵42以將此平行光針對每個波長成分進行分光(分離)的方式構成。調整透鏡43以調整經分光的波長不同的光的光點直徑的方式構成。
光接收感測器44以對於經分光的光可針對每個波長成分檢測光接收量的方式構成。光接收感測器44包含多個光接收元件所構成。各光接收元件對應於衍射光柵42的分光方向而一維地排列。由此，各光接收元件對應於經分光的各波長成分的光來配置。再者，各光接收元件也可以在包含衍射光柵42的分光方向的檢測面上二維地排列。
各光接收元件根據從處理電路45輸入的控制信號，與在規定的曝光時間的期間內所接收的光的光接收量相應地蓄積電荷。而且，各光接收元件根據從處理電路45輸入的控制信號，在曝光時間以外、即非曝光時間的期間內輸出與所蓄積的電荷相應的電信號。由此，在曝光時間內所接收的光接收量被轉換成電信號。
處理電路45以對利用光接收感測器44的光接收進行控制的方式構成。另外，在處理電路45中，以對從光接收感測器44 的各光接收元件輸入的電信號進行輸出至控制部50的信號處理的方式構成。處理電路45例如包含放大電路與類比/數位(Analog-to-Digital，A/D)轉換電路所構成。放大電路將從各光接收元件所輸入的電信號分別以規定的增益放大。而且，A/D轉換電路對經放大的各光接收元件的電信號進行標本化、量子化、及符號化來轉換成數位信號。由此，各光接收元件所檢測到的光接收量被轉成數位值。
控制部50以對光學測量裝置100的各部的動作進行控制的方式構成。控制部50例如包含中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)等微處理器、及唯讀記憶體(ReadOnlyMemory，ROM)、隨機存取記憶體(RandomAccessMemory，RAM)、緩衝記憶體等記憶體所構成。控制部50以例如具備測量部51、檢測部52、及設定部53作為其功能結構。
測量部51以根據反射光的光接收量測量從光學測量裝置100至對象物TA為止的距離，詳細而言，從感測器頭30至對象物TA為止的距離的方式構成。在圖1所示的實施例中，此距離為Z軸方向的距離。具體而言，測量部51從由光接收感測器44的各光接收元件所輸出的電信號中獲得對象物TA的反射光的每個波長成分的光接收量分佈。而且，測量部51根據此光接收量分佈中的峰值的波長來測量距離。
如上所述，由於從感測器頭30至焦點聚集的點為止的距 離會根據波長而不同，因此從光接收感測器44所獲得的光接收量分佈中的峰值的波長是從感測器頭30照射，且為焦點在對象物TA上聚集的光的波長。而且，此波長對應於從感測器頭30至對象物TA為止的距離。在圖1所示的實施例中，焦點在對象物TA的表面上聚集的第1波長的光L1被顯示為光接收量分佈的峰值的波長。
波長與距離的關係(對應)事先存儲在控制部50的記憶體等中。測量部51藉由參照此關係，而根據反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分來測量距離。由此，在反射光的每個波長成分的光接收量分佈中，可抑制峰值以外的波長成分對距離造成的影響，並根據焦點聚集於對象物TA的峰值的波長成分來測量距離。因此，可穩定且高精度地測量從光學測量裝置100至對象物TA為止的距離。
檢測部52以檢測反射光的每單位時間的光接收量小於後述的閥值的對象物TA的端部的方式構成。每單位時間的光接收量是以光接收量除以曝光時間來求出。
此處，參照圖2及圖3並說明對象物TA的端部的檢測。圖2是例示所測量的距離與每單位時間的光接收量的關係圖。在圖2的圖表中，橫軸為圖1中所示的X軸方向的位置，一側的縱軸(圖2中為左側的縱軸)為利用光學測量裝置100所測量的距離，另一側的縱軸(圖2中為右側的縱軸)為光接收量/曝光時間。圖3是例示本實施例中光學測量裝置100所測量的距離與現有實 施例的光學測量裝置所測量的距離的關係的圖表。在圖3中，橫軸為圖1中所示的X軸方向的位置，縱軸為利用光學測量裝置100或現有實施例的光學測量裝置所測量的距離。另外，圖2及圖3中的距離是指相對於對象物TA，使感測器頭30或現有實施例中的感測器頭在圖1中所示的X軸方向上移動來測量。
如圖2所示，在對象物TA的一側的端部(圖2中為左端部)，在由虛線表示的測量部51所測量的距離中產生了雜訊(超越值)。另一方面，由實線表示的光接收量/曝光時間、即每單位時間的光接收量在此一側的端部大致為固定的值。此處，發明者發現每單位時間的光接收量與單純的光接收量相比，因測量條件所引起的變化較少，在每種對象物中大致為固定的值。因此，藉由根據反射光的每單位時間的光接收量，而不針對每個測量條件設定閥值，可檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的端部，當檢測到對象物TA的端部時，可去除所測量的距離。因此，可容易地去除在對象物TA的端部所測量的距離中可能產生的雜訊。
測量部51以如下方式構成：當檢測部52檢測到對象物TA的端部時，不測量從感測器頭30至對象物TA為止的距離。此情況例如藉由如下方式來實現：當檢測部52檢測到對象物TA的端部時，測量部51不測量距離，而輸出基準值，在一實施例中以輸出“零”的方式來實現。又或者，也可以藉由如下方式來實現：當檢測部52檢測到對象物TA的端部時，測量部51使所測量的距 離存儲在記憶體等中而留下記錄，另一方面，不對顯示部60輸出。
如圖3所示，以虛線表示的現有實施例的光學測量裝置所測量的距離在一部分的範圍內產生了雜訊(超越值)。另一方面，以實線表示的光學測量裝置100所測量的距離在此範圍內不顯示測量部51所測量的距離。如此，當檢測部52檢測到對象物TA的端部時，測量部51不測量距離，由此降低利用者使用對象物TA的端部的距離中可能產生的雜訊的值的風險。
回到圖1的說明，設定部53以下列方式構成：當檢測部52未檢測到對象物TA的端部時，根據對象物TA的反射光的每單位時間的光接收量來設定閥值。由設定部53所設定的閥值應用於例如在檢測部52未檢測到端部的對象物(以下，稱為“第1對象物”)之後，進行測量距離、且材料與第1對象物相同的對象物(以下，稱為“第2對象物”)。但是，由設定部53所設定的閥值也可以應用於與檢測部52未檢測到端部的對象物相同的對象物。
在藉由設定部53來設定閥值的情況下，當材料與第1對象物相同的第2對象物的反射光的每單位時間的光接收量小於閥值時，檢測部52也可以檢測第2對象物的端部。此處，發明者發現對象物的端部的反射光的每單位時間的光接收量在每種對象物的材料中大致固定，且相較於對象物的端部以外的反射光的每單位時間的光接收量為十分小的值。因此，藉由根據未檢測到第1對象物的端部時、即為第1對象物的端部以外時的反射光的每單 位時間的光接收量的設定為閥值，並對此閥值與相同材料的第2對象物的反射光的每單位時間的光接收量進行比較，由此可容易地檢測第2對象物的端部。
另外，設定部53也可以根據反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量來設定閥值。
例如，當檢測部52未檢測到第1對象物的端部時，設定部53也可以將第1對象物的反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值。在此情況下，當第2對象物的反射光的每個波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於閥值的時，檢測部52也可以檢測第2對象物的端部。此處，發明者發現在對象物的端部的反射光的光接收量分佈中，焦點聚集於對象物的端部的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量在每種對象物的材料中大致固定，在對象物的端部以外的反射光的光接收量分佈中，為比焦點聚集於此端部以外的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10小的值。因此，將未檢測到第1對象物的端部時、即為第1對象物的端部以外時的反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為閥值，並對此閥值與相同材料的第2對象物的反射光的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量進行比較，由此可更容易地檢測第2對象物的端部。
顯示部60以顯示所測量的距離的方式構成。顯示部60 也能夠進一步以顯示設定內容、動作狀態、通信狀態等的方式構成。顯示部60例如包含多位數的七段顯示器或十一段顯示器、及利用多種顏色進行發光的顯示燈所構成。
繼而，參照圖4~圖9並對多個不同的測量條件下的光學測量裝置100的測量結果進行說明。圖4是例示感測器頭30的移動速度為5[mm/s]、測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。圖5是例示感測器頭30的移動速度為5[mm/s]、測量週期為1[ms]時所測量的距離的圖表。圖6是例示感測器頭30的移動速度為5[mm/s]、測量週期為500[μs]時所測量的距離的圖表。圖7是例示感測器頭30的移動速度為1[mm/s]、測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。圖8是例示感測器頭30的移動速度為1[mm/s]、測量週期為1[ms]時所測量的距離的圖表。圖9是例示感測器頭30的移動速度為1[mm/s]、測量週期為500[μs]時所測量的距離的圖表。在各圖中，橫軸為圖1中所示的X軸方向的位置，縱軸為利用光學測量裝置100所測量的距離。另外，感測器頭30的移動方向為圖1中所示的X軸方向，對象物TA包含不銹鋼(SUS)作為其材料。進一步，為了進行比較，以虛線表示利用現有實施例的光學測量裝置所測量的距離。
如圖4~圖9所示，以虛線表示的現有實施例的光學測量裝置所測量的距離在各個測量條件下，在被認為是對象物的端部的一部分的範圍內產生了雜訊(超越值)。相對於此，以實線表示的光學測量裝置100所測量的距離在此範圍內不測量距離。在圖4 ~圖9中，均對相同材料的對象物TA的距離進行測量，因此關於設定部53所設定的閥值，即便是不同的測量條件，檢測部52也使用相同的閥值來檢測對象物TA的端部。
繼而，參照圖10並說明光學測量裝置100對於不同材料的對象物TA的測量結果。圖10是例示感測器頭30的移動速度為5[mm/s]，測量週期為5[ms]時所測量的距離的圖表。即，圖10是在與所述圖4相同的測量條件下進行測量的圖表。在圖10中，橫軸為圖1中所示的X軸方向的位置，縱軸為利用光學測量裝置100所測量的距離。另外，感測器頭30的移動方向為圖1中所示的X軸方向，對象物TA包含玻璃作為其材料。進一步，為了進行比較，以虛線表示利用現有實施例的光學測量裝置所測量的距離。
如圖10所示，以實線表示的光學測量裝置100所測量的距離與圖4~圖9同樣地，在被認為是對象物的端部的範圍內不測量距離。在圖10中，對材料與圖4~圖9的實施例不同的對象物TA的距離進行測量，因此設定部53設定與圖4~圖9的實施例不同的閥值。檢測部52使用此與圖4~圖9的實施例中不同的閥值來檢測對象物TA的端部。
在本實施方式中，表示了檢測部52檢測對象物TA的端部的實施例，但並不限定於此。只要是反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的一部分，則檢測部52也可以檢測例如對象物TA的凹凸或傷痕等。
另外，在本實施方式中，表示了光學測量裝置100為白 色共焦方式的實施例，但並不限定於此。光學測量裝置也可以是例如三角測距方式。在此情況下，光學測量裝置只要具備如下各部即可：光源，發出光；光接收部，檢測由對象物TA反射的反射光的光接收量；測量部，根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置至對象物TA為止的距離；以及檢測部，檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的端部。
如以上述，在本實施型態中，得以檢測到反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物的端部。此處，本發明的發明者發現每單位時間的光接收量與單純的光接收量相比，因測量條件所引起的變化較少，在每種對象物中大致為固定的值。因此，藉由根據反射光的每單位時間的光接收量，而不針對每個測量條件設定閥值，可檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的一部分，當檢測到對象物TA的端部時，可去除所測量的距離。因此，可容易地去除在對象物TA的一部分中所測量的距離中可能產生的雜訊。
以上所說明的實施方式是用於使本發明的理解變得容易者，並非用於對本發明加以限定來進行解釋者。實施方式所具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀及尺寸等並不限定於例示者，可適宜變更。另外，可將在不同的實施方式中所示的構成彼此部分地替換或組合。
(附記)
1.一種光學測量裝置100，其具備：光源10，發出光；光接收部40，檢測由對象物TA反射的反射光的光接收量；測量部51，根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置100至對象物TA為止的距離；以及檢測部52，檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的一部分。
7.一種光學測量方法，其是光學測量裝置100所使用的光學測量方法，其包括：光源10發出光的步驟；光接收部40檢測由對象物TA反射的反射光的光接收量的步驟；測量部51根據反射光的光接收量，測量從光學測量裝置100至對象物TA為止的距離的測量步驟；以及檢測部52檢測反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的對象物TA的一部分的步驟。

Claims (12)

  1. 一種光學測量裝置，其特徵在於包括：光源，發出光；光接收部，檢測由對象物反射的反射光的光接收量；測量部，根據所述反射光的光接收量，測量從所述光學測量裝置至所述對象物為止的距離；以及檢測部，檢測所述反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的所述對象物的一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學測量裝置，其中，當所述檢測部檢測到所述對象物的一部分時，所述測量部不測量所述距離。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的光學測量裝置，其中，所述光包含多個波長成分，所述光學測量裝置還包括光學系統，所述光學系統使所述光產生沿著光軸方向的色差，並將產生了色差的光照射至所述對象物上，且將所述反射光聚光，所述光接收部能夠針對每個所述波長成分檢測光接收量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光學測量裝置，其中，所述測量部根據所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量所述距離。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的光學測量裝置，其中，還包括設定部，所述設定部在所述檢測部未檢測所述對象物的一部分時，根據所述反射光的每單位時間的光接收量來設定所述閥值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光學測量裝置，其中，當所述檢測部未檢測到所述對象物的一部分時，所述設定部將所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為所述閥值，當所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於所述閥值時，所述檢測部檢測所述對象物的一部分。
  7. 一種光學測量方法，其是光學測量裝置所使用的光學測量方法，其特徵在於包括：光源發出光的步驟；光接收部檢測由對象物反射的反射光的光接收量的步驟；測量部根據所述反射光的光接收量，測量從所述光學測量裝置至所述對象物為止的距離的測量步驟；以及檢測部檢測所述反射光的每單位時間的光接收量小於閥值的所述對象物的一部分的步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光學測量方法，其中，所述測量步驟包括在檢測所述對象物的一部分的步驟中，當所述檢測部檢測到所述對象物的一部分時，所述測量部不測量所述距離。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述的光學測量方法，其中，所述光包含多個波長成分，所述光學測量方法還包括光學系統使所述光產生沿著光軸方向的色差，並將產生了色差的光照射至所述對象物上，且所述光學系統將所述反射光聚光的步驟，所述光接收部能夠針對每個所述波長成分檢測光接收量。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光學測量方法，其中，所述測量步驟包括所述測量部根據所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的光接收量來測量所述距離。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的光學測量方法，其中，還包括在檢測所述對象物的一部分的步驟中，當所述檢測部未檢測到所述對象物的一部分時，設定部根據所述反射光的每單位時間的光接收量來設定所述閥值的設定步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的光學測量方法，其中，所述設定步驟包括：在檢測所述對象物的一部分的步驟中，當所述檢測部未檢測到所述對象物的一部分時，所述設定部將所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量的1/10設定為所述閥值，檢測所述對象物的一部分的步驟包括當所述反射光的每個所述波長成分的光接收量分佈中的峰值的波長成分的每單位時間的光接收量小於所述閥值時，所述檢測部檢測所述對象物的一部分。
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