特許 6233953 検査装置、検査方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233953

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】検査装置、検査方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-137284(P2013-137284)

(22)【出願日】2013年6月28日

(65)【公開番号】特開2015-10959(P2015-10959A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年4月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】亀尾 成寿

(72)【発明者】

【氏名】杉本 喜一

(72)【発明者】

【氏名】大山 直樹

(72)【発明者】

【氏名】近藤 明生

(72)【発明者】

【氏名】塘中 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小出 康生

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０９７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２７９８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８５７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

２１／００−２１／３２

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御部と、
前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、
前記反射光の光量を取得する光センサと、
前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力算出部と、
前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報が、前記投射方位ごとに対応付けて記憶された位置強度対応テーブルと、
前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新する出力強度更新部と、
を備え、
前記レーザ出力算出部は、
１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光の出力強度を特定する
ことを特徴とする検査装置。

【請求項2】

前記出力強度更新部は、
前記２回目の走査時における前記投射方位ごとに対応する出力強度が、前記１回目の走査時における前記投射方位ごとに取得された前記光量と反比例する関係を有するように、前記投射方位ごとに、前記出力強度情報を更新する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記１回目の走査時において前記光センサが取得した前記光量に基づいて、同一の前記検査対象物について、前記撮像素子が取得する画像と異なる角度から撮像された第２の画像を取得する画像取得部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

互いに分離された２つの筐体であって、前記レーザ光の投射口を有する第１筐体と、前記反射光を取り込む前記撮像素子を有する第２筐体と、を備え、
前記撮像素子との相対的な位置関係が固定されながら前記第２筐体に配されるとともに、当該撮像素子と異なる領域の画像データを取得する第２の撮像素子と、
前記第２の撮像素子が取得する、前記第１筐体の表面に記されたマーカーが撮像された相対位置特定用画像に基づいて、前記撮像素子と、前記レーザ光の投射口との相対的な位置関係を特定する相対位置特定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の検査装置。

【請求項5】

レーザ光源がレーザ光を出射し、
レーザ投射制御部が、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行い、
撮像素子が、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得し、
光センサが、前記反射光の光量を取得し、
レーザ出力算出部が、１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定する
ことを特徴とする検査方法。

【請求項6】

レーザ光を出射するレーザ光源と、検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、前記反射光の光量を取得する光センサと、を備える検査装置のコンピュータを、
前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を前記検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御手段、
１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力強度特定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光を用いて検査対象物の表面形状を検査する検査装置、検査方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ光等を用いて物体の表面形状を計測する光学的三次元計測技術が広く用いられている。特に、投射されたレーザ光の検査対象物表面における反射光をカメラなどの撮像素子で取得して、三角測量原理により特定される反射位置を複数組み合わせることで、検査対象物の立体的表面形状を再現する手法が用いられている。

【0003】

この技術には、一般的に、シート光レーザと回転ミラーを用いてスリット光を走査する方式が用いられている。また、２次元走査型のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーを用いることで、スリット光を走査させることができる。
ＭＥＭＳミラーは、自身が備える鏡面の向きを外部信号に応じて変更可能とする素子である。ＭＥＭＳミラーの鏡面で反射したレーザ光は、ＭＥＭＳミラーの鏡面の向きの変化に応じてその進行方向を変える。したがって、このＭＥＭＳミラーの鏡面を適切に制御することで、レーザ光を、検査対象物表面上において二次元的に走査させることができる。
特に、薄いシート状に加工されたスリット光をＭＥＭＳミラーで走査させ、これにより取得される検査対象物の輪郭を組み合わせて表面形状全体の構成を再現する光切断法が知られている。

【0004】

また、上述のようなＭＥＭＳミラーを用いてレーザ光を走査する技術に関連する技術として、さらに、走査処理とともにレーザ光の出力強度を制御する技術が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−５２３２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述の光切断法には以下のような課題があった。
例えば、１本のスリット光を検査対象物のある部分に投射した際、その表面上でスリット光が反射し、１ライン分の輪郭を取得できる。このとき、その１ライン分の輪郭上において対象面までの距離や面の向き、反射率がほぼ同じであれば等しい光量の反射光が撮像素子に投影される。しかしながら、検査対象物表面のその１ライン分における対象面までの距離や面の向き、または、表面材質が異なる影響で、１ライン分の輪郭上における反射光の光量が部分的に大きく異なる場合がある。

【0007】

このように、反射光の光量が１輪郭上の一部分で大きく異なると、撮像素子に投影された画像データに基づいて表面形状の三次元データを正しく取得できない場合がある。例えば、検査対象物表面の一部で反射率が極めて高かった場合、その部分において光量の大きい反射光が発生し、想定しない他の表面部分を撮像素子に投影する反射外乱光を増加させる要因となる。また、表面の一部で反射率が極めて低かった場合、撮像素子に入射する反射光の光量が足りず、その部分が三次元データとして反映されない場合がある。

【0008】

そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる検査装置、検査方法及びプログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御部と、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、前記反射光の光量を取得する光センサと、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力算出部と、前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報が、前記投射方位ごとに対応付けて記憶された位置強度対応テーブルと、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新する出力強度更新部と、を備え、前記レーザ出力算出部は、１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光の出力強度を特定することを特徴とする検査装置である。

【0011】

また本発明は、上述の検査装置において、前記出力強度更新部が、前記２回目の走査時における前記投射方位ごとに対応する出力強度が、前記１回目の走査時における前記投射方位ごとに取得された前記光量と反比例する関係を有するように、前記投射方位ごとに、前記出力強度情報を更新することを特徴とする。

【0012】

また本発明は、上述の検査装置において、前記１回目の走査時において前記光センサが取得した前記光量に基づいて、同一の前記検査対象物について、前記撮像素子が取得する画像と異なる角度から撮像された第２の画像を取得する画像取得部と、を備えることを特徴とする。

【0013】

また本発明は、上述の検査装置において、互いに分離された２つの筐体であって、前記レーザ光の投射口を有する第１筐体と、前記反射光を取り込む前記撮像素子を有する第２筐体と、を備え、前記撮像素子との相対的な位置関係が固定されながら前記第２筐体に配されるとともに、当該撮像素子と異なる領域の画像データを取得する第２の撮像素子と、前記第２の撮像素子が取得する、前記第１筐体の表面に記されたマーカーが撮像された相対位置特定用画像に基づいて、前記レーザ光の投射口と、前記撮像素子との相対的な位置関係を特定する相対位置特定部と、をさらに備えることを特徴とする。

【0014】

また本発明は、レーザ光源がレーザ光を出射し、レーザ投射制御部が、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行い、撮像素子が、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得し、光センサが、前記反射光の光量を取得し、レーザ出力算出部が、１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定することを特徴とする検査方法である。

【0015】

また本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、前記反射光の光量を取得する光センサと、を備える検査装置のコンピュータを、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を前記検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御手段、１回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、２回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力強度特定手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、検査対象物の表面形状をより正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係るレーザ投射制御部の機能を説明する図である。

【図3】第１の実施形態に係る位置強度対応テーブルの内容を示す図である。

【図4】第１の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第１の図である。

【図5】第１の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第２の図である。

【図6】第１の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。

【図7】第２の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。

【図9】第１の実施形態、第２の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。

【図10】第３の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。

【図11】第３の実施形態に係る計測ヘッドの構造を詳細に示した図である。

【図12】第３の実施形態に係る相対位置特定部の機能を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。この図において、符号１は検査装置である。

【0019】

図１に示すように、本実施形態による検査装置１は、検査装置本体部１０及び計測ヘッド２０を備えている。
検査装置本体部１０は、レーザ光を出力し、これを検査対象物Ｘの表面上において走査する制御を行う。また、検査装置本体部１０は、検査対象物Ｘの表面上に投射されたレーザ光の反射光を取り込んで、検査対象物Ｘの表面形状に関する情報を取得する。

【0020】

計測ヘッド２０は、検査対象物Ｘの周囲近辺に配され、検査装置本体部１０の制御に基づいて、レーザ光の投光、走査、及び、その反射光の取得を行う。
図１に示すように、計測ヘッド２０は、外部信号に応じて自らの鏡面角度を変化させることで、レーザ光の検査対象物Ｘへの投射方位を変更可能とするＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー２１を備えている。また、計測ヘッド２０は、検査対象物Ｘの表面におけるレーザ光の反射光を集光して画像データを取得する撮像素子２２を備えている。なお、ＭＥＭＳミラー２１及び撮像素子２２の配置関係は予め把握されており、三角測量の演算に用いられる。
図１に示すように、計測ヘッド２０は、検査装置本体部１０から信号線及び光ファイバを介して引き回された先に配される。これにより、例えば検査装置本体の挿入が困難な狭隘箇所であっても、計測ヘッド２０のみを検査対象物にまで引き回すことで観察可能となる。

【0021】

検査装置１は、以上のような構成により、検査対象物Ｘに対してレーザ光を投射し、その反射光を撮像素子で検知して、幾何学的関係から画像取得部と検査対象物Ｘまでの距離を求めることで、検査対象物Ｘ表面の三次元形状を測定する。

【0022】

次に、図１に示す検査装置本体部１０の機能構成について説明する。
まず、検査装置本体部１０は、レーザ光源１００、変換回路１０１、レーザ出力算出部１０２を備えている。
レーザ光源１００は、レーザダイオードで構成されるレーザ光の出射源である。レーザ光源１００は、レーザ出力算出部１０２が特定するレーザ光の出力強度を示す情報（出力強度情報）に応じて出射するレーザ光の出力強度を変更する。図１に示すように、レーザ光源１００から出射されたレーザ光は、光ファイバＦＡを介して計測ヘッド２０まで送出された後、レンズＬＡ、後述するＭＥＭＳミラー２１を介して、検査対象物Ｘへと投射される。なお、レーザ光源１００は、例えば、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード及び青色レーザダイオードを同時または切り替えて出射する構成としてもよい。
変換回路１０１は、レーザ出力算出部１０２が特定する出力強度情報を、レーザ光源１００に向けての信号に変換する。変換回路１０１は、Ｄ／Ａ（Digital / Analog）変換回路、変調回路等を備え、レーザ出力算出部１０２から入力する出力強度情報（デジタル信号）を、実際のレーザ光の出力強度に反映させるためのアナログ信号へと変換する処理を行う。
レーザ出力算出部１０２は、予め記憶された出力強度情報に基づいて、レーザ光源１００から出射されるレーザ光の出力強度を特定する。レーザ出力算出部１０２は、後述する位置強度対応テーブル１２に記憶されている出力強度情報を参照しながら出力強度情報を特定する。なお、レーザ出力算出部１０２は、レーザ光が投射される位置を示す投射方位情報を、後述するレーザ投射制御部１１０から入力し、この投射方位情報に基づいて出力強度情報を特定する。

【0023】

また、検査装置本体部１０は、レーザ投射制御部１１０と、投射方位テーブル１１１と、カウンタ１１２と、を備えている。
レーザ投射制御部１１０は、予め記憶された投射方位情報に基づいて、レーザ光の投射方位を制御する。具体的には、レーザ投射制御部１１０は、計測ヘッド２０に備えられるＭＥＭＳミラー２１の鏡面方位を操作することで、レーザ光の投射方位を制御する。レーザ投射制御部１１０は、ＭＥＭＳミラー２１の鏡面方位と、レーザ光の投射方位を一対一に対応付けている。そして、レーザ投射制御部１１０は、投射方位テーブル１１１を参照して、レーザ光を投射すべき位置を特定すると、その投射方位に対応する制御信号をＭＥＭＳミラー２１に出力する。
投射方位テーブル１１１は、レーザ光の投射方位を示す投射方位情報を記憶する記憶テーブルである。投射方位テーブル１１１は、投射方位情報を、所定のカウント数ごとに対応付けて記憶している。
カウンタ１１２は、後述する撮像素子２２から入力する同期信号に応じた所定のカウント数を出力する回路である。ここで、同期信号とは、撮像素子２２の画像取得処理と同期しながら、適当な時間間隔をもって出力されるパルス信号である。カウンタ１１２は、このパルス信号を入力した回数を算出し、この回数を示す情報をレーザ投射制御部１１０に出力する。

【0024】

さらに、検査装置本体部１０は、光センサ１２０、変換回路１２１、出力強度更新部１２２と、を備えている。
光センサ１２０は、フォトダイオードで構成される受光素子であって、検査対象物Ｘの表面に投射されたレーザ光の反射光（以下、レーザ反射光と記載）の光量を検知するセンサである。光センサ１２０は、計測ヘッド２０に備えられたレンズＬＢでレーザ反射光を集光し、光ファイバＦＢを介してレーザ反射光を伝送し、その反射光の光量に応じたアナログ信号を出力する。
変換回路１２１は、光センサ１２０から入力するアナログ信号を、デジタル信号である光量情報に変換して出力する。変換回路１２１は、Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換回路、復調回路等を備え、光センサ１２０から入力する光量に応じたアナログ信号を、デジタル信号である光量情報へと変換する処理を行う。
出力強度更新部１２２は、光センサ１２０、変換回路１２１を介して入力する光量情報とレーザ投射制御部１１０から入力した投射方位情報を対応付けして、後述する位置強度対応テーブル１２が記憶する出力強度情報の値を更新する。出力強度更新部１２２は、レーザ光の特定の１ラインについての走査処理において取得された光量情報を一時的に保持して、位置強度対応テーブル１２の、当該１ラインの走査箇所に対応する部分の出力強度情報を更新する。

【0025】

また、検査装置本体部１０は、画像用メモリ１３を備えている。
画像用メモリ１３は、計測ヘッド２０に備えられる撮像素子２２が取得する画像データが記憶される記憶領域である。画像用メモリ１３は、一般的な記憶手段、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶デバイスで構築される。

【0026】

なお、撮像素子２２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の撮像用モジュールである。具体的には、撮像素子２２は、レーザ光の走査処理の過程においてそのレーザ反射光を取り込むことで複数の画像データを取得し、画像用メモリ１３に記憶、蓄積する処理を行う。検査装置本体部１０は、全ての走査処理が完了した後に、画像用メモリ１３に蓄積された画像データに基づいて、検査対象物Ｘの表面形状を表す三次元データを構築する。なお、三次元データの構築の手法には、既知の技術（三角測量原理等）を用いればよいので、この点については詳細な説明を省略する。

【0027】

図２は、第１の実施形態に係るレーザ投射制御部の機能を説明する図である。
図２を参照しながら、本実施形態に係るレーザ投射制御部１１０の機能を詳細に説明する。
まず、図２（ａ）には、投射方位テーブル１１１の内容を示している。図２（ａ）に示すように、投射方位テーブル１１１は、カウンタ１１２から入力するカウント数と、レーザ光の投射方位を示す投射方位情報、すなわち投射方位のＸ座標とを対応付けて記憶された記憶テーブルである。

【0028】

本実施形態に係るレーザ投射制御部１１０は、図２（ａ）に示す投射方位テーブルを参照し、カウンタ１１２から入力するカウント数に基づいて次に投射すべき投射方位（ｘ、ｙ）を特定する。例えば、レーザ投射制御部１１０は、カウンタ１１２からカウント数“０００３”を入力すると、投射方位テーブル１１１を参照して、次の投射方位のＸ座標値ｘ３を特定する。なおＹ座標についてはｙ０、ｙ１、・・・、ｙｎを順次周期的に繰り返して出力する。
ここで、レーザ投射制御部１１０は、上記のように求められた投射方位（ｘ、ｙ）と、ＭＥＭＳミラー２１の鏡面方位を示す制御信号と、を一対一に対応付けて記憶している。したがって、レーザ投射制御部１１０は、投射方位（ｘ０、ｙ３）を特定すると、この投射方位（ｘ０、ｙ３）に対応する制御信号をＭＥＭＳミラー２１に出力する。この制御信号に応じて決定されたＭＥＭＳミラー２１の鏡面によって反射されたレーザ光は、画像取得領域Ｐのうち投射方位（ｘ０、ｙ３）に対応する位置に投射されることとなる。

【0029】

一方、カウンタ１１２は、撮像素子２２からの同期信号を入力するごとにカウント数を一つずつ増加させて出力する処理を行う。ここで同期信号とは、撮像素子２２の撮像処理（レーザ反射光に基づく画像データを取得して画像用メモリに記憶する一連の処理）と同期して出力されるパルス信号である。

【0030】

カウント数の増加に応じて投射方位が変化する過程を図２（ｂ）示す。投射方位テーブル１１１には、カウント数が“００００”、“０００１”、・・・と増加するにつれて、レーザ光の投射方位が所定の画像取得領域Ｐ全体を二次元的に走査する動きとなるように、その投射方位のＸ座標が記憶されている（図２（ｂ）参照）。この画像取得領域Ｐは、投射方位テーブル１１１の記憶内容に応じた範囲となる。

【0031】

レーザ投射制御部１１０は、以上のようにして、レーザ光源１００から出射されるレーザ光を、ＭＥＭＳミラー２１を介して二次元的に走査する制御を行う。

【0032】

図３は、第１の実施形態に係る位置強度対応テーブルの内容を示す図である。
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係るレーザ出力算出部１０２の機能を詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る位置強度対応テーブル１２は、レーザ光の投射方位（レーザ投射制御部１１０が特定する投射方位）ごとに対応するレーザ光の出力強度を示す情報（出力強度情報）Ａ００、Ａ０１、・・・が記憶された記憶テーブルである。

【0033】

本実施形態に係るレーザ出力算出部１０２は、この位置強度対応テーブル１２を参照して、次に出力すべきレーザ光の出力強度を特定する。具体的には、レーザ出力算出部１０２は、レーザ投射制御部１１０によって特定された、次に出力すべきレーザ光の投射方位を示す投射方位情報、すなわち投射方位（ｘ、ｙ）（図２（ａ））を入力する。そして、レーザ出力算出部１０２は、この投射方位情報によって特定される光出力強度情報を参照して、次に出力すべきレーザ光の出力強度を特定する。
例えば、次に出力すべきレーザ光の投射方位が（ｘ０、ｙ２）であったとすると、レーザ出力算出部１０２は、レーザ投射制御部１１０から投射方位情報として投射方位（ｘ０、ｙ２）を取得する。そして、レーザ出力算出部１０２は、位置強度対応テーブル１２を参照して、投射方位（ｘ０，ｙ２）に対応する出力強度情報Ａ０２を特定する。
レーザ出力算出部１０２は、次に出力すべきレーザ光の出力強度をＡ０２と特定すると、その出力強度情報Ａ０２を、変換回路１０１に出力する。変換回路１０１は、デジタル信号である出力強度情報Ａ０２をアナログ信号に変換して、レーザ光源１００に出力する。レーザ光源１００は、変換回路１０１から入力したアナログ信号に基づき、出力強度情報Ａ０２に応じた出力強度のレーザ光を出力する。

【0034】

レーザ出力算出部１０２は、以上のようにして、レーザ光の出力強度を投射方位ごとに特定しながら変更する制御を行う。

【0035】

図４は、第１の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第１の図である。
出力強度更新部１２２は、上述したように、光センサ１２０（及び変換回路１２１）を介して入力する光量情報に基づいて、位置強度対応テーブル１２に記憶される出力強度情報の値を更新する。以下、出力強度更新部１２２の機能について具体的に説明する。
まず、図４（ａ）には、検査対象物Ｘについての三次元計測開始時における位置強度対応テーブル１２の記憶内容を示している。図４（ａ）に示すように、計測開始時における投射方位テーブル１１１には、レーザ光の全ての投射方位について、所定の出力強度である出力強度情報Ａｒｅｆが記憶されている。つまり、１回目の走査時においては、レーザ出力算出部１０２は、全ての投射方位について同一の出力強度Ａｒｅｆでレーザ光を出力する。

【0036】

次に、後述のフローチャート図（図６）で説明するように、レーザ投射制御部１１０は、１回目の走査処理を実行する。ここで、例えば図４（ｂ１）に示すように、まず、レーザ投射制御部１１０は、１回目の走査処理として、投射方位（ｘ０、ｙ０）から投射方位（ｘ０、ｙｍ）（ｍは１以上の整数）までの１ライン分の走査を行う。このとき、レーザ出力算出部１０２は、投射方位テーブル１１１に記憶されている投射方位（ｘ０、ｙ０）から投射方位（ｘ０、ｙｍ）までに対応する出力強度情報（図４（ａ）の破線で囲う部分）に基づいてレーザ光の出力強度を特定する。なお、１回目の走査時においては、その全ての投射方位についての出力強度情報は所定の値“Ａｒｅｆ”のため、レーザ出力算出部１０２は、出力強度を常に一定値Ａｒｅｆを維持しながら１回目の走査処理を行う。

【0037】

次いで、光センサ１２０が、１回目の走査処理における投射方位（ｘ０、ｙ０）、（ｘ０、ｙ１）、・・・、（ｘ０、ｙｍ）へのレーザ光の出射ごとにレーザ反射光の一部を受光してその光量を取得する。このとき、１回目の走査処理（投射方位（ｘ０、ｙ０）〜（ｘ０、ｙｍ）の１ライン分の走査）において、光センサ１２０が受光した光量の分布が図４（ｂ２）のグラフのようになったとする。図４（ｂ２）に示すグラフによれば、１ライン分の走査の中央、投射方位（ｘ０、ｙｉ）（ｉは、０＜ｉ＜ｍ（ｍ≧２）の整数）付近において、光センサ１２０が受光する光量が増加している様子が見られる。すなわち、検査対象物Ｘ表面の投射方位（ｘ０、ｙｉ）に対応する部分付近において局所的に反射率が高くなっていることが想定される。

【0038】

出力強度更新部１２２は、光センサ１２０から取得した光量の分布（図４（ｂ２））を示す情報である光量情報を一時的に記憶する。そして、出力強度更新部１２２は、取得された光量情報に基づいて、投射方位テーブル１１１に記憶された出力強度情報を更新する処理を行う。
具体的には、出力強度更新部１２２は、図４（ｃ）に示すように、１回目の走査時における投射方位（ｘ０、ｙ０）〜（ｘ０、ｙｍ）に対応する出力強度情報（図４（ｃ）の破線で囲う部分）を新たな出力強度情報Ａ００、Ａ０１、・・・、Ａ０ｍに更新する。レーザ出力算出部１０２は、ここで新たに更新された出力強度情報を、２回目の走査時において参照することとなる。

【0039】

ここで、出力強度更新部１２２が、新たな出力強度情報Ａ００、Ａ０１、・・・、Ａ０ｍを定める具体的な手法の一例について説明する。例えば出力強度更新部１２２は、新たに更新すべき各出力強度情報Ａ００、Ａ０１、・・・、Ａ０ｍを、１回目の走査時において、各投射方位（ｘ０、ｙ０）、（ｘ０、ｙ１）、・・・、（ｘ０、ｙｍ）へのレーザ光の投射によって取得された光量と反比例する関係を有するように算出して定める。
このようにした場合、レーザ投射制御部１１０は、例えば、１回目の走査時において、光センサ１２０が受光するレーザ反射光の光量が、他の投射方位に比べて相対的に小さかった投射方位（ｘ０、ｙ０）、（ｘ０、ｙｍ）に対応する出力強度情報Ａ００、Ａ０ｍをその光量に応じて大きい値に設定する。同様に、出力強度更新部１２２は、光センサ１２０が受光する光量が相対的に大きかった投射方位（ｘ０、ｙｉ）に対応する出力強度情報Ａ０ｉをその光量に応じて小さい値に設定する。

【0040】

図５は、第１の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第２の図である。
図５（ａ）（図４（ｃ））に示すように、出力強度更新部１２２は、１回目の走査時において取得された光量情報（図４（ｂ２））に基づいて、位置強度対応テーブル１２の出力強度情報を更新する。
この更新処理を行うと、次いで、レーザ投射制御部１１０は、１回目の走査時においてレーザ光を投射した位置（投射方位（ｘ０、ｙ０）〜（ｘ０、ｙｍ））について、再度の走査処理を行う（２回目の走査処理）。
このとき、レーザ出力算出部１０２は、レーザ投射制御部１１０から２回目の走査処理に対応する投射方位情報を入力しつつ、投射方位テーブル１１１に記憶されている投射方位（ｘ０、ｙ０）〜（ｘ０、ｙｍ）に対応する出力強度情報（図５（ａ）の破線で囲う部分）を参照しながらレーザ光の出力強度を特定する。

【0041】

レーザ出力算出部１０２が図５（ａ）に示す投射方位テーブル１１１に基づいてレーザ光の出力強度を調整しながら、レーザ投射制御部１１０は、２回目の走査処理を行う（図５（ｂ１）参照）。この２回目の走査処理において、レーザ出力算出部１０２は、投射方位（ｘ０、ｙ０）へのレーザ光については、相対的に大きい出力強度Ａ００に設定する。同様に、レーザ出力算出部１０２は、投射方位（ｘ０、ｙｉ）へのレーザ光については、相対的に小さい出力強度Ａ０ｉに設定する。さらに、レーザ出力算出部１０２は、投射方位（ｘ０、ｙｍ）へのレーザ光については、相対的に大きい出力強度Ａ０ｍに設定する。レーザ出力算出部１０２は、以上のように、２回目の走査時において、動的な出力強度の調整を行う。

【0042】

この結果、２回目の走査時において光センサ１２０が受光する光量の分布は、図５（ｂ２）実線のグラフに示すものとなる。すなわち、レーザ出力算出部１０２は、２回目の走査時におけるレーザ光の出力強度を、１回目の走査時において受光する光量が小さかった部分（投射方位（ｘ０、ｙ０）、（ｘ０、ｙｍ）等）については増加させ、１回目の走査時において受光する光量が大きかった部分（投射方位（ｘ０、ｙｉ））については低減させる調整を行う。その結果、図５（ｂ２）に示すように、２回目の走査時において光センサ１２０が受光する光量は全体として均等化されることとなる。したがって、レーザ出力算出部１０２は、光センサ１２０が取得する光量が、予め定めた範囲内（範囲Ｑ）に収まるように、投射方位ごとに、レーザ光の出力強度を特定することとなる。
なお、図５（ｂ２）の実線に示すグラフは、２回目の走査時において光センサ１２０が受光する光量の分布を示しているが、同時に撮像素子２２が取り込むレーザ反射光の光量も同等に均等化されたものとなる。

【0043】

図６は、第１の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。
次に、本実施形態に係る検査装置本体部１０の処理フローを、図６を参照しながら順を追って説明する。

【0044】

測定を開始する前の段階において、投射方位テーブル１１１には、ある画像取得領域Ｐに対応するレーザ光の投射方位を示す投射方位情報が予め記憶され、さらに、位置強度対応テーブル１２には、各出力強度情報に初期値（Ａｒｅｆ）が記憶されている状態にあるものとする。

【0045】

まず、レーザ投射制御部１１０は、１回目の走査処理を実行する（ステップＳ０１）。具体的には、レーザ投射制御部１１０は、カウンタ１１２より入力するカウント数と、投射方位テーブル１１１に記憶される投射方位情報とを参照しながら、１回目の走査処理に対応する投射方位を特定する。そして、特定した投射方位に応じたＭＥＭＳミラー２１への制御信号を出力する。一方、レーザ出力算出部１０２は、レーザ投射制御部１１０の走査処理に合わせて、投射方位テーブル１１１に記憶された出力強度情報を参照しながら、レーザ光の出力強度を特定する処理を行う（ステップＳ０１では、レーザ光の出力強度は常にＡｒｅｆとなる）。

【0046】

次いで、出力強度更新部１２２は、ステップ０１における１回目の走査処理において、光センサ１２０において受光する光量を示す光量情報を取得して一時的に記憶する（ステップＳ０２）。ここで出力強度更新部１２２は、１回目の走査処理における投射方位（ｘ、ｙ）ごとの光量情報を取得する。

【0047】

次に、出力強度更新部１２２は、１回目の走査処理において取得した光量情報に基づいて、位置強度対応テーブル１２に記憶される出力強度情報を更新する処理を行う（ステップＳ０３）。ここで出力強度更新部１２２は、上述したように、新たに更新すべき各出力強度情報Ａ００、Ａ０１、・・・を、１回目の走査時における各投射方位へのレーザ光の投射によって取得された光量と反比例する関係を有するように算出して定める。

【0048】

そして、ステップＳ０３における位置強度対応テーブル１２の更新が完了すると、レーザ投射制御部１１０は、直ちに２回目の走査処理を行う（ステップＳ０４）。レーザ投射制御部１１０は、カウンタ１１２より入力するカウント数と、投射方位テーブル１１１に記憶される投射方位情報とを参照しながら、１回目の走査処理に対応する投射方位を再度特定する。そして、特定した投射方位に応じたＭＥＭＳミラー２１への制御信号を出力する。一方、レーザ出力算出部１０２は、レーザ投射制御部１１０の２回目の走査処理に合わせて、投射方位テーブル１１１のステップＳ０３で新たに更新された出力強度情報を参照しながら、レーザ光の出力強度を特定する処理を行う。
この結果、２回目の走査時において、撮像素子２２が取り込むレーザ反射光の光量は均等化されたものとなる。

【0049】

撮像素子２２は、２回目の走査時におけるレーザ反射光を取り込んで、画像データを取得する（ステップＳ０５）。
ステップＳ０５にて１ライン分の画像データの取得が完了すると、レーザ投射制御部１１０は、次の１ライン分の走査を行うか否かを判定する（ステップＳ０６）。具体的には、レーザ投射制御部１１０は、投射方位テーブル１１１を参照して、次の１ライン分についての投射方位情報が存在するか否かに基づいて判定する。
ここで、次の１ライン分の走査を行う場合（ステップＳ０６：ＹＥＳ）には、検査装置本体部１０は、当該次の１ラインについて再度、ステップＳ０１〜Ｓ０５の処理を実行する。例えば、ステップＳ０１〜Ｓ０５において投射方位（ｘ０、ｙ０）〜（ｘ０、ｙｍ）の走査処理が完了した場合には、レーザ投射制御部１１０は、次の１ライン分に対応する投射方位（ｘ１、ｙ０）〜（ｘ１、ｙｍ）について１回目の走査処理を開始する。
一方、画像取得領域Ｐ全域の走査処理が完了し、次の１ライン分の走査を行わない場合（ステップＳ０６：ＮＯ）には、検査装置本体部１０は計測を終了する。

【0050】

以上に説明した処理フローによれば、検査装置本体部１０は、１回目の走査時においてレーザ反射光の光量分布を検知した後、その光量分布が均等化されるようにレーザ光の出力強度を調整しながら再度（２回目）の走査処理を行う。そうすると、検査装置本体部１０は、２回目の走査時において撮像素子２２が取り込むレーザ反射光の光量が、予め定めた所定の範囲Ｑに収まり、均等化されることとなる。
したがって、検査装置１によれば、検査対象物Ｘの表面材質の影響で、レーザ光の走査処理においてレーザ反射光が極めて大きくなり反射外乱光を生成させてしまう場合や、逆にレーザ反射光が小さくなって検査対象物Ｘの表面を観測できなくなる状況を回避し、一層精度の高い三次元計測を実現することができる。

【0051】

以上、第１の実施形態に係る検査装置１によれば、検査対象物の表面形状をより正確に把握することができる。

【0052】

なお、上述した検査装置１の態様は、上記の内容に限定されるものではなく、以下のように変形可能である。
例えば、上述の説明において、出力強度更新部１２２は、位置強度対応テーブル１２の出力強度情報を更新する際（図６、ステップＳ０３）、１回目の走査時における各投射方位に対応する出力強度情報の全てに対し、当該１回目の走査時において取得された光量と反比例する関係を有するように算出して更新することとした。
しかし、本実施形態の変形例に係る検査装置１は、例えば、光センサ１２０が受光する光量についての所定の上限値Ｒｍａｘ及び下限値Ｒｍｉｎを設定しておき、１回目の走査時において受光する光量が、この上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎの範囲内に収まらなかった投射方位に対応する出力強度についてのみ、出力強度情報Ａ００、Ａ０１、・・・を算出して更新する態様としてもよい。この場合において、さらに、検査対象物の表面材質等に応じて上限値Ｒｍａｘ、下限値Ｒｍｉｎの何れか一方のみが設定される場合があってもよい。

【0053】

また、上述の説明において、レーザ投射制御部１１０は、１回目の走査処理と２回目の走査処理と、を１ライン分の走査ごとに繰り返す処理フロー（図６、ステップＳ０１〜Ｓ０６）を実行するものと説明した。
しかし、本実施形態の他の変形例に係る検査装置１は、例えば、画像取得領域Ｐの全てについて１回目の走査処理を行い、その後、画像取得領域Ｐの全てについて２回目の走査処理を行う処理フローを実行してもよい。具体的には、出力強度更新部１２２は、１回目の走査時において画像取得領域Ｐ全域についての光量情報を取得して記憶し（図６、ステップＳ０２）、これに基づいて、位置強度対応テーブル１２に記憶される全ての出力強度情報を更新する処理を行う（図６、ステップＳ０３）。そして、レーザ投射制御部１１０が、画像取得領域Ｐの全てについて２回目の走査処理を行う（図６、ステップＳ０４）。

【0054】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図７は、第２の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。
なお、この図において、第１の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0055】

図７に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、第１の実施形態の機能構成に加え、さらに、画像取得部１２３を備えている。
画像取得部１２３は、１回目の走査時において光センサ１２０が取得した光量（光量情報）に基づいて、同一の検査対象物Ｘについて、撮像素子２２が取得する画像（第１の画像）と異なる角度から撮像された第２の画像を取得する。

【0056】

ここで、第１の実施形態に係る検査装置１の場合、１回目の走査時において光センサ１２０を介して取得した光量情報は、出力強度更新部１２２のみが入力し、位置強度対応テーブル１２の更新処理に利用された。
一方、第２の実施形態に係る検査装置１は、光センサ１２０が１回目の走査時において取得した光量情報を、出力強度更新部１２２に加え、さらに画像取得部１２３が入力して当該光量情報を一時的に記憶しておく。そして、画像取得部１２３は、レーザ投射制御部１１０が画像取得領域Ｐの全範囲について走査処理を完了した際に、１ラインごとの１回目の走査時において取得された全光量情報を結合して第２の画像データを形成する処理を行う。

【0057】

ここで、図７に示すように、本実施形態に係る計測ヘッド２０において、レーザ反射光を検査装置本体部１０の光センサ１２０へと導くためのレンズＬＢは、撮像素子２２の位置と異なる位置に配される。したがって、レンズＬＢ、光ファイバＦＢを介して光センサ１２０へと入力される反射光に基づいて形成される第２の画像データは、撮像素子２２が撮像処理によって取得する画像データ（第１の画像データ）とは異なる角度から撮像された画像データとなる。

【0058】

このように、本実施形態に係る検査装置１によれば、第２の走査時においては、撮像素子２２が撮像精度の高い画像データを取得する一方で、第１の走査時においては、さらに、光センサ１２０（フォトダイオード）を通じて、撮像素子２２が取得する画像データと異なる角度から撮像された第２の画像データを取得することが可能となる。

【0059】

図８は、第２の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。
なお、この図に示す処理フローにおいて、第１の実施形態と同一の処理内容については同一の符号を付してその説明を省略する。

【0060】

本実施形態に係る画像取得部１２３は、ステップＳ０１の処理の後、ステップＳ０２において、出力強度更新部１２２が、光センサ１２０を介して取得した光量情報と同一の光量情報を一時的に記憶する（ステップＳ０７）。画像取得部１２３は、ステップＳ０６の判定処理において次の１ラインの走査処理が実行される度に、ステップＳ０７にてその１ラインに対応する光量情報を蓄積していく。

【0061】

そして、画像取得領域Ｐの全範囲の走査が完了した場合（ステップＳ０６：ＮＯ）に、複数回のステップＳ０７の処理で取得された画像取得領域Ｐの全範囲についての光量情報を組み合わせて一つの画像データ（第２の画像データ）を形成する処理を行う（ステップＳ０８）。画像取得部１２３は、形成した第２の画像データを画像用メモリ１３に記憶する。
以上のような処理フローにより、本実施形態に係る検査装置１は、光センサ１２０を介して取得した光量情報に基づいて、撮像素子２２が取得する画像データ（以下、第１の画像データと記載）と異なる角度から撮像された第２の画像データを取得することが可能となる。

【0062】

このようにして取得された第２の画像データには、第１の画像データと異なる角度から撮像されているため、当該第１の画像データとは異なる表面形状を示す情報が含まれている場合がある。そうすると、検査装置１のオペレータは、例えば、検査対象物Ｘ表面の凹凸が大きい影響で、第１の画像データでは死角となって表面形状が不明確となっていた部分について、この第２の画像データを新たに参照することで、当該不明確となっていた部分の表面形状を把握できるようになる。また、オペレータは、第２の画像データに撮像された表面形状を参照しながら、レーザ光の投射角度や投射範囲を変更して再度の計測処理を行う際の判断材料とすることもできる。
また、本実施形態に係る検査装置１は、第１の画像データと第２の画像データとを組み合わせて、互いのデータ欠落部分を補いながら三次元形状を再現する演算処理を実施してもよい。
さらに、本実施形態に係る検査装置１は、劣悪な環境により故障した場合であっても、そのバックアップとして、光センサ１２０を介して画像取得部１２３が取得した第２の画像データを利用することも可能である。

【0063】

以上、第２の実施形態に係る検査装置によれば、第１の実施形態に加え、１回目の走査処理、及び、当該１回目の走査時時において光センサ（フォトダイオード）より取得された光量情報を、より有効に活用することができる。

【0064】

なお、第２の実施形態に係る検査装置は、上述の態様に限定されることはない。
例えば、図８によれば、検査装置１は、１回目の走査処理（ステップＳ０１）に基づいて光量情報を記憶し（ステップＳ０７）、その後、２回目の走査処理に基づいて第１の画像データを取得する処理（ステップＳ０３〜Ｓ０５）を行っている。
しかし、本実施形態の他の変形例に係る検査装置１は、第１の実施形態による処理フローとは別に、例えば１回の走査処理のみに基づいて、光センサ１２０を介して画像取得部１２３が第２の画像データを取得すると同時に、撮像素子２２が第１の画像データを取得する処理を行ってもよい。具体的には、図８において、１回目の走査処理（ステップＳ０１）に基づいて、光センサ１２０、画像取得部１２３による光量情報の記憶（ステップＳ０７）と、撮像素子２２による第１の画像データの取得（ステップＳ０５）のみを行うこととする。
このようにすることで、第１の画像データと第２の画像データが取得される元となるレーザ光が同一となり、両画像データが同じタイミングで取得されることとなる。したがって、第１の画像データと第２の画像データとの整合性を高め、一層精度の高い三次元形状を取得することができる。
さらにこの場合、例えばＣＣＤカメラである撮像素子２２の代わりに、当該撮像素子２２が配される箇所に、フォトダイオードからなる別の光センサを用いて第１の画像データを取得する態様であってもよい。
このようにすることで、撮像素子２２を用いる場合よりも装置全体の構成が簡素化され、一層の小型化が可能となる。

【0065】

図９は、第１の実施形態、第２の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。
図９に示すように、上述の実施形態に係る検査装置１は、検査装置本体部１０と、計測ヘッド２０と、が有線ケーブルＣによって連結されている。有線ケーブルＣは、図１または図７に示した光ファイバＦＡ、ＦＢ、及び、各種信号線が束ねてまとめられた通信ケーブルである。図１または図７で示したＭＥＭＳミラー２１、撮像素子２２等は、計測ヘッド２０として一つの筐体にまとまった構成となっている。
このような構成とすれば、検査装置１のオペレータは、図９に示すように、計測ヘッド２０及び有線ケーブルＣのみを筒状の狭隘部に挿通させて、当該狭隘部の先の領域における三次元計測を実施することができる。
また、第１の実施形態、第２の実施形態に係る検査装置１は、上記の構成に加え、さらに、所定の遠隔操作により、有線ケーブルＣの先端を可動できる機構を備えていてもよい。このようにすることで、検査装置１のオペレータは、計測ヘッド２０を一層深い狭隘部に挿通させた場合であっても、遠隔操作によって所望する領域の画像データを取得することができる。

【0066】

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図１０は、第３の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。
なお、この図において、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0067】

図１０に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、計測ヘッド２０が２つの筐体、レーザ光投射部２０Ａ（第１筐体）と、撮像部２０Ｂ（第２筐体）と、に分離されている。レーザ光投射部２０Ａは、有線ケーブルＣＡを介して検査装置本体部１０に接続され、同様に撮像部２０Ｂは、有線ケーブルＣＢを介して検査装置本体部１０に接続されている。
また、レーザ光投射部２０Ａは、内部にＭＥＭＳミラー２１を有しており、計測ヘッド２０のうちレーザ光の投射口を有する筐体を成している。また図１０には図示しないが、レーザ光投射部２０Ａは、レーザ反射光を光センサ１２０へと送出するレンズＬＢも備えている。
一方、撮像部２０Ｂは、内部に撮像素子２２を備え、計測ヘッド２０のうちレーザ反射光を取り込んで画像データを取得する部分を構成する筐体である。また、撮像部２０Ｂは、この撮像素子２２に加え、その筐体の長手方向に対する側面側に、側面撮像素子２３を備えている。

【0068】

また、本実施形態に係る検査装置１の検査装置本体部１０は、第１の実施形態（図１）または第２の実施形態（図７）の機能構成に加え、さらに、相対位置特定部１４を備えている。この相対位置特定部１４の機能構成については後述する。

【0069】

本実施形態に係る検査装置１は、以上のような双頭式の計測ヘッドとすることで、計測ヘッド２０を構成する二つの筐体（レーザ光投射部２０Ａ、撮像部２０Ｂ）各々を小型化することができる。したがって、本実施形態に係る検査装置１によれば、図１０に示すように、計測ヘッド２０を一層狭い狭隘部へと挿通させることができる。
しかしながら、撮像素子２２が取得した画像データに基づいて検査対象物Ｘ表面の三次元形状を再現するためには、例えば三角測量原理等の測量手法を用いる必要がある。そして、そのためには、レーザ光の出射口、及び、レーザ反射光を取り込む位置（撮像素子２２）の相対的な位置関係を把握する必要がある。よって、本実施形態に係る検査装置１は、さらに以下のような機能構成を備えている。

【0070】

図１１は、第３の実施形態に係る計測ヘッドの構造を詳細に示した図である。
図１１に示すように、レーザ光投射部２０Ａは、その長手方向の側面側表面において、周方向に沿って複数のマーカー２００が周期的に記されている。
一方、撮像部２０Ｂの長手方向先端には、撮像素子２２が設けられている。撮像素子２２（第１の撮像素子）は、第１の実施形態、第２の実施形態と同様に、レーザ光投射部２０Ａが投射したレーザ光のレーザ反射光を取り込むことで、検査対象物Ｘの表面が撮像された画像データを取得する。
また、撮像部２０Ｂは、撮像素子２２とは異なる第２の撮像素子として、その側面側に配された側面撮像素子２３を備えている。側面撮像素子２３は、撮像素子２２と同一の筐体に備えられることで、撮像素子２２との相対的な位置関係が固定されている。側面撮像素子２３は、その側面側に配されることで、撮像素子２２とは異なる領域の画像データを取得する。

【0071】

側面撮像素子２３は、レーザ光投射部２０Ａの側面に記されたマーカー２００の配列パターンを撮像して画像データとして記憶する撮像素子（例えば、撮像素子２２と同等のＣＣＤカメラ）である。側面撮像素子２３は、複数のマーカー２００の配列パターンが撮像された画像データ（以下、相対位置特定用画像データ）を、相対位置特定部１４に出力する。

【0072】

図１２は、第３の実施形態に係る相対位置特定部の機能を説明する図である。
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、側面撮像素子２３が取得した相対位置特定用画像データの例を示している。
次に、相対位置特定部１４の機能について、図１２を参照しながら説明する。

【0073】

相対位置特定部１４は、側面撮像素子２３から入力する相対位置特定用画像データに基づいて、レーザ光投射部２０Ａ、撮像部２０Ｂの相対的な位置関係を特定する。この場合、マーカー２００は、周方向の何れの方角から撮像されたとしても、いずれかのマーカー２００が相対位置特定用画像データに取得されるように、レーザ光投射部２０Ａの筐体の周方向に沿って、例えば円周を８等分する間隔で複数配列されている。

【0074】

図１１に示すように、周方向に沿って周期配列されるマーカー２００は、それぞれ周方向ごとに異なる模様（または、色、形状等）を有して記されている。したがって、相対位置特定部１４は、相対位置特定用画像データに撮像されているマーカー２００の模様等の組み合わせから、レーザ光投射部２０Ａの筐体が、撮像部２０Ｂに対して、周方向のいずれの方角を向いているかを特定することができる（図１２（ａ））。
具体的には、相対位置特定部１４は、マーカー２００の周方向ごとに異なる模様の配列パターンと、レーザ光投射部２０Ａの筐体の周方向についての回転位置を示す情報と、の対応関係が予め記憶された記憶テーブルを備えておく。そして、相対位置特定部１４は、相対位置特定用画像データに撮像されたマーカー２００の模様の配列パターンを抽出し、上記記憶テーブルを参照することで、レーザ光投射部２０Ａの筐体の周方向についての回転位置を特定する。

【0075】

また、図１１に示すように、マーカー２００は、レーザ光投射部２０Ａの筐体の長手方向に沿って、同一の模様（または、色、形状等）をもって複数配置されている。したがって、相対位置特定部１４は、この同一の模様の複数のマーカー２００が、相対位置特定用画像データにおいて周期配列されている方向、または、当該長手方向に沿って放射状に広がる、または、狭まる度合いを特定することで、レーザ光投射部２０Ａの筐体の撮像部２０Ｂに対する姿勢を特定することができる（図１２（ｂ）、（ｃ））。
例えば、相対位置特定部１４は、相対位置特定用画像データに写された同一の模様の複数のマーカー２００を通る直線を複数生成し、相対位置特定用画像データ内においてその直線の向く方向、及び、複数の直線の放射状に広がる、または、狭まる度合いを特定する処理を行う。

【0076】

さらに、相対位置特定部１４は、周方向、長手方向に周期配列された複数マーカー２００の大きさ、間隔幅を取得することで、撮像部２０Ｂとレーザ光投射部２０Ａとの離間距離を特定することができる（図１２（ｄ））。
この場合も、例えば、相対位置特定部１４は、相対位置特定用画像データに写されたマーカー２００の大きさまたはその間隔と、レーザ光投射部２０Ａの筐体との離間距離を示す情報と、の対応関係が予め記憶された記憶テーブルを備えている。

【0077】

相対位置特定部１４は、以上のようにして、相対位置特定用画像データに撮像されたマーカー２００の配列パターンに基づいて、撮像部２０Ｂとレーザ光投射部２０Ａとの相対位置を特定する。

【0078】

このようにすることで、本実施形態に係る検査装置１は、計測ヘッド２０を双頭式とし個々の筐体を小型化した際に、当該二つの筐体（レーザ光投射部２０Ａ、撮像部２０Ｂ）の相対的な位置関係、すなわち、レーザ投射口と、レーザ反射光を取り込む部分（撮像素子２２）と、の相対的な位置関係を取得することができる。

【0079】

以上、第３の実施形態に係る検査装置によれば、計測ヘッドを双頭式とすることでその小型化を実現し、より狭隘な領域における表面形状を計測することができる。

【0080】

なお、上述に説明した第３の実施形態に係る検査装置は、マーカー２００が円形のスポット状に複数記されている例を示したが、上述したマーカー２００の機能が発揮できる態様であれば、マーカー２００はいかなる形状、模様、色彩等からなるものであってもよい。

【0081】

なお、上述の各実施形態に係る検査装置本体部１０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した検査装置本体部１０の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

【0082】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0083】

１・・・検査装置
１０・・・計測装置本体部
１００・・・レーザ光源
１０１・・・変換回路
１０２・・・レーザ出力算出部
１１０・・・レーザ投射制御部
１１１・・・投射方位テーブル
１１２・・・カウンタ
１２・・・位置強度対応テーブル
１２０・・・光センサ
１２１・・・変換回路
１２２・・・出力強度更新部
１２３・・・画像取得部
１３・・・画像用メモリ
１４・・・相対位置特定部
２０・・・計測ヘッド
２１・・・ＭＥＭＳミラー
２２・・・撮像素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】