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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022082132
(43)【公開日】2022-06-01
(54)【発明の名称】光学測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/27 20060101AFI20220525BHJP
G02B 13/16 20060101ALI20220525BHJP
【ＦＩ】
G01B11/27 H
G02B13/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020193510
(22)【出願日】2020-11-20
(71)【出願人】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤本 祐孝
(72)【発明者】
【氏名】武井 英人
(72)【発明者】
【氏名】南川 義久
(72)【発明者】
【氏名】末村 悠祐
【テーマコード（参考）】
2F065
2H087
【Ｆターム（参考）】
2F065AA17
2F065BB01
2F065FF04
2F065FF44
2F065HH03
2F065JJ26
2F065LL04
2F065LL28
2F065LL59
2F065QQ06
2F065QQ24
2F065QQ25
2F065QQ31
2F065SS01
2H087KA12
2H087LA25
2H087NA02
2H087RA44
2H087RA45
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光軸を簡単にかつ精度よく合わせることができるようにして高い測定精度が得られるようにする光学測定装置を提供する。
【解決手段】光学測定装置１は、投光窓と受光窓とが対向して配置されるよう投光用筐体と受光用筐体とを設置した状態で、二次元撮像素子３１が受光した平行光の光強度分布に基づいて、二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定する判定処理部７３ａと、判定処理部による判定結果を、二次元画像を用いて表示する表示部８２とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】光学測定装置１は、投光窓と受光窓とが対向して配置されるよう投光用筐体と受光用筐体とを設置した状態で、二次元撮像素子３１が受光した平行光の光強度分布に基づいて、二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定する判定処理部７３ａと、判定処理部による判定結果を、二次元画像を用いて表示する表示部８２とを備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークが配置される測定領域に投射する測定光を生成する光源と、
前記光源により生成された測定光が入射され、該測定光を測定領域に向けた平行光に変換する投光側テレセントリックレンズと、
前記投光側テレセントリックレンズが取り付けられ、前記投光側テレセントリックレンズから出射された平行光を測定領域へ投射するための投光窓を有する投光用筐体と、
測定領域を通過した平行光が入射する受光側テレセントリックレンズと、
前記受光側テレセントリックレンズを通過した光を受光する二次元撮像素子と、
前記受光側テレセントリックレンズ及び前記二次元撮像素子が取り付けられるとともに、測定領域を通過した平行光を前記受光側テレセントリックレンズへ入射させるための受光窓を有する受光用筐体と、
前記投光窓と前記受光窓とが対向して配置されるよう前記投光用筐体と前記受光用筐体とを設置した状態で、前記二次元撮像素子が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定する判定処理部と、
前記判定処理部による判定結果を、二次元画像を用いて表示する表示部とを備えている光学測定装置。
前記光源により生成された測定光が入射され、該測定光を測定領域に向けた平行光に変換する投光側テレセントリックレンズと、
前記投光側テレセントリックレンズが取り付けられ、前記投光側テレセントリックレンズから出射された平行光を測定領域へ投射するための投光窓を有する投光用筐体と、
測定領域を通過した平行光が入射する受光側テレセントリックレンズと、
前記受光側テレセントリックレンズを通過した光を受光する二次元撮像素子と、
前記受光側テレセントリックレンズ及び前記二次元撮像素子が取り付けられるとともに、測定領域を通過した平行光を前記受光側テレセントリックレンズへ入射させるための受光窓を有する受光用筐体と、
前記投光窓と前記受光窓とが対向して配置されるよう前記投光用筐体と前記受光用筐体とを設置した状態で、前記二次元撮像素子が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定する判定処理部と、
前記判定処理部による判定結果を、二次元画像を用いて表示する表示部とを備えている光学測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の光学測定装置において、
前記二次元撮像素子における光強度分布に基づいて前記二次元画像を生成する画像生成部を備え、
前記画像生成部で生成された前記二次元画像が前記表示部に表示される光学測定装置。
前記二次元撮像素子における光強度分布に基づいて前記二次元画像を生成する画像生成部を備え、
前記画像生成部で生成された前記二次元画像が前記表示部に表示される光学測定装置。
【請求項3】
請求項２に記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子における光強度分布をグラデーション表示した二次元画像を生成する光学測定装置。
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子における光強度分布をグラデーション表示した二次元画像を生成する光学測定装置。
【請求項4】
請求項２または３に記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸のずれを示す第１のインジケータが表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸のずれを示す第１のインジケータが表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
【請求項5】
請求項４に記載の光学測定装置において、
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心を算出し、
前記画像生成部は、前記判定処理部で算出された画像の重心に前記第１のインジケータを表示させる光学測定装置。
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心を算出し、
前記画像生成部は、前記判定処理部で算出された画像の重心に前記第１のインジケータを表示させる光学測定装置。
【請求項6】
請求項４または５に記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
【請求項7】
請求項６に記載の光学測定装置において、
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲外に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する一方、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲内に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する光学測定装置。
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲外に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する一方、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲内に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する光学測定装置。
【請求項8】
請求項４から７のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子における光強度分布をＸ軸方向に投影したＸ軸プロファイルと、前記二次元撮像素子における光強度分布をＹ軸方向に投影したＹ軸プロファイルとを生成し、前記Ｘ軸プロファイルと前記Ｙ軸プロファイルの変化を、前記第１のインジケータの動きと連動させる光学測定装置。
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子における光強度分布をＸ軸方向に投影したＸ軸プロファイルと、前記二次元撮像素子における光強度分布をＹ軸方向に投影したＹ軸プロファイルとを生成し、前記Ｘ軸プロファイルと前記Ｙ軸プロファイルの変化を、前記第１のインジケータの動きと連動させる光学測定装置。
【請求項9】
請求項４または６に記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが重畳表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
前記画像生成部は、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが重畳表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
【請求項10】
請求項８又は９に記載の光学測定装置において、
前記画像生成部は、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ示すＸ軸表示線及びＹ軸表示線が重畳表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
前記画像生成部は、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ示すＸ軸表示線及びＹ軸表示線が重畳表示された前記二次元画像を生成する光学測定装置。
【請求項11】
請求項１から１０のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像データを２値化処理した後、光強度が０であるとされている画素数をカウントし、得られた画素数が所定数以下である場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する一方、得られた画素数が所定数を超える場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する光学測定装置。
前記判定処理部は、前記二次元撮像素子で取得した画像データを２値化処理した後、光強度が０であるとされている画素数をカウントし、得られた画素数が所定数以下である場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する一方、得られた画素数が所定数を超える場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定領域に測定光を投射して測定対象物を測定する光学測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、光源から照射された光を貼り合わせ基板の外周縁越しに画像センサに向けて照射し、基板のエッジの影像を画像センサに投影することで、２枚の基板の位置ずれを検出することが開示されている。画像センサ側には、テレセントリックレンズが設けられており、基板のエッジの影像はテレセントリックレンズを介して画像センサに投影される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、光源から測定領域に測定光を投射してワーク越しでワークの影像を撮像面に結像させる光学測定装置は、光源を収容する投光用筐体と、撮像素子を収容する受光用筐体とを対向するように配置し、投光用筐体の光軸と受光用筐体の光軸とを合わせる必要がある。このとき、例えば共通の位置決め部材に投光用筐体と受光用筐体とを取り付けるようにすれば比較的高精度な光軸合わせが可能になるが、実際に測定を行う現場でそのような位置決め部材を用いることができない場合があり、その場合にはユーザが感覚的に光軸を合わせて使用することが想定される。
【0005】
ところが、ユーザによる感覚的な光軸合わせでは光軸が正確に合わず、その結果、高精度な測定を実現することが困難になる。特に、テレセントリックレンズを使用した光学系を採用していると、テレセントリックレンズにより生成される平行光を測定光として用いるため、わずかな光軸のずれが測定精度に悪影響を与える。また、位置決め部材を用いたとしても、正確な光軸合わせが困難な場合も考えられるので、位置決め部材の有無を問わず、ユーザによる簡単かつ精度のよい光軸合わせを可能にすることが望まれていた。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光軸を簡単にかつ精度よく合わせることができるようにして高い測定精度が得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、第１の開示は、測定領域に測定光を投射してワークを測定する光学測定装置を前提とする。光学測定装置は、ワークが配置される測定領域に投射する測定光を生成する光源と、前記光源により生成された測定光が入射され、該測定光を測定領域に向けた平行光に変換する投光側テレセントリックレンズと、前記投光側テレセントリックレンズが取り付けられ、前記投光側テレセントリックレンズから出射された平行光を測定領域へ投射するための投光窓を有する投光用筐体と、測定領域を通過した平行光が入射する受光側テレセントリックレンズと、前記受光側テレセントリックレンズを通過した光を受光する二次元撮像素子と、前記受光側テレセントリックレンズ及び前記二次元撮像素子が取り付けられるとともに、測定領域を通過した平行光を前記受光側テレセントリックレンズへ入射させるための受光窓を有する受光用筐体と、前記投光窓と前記受光窓とが対向して配置されるよう前記投光用筐体と前記受光用筐体とを設置した状態で、前記二次元撮像素子が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定する判定処理部と、前記判定処理部による判定結果を二次元画像を用いて表示する表示部とを備えている。
【0008】
この構成によれば、光学測定装置の使用時には、投光窓と受光窓とが対向して配置されるよう投光用筐体と受光用筐体とを設置する。光源で生成された測定光は、まず、投光側テレセントリックレンズに入射して平行光に変換された後、投光窓から測定領域へ投射される。測定領域を通過した平行光は受光窓から受光側テレセントリックレンズに入射して二次元撮像素子で受光される。判定処理部は、二次元撮像素子が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子の撮像光軸のずれを判定することができる。例えば、光強度分布において光が全体的に弱い場合には、光軸がずれていることによって二次元撮像素子が正常に受光していないと推定されるので、その場合には、二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定できる。一方、光強度分布において光が全体的に強い場合には、二次元撮像素子が正常に受光していると推定されるので、その場合には、二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定できる。この判定結果は、表示部に二次元画像を用いて表示されるので、ユーザは二次元画像を見ながら二次元撮像素子の撮像光軸のずれを合わすことが可能になる。
【0009】
第２の開示では、光学測定装置が、前記二次元撮像素子における光強度分布に基づいて前記二次元画像を生成する画像生成部を備えている。前記画像生成部で生成された前記二次元画像が前記表示部に表示される。この場合、画像生成部で生成される二次元画像は、二次元撮像素子で取得された画像、即ち生画像であってもよい。
【0010】
第３の開示では、前記画像生成部が、前記二次元撮像素子における光強度分布をグラデーション表示した二次元画像を生成するので、表示部には、光の強弱を示す色の変化が表示されることになり、光軸のずれの大小や、どの方向へ光軸を変化させれば光軸を合わせることができるかといった情報をユーザが取得可能になる。
【0011】
第４の開示では、前記画像生成部が、前記二次元撮像素子の光軸のずれを示す第１のインジケータが表示された前記二次元画像を生成するので、ユーザは表示部に表示された第１のインジケータを見ることで、二次元撮像素子の光軸が一致しているか否か、及び一致していない場合にはどの程度一致していないかを把握できる。
【0012】
第５の開示では、前記判定処理部が、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心を算出する。また、前記記画像生成部は、前記判定処理部で算出された画像の重心に前記第１のインジケータを表示させることができる。
【0013】
第６の開示では、前記画像生成部が、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが表示された前記二次元画像を生成するので、二次元撮像素子の光軸が正常範囲からずれている場合に、正常範囲内となるようにずれの修正を誘導できる。
【0014】
第７の開示では、前記判定処理部が、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲外に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する一方、前記二次元撮像素子で取得した画像の重心が前記第２のインジケータで示されている前記正常範囲内に位置している場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する。これにより、判定基準を明確にすることができる。
【0015】
第８の開示では、前記画像生成部が、前記二次元撮像素子における光強度分布をＸ軸方向に投影したＸ軸プロファイルと、前記二次元撮像素子における光強度分布をＹ軸方向に投影したＹ軸プロファイルとを生成する。生成したＸ軸プロファイルとＹ軸プロファイルの変化を、第１のインジケータの動きと連動させることができる。
【0016】
第９の開示では、前記画像生成部が、前記二次元撮像素子の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータが重畳表示された前記二次元画像を生成することができる。
【0017】
第１０の開示では、前記画像生成部が、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ示すＸ軸表示線及びＹ軸表示線が重畳表示された前記二次元画像を生成するので、例えば光軸がずれている場合にどの方向にずれているのかをユーザが直感的に判断することができる。よって、ずれ修正が容易になる。
【0018】
第１１の開示では、前記判定処理部が、前記二次元撮像素子で取得した画像データを２値化処理した後、光強度が０であるとされている画素数をカウントする。前記判定処理部は、得られた画素数が所定数以下である場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていないと判定する一方、得られた画素数が所定数を超える場合には、前記二次元撮像素子の撮像光軸がずれていると判定する。画素数の判定閾値は、寸法測定の精度を考慮して設定することができる。例えば、寸法測定の精度に殆ど影響を与えない程度の光軸のずれであれば許容できるので、その程度の画素数の判定閾値を予め求めておけばよい。
【発明の効果】
【0019】
以上説明したように、投光窓と受光窓とが対向して配置されるよう投光用筐体と受光用筐体とを設置した状態で、二次元撮像素子が受光した平行光の光強度分布に基づいて撮像光軸のずれを判定し、その判定結果を二次元画像で表示可能にしたので、光軸を簡単にかつ精度よく合わせることができ、その結果、高い測定精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施形態に係る光学測定装置の模式図である。
【図2】投光用ユニット及び受光用ユニットを固定部材に固定して使用する形態を示す斜視図である。
【図3】投光用ユニット及び受光用ユニットを固定部材に固定して使用する形態を示す側面図である。
【図4】固定部材を使用せずに投光用ユニット及び受光用ユニットを設置する形態を示す斜視図である。
【図5】固定部材を使用せずに投光用ユニット及び受光用ユニットを設置する形態を示す側面図である。
【図6A】投光用ユニット及び受光用ユニットを固定部材に固定して使用する場合の光軸に沿った縦断面図である。
【図6B】光像の位置や大きさについて説明する図である。
【図7】受光用ユニットの縦断面図である。
【図8B】受光用筐体への各部材の取付構造の概略を説明する図である。
【図9】二次元撮像素子が固定された撮像素子ホルダの斜視図である。
【図10】撮像素子ホルダの分解斜視図である。
【図11A】固定部材に固定された投光用ユニット及び受光用ユニットを斜め下方から見た斜視図であり、受光用ユニットの蓋体を開けた状態を示す。
【図11C】投光用ユニットの反射体取付部及びその近傍を示す斜視図である。
【図11D】受光用ユニットの受光側反射体取付座及びその近傍を示す斜視図である。
【図12】受光用ユニットを斜め下方から見た斜視図である。
【図14】投光用ユニット及び受光用ユニットを固定部材に固定して使用する場合の底面図である。
【図15】光学測定装置の設定時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図16】設定用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図17】詳細設定用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図18】測定条件指定用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図19】公差指定用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図20】光学測定装置の運用時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図21】運用時のユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図22A】現在選択している処理パターンの結果のみ表示したユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図22B】現在有効な処理パターンの結果を強調表示したユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図23】投光用ユニットから測定領域に投射された測定光を受光用ユニットの二次元撮像素子が受光した時の受光量分布を示す図である。
【図24】光軸判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図25】光軸が一致している場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図26】光軸が一致していると判定できる範囲内で少しだけずれている場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図27】光軸が一致していない場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図28】光軸が一致しているが異物が写りこんでいる場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図29】光軸が一致しているが視野がずれている場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0022】
図１は、本発明の実施形態に係る光学測定装置１の概略構成を模式的に示すものである。光学測定装置１は、測定領域Ｓに測定光を投射して測定対象物であるワークＷを測定する装置であり、投光用ユニット１０と、受光用ユニット３０と、制御装置７０と、キーボード８０及びマウス８１と、表示装置８２と、記憶装置８３とを備えている。また、制御装置７０にはプログラマブルコントローラ９０が接続されている。キーボード８０及びマウス８１は、操作手段の一例であり、例えばタッチパネル式の操作手段等であってもよい。表示装置８２は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成されている。記憶装置８３は、例えばハードディスクドライブやＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成されている。プログラマブルコントローラ９０は、外部制御機器の一例であり、制御装置７０から出力される所定の制御信号を受信し、外部に接続された各種機器を制御する。
【0023】
投光用ユニット１０は、ワークＷが配置される測定領域Ｓに投射する測定光を生成する光源１１と、光源１１を保持する光源ホルダ１２と、拡散手段１３と、投光側反射体１４と、投光側テレセントリックレンズ１５と、投光用筐体２０とを備えている。
【0024】
受光用ユニット３０は、二次元撮像素子３１と、二次元撮像素子３１を保持する撮像素子ホルダ３７と、受光レンズ３３と、絞り３４と、受光側反射体３５と、受光側テレセントリックレンズ３６と、撮像制御部３９と、受光用筐体４０とを備えている。撮像制御部３９は、受光用ユニット３０に設けることができるが、投光用ユニット１０に設けられていてもよい。
【0025】
投光用筐体２０及び受光用筐体４０は高剛性な金属材からなる単一部材で構成されており、各種位置決めの基準となる面や、各部材の取り付けの基準となる面、各部材が接触する面等は切削加工されていて高い精度が確保されている。各種位置決めの基準となる面や、各部材が取り付けの基準となる面、各部材が接触する面等は成型によって形成されてもよい。
【0026】
また、制御装置７０は、画像取得部７１と、ＤＳＰ７２と、ＣＰＵ７３と、メモリ７４と、入出力回路７５とを備えている。制御装置７０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成することができる。画像取得部７１で取得された測定画像のデータは、ＤＳＰ７２で信号処理された後、ＣＰＵ７３に出力される。ＣＰＵ７３では、測定画像のエッジを抽出し、抽出されたエッジを用いて寸法測定を実行する。測定画像のエッジ抽出処理は従来から周知の手法を用いることができる。寸法測定としては、例えば２つのエッジ間の距離等である。メモリ７４には、ＲＡＭ及びＲＯＭが含まれており、ＣＰＵ７３に所定の機能を実行させるプログラムの記憶や、測定画像、測定結果の一時的な記憶のために利用される部分である。入出力回路７５は、測定画像や測定結果、制御信号を外部へ出力するとともに、キーボード８０やマウス８１の操作状態の入力を受け付ける回路である。測定画像や測定結果は、入出力回路７５から記憶装置８３に出力することができる。また、制御信号は、入出力回路７５からプログラマブルコントローラ９０に出力することができる。さらに、測定画像や測定結果は、所定のユーザーインターフェース画面を示すデータとともに表示装置８２に出力して表示させることができる。ユーザーインターフェース画面は、ＣＰＵ７３で生成することができる。
【0027】
（光学測定装置１の使用形態）
図２及び図３は、投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０を共通の固定部材６０に固定して使用する形態である。固定部材６０は、光学測定装置１の一部を構成する部材であり、所定方向に長い金属製の板材で構成され、高い剛性を持っている。固定部材６０の長手方向一側に投光用ユニット１０を取り付け、固定部材６０の長手方向他側に受光用ユニット３０を取り付けて使用する。固定部材６０の形状は、図示した形状に限られるものではなく、例えば中空状の部材であってもよい。
図２及び図３は、投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０を共通の固定部材６０に固定して使用する形態である。固定部材６０は、光学測定装置１の一部を構成する部材であり、所定方向に長い金属製の板材で構成され、高い剛性を持っている。固定部材６０の長手方向一側に投光用ユニット１０を取り付け、固定部材６０の長手方向他側に受光用ユニット３０を取り付けて使用する。固定部材６０の形状は、図示した形状に限られるものではなく、例えば中空状の部材であってもよい。
【0028】
一方、図３及び図５は、投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０を固定部材６０に固定せずに使用する形態である。この形態では、投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０を、測定を行う現場にある各種部材（図示せず）に固定して使用する。
【0029】
どちらの使用形態も、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０との間に測定領域Ｓが形成される。また、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０との距離（ワーキングディスタンス）は予め設定された距離以内とされている。
【0030】
また、この実施形態の説明では、図３や図５に示すように、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０とが水平方向に離れていて、両ユニット１０、３０の光軸が水平方向に延び、かつ互いに一致する場合について説明するが、光軸が斜めに延びるように両ユニット１０、３０を配置してもよいし、光軸が上下方向に延びるように両ユニット１０、３０を配置してもよい。つまり、両ユニット１０、３０を互いに向き合わせたとき斜め方向や上下方向となるように配置してもよい。
【0031】
（投光用ユニット１０の構成）
図６Ａにも示すように、投光用ユニット１０の光源１１は、例えばＩｎＧａＮグリーンＬＥＤ等の発光ダイオード等で構成されており、基板１１ａに実装されている。基板１１ａにはマイクロコンピュータ等からなる撮像制御部３９（図１に示す）が接続されており、この撮像制御部３９により、光源１１が制御される。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１ミリ秒以下である場合、撮像の間隔や露光時間に応じて、撮像制御部３９により、光源１１がパルス点灯制御される。各撮像における露光時間を例えば１００マイクロ秒とすることで、光学測定装置１は高速搬送ワークも止めずに測定可能となり、撮像の間隔や露光時間に応じて光源１１がパルス点灯制御されることで、光源１１における発熱を抑制することができる。
図６Ａにも示すように、投光用ユニット１０の光源１１は、例えばＩｎＧａＮグリーンＬＥＤ等の発光ダイオード等で構成されており、基板１１ａに実装されている。基板１１ａにはマイクロコンピュータ等からなる撮像制御部３９（図１に示す）が接続されており、この撮像制御部３９により、光源１１が制御される。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１ミリ秒以下である場合、撮像の間隔や露光時間に応じて、撮像制御部３９により、光源１１がパルス点灯制御される。各撮像における露光時間を例えば１００マイクロ秒とすることで、光学測定装置１は高速搬送ワークも止めずに測定可能となり、撮像の間隔や露光時間に応じて光源１１がパルス点灯制御されることで、光源１１における発熱を抑制することができる。
【0032】
基板１１ａは、光源ホルダ１２に固定されている。基板１１ａを光源ホルダ１２に固定することで、光源１１を光源ホルダ１２に保持することができる。基板１１ａは、光源ホルダ１２の下部に固定されており、その上に光源１１が配置され、光源１１は上方へ向けて光を投射する姿勢となっている。基板１１ａは、光源ホルダ１２に対して位置調整可能に取り付けられている。
【0033】
光源ホルダ１２には、平行光が得られるように収差補正されたコリメートレンズ１２ａと、光拡散ユニット１２ｂと、２つの投光レンズ１２ｃとが設けられている。投光レンズ１２ｃは１つであってもよい。コリメートレンズ１２ａは、光源１１の上方に位置しており、光源１１の光がコリメートレンズ１２ａに直接入射するようになっている。コリメートレンズ１２ａに入射した光は、平行光に変換されて上方へ出射する。コリメートレンズ１２ａの光出射面の上方には、光拡散ユニット１２ｂが位置している。光拡散ユニット１２ｂは入射した光を拡散させるための部材であり、光拡散ユニット１２ｂに入射した光は、光拡散ユニット１２ｂを通過することで、拡散されて上方へ出射する。コリメートレンズ１２ａから入射した平行光は、光拡散ユニット１２ｂにおいて円形の光像を形成する。光拡散ユニット１２ｂを通過した平行光は、光像の各点において平行成分をピークとする角度特性の拡散光として光拡散ユニット１２ｂから出射される。２つの投光レンズ１２ｃは、光拡散ユニット１２ｂの光出射面の上方に位置している。光拡散ユニット１２ｂから出射した光は、２つの投光レンズ１２ｃを通過して上方へ出射する。２つの投光レンズ１２ｃは、光拡散ユニット１２ｂから出射した光の広がり角を調整する。光拡散ユニット１２ｂから出射した光の広がり角を狭い角度に調整することで、投光側テレセントリックレンズ１５を通過する光の光密度を高めることができる。また、投光レンズ１２ｃを通過した光は、スリット１２ｄを通過するが、スリット１２ｄ近傍の各位置において、光量の総和や角度分布が全て均質になる。これにより、影像の境界の状態が場所によって変わらず、測定精度を高めることができる。
【0034】
光源１１、コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び２つの投光レンズ１２ｃは、光源ホルダ１２に固定されて相対変位が不能になっている。この状態で、光源１１の中心を通って当該光源１１の光放射面に垂直な線上に、コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び２つの投光レンズ１２ｃの光軸が位置するように、コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び２つの投光レンズ１２ｃが配置されている。
【0035】
光源ホルダ１２は、投光用筐体２０の内部に収容された状態で当該投光用筐体２０に取り付けられている。光源ホルダ１２を投光用筐体２０に取り付ける際には、ねじ１６による締結構造を用いることができる。光源ホルダ１２には、ねじ１６が挿通する挿通孔（図示せず）が形成されており、この挿通孔を長穴に形成することで、光源ホルダ１２の位置調整を行うことが可能になる。投光用筐体２０の底部にはアクセス用の開口２０ｄが形成されており、光源１１や光源ホルダ１２の位置調整を行う際にアクセスが容易になる。蓋体２０ｅはアクセス用の開口２０ｄを閉塞する。
【0036】
投光用筐体２０は、受光用筐体４０と対向する面が前面であり、前面は上下方向にのびている。投光用筐体２０の後面は、受光用筐体４０と対向する面と反対に位置する面であり、この後面は、上端に近づくほど前に位置するように傾斜しており、この傾斜角度は、後述する投光側反射体１４の設置角度と対応している。後面の下側からは受光用ユニット３０と接続される信号ケーブルＣ（図２等に示す）が外部へ出ている。また、投光用筐体２０の両側面は互いに平行に上下方向に延びている。投光用筐体２０の下面は、固定部材６０への取付面となっている。
【0037】
投光用筐体２０の内部には、投光レンズ１２ｃから出射した光を反射する投光側反射体１４が収容されている。この投光側反射体１４は、例えば平板状のミラー等で構成されている。投光用筐体２０の内部における上側部分には、投光側反射体１４を取り付けるための複数の反射体取付部２１が互いに間隔をあけて設けられている。反射体取付部２１は、投光用筐体２０の内面から突出しており、突出方向先端部には、反射体取付部２１の裏面が当接する当接面２１ａが形成されている（図１１Ｃ参照）。反射体取付部２１は、投光用筐体２０の一方の側面から他方の側面に亘って突出することで、投光用筐体２０の内面を補強してもよい。各当接面２１ａに投光側反射体１４の裏面を当接させた状態で、投光側反射体１４を投光用筐体２０に対して高精度に位置決めすることができる。すなわち、投光用筐体２０に一体成形された反射体取付部２１の当接面２１ａに投光側反射体１４を直接当接させることで、投光用筐体２０と反射体取付部２１との間に別部材が介在しないので、投光用筐体２０の成形精度と同程度の高い精度で投光側反射体１４を位置決めできる。投光側反射体１４は、反射体取付部２１に対して接着剤によって接着してもよいし、ねじ等の締結部材で締結してもよい。
【0038】
投光側反射体１４は、光源ホルダ１２の投光レンズ１２ｃから出射した光が当該投光側反射体１４の中央部に向けて入射するように配置されている。投光側反射体１４の角度は、投光レンズ１２ｃから入射した光を水平方向に出射するように設定されている。投光側反射体１４は、光路を折りたたむことで投光用筐体２０のサイズを小型化するものであり、投光用筐体２０のサイズを許容するのであれば必ずしも必要ではない。
【0039】
投光側テレセントリックレンズ１５は、投光用筐体２０における受光側筐体４０と対向する側に取り付けられている。投光用筐体２０における受光側筐体４０と対向する側の壁部には、投光側テレセントリックレンズ１５が嵌め込まれる投光側レンズ取付孔２２が当該壁部を貫通するように形成されている。投光側レンズ取付孔２２の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された投光側レンズ取付座（第３の座）２２ａが一体成形されている。この投光側レンズ取付座２２ａに投光側テレセントリックレンズ１５の奥側（光入射側）の端面の周縁部が当接することにより、投光側テレセントリックレンズ１５が投光用筐体２０に対して位置決めされる。投光側テレセントリックレンズ１５も投光側レンズ取付座２２ａに直接当接させることで、投光用筐体２０と投光側テレセントリックレンズ１５との間に別部材が介在しないので、投光用筐体２０の成形精度と同程度の高い精度で投光側テレセントリックレンズ１５を位置決めできる。
【0040】
投光側テレセントリックレンズ１５は、光軸が水平となるように配置されている。投光側反射体１４から出射した光は、投光側テレセントリックレンズ１５に入射すると、投光側テレセントリックレンズ１５が測定領域Ｓに向けた平行光に変換して出射する。測定領域Ｓにおいて投光側テレセントリックレンズ１５により形成される光像は、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿ってその大きさが一定となる。投光側テレセントリックレンズ１５は、投光用筐体２０内に形成された光像を測定領域Ｓ内にピントのあった光像として結像させる。測定領域Ｓのいずれの位置においてもピントのあった光像が形成されることが好ましい。ピントのあった光像は、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿って所定の範囲に形成されるが、これは投光用筐体２０内に形成された光像から投光側テレセントリックレンズ１５までの光路長に応じており、光路長が長いほど光像のピントのあう範囲は広くなる。例えば高精度な測定をするための測定領域が大きい光学測定装置１の場合、投光用筐体２０内に形成された光像から投光側テレセントリックレンズ１５までの光路長は長いため、投光側反射体１４により光路を折りたたむことで投光用筐体２０のサイズを小型化するようにしてもよい。
【0041】
コリメートレンズ１２ａから平行光が入射されて光拡散ユニット１２ｂにおいて円形の光像を形成する場合、光拡散ユニット１２ｂを通過した平行光は、光像の各点において平行成分をピークとする角度特性の拡散光として光拡散ユニット１２ｂから出射される。このような角度特性を有する光像を、投光側テレセントリックレンズ１５を介して測定領域Ｓに照射することで、場所や角度によらず光が略均一な照明光を実現することができる。また、２つの投光レンズ１２ｃにより、光拡散ユニット１２ｂから出射した光の広がり角を狭い角度に調整することで、投光側テレセントリックレンズ１５を通過する光の光密度を高めるようにしてもよい。
【0042】
投光用筐体２０には、投光側テレセントリックレンズ１５から出射された平行光を測定領域Ｓへ投射するための投光窓２３が設けられている。投光窓２３は、投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面を覆うように形成された略円形の投光側カバーガラス２３ａと、投光側カバーガラス２３ａが取り付けられた投光側枠体２３ｂとを有している。投光側枠体２３ｂは、投光側レンズ取付孔２２における投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面側に嵌め込まれて投光用筐体２０に固定されている。投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面と、投光側枠体２３ｂとの間には、投光側弾性材２３ｃが配設されている。投光側弾性材２３ｃは、例えばゴムや弾性を有する金属材等で構成されている。投光側弾性材２３ｃにより、投光側テレセントリックレンズ１５が投光側レンズ取付座２２ａに常時押し付けられるように付勢されている。投光側枠体２３ｂは、投光側レンズ取付孔２２における投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面側にねじ止めにより投光用筐体２０に固定され、投光側弾性材２３ｃにより、投光側テレセントリックレンズ１５が投光側レンズ取付座２２ａに押圧固定されてもよい。
【0043】
図３に示すように、投光用筐体２０の側面（外面）には、当該投光用筐体２０を設置する時の基準となる複数の側方基準面２０ａ（図３では３か所）が設けられている。側方基準面２０ａは、貫通孔２０ｂの円形縁で構成されており、互いに同一平面上に位置する高精度な面である。投光用筐体２０を設置する部材に側方基準面２０ａを当接させることで、投光用筐体２０を高精度に位置決めすることができる。この実施形態では、側方基準面２０ａの中央部に貫通孔２０ｂが形成されている。投光用筐体２０のもう一方の側面（外面）にも同様に側方基準面が設けられていてもよい。
【0044】
また、投光用筐体２０の底面（外面）には、当該投光用筐体２０を設置する時の基準となる複数の底部基準面２０ｃが設けられている（図１１Ｂ参照）。底部基準面２０ｃは、他の部分と比べて僅かに盛り上がった平面（凸面）で構成されており、互いに同一平面上に位置する高精度な面である。この実施形態では、底部基準面２０ｃに、固定部材２０を固定するためのねじ穴１０１が形成されている。投光用筐体２０を設置する部材に底部基準面２０ｃを当接させることで、投光用筐体２０を高精度に位置決めすることができる。投光用筐体２０を設置する際には、側方基準面２０ａと底部基準面２０ｃのどちらを基準にしてもよい。側方基準面２０ａと底部基準面２０ｃとは他の面よりも突出することで、平面形状の被取付面に当接させることができる。側方基準面２０ａを基準に設置する場合は、被取付面に側方基準面２０ａを当接させて、各側方基準面２０ａの貫通孔２０ｂに取付用のボルトを貫通させて被取付面に投光用筐体２０を固定する。底部基準面２０ｃを基準に設置する場合は、被取付面に底部基準面２０ｃを当接させて、各底部基準面２０ｃのねじ穴１０１に取付用のねじを螺合させて被取付面に投光用筐体２０を固定する。例えば、各底部基準面２０ｃは、固定部材６０の上面と当接した状態でねじ穴１０１に取付用のねじを螺合されて、固定部材６０に固定される。
【0045】
また、図２に示すように、投光用筐体２０の前面である受光用ユニット３０と対向する面には、ワーキングディスタンス基準面２０ｆが設けられている。
【0046】
投光用筐体２０は一側面が開口した箱形状を有しており、箱形状の側面及び／又は底面に被取付面に当接するための基準面が形成されている。箱形状の前面及び／又は背面には、測定光の光路を決定する反射体及びレンズ等の光学素子を位置決めする座が形成されている。座は、一方側面から他方の側面に延びで形成され、箱形状の前面及び／又は背面の剛性をより強固なものにしている。例えば、箱形状の前面には、投光側テレセントリックレンズ１５を直接位置決めし、固定的に取り付けるための座が形成され、箱形状の背面（内部）には、投光側反射体１４を直接位置決めし、固定的に取り付けるための座が形成され、箱形状の閉塞した側面には光源ホルダ１２が位置調整可能に取り付けられる。これにより基準面に対して高精度な測定光を照明することができる。なお、箱形状の底面には光源１１や光源ホルダ１２にアクセスするためのアクセス用の開口２０ｄが形成されてもよい。
【0047】
（受光用ユニット３０の構成）
受光用ユニット３０の二次元撮像素子３１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサー等で構成されていて、画素がＸ方向とＹ方向の二次元に配列されている。二次元撮像素子３１は、基板３１ａに実装されている。基板３１ａには、撮像制御部３９（図１に示す）が設けられている。撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。露光時間が１ミリ秒以下、例えば１００マイクロ秒とすることで、光学測定装置１は高速搬送ワークも止めずに測定可能となる。露光時間は、光源１１のパルス点灯制御と二次元撮像素子３１のシャッター制御とを同期制御して実現されてもよい。基板３１ａは、撮像素子ホルダ３７に固定されている。基板３１ａを撮像素子ホルダ３７に固定することで、二次元撮像素子３１を撮像素子ホルダ３７に保持することができる。
受光用ユニット３０の二次元撮像素子３１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサー等で構成されていて、画素がＸ方向とＹ方向の二次元に配列されている。二次元撮像素子３１は、基板３１ａに実装されている。基板３１ａには、撮像制御部３９（図１に示す）が設けられている。撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。露光時間が１ミリ秒以下、例えば１００マイクロ秒とすることで、光学測定装置１は高速搬送ワークも止めずに測定可能となる。露光時間は、光源１１のパルス点灯制御と二次元撮像素子３１のシャッター制御とを同期制御して実現されてもよい。基板３１ａは、撮像素子ホルダ３７に固定されている。基板３１ａを撮像素子ホルダ３７に固定することで、二次元撮像素子３１を撮像素子ホルダ３７に保持することができる。
【0048】
撮像素子ホルダ３７には、受光側レンズユニット３８が固定されている。図７に示すように、受光側レンズユニット３８には、全体として筒状をなしており、その内部に複数の受光レンズ（結像レンズ）３３が設けられている。受光レンズ３３の光軸は斜め方向に延びており、その受光レンズ３３の光軸の延長線が二次元撮像素子３１の中央部に対して垂直に交わるように、受光側レンズユニット３８と二次元撮像素子３１との相対的な位置関係が設定されている。受光側レンズユニット３８の上部には、絞り３４が設けられている。
【0049】
絞り３４は、受光側テレセントリックレンズ３６介して受光した平行な光を通過させ、平行な光以外の外乱光を阻止する。これにより外乱光の影響を低減することができる。受光レンズ３３は、像側テレセントリックレンズであってもよい。像側テレセントリックレンズにより、受光レンズ３３と二次元撮像素子３１との間の距離が変化しても、二次元撮像素子３１上に結像される像の大きさは変化しない。例えば撮像素子ホルダ３７が熱膨張することで受光レンズ３３と二次元撮像素子３１との間の距離が変化しても、二次元撮像素子３１上に結像される像の大きさは変化しないため温度変化の影響を低減することができる。投光側テレセントリックレンズ１５を物体側テレセントリックレンズとし、受光レンズ３３を像側テレセントリックレンズとすることで、両側テレセントリックの光学系とすることができる。
【0050】
撮像素子ホルダ３７は二次元撮像素子３１が固定された状態、即ち、二次元撮像素子３１、受光レンズ３３及び絞り３４の位置関係が一定に保たれた状態で、受光用筐体４０に取り付けられる。図１１Ａに示すように、受光用筐体４０の一方の側壁には、二次元撮像素子３１を保持した状態の撮像素子ホルダ３７を当該受光用筐体４０内に入れるための導入用開口４１が形成されている。導入用開口４１は、受光用筐体４０の一方の側壁の上側の略全域に亘って開口しており、このように導入用開口４１を大きく開口させることで、二次元撮像素子３１と一体化した撮像素子ホルダ３７を受光用筐体４０内に容易に入れることが可能になる。
【0051】
受光用筐体４０は、投光用筐体２０と対向する面が前面であり、前面は上下方向にのびている。受光用筐体４０の後面は、投光用筐体２０と対向する面と反対に位置する面であり、この後面は、上端に近づくほど前に位置するように傾斜しており、この傾斜角度は、後述する受光側反射体３５の設置角度と対応している。後面の下側からは投光用ユニット１０と接続される信号ケーブルＣ及び制御装置７０と接続される接続ケーブルＤ（図２等に示す）が外部へ出ている。また、受光用筐体４０の両側面は互いに平行に上下方向に延びている。受光用筐体４０の下面は、固定部材６０への取付面となっている。
【0052】
図２等に示すように、受光用筐体４０には、導入用開口４１を閉塞するための蓋体４１ａが設けられている。蓋体４１ａは、受光用筐体４０に対して着脱可能に取り付けられている。蓋体４１ａの周縁部と、受光用筐体４０における導入用開口４１の周縁部との間にはシール材が配設されている。
【0053】
図６Ａに示すように、受光側テレセントリックレンズ３６は、受光用筐体４０における投光側筐体２０と対向する側に取り付けられており、その光軸が投光側テレセントリックレンズ１５と同じ光軸上に位置するように配置されている。ここで、図６Ｂを用いて、光像の位置や大きさについて補足する。
【0054】
図６Ｂにおいて、受光側テレセントリックレンズ３６は、投光側テレセントリックレンズ１５により測定領域Ｓに向けられた平行光を、受光側レンズユニット３８を介して二次元撮像素子３１に導く。測定領域Ｓにおいて投光側テレセントリックレンズ１５により形成される光像は、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿ってその大きさが一定となる。同様に、受光側テレセントリックレンズ３６は、受光側テレセントリックレンズ３６の光軸に沿って視野サイズが一定となる。つまり、受光側テレセントリックレンズ３６は、受光側テレセントリックレンズ３６の光軸に沿って異なる位置に測定対象物が配置されても、測定対象物の遮光像に対応する光像の大きさは二次元撮像素子３１上において一定となる。受光側テレセントリックレンズ３６は、測定対象物の測定領域Ｓ内における遮光像を、二次元撮像素子３１上にピントのあった光像として結像させる。測定対象物が測定領域Ｓのいずれの位置に配置されても、二次元撮像素子３１上にピントのあった光像が形成されることが好ましい。二次元撮像素子３１上においてピントのあった光像が形成されるような受光側テレセントリックレンズ３６の光軸に沿った範囲を被写界深度（Ｄ１）と呼ぶことがある。被写界深度の大きさは、受光側テレセントリックレンズ３６から受光用筐体４０内に形成された光像までの光路長に応じており、光路長が長いほど光像のピントのあう範囲は広くなる。例えば高精度な測定をするための測定領域が大きい光学測定装置１の場合、受光側テレセントリックレンズ３６から受光用筐体４０内に形成された光像までの光路長は長いため、受光側反射体３５により光路を折りたたむことで受光用筐体４０のサイズを小型化するようにしてもよい。例えば視野サイズが直径４０ｍｍの光学測定装置１に対して被写界深度は２０ｍｍ程度、視野サイズが直径６４ｍｍの光学測定装置１に対して被写界深度は３０ｍｍ程度が設定されてもよい。この場合、受光側反射体３５により光路を折りたたむことで受光用筐体４０のサイズを小型化するようにしてもよい（図６Ｂにおいて点線で示す。投光側も同様）。また、例えば視野サイズが直径６ｍｍの光学測定装置１に対して被写界深度は４ｍｍ程度が設定されてもよい。この場合、受光側反射体３５を設けずに受光用筐体４０を受光側テレセントリックレンズ３６の光軸に沿って長い形状としてもよい。
【0055】
図７及び図８Ａに示すように、受光用筐体４０における投光側筐体２０と対向する側の壁部には、受光側テレセントリックレンズ３６が嵌め込まれる受光側レンズ取付孔４２が当該壁部を貫通するように形成されている。受光側レンズ取付孔４２の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された受光側レンズ取付座（第１の座）４２ａが一体成形されている。この受光側レンズ取付座４２ａに受光側テレセントリックレンズ３６の奥側（光出射側）の端面の周縁部が当接することにより、受光側テレセントリックレンズ３６が受光用筐体４０に対して位置決めされる。受光側テレセントリックレンズ３６を受光側レンズ取付座４２ａに直接当接させることで、受光用筐体４０と受光側テレセントリックレンズ３６との間に別部材が介在しないので、受光用筐体４０の成形精度と同程度の高い精度で受光側テレセントリックレンズ３６を位置決めできる。
【0056】
受光用筐体４０には、投光側テレセントリックレンズ１５から出射されて測定領域Ｓを通過した平行光を受光側テレセントリックレンズ３６へ入射させるための受光窓４３が設けられている。受光窓４３は、受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面を覆うように形成された略円形の受光側カバーガラス４３ａと、受光側カバーガラス４３ａが取り付けられた受光側枠体４３ｂとを有している。受光側枠体４３ｂは、受光側レンズ取付孔４２における受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面側に嵌め込まれて受光用筐体４０に固定されている。受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面と、受光側枠体４３ｂとの間には、受光側弾性材（レンズ付勢部材）４３ｃが配設されている。受光側弾性材４３ｃは、例えばゴムや弾性を有する金属材等で構成されており、受光側テレセントリックレンズ３６を受光側レンズ取付座４２ａに押し付ける方向に常時付勢するための部材である。受光側弾性材４３ｃにより、受光側テレセントリックレンズ３６が受光側レンズ取付座４２ａに常時押し付けられた状態で取り付けられる。受光側枠体４３ｂは、受光側レンズ取付孔４２における受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面側にねじ止めにより受光用筐体４０に固定され、受光側弾性材４３ｃにより、受光側テレセントリックレンズ３６が受光側レンズ取付座４２ａに押圧固定されてもよい。
【0057】
受光用筐体４０における導入用開口４１が形成された面とは異なる面、即ち投光用ユニット１０と反対側に位置する面には、受光側反射体３５が嵌め込まれる受光側反射体取付孔４４が開口している。受光側反射体取付孔４４の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された受光側反射体取付座（第２の座）４４ａが一体成形されている（図１１Ｄ参照）。この受光側反射体取付座４４ａに受光側反射体３５の奥側の端面の周縁部が当接することにより、受光側反射体３５が受光用筐体４０に対して位置決めされる。受光側反射体３５を受光側反射体取付座４４ａに直接当接させることで、受光用筐体４０と受光側反射体３５との間に別部材が介在しないので、受光用筐体４０の成形精度と同程度の高い精度で受光側反射体３５を位置決めできる。
【0058】
受光側反射体３５は、例えば平板状のミラー等で構成されている。受光側反射体３５は、受光側テレセントリックレンズ３６の光出射面から出射した光が当該受光側反射体３５の中央部に向けて入射するように配置されている。受光側反射体３５の角度は、受光側テレセントリックレンズ３６を通過した光を反射して折り返し、受光レンズ３３へ向けて出射するように設定されている。受光側反射体３５によって光を折り返すようにしているので、発熱源である二次元撮像素子３１と受光側テレセントリックレンズ３６とを離すことができる。
【0059】
受光用筐体４０には、反射体取付孔４４を受光用筐体４０の外から覆うカバー４４ｄが取り付けられている。カバー４４ｄは、受光用筐体４０に対して着脱可能に取り付けられている。カバー４４ｄの内面と、受光側反射体３５との間には、反射体側弾性材（反射体付勢部材）４４ｃが配設されている。反射体弾性材４４ｃは、例えばゴムや弾性を有する金属材等で構成されており、受光側反射体３５を受光側反射体取付座４４ａに押し付ける方向に常時付勢するための部材である。反射体側弾性材４４ｃにより、受光側反射体３５が受光側反射体取付座４４ａに常時押し付けられた状態で取り付けられる。カバー４４ｄはねじ止めにより受光用筐体４０に対して固定され、反射体側弾性材４４ｃにより、受光側反射体３５が受光側反射体取付座４４ａに押圧固定されてもよい。
【0060】
図１２に示すように、受光用筐体４０の側面（外面）には、当該受光用筐体４０を設置する時の基準となる複数の側方基準面４０ａ（図１２では３か所）が設けられている。側方基準面４０ａは、貫通孔４０ｂの円形縁で構成されており、互いに同一平面上に位置する高精度な面である。受光用筐体４０を設置する部材に側方基準面４０ａを当接させることで、受光用筐体４０を高精度に位置決めすることができる。この実施形態では、側方基準面４０ａの中央部に貫通孔４０ｂが形成されている。受光用筐体４０のもう一方の側面（外面）にも同様に側方基準面が設けられていてもよい。
【0061】
また、受光用筐体４０の底面（外面）には、当該受光用筐体４０を設置する時の基準となる複数の底部基準面４０ｃが設けられている。底部基準面４０ｃは、平面で構成されており、互いに同一平面上に位置する高精度な面である。この実施形態では、底部基準面４０ｃにねじ穴１０１が形成されている。受光用筐体４０を設置する部材に底部基準面４０ｃを当接させることで、受光用筐体４０を高精度に位置決めすることができる。受光用筐体４０を設置する際には、側方基準面４０ａと底部基準面４０ｃのどちらを基準にしてもよい。側方基準面４０ａと底部基準面４０ｃとは他の面よりも突出することで、平面形状の被取付面に当接させることができる。側方基準面４０ａを基準に設置する場合は、被取付面に側方基準面４０ａを当接させて、各側方基準面４０ａの貫通孔４０ｂに取付用のボルトを貫通させて被取付面に受光用筐体４０を固定する。底部基準面４０ｃを基準に設置する場合は、被取付面に底部基準面４０ｃを当接させて、各底部基準面４０ｃのねじ穴１０１に取付用のねじを螺合させて被取付面に受光用筐体４０を固定する。例えば、各底部基準面６０ｃは、固定部材６０の上面と当接した状態でねじ穴１０１に取付用のねじを螺合されて、固定部材６０に固定される。
【0062】
また、図３に示すように、受光用筐体４０の前面である投光側ユニット１０と対向する面には、ワーキングディスタンス基準面４０ｄが設けられている。
【0063】
受光用筐体４０は一側面が開口した箱形状を有しており、箱形状の側面及び／又は底面に被取付面に当接するための基準面が形成されている。箱形状の前面及び／又は背面には、測定光の光路を決定する反射体及びレンズ等の光学素子を位置決めする座が形成されている。座は、一方側面から他方の側面に延びで形成され、箱形状の前面及び／又は背面の剛性をより強固なものにしている。例えば、箱形状の前面には、受光側テレセントリックレンズ３６を直接位置決めし、固定的に取り付けるための座が形成され、箱形状の背面（内部）には、受光側反射体３５を直接位置決めし、固定的に取り付けるための座が形成され、箱形状の閉塞した側面には撮像素子ホルダ３７が位置調整可能に取り付けられる。これにより基準面に対して高精度な測定光を照明することができる。なお、箱形状の底面には二次元撮像素子３１や撮像素子ホルダ３７の位置調整するためのアクセス用開口４６が形成されてもよい。
【0064】
要するに、図８Ｂに示すように、本実施形態に係る受光用筐体４０では、受光側テレセントリックレンズ３６と受光側反射体３５を、剛性の高い受光用筐体４０の壁面に固定するとともに、撮像素子ホルダ３７を位置調整可能に取り付けている。これにより、高精度な測定を実現することができる。
【0065】
（制御装置７０の構成）
図１に示すように、受光用ユニット３０に設けられている撮像制御部３９は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０の画像取得部７１によって制御されて、所定のタイミングで光源１１に光を照射させるとともに、二次元撮像素子３１により撮像させる。受光用ユニット３０を駆動する電力は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０から供給される。接続ケーブルＤには、耐屈曲ケーブルを用いることができ、受光用ユニット３０及び投光用ユニット１０をロボットアーム等の可動部に設置し、制御装置７０を非可動に設置する等分離して配置することができる。光源１１と二次元撮像素子３１との同期は、信号ケーブルＣによってとることができる。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１に撮像タイミング及び露光タイミングを定義するタイミング信号が供給され、撮像制御部３９によって光源１１に信号ケーブルＣを介して発光タイミングを定義するタイミング信号が供給される。光源１１を駆動する電力は信号ケーブルＣを介して受光用ユニット３０から供給される。光源１１により生成された測定光は、拡散手段１３によって拡散された後、投光側反射体１４で反射して折り返されてから投光側テレセントリックレンズ１５に入射する。投光側テレセントリックレンズ１５は、入射した測定光を平行光に変換して測定領域Ｓに向けて出射する。つまり、投光側テレセントリックレンズ１５は、測定光による拡散手段１３上の光像を、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿ってサイズが一定となるような光像が測定領域Ｓに形成されるように測定光を出射する。このとき、平行光は受光窓２３を通過して測定領域Ｓに達する。測定領域ＳにワークＷが配置されていると、平行光の一部がワークＷによって遮られる。
図１に示すように、受光用ユニット３０に設けられている撮像制御部３９は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０の画像取得部７１によって制御されて、所定のタイミングで光源１１に光を照射させるとともに、二次元撮像素子３１により撮像させる。受光用ユニット３０を駆動する電力は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０から供給される。接続ケーブルＤには、耐屈曲ケーブルを用いることができ、受光用ユニット３０及び投光用ユニット１０をロボットアーム等の可動部に設置し、制御装置７０を非可動に設置する等分離して配置することができる。光源１１と二次元撮像素子３１との同期は、信号ケーブルＣによってとることができる。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１に撮像タイミング及び露光タイミングを定義するタイミング信号が供給され、撮像制御部３９によって光源１１に信号ケーブルＣを介して発光タイミングを定義するタイミング信号が供給される。光源１１を駆動する電力は信号ケーブルＣを介して受光用ユニット３０から供給される。光源１１により生成された測定光は、拡散手段１３によって拡散された後、投光側反射体１４で反射して折り返されてから投光側テレセントリックレンズ１５に入射する。投光側テレセントリックレンズ１５は、入射した測定光を平行光に変換して測定領域Ｓに向けて出射する。つまり、投光側テレセントリックレンズ１５は、測定光による拡散手段１３上の光像を、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿ってサイズが一定となるような光像が測定領域Ｓに形成されるように測定光を出射する。このとき、平行光は受光窓２３を通過して測定領域Ｓに達する。測定領域ＳにワークＷが配置されていると、平行光の一部がワークＷによって遮られる。
【0066】
測定領域Ｓを通過した平行光は、受光窓４３を通過して受光側テレセントリックレンズ３６に入射した後、受光側反射体３５で反射して折り返されてから絞り３４、受光レンズ３３を通過する。そして、ワークＷの影像が二次元撮像素子３１の撮像面で結像する。制御装置７０の画像取得部７１は、二次元撮像素子３１を制御して当該二次元撮像素子３１により撮像させてワークＷの測定画像を取得する。取得されたワークＷの測定画像は略円形の画像である。ＤＳＰ７２は、画像取得部７１により取得された測定画像にフィルタ処理等の画像処理を実行する。ＣＰＵ７３は、ＤＳＰ７２から出力された測定画像のエッジを抽出し、抽出されたエッジを用いて寸法測定を実行する。測定画像や測定結果等は一時的にメモリ７４に記憶することができる。測定画像や測定結果等は入出力回路７５から記憶装置８３、プログラマブルコントローラ９０及び表示装置８２に出力される。
【0067】
（二次元撮像素子の位置及び姿勢の調整機構）
上述したように、光源１１から測定領域Ｓに測定光を投射してワークＷ越しでワークＷの影像を二次元撮像素子３１の撮像面に結像させる光学測定装置１は、ワークＷの幾何形状を測定すること以外にも、ワークＷの位置決めやアライメント測定などにも用いられることがある。その際に、基準となる面に対して、光軸が水平垂直でないと、ワークＷが光軸方向に移動した時にワークＷの位置がずれて撮像面に結像してしまい、測定精度の低下をもたらすおそれがあった。特に、光学測定装置１を構成する部品の製造誤差や組付誤差、調整のための治具の誤差等によって二次元撮像素子３１の光軸が傾いてしまうと、上述した測定精度の低下が顕著なものになる。
上述したように、光源１１から測定領域Ｓに測定光を投射してワークＷ越しでワークＷの影像を二次元撮像素子３１の撮像面に結像させる光学測定装置１は、ワークＷの幾何形状を測定すること以外にも、ワークＷの位置決めやアライメント測定などにも用いられることがある。その際に、基準となる面に対して、光軸が水平垂直でないと、ワークＷが光軸方向に移動した時にワークＷの位置がずれて撮像面に結像してしまい、測定精度の低下をもたらすおそれがあった。特に、光学測定装置１を構成する部品の製造誤差や組付誤差、調整のための治具の誤差等によって二次元撮像素子３１の光軸が傾いてしまうと、上述した測定精度の低下が顕著なものになる。
【0068】
そこで、本実施形態では、二次元撮像素子３１が、撮像素子ホルダ３７に保持されているとともに、当該二次元撮像素子３１の位置及び姿勢の調整を可能にする調整機構５０を介して受光側筐体４０に取り付けられている。調整機構５０は、図９に示すように二次元撮像素子３１をＸ方向及びＹ方向に並進させるとともに、θ方向に回動させることが可能に構成されている。また、二次元撮像素子３１は、図７にも示すように調整機構５０によってＺ方向に並進させることも可能になっている。Ｘ方向は、二次元撮像素子３１のＸ方向に対応している。Ｙ方向は、二次元撮像素子３１のＹ方向に対応しており、受光用ユニット３０の幅方向である。Ｚ方向は、二次元撮像素子３１の撮像面に直交する方向である。θ方向は、Ｚ軸回りである。
【0069】
図１０にも示すように、調整機構５０は、筐体側調整部材５１と、シム５２と、筐体側ねじ５３と、ホルダ側ねじ５４と、撮像素子側ねじ５５とを備えている。筐体側ねじ５３の軸方向とホルダ側ねじ５４の軸方向とは一致しており、Ｙ方向である。また、撮像素子側ねじ５５の軸方向は筐体側ねじ５３の軸方向と直交しており、Ｚ方向である。各ねじ５３、５４、５５の本数は任意に設定することができる。
【0070】
筐体側調整部材５１は、受光用筐体４０の側壁の内面に沿って延びる板状部材である。筐体側調整部材５１の周縁部には、Ｚ方向に長い３つの長孔５１ａが互いにＸ方向及びＹ方向に間隔をあけて形成されている。受光用筐体４０の側壁の内面には、長孔５１ａに対応する箇所にねじ孔（図示せず）が形成されている。筐体側調整部材５１の長孔５１ａに筐体側ねじ５３を挿通させて受光用筐体４０のねじ孔に螺合させると、筐体側調整部材５１を受光用筐体４０に締結固定することができる。筐体側ねじ５３を締め付けると、筐体側調整部材５１を受光用筐体４０に固定した固定状態にすることができる一方、筐体側ねじ５３を緩めると、筐体側調整部材５１を受光用筐体４０に対してＺ方向に変位可能にする非固定状態にすることができる。
【0071】
シム５２は、筐体側調整部材５１と撮像素子ホルダ３７との間に配置される部材であり、必要に応じて設けることができる。シム５２の厚みや枚数を変更することで、二次元撮像素子３１のＹ方向の位置調整が可能である。
【0072】
撮像素子ホルダ３７には、Ｘ方向に長い長孔３７ａが互いにＸ方向に間隔をあけて２つ形成されている（図９及び図１０では１つのみ示す）。シム５２には長孔３７ａに対応する箇所に挿通孔５２ｂが形成されている。また、筐体側調整部材５１には、長孔３７ａに対応する箇所にねじ孔５１ｂが形成されている。撮像素子ホルダ３７の長孔３７ａ及びシム５２の挿通孔５２ｂにホルダ側ねじ５４を挿通させて筐体側調整部材５１のねじ孔５１ｂに螺合させると、撮像素子ホルダ３７を筐体側調整部材５１に締結固定することができる。ホルダ側ねじ５４を締め付けると、撮像素子ホルダ３７を筐体側調整部材５１に固定した固定状態にすることができる一方、ホルダ側ねじ５４を緩めると、撮像素子ホルダ３７を筐体側調整部材５１に対してＸ方向に変位可能にする非固定状態にすることができる。
【0073】
調整機構５０は、二次元撮像素子３１が固定される撮像素子固定部材５６を更に備えている。撮像素子固定部材５６は、撮像素子ホルダ３７とは別体とされており、撮像素子ホルダ３７と二次元撮像素子３１との間に配置されている。図１０に示すように、撮像素子固定部材５６には、貫通孔５６ａが形成されており、光が二次元撮像素子３１に到達するのを阻害しないように構成されている。撮像素子固定部材５６のＹ方向両側には、調整用孔５６ａが形成されている。調整用孔５６ａは、Ｘ方向に長い形状とされるとともに、Ｙ方向にも大きく形成されている。撮像素子ホルダ３７における調整用孔５６ａに対応する箇所にねじ孔（図示せず）が形成されている。撮像素子側ねじ５５を撮像素子固定部材５６の調整用孔５６ａに挿通させて撮像素子ホルダ３７のねじ孔に螺合させると、撮像素子固定部材５６を撮像素子ホルダ３７に締結固定することができる。撮像素子側ねじ５５を締め付けると、二次元撮像素子３１を、撮像素子固定部材５６、撮像素子ホルダ３７及び筐体側調整部材５１を介して、受光用筐体４０に固定することができる。一方、撮像素子側ねじ５５を緩めると、二次元撮像素子３１を受光用筐体４０に対してＸ方向及びＹ方向へ変位させることが可能になるとともに、θ方向への回動も可能になる。つまり、撮像素子側ねじ５５は、二次元撮像素子３１を受光用筐体４０に固定した固定状態と、二次元撮像素子３１を受光用筐体４０に対して変位可能にする非固定状態とに切り替える固定具である。
【0074】
図７に示すように、撮像素子側ねじ５５の頭部は斜め下に突出するように配置されている。この撮像素子側ねじ５５の頭部には、六角レンチやドライバ、ソケット等の工具２００（図７に示す）が係合する工具係合部５５ａ（図９に示す）が設けられている。工具係合部５５ａは、工具２００の先端部が差し込まれる穴や窪み等で構成することができる。また、撮像素子側ねじ５５は、六角ボルト等で構成されていてもよい。
【0075】
受光用筐体４０における底面（導入用開口４１が形成された面とは異なる面）には、受光用筐体４０の外部から調整機構５０の撮像素子側ねじ５５、５５にそれぞれアクセスするためのアクセス用開口４６、４６が形成されている。アクセス用開口４６、４６のＹ方向の間隔は、撮像素子側ねじ５５、５５の間隔と等しく設定されている。撮像素子側ねじ５５の軸線を下方へ延長した時、当該軸線が受光用筐体４０の底面と交差した部分に、アクセス用開口４６が位置している。アクセス用開口４６は受光用筐体４０を貫通して受光用筐体４０の内外を連通させる連通口でもある。したがって、アクセス用開口４６は、二次元撮像素子３１の撮像面と略直交する方向から撮像素子側ねじ５５にアクセス可能になっている。
【0076】
アクセス用開口４６の径は、工具２００の先端部を受光用筐体４０内へ差し込むことができるように設定されている。また、アクセス用開口４６は撮像素子側ねじ５５の軸線の延長線上に位置しているので、工具２００の先端部をアクセス用開口４６から受光用筐体４０内へ差し込むだけで、撮像素子側ねじ５５の工具係合部５５ａに係合させることが可能になる。したがって、アクセス用開口４６は工具２００の先端部を撮像素子側ねじ５５の工具係合部５５ａへ案内する案内用開口と呼ぶこともできる。アクセス用開口４６が形成されていることで、作業者が撮像素子側ねじ５５を目視することなく、撮像素子側ねじ５５を工具２００によって緩めたり、締め込んだりすることが可能になる。
【0077】
図８Ａに示すように、受光用筐体４０には、アクセス用開口４６を封止するための封止部材またはアクセス用開口４６を閉塞するための閉塞部材として、ねじ４７とシール材４８とが設けられている。シール材４８は、例えばゴム等の弾性を有するとともに止水性を有する部材で構成されており、アクセス用開口４６の内周面に全周に亘って密着するようになっている。ねじ４７は、アクセス用開口４６の内周面に形成されたねじ溝（図示せず）に螺合するようになっている。ねじ４７とシール材４８とは一体化されていてもよい。ねじ４７とシール材４８をアクセス用開口４６から外部へ出すことで、アクセス用開口４６を開放させて工具２００による撮像素子側ねじ５５の操作が可能になる。一方、ねじ４７とシール材４８でアクセス用開口４６を封止することで、防水性及び防塵性を確保できる。尚、ねじ４７のみでアクセス用開口４６を封止してもよいし、例えばキャップのような部材によってアクセス用開口４６を封止してもよい。
【0078】
図２及び図３に示す使用形態、即ち固定部材６０を使用する形態の場合、図１４に示すように、固定部材６０には、当該固定部材６０に固定された受光用筐体４０に形成されたアクセス用開口４６と対応する位置に当該アクセス用開口４６と通じる貫通孔６１を形成することができる。貫通孔６１は、固定部材６０の長手方向に長い長穴であってもよい。貫通孔６１の径は、工具２００を挿入可能な大きさとされている。
【0079】
固定部材６０の構造や形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では、固定部材６０の底面に、当該固定部材６０の長手方向に延びる２本の溝６０ａ、６０ａが幅方向に互いに間隔をあけて形成されている。この場合、貫通孔６１は、溝６０ａの内部に開口させることができる。
【0080】
（調整機構による調整）
次に、上述のように構成された調整機構５０を用いた調整について説明する。ホルダ側ねじ５４のみを緩めて、撮像素子ホルダ３７を筐体側調整部材５１に対してＸ方向に変位させると、受光用筐体４０の底部基準面４０ｃに対する光軸の平行度を調整することが可能になる。また、シム５２の厚みや枚数を変更することによって二次元撮像素子３１をＹ方向に変位させると、受光用筐体４０の側方基準面４０ａに対する光軸の平行度を調整することが可能になる。
次に、上述のように構成された調整機構５０を用いた調整について説明する。ホルダ側ねじ５４のみを緩めて、撮像素子ホルダ３７を筐体側調整部材５１に対してＸ方向に変位させると、受光用筐体４０の底部基準面４０ｃに対する光軸の平行度を調整することが可能になる。また、シム５２の厚みや枚数を変更することによって二次元撮像素子３１をＹ方向に変位させると、受光用筐体４０の側方基準面４０ａに対する光軸の平行度を調整することが可能になる。
【0081】
筐体側ねじ５３のみを緩めて筐体側調整部材５１を受光用筐体４０に対してＺ方向に変位させると、ワーキングディスタンス基準面４０ｄ（図３に示す）に対するワーキングディスタンスの調整（ピントの調整）を行うことが可能になる。別の言い方をすれば、受光側レンズユニット３８を、基板３１ａに対してＺ方向に変位させると、ワークディスタンスを調整することができる。また、二次元撮像素子３１が固定された撮像素子ホルダ３７を投光側ユニット１０に対して接離する方向に動かすと、光学系のテレセントリック性を調整できる。
【0082】
また、工具２００によって外部から撮像素子側ねじ５５にアクセスして撮像素子側ねじ５５を緩めると、図７に示すように二次元撮像素子３１をＸ方向及びＹ方向に変位させることができるとともに、θ方向に回動させることができる。二次元撮像素子３１をＸ方向に変位させると視野がＸ’方向に変動し、二次元撮像素子３１をＹ方向に変位させると視野がＹ’方向に変動し、二次元撮像素子３１をθ方向に回動させると視野がθ’方向に変動する。
【0083】
（光学測定装置の設定時）
光学測定装置１は、当該光学測定装置１の運用前に各種設定を行うことができる。以下、図１５に示すフローチャートに基づいて光学測定装置１の設定時の処理手順の一例を説明する。図１５に示すフローチャートは、ユーザによる設定処理開始の操作が行われたことを検出するとスタートする。例えば、設定開始ボタン等をユーザが操作すると、ステップＳＡ１に進み、測定設定の元になる基準画像を設定する。このステップＳＡ１では、制御装置７０が図１６に示すような設定用ユーザーインターフェース画面３００を生成して表示装置８２に表示させる。設定用ユーザーインターフェース画面３００には、基準画像３０１が表示される基準画像表示領域３０２と、各種設定操作領域３０３とが設けられている。基準画像３０１は、基準となるワークＷを測定領域Ｓに配置して二次元撮像素子３１で撮像し、画像取得部７１により取得された画像である。ワークＷは影像として基準画像表示領域３０２に表示される。また、基準画像３０１は円形である。ユーザは、基準画像３０１が所望の画像であるか否かを確認し、所望の画像であれば、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ２に進む。
光学測定装置１は、当該光学測定装置１の運用前に各種設定を行うことができる。以下、図１５に示すフローチャートに基づいて光学測定装置１の設定時の処理手順の一例を説明する。図１５に示すフローチャートは、ユーザによる設定処理開始の操作が行われたことを検出するとスタートする。例えば、設定開始ボタン等をユーザが操作すると、ステップＳＡ１に進み、測定設定の元になる基準画像を設定する。このステップＳＡ１では、制御装置７０が図１６に示すような設定用ユーザーインターフェース画面３００を生成して表示装置８２に表示させる。設定用ユーザーインターフェース画面３００には、基準画像３０１が表示される基準画像表示領域３０２と、各種設定操作領域３０３とが設けられている。基準画像３０１は、基準となるワークＷを測定領域Ｓに配置して二次元撮像素子３１で撮像し、画像取得部７１により取得された画像である。ワークＷは影像として基準画像表示領域３０２に表示される。また、基準画像３０１は円形である。ユーザは、基準画像３０１が所望の画像であるか否かを確認し、所望の画像であれば、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ２に進む。
【0084】
ステップＳＡ２では、ユーザが測定方法を選択する。測定方法の選択は、測定ツールの選択のことであり、図１６に示す設定用ユーザーインターフェース画面３００の各種設定操作領域３０３に表示されている測定ツールの中から選択可能になっている。測定ツールは、例えば線と線との距離を測定する「線－線」ツール、線と点との距離を測定する「線－点」ツール、点と点との距離を測定する「点－点」ツール、円と円との距離を測定する「円－円」ツール、円の直径を測定する「円径」ツール等があり、これら以外の測定ツールがあってもよい。図１６に示す例では、「線－線」ツールが選択されている。
【0085】
測定方法の選択が終わると、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ３に進む。ステップＳＡ３ではユーザが画像測定要素の設定を行う。具体的には、基準画像表示領域３０２に表示されている基準画像３０１内で、ステップＳＡ２で選択した測定方法に応じた測定エリアの設定を行う。図１６に示す例では、「線－線」ツールに応じた測定エリアを表示する形態として、２つの枠線３０４、３０４を表示させており、この枠線３０４、３０４で囲まれた領域が測定エリアである。
【0086】
画像測定要素の設定後に、測定エリア（枠線３０４内）を例えばダブルクックすると、制御装置７０が図１７に示すような詳細設定用ユーザーインターフェース画面３１０を生成して表示装置８２に表示させる。詳細設定用ユーザーインターフェース画面３１０では、エッジの検出方向（明→暗・暗→明）、異常点除去有無、エッジ処理の際のフィルタ幅（強度）などの設定、測定エリアの詳細な座標の指定、マスクの指定等が行える。
【0087】
画像測定要素の設定が終わると、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ４に進む。ステップＳＡ４ではユーザが測定条件を指定する。制御装置７０が図１８に示すような測定条件指定用ユーザーインターフェース画面３２０を生成して表示装置８２に表示させる。測定条件指定用ユーザーインターフェース画面３２０では、平均回数などの設定が受け付けられる。
【0088】
測定条件の指定が終わると、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ５に進む。ステップＳＡ５ではユーザが公差を指定する。制御装置７０が図１９に示すような公差指定用ユーザーインターフェース画面３３０を生成して表示装置８２に表示させる。具体的には、公差の数値を選択すると、数値設定ウインドウ３３１が表示され、この数値設定ウインドウ３３１内のボタン等をクリックすることで、数値を設定することができる。
【0089】
公差の指定が終わると、図１５に示すフローチャートの次のステップＳＡ６に進む。ステップＳＡ６では、画像測定要素の詳細設定の有無を判定する。画像測定要素の詳細設定があればステップＳＡ７に進む一方、画像測定要素の詳細設定がなければステップＳＡ７を飛ばしてステップＳＡ８に進む。ステップＳＡ７では、画像測定要素の詳細設定を行うことができる。その後、ステップＳＡ８に進むと、測定要素が他にもあるか否かを判定する。測定要素が他にもある場合には、ステップＳＡ２に戻り、当該他の測定要素について測定方法を選択する。測定要素が他にもない場合には、ステップＳＡ９に進み、特徴量情報を登録する。特徴量情報の登録とは、位置補正の登録のことである。
【0090】
特徴量情報の登録が終了すると、ステップＳＡ１０に進み、測定設定の情報がすべて記憶装置８３に保存される。測定設定の情報には、基準画像３０１、測定ツールの情報が含まれる。測定ツールの情報には、エリアの座標とサイズ、オフセット、エッジの検出方向、平均回数、ゼロ基準、エッジの算出方法（最小二乗近似・最大・最小など）、公差、小数点桁数、マスクの座標情報、スケーリング情報、表示単位等が含まれる。
【0091】
以上が設定光学測定装置１の設定時の処理手順の流れである。
【0092】
（光学測定装置の運用時）
次に、設定後、光学測定装置１を実際の測定現場で運用する手順について図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、制御装置７０がトリガ信号を発行するとスタートする（ステップＳＢ１）。トリガ信号は、外部からの入力信号であってもよいし、制御装置７０が所定のタイミングで発行するものであってもよい。ステップＳＢ２では、撮像制御部３９が投光用ユニット１０の光源１１を発光させる。光源１１が発光したタイミングに合わせて撮像制御部３９が二次元撮像素子３１に撮像処理を実行させる。
次に、設定後、光学測定装置１を実際の測定現場で運用する手順について図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、制御装置７０がトリガ信号を発行するとスタートする（ステップＳＢ１）。トリガ信号は、外部からの入力信号であってもよいし、制御装置７０が所定のタイミングで発行するものであってもよい。ステップＳＢ２では、撮像制御部３９が投光用ユニット１０の光源１１を発光させる。光源１１が発光したタイミングに合わせて撮像制御部３９が二次元撮像素子３１に撮像処理を実行させる。
【0093】
その後、ステップＳＢ３に進み、二次元撮像素子３１で撮像された測定画像を画像取得部７１によって取得する。測定画像を取得した後、ステップＳＢ４に進む。ステップＳＢ４では、ビニング、即ち取得した測定画像の４画素を１画素に結合して、画像サイズを１／４にするとともに、画像フィルタ処理として測定画像の平均化処理を行う。例えば、複数枚の画像を重ねることで平均化する等の方法を挙げることができる。
【0094】
次いで、ステップＳＢ５に進んで測定画像をＤＳＰ７２に転送する。その後、ステップＳＢ６に進んで測定エリア部画像抽出を行う。設定情報の測定エリアの情報（エリアの座標とサイズ）をもとに、測定画像からエッジ処理を行う範囲を切り出す。
【0095】
しかる後、ステップＳＢ７に進んでエッジ処理を行う。ステップＳＢ７では、抽出された画像のエッジを求める。測定エリアの向き（Ｘ方向、Ｙ方向）に対してエッジ処理を行うことができる。エッジ処理では例えばガウシアンフィルタと微分処理とが用いられ、微分波形のピークを算出することでエッジが抽出される。また、画素単位からｍｍ単位への変換も行うことができる。
【0096】
エッジ処理の後、ステップＳＢ８に進む。ステップＳＢ８では、後処理、即ち、設定情報の平均回数、オフセット、ゼロ基準、スケーリング情報をもとに、数値の後処理が行われる。
【0097】
後処理の後、ステップＳＢ９に進む。ステップＳＢ９では、判定処理、即ち、設定情報の公差設定値を元にして、測定された数値が良品を示すものであるか、不良品を示すものであるか判定（良否判定）が行われる。図２１は、運用時に制御装置７０が生成して表示装置８２に表示されるユーザーインターフェース画面３４０の一例を示すものである。ユーザーインターフェース画面３４０には、測定画像３４１を表示する測定画像表示領域３４２と、測定結果表示領域３４３と、総合判定結果表示領域３４４とが設けられている。測定結果表示領域３４３には、測定要素の測定結果と、良否判定の結果とが表示され、また、総合判定結果表示領域３４４には、測定要素が複数ある場合にそれらを総合した良否判定結果が表示される。
【0098】
結果表示画面の例としては、例えば図２２Ａに示すように現在選択している処理パターンの結果のみ表示する形態であってもよいし、図２２Ｂに示すようにすべての処理パターンの表示が同時になされたうえで、現在有効な処理パターンを強調表示する形態であってもよい。図２２Ｂに示す形態では、上の１～７が現在有効な処理パターンであり、下の１～３が現在非選択の処理パターンに対応した結果である。
【0099】
なお、ここでいう「処理パターン」とは、各種ツールや測定エリアが１まとまりになった検査条件（換言すれば、レシピ、バンク）を意味する。処理パターンは複数（例えば８つ）を設定できてもよく、それぞれの処理パターンには１つの基準画像が対応付けられていてもよい。
【0100】
（光軸合わせ機能）
図２３は、投光用ユニット１０から測定領域Ｓに投射された測定光を受光用ユニット３０の二次元撮像素子３１が受光した時の受光量分布を示す図である。図２３の上側は、受光量分布を示す線で表されるように、受光量分布として中央部が多くなる場合であり、一方、図２３の下側は、受光量分布が均等になる場合である。本実施形態のように、テレセントリック光学系を用いることで、図２３の下側の受光量分布に近づけることができ、その結果、測定誤差を極めて小さくできるとともに、ワークＷの形状に由来した反射による誤検出／誤測定を極めて小さくでき、さらに、例えば透明体のエッジの誤検出／誤測定も極めて小さくできる。
図２３は、投光用ユニット１０から測定領域Ｓに投射された測定光を受光用ユニット３０の二次元撮像素子３１が受光した時の受光量分布を示す図である。図２３の上側は、受光量分布を示す線で表されるように、受光量分布として中央部が多くなる場合であり、一方、図２３の下側は、受光量分布が均等になる場合である。本実施形態のように、テレセントリック光学系を用いることで、図２３の下側の受光量分布に近づけることができ、その結果、測定誤差を極めて小さくできるとともに、ワークＷの形状に由来した反射による誤検出／誤測定を極めて小さくでき、さらに、例えば透明体のエッジの誤検出／誤測定も極めて小さくできる。
【0101】
ところが、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０の光軸合わせを厳密に行う必要がある。例えば、図４や図５に示すように共通の固定部材６０を用いることなく、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０を設置すると、ユーザが感覚的に光軸を合わせて使用する場合が想定される。ユーザによる感覚的な光軸合わせでは光軸が正確に合わず、その結果、高精度な測定を実現することが困難になる。特に、テレセントリック光学系では、平行光を測定光として用いるため、わずかな光軸のずれが測定精度に悪影響を与える。また、固定部材６０を用いたとしても、正確な光軸合わせが困難な場合も考えられる。
【0102】
本実施形態の光学測定装置１が備えている光軸合わせ機能は、ユーザに対して投光用ユニット１０と受光用ユニット３０の光軸の一致度合いを可視化して提示し、ユーザによる光軸合わせを容易にかつ高精度に行えるようにするための機能である。
【0103】
すなわち、図１に示すように、光学測定装置１は、投光窓２３と受光窓４３とが対向して配置されるよう投光用筐体２０と受光用筐体４０とを設置した状態で、二次元撮像素子３１が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子３１の撮像光軸のずれを判定する判定処理部７３ａと、判定処理部７３ａによる判定結果を、二次元画像を用いて表示する表示装置（表示部）８２とを備えている。平行光の光強度分布は、二次元撮像素子３１の各画素の画素値（輝度値）に基づいて得ることができる。
【0104】
判定処理部７３ａが実行する判定処理の手順を図２４に示している。このフローチャートは、ユーザによる光軸合わせ操作が実行されたことを判定処理部７３ａが検出すると、ステップＳＣ１からスタートする。ユーザによる光軸合わせ操作とは、例えば光軸合わせ開始ボタンの操作等である。ステップＳＣ１では、判定処理部７３ａが光源１１を発光させた状態で二次元撮像素子３１によって撮像させる。このとき、測定領域ＳにはワークＷ等、光を遮る物体を配置しない。ステップＳＣ１の後、ステップＳＣ２に進み、判定処理部７３ａが画像データを取得する。画像データを取得すると、ステップＳＣ３に進み、２値化処理を行う。２値化処理では、所定の輝度閾値を設けて輝度値が所定の輝度閾値以下の画素を黒、所定の輝度閾値を超える画素を白とする。その後、ステップＳＣ４に進み、視野内に黒の画素（光強度が０である画素）がいくつ存在するかカウントする。黒の画素をカウントした後、ステップＳＣ５に進んで光軸の一致判定を行う。ステップＳＣ５では、黒の画素の存在をいくつまで許容するかの画素数閾値を予め設定しておき、黒の画素の数がこの画素数閾値以下（所定数以下）であれば、光軸が一致していると判定する一方、黒の画素の数がこの画素数閾値を超えていれば、光軸が一致していないと判定する。判定結果をＡとする。
【0105】
すなわち、光軸が一致している場合、ワークＷが存在していない状態で二次元撮像素子３１が撮像すると、視野の全体の画素が高輝度値を持っていて上記輝度閾値を超えている。よって、２値化処理して得られる画像は、黒の画素が０または極めて少ない画像となっており、黒の画素の数をカウントした時、黒の画素の数が上記画素数閾値以下となる。よって、光軸が一致していると判定する。尚、上記輝度閾値は、寸法測定の精度を考慮して設定することができる。
【0106】
一方、光軸が大きくずれている場合、二次元撮像素子３１が撮像すると、視野の全部の画素の輝度値が０または極めて小さくなるので、上記輝度閾値以下になる。よって、２値化処理して得られる画像は、全体が黒の画素で占められた画像となっており、黒の画素の数をカウントした時、黒の画素の数が上記画素数閾値を超える。よって、光軸がずれていると判定する。
【0107】
また、光軸が大きくずれていないが、若干ずれている場合もある。この場合、二次元撮像素子３１が撮像すると、視野の一部の画素の輝度値が０または極めて小さくなり、それらの画素の輝度値は上記輝度閾値以下になる。よって、２値化処理して得られる画像は、一部に黒の画素の画素が存在した画像となっており、黒の画素の数をカウントした時、黒の画素の数が上記画素数閾値を超えることがある。超えた場合には、光軸が一致していないと判定する。尚、光軸のずれ量が測定精度に殆ど悪影響を与えない程度であれば、光軸が一致していると判定してもよいので、上記画素数閾値は、測定精度に殆ど悪影響を与えない程度の黒の画素数を実験等によって予め求めておき、その値を適用することができる。
【0108】
図２４に示すフローチャートでは、ステップＳＣ２で画像データを取得した後、ステップＳＣ６に進む。ステップＳＣ６では、二次元撮像素子３１で取得した画像の重心を判定処理部７３ａが算出する。画像の重心の算出手法は従来から用いられている方法を適用することができる。重心を算出した後、ステップＳＣ７に進み、領域内判定を行う。領域内判定では、まず、重心の座標に所定の閾値を設定しておく。例えば重心の座標を中心とし、半径を上記所定の閾値とした円を上記領域として設定することができる。そして、ステップＳＣ８に進み、重心が上記領域内にある場合には、光軸が一致していると判定することができる一方、重心が上記領域外にある場合には、光軸が一致していないと判定することができる。判定結果をＢとする。
【0109】
その後、ステップＳＣ９では、画素数による判定結果Ａと、重心位置による判定結果ＢのＡＮＤ条件による判定を行う。ステップＳＣ１０では、ステップＳＣ９の結果に基づいて総合判定を行う。つまり、画素数による判定結果Ａで光軸が一致していると判定され、かつ、重心位置による判定結果Ｂで光軸が一致していると判定された場合のみ、総合判定結果として光軸が一致していると判定し、それ以外では光軸が一致していないと判定する。図２４のフローチャートのステップＳＣ１の撮像ステップは、定期的に発行される内部トリガで実行されるので、判定に用いられる画像は連続更新されている。尚、画素数による判定結果Ａのみ、または重心位置による判定結果Ｂのみを総合判定で用いてもよい。
【0110】
次に、図２５に基づいて、光軸調整時に表示される光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００について説明する。光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００には、調整用画像４０１が表示される調整用画像表示領域４０２と、総合判定結果が表示される判定結果表示領域４０３と、光軸調整方法の説明文が表示された説明文表示領域４０４と、「閉じる」ボタン４０５とが設けられている。
【0111】
調整用画像表示領域４０２には、画像生成部７３ｂが生成した二次元画像が表示される。画像生成部７３ｂは、二次元撮像素子３１における光強度分布に基づいて二次元画像を生成する部分であり、具体的には、二次元撮像素子３１における光強度分布をグラデーション表示した二次元画像を生成するので、光の強弱を示す色の変化が表示されることになり、光軸のずれの大小や、どの方向へ光軸を変化させれば光軸を合わせることができるかといった情報をユーザが取得可能になる。
【0112】
また、上述したように、光軸が一致していれば、二次元撮像素子３１における光強度分布は全体が高輝度値で一様になる。この状態を図２５で示しており、調整用画像表示領域４０２に表示されている調整用画像４０１の円形の視野内が略均一な白色である。画像生成部７３ｂは、ＣＰＵ７３が所定のプログラムに基づいて信号処理を実行することによって構成することや、物理的な処理装置で構成することができ、また、これらを組み合わせて構成することができる。判定処理部７３ａについても同様である。
【0113】
画像生成部７３ｂは、二次元撮像素子３１の光軸のずれを示す第１のインジケータ４０６が重畳表示された二次元画像を生成することができる。画像生成部７３ｂは、第１のインジケータ４０６を、判定処理部７３ａで算出された画像の重心に表示させる。例えば、第１のインジケータ４０６を「＋」の印とした場合、「＋」の中心が、判定処理部７３ａで算出された画像の重心部分に重なるように、第１のインジケータ４０６を表示させる。第１のインジケータ４０６は、例えば「＋」以外の各種図形、点、記号、文字等であってもよい。第１のインジケータ４０６は重畳表示させなくてもよく、別枠や別ウインドウ内に表示してもよい。
【0114】
画像生成部７３ｂは、二次元撮像素子３１の光軸の正常範囲を示す第２のインジケータ４０７が重畳表示された二次元画像を生成することができる。第２のインジケータ４０７は、重心の座標に設定された所定の閾値を示すものであり、視野中心を中心とし、半径を上記所定の閾値とした円形状のインジケータとすることができる。判定処理部７３ａは、二次元撮像素子３１で取得した画像の重心が第２のインジケータ４０７で示されている正常範囲外に位置している場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていると判定する一方、二次元撮像素子３１で取得した画像の重心が第２のインジケータ４０７で示されている正常範囲内に位置している場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていないと判定することができる。第２のインジケータ４０７は重畳表示させなくてもよく、別枠や別ウインドウ内に表示してもよい。
【0115】
また、画像生成部７３ｂは、二次元撮像素子３１における光強度分布をＸ軸方向に投影したＸ軸プロファイルと、二次元撮像素子３１における光強度分布をＹ軸方向に投影したＹ軸プロファイルとを生成する。Ｘ軸プロファイルは、Ｘ軸プロファイル表示部４０８に表示され、Ｙ軸プロファイルは、Ｙ軸プロファイル表示部４０９に表示される。Ｘ軸プロファイル表示部４０８は、視野のＸ方向（図２５の左右方向）に対応するようにＸ軸プロファイルを表示する部分であり、輝度値０と輝度値２５５が表示されており、上へ行くほど輝度値が高くなっている。また、Ｙ軸プロファイル表示部４０９は、視野のＹ方向（図２５の上下方向）に対応するようにＹ軸プロファイルを表示する部分であり、輝度値０と輝度値２５５が表示されており、左へ行くほど輝度値が高くなっている。図２５に示す例では光軸が一致しているので、Ｘ軸プロファイル及びＹ軸プロファイルは平坦に近い形状であり、各軸に対する傾きも殆どない。画像生成部７３ｂは、Ｘ軸プロファイルとＹ軸プロファイルの変化を、第１のインジケータ４０６の動きと連動させることができる。これについては後述する。
【0116】
また、画像生成部７３ｂは、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ示すＸ軸表示線４１０及びＹ軸表示線４１１が重畳表示された二次元画像を生成する。Ｘ軸表示線４１０及びＹ軸表示線４１１は、調整用画像表示領域４０２に表示されるので、ユーザはどの方向がＸ方向、Ｙ方向であるか容易に把握できる。Ｘ軸表示線４１０及びＹ軸表示線４１１は重畳表示させなくてもよく、別枠や別ウインドウ内に表示してもよい。
【0117】
図２５で示す例では光軸が一致しているので、判定結果表示領域４０３には、光軸が一致していることの表示として「ＯＫ」と表示される。「閉じる」ボタン４０５が押されたことを検出すると、光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００が閉じられるとともに、判定処理部７３ａによる判定処理が終了する。
【0118】
図２６は、光軸が一致していると判定できる範囲内で少しだけずれている場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００の一例を示す図である。光軸のずれ量及びその方向に対応して、調整用画像４０１の視野内の右側が左側に比べて若干暗くなっているが、第１のインジケータ４０６は第２のインジケータ４０７内に位置している。図２６では、Ｘ軸プロファイル表示部４０８を見ると、図２５に示す場合に比べて右へ行くほど輝度値が低下している。つまり、Ｘ軸プロファイルの変化を、第１のインジケータ４０６の動きと連動させることができ、第１のインジケータ４０６が例えば左へ行けば行くほど、Ｘ軸プロファイルが右に向かって大きく下降傾斜することになる。同様に、Ｙ軸プロファイルの変化も第１のインジケータ４０６の動きと連動させることができる。
【0119】
図２７は、光軸が一致していない場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００の一例を示す図である。調整用画像４０１の視野内の右側が左側に比べて暗くなっており、暗くなっている範囲が広範囲に亘っている。つまり、２値化処理した後、黒の画素の数が上記画素数閾値を超えることになるので、光軸が一致していないと判定できる。また、第１のインジケータ４０６は第２のインジケータ４０７外に位置している。ユーザは、調整用画像４０１を見ることで、右側が暗いことを把握できるので、調整の方向、右側が明るくなる方向に調整すればよいことが直感的に分かる。また、Ｘ軸プロファイルが右に向かって大きく下降傾斜しており、これを見ることによっても、調整の方向が直感的に分かる。また、調整時には、説明文表示領域４０４に表示された光軸調整方法の説明文を読むことでその方法を理解できる。
【0120】
図２８は、光軸は一致しているが調整用画像４０１に異物が写りこんでいる場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００の一例を示す図である。この場合、調整用画像表示領域４０２には、画像生成部７３ｂが生成した異物を含む二次元画像が調整用画像４０１として表示されており、異物が影像となっている。これにより、調整時に測定領域Ｓに異物が存在しているか否かをユーザが把握できる。異物の影響によって画像の重心が図２５の場合に比べて大きく変化するので、第１のインジケータ４０６が第２のインジケータ４０７外に位置することになる。
【0121】
図２９は、光軸が一致しているが視野がずれている場合の光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００の一例を示す図である。具体的には、視野が図２９の左方向にずれているので、調整用画像４０１の右側領域が暗くなっている。視野がずれていることによって画像の重心が図２５の場合に比べて大きく変化し、第１のインジケータ４０６が第２のインジケータ４０７外に位置することになる。ユーザは光軸調整用ユーザーインターフェース画面４００を見ることで、光軸の調整だけでなく、視野の調整も行うことができる。
【0122】
（判定アルゴリズムの例）
光軸が一致しているか否かの判定アルゴリズムとしては、以下に示す例を挙げることができる。例えばＸ軸プロファイルの傾きの閾値を設け、この傾きが閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。同様に、Ｙ軸プロファイルの傾きの閾値を設け、この傾きが閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合、一次元のみで判定してもよいし、Ｘ軸とＹ軸を組み合わせた二次元で判定してもよい。
光軸が一致しているか否かの判定アルゴリズムとしては、以下に示す例を挙げることができる。例えばＸ軸プロファイルの傾きの閾値を設け、この傾きが閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。同様に、Ｙ軸プロファイルの傾きの閾値を設け、この傾きが閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合、一次元のみで判定してもよいし、Ｘ軸とＹ軸を組み合わせた二次元で判定してもよい。
【0123】
また、例えば、視野の一端と他端との光量差を求め、その光量差が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合も、一次元のみで判定してもよいし、二次元で判定してもよい。
【0124】
また、例えば、視野全域での光量のＰＶ値（最大値と最小値）を求め、最大値と最小値との差が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合も、一次元のみで判定してもよいし、二次元で判定してもよい。また、視野全域での光量の平均値、最大値及び最小値を求め、最大値から平均値を減算した値が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができ、また、平均値から最小値を減算した値が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合も、一次元のみで判定してもよいし、二次元で判定してもよい。
【0125】
また、例えば、視野全域での光量の分散値を求め、分散値が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合も、一次元のみで判定してもよいし、二次元で判定してもよい。
【0126】
また、例えば、視野全域での光量の平均値を求め、平均値が閾値を超える場合には光軸が一致していないと判定することができる。この場合も、一次元のみで判定してもよいし、二次元で判定してもよい。
【0127】
上述した判定アルゴリズムは、１つだけ用いてもよいし、任意の複数を組み合わせて用いてもよい。
【0128】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、光学測定装置１の使用時に、投光窓２３と受光窓４３とが対向して配置されるよう投光用筐体２０と受光用筐体４０とを設置した後、判定処理部７３ａが、二次元撮像素子３１が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子３１の撮像光軸のずれを判定することができる。例えば、光強度分布において光が全体的に弱い場合には、光軸がずれていることによって二次元撮像素子３１が正常に受光していないと推定されるので、その場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていると判定できる。一方、光強度分布において光が全体的に強い場合には、二次元撮像素子３１が正常に受光していると推定されるので、その場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていないと判定できる。この判定結果は、表示装置８２に二次元画像を用いて表示されるので、ユーザは二次元画像を見ながら二次元撮像素子３１の撮像光軸のずれを合わすことが可能になる。
以上説明したように、この実施形態によれば、光学測定装置１の使用時に、投光窓２３と受光窓４３とが対向して配置されるよう投光用筐体２０と受光用筐体４０とを設置した後、判定処理部７３ａが、二次元撮像素子３１が受光した平行光の光強度分布に基づいて、当該二次元撮像素子３１の撮像光軸のずれを判定することができる。例えば、光強度分布において光が全体的に弱い場合には、光軸がずれていることによって二次元撮像素子３１が正常に受光していないと推定されるので、その場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていると判定できる。一方、光強度分布において光が全体的に強い場合には、二次元撮像素子３１が正常に受光していると推定されるので、その場合には、二次元撮像素子３１の撮像光軸がずれていないと判定できる。この判定結果は、表示装置８２に二次元画像を用いて表示されるので、ユーザは二次元画像を見ながら二次元撮像素子３１の撮像光軸のずれを合わすことが可能になる。
【0129】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【0130】
以上説明したように、本発明に係る光学測定装置は、投光用筐体と受光用筐体との間に配置したワークの寸法等を測定する場合に利用できる。
【符号の説明】
【0131】
１ 光学測定装置
１０ 投光用ユニット
１１ 光源
１２ 光源ホルダ
１５ 投光側テレセントリックレンズ
２０ 投光用筐体
２３ 投光窓
３０ 受光用ユニット
３１ 二次元撮像素子
３５ 受光側反射体
３６ 受光側テレセントリックレンズ
３８ 受光側レンズユニット
４０ 受光用筐体
４３ 受光窓
７３ａ 判定処理部
７３ｂ 画像生成部
８２ 表示装置（表示部）
４０６ 第１のインジケータ
４０７ 第２のインジケータ
４０８ Ｘ軸プロファイル表示部
４０９ Ｙ軸プロファイル表示部
４１０ Ｘ軸表示線
４１１ Ｙ軸表示線
Ｓ 測定領域
Ｗ ワーク
１０ 投光用ユニット
１１ 光源
１２ 光源ホルダ
１５ 投光側テレセントリックレンズ
２０ 投光用筐体
２３ 投光窓
３０ 受光用ユニット
３１ 二次元撮像素子
３５ 受光側反射体
３６ 受光側テレセントリックレンズ
３８ 受光側レンズユニット
４０ 受光用筐体
４３ 受光窓
７３ａ 判定処理部
７３ｂ 画像生成部
８２ 表示装置（表示部）
４０６ 第１のインジケータ
４０７ 第２のインジケータ
４０８ Ｘ軸プロファイル表示部
４０９ Ｙ軸プロファイル表示部
４１０ Ｘ軸表示線
４１１ Ｙ軸表示線
Ｓ 測定領域
Ｗ ワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
