光学式変位計
【課題】対象物の表面において多重反射した光が受光されることによって受光波形に複数の山部が現れた場合に、合理的かつ適正に計測結果を出力する光学式変位計を提供する。
【解決手段】対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力する（ステップ＃１０８）。
【解決手段】対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力する（ステップ＃１０８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に光を照射し、対象物からの光をイメージセンサーで受光して得られる電気信号から対象物までの距離又は対象物の変位を計測する光学式変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学式変位計として、三角測量の原理を用いて対象物までの距離又は変位を計測するものがある。この光学式変位計は、対象物に光を照射するための発光素子としてのレーザダイオードと、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号に基づいて対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理部とを備えている。イメージセンサーからの電気信号は、ＡＤコンバータでディジタル値に変換されて計測処理部に入力される。
【０００３】
計測処理部は受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって三角測量の原理を用いて対象物までの距離を算出する。受光波形における山部は、受光量に相当する電気信号（例えば電圧）が一旦増加したのち減少する部分であり、厳密には高さ及び幅があらかじめ定めた値を超えているものが山部として検出される。
【０００４】
また、光学式変位計では、対象物の色、表面の粗さ、角度等の条件に応じて光の反射率、ひいては受光量が大きく変動する。そこで、受光量（山部のピーク値）が目標値になるように、発光素子の発光量やイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率を調整するフィードバック制御を行うことが一般的である。これにより、イメージセンサーの各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながらダイナミックレンジを有効活用することができる。
【０００５】
上記のような光学式変位計は、例えば表面実装部品が実装されたプリント配線板の表面の凹凸形状の検査に使用される。つまり、表面実装部品が正しく実装されているか、あるいは半田付け部分に浮きが発生していないかといった検査を、プリント配線板の上方に配置された光学式変位計を用いて自動的に検査することができる。このような用途において、光学式変位計からプリント配線板に向けて照射された光が実装部品のエッジ部で反射し、更に他の部分で反射した後に光学式変位計に戻って来る光路をたどる場合がある。つまり、プリント配線板又は実装部品の表面で反射した光が光学式変位計に直接戻って来る一次反射光以外に、プリント配線板上の実装部品の表面で２回反射した二次反射光が光学式変位計に戻ってくる。３回以上反射した光（三次以上の反射光）が光学式変位計に戻ってくることもある。
【０００６】
このような二次反射光又は三次以上の反射光（多重反射光）が光学式変位計に戻ってきてイメージセンサーに受光されると、それから得られる受光波形に複数の山部が現れることになる。この場合に、いずれの山部を有効な山部としてそのピーク位置又は重心位置を求め、対象物までの距離を算出するかを決める必要がある。例えば、ピークが高い方の山部を有効な山部とする方法、あるいは、最初に現れる山部を有効な山部とする方法がある。
【０００７】
しかし、これらの方法はいずれも便宜的なものであって、常に正しい計測結果が得られるわけではない。一次反射光の受光量が多重反射光の受光量より常に多ければピークが高い方の山部を有効な山部とすればよいが、多重反射光の受光量が一次反射光の受光量より多くなる場合もある。また、一次反射光による受光波形の山部が常に最初に現れる場合は最初に現れる山部を有効な山部とすればよいが、すべての用途でそうなるように設定することは難しい。
【０００８】
上記のような光学式変位計の用途では、光学式変位計から照射される光（光線）を横切る方向に対象物が移動する間に、光学式変位計による計測が一定のサンプリング周期で実行される。例えば、一定速度で動いているベルトコンベアに載置された対象物に対して上方に配置された光学式変位計から光が照射され、一定のサンプリング周期で対象物までの距離（対象物の表面の凹凸形状）が計測される。あるいは、光学式変位計に光を変更させて対象物の表面を走査する光走査手段が備えられる場合もある。この場合は、停止している対象物の表面の凹凸形状を計測することができる。いずれにせよ、光線を横切る方向に相対移動する対象物までの距離が一定の周期で連続的に計測される。
【０００９】
そこで、受光波形に複数の山部が現れた場合に有効な１つの山部を決定する方法として、前回の受光波形の情報を参照して決定することが可能である。例えば特許文献１には、受光波形に複数の山部が現れた場合に、前回の受光波形の山部の位置（ビームスポット位置）に最も近い山部を有効な山部として決定する方法が記載されている。
【特許文献１】特公平７−１１７３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の例において多重反射光が光学式変位計に戻って来てイメージセンサーに受光されるのは、プリント配線板の実装部品のエッジ部に光が当たったときであり、その前後の計測タイミングでは実装部品の表面（平坦部）に光が当たり受光波形に山部が１つだけ現れると考えられる。また、実装部品のエッジ部に光が当たったときの計測結果が仮に欠落したとしても、その前後の計測タイミングにおいて正しい計測結果が得られれば、実装部品を含むプリント配線板の表面の凹凸形状を検査する上で特に支障がない場合がほとんどである。
【００１１】
そこで、本発明は、対象物の表面において多重反射した光が受光されることによって受光波形に複数の山部が現れた場合に、合理的かつ適正に計測結果を出力する光学式変位計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による光学式変位計の第１の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、本発明の光学式変位計では受光波形に複数の山部が現れたときは前回の計測結果がホールド（保持）される。したがって、多重反射光による山部に基づく誤った計測結果を出力する可能性がなくなる。前述のように、今回のサンプリングタイミングでの正しい計測結果が欠落したとしても、次回のサンプリングタイミングで正しい計測結果が得られれば、時系列の計測結果から特定される対象物の表面の凹凸形状はほぼ正確なものとなる。
【００１４】
本発明による光学式変位計の第２の構成は、上記第１の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第１の構成に示したように前回の計測結果がホールドされることになる。なお、所定の倍数は整数倍に限らず、例えば５．５倍のように小数部を含む倍数でもよい。
【００１６】
本発明による光学式変位計の第３の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を出力する計測処理部と、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部とを備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合に、計測処理部が最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、適切な計測結果を出力することができる。
【００１８】
本発明による光学式変位計の第４の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より小さい場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以上である場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、その計測結果と前回の計測結果との差が変化許容値より大きい場合は、誤った計測結果であると判断して前回の計測結果が出力（ホールド）される。変化許容値以下である場合は、有効な計測結果として出力される。
【００２０】
本発明による光学式変位計の第５の構成は、上記第４の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第４の構成に示したように前回の計測結果との差に応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００２２】
本発明による光学式変位計の第６の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、その計測結果と前回の計測結果との差が変化許容値より大きい場合は、隣接する山部（２個の山部が現れた場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行する。変化許容値以下である場合は、有効な計測結果として出力される。
【００２４】
本発明による光学式変位計の第７の構成は、上記第６の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第６の構成に示したように前回の計測結果との差に応じて今回の計測結果が出力され、又は隣接する別の山部に基づいて計測処理及び計測結果の出力が行われる。
【００２６】
本発明による光学式変位計の第８の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定した予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果があるか否かの判断によって、その計測結果の妥当性が判断され、その判断結果に応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００２８】
本発明による光学式変位計の第９の構成は、上記第８の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第８の構成に示したように前々回及び前回の計測結果の変化傾向から判断した今回の計測結果の妥当性のいかんに応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００３０】
本発明による光学式変位計の第１０の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定される予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果があるか否かの判断によって、その計測結果の妥当性が判断される。妥当と判断された場合は、その計測結果が出力されるが、妥当でないと判断された場合は隣接する山部（２個の山部が現れた場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行する。
【００３２】
本発明による光学式変位計の第１１の構成は、上記第１０の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第１０の構成に示したように前々回及び前回の計測結果の変化傾向から判断した今回の計測結果の妥当性のいかんに応じて今回の計測結果が出力され、又は隣接する別の山部に基づいて計測処理及び計測結果の出力が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施例に係る光学式変位計の計測原理を示す図である。この光学式変位計はレーザ変位計ともいわれ、三角測量の原理を用いて対象物の変位を非接触で計測するのに用いられる。ＬＤドライバ１１の制御によってレーザダイオード１２から発せられたレーザ光は、投光レンズ１３を通り対象物ＷＫを照射する。対象物ＷＫで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ１４を通ってリニアイメージセンサー１５により受光される。リニアイメージセンサー１５は、複数の画素構成部が一列に配列されたＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサーであり、受光量に相当する電荷が画素構成部ごとに蓄積され、取り出される。
【００３６】
対象物ＷＫが図１に破線で示すように変位すると、対象物ＷＫで反射してリニアイメージセンサー１５に達するレーザ光の光路が破線のように変化する。その結果、リニアイメージセンサー１５の受光面における受光スポットの位置が移動し、上記の受光波形、すなわち受光量のピーク位置又は重心位置が変化する。リニアイメージセンサー１５の各画素構成部における受光量に応じた蓄積電荷が読み出し回路１６によって読み出され、信号処理によって一次元の受光量分布である受光波形が得られる。この受光波形のピーク位置又は重心位置から対象物ＷＫの変位が求まる。
【００３７】
図２は、光学式変位計の外観を示し、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この光学式変位計は、センサーヘッド部２１とコントローラ部２２からなる。センサーヘッド部２１は、上記のＬＤドライバ１１、レーザダイオード１２、投光レンズ１３、受光レンズ１４、リニアイメージセンサー１５及び読み出し回路１６を内蔵している。
【００３８】
コントローラ部２２には、センサーヘッド部２１のＬＤドライバ１１を介してレーザダイオード１２の出力（発光量）を制御すると共に、リニアイメージセンサー１５から読み出された信号から対象物ＷＫの変位を求める処理を実行する電子回路が内蔵されている。また、コントローラ部２２の上面には、７セグメントＬＥＤを用いた表示器２２１と、目標値の設定等に使用されるシーソータイプの押ボタンスイッチである増減キー２２２等が設けられている。表示器２２１は、計測結果の数値表示や各種設定値の表示に使用され、２つの計測結果又は設定値を上下２段に同時に表示することができる。
【００３９】
センサーヘッド部２１とコントローラ部２２は電気ケーブル２３で接続され、相互に電気信号がやりとりされると共に、電源電圧がコントローラ部２２からセンサーヘッド部２１に供給される。また、センサーヘッド部２１は、２本のボルト２４を用いて所定の取付け台２５に固定される。ボルト２４が挿通される２箇所の取付け孔はセンサーヘッド部２１の基準面２６に沿って設けられている。この基準面２６は、計測用のレーザ光が出射すると共に対象物ＷＫからの反射光が入射する面である。
【００４０】
図３は、光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。センサーヘッド部２１は、レーザダイオード１２とそのドライブ回路（ＬＤドライバ）１１、リニアイメージセンサー１５とその読み出し回路１６、投光レンズ１３及び受光レンズ１４を含む。コントローラ部２２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１、ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）４７、処理部（計測処理部及び制御部）４４、ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）４５、増幅器４６及びリセット・制御回路４８を含む。処理部４４は、計測結果等を一時記憶するためのメモリ４４ａを有する。
【００４１】
レーザダイオード１２から発せられたレーザ光は、投光レンズ１３を通り対象物ＷＫを照射する。対象物ＷＫで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ１４を通ってリニアイメージセンサー１５に入射する。リニアイメージセンサー１５の各画素構成部に蓄積された電荷は、読み出し回路１６によって読み出される。読み出し回路１６は、読み出し用パルス信号である画素選択信号をリニアイメージセンサー１５に与えて各画素構成部を順次走査することによって、一次元の受光量分布に相当する時系列の電圧信号を得る。
【００４２】
例えば、リニアイメージセンサー１５が２５６画素からなり、画素ごとの転送レートが１マイクロ秒の場合は、２５６マイクロ秒かかって全画素構成部の蓄積電荷が読み出され、読み出し回路１６から時系列の電圧信号として出力される。この全画素の蓄積電荷を読み出すのに要する時間がサンプリング周期である。読み出し回路１６の出力信号は、コントローラ部２２に渡され、まずローパスフィルタ４１によって高周波成分を除かれる。この高周波成分には、リニアイメージセンサー１５に与えられる画素選択信号の周波数成分が含まれる。
【００４３】
読み出し回路１６の出力信号がローパスフィルタ４１を通過すると、画素選択信号の周波数に相当する高周波成分が除かれ、その包絡線に相当する低周波成分のみの電圧信号となる。この電圧信号は、リニアイメージセンサー１５における画素位置に関する受光量の分布の情報を含んでいる。電圧値が高いほど、その画素位置における受光量が多いことを意味する。この電圧信号の波形が前述の受光波形であり、受光波形には一旦増加したのち減少するように変化する山部が含まれている。この山部のピーク位置は、ワークＷＫまでの距離に対応する受光量の最も多い画素位置に相当する。
【００４４】
図３に示すように、ローパスフィルタ４１から出力される電圧信号は増幅器４６で増幅された後にＡＤコンバータ４７でディジタル値に変換され、そのディジタル値が処理部４４に逐次与えられる。処理部４４は、ＡＤコンバータ４７を経て入力される逐次データから受光波形の山部を検出し、そのピーク位置又は重心位置を求める。山部のピーク位置又は重心位置が算出されると、前述の三角測量の原理からワークＷＫまでの距離又は変位が計測される。計測結果は、表示器２２１に表示されると共に、処理部４４からＤＡコンバータ４５に与えられ、アナログ電圧に変換されて外部機器に出力される。
【００４５】
図３において、レーザダイオード１２から発せられるレーザ光の強さ（発光量）はＬＤドライバ１１を介して処理部（制御部に相当する）４４によって制御される。レーザ光の強さが変われば、対象物ＷＫで反射され、リニアイメージセンサー１５に入射する光量（受光量）も変化する。そこで、対象物ＷＫの光反射率（明るさ）に応じてレーザダイオード１２から発せられるレーザ光の強さを調節することにより、リニアイメージセンサー１５の各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながら、そのダイナミックレンジを十分に活用できるようにしている。具体的には、レーザダイオード１２を駆動するパルスのパルス幅又はデューティ比を変えることによってレーザ光の強さを調節する。もちろん、パルス電圧（ピーク値）を変えることによって、レーザ光の強さを調節してもよい。
【００４６】
上記のような処理部４４による発光量（レーザ光の強さ）の制御は、一種のフィードバック制御として行われる。つまり、受光量に相当する値（例えばピーク値）が所定の目標値になるように、発光量（レーザ光の強さ）のフィードバック制御が行われる。発光量のフィードバック制御に代えて、図３に破線で示すように、増幅器４６のゲイン（増幅率）のフィードバック制御を行ってもよい。あるいは、発光量のフィードバック制御と増幅器４６の増幅率のフィードバック制御とを併用するようにしてもよい。例えば目標値に対するフィードバック量の誤差が所定の範囲内に収まっている間は増幅器４６の増幅率のフィードバック制御を行い、フィードバック量の誤差が所定の範囲を超えたときは発光量のフィードバック制御を行うように構成することが可能である。
【００４７】
図４は、処理部４４によるフィードバック制御の構成を示すブロック図である。処理部４４によって、比較部４４１、操作量算出部４４２及び出力部４４３が構成されている。また、図３におけるＬＤドライバ１１及びレーザダイオード１２が制御対象５１に相当し、リニアイメージセンサー１５、読出し回路１６、ＡＤコンバータ４７等がフィードバック回路（ＦＢ回路）５２に相当する。この例では、受光量に相当する電圧信号のピーク値（のディジタル変換値）がフィードバック量（ＦＢ量）として処理部４４の比較部４４１に入力される。
【００４８】
比較部４４１は、あらかじめ定められた目標値とフィードバック量とを比較し、その誤差を出力する。この誤差に基づいて操作量算出部４４２が操作量を算出し、出力部４４３に与える。この操作量は、上述の発光量又は（及び）増幅率に相当する。操作量は、処理部４４の出力部４４３から制御信号として制御対象５１に与えられる。すなわち、ＬＤドライバ１１又は（及び）増幅器４６に制御信号が与えられ、レーザダイオード１２の発光量又は（及び）増幅器４６の増幅率が制御される。そして、フィードバック回路５２（リニアイメージセンサー１５、読出し回路１６、ＡＤコンバータ４７等）によって得られる受光量のピーク値が再び処理部４４の比較部４４１にフィードバックされることにより、フィードバックループが形成されている。
【００４９】
本実施例の光学式変位計では、処理部（制御部）４４は、上記のようなフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率（両方でもよい）の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することができる。これにより、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下となり検出されない多重反射光による山部が、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、受光波形に複数の山部が検出されることになる。
【００５０】
図５は、対象物の表面で生じた多重反射光が光学式変位計に戻って来てリニアイメージセンサーに受光されることにより、受光波形に複数の山部が現れる様子を模式的に示す図である。図示の例では、回路部品６１及び６２が実装されたプリント配線板６０の上方に配置された光学式変位計からレーザ光Ｌ０が下方に向けて照射される。回路部品６１のエッジ部で反射したレーザ光の一部は実線で示す一次反射光Ｌ１として光学式変位計へ直接戻って行き、リニアイメージセンサー１５に受光される。その結果、受光波形６３に第１の山部６４が形成される。また、回路部品６１のエッジ部で反射したレーザ光の他の一部は破線で示すように、隣接する別の回路部品６２のエッジ部で更に反射した後、二次反射光（多重反射光）Ｌ２として光学式変位計へ戻って行き、リニアイメージセンサー１５に受光される。その結果、受光波形６３に第２の山部６５が形成される。
【００５１】
なお、プリント配線板６０の表面で多重反射光Ｌ２を生じさせる物体６１及び６２が２個の回路部品ではなく、１個の回路部品の異なる部位であることも多い。例えば、複数のピンが出ている集積回路の隣接するピン又はそれらの半田付け部の間で多重反射光Ｌ２が発生することが多い。また、図５では分かりやすさのために、回路部品６１及び６２が実装されたプリント配線板６０に向けて斜め上方からレーザ光Ｌ０が照射され、その反射光Ｌ１，Ｌ２が斜め上方に向かうように描かれているが、実際には上方から略真下に向けてレーザ光Ｌ０が照射され、その反射光Ｌ１，Ｌ２も略真上に向かうことになる。
【００５２】
また、図５に示す受光波形６３では、二次反射光Ｌ２によって生じた第２の山部６５は一次反射光Ｌ１によって生じた第１の山部６４より小さい（ピーク値が低い）。しかし、常にそうなるとは限らない。回路部品６１及び６２の表面形状や材質、その他の条件によっては一次反射光Ｌ１によって生じた第１の山部６４より二次反射光Ｌ２によって生じた第２の山部６５のほうが大きくなる場合もあり得る。逆に、二次反射光Ｌ２が生じているにもかかわらず、その受光量がしきい値より小さいために第２の山部６５が検出されない場合もある。
【００５３】
図６は、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードにおいて多重反射光による山部が検出される様子を示す図である。実線で示す受光波形６３は第１モードにおける受光波形を示しており、第１の山部６４のピーク値が目標値になるように発光量又は（及び）増幅率が制御されている。このとき、多重反射光による山部である第２の山部６５は、そのピーク値がしきい値より低いために山部として検出されない。
【００５４】
他方、破線で示す受光波形６３’は第２モードにおける受光波形を示しており、これは第１モードにおける適正な発光量又は（及び）増幅率を所定の倍数分だけ増加したときの受光波形となる。したがって、第２モードにおける受光波形６３’は第１モードにおける受光波形６３を所定の倍数分だけ縦軸方向に引き延ばしたものとなる。この結果、第２の山部６５’のピーク値がしきい値より高くなり、処理部４４によって山部として検出される。その代わりに、第１の山部６４’のピーク値は飽和レベルにクランプされるので、第１の山部６４’の重心位置の算出結果の精度は若干低下する。
【００５５】
なお、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加する率（所定の倍数）は、しきい値と信号処理回路のＳ／Ｎ比を考慮して適切な値に決定される。整数倍（例えば５倍）に限らず、小数を含む倍数（例えば５．５倍）であってもよい。このような第２モードと第１モードとを併用して行う計測処理のいくつかの実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００５６】
図７は、本発明の実施例１に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。処理部４４は、ステップ＃１０１において、第１モードにおけるフィードバック制御を実行し、発光量又は（及び）増幅率が適正値となるように調整する。続くステップ＃１０２において、リニアイメージセンサー１５の出力信号から得られた受光波形の山部を検出する。受光量に相当する電気信号（電圧）が一旦増加したのち減少する部分のうち、ピーク値がしきい値以上であり、幅があらかじめ定めた値を超えているものが山部として検出される。
【００５７】
次のステップ＃１０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合はステップ＃１０８に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃１０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃１０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合は、前回の計測結果（メモリ４４ａに記憶されている）を出力する。すなわち、前回の計測結果をホールドする。
【００５８】
ステップ＃１０５で山部が１つだけの場合は、続くステップ＃１０６で山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃１０７で計測結果のメモリ４４ａへの記憶と外部への出力を実行する。このように、本実施例では、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加した後も受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その山部に基づいて計測処理を実行し計測結果を出力するが、複数の山部が検出されたときは前回の計測結果を今回の計測結果として出力する（前回の計測結果をホールドする）。
【００５９】
なお、ステップ＃１０６の計測処理とステップ＃１０７のうちの計測結果の記憶をステップ＃１０４の直前に行うようにしてもよい。すなわち第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行する前のフィードバックが掛かった状態の受光波形で計測処理を実行して計測結果を記憶しておき、第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行しても受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その計測結果を読み出して出力するようにすればよい。このほうが、前述のように山部の重心位置の算出精度（対象物までの距離の算出精度）が良くなる。
【００６０】
また、本実施例の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、受光波形に複数の山部が存在するか否かの判断結果に応じて計測処理を実行し、又は前回の計測結果をホールドするようにしてもよい。
【実施例２】
【００６１】
図８は、本発明の実施例２に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。実施例１と同様に、ステップ＃２０１では第１モードにおけるフィードバック制御が実行され、ステップ＃２０２で受光波形の山部が検出される。次のステップ＃２０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かがチェックされ、複数の山部が存在する場合はステップ＃２０６に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃２０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃２０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合は続くステップ＃２０６に移行し、山部が１つだけの場合はステップ＃２０６をスキップしてステップ＃２０７に移行する。
【００６２】
ステップ＃２０６では、受光波形の最初に現れた山部が有効な山部として採用される。最初に現れた山部とは、例えば図６に示した受光波形６３における時間軸（横軸）の左端に最も近い山部６４を意味する。続くステップ＃２０７において、山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃２０８で計測結果のメモリ４４ａへの記憶と外部への出力を実行する。
【００６３】
このように、本実施例では、フィードバックの掛かった第１モードだけでなく、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードでも受光波形に複数の山部が存在するか否かをチェックし、複数の山部が存在する場合は最初に現れた山部を有効な山部として採用する。なお、変形例として、最後に現れた山部、すなわち受光波形における時間軸（横軸）の右端に最も近い山部を有効な山部として採用するようにしてもよい。
【実施例３】
【００６４】
図９は、本発明の実施例３に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。実施例１と同様に、第１モードにおけるフィードバック制御を実行し、受光波形の山部を検出する。これらのステップについては図９では省略している。次のステップ＃３０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かがチェックされ、複数の山部が存在する場合はステップ＃３０７に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃３０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃３０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。それでも山部が１つだけの場合は、その山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し（ステップ＃３０６）、計測結果の記憶と出力を実行する（ステップ＃３１１）。複数の山部が存在する場合はステップ＃３０７に移行する。
【００６５】
ステップ＃３０７では、受光波形の最初に現れた山部が有効な山部として採用される。最初に現れた山部の意味は実施例２で説明したとおりである。また、最初に現れた山部の代わりに最後に現れた山部を採用する変形例が可能な点も実施例２と同様である。続くステップ＃３０８で山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃３０９で前回の計測結果（メモリ４４ａに記憶されている）と今回の計測結果の比較を行う。両者の差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合（ステップ＃３１０のＹｅｓ）は、その計測結果を有効な計測結果として記憶すると共に出力する（ステップ＃３１１）。しかし、両者の差が変化許容値より大きい場合（ステップ＃３１０のＮｏ）は前回の計測結果を出力（ホールド）する（ステップ＃３１２）。
【００６６】
このように、本実施例では、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加した後も受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その山部に基づいて計測処理を実行し計測結果を出力するが、複数の山部が検出されたときは最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行する。そして、その計測結果を前回の計測結果と比較し、両者の差があらかじめ定めた変化許容値以下であれば計測結果が有効として出力されるが、両者の差が変化許容値より大きい場合は前回の計測結果が今回の計測結果として出力される（前回の計測結果がホールドされる）。
【００６７】
本実施例の変形例として、ステップ＃３１２において前回の計測結果を出力する代わりに、最初（又は最後）に現れる山部に隣接する山部（山部が２個の場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力するようにしてもよい。
【００６８】
また、更に別の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、上記実施例又は変形例の処理を行ってもよい。すなわち、受光波形に複数の山部が存在する場合は最初（又は最後）に現れる山部に基づいて計測処理を実行し、計測結果を前回の計測結果と比較し、両者の差が変化許容値以下である場合は有効な測定結果として出力し、変化許容値より大きい場合は前回の計測結果をホールドし、あるいは隣接する他の山部を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力する。
【実施例４】
【００６９】
図１０は、本発明の実施例４に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。この実施例の計測処理は、図９に示した実施例３の計測処理とほぼ同じであるが、ステップ＃４０９以降の処理が異なっている。つまり、複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行した後、その計測結果を前回の計測結果と比較する代わりに、次のような処理を実行する。この実施例では、前回の計測結果だけでなく、前々回の計測結果も処理部４４のメモリ４４ａに記憶されている。処理部４４は、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向（変化傾向）に基づいて、今回の計測結果が存在するであろう範囲（予測範囲）を推定する。そして、この予測範囲内に今回の計測結果がある場合（ステップ＃４１０のＹｅｓ）は、その計測結果を有効な計測結果として記憶すると共に出力する（ステップ＃４１１）。しかし、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合（ステップ＃４１０のＮｏ）は前回の計測結果を出力（ホールド）する（ステップ＃４１２）。
【００７０】
この実施例の場合も実施例３と同様に、変形例として、ステップ＃４１２において前回の計測結果を出力する代わりに、最初（又は最後）に現れる山部に隣接する山部（山部が２個の場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力するようにしてもよい。
【００７１】
また、更に別の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、上記実施例又は変形例の処理を行ってもよい。すなわち、受光波形に複数の山部が存在する場合は最初（又は最後）に現れる山部に基づいて計測処理を実行し、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果がある場合は有効な測定結果として出力し、予測範囲内に計測結果が無い場合は前回の計測結果をホールドし、あるいは隣接する他の山部を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例に係る光学式変位計の計測原理を示す図である。
【図２】光学式変位計の外観を示す平面図及び側面図である。
【図３】光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。
【図４】処理部によるフィードバック制御の構成を示すブロック図である。
【図５】対象物の表面で生じた多重反射光によって受光波形に複数の山部が現れる様子を模式的に示す図である。
【図６】発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードにおいて多重反射光による山部が検出される様子を示す図である。
【図７】本発明の実施例１に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例２に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例４に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１２ レーザダイオード（発光素子）
１５ リニアイメージセンサー
４４ 処理部（計測処理部及び制御部）
６３ 受光波形
６４，６５ 山部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に光を照射し、対象物からの光をイメージセンサーで受光して得られる電気信号から対象物までの距離又は対象物の変位を計測する光学式変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学式変位計として、三角測量の原理を用いて対象物までの距離又は変位を計測するものがある。この光学式変位計は、対象物に光を照射するための発光素子としてのレーザダイオードと、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号に基づいて対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理部とを備えている。イメージセンサーからの電気信号は、ＡＤコンバータでディジタル値に変換されて計測処理部に入力される。
【０００３】
計測処理部は受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって三角測量の原理を用いて対象物までの距離を算出する。受光波形における山部は、受光量に相当する電気信号（例えば電圧）が一旦増加したのち減少する部分であり、厳密には高さ及び幅があらかじめ定めた値を超えているものが山部として検出される。
【０００４】
また、光学式変位計では、対象物の色、表面の粗さ、角度等の条件に応じて光の反射率、ひいては受光量が大きく変動する。そこで、受光量（山部のピーク値）が目標値になるように、発光素子の発光量やイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率を調整するフィードバック制御を行うことが一般的である。これにより、イメージセンサーの各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながらダイナミックレンジを有効活用することができる。
【０００５】
上記のような光学式変位計は、例えば表面実装部品が実装されたプリント配線板の表面の凹凸形状の検査に使用される。つまり、表面実装部品が正しく実装されているか、あるいは半田付け部分に浮きが発生していないかといった検査を、プリント配線板の上方に配置された光学式変位計を用いて自動的に検査することができる。このような用途において、光学式変位計からプリント配線板に向けて照射された光が実装部品のエッジ部で反射し、更に他の部分で反射した後に光学式変位計に戻って来る光路をたどる場合がある。つまり、プリント配線板又は実装部品の表面で反射した光が光学式変位計に直接戻って来る一次反射光以外に、プリント配線板上の実装部品の表面で２回反射した二次反射光が光学式変位計に戻ってくる。３回以上反射した光（三次以上の反射光）が光学式変位計に戻ってくることもある。
【０００６】
このような二次反射光又は三次以上の反射光（多重反射光）が光学式変位計に戻ってきてイメージセンサーに受光されると、それから得られる受光波形に複数の山部が現れることになる。この場合に、いずれの山部を有効な山部としてそのピーク位置又は重心位置を求め、対象物までの距離を算出するかを決める必要がある。例えば、ピークが高い方の山部を有効な山部とする方法、あるいは、最初に現れる山部を有効な山部とする方法がある。
【０００７】
しかし、これらの方法はいずれも便宜的なものであって、常に正しい計測結果が得られるわけではない。一次反射光の受光量が多重反射光の受光量より常に多ければピークが高い方の山部を有効な山部とすればよいが、多重反射光の受光量が一次反射光の受光量より多くなる場合もある。また、一次反射光による受光波形の山部が常に最初に現れる場合は最初に現れる山部を有効な山部とすればよいが、すべての用途でそうなるように設定することは難しい。
【０００８】
上記のような光学式変位計の用途では、光学式変位計から照射される光（光線）を横切る方向に対象物が移動する間に、光学式変位計による計測が一定のサンプリング周期で実行される。例えば、一定速度で動いているベルトコンベアに載置された対象物に対して上方に配置された光学式変位計から光が照射され、一定のサンプリング周期で対象物までの距離（対象物の表面の凹凸形状）が計測される。あるいは、光学式変位計に光を変更させて対象物の表面を走査する光走査手段が備えられる場合もある。この場合は、停止している対象物の表面の凹凸形状を計測することができる。いずれにせよ、光線を横切る方向に相対移動する対象物までの距離が一定の周期で連続的に計測される。
【０００９】
そこで、受光波形に複数の山部が現れた場合に有効な１つの山部を決定する方法として、前回の受光波形の情報を参照して決定することが可能である。例えば特許文献１には、受光波形に複数の山部が現れた場合に、前回の受光波形の山部の位置（ビームスポット位置）に最も近い山部を有効な山部として決定する方法が記載されている。
【特許文献１】特公平７−１１７３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の例において多重反射光が光学式変位計に戻って来てイメージセンサーに受光されるのは、プリント配線板の実装部品のエッジ部に光が当たったときであり、その前後の計測タイミングでは実装部品の表面（平坦部）に光が当たり受光波形に山部が１つだけ現れると考えられる。また、実装部品のエッジ部に光が当たったときの計測結果が仮に欠落したとしても、その前後の計測タイミングにおいて正しい計測結果が得られれば、実装部品を含むプリント配線板の表面の凹凸形状を検査する上で特に支障がない場合がほとんどである。
【００１１】
そこで、本発明は、対象物の表面において多重反射した光が受光されることによって受光波形に複数の山部が現れた場合に、合理的かつ適正に計測結果を出力する光学式変位計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による光学式変位計の第１の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、本発明の光学式変位計では受光波形に複数の山部が現れたときは前回の計測結果がホールド（保持）される。したがって、多重反射光による山部に基づく誤った計測結果を出力する可能性がなくなる。前述のように、今回のサンプリングタイミングでの正しい計測結果が欠落したとしても、次回のサンプリングタイミングで正しい計測結果が得られれば、時系列の計測結果から特定される対象物の表面の凹凸形状はほぼ正確なものとなる。
【００１４】
本発明による光学式変位計の第２の構成は、上記第１の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第１の構成に示したように前回の計測結果がホールドされることになる。なお、所定の倍数は整数倍に限らず、例えば５．５倍のように小数部を含む倍数でもよい。
【００１６】
本発明による光学式変位計の第３の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を出力する計測処理部と、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部とを備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合に、計測処理部が最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、適切な計測結果を出力することができる。
【００１８】
本発明による光学式変位計の第４の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より小さい場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以上である場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、その計測結果と前回の計測結果との差が変化許容値より大きい場合は、誤った計測結果であると判断して前回の計測結果が出力（ホールド）される。変化許容値以下である場合は、有効な計測結果として出力される。
【００２０】
本発明による光学式変位計の第５の構成は、上記第４の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第４の構成に示したように前回の計測結果との差に応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００２２】
本発明による光学式変位計の第６の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、その計測結果と前回の計測結果との差が変化許容値より大きい場合は、隣接する山部（２個の山部が現れた場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行する。変化許容値以下である場合は、有効な計測結果として出力される。
【００２４】
本発明による光学式変位計の第７の構成は、上記第６の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第６の構成に示したように前回の計測結果との差に応じて今回の計測結果が出力され、又は隣接する別の山部に基づいて計測処理及び計測結果の出力が行われる。
【００２６】
本発明による光学式変位計の第８の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定した予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果があるか否かの判断によって、その計測結果の妥当性が判断され、その判断結果に応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００２８】
本発明による光学式変位計の第９の構成は、上記第８の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第８の構成に示したように前々回及び前回の計測結果の変化傾向から判断した今回の計測結果の妥当性のいかんに応じて前回又は今回の計測結果が出力される。
【００３０】
本発明による光学式変位計の第１０の構成は、対象物に光を照射するための発光素子と、複数の画素構成部のそれぞれが対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって対象物までの距離又は対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、計測処理部は、受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定される予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、多重反射光による山部に基づいて求められた誤った計測結果を合理的に排除することができる。つまり、複数の山部が検出されたときに、計測処理部は正しい山部である可能性の高い最初又は最後に現れる山部を有効な山部としてひとまず計測処理を実行するが、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果があるか否かの判断によって、その計測結果の妥当性が判断される。妥当と判断された場合は、その計測結果が出力されるが、妥当でないと判断された場合は隣接する山部（２個の山部が現れた場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行する。
【００３２】
本発明による光学式変位計の第１１の構成は、上記第１０の構成において、山部のピーク値が目標値になるように発光素子の発光量又はイメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、計測処理部は、第２モードで得られた受光波形に基づいて計測処理を実行することを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、多重反射光による山部のピーク値が低くて、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下のために検出されない場合であっても、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、複数の山部が検出されるので、第１０の構成に示したように前々回及び前回の計測結果の変化傾向から判断した今回の計測結果の妥当性のいかんに応じて今回の計測結果が出力され、又は隣接する別の山部に基づいて計測処理及び計測結果の出力が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施例に係る光学式変位計の計測原理を示す図である。この光学式変位計はレーザ変位計ともいわれ、三角測量の原理を用いて対象物の変位を非接触で計測するのに用いられる。ＬＤドライバ１１の制御によってレーザダイオード１２から発せられたレーザ光は、投光レンズ１３を通り対象物ＷＫを照射する。対象物ＷＫで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ１４を通ってリニアイメージセンサー１５により受光される。リニアイメージセンサー１５は、複数の画素構成部が一列に配列されたＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサーであり、受光量に相当する電荷が画素構成部ごとに蓄積され、取り出される。
【００３６】
対象物ＷＫが図１に破線で示すように変位すると、対象物ＷＫで反射してリニアイメージセンサー１５に達するレーザ光の光路が破線のように変化する。その結果、リニアイメージセンサー１５の受光面における受光スポットの位置が移動し、上記の受光波形、すなわち受光量のピーク位置又は重心位置が変化する。リニアイメージセンサー１５の各画素構成部における受光量に応じた蓄積電荷が読み出し回路１６によって読み出され、信号処理によって一次元の受光量分布である受光波形が得られる。この受光波形のピーク位置又は重心位置から対象物ＷＫの変位が求まる。
【００３７】
図２は、光学式変位計の外観を示し、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この光学式変位計は、センサーヘッド部２１とコントローラ部２２からなる。センサーヘッド部２１は、上記のＬＤドライバ１１、レーザダイオード１２、投光レンズ１３、受光レンズ１４、リニアイメージセンサー１５及び読み出し回路１６を内蔵している。
【００３８】
コントローラ部２２には、センサーヘッド部２１のＬＤドライバ１１を介してレーザダイオード１２の出力（発光量）を制御すると共に、リニアイメージセンサー１５から読み出された信号から対象物ＷＫの変位を求める処理を実行する電子回路が内蔵されている。また、コントローラ部２２の上面には、７セグメントＬＥＤを用いた表示器２２１と、目標値の設定等に使用されるシーソータイプの押ボタンスイッチである増減キー２２２等が設けられている。表示器２２１は、計測結果の数値表示や各種設定値の表示に使用され、２つの計測結果又は設定値を上下２段に同時に表示することができる。
【００３９】
センサーヘッド部２１とコントローラ部２２は電気ケーブル２３で接続され、相互に電気信号がやりとりされると共に、電源電圧がコントローラ部２２からセンサーヘッド部２１に供給される。また、センサーヘッド部２１は、２本のボルト２４を用いて所定の取付け台２５に固定される。ボルト２４が挿通される２箇所の取付け孔はセンサーヘッド部２１の基準面２６に沿って設けられている。この基準面２６は、計測用のレーザ光が出射すると共に対象物ＷＫからの反射光が入射する面である。
【００４０】
図３は、光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。センサーヘッド部２１は、レーザダイオード１２とそのドライブ回路（ＬＤドライバ）１１、リニアイメージセンサー１５とその読み出し回路１６、投光レンズ１３及び受光レンズ１４を含む。コントローラ部２２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１、ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）４７、処理部（計測処理部及び制御部）４４、ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）４５、増幅器４６及びリセット・制御回路４８を含む。処理部４４は、計測結果等を一時記憶するためのメモリ４４ａを有する。
【００４１】
レーザダイオード１２から発せられたレーザ光は、投光レンズ１３を通り対象物ＷＫを照射する。対象物ＷＫで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ１４を通ってリニアイメージセンサー１５に入射する。リニアイメージセンサー１５の各画素構成部に蓄積された電荷は、読み出し回路１６によって読み出される。読み出し回路１６は、読み出し用パルス信号である画素選択信号をリニアイメージセンサー１５に与えて各画素構成部を順次走査することによって、一次元の受光量分布に相当する時系列の電圧信号を得る。
【００４２】
例えば、リニアイメージセンサー１５が２５６画素からなり、画素ごとの転送レートが１マイクロ秒の場合は、２５６マイクロ秒かかって全画素構成部の蓄積電荷が読み出され、読み出し回路１６から時系列の電圧信号として出力される。この全画素の蓄積電荷を読み出すのに要する時間がサンプリング周期である。読み出し回路１６の出力信号は、コントローラ部２２に渡され、まずローパスフィルタ４１によって高周波成分を除かれる。この高周波成分には、リニアイメージセンサー１５に与えられる画素選択信号の周波数成分が含まれる。
【００４３】
読み出し回路１６の出力信号がローパスフィルタ４１を通過すると、画素選択信号の周波数に相当する高周波成分が除かれ、その包絡線に相当する低周波成分のみの電圧信号となる。この電圧信号は、リニアイメージセンサー１５における画素位置に関する受光量の分布の情報を含んでいる。電圧値が高いほど、その画素位置における受光量が多いことを意味する。この電圧信号の波形が前述の受光波形であり、受光波形には一旦増加したのち減少するように変化する山部が含まれている。この山部のピーク位置は、ワークＷＫまでの距離に対応する受光量の最も多い画素位置に相当する。
【００４４】
図３に示すように、ローパスフィルタ４１から出力される電圧信号は増幅器４６で増幅された後にＡＤコンバータ４７でディジタル値に変換され、そのディジタル値が処理部４４に逐次与えられる。処理部４４は、ＡＤコンバータ４７を経て入力される逐次データから受光波形の山部を検出し、そのピーク位置又は重心位置を求める。山部のピーク位置又は重心位置が算出されると、前述の三角測量の原理からワークＷＫまでの距離又は変位が計測される。計測結果は、表示器２２１に表示されると共に、処理部４４からＤＡコンバータ４５に与えられ、アナログ電圧に変換されて外部機器に出力される。
【００４５】
図３において、レーザダイオード１２から発せられるレーザ光の強さ（発光量）はＬＤドライバ１１を介して処理部（制御部に相当する）４４によって制御される。レーザ光の強さが変われば、対象物ＷＫで反射され、リニアイメージセンサー１５に入射する光量（受光量）も変化する。そこで、対象物ＷＫの光反射率（明るさ）に応じてレーザダイオード１２から発せられるレーザ光の強さを調節することにより、リニアイメージセンサー１５の各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながら、そのダイナミックレンジを十分に活用できるようにしている。具体的には、レーザダイオード１２を駆動するパルスのパルス幅又はデューティ比を変えることによってレーザ光の強さを調節する。もちろん、パルス電圧（ピーク値）を変えることによって、レーザ光の強さを調節してもよい。
【００４６】
上記のような処理部４４による発光量（レーザ光の強さ）の制御は、一種のフィードバック制御として行われる。つまり、受光量に相当する値（例えばピーク値）が所定の目標値になるように、発光量（レーザ光の強さ）のフィードバック制御が行われる。発光量のフィードバック制御に代えて、図３に破線で示すように、増幅器４６のゲイン（増幅率）のフィードバック制御を行ってもよい。あるいは、発光量のフィードバック制御と増幅器４６の増幅率のフィードバック制御とを併用するようにしてもよい。例えば目標値に対するフィードバック量の誤差が所定の範囲内に収まっている間は増幅器４６の増幅率のフィードバック制御を行い、フィードバック量の誤差が所定の範囲を超えたときは発光量のフィードバック制御を行うように構成することが可能である。
【００４７】
図４は、処理部４４によるフィードバック制御の構成を示すブロック図である。処理部４４によって、比較部４４１、操作量算出部４４２及び出力部４４３が構成されている。また、図３におけるＬＤドライバ１１及びレーザダイオード１２が制御対象５１に相当し、リニアイメージセンサー１５、読出し回路１６、ＡＤコンバータ４７等がフィードバック回路（ＦＢ回路）５２に相当する。この例では、受光量に相当する電圧信号のピーク値（のディジタル変換値）がフィードバック量（ＦＢ量）として処理部４４の比較部４４１に入力される。
【００４８】
比較部４４１は、あらかじめ定められた目標値とフィードバック量とを比較し、その誤差を出力する。この誤差に基づいて操作量算出部４４２が操作量を算出し、出力部４４３に与える。この操作量は、上述の発光量又は（及び）増幅率に相当する。操作量は、処理部４４の出力部４４３から制御信号として制御対象５１に与えられる。すなわち、ＬＤドライバ１１又は（及び）増幅器４６に制御信号が与えられ、レーザダイオード１２の発光量又は（及び）増幅器４６の増幅率が制御される。そして、フィードバック回路５２（リニアイメージセンサー１５、読出し回路１６、ＡＤコンバータ４７等）によって得られる受光量のピーク値が再び処理部４４の比較部４４１にフィードバックされることにより、フィードバックループが形成されている。
【００４９】
本実施例の光学式変位計では、処理部（制御部）４４は、上記のようなフィードバック制御を実行する第１モードと、フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率（両方でもよい）の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することができる。これにより、フィードバック制御のかかった第１モードではしきい値以下となり検出されない多重反射光による山部が、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードでは多重反射光による山部が検出される場合がある。この場合は、受光波形に複数の山部が検出されることになる。
【００５０】
図５は、対象物の表面で生じた多重反射光が光学式変位計に戻って来てリニアイメージセンサーに受光されることにより、受光波形に複数の山部が現れる様子を模式的に示す図である。図示の例では、回路部品６１及び６２が実装されたプリント配線板６０の上方に配置された光学式変位計からレーザ光Ｌ０が下方に向けて照射される。回路部品６１のエッジ部で反射したレーザ光の一部は実線で示す一次反射光Ｌ１として光学式変位計へ直接戻って行き、リニアイメージセンサー１５に受光される。その結果、受光波形６３に第１の山部６４が形成される。また、回路部品６１のエッジ部で反射したレーザ光の他の一部は破線で示すように、隣接する別の回路部品６２のエッジ部で更に反射した後、二次反射光（多重反射光）Ｌ２として光学式変位計へ戻って行き、リニアイメージセンサー１５に受光される。その結果、受光波形６３に第２の山部６５が形成される。
【００５１】
なお、プリント配線板６０の表面で多重反射光Ｌ２を生じさせる物体６１及び６２が２個の回路部品ではなく、１個の回路部品の異なる部位であることも多い。例えば、複数のピンが出ている集積回路の隣接するピン又はそれらの半田付け部の間で多重反射光Ｌ２が発生することが多い。また、図５では分かりやすさのために、回路部品６１及び６２が実装されたプリント配線板６０に向けて斜め上方からレーザ光Ｌ０が照射され、その反射光Ｌ１，Ｌ２が斜め上方に向かうように描かれているが、実際には上方から略真下に向けてレーザ光Ｌ０が照射され、その反射光Ｌ１，Ｌ２も略真上に向かうことになる。
【００５２】
また、図５に示す受光波形６３では、二次反射光Ｌ２によって生じた第２の山部６５は一次反射光Ｌ１によって生じた第１の山部６４より小さい（ピーク値が低い）。しかし、常にそうなるとは限らない。回路部品６１及び６２の表面形状や材質、その他の条件によっては一次反射光Ｌ１によって生じた第１の山部６４より二次反射光Ｌ２によって生じた第２の山部６５のほうが大きくなる場合もあり得る。逆に、二次反射光Ｌ２が生じているにもかかわらず、その受光量がしきい値より小さいために第２の山部６５が検出されない場合もある。
【００５３】
図６は、発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードにおいて多重反射光による山部が検出される様子を示す図である。実線で示す受光波形６３は第１モードにおける受光波形を示しており、第１の山部６４のピーク値が目標値になるように発光量又は（及び）増幅率が制御されている。このとき、多重反射光による山部である第２の山部６５は、そのピーク値がしきい値より低いために山部として検出されない。
【００５４】
他方、破線で示す受光波形６３’は第２モードにおける受光波形を示しており、これは第１モードにおける適正な発光量又は（及び）増幅率を所定の倍数分だけ増加したときの受光波形となる。したがって、第２モードにおける受光波形６３’は第１モードにおける受光波形６３を所定の倍数分だけ縦軸方向に引き延ばしたものとなる。この結果、第２の山部６５’のピーク値がしきい値より高くなり、処理部４４によって山部として検出される。その代わりに、第１の山部６４’のピーク値は飽和レベルにクランプされるので、第１の山部６４’の重心位置の算出結果の精度は若干低下する。
【００５５】
なお、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加する率（所定の倍数）は、しきい値と信号処理回路のＳ／Ｎ比を考慮して適切な値に決定される。整数倍（例えば５倍）に限らず、小数を含む倍数（例えば５．５倍）であってもよい。このような第２モードと第１モードとを併用して行う計測処理のいくつかの実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００５６】
図７は、本発明の実施例１に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。処理部４４は、ステップ＃１０１において、第１モードにおけるフィードバック制御を実行し、発光量又は（及び）増幅率が適正値となるように調整する。続くステップ＃１０２において、リニアイメージセンサー１５の出力信号から得られた受光波形の山部を検出する。受光量に相当する電気信号（電圧）が一旦増加したのち減少する部分のうち、ピーク値がしきい値以上であり、幅があらかじめ定めた値を超えているものが山部として検出される。
【００５７】
次のステップ＃１０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合はステップ＃１０８に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃１０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃１０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合は、前回の計測結果（メモリ４４ａに記憶されている）を出力する。すなわち、前回の計測結果をホールドする。
【００５８】
ステップ＃１０５で山部が１つだけの場合は、続くステップ＃１０６で山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃１０７で計測結果のメモリ４４ａへの記憶と外部への出力を実行する。このように、本実施例では、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加した後も受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その山部に基づいて計測処理を実行し計測結果を出力するが、複数の山部が検出されたときは前回の計測結果を今回の計測結果として出力する（前回の計測結果をホールドする）。
【００５９】
なお、ステップ＃１０６の計測処理とステップ＃１０７のうちの計測結果の記憶をステップ＃１０４の直前に行うようにしてもよい。すなわち第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行する前のフィードバックが掛かった状態の受光波形で計測処理を実行して計測結果を記憶しておき、第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行しても受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その計測結果を読み出して出力するようにすればよい。このほうが、前述のように山部の重心位置の算出精度（対象物までの距離の算出精度）が良くなる。
【００６０】
また、本実施例の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、受光波形に複数の山部が存在するか否かの判断結果に応じて計測処理を実行し、又は前回の計測結果をホールドするようにしてもよい。
【実施例２】
【００６１】
図８は、本発明の実施例２に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。実施例１と同様に、ステップ＃２０１では第１モードにおけるフィードバック制御が実行され、ステップ＃２０２で受光波形の山部が検出される。次のステップ＃２０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かがチェックされ、複数の山部が存在する場合はステップ＃２０６に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃２０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃２０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。複数の山部が存在する場合は続くステップ＃２０６に移行し、山部が１つだけの場合はステップ＃２０６をスキップしてステップ＃２０７に移行する。
【００６２】
ステップ＃２０６では、受光波形の最初に現れた山部が有効な山部として採用される。最初に現れた山部とは、例えば図６に示した受光波形６３における時間軸（横軸）の左端に最も近い山部６４を意味する。続くステップ＃２０７において、山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃２０８で計測結果のメモリ４４ａへの記憶と外部への出力を実行する。
【００６３】
このように、本実施例では、フィードバックの掛かった第１モードだけでなく、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードでも受光波形に複数の山部が存在するか否かをチェックし、複数の山部が存在する場合は最初に現れた山部を有効な山部として採用する。なお、変形例として、最後に現れた山部、すなわち受光波形における時間軸（横軸）の右端に最も近い山部を有効な山部として採用するようにしてもよい。
【実施例３】
【００６４】
図９は、本発明の実施例３に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。実施例１と同様に、第１モードにおけるフィードバック制御を実行し、受光波形の山部を検出する。これらのステップについては図９では省略している。次のステップ＃３０３において、受光波形に複数の山部が存在するか否かがチェックされ、複数の山部が存在する場合はステップ＃３０７に移行する。山部が１つだけの場合は、続くステップ＃３０４において第２モードにおける発光量又は（及び）増幅率の増加を実行し、ステップ＃３０５で再度複数の山部が存在するか否かをチェックする。それでも山部が１つだけの場合は、その山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し（ステップ＃３０６）、計測結果の記憶と出力を実行する（ステップ＃３１１）。複数の山部が存在する場合はステップ＃３０７に移行する。
【００６５】
ステップ＃３０７では、受光波形の最初に現れた山部が有効な山部として採用される。最初に現れた山部の意味は実施例２で説明したとおりである。また、最初に現れた山部の代わりに最後に現れた山部を採用する変形例が可能な点も実施例２と同様である。続くステップ＃３０８で山部の重心を求めて対象物までの距離を算出する計測処理を実行し、ステップ＃３０９で前回の計測結果（メモリ４４ａに記憶されている）と今回の計測結果の比較を行う。両者の差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合（ステップ＃３１０のＹｅｓ）は、その計測結果を有効な計測結果として記憶すると共に出力する（ステップ＃３１１）。しかし、両者の差が変化許容値より大きい場合（ステップ＃３１０のＮｏ）は前回の計測結果を出力（ホールド）する（ステップ＃３１２）。
【００６６】
このように、本実施例では、第２モードにおいて発光量又は（及び）増幅率を増加した後も受光波形に山部が１つだけ存在する場合は、その山部に基づいて計測処理を実行し計測結果を出力するが、複数の山部が検出されたときは最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行する。そして、その計測結果を前回の計測結果と比較し、両者の差があらかじめ定めた変化許容値以下であれば計測結果が有効として出力されるが、両者の差が変化許容値より大きい場合は前回の計測結果が今回の計測結果として出力される（前回の計測結果がホールドされる）。
【００６７】
本実施例の変形例として、ステップ＃３１２において前回の計測結果を出力する代わりに、最初（又は最後）に現れる山部に隣接する山部（山部が２個の場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力するようにしてもよい。
【００６８】
また、更に別の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、上記実施例又は変形例の処理を行ってもよい。すなわち、受光波形に複数の山部が存在する場合は最初（又は最後）に現れる山部に基づいて計測処理を実行し、計測結果を前回の計測結果と比較し、両者の差が変化許容値以下である場合は有効な測定結果として出力し、変化許容値より大きい場合は前回の計測結果をホールドし、あるいは隣接する他の山部を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力する。
【実施例４】
【００６９】
図１０は、本発明の実施例４に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。この実施例の計測処理は、図９に示した実施例３の計測処理とほぼ同じであるが、ステップ＃４０９以降の処理が異なっている。つまり、複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として計測処理を実行した後、その計測結果を前回の計測結果と比較する代わりに、次のような処理を実行する。この実施例では、前回の計測結果だけでなく、前々回の計測結果も処理部４４のメモリ４４ａに記憶されている。処理部４４は、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向（変化傾向）に基づいて、今回の計測結果が存在するであろう範囲（予測範囲）を推定する。そして、この予測範囲内に今回の計測結果がある場合（ステップ＃４１０のＹｅｓ）は、その計測結果を有効な計測結果として記憶すると共に出力する（ステップ＃４１１）。しかし、今回の計測結果が予測範囲内に無い場合（ステップ＃４１０のＮｏ）は前回の計測結果を出力（ホールド）する（ステップ＃４１２）。
【００７０】
この実施例の場合も実施例３と同様に、変形例として、ステップ＃４１２において前回の計測結果を出力する代わりに、最初（又は最後）に現れる山部に隣接する山部（山部が２個の場合は他方の山部）を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力するようにしてもよい。
【００７１】
また、更に別の変形例として、発光量又は（及び）増幅率を増加する第２モードを実行しないで、フィードバック制御によって発光量及び増幅率が適正値に調整された状態のみで、上記実施例又は変形例の処理を行ってもよい。すなわち、受光波形に複数の山部が存在する場合は最初（又は最後）に現れる山部に基づいて計測処理を実行し、前々回及び前回の計測結果の変化傾向から推定した予測範囲内に計測結果がある場合は有効な測定結果として出力し、予測範囲内に計測結果が無い場合は前回の計測結果をホールドし、あるいは隣接する他の山部を有効な山部として計測処理を実行し、計測結果を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例に係る光学式変位計の計測原理を示す図である。
【図２】光学式変位計の外観を示す平面図及び側面図である。
【図３】光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。
【図４】処理部によるフィードバック制御の構成を示すブロック図である。
【図５】対象物の表面で生じた多重反射光によって受光波形に複数の山部が現れる様子を模式的に示す図である。
【図６】発光量又は増幅率が所定の倍数分だけ増加される第２モードにおいて多重反射光による山部が検出される様子を示す図である。
【図７】本発明の実施例１に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例２に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例４に係る計測処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１２ レーザダイオード（発光素子）
１５ リニアイメージセンサー
４４ 処理部（計測処理部及び制御部）
６３ 受光波形
６４，６５ 山部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項２】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項１記載の光学式変位計。
【請求項３】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を出力する計測処理部と、
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部とを備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項４】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項５】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項４記載の光学式変位計。
【請求項６】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項７】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項６記載の光学式変位計。
【請求項８】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定した予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が前記予測範囲内に無い場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項９】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項８記載の光学式変位計。
【請求項１０】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定される予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が前記予測範囲内に無い場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項１１】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項９記載の光学式変位計。
【請求項１】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項２】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項１記載の光学式変位計。
【請求項３】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を出力する計測処理部と、
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部とを備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項４】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れる山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項５】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項４記載の光学式変位計。
【請求項６】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値以下である場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果と前回の計測結果との差があらかじめ定めた変化許容値より大きい場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項７】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項６記載の光学式変位計。
【請求項８】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定した予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が前記予測範囲内に無い場合は前回の計測結果を今回の計測結果として出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項９】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項８記載の光学式変位計。
【請求項１０】
対象物に光を照射するための発光素子と、
複数の画素構成部のそれぞれが前記対象物からの光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーからの電気信号を処理して受光量の分布に相当する受光波形の山部を検出し、前記山部のピーク位置又は重心位置を求めることによって前記対象物までの距離又は前記対象物の変位を計測する計測処理を一定の周期で連続して実行し、その計測結果を記憶すると共に出力する計測処理部とを備え、
前記計測処理部は、前記受光波形に複数の山部が検出されたときに、最初又は最後に現れた山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、今回の計測結果が、前々回の計測結果に対する前回の計測結果の増加又は減少傾向から推定される予測範囲内にある場合は今回の計測結果を有効な計測結果として出力し、かつ、今回の計測結果が前記予測範囲内に無い場合は最初又は最後に現れた山部に隣接する山部を有効な山部として前記計測処理を実行し、その計測結果を出力することを特徴とする光学式変位計。
【請求項１１】
前記山部のピーク値が目標値になるように前記発光素子の発光量又は前記イメージセンサーからの電気信号を増幅する増幅器の増幅率のフィードバック制御を実行する第１モードと、前記フィードバック制御の結果得られる発光量又は増幅率の適正値を所定の倍数分だけ増加する第２モードとを切り替えて実行することが可能な制御部を更に備え、
前記計測処理部は、前記第２モードで得られた前記受光波形に基づいて前記計測処理を実行することを特徴とする
請求項９記載の光学式変位計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３００９４（Ｐ２００６−３００９４Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１２３４３（Ｐ２００４−２１２３４３）
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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