光学式測定装置及び光学式測定方法
【課題】 凹凸を有する被測定物の形状を高精度に測定できるようにすること。
【解決手段】 光学式測定装置は、測定用光を出力する光源１０５、１０７、１０９と被測定物１１４、１１５で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部１０６、１０８、１１０とを有する複数の測定部１０１〜１０３と、複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物１１４、１１５の形状を算出する制御部１０４とを備えており、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域１１３を通るように各光源１０５、１０７、１０９は測定用光を出力する。
【解決手段】 光学式測定装置は、測定用光を出力する光源１０５、１０７、１０９と被測定物１１４、１１５で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部１０６、１０８、１１０とを有する複数の測定部１０１〜１０３と、複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物１１４、１１５の形状を算出する制御部１０４とを備えており、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域１１３を通るように各光源１０５、１０７、１０９は測定用光を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源で発生する測定用光を被測定物に照射すると共に前記被測定物で反射した前記測定用光を検出し、前記検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状等を測定する光学式測定装置及び前記光学式測定装置を用いた光学式測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光源等の光源から発生したレーザ光線等の測定用光を被測定物に照射し、被測定物で反射した前記測定用光を検出することによって、前記被測定物の形状や所定位置からの前記被測定物の距離等を測定するようにした光学式測定装置が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、非特許文献１に記載された光学式測定装置の測定原理を示す原理図であり、三角測距方式の測定原理を示している。
図４において、４０１は所定位置から被測定物ｍまでの距離や被測定物ｍの形状等を測定するための測定用光を出力する光源としての発光素子（例えば、半導体レーザや赤外線発光ダイオード）、４０２は投光レンズ、４０３は受光レンズ、４０４は光検出部としてのＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、４０５は投光レンズ４０２の光学軸（レンズの中心を通りレンズ面に直角な軸）、４０６は受光レンズ４０３の光学軸、ｍは被測定物である。尚、光検出部としては、ＰＳＤ４０４の代わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）等も使用可能であるが、以下の説明ではＰＳＤ４０４を用いた例で説明する。
【０００４】
発光素子４０１から出力された測定用光は、投光レンズ４０２によって所定の指向性が付与され、被測定物ｍに照射される。被測定物ｍに到達した測定用光は、被測定物ｍによって乱反射され、該反射光の一部が受光レンズ４０３によってＰＳＤ４０４上にスポット（点）として集光される。
これにより、被測定物ｍで反射された測定用光はＰＳＤ４０４によって検出される。このとき、ＰＳＤ４０４上の受光スポットは、受光レンズ４０３と被測定物ｍとの距離に応じて、その位置が変化する。したがって、ＰＳＤ４０４上の受光スポット位置を電気的に検出することにより、予め定めた所定位置から被測定物ｍまでの距離を測定することが可能になる。
【０００５】
これを図４を用いて説明すると、投光レンズ４０２と受光レンズ４０３の中心間距離（基線長）をＡ、受光レンズ４０３の焦点距離をｆとし、投光レンズ４０２から出力される測定用光の広がりやレンズ４０２、４０３の厚み・収差は無視し、受光レンズ４０３から距離ｆの位置にＰＳＤ４０４の受光面があるものとする。この場合、所定位置である投光レンズ４０２から被測定物ｍまでの距離ｄは、中心間距離Ａ、焦点距離ｆ及び受光スポットの位置Ｘを用いて、幾何学的に次式で求められる。
ｄ＝Ａ・ｆ／Ｘ
中心間距離Ａ及び受光レンズ４０３の焦点距離ｆは既知の値であるため、ＰＳＤ４０４における受光スポットの位置Ｘを検出することにより、所定位置から被測定物ｍまでの距離、被測定物ｍの形状、被測定物ｍの移動量等を光学的に測定することができる。以上のようにして、簡単な構成で高精度に、被測定物ｍの形状等を測定することが可能である。
【０００６】
ところで、被測定物には凸部や凹部を有するものが多々存在する。図５は、凸部５０２及び凹部５０３を有する被測定物５０１の形状を測定する場合の説明図であり、同図（ａ）は凸部５０２の形状を測定する場合の説明図、同図（ｂ）は凹部５０３の形状を測定する場合の説明図である。
被測定物５０１の凸部５０２の形状を測定する場合には、図５（ａ）に示すように、光学式測定装置（図示せず）から測定用光５０４を被測定物５０１の凸部５０２に照射し、凸部５０２で反射した前記測定用光を光学式測定装置で検出し、所定の形状算出処理を行うことによって被測定物５０１の凸部５０２の形状を算出する。
【０００７】
このとき、凸部５０２の中央部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凸部５０２の面に対して略直角に照射されるため、凸部５０２に照射された測定用光の大部分は凸部５０２から光学式測定装置側に反射する。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができるため、該検出した測定用光に基づいて被測定物５０１の凸部形状等を算出することが可能になり、高精度な測定が可能になる。
【０００８】
しかしながら、凸部５０２の端部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凸部５０２の面に対して略平行に照射されることになるため、凸部５０２に照射された測定用光の大部分は凸部５０２から光学式測定装置側へ反射しないことになる。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができないため、被測定物５０１の形状等の算出が困難になり、測定精度が劣化するという問題がある。
【０００９】
一方、被測定物５０１の凹部５０３の形状を測定する場合には、図５（ｂ）に示すように、光学式測定装置から測定用光５０４を被測定物５０１の凹部５０３に照射し、凹部５０３で反射した前記測定用光を光学式測定装置で検出し、所定の形状算出処理を行うことによって被測定物５０１の凹部５０３の形状を算出する。
このとき、凹部５０３の中央部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凹部５０３の面に対して略直角に照射されるため、凹部５０３に照射された測定用光の大部分は凹部５０３から光学式測定装置側に反射する。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができるため、該検出した測定用光に基づいて被測定物５０１の凹部形状等を算出することが可能になり、高精度な測定が可能になる。
【００１０】
しかしながら、凹部５０３の端部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凹部５０３の面に対して略平行に照射されることになるため、凹部５０３に照射された測定用光の大部分は凹部５０３から光学式測定装置側へ反射しないことになる。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができないため、被測定物５０１の形状等の算出が困難になり、測定精度が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、図６に示すように、測定対象が車両の場合、車両本体３０１とドア本体３０２との間の間隙３０３を測定する必要性があるが、車両本体の端部３０４付近やドア本体３０２の端部３０５付近の形状や寸法を測定する必要があるが、端部３０４、３０５付近では、光学式測定装置からの測定用光が端部３０４、３０５の面に対して略平行に照射されるため、端部３０４、３０５の位置測定が困難であり、したがって、間隙３０３の距離の測定が困難という問題がある。
【非特許文献１】情報調査会より出版された「センサ技術」（１９９２年１０月号（Vol.12.No.11））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、凹凸を有する被測定物の形状や端部を高精度に測定できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、測定用光を出力する光源と被測定物で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部とを有する複数の測定手段と、前記複数の測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する算出手段とを備え、前記各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力することを特徴とする光学式測定装置が提供される。
各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力する。算出手段は、前記複数の測定手段の光検出部で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する。
【００１４】
ここで、前記測定手段は３つ配設されて成り、前記算出手段は、前記各測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出するように構成してもよい。
また、前記各測定手段の光源は、同一円周上に等間隔に配設されて成るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記３つの測定手段のうちの２つの測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出するように構成してもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、前記いずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段に近い位置に配設して測定を行うことを特徴とする光学式測定方法が提供される。被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を共通領域よりも各測定手段に近い位置に配設して測定を行う。
ここで、前記いずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凹面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段から遠い位置に配設して測定を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学式測定装置によれば、凹凸を有する被測定物の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部を高精度に測定することが可能になる。
また、本発明の光学式測定方法によれば、凹凸を有する被測定物の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部を高精度に測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法について説明する。尚、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置は、光学式測定装置の光源からの測定用光を被測定物に照射し、前記被測定物で反射した前記測定用光を前記光学式測定装置の光検出部で検出し、前記光検出部で検出した信号に基づいて算出手段により前記被測定物の形状や所定位置から前記被測定物までの距離等を測定するようにした光学式測定装置である。また、本発明の実施の形態に係る光学式測定方法は、前記光学式測定装置を用いて被測定物の形状等を測定する光学的測定方法である。以下の各図において、同一部分には同一符号を付している。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る三角測距方式の光学式測定装置の外観斜視図、図２は図１に示した光学式測定装置の正面図であり、各々、形状等の測定対象である被測定物１１４、１１５とともに示している。
図１及び図２において、光学式測定装置は、複数（本実施の形態では３つ）の測定手段（第１の測定手段としての第１の測定部１０１、第２の測定手段としての第２の測定部１０２、第３の測定手段としての第３の測定部１０３）と、各測定部１０１〜１０３の制御や各測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物の形状等を算出する制御部１０４とを備えている。
【００１９】
各測定部１０１〜１０３は、所定の基準位置を基準とする既知の位置に配設されている。また、各測定部１０１〜１０３は電気ケーブルによって制御部１０４に電気的に接続されている。
各測定部１０１〜１０３には、異なる領域を（測定領域）を測定するように予め測定領域が割り当てられており、各測定部１０１〜１０３は被測定物の異なる領域を各々測定する。ここで、各測定部１０１〜１０３に割り当てられた測定領域とは、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が被測定物で反射して所定割合以上反射して戻るような領域である。
【００２０】
即ち、各光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が被測定物の表面に対して、直角により近くなるような所定値以上の角度で入射する領域である。各測定部１０１〜１０３の測定領域を前記のような領域に割り当てることにより、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力された測定用光は、多くが被測定物で反射して角測定部１０１〜１０３の光検出部１０６、１０８、１１０に戻り、検出されるため、凹凸部を有する被測定物の形状等の測定が良好に行われることになる。
【００２１】
制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９を、各測定部１０１〜１０３に割り当てられた各測定領域を測定用光で走査するように各光源１０５、１０７、１０９を回転制御する。
制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３が各々担当して測定した被測定物の領域の測定データを合成することによって、全体的な被測定物の形状等を算出する。
【００２２】
即ち、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３で測定して得られた被測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物の全体的な形状を算出する。測定部１０１〜１０３は所定の基準位置を基準とする位置に配設されているため、各測定部１０１〜１０３で測定される測定用信号は、各測定部１０１〜１０３に共通する基準位置を基準とする信号であるため、制御部１０４は各測定部１０１〜１０３からの信号を容易に合成して被測定物の全体的な形状等を算出することができる。
【００２３】
各測定部１０１〜１０３は、各々、測定用光を出力する光源（例えば、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ））１０５、１０７、１０９と、被測定物から反射してきた測定用光を検出する光検出部（例えば、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device））１０６、１０８、１１０を有している。光源１０５、１０７、１０９の発光は制御部１０４によって制御される。また、光検出部１０６、１０８、１１０によって検出した測定用光に対応する信号が制御部１０４に送信され、制御部１０４は算出手段として機能して、光検出部１０６、１０８、１１０で検出した測定用光に基づいて、被測定物の形状等を算出する。
【００２４】
各測定部１０１〜１０３は、垂直方向に設けられた垂直軸１１２を中心とする円１１１の円周上に等間隔に配設されている。即ち、３つの測定部１０１〜１０３は、水平面内に設けられた同一の円１１１の円周上に等間隔（即ち、正三角形の頂点）に配設されている。
各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないように構成されると共に、所定面積の円形領域である所定の共通領域１１３を通るように構成されている。
【００２５】
各光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は垂直軸１１２に対して所定角度内で傾斜するように構成される。共通領域１１３は、光源１０５、１０７、１０９によって構成される水平面内の面積が最も狭くなる部分の領域である。
本実施の形態では、共通領域１１３よりも各測定部１０１〜１０３に近い領域を第１領域、共通領域１１３よりも各測定部１０１〜１０３から遠い領域を第２領域とし、凸面形状を測定する被測定物１１４は第１領域に配設して測定し、凹面形状を測定する被測定物１１５は第２領域に配設して測定するようにしている。
【００２６】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法を詳細に説明する。
先ず、被測定物１１５の凹面形状を測定する場合、被測定物１１５を第２領域に配設する。
この状態で、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３を制御して、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から測定用光を出力する。このとき、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が相互に交差しないように、且つ、各測定部１０１〜１０３に予め割り当てた領域を各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９が測定用光で走査するように、各測定部１０１〜１０３を制御する。
【００２７】
測定部１０１の光源１０５から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０１側に戻り、光検出部１０６で検出される。光検出部１０６で検出する測定用信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状を表すための基礎となる点群データ（被測定物１１５の形状を表すための被測定物１１５における複数の点のデータ：形状のデータ）が含まれている。光検出部１０６は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
【００２８】
測定部１０２の光源１０７から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０２側に戻り、光検出部１０８で検出される。光検出部１０８で検出する測定用信号には、測定部１０２に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。光検出部１０８は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０２に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
【００２９】
また、測定部１０３の光源１０９から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０３側に戻り、光検出部１１０で検出される。光検出部１１０で検出する測定用信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。光検出部１１０は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
制御部１０４は、各光検出部１０６、１０８、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物１１５の形状を算出する。即ち、制御部１０４は、各光検出部１０６、１０８、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号を合成することにより、被測定物１１５の形状を算出する。
【００３０】
一方、被測定物が凸面形状を有する被測定物１１４の場合には、被測定物１１４を第１領域に配設する。この状態で、前記同様の動作を行う。この場合、被測定物１１４が凸部形状を有するものの、被測定物１１４は第１領域に配設した状態で測定されるため、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光は、被測定物１１４の凸面表面に対してより直角に近い角度で照射されることになるため、各測定部１０１〜１０３の光検出部１０６、１０８、１１０は被測定物１１４で反射された測定用光の多くを検出することができる。したがって、凸面を有する被測定物１１４の形状等の測定を高精度に行うことが可能になる。
【００３１】
前記実施の形態では、各測定部１０１〜１０３を所定位置に固定して配設した例で説明したが、垂直軸１１２を中心にして回転する円盤上に、該円盤の円周方向に沿って等間隔に各測定部１０１〜１０３を取り付け、制御部１０４によってモータを回転制御することにより、前記円盤を前記モータで所定角度ずつ回転させながら測定を行うようにしてもよい。これにより、被測定物における陰に隠れた部分等も正確に測定することが可能になる。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法を説明するための正面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。前記実施の形態では、３つの測定部１０１〜１０３を使用すると共に、凸部や凹部を有する被測定物１１４、１１５を測定したが、本実施の形態では３つの測定部１０１〜１０３のうち、２つの測定部１０１、１０３を使用して、被測定物の端部を測定するようにしている。
【００３３】
図３において、光学式測定装置自体は前記実施の形態に係る光学式測定装置であるが、本実施の形態では、３つの測定部１０１〜１０３のうち、測定部１０２は使用せずに、２つの測定部１０１、１０３を使用して、被測定物の端部を測定する。
また、本実施の形態では、測定対象は車両であり、車両本体３０１とドア３０２の間の隙間を測定する例を示している。
【００３４】
図３に示すように、被測定物（車両）は、共通領域１１３よりも光学式測定装置から遠い領域である第２領域に配設して測定を行う。
この場合、制御部１０４は、各測定部１０１、１０３を制御して、各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９から測定用光を出力する。このとき、制御部１０４は、各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９から出力される測定用光が相互に交差しないように、且つ、各測定部１０１、１０３に予め割り当てた領域を各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９が測定用光で走査するように、各測定部１０１、１０３を制御する。
【００３５】
測定部１０１の光源１０５から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物に到達した後に車両本体３０１の端部３０４周辺及びドア本体３０２の端部３０５周辺で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０１側に戻り、光検出部１０６で検出される。光検出部１０６で検出する測定用信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。光検出部１０６は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。
【００３６】
前記電気信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。尚、測定部１０３からの測定用光は車両本体３０１の端部３０４の面に対してより直角に近い角度で入射し、端部３０４で反射する測定用光は測定部１０３でより多く検出されるため、車両本体３０１の端部３０４は測定部１０３によって正確に測定が行われる。
【００３７】
測定部１０３の光源１０９から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物に到達した後に車両本体３０１の端部３０４周辺及びドア本体３０２の端部３０５周辺で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０３側に戻り、光検出部１１０で検出される。光検出部１１０で検出する測定用信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。光検出部１１０は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。
【００３８】
前記電気信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。尚、測定部１０１からの測定用光はドア本体３０２の端部３０５の面に対してより直角に近い角度で入射し、端部３０５で反射する測定用光は測定部１０１でより多く検出されるため、ドア本体３０２の端部３０５は測定部１０１によって正確に測定が行われる。
【００３９】
制御部１０４は、各光検出部１０６、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物（車両本体３０１及びドア本体３０２）の形状を算出し、これにより、間隙３０３の距離を算出する。即ち、制御部１０４は、各光検出部１０６、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号を合成することにより、被測定物の端部３０４、３０５を算出し、又、間隙３０３を算出する。
【００４０】
前記実施の形態では、各測定部１０１、１０３を所定位置に固定して配設した例で説明したが、前記実施の形態と同様に、垂直軸を中心にして回転する円盤上に、該円盤の円周方向に沿って等間隔に各測定部１０１〜１０３を取り付け、制御部１０４によってモータを回転制御することにより、前記円盤を前記モータで所定角度ずつ回転させながら測定を行うようにしてもよい。これにより、被測定物における陰に隠れた部分等も正確に測定することが可能になる。
また、各測定部１０１、１０３を、被測定物の端部を横切る方向（図３では左右方向）に所定速度で移動させながら、各測定部１０１、１０３によって被測定物の端部３０４、３０５、あるいは、間隙３０３を測定するようにしてもよい。
【００４１】
また、前記各実施の形態では、各測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に対応する信号を、算出手段を構成する制御部１０４に送信し、制御部１０４で被測定物の全体的な形状等を算出するように構成したが、各測定部１０１〜１０３に個別の算出手段を設けておき、各測定部１０１〜１０３で測定した領域における被測定物の形状（部分的な形状）等を各測定部１０１〜１０３に設けられた個別の算出手段によって算出し、各測定部１０１〜１０３の個別の算出手段で算出した部分的な形状を、算出手段を構成する制御部１０４で合成して、被測定物の全体的な形状等を算出するようにしてもよい。
【００４２】
この場合も、各測定部１０１〜１０３の個別の算出手段及び算出手段を構成する制御部１０４は、複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物の形状を算出する算出手段を構成することになる。
また、前記各実施の形態では、三角測距方式の光学式測定装置や光学式測定方法の例で説明したが、これに限定されるものではない。
【００４３】
以上述べたように、前記各実施の形態に係る光学式測定装置によれば、測定用光を出力する光源１０５、１０７、１０９と被測定物１１４、１１５で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部１０６、１０８、１１０とを有する複数の測定部１０１〜１０３と、前記複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて前記被測定物１１４、１１５の形状を算出する算出手段１０４とを備え、前記各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域１１３を通るように前記各光源１０５、１０７、１０９は測定用光を出力することを特徴とするように構成されている。
【００４４】
したがって、凹面あるいは凸面を有する被測定物１１４、１１５の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部３０４、３０５や間隙３０３を高精度に測定することが可能になる。また、各光源から出力される測定用光が相互に交差することがなく、相互に干渉することがないため、良好な測定が可能になる。
前記各実施の形態に係る光学式測定方法は、前記いずれかの光学式測定装置を用いて被測定物１１４、１１５の形状を測定するとき、前記被測定物１１４の凸面を測定するときには、前記被測定物１１４を共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３に近い位置に配設して測定を行うようにしている。
【００４５】
また、前記被測定物１１５の凹面を測定するときには、前記被測定物１１５を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３から遠い位置に配設して測定を行うようにしている。
したがって、凹面あるいは凸面を有する被測定物１１４、１１５の形状を高精度に測定することが可能になる。
また、前記いずれかの光学式測定装置を用いて被測定物の端部３０４、３０５形状を測定する場合には、前記被測定物を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３から遠い位置に配設して測定を行うようにしている。したがって、被測定物の端部３０４、３０５や間隙３０３を高精度に測定することが可能になる。尚、この場合、前記被測定物を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３に近い位置に配設して測定を行うようにしても測定は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
自動車用トランスミッション等をはじめとして、種々の凹凸面や穴端部を有する被測定物の形状測定を行う光学式測定装置や光学式測定方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の正面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る光学式測定装置の正面図である。
【図４】従来の光学式測定装置の測定原理を示す原理図である。
【図５】従来の光学式測定装置による測定の説明図である。
【図６】従来の光学式測定装置による測定の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１〜１０３・・・測定部
１０４・・・算出手段を構成する制御部
１０５、１０７、１０９・・・光源
１０６、１０８、１１０・・・光検出部
１１１・・・円
１１２・・・垂直軸
１１３・・・共通領域
１１４、１１５・・・被測定物
３０１・・・車両本体
３０２・・・ドア本体
３０３・・・間隙
３０４、３０５・・・端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源で発生する測定用光を被測定物に照射すると共に前記被測定物で反射した前記測定用光を検出し、前記検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状等を測定する光学式測定装置及び前記光学式測定装置を用いた光学式測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光源等の光源から発生したレーザ光線等の測定用光を被測定物に照射し、被測定物で反射した前記測定用光を検出することによって、前記被測定物の形状や所定位置からの前記被測定物の距離等を測定するようにした光学式測定装置が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、非特許文献１に記載された光学式測定装置の測定原理を示す原理図であり、三角測距方式の測定原理を示している。
図４において、４０１は所定位置から被測定物ｍまでの距離や被測定物ｍの形状等を測定するための測定用光を出力する光源としての発光素子（例えば、半導体レーザや赤外線発光ダイオード）、４０２は投光レンズ、４０３は受光レンズ、４０４は光検出部としてのＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、４０５は投光レンズ４０２の光学軸（レンズの中心を通りレンズ面に直角な軸）、４０６は受光レンズ４０３の光学軸、ｍは被測定物である。尚、光検出部としては、ＰＳＤ４０４の代わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）等も使用可能であるが、以下の説明ではＰＳＤ４０４を用いた例で説明する。
【０００４】
発光素子４０１から出力された測定用光は、投光レンズ４０２によって所定の指向性が付与され、被測定物ｍに照射される。被測定物ｍに到達した測定用光は、被測定物ｍによって乱反射され、該反射光の一部が受光レンズ４０３によってＰＳＤ４０４上にスポット（点）として集光される。
これにより、被測定物ｍで反射された測定用光はＰＳＤ４０４によって検出される。このとき、ＰＳＤ４０４上の受光スポットは、受光レンズ４０３と被測定物ｍとの距離に応じて、その位置が変化する。したがって、ＰＳＤ４０４上の受光スポット位置を電気的に検出することにより、予め定めた所定位置から被測定物ｍまでの距離を測定することが可能になる。
【０００５】
これを図４を用いて説明すると、投光レンズ４０２と受光レンズ４０３の中心間距離（基線長）をＡ、受光レンズ４０３の焦点距離をｆとし、投光レンズ４０２から出力される測定用光の広がりやレンズ４０２、４０３の厚み・収差は無視し、受光レンズ４０３から距離ｆの位置にＰＳＤ４０４の受光面があるものとする。この場合、所定位置である投光レンズ４０２から被測定物ｍまでの距離ｄは、中心間距離Ａ、焦点距離ｆ及び受光スポットの位置Ｘを用いて、幾何学的に次式で求められる。
ｄ＝Ａ・ｆ／Ｘ
中心間距離Ａ及び受光レンズ４０３の焦点距離ｆは既知の値であるため、ＰＳＤ４０４における受光スポットの位置Ｘを検出することにより、所定位置から被測定物ｍまでの距離、被測定物ｍの形状、被測定物ｍの移動量等を光学的に測定することができる。以上のようにして、簡単な構成で高精度に、被測定物ｍの形状等を測定することが可能である。
【０００６】
ところで、被測定物には凸部や凹部を有するものが多々存在する。図５は、凸部５０２及び凹部５０３を有する被測定物５０１の形状を測定する場合の説明図であり、同図（ａ）は凸部５０２の形状を測定する場合の説明図、同図（ｂ）は凹部５０３の形状を測定する場合の説明図である。
被測定物５０１の凸部５０２の形状を測定する場合には、図５（ａ）に示すように、光学式測定装置（図示せず）から測定用光５０４を被測定物５０１の凸部５０２に照射し、凸部５０２で反射した前記測定用光を光学式測定装置で検出し、所定の形状算出処理を行うことによって被測定物５０１の凸部５０２の形状を算出する。
【０００７】
このとき、凸部５０２の中央部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凸部５０２の面に対して略直角に照射されるため、凸部５０２に照射された測定用光の大部分は凸部５０２から光学式測定装置側に反射する。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができるため、該検出した測定用光に基づいて被測定物５０１の凸部形状等を算出することが可能になり、高精度な測定が可能になる。
【０００８】
しかしながら、凸部５０２の端部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凸部５０２の面に対して略平行に照射されることになるため、凸部５０２に照射された測定用光の大部分は凸部５０２から光学式測定装置側へ反射しないことになる。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができないため、被測定物５０１の形状等の算出が困難になり、測定精度が劣化するという問題がある。
【０００９】
一方、被測定物５０１の凹部５０３の形状を測定する場合には、図５（ｂ）に示すように、光学式測定装置から測定用光５０４を被測定物５０１の凹部５０３に照射し、凹部５０３で反射した前記測定用光を光学式測定装置で検出し、所定の形状算出処理を行うことによって被測定物５０１の凹部５０３の形状を算出する。
このとき、凹部５０３の中央部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凹部５０３の面に対して略直角に照射されるため、凹部５０３に照射された測定用光の大部分は凹部５０３から光学式測定装置側に反射する。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができるため、該検出した測定用光に基づいて被測定物５０１の凹部形状等を算出することが可能になり、高精度な測定が可能になる。
【００１０】
しかしながら、凹部５０３の端部付近では、光学式測定装置からの測定用光が被測定物５０１の凹部５０３の面に対して略平行に照射されることになるため、凹部５０３に照射された測定用光の大部分は凹部５０３から光学式測定装置側へ反射しないことになる。したがって、光学式測定装置では該反射した測定用光を良好に検出することができないため、被測定物５０１の形状等の算出が困難になり、測定精度が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、図６に示すように、測定対象が車両の場合、車両本体３０１とドア本体３０２との間の間隙３０３を測定する必要性があるが、車両本体の端部３０４付近やドア本体３０２の端部３０５付近の形状や寸法を測定する必要があるが、端部３０４、３０５付近では、光学式測定装置からの測定用光が端部３０４、３０５の面に対して略平行に照射されるため、端部３０４、３０５の位置測定が困難であり、したがって、間隙３０３の距離の測定が困難という問題がある。
【非特許文献１】情報調査会より出版された「センサ技術」（１９９２年１０月号（Vol.12.No.11））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、凹凸を有する被測定物の形状や端部を高精度に測定できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、測定用光を出力する光源と被測定物で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部とを有する複数の測定手段と、前記複数の測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する算出手段とを備え、前記各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力することを特徴とする光学式測定装置が提供される。
各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力する。算出手段は、前記複数の測定手段の光検出部で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する。
【００１４】
ここで、前記測定手段は３つ配設されて成り、前記算出手段は、前記各測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出するように構成してもよい。
また、前記各測定手段の光源は、同一円周上に等間隔に配設されて成るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記３つの測定手段のうちの２つの測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出するように構成してもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、前記いずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段に近い位置に配設して測定を行うことを特徴とする光学式測定方法が提供される。被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を共通領域よりも各測定手段に近い位置に配設して測定を行う。
ここで、前記いずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凹面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段から遠い位置に配設して測定を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学式測定装置によれば、凹凸を有する被測定物の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部を高精度に測定することが可能になる。
また、本発明の光学式測定方法によれば、凹凸を有する被測定物の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部を高精度に測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法について説明する。尚、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置は、光学式測定装置の光源からの測定用光を被測定物に照射し、前記被測定物で反射した前記測定用光を前記光学式測定装置の光検出部で検出し、前記光検出部で検出した信号に基づいて算出手段により前記被測定物の形状や所定位置から前記被測定物までの距離等を測定するようにした光学式測定装置である。また、本発明の実施の形態に係る光学式測定方法は、前記光学式測定装置を用いて被測定物の形状等を測定する光学的測定方法である。以下の各図において、同一部分には同一符号を付している。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る三角測距方式の光学式測定装置の外観斜視図、図２は図１に示した光学式測定装置の正面図であり、各々、形状等の測定対象である被測定物１１４、１１５とともに示している。
図１及び図２において、光学式測定装置は、複数（本実施の形態では３つ）の測定手段（第１の測定手段としての第１の測定部１０１、第２の測定手段としての第２の測定部１０２、第３の測定手段としての第３の測定部１０３）と、各測定部１０１〜１０３の制御や各測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物の形状等を算出する制御部１０４とを備えている。
【００１９】
各測定部１０１〜１０３は、所定の基準位置を基準とする既知の位置に配設されている。また、各測定部１０１〜１０３は電気ケーブルによって制御部１０４に電気的に接続されている。
各測定部１０１〜１０３には、異なる領域を（測定領域）を測定するように予め測定領域が割り当てられており、各測定部１０１〜１０３は被測定物の異なる領域を各々測定する。ここで、各測定部１０１〜１０３に割り当てられた測定領域とは、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が被測定物で反射して所定割合以上反射して戻るような領域である。
【００２０】
即ち、各光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が被測定物の表面に対して、直角により近くなるような所定値以上の角度で入射する領域である。各測定部１０１〜１０３の測定領域を前記のような領域に割り当てることにより、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力された測定用光は、多くが被測定物で反射して角測定部１０１〜１０３の光検出部１０６、１０８、１１０に戻り、検出されるため、凹凸部を有する被測定物の形状等の測定が良好に行われることになる。
【００２１】
制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９を、各測定部１０１〜１０３に割り当てられた各測定領域を測定用光で走査するように各光源１０５、１０７、１０９を回転制御する。
制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３が各々担当して測定した被測定物の領域の測定データを合成することによって、全体的な被測定物の形状等を算出する。
【００２２】
即ち、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３で測定して得られた被測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物の全体的な形状を算出する。測定部１０１〜１０３は所定の基準位置を基準とする位置に配設されているため、各測定部１０１〜１０３で測定される測定用信号は、各測定部１０１〜１０３に共通する基準位置を基準とする信号であるため、制御部１０４は各測定部１０１〜１０３からの信号を容易に合成して被測定物の全体的な形状等を算出することができる。
【００２３】
各測定部１０１〜１０３は、各々、測定用光を出力する光源（例えば、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ））１０５、１０７、１０９と、被測定物から反射してきた測定用光を検出する光検出部（例えば、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device））１０６、１０８、１１０を有している。光源１０５、１０７、１０９の発光は制御部１０４によって制御される。また、光検出部１０６、１０８、１１０によって検出した測定用光に対応する信号が制御部１０４に送信され、制御部１０４は算出手段として機能して、光検出部１０６、１０８、１１０で検出した測定用光に基づいて、被測定物の形状等を算出する。
【００２４】
各測定部１０１〜１０３は、垂直方向に設けられた垂直軸１１２を中心とする円１１１の円周上に等間隔に配設されている。即ち、３つの測定部１０１〜１０３は、水平面内に設けられた同一の円１１１の円周上に等間隔（即ち、正三角形の頂点）に配設されている。
各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないように構成されると共に、所定面積の円形領域である所定の共通領域１１３を通るように構成されている。
【００２５】
各光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は垂直軸１１２に対して所定角度内で傾斜するように構成される。共通領域１１３は、光源１０５、１０７、１０９によって構成される水平面内の面積が最も狭くなる部分の領域である。
本実施の形態では、共通領域１１３よりも各測定部１０１〜１０３に近い領域を第１領域、共通領域１１３よりも各測定部１０１〜１０３から遠い領域を第２領域とし、凸面形状を測定する被測定物１１４は第１領域に配設して測定し、凹面形状を測定する被測定物１１５は第２領域に配設して測定するようにしている。
【００２６】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法を詳細に説明する。
先ず、被測定物１１５の凹面形状を測定する場合、被測定物１１５を第２領域に配設する。
この状態で、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３を制御して、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から測定用光を出力する。このとき、制御部１０４は、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光が相互に交差しないように、且つ、各測定部１０１〜１０３に予め割り当てた領域を各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９が測定用光で走査するように、各測定部１０１〜１０３を制御する。
【００２７】
測定部１０１の光源１０５から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０１側に戻り、光検出部１０６で検出される。光検出部１０６で検出する測定用信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状を表すための基礎となる点群データ（被測定物１１５の形状を表すための被測定物１１５における複数の点のデータ：形状のデータ）が含まれている。光検出部１０６は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
【００２８】
測定部１０２の光源１０７から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０２側に戻り、光検出部１０８で検出される。光検出部１０８で検出する測定用信号には、測定部１０２に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。光検出部１０８は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０２に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
【００２９】
また、測定部１０３の光源１０９から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物１１５に到達した後に被測定物１１５の凹面で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０３側に戻り、光検出部１１０で検出される。光検出部１１０で検出する測定用信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。光検出部１１０は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。前記電気信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物１１５の形状のデータが含まれている。
制御部１０４は、各光検出部１０６、１０８、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物１１５の形状を算出する。即ち、制御部１０４は、各光検出部１０６、１０８、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号を合成することにより、被測定物１１５の形状を算出する。
【００３０】
一方、被測定物が凸面形状を有する被測定物１１４の場合には、被測定物１１４を第１領域に配設する。この状態で、前記同様の動作を行う。この場合、被測定物１１４が凸部形状を有するものの、被測定物１１４は第１領域に配設した状態で測定されるため、各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光は、被測定物１１４の凸面表面に対してより直角に近い角度で照射されることになるため、各測定部１０１〜１０３の光検出部１０６、１０８、１１０は被測定物１１４で反射された測定用光の多くを検出することができる。したがって、凸面を有する被測定物１１４の形状等の測定を高精度に行うことが可能になる。
【００３１】
前記実施の形態では、各測定部１０１〜１０３を所定位置に固定して配設した例で説明したが、垂直軸１１２を中心にして回転する円盤上に、該円盤の円周方向に沿って等間隔に各測定部１０１〜１０３を取り付け、制御部１０４によってモータを回転制御することにより、前記円盤を前記モータで所定角度ずつ回転させながら測定を行うようにしてもよい。これにより、被測定物における陰に隠れた部分等も正確に測定することが可能になる。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る光学式測定装置及び光学式測定方法を説明するための正面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。前記実施の形態では、３つの測定部１０１〜１０３を使用すると共に、凸部や凹部を有する被測定物１１４、１１５を測定したが、本実施の形態では３つの測定部１０１〜１０３のうち、２つの測定部１０１、１０３を使用して、被測定物の端部を測定するようにしている。
【００３３】
図３において、光学式測定装置自体は前記実施の形態に係る光学式測定装置であるが、本実施の形態では、３つの測定部１０１〜１０３のうち、測定部１０２は使用せずに、２つの測定部１０１、１０３を使用して、被測定物の端部を測定する。
また、本実施の形態では、測定対象は車両であり、車両本体３０１とドア３０２の間の隙間を測定する例を示している。
【００３４】
図３に示すように、被測定物（車両）は、共通領域１１３よりも光学式測定装置から遠い領域である第２領域に配設して測定を行う。
この場合、制御部１０４は、各測定部１０１、１０３を制御して、各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９から測定用光を出力する。このとき、制御部１０４は、各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９から出力される測定用光が相互に交差しないように、且つ、各測定部１０１、１０３に予め割り当てた領域を各測定部１０１、１０３の光源１０５、１０９が測定用光で走査するように、各測定部１０１、１０３を制御する。
【００３５】
測定部１０１の光源１０５から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物に到達した後に車両本体３０１の端部３０４周辺及びドア本体３０２の端部３０５周辺で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０１側に戻り、光検出部１０６で検出される。光検出部１０６で検出する測定用信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。光検出部１０６は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。
【００３６】
前記電気信号には、測定部１０１に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。尚、測定部１０３からの測定用光は車両本体３０１の端部３０４の面に対してより直角に近い角度で入射し、端部３０４で反射する測定用光は測定部１０３でより多く検出されるため、車両本体３０１の端部３０４は測定部１０３によって正確に測定が行われる。
【００３７】
測定部１０３の光源１０９から出力された前記測定用光は、共通領域１１３を介して被測定物に到達した後に車両本体３０１の端部３０４周辺及びドア本体３０２の端部３０５周辺で反射し、該反射した測定用光は再び共通領域１１３を介して測定部１０３側に戻り、光検出部１１０で検出される。光検出部１１０で検出する測定用信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。光検出部１１０は、前記測定用光を検出して、対応する電気信号を制御部１０４に出力する。
【００３８】
前記電気信号には、測定部１０３に予め割り当てられた測定領域における被測定物の形状のデータが含まれている。尚、測定部１０１からの測定用光はドア本体３０２の端部３０５の面に対してより直角に近い角度で入射し、端部３０５で反射する測定用光は測定部１０１でより多く検出されるため、ドア本体３０２の端部３０５は測定部１０１によって正確に測定が行われる。
【００３９】
制御部１０４は、各光検出部１０６、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号に基づいて、被測定物（車両本体３０１及びドア本体３０２）の形状を算出し、これにより、間隙３０３の距離を算出する。即ち、制御部１０４は、各光検出部１０６、１１０から入力された前記測定用光に対応する信号を合成することにより、被測定物の端部３０４、３０５を算出し、又、間隙３０３を算出する。
【００４０】
前記実施の形態では、各測定部１０１、１０３を所定位置に固定して配設した例で説明したが、前記実施の形態と同様に、垂直軸を中心にして回転する円盤上に、該円盤の円周方向に沿って等間隔に各測定部１０１〜１０３を取り付け、制御部１０４によってモータを回転制御することにより、前記円盤を前記モータで所定角度ずつ回転させながら測定を行うようにしてもよい。これにより、被測定物における陰に隠れた部分等も正確に測定することが可能になる。
また、各測定部１０１、１０３を、被測定物の端部を横切る方向（図３では左右方向）に所定速度で移動させながら、各測定部１０１、１０３によって被測定物の端部３０４、３０５、あるいは、間隙３０３を測定するようにしてもよい。
【００４１】
また、前記各実施の形態では、各測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に対応する信号を、算出手段を構成する制御部１０４に送信し、制御部１０４で被測定物の全体的な形状等を算出するように構成したが、各測定部１０１〜１０３に個別の算出手段を設けておき、各測定部１０１〜１０３で測定した領域における被測定物の形状（部分的な形状）等を各測定部１０１〜１０３に設けられた個別の算出手段によって算出し、各測定部１０１〜１０３の個別の算出手段で算出した部分的な形状を、算出手段を構成する制御部１０４で合成して、被測定物の全体的な形状等を算出するようにしてもよい。
【００４２】
この場合も、各測定部１０１〜１０３の個別の算出手段及び算出手段を構成する制御部１０４は、複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて被測定物の形状を算出する算出手段を構成することになる。
また、前記各実施の形態では、三角測距方式の光学式測定装置や光学式測定方法の例で説明したが、これに限定されるものではない。
【００４３】
以上述べたように、前記各実施の形態に係る光学式測定装置によれば、測定用光を出力する光源１０５、１０７、１０９と被測定物１１４、１１５で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部１０６、１０８、１１０とを有する複数の測定部１０１〜１０３と、前記複数の測定部１０１〜１０３で検出した測定用光に基づいて前記被測定物１１４、１１５の形状を算出する算出手段１０４とを備え、前記各測定部１０１〜１０３の光源１０５、１０７、１０９から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域１１３を通るように前記各光源１０５、１０７、１０９は測定用光を出力することを特徴とするように構成されている。
【００４４】
したがって、凹面あるいは凸面を有する被測定物１１４、１１５の形状を高精度に測定することが可能になる。また、被測定物の端部３０４、３０５や間隙３０３を高精度に測定することが可能になる。また、各光源から出力される測定用光が相互に交差することがなく、相互に干渉することがないため、良好な測定が可能になる。
前記各実施の形態に係る光学式測定方法は、前記いずれかの光学式測定装置を用いて被測定物１１４、１１５の形状を測定するとき、前記被測定物１１４の凸面を測定するときには、前記被測定物１１４を共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３に近い位置に配設して測定を行うようにしている。
【００４５】
また、前記被測定物１１５の凹面を測定するときには、前記被測定物１１５を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３から遠い位置に配設して測定を行うようにしている。
したがって、凹面あるいは凸面を有する被測定物１１４、１１５の形状を高精度に測定することが可能になる。
また、前記いずれかの光学式測定装置を用いて被測定物の端部３０４、３０５形状を測定する場合には、前記被測定物を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３から遠い位置に配設して測定を行うようにしている。したがって、被測定物の端部３０４、３０５や間隙３０３を高精度に測定することが可能になる。尚、この場合、前記被測定物を前記共通領域１１３よりも前記各測定部１０１〜１０３に近い位置に配設して測定を行うようにしても測定は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
自動車用トランスミッション等をはじめとして、種々の凹凸面や穴端部を有する被測定物の形状測定を行う光学式測定装置や光学式測定方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の正面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る光学式測定装置の正面図である。
【図４】従来の光学式測定装置の測定原理を示す原理図である。
【図５】従来の光学式測定装置による測定の説明図である。
【図６】従来の光学式測定装置による測定の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１〜１０３・・・測定部
１０４・・・算出手段を構成する制御部
１０５、１０７、１０９・・・光源
１０６、１０８、１１０・・・光検出部
１１１・・・円
１１２・・・垂直軸
１１３・・・共通領域
１１４、１１５・・・被測定物
３０１・・・車両本体
３０２・・・ドア本体
３０３・・・間隙
３０４、３０５・・・端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用光を出力する光源と被測定物で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部とを有する複数の測定手段と、
前記複数の測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する算出手段とを備え、
前記各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力することを特徴とする光学式測定装置。
【請求項２】
前記測定手段は３つ配設されて成り、
前記算出手段は、前記各測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出することを特徴とする請求項１記載の光学式測定装置。
【請求項３】
前記各測定手段の光源は、同一円周上に等間隔に配設されて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の光学式測定装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記３つの測定手段のうちの２つの測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出することを特徴とする請求項２又は３記載の光学式測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段に近い位置に配設して測定を行うことを特徴とする光学式測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凹面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段から遠い位置に配設して測定を行うことを特徴とする請求項５記載の光学式測定方法。
【請求項１】
測定用光を出力する光源と被測定物で反射してきた前記測定用光を検出する光検出部とを有する複数の測定手段と、
前記複数の測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出する算出手段とを備え、
前記各測定手段の光源から出力される測定用光の光軸は相互に交差しないと共に所定範囲内の共通領域を通るように前記各光源は測定用光を出力することを特徴とする光学式測定装置。
【請求項２】
前記測定手段は３つ配設されて成り、
前記算出手段は、前記各測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出することを特徴とする請求項１記載の光学式測定装置。
【請求項３】
前記各測定手段の光源は、同一円周上に等間隔に配設されて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の光学式測定装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記３つの測定手段のうちの２つの測定手段で検出した測定用光に基づいて前記被測定物の形状を算出することを特徴とする請求項２又は３記載の光学式測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凸面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段に近い位置に配設して測定を行うことを特徴とする光学式測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置を用いて被測定物の形状を測定するとき、前記被測定物の凹面を測定するときには、前記被測定物を前記共通領域よりも前記各測定手段から遠い位置に配設して測定を行うことを特徴とする請求項５記載の光学式測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９０８７９（Ｐ２００６−９０８７９Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７７５７８（Ｐ２００４−２７７５７８）
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（３９１０３００７７）株式会社ソアテック (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（３９１０３００７７）株式会社ソアテック (30)
【Ｆターム（参考）】
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