JP5046718B2 - 光学式測定装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、スクリーンの裏側に設けた専用の写真撮影装置により、光学画像の一部を撮影することができる投影機が開示されている。
特許文献1に記載の投影機においては、スクリーンの裏側に専用の写真撮影装置を設ける必要があり、撮影時に光学画像の全体を視認することができない。このため、撮影と測定とを同時に実施することが困難である。
ここで、画像データが記録されていれば、画像データから測定対象物の光学画像を得ることが可能である。つまり、記録手段は、光学画像の記録を達成しているといえる。
したがって、本発明の光学式測定装置は、別途の撮影装置を用意することなく、測定と同時に光学画像を記録することができる。
ここで、スクリーンおよび第1結像手段を備えた本発明の光学式測定装置は、従来のいわゆる投影機と同様な操作による測定が可能であるという利点がある。
ここで、第2結像手段は、測定対象物からの光をスクリーンに投影する投影レンズを備え、従来のいわゆる投影機に設けられていた光学系と同様の構成を有する。したがって、第2結像手段を用いて測定を実施する場合、従来の投影機と同様の操作で被測定物の寸法や形状等を測定することができる。
なお、第2結像手段を用いた測定中に光学画像の記録が必要になった場合、切換手段を用いて簡単に第1結像手段に切り換えることができ、光学画像を記録することができる。
このような構成によれば、第1結像手段および第2結像手段の一方が、ハーフミラーを透過させた光により光学画像をスクリーン上に投影し、他方が、ハーフミラーに反射させた光により光学画像をスクリーン上に投影する。そして、停止手段が、第1結像手段および第2結像手段から選択したいずれか一方の第1結像手段からハーフミラーへの光の照射を停止させる。
したがって、スクリーンには、第1結像手段および第2結像手段のいずれかにより光学画像が結像される。
つまり、本発明の光学式測定装置では、ハーフミラーと停止手段とを用いた単純な構成により、第1結像手段と第2結像手段との切換を実現することができる。
本発明の光学式測定装置は、スクリーンと、移動可能な載物台と、前記載物台に載置された測定対象物に光を照射する照明手段と、前記載物台の移動量を検出する検出手段と、前記載物台に載置された測定対象物の光学画像を前記スクリーン上に結像させる第1結像手段および第2結像手段と、前記第1結像手段および前記第2結像手段のいずれによって前記光学画像を前記スクリーン上に結像させるかを切り換える切換手段と、前記光学画像を記録する記録手段と、を備え、前記第1結像手段は、前記光学画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した前記光学画像をデジタル形式の画像データとして出力する出力手段と、前記出力手段が出力した前記画像データに基づいて前記光学画像を前記スクリーンに投影する投影手段と、を備え、前記第2結像手段は、前記照明手段から照射され前記測定対象物に反射または前記測定対象物を透過した光を前記スクリーンに投影する投影レンズを備え、前記記録手段は、前記第1結像手段の前記出力手段が出力した前記画像データを記録し、前記第1結像手段の前記投影手段は、前記第2結像手段の前記投影レンズから前記スクリーンへ向う光路から外れた待機位置に設けられ、前記切換手段は、前記投影手段を前記待機位置と、前記スクリーンへの光の照射が可能な投影位置と、の間で移動させる移動手段と、前記第2結像手段から前記スクリーンへの光の照射を停止させる停止手段と、を備え、前記停止手段は、前記投影手段が前記投影位置にある場合に、前記第2結像手段から前記スクリーンへの光の照射を停止させることを特徴とする。
このような構成によれば、移動手段が、投影手段を待機位置と投影位置との間で移動させ、投影手段が投影位置にある場合、停止手段は、第2結像手段からスクリーンへの光の照射を停止させる。
よって、投影手段が待機位置にある場合、スクリーンには、第2結像手段によって光学画像が結像され、投影手段が投影位置にある場合、第1結像手段によって光学画像が結像される。
したがって、スクリーンには、第1結像手段および第2結像手段のいずれかにより光学画像が結像される。
つまり、本発明の光学式測定装置では、移動手段と停止手段とを用いた単純な構成により、第1結像手段と第2結像手段との切換を実現することができる。
一般に、液晶パネルは、高精細表示が可能な上、小型で消費電力が小さい。
本発明の光学式測定装置では、投影手段がこのような液晶パネルを用いているので、高精細な光学画像をスクリーンに投影することができ、装置構成の単純化および省電力化を図ることができる。
ここで、例えば、演算部がエッジ部等の測定対象部を特定する構成とすれば、作業者の感覚の違いによる測定誤差を防止し、正確な測定を実施することができる。
なお、画像データには、過去に記録したものも含まれ、演算部が、過去に記録した画像データを基にして、その過去の画像データに含まれる測定対象部の位置情報を算出する構成としてもよい。
したがって、作業者は、スクリーンに結像された情報画像で測定に関する情報を確認しつつ、測定対象物の寸法や形状等の測定を実施することができる。
情報画像と光学画像とを合わせる方法としては、例えば、標準的な形状パターンを示す線図を、オーバレイチャートとして光学画像に重ね書きする方法等が挙げられる。
[光学式測定装置の構成]
図1は、本実施形態の光学式測定装置1の斜視図である。
図1に示すように、光学式測定装置1は、本体10と、スクリーン11と、測定対象物が載置される載物台12と、測定対象物に光を照射する照明手段18と、載物台12の移動量を検出する検出手段121と、測定対象物の光学画像をスクリーン11に結像させる第1結像手段13および第2結像手段14と、第1結像手段13および第2結像手段14のいずれによって光学画像をスクリーン11上に結像させるかを切り換える切換手段15と、光学画像を記録する記録手段171を有する操作端末17と、を備える。
十字線111は、円形のスクリーン11の中心において直交する二本の直線である。
なお、図1において前後方向がY方向に、左右方向がX方向に、上下方向がZ方向に対応する。スクリーン11上においては、左右方向がX方向に、上下方向がY方向に対応する。
図2に示すように、第1結像手段13は、測定対象物の光学画像を撮像する撮像手段131と、撮像手段131が撮像した光学画像をデジタル形式の画像データとして出力する出力手段132と、出力手段132が出力した画像データに基づいて光学画像をスクリーン11に投影する投影手段133と、を備える。
出力手段132は、このカメラ部131Aに内蔵され、撮像手段131の撮像素子が撮像した光学画像をデジタル形式の画像データとして出力する出力回路132Aである。
投影手段133は、光源133Bから照射され液晶パネル133Aを透過した光により測定対象物の光学画像をスクリーン11に投影する。具体的には、液晶パネル133Aを透過した光は、頭部103の内部に設けられたハーフミラー104および反射鏡105、106、107に反射され、スクリーン11に照射される。
投影レンズ142は、本体10の頭部103の下面に設けられている。
照明手段18から照射され、測定対象物に反射された光は、投影レンズ142を通過した後、ハーフミラー104を透過し、反射鏡105、106、107に反射されてスクリーン11に照射される。
回転部材154は、その略円盤状の中心部を中心にしてXY平面内で回転可能に支持されている。回転部材154の下面には、撮像手段131と投影レンズ142とが設けられており、回転部材154を回転させると、撮像手段131または投影レンズ142を固定部材153の下方に位置させることができる。
そして、投影レンズ142が固定部材153の下方に位置したとき、投影レンズ142の上面とハーフミラー104とは、固定部材153の開口部を介して対向し、投影レンズ142の上面とハーフミラー104との間に遮蔽物が存在しない構成となっている。
給電回路152Aは、支持部151の回転部材154(152B)の回転に連動して光源133Bへの給電状態を制御する。具体的には、投影レンズ142が固定部材153の下方に位置したときには、光源133Bへの給電を停止して投影手段133からハーフミラー104への光の照射を停止させ、撮像手段131が固定部材153の下方に位置したときには、光源133Bに給電して投影手段133からハーフミラー104へ光を照射する。
図2のように投影レンズ142が固定部材153の下方に位置するときには、光源181から照射された光は、投影レンズ142内部のハーフミラー183に反射され、図2の下方(すなわち測定対象物)に照射される。
一方、撮像手段131が固定部材153の下方に位置するときは、光源181から照射された光は、撮像手段131内部のハーフミラー182に反射され、図2の下方(すなわち測定対象物)に照射される。
操作端末17は、接続ケーブル122を介して本体10と接続され、スタンド174に載置されている。
第1結像手段13は、図3に示すように、撮像手段131と、出力手段132と、投影手段133と、を備える。
撮像手段131が撮像した光学画像は、デジタル形式の画像データとして出力手段132から出力され、投影手段133によってスクリーン11に投影される。
過去の光学画像と現在の光学画像を合わせて投影する方法としては、例えば、スクリーン11の投影領域を2分割し、一方に過去の光学画像を、他方に現在の光学画像を投影する方法等が挙げられる。
ここで、演算部175は、測定対象部である測定対象物のエッジ部を特定し、その位置情報を算出する。
記録手段171は、この位置情報を、画像データと合わせてまたは単独で、記録媒体に記録することができる。これに対し、演算部175は、過去に記録した画像データおよび位置情報を、記録手段171から読み込み、これを基にして、新たな測定対象部の位置情報を算出することができる。
測定に関する情報としては、例えば、標準的な形状パターンや、作業者がカスタマイズした形状パターン、また、これらのパターンと実際に測定した形状との公差判定等が上げられる。
また、情報画像作成部176は、演算部175が出力した測定対象部の位置情報から、例えば、「測定点1:座標(X,Y)」のような文字列の情報画像を作成することもできる。
情報画像と光学画像とを合わせる方法としては、例えば、標準的な形状パターンを示す線図や、測定対象部の位置情報を示す文字列を、光学画像に重ね書きする方法等が挙げられる。
これに対し、情報画像作成部176は、過去に記録した画像データ、測定に関する情報および情報画像を、記録手段171から読み込み、これらを基にして、新たな情報画像を作成することができる。
このような光学式測定装置1を用い、測定対象物の寸法や形状等を測定する際の操作について説明する。
まず、図1において、載物台12に測定対象物を載置する。
次に、図2において、撮像手段131が、切換手段15の固定部材153の下方に位置するように、回転部材154を回転させる。
すると、停止手段152である給電回路152Aは、投影手段133の光源133Bに給電して光源133Bを点灯させる。
投影手段133は、出力手段132が出力した画像データに基づく光学画像を液晶パネル133Aに表示する。
ここで、投影手段133の光源133Bから照射された光は、液晶パネル133Aを透過し、ハーフミラー104および反射鏡105、106、107に反射され、スクリーン11に照射される。
したがって、スクリーン11には、測定対象物の光学画像が投影される。
この時、操作端末17のディスプレイ172に表示される載物台12の移動量等から、測定対象部の位置情報を求めることができる。
この場合、演算部175により、光学画像中に含まれる測定対象物のエッジ部を特定し、その位置情報を算出する等の画像処理機能を利用した画像測定が可能である。
演算部175が算出した位置情報は、ディスプレイ172に表示される。また、情報画像作成部176で、この位置情報を基に作成した情報画像を作成し、現在の光学画像とともに、スクリーン11に投影することもできる。
まず、図1において、載物台12に測定対象物を載置する。
次に、図2において、投影レンズ142が、切換手段15の固定部材153の下方に位置するように、回転部材154を回転させる。
照明手段18から照射され、測定対象物に反射された光は、投影レンズ142を通過した後、ハーフミラー104を透過し、反射鏡105、106、107に反射されてスクリーン11に照射される。
したがって、スクリーン11には、測定対象物の光学画像が投影される。
この時、操作端末17のディスプレイ172に表示される載物台12の移動量等から、測定対象部の位置情報を求めることができる。
本実施形態によれば、以下に示すような効果がある。
(1)光学式測定装置1に設けられた記録手段171により、測定対象物の光学画像が画像データとして記録されるので、別途の撮影装置を用意したり、光学式測定装置1に写真撮影装置を備え付けたりする必要がない。このため、撮影条件や撮影者の違いによって記録される光学画像に差異が生じる可能性が低く、写真撮影装置によって第1結像手段13または第2結像手段14による投影が妨げられ光学画像の全体を確認できなくなることがない。
したがって、本発明の光学式測定装置1は、別途の撮影装置を用意することなく、測定と同時に光学画像を記録することができる。
また、スクリーン11と、結像手段(第1結像手段13または第2結像手段14)と、を備えた本発明の光学式測定装置1は、従来のいわゆる投影機と同様な操作による測定が可能であるという利点がある。
演算部175が測定対象部を特定するので、作業者の感覚の違いによる測定誤差を防止し、正確な測定を実施することができる。
例えば、第1結像手段13を用いる場合、光学画像を画像データに変換して出力し、出力された画像データを光学画像に戻して表示するので、色相や明度等の微妙な違い等が失われる場合があるが、第2結像手段14では、光学画像の変換を伴わないので、色相や明度等の微妙な違いをそのまま表示することができるという利点がある。
切換手段15によれば、状況に応じて、第1結像手段13と第2結像手段14とを使い分けることができる。
現在と過去の光学画像を合わせて表示する場合、作業者は、現在と過去の光学画像を比較しつつ、測定対象物の寸法や形状等の測定を実施することができる。
本実施形態は、切換手段15の構成と、第1結像手段13の配置と、ハーフミラー104が設けられていない点と、が、前述の第1実施形態と異なる。その他の構成および作用は同一であるから、同一符号を付してそれらの説明を省略する。
図4および図5に、第2実施形態の光学式測定装置1の、第1結像手段13、第2結像手段14および切換手段15の概略構成を示す。
待機位置Aは、本体10の頭部103内部の上方であり、第2結像手段14の投影レンズ142からスクリーン11へ向かう光路Lから外れた位置である。
投影位置Bは、本体10の頭部103内部の略中心付近であり、スクリーン11への光の照射が可能な位置である。
具体的には、投影レンズ142が固定部材153の下方に位置したときに、投影手段133を待機位置Aに移動させ、撮像手段131が固定部材153の下方に位置したときには、投影手段133を投影位置Bに移動させる。
ここで、上述の移動手段155の作用を考慮すると、投影手段133が投影位置Bにある場合とは、撮像手段131が固定部材153の下方に位置する場合を意味する。この場合、投影レンズ142は、図5に示すように、固定部材153の下方から離れており、投影レンズ142からスクリーン11への光の照射は断たれている。すなわち、支持部151の回転部材154(156A)は、停止手段156としての役割を果たしている。
このような光学式測定装置1を用い、測定対象物の寸法や形状等を測定する際の操作について説明する。
まず、図1において、載物台12に測定対象物を載置する。
次に、図5において、撮像手段131が、切換手段15の固定部材153の下方に位置するように、回転部材154を回転させる。
この時、投影レンズ142は、固定部材153の下方から離れており、投影レンズ142からスクリーン11への光の照射は停止されている。
撮像手段131等は、前述の第1実施形態と同様に動作し、光学画像を液晶パネル133Aに表示する。
したがって、スクリーン11には、測定対象物の光学画像が投影される。
この時、操作端末17のディスプレイ172に表示される載物台12の移動量等から、測定対象部の位置情報を求めることができる。
記録手段171や演算部175等の動作は、前述の第1実施形態と同様である。
まず、図1において、載物台12に測定対象物を載置する。
次に、図4において、投影レンズ142が、切換手段15の固定部材153の下方に位置するように、回転部材154を回転させる。
一方、照明手段18の光源181は、投影レンズ142に設けられたハーフミラー183を介して、測定対象物に光を照射する。
照明手段18から照射され、測定対象物に反射された光は、投影レンズ142を通過した後、反射鏡105,106,107に反射されてスクリーン11に照射される。
したがって、スクリーン11には、測定対象物の光学画像が投影される。
この時、操作端末17のディスプレイ172に表示される載物台12の移動量等から、測定対象部の位置情報を求めることができる。
本実施形態によれば、上述の第1実施形態の作用効果(1)〜(6)、(8)に加え以下に示すような効果がある。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、反射鏡106と反射鏡107との間に、大きめのハーフミラーを設け、このハーフミラーに対して光を照射可能な位置に投影手段133を設け、投影手段133から照射され、ハーフミラーに反射した光が、反射鏡107を介してスクリーン11に投影される構成としてもよい。
このような場合でも、前述の第1実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
この場合でも、投影手段133の光源133Bから照射された光は、液晶パネル133Aを透過し、全反射ミラーおよび反射鏡105、106、107に反射され、スクリーン11に照射される。
したがって、スクリーン11には、測定対象物の光学画像が投影される。
一方、投影レンズ142が固定部材153の下方に位置したときには、全反射ミラーは、第1実施形態のハーフミラー104の位置とは異なる場所に位置しており、投影手段133からの光は、反射鏡105に到達せず、スクリーン11に投影されない。
したがって、このような場合でも、前述の第1実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
待機位置Aは、第2結像手段14の投影レンズ142からスクリーン11へ向かう光路Lから外れた位置であればよく、投影位置Bは、投影手段133からスクリーン11への光の照射が可能な位置であればよい。
例えば、待機位置Aは、本体10の頭部103内部の下方であってもよい。
このような場合でも、前述の第2実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
例えば、操作端末17と同様の構成が本体10に設けられていてもよい。
この場合でも、上述の各実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。また、操作端末17がないので、装置の設置スペースを小さくすることができる。
例えば、反射型の液晶パネルを用いてもよい。この場合でも、上述の各実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができ、また、透過型の液晶パネル133Aに比べて開口率が高いので、輝度を向上することができる。
例えば、照明手段18は、載物台12の下方に設けられた透過照明であってもよい。
この場合でも、測定対象物を透過した光を、スクリーン11上に結像することができ、上述の各実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
例えば、図6に示すような構成を採用してもよい。
図6は、本変形例の光学式測定装置1を正面から見た概略図である。
本変形例の光学式測定装置1は、切換手段15の構成が前述の各実施形態と異なる。
本変形例の光学式測定装置1において、切換手段15の支持部151は、撮像手段131および投影レンズ142を本体10に対しX方向にスライド可能に支持するスライド部材157を備える。
この場合でも、上述の各実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができ、また、一つの光源183により、照明手段18を構成することができるので、光学式測定装置1の構成を簡略化することができる。
10 本体
11 スクリーン
12 載物台
13 第1結像手段
14 第2結像手段
15 切換手段
18 照明手段
104 ハーフミラー
111 十字線
121 検出手段
131 撮像手段
132 出力手段
133 投影手段
133A 液晶パネル
133B 光源
142 投影レンズ
152、156 停止手段
155 移動手段
171 記録手段
175 演算部
176 情報画像作成部
A 待機位置
B 投影位置
Claims (5)
- スクリーンと、
移動可能な載物台と、
前記載物台に載置された測定対象物に光を照射する照明手段と、
前記載物台の移動量を検出する検出手段と、
前記載物台に載置された測定対象物の光学画像を前記スクリーン上に結像させる第1結像手段および第2結像手段と、
前記第1結像手段および前記第2結像手段のいずれによって前記光学画像を前記スクリーン上に結像させるかを切り換える切換手段と、
前記光学画像を記録する記録手段と、
を備え、
前記第1結像手段は、
前記光学画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記光学画像をデジタル形式の画像データとして出力する出力手段と、
前記出力手段が出力した前記画像データに基づいて前記光学画像を前記スクリーンに投影する投影手段と、
を備え、
前記第2結像手段は、前記照明手段から照射され前記測定対象物に反射または前記測定対象物を透過した光を前記スクリーンに投影する投影レンズを備え、
前記記録手段は、前記第1結像手段の前記出力手段が出力した前記画像データを記録し、
前記第2結像手段の前記投影レンズから前記スクリーンへ向う光路上には、ハーフミラーが設けられ、
前記第1結像手段は、前記ハーフミラーに反射または前記ハーフミラーを透過させた光により前記光学画像を前記スクリーン上に結像し、
前記第2結像手段は、前記ハーフミラーを透過または前記ハーフミラーに反射させた光により前記光学画像を前記スクリーン上に結像し、
前記切換手段は、前記第1結像手段および前記第2結像手段から選択したいずれか一方の結像手段から前記ハーフミラーへの光の照射を停止させる停止手段を備える
ことを特徴とした光学式測定装置。 - スクリーンと、
移動可能な載物台と、
前記載物台に載置された測定対象物に光を照射する照明手段と、
前記載物台の移動量を検出する検出手段と、
前記載物台に載置された測定対象物の光学画像を前記スクリーン上に結像させる第1結像手段および第2結像手段と、
前記第1結像手段および前記第2結像手段のいずれによって前記光学画像を前記スクリーン上に結像させるかを切り換える切換手段と、
前記光学画像を記録する記録手段と、
を備え、
前記第1結像手段は、
前記光学画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記光学画像をデジタル形式の画像データとして出力する出力手段と、
前記出力手段が出力した前記画像データに基づいて前記光学画像を前記スクリーンに投影する投影手段と、
を備え、
前記第2結像手段は、前記照明手段から照射され前記測定対象物に反射または前記測定対象物を透過した光を前記スクリーンに投影する投影レンズを備え、
前記記録手段は、前記第1結像手段の前記出力手段が出力した前記画像データを記録し、
前記第1結像手段の前記投影手段は、前記第2結像手段の前記投影レンズから前記スクリーンへ向う光路から外れた待機位置に設けられ、
前記切換手段は、
前記投影手段を前記待機位置と、前記スクリーンへの光の照射が可能な投影位置と、の間で移動させる移動手段と、
前記第2結像手段から前記スクリーンへの光の照射を停止させる停止手段と、
を備え、
前記停止手段は、
前記投影手段が前記投影位置にある場合に、前記第2結像手段から前記スクリーンへの光の照射を停止させる
ことを特徴とした光学式測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光学式測定装置であって、
前記投影手段は、
前記画像データに基づいて前記光学画像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を照射する光源と、
を備え、
前記光源から照射され前記液晶パネルに反射または前記液晶パネルを透過した光により前記光学画像を前記スクリーンに投影する
ことを特徴とした光学式測定装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光学式測定装置であって、
前記測定対象物の測定対象部の位置情報を算出する演算部を備え、
前記演算部は、
前記画像データと、前記検出手段が検出した前記載物台の移動量と、に基づいて前記測定対象部の位置情報を算出する
ことを特徴とした光学式測定装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光学式測定装置であって、
測定に関する情報を表示する情報画像を作成する情報画像作成部を備え、
前記出力手段は、前記情報画像作成部が作成した情報画像と、前記撮像手段が撮像した前記光学画像と、を合わせて、デジタル形式の画像データとして出力する
ことを特徴とした光学式測定装置。
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