JP2001154098A - 画像プローブ - Google Patents
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- JP2001154098A JP2001154098A JP34033199A JP34033199A JP2001154098A JP 2001154098 A JP2001154098 A JP 2001154098A JP 34033199 A JP34033199 A JP 34033199A JP 34033199 A JP34033199 A JP 34033199A JP 2001154098 A JP2001154098 A JP 2001154098A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型、軽量、着脱が容易で、撮像方向の任意
設定が可能な画像プローブを提供する。 【解決手段】 ワークを撮像してその画像データを出力
するＣＣＤカメラ２７と、このＣＣＤカメラ２７にワー
クの画像を結像させる撮像光学系２４，２５，２６と、
ワークを落射照明するための照明光を発生させる半導体
発光素子からなる落射照明光源３１と、この落射照明光
源３１からの照明光を撮像光学系に合流させて撮像光学
系を介してワークに導く照明光学系２９とを有する。こ
れら光学部品は、シャーシ２３に取り付けられる。この
測定プローブ１は、三次元測定機の測定プローブとして
任意角度で使用される。
設定が可能な画像プローブを提供する。 【解決手段】 ワークを撮像してその画像データを出力
するＣＣＤカメラ２７と、このＣＣＤカメラ２７にワー
クの画像を結像させる撮像光学系２４，２５，２６と、
ワークを落射照明するための照明光を発生させる半導体
発光素子からなる落射照明光源３１と、この落射照明光
源３１からの照明光を撮像光学系に合流させて撮像光学
系を介してワークに導く照明光学系２９とを有する。こ
れら光学部品は、シャーシ２３に取り付けられる。この
測定プローブ１は、三次元測定機の測定プローブとして
任意角度で使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを撮像して
得られた画像データから表面性状を測定する画像測定機
に用いられる画像プローブに関し、特に三次元測定機を
画像測定機として機能させるために三次元測定機の測定
プローブとして用いられる画像プローブに関する。
得られた画像データから表面性状を測定する画像測定機
に用いられる画像プローブに関し、特に三次元測定機を
画像測定機として機能させるために三次元測定機の測定
プローブとして用いられる画像プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワークをＣＣＤカメラで直接撮像したり
顕微鏡で拡大して撮像し、得られた画像データを画像処
理及び演算処理することによりワークの各部の寸法を測
定する画像測定機では、ワークを照明する照明光源の良
否によって、収集された画像データの鮮明度等の品質が
左右され、測定精度に影響を与えるという問題がある。
このため、ワークを照明する光源には、ワークの特徴を
忠実に捉えられるような照明光の方向性や均一性等が要
求される。
顕微鏡で拡大して撮像し、得られた画像データを画像処
理及び演算処理することによりワークの各部の寸法を測
定する画像測定機では、ワークを照明する照明光源の良
否によって、収集された画像データの鮮明度等の品質が
左右され、測定精度に影響を与えるという問題がある。
このため、ワークを照明する光源には、ワークの特徴を
忠実に捉えられるような照明光の方向性や均一性等が要
求される。
【０００３】現在、画像計測機の照明としては、撮像光
学系を経由してワークに光を照射する落射照明と、撮像
光学系の周囲からワークに光を照射するリング照明とが
知られており、画像計測機では、これらを併用すること
が多い。いずれの方式においても、照明の光源にはハロ
ゲンランプが用いられる。
学系を経由してワークに光を照射する落射照明と、撮像
光学系の周囲からワークに光を照射するリング照明とが
知られており、画像計測機では、これらを併用すること
が多い。いずれの方式においても、照明の光源にはハロ
ゲンランプが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、三次元測定
機を画像測定機として用いるために、三次元測定機の測
定プローブとして画像プローブを用いることが従来より
なされている。しかし、従来の画像プローブは、Ｚ軸
（垂直軸）に固定されるものが多く、他のタッチシグナ
ルプローブ等との交換は容易ではなかった。その理由
は、ハロゲンランプを照明として用いた画像プローブ
は、その寸法が大きくなってしまうからである。更に光
源からの熱の影響を避けるために光源からの光をワーク
近傍まで導く光ファイバが用いられることもある。従っ
て、光源の大きさや光源の発熱、更には照明光導入路等
が、着脱容易な画像プローブを実現する上での障害とな
っていた。更に、被測定物に対して任意方向からの撮像
を可能にするためには、画像プローブの振り回し機構が
必要になるが、前記の照明の問題（光源と照明光導入
路）に加えて、振り回し機構の耐荷重の問題があって、
画像プローブを振り回すことは困難であった。従って、
プローブチェンジ可能性（着脱が容易）、撮像方向の任
意設定が可能という条件を満たす画像プローブを実現す
ることは困難であった。
機を画像測定機として用いるために、三次元測定機の測
定プローブとして画像プローブを用いることが従来より
なされている。しかし、従来の画像プローブは、Ｚ軸
（垂直軸）に固定されるものが多く、他のタッチシグナ
ルプローブ等との交換は容易ではなかった。その理由
は、ハロゲンランプを照明として用いた画像プローブ
は、その寸法が大きくなってしまうからである。更に光
源からの熱の影響を避けるために光源からの光をワーク
近傍まで導く光ファイバが用いられることもある。従っ
て、光源の大きさや光源の発熱、更には照明光導入路等
が、着脱容易な画像プローブを実現する上での障害とな
っていた。更に、被測定物に対して任意方向からの撮像
を可能にするためには、画像プローブの振り回し機構が
必要になるが、前記の照明の問題（光源と照明光導入
路）に加えて、振り回し機構の耐荷重の問題があって、
画像プローブを振り回すことは困難であった。従って、
プローブチェンジ可能性（着脱が容易）、撮像方向の任
意設定が可能という条件を満たす画像プローブを実現す
ることは困難であった。
【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、小型、軽量、着脱が容易で、撮像方向の任意設定
が可能な画像プローブを提供することを目的とする。
ので、小型、軽量、着脱が容易で、撮像方向の任意設定
が可能な画像プローブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像プロー
ブは、ワークを撮像してその画像データを出力する固体
撮像素子と、この固体撮像素子に前記ワークの画像を結
像させる撮像光学系と、前記ワークを落射照明するため
の照明光を発生させる半導体発光素子からなる落射照明
光源と、この落射照明光源からの照明光を前記撮像光学
系に合流させて前記撮像光学系を介して前記ワークに導
く照明光学系と、これら固体撮像素子、撮像光学系、落
射照明光源及び照明光学系を所定の位置関係を保ったま
ま支持するシャーシと、これらを収容するカバーとを備
えたものであって、三次元測定機に測定プローブとして
取付可能なものである。
ブは、ワークを撮像してその画像データを出力する固体
撮像素子と、この固体撮像素子に前記ワークの画像を結
像させる撮像光学系と、前記ワークを落射照明するため
の照明光を発生させる半導体発光素子からなる落射照明
光源と、この落射照明光源からの照明光を前記撮像光学
系に合流させて前記撮像光学系を介して前記ワークに導
く照明光学系と、これら固体撮像素子、撮像光学系、落
射照明光源及び照明光学系を所定の位置関係を保ったま
ま支持するシャーシと、これらを収容するカバーとを備
えたものであって、三次元測定機に測定プローブとして
取付可能なものである。
【０００７】本発明によれば、固体撮像素子、撮像光学
系、落射照明光源及び落射光学系を所定の位置関係を保
ったまま、シャーシに支持させ、これらをカバーの内側
に収容するように構成されている。特に本発明では、落
射照明光源が半導体発光素子から構成されるので、光源
の軽量化が可能であり、しかもハロゲンランプを使用し
た場合よりも発熱量を遙かに小さくすることができる。
従って、本発明によれば、落射照明光源を他の部材と近
接配置しても大きな問題が生じることがなく、部品の配
置スペースの削減による小型・軽量化が可能である。
系、落射照明光源及び落射光学系を所定の位置関係を保
ったまま、シャーシに支持させ、これらをカバーの内側
に収容するように構成されている。特に本発明では、落
射照明光源が半導体発光素子から構成されるので、光源
の軽量化が可能であり、しかもハロゲンランプを使用し
た場合よりも発熱量を遙かに小さくすることができる。
従って、本発明によれば、落射照明光源を他の部材と近
接配置しても大きな問題が生じることがなく、部品の配
置スペースの削減による小型・軽量化が可能である。
【０００８】なお、前記撮像光学系は、例えば前記ワー
クの近傍に配置される対物レンズと、前記固体撮像素子
の近傍に配置される撮像レンズと、これら対物レンズと
撮像レンズとの間に光軸に対して斜めに配置されたハー
フミラーとを備え、前記照明光学系は、前記落射照明光
源からの照明光を前記ハーフミラーに導いて前記撮像光
学系に合流させるものである。
クの近傍に配置される対物レンズと、前記固体撮像素子
の近傍に配置される撮像レンズと、これら対物レンズと
撮像レンズとの間に光軸に対して斜めに配置されたハー
フミラーとを備え、前記照明光学系は、前記落射照明光
源からの照明光を前記ハーフミラーに導いて前記撮像光
学系に合流させるものである。
【０００９】本発明の画像プローブは、例えば三次元測
定機のプローブヘッドにマウント部又はシャンク部を介
して着脱自在に取り付けられる。マウント部としては、
例えばプローブヘッドへの着脱によって前記落射光源及
び固体撮像素子への入出力信号及び電源が接続又は切り
離しされるコネクタ機能を有するものが用いられる。ま
た、プローブヘッドにシャンク部を介して取り付けられ
る場合には、落射照明光源及び固体撮像素子への入出力
信号及び電源と接続するためのコネクタをシャンク部と
は別個に備えるようにすればよい。
定機のプローブヘッドにマウント部又はシャンク部を介
して着脱自在に取り付けられる。マウント部としては、
例えばプローブヘッドへの着脱によって前記落射光源及
び固体撮像素子への入出力信号及び電源が接続又は切り
離しされるコネクタ機能を有するものが用いられる。ま
た、プローブヘッドにシャンク部を介して取り付けられ
る場合には、落射照明光源及び固体撮像素子への入出力
信号及び電源と接続するためのコネクタをシャンク部と
は別個に備えるようにすればよい。
【００１０】本発明の好ましい実施態様では、前記撮像
光学系を取り囲むように配置され前記撮像光学系の周囲
から前記ワークを照射する半導体発光素子からなるリン
グ照明光源が更に備えられ、前記落射照明光源と前記リ
ング照明光源とが選択的に、又は同時に照明可能に構成
される。前記落射照明光源及び／又は前記リング照明光
源は、好ましくは前記固体撮像素子の撮像時にのみ点灯
されるものである。また、前記落射照明光源及び／又は
リング照明光源からの照明光は、好ましくは拡散板を介
して前記ワークを照明するものである。前記落射照明光
源及び／又はリング照明光源は、例えば複数の半導体発
光素子によって構成される。この場合、前記複数の半導
体発光素子は、一括又はブロック毎若しくは各々独立に
点灯／消灯又は明るさ制御されるものであることが望ま
しい。前記落射照明光源及び／又は前記リング照明光源
は、例えばカートリッジ化されたものである。
光学系を取り囲むように配置され前記撮像光学系の周囲
から前記ワークを照射する半導体発光素子からなるリン
グ照明光源が更に備えられ、前記落射照明光源と前記リ
ング照明光源とが選択的に、又は同時に照明可能に構成
される。前記落射照明光源及び／又は前記リング照明光
源は、好ましくは前記固体撮像素子の撮像時にのみ点灯
されるものである。また、前記落射照明光源及び／又は
リング照明光源からの照明光は、好ましくは拡散板を介
して前記ワークを照明するものである。前記落射照明光
源及び／又はリング照明光源は、例えば複数の半導体発
光素子によって構成される。この場合、前記複数の半導
体発光素子は、一括又はブロック毎若しくは各々独立に
点灯／消灯又は明るさ制御されるものであることが望ま
しい。前記落射照明光源及び／又は前記リング照明光源
は、例えばカートリッジ化されたものである。
【００１１】なお、前記シャーシ及び／又は前記カバー
は、軽量で放熱効果の高いマグネシウム合金で形成され
たものであることが望ましい。本発明の画像プローブ
は、好ましくは、その重量が５００グラム以下である。
は、軽量で放熱効果の高いマグネシウム合金で形成され
たものであることが望ましい。本発明の画像プローブ
は、好ましくは、その重量が５００グラム以下である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照してこの
発明の好ましい実施の形態について説明する。 図１
は、この発明の一実施例に係る画像プローブの外観を示
す図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図であ
る。また、図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図
である。この画像プローブ１は、後述する光学部品等で
構成される本体部１１と、この本体部１１の上端部に設
けられ、図示しない三次元測定機のプローブヘッドに着
脱自在に装着されるマウント部１２と、本体部１１の下
端部に取り付けられたリング照明光源１３とを備えて構
成されている。
発明の好ましい実施の形態について説明する。 図１
は、この発明の一実施例に係る画像プローブの外観を示
す図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図であ
る。また、図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図
である。この画像プローブ１は、後述する光学部品等で
構成される本体部１１と、この本体部１１の上端部に設
けられ、図示しない三次元測定機のプローブヘッドに着
脱自在に装着されるマウント部１２と、本体部１１の下
端部に取り付けられたリング照明光源１３とを備えて構
成されている。
【００１３】本体部１１は次のように構成されている。
前カバー２１と後カバー２２とで形成される筒状空間の
内部には、上下方向に延びるシャーシ２３が収容され、
このシャーシ２３に、各種光学部品等がその位置関係を
所定の位置関係に保つようにして固定されている。シャ
ーシ２３の下端部には、図示しないワークを捉える対物
レンズ２４が配置されている。対物レンズ２４を介して
本体部１１に導入されたワークからの反射光は、光学軸
に対して傾斜して配置されたハーフミラー２５を通過し
て撮像レンズ２６で集光されてＣＣＤカメラ（固体撮像
素子）２７の受光面に結像される。対物レンズ２４、ハ
ーフミラー２５及び撮像レンズ２６で撮像光学系が構成
される。
前カバー２１と後カバー２２とで形成される筒状空間の
内部には、上下方向に延びるシャーシ２３が収容され、
このシャーシ２３に、各種光学部品等がその位置関係を
所定の位置関係に保つようにして固定されている。シャ
ーシ２３の下端部には、図示しないワークを捉える対物
レンズ２４が配置されている。対物レンズ２４を介して
本体部１１に導入されたワークからの反射光は、光学軸
に対して傾斜して配置されたハーフミラー２５を通過し
て撮像レンズ２６で集光されてＣＣＤカメラ（固体撮像
素子）２７の受光面に結像される。対物レンズ２４、ハ
ーフミラー２５及び撮像レンズ２６で撮像光学系が構成
される。
【００１４】一方、ＣＣＤカメラ２７の背面位置には、
落射照明光学ユニット２８が照明光を下向きに照射する
ように設けられている。この落射照明光学ユニット２８
は、複数の半導体発光素子からなる落射照明光源３１
と、この落射照明光源３１の照明光出射側に装着された
集光レンズ３２、拡散板３３及びこれらを保持する筒状
の胴部３４からなる照明光学ユニット３５とから構成さ
れている。落射照明光学ユニット２８から下向きに出射
された照明光は、結合光学ユニット２９に導入される。
結合光学ユニット２９は、照明光学ユニット３５からの
拡散された照明光の進行方向を水平方向に変換するミラ
ー４２と、このミラー４２を介した照明光を集光するレ
ンズ４３と、これらを保持する筒状の胴部４４とから構
成されている。この結合光学ユニット２９で水平方向に
進路を変換された照明光は、撮像光学系のハーフミラー
２５に導かれ、ハーフミラー２５を反射して下向きに進
路を変更されて対物レンズ２４を介してワークを落射照
明する。照明光学ユニット３５と結合光学ユニット２９
とで照明光学系が構成される。
落射照明光学ユニット２８が照明光を下向きに照射する
ように設けられている。この落射照明光学ユニット２８
は、複数の半導体発光素子からなる落射照明光源３１
と、この落射照明光源３１の照明光出射側に装着された
集光レンズ３２、拡散板３３及びこれらを保持する筒状
の胴部３４からなる照明光学ユニット３５とから構成さ
れている。落射照明光学ユニット２８から下向きに出射
された照明光は、結合光学ユニット２９に導入される。
結合光学ユニット２９は、照明光学ユニット３５からの
拡散された照明光の進行方向を水平方向に変換するミラ
ー４２と、このミラー４２を介した照明光を集光するレ
ンズ４３と、これらを保持する筒状の胴部４４とから構
成されている。この結合光学ユニット２９で水平方向に
進路を変換された照明光は、撮像光学系のハーフミラー
２５に導かれ、ハーフミラー２５を反射して下向きに進
路を変更されて対物レンズ２４を介してワークを落射照
明する。照明光学ユニット３５と結合光学ユニット２９
とで照明光学系が構成される。
【００１５】図３は、シャーシ２３の側方断面図であ
る。シャーシ２３は、撮像光学系を収容する上下方向に
延びる空間を形成する。この空間は上下方向に３つに区
画される。最も上部はＣＣＤカメラ２７の収容部５１、
次が撮像レンズ２６の収容部５２、下端部はハーフミラ
ー２５の収容部５３である。収容部５２と５３の間の位
置の背面側に落射照明光学ユニット２８を保持する環状
の支持部５４が突設されている。また、収容部５３の背
面側には、結合光学ユニット２９が結合される孔部５５
が形成されている。
る。シャーシ２３は、撮像光学系を収容する上下方向に
延びる空間を形成する。この空間は上下方向に３つに区
画される。最も上部はＣＣＤカメラ２７の収容部５１、
次が撮像レンズ２６の収容部５２、下端部はハーフミラ
ー２５の収容部５３である。収容部５２と５３の間の位
置の背面側に落射照明光学ユニット２８を保持する環状
の支持部５４が突設されている。また、収容部５３の背
面側には、結合光学ユニット２９が結合される孔部５５
が形成されている。
【００１６】図４は、落射照明光源３１の詳細を示す図
で、同図（ａ）は下側から見た平面図、同図（ｂ）は側
方断面図、同図（ｃ）は上面から見た平面図、同図
（ｄ）は側面図である。図示のように、落射照明光源３
１は、縁部が下側に立ち上がった円盤状のフレーム６１
の底面に二次元的に配置された半導体発光素子である複
数のＬＥＤ（発光ダイオード）６２を備えて構成されて
いる。フレーム６１の裏側、即ち上面側には、支柱６３
を介して２枚の円盤状のプリント基板６４，６５が支持
されている。基板６４にはＬＥＤ６２が実装され、基板
６５には、ＬＥＤ６２の駆動回路を構成する電子部品６
６が実装されている。複数のＬＥＤ６２は、同図（ａ）
に示すように、５つにグループ化されている。各ＬＥＤ
６２に記された番号がグループの番号を示している。Ｌ
ＥＤ６２は、このグループ単位で独立して駆動可能に構
成されている。
で、同図（ａ）は下側から見た平面図、同図（ｂ）は側
方断面図、同図（ｃ）は上面から見た平面図、同図
（ｄ）は側面図である。図示のように、落射照明光源３
１は、縁部が下側に立ち上がった円盤状のフレーム６１
の底面に二次元的に配置された半導体発光素子である複
数のＬＥＤ（発光ダイオード）６２を備えて構成されて
いる。フレーム６１の裏側、即ち上面側には、支柱６３
を介して２枚の円盤状のプリント基板６４，６５が支持
されている。基板６４にはＬＥＤ６２が実装され、基板
６５には、ＬＥＤ６２の駆動回路を構成する電子部品６
６が実装されている。複数のＬＥＤ６２は、同図（ａ）
に示すように、５つにグループ化されている。各ＬＥＤ
６２に記された番号がグループの番号を示している。Ｌ
ＥＤ６２は、このグループ単位で独立して駆動可能に構
成されている。
【００１７】図５は、リング照明光源１３を示す図で、
同図（ａ）は側方から見た部分断面図、同図（ｂ）は下
方から見た平面図である。このリング照明光源１３は、
縁部から下側に立ち上がり、内底部分がすり鉢状に傾斜
した環状のフレーム７１と、このフレーム７１の内底部
分に配置された半導体発光素子である複数のＬＥＤ７２
とから構成されている。このリング照明光源１３は、図
２に示すように、対物レンズ２４を取り囲み、対物レン
ズ２４の周囲から適切な照明範囲及び作動距離でワーク
を照明するため、その背面が筒状のアタッチメント７３
を介してシャーシ２３の下端部に着脱可能に取り付けら
れるようになっている。このアタッチメント７３は、ズ
ームレンズに用いられる既知の伸縮鏡筒構造を備えて、
自動又は手動によりリング照明光源１３をワークに対し
て最適照明位置へ移動させる構成としても良い。
同図（ａ）は側方から見た部分断面図、同図（ｂ）は下
方から見た平面図である。このリング照明光源１３は、
縁部から下側に立ち上がり、内底部分がすり鉢状に傾斜
した環状のフレーム７１と、このフレーム７１の内底部
分に配置された半導体発光素子である複数のＬＥＤ７２
とから構成されている。このリング照明光源１３は、図
２に示すように、対物レンズ２４を取り囲み、対物レン
ズ２４の周囲から適切な照明範囲及び作動距離でワーク
を照明するため、その背面が筒状のアタッチメント７３
を介してシャーシ２３の下端部に着脱可能に取り付けら
れるようになっている。このアタッチメント７３は、ズ
ームレンズに用いられる既知の伸縮鏡筒構造を備えて、
自動又は手動によりリング照明光源１３をワークに対し
て最適照明位置へ移動させる構成としても良い。
【００１８】このように構成された画像プローブ１によ
れば、落射照明光源３１からの照明光は、拡散板３３を
通って均一な明るさの照明光となり、結合光学ユニット
２９で撮像光学系と混合され、対物レンズ２４を通って
ワークに垂直落射照明光として照射される。ワークの画
像はＣＣＤカメラ２７で撮像され、マウント部１２のコ
ネクタを介して画像データとして外部に出力される。
れば、落射照明光源３１からの照明光は、拡散板３３を
通って均一な明るさの照明光となり、結合光学ユニット
２９で撮像光学系と混合され、対物レンズ２４を通って
ワークに垂直落射照明光として照射される。ワークの画
像はＣＣＤカメラ２７で撮像され、マウント部１２のコ
ネクタを介して画像データとして外部に出力される。
【００１９】落射照明光学ユニット２８の落射照明光源
３５はカートリッジ化されており、一括して取付・交換
が可能である。例えば落射照明光学ユニット２８をシャ
ーシ２３の支持部５４に対して下方へスライド可能に構
成しておくことにより、落射照明光源３５を容易に取り
外すことが可能になる。また、落射照明光学ユニット２
８自体は、シャーシ２３に密着する構造となっており、
光源で発生した熱をシャーシ２３に効率良く逃がすこと
ができる。このため、シャーシ２３及びカバー２１，２
２は、例えば放熱効果がプラスチックよりも高いマグネ
シウム合金を使用すると良い。マグネシウム合金は、チ
クソモールディング法で成型加工することができる。マ
グネシウム合金と他の代表的なダイカスト用素材の特性
を以下に示す。
３５はカートリッジ化されており、一括して取付・交換
が可能である。例えば落射照明光学ユニット２８をシャ
ーシ２３の支持部５４に対して下方へスライド可能に構
成しておくことにより、落射照明光源３５を容易に取り
外すことが可能になる。また、落射照明光学ユニット２
８自体は、シャーシ２３に密着する構造となっており、
光源で発生した熱をシャーシ２３に効率良く逃がすこと
ができる。このため、シャーシ２３及びカバー２１，２
２は、例えば放熱効果がプラスチックよりも高いマグネ
シウム合金を使用すると良い。マグネシウム合金は、チ
クソモールディング法で成型加工することができる。マ
グネシウム合金と他の代表的なダイカスト用素材の特性
を以下に示す。
【００２０】
【表１】 マグネシウム合金 アルミニウム合金 亜鉛合金 比重 １．８１ ２．６８ ６．６ 引張り強さ（Mpa） ２４０ ３３１ ２８３ 熱伝導率（W/m*k） ５１ ９６ １１３
【００２１】マグネシウム合金は、０．６〜１．２ｍｍ
までの薄型化が可能で、そのままで電磁波シールド性を
有する。熱伝導度は、プラスチックよりも高い。マグネ
シウム合金によりシャーシ２３とカバー２１，２２とを
成形することにより、総重量が５００グラム以下（更な
る薄型化により４００グラム以下）という軽量化を実現
することができ、同時に電磁波シールド性、放熱性も高
めることができる。
までの薄型化が可能で、そのままで電磁波シールド性を
有する。熱伝導度は、プラスチックよりも高い。マグネ
シウム合金によりシャーシ２３とカバー２１，２２とを
成形することにより、総重量が５００グラム以下（更な
る薄型化により４００グラム以下）という軽量化を実現
することができ、同時に電磁波シールド性、放熱性も高
めることができる。
【００２２】このように本実施例の画像プローブ１は軽
量であるから、図６に示すように、三次元測定機のプロ
ーブヘッド８１の先端の回転ジョイント８２の先にマウ
ント部１２を介して装着することができる。マウント部
１２は、画像プローブ１の保持とＣＣＤカメラの映像信
号や照明光源の電源等を供給する。このマウント部１２
を介して画像プローブ１は、プローブヘッド８１に保持
され、任意の角度の回転と傾斜が与えられる。プローブ
ヘッド８１は、三次元測定機の例えばＺ軸に保持され
る。従って、画像プローブ１をマウント部１２を介して
プローブヘッド８１に装着することにより、各種電気信
号の接続も同時になされる。なお、リング照明光源１３
が付加的に用いられる場合には、図２に示すように、リ
ング照明光源１３の電源電圧をコネクタ１４を介して供
給するようにしても良い。
量であるから、図６に示すように、三次元測定機のプロ
ーブヘッド８１の先端の回転ジョイント８２の先にマウ
ント部１２を介して装着することができる。マウント部
１２は、画像プローブ１の保持とＣＣＤカメラの映像信
号や照明光源の電源等を供給する。このマウント部１２
を介して画像プローブ１は、プローブヘッド８１に保持
され、任意の角度の回転と傾斜が与えられる。プローブ
ヘッド８１は、三次元測定機の例えばＺ軸に保持され
る。従って、画像プローブ１をマウント部１２を介して
プローブヘッド８１に装着することにより、各種電気信
号の接続も同時になされる。なお、リング照明光源１３
が付加的に用いられる場合には、図２に示すように、リ
ング照明光源１３の電源電圧をコネクタ１４を介して供
給するようにしても良い。
【００２３】画像プローブ１の２つの照明光源、即ち落
射照明光源３１とリング照明光源１３とは、それぞれ図
７に示すように、照明制御装置９１によって調光制御さ
れる。照明制御装置９１は、落射照明光源３１とリング
照明光源１３のいずれを点灯／消灯するか、両方点灯／
消灯するかの制御、それらを構成するＬＥＤ６２，７２
の全てを点灯／消灯・調光制御するか、又はＬＥＤ６
２，７２を個々に独立に点灯／消灯・調光制御するか、
又はブロック毎に点灯／消灯・調光制御するかを決定し
各制御を実行する。例えば、落射照明光源３１を、図４
のように５つのブロックに分割し、ブロック毎に点灯／
消灯・明るさ調整を行う。リング照明光源１３も同様の
制御が可能である。半導体発光素子として、ＬＥＤの他
にＬＤ（レーザダイオード）を用いることもできる。半
導体発光素子の発光色は赤、緑、白等の任意の色を同色
で揃えて、或いは各色を組み合わせて使用することがで
きる。複数色の発光が可能で、ワークの色に適した発光
色を選択するようにしても良い。
射照明光源３１とリング照明光源１３とは、それぞれ図
７に示すように、照明制御装置９１によって調光制御さ
れる。照明制御装置９１は、落射照明光源３１とリング
照明光源１３のいずれを点灯／消灯するか、両方点灯／
消灯するかの制御、それらを構成するＬＥＤ６２，７２
の全てを点灯／消灯・調光制御するか、又はＬＥＤ６
２，７２を個々に独立に点灯／消灯・調光制御するか、
又はブロック毎に点灯／消灯・調光制御するかを決定し
各制御を実行する。例えば、落射照明光源３１を、図４
のように５つのブロックに分割し、ブロック毎に点灯／
消灯・明るさ調整を行う。リング照明光源１３も同様の
制御が可能である。半導体発光素子として、ＬＥＤの他
にＬＤ（レーザダイオード）を用いることもできる。半
導体発光素子の発光色は赤、緑、白等の任意の色を同色
で揃えて、或いは各色を組み合わせて使用することがで
きる。複数色の発光が可能で、ワークの色に適した発光
色を選択するようにしても良い。
【００２４】ＣＣＤカメラ２７は、図７に示すカメラ制
御装置９２によって制御される。照明制御装置９１は、
カメラ制御装置９２から撮像信号を導入することによ
り、撮像時のみ照明光源３１，１３を点灯制御する。こ
れにより照明光源３１，１３の発熱量を最低限に抑える
ことができる。照明制御装置９１とカメラ制御装置９２
とは、図示しない三次元制御装置によって制御すること
ができる。
御装置９２によって制御される。照明制御装置９１は、
カメラ制御装置９２から撮像信号を導入することによ
り、撮像時のみ照明光源３１，１３を点灯制御する。こ
れにより照明光源３１，１３の発熱量を最低限に抑える
ことができる。照明制御装置９１とカメラ制御装置９２
とは、図示しない三次元制御装置によって制御すること
ができる。
【００２５】なお、マウント部１２は、プローブヘッド
８１で自動着脱させる（オートプローブチェンジ）が、
この自動着脱機能を用いない場合には、マウント部１２
に代えて、例えば図８に示すように、シャンク部１５を
備えるようにしても良い。シャンク部１５を備えた場合
には、ＣＣＤカメラ２７の画像信号や照明光源３１，１
３の電源等を、別途設けたコネクタ１６によって入出力
するようにすればよい。この場合には、手動操作で画像
プローブ１のシャンク部１５を三次元測定機のＺ軸に取
り付けた後、コネクタ１６を接続して各種電気信号の接
続を行うが、これらの操作はワンタッチで行うことがで
き、着脱時の操作性は優れている。
８１で自動着脱させる（オートプローブチェンジ）が、
この自動着脱機能を用いない場合には、マウント部１２
に代えて、例えば図８に示すように、シャンク部１５を
備えるようにしても良い。シャンク部１５を備えた場合
には、ＣＣＤカメラ２７の画像信号や照明光源３１，１
３の電源等を、別途設けたコネクタ１６によって入出力
するようにすればよい。この場合には、手動操作で画像
プローブ１のシャンク部１５を三次元測定機のＺ軸に取
り付けた後、コネクタ１６を接続して各種電気信号の接
続を行うが、これらの操作はワンタッチで行うことがで
き、着脱時の操作性は優れている。
【００２６】以上述べた画像プローブにより、次の効果
を得ることができる。 （１）従来のタッチプローブと同様の操作性でオートプ
ローブチェンジが可能な小型・軽量の画像プローブを実
現することができ、三次元測定機等による接触・非接触
測定が連続・自動で行えるようになる。 （２）従来のタッチプローブと同様の操作性でプローブ
ヘッドへ取付可能となったので、画像プローブの任意回
転角度・任意傾斜角度操作が可能になり、ワークの任意
方向からの測定が可能になり、ワーク測定の柔軟性を飛
躍的に向上させることができる。 （３）これらの効果に加え、落射照明光源とリング照明
光源とを任意に切り換えられるので、良質の画像を撮像
することができ、測定精度を向上させることができる。 （４）照明光源は、撮像時のみ点灯させれば良いので、
発熱を抑制することができ、撮像系への熱による精度劣
化を防ぐことができ、測定精度を向上させることができ
る。 （５）照明光源は、複数の半導体発光素子で構成されて
おり、各半導体発光素子は、各々独立又はブロック毎に
点灯／消灯・明るさ制御することができるため、任意方
向からの照明が可能になり、良質の画像が撮像可能にな
る。 （６）照明光源を一体化（カートリッジ化）することが
できるので、保守・交換作業が容易になる。 （７）シャーシ及びカバーをマグネシウム合金で形成し
たので、重量が５００グラム以下の交換式画像プローブ
を実現することができ、従来のタッチプローブと同様の
操作性での測定が実現可能になる。
を得ることができる。 （１）従来のタッチプローブと同様の操作性でオートプ
ローブチェンジが可能な小型・軽量の画像プローブを実
現することができ、三次元測定機等による接触・非接触
測定が連続・自動で行えるようになる。 （２）従来のタッチプローブと同様の操作性でプローブ
ヘッドへ取付可能となったので、画像プローブの任意回
転角度・任意傾斜角度操作が可能になり、ワークの任意
方向からの測定が可能になり、ワーク測定の柔軟性を飛
躍的に向上させることができる。 （３）これらの効果に加え、落射照明光源とリング照明
光源とを任意に切り換えられるので、良質の画像を撮像
することができ、測定精度を向上させることができる。 （４）照明光源は、撮像時のみ点灯させれば良いので、
発熱を抑制することができ、撮像系への熱による精度劣
化を防ぐことができ、測定精度を向上させることができ
る。 （５）照明光源は、複数の半導体発光素子で構成されて
おり、各半導体発光素子は、各々独立又はブロック毎に
点灯／消灯・明るさ制御することができるため、任意方
向からの照明が可能になり、良質の画像が撮像可能にな
る。 （６）照明光源を一体化（カートリッジ化）することが
できるので、保守・交換作業が容易になる。 （７）シャーシ及びカバーをマグネシウム合金で形成し
たので、重量が５００グラム以下の交換式画像プローブ
を実現することができ、従来のタッチプローブと同様の
操作性での測定が実現可能になる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、落
射照明光源が半導体発光素子から構成されるので、光源
の軽量化が可能であり、しかもハロゲンランプを使用し
た場合よりも発熱量を遙かに小さくすることができるの
で、部品の配置スペースの削減による小型・軽量化が可
能であるという効果を奏する。
射照明光源が半導体発光素子から構成されるので、光源
の軽量化が可能であり、しかもハロゲンランプを使用し
た場合よりも発熱量を遙かに小さくすることができるの
で、部品の配置スペースの削減による小型・軽量化が可
能であるという効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施例に係る画像プローブの外観
を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２】 同画像プローブの図１（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図である。
断面図である。
【図３】 同画像プローブに使用されるシャーシの断面
図である。
図である。
【図４】 同画像プローブに使用される落射照明光源を
示す図である。
示す図である。
【図５】 同画像プローブに使用されるリング照明光源
を示す側方部分断面図（ａ）及び下方平面図（ｂ）であ
る。
を示す側方部分断面図（ａ）及び下方平面図（ｂ）であ
る。
【図６】 同画像プローブが装着されるプローブヘッド
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】 同画像プローブの制御回路を示すブロック図
である。
である。
【図８】 本発明の他の実施例に係る画像プローブの外
観を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
観を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
１…画像プローブ、１１…本体部、１２…マウント部、
１３…リング照明光源、１４，１６…コネクタ、１５…
シャンク部、２１…前カバー、２２…後カバー、２３…
シャーシ、２４…対物レンズ、２５…ハーフミラー、２
６…撮像レンズ、２７…ＣＣＤカメラ、２８…落射照明
光学ユニット、２９…結合光学ユニット、３１…落射照
明光源。
１３…リング照明光源、１４，１６…コネクタ、１５…
シャンク部、２１…前カバー、２２…後カバー、２３…
シャーシ、２４…対物レンズ、２５…ハーフミラー、２
６…撮像レンズ、２７…ＣＣＤカメラ、２８…落射照明
光学ユニット、２９…結合光学ユニット、３１…落射照
明光源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 憲嗣 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2H052 AC04 AC27 AC33 AD37 AF14
Claims (12)
- 【請求項１】 ワークを撮像してその画像データを出力
する固体撮像素子と、 この固体撮像素子に前記ワークの画像を結像させる撮像
光学系と、 前記ワークを落射照明するための照明光を発生させる半
導体発光素子からなる落射照明光源と、 この落射照明光源からの照明光を前記撮像光学系に合流
させて前記撮像光学系を介して前記ワークに導く照明光
学系と、 これら固体撮像素子、撮像光学系、落射照明光源及び照
明光学系を所定の位置関係を保ったまま支持するシャー
シと、 これらを収容するカバーとを備え、 三次元測定機に測定プローブとして取付可能な画像プロ
ーブ。 - 【請求項２】 前記撮像光学系は、前記ワークの近傍に
配置される対物レンズと、前記固体撮像素子の近傍に配
置される撮像レンズと、これら対物レンズと撮像レンズ
との間に光軸に対して斜めに配置されたハーフミラーと
を備え、 前記照明光学系は、前記落射照明光源からの照明光を前
記撮像光学系のハーフミラーに導いて前記撮像光学系と
合流させるものであることを特徴とする請求項１記載の
画像プローブ。 - 【請求項３】 三次元測定機のプローブヘッドに着脱自
在に装着されると共に、前記プローブヘッドへの着脱に
よって前記落射照明光源及び固体撮像素子への入出力信
号及び電源が接続又は切り離しされるコネクタ機能を有
するマウント部を備えてなることを特徴とする請求項１
又は２記載の画像プローブ。 - 【請求項４】 三次元測定機のプローブヘッドに着脱自
在に装着されるシャンク部と、 前記落射照明光源及び固体撮像素子への入出力信号及び
電源と接続するためのコネクタと を備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載の画
像プローブ。 - 【請求項５】 前記撮像光学系を取り囲むように配置さ
れ、前記撮像光学系の周囲から前記ワークを照射する半
導体発光素子からなるリング照明光源を備え、 前記落射照明光源と前記リング照明光源とを選択的に、
又は同時に照明可能に構成してなることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項記載の画像プローブ。 - 【請求項６】 前記落射照明光源及び／又は前記リング
照明光源は、前記固体撮像素子の撮像時にのみ点灯され
るものであることを特徴とする請求項５記載の画像プロ
ーブ。 - 【請求項７】 前記落射照明光源及び／又はリング照明
光源からの照明光は、拡散板を介して前記ワークを照明
するものである請求項１〜６のいずれか１項記載の画像
プローブ。 - 【請求項８】 前記落射照明光源及び／又はリング照明
光源は、複数の半導体発光素子から構成されることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の画像プロー
ブ。 - 【請求項９】 前記複数の半導体発光素子は、一括又は
ブロック毎若しくは各々独立に点灯／消灯又は明るさ制
御されるものであることを特徴とする請求項８記載の画
像プローブ。 - 【請求項１０】 前記落射照明光源及び／又は前記リン
グ照明光源は、カートリッジ化されたものであることを
特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の画像プロ
ーブ。 - 【請求項１１】 前記シャーシ及び／又は前記カバー
は、マグネシウム合金で形成されたものであることを特
徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の画像プロ
ーブ。 - 【請求項１２】 重量が５００グラム以下であることを
特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の画像プ
ローブ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34033199A JP2001154098A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 画像プローブ |
| US09/708,535 US6621065B1 (en) | 1999-11-30 | 2000-11-09 | Imaging probe |
| GB0027927A GB2360843B (en) | 1999-11-30 | 2000-11-15 | Imaging probe |
| DE10057737.7A DE10057737C5 (de) | 1999-11-30 | 2000-11-22 | Bilderzeugungssonde |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34033199A JP2001154098A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 画像プローブ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005133940A Division JP4588525B2 (ja) | 2005-05-02 | 2005-05-02 | 画像プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001154098A true JP2001154098A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18335925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34033199A Pending JP2001154098A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 画像プローブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6621065B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001154098A (ja) |
| DE (1) | DE10057737C5 (ja) |
| GB (1) | GB2360843B (ja) |
Cited By (4)
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| JP2007151035A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Nidec Copal Corp | 撮像装置 |
| JP2011526375A (ja) * | 2008-05-19 | 2011-10-06 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 光学検査プローブ |
| CN112835192A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-05-25 | 浙江未来技术研究院(嘉兴) | 一种面向手术显微镜的立体图像互补增强装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9536124B1 (en) | 2003-10-24 | 2017-01-03 | Cognex Corporation | Integrated illumination assembly for symbology reader |
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| US9063323B2 (en) * | 2009-10-19 | 2015-06-23 | Pixar | Super light-field lens and image processing methods |
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| US9113023B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-08-18 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with spectroscopic energy detector |
| DE102009057101A1 (de) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Faro Technologies, Inc., Lake Mary | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
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| US9163922B2 (en) | 2010-01-20 | 2015-10-20 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machine with distance meter and camera to determine dimensions within camera images |
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