JP2008261721A - 光学式測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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光学式測定装置を提供する。
【解決手段】基準線を有するスクリーン１１と、移動可能な載物台１２と、載物台１２の移動量を検出する検出手段１２１と、載物台１２に載置された測定対象物の光学画像をスクリーン上に結像させる第１結像手段１３および第２結像手段１４と、光学画像を記録する記録手段１７１と、を備える光学式測定装置１であって、第１結像手段１３は、光学画像を撮像する撮像手段と、撮像手段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と、出力手段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と、を備え、記録手段１７１は、出力手段が出力した画像データを記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、載物台に載置された測定対象物の光学画像をスクリーン上に結像させる光学式測定装置に関する。

載物台に載置された測定対象物に照明光を照射し、その測定対象物からの透過光または反射光をスクリーン上に拡大結像し、このスクリーン上に拡大結像された光学画像から測定対象物の寸法や形状等を測定する投影機等の光学式測定装置が知られている。

例えば、載物台にニ軸のリニアエンコーダ等を備える投影機においては、スクリーン上に結像された測定対象物の光学画像の測定対象部（例えば、エッジ部）をスクリーン上の基準点に合わせ、その時の載物台の二次元座標を読み取ることで、測定対象物の寸法や形状等を測定することができる。

このような光学式測定装置において、光学画像を記録したい場合、一般に、銀塩カメラやデジタルカメラ等の撮影装置によって、光学画像を結像しているスクリーンをそのまま撮影する方法が採用されている。
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。

特開平５−２６４２１６号公報

しかし、カメラ等の撮影装置を使用する方法においては、撮影装置の機種、照明、撮影方法等の条件や撮影者の違いによって、記録される画像に差異が発生するおそれがある。また、撮影にあたって、光学式測定装置とは別に、カメラ等の撮影装置を用意する必要があり、作業が煩雑になるおそれがある。
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。

本発明の目的は、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光学式測定装置を提供することである。

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することを特徴とする。

本発明によれば、第１結像手段の撮像手段が撮像した測定対象物の光学画像を、出力手段がデジタル形式の画像データとして出力する。投影手段は、この画像データに基づいて光学画像をスクリーンに投影し、記録手段は、画像データを記録する。
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。

画像データの記録は、光学式測定装置に設けられた記録手段により実施されるので、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い。また、特許文献１のように、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ないので、写真撮影装置によって投影手段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。

また、本発明によれば、切換手段を用いて選択した第１結像手段および第２結像手段のいずれかにより、光学画像をスクリーン上に結像させることができる。
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。

第１結像手段を用いる場合、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。

本発明において、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が好ましい。

このような構成によれば、投影手段が、光源から照射され液晶パネルに反射または液晶パネル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に投影する。
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。

本発明において、光学式測定装置は、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が好ましい。

このような構成によれば、演算部は、画像データと、検出手段が検出した載物台の移動量と、に基づいて測定対象部の位置情報を算出する。そして、複数の測定対象部の位置情報から、測定対象物の寸法や形状等を求めることができる。
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。

本発明において、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が好ましい。

このような構成によれば、情報画像作成部が、測定に関する情報を表示する情報画像を作成し、出力手段が、情報画像と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。そして、第１結像手段が、情報画像および光学画像をスクリーン上に結像させる。
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。

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挙げられる。
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。

本発明において、光学式測定装置は、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かう光路上に設けられたハーフミラーを備え、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が好ましい。

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。

本発明において、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か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が好ましい。

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。

以下、本発明に係る光学式測定装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
［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。

本体１０は、載物台１２を有する基部１０１と、基部１０１の上面一端部に設けられた胴部１０２と、胴部１０２の正面上部に設けられた頭部１０３と、から構成される。

スクリーン１１は、本体１０の頭部１０３の前面に設けられ、目視で測定を行う際の基準線である十字線１１１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。

載物台１２は、本体１０の基部１０１の上面に、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動可能に設けられ、それぞれの方向への載物台１２の移動量を検出する検出手段１２１として、三つのリニアエンコーダ１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃを内蔵している。
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、第１結像手段１３、第２結像手段１４、切換手段１５および照明手段１８の概略構成を示す。なお、図２では、載物台１２等の構成の表示を省略している。
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。

撮像手段１３１は、本体１０の頭部１０３の下面に設けられたカメラ部１３１Ａであり、撮像レンズと、撮像レンズの上部に設けられた撮像素子と、を有する。撮像素子としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等が挙げられる。
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、本体１０の頭部１０３内部の下方に設けられ、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表示する液晶パネル１３３Ａと、液晶パネル１３３Ａに光を照射する光源１３３Ｂと、を備える。
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。

第２結像手段１４は、後述する照明手段１８から照射され測定対象物に反射した光をスクリーン１１に投影する投影レンズ１４２を備える。
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。

切換手段１５は、撮像手段１３１および投影レンズ１４２の位置を転換可能に支持する支持部１５１と、投影手段１３３または投影レンズ１４２からハーフミラー１０４への光の照射を停止させる停止手段１５２と、を備える。

支持部１５１は、本体１０の頭部１０３の下面に設けられ、ハーフミラー１０４に対向する開口部を有する略筒状の固定部材１５３と、固定部材１５３に支持された略円盤状の回転部材１５４と、を備える。
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。

停止手段１５２は、投影手段１３３の光源１３３Ｂへの給電状態を制御する給電回路１５２Ａと、支持部１５１の回転部材１５４（１５２Ｂ）と、により構成される。
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。

なお、撮像手段１３１が固定部材１５３の下方に位置するとき、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からハーフミラー１０４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（１５２Ｂ）は、停止手段１５２としての役割を果たしていることになる。

照明手段１８は、本体１０の胴部１０２前面に設けられ撮像手段１３１または投影レンズ１４２に向かって略水平に光を照射する光源１８１と、撮像手段１３１および投影レンズ１４２の内部に設けられたハーフミラー１８２、１８３と、を備える。
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、図１に示すように、ディスプレイ１７２と、操作ボタン１７３とを有する。ディスプレイ１７２は、例えば、検出手段１２１が検出した載物台１２の移動量等の簡単なデータを表示する。操作ボタン１７３は、測定に関する各種の操作を実施する手段である。
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。

図３に、第１結像手段１３および操作端末１７の概略構成を示す。
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。

一方、操作端末１７は、光学画像を記録する記録手段１７１と、測定対象物の測定対象部の位置情報を算出する演算部１７５と、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１７６と、を備える。

記録手段１７１は、出力手段１３２から出力された画像データを、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。記録媒体は、操作端末１７に内蔵されるものであってもよく、外付けで設けられるものであってもよい。

また、記録手段１７１は、過去に記録された画像データを読み込み、出力手段１３２を介して投影手段１３３に出力することができる。この場合、投影手段１３３は、過去に記録された画像データに基づく光学画像を、現在の光学画像と合わせてまたは単独で、スクリーン１１に投影する。
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。

演算部１７５は、出力手段１３２から出力された画像データと、検出手段１２１が検出した載物台１２の移動量と、に基づいて測定対象部の位置情報を算出する。そして、複数の測定対象部の位置情報から、測定対象物の寸法や形状等を求める。
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。

算出された測定対象部の位置情報は、記録手段１７１および情報画像作成部１７６に出力される。
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。

情報画像作成部１７６は、測定に関する情報を表示する情報画像を作成する。
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。

これに対し、出力手段１３２は、情報画像作成部１７６が作成した情報画像と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。そして、投影手段１３３が、情報画像および光学画像をスクリーン上に結像させる。
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。

なお、記録手段１７１は、測定に関する情報および情報画像を、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、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。

［光学式測定装置の動作］
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。

［第１結像手段を用いた測定］
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。

一方、撮像手段１３１は、測定対象物の光学画像を連続的に撮像し、出力手段１３２は、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。
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。

続いて、図１において、載物台１２を移動してスクリーン１１上に結像された測定対象物の光学画像の測定対象部を、十字線１１１の交点まで移動させる。
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。

また、演算部１７５を用いて、測定対象部の位置情報を求めることもできる（図１〜図３参照）。
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。

そして、操作ボタン１７３によって記録手段１７１を操作すれば、測定中の任意のタイミングで、その時の光学画像の画像データを記録することができる。

［第２結像手段を用いた測定］
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。

すると、照明手段１８の光源１８１から照射された光が、投影レンズ１４２に設けられたハーフミラー１８３を介して、測定対象物に照射される。
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。

続いて、図１において、載物台１２を移動してスクリーン１１上に結像された測定対象物の光学画像の測定対象部を、十字線１１１の交点まで移動させる。
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。

［第１実施形態の作用効果］
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。

(２) 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、を用いて光学画像を表示するので、スクリーン１１を大型化するだけで光学画像の表示サイズを大きくすることができ、表示サイズの大型化を容易かつ安価に達成することができる。
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。

(３)投影手段１３３が液晶パネル１３３Ａを用いているので、高精細な光学画像をスクリーン１１に投影することができるとともに、装置構成の単純化および省電力化を図ることができる。

(４) 演算部１７５により測定対象部の位置情報を算出することができ、複数の測定対象部の位置情報から、測定対象物の寸法や形状等を求めることができる。
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。

(５) 情報画像作成部１７６が作成した測定に関する情報を表示する情報画像を、光学画像と合わせてスクリーン１１上に結像させることができるので、作業者は、スクリーン１１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。

(６) 切換手段１５を用いて選択した第１結像手段１３および第２結像手段１４のいずれかにより、測定対象物の光学画像をスクリーン１１上に結像させることができる。
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。

(７) ハーフミラー１０４と停止手段１５２とを用いた単純な構成により、第１結像手段１３と第２結像手段１４との切換を実現することができる。

(８) 記録手段１７１が、過去に記録された画像データを読み込み、出力手段１３２を介して投影手段１３３に出力することができるように構成したので、スクリーン１１に、過去に記録された画像データに基づく光学画像を、現在の光学画像と合わせてまたは単独で投影することができる。
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。

［第２実施形態］
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。

［光学式測定装置の構成］
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。

本実施形態において、第１結像手段１３の投影手段１３３は、図４に示すように、第２結像手段１４の投影レンズ１４２から前記スクリーンへ向かう光路Ｌから外れた待機位置Ａに設けられる。

切換手段１５は、投影手段１３３を待機位置Ａと投影位置Ｂとの間で移動させる移動手段１５５と、第２結像手段１４からスクリーン１１への光の照射を停止させる停止手段１５６と、投影手段１３３の光源１３３Ｂへの給電状態を制御する給電回路１５７と、を備える。

移動手段１５５は、図示しない駆動機構により、投影手段１３３を待機位置Ａと投影位置Ｂとの間で移動させる。
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。

移動手段１５５は、支持部１５１の回転部材１５４の回転に連動して投影手段１３３を移動させる。
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。

停止手段１５６は、支持部１５１の回転部材１５４（１５６Ａ）により構成され、投影手段１３３が投影位置Ｂにある場合、第２結像手段１４からスクリーン１１への光の照射を停止させる。
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。

給電回路１５７は、支持部１５１の回転部材１５４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からスクリーン１１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からスクリーン１１へ光を照射する。

［光学式測定装置の動作］
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。

［第１結像手段を用いた測定］
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。

すると、移動手段１５５は、投影手段１３３を投影位置Ｂに移動させ、給電回路１５７は、光源１３３Ｂに給電して投影手段１３３からスクリーン１１へ光を照射する。
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。

続いて、図１において、載物台１２を移動してスクリーン１１上に結像された測定対象物の光学画像の測定対象部を、十字線１１１の交点まで移動させる。
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。

［第２結像手段を用いた測定］
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。

すると、移動手段１５５は、投影手段１３３を待機位置Ａに移動させ、給電回路１５７は、光源１３３Ｂへの給電を停止して投影手段１３３からスクリーン１１への光の照射を停止させる。
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。

続いて、図１において、載物台１２を移動してスクリーン１１上に結像された測定対象物の光学画像の測定対象部を、十字線１１１の交点まで移動させる。
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。

［第２実施形態の作用効果］
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。

（９）移動手段１５５と停止手段１５６とを用いた単純な構成により、第１結像手段１３と第２結像手段１４との切換を実現することができる。

（１０）ハーフミラー１０４を介さずに、スクリーン１１に光学画像が投影されるので、前述の第１実施形態に比べて、スクリーン１１に表示される光学画像の明るさを向上することができる。

［変形例］
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。

（i）第１実施形態において、ハーフミラー１０４および投影手段１３３の配置は、図２に示す位置に限定されない。
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。

また、第１実施形態において、例えば、ハーフミラー１０４の代わりに、回転部材１５４の回転に連動して移動され、撮像手段１３１が固定部材１５３の下方に位置したときに、ハーフミラー１０４と同様の位置に配置される全反射ミラーを設けてもよい。
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。

（ii）第２実施形態において、本体１０の頭部１０３内部の上方を待機位置Ａ、本体１０の頭部１０３内部の略中心付近を投影位置Ｂとする構成を例示したが、これに限らない。
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。

（iii）前述の各実施形態において、操作端末１７が外付けで設けられる構成を例示したが、これに限定されない。
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。

（iv）前述の各実施形態において、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に投影する構成の投影手段１３３を例示したが、これに限らない。
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。

また、例えば、微少なミラーを多数備えそれぞれのミラーの傾きによって明るさを制御するＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて画像を投影するＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を投影手段１３３としてもよい。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。さらに、寿命のある液晶と比べて経年劣化が少なく、黒画像に光が入り込みにくい、画像格子が目立ちにくい、残像や焼き付きが発生しにくい等の利点がある。

（v）前述の各実施形態において、いわゆる落射照明である照明手段１８を例示したが、これに限定されない。
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。

（vi）前述の各実施形態において、回転部材１５４が撮像手段１３１および投影レンズ１４２の位置を転換可能に支持する構成を例示したが、これに限定されない。
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。

本発明は、測定対象物の寸法や形状等を測定する光学式測定装置として利用できる。

本発明の第１実施形態に係る光学式測定装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る光学式測定装置の第１結像手段、第２結像手段および切換手段の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る光学式測定装置の第１結像手段および操作端末の概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光学式測定装置の第１結像手段、第２結像手段および切換手段の概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光学式測定装置の第１結像手段、第２結像手段および切換手段の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る光学式測定装置の概略正面図である。

符号の説明

１ 光学式測定装置
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 (6)

1. 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する
   ことを特徴とした光学式測定装置。
2. 請求項１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。
3. 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。
4. 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、
   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。
5. 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、
   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かう光路上に設けられたハーフミラーを備え、
   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。
6. 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、
   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か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。

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