JPH04194703A - 光学接触法による接触面の面積、形状等の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として、ゴム、合成樹脂（プラスチックシー
ト）、紙、布、液体又は半固体、或いは食品等の測定対
象物の接触面積、形状、又は周囲長や重心等の特徴量を
計測するための光学接触法に基く接触面の解析測定装置
に関するものである。

（従来の技術） 従来に於いては、第７図に示す如く、透明又は半透明ガ
ラス板１の下面ＩＡに測定対象物２を接触せしめて、上
方向から適宜光りを照射してその反射光ＬＲを写真撮影
するか、又はＣＣＤカメラ３によって画像処理すること
で、その接触面積、形状等を解析したり、又は直接前記
ガラス板ｌに目盛４を刻設表示せしめることで目視にて
計測したりするものがあった。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術に依れば、透明又は半透明ガラス板を使用し且
つ外部上方向から光を照射してその反射光を写真撮影又
はＣＣＤカメラによる画像処理を行なったりする為、そ
のコントラストが採れ難く、精度の良い測定が出来ない
欠点があった。

又、目盛板直視の場合にはガラス板の厚みに対応する屈
折効果によって視認位置により誤差が大となる欠点もあ
った。

而して、本発明は従来技術の有する問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とする処は測定対象物の接触
面の明度を向上せしめることによって１画像処理の精度
を上げることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に於ける測定装置は
透明又は半透明ガラス板の一端縁から内部に開口角が略
５０°〜６０°となるように幅の広い光を導光せしめ、
ガラス板の内側境界面に対して入射角を略５５°〜６０
°になるようにしてガラス内から空気中に対する光の臨
界角（略４２°）以トに設定して多重全反射せしめ、ガ
ラス板の反対側端縁から射出させるような光導入部を該
ガラス板に付設せしめることによって、前記ガラス板の
下面に測定対象物を接触させた際に、ガラス内から空気
中への一部侵入光によるエパネッセント波のために物体
の接触面で乱反射せしめられ、これによって接触部分の
明度を向上せしめたものである。

（作　用） ガラス板の下面に物体を接触させると、全反射の反射率
は１であるが、空気中にもガラス板境界面かられずかの
深さ、つところまで−光が侵入する二／くネツセント波
の為に、接触している部分には光があたり、この為、光
が物体の接触面で乱反射するのでその部分を明るく視る
ことが出来る。

（実施例） 次いで、実施例について図面（第１図乃至第６図）を参
照して説明する。

１０は光学接触法による接触面測定装置本体で、受光部
としての画像処理部１１と、被測定部としての解析ステ
ージ１２とから成っている。

前記解析ステージ１２は透明又は半透明ガラス板１３の
一側端縁１３Ａに光ファイバー等の導光部材１４の一端
１４Ａをナキ細して光導入部と成し、幅の広い光を開口
角（ＮＡ）が略５０°〜６０°となる如く導光せしめガ
ラス板１３内部に導入すべく成しである。　然る時、光
導入部から不要な光が外部へ漏れないように設置するこ
とが必要である。

１５は前記導光部材１４の他端１４Ｂに接続せしめた光
源であり、例えば／＼ロゲンランブ等を採用して（Ｘる
。　然る時、ガラス板１３内から空気中に対する光の臨
界角は略４２°であり、前記開口角の光は内側境界面に
対しては入射角が５５°〜６０°にな乙ので全反射する
。

而して、ガラス板１３の一側端縁１３Ａに導入された光
はその内部にて全反射を繰り返してゆき、反対側の端縁
１３Ｂから外へ射出してゆくこととなる（第１図参照）
、　然る際、ガラス板１３のステージ上面Ｐから外部へ
はほとんど光が漏れないので、受光部としての画像処理
部１１は何も感知しない。

次いで、前記ガラス板１３のステージ下面Ｑに被測定対
象物Ｓとしての物体を接触せしめた場合、光源の波長に
比例してガラス板１３内部境界面から空気中へわずかの
深さのところまで光が侵入している（エパネッセント波
）為、接触している部分に光があたり、この結果、物体
の接触面にて乱反射を生じ、その部分が明るく視えるこ
ととなる。

例えば、被測定対象物Ｓのガラス板１３に接触している
個所の物体表面に凹凸がある場合には第２図及び第３図
に示す如く接触している所だけ乱反射する為に、光の点
の集団となり光斑点となる。

具体的な応用例としては半固体乃至液体等の粘性測定器
に採用した場合、第４図に示す如く半固体状の試料とし
ての被測定対象物Ｓを基板に上に載置し、その上にガラ
ス板１３を接触せしめて、一定の圧力Ｆｃで押さえる。

　この時、被測定対象物Ｓがガラス板１３に押されて平
面状に広がって行く変形度合を光学接触法により測定出
来る（第５図参照）。

又、本装置によって、被測定対象物Ｓの周囲長や重心等
も知ることが出来る。

次いで、前記受光部としての画像処理部１１の手順につ
いて述べる。

具体的な画像処理手段としては直接写真撮影したり、目
視によって解析しても良いが、本発明では特に固体撮像
デバイスとしてＭＯＳ型又はＣＣＤ型の内、ＣＣＤ　（
電荷転送デバイス）型の撮像素子を画像入力装置として
組み込んだＣＣＵカメラ２０を例にとって説明する（第
２図参照）。

先ず、ガラス板１３のステージ上面Ｐ上に、成る間隔を
おいてＣＯＤカメラ２０を設置し、ステージ上面Ｐから
の乱反射光を画像信号として取り込む。

次いで、これをデジタル信号に変換してコンピューター
（ＣＰＵ）に取り込む。

然る時、ガラス板１３のステージ下面Ｑに被測定対象物
Ｓが接触している部分が明るく写ることとなる（第６図
（ａ）参照）。

然る際、画像メモリーには画素（横５１２×縦５１２分
割）ごとに明るさを、一つのメモリーに記憶するように
なっており、取り込んだ画像は明るさが５１ｚ段階に分
けられる。　この画像の成る一部（中央の１ライン）を
抽出すると第６図（ｂ）の如くなる。　ここで、白黒の
みの２値画像に変換するのであるが、この処理を行うと
斑点模様になってしまうので、この明るい部分の凹凸を
なくすために平均化処理を行う、　然る時、この処理を
行なった結果は第６図（Ｃ）の如く全体がなめらかな画
像となる。

次に前記２値化処理を行ない、成るしきい値Ａを境界線
にして、それより上のデータを１に、下のデータをＯと
２種類の値に変換する（第６図（ｄ）参照）。　然る後
、明るい部分の画素数を合計し基準面積と比較すること
によって、ガラス接触面の面積形状等を求めることが出
来る。

（発明の効果） 而して、本発明は下記の如き効果を奏する。

特に、ガラス板の側面端縁から光を導入せしめ、被測定
対象物がステージ下面に接触している所を乱反射光源と
したので、接触面の明度を高めることが出来、画像処理
の精度を向上することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は本発明装置の光導入の態様を示す概略図、第２図は
同じく測定時の概略図、第３図は同じく測定時の側面図
、第４図乃至第５図は応用例を示す側面図乃至平面図で
ある。　第６図（ａ）乃至（ｄ）は画像処理手順を説明
する図である。 第７図は従来技術を示すものである。 １２・−・解析ステージ　　１４・・・導光部材１３・
譬拳ガラス板　　　　１５・・・光源特許出願人　　株
式会社東洋精機製作所第　２　に 第　５　図 第　１１　　　凶 第　６　ＩＡ（α） 第　６　図（シ） ｔＡ６　　凶（挾）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）接触面の解析ステージ１２としての透明又は半透
   明ガラス板１３の一側端縁１３Ａに、光源１５からの導
   光部材１４を対向せしめて幅広の光導入部と成すと共に
   、導入された光をガラス板１３内にて繰り返し全反射せ
   しめて、反対側の端縁１３Ｂから射出せしめた光学接触
   法による接触面の面積、形状等の測定装置
2. （２）前記光源１５がハロゲンランプであり、且つ導光
   部材１４が光ファイバーである請求項１記載の光学接触
   法による接触面の面積、形状等の測定装置