JPH05288998A - 計測用ファイバスコープ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被検物の画像をファイバスコープ１で伝送
し、これをテレビカメラ４で撮像して得られる画像デー
タを解析処理することによって被検物の寸法等を計測す
る計測用ファイバスコープ装置であって、ファイバスコ
ープ１の対物レンズ系としてズームレンズ３を用い、ズ
ームレンズ３の可動変倍レンズ３ｂを移動せしめるモー
ター７と、モーター７の回転量を測定するエンコーダ９
を設ける。 【効果】 被検物を所望の倍率で撮像することができる
とともに、その倍率の変化量を容易にかつ高精度に認識
することができる。単一の対物レンズ系が有する視野内
で、各種の形状の被検物に対して、任意の大きさの部位
を容易にかつ高精度に計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被検物の画像をファイバ
スコープで伝送し、これをテレビカメラで撮像して得ら
れる画像データを解析処理することによって被検物の計
測を行う計測用ファイバスコープ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検物の寸法等を計測する方
法として、被検物をテレビカメラで撮像し、得られる画
像データを解析処理する方法が行われている。そして、
高温、低温、あるいは放射線環境下など、テレビカメラ
を持ち込んで撮像できない場所ではファイバスコープを
用いて画像をテレビカメラへ伝送する方法が行われてい
る。図４に従来の計測用ファイバスコープ装置の例を示
す。この装置はファイバスコープ１、テレビカメラ４、
モニター用ディスプレー５、および画像処理装置６から
概略構成されている。ファイバスコープ１はイメージフ
ァイバ２の先端に対物レンズ１０を装着してなるもの
で、この対物レンズ１０によって被検物の像がこれに続
くイメージファイバ２端面に結像され、その画像はイメ
ージファイバ２によってテレビカメラ４へ伝送される。
さらに画像はテレビカメラ４で撮像され、モニター用デ
ィスプレー５に映像が表示されるとともに、テレビカメ
ラ４から得られる画像データが画像処理装置６で解析処
理されて計測値が得られる。

【０００３】この画像データの解析処理方法としては各
種の手法があるが、例えば寸法の計測の場合には以下の
ようにして行うことができる。まず図５（ａ）に示すよ
うに、画像データを取り込んだ画面中でこの画面の垂直
方向に計測ラインを定める。この計測ラインは、長さを
計測しようとする部位（図中符号Ｃで示す）の両端を結
ぶ直線と一致するように定められる。次いで、この計測
ライン上における輝度を解析して、図５（ｂ）に示すよ
うな濃淡断面データを得る。図５（ｂ）は計測ライン上
における明るさの分布を示すもので、横軸は計測ライン
上の位置、縦軸は輝度を示す。さらに、予め輝度のしき
い値を設定しておき、このしきい値によって切り取られ
る計測ラインの長さを画素数として計測する。例えば、
この濃淡断面で得られる最大輝度と最小輝度の範囲内の
ｘ％（ｘは１００以下の任意の正の数）に相当する輝度
をしきい値として設定して、このしきい値よりも大きい
輝度を示す部位（Ｃ）の画素数をカウントする。あるい
はしきい値よりも小さい輝度を示す部位の画素数をカウ
ントすることもできる。そして、得られた計測値に１画
素当たりの実寸長に相当する変数を乗じることによっ
て、しきい値によって切り取られた長さ（Ｃ）を実寸値
に換算する。このようにして被検物の寸法を計測するこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では対物レンズの焦点距離が一定であるため、この
対物レンズと被検物との距離を固定した際に、得られる
画像の大きさ、輝度は一定のものとなる。このことによ
り、例えば図２（ａ）に示すように、一部分に凹部を有
する立体など被検物の形状によっては濃淡断面が複雑な
形状を示し、上記の解析処理方法では例えば図中、
（Ａ）および（Ｂ）で示すような、大きさの異なる複数
の部位を同時に計測することができないという問題があ
った。そして計測を行うためには、異なる部位を計測す
る際に対物レンズを焦点距離が異なるものに交換する、
あるいは対物レンズと被検物との距離を変化させる等、
画像の大きさや輝度の分布等を変化させるための操作が
必要であった。そして、これらの操作に伴ってしきい値
の設定や、１画素当たりの実寸長に相当する変数など
を、新たにプログラミングする必要が生じ、手間と時間
を要するという不都合があった。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、任意の形状の被検物に対して、所望の部位の計測を
容易に行うことができるようにした計測用ファイバスコ
ープ装置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】本発明の計測用ファイバ
スコープ装置は、対物レンズ系としてズームレンズを用
いたファイバスコープと、該ズームレンズの可動変倍レ
ンズを移動せしめるアクチュエーターと、該可動変倍レ
ンズの移動量を測定するエンコーダと、上記ファイバス
コープで伝送された画像を撮像するテレビカメラと、上
記エンコーダの出力信号および上記テレビカメラの映像
信号を解析処理する画像処理装置を具備してなることを
前記課題の解決手段とした。

【０００７】

【作用】本発明の計測用ファイバスコープ装置は、ファ
イバスコープの対物レンズ系としてズームレンズが用い
られているので、対物レンズと被検物との距離を変化さ
せることなく、また対物レンズを交換することなく画像
の大きさを自在に変化させることができる。したがっ
て、被検物に対して、所望の部位を所望の倍率で撮像し
た画像を容易に得ることができる。また、ズームレンズ
を構成する可動変倍レンズをアクチュエーターで移動せ
しめ、かつこの可動変倍レンズの移動量をエンコーダで
測定するので、これによってズームレンズの焦点距離の
変化量を認識することができる。したがって、エンコー
ダの出力信号を画像処理装置で画像の倍率の変化量とし
て認識することができ、画像データを解析処理する際に
画面のスケールを精度よく決定することができる。この
ようにして被検物の所望の計測部位に応じて、これを適
宜の倍率に拡大あるいは縮小して撮像し、その画像デー
タを解析処理して容易にかつ高精度に計測を行うことが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発
明の計測用ファイバスコープ装置の一実施例を示したも
のであって、（ａ）は装置の概略構成図、（ｂ）は対物
レンズ系の拡大一部断面図である。図中符号１は、イメ
ージファイバ２の先端に対物レンズ系としてズームレン
ズ３を装着してなるファイバスコープで、４はこのファ
イバスコープ１で伝送された画像を撮像するテレビカメ
ラである。そして、テレビカメラ４で撮像された映像は
モニター用ディスプレー５に表示されるとともに、映像
信号が画像処理装置６に送られ、ここで解析処理され
る。ズームレンズ３は、光軸を共通とする２個の固定レ
ンズ３ａ，３ａと可動変倍レンズ３ｂから構成されてい
る。可動変倍レンズ３ｂは固定レンズ３ａ，３ａの間に
配され、モーター７等の駆動手段よって光軸に沿って移
動可能に設けられている。このモーター７はモーター駆
動部８によって制御されるとともに、その回転量がエン
コーダ９によって測定され、エンコーダ９の出力信号が
画像処理装置６へ送られるように構成されている。

【０００９】このような装置を用いて例えば図２（ａ）
に示すような、一部切欠部を有する直方体であって、切
欠部の形状が前記直方体の１つの長辺を切り取る小さな
直方体である被検物の平面形状を寸法計測した。寸法の
計測部位は、切欠を有する面であるコ字状面の、長辺の
長さ（Ａ）と、長辺を切り取った長さ（Ｂ）とした。ま
ず、図２（ａ）に示すような被検物のコ字状面全面の画
像が得られるように、ファイバスコープ１のズームレン
ズ３と被検物との距離を固定するとともに、ズームレン
ズ３の焦点距離を設定して、このとき得られる画像倍率
を標準倍率とした。この状態でファイバスコープ１で被
検物の画像を伝送し、テレビカメラ４で撮像した。この
とき、映像がディスプレー５に表示されてモニターされ
るとともに、映像信号が画像処理装置６へ送られる。そ
して画像処理装置６で映像信号を解析処理することによ
って、コ字状面の長辺の長さ（Ａ）を計測した。

【００１０】続いて図３（ａ）に示すような、コ字状面
の長辺部分が撮像範囲外とされ、切欠部が拡大された画
像が得られるように、モーター７を駆動してズームレン
ズ３の可動変倍レンズ３ｂを移動させ、ズームレンズ３
の焦点距離を変化させた。このときモーター７の回転量
はエンコーダ９で測定され、その出力信号が画像処理装
置６に送られる。そして、この拡大画像を先の計測と同
様にしてファイバスコープ１で伝送し、テレビカメラ４
で撮像した。このとき、映像がディスプレー５に表示さ
れてモニターされるとともに、映像信号が画像処理装置
６へ送られる。画像処理装置６には、予め、エンコーダ
９の出力信号により、先の標準倍率を基準とした画像倍
率の変化量を認識して、画面のスケールを決定するよう
にプログラミングをしておく。そして、切欠部を拡大し
て得られた画像データを解析処理することによって、長
辺を切り取った長さ（Ｂ）を計測した。

【００１１】ここで、画像処理装置６における解析処理
方法としては、各種の手法を用いることができるが、例
えば以下のようにして行うことができる。まず図２
（ａ）に示すように、画面中に標準倍率で撮像された画
像データを取り込み、コ字状面を長辺方向と平行に横切
る直線を計測ラインとして定める。次いで、この計測ラ
イン上における輝度を解析して、図２（ｂ）に示すよう
な濃淡断面データをとる。そして、予め、輝度のしきい
値を決定する演算式を設定しておき、これによってしき
い値を決定した後、このしきい値によって切り取られる
計測ラインの長さを画素数としてカウントする。このと
き、コ字状面の長辺の長さ（Ａ）に相当する部位がしき
い値よりも大きい輝度を有する画素数としてカウントさ
れる。得られた画素数に１画素当たりの実寸長に相当す
る変数を乗じることによって、長辺の長さ（Ａ）の実寸
値が得られる。

【００１２】次いで、画面をクリアした後に、図３
（ａ）に示すように画面中に拡大倍率で撮像された画像
データを取り込み、切欠部を被検物の長辺方向と平行に
横切る直線を計測ラインとして定める。次いで、この計
測ライン上における輝度を解析して、図３（ｂ）に示す
ような濃淡断面データをとる。一方、エンコーダの出力
信号により画面のスケールを決定する。先の計測と同様
にして、しきい値を決定した後、このしきい値によって
切り取られる計測ラインの長さを画素数としてカウント
する。このとき、切欠部の長辺を切り取った長さ（Ｂ）
に相当する部位がしきい値よりも小さい輝度を有する画
素数としてカウントされる。得られた画素数に１画素当
たりの実寸長に相当する変数を乗じることによって、長
辺を切り取った長さ（Ｂ）の実寸値が得られる。

【００１３】このようにして、ファイバスコープの対物
レンズ系の焦点距離を変化せしめて撮像し、画像の拡大
あるいは縮小を行うことによって、複雑な形状の被検物
に対しても所望の部位の実寸を極めて容易に計測するこ
とができる。また、本発明の計測用ファイバスコープ装
置を用いて、被検物の実寸を計測するだけでなく、寸法
の検査、形状の判定等、各種の測定を行うことができ
る。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の計測用ファ
イバスコープ装置は、対物レンズ系としてズームレンズ
を用いたファイバスコープと、該ズームレンズの可動変
倍レンズを移動せしめるアクチュエーターと、上記可動
変倍レンズの移動量を測定するエンコーダと、上記ファ
イバスコープで伝送された画像を撮像するテレビカメラ
と、上記エンコーダの出力信号および上記テレビカメラ
の映像信号を解析処理する画像処理装置を具備してなる
ものである。

【００１５】したがって、対物レンズの交換や、被検物
と対物レンズとの距離を変化させる等の煩雑な操作を必
要とせずに、所望の倍率の画像を自在に得ることができ
るとともに、その倍率の変化量を容易にかつ高精度に認
識することができる。よって、単一の対物レンズ系が有
する視野内で、各種の形状の被検物に対して、任意の大
きさの部位を容易にかつ高精度に計測することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の計測用ファイバスコープ装置の一実
施例を示すもので、（ａ）は装置の概略構成図、（ｂ）
は対物レンズ系の拡大一部断面図である。

【図２】 本発明の計測用ファイバスコープ装置におけ
る画像解析処理の例を示す説明図で、（ａ）は標準倍率
での画像データを取り込んだ状態の処理画面、（ｂ）は
計測ラインにおける濃淡断面をそれぞれ示すものであ
る。

【図３】 本発明の計測用ファイバスコープ装置におけ
る画像解析処理の例を示す説明図で、（ａ）は拡大倍率
での画像データを取り込んだ状態の処理画面、（ｂ）は
計測ラインにおける濃淡断面をそれぞれ示すものであ
る。

【図４】 従来の計測用ファイバスコープ装置の例を示
す概略構成図である。

【図５】 従来の計測用ファイバスコープ装置における
画像解析処理の例を示す説明図で、（ａ）は画像データ
を取り込んだ状態の処理画面、（ｂ）は計測ラインにお
ける濃淡断面をそれぞれ示すものである。

【符号の説明】

１…ファイバスコープ、３…ズームレンズ、３ｂ…可動
変倍レンズ、４…テレビカメラ、６…画像処理装置、７
…モーター（アクチュエーター）、９…エンコーダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズ系としてズームレンズを用い
   たファイバスコープと、該ズームレンズの可動変倍レン
   ズを移動せしめるアクチュエーターと、該可動変倍レン
   ズの移動量を測定するエンコーダと、上記ファイバスコ
   ープで伝送された画像を撮像するテレビカメラと、上記
   エンコーダの出力信号および上記テレビカメラの映像信
   号を解析処理する画像処理装置を具備してなることを特
   徴とする計測用ファイバスコープ装置。