JPS6316208A - 表面形状表示方法 - 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」 この発明は、被測定体表面に光波が照射され、その反射
光を検出して被測定体の表面形状を表示する表面形状表
示方法に関するものである。

「従来の技術」 被測定体の表面に光波が照射され、この光波の反射光を
検出して基準軸に対する被測定体表面の形状を測定して
表示する表面形状表示方法が従来から提案されている。

この光波を用いた表面形状表示方法は、医学の分野ある
いは工業界で各種の目的に使用されている。

例えば医学の分野では、最近思春期の女子に多く発生す
る側谷症の診断や検診に、この光波を使用した表面形状
測定方法が使用されている。側９症では、第２図に示す
ように人体の背骨１１が側方に屈曲し、背柱１２のまわ
りに回旋した状態となる。従来の表面形状測定方法によ
り、背柱１２に直角な断面ａ、ｂ、ｃ位置での表面形状
を測定すると、第３図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）のような
表面形状が得られる。これらの表面形状に基づいて側彎
症の診断を行いあるいは治療の効果を検討することがで
きる。

また航空業界では、例えば第・１図に示すような航空機
の機体の一部に対する耐圧試験を、表面形秋夕１１定方
法により行うことができる。

航空機の機体の内外圧差を上昇させながら、第・１図に
示すように軸心１３に直角なａ、ｂ、ｃの断面位置で機
体の表面形状を測定する。第５図（Ａ）（Ｂｌ　（Ｃ）
は、表面形状に変化が認められ始めた内外圧差下で測定
された機体の表面形状を示すものである。

この内外圧差では、ｂとＣ位置で明らかに機体の表面形
状に変化が認められる。この表面形状の変化がある程度
進むと、機体に亀裂が生じて大事故発生の原因となるの
で、機体の表面形状が生じ始めた時の内外圧差と表面形
状の変化の状態をとらえ、機体設計上の資料としなくて
はならな−・。

第１３図は従来使用されている表面形状表示方法に使用
する装置の構成を示すもので、ここでは被測定体１０と
して生体を使用した場合について説明する。

被測定体１０は検査台９上に基準軸８を軸心として位置
され、この検査台９は基台りに固定されている。基台り
に固定された保持腕１５が基準軸８に平行に上方に延長
され、保持腕１５の延長端部が基準軸８方向に直角に屈
曲され屈曲部１６が形成されている。

被測定体ｌＯの表面形状の測定に際しては、被測定体１
０が検査台９上に位置され、検査台９上に位置された被
測定体１０は、屈曲部１６を握りさらに検査台９に取り
付けられている膝当て１７に膝を沿わせた状態で基準軸
８を軸心として直立姿勢を維持する。

基準軸８を中心に回転板１８が回動自在ンて設げられ、
回転板１８には、保持腕１９が基準軸８に平行に取り付
けられ、この保持腕１９にセンサ固定体２０が取り付け
られ、このセンサ固定体２０には光源２１−１．２１−
２・・・・・・と検出器２２とが固定されている。

光源２１−１．２１−２・・・・・・は基準軸８に平行
に互に等間隔で配列され、検出器２２はセンサ固定体２
０に取り付けられ、取り付は状態で検出器２２の被測定
体１０に対しての対向角θが調整可能な構成になってい
る。光源２１−１．２１−２・・・・・及び検出器２２
が取り付けられたセンサ固定体２０は、駆動モータ２３
の駆動によって保持腕１９から出入移動する駆動軸２４
の移動によって基準軸８に平行に移動自在に構成されて
いる。

一方回転、板１８は、回転モータ２５の回動によって基
準軸８を中心に回動自在に構成されている。

光源２１−１．２１−２・・・・・・とじては、例えば
出力が１１ｍｔＬ−ビーム径が２．０朋の光源を発する
高指向性ＬＥＤが使用される。各光源２１−１．２１−
２・・・・・から被」１１定体１０に照射された照射光
の被測定体１００表面での反射光は、検出器２２の受光
面上での受光スポットが一直線上に配列されるよう：て
検出器２２が構成されている。

また、これら゛の受光スポットは、第１３図で照射光２
６−１．２６−２について示すように、光源と被測定体
１０間の距離ｌに応じて、検出器２２の受光面上での配
列線上でその位置が変化するように構成されている。

被測定体１００表面形状を測定するには、図示していな
い電気回路からの電気信号により、回転モータ２５が駆
動されて、回転板１８が基準軸８を中心に回転し、この
回転によってセンサ固定体２０に取り付けられた光源２
１−１．２１−２・・・と検出器２２とが被測定体１０
の廻りに回転する。

回転板１８は被測定体１０の廻りに例えば３，６５°の
単位回動角度ずつ回動し、その回動位置で所定微小時間
の開停止するように駆動される。各単位回動角度の回動
後の所定微小時間の停止時に、光源２１−１．２１−２
・・・・・・が須次励起され、各光源２１−１．２１−
２・・・・・・からの照射光が第１３図において光路２
６−１．２６−２・・・・・・に示すように被測定体１
０の表面に照射され、被測定体１０の表面からの反射光
が検出器２２により項次受光される。

単位回動角度ごとに検出器２２により被測定体１０９七
面からの反射光のデータが取り込まれ、被測定体１０の
全周にわたって複数の測定点（単位回動角度が３．６５
°の場合には測定点１００）での測定が行われる。

このようにして得られた測定データに基づいて、第１３
図に示す光源２１−１．２１−２・・・・・・と被測定
体１０の表面間の距離ｌが測定され、光源２１−１．２
１−２・・・・・・と基準軸８間の距離を示す基準値り
から測定されたぎを減算することにより、基準軸８から
被測定体１００表面の各照射位置までの距離が演算され
る。このようにして得られたそれぞれの演算値に基づい
て、被測定体１０の各光源２１−１．２１−２・・・・
・・の照射位置に対応して複数の表面形状が測定され表
示される。

「発明が解決しようとする問題点」 従来提案されている表面形状測定方法では、測定の結果
得られる表面形状図形を見ても被測定体の特定測定位置
が表面形状図形でどの部分に当たるかが一見してわから
ない。

例えば第３図（Ａ）　（Ｂ）（Ｃ１に示す表面形状図形
で、９曲した背骨がどの位置に存在するかは、図形を見
ただけでははっきりしない。また、第５図（Ａ）　（Ｂ
ｌ　（Ｃ）に示す表面形状図形で、機体の継目部分６５
がどこに位置するかが、図形を見ただけでは不明である
。

このように、例えば側ｑ症の検診を行った医師が、触診
により背骨の彎曲の度合を検知しても、その背骨が表面
形状図形の上でどの位置に該当するのか明確でない。し
かし、側彎症の診断治療上は、背骨の彎曲の度合と測定
して得られた表面形状図形との相関性を確認し、表面形
状図形を見て治療法を検討し且つ治療の効果を判定する
ことが必要である。このためには、表面形状図形上で背
骨がどの位置に存在するかが一見して判別できることが
望ましい。

また、航空機の機体の耐圧検査においては、機体の内外
圧力差を上昇させて行き、機体の表面形状に生じた変化
と継目部分６５の位置との関係を知ることが、耐圧性を
有する機体の設計をするうえで槙めて重要なことである
。

この意味から、測定して得られた機体の表面形状の図形
から継目部分６５がどの位置にあるかが直ちに判別可能
であることが望ましい。

この発明は、この種の表面形状測定方法の現状に鑑みて
なされたものであり、その目的は被測定体に光波を照射
し、その反射光に基づいて得られた表面形状の図形上で
、被測定体の形態あるいは構造の異なる特定測定位置が
、直ちに判別可能な表面形状判定方法を提供するもので
ある。

「問題点を解決するための手段」 この発明では、基準軸を軸心として位置する被測定体に
対して、光源からの光波が照射゛され、この光波の被測
定体表面における照射領域からの反射光が検出器で受光
され、この検出出力に基づいて基準軸から照射領域の各
照射点までの距離が測定される。

この測定された距離に基づいて基憩軸に対する被測定体
の表面形状が表示される。

この発明では０、被測定体表面の照射領域Ｑ（おいて特
定測定位置に、周囲の被測定体とは光学的条件の異なる
マーカが付され、照射領域に対してマーカが付された特
定測定位置を通る線上で光波の照射が行われる。

この線上からの反射光の検出器での検出出力に基づいて
被測定体の特定測定位置の表面形状が表示される。

「実施例」 この発明では、被測定体に対して光波が照射され、照射
領域からの反射光を検出し、この反射光に基づいて基準
軸と被測定体表面の照射領域の各照射点間の距離が求め
られ、この距離から被測定体の表面形状が表示される。

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示すもので、
第１の実施例は彼、ｊ′ｉ：１定体２１として人体が用
いられた例であり、背骨位置が特定ａ”ｉ定位置とされ
る。被測定体２１に対Ｉ−で側！テ症の診察を触診によ
り行った医師は、側方２て彎曲している背骨に溢って被
測定体２１：て対してマーカ７を付する。

マーカ７は第６図ｊＡ）に示すように、例えば直径２ｍ
ｍ、高さ１龍の円柱状の黒色のスポンジ体２３の底面に
接着剤２４が付された構造を有する。このマーカ７を通
る線上、実施例では軸心となる背骨に対して直角でマー
カ７の位置を通る断面ａ、　ｂ。

Ｃ・・・と、被測定体２１との交線上に光源からの光波
が照射される。

被測定体２１のそれぞれの照射点からの反射光が、検出
器で時間的に分離されて順次検出される。

前述のように検出器の受光面上において基準点から受光
点までの距離は、基準軸８と被測定体２１０表面の照射
点間の距離に対応している。

基準軸８から被測定体２１の表面の照射点までの距離を
測定するためには、例えば第８図に示す回路が使用され
る。

第１３図の回転板１８の単位回動角度ごとに、図示して
いない基準信号発生器から、第９図（１）に示す基準パ
ルス信号Ｆ１が発せられる。基準パルス信号Ｆ１と同時
に光源２１−１から照射光が、被測定体２１の断面ａの
周縁の照射点に照射される。

この照射点からは、第９図（２）に示すような反射光Ｆ
２が得られ検出器２２により受光される。

基準パルス信号Ｒは反転回路４０に入力され、反転回路
４０の出力は、ゲート回路３９０セツト端子Ｓに入力さ
れる。一方、ゲート回路３９の入力端子には基準信号発
生器３８の出力端子が接続されている。

反射光Ｆ２は整形回路３１に入力され、整形回路３１か
らは第９図（３）に示す整形信号Ｆ３が得られる。

この整形信号Ｆ３が、ゲート回路３９のリセット端子ｒ
に入力されている。従って、基準パルス信号Ｆ１の発生
から、整形信号Ｆ３が得られるまでの間、ゲート回路３
９からは第９図（４）に示すような、基準信号発生器３
８の１０　ＭＩＺの基準パルス名号Ｆ５が出力される。

基準信号発生器３８の出力端子に１分周回路３７の入力
端子が接続され、ｉ分周回路３７の出力端子には、ゲー
ト回路３６の入力端子が接続される。

また、このゲート回路３６のセット端子Ｓには整形回路
３１の出力端子が接続される。

ゲート回路３６及び３９の出力端子が、ＯＲ回回路４０
人 ４０の出力端子には計数回路４１が接続される。

計数回路４１の出力端子には、ラッチ回路４２が接続さ
れ、ラッチ回路４２の出力端子には演算回路４３が接続
される。

反転回路４０の出力端子は遅延回路４４０入力端子に接
続され、遅延回路４４の出力端子には遅延回路４５が接
続される。遅延回路４５０入力端子は、ラッチ回路４２
のセット端子Ｓに接続され、遅延回路４５の出力端子は
計数回路４１のリセット端子Ｒ３Ｔに接続される。

反射光Ｆ２が検出器２２により受光され、整形信号Ｆ３
が発生すると、ゲート回路３９がリセットされ、ゲート
回路３６がセットされる。従って反射光Ｆ２に基づく整
形信号Ｆ３の立上りから立下りまでの間は、計数回路４
１は子分周回路３７で分周された５　Ｍｌｌｚのパルス
信号Ｆ４を計数する。

このために単位回動角度位置で基準パルス信号Ｆ１の発
生から検出器２２による反射光Ｆ２の受光中心位置まで
の距離に対応する計数を計数回路４１が行い、計数値が
ラッチ回路４２にラッチされる。

反転回路４０の出力信号の発生から遅延回路４４による
遅延時間後にラッチ回路４２はセットされ、さらに、こ
の時間から遅延回路４５による遅延時間後に計数回路４
１がリセットされ、計数値はラッチ回路４２にラッチさ
れ、計数回路４１は次回の計数可能な状態にセットされ
る。

演算回路４３では、ラッチ回路４２でラッチされた計数
値に基づいて光源２１−１．２１−２・・・から被測定
体２１の照射位置までの距離を演算し、この演算値から
光源２１−１．２１−２・・・と基準軸８間の距離を減
算することにより、基迩軸８かも被測定体２１の照射位
置までの距離が演算される。

単位回動角度は例えば０．３６’と小さな値に設定する
ことが可能である。単位回動角度を小さな値に設定する
ことにより、第１図に示す側音症の診断で背骨に付した
マーカ７の多くは、この単位回動角度上に位置すること
になる。

従って、この発明の表面形状表示方法により得られる被
測定体２１０表面形状は、第１０図（Ａ）　（Ｂ）ｔｃ
＋に示すようになる。医師はこの表面形状図形を見るこ
とにより、被測定体２１０表面からの反射光が得られな
かった位置Ｖ即ちこの発明の特定測定位置を直ちに知る
ことができる。

このため、側彎症の診断時に接触で得られた背骨のｑ凹
状態が、診断時においてマーカを被測定体に付するだげ
で、表面形状表示図形上で明確に把握することができる
。得られた被測定体の表面形状表示図形と、その図形上
に視覚で確認できる背骨位置により、医師は側笥症に対
する治療手段を配慮し、あるいは治療効果の確認を行う
ことができる。

第７図は、この発明を航空機の機体の耐圧試験に適用し
た第２の実施例であり、この場合には、マーカ６０とし
て第６図（Ｂ）に示す帯状形状のものが使用される。マ
ーカ６０は、例えば幅が２　ｍａｌの黒色テープ６１が
帯状に形成され、−面に接着剤２４が付された構造とな
っている。このマーカ６０を被測定体２１である機体の
継目部分６５に沿って接着し、軸心１３に直角なａ、　
　ｂ、　　ｃの各断面の周縁に沿ってすでに説明した手
段で表面形状の表示を行う。

第１１図（Ａ）（Ｂ）　（Ｃ）はこのようにして得られ
た、機体のａ、ｂ、ｃの各断面の周縁に沿っての表面形
状図形であり、マーカ６０により反射光が遮断された継
目部分６５は、受光点がない位置としてＶのように視覚
で明確に確認することができる。このようにして、第２
の実施例においても、第１１図（Ａ）　ＣＢ＋　（Ｃ）
で得られた表面形状図形と、その表面形状図形上で確認
される継目部分６５の位置の関係を正確にとらえること
ができる。従って、航空機の機体に対する所定圧力下で
の表面形状の変形状態と、継目部分６５の位置との関係
を設計上の資料とすることができるので、耐圧特性の優
れた航空機を設計することが可能となる。

各実施例では、マーカとして黒色スポンジあるいは黒色
テープなど、光の遮光体を使用した場合について説明し
た。

しかし、マーカとして第６図（Ｃ）に示すよ５に等辺が
２朋の反射鏡６０′の一面に接着剤２４を付した構成の
ものを使用することができる。この場合には、第１２図
に示すように、光源２１−１からの被測定体２１への照
射光は、マーカ５８の反射鏡６０′により、検出器２２
には入射しない方向忙反射される。従ってこの場合にも
、特定測定位置を反射光のない状態にすることができる
。

第６図（Ｄ＋に示すものは、マーカの他の例であり、こ
のマーカ６６は強権向性のＬＥＤ６２に接着剤２４が付
された構成を有する。この場合には、マーカ６６が付さ
れた特定測定位置からの反射光は、他の照射光の反射位
置よりも強い強度をもって、検出器２２に入射する。

この場合には、第８図の整形回路３１の前段にる。然る
時は、マーカ６６を付した特定測定位置を反射光のない
状態にすることができる。

この他にもマーカとして、例えば黒色のマジックインキ
で特定測定位置に点あるいは線を描いたものを使用する
こともできる。

また、各実施例において、マーカを付した特定測定位置
における基準軸から被測定体表面までの距離は、この特
定測定位置を挾む実測データにより補間して求めること
ができる。

月９日出Ｈ）に詳しいので説明は割愛する。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によると被測定体
に対する特定測定位置を簡単な方法で指定し、且つ被測
定体からの反射光に基づいて被測定体の表面形状を表示
する際に、指定した特定測定位置を得られた表面形状表
示図形上に明范Ｉτ示すことが可能な、表面形状表示方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例の構成を示す原理図
、第２図は、側ｇ症の背骨のき凸状態を示す図、第３図
（Ａ）　（Ｂ）＜ｃ＋は、第２図の各位置はそれぞれ対
応して、従来提案されている方法で得られた表面形状表
示図形、菜４図は、航空機の機体の構成と表面形状を測
定する位置を示す斜視図、第５図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ
）は、第４図の各位置で得られる機体の表面形状表示図
形、第６図（Ｎ乃至（Ｄ）は、各種のマーカの構成をそ
れぞれ示す斜視図、第７図は、この発明の第２の実施例
の構成を示す斜視図、第８ズは、この発明の実施に使用
される回路を示すブロック図、第９図は、第８図の各部
における信号波形図、第１０図囚（Ｂ）（Ｃ）は、この
発明の第１の実施例で得られる表面形状表示図形、第１
１図（Ａ）　（Ｂ）ｔｑは、この発明の第２の実施例で
得られる表面形状表示図形、第１２図は、各種のマーカ
を付した場合の反射光の光路な示す原理図、第１３図は
、二の発明に使用する表面形状表示装置の要部の構背骨
、１２°背柱、１３：軸心、２１：被測定体、２１−１
”、２１−２・・・：光源、２２：検出器、２４：接着
剤、６０：反射鏡、６１：黒色テープ、６５：継目部分
。 特許出顕人　　アニマ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準軸を軸心として位置する被測定体に対して、
   光源からの光波が照射され、 この光波の前記被測定体表面における照射領域からの反
   射光が検出器で受光され、 この検出出力に基づいて前記基準軸から前記照射領域の
   各照射点までの距離が測定され、 この距離に基づいて前記基準軸に対する前記被測定体の
   表面形状を表示する表面形状表示方法において、 前記被測定体表面の前記照射領域において特定測定位置
   に周囲の被測定体とは光学的条件の異なるマーカが付さ
   れ、 前記照射領域に対してこのマーカが付された前記特定測
   定位置を通る線上で前記照射が行われ、前記線上からの
   反射光の前記検出器での検出出力に基づいて前記被測定
   体の前記特定測定位置の表面形状を表示することを特徴
   とする表面形状表示方法。