JPS63304106A - 断面形状測定装置 - 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〉 本発明は被測定体の断面形状の測定を行なう断面形状測
定装置に関するものである。

〈従来の技術〉　　　− 被測定体に光を照射し、被測定体表面からの反射光を検
出器で検出し、この検出出力に基ずいて、被測定体の基
準軸から表面までの距離を演算することにより被測定体
の断面形状を測定する断面形状測定装置が、本願と同一
の発明者等によって特願昭６０−２２５４９５において
提案されている。

前述の提案に係る断面形状測定装置によると、例えば人
体を被測定体としてその断面形状を精密に測定すること
により、人体の表面形状に関するデータを得て、このデ
ータに基ずいて装着感触がよく美的感覚にも富んだ婦人
用下着をデザインすることが出来る。

或は、医学の分野では前述の提案に係る断面形状測定装
置を用いて患者の背骨部分の表面形状を測定することに
よって、側彎症の診断や検診を行なうことが可能である
。

Σ さらには、航空機の機体も被測定体とすることによって
、内外圧力差を与えた機体の表面の変形状態を前述の提
案に係る断面形状測定装置で把握して、機体に対する設
計資料或は経年変形資料を得ることが出来る。

前述の提案に係る断面形状測定装置では、基準軸を軸心
として検査台上に配される被測定体の廻りを、基準軸を
中心として基準軸に平行な駆動軸が回動自在に取り付け
られている。この駆動軸には長手方向に例えば出力が１
１ｍｍ、ビーム径が２．０１の高指向性ＬＥＤが複数個
配列され、これらのＬＥＤからなる光源よりの照射光が
順次発せられて基準軸に直角に、被測定体の表面に入射
するように構成されている。

被測定体表面からの反射光が検出器に入射され、この検
出器は基準点から受光点までの距離が、ＬＥＤの発光点
から被測定体の照射点までの距離に対応する構成となっ
ている。従って、検出器上Ｄゝ で基準点や受光点までの距ｗｉな測定し、この距離を基
にして基準軸から被測定体表面の照射点までの距離が求
められる。

このようにして求めた距離によって基準軸を中心とする
被測定体の断面形状を得ることが出来る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前述したような断面形状測定装置では、基準軸に平行な
駆動軸に沿って配される各光源からの照射光ごとに被測
定体の断面形状が得られるので、基準軸に沿う方向の測
定の分解能は、この光源の配列密度に比例することにな
る。

ここで光源としてＬＥＤを使用するとハウジングを含め
て１個の光源の外径は１０１程度となり、被測定体の基
準軸に３００１の領域で断面形状の測定を行なうものと
すれば、基準軸に沿って１０ｍｍ間隔で３０枚の断面形
状が得られる。

しかし、被測定体の表面の傾斜が息な部分では、基準軸
に沿って１０ＩＩＩの間隔で断面形状が得られる測定の
分解能では、必要とする精度の断面形状データを得るこ
とが出来ない。

例えば前述の婦人用下着のデザインの場合で言えば、被
測定体の胸部の表面形状を基準軸方向で１０一端間隔で
測定しても、装着感触がよく美的怒覚にも富んだブラジ
ャーをデザインするためのデータとしては不充分である
。

本発明は、前述したようなこの種の断面形状測定装置の
現状に鑑みてなされたものであり、その目的は簡単な構
造で基準軸方向の分解能を向上させた測定が可能な断面
形状測定装置を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 前述したような目的を達成するために、本発明では、被
測定体に対して基線上に一端を位置させて、複数の光フ
ァイバが配され、該光ファイバの一端には前記被測定体
への照射光を集束するレンズが取り付けられ、前記光フ
ァイバの他端には複数の光ファイバに順次光を供給する
光源が取り付けられている。

即ち、本発明では一端が基線上に配列され、基準軸を基
準として位置する被測定体に対して照射光を放射し、前
記基準軸を中心に前記被測定体に対して相対的に回動自
在に配される複数の光ファイバと、該光ファイバの前記
一端に取り付けられ、前記照射光を前記被測定体表面に
集束するレンズと、前記光ファイバの他端に取り付けら
れ、前記複数の光ファイバに光を供給する光源と、前記
被測定体表面からの反射光を受光する検出器とを有し、
前記照射光による前記被測定体の照射が前記回動の複数
個所で行なわれ、前記検出器の検出出力に基ずいて前記
基準軸から前記被測定体表面までの距離が測定され、該
距離に基ずいて前記基準軸に沿った複数位置で前記被測
定体の断面形状が求められるように構成されている。

〈作用〉 本発明では、被測定体に対して基線上に端部な位置させ
て複数の光ファイバが配されている。

そして、この光ファイバの一端には被測定体への照射光
を集束するレンズがそれぞれ取り付けられ、光ファイバ
の他端には複数の光ファイバに順次光を供給する光源が
取り付けられている。

このために、本発明では端部を基線上に位置して配列さ
れる例えば直径力２論−の光ファイバの一イバの他端の
光源から供給される光が、集束されて被測定体に対して
照射される。

従って、本発明では被測定体の基準軸方向では、光ファ
イバの直径で規定される極めて高分解能の断面形状の測
定が行なわれる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例の要部の構成を示す正面図であ
り、基準軸１を軸心として被測定体２が検査台３上に配
列されている。

この検査台３の軸４の廻りに回動自在に回転体５が取り
付けられ、この回転体５には前述の基準軸１に平行に腕
６が延長形成されている。この腕６に対してピストン軸
７により出入自在に保持体８が取り付けられている。

この保持体８の下部には取付角θを可変にして検出器９
が取り付けられ、保持体８の上部には複数の光ファイバ
１０とこの光ファイバ１０の一端にそれぞれ固定されて
いるレンズ１１と、光ファイバ１０の他端に取り付けら
れ、複数の光ファイバ１０に順次光を供給する光源１２
とが固定されている。

即ち、保持体８の上部には支持板１３が固定され、複数
の光ファイバ１０の一端側がバンド１４で束ねられ、複
数の光ファイバ１０は延長方向で互いに密接して配列さ
れている。複数の光ファイバ１０を配列固定したバンド
１４によって、複数の光ファイバ１〇一端は、基準軸１
に平行な基線１５上に配され、バンド１４の一端が支持
板１３に固定されている。このように配列された光ファ
イバ１０の一端には、光を基準軸１に直角に被測定体２
方向に集束するレンズ１１がそれぞれ固定されている。

複数の光ファイバ１０の他端側はバンド１４にほぼ平行
に屈折され、屈折された他端には光源１２が取り付けら
れ、この光源１２は支持板１３に固定されている。

この光源１２は、複数の光ファイバ１０の他端に順次光
を供給するような構成となっている。従って、光源１２
を駆動すると、支持板１３に固定されている複数の光フ
ァイバ１０の配列の上部側のレンズ１１から、照射光１
６−１．１６−２・・・・・・が順次被測定体２に照射
されるように構成されている。

また、第１図で１７はハンドルで、床に対して固定され
ていて、被測定体２が生体である場合に検査台３上に位
置して基準軸１を軸心として直立する際に身体を保持す
るために使用される。さらに１８は回転体５を回動させ
るためのモータである。

このような要部の構成を有する本発明の実施例について
、その動作を次に説明する。

モータ１８が駆動されると、このモータ１８の回転によ
って回転体５が基準軸１を中心に回転し、この回転によ
って光源軸１５上に配列されている複数の光ファイバｌ
Ｏと検出器９とが、被測定体２の廻りに回転する。

この場合、回転体５は被測定体２の廻りに、例えば１．
８度の単位回動角度ずつ回動し、その回動位置で所定微
小時間停止するように回動される。

そして、この所定微小時間の停止時に、光ファイバ１０
に基準軸１に平行に、上方から下方へ順次光源１２から
光が供給され、それぞれの光ファイバ１０の一端に固定
されているレンズ１１から、被測定体２に照射光１６−
１．１６−２・・・・・・が順次照射される。

これらの照射光１６−１．１６−２・・・・・・は被測
　　一定休２の表面で反射して検出器９によって順次受
光される。この検出器９では、光ファイバ１０の一端に
固定されているレンズ１１と被測定体２のそれぞれが照
射点間の距離に応じて、検出器９の受光面上で基準点と
受光点間距離が直線上で変化するようにして、受光が行
なわれる。

第２図は、実施例における基準軸１と被測定体２の照射
点間の距離を求めるための回路であり、前述した回転体
５の単位回動角度ごとに、第３図（１）に示すよう発せ
られる基準パルス信号Ｆ１が、反転回路２１に入力され
る０反転回路２１から得られる第３図（６）に示すよう
な出力信号は、ゲート回路２２のセット端子と遅延回路
２３とに入力される。

また、ゲート回路２２の入力端子には例えば１０ＭＨｚ
の第３図（５）に示す基準パルス信号Ｆ。

を発する基準信号発生器２４の出力端子が接続されてい
る。

一方、検出器９から得られる第３図（２）に示すような
反射光Ｆ２は整形図１２０に入力され、整形回路２０か
らは第３図（３）に示す整形信号Ｆ３が得られる。この
整形信号Ｆ、が、ゲート回路２２のリセット端子「に入
力されている５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２２か
らは第３図（４）に示すような、基準信号発生器２４の
１０Ｍ　Ｈｚの基準パルス信号Ｆ、が出力される。

基準信号発生器２４の出力端子１７２分周回路２５の入
力端子が接続され、′７２分周回路２５の出力端子には
、ゲート回路２６の入力端子が接続されている。また、
このゲート回路２６のセット端子Ｓには整形回路２０の
第３図（３）に示す整形信号Ｆ、が入力される。

ゲート回路２６及び２２の出力端子がＯＲ回路２７の入
力端子にそれぞれ接続され、ＯＲ回路２７の出力端子に
は計数回路２８が接続されている。計数回路２８の出力
端子には、ラッチ回路２つが接続され、ラッチ回路２つ
の出力端子には３１が接続される。遅延回路３１の入力
端子は、ラッチ回路２つのセット端子Ｓに接続され、遅
延回路３１の出力端子は計数回路２８のリセット端子Ｒ
３Ｔにも接続されている。

反射光Ｆ２が検出器９により受光され、整形信号Ｆ、が
発生すると、ゲート回路２２がリセットされ、ゲート回
路２６がセットされる。従って反射光Ｆ２に基づく整形
信号Ｆ、の立上りから立下りまでの間は、計数回路２８
は１７２分周回路２５で分周された５ＭＨｚのパルス信
号Ｆ、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Ｆ、の発
生から検出器９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２８が行い、計数値がラ
ッチ回路２つにラッチされる。

反転回路２１の出力信号の発生から遅延回路２３による
遅延時間後にラッチ回路２９はセットされ、さらに、こ
の時間から遅延回路３１による遅延時間後に計数回路２
８がリセットされ、計数値はラッチ回路２つにラッチさ
れ、計数回路２８は次回の計数可能な状態にセットされ
る。

演算回路３０で、ラッチ回路２つでラッチされた計数直
に基づいて光ファイバ１０の一端のレンズ１１から被測
定体２の照射位置までの距離を演算し、この演算値から
光ファイバ１０の一端のレンズ１１と基準軸１間の距離
を減算することにより、基準軸１から被測定体２の照射
位置までの距離が演算される。

このようにして演算された基準軸１と被測定体２の照射
位置までの距離により、例えば第１図で照射光１６−１
．１６−２．Ｌ６−３・・・・・・に対応する断面Ｈ，
、Ｈ，、Ｈ，・・・・・・の断面形状を描けば、第４図
（Ａ　＞（Ｂ　）（Ｃ’）・・・・・・のようになる。

実施例において、被測定体２の基準軸１方向の断面形状
の分解能は、光ファイバ１０の光源軸１５上の配列密度
で定まり、光ファイバ１０の直径を２−とすれば、これ
らの光ファイバ１０は互いに延長方向で密接して配設さ
れているために、例えば基準軸１に沿った３００ｍ＋ｓ
の測定領域で、１００枚の断面形状を得ることが出来る
。これは、従来のＬＥＤを光源とする方式では同一の測
定領域に対して、３０枚の断面形状しか得られなかった
のに比して、分解能を大幅に向上させることが可能とな
る。

一方、基準軸１に直角な面上での基準軸１の廻りの分解
能は、回転体５の回動精度により高精度に設定すること
が出来る。

このようにして、本発明の実施例によると、例えば人体
を被測定体としてその胸部の断面形状を基準軸１方向及
び基準軸１に直角な面内で高分解能状態で測定すること
により、装着感触がよく美的感覚にも富んだ婦人用のブ
ラジャーのデザインが可能となる。

実施例では、被測定体を生体とする場合について説明し
たが、本発明は実施例で説明したものに限るものではな
く、例えば航空機の機体を被測定体として使用し、内外
圧差を変化させた場合の表面形状の変化を断面形状によ
り定量的にとらえることにより、航空機の設計資料や機
体の経年変化情報を得ることも可能である。

また、実施例では、複数のレンズが基準軸に平行な基線
上に配列され、これら複数のレンズからの照射光が基準
軸に直角に被測定体に対して照射される場合を説明した
。しかし、本発明は実施例に限定されるものでなく、一
般には複数のレンズを基準軸を軸心とする回転面上に配
列し、照射光が基準軸に対して所定の角度で被測定体に
対して照射される構成とすることが出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によると被測定体の
軸心となる基準軸方向の分解能を大幅に向上させて断面
形状を測定可能な断面形状測定装置を提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部の構成を示す正面図、第
２図は本発明の実施例に使用する測定回路の構成を示す
ブロック図、第３図は本発明の実施例における各部の信
号波形図、第４図（Ａ）（Ｂ”）（Ｃ）・・・・・・は
本発明の実施例で得られた被測定体の断面形状例である
。 １・・・基準軸　　　　　２・・・被測定体３・・・検
査台　　　　　５・・・回転体８・・・保持体　　　　
　９・・・検出器１０・・・光ファイバ　　１１・・・
レンズ１２・・・光源　　　　　１４・・・バンド１６
−１．１６−２．１６−３・・・照射光１８・・・モー
タ　　　　２２・・・ゲート回路２３・・・遅延回路　
　　２４・・・基準信号発生器２５・・・１７２分周回
路　　２６・・・ゲート回路２８・・・計数回路　　　
２９・・・ラッチ回路３０・・・演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端が基線上に配列され、基準軸を基準として位置する
   被測定体に対して照射光を放射し、前記基準軸を中心に
   前記被測定体に対して相対的に回動自在に配される複数
   の光ファイバと、該光ファイバの前記一端に取付けられ
   、前記照射光を前記被測定体表面に集束するレンズと、
   前記光ファイバの他端に取り付けられ、前記複数の光フ
   ァイバに光を供給する光源と、前記被測定体表面からの
   反射光を受光する検出器とを有し、前記照射光による前
   記被測定体の照射が前記回動の複数個所で行なわれ、前
   記検出器の検出出力に基ずいて前記基準軸から前記被測
   定体表面までの距離が測定され、該距離に基ずいて前記
   基準軸に沿った複数位置で前記被測定体の断面形状が求
   められるように構成されてなることを特徴とする断面形
   状測定装置。