JPH03262903A - 画像計測用モニタヘッド - 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、画像計測用モニタヘッドに係り、特に、テレビカメラを使用した画像処理型測定機に用いるのに好適な、コンパクトな構成で、全体像と画像計側部位を共に観察することが可能な画像計測用モニタヘッドに関するものである。 【従来の技術】

近年、テレビカメラを使用した画像処理型の測定機が研
究されている。この画像処理型の測定機においては、テ
レビカメラ撮像面の大きさ、分割数が限られているため
、測定機として使用するには、精度を上げるために被検
物乃至その部分を対物レンズ等の拡大光学系により拡大
して受光素子の寸法に対する結像倍率を上げ、拡大像を
画像処理して、被検物の寸法や形状等を測定する必要が
ある。 しかしながら、拡大すると視野が少なくなるため、全体
の一部分しか画面に写らず、例えば被検物の離隔する２
点間の寸法等を測定する場合に、同一画面上に前記２点
を同時に表示することができなくなり、操作性が悪くな
ると同時に、光学測定機の最大長所である、目でＩＩｉ
寮できるという利点が制限されるという問題点を有して
いた。 即ち、出願人が、載物台上に配置された被検物に光熱ｔ
！Ｊする照明光学系と、前記被検物と関与した光（反射
光、通過光あるいは透過光）を受けて、測定対象分の像
を拡大光学系と、所定の測定対象部分を拡大するべく、
前記載物台と拡大光学系とを相対移動させる移動機構と
、前記拡大光学系に光電結合され、測定対象部分の拡大
像を写すテレビモニタと、該拡大像を処理して、被検物
の寸法や形状等を求める計測手段とを備えた画像処理型
測定機を思索研究したところ、迅速な測定を可能として
実効を期するためには、重大な問題が内在していること
を認識できた。 即ち、拡大光学系において被検物の測定対象部分がテレ
ビモニタに写された後は、測定対象部分のエツジ検出等
を行って、所定の画像処理を行うことは、電子技術の発
達から明らかな通り容易であり、迅速且つ正確な測定を
行うことができるが、その前に、所定の測定対象部分を
選択して、これをテレビモニタに拡大表示するまでの、
いわゆる準備工程に多大な時間や労力を要し、又、拡大
像の選択を誤る場合も多かった。 これは、通常、数十倍の拡大率を持ってテレビモニタに
表示される拡大像が、被検物のいずれの個所に該当する
のか見極めるのが困難であるため、操作者が、被検物と
テレビモニタとを比較確認しつつ、載物台と拡大光学系
との相対移動作業を行わなければならないからである。 しかも、拡大像と被検物との対応させた形状や模様、更
には測定点の順序等を確実に記憶しておかなければ、比
較確認すら行い難いので、熟練者しか操作できないとい
う問題もある。従って、特にＩＣパターンのように繰返
し形状のある被検物の場合や、載物台上に被検物を傾斜
して取付けた場合には更に作業が困難となり、又、透過
又はあるいは通過型の照明光学系を選択したときには、
目視確認が困難となるという事態も招く。更に又、確認
困難なため、操作者が機器本体に近付きすぎる危険性も
あった。 このような問題点を解決するものとして、第７図に示す
如く、大型投影機１０と別置きのテレビモニタ１６を用
いて、第７図（Ａ＞に示す如く、投影機１２の大型スク
リーン１４上に被検物１０の全体像を表示し、一方、被
検物１０の画像計側部位１０Ａは、第７図（Ｂ）に示す
如く、前記投影機１０とは別置きとされたテレビモニタ
１６の表示画面１８上に表示してモニタすることが行わ
れていた。 又、出願人が既に特開昭６２−１３０３０３で開示して
いるように、投影機を用いることなく、第８図に示す如
く、テレビモニタ１６の表示画面１８を分割し、その一
部に被検物１０の全体像を表示し、他の部分に画像計側
部位１０Ａを表示することも提案されている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前者の場合には、テレビモニタ１６とは
独立した大型の投影機１２を用いる必要があり、装置が
大型化する。更に、投影機の大型スクリーン１４とテレ
ビモニタの表示画面１８が一体化されていないので、大
型スクリーン１４と表示画面１８を同時に見るのは容易
でない等の問題点を有していた。 一方後者は、投影ｌ１１１２を用いる必要はないが、同
一表示画面内に全体像と画像計側部位を合せて表示する
ため、画像処理系が複雑となる。又、テレビカメラで全
体像と測定部位の拡大像を合せて！ａ像する必要があり
、それぞれに専用のテレビカメラを設けた場合には、２
台のテレビカメラが必要となって装置が大型化し、一方
、単一のテレビカメラの出力から全体像と画像計側部位
の像を共に得ようとする場合には、画像計側部位１０Ａ
の必要精度に合せて、極めて高精細の大型テレビカメラ
を用いる必要があり、やはり装置が大型化してしまう等
の問題点を有していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、コンパクトな構成で、被検物の全体像と画像計側
部位を合せて表示することが可能な画像計測用モニタヘ
ッドを提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、画像計測用モニタヘッドにおいて、被検物と
対峙される投影レンズと、該投影レンズを通過した光線
の一部を用いて、被検物の画像計側部位の周囲を含む大
きな視野を表示する投影スクリーンと、前記投影レンズ
を通過した光線の他の一部を絞るテレセントリック光学
系と、該テレセントリック光学系を通過した光線を用い
て、被検物の画像計側部位に対応する小さな視野を撮像
するテレビカメラと、該テレビカメラの撮影像により、
前記画像計側部位を拡大して表示するテレビモニタとを
備えることにより、前記課題を解決したものである。 又、前記投影スクリーンに、テレビカメラの視野を明示
する指標を備えたものである。 又、前記投影スクリーンとテレビカメラの表示画面を、
略同一平面上に隣接して配置したものである。

【作用及び効果１ 本発明においては、被検物と対峙される投影レンズを通
過した光線の一部を用いて、被検物の画像計側部位の周
囲を含む大きな視野を、画像計測用モニタヘッドの投影
スクリーン上に表示し、方、前記投影レンズを通過した
光線の他の一部を絞るテレセントリック光学系を通過し
た光線を用いて、被検物の画像計側部位に対応する小さ
な視野をテレビカメラで撮像し、該テレビカメラの撮影
像により、前記画像計側部位を拡大して、同じモニタヘ
ッドのテレビモニタ上に表示するようにしている。従っ
て、投影スクリーンとテレビモニタが同じ画像計測用モ
ニタヘッド上に搭載されており、装置が非常にコンパク
トである。又、被検物の画像計側部位の周囲を含む大き
な視野は、光学系を用いて投影スクリーンに表示するよ
うにしているので、安価に構成でき、テレビモニタの画
面も分割表示する必要がないので画像処理も容易である
。更に、テレビカメラでテレセンドリンク光学系を通過
した光線を撮像するようにしているので、テレビカメラ
による撮影像は画像計側部位のエツジがぼけたものとな
り、テレビカメラの複数の受光素子上にエツジの像が分
布することとなるので、テレビカメラの単一受光素子上
にエツジが存在する場合に比べて、少しの変動でも測定
値が大幅に変化してしまうことがなく、内挿や補間等に
より高精度の測定を行うことができる。 特に、前記投影スクリーンに、テレビカメラの視野を明
示する指標を備えた場合には、被検物の全体像における
画像計側部位を極めて容易に知ることができる。 又、前記投影スクリーンとテレビモニタの表示画面を、
同一平面上に隣接して配置した場合には、投影スクリー
ンとテレビモニタを容易に同時に視認することができる
。 【実施例】 以下図面を参照して、測定顕微鏡に適用した本発明の実
施例を詳細に説明する。 本発明の第１実施例に係る画像計測用モニタヘッド２０
は、第１図に示す如く、被検物１０と対峙される投影レ
ンズ（対物レンズ〉２２と、該投影レンズ２２を通過し
た光線の一部を用いて、例えばサイズ２０１ＩＮ程度の
被検物１０の全体像を含む、例えば３０　ｎ程度の大き
な視野を例えば３倍位の低倍率の正立像で表示する、例
えば１００×１０Ｏｎ又は直径１００ｍｍの小型投影ス
クリーン２４と、前記投影レンズ２２を通過した光線の
他の一部を絞る絞り２６を含むテレセンドリンク光学系
と、該テレセントリック光学系を通過した光線を用いて
、被検物１０の画像計側部位に対応する、例えば０．５
ｕ程度の小さな視野を撮像するＣＣＤテレビカメラ２８
と、該テレビカメラ２８の撮影像により、前記画像計側
部位を例えば１０倍位に拡大して高倍率で表示する、例
えば４インチの液晶テレビモニタ３０と、から主に構成
されている。 図において、３２は、ハーフミラ−３４及び投影レンズ
２２を介して、被検物１０を照明するための照明光源、
３６は、投影レンズ２２を通過した受光光線を、投影ス
クリーン２４に向う光線とテレビカメラ２８に向う光線
に二分するためのハーフミラ−１３８は、該ハーフミラ
−３６で二分され、絞り２６を通過した光線をテレビカ
メラ２８の方向に反射するためのミラー、４０は、前記
ハーフミラ−３６を通過して投影スクリーン２４に向う
光線の光路を変えるためのプリズム、４２．４４は、同
じくミラーである。 前記投影スクリーン２４とテレビモニタ３０は、第２図
に示す如く、該投影スクリーン２４とテレビモニタ３０
の表示画面が、同一平面上に隣接して配置されている。 又、前記投影スクリーン２４の中央部には、テレビカメ
ラ２８の視野を明示する指標２４Ａが設けられている。 前記テレセンドリンク光学系は、前記投影レンズ２２の
図の上側の焦点を長焦点とし、その焦点位置に絞り２６
を設けることによって構成されている。ここで、テレセ
ントリック光学系を用いているのは、被検物１０の像の
エツジが、通常は第３図（Ａ＞の実ｌ！Ａに示す如（鋭
く立上っており、投影レンズ２２によるぼけ像（破線Ｂ
）の段階でも、第３図（Ｂ）に示す如く、テレビカメラ
２８のＣＣＤ素子の１個分又は２個分の範囲内であると
、その立上りが急過ぎることにより、エツジの微小な変
動によって検出位置が離散的に変動してしまう可能性が
あるためである。このような場合は、テレセントリック
光学系によって第３図（Ａ）の−点鎖線Ｃに示す如くエ
ツジの像をぼかして、第３図（Ｃ）に示す如く、ＣＣＤ
素子の数素子以上にエツジ像が亘るようにし、その補間
又は内挿によって、エツジ位置を正確に求めると共に、
エツジ位置の微小な変動があった場合でも、検出される
エツジ位置が離散的に変化しないようにすることができ
る。 ここで、投影スクリーン側には絞りを入れる必要がない
ので、明るく見易い投影スクリーンを得ることができる
。 前記画像計測用モニタヘッド２０は、例えば第１図に示
す如く、被検物１０を載せる載物台５０が設番ブられた
ベース５２に対して、例えば上下動用ねじ５４を回転さ
せることによって上下動自在とされた移動フレーム５６
に固定されている。 本実施例においては、第２図に示す如く、投影スクリー
ン２４で被検物１０の全体像を監視しながら、テレビモ
ニタ３０で画像計側部位１０Ａを拡大して見ることがで
きる。この際、テレビカメラ側にはテレセンドリンク光
学系が入っており、エツジ像がぼかされて、ＣＯＤ素子
数個分に亘るエツジ像が得られるので、エツジ検出精度
を向上することができる。一方、投影スクリーン２４側
は単なる監視用であるので、絞り２６を入れる必要がな
く、明るく見易いスクリーンを設定できる。 又、テレビカメラ２８の撮像レンズ（図示省略）を変え
ることによって、テレビモニタ３０上の拡大像の倍率を
変えることができる。 次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、第４図に示す如く、前記第１実施例
と同様の投影レンズ２２が内蔵された鏡筒５８と、例え
ば３３　Ｘ　２６　ｍｌの視野を３倍の拡大率で１００
Ｘ８０ｎの長方形視野、又は直径１４０ｎの円形視野に
表示する投影スクリーン２４と、例えば０．６ＸＯ，５
１判の小さな視野を拡大率１０倍で６　Ｘ　５　ｍｍの
ＣＣＤ受光画面上に撮像するＣＣＤテレビカメラ２８と
、光路が図の下方に向けて折曲げられたブラウン管部６
０Ａを有するブラウン管式のテレビモニタ６０と、かう
主に構成されている。 この第２実施例においては、前記テレビモニタ６０の表
示画面の中央部に、エツジ検出部位を表示するためのウ
ィンド６０Ｂが設けられている。 又、前記被検物１０は透明の載物ガラス６２上に載置さ
れ、被検物１０は、前記モニタヘッド２０の側方に設け
られた一対のＩｌｌ照明光源６４による照明と、前記載
物ガラス６２の下方に設けられた透過照明光源６６によ
る透過照明の両者又はいずれか一方による照明を選択可
能とされている。 この第２実施例においては、テレビモニタ６０としてブ
ラウン管を用いているので、高精細で、且つ応答の早い
表示が可能である。 次に、本発明の第３実施例を詳細に説明する。 この第３実施例は、第５図に示す如く、前記第１又は第
２実施例と同様の画像計測用モニタヘッド２０において
、ＣＣＤテレビカメラ２８を該モニタヘッド２０の背面
に設けたものである。 この第３実施例における光路は、例えば第６図に示す如
くであり、投影レンズ２２による焦点位置に設けられる
絞り２６とハーフミラ−３６の干渉を防止するために、
該ハーフミラ−３６と絞り２６の間に焦点位置を伸すた
めのリレーレンズ系７０が設けられたものである。 図において、２８Ａはテレビカメラ２８のＣＣＤ受光面
である。 本実施例においては、リレーレンズ系７０を投影レンズ
２２と絞り２６の間に挿入しているので、絞り２６と他
の光学系の干渉を容易に防止することができる。 なお前記実施例においては、いずれも本発明が測定顕微
鏡に適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限定
されず、三次元測定機等、他の画像処理式測定機にも同
様に適用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例が採用された測定顕微鏡
の概略構成を示す、一部所面図を含む側面図、 第２図は、第１実施例の表示画面の一例を示す正面図、 第３図は、テレセンドリンク系による効果を説明するた
めの線図、 第４図は、本発明の第２実施例を示す正面図、第５図は
、本発明の第３実施例を示す側面図、第６図は、第３実
施例の内部光路を示す光路図、第７図は、従来の画像計
測におけるモニタ方法の一例を説明するための線図、 第８図は、従来のモニタ方法の他の例におけるテレビモ
ニタの表示画面の一例を示す線図である。 １０・・・被検物、 １０Ａ・・・画像計側部位、 ２０・・・画像計測用モニタヘッド、 ２２・・・投影レンズ、 ２４・・・投影スクリーン、 ２４Ａ・・・指標、 ２６・・・絞り、 ２８・・・ＣＣＤテレビカメラ、 ２８Ａ・・・ＣＣＤ受光面、 ３０．６０・・・テレビモニタ、 ３６・・・ハーフミラ− 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検物と対峙される投影レンズと、 該投影レンズを通過した光線の一部を用いて、被検物の
   画像計測部位の周囲を含む大きな視野を表示する投影ス
   クリーンと、 前記投影レンズを通過した光線の他の一部を絞るテレセ
   ントリック光学系と、 該テレセントリツク光学系を通過した光線を用いて、被
   検物の画像計側部位に対応する小さな視野を撮像するテ
   レビカメラと、 該テレビカメラの撮影像により、前記画像計側部位を拡
   大して表示するテレビモニタと、 を備えたことを特徴とする画像計測用モニタヘッド。
2. （２）請求項１において、前記投影スクリーンに、テレ
   ビカメラの視野を明示する指標を備えたことを特徴とす
   る画像計測用モニタヘッド。
3. （３）請求項１又は２において、前記投影スクリーンと
   テレビモニタの表示画面が、略同一平面上に隣接して配
   置されていることを特徴とする画像計測用モニタヘッド
   。