JPS62130304A - 画像処理式測定装置 - 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、画像処理式測定装置に係り、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、
載物台上に配置した測定対象物と関与した光を受けて、
前記載物台と相対移動される拡大光学系により所定の測
定対９２部分の代を拡大し、該測定対τと部分の拡大像
を評価して、測定対象物の寸法や形状等を測定するよう
にした画像処理式測定装置に関する。

【従来の１支術１ 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ＦＴ！型の測定機において、
テレビカメ９１１０６面の大きさ、分割数は限られてい
るため、測定機として使用するには、測定対象物乃至そ
の部分を対物レンズ等の拡大光学系により拡大し、拡大
像を画像処理して、仮定対象物の寸法や形状等を測定す
る／ｙ、−要がある。 ［発明が解決しようとする問題点１ しかじがら、拡大すると祝！５範囲が狭くなるため、例
えば測定対象物の朗唱する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□の
最大長所である目で規察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測定対象物に光
熱ａ１する照明光学系と、前記測定対Φ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
部分の像を拡大する拡大光学系と、所定の測定対象部分
を拡大すべく、前記載物台と拡大光学系とを（Ｄ対移動
させる移動（１侶と、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映すモニタ装置と、該拡大像を
処理して、測定対象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ｕ１を試作研究したところ、
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測定対象物の測定対な部分が
モニタ装置に映された後は、測定対象部分のエツジ検出
等を行って、所定の′ｒｆＡ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、これをモニタ袋間に拡大表示するま
での、いわゆる準備工程に多大な時間や労力を有し、又
拡大１シの選択を誤る場合も多かった。 これは、通常、数十倍の拡大率をもってモニタ装置に表
示される拡大りが、測定対象物のいずれの個所に該当す
るのか見（勇めるのが困デＪであるため、操作者が、測
定対象物とモニタ装け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Ｉ争と測定対象物との対応させた
形状や模拝、更には測定点の順序等を確実に記憶してお
かなければ、比較確認すら行い介いので、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測定対象物の１８合や、載
物台上に測定対象物を傾斜して取付けた場合には更に作
業因がとなり、又、光透過あるいは通過型の照明光学系
を選択したときには、自祝Ｗｒ認が困難となるという事
ｆ♂も招く。更に又、確認困難のため、操作者が殿器本
体に近付き過ぎる危険性もあった。 このような問題点は、測定手順の各ステップ毎に操作者
が操作する手動型だけでなく、副定手順プログラムに基
づいて前期相対８動を自動的に行う自動型にあっても、
測定手順プログラム作成−＋＝のテーチング作業中に手
動型のそれと全く同様の手順を踏まなければならないの
で、問題は同じである。 【発明の目的】 本発明は、前期従来の間口点を解消するべくなされたち
ので、測定対象物上の拡大像の次の目標位置を容易に確
認づることができ、従って、拡大像による測定を迅速且
つ容易に行うことができる画像処理式測定装置を提供す
ることを第１の目的とする。 本発明は、又、拡大像の現在位置が目標像ηと一致した
ことを容易に確認することができる画像処理式測定装置
を提供することを第２の目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、第１図にその要旨構成を示す如く、載物台１
０上に配置された測定対象物１２に光照射する照明光学
系１４と、前記測定対象物１２と関与した光を受けて、
測定対象部分の象を拡大する拡大光学系１６と、所定の
測定対象部分を拡大すべく、前記載物台１０と拡大光学
系１６とを相対移動させる移動機構１８と、前記拡大光
学系１６に例えばテレビカメラ２０を用いて光電粘合さ
れ、測定対象部分の拡大像を映すモニタ装置２２と、該
拡大像を例えばエツジ検出処理して、測定対象物の寸法
や形状等を求める計測手段とを備えた画像処理式測定装
置において、前記測定対条物１２の全体像を捉える全体
光学系２４と、該全体像を固定的に映す第２のモニタ装
置（第１図ではモニタ装置２２と共用）と、前記載物台
１０と拡大光学系１６の相対仔動変位母から、前記拡大
像の測定対象物上の現在位置及び次の目標位置を特定す
る位置特定手段３０とを設け、拡大像の現在位向及び目
ｑ票位置を前記第２のモニタ装置（２２）に映された全
体像上に重複表示して、載物台１０と拡大光学系１６の
相対移動に（′１′って変位する拡大像の現在位置及び
目１７位置を確認できるように構成して、前記第１の目
的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記現在位置を連続表示し、
前記次の目標位置を点滅表示するようにしたものである
。 又、本発明の実施態様は、前記モニタ装置と第２のモニ
タ装置を、第１図に示したように、表示画面を同一とし
て形成したものである。 又、本発明は、前記のような画像処理式測定装置におい
て、前記測定対象物の全体像を捉える全体光学系と、該
全体像を固定的に映す第２のモニタ装置と、前記載物台
と拡大光学系の相対移動変位最から、前記拡大像の測定
対象物上の現在位向及び次の目標位置を特定する位置特
定手段と、前記第２のモニタ装置に映された全体像上に
重複表示される拡大像の現在１つ置が、目標位置と一致
した時に計測準備完了信号を出力する確認手段とを備え
ることににす、前記′Ｐｓ２の目的を達成したものであ
る。 又、本発明の実施態様は、前記第２のモニタ装置に映さ
れた全体浄上に、前記次の目標位置もマーク表示するよ
うにしたものである。 又、本発明の実施態様は、前記モニタ装置と第２のモニ
タＨｅを、表示画面を同一として形成したものである。

【作用］ 本発明は、ＩｙＪ記のような画像処理式測定装置に４５
いて、測定対象物の全体像を捉える全体光学系と、該全
体像を固定的に映す第２のモニタ装置と、載物台と拡大
光学系の相対移動変位量から、拡大像の測定対象物上の
現在位置及び次の目標位置を特定する位置特定手段を設
け、拡大像の現在位置及び目標位置を前記第２のモニタ
装置に映された全体像上に重複表示するようにしている
。従って、載物台と拡大光学系の相対移動に伴って変位
する拡大像の現在位置及び目標位置を確認することがで
き、拡大像による測定を極めて迅速ｎつ容易に行うこと
ができる。 又、前記現在位置を連続表示し、前記次の目標位置を点
滅表示するようにした場合には、現在位置と目標位置の
識別が容易となる。 又、前記モニタ装置と第２のモニタ装置を、表示画面を
同一として形成した場合には、装置の構成が比較的甲純
となり、小型化できる。 本発明は、又、前記のような画像処理式測定装置におい
て、測定対染物の全体像を捉える全体光学系と、該全体
像を固定的に映す第２のモニタ装置と、載物台と拡大光
学系の相対移動変位量から、拡大像の測定対象物上の現
在位置及び次の目標位置を特定する位置特定手段と、前
記第２のモニタ装置に映された全体像上に重複表示され
る拡大像の現在位置が、目標位置と一致した時に計測型
１悄完了信号を出力する確認手段とを備えるようにして
いる。従って、拡大像の現在位置が目標位置と一致した
ことを容易に確認することができ、拡大像による測定を
極めて迅速■つ容易に行うことができる。 又、前記第２のモニタ装置に映された全体像上に、前記
法の目標位ｒもマーク、表示するようにした場合には、
現在位置と次の目標位置の相対的な位置関係を極めて容
易に知ることができる。 又、前記モニタ装面と第２のモニタ装置を、表示画面を
同一として形成した場合には、装置Ｑ　ｌｉ、Ｓ成を比
較的血中にすることができ、小型化できる。 【実施例】 以下図面を参照して、本発明が採用された画商処理型測
定（幾の実施例を詳細に説明する。 本発明の第１実施例は、第２図に示す如く、代物台であ
るＸ−Ｙテーブル４０、該Ｘ−Ｙテーブル４０をＸ−Ｙ
方向に移動自在に支持する、側面に測定対象物を搬入用
するための搬入用ロアＩ２Ａが形成されたテーブル架台
４２、照明光学系、拡大光学系、全体光学系、テレビカ
メラ等が内蔵された、Ｚ軸方向に移動自在な測定ヘッド
４４、該測定ヘッド４４をｘ−Ｙテーブル４０上で支持
する支持アーム４６等を有し、前記Ｘ−Ｙテーブル４０
の位置を制御するための駆動制御系、前記Ｘ−Ｙテーブ
ル４０の位ｒを検出するための直線型変位検出器を含む
位置検出系、ｔｆ前記照明光学系を制９１１するための
照明制御系、前記拡大光学系や全体光学系のレンズを制
御するためのレンズ制御系、前記テレビカメラで得られ
た画像を処理するためのビデオ処即系、前記テレビカメ
ラの焦点を自動的に調節するためのオートフォーカス系
等が内蔵された測定台３８と、前記テレビカメラで捉え
られた拡大像及び全体像を映すモニタ装置４８と、ハー
ドデスクやフロッピーデスク及び中央処理ユニットを含
むコンピュータ５０と、該コンピュータ５０に必要な指
令を与えたりあるいは前記Ｘ−Ｙテーブル４０＠操作し
たりするためのジョイスティック５２、操作卓５４及び
デジタイザ５６と、測定対象物の全体像の輪郭等を必要
に応じて描くためのプロッタ５８とから主に構成されて
いる。 前記測定ヘッド４４の内部では、第３図に詳細に示した
如く、少くとも１本の拡大光学系６０及び全体光学系６
２が＠６４Ａ廻りに回動可能とされたレボルバ６４上に
固定され、例えばベルト６６を介して光学系切換モータ
６８により該レボルバ６４の位置を切換えることによっ
て、拡大光学系６０と全体光学系６２が切換え可能とさ
れ、１１１−のテレビカメラ７０の受光部７０Ａに像が
入力するようにされている。図において、７２は、光軸
の位置決めを行うためのクリック、７４は、どの光学系
が使用されているかを検出器るための光学系検出センサ
である。 以下第１実施例の作用を説明する。 まず、Ｘ−Ｙテーブル４０上に測定対象物をセットする
。次いで、ｘ−ｙデープル４０の位置を六Ｆ８調整した
後、光学系切換モータ６８を駆動して全体光学系６２を
テレビカメラ７０の前面に挿入し、測定対象物の全体像
を捉えて、モニタ装置４８の画面の一部分、例えば第４
図に示す如く左上部に固定的に表示する。この全体像の
表示は、以１９ｉ１！’Ｉ定が終了するまで保持してお
く。 次いで、光学系切換モータ６８を駆動してレボルバ６４
を回転させ、所定倍率の拡大光学系６゜をテレビカメラ
７０の前面に挿入する。拡大光学系６０によって捉えら
れた拡大像は、第４図に示した如く、モニタ装置４８の
例えば左下部に表示される。 Ｘ−Ｙテーブル４０の位置、即ち拡大光学系６０の測定
対象物に対する位置は、例えばテーブル架台４２に内蔵
された直線型変位検出：冴で検出されており、これによ
って検出された拡大光学系６０とＸ−Ｙテーブル４ｏの
位蹟関係が、前記全体像上に例えば輝点の現在位置マー
クでｍ？！１２表示される。 従って測定者は、望む目標値に向けて、全体像上に表示
された現在位置マークを近付けよう、ジョイスティック
５２、デジタイザ５６又はライトベン（Ｆ４示省略）等
を用いてＸ−Ｙテーブル４０を＠動する。 第４図に示した如く、測定すべぎエツジ線Ｇ−Ｇを含む
所望拡大像がモニタ装置４８に表示された段階で、操作
者が操作卓５４のボタン、例えばデジタイザ５６で第４
図の矢印Ａ−４Ｂに示す如く、エツジ検出系路の位置と
方向を定め、エツジ検出ボタンをオンとすると、エツジ
点Ｈでエツジ位置（両面中心からの長さＬ＋）が自動的
に検出される。 次いで、Ｘ−Ｙテーブル４０を移動させ、第５図に示す
如（、反対側のエツジ線Ｊ−Ｊを含む所望拡大像をモニ
タ装置４８に表示する。次いで、第４図とは逆に、矢印
Ｃ−＞Ｄの如くエツジ検出系路の位置と方向を定め、エ
ツジ点にの位置（画面中心からの長さＬ２）を求める。 このようにしてエツジ点）−１−Ｋ間の寸法を、（寸法
Ｌ１＋寸法１−２＋変位検出器で検出したテーブル移動
岱）で求めることができる。なお、この場合には、モニ
タ装置４８上でエツジ１１！Ｇ　−ＧとＪ−Ｊが同一線
上に位置付けされたと仮定している。 ここで測定Ｆａｒ！！、は、テレビカメラ７０の分解能
を分割数〜■５００ビクセルＸＨ３Ｏ０ピクセル（受光
面の大きさを１０×１０ＦＩ−とする）、拡大光学系６
０の倍率を５０倍とした時、テレビカメラ７０からの出
力信号は、横方向について、１１５０Ｘ１０１５００−
１／２５００／ビクセル、！：なる。従って、測定対象
の１〜１幅が１セであると１１″ると、０．４μｍＢ　
、／ピクセルの分解能で拡大像を評価できることになる
。この場合、前記変位検出器の出力信号の分解能は０．
４μｍ以上とする。 これは、第６図に示す如く、エツジＤ　Ｇ　−ＧとＪ−
Ｊを同時に映した場合には、エツジＦｉＩＧＧ〜Ｊ−Ｊ
間に入るピクセル数×０．４μｍがＧ−Ｇ〜Ｊ−Ｊ間寸
法となる。 処理データは記憶され、必要に応じてメツセージとして
、前出第４図に示した如くモニタ装置４８の右半分に出
力される。 なお円の径や仮想中心位置、勾配、角度等も、それぞれ
同（ｙの手順でエツジを検出して同柊に測定することが
できる。この拡大像に対するエツジ検出方向、検出点数
、拡大すべき測定対免物の位置等は、各ステップ毎に決
められた測定プログラムとして記憶されている。 なお前記全体光学系６２で捕えられた全体外は、輪郭の
みを抽出し、スケッチ図として、プリンタやブロック５
８へ出力することができ、従来の手書に比べて正確で速
やかにトレース図が作成できる。又、トレース図形上に
測定ｔｉ！ｉ梁を記入することも可能となる。更に、全
体像上に、第７図にホブ如く、座標軸や測定点く円の中
心Ｃ１や直線の交点■１、■２等）を名称付きで手ねて
表示することもできる。この場合には、測定子？頁の把
好つ図面との対比が容易となるので、視７１ｔなデータ
処理を行う場合に便利である。 この第１実施例においては、拡大光学系６０と全体光学
系６２を、倍率の異なる複数相のレンズ系を設けて切換
え可能に構成しているので、各光学系の設計が容易であ
る。 又、この第１実施例においては、テレビカメラ７０を共
用としているので、装置を安価に構成することができる
。なおテレビカメラ７０を拡大光学系６ｏと全体光学系
６２のそれぞれに設けることも可能である。 更に、この第１実施例においては、オートフォーカス１
幾構を組み込んでいるので、画代が鮮明となり測定精度
が高い。なお、オートフォーカス１幾構を省略すること
も可能である。 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８図に示す如く、全体光学系をズ
ームレンズ８０で構成すると共に、移動ボックス８２を
図の右方向に移動させた時に、測定用レンズ８４即ら拡
大レンズとなるようにして拡大光学系を形成したもので
ある。 第８図において、８６はミラー、８８は、ギＡ７９０を
介してズームレンズ８０のズーミングを行うためのズー
ム用モータ、９２はズーム位置を検出するためのセンサ
、９４及び９６は、それぞれＶレール上に支持された移
動板及び固定板、９８は、（多動ボックス８２を光学糸
切ｊ矢モータ６８によって駆動するためのラックである
。 前記測定用レンズ８４は、例えばレボルバ（図示省ｌ１
８）等により、拡大率の異なるものに＃Ｊ換えあるいは
、着脱により交換可能とされている。 他の点につＩ／′Ｓては前記第１実施例と向洋であるの
で説明は省略する。 この第２尖Ｒ例においては、第８図に示した状態で測定
用レンズ８４及びズームレンズ８０を介してテレビカメ
ラ７０に入力される象によって、全体１ｍの表示が行わ
れる。なお、ズームレンズ８０の拡大率は、ズーム用モ
ータ８８で変えられる。 一方、拡大像を観察する際には、光学系切換えモータ６
８によりラック９８を介して移動ボックス８２の仝休を
図の右方向に移動する。すると、光路中からズームレン
ズ８０が外されて測定用レンズ８４による拡大光学系と
なる。 この第２実施例においては、光学系を切換えるための１
７０１ｆ’Ｔが測定ヘッド４４内に完全に収容されてい
るので、破損の恐れが少ない。又、全体光学系にズーム
レンズ８ｏを用いているので、測定対象物の大きさに合
わせて任意の縮小倍率を選択することが容易にできる。 なお前記実施例においては、いずれも、拡大光学系と全
体光学系が独立とされていたが、第９図に示す１３実施
例の如く、例えば単一のズームレンズ８０を用いて、光
学系を光軸方向に変位可能なレンズ系で形成し、該レン
ズ系の位置を調整することで、例えば拡大−９’３ｎ倍
（ｎ−３０，２０，４０等）の拡大光学系と縮小率１／
ｎ倍の全体光学系を共用することも可能である。この場
合には、測定ヘッドを小型化することが可能、である。 又、前記実施例においては、いずれも、光学系の現在位
ｒのみを輝点て表示するようにしていたが、予め記憶し
ておいた測定プログラムに従って、移動すべき次の目標
位置も合わせてマーク表示又は接近Ｐｉ！度によって点
滅表示することも可能である。更に、現在位置が目標位
置と一致した時に、計測率［６完了信号を出力すること
も可能である。 これらの場合には、操作者が測定点の順序を熟知してい
なくても、正確な測定が迅速に行える。 なＪ５、前記実施例においては、いずれも、Ｘ−Ｙテー
ブル／ＩＯを用いて代物台をＸ−Ｙ方向に移動し、測定
ヘッド４４を用いて光学系を２軸方向に移動するように
構成していたが、代物台と光学系を相対移動させる（を
成は、これに限定されず、例えば、代物台を固定し、光
学系のみをＸＹＺｈ向に移動するように構成することも
できる。 又、前記実施例においては、いずれも、本発明が２次元
測定機に用いられていたが、本発明の適用範囲はこれに
限定されず、オートフォーカス別構を利用して３次元測
定別としたり、あるいは顕微ｉｆｆ等にも同様に適用で
きることが明らかである。 【光朗の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、測定対象物上の拡
大像の次の目標位置を測定対象物の全体他との関係にお
いて容易に確Ｏすることができ、従って、迅速且つ確実
な測定が可能となるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像処理式測定装置の襲本的な
構成の例を示すブロック線図、第２図は、本発明が採用
された画浄処理望測定機の第１実施例の全体構成を示す
斜視図、第３因は、前記第１実施例の測定ヘッドの構成
を示す断面図、第４図は、前記第１実施例におけるモニ
タ装置の表示例を示を線図、第５図及び第６図は、前記
ｖＡ１実施例におけるモニタ装置の拡大像の表示例を示
す線図、第７図は、同じく全体像の表示例を示を線図、
第８因は、本発明の第２実施例における測定ヘッドの構
成をホブ断面図、第９図は、同じく第３実施例における
光学系の基本的な構成を示を線図である。 １０・・・載物台、　　　　　１２・・・測定対象物、
１４・・・照明光学系、 １６．６０・・・拡大光学系、 １８・・・８動機構、 ２０．７０・・・テレビカメラ、 ２２．４８・・・モニタ装置、 ２４．６２・・・全体光学系、 ３０・・・位置特定手段、 ３８・・・測定台、　　　　　４０・・・Ｘ−Ｙテーブ
ル、４４・・・測定ヘッド、　　　５０・・・コンピュ
ータ、６４・・・レボルバ、 ６８・・・光学系切換モータ、 ８ｏ・・・ズームレンズ、　　８２・・・移動ボックス
、８４・・・澗定用レンズ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）載物台上に配置された測定対象物に光照射する照
   明光学系と、前記測定対象物と関与した光を受けて、測
   定対象部分の像を拡大する拡大光学系と、所定の測定対
   象部分を拡大すべく、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映すモニタ装置と、該拡大像
   を処理して、測定対象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式測定装置において、 前記測定対象物の全体像を捉える全体光学系と、該全体
   像を固定的に映す第２のモニタ装置と、前記載物台と拡
   大光学系の相対移動変位量から、前記拡大像の測定対象
   物上の現在位置及び次の目標位置を特定する位置特定手
   段とを設け、 拡大像の現在位置及び目標位置を前記第２のモニタ装置
   に映された全体像上に重複表示して、載物台と拡大光学
   系の相対移動に伴って変位する拡大像の現在位置及び目
   標位置を確認できるように構成したことを特徴とする画
   像処理式測定装置。
2. （２）前記現在位置を連続表示し、前記次の目標位置を
   点滅表示するようにした特許請求の範囲第１項記載の画
   像処理式測定装置。
3. （３）前記モニタ装置と第２のモニタ装置が、表示画面
   を同一として形成されている特許請求の範囲１項又は第
   ２項記載の画像処理式測定装置。
4. （４）載物台上に配置された測定対象物に光照射する照
   明光学系と、前記測定対象物と関与した光をうけて、測
   定対象部分の像を拡大する拡大光学系と、所定の測定対
   象部分を拡大すベく、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映すモニタ装置と、該拡大像
   を処理して、測定対象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式測定装置において、 前記測定対象物の全体像を捉える全体光学系と、該全体
   像を固定的に映す第２のモニタ装置と、前記載物台と拡
   大光学系のす相対移動変位量から、前記拡大像の測定対
   象物上の現在位置及び次の目標位置を特定する位置特定
   手段と、 前記第２のモニタ装置に映された全体像上に重複表示さ
   れる拡大像の現在位置が、目標位置と一致した時に計測
   準備完了信号を出力する確認手段とを備えたことを特徴
   とする画像処理式測定装置。
5. （５）前記第２のモニタ装置に映された全体像上に、前
   記次の目標位置もマーク表示するようにした特許請求の
   範囲第４項記載の画像処理式測定装置。
6. （６）前記モニタ装置と第２のモニタ装置が、表示両面
   を同一として形成されている特許請求の範囲第４項又は
   第５項記載の画像処理式測定装置。