(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に接触する接触子を一端に有する棒状のスタイラスを備え、前記接触子を前記被測定物に接触させることで前記被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機に用いられる前記スタイラスを観察するスタイラス観察装置であって、
前記スタイラスの軸に直交する平面内で光軸を互いに直交させるように配設され、前記スタイラスからの光を反射させる２つのミラーと、
前記各ミラーにて反射される光を合成する合成手段と、
前記合成手段にて合成される光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段にて撮像される画像を表示する表示手段と、
前記撮像手段、及び前記表示手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記スタイラスの姿勢を指示するための指示線を前記表示手段に表示させる表示制御部を備えることを特徴とするスタイラス観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性状測定機に用いられるスタイラスを観察するスタイラス観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物に接触する接触子を一端に有する棒状のスタイラスを備え、接触子を被測定物に接触させることで被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の座標測定装置（表面性状測定機）は、プローブ球（接触子）を有するプローブピン（スタイラス）を備え、プローブ球をワーク（被測定物）に接触させることでワークの表面性状を測定している。
また、特許文献１に記載の座標測定装置では、プローブ球、及びワークの接触する領域を撮像するビデオカメラと、ビデオカメラにて撮像される画像を表示するモニタとを用いることでプローブ球、及びワークの接触する領域を視認することができる。したがって、特許文献１に記載の座標測定装置は、微小なプローブピンを用いてワークを測定する際にも適切に測定をすることができる。
【０００３】
ところで、このような微小なスタイラスを備える表面性状測定機では、スタイラスの軸径と、接触子の大きさとの差が小さいので、スタイラスが傾斜して取り付けられている場合などのようにスタイラスが正しい姿勢で取り付けられていない場合には、被測定物に接触子を接触させる際に被測定物にスタイラスの軸が接触し、スタイラスが破損してしまうことがあるという問題がある。
このため、このような微小なスタイラスを備える表面性状測定機では、スタイラスを観察するスタイラス観察装置を用いることでスタイラスの姿勢を調整している。
【０００４】
図３は、表面性状測定機、及びスタイラス観察装置の一例を示す模式図である。
表面性状測定機１００は、図３（Ａ）に示すように、被測定物（図示略）に接触する接触子１１０Ａを一端に有する棒状のスタイラス１１０と、被測定物を載置するための定盤１２０とを備え、接触子１１０Ａを被測定物に接触させることで被測定物の表面性状を測定するものである。なお、図３（Ａ）では、紙面上下方向の軸をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する２軸をＸ，Ｙ軸としている。
スタイラス観察装置２００は、定盤１２０に固定される円盤状のテーブル２１０と、テーブル２１０に固定され、スタイラス１１０を撮像する撮像手段２２０とを備える。
【０００５】
テーブル２１０は、定盤１２０に固定され、Ｚ軸回りに回転可能に構成されている（図３（Ａ）中矢印Ａ参照）。また、テーブル２１０は、＋Ｘ軸方向側となる位置、及び＋Ｙ軸方向側となる位置（図３（Ａ）中二点鎖線参照）との２つの位置で撮像手段２２０を係止するように構成されている。したがって、撮像手段２２０は、テーブル２１０を回転させることでスタイラス１１０をＸ，Ｙ軸方向の２つの方向から撮像することができる。
撮像手段２２０にて撮像される画像には、図３（Ｂ）に示すように、縦横方向に２本の基準線Ｌ１，Ｌ２が描画されている。そして、テーブル２１０、及び撮像手段２２０は、縦方向の基準線Ｌ１が定盤１２０に対して垂直となり、横方向の基準線Ｌ２が定盤１２０に対して水平となるように、定盤１２０に固定されている。
【０００６】
このようなスタイラス観察装置２００を用いることでスタイラス１１０の姿勢を調整するには、始めに、スタイラス１１０をＸ軸方向側から撮像手段２２０にて撮像し、使用者は、撮像手段２２０にて撮像される画像内におけるスタイラス１１０の軸が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１０をＹＺ平面に沿って移動させる。
次に、スタイラス１１０をＹ軸方向側から撮像手段２２０にて撮像し、使用者は、撮像手段２２０にて撮像される画像内におけるスタイラス１１０の軸が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１０をＸＺ平面に沿って移動させる。
このような調整によれば、スタイラス１１０の軸が定盤１２０に対して垂直となるようにスタイラス１１０の姿勢を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平７−５０５９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スタイラス観察装置２００を用いることでスタイラス１１０の姿勢を調整すると、スタイラス１１０をＹ軸方向側から撮像手段２２０にて撮像し、撮像手段２２０にて撮像される画像内におけるスタイラス１１０の軸が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１０をＸＺ平面に沿って移動させる際に、スタイラス１１０がＹＺ平面に沿って移動してしまう場合があるという問題がある。
【０００９】
すなわち、スタイラス１１０をＸ軸方向側から撮像手段２２０にて撮像し、撮像手段２２０にて撮像される画像内におけるスタイラス１１０の軸が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１０をＹＺ平面に沿って移動させる始めの調整が無に帰すことになり、スタイラス１１０の姿勢を適切に調整することができない場合があるという問題がある。
また、スタイラス観察装置２００は、テーブル２１０を備える必要があるので、構成が複雑化するという問題がある。さらに、スタイラス観察装置２００は、スタイラス１１０の姿勢を調整する際にテーブル２１０を回転させる必要があるので、調整に手間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、簡素な構成でスタイラスの姿勢を容易、かつ適切に調整することができるスタイラス観察装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスタイラス観察装置は、被測定物に接触する接触子を一端に有する棒状のスタイラスを備え、前記接触子を前記被測定物に接触させることで前記被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機に用いられる前記スタイラスを観察するスタイラス観察装置であって、前記スタイラスの軸に直交する平面内で光軸を互いに直交させるように配設され、前記スタイラスからの光を反射させる２つのミラーと、前記各ミラーにて反射される光を合成する合成手段と、前記合成手段にて合成される光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段にて撮像される画像を表示する表示手段と、前記撮像手段、及び前記表示手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記スタイラスの姿勢を指示するための指示線を前記表示手段に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、スタイラスからの光は、スタイラスの軸に直交する平面内で光軸を互いに直交させるように配設される２つのミラーにて反射され、合成手段にて合成される。そして、合成手段にて合成される光は、撮像手段にて撮像されるので、撮像手段を移動させることなく、スタイラスを互いに直交する２つの方向から同時に撮像することができる。したがって、本発明のスタイラス観察装置によれば、簡素な構成でスタイラスの姿勢を容易、かつ適切に調整することができる。
【００１３】
本発明では、上述したように、前記撮像手段にて撮像される画像を表示させる表示手段と、前記撮像手段、及び前記表示手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記スタイラスの姿勢を指示するための指示線を前記表示手段に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、表示手段には、スタイラスの姿勢を指示するための指示線が表示されるので、スタイラス観察装置の使用者は、指示線による指示に従ってスタイラスの姿勢を調整することができる。したがって、表示手段に表示させる指示線の角度によっては、スタイラスを任意に傾斜させるようにスタイラスの姿勢を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面性状測定機、及びスタイラス観察装置を示す模式図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る表面性状測定機、及びスタイラス観察装置を示す模式図。
【図３】表面性状測定機、及びスタイラス観察装置の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る表面性状測定機１、及びスタイラス観察装置２を示す模式図である。
表面性状測定機１は、図１（Ａ）に示すように、被測定物（図示略）に接触する接触子１１Ａを一端に有する棒状のスタイラス１１を備え、接触子１１Ａを被測定物に接触させることで被測定物の表面性状を測定するものである。なお、図１（Ａ）は、表面性状測定機１、及びスタイラス観察装置２をスタイラス１１の軸方向に沿って接触子１１Ａの反対側から見た図である。また、図１（Ａ）では、スタイラス１１の軸方向の軸をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する２軸をＸ，Ｙ軸としている。
【００１７】
スタイラス観察装置２は、スタイラス１１の軸に直交する平面内で光軸を互いに直交させるように配設され、スタイラス１１からの光を反射させる２つのミラー２１，２２と、各ミラー２１，２２にて反射される光を合成するハーフミラー２３と、ハーフミラー２３、及び各ミラー２１，２２を介してスタイラス１１を照明する照明手段２４と、ハーフミラー２３にて合成される光を撮像する撮像手段２５と、撮像手段２５にて撮像される画像を表示する表示手段２６と、撮像手段２５、及び表示手段２６を制御する制御手段２７とを備える。なお、表示手段２６は、例えば、液晶モニタで構成することができる。
【００１８】
ハーフミラー２３は、入射する光の一部を反射させるとともに、他を透過させるものであり、各ミラー２１，２２と平行になるように配設されている。
照明手段２４は、例えば、白色光源で構成することができ、ミラー２２、及びハーフミラー２３の光軸上に配設されている。
撮像手段２５は、ミラー２１、及びハーフミラー２３の光軸上に配設され、入射する光を集光させるレンズ２５１と、レンズ２５１にて集光される光を撮像する撮像素子２５２とを備える。
【００１９】
照明手段２４から出射される光は、ハーフミラー２３に入射し、ハーフミラー２３に入射する光の一部はハーフミラー２３にて反射され、他はハーフミラー２３を透過する。ハーフミラー２３にて反射される光は、ミラー２１にて反射され、スタイラス１１をＹ軸方向に沿って照明する。そして、スタイラス１１からの光は、再度、ミラー２１にて反射され、ハーフミラー２３に入射する。ハーフミラー２３に入射する光の一部は、ハーフミラー２３を透過してレンズ２５１に入射する。
【００２０】
また、ハーフミラー２３を透過する光は、ミラー２２にて反射され、スタイラス１１をＸ軸方向に沿って照明する。そして、スタイラス１１からの光は、再度、ミラー２２にて反射され、ハーフミラー２３に入射する。ハーフミラー２３に入射する光の一部は、ハーフミラー２３にて反射されてレンズ２５１に入射する。
すなわち、ハーフミラー２３は、各ミラー２１，２２にて反射される光を合成してレンズ２５１に入射させる合成手段として機能する。そして、レンズ２５１に入射する光は、レンズ２５１にて集光され、撮像素子２５２にて撮像される。
【００２１】
制御手段２７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、メモリなどで構成され、表示手段２６を制御する表示制御部２７１を備える。
表示制御部２７１は、図１（Ｂ）に示すように、撮像手段２５にて撮像される画像を表示手段２６に表示させるとともに、画像の縦横方向に２本の基準線Ｌ１，Ｌ２を描画する。なお、撮像手段２５は、縦方向の基準線Ｌ１がＸＹ平面に対して垂直となり、横方向の基準線Ｌ２がＸＹ平面に対して水平となるように配設されている。
【００２２】
スタイラス観察装置２を用いることでスタイラス１１の姿勢を調整するには、始めに、スタイラス１１を撮像手段２５にて撮像し、使用者は、撮像手段２５にて撮像される画像内における２つのスタイラス１１のうち、いずれか一方のスタイラス１１が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１をＹＺ平面に沿って移動させる。
次に、使用者は、撮像手段２２０にて撮像される画像内における２つのスタイラス１１のうち、いずれか他方のスタイラス１１が縦方向の基準線Ｌ１に対して平行となるようにスタイラス１１をＸＺ平面に沿って移動させる。
このような調整によれば、スタイラス１１の軸方向がＸＹ平面に対して垂直となるようにスタイラス１１の姿勢を調整することができる。
【００２３】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）スタイラス観察装置２によれば、スタイラス１１からの光は、スタイラス１１の軸に直交する平面内で光軸を互いに直交させるように配設される２つのミラー２１，２２にて反射され、ハーフミラー２３にて合成される。そして、ハーフミラー２３にて合成される光は、撮像手段２５にて撮像されるので、撮像手段２５を移動させることなく、スタイラス１１を互いに直交する２つの方向から同時に撮像することができる。したがって、スタイラス観察装置２によれば、簡素な構成でスタイラス１１の姿勢を容易、かつ適切に調整することができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る表面性状測定機１、及びスタイラス観察装置２Ａを示す模式図である。
前記第１実施形態では、スタイラス観察装置２は、制御手段２７を備え、制御手段２７は、表示制御部２７１を備えていた。これに対して、本実施形態では、スタイラス観察装置２Ａは、図２（Ａ）に示すように、制御手段２７Ａを備え、制御手段２７Ａは、表示制御部２７１Ａを備えている点で異なる。
【００２５】
表示制御部２７１Ａは、図２（Ｂ）に示すように、撮像手段２５にて撮像される画像を表示手段２６に表示させるとともに、画像の縦横方向に２本の基準線Ｌ１，Ｌ２を描画する。また、表示制御部２７１Ａは、スタイラス１１の姿勢を指示するための指示線Ｉ１，Ｉ２を表示手段２６に表示させる。
指示線Ｉ１は、図２（Ｂ）に破線で示すように、基準線Ｌ１に対して傾斜して描画され、ＹＺ平面におけるスタイラス１１の角度を示している。また、指示線Ｉ２は、図２（Ｂ）に太線で示すように、基準線Ｌ１に対して傾斜して描画され、ＸＺ平面におけるスタイラス１１の角度を示している。
【００２６】
スタイラス観察装置２Ａを用いることでスタイラス１１の姿勢を調整するには、始めに、スタイラス１１を撮像手段２５にて撮像し、使用者は、撮像手段２５にて撮像される画像内における２つのスタイラス１１のうち、いずれか一方のスタイラス１１が指示線Ｉ１に対して平行となるようにスタイラス１１をＹＺ平面に沿って移動させる。
次に、使用者は、撮像手段２２０にて撮像される画像内における２つのスタイラス１１のうち、いずれか他方のスタイラス１１が指示線Ｉ２に対して平行となるようにスタイラス１１をＸＺ平面に沿って移動させる。
このような調整によれば、スタイラス１１を任意に傾斜させるようにスタイラス１１の姿勢を調整することができる。
【００２７】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（２）スタイラス観察装置２Ａによれば、表示手段２６には、スタイラス１１の姿勢を指示するための指示線Ｉ１，Ｉ２が表示されるので、スタイラス観察装置２Ａの使用者は、指示線Ｉ１，Ｉ２による指示に従ってスタイラス１１の姿勢を調整することができる。したがって、表示手段２６に表示させる指示線Ｉ１，Ｉ２の角度によっては、スタイラス１１を任意に傾斜させるようにスタイラス１１の姿勢を調整することができる。
【００２８】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、合成手段は、ハーフミラー２３で構成されていたが、例えば、ダイクロイックミラーなどの他の光学素子で構成してもよい。要するに、合成手段は、各ミラーにて反射される光を合成することができるものであればよい。
【００２９】
前記各実施形態では、スタイラス観察装置２，２Ａは、表示手段２６、及び制御手段２７，２７Ａを備え、スタイラス１１の姿勢を使用者に視認させることでスタイラス１１の姿勢を調整させていたが、表示手段２６、及び制御手段２７は備えていなくてもよい。例えば、撮像手段のレンズに基準線を描画し、撮像手段にて撮像される画像を表示手段に直接的に表示させることによって、制御手段を備えていない構成としてもよい。また、例えば、スタイラスの姿勢を調整する調整機構を設け、この調整機構を制御手段にて制御することでスタイラスの姿勢を自動的に調整することによって、表示手段を備えていない構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、表面性状測定機に用いられるスタイラスを観察するスタイラス観察装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…表面性状測定機
２，２Ａ…スタイラス観察装置
１１…スタイラス
１１Ａ…接触子
２１，２２…ミラー
２３…ハーフミラー（合成手段）
２５…撮像手段
２６…表示手段
２７，２７Ａ…制御手段
２７１Ａ…表示制御部
【図１】
0005410330.tif 000002
【図２】
0005410330.tif 000003
【図３】
0005410330.tif 000004