(57)【要約】【課題】配線構造を単純化するとともに、取り扱い性が向上された光学式座標測定装置を提供する。【解決手段】載置台１２０の上方の撮像領域Ｖが主撮像部１３０により撮像されるように、主撮像部１３０と載置台１２０とが保持部１１０により保持される。制御基板１８０とプローブ１４０とが配線Ｗ１により保持部１１０内を通して接続される。載置台１２０上に載置された測定対象物Ｓにプローブ１４０の接触部が接触される。プローブ１４０の複数のマーカが主撮像部１３０により撮像されることにより画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物Ｓと接触部との接触位置の座標が算出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物が載置される載置台と、
発光可能な複数のマーカを有するとともに測定対象物に接触される接触部を有するプローブと、
前記プローブの前記複数のマーカを撮像することにより前記複数のマーカの画像に対応する画像データを生成する撮像部と、
前記プローブの前記複数のマーカの発光動作を制御するとともに、前記撮像部により生成された画像データに基づいて、測定対象物と前記接触部との接触位置の座標を算出する制御部と、
前記載置台の上方の領域が前記撮像部により撮像されるように前記撮像部と前記載置台とを保持する保持部と、
前記保持部内を通して前記制御部と前記プローブとを接続する第１の配線とを備える、光学式座標測定装置。
【請求項２】
前記保持部に設けられる接続端子をさらに備え、
前記保持部は、一方向に沿って延びるように形成され、
前記載置台および前記撮像部は、前記一方向に並ぶように前記保持部により保持され、
前記制御部は前記保持部に配置される第１部分を含み、
前記接続端子は、前記撮像部よりも前記載置台に近い前記保持部の部分に配置され、
前記第１の配線は、前記プローブと前記接続端子とを接続する第１のケーブルと、前記保持部内で前記接続端子と前記第１部分とを接続する内部配線とを含む、請求項１記載の光学式座標測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記保持部から離間して設けられる第２部分をさらに含み、
前記第１部分は、前記載置台よりも前記撮像部に近い位置に設けられ、
前記第１の配線は、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第２のケーブルをさらに含む、請求項２記載の光学式座標測定装置。
【請求項４】
前記接続端子は、前記撮像部に最も近い前記載置台の端部よりも前記撮像部から遠い位置に設けられる、請求項２または３記載の光学式座標測定装置。
【請求項５】
前記保持部は、前記撮像部から最も遠い前端面を有し、
前記接続端子は、前記保持部の前記前端面に設けられる、請求項４記載の光学式座標測定装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記一方向に沿った側面を有し、
前記接続端子は、前記保持部の前記側面のうち前記撮像部に最も近い前記載置台の端部よりも前記撮像部から遠い位置に設けられる、請求項４記載の光学式座標測定装置。
【請求項７】
前記保持部の温度を測定する温度センサと、
前記保持部内を通して前記制御部と前記温度センサとを接続する第２の配線とをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサにより測定された前記保持部の温度に基づいて、算出された位置の座標を補正する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項８】
インターフェース部と、
前記保持部内を通して前記制御部と前記インターフェース部とを接続する第３の配線とをさらに備え、
前記インターフェース部は、前記制御部の動作を開始または終了させる起動部、前記制御部の動作状態を表示する動作表示部、および前記制御部による算出結果を示すデータを出力する出力部の少なくとも１つを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項９】
前記制御部に接続されるとともに、測定対象物のうち測定すべき部分を指定するために操作される第１の操作部をさらに備え、
前記制御部は、測定対象物のうち前記第１の操作部により指定された部分の位置を測定対象物と前記接触部との接触位置として、その座標として算出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項１０】
前記制御部に接続されるとともに、測定対象物のうち測定すべき部分を指定するために、使用者により足で操作可能に構成された第２の操作部をさらに備え、
前記制御部は、測定対象物のうち前記第２の操作部により指定された部分の位置を測定対象物と前記接触部との接触位置として、その座標を算出する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項１１】
前記プローブは、前記複数のマーカが前記撮像部の撮像領域内に存在するか否かを使用者に知らせるための第１の通知部を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項１２】
前記プローブは複数設けられ、
前記制御部には、測定対象物のうち測定すべき部分に対応して前記複数のプローブのうち使用されるべきプローブが設定され、
前記複数のプローブの各々は、前記制御部の設定内容に基づいて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第２の通知部を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項１３】
前記プローブは複数設けられ、
測定対象物のうち測定すべき部分に対応して前記複数のプローブのうち使用されるべきプローブが選択可能に構成され、
前記複数のプローブの各々は、選択内容に応じて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第２の通知部を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【請求項１４】
前記載置台には、当該載置台上における一定の領域を精度保証領域として認識可能に表示する領域表示線が形成され、
前記精度保証領域内に含まれる測定対象物と前記接触部との接触位置の座標の算出の精度は、前記精度保証領域内に含まれない測定対象物と前記接触部との接触位置の座標の算出の精度よりも高い、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式のプローブを用いる光学式座標測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式の座標測定装置には、接触部を有するプローブが設けられる。測定対象物にプローブの接触部が接触され、測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。測定対象物上の複数の位置の座標が算出されることにより、測定対象物の所望の部分の寸法が測定される。
【０００３】
特許文献１には、データプロセッサ、接触プローブおよび角度センサを備えた空間座標の逐点式測定システムが記載されている。接触プローブには、接触点に加えて、複数の点光源が設けられる。角度センサは、測定対象物の本質的な部分を観測可能でかつ接触プローブの複数の点光源を観測可能に設けられる。
【０００４】
角度センサから各光源に向かう空間的方向が記録される。記録された空間的方向に基づいて、角度センサに関する接触プローブの位置と方向とがデータプロセッサにより算出される。接触プローブの位置が接触点の位置および測定対象物の位置に関係付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平６−５１１５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の逐点式測定システムにおいては、データプロセッサと角度センサとが一の配線により接続される。これにより、角度センサによる記録がデータプロセッサに与えられる。また、データプロセッサと接触プローブとが他の配線により接続される。これにより、接触プローブの複数の点光源の照明時間および光の強さがデータプロセッサにより制御される。
【０００７】
このように、光学式座標測定装置を動作させるためには、種々の配線を設けることが必要となる。しかしながら、光学式座標測定装置に種々の配線を設けると、配線構造が複雑化することにより光学式座標測定装置の取り扱い性が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、配線構造を単純化するとともに、取り扱い性が向上された光学式座標測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る光学式座標測定装置は、測定対象物が載置される載置台と、発光可能な複数のマーカを有するとともに測定対象物に接触される接触部を有するプローブと、プローブの複数のマーカを撮像することにより複数のマーカの画像に対応する画像データを生成する撮像部と、プローブの複数のマーカの発光動作を制御するとともに、撮像部により生成された画像データに基づいて、測定対象物と接触部との接触位置の座標を算出する制御部と、載置台の上方の領域が撮像部により撮像されるように撮像部と載置台とを保持する保持部と、保持部内を通して制御部とプローブとを接続する第１の配線とを備える。
【００１０】
この光学式座標測定装置においては、載置台の上方の領域が撮像部により撮像されるように、撮像部と載置台とが保持部により保持される。載置台上に載置された測定対象物にプローブの接触部が接触される。プローブの複数のマーカが撮像部により撮像されることにより画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。これにより、測定対象物の所望の部分の寸法を測定することができる。
【００１１】
ここで、制御部とプローブとは第１の配線により保持部内を通して接続される。そのため、保持部から外部に引き出される第１の配線の長さをプローブの移動に必要な最小限の長さに短縮することができる。これにより、第１の配線の絡まりを防止することができる。その結果、配線構造を単純化するとともに、光学式座標測定装置の取り扱い性を向上させることができる。
【００１２】
（２）光学式座標測定装置は、保持部に設けられる接続端子をさらに備え、保持部は、一方向に沿って延びるように形成され、載置台および撮像部は、一方向に並ぶように保持部により保持され、制御部は保持部に配置される第１部分を含み、接続端子は、撮像部よりも載置台に近い保持部の部分に配置され、第１の配線は、プローブと接続端子とを接続する第１のケーブルと、保持部内で接続端子と第１部分とを接続する内部配線とを含んでもよい。
【００１３】
この場合、プローブと接続端子とは第１の配線の第１のケーブルにより接続され、接続端子と第１部分とは保持部内で第１の配線の内部配線により接続される。ここで、制御部の第１部分は保持部に配置され、接続端子は撮像部よりも載置台に近い保持部の部分に配置される。そのため、第１の配線のうち、保持部内を通して配置される内部配線の部分を長くすることにより、保持部から外部に引き出される第１のケーブルの部分を短縮することができる。これにより、内部配線の配線構造を単純化するとともに、第１のケーブルの絡まりを防止することができる。
【００１４】
また、載置台上の測定対象物にプローブの接触部を接触させる際に、第１のケーブルがプローブの複数のマーカと撮像部との間を遮ることが防止される。それにより、撮像部は、複数のマーカを確実に撮像することができる。その結果、光学式座標測定装置の取り扱い性が向上する。
【００１５】
（３）制御部は、保持部から離間して設けられる第２部分をさらに含み、第１部分は、載置台よりも撮像部に近い位置に設けられ、第１の配線は、第１部分と第２部分とを接続する第２のケーブルをさらに含んでもよい。
【００１６】
この場合、制御部の第１部分と第２部分とが第２のケーブルにより接続される。ここで、第２部分は保持部から離間して設けられ、第１部分は載置台よりも撮像部に近い位置に設けられる。これにより、プローブの複数のマーカと撮像部との間を遮ることなく、第２のケーブルにより制御部の第１部分と第２部分とを接続することができる。
【００１７】
（４）接続端子は、撮像部に最も近い載置台の端部よりも撮像部から遠い位置に設けられてもよい。
【００１８】
この場合、保持部内を通して配置される内部配線の部分をより長くすることにより、保持部から外部に引き出される第１のケーブルの部分をより短縮することができる。また、第１のケーブルが測定対象物に接触することが防止される。それにより、プローブの操作性が向上する。また、第１のケーブルの絡まりをより防止するとともに、第１のケーブルがプローブの複数のマーカと撮像部との間を遮ることをより防止することができる。
【００１９】
（５）保持部は、撮像部から最も遠い前端面を有し、接続端子は、保持部の前端面に設けられてもよい。
【００２０】
この場合、保持部内を通して配置される内部配線の部分を最長にすることにより、保持部から外部に引き出される第１のケーブルの部分を最短にすることができる。これにより、第１のケーブルの絡まりをさらに防止するとともに、第１のケーブルがプローブの複数のマーカと撮像部との間を遮ることをさらに防止することができる。
【００２１】
（６）保持部は、一方向に沿った側面を有し、接続端子は、保持部の側面のうち撮像部に最も近い載置台の端部よりも撮像部から遠い位置に設けられてもよい。
【００２２】
この場合、保持部内を通して配置される内部配線の部分をより長くすることにより、保持部から外部に引き出される第１のケーブルの部分をより短縮することができる。これにより、第１のケーブルの絡まりをより防止するとともに、第１のケーブルがプローブの複数のマーカと撮像部との間を遮ることをより防止することができる。
【００２３】
（７）光学式座標測定装置は、保持部の温度を測定する温度センサと、保持部内を通して制御部と温度センサとを接続する第２の配線とをさらに備え、制御部は、温度センサにより測定された保持部の温度に基づいて、算出された位置の座標を補正してもよい。
【００２４】
この場合、制御部と温度センサとは第２の配線により保持部内を通して接続される。これにより、配線構造を複雑化させることなく保持部の温度を取得することができる。また、周囲の温度変化により保持部が熱膨張する場合でも、測定対象物と接触部との接触位置の座標を正確に算出することができる。
【００２５】
（８）光学式座標測定装置は、インターフェース部と、保持部内を通して制御部とインターフェース部とを接続する第３の配線とをさらに備え、インターフェース部は、制御部の動作を開始または終了させる起動部、制御部の動作状態を表示する動作表示部、および制御部による算出結果を示すデータを出力する出力部の少なくとも１つを含んでもよい。
【００２６】
この場合、制御部とインターフェース部とは第３の配線により保持部内を通して接続される。これにより、配線構造を複雑化させることなく制御部の動作の開始または終了、制御部の動作状態の表示およびデータの出力の少なくとも１つを実行することができる。
【００２７】
（９）光学式座標測定装置は、制御部に接続されるとともに、測定対象物のうち測定すべき部分を指定するために操作される第１の操作部をさらに備え、制御部は、測定対象物のうち第１の操作部により指定された部分の位置を測定対象物と接触部との接触位置として、その座標として算出してもよい。
【００２８】
この場合、使用者は、プローブを操作しつつ第１の操作部を操作することにより、測定対象物のうち所望の部分を接触位置として容易に指定することができる。
【００２９】
（１０）光学式座標測定装置は、制御部に接続されるとともに、測定対象物のうち測定すべき部分を指定するために、使用者により足で操作可能に構成された第２の操作部をさらに備え、制御部は、測定対象物のうち第２の操作部により指定された部分の位置を測定対象物と接触部との接触位置として、その座標を算出してもよい。
【００３０】
この場合、使用者は、プローブを操作しつつ足で第２の操作部を操作することにより、測定対象物のうち所望の部分を接触位置として容易に指定することができる。また、使用者は両手でプローブを操作することが可能になるので、より精密にプローブを操作することができる。
【００３１】
（１１）プローブは、複数のマーカが撮像部の撮像領域内に存在するか否かを使用者に知らせるための第１の通知部を含んでもよい。
【００３２】
この場合、使用者は、複数のマーカが撮像部の撮像領域内に存在するか否かを容易に認識することができる。
【００３３】
（１２）プローブは複数設けられ、制御部には、測定対象物のうち測定すべき部分に対応して複数のプローブのうち使用されるべきプローブが設定され、複数のプローブの各々は、制御部の設定内容に基づいて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第２の通知部を含んでもよい。
【００３４】
この場合、使用者は、複数のプローブから測定対象物の測定部分に対応した使用すべきプローブを容易に認識することができる。
【００３５】
（１３）プローブは複数設けられ、測定対象物のうち測定すべき部分に対応して複数のプローブのうち使用されるべきプローブが選択可能に構成され、複数のプローブの各々は、選択内容に応じて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第２の通知部を含んでもよい。
【００３６】
この場合、使用者は、複数のプローブから測定対象物の測定部分に対応した使用すべきプローブを選択することができる。また、使用者は、複数のプローブから選択したプローブを容易に認識することができる。
【００３７】
（１４）載置台には、当該載置台上における一定の領域を精度保証領域として認識可能に表示する領域表示線が形成され、精度保証領域内に含まれる測定対象物と接触部との接触位置の座標の算出の精度は、精度保証領域内に含まれない測定対象物と接触部との接触位置の座標の算出の精度よりも高くてもよい。
【００３８】
この場合、使用者は、より高い精度で座標の算出が行われる精度保証領域を容易に認識することができる。また、測定対象物のうち測定すべき部分が精度保証領域内に含まれるように載置台上に測定対象物を載置することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、配線構造を単純化するとともに、光学式座標測定装置の取り扱い性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光学式座標測定装置の測定ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】図２の測定ヘッドのプローブの構成を示す斜視図である。
【図４】プローブの内部構成を示すブロック図である。
【図５】下方から見た測定ヘッドの斜視図である。
【図６】後方から見た測定ヘッドの斜視図である
【図７】測定ヘッドの側面図である。
【図８】主撮像部の構成について説明するための図である。
【図９】主撮像部と複数の発光部との関係について説明するための模式図である。
【図１０】図２の表示部に表示される画像の一例を示す図である。
【図１１】測定対象物の一例を示す図である。
【図１２】図１１の測定対象物における具体的な測定例について説明するための図である。
【図１３】図１１の測定対象物における具体的な測定例について説明するための図である。
【図１４】図１１の測定対象物における具体的な測定例について説明するための図である。
【図１５】図１１の測定対象物における具体的な測定例について説明するための図である。
【図１６】図１１の測定対象物における具体的な測定例について説明するための図である。
【図１７】撮像画像上に測定情報が重畳表示された例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（１）光学式座標測定装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１の光学式座標測定装置３００の測定ヘッドの構成を示す斜視図である。図３は、図２の測定ヘッド１００のプローブの構成を示す斜視図である。以下、本実施の形態に係る光学式座標測定装置３００について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１に示すように、光学式座標測定装置３００は、測定ヘッド１００および処理装置２００を備える。測定ヘッド１００は、保持部１１０、載置台１２０、主撮像部１３０、プローブ１４０、副撮像部１５０、表示部１６０、操作部１７０および制御基板１８０を含む。
【００４２】
図２に示すように、測定ヘッド１００の保持部１１０は、設置部１１１およびスタンド部１１２を含む。設置部１１１は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。スタンド部１１２は、設置部１１１の一方の端部から上方に延びるように設けられる。
【００４３】
設置部１１１の他方の端部に載置台１２０が設けられる。載置台１２０は、例えば光学定盤である。載置台１２０上には、測定対象物Ｓが載置される。本例においては、載置台１２０は略正方形状を有する。載置台１２０には、互いに直交する２方向に等間隔で並ぶように複数のねじ穴が形成されている。これにより、クランプ部材および固定ねじにより測定対象物Ｓを載置台１２０に固定することができる。載置台１２０は磁性を有していてもよい。この場合、マグネットベース等の磁石を用いた固定部材により測定対象物Ｓを載置台１２０に固定することができる。また、載置台１２０の上面が粘着性を有してもよい。この場合も、測定対象物Ｓを載置台１２０に容易に固定することができる。なお、載置台１２０が着脱自在に構成されてもよい。例えば、複数のねじ穴が形成された載置台１２０に、上面が粘着性を有する板状部材をねじにより固定することで、上面が粘着性を有する載置台１２０を実現してもよい。
【００４４】
以下、載置台１２０が設けられる設置部１１１の端部を前端とし、スタンド部１１２が設けられる設置部１１１の端部を後端とする。設置部１１１の前端面１１１Ｆには、１または複数の接続端子１１３が設けられる。図２の例では、設置部１１１の前端面１１１Ｆに２つの接続端子１１３が設けられる。一方の接続端子１１３とプローブ１４０とがケーブルＣＡ１により接続される。また、各接続端子１１３は、設置部１１１内に設けられた配線Ｗ１を介して制御基板１８０に接続される。
【００４５】
スタンド部１１２の前方における設置部１１１には、上方に突出するようにインターフェース部１１４が形成される。インターフェース部１１４には、種々の回路部品が設けられる。インターフェース部１１４の種々の回路部品は、設置部１１１内に設けられた配線Ｗ２（後述する図５）により制御基板１８０に接続される。本実施の形態においては、インターフェース部１１４には、種々の回路部品として電源スイッチ１１４ａ、動作表示ランプ１１４ｂおよびＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート１１４ｃが設けられる。
【００４６】
使用者は、処理装置２００の図示しないスイッチがオン状態である場合において、電源スイッチ１１４ａをオン状態にすることにより、測定ヘッド１００の動作を開始させることができる。動作表示ランプ１１４ｂは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）により構成される。動作表示ランプ１１４ｂは、電源スイッチ１１４ａがオン状態であるときに点灯し、オフ状態であるときに消灯する。そのため、使用者は、動作表示ランプ１１４ｂを視認することにより、測定ヘッド１００が動作中であるか否かを認識することができる。使用者は、ＵＳＢポート１１４ｃに例えばＵＳＢメモリを接続することにより、光学式座標測定装置３００による測定結果を示すデータをＵＳＢメモリに保存することができる。
【００４７】
スタンド部１１２の上部に主撮像部１３０が設けられる。主撮像部１３０は、スタンド部１１２の上部に着脱自在に設けられてもよく、スタンド部１１２に一体的に設けられてもよい。主撮像部１３０は、撮像素子１３１（後述する図８）および複数のレンズ１３２（後述する図８）を含む。本実施の形態においては、撮像素子１３１は赤外線を検出可能なＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサである。主撮像部１３０は、予め定められた撮像領域Ｖから放出される赤外線を検出可能に斜め下方を向くように配置される。
【００４８】
撮像領域Ｖは、設置部１１１の載置台１２０およびその周辺を含む一定の領域である。本実施の形態においては、図１の載置台１２０および載置台１２０から図１のプローブ１４０の全長の寸法分だけ突出した領域が撮像領域Ｖとして定義されている。なお、プローブ１４０の全長は、例えば１５０ｍｍ程度である。主撮像部１３０の各画素からは、検出量に対応するアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）が制御基板１８０に出力される。
【００４９】
載置台１２０の中央部における一定の領域を精度保証領域と呼ぶ。本例においては、精度保証領域は、載置台１２０の中央部における幅２００ｍｍ、奥行き２００ｍｍおよび高さ１５０ｍｍの立方体状の領域である。後述するように、載置台１２０上に載置された測定対象物Ｓの部分の位置が処理装置２００により算出される。ここで、精度保証領域内に含まれる測定対象物Ｓの部分の位置の算出の精度は、精度保証領域内に含まれない測定対象物Ｓの部分の位置の算出の精度よりも高い。
【００５０】
載置台１２０には、幅方向および奥行き方向における精度保証領域を示す領域表示線１２０Ｌが設けられる。これにより、使用者は、精度保証領域を容易に認識することができる。また、測定対象物Ｓのうち測定すべき部分が精度保証領域内に含まれるように載置台１２０上に測定対象物Ｓを載置することができる。領域表示線１２０Ｌは、載置台１２０に描かれてもよいし、例えば溝またはスリットとして形成されてもよい。あるいは、載置台１２０に形成される複数のねじ穴が、幅方向および奥行き方向における精度保証領域を示す領域表示線１２０Ｌとして用いられてもよい。
【００５１】
図３に示すように、プローブ１４０は、複数の発光部１４３およびスタイラス１４４を含む。各発光部１４３は、複数のＬＥＤを含む。本例においては、各ＬＥＤは赤外ＬＥＤであり、各発光部１４３は定期的に波長８６０ｎｍの赤外線を放出する。複数の発光部１４３から放出された赤外線は、図２の主撮像部１３０により撮像される。
【００５２】
スタイラス１４４は、測定対象物Ｓに接触可能な接触部１４４ａを有する棒状の部材である。本実施の形態においては、スタイラス１４４の先端に球状の接触部１４４ａが設けられる。プローブ１４０の構成の詳細については後述する。
【００５３】
副撮像部１５０は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。副撮像部１５０の解像度は、主撮像部１３０の解像度よりも低くてもよい。副撮像部１５０は、プローブ１４０のスタイラス１４４の接触部１４４ａとの位置関係が既知となる位置に配置される。本実施の形態においては、副撮像部１５０は、プローブ１４０の後述する筐体部１４１の前端の端面に配置される。副撮像部１５０の各画素から受光信号が制御基板１８０に出力される。
【００５４】
図２に示すように、表示部１６０は、保持部１１０のスタンド部１１２に支持され、かつ表示部１６０の表示画面が斜め上方を向くように設置部１１１上に設けられる。これにより、使用者は、最小限の視線の移動で測定対象物Ｓおよび表示部１６０を選択的に視認することができ、または測定対象物Ｓおよび表示部１６０を同時に視認することができる。
【００５５】
表示部１６０は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。表示部１６０には、制御基板１８０による制御に基づいて、処理装置２００により生成された画像、光学式座標測定装置３００の操作手順画面、または測定の結果等が表示される。操作部１７０は、例えば複数の操作ボタンを有する。操作部１７０は、測定を行う測定対象物Ｓの部分を指定するとき等に使用者により操作される。
【００５６】
制御基板１８０は、保持部１１０のスタンド部１１２内に設けられる。制御基板１８０は、主撮像部１３０、プローブ１４０、副撮像部１５０、表示部１６０および操作部１７０に接続される。処理装置２００は、制御基板１８０を介して主撮像部１３０、プローブ１４０、副撮像部１５０、表示部１６０および操作部１７０の動作を制御する。
【００５７】
制御基板１８０には、図示しないＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）およびＦＩＦＯ（First In First Out）メモリが実装される。主撮像部１３０および副撮像部１５０から出力される受光信号は、制御基板１８０のＡ／Ｄ変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、ＦＩＦＯメモリに順次蓄積される。ＦＩＦＯメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次処理装置２００に転送される。
【００５８】
本実施の形態においては、図３の複数の発光部１４３の発光のタイミングと図２の主撮像部１３０の撮像のタイミングとが同期される。複数の発光部１４３の発光期間に蓄積された画素データが、次の発光部１４３の消光期間に制御基板１８０から処理装置２００に転送される。
【００５９】
処理装置２００は、測定ヘッド１００から離間して設けられる。図１に示すように、処理装置２００は、記憶部２１０、制御部２２０および操作部２３０を含む。記憶部２１０は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）およびハードディスクを含む。記憶部２１０には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部２１０は、種々のデータの処理および測定ヘッド１００から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。
【００６０】
制御部２２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。本実施の形態においては、記憶部２１０および制御部２２０は、パーソナルコンピュータにより実現される。制御部２２０は、ケーブルＣＡ２により測定ヘッド１００に接続される。制御部２２０は、測定ヘッド１００から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。制御部２２０は、生成された画像データに基づいて、プローブ１４０のスタイラス１４４の接触部１４４ａの位置を算出する。
【００６１】
操作部２３０は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスは、マウスまたはジョイスティック等を含む。操作部２３０は、使用者により操作される。
【００６２】
（２）プローブの構成
図４は、プローブ１４０の内部構成を示すブロック図である。以下、図３および図４を用いて、プローブ１４０の詳細な構成を説明する。図３に示すように、プローブ１４０は、複数の発光部１４３およびスタイラス１４４に加えて、筐体部１４１、把持部１４２、回路基板１４５、接続端子１４６および通知部１４８をさらに含む。把持部１４２は、第１の方向Ｄ１に延び、筐体部１４１は第１の方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２に延びる。使用者は、把持部１４２を把持してプローブ１４０を操作する。
【００６３】
以下、特に言及しない場合には、プローブ１４０の上下および前後は、使用者が把持部１４２を垂直に保持した状態（第１の方向Ｄ１が上下方向を向く状態）でのプローブ１４０の上下および前後を指す。
【００６４】
筐体部１４１は把持部１４２の上端部に設けられる。筐体部１４１の前部分が把持部１４２の前方に突出し、筐体部１４１の後部分が把持部１４２の後方に突出するように、把持部１４２は筐体部１４１の下面の中央部から下方に延びる。ここで、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とがなす角度を把持部１４２と筐体部１４１の前部分とがなす角度φと定義する。本実施の形態では、角度φは鋭角であり、０°よりも大きく９０°よりも小さい。
【００６５】
把持部１４２が垂直に保持された状態において、筐体部１４１の前端は筐体部１４１の後端よりも下方に位置し、筐体部１４１の上面が後端から前端にかけて斜め下方に傾斜する。この場合、使用者は、筐体部１４１の上面を容易に斜め上方に向けることができる。
【００６６】
本実施の形態では、筐体部１４１の上面は、前部上面１４１ａ、中央部上面１４１ｂおよび後部上面１４１ｃからなる。前部上面１４１ａ、中央部上面１４１ｂおよび後部上面１４１ｃは、それぞれ第２の方向Ｄ２に平行である。また、前部上面１４１ａ、中央部上面１４１ｂおよび後部上面１４１ｃは、第１および第２の方向Ｄ１，Ｄ２を含む平面に垂直である。前部上面１４１ａおよび後部上面１４１ｃは同一の平面上にあり、中央部上面１４１ｂは前部上面１４１ａおよび後部上面１４１ｃよりも高い平面上にある。
【００６７】
筐体部１４１の内部には、複数の発光部１４３を保持するガラス製の保持部材が収容される。筐体部１４１には、内部の複数の発光部１４３を露出させるための複数の開口１４１ｈが形成される。
【００６８】
図３の例においては、筐体部１４１内に７個の発光部１４３が設けられる。なお、図４では、３個の発光部１４３のみが図示され、他の４個の発光部１４３の図示が省略されている。筐体部１４１の前端に３個の発光部１４３が配置され、中央に２個の発光部１４３が配置され、後端に２個の発光部１４３が配置される。筐体部１４１の前部上面１４１ａ、中央部上面１４１ｂおよび後部上面１４１ｃには、前端の３個の発光部１４３を露出させるための開口１４１ｈ、中央の２個の発光部１４３を露出させるための開口１４１ｈおよび後端の２個の発光部１４３を露出させるための開口１４１ｈが形成される。
【００６９】
本例においては、筐体部１４１の前端の３個の発光部１４３および後端の２個の発光部１４３は、同一の平面上に位置するように配置されている。また、中央の２個の発光部１４３は、他の発光部１４３が位置する平面よりも高い平面上に位置するように配置されている。
【００７０】
前端の３個の発光部１４３は前部上面１４１ａから上方に露出するように配置される。中央の２個の発光部１４３は中央部上面１４１ｂから上方に露出するように配置される。後端の２個の発光部１４３は後部上面１４１ｃから上方に露出するように配置される。複数の発光部１４３から放出された赤外線は、筐体部１４１の複数の開口１４１ｈを通って図２の主撮像部１３０により撮像される。
【００７１】
図２の主撮像部１３０は、載置台１２０の斜め上方に位置する。上記のように、使用者は、筐体部１４１の上面を容易に斜め上方に向けることができる。そのため、主撮像部１３０は、載置台１２０上の測定対象物Ｓの形状測定時に、プローブ１４０の複数の発光部１４３から放出される赤外線を効率よく撮像することができる。
【００７２】
筐体部１４１の前端面、上面の前端および下面の前端には、スタイラス１４４を取り付けるための図示しない取付部が形成されている。使用者は、測定対象物Ｓの形状に応じて、スタイラス１４４の取り付け位置を筐体部１４１の前端面と上面の前端と下面の前端との間で任意に変更することができる。それにより、スタイラス１４４の方向を変更することができる。図３の例では、スタイラス１４４は、筐体部１４１の前端面に取り付けられている。この場合、スタイラス１４４は、前方斜め下方を向いている。
【００７３】
回路基板１４５は、把持部１４２の内部に収納される。回路基板１４５には、メモリ１４５ａ、電源回路１４５ｂ、制御回路１４５ｃおよびインターフェース１４５ｄが実装される。メモリ１４５ａには、複数の発光部１４３間の距離のばらつき、および複数の発光部１４３とスタイラス１４４の接触部１４４ａとの位置ずれ等の個体のばらつきを補正するための校正情報が記憶される。電源回路１４５ｂは、複数の発光部１４３および通知部１４８に電力を供給する。
【００７４】
制御回路１４５ｃは、インターフェース１４５ｄを介して接続端子１４６に接続される。上記のように、接続端子１４６と一方の接続端子１１３とがケーブルＣＡ１により接続される。各接続端子１１３と制御基板１８０とは、設置部１１１内に設けられた配線Ｗ１により接続される。これにより、複数の発光部１４３および通知部１４８の動作が制御回路１４５ｃを介して制御基板１８０により制御される。
【００７５】
また、制御回路１４５ｃは、メモリ１４５ａに記憶された校正情報をインターフェース１４５ｄ、接続端子１４６、ケーブルＣＡ１、接続端子１１３および配線Ｗ１を介して制御基板１８０に与える。図１の制御部２２０は、制御基板１８０に与えられた校正情報に基づいて、複数の発光部１４３間の距離のばらつき、および複数の発光部１４３とスタイラス１４４の接触部１４４ａとの位置ずれ等の個体のばらつきを補正する。
【００７６】
副撮像部１５０は、副撮像素子１５１および副撮像制御部１５２を有する。副撮像素子１５１は、例えばＣＣＤ素子である。副撮像制御部１５２は、副撮像素子１５１による撮像タイミングを制御する。また、副撮像制御部１５２は、副撮像素子１５１による取得される画像データをインターフェース１４５ｄ、接続端子１４６、ケーブルＣＡ１、接続端子１１３および配線Ｗ１を介して制御基板１８０に与える。
【００７７】
接続端子１４６は、図３の把持部１４２の下部に配置される。この場合、ケーブルＣＡ１は把持部１４２の下部の接続端子１４６が下方に延びる。そのため、ケーブルＣＡ１が複数の発光部１４３と主撮像部１３０との間を遮ることが防止される。
【００７８】
通知部１４８は、筐体部１４１の上面の後端近傍に配置される。本実施の形態においては、通知部１４８は、複数の緑色ＬＥＤおよび複数の赤色ＬＥＤを含む。複数の発光部１４３が主撮像部１３０（図２）の撮像領域Ｖ（図２）内に存在する場合には、通知部１４８は緑色に発光する。一方、複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在しない場合には、通知部１４８は赤色に発光する。これにより、複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在しているか否かを容易に認識することができる。
【００７９】
また、光学式座標測定装置３００には、複数のプローブ１４０を設けることが可能である。本例においては、２つのプローブ１４０を２つの接続端子１１３にそれぞれ接続することができる。使用者は、測定対象物Ｓの形状に応じて、適切な位置に適切な形状を有するスタイラス１４４が設けられたプローブ１４０を選択して測定対象物Ｓの測定を行うことができる。
【００８０】
使用されるべきプローブ１４０の選択は、表示部１６０に表示される画像に基づいて操作部１７０を用いて行われる。また、制御部２２０には、測定対象物Ｓの複数の測定すべき測定位置と、各々の測定位置に対応して複数のプローブ１４０のうち使用されるべきプローブ１４０とが予め関連付けられて登録されていてもよい。また、登録された複数の測定すべき測定位置について登録された手順に従って測定を進めることで、登録された関連付けに基づいて使用されるべきプローブ１４０が自動的に切り替わってもよい。
【００８１】
使用されるべきプローブ１４０の通知部１４８は、緑色または赤色に発光する。具体的には、使用されるべきプローブ１４０の複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ（図２）内に存在する場合には、当該プローブ１４０の通知部１４８は緑色に発光する。一方、使用されるべきプローブ１４０の複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在しない場合には、当該プローブ１４０の通知部１４８は赤色に発光する。他のプローブ１４０の通知部１４８は発光しない。これにより、使用者は、使用されるべきプローブ１４０を容易に認識することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態においては、使用されるべきプローブ１４０以外のプローブ１４０の複数の発光部１４３は発光しない。そのため、使用されるべきプローブ１４０以外のプローブ１４０を用いて測定が行われることが防止される。
【００８３】
図２の操作部１７０は、プローブ１４０に一体的に設けられてもよい。例えば、把持部１４２に１または複数の操作ボタンが操作部１７０として設けられてもよい。この場合、使用者が一方の手で把持部１４２を把持しつつ操作部１７０を操作することができる。
【００８４】
（３）保持部の内部の構造
図５は、下方から見た測定ヘッド１００の斜視図である。図６は、後方から見た測定ヘッド１００の斜視図である。図７は、測定ヘッド１００の側面図である。図５〜図７を用いて、保持部１１０の内部の構造および測定ヘッド１００に設けられる種々の配線の配置について説明する。図７においては、主としてインターフェース部１１４に接続される配線Ｗ２が図示される。
【００８５】
図５に示すように、保持部１１０の設置部１１１の底面の複数の部分には、肉抜き加工が施されている。同様に、図６に示すように、保持部１１０のスタンド部１１２の背面の複数の部分には、肉抜き加工が施されている。これにより、保持部１１０の強度を維持しつつ保持部１１０の軽量化が図られている。
【００８６】
本実施の形態においては、保持部１１０の設置部１１１およびスタンド部１１２は、例えばアルミニウムにより一体的に形成される。そのため、保持部１１０の周囲の温度が短期的に変動する場合、または保持部１１０の温度が局所的に変動する場合には、熱膨張により保持部１１０の寸法が短期的にまたは局所的に変化する。これにより、保持部１１０上の載置台１２０に固定された測定対象物Ｓの位置がわずかに変化する。その結果、測定対象物Ｓの位置の算出の精度が低下する。
【００８７】
そこで、図５および図６に示すように、保持部１１０には、１または複数の温度センサ１１５が設けられる。測定対象物Ｓの位置の算出の際には、温度センサ１１５により検出された保持部１１０の温度に基づいて、保持部１１０の熱膨張による測定対象物Ｓの位置の変化が補正される。これにより、保持部１１０の周囲の温度が短期的に変動する場合、または保持部１１０の温度が局所的に変動する場合でも、測定対象物Ｓの位置を高い精度で算出することができる。
【００８８】
本例においては、３個の温度センサ１１５が設けられる。３個の温度センサ１１５をそれぞれ温度センサ１１５ａ〜１１５ｃと呼ぶ。図５に示すように、温度センサ１１５ａは、設置部１１１の底面の前後方向における略中央部に配置される。温度センサ１１５ｂは、設置部１１１の底面の後端近傍に配置される。図６に示すように、温度センサ１１５ｃは、スタンド部１１２の背面の上下方向における略中央部に配置される。
【００８９】
測定対象物Ｓの位置の算出時には、２つの温度センサ１１５ａ，１１５ｂにより検出される温度に基づいて、保持部１１０の水平方向（前後方向）の熱膨張による測定対象物Ｓの位置の変化分が補正される。また、２つの温度センサ１１５ｂ，１１５ｃにより検出される温度に基づいて、保持部１１０の垂直方向（上下方向）の熱膨張による測定対象物Ｓの位置の変化分が補正される。
【００９０】
肉抜き加工により形成されたスタンド部１１２の背面の下部の空間に制御基板１８０が配置される。制御基板１８０には、複数の接続ポート１８１，１８２，１８３，１８４が設けられる。スタンド部１１２には、背面の肉抜き加工により形成された複数の空間を閉塞するように図示しない蓋部が取り付けられる。接続ポート１８１〜１８４に対応する蓋部の位置には、複数の開口部が形成される。スタンド部１１２に蓋部が取り付けられた状態で、接続ポート１８１〜１８４は、蓋部に形成された複数の開口部からそれぞれ露出する。
【００９１】
接続ポート１８１には、図２の操作部１７０が接続される。使用者は、プローブ１４０を操作しつつ操作部１７０を操作することにより、測定対象物Ｓのうち所望の部分をスタイラス１４４の接触部１４４ａとの接触位置として容易に指定することができる。操作部１７０は、保持部１１０の背面から保持部１１０の右側方および左側方のいずれにも引き出すことが可能である。そのため、使用者の利き手が右および左のいずれであっても、使用者は、一方の手でプローブ１４０を操作し、他方の手で操作部１７０を操作することができる。
【００９２】
接続ポート１８１は、例えば、設置部１１１の前端面１１１Ｆに設けられてもよい。この場合、制御基板１８０と接続ポート１８４との間の配線は、図５の配線Ｗ１と同様に、接続ポート１８４から設置部１１１の内部を通して後方に延び、設置部１１１の開口１１１ｈから上方に引き出され、制御基板１８０に接続される。
【００９３】
接続ポート１８２には、図６に点線で示すフットスイッチＦＳ等の操作デバイスを接続することが可能である。使用者は、プローブ１４０を操作しつつ足でフットスイッチＦＳを操作することにより、測定対象物Ｓのうち所望の部分をスタイラス１４４の接触部１４４ａとの接触位置として容易に指定することができる。また、使用者は両手でプローブ１４０を操作することが可能になるので、より精密にプローブ１４０を操作することができる。
【００９４】
本例においては、接続ポート１８３，１８４は、ＵＳＢポートである。接続ポート１８３には、マウスまたはジョイスティック等のポインティングデバイスを接続することが可能である。接続ポート１８４には、キーボードを接続することが可能である。
【００９５】
図５に示すように、設置部１１１の前端面１１１Ｆに配置された２つの接続端子１１３の各々には、配線Ｗ１が接続される。配線Ｗ１は、設置部１１１の内部を通して後方に延び、設置部１１１の後端近傍の開口１１１ｈから上方に引き出される。図５および図７に示すように、スタンド部１１２の前方における設置部１１１の上面に配置されたインターフェース部１１４には、配線Ｗ２が接続される。配線Ｗ２は、設置部１１１の内部を通して後方に延び、設置部１１１の開口１１１ｈから上方に引き出される。
【００９６】
図５に示すように、設置部１１１の底面の前後方向における略中央部に配置された温度センサ１１５ａには、配線Ｗ３が接続される。配線Ｗ３は、設置部１１１の内部を通して後方に延び、設置部１１１の開口１１１ｈから上方に引き出される。設置部１１１の底面の後端近傍に配置された温度センサ１１５ｂには、配線Ｗ４が接続される。配線Ｗ４は、設置部１１１の内部を通して前方に延び、設置部１１１の開口１１１ｈから上方に引き出される。
【００９７】
図６に示すように、開口１１１ｈから引き出された配線Ｗ１〜Ｗ４は、上方のスタンド部１１２内で上方に延び、制御基板１８０に接続される。スタンド部１１２の背面の上下方向における略中央部に配置された温度センサ１１５ｃには、配線Ｗ５が接続される。配線Ｗ５は、スタンド部１１２の内部の開口１１２ｈを通して下方に延び、制御基板１８０に接続される。
【００９８】
このような構造により、図２の制御部２２０は、制御基板１８０を介して各接続端子１１３に接続されたプローブ１４０を制御するとともに、インターフェース部１１４を制御することができる。また、制御部２２０は、測定対象物Ｓの位置の算出時に、温度センサ１１５ａ〜１１５ｃにより検出される温度に基づいて、保持部１１０熱膨張による測定対象物Ｓの位置の変化分を補正することができる。
【００９９】
（４）主撮像部の構成
図８は、主撮像部１３０の構成について説明するための図である。図８（ａ）は、主撮像部１３０の模式的断面図であり、図８（ｂ）は、主撮像部１３０の外観斜視図である。
【０１００】
図８（ａ）に示すように、主撮像部１３０は、素子保持部１３０ａ、レンズ保持部１３０ｂ、撮像素子１３１および複数のレンズ１３２を備える。素子保持部１３０ａおよびレンズ保持部１３０ｂは例えば金属材料からなる。素子保持部１３０ａおよびレンズ保持部１３０ｂは、一体成形により共通の部材として設けられてもよく、または別体として設けられてもよい。
【０１０１】
素子保持部１３０ａの一面に矩形の断面を有する凹部１３３が形成される。凹部１３３に撮像素子１３１が嵌合される。撮像素子１３１の位置ずれを防止するため、凹部１３３内で撮像素子１３１が固定されてもよい。凹部１３３の底面から素子保持部１３０ａの上記一面に平行な他面にかけて貫通孔１３４が形成される。
【０１０２】
レンズ保持部１３０ｂは、円筒形状を有する。レンズ保持部１３０ｂの一端部が素子保持部１３０ａの上記他面に固定される。レンズ保持部１３０ｂには種々の大きさを有する複数のレンズ１３２が保持される。複数のレンズ１３２は、素子保持部１３０ａの貫通孔１３４と重なり、かつ互いに光軸が一致するように配置される。レンズ保持部１３０ｂの他端部から複数のレンズ１３２を通して撮像素子１３１に光が入射する。
【０１０３】
（５）主撮像部による検出
上記のように、主撮像部１３０は、プローブ１４０の複数の発光部１４３から放出される赤外線を検出する。図９は、主撮像部１３０と複数の発光部１４３との関係について説明するための模式図である。図９においては、理解を容易にするため、いわゆるピンホールカメラモデルを用いて説明する。図９には、主撮像部１３０の複数のレンズ１３２のうち１つのレンズ１３２のみが示され、そのレンズ１３２の主点１３２ａを通るように撮像素子１３１に光が導かれる。
【０１０４】
図９に示すように、主撮像部１３０は、一定の画角（視野角）θを有する。主撮像部１３０の画角θの範囲内に、撮像領域Ｖが含まれる。撮像領域Ｖ内に複数の発光部１４３がそれぞれ位置する場合、それらの発光部１４３から放出される赤外線が、レンズ１３２の主点１３２ａを通って撮像素子１３１に入射する。
【０１０５】
この場合、撮像素子１３１の受光位置Ｐに基づいて、レンズ１３２の主点１３２ａから各発光部１４３へ向かう方向が特定される。図９の例では、一点鎖線で示すように、各受光位置Ｐおよびレンズ１３２の主点１３２ａを通る各直線上に各発光部１４３が位置する。また、複数の発光部１４３の相対的な位置関係は、例えば図１の記憶部２１０に予め記憶される。
【０１０６】
レンズ１３２の主点１３２ａから各発光部１４３へ向かう方向および複数の発光部１４３の位置関係に基づいて、各発光部１４３の中心の位置が一義的に定まる。また、本実施の形態では、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸がそれぞれ定義され、撮像領域Ｖ内の絶対位置が３次元座標で表される。図１の制御部２２０は、撮像素子１３１の受光位置Ｐ、および予め記憶された複数の発光部１４３の位置関係に基づいて、各発光部１４３の中心の座標を算出する。
【０１０７】
算出された各発光部１４３の中心の座標に基づいて、プローブ１４０の接触部１４４ａ（図３）と測定対象物Ｓとの接触位置の座標が図１の制御部２２０により算出される。
【０１０８】
例えば、各発光部１４３の中心と接触部１４４ａ（図３）の中心との位置関係が、図１の記憶部２１０に予め記憶される。算出された各発光部１４３の中心の座標、および予め記憶された各発光部１４３の中心と接触部１４４ａの中心との位置関係に基づいて、接触部１４４ａの中心の座標が特定される。
【０１０９】
また、各発光部１４３の中心の座標に基づいて、プローブ１４０の姿勢が特定される。これにより、スタイラス１４４の向きが特定される。また、各発光部１４３の中心の座標の変化に基づいて、接触部１４４ａの移動方向が特定される。通常、接触部１４４ａは、接触されるべき測定対象物Ｓの面に対して垂直に近づけられる。そのため、特定されたスタイラス１４４の向きおよび接触部１４４ａの移動方向に基づいて、接触部１４４ａの中心と接触位置との相対的な位置関係が推定される。推定された位置関係に基づいて、接触部１４４ａの中心の座標から接触部１４４ａと測定対象物Ｓとの接触位置の座標が算出される。
【０１１０】
なお、測定対象物Ｓから接触部１４４ａに加わる力の方向を検出するセンサがプローブ１４０に設けられもよい。その場合、センサの検出結果に基づいて、接触部１４４ａと測定対象物Ｓとの接触位置の座標を算出することができる。
【０１１１】
撮像素子１３１と複数のレンズ１３２との位置関係、複数の発光部１４３の位置関係、および複数の発光部１４３と接触部１４４ａとの位置関係等に個体差があると、算出される座標にばらつきが生じる。そこで、光学式座標測定装置３００による測定を行う前に、個体差によるばらつきを防止するためのキャリブレーションが行われることが好ましい。キャリブレーション結果を固有データとして保持し、その固有データを測定対象物Ｓの測定の際に参照してもよく、またはキャリブレーション結果に基づいて、実際に測定を行う前に上記の各位置関係等の個体差を調整してもよい。
【０１１２】
（６）測定例
光学式座標測定装置３００による測定対象物Ｓの寸法の測定例について説明する。図１０は、図２の表示部１６０に表示される画像の一例を示す図である。図１１は、測定対象物Ｓの一例を示す図である。
【０１１３】
図１０には、撮像領域Ｖを仮想的に表す画像（以下、撮像領域仮想画像と呼ぶ）ＶＩが示される。上記のように、撮像領域Ｖには、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸がそれぞれ設定される。本例では、載置台１２０の上面に平行でかつ互いに直交するようにｘ軸およびｙ軸が設定され、載置台１２０の上面に対して垂直にｚ軸が設定される。また、載置台１２０の中心が原点Ｏに設定される。図１０の撮像領域仮想画像ＶＩには、原点Ｏ、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が含まれるとともに、載置台１２０の外周を表す線（図１０の点線）が含まれる。
【０１１４】
図１１の測定対象物Ｓは、直方体形状を有する。本例では、測定対象物Ｓの一側面Ｓａと、その反対側の側面Ｓｂとの間の距離が測定される。測定対象物Ｓの側面Ｓａ，Ｓｂは、それぞれｘ軸に対して垂直である。
【０１１５】
図１２〜図１６は、図１１の測定対象物Ｓにおける具体的な測定例について説明するための図である。図１２（ａ）および図１４（ａ）は、載置台１２０、主撮像部１３０、プローブ１４０および測定対象物Ｓの位置関係を示す正面図であり、図１２（ｂ）および図１４（ｂ）は、プローブ１４０および測定対象物Ｓの外観斜視図である。図１３、図１５および図１６には、表示部１６０に表示される撮像領域仮想画像ＶＩの例が示される。
【０１１６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、プローブ１４０の複数の発光部１４３が撮像領域Ｖ内に位置するように、スタイラス１４４の接触部１４４ａが測定対象物Ｓの側面Ｓａに接触される。その状態で、図１の操作部１７０が操作されることにより、図１２（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓと接触部１４４ａとの接触位置が測定位置Ｍ１ａとして設定される。この場合、測定位置Ｍ１ａの座標が特定される。
【０１１７】
同様にして、測定対象物Ｓの側面Ｓａ上の３つの位置が測定位置Ｍ２ａ，Ｍ３ａ，Ｍ４ａとして設定され、測定位置Ｍ２ａ，Ｍ３ａ，Ｍ４ａの座標が特定される。続いて、図１の操作部１７０または操作部２３０が操作されることにより、測定位置Ｍ１ａ〜Ｍ４ａを通る平面が、測定対象物Ｓの側面Ｓａに対応する測定平面ＭＬ１として設定される。この場合、図１３に示すように、撮像領域仮想画像ＶＩ上に、設定された測定平面ＭＬ１が重畳される。
【０１１８】
続いて、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、プローブ１４０の複数の発光部１４３が撮像領域Ｖ内に位置するように、スタイラス１４４の接触部１４４ａが測定対象物Ｓの側面Ｓｂに接触される。その状態で、図１の操作部１７０が操作されることにより、図１４（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓと接触部１４４ａとの接触位置が測定位置Ｍ１ｂとして設定される。この場合、測定位置Ｍ１ｂの座標が特定される。
【０１１９】
同様にして、測定対象物Ｓの側面Ｓｂ上の３つの位置が測定位置Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ，Ｍ４ｂとして設定され、測定位置Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ，Ｍ４ｂの座標が特定される。続いて、図１の操作部１７０または操作部２３０が操作されることにより、測定位置Ｍ１ｂ〜Ｍ４ｂを通る平面が、測定対象物Ｓの側面Ｓｂに対応する測定平面ＭＬ２として設定される。この場合、図１５に示すように、撮像領域仮想画像ＶＩ上に、測定平面ＭＬ１に加えて、設定された測定平面ＭＬ２が重畳される。
【０１２０】
続いて、図１の操作部１７０または操作部２３０が操作されることにより、図１の制御部２２０において、決定された測定平面ＭＬ１，ＭＬ２の距離が算出され、図１６に示すように、算出結果が撮像領域仮想画像ＶＩ上に表示される。なお、算出結果は、撮像領域仮想画像ＶＩと別個に表示部１６０に表示されてもよい。また、２つの測定平面間の距離の算出条件等は、使用者により適宜設定可能であってもよい。
【０１２１】
本例では、４つの測定位置に基づいて１つの測定平面が決定されるが、最少で３つの測定位置に基づいて、１つの測定平面を設定することができる。一方、４つ以上の測定位置を設定することにより、測定対象物Ｓに対応する測定平面をより正確に設定することができる。また、４つ以上の測定位置に基づいて、測定対象物Ｓの面の平面度を求めることもできる。
【０１２２】
また、本例では、指定された複数の位置（測定位置）を通る平面（測定平面）が測定対象として設定されるが、測定対象物の形状に応じて、他の幾何学形状が測定対象として設定されてもよい。例えば、指定された複数の位置を通る円筒または球等が測定対象として設定されてもよい。この場合、設定された円筒の断面の径または球の半径等を求めることができる。また、設定された幾何学形状に関する角度または面積等が求められてもよい。
【０１２３】
本実施の形態に係る光学式座標測定装置３００が製造部品の良否検査に用いられる場合、実際に測定対象物（製造部品）の測定が行われる前に、測定すべき幾何学的特徴が光学式座標測定装置３００に予め設定される。その幾何学的特徴に関して測定対象物の測定が行われ、その測定結果に基づいて、測定対象物が設計通りの形状を有するか否かが検査される。この場合、測定すべき複数の幾何学的特徴の各々に関して良否基準が光学式座標測定装置３００に予め設定され、光学式座標測定装置３００が、その複数の幾何学的特徴に関する測定対象物の測定結果と、予め設定された複数の幾何学的特徴に関する良否基準とをそれぞれ比較し、各幾何学的特徴に関して良否の判別を行ってもよい。また、複数の幾何学的特徴の測定手順と複数の幾何学的特徴に関する良否基準が光学式座標測定装置３００に予め設定され、光学式座標測定装置３００が、各幾何学的特徴に関して良否の判別を行うのに加え、複数の幾何学的特徴に関する測定結果と良否基準との比較結果に基づいて総合的に測定対象物の良否判定を行ってもよい。
【０１２４】
（７）撮像部の使用例
図３の副撮像部１５０によって測定対象物Ｓを撮像することにより、測定対象物Ｓの画像を表示部１６０に表示させることができる。以下、副撮像部１５０により得られる画像を撮像画像と呼ぶ。
【０１２５】
複数の発光部１４３と副撮像部１５０との位置関係、および副撮像部１５０の特性（画角およびディストーション等）は、例えば図１の記憶部２１０に撮像情報として予め記憶される。そのため、複数の発光部１４３が撮像領域Ｖ内にある場合、副撮像部１５０により撮像される領域が図１の制御部２２０により認識される。すなわち、撮像画像に対応する３次元空間が制御部２２０により認識される。
【０１２６】
上記のように、測定位置および測定平面等の測定に関する情報（以下、測定情報と呼ぶ）は、３次元空間で設定される。本実施の形態では、これらの測定情報を撮像画像と対応付け、撮像画像上に測定情報を重畳表示することができる。
【０１２７】
図１７は、撮像画像上に測定情報が重畳表示された例を示す図である。図１７の例では、測定対象物Ｓの側面Ｓａが副撮像部１５０により撮像される。その撮像画像ＳＩに、測定位置Ｍ１ａ〜Ｍ４ａを表す複数の球体の画像Ｐ１ａ〜Ｐ４ａが重畳されるとともに、測定平面ＭＬ１を表す画像ＰＬ１が重畳される。
【０１２８】
このように、実際に測定対象物Ｓが撮像されることによって得られる撮像画像上に測定情報が重畳されることにより、測定情報を使用者が視覚的に把握しやすくなる。また、一の測定対象物Ｓに対する測定を行った後に、他の測定対象物Ｓに対して同様の測定を行う場合、測定情報が重畳された撮像画像を参照することにより、他の測定対象物Ｓに対する測定を容易に行うことが可能となる。
【０１２９】
（８）効果
本実施の形態においては、載置台１２０の上方の撮像領域Ｖが主撮像部１３０により撮像されるように、主撮像部１３０と載置台１２０とが保持部１１０により保持される。載置台１２０上に載置された測定対象物Ｓにプローブ１４０のスタイラス１４４の接触部１４４ａが接触される。プローブ１４０の複数の発光部１４３が主撮像部１３０により撮像されることにより画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物Ｓと接触部１４４ａとの接触位置の座標が算出される。これにより、測定対象物Ｓの所望の部分の寸法を測定することができる。
【０１３０】
ここで、接続端子１１３と制御基板１８０とが配線Ｗ１により設置部１１１を通して接続され、接続端子１１３とプローブ１４０の接続端子１４６とがケーブルＣＡ１により接続される。この場合、配線Ｗ１が設置部１１１内に配置されるので、設置部１１１の外部に存在するケーブルＣＡ１の長さをプローブ１４０の移動に必要な最小限の長さに短縮することができる。これにより、ケーブルＣＡ１の絡まりを防止することができる。その結果、配線構造を単純化するとともに、光学式座標測定装置３００の取り扱い性を向上させることができる。
【０１３１】
また、接続端子１４６は、設置部１１１の前端面１１１Ｆに配置される。この場合、設置部１１１内を通して配置される配線Ｗ１をより長くすることにより、設置部１１１から外部に引き出されるケーブルＣＡ１をより短縮することができる。また、載置台１２０上の測定対象物Ｓにプローブ１４０のスタイラス１４４の接触部１４４ａを接触させる際に、ケーブルＣＡ１が測定対象物Ｓに接触することが防止される。それにより、プローブ１４０の操作性が向上する。さらに、ケーブルＣＡ１がプローブ１４０の複数の発光部１４３と主撮像部１３０との間を遮ることが防止される。それにより、主撮像部１３０は、複数の発光部１４３を確実に撮像することができる。これらの結果、光学式座標測定装置３００の取り扱い性がより向上する。
【０１３２】
また、制御基板１８０と処理装置２００とがケーブルＣＡ２により接続される。ここで、処理装置２００は測定ヘッド１００から離間して設けられ、制御基板１８０は載置台１２０よりも主撮像部１３０に近いスタンド部１１２内に設けられる。これにより、プローブ１４０の複数の発光部１４３と主撮像部１３０との間を遮ることなく、ケーブルＣＡ２により制御基板１８０と処理装置２００とを接続することができる。
【０１３３】
（９）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、保持部１１０に複数の温度センサ１１５および配線Ｗ３〜Ｗ５が設けられるが、これに限定されない。熱膨張率が小さい材質により保持部１１０が形成される場合、または温度変化が小さい環境に保持部１１０が配置される場合には、保持部１１０に複数の温度センサ１１５および配線Ｗ３〜Ｗ５が設けられなくてもよい。
【０１３４】
（ｂ）上記実施の形態において、接続端子１１３は設置部１１１の前端面１１１Ｆに配置されるが、これに限定されない。接続端子１１３は設置部１１１の側面１１１Ｓに配置されてもよい。この場合において、接続端子１４６はスタンド部１１２の背面よりも設置部１１１の前端面１１１Ｆに近い設置部１１１の側面１１１Ｓに配置されることが好ましい。さらに、接続端子１４６は設置部１１１の側面１１１Ｓのうちスタンド部１１２に最も近い載置台１２０の端部１２０Ｒよりも設置部１１１の前端面１１１Ｆに近い位置に配置されることが好ましい。
【０１３５】
この場合でも、設置部１１１内を通して配置される配線Ｗ１の部分をより長くすることにより、設置部１１１から外部に引き出されるケーブルＣＡ１の部分をより短縮することができる。これにより、ケーブルＣＡ１の絡まりを防止するとともに、ケーブルＣＡ１がプローブ１４０の複数の発光部１４３と主撮像部１３０との間を遮ることを防止することができる。
【０１３６】
（ｃ）上記実施の形態において、測定ヘッド１００に１つの主撮像部１３０が設けられるが、これに限定されない。測定ヘッド１００に２つ以上の主撮像部１３０が設けられてもよい。この場合、２つ以上の主撮像部１３０を用いて撮像領域Ｖを大きくすることができる。あるいは、２つ以上の主撮像部１３０を用いた一般のステレオ法に基づいて、プローブ１４０の位置を検出することができる。
【０１３７】
（ｄ）上記実施の形態において、通知部１４８は、特定の色彩で発光するか、または消光することにより、使用されるべきプローブ１４０を使用者に知らせるとともに、複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在するか否かを使用者に知らせるが、これに限定されない。
【０１３８】
通知部１４８は発光、点滅および消光等の任意のパターンで発光することにより、使用されるべきプローブ１４０を使用者に知らせるとともに、複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在するか否かを使用者に知らせてもよい。あるいは、通知部１４８は音声または他の信号を出力することにより、使用されるべきプローブ１４０を使用者に知らせるとともに、複数の発光部１４３が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に存在するか否かを使用者に知らせてもよい。
【０１３９】
（１０）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１４０】
上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、載置台１２０が載置台の例であり、発光部１４３がマーカの例であり、接触部１４４ａが接触部の例であり、プローブ１４０がプローブの例である。主撮像部１３０および制御部２２０が撮像部の例であり、制御基板１８０が制御部および第１部分の例であり、制御部２２０が制御部および第２部分の例であり、保持部１１０が保持部の例である。配線Ｗ１が第１の配線および内部配線の例であり、ケーブルＣＡ１が第１の配線および第１のケーブルの例であり、光学式座標測定装置３００が光学式座標測定装置の例であり、接続端子１１３が接続端子の例である。
【０１４１】
ケーブルＣＡ２が第２のケーブルの例であり、前端面１１１Ｆが前端面の例であり、側面１１１Ｓが側面の例であり、温度センサ１１５が温度センサの例であり、配線Ｗ３〜Ｗ５が第２の配線の例である。インターフェース部１１４がインターフェース部の例であり、配線Ｗ２が第３の配線の例であり、電源スイッチ１１４ａが起動部の例であり、動作表示ランプ１１４ｂが動作表示部の例であり、ＵＳＢポート１１４ｃが出力部の例である。操作部１７０およびフットスイッチＦＳがそれぞれ第１および第２の操作部の例であり、通知部１４８が第１および第２の通知部の例であり、領域表示線１２０Ｌが領域表示線の例である。
【０１４２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、種々の測定対象物の寸法等の測定に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１００  測定ヘッド
１１０  保持部
１１１  設置部
１１１Ｆ，１２０Ｆ  前端面
１１１ｈ，１１２ｈ，１４１ｈ  開口
１１１Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ  側面
１１２  スタンド部
１１３，１４６  接続端子
１１４  インターフェース部
１１４ａ  電源スイッチ
１１４ｂ  動作表示ランプ
１１４ｃ  ＵＳＢポート
１１５，１１５ａ〜１１５ｃ  温度センサ
１２０  載置台
１２０Ｌ  領域表示線
１２０Ｒ  端部
１３０  主撮像部
１３０ａ  素子保持部
１３０ｂ  レンズ保持部
１３１  撮像素子
１３２  レンズ
１３２ａ  主点
１３３  凹部
１３４  貫通孔
１４０  プローブ
１４１  筐体部
１４１ａ  前部上面
１４１ｂ  中央部上面
１４１ｃ  後部上面
１４２  把持部
１４３  発光部
１４４  スタイラス
１４４ａ  接触部
１４５  回路基板
１４５ａ  メモリ
１４５ｂ  電源回路
１４５ｃ  制御回路
１４５ｄ  インターフェース
１４８  通知部
１５０  副撮像部
１５１  副撮像素子
１５２  副撮像制御部
１６０  表示部
１７０，２３０  操作部
１８０  制御基板
１８１〜１８４  接続ポート
２００  処理装置
２１０  記憶部
２２０  制御部
３００  光学式座標測定装置
ＣＡ１，ＣＡ２  ケーブル
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
ＦＳ  フットスイッチ
Ｍ１ａ〜Ｍ４ａ，Ｍ１ｂ〜Ｍ４ｂ  測定位置
ＭＬ１，ＭＬ２  測定平面
Ｏ  原点
Ｐ  受光位置
Ｐ１ａ〜Ｐ４ａ，ＰＬ１  画像
Ｓ  測定対象物
ＳＩ  撮像画像
Ｖ  撮像領域
ＶＩ  撮像領域仮想画像
Ｗ１〜Ｗ５  配線
【図１】
2015224946.tif 000003
【図２】
2015224946.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015224946.tif 000006
【図５】
2015224946.tif 000007
【図６】
2015224946.tif 000008
【図７】
2015224946.tif 000009
【図８】
2015224946.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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