(57)【要約】【課題】被測定物が損傷するのを防止するのに好適な柔らかさ測定方法を提供する。【解決手段】柔らかさ測定装置１００は、被測定物１に面接触させるバルーン１０と、バルーン１０内を加圧するコンプレッサ１２と、バルーン１０内を減圧するレギュレータ１４と、バルーン１０の被測定物１との接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出部２０と、平坦検出部２０で平坦またはほぼ平坦となったことを検出したときのバルーン１０内の圧力を検出する圧力センサ１６とを備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の柔らかさを測定する方法であって、
バルーンを被測定物に面接触させ、前記バルーンと前記被測定物との接触を維持しながら前記バルーン内の圧力を調整し、前記バルーンの前記被測定物との接触面が平坦又はほぼ平坦となったときの前記バルーン内の圧力に基づいて前記被測定物の柔らかさを測定することを特徴とする柔らかさ測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整して前記バルーンを前記被測定物の表面に面接触させ、少なくとも前記接触面が平坦又はほぼ平坦となるまで前記バルーン内を加圧することを特徴とする柔らかさ測定方法。
【請求項３】
請求項１において、
外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整して前記バルーンを前記被測定物の表面に面接触させ、少なくとも前記接触面が平坦又はほぼ平坦となるまで前記バルーン内を減圧することを特徴とする柔らかさ測定方法。
【請求項４】
物体の柔らかさを測定する装置であって、
被測定物に面接触させるバルーンと、前記バルーン内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記バルーンの前記被測定物との接触面が平坦又はほぼ平坦となったことを検出する平坦検出手段と、前記平坦検出手段で平坦又はほぼ平坦となったことを検出したときの前記バルーン内の圧力を検出する圧力検出手段とを備えることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記圧力調整手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力から前記バルーン内を加圧するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記圧力調整手段は、前記バルーン内を加圧する加圧手段と、前記加圧手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整し、少なくとも前記接触面が平坦又はほぼ平坦となるまで前記加圧手段により前記バルーン内を加圧するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記圧力調整手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力から前記バルーン内を減圧するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記圧力調整手段は、前記バルーン内を減圧する減圧手段と、前記減圧手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整し、少なくとも前記接触面が平坦又はほぼ平坦となるまで前記減圧手段により前記バルーン内を減圧するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれかにおいて、
前記平坦検出手段は、所定位置から前記接触面又は前記接触面の裏面までの距離を測定する距離測定手段を有し、前記距離測定手段により前記接触面又は前記接触面の裏面のうち異なる複数の箇所を測定し、それら測定結果に基づいて前記接触面が平坦又はほぼ平坦となったことを検出するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記距離測定手段は、測定波を対象に照射して非接触で距離を測定するようになっており、
前記測定波が透過可能な透過部材を前記接触面の裏面が臨める位置に設け、
前記透過部材を介して前記接触面の裏面に前記測定波が到達可能な位置に前記距離測定手段を設けたことを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記平坦検出手段は、さらに、前記接触面が平坦又はほぼ平坦となった場合の当該接触面に平行となるように配置したガイドレールと、前記ガイドレール上で前記距離測定手段を移動させる移動手段とを有し、前記ガイドレール上の第１の位置において前記距離測定手段により前記接触面の裏面までの最短距離を測定し、前記移動手段により前記距離測定手段を前記ガイドレール上の第２の位置まで移動させ、前記ガイドレール上の第２の位置において前記距離測定手段により前記接触面の裏面までの最短距離を測定し、それら測定距離がいずれも同一又はほぼ同一であるときは、前記接触面が平坦又はほぼ平坦であると判定するようになっていることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかにおいて、
前記距離測定手段は、レーザ測距装置であることを特徴とする柔らかさ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の柔らかさを測定する装置および方法に係り、特に、被測定物が損傷するのを防止するのに好適な柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体の柔らかさを測定する方法としては、例えば、図６に示すように、被測定物１にＰＺＴ２を接触させる前のＰＺＴ２の振動数を測定し、被測定物１にＰＺＴ２を接触させたときのＰＺＴ２の振動数を測定し、それら測定振動数に基づいて被測定物１の柔らかさを測定するものがあった。図６は、従来の柔らかさ測定方法を説明するための図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の柔らかさ測定方法にあっては、ＰＺＴ２が比較的硬いものであるため、被測定物１が極端に柔らかいものである場合には被測定物１を傷付けたり破損したりしてしまう可能性があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、被測定物が損傷するのを防止するのに好適な柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の柔らかさ測定方法は、物体の柔らかさを測定する方法であって、バルーンを被測定物に面接触させ、前記バルーンと前記被測定物との接触を維持しながら前記バルーン内の圧力を調整し、前記バルーンの前記被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦となったときの前記バルーン内の圧力に基づいて前記被測定物の柔らかさを測定する。
【０００５】
ここで、被測定物としては、例えば、テニスボール、カラーボール、ゴムその他の弾性体、ゼリー、こんにゃく、寒天、豆腐、肉、魚、ゾル・ゲルその他の軟体物、並びに臓器、筋肉その他の生体部位が含まれる。以下、請求項４記載の柔らかさ測定装置において同じである。
また、バルーン内の圧力を調整する方法としては、例えば、バルーン内を加圧すること、バルーン内を減圧すること、並びにバルーン内を加圧および減圧することが挙げられる。これらはあくまで一例であり、他の方法を採用することもできる。
【０００６】
さらに、本発明に係る請求項２記載の柔らかさ測定方法は、請求項１記載の柔らかさ測定方法において、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整して前記バルーンを前記被測定物の表面に面接触させ、少なくとも前記接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで前記バルーン内を加圧する。
【０００７】
さらに、本発明に係る請求項３記載の柔らかさ測定方法は、請求項１記載の柔らかさ測定方法において、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整して前記バルーンを前記被測定物の表面に面接触させ、少なくとも前記接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで前記バルーン内を減圧する。
【０００８】
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項４記載の柔らかさ測定装置は、物体の柔らかさを測定する装置であって、被測定物に面接触させるバルーンと、前記バルーン内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記バルーンの前記被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出手段と、前記平坦検出手段で平坦またはほぼ平坦となったことを検出したときの前記バルーン内の圧力を検出する圧力検出手段とを備える。
【０００９】
このような構成であれば、被測定物の柔らかさを測定する場合は、バルーンを被測定物に面接触させ、バルーンと被測定物との接触を維持しながら圧力調整手段によりバルーン内の圧力を調整する。圧力の調整は、例えば、バルーン内の圧力が、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも低い場合は、バルーン内を加圧し、バルーン内の圧力が被測定物の対抗力よりも高い場合は、バルーン内を減圧することにより行う。そして、圧力の調整によりバルーンの被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦になると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出され、圧力検出手段により、そのときのバルーン内の圧力が検出される。
【００１０】
ここで、圧力調整手段は、バルーン内の圧力を調整するようになっていればどのような構成であってもよく、例えば、バルーン内を加圧するようになっていてもよいし、バルーン内を減圧するようになっていてもよいし、バルーン内を加圧および減圧するようになっていてもよい。これらはあくまで一例であり、他の構成を採用することもできる。
【００１１】
また、圧力検出手段は、平坦検出手段で平坦またはほぼ平坦となったことを検出したときのバルーン内の圧力を検出するようになっていればどのような構成であってもよく、例えば、バルーン内の圧力を単に測定するようになっていてもよいし、バルーン内の圧力を測定しながら平坦検出手段で平坦またはほぼ平坦となったことを検出したときはそのときのバルーン内の圧力値を保持するようになっていてもよい。これらはあくまで一例であり、もちろん、他の構成を採用することもできる。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項５記載の柔らかさ測定装置は、請求項４記載の柔らかさ測定装置において、前記圧力調整手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力から前記バルーン内を加圧するようになっている。
このような構成であれば、圧力調整手段により、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも低い圧力からバルーン内が加圧される。そして、このような加圧によりバルーンの被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦になると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項６記載の柔らかさ測定装置は、請求項５記載の柔らかさ測定装置において、前記圧力調整手段は、前記バルーン内を加圧する加圧手段と、前記加圧手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも低い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整し、少なくとも前記接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで前記加圧手段により前記バルーン内を加圧するようになっている。
【００１４】
このような構成であれば、制御手段により、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも低い圧力となるようにバルーン内の圧力が調整され、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで加圧手段によりバルーン内が加圧される。そして、このような加圧によりバルーンの被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦になると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００１５】
さらに、本発明に係る請求項７記載の柔らかさ測定装置は、請求項４記載の柔らかさ測定装置において、前記圧力調整手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力から前記バルーン内を減圧するようになっている。
このような構成であれば、圧力調整手段により、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも高い圧力からバルーン内が減圧される。そして、このような減圧によりバルーンの被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦になると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００１６】
さらに、本発明に係る請求項８記載の柔らかさ測定装置は、請求項７記載の柔らかさ測定装置において、前記圧力調整手段は、前記バルーン内を減圧する減圧手段と、前記減圧手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、外圧による変形に対抗する前記被測定物の対抗力よりも高い圧力となるように前記バルーン内の圧力を調整し、少なくとも前記接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで前記減圧手段により前記バルーン内を減圧するようになっている。
【００１７】
このような構成であれば、制御手段により、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも高い圧力となるようにバルーン内の圧力が調整され、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで減圧手段によりバルーン内が減圧される。そして、このような減圧によりバルーンの被測定物との接触面が平坦またはほぼ平坦になると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項９記載の柔らかさ測定装置は、請求項４ないし８のいずれかに記載の柔らかさ測定装置において、前記平坦検出手段は、所定位置から前記接触面または前記接触面の裏面までの距離を測定する距離測定手段を有し、前記距離測定手段により前記接触面または前記接触面の裏面のうち異なる複数の箇所を測定し、それら測定結果に基づいて前記接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出するようになっている。
【００１９】
このような構成であれば、距離測定手段により、接触面または接触面の裏面のうち異なる複数の箇所が測定される。この測定は、所定位置から接触面または接触面の裏面までの距離を測定することにより行われる。そして、平坦検出手段により、それら測定結果に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００２０】
ここで、距離測定手段は、所定位置から接触面または接触面の裏面までの距離を測定するようになっていればどのような構成または配置であってもよく、例えば、接触面の裏面が臨める位置またはバルーン内に距離測定手段を設けてもよいし、被測定物が、距離測定手段の測定波が透過可能な物質であれば、被測定物を挟んでバルーンの反対側に距離測定手段を設けてもよい。
【００２１】
また、接触面または接触面の裏面のうち異なる複数の箇所は、所定位置から等距離に存在する箇所であってもよいし、所定距離から異なる距離に存在する箇所であってもよい。後者の場合、例えば、三角関数により複数の箇所の距離関係を把握することができる。
さらに、本発明に係る請求項１０記載の柔らかさ測定装置は、請求項９記載の柔らかさ測定装置において、前記距離測定手段は、測定波を対象に照射して非接触で距離を測定するようになっており、前記測定波が透過可能な透過部材を前記接触面の裏面が臨める位置に設け、前記透過部材を介して前記接触面の裏面に前記測定波が到達可能な位置に前記距離測定手段を設けた。
【００２２】
このような構成であれば、透過部材を介して接触面の裏面に測定波が到達可能な位置に距離測定手段が設けられているので、距離測定手段からの測定波が透過部材を透過して接触面の裏面に到達する。したがって、バルーン外に設けた距離測定手段により、接触面の裏面までの距離を測定することができる。
さらに、本発明に係る請求項１１記載の柔らかさ測定装置は、請求項１０記載の柔らかさ測定装置において、前記平坦検出手段は、さらに、前記接触面が平坦またはほぼ平坦となった場合の当該接触面に平行となるように配置したガイドレールと、前記ガイドレール上で前記距離測定手段を移動させる移動手段とを有し、前記ガイドレール上の第１の位置において前記距離測定手段により前記接触面の裏面までの最短距離を測定し、前記移動手段により前記距離測定手段を前記ガイドレール上の第２の位置まで移動させ、前記ガイドレール上の第２の位置において前記距離測定手段により前記接触面の裏面までの最短距離を測定し、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であるときは、前記接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定するようになっている。
【００２３】
このような構成であれば、ガイドレール上の第１の位置において距離測定手段により接触面の裏面までの最短距離が測定され、移動手段により距離測定手段がガイドレール上の第２の位置まで移動し、ガイドレール上の第２の位置において距離測定手段により接触面の裏面までの最短距離が測定される。そして、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であると、平坦検出手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定される。
【００２４】
さらに、本発明に係る請求項１２記載の柔らかさ測定装置は、請求項９ないし１１のいずれかに記載の柔らかさ測定装置において、前記距離測定手段は、レーザ測距装置である。
このような構成であれば、レーザ測距装置により、接触面または接触面の裏面のうち異なる複数の箇所が測定される。この測定は、所定位置から接触面または接触面の裏面までの距離をレーザ測距法で測定することにより行われる。そして、平坦検出手段により、それら測定結果に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本発明に係る柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置の第１の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置を、図１に示すように、被測定物１の柔らかさを測定する場合について適用したものである。なお、被測定物１としては、例えば、テニスボール、カラーボール、ゴムその他の弾性体、ゼリー、こんにゃく、寒天、豆腐、肉、魚、ゾル・ゲルその他の軟体物、並びに臓器、筋肉その他の生体部位が含まれる。
【００２６】
まず、本実施の形態に係る柔らかさ測定装置１００の構成を図１を参照しながら説明する。図１は、柔らかさ測定装置１００の構成を示すブロック図である。柔らかさ測定装置１００は、図１に示すように、被測定物１に面接触させるバルーン１０と、バルーン１０内を加圧するコンプレッサ１２と、バルーン１０内を減圧するレギュレータ１４と、バルーン１０内の圧力を測定する圧力センサ１６と、バルーン１０の被測定物１との接触面（以下、単に接触面という。）が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出部２０と、コンプレッサ１２およびレギュレータ１４を制御して被測定物１の柔らかさを測定する制御部３０と、表示部３２とを有して構成されている。
【００２７】
バルーン１０は、ビニールやゴム等の可撓性材料からなり、バルーン１０には、アクリル等のレーザ光が透過可能な透明部材１１が、接触面の裏面が臨める位置に設けられている。
平坦検出部２０は、透明部材１１を介して接触面の裏面にレーザ光が到達可能な位置に設けたレーザ測距装置２２と、接触面が平坦またはほぼ平坦となった場合の接触面に平行となるように配置したガイドレール２４と、ガイドレール２４上でレーザ測距装置２２を移動させる駆動部２６と、レーザ測距装置２２からの測定値に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出センサ２８とを有して構成されている。
【００２８】
平坦検出センサ２８は、ガイドレール２４上の第１の位置においてレーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離を測定し、駆動部２６によりレーザ測距装置２２をガイドレール２４上の第２の位置まで移動させ、ガイドレール２４上の第２の位置においてレーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離を測定し、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であるときは、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定するようになっている。
【００２９】
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｆ等をバス接続した一般的なコンピュータと同一機能を有して構成されており、ＲＯＭの所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図２のフローチャートに示す柔らかさ測定処理を実行するようになっている。図２は、柔らかさ測定処理を示すフローチャートである。
【００３０】
柔らかさ測定処理は、外圧による変形に対抗する被測定物１の対抗力（以下、単に被測定物１の対抗力という。）よりも低い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整してバルーン１０を被測定物１の表面に面接触させ、被測定物１の柔らかさを測定する処理であって、制御部３０において実行されると、図２に示すように、まず、ステップＳ１００に移行するようになっている。
【００３１】
ステップＳ１００では、柔らかさの測定を開始すべき要求が入力装置（不図示）等から入力されたか否かを判定し、測定開始要求が入力されないと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ１０２に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、入力した検出値に基づいてバルーン１０内の圧力が所定値Ａ（被測定物１の対抗力よりも低い圧力値）以下であるか否かを判定し、バルーン１０内の圧力が所定値Ａよりも大きいと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ１０６に移行して、レギュレータ１４を制御してバルーン１０内を所定圧だけ減圧し、ステップＳ１００に移行する。
【００３２】
一方、ステップＳ１０４で、バルーン１０内の圧力が所定値Ａ以下であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００に移行する。
一方、ステップＳ１００で、測定開始要求が入力されたと判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０８に移行して、コンプレッサ１２を制御してバルーン１０内を所定圧だけ加圧し、ステップＳ１１０に移行して、平坦検出センサ２８から検出値を入力し、ステップＳ１１２に移行する。
【００３３】
ステップＳ１１２では、入力した検出値に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦であるか否かを判定し、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１４に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ１１６に移行して、入力した検出値を表示部３２に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００３４】
一方、ステップＳ１１２で、接触面が平坦またはほぼ平坦でないと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ１１８に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ１２０に移行する。
ステップＳ１２０では、入力した検出値に基づいてバルーン１０内の圧力が所定値Ｂ（被測定物１の変形臨界応力に相当する圧力値）以上であるか否かを判定し、バルーン１０内の圧力が所定値Ｂ以上であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２２に移行して、測定が異常終了した旨を表示部３２に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００３５】
一方、ステップＳ１２０で、バルーン１０内の圧力が所定値Ｂよりも小さいと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ１０８に移行する。
次に、本実施の形態の動作を図３を参照しながら説明する。図３は、被測定物１の柔らかさを測定する場合を説明するための図である。
被測定物１の柔らかさを測定する場合には、図３（ａ）に示すように、被測定物１の対抗力よりも低い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整してバルーン１０を被測定物１の表面に面接触させ、測定開始要求を入力する。
【００３６】
測定開始要求が入力されると、図３（ｂ）に示すように、制御部３０により、ステップＳ１０８〜Ｓ１１２，Ｓ１１８，Ｓ１２０を繰り返し経て、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出されるまでバルーン１０内が加圧される。ここで、平坦の検出は、平坦検出センサ２８により行われる。具体的には、ガイドレール２４上の第１の位置においてレーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離が測定され、駆動部２６によりレーザ測距装置２２がガイドレール２４上の第２の位置まで移動し、ガイドレール２４上の第２の位置においてレーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離が測定される。そして、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であると、平坦検出センサ２８により、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定される。
【００３７】
そして、コンプレッサ１２による加圧により、図３（ｃ）に示すように、接触面が平坦またはほぼ平坦になると、被測定物１の抵抗力とバルーン１０内の圧力とが均衡するので、制御部３０により、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６を経て、圧力センサ１６から検出値が入力され、入力された検出値が表示部３２に表示される。ここで、表示される検出値は、接触面が平坦またはほぼ平坦となったときのバルーン１０内の圧力値であるので、これにより被測定物１の柔らかさ（ＭＰａ）が測定される。
【００３８】
なお、コンプレッサ１２による加圧を続け、バルーン１０内の圧力が所定値Ｂに達しても接触面が平坦またはほぼ平坦とならない場合は、制御部３０により、ステップＳ１１８〜Ｓ１２２を経て、測定が異常終了した旨が表示部３２に表示される。
このようにして、本実施の形態では、柔らかさ測定装置１００は、被測定物１に面接触させるバルーン１０と、バルーン１０内を加圧するコンプレッサ１２と、バルーン１０内を減圧するレギュレータ１４と、バルーン１０の被測定物１との接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出部２０と、平坦検出部２０で平坦またはほぼ平坦となったことを検出したときのバルーン１０内の圧力を検出する圧力センサ１６とを備える。
【００３９】
これにより、バルーン１０のように柔らかいものを被測定物１に接触させて柔らかさを測定するので、従来に比して、被測定物１が損傷する可能性を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、制御部３０は、被測定物１の対抗力よりも低い圧力からバルーン１０内を加圧するようになっている。
【００４０】
これにより、被測定物１の対抗力よりも低い圧力からバルーン１０内を加圧するので、バルーン１０が徐々に被測定物１を押圧することとなり、被測定物１が損傷する可能性をさらに低減することができる。
さらに、本実施の形態では、制御部３０は、被測定物１の対抗力よりも低い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整し、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまでコンプレッサ１２によりバルーン１０内を加圧するようになっている。
【００４１】
これにより、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまでコンプレッサ１２によりバルーン１０内が加圧されるので、測定が比較的容易となる。
さらに、本実施の形態では、平坦検出部２０は、レーザ測距装置２２により接触面の裏面のうち異なる複数の箇所を測定し、それら測定結果に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出するようになっている。
【００４２】
これにより、接触面の裏面のうち異なる複数の箇所について所定位置からその箇所までの距離を測定し、それら測定結果に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出するので、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを比較的正確に検出することができる。
さらに、本実施の形態では、レーザ光が透過可能な透明部材１１を接触面が臨める位置に設け、透明部材１１を介して接触面の裏面にレーザ光が到達可能な位置にレーザ測距装置２２を設けた。
【００４３】
これにより、バルーン１０外に設けたレーザ測距装置２２により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出することができる。
さらに、本実施の形態では、制御部３０は、バルーン１０内の圧力が所定値Ｂに達したときは、コンプレッサ１２による加圧を停止するようになっている。
これにより、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出できなかった場合に、コンプレッサ１２による加圧が継続されることにより被測定物１を傷付けたり破損したりしてしまう可能性を低減することができる。
【００４４】
上記第１の実施の形態において、透明部材１１は、請求項１０記載の透過部材に対応し、コンプレッサ１２、レギュレータ１４および制御部３０は、請求項４ないし６記載の圧力調整手段に対応し、コンプレッサ１２は、請求項６記載の加圧手段に対応し、圧力センサ１６は、請求項４記載の圧力検出手段に対応している。また、平坦検出部２０は、請求項４、９または１１記載の平坦検出手段に対応し、レーザ測距装置２２は、請求項９ないし１２記載の距離測定手段に対応し、駆動部２６は、請求項１１記載の移動手段に対応し、制御部３０は、請求項６記載の制御手段に対応している。
【００４５】
また、上記第１の実施の形態において、レーザ光は、請求項１０記載の測定波に対応している。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図４および図５は、本発明に係る柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置の第２の実施の形態を示す図である。以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明をし、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態は、本発明に係る柔らかさ測定方法および柔らかさ測定装置を、図４に示すように、被測定物１の柔らかさを測定する場合について適用したものであり、上記第１の実施の形態と異なるのは、柔らかさ測定装置１００をペン型として構成した点にある。
まず、本実施の形態に係る柔らかさ測定装置１００の構成を図４を参照しながら説明する。図４は、柔らかさ測定装置１００の構成を示すブロック図である。
【００４７】
柔らかさ測定装置１００は、図４に示すように、把持部を構成する本体フレーム１１ｂと、本体フレーム１１ｂの先端に設けたバルーン１０と、本体フレーム１１ｂに内蔵したコンプレッサ１２、レギュレータ１４、圧力センサ１６、平坦検出部２０および制御部３０と、本体フレーム１１ｂの側面に設けた表示部３２とを有して構成されている。
【００４８】
バルーン１０は、ビニールやゴム等の可撓性材料からなり、バルーン１０には、アクリル等のレーザ光が透過可能な透明部材１１が、接触面の裏面が臨める位置に設けられている。
平坦検出部２０は、透明部材１１を介して接触面の裏面にレーザ光が到達可能な位置に設けた複数のレーザ測距装置２２と、各レーザ測距装置２２からの測定値に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出する平坦検出センサ２８とを有して構成されている。
【００４９】
平坦検出センサ２８は、各レーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離をそれぞれ測定し、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であるときは、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定するようになっている。
制御部３０は、ＲＯＭの所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図５のフローチャートに示す柔らかさ測定処理を実行するようになっている。図５は、柔らかさ測定処理を示すフローチャートである。
【００５０】
柔らかさ測定処理は、被測定物１の対抗力よりも高い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整してバルーン１０を被測定物１の表面に面接触させ、被測定物１の柔らかさを測定する処理であって、制御部３０において実行されると、図５に示すように、まず、ステップＳ２００に移行するようになっている。
ステップＳ２００では、柔らかさの測定を開始すべき要求が入力装置（不図示）等から入力されたか否かを判定し、測定開始要求が入力されないと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２０２に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ２０４に移行する。
【００５１】
ステップＳ２０４では、入力した検出値に基づいてバルーン１０内の圧力が所定値Ｃ（被測定物１の対抗力よりも高い圧力値）以下であるか否かを判定し、バルーン１０内の圧力が所定値Ｃ以下であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０６に移行して、コンプレッサ１２を制御してバルーン１０内を所定圧だけ加圧し、ステップＳ２００に移行する。
【００５２】
一方、ステップＳ２０４で、バルーン１０内の圧力が所定値Ｃよりも大きいと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２００に移行する。
一方、ステップＳ２００で、測定開始要求が入力されたと判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０８に移行して、レギュレータ１４を制御してバルーン１０内を所定圧だけ減圧し、ステップＳ２１０に移行して、平坦検出センサ２８から検出値を入力し、ステップＳ２１２に移行する。
【００５３】
ステップＳ２１２では、入力した検出値に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦であるか否かを判定し、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２１４に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ２１６に移行して、入力した検出値を表示部３２に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００５４】
一方、ステップＳ２１２で、接触面が平坦またはほぼ平坦でないと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２１８に移行して、圧力センサ１６から検出値を入力し、ステップＳ２２０に移行する。
ステップＳ２２０では、入力した検出値に基づいてバルーン１０内の圧力が所定値Ｄ（被測定物１の対抗力よりも低い圧力値）以下であるか否かを判定し、バルーン１０内の圧力が所定値Ｄ以下であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２２２に移行して、測定が異常終了した旨を表示部３２に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００５５】
一方、ステップＳ２２０で、バルーン１０内の圧力が所定値Ｄよりも大きいと判定したとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２０８に移行する。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
被測定物１の柔らかさを測定する場合には、被測定物１の対抗力よりも高い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整してバルーン１０を被測定物１の表面に面接触させ、測定開始要求を入力する。
【００５６】
測定開始要求が入力されると、制御部３０により、ステップＳ２０８〜Ｓ２１２，Ｓ２１８，Ｓ２２０を繰り返し経て、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことが検出されるまでバルーン１０内が減圧される。ここで、平坦の検出は、平坦検出センサ２８により行われる。具体的には、各レーザ測距装置２２により接触面の裏面までの最短距離がそれぞれ測定され、それら測定距離がいずれも同一またはほぼ同一であると、平坦検出センサ２８により、接触面が平坦またはほぼ平坦であると判定される。
【００５７】
そして、レギュレータ１４による減圧により、接触面が平坦またはほぼ平坦になると、被測定物１の抵抗力とバルーン１０内の圧力とが均衡するので、制御部３０により、ステップＳ２１２〜Ｓ２１６を経て、圧力センサ１６から検出値が入力され、入力された検出値が表示部３２に表示される。ここで、表示される検出値は、接触面が平坦またはほぼ平坦となったときのバルーン１０内の圧力値であるので、これにより被測定物１の柔らかさ（ＭＰａ）が測定される。
【００５８】
なお、レギュレータ１４による減圧を続け、バルーン１０内の圧力が所定値Ｄに達しても接触面が平坦またはほぼ平坦とならない場合は、制御部３０により、ステップＳ２１８〜Ｓ２２２を経て、測定が異常終了した旨が表示部３２に表示される。
このようにして、本実施の形態では、制御部３０は、被測定物１の対抗力よりも高い圧力となるようにバルーン１０内の圧力を調整し、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまでレギュレータ１４によりバルーン１０内を減圧するようになっている。
【００５９】
これにより、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまでレギュレータ１４によりバルーン１０内が減圧されるので、測定が比較的容易となる。
さらに、本実施の形態では、柔らかさ測定装置１００をペン型として構成した。
これにより、小型化を図ることができ、また、測定を比較的手軽に行うことができ、しかも使い勝手がよい。
【００６０】
さらに、本実施の形態では、制御部３０は、バルーン１０内の圧力が所定値Ｄに達したときは、レギュレータ１４による減圧を停止するようになっている。
これにより、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出できなかった場合に、レギュレータ１４による減圧が継続されるという不具合を解消することができる。
【００６１】
上記第２の実施の形態において、透明部材１１は、請求項１０記載の透過部材に対応し、コンプレッサ１２、レギュレータ１４および制御部３０は、請求項４、７または８記載の圧力調整手段に対応し、レギュレータ１４は、請求項８記載の減圧手段に対応し、圧力センサ１６は、請求項４記載の圧力検出手段に対応している。また、平坦検出部２０は、請求項４または９記載の平坦検出手段に対応し、レーザ測距装置２２は、請求項９、１０または１２記載の距離測定手段に対応し、制御部３０は、請求項８記載の制御手段に対応し、レーザ光は、請求項１０記載の測定波に対応している。
【００６２】
なお、上記第１および第２の実施の形態においては、バルーン１０を挟んで被測定物１の反対側にレーザ測距装置２２を設け、レーザ測距装置２２により接触面の裏面までの距離を測定するように構成したが、これに限らず、被測定物１が、レーザ光が透過可能な物質であれば、被測定物１を挟んでバルーン１０の反対側にレーザ測距装置２２を設け、レーザ測距装置２２により接触面までの距離を測定するように構成することもできる。
【００６３】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、透明部材１１をバルーン１０に設けたが、これに限らず、接触面の裏面が臨める位置であるならばどこに設けてもよい。例えば、上記第２の実施の形態では、本体フレーム１１ｂのバルーン１０取付部よりもさらに上方に設けることができる。
また、上記第１および第２の実施の形態においては、バルーン１０内の圧力を調整する媒体として空気を用いたが、これに限らず、バルーン１０内の圧力を調整する媒体として、空気以外のものであって液体、気体その他の流動体を用いることができる。
【００６４】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、レーザ光により距離を測定するレーザ測距装置２２を用いたが、これに限らず、レーザ光以外のものであって超音波、電波その他の測定波により距離を測定する距離測定器を用いることもできる。この場合、透明部材１１に代えて、そのような測定波が透過可能な透過部材を設ける必要がある。
【００６５】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、膨張した形状のバルーン１０を用いて構成したが、これに限らず、金属製等のリングに布や膜を張り、通常状態では膨張した形状を構成しないが、一方の面を機密状態にして加圧したときに初めて膨張するようなものも、バルーン１０として用いることができる。
また、上記第１の実施の形態においては、図２のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、制御部３０のＲＯＭにあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムを制御部３０のＲＡＭに読み込んで実行するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記第２の実施の形態においては、図５のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、制御部３０のＲＯＭにあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムを制御部３０のＲＡＭに読み込んで実行するようにしてもよい。
【００６７】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１ないし３記載の柔らかさ測定方法によれば、バルーンのように柔らかいものを被測定物に接触させて柔らかさを測定するので、従来に比して、被測定物が損傷する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００６９】
さらに、本発明に係る請求項２記載の柔らかさ測定方法によれば、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも低い圧力からバルーン内を加圧するので、バルーンが徐々に被測定物を押圧することとなり、被測定物が損傷する可能性をさらに低減することができるという効果も得られる。
一方、本発明に係る請求項４ないし１２記載の柔らかさ測定装置によれば、バルーンのように柔らかいものを被測定物に接触させて柔らかさを測定するので、従来に比して、被測定物が損傷する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００７０】
さらに、本発明に係る請求項５または６記載の柔らかさ測定装置によれば、外圧による変形に対抗する被測定物の対抗力よりも低い圧力からバルーン内を加圧するので、バルーンが徐々に被測定物を押圧することとなり、被測定物が損傷する可能性をさらに低減することができるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項６記載の柔らかさ測定装置によれば、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで加圧手段によりバルーン内が加圧されるので、測定が比較的容易となるという効果も得られる。
【００７１】
さらに、本発明に係る請求項８記載の柔らかさ測定装置によれば、少なくとも接触面が平坦またはほぼ平坦となるまで減圧手段によりバルーン内が減圧されるので、測定が比較的容易となるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項９ないし１２記載の柔らかさ測定装置によれば、接触面または接触面の裏面のうち異なる複数の箇所について所定位置からその箇所までの距離を測定し、それら測定結果に基づいて接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出するので、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを比較的正確に検出することができるという効果も得られる。
【００７２】
さらに、本発明に係る請求項１０または１１記載の柔らかさ測定装置によれば、バルーン外に設けた距離測定手段により、接触面が平坦またはほぼ平坦となったことを検出することができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】柔らかさ測定装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】柔らかさ測定処理を示すフローチャートである。
【図３】被測定物１の柔らかさを測定する場合を説明するための図である。
【図４】柔らかさ測定装置１００の構成を示すブロック図である。
【図５】柔らかさ測定処理を示すフローチャートである。
【図６】従来の柔らかさ測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　被測定物
２　　　　　　　　　　　　ＰＺＴ
１０　　　　　　　　　　　バルーン
１１　　　　　　　　　　　透明部材
１１ｂ　　　　　　　　　　本体フレーム
１２　　　　　　　　　　　コンプレッサ
１４　　　　　　　　　　　レギュレータ
１６　　　　　　　　　　　圧力センサ
２０　　　　　　　　　　　平坦検出部
２２　　　　　　　　　　　レーザ測距装置
２４　　　　　　　　　　　ガイドレール
２６　　　　　　　　　　　駆動部
２８　　　　　　　　　　　平坦検出センサ
３０　　　　　　　　　　　制御部
３２　　　　　　　　　　　表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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