(57)【要約】【課題】被測定物の形状にかかわらず、測定対象部を特定することができるようにする。【解決手段】受光器３の上部には、付設部１４および指示片１５からなる指示手段１６が載置され固定されている。固定部１７の側部を基準として投受光光軸の方向に沿って先端部１８ａまでの長さが伸縮可能な第１のアーム部１８が設けられ、先端部１８ａの伸縮方向に対して垂直方向で、かつ、測定領域Ｐ側に向けて第２のアーム部１９が固定されている。第２のアーム部１９の先端には測定領域Ｐの位置を指示するように指示片１５が固定されている。測定者は、第１のアーム部１８および第２のアーム部１９の伸縮状態を調整し、指示片１５が指示する位置を確認しながら目印の施された測定対象部を測定領域Ｐにあわせることができる。これにより、測定対象部を正確に特定した状態で外径を測定することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の測定対象部が配置される測定領域に向けて平行光を投光する投光手段と、
この投光手段から投光された平行光を前記測定領域を介して受光する一次元イメージセンサと、
この一次元イメージセンサにより受光された前記測定領域の影部の影響を含む受光検出結果に基づいて前記測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する測定手段とを備えた寸法測定器であって、
前記投光手段と前記一次元イメージセンサとの間に形成される投受光光軸の方向に沿って付設された付設部とこの付設部に設けられた指示片とからなる指示手段を備え、
前記指示手段の指示片は、前記測定領域を指示可能に構成されていることを特徴とする寸法測定器。
【請求項２】
請求項１記載の寸法測定器において、
前記指示手段の付設部は、前記投受光光軸の方向に沿って伸縮可能に構成され、伸縮されることにより前記指示手段の指示片は前記測定領域を指示可能に構成されていることを特徴とする寸法測定器。
【請求項３】
請求項２記載の寸法測定器において、
前記指示手段の付設部は、前記投受光光軸方向に沿って先端部までの長さが伸縮可能な第１のアーム部と、この第１のアーム部の先端部を基準として当該第１のアーム部の垂直方向に先端部までの長さが伸縮可能な第２のアーム部とを有して構成され、
前記指示手段の指示片は、前記第２のアーム部の先端部に設けられていることを特徴とする寸法測定器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の寸法測定器において、前記投光手段を備えた投光器と、前記一次元イメージセンサおよび前記測定手段を備えた受光器とは別体に設けられ、
前記投光手段は、前記一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向の検出幅よりも幅広な平行光を投光すると共に、
前記指示手段は、前記受光器にのみ固定されていることを特徴とする寸法測定器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の指示手段を備えたことを特徴とする測定対象指示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次元イメージセンサにより受光された測定領域の受光検出結果に基づいて測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する寸法測定器およびその測定対象指示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より寸法測定器は、投光器側から測定領域を含む領域に向けて平行光を照射し、受光器側の一次元イメージセンサにより受光された測定領域の受光検出結果に基づいて測定対象部の寸法を測定するようになっている。この種の寸法測定器として例えば特許文献１に開示される非接触型外形測定装置がある。この非接触型外形測定装置によれば、外形の寸法を測定する場合に、被測定物の測定対象部を含む領域のモニタ映像を表示することにより、測定すべき部位が傾いたりずれたりしていないかを容易に確認することができ、また、一次元イメージセンサにより測定される測定領域を示す測定ラインと、測定ラインにおけるエッジ位置を示すエッジカーソルとを二次元イメージセンサにより受光されたモニタ映像上に重ねて表示するので、外形寸法を測定する場合に、モニタ映像を見ながら被測定物の位置決めを行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１６０１３号公報（「００３１」−「００３３」段落等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述公報に開示されている構成の場合、被測定物の測定対象部が凸部や凹部、溝部など、外形に形状的な特徴があれば、モニタ映像上から測定対象部を特定することができる。
【０００５】
しかしながら、図５に斜視図を示すように、被測定物Ａが丸棒状もしくは円筒状等、径の寸法が略一様に同一であるときには下記のような問題を生じる。この場合、図６に測定結果を示すように、被測定物Ａの径が略同一になる場合には、被測定物Ａに形状的な特徴がほとんどないため、測定者は、被測定物Ａの測定対象部Ｂの影の映像が映し出されるモニタ映像を見ても、被測定物Ａのうちどの部分を測定しているのかを特定することは困難であり、測定対象部Ｂを特定することはできない。
【０００６】
例えば、被測定物Ａが完全な丸棒、円筒であると推定できる場合には、被測定物Ａのある１ヶ所の径を測定することにより測定した径を測定対象部Ｂの径とみなすこともできるが、特に、緩やかに径が変化している場合であってその一部分である測定対象部Ｂの径（図５参照）を精密に測定したい場合には、測定者が測定を行ったとしても、当該測定が行われた測定対象部を正確に把握できないという問題を生じている。特に、一次元イメージセンサを使用することにより、測定領域の幅が狭くなるため、測定対象部Ｂを正確に把握できないという事情もある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定物の形状にかかわらず、測定対象部を特定することができるようにした寸法測定器および測定対象指示器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、被測定物の測定対象部が配置される測定領域に向けて平行光を投光する投光手段と、
この投光手段から投光された平行光を前記測定領域を介して受光する一次元イメージセンサと、
この一次元イメージセンサにより受光された前記測定領域の影部の影響を含む受光検出結果に基づいて前記測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する測定手段とを備えた寸法測定器であって、
前記投光手段と前記一次元イメージセンサとの間に形成される投受光光軸の方向に沿って付設された付設部とこの付設部に設けられた指示片とからなる指示手段を備え、
前記指示手段の指示片は、前記測定領域を指示可能に構成されていることに特徴を有している。
【０００９】
このような手段によれば、指示手段の指示片が測定領域を指示可能に構成されているので、例えば測定手段による寸法の非測定時に、指示手段の指示片が測定領域を指示することにより、測定者は測定領域を瞬時に把握することができる。したがって、測定者は目視した位置を参考にして、容易に測定対象部を測定領域に合わせることができる。従来と同様に測定手段により測定対象部の寸法を測定することができる。これにより、被測定物の径が緩やかに変化するものであったとしても、被測定物の形状にかかわらず、測定者は測定対象部を正確に把握した状態で寸法を測定することができる。
【００１０】
この場合、指示手段の付設部を投受光光軸方向に沿って伸縮可能に構成し、当該付設部を伸縮させることで、指示手段の指示片が測定領域を指示可能に構成することが望ましい（請求項２）。このような手段によれば、指示手段の付設部は、投受光光軸方向に沿って伸縮できるため、指示手段の指示片により被測定物を配置可能な測定領域を、投受光光軸方向の全体に亘って指示することができる。これにより、測定者は目視によって容易に測定領域を特定することができる。
【００１１】
このとき、指示手段の付設部が前記投受光光軸方向に沿って先端部までの長さが伸縮可能な第１のアーム部と、この第１のアーム部の先端部を基準として当該第１のアーム部の垂直方向に先端部までの長さが伸縮可能な第２のアーム部とを有して構成され、指示手段の指示片を第２のアーム部の先端部に設けるように構成することが望ましい（請求項３）。
【００１２】
このような手段によれば、第１のアーム部の先端部が投受光光軸方向に沿って伸縮し、第２のアーム部がこの第１のアーム部の先端部を基準として第１のアーム部の垂直方向に伸縮することができるので、指示手段の指示片の先端部が測定領域を指示するための付設部の構成を必要最小限の構成で実現することができる。
【００１３】
さて、このような寸法測定器においては、投光手段を備えた投光器と、一次元イメージセンサおよび測定手段を備えた受光器とが別体に設けられたものがある。このように、投光器と受光器とを別体にすると、設置時の光軸調整を容易に行うことはできない。なぜなら、一次元イメージセンサの検出幅は非常に狭く、投光器の投光手段との光軸にわずかなずれが生じたとしても、一次元イメージセンサに受光されなくなる。そこで光軸調整を容易にするため、投光手段が投光する光芒を広げるように設定することが考えられる。
【００１４】
しかしながら、投光手段が投光する光芒を広げるように設定すると、一次元イメージセンサとの光軸調整を容易に調整することはできるものの、例えば指示手段を投光器側に設けた場合には、指示手段による指示が一次元イメージセンサとの光軸上に位置する測定領域に調整し難くなるため好ましくない。
【００１５】
そこで、請求項４記載の発明のように、投光手段を、一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向の検出幅よりも幅広な平行光を投光するように構成すると共に、指示手段を、受光器にのみ固定することが望ましい。
【００１６】
このような手段によれば、たとえ一次元イメージセンサの検出幅が非常に狭く構成されており、光軸調整を行う際に受光器を移動させたとしても、一次元イメージセンサによる測定領域と、指示手段による指示領域とが同時に移動するため、光軸調整が行われたとしても測定領域に向けて指示手段による指示を移動させることができるため、光軸調整が行われたとしても指示手段による指示が測定領域から反れることなく光軸調整を行うことができる。
【００１７】
また、上記した指示手段を備えた測定対象指示器を、寸法測定器とは別体に構成することもできる（請求項５）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の寸法測定器を、外径測定器に適用した一実施形態について、図１ないし図４を参照しながら説明する。
図１は、外径測定器１の配置を側面図により示している。この図１において、外径測定器１は、投光器２と受光器３とが別体に設けられて対向設置されている。投光器２は、制御回路４と、この制御回路４から駆動信号が送信される駆動回路５と、駆動信号に基づいて駆動回路５により駆動されると投光する投光素子６と、この投光素子６により投じられた光を平行光にして出射するコリメータレンズ７とからなっている。
【００１９】
投光器２には、図示しない電源スイッチが設けられており、電源スイッチがオンされると、制御回路４は駆動信号を駆動回路５に与えて投光素子６に投光させるようになっている。投光素子６はレーザダイオードからなっており、投光素子６から投光された光は、コリメータレンズ７により平行光にされ、投光素子６およびコリメータレンズ７からなる投光手段８により測定領域Ｐに向けて投光するようになっている。
【００２０】
一方、受光器３は、受光レンズ９と、絞り１０と、受光レンズ１１と、ＣＣＤセンサ１２と、このＣＣＤセンサ１２に接続された制御回路１３とから構成されている。
【００２１】
投光手段８により測定領域Ｐに向けて投光された平行光は、測定領域Ｐを介して、ＣＣＤセンサ１２により受光される。この場合、受光器３に入射した光は受光レンズ９により集光され、絞り１０を通過して受光レンズ１１により再度平行光とされ、ＣＣＤセンサ１２において平行光の一部が受光される。この平行光の一部が測定領域Ｐを通過する光となる。絞り１０は、受光レンズ９に対するＣＣＤセンサ１２側の焦点位置に配設されている。
【００２２】
ＣＣＤセンサ１２は、ラインセンサやリニアセンサ、一次元ＣＣＤ、ＣＣＤリニアイメージセンサとも称され、一次元イメージセンサとして機能するもので、一辺が数〜数十〜数百μｍ程度の矩形の画素サイズを有する画素が数百〜数千個程度縦方向（測定方向、図１の上下方向）に一列に配列されて構成されており（受光領域の縦幅に相当する幅を構成）、このとき形成される受光領域が矩形状になっている。尚、本発明の受光領域の横幅は、長手方向に直交する方向の幅（検出幅）になり、図１の手前−奥方向に画素が配設された受光領域の横幅になる。尚、上述したように投光手段８は、ＣＣＤセンサ１２の検出幅よりも幅広な平行光を投光するようになっている。
【００２３】
ＣＣＤセンサ１２は、一般的な二次元イメージセンサに比較して電荷転送処理速度が一般的に速く、画素間のピッチが特に狭く、外径を測定する場合には精密に素早く測定することができる。ＣＣＤセンサ１２は、転送された電荷に基づく信号電圧を画素信号の受光検出結果として制御回路１３に出力するようになっている。測定手段としての制御回路１３は、このＣＣＤセンサ１２からの時間変化に伴う出力信号電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより、ＣＣＤセンサ１２を構成する各画素が受光したか否かを判定するようになっており、受光していない画素数を検出し、この検出結果により外径を測定し、この測定結果を、例えば図示しない外部装置に出力するようになっている。
【００２４】
さて、受光器３の上部には、付設部１４および指示片１５からなる指示手段１６が載置され、例えばネジにより受光器３に固定されている。受光器３に固定される固定部１７には、この固定部１７の側部を基準として投受光光軸の方向（図１の左右方向）に沿って先端部１８ａまでの長さが伸縮可能な第１のアーム部１８が設けられている。そして、この第１のアーム部１８の先端部１８ａには、第１アーム部１８の伸縮方向に対して垂直方向で、かつ、測定領域Ｐ側に向けて第２のアーム部１９が固定されている。この第２のアーム部１９は、第１のアーム部１８の先端部１８ａから測定領域Ｐ側に向けて延設された基部１９ａと、この基部１９ａの測定領域Ｐ側の先端部１９ｂを基準として先端部１９ｃまでの長さが伸縮可能な可動部１９ｄとからなっており、第１のアーム部１８の垂直方向に第２のアーム部１９の先端部１９ｃが伸縮可能に構成されている。
【００２５】
具体的に第２のアーム部１９の構成を説明すると、第２のアーム部１９の基部１９ａは中空筒状をなしており、その内径は可動部１９ｄの外径に略一致し、可動部１９ｄは基部１９ａの内側に沿って摺動可能になっている。そして、可動部１９ｄの基部１９ａ側の端部には、図示しないストッパが設けられており、可動部１９ｄは当該ストッパにより基部１９ａに対する摺動が規制される。したがって、第１のアーム部１８の先端部１８ａを基準とした第２のアーム部１９の先端部１９ｃまでの長さが、伸縮可能に構成されている。第１のアーム部１８の構成は、第２のアーム部１９と略同様の構成であるのでその説明を省略する。
【００２６】
この第２のアーム部１９の先端部１９ｃには、指示片１５が設けられている。この指示片１５は、第１のアーム部１８および第２のアーム部１９がそれぞれ伸縮されると、外径を測定可能な全ての測定領域Ｐを指示可能に配設されるもので、例えばこの指示片１５の先端の径が１ｍｍで突起状に構成されている。
【００２７】
この場合、受光器３の設置に際して受光器３全体を移動させたときに、たとえ測定領域Ｐの幅が狭くても、ＣＣＤセンサ１２の測定領域Ｐと、指示片１５による指示領域とが同時に移動するため、光軸調整が行われたとしても指示片１５による指示が測定領域Ｐから反れることがない。
【００２８】
上記構成の作用について説明する。
測定領域Ｐには、測定対象部Ｂを含む被測定物Ａが配置される。この被測定物Ａは、図６に示したように、略円筒状をなしており、緩やかに径が変化するように形成されている。この被測定物Ａには、図示しない目印（凹凸等の形状によるものではない）が測定対象部Ｂに記載されている。この被測定物Ａが測定領域Ｐに配置される場合には、投光器２の電源スイッチがオフ状態とされ、投光器２側から投光されない状態で被測定物Ａの配置位置が決定される。
【００２９】
この場合、測定者は、第１のアーム部１４および第２のアーム部１９の伸縮状態を調整し、指示片１５が指示する位置を確認しながら、上記した目印の施された測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。したがって、測定者は測定領域Ｐを瞬時に把握することができるので、被測定物Ａの径が緩やかに変化するものであったとしても、測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。このとき、被測定物Ａの測定対象部Ｂの位置を連続的に変化させたい場合には、測定者が被測定物Ａの位置を変更することにより、容易に測定対象部Ｂの位置を連続的に変化させることができる。尚、図２において、斜線でハッチングした部分が測定対象部Ｂである。
【００３０】
そして、投光器２の電源スイッチがオン状態とされ、投光器２側から投光されると、制御回路１３は、ＣＣＤセンサ１２により受光された受光検出結果に基づいて測定領域Ｐに位置する測定対象部Ｂの外径を測定する。具体的には、投光器２から投じられた光は測定対象部Ｂに照射され、この測定対象部Ｂに照射された部分が影部２０となる光が受光器３の受光レンズ９に入射する。測定対象部Ｂの受光器３側には影部２０を生じる（図１参照）。制御回路１３は、この影部２０の影響を含むＣＣＤセンサ１２からの時間変化に伴う出力信号電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより、ＣＣＤセンサ１２を構成する各画素が受光したか否かを判定し、受光していない画素数を検出し影の寸法を測定することで外径を測定し、測定結果を図示しない外部装置に出力する。
【００３１】
このような実施形態によれば、指示手段１６の指示片１５が測定領域Ｐを指示可能に構成されているので、外径の非測定時に、指示手段１６の指示片１５が測定領域Ｐを指示することにより、測定者は測定領域Ｐを瞬時に把握することができ、したがって、測定者は当該目視した位置を参考にして、容易に測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。これにより、被測定物Ａの径が緩やかに変化するものであったとしても、測定者は、測定対象部Ｂを正確に把握した状態で外径を測定することができる。
【００３２】
指示手段１６の付設部１４が投受光光軸方向に沿って伸縮できるため、被測定物Ａの指示手段１６の指示片により、被測定物Ａの配置可能な測定領域Ｐを投受光光軸方向の全体に亘って指示することができる。これにより、測定者は目視により容易に測定領域Ｐを特定することができる。
【００３３】
第１のアーム部１８の先端部１８ａが投受光光軸方向に沿って伸縮し、第２のアーム部１９が第１のアーム部１８の先端部１８ａを基準として第１のアーム部１８の垂直方向の測定領域Ｐに向けて伸縮することができるので、指示手段１６の指示片１５の先端部が測定領域Ｐを指示するための付設部１４の構成を必要最小限の構成で実現することができる。
【００３４】
ＣＣＤセンサ１２の検出幅が数〜数十〜数百μｍ程度と非常に狭く構成されており、光軸調整を行う際に受光器３を移動させたとしても、ＣＣＤセンサ１２による測定領域Ｐと指示手段１６による指示領域とが同時に移動するため、光軸調整が行われたとしても、指示手段１８による指示が測定領域Ｐから反れることなく、測定者は光軸調整を行うことができる。
表示部を別途設けることなく測定することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば次のような変形または拡張が可能である。
外径の非測定時に、指示手段により測定領域Ｐを指示し、外形の測定時には指示手段を使用しない実施形態を示したが、指示手段１６が測定領域Ｐを指示したまま、外径を測定するようにしても良い。
図３に示すように、上述実施形態における第１のアーム部１８および第２のアーム部１９に代えて、付設部としての固定片部２１を設け、指示片２２を固定片部２１の先端に測定領域Ｐを指示するように設けることもできる。
また図４に示すように、上述実施形態における第１のアーム部１８および第２のアーム部１９に代えて、ジグザグ状（鋸歯状）に複数のアーム部２３…２３を設け、当該複数のアーム部２３…２３をそれぞれ関節部２４…２４で回動可能にすることで、投受光光軸方向に沿って伸縮可能とし、関節部２４に指示片２２を設けて構成しても良い。
指示片１５を付設部１４の先端に設けた実施形態を示したが、指示片１５を付設部１４の何れの場所に設けても良い。
指示手段１６を投光器２側に設けても良い。
外径の寸法を測定する外径測定器の実施形態を示したが、内径の寸法を測定する内径測定器に適用しても良い。
指示手段１６をネジにより受光器３に着脱可能に設けた実施形態を示したが、受光器３に接着して固定するようにしても良い。
指示手段１６を受光器３と別体にして測定対象指示器として構成しても良い。この場合、測定対象指示器を受光器３に着脱可能に設けても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上の説明から明らかなように、指示手段の指示片が測定領域を指示可能に構成されているので、指示手段の指示片が測定領域を指示することにより、測定者は測定領域を瞬時に把握することができ、目視した位置を参考にして、容易に測定対象部を測定領域に合わせることができ、これにより、被測定物の形状にかかわらず、測定対象部を特定することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す外径測定器の側面図
【図２】外径測定器の上視図
【図３】測定領域および測定対象部の状態を受光器側から示す図
【図４】本発明の他の実施形態を示す図３相当図
【図５】被測定物の斜視図
【図６】従来例の測定結果の一例を示す図
【符号の説明】
１は外径測定器（寸法測定器）、２は投光器、３は受光器、６は投光素子、８は投光手段、１２はＣＣＤセンサ（一次元イメージセンサ）、１３は制御回路（測定手段）、１４は付設部、１５は指示片、１６は指示手段、１８は第１のアーム部、１８ａは第１のアーム部の先端部、１９は第２のアーム部、１９ａは基部、１９ｃは第２のアーム部の先端部、１９ｄは可動部、Ａは被測定物、Ｂは測定対象部、Ｐは測定領域である。
【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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