(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
義肢用石膏型に照射するための投光レーザ光と、義肢用石膏型からの反射レーザ光を結像
するための結像レンズと、結像レンズによる結像光を受光して結像位置に関する信号を出
力する位置検出素子（ＰＳＤ）とを備えた計測ヘッドと、義肢用石膏型を回転させるステ
ージと、義肢用石膏型もしくは計測ヘッドを前記ステージの回転軸方向へ移動させる移動
ステージとを備えた、義肢用石膏型の３次元形状を計測する石膏型形状計測器であって、
計測ヘッド先端に投光レーザ光、反射レーザ光を反射する可動反射ミラーを設け、また、
可動反射ミラーの前に投光レーザ光および反射レーザ光の光軸方向を下方斜めに変換する
固定ミラーおよび、ヘッド内面にその法線がほぼ水平に設けられ、レーザ光を下方斜
めに反射し、レーザ光軸が可動ミラー中心に入射するよう光軸変換する固定ミラーを
設け、可動反射ミラーの回転により投光レーザ光、反射レーザ光の投光受光方向を水
平から真下まで可変する構造としたことを特徴とする石膏型形状計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、義肢のソケット及び装具を製作するための石膏型の形状計測を行う石膏型形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来義肢及び装具の製作は装着者の個々の形状がすべて違うためもっぱら手作業で行われていたが近年では３次元形状をデジタルデータに置き換えて設計する手法が取り入れられ始めている。このようにすると型データを数値で保存できるとともに義肢及び装具の設計がＣＡＤで行えるようになり、例えば荷重支持部や除圧部さらに左右対称などの形状修正が速く容易に行えるようになってきている。またその設計に基づく義肢及び装具の製作も数値データからＣＡＭで行えるため、作り替えや新規に製作する義肢及び装具を作業者の技量に左右されずに高品質で製作することが可能である。しかしそのためには身体の３次元形状をとった石膏型を３次元データに置き換えるための石膏型形状計測器が必要である。
【０００３】
図５は形状計測器の従来例の構成図である。計測対象物である石膏型５は断面図で示してある。計測ヘッドは内部構成を示している。計測ヘッドは義肢用石膏型の内面を見るため人の足首の太さにも挿入可能な細長い形状となっている。レーザ光源１から義肢用石膏型５に照射するための投光レーザ光６が投光される。投光レーザ光６は計測対象物である石膏型５の内側の照射点９で拡散反射し、拡散反射光の一部の反射レーザ光７が反射ミラー２を介して結像レンズ３に入射して位置検出素子であるＰＳＤ４上に結像される。ＰＳＤ４上の結像点は、石膏型５上の照射点９が計測ヘッドの近くにずれると左に、遠くにずれると右に移動するためＰＳＤ４の出力により照射点９までの距離が計測できるシステムとなっている。
【０００４】
又、回転ステージ８は、計測対象物である石膏型５を回転させる。またＺ軸ステージ１０が計測ヘッドを上下に移動させるので石膏型５の内側側面を３次元的に計測することができる。
また石膏型５の外側から計測することにより石膏型５の外側側面の3次元形状も計測することができる。
なお、対象物を回転させ、内面の形状を測定するという周知技術としてはたとえば特許文献１などがある。
【特許文献１】特開２００４−２０２７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の義肢は体重支持部（断端）の容積を一致させて適合させることが重要となってきており正確な容積を知るためには石膏型の側面だけでなく底面の情報も必要となる。しかし上記従来装置では石膏型５内部の側面は計測できるが底面は計測できないという問題があった。
そこで本発明は、人の足首の太さにも挿入可能な細長い形状を保ちつつ、石膏型の側面だけでなく底面も計測できる内部形状計測器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以上の課題を解決するため以下のような構成としたものである。
義肢用石膏型に照射するための投光レーザ光と、義肢用石膏型からの反射レーザ光を結像するための結像レンズと、結像レンズによる結像光を受光して結像位置に関する信号を出力する位置検出素子（ＰＳＤ）とを備えた計測ヘッドと、義肢用石膏型を回転させるステージと、義肢用石膏型もしくは計測ヘッドを前記ステージの回転軸方向へ移動させる移動ステージとを備えた、義肢用石膏型の３次元形状を計測する石膏型形状計測器であって、計測ヘッド先端に投光レーザ光、反射レーザ光を反射する可動反射ミラーを設け、また、可動反射ミラーの直前に投光レーザ光および反射レーザ光の光軸方向を下方斜めに変換する固定ミラー２ｃおよび、ヘッド内面にその法線がほぼ水平に設けられ、レーザ光を下方斜めに反射し、レーザ光軸が可動ミラー中心に入射するよう光軸変換する固定ミラー２ｂを設け、可動反射ミラー２ａの回転により投光レーザ光、反射レーザ光の投光受光方向を水平から真下まで可変する構造としたことを特徴とする石膏型形状計測器である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、人の足首の太さにも挿入可能な細長い形状を保ちながら、石膏型の側面だけでなく底面も計測のできる石膏型形状計測器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付す。
【０００９】
図１は本発明を実施するための最良の形態の構成図である。計測対象である石膏型５については断面図を示している。計測ヘッドについては内部構成を示す。レーザ光源１は、例えば半導体レーザとコリメーションレンズの組み合わせでありこのレーザ光源１から投光レーザ光６が出射される。出射された投光レーザ光６は図１に示されるように固定ミラー２ｃにより図の右下約４５度方向に反射され、続いてヘッド内側側面に法線がほぼ水平に設けられた固定ミラー２ｂにより図の左下約４５度方向に反射されて可動ミラー２ａの中心に入射する。可動ミラー２ａはその法線が水平より上向き約２２．５度になっているため、レーザ光６は可動ミラー２ａで反射した結果、図１においては従来例と同様に水平方向に投光され照射点９に照射される。
【００１０】
照射点９で拡散反射した光の一部の反射レーザ光７が可動ミラー２ａ、固定ミラー２ｂ、２ｃにより反射され結像レンズ３に入射し、結像レンズ３により位置検出素子であるＰＳＤ４上に結像される。ＰＳＤ４の出力により照射点９までの距離が計測できるシステムとなっている。
【００１１】
又、回転ステージ８は、対象物である石膏型５を回転させる。またＺ軸ステージ１０が計測ヘッドを上下に移動させるので石膏型５の内側側面を３次元的に計測することができる。また、ヘッドを石膏型５の外側から計測すれば外側側面も3次元的に計測することが可能である。しかしこの状態では計測ヘッドを底に近づけると接触してしまうため底部を計測することはできない。
【００１２】
図２は可動ミラー２ａを右回りに４５度動かしたときのものであり、出射された投光レーザ光６は図２に示されるように固定ミラー２ｃにより図の右下約４５度方向に反射され、続いてヘッド内側側面に法線がほぼ水平に設けられた固定ミラー２ｂにより図の左下約４５度方向に反射されて可動ミラー２ａの中心に入射する。可動ミラー２ａはその法線が水平より下向き約２２．５度になっているため、レーザ光６は可動ミラー２ａで反射した結果、投光レーザ光は下方垂直に出射することとなり照射点９は計測ヘッドの真下となる。このときも照射点９で拡散反射したレーザ光の一部７が可動ミラー２ａ、固定ミラー２ｂ、２ｃにより反射され結像レンズ３に入射し、結像レンズ３によりＰＳＤ４上に結像される。ＰＳＤ４の出力により底部の照射点９までの距離が計測できる。しかしこの状態では底までの距離しか測れず回転ステージ８を回転させても照射点は移動しないので底部の形状をはかることはできない。
【００１３】
図３は可動ミラー２ａを可動範囲の任意の角度に設定した図であり出射された投光レーザ光６は図３に示されるように固定ミラー２ｃにより図の右下約４５度方向に反射され、続いてヘッド内側側面に設けられた法線がほぼ水平に設けられた固定ミラー２ｂにより図の左下約４５度方向に反射されて可動ミラー２ａの中心に入射する。可動ミラー２ａはその法線が水平より上向き約２２．５度から下向き約２２．５度の間の任意の角度をとることができるため、レーザ光６は可動ミラー２ａで反射した結果として、投光レーザ光６は下方垂直から図の右方水平までの任意の角度で照射できる。このときも照射点９で拡散反射した反射レーザ光７が可動ミラー２ａ、固定ミラー２ｂ、２ｃにより反射され結像レンズ３に入射し、結像レンズ３によりＰＳＤ４上に結像される。ＰＳＤ４の出力により任意の照射点９までの距離が計測できる。この状態で回転ステージ８を回転させて可動ミラー２ａの角度を任意に変えることで底部の形状を計測することができる。
【００１４】
図４は図２のようにレーザ光を真下に投光したときの計測ヘッドを横から見た図である。レーザ光源１から投光レーザ光６が出射される。出射された投光レーザ光は固定ミラー２ｃ、２ｂを反射し、可動ミラー２ａで反射して投光され照射点９に照射される。また可動ミラー２ａは可動機構１１によって回転し、投光レーザ光が任意の角度で照射される。
【００１５】
照射点９で拡散反射した光の一部の反射レーザ光７が可動ミラー２ａ、固定ミラー２ｂ、２ｃにより反射され結像レンズ３に入射し、結像レンズ３によりＰＳＤ４上に結像される。ＰＳＤ４上の結像点は、石膏型５上の照射点９が計測ヘッドの近くにずれると右に、遠くにずれると左に移動するためＰＳＤ４の出力により照射点９の距離が計測できるシステムとなっている。このように本発明によれば、人の足首の太さにも挿入可能な細長い形状を保ちつつ、レーザ光軸を水平から真下まで可変できる石膏型形状計測器が実現できる。
【００１６】
以上、本発明に係る「石膏型形状計測器」に関して、例を示す図面を参照しつつ具体的に説明したが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の水平投光状態の構成を示す側面図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の垂直投光状態の構成を示す側面図である。
【図３】本発明を実施するための最良の形態の任意角投光状態の構成を示す側面図である。
【図４】本発明を実施するための最良の形態の正面図である。
【図５】従来例の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１はレーザ光源
２は反射ミラー
２ａは可動反射ミラー
２ｂは固定反射ミラー
２ｃは固定反射ミラー
３は結像レンズ
４は位置検出素子（ＰＳＤ）
５は義肢用石膏型
６は投光レーザ光
７は反射レーザ光
８は回転ステージ
９は対象物上のレーザ照射点
１０はＺ軸ステージ
１１は可動ミラー回転機構
【図１】
0004560715.tif 000002
【図２】
0004560715.tif 000003
【図３】
0004560715.tif 000004
【図４】
0004560715.tif 000005
【図５】
0004560715.tif 000006