特許 6367002 光学式座標測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367002

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】光学式座標測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20180723BHJP

   G01B 5/00 20060101ALI20180723BHJP

   G01B 5/008 20060101ALI20180723BHJP

   G01B 11/03 20060101ALI20180723BHJP

   G01B 21/00 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 H

   G01B5/00 L

   G01B5/008

   G01B11/03 H

   G01B21/00 E

   G01B21/00 L

   G01B21/00 P

【請求項の数】10

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-109544(P2014-109544)

(22)【出願日】2014年5月27日

(65)【公開番号】特開2015-212680(P2015-212680A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2017年3月1日

(31)【優先権主張番号】特願2014-86470(P2014-86470)

(32)【優先日】2014年4月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000129253

【氏名又は名称】株式会社キーエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100098305

【弁理士】

【氏名又は名称】福島 祥人

(72)【発明者】

【氏名】森下 和彦

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 洵

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５０９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６６４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５００５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２４２７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３１８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９５３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２９５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１８０１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００４６９６０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

Ｇ０１Ｂ ５／００ − ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − ２１／３２

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０４８ − ３／０４８９

(57)【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、
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撮像部と、
前記載置台と接続されかつ前記載置台から水平方向の一方向に延びる設置部と、前記設置部から上方に延びかつ前記撮像部を前記載置台の上方の領域に向けて保持するスタンド部とを有し、前記載置台と前記撮像部とを接続する保持部と、
前記撮像部により得られる前記複数のマーカの画像を示す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し、算出結果に基づいて測定対象物の物理量を測定する測定部と、
前記測定部により得られる算出結果および測定結果の少なくとも一方を表示する表示部とを備え、
前記表示部は、前記保持部の前記スタンド部と前記載置台との間でかつ前記設置部の上方の位置で前記表示部の画面が前記載置台の上方の領域を向くように前記保持部に取り付けられた、光学式座標測定装置。

【請求項2】

前記表示部を保持するとともに前記保持部に支持される表示部保持機構をさらに備える、請求項１記載の光学式座標測定装置。

【請求項3】

前記表示部保持機構は、前記表示部の前記画面が斜め上方を向くように前記表示部を保持する、請求項２記載の光学式座標測定装置。

【請求項4】

前記表示部保持機構は、前記表示部から発生される熱を前記保持部に伝達する熱伝導性部材を含む、請求項２または３記載の光学式座標測定装置。

【請求項5】

前記表示部は、前記画面の反対側に被支持面を有し、
前記熱伝導性部材は、前記被支持面の少なくとも一部の領域を支持する支持面を有する、請求項４記載の光学式座標測定装置。

【請求項6】

前記撮像部は、前記載置台の斜め上方に位置するように前記保持部により保持される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。

【請求項7】

前記表示部は、前記撮像部よりも下方の位置に配置され、
前記撮像部には、前記表示部の発熱により加熱された雰囲気が前記撮像部の撮像領域内に進入することを防止するためのフード部材が取り付けられる、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】

前記フード部材は、前記載置台に向かう開口が形成された先端部を有し、前記表示部よりも上方の位置に配置され、
前記表示部の上端部は、前記フード部材の前記先端部よりも前記載置台から遠い位置に配置される、請求項７記載の光学式座標測定装置。

【請求項9】

前記保持部は、前記撮像部と前記載置台とを一体的に保持する、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】

前記表示部保持機構は、鉛直軸に対する前記表示部の前記画面の傾斜角度を変更可能に構成された、請求項２または３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では、操作者用端末としてモニタおよびキーボードがデータプロセッサに接続され、モニタに測定結果が提示される。それにより、作業者はモニタに提示される測定結果を確認しつつ測定対象物の測定を行うことができる。この場合、作業者は測定結果の確認作業および測定対象物の測定作業を並行して行う必要がある。このような確認作業および測定作業を正確かつ迅速に並行して行うことは難しい。

【0007】

本発明の目的は、測定結果等の確認を伴う正確な測定作業を容易かつ迅速に行うことを可能にする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】

【0008】

（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、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撮像部と、載置台と接続されかつ載置台から水平方向の一方向に延びる設置部と、設置部から上方に延びかつ撮像部を載置台の上方の領域に向けて保持するスタンド部とを有し、載置台と撮像部とを接続する保持部と、撮像部により得られる複数のマーカの画像を示す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し、算出結果に基づいて測定対象物の物理量を測定する測定部と、測定部により得られる算出結果および測定結果の少なくとも一方を表示する表示部とを備え、表示部は、保持部のスタンド部と載置台との間でかつ設置部の上方の位置で表示部の画面が載置台の上方の領域を向くように保持部に取り付けられたものである。

【0009】

その光学式座標測定装置においては、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って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。また、算出結果に基づいて測定対象物の物理量が測定される。それにより、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。

【0010】

プローブの複数のマーカが撮像部によって撮像される場合、使用者は載置台を挟んで撮像部に対向する位置で測定対象物の測定を行う。この場合、使用者は載置台を挟んで表示部の画面に対向する。それにより、使用者は、測定対象物の測定時に、最小限の視線の移動で測定対象物および表示部の画面を選択的に視認することができ、または測定対象物および表示部の画面を同時に視認することができる。その結果、座標の算出結果および測定結果の少なくとも一方の確認を伴う正確な測定作業を容易かつ迅速に行うことが可能になる。

【0011】

（２）光学式座標測定装置は、表示部を保持するとともに保持部に支持される表示部保持機構をさらに備えてもよい。

【0012】

この場合、表示部が保持部に支持されるので、撮像部と表示部とを一体的に取り扱うことができる。それにより、撮像部および表示部の取り扱いが容易になる。

【0013】

（３）表示部保持機構は、表示部の画面が斜め上方を向くように表示部を保持してもよい。

【0014】

通常、使用者は測定対象物を見下ろした状態で測定対象物の物理量の測定を行う。上記の構成によれば、表示部の画面が斜め上方を向くので、使用者は、測定対象物および表示部の画面を視認するための視線の移動範囲をより小さくすることができる。

【0015】

（４）表示部保持機構は、表示部から発生される熱を保持部に伝達する熱伝導性部材を含んでもよい。

【0016】

この場合、表示部から発生される熱が保持部に伝達され、保持部に吸収される。それにより、表示部の発熱による表示部周辺の雰囲気の加熱が抑制されるので、加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内に進入することが抑制される。

【0017】

したがって、加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内で不均一に流れることが抑制されるので、撮像部に入射する光が撮像領域内の雰囲気の揺らぎにより屈折することが抑制される。その結果、表示部の発熱に起因する測定精度の低下が抑制される。

【0018】

（５）表示部は、画面の反対側に被支持面を有し、熱伝導性部材は、被支持面の少なくとも一部の領域を支持する支持面を有してもよい。

【0019】

この場合、表示部の被支持面の少なくとも一部の領域が熱導電性部材の支持面により支持される。それにより、被支持面から熱導電性部材への熱の伝達面積を大きくすることができる。したがって、表示部の画面から発生される熱が保持部に伝達されやすくなる。

【0020】

（６）撮像部は、載置台の斜め上方に位置するように保持部により保持されてもよい。

【0021】

この場合、光学式座標測定装置の大型化を抑制しつつ載置台の上方の広い領域を撮像することができる。また、撮像部がプローブの移動の妨げになることが防止される。

【0022】

（７）表示部は、撮像部よりも下方の位置に配置され、撮像部には、表示部の発熱により加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内に進入することを防止するためのフード部材が取り付けられてもよい。

【0023】

この場合、表示部の発熱により加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内に進入しない。したがって、加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内で不均一に流れることが防止されるので、撮像部に入射する光が撮像領域内の雰囲気の揺らぎにより屈折することが防止される。その結果、表示部の発熱に起因する測定精度の低下が抑制される。

【0024】

（８）フード部材は、載置台に向かう開口が形成された先端部を有し、表示部よりも上方の位置に配置され、表示部の上端部は、フード部材の先端部よりも載置台から遠い位置に配置されてもよい。

【0025】

それにより、表示部の上端部の発熱により加熱された雰囲気が上方に流れる場合に、加熱された雰囲気がフード部材の先端部と載置台との間の空間を通らない。したがって、加熱された雰囲気が撮像部の撮像領域内に進入しない。

【0026】

（９）保持部は、撮像部と載置台とを一体的に保持してもよい。

【0027】

この場合、撮像部と載置台とが一体的に保持されるので、撮像部および載置台の取り扱いが容易になる。

【0028】

（１０）表示部保持機構は、鉛直軸に対する表示部の画面の傾斜角度を変更可能に構成されてもよい。

【0029】

この場合、使用者または測定環境に応じて表示部の画面の傾きを調整することが可能になる。その結果、測定作業の利便性が向上する。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、測定結果等の確認を伴う正確な測定作業を容易かつ迅速に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１の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】主撮像部、表示部および載置台の位置関係を示す側面図および平面図である。

【図5】主撮像部の構成について説明するための図である。

【図6】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7】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8】測定対象物の一例を示す図である。

【図9】測定例について説明するための図である。

【図10】測定例について説明するための図である。

【図11】測定例について説明するための図である。

【図12】測定例について説明するための図である。

【図13】測定例について説明するための図である。

【図14】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15】本発明の第２の実施の形態に係る測定ヘッドの構成の一部を示す模式図である。

【図16】図１５のフード部材による効果を説明するための測定ヘッドの側面図である。

【図17】本発明の第３の実施の形態に係る測定ヘッドの構成を示す外観斜視図である。

【図18】（ａ）は図１７の測定ヘッドの一部を示す側面図であり、（ｂ）は図１７のＱ−Ｑ線を通る鉛直面における表示部および表示部保持機構の縦断面図である。

【図19】液晶ディスプレイパネルの表面温度の測定結果を表すサーモグラフィー画像である。

【図20】図１８（ａ）の表示部にカバー部材が設けられた例を示す側面図である。

【図21】本発明の第４の実施の形態に係る測定ヘッドの構成を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

［１］第１の実施の形態
（１）光学式座標測定装置の構成
図１は、本発明の第１の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。

【0033】

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、一方向に延びる長い平板形状を有し、例えば水平な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。

【0034】

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。また、載置台１２０の上面上に、測定対象物Ｓを載置するための部材をねじにより固定してもよい。測定対象物Ｓを載置するための部材としては、例えば上面が粘着性を有する板状部材を用いることができる。この場合、板状部材の上面上に測定対象物Ｓを容易に固定することができる。なお、載置台１２０が設置部１１１に対して着脱自在に構成されてもよい。

【0035】

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５）および複数のレンズ１３２（後述する図５）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（後述する図４および図６）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。

【0036】

撮像領域Ｖ（図４および図６）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。

【0037】

図３に示すように、プローブ１４０は、筐体部１４１、把持部１４２、複数の発光部１４３、スタイラス１４４、電源基板１４５および接続端子１４６を含む。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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

各発光部１４３は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）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、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。

【0047】

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。

【0048】

図３に示すように、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。筐体部１４１の前端面および下面には、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の前端面と前端の下面との間で任意に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。

【0049】

電源基板１４５は、複数の発光部１４３に電力を供給する。電源基板１４５は、把持部１４２の内部に収納される。接続端子１４６は、把持部１４２の下部に配置される。複数の発光部１４３の動作は、接続端子１４６に接続されたケーブルを通して図１の制御基板１８０により制御される。なお、プローブ１４０と制御基板１８０とが無線により通信可能に設けられてもよい。

【0050】

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。

【0051】

図２に示すように、表示部１６０の下端部が、表示部保持機構５００により保持される。表示部保持機構５００は、保持部１１０の設置部１１１に一体的に取り付けられている。なお、表示部保持機構５００は、保持部１１０のスタンド部１１２に一体的に取り付けられてもよく、設置部１１１およびスタンド部１１２の両方に一体的に取り付けられてもよい。

【0052】

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の画面ＳＣには、制御基板１８０による制御に基づいて、測定対象物Ｓの物理量の測定結果および後述する測定位置の座標が表示される。また、表示部１６０の画面ＳＣには、光学式座標測定装置３００の操作手順および処理装置２００により生成された画像等も表示される。

【0053】

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。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、図３の把持部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。

【0054】

制御基板１８０は、保持部１１０の設置部１１１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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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、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。

【0059】

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。

【0060】

（２）載置台、主撮像部および表示部の位置関係
図４（ａ），（ｂ）は、主撮像部１３０、表示部１６０および載置台１２０の位置関係を示す側面図および平面図である。図４（ａ），（ｂ）の例では、使用者が測定ヘッド１００により測定対象物Ｓを測定する状態が示される。

【0061】

図４（ａ），（ｂ）に示すように、表示部１６０は、保持部１１０のスタンド部１１２と載置台１２０との間で表示部保持機構５００により保持される。また、表示部１６０は、画面ＳＣが載置台１２０の上方の領域を向くように傾斜している。表示部１６０の画面ＳＣは、設置部１１１の長手方向ＬＤに平行な鉛直面に垂直である。本実施の形態では、主撮像部１３０により撮像可能な範囲を撮像領域Ｖと呼ぶ。

【0062】

上記のように、主撮像部１３０は、撮像領域Ｖに位置するプローブ１４０の複数の発光部１４３を撮像する。使用者は載置台１２０を挟んで主撮像部１３０に対向する位置で測定対象物Ｓを測定する。この場合、使用者は載置台１２０を挟んで表示部１６０の画面ＳＣに対向する。

【0063】

それにより、使用者は、測定対象物Ｓの測定時に、最小限の視線の移動で測定対象物Ｓおよび表示部１６０の画面ＳＣ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の画面ＳＣを同時に視認することができる。図４（ａ），（ｂ）では、使用者が測定対象物Ｓを視認する際の視線の方向が太い一点鎖線の矢印で示され、使用者が表示部１６０の画面ＳＣを視認する際の視線の方向が太い点線の矢印で示される。

【0064】

通常、使用者は測定対象物Ｓを見下ろした状態で測定を行う。したがって、表示部１６０は、図４（ａ）に示すように、画面ＳＣが斜め上方を向く状態で鉛直軸に対して傾斜するように保持されることが好ましい。それにより、使用者は、測定対象物Ｓおよび表示部１６０の画面ＳＣを視認するための視線の移動範囲をより小さくすることができる。

【0065】

なお、本実施の形態では、表示部１６０は、表示部１６０の画面ＳＣが鉛直軸に平行となるように保持されてもよい。

【0066】

（３）主撮像部の構成
図５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５（ａ）は、主撮像部１３０の模式的断面図であり、図５（ｂ）は、主撮像部１３０の外観斜視図である。

【0067】

図５（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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

（４）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６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６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６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。

【0071】

図６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。

【0072】

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６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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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に設けられてもよい。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。

【0078】

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。

【0079】

（５）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７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８は、測定対象物Ｓの一例を示す図である。

【0080】

図７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７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７の点線）が含まれる。

【0081】

図８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。

【0082】

図９〜図１３は、図８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９（ａ）および図１１（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９（ｂ）および図１１（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１０、図１２および図１３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。

【0083】

図９（ａ）および図９（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９（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。

【0084】

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１０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。図１０の撮像領域仮想画像ＶＩ上には、測定平面ＭＬ１に加えて、算出された各測定位置Ｍ１ａ〜Ｍ４ａの座標が重畳表示される。

【0085】

続いて、図１１（ａ）および図１１（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１１（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。

【0086】

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１２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。図１２の撮像領域仮想画像ＶＩ上には、測定平面ＭＬ１，ＭＬ２に加えて、算出された各測定位置Ｍ１ａ〜Ｍ４ａ，Ｍ１ｂ〜Ｍ４ｂの座標が重畳表示される。

【0087】

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１３に示すように、算出結果が測定結果として撮像領域仮想画像ＶＩ上に表示される。このとき、撮像領域仮想画像ＶＩ上には、測定結果に加えて、図１０および図１２の例と同様に、各測定位置Ｍ１ａ〜Ｍ４ａ，Ｍ１ｂ〜Ｍ４ｂの座標が重畳表示されてもよい。

【0088】

なお、測定結果は、撮像領域仮想画像ＶＩと別個に表示部１６０の画面ＳＣ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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

上記のように、光学式座標測定装置３００によれば、測定対象物Ｓの物理量として、例えば測定対象物Ｓまたはその一部分についての寸法、面積、体積、平面度および角度等を測定することができる。

【0092】

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Ｓの物理量の測定が行われ、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。

【0093】

（６）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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

図１４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１４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。

【0097】

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。

【0098】

（７）効果
上記の光学式座標測定装置３００による測定対象物Ｓの測定時に、使用者は、載置台１２０を挟んで主撮像部１３０に対向する位置で測定対象物Ｓの測定作業を行う。この場合、使用者は載置台１２０を挟んで表示部１６０の画面ＳＣに対向する。したがって、使用者は、測定対象物Ｓの測定時に、最小限の視線の移動で測定対象物Ｓおよび表示部１６０の画面ＳＣ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の画面ＳＣを同時に視認することができる。その結果、測定結果および測定位置の座標等の確認を伴う正確な測定作業を容易かつ迅速に行うことが可能になる。

【0099】

なお、本例の表示部１６０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、主撮像部１３０の撮像領域Ｖから外れるように保持される。それにより、表示部１６０により測定対象物Ｓの測定可能な範囲が制限されることが防止される。

【0100】

また、第１の実施の形態では、表示部保持機構５００により主撮像部１３０および載置台１２０と一体的に表示部１６０が設けられる。それにより、測定ヘッド１００の取り扱いが容易になる。

【0101】

［２］第２の実施の形態
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る測定ヘッドの構成の一部を示す模式図である。第２の実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成および動作は、以下の点を除いて第１の実施の形態に係る光学式座標測定装置３００の構成および動作と同様である。

【0102】

図１５に示すように、本実施の形態では、主撮像部１３０に漏斗形状を有するフード部材ＦＤが取り付けられる。具体的には、本例のフード部材ＦＤは、略矩形の開口を有する。また、フード部材ＦＤは径小部ＦＤａおよび径大部ＦＤｂを有する。径大部ＦＤｂの断面は径小部ＦＤａの断面から漸次拡大する。

【0103】

径小部ＦＤａは、レンズ保持部１３０ｂの外周部を取り囲むように主撮像部１３０に取り付けられる。フード部材ＦＤの内面は、主撮像部１３０の撮像領域Ｖに重ならないように形成されている。

【0104】

図１６は、図１５のフード部材ＦＤによる効果を説明するための測定ヘッド１００の側面図である。図１の表示部１６０の画面ＳＣに測定結果等が表示される際に表示部１６０が発熱する。表示部１６０の発熱量が過剰に大きくなると、表示部１６０の周辺の雰囲気が表示部１６０により加熱されやすくなる。加熱された雰囲気は、図１６の太い波線の矢印で示すように表示部１６０の上方に向かって流れる。

【0105】

このとき、本例の主撮像部１３０にはフード部材ＦＤが取り付けられるので、加熱された雰囲気はフード部材ＦＤの外周面に沿って上方に流れる。したがって、表示部１６０により加熱された雰囲気がフード部材ＦＤにより取り囲まれる撮像領域Ｖ内に進入することが防止される。

【0106】

それにより、加熱された雰囲気が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内で不均一に流れることが防止されるので、主撮像部１３０に入射する光が撮像領域Ｖ内の雰囲気の揺らぎにより屈折することが防止される。その結果、表示部１６０の発熱に起因する測定精度の低下が抑制される。

【0107】

本実施の形態においては、画面ＳＣが載置台１２０の上方の領域を向くように、表示部１６０が傾斜して配置される。この場合、表示部１６０により加熱された雰囲気の少なくとも一部は、表示部１６０の下端部から上端部にかけて画面ＳＣに沿って斜め上方に向かって流れる。したがって、表示部１６０の上端部は、フード部材ＦＤの先端部よりも載置台１２０から遠い位置（スタンド部１１２に近い位置）に配置されることが好ましい。それにより、表示部１６０により加熱された雰囲気がフード部材ＦＤの先端部と載置台１２０との間の空間を通ることが防止される。

【0108】

表示部１６０は可能な限りフード部材ＦＤの先端部よりも載置台１２０から遠い位置（スタンド部１１２に近い位置）に配置されることが好ましい。それにより、表示部１６０により加熱された雰囲気がフード部材ＦＤの内部に進入することが十分に抑制される。

【0109】

［３］第３の実施の形態
図１７は、本発明の第３の実施の形態に係る測定ヘッド１００の構成を示す外観斜視図である。第３の実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成および動作は、以下の点を除いて第１の実施の形態に係る光学式座標測定装置３００の構成および動作と同様である。

【0110】

図１７に示すように、主撮像部１３０に略角筒形状を有するフード部材ＦＤ２が取り付けられる。フード部材ＦＤ２の内面は、主撮像部１３０の撮像領域Ｖに重ならないように形成されている。フード部材ＦＤ２は、図１６のフード部材ＦＤと同様に、表示部１６０により加熱された雰囲気が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に進入することを防止するために用いられる。なお、本実施の形態では、フード部材ＦＤ２は必ずしも設けられなくてもよい。

【0111】

本実施の形態では、表示部１６０の下端部を保持する図２の表示部保持機構５００に代えて、以下に説明する表示部保持機構６００が設けられる。図１８（ａ）は図１７の測定ヘッド１００の一部を示す側面図であり、図１８（ｂ）は図１７のＱ−Ｑ線を通る鉛直面における表示部１６０および表示部保持機構６００の縦断面図である。

【0112】

図１８（ａ），（ｂ）に示すように、表示部保持機構６００は、アルミニウム製の底面板６０１、前面板６０２、傾斜板６０３、上面板６０４、背面板６０５、一方側板６０６および他方側板６０７を含む。底面板６０１、前面板６０２、傾斜板６０３、上面板６０４および背面板６０５は矩形状を有し、一方側板６０６および他方側板６０７は台形状を有する。

【0113】

底面板６０１は、互いに対向する前縁部６０１ａおよび後縁部６０１ｂを有する。底面板６０１の前縁部６０１ａから上方に延びるように前面板６０２が設けられる。また、前面板６０２の上端部から斜め上方に延びるように傾斜板６０３が設けられる。さらに、傾斜板６０３の上端から底面板６０１の後縁部６０１ｂの上方の位置まで水平に延びるように上面板６０４が設けられる。後縁部６０１ｂの上方に位置する上面板６０４の部分から後縁部６０１ｂに向かって下方に延びるように背面板６０５が設けられる。

【0114】

底面板６０１、前面板６０２、傾斜板６０３、上面板６０４および背面板６０５により取り囲まれる空間を両側方から覆うように、一方側板６０６および他方側板６０７が設けられる。

【0115】

載置台１２０からスタンド部１１２に向かう方向に前縁部６０１ａおよび後縁部６０１ｂがこの順で並ぶように、底面板６０１が設置部１１１の上面上に取り付けられる。底面板６０１が設置部１１１に取り付けられた状態で、前縁部６０１ａおよび後縁部６０１ｂは、設置部１１１の長手方向ＬＤに直交する方向に延びる。

【0116】

本実施の形態では、表示部１６０における画面ＳＣの反対側の面（背面）が被支持面として機能する。また、表示部保持機構６００の傾斜板６０３の上面が表示部１６０を支持するための支持面として機能する。

【0117】

図１８（ｂ）に示すように、傾斜板６０３の上面上にアルミニウム製の金属板Ｇ１が取り付けられる。金属板Ｇ１は、表示部１６０よりもやや大きい矩形状を有する。金属板Ｇ１の上面上には、シート状の放熱ゴムＧ２が取り付けられる。放熱ゴムＧ２としては、シリコンゴム等の高い熱伝導性を有するゴムが用いられる。放熱ゴムＧ２の上面上に表示部１６０の背面が取り付けられる。それにより、表示部１６０の背面が、傾斜板６０３の上面により支持される。

【0118】

上記のように、表示部保持機構６００および金属板Ｇ１が高い熱伝導性を有するアルミニウムにより形成され、放熱ゴムＧ２が高い熱伝導性を有するゴムにより形成される。この場合、傾斜板６０３の上面全体を金属板Ｇ１に接触させまたは近接させることにより表示部１６０と傾斜板６０３との間の熱の伝達面積を大きく確保することができる。

【0119】

したがって、表示部１６０が発熱する場合に、図８（ｂ）の太い実線矢印で示すように、表示部１６０から発生される熱が放熱ゴムＧ２および金属板Ｇ１を通して傾斜板６０３の上面に効率よく伝達される。また、傾斜板６０３に伝達された熱が前面板６０２および底面板６０１を通して設置部１１１に伝達され、設置部１１１に吸収される。それにより、表示部１６０の発熱による表示部１６０周辺の雰囲気の加熱が抑制されるので、加熱された雰囲気が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内に進入することが抑制される。その結果、表示部１６０の発熱に起因する測定精度の低下が抑制される。

【0120】

本例の表示部保持機構６００および金属板Ｇ１はアルミニウムにより形成されるが、表示部保持機構６００および金属板Ｇ１の材料はアルミニウムに限られない。表示部保持機構６００および金属板Ｇ１の材料は、高い熱伝導性を有すればよく、鉄、銅またはこれらの合金が用いられてもよい。

【0121】

本実施の形態では、表示部１６０と傾斜板６０３との間の熱の伝達面積を大きくするために、傾斜板６０３の上面の面積を可能な限り大きくすることが好ましい。また、底面板６０１と設置部１１１との間の熱の伝達面積を大きくするために、底面板６０１の下面の面積を可能な限り大きくすることが好ましい。

【0122】

ここで、表示部１６０として液晶ディスプレイパネルを用いる場合を想定する。一般に、液晶ディスプレイパネルには、サイドライト方式のバックライトが用いられる。この場合、液晶ディスプレイパネルの駆動時には、矩形状を有する画面の一辺が局所的に発熱しやすい。

【0123】

図１９は、液晶ディスプレイパネルの表面温度の測定結果を表すサーモグラフィー画像である。図１９では、太い点線で取り囲まれる部分の画像ＳＣＩが液晶ディスプレイパネルの画面に対応する。また、図１９の画像においては、ハッチングの濃度が高い部分ほど測定された温度が高いことを示し、ハッチングの濃度が低い部分ほど測定された温度が低いことを示す。

【0124】

図１９の測定結果によれば、その液晶ディスプレイパネルにおいては、画面の下縁の温度が他の部分に比べて局所的に高いことが確認できる。このように、局所的に発熱する画面の部分が既知である場合には、局所的に発熱する部分が他の部分よりも設置部１１１に近い位置に配置されるように、表示部１６０を表示部保持機構６００に取り付けることが好ましい。

【0125】

この場合、局所的に発熱する表示部１６０の部分から設置部１１１までの熱の伝達経路が短くなる。それにより、表示部１６０の画面上で局所的に発生する熱が、効率よく設置部１１１に伝達され、吸収される。

【0126】

本実施の形態においては、表示部１６０の発熱を抑制するとともに表示部１６０により加熱された雰囲気を撮像領域Ｖの外部に導くためのファンを表示部１６０の近傍に設けてもよい。この場合、表示部１６０の発熱に起因する測定精度の低下を十分に防止することができる。

【0127】

また、本実施の形態においては、表示部１６０に透光性を有するカバー部材を設けてもよい。図２０は、図１８（ａ）の表示部１６０にカバー部材が設けられた例を示す側面図である。

【0128】

図２０の例では、画面ＳＣを取り囲むように矩形のスペーサ１６０Ｓが表示部１６０上に取り付けられる。そのスペーサ１６０Ｓ上に透光性を有するカバー部材１６０Ｇが設けられる。スペーサ１６０Ｓおよびカバー部材１６０Ｇの取り付け作業には、接着剤またはねじ等が用いられる。スペーサ１６０Ｓの材料としては、アルミニウム等の金属が用いられる。カバー部材１６０Ｇの材料としては、アクリル樹脂またはガラス等が用いられる。

【0129】

表示部１６０にスペーサ１６０Ｓおよびカバー部材１６０Ｇが取り付けられた状態で、カバー部材１６０Ｇは、画面ＳＣから一定間隔をおいて表示部１６０の画面ＳＣに対向する。それにより、画面ＳＣ上には、スペーサ１６０Ｓおよびカバー部材１６０Ｇの内面で取り囲まれた密閉空間ＨＳが形成される。

【0130】

密閉空間ＨＳ内の空気は画面ＳＣとカバー部材１６０Ｇとの間の断熱材として機能する。そのため、画面ＳＣから発生する熱は、密閉空間ＨＳ内の空気によりカバー部材１６０Ｇに伝達されにくい。この場合、表示部１６０の画面ＳＣの発熱とともにカバー部材１６０Ｇの表面温度が高くなることが抑制されるので、表示部１６０周辺の雰囲気が画面ＳＣから発生する熱で加熱されることが抑制される。

【0131】

それにより、加熱された雰囲気が主撮像部１３０の撮像領域Ｖ内で不均一に流れることが抑制される。したがって、主撮像部１３０に入射する光が撮像領域Ｖ内の雰囲気の揺らぎにより屈折することが防止される。その結果、表示部１６０の発熱に起因する測定精度の低下が抑制される。

【0132】

本例では、表示部１６０とスペーサ１６０Ｓとの間の隙間およびスペーサ１６０Ｓとカバー部材１６０Ｇとの間の隙間を塞ぐように、樹脂またはゴム等の封止材が設けられてもよい。この場合、密閉空間ＨＳの密閉度を高めることができる。また、密閉空間ＨＳ内に空気よりも熱抵抗が大きいアルゴンガスが充填されてもよいし、密閉空間ＨＳ内が真空状態に保持されてもよい。それにより、画面ＳＣとカバー部材１６０Ｇとの間でより高い断熱効果を得ることができる。

【0133】

［４］第４の実施の形態
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る測定ヘッドの構成を示す側面図である。第４の実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成および動作は、以下の点を除いて第１の実施の形態に係る光学式座標測定装置３００の構成および動作と同様である。

【0134】

本実施の形態では、図２の表示部保持機構５００に代えて設置部１１１上に水平方向に延びるとともに上下方向に延びる断面Ｌ字型の表示部保持機構５１０が設けられる。

【0135】

表示部保持機構５１０の上端部には、水平方向に平行でかつ設置部１１１の長手方向ＬＤに直交するように回転軸５１１が設けられる。また、表示部１６０の上端部近傍の背面部分に、表示部保持機構５１０の回転軸５１１を挿入可能な連結具１６１が設けられる。

【0136】

表示部１６０に設けられた連結具１６１が表示部保持機構５１０の回転軸５１１に取り付けられる。それにより、図２１（ａ），（ｂ）に示すように、表示部１６０の画面ＳＣが、回転軸５１１を中心として回転可能な状態で表示部保持機構５１０により保持される。

【0137】

この場合、使用者または測定環境に応じて表示部１６０の画面ＳＣの傾きを調整することが可能になる。その結果、光学式座標測定装置３００による測定対象物Ｓの測定作業の利便性が向上する。

【0138】

［５］他の実施の形態
（１）上記の実施の形態では、表示部１６０を保持する表示部保持機構５００，５１０，６００が、設置部１１１およびスタンド部１１２とは別体として設置部１１１またはスタンド部１１２に取り付けられる。本発明はこれに限らず、設置部１１１およびスタンド部１１２のうち少なくとも一方が表示部１６０を保持可能な形状に形成されてもよい。

【0139】

この場合、保持部１１０とは別体で作製された表示部保持機構５００，５１０，６００を用いることなく、表示部１６０を保持部１１０に取り付けることができる。それにより、光学式座標測定装置３００の組立てが容易になり、部品点数が削減される。

【0140】

（２）上記の実施の形態では、保持部１１０のスタンド部１１２は、設置部１１１の一方の端部から上方に延びるように形成される。これに限らず、スタンド部１１２は、設置部１１１の一方の端部から載置台１２０の方向または載置台１２０とは反対の方向に向かって斜め上方に傾斜または湾曲して延びるように形成されてもよい。また、スタンド部１１２は、設置部１１１の側方に向かって傾斜または湾曲して延びるように形成されてもよい。

【0141】

（３）上記の実施の形態では、画面ＳＣが設置部１１１の長手方向ＬＤに平行な鉛直面に垂直となるように、表示部１６０が表示部保持機構５００，５１０，６００により保持される。本発明はこれに限らず、表示部保持機構５００，５１０，６００が、設置部１１１の長手方向ＬＤに平行な鉛直面に対する画面ＳＣの角度を変更可能に構成されてもよい。

【0142】

（４）上記の実施の形態では、表示部１６０が設置部１１１上の所定の位置で固定されるように、表示部１６０が表示部保持機構５００，５１０，６００により保持される。本発明はこれに限らず、表示部１６０が設置部１１１上で長手方向ＬＤ（図４）に移動可能となるように、表示部保持機構５００，５１０，６００が構成されてもよい。

【0143】

（５）上記の実施の形態では、表示部１６０が設置部１１１上の所定の位置で固定されるように、表示部１６０が表示部保持機構５００，５１０，６００により保持される。本発明はこれに限らず、表示部１６０が設置部１１１上で上下方向に移動可能となるように、表示部保持機構５００，５１０，６００が構成されてもよい。

【0144】

（６）上記の実施の形態は、１つの撮像部によってプローブが撮像されることにより測定位置の座標が測定されるシングルカメラ式の光学式座標測定装置に本発明が適用された例であるが、複数の撮像部によってプローブが撮像されることにより測定位置の座標が測定されるマルチカメラ式の光学式座標測定装置に本発明が適用されてもよい。

【0145】

（７）上記の実施の形態では、プローブ１４０と制御基板１８０とがケーブルを介して接続される。これに限らず、プローブ１４０と制御基板１８０とが無線により通信可能に構成されてもよい。この場合、プローブ１４０の複数の発光部１４３の動作が制御基板１８０からの無線通信により制御される。また、副撮像部１５０から出力される受光信号が無線通信により制御基板１８０に送信される。それにより、プローブ１４０の操作性が向上する。

【0146】

（８）上記の実施の形態では、主撮像部１３０により撮像されるプローブ１４０のマーカとして、ＬＥＤにより発光される発光部１４３が用いられるが、プローブ１４０のマーカはこれに限定されない。例えば、フィラメント等の他の発光素子により発光される発光部がマーカとして用いられてもよく、蛍光色等の特定の色を有する非発光部がマーカとして用いられてもよく、特定の形状を有する非発光部がマーカとして用いられてもよい。

【0147】

［６］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。

【0148】

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り、主撮像部１３０が撮像部の例である。

【0149】

また、保持部１１０が保持部の例であり、制御部２２０が測定部の例であり、表示部１６０が表示部の例であり、表示部１６０の画面ＳＣが画面の例であり、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、表示部保持機構５００，５１０，６００が表示部保持機構の例であり、フード部材ＦＤ，ＦＤ２がフード部材の例である。

【0150】

さらに、表示部保持機構６００の底面板６０１、前面板６０２、傾斜板６０３、上面板６０４、背面板６０５、一方側板６０６および他方側板６０７が熱伝導性部材の例であり、表示部１６０における画面ＳＣの反対側の面（背面）が被支持面の例であり、表示部保持機構６００の傾斜板６０３の上面が支持面の例である。

【0151】

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。
［７］参考形態
参考形態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、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撮像部と、撮像部を保持する保持部と、撮像部により得られる複数のマーカの画像を示す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し、算出結果に基づいて測定対象物の物理量を測定する測定部と、測定部により得られる算出結果および測定結果の少なくとも一方を表示する表示部とを備え、表示部は、保持部と載置台との間の位置で表示部の画面が載置台の上方の領域を向くように配置されたものである。
その光学式座標測定装置においては、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って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。また、算出結果に基づいて測定対象物の物理量が測定される。それにより、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。
プローブの複数のマーカが撮像部によって撮像される場合、使用者は載置台を挟んで撮像部に対向する位置で測定対象物の測定を行う。この場合、使用者は載置台を挟んで表示部の画面に対向する。それにより、使用者は、測定対象物の測定時に、最小限の視線の移動で測定対象物および表示部の画面を選択的に視認することができ、または測定対象物および表示部の画面を同時に視認することができる。その結果、座標の算出結果および測定結果の少なくとも一方の確認を伴う正確な測定作業を容易かつ迅速に行うことが可能になる。

【産業上の利用可能性】

【0152】

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】

【0153】

１００ 測定ヘッド
１１０ 保持部
１１１ 設置部
１１２ スタンド部
１２０ 載置台
１３０ 主撮像部
１３１ 撮像素子
１３２ レンズ
１４０ プローブ
１４１ 筐体部
１４１ｈ 開口
１４２ 把持部
１４３ 発光部
１４４ スタイラス
１４４ａ 接触部
１４５ 電源基板
１４６ 接続端子
１５０ 副撮像部
１６０ 表示部
１６０Ｇ カバー部材
１６０Ｓ スペーサ
１７０，２３０ 操作部
１８０ 制御基板
２００ 処理装置
２１０ 記憶部
２２０ 制御部
３００ 光学式座標測定装置
５００，５１０，６００ 表示部保持機構
６０１ 底面板
６０１ａ 前縁部
６０１ｂ 後縁部
６０２ 前面板
６０３ 傾斜板
６０４ 上面板
６０５ 背面板
６０６ 一方側板
６０７ 他方側板
ＦＤ，ＦＤ２ フード部材
ＦＤａ 径小部
ＦＤｂ 径大部
Ｇ１ 金属板
Ｇ２ 放熱ゴム
ＨＳ 密閉空間
ＬＤ 長手方向
Ｓ 測定対象物
ＳＣ 画面
ＳＣＩ 画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】