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公開番号2025147950
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048478
出願日2024-03-25
発明の名称画像測定機およびプログラム
出願人株式会社ミツトヨ
代理人個人
主分類G01B 11/24 20060101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】環境変化に対して柔軟に歪み補正を行うことが可能な画像測定機を提供する。
【解決手段】本発明の画像測定機は、測定対象物が載置されるステージと、基準パターンが表示される基準パターン表示部と、被写体を撮像する撮像部と、撮像部により基準パターンを撮像した画像と基準パターンの設計情報とに基づき歪み情報を生成する歪み情報生成部と、撮像部により測定対象物を撮像した画像を歪み情報を用いて補正する補正部と、を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
測定対象物が載置されるステージと、
基準パターンが表示される基準パターン表示部と、
被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部により前記基準パターンを撮像した画像と、前記基準パターンの設計情報と、に基づき、歪み情報を生成する歪み情報生成部と、
前記撮像部により前記測定対象物を撮像した画像を前記歪み情報を用いて補正する補正部と、
を備える画像測定機。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記測定対象物と前記基準パターンのいずれの被写体を前記撮像部が撮像するかを切り替える被写体切替部を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像測定機。
【請求項３】
前記被写体切替部は、前記測定対象物側からの入射光及び前記基準パターン表示部側からの入射光を前記撮像部に向けて出射するビームスプリッターと、前記測定対象物と前記ビームスプリッターとの間及び前記基準パターン表示部と前記ビームスプリッターとの間にそれぞれ配置されるシャッターと、を備え、それぞれの前記シャッターの開閉により、いずれの被写体を前記撮像部が撮像するかを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の画像測定機。
【請求項４】
前記ステージは、前記測定対象物が載置される載置面に、カラーフィルタマスクで前記基準パターンが形成されることで前記基準パターン表示部と一体的に構成され、
前記カラーフィルタマスクを透過しない波長の光を発する第１光源と、前記カラーフィルタマスクを透過する波長の光を発する第２光源と、を備え、
前記歪み情報生成部は、前記第１光源のみが発光された際に前記撮像部により撮像された、前記測定対象物とともに前記基準パターンが写った画像と、前記第２光源のみが発光された際に前記撮像部により撮像された、前記測定対象物が写っていて前記基準パターンが写っていない画像と、前記基準パターンの設計情報と、に基づき、歪み情報を生成し、
前記補正部は、前記測定対象物が写っていて前記基準パターンが写っていない画像を、前記歪み情報を用いて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像測定機。
【請求項５】
前記ステージは、前記測定対象物が載置される載置面に前記基準パターンが形成されることで前記基準パターン表示部と一体的に構成され、
前記歪み情報生成部は、前記撮像部により撮像された、前記測定対象物とともに前記基準パターンが写った画像と、前記基準パターンの設計情報と、に基づき歪み情報を生成し、
前記補正部は、前記測定対象物とともに前記基準パターンが写った画像を、前記歪み情報を用いて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像測定機。
【請求項６】
前記ステージは、前記測定対象物が載置される載置面に、ハーフトーンマスクで前記基準パターンが形成されることで前記基準パターン表示部と一体的に構成され、
前記撮像部により撮像された、前記測定対象物とともにハーフトーンマスクで形成された前記基準パターンが写った画像から、前記基準パターンの画像を抽出する基準パターン抽出部を更に備え、
前記歪み情報生成部は、前記基準パターン抽出部で抽出された前記基準パターンの画像と前記基準パターンの設計情報とに基づき歪み情報を生成し、
前記補正部は、前記測定対象物とともにハーフトーンマスクで形成された前記基準パターンが写った画像を、前記歪み情報を用いて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像測定機。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像測定機として機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物を撮像して得られた画像に基づき、非接触で測定対象物の形状を測定する画像測定機およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
画像測定機は、測定対象物（以下「ワーク」という。）の画像を撮像し、当該画像を解析して、直線、円、多角形等の形状を抽出し、抽出した形状の距離、傾き、径、幅などの測定結果を得る装置である。
【０００３】
画像をカメラで撮像する際、撮像画像がレンズのディストーションなどにより歪んでしまった場合、その歪みは測定精度の劣化に直結する。そのため、高い精度の光学設計が必要となるが、レンズ加工の公差などにより、撮像画像への歪みの残留を避けるのは難しい。
【０００４】
このような問題に対処する技術として、既知のパターン（基準パターン）を準備し、基準パターンをカメラで撮像した画像と基準パターンの設計値とを比較することにより得られる歪み情報に基づき画像に残留した歪みを補正するカメラキャリブレーション技術が知られている。従来の画像測定機には、このようなカメラキャリブレーション技術を用いて画像の歪みを補正する機能が実装されていることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－４３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像測定機が備えるカメラのレンズや受光素子の形状は、温度などの環境変化により変化しやすい。そのため、歪み情報を取得したときから温度が変化した場合や、歪み情報を取得した場所から画像測定機を移動させた場合などにおいて、歪み情報の正確性に疑義が生じる。そのため、補正の正確性を担保するには歪み情報を改めて取得するのが望ましいい。しかし、測定時に歪み情報を取得して補正を行うには、基準パターンが刻まれた板などをステージに載置して撮像し、更に測定対象物に置き換えて撮像した上で、歪み情報の取得処理に必要な操作を行うという一連の手間がかかり、環境変化に対して柔軟に歪み補正を行うことが困難だった。
【０００７】
本発明の目的は、環境変化に対して柔軟に歪み補正を行うことが可能な画像測定機及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像測定機は、測定対象物が載置されるステージと、基準パターンが表示される基準パターン表示部と、被写体を撮像する撮像部と、撮像部により基準パターンを撮像した画像と当該基準パターンの設計情報とに基づき歪み情報を生成する歪み情報生成部と、撮像部により測定対象物を撮像した画像を歪み情報を用いて補正する補正部と、を備える。
【０００９】
撮像部による測定対象物と基準パターンのそれぞれの撮像に際し、いずれの被写体を撮像するかを切り替える被写体切替部を備えてもよい。
【００１０】
被写体切替部は、例えば、測定対象物側からの入射光及び基準パターン表示部側からの入射光を撮像部に向けて出射するビームスプリッターと、測定対象物とビームスプリッターとの間及び基準パターン表示部とビームスプリッターとの間にそれぞれ配置されるシャッターと、を備え、それぞれのシャッターの開閉により、いずれの被写体を撮像部が撮像するかを切り替えるように構成してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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