波形観測システム
【課題】回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形等を観測でき、かつ、プローブの数を増やした際に波形をいくつも表示することができる装置を提供することを課題とする。また、設備がない場所での工学教育、e-Learningへの応用という教育教材として提供すること。
【解決手段】電子回路の基板やプローブの位置、方向を測定し、プローブより取り込んだ信号波形のデータの処理、処理した波形等を投影する装置であって、オシロスコープ等の設備がない環境でも、パソコンとＵＳＢカメラさえあればオシロスコープを用いたバーチャル教育を行うことができ、またコンピュータ上での回路製作の補助教材、さらには目には見えない物理量の測定などを実践することが可能なことを特徴とする波形等観測システム。
【解決手段】電子回路の基板やプローブの位置、方向を測定し、プローブより取り込んだ信号波形のデータの処理、処理した波形等を投影する装置であって、オシロスコープ等の設備がない環境でも、パソコンとＵＳＢカメラさえあればオシロスコープを用いたバーチャル教育を行うことができ、またコンピュータ上での回路製作の補助教材、さらには目には見えない物理量の測定などを実践することが可能なことを特徴とする波形等観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形等観測システムに関し、例えば、測定した波形を測定したプローブの近くにプロジェクターにより投影することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測できる波形等観測システムに関する。また、オシロスコープ等の設備がない場所での工学教育やe-Learningなどにも応用が可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パターン光をプロジェクターにて投影した画像の３次元形状を計測する装置において計測時間の短縮を図るものが知られており、例えば下記のものがある。
特許文献１には、パターン光をプロジェクターにて投影した画像の３次元形状を計測する装置において、入力する枚数を削減し計測時間の短縮を図る。プロジェクターから投影されたパターン参照画像とパターン測定画像が投影されカメラにより撮像される。得られた参照画像をもとに、測定画像の位相接続が行われ、これにより３次元形状が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００３２１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
我々発明者が、波形等観測システムの必要性を思いついたのは、工学実験などで実際に使用する際、従来のオシロスコープではケーブルと信号波形を表示するディスプレイとが離れているため、「基板とディスプレイを交互に見るという作業をなくしたい。」という実験者の意見を実現したいとの考えによる。
従来の波形等観測方法で問題となるのが、同形状のプローブを複数使用してさまざまな対象物の波形を測定しているとオシロスコープ上に表示された波形は回路のどの場所を測定しているのかを判断しづらいということである。
そこで、本発明は、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に複数の波形を観測でき、かつ、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減することができるシステムを提供することを課題とする。
また、別の観点からは、本発明は、設備がない場所での工学教育、e-Learningへの応用という教育教材として提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、測定した波形を測定したプローブの近くに表示することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認できると考えた。
また、従来のオシロスコープを用いた波形等観測とは違い、測定しているプローブの近くに波形を表示するので回路と波形との比較がしやすくなり直感的な理解が可能となる。さらに、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減すること、各波形を大きく表示することもできると考えた。
【０００６】
本発明は、以下の技術手段から構成される。
［１］電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、複数のプローブによって測定された波形を表示するオシロスコープと、各プローブに取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、作業領域に波形画像を投影するためのプロジェクターと、カメラ、オシロスコープおよびプロジェクターと接続されたコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、オシロスコープから取得した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定し記憶装置に記憶する手段と、設定した投影座標に基づきプロジェクターに波形画像を投影させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［２］コンピュータが、波形画像を拡大または縮小する操作スイッチとしてのＡＲタグをプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする［１］の波形等観測システム。
［３］コンピュータが、予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、設定した投影座標に基づきプロジェクターに、波形画像情報を投影させる手段と、予め記憶装置に記憶した波形画像情報とオシロスコープから取得した波形画像情報とが実質的に一致するかを判定し、判定結果をプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする［１］または［２］の波形等観測システム。
【０００７】
［４］電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、プローブ様部材と、プローブ様部材に取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、カメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブ様部材の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、設定した投影座標に基づき表示装置に作業領域画像に波形画像を重畳した合成画像を表示させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［５］物理量検出部を有する物理量計測器と、物理量検出部に取りつけるための検出用ＡＲタグと、作業領域に設置される基準座標タグと、基準座標タグおよび検出対象部材を含む作業領域を撮影するカメラと、物理量計測器およびカメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基準座標タグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から検出用ＡＲタグを認識し、物理量検出部の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、予め記憶装置に記憶したメッシュ線情報を付加した作業領域画像を表示装置に表示させる手段と、物理量計測が検出した物理量とその高さが対応するように描画したメッシュ線の画像を、物理量検出部の座標に基づき作業領域画像に重畳した合成画像を表示装置に表示させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［６］物理量計測器が、放射線量計測器であることを特徴とする［５］の波形等観測システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測でき、かつ、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減することができるシステムを提供することが可能となる。それに加えて、コンピュータの操作などによって波形を大きく表示することも可能であり、波形がプローブごとにそれぞれの近くに表示されるため、測定が非常にやりやすくなる。
また、設備がない場所での工学教育、e-Learningへの応用という教育教材としても提供することが可能となる。
さらには、プロジェクターは曲面や球面にも投影することができることを利用して球体に地球や月、火星といった惑星を投影し、タグを付けたペンなどで場所を示すとその惑星の場所の詳細が表示されるという教材にも応用可能となる。
他にも、物理量である電気、電磁気、熱、放射線などの目には見えない物理量の測定にも応用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る波形等観測システムの全体構成図である。
【図２】プローブに取り付けるタグの構成図である。
【図３】観測波形を投影した時の図である。
【図４】観測波形を複数投影した時の図である。
【図５】ＡＲタグの座標変換の説明図である。
【図６】ＡＲタグの一例を示す図である。
【図７】実施例３に係る波形等観測システムの全体構成図である。
【図８】実施例４に係る物理量測定システムの全体構成図である。
【図９】実施例４に係る物理量測定システムの初期画面である。
【図１０】実施例４に係る物理量測定システムの測定時の画面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明を実施するための形態を波形等観測システムの一例で説明する。
本発明は、ＡＲタグを取り付けた電子回路基板と、タグの情報を読み取るため作業台に固定されたカメラと、プローブによって測定された波形を処理するオシロスコープと、出力部と、制御部とを備えた波形等観測システムであって、制御部が、カメラで読み取ったＡＲタグの位置情報と、オシロスコープで測定した波形に基づきプロジェクターから出力させることを特徴とする波形等観測システムである。
まず基板の位置、傾きを測定する手段については、拡張現実感「ＡＲ」の技術を採用する。具体的には、図１に示すように基板の４隅のうち３箇所に基板用ＡＲタグ８を設置する。基板用ＡＲタグは、図６に示すような図形が印刷された基板の位置や傾きが取得できる３〜４つのタグにより構成されている。基板用ＡＲタグは、基板にマジックテープ（登録商標、以下省略）により貼付される。
【００１１】
次にプローブの位置、傾きを測定する手段については、プローブに取り付けるタグはキャップのような形にし、取り外しが簡単に行えるようにする。キャップは四角柱（図２）や五角柱といった多角柱で周りにタグをつけたものである。キャップの取り付け位置はなるべく作業の邪魔にならないようにプローブの後ろのほうに取り付け、どのプローブにも対応できるようにキャップの内側にはスポンジのようなものでどのプローブにも取り付けができるようにする。基板は大きさや位置、向きといった情報を必要とするため最低３つ以上のタグを必要とする。それらのタグを基板の４隅に取り外し可能なマジックテープなどで固定する。タグをたくさん取り付けてもよいが回路製作の邪魔になるのでなるべく少ない３，４個のタグをとりつけるほうがよい。
カメラは、市販のＵＳＢカメラ（ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等）を使用する。
上記において、回路の基板やプローブの位置や傾きを測定するにはカメラで撮影した画像からタグ上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してタグを特定する。特定することで撮影された映像からタグの座標をコンピュータで測定する。特定されたタグと撮影したタグを比較することで、プローブや基板の傾きと位置を測定できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン（３３）のタグが、カメラで撮影された画像では平行四辺形形状（３４）になっていた場合には、図５（Ｂ）の下方に示すように座標が図のように斜めになっていることがわかり、そこから位置と傾きが測定できる。また、カメラの位置はなるべく動かさずに使用するためカメラ固定台が必要である。
【００１２】
プローブより測定した回路による信号波形の処理はオシロスコープを使用する。取得した波形の取りだし方法は２通りある。１つは波形を取得したオシロスコープからシリアルケーブルを使ってコンピュータに取り込む方法であり、もう１つはオシロスコープとコンピュータが一体となった装置がありこの装置を使用すると測定した波形のデータが直接メモリに保存され、そのデータを呼び出して使用する方法である。
【００１３】
波形を表示するにはプロジェクターを用いる。プロジェクターはコンピュータ処理した波形を投影するものであり、取得した波形データをもとに図３のような投影するための図を作成する。また、プローブや基板のタグによる位置情報より投影図の位置などを設定する。投影した全体図は図４のようになる。符号２１，２５，２９が第１のプローブ、符号２２，２６，３０が第２のプローブ、符号２３，２７，３１が第３のプローブ、符号２４，２８，３２が第４のプローブとそれぞれ組になっており対応する。図のように波形はそれぞれのプローブの位置に投影する。波形を複数表示するために作業台全体にプロジェクターを映し、映した一部を使用して波形を投影する。このようにすることで１台のプロジェクターで複数の波形を表示することができる。つまりプローブの数が増えてもそれぞれの波形をプローブ近くに表示することが可能である。
【００１４】
また、投影した図の中にもタグを設けるとカメラでそのタグを認識することができる（図３）。タグは少しでも隠れたり歪んだりすると認識されなくなる。このことを利用して指で投影されたタグを隠し、歪ませると認識されなくなり認識されなくなると動作するというプログラムを組み、スイッチとして使用することができる。しかしタグ１つだけでは誤作動があるのでタグを２つ以上隠さないと動作しないように設計すると誤作動を防ぐことができる。図３ではタグ１５は誤作動を防ぐためのタグとし、このタグと他のタグを隠すと動作するように設計を行うとスイッチとして動作することが可能である。図３の例ではタグ１６は図全体を２倍に拡大するスイッチ、タグ１７は振幅の拡大のスイッチ、タグ１８は振幅の縮小のスイッチ、タグ１９は時間軸の縮小のスイッチ、タグ２０は時間軸の拡大のスイッチである。
【００１５】
以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるもの
ではない。
【実施例１】
【００１６】
実施例１は測定した波形を測定したプローブの近くにプロジェクターにより投影することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測できる波形等観測システムに関する。基板の位置、傾きの測定には、拡張現実感「ＡＲ」の技術を採用した。ＡＲは、コンピュータを用いて現実環境に情報を付加する技術である。例えば、カメラで撮影したタグを認識して位置や傾き、角度などといった座標情報を計算し、それをもとにカメラで撮影した現実の映像とＣＧなどのグラフィックを合成して表示する。
【００１７】
［システム構成］
図１に示す本実施例の波形等観測システムは、液晶ディスプレイ等の表示装置およびマウス・キーボード等の入力装置を備えるコンピュータ１と、プロジェクター２と、カメラ３と、プローブ４と、オシロスコープ５と、作業台（スクリーン）６と、ＵＳＢケーブル７と、タグ８と、回路基板９とを主要な構成要素とする。
【００１８】
コンピュータ１は、プロジェクター２、カメラ３、およびオシロスコープ５と接続されており、カメラ３とオシロスコープ５からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後プロジェクター２に送信する。
プロジェクター２は、コンピュータ１で処理された情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ８を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、オシロスコープ５と接続されており、測定対象に取り付けることで測定した情報をオシロスコープ５に送信する。また、プローブ４には、その位置情報を得るために、四角柱のキャップ１１が取り付けられている。
オシロスコープ５は、プローブ４によって測定した回路による信号波形を受信し、その情報を処理してコンピュータ１に送信する。
【００１９】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台であり、またプロジェクター２から投影されるスクリーンとなる。作業台６には支持柱３５が設けられており、プロジェクター２およびカメラ３が固定される。
ＵＳＢケーブル６は、コンピュータ１とオシロスコープ５を接続し、情報を送受信するケーブルである。
タグ８は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラに判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
【００２０】
図２は図１のプローブ４を拡大したものであり、四角柱のキャップ１１と、プローブ用ＡＲタグ１２とスポンジ１３とを主要な構成要素とする。
四角柱のキャップ１１は、タグ１２を４面に取り付けたものであり、プローブ４に取り付け・取り外しが可能である。
スポンジ１３は、任意の太さ・形状のプローブ４にもタグ１２の取り付けが可能なように四角柱のキャップ１１に設けられた貫通孔の内周面に取り付けられている。
【００２１】
図３は観測波形を投影した時の図であり、波形表示１４と、誤作動防止タグ１５と、投影図拡大タグ１６と、波形振幅拡大タグ１７と、波形振幅縮小タグ１８と、波形表示周期縮小タグ１９と、波形表示周期拡大タグ２０とを主要な構成要素とする。タグ１５〜２０は、プロジェクター２によって波形２１〜２４のそれぞれに投影される。
波形表示１４は、プローブ４からの情報をオシロスコープ５からコンピュータ１へ送信し、プロジェクター２から投影した波形である。
タグ１５〜２０に指を重ねることでタグの一部を歪ませる事で、カメラ３に撮影された映像がタグとして認識されなくなることを利用して表示方法を切り替える。誤作動防止タグ１５は、このタグ１５と他のタグ１６〜２０の一つを同時に指で隠すと動作する操作スイッチとしての役割を持つ。投影図拡大タグ１６は、投影図１０全体を２倍に拡大するスイッチである。
波形表示振幅拡大タグ１７は、波形表示１４の振幅を拡大するスイッチである。
波形表示振幅縮小タグ１８は、波形表示１４の振幅を縮小するスイッチである。
波形表示縮小タグ１９は、波形表示１４の時間軸を縮小するスイッチである。
波形の表示周期の拡大タグ２０は、波形表示１４の時間軸を拡大するスイッチである。
【００２２】
図４は観測波形を複数投影した時の図であり、プローブの波形２１〜２４と、プローブのタグ２５〜２８と、プローブ２９〜３２とを主要な構成要素とする。
プローブの波形２１と、プローブのタグ２５と、プローブ２９とが組となっており、プローブ２９で読み取った波形とプローブのタグ２５によって得た位置情報を基にプローブの波形２１を表示する。
同様にプローブの波形２２と、タグ２６と、プローブ３０がと組をなし、波形２３、タグ２７、プローブ３１が組をなし、波形２４、タグ２８、プローブ３２が組をなしている。
図５は、ＡＲタグ３３、３４の座標変換を説明するための図面である。
ＡＲタグ３３は、四角形状パターンのタグの一例を示すものである。
ＡＲタグ３４は、カメラ３でＡＲタグ３３を実際に撮影し、撮影された画像が平行四辺形形状になっていた場合を想定している。
【００２３】
基板用ＡＲタグ８は、図６に示すような、２色の図形が印刷されたものである。基板は大きさや位置、向きといった情報を必要とするため最低３つ以上のＡＲタグ８を必要とする。そのため図１では、基板の４隅のうち３箇所に設置する。またＡＲタグ８は、接着剤で貼付けしてもよいが、マジックテープなどを用いて基板に貼付し基板から簡単に取り外しができるようにしてもよい。タグ８をたくさん取り付けてもよいが回路製作の邪魔になるので、位置情報が得られる範囲でなるべく少ない数（例えば３，４個）とするのがよい。
プローブ４には位置、傾きを測定するためタグのついたキャップ１１を取り付ける必要がある。キャップ１１の取り付け位置はなるべく作業の邪魔にならないようにプローブの根元部分にし、四角柱（図１参照）や五角柱といった多角柱のキャップの周りにタグを取り付けてほとんどの位置からタグを認識できるようにする。
【００２４】
カメラ３は、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ８を撮影し、その情報を基にコンピュータ１で回路の基板やプローブの位置、傾きなどの座標を測定する。また、カメラ３の位置はなるべく動かさずにして使用するためカメラを固定する台も必要である。図１では支持柱３５によりカメラ３を固定している。
回路基板９やプローブの位置や傾きを測定するにはカメラ３で撮影した画像からタグ上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してタグを特定する。特定することで撮影された映像からタグ８の座標をコンピュータ１で測定する。特定されたタグと撮影したタグ８を比較することで位置と傾きを測定できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン３３のタグが、カメラ３で撮影された画像では図５（Ｂ）のように平行四辺形形状３４になっていた場合を想定する。その場合には図５（Ａ）の座標が図５（Ｂ）のように斜めになっていることがわかり、そこからタグの位置と傾きが測定できる。
【００２５】
測定した波形や回路の基板などの位置や傾きといった情報がコンピュータ１に取り込まれオシロスコープ５の波形を表示するための情報処理を専用プログラムにより行う。オシロスコープ５で取得した波形情報は、シリアルケーブル７を使ってコンピュータ１に取り込む。ここで、オシロスコープ５とコンピュータ１が一体となった装置を使用すると測定した波形のデータが直接メモリに保存されるため、そのデータを呼び出して使用するようにしてもよい。
プロジェクター２はコンピュータ処理した波形を投影するものであり、コンピュータ１との接続はD-Sub１５ピンのケーブルを使用する。プロジェクター２と取得した波形データをもとに図３のような投影するための図を作成する。また、プローブ用ＡＲタグ１２や基板用ＡＲタグ８による位置情報より各投影図１０の位置などを設定する。実際の投影図１０は図４のようになる。符号２１，２５，２９が第１のプローブ、符号２２，２６，３０が第２のプローブ、符号２３，２７，３１が第３のプローブ、符号２４，２８，３２が第４のプローブとそれぞれ組になっている。図のように波形をそれぞれのプローブを追従し、測定対象に対して近い位置に投影する。プロジェクター２を支持柱３５に固定し、投影するスクリーンは作業台６を用いる。波形を複数表示するために作業台全体にプロジェクター２を映し、映した一部を使用して波形を投影する。コンピュータ１の専用プログラムにより、プローブ２９〜３２から取得した波形情報を処理させ、プロジェクター２により４つの投影図１０を作業台上に同時に投影する。このようにすることで１台のプロジェクターで、プローブと同じ数の波形を表示することができる。つまり、プローブ４の数の増減にあわせて、それぞれの波形をプローブ４の近くに表示することが可能である。また、投影図１０の中にもタグ１５〜２０を含めるとカメラ３でそのタグを認識することができる（図３）。各タグは少しでも隠れたり歪んだりすると認識されなくなる。このことを利用して指で投影されたタグを隠し、歪ませると認識されなくなり認識されなくなると動作するという機能を専用プログラムに盛り込み、ソフトウェアによる操作スイッチとして使用する。本実施例では、タグ１つだけでは誤作動があるのでタグを２つ以上隠さないと動作しないように設計すると誤作動を防ぐようにしている。図３に示すように誤動作防止タグ１５を設け、このタグ１５と他のタグ１６〜２０のいずれか一つを同時に指で隠すと動作するように設計を行うとスイッチとして動作することが可能である。
【００２６】
［使用方法］
実施例１の波形等観測システムは、次に述べる手順で使用される。
ユーザーは、コンピュータ１とオシロスコープ２、プロジェクター５を起動のうえでプローブ４を回路基板９に接続する操作を行うと、コンピュータ１で実行されている専用プログラムがカメラ３によって撮影された画像から基板用ＡＲタグ８上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合して基板用ＡＲタグ８を特定する。これにより、専用プログラムは、撮影された映像からタグ８の座標を測定し位置情報を取得する。特定されたタグと撮影したタグ８を比較することで回路基板９の位置と傾きを認識できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン３３のタグが、カメラ３で撮影された画像では図５（Ｂ）のような平行四辺形形状３４になっていた場合、回路基板９が斜めに撮影されていることが認識できる。専用プログラムは、認識した回路基板９の位置と傾きに基づき、プロジェクター２による投影位置を自動調整する。
続いて、専用プログラムは、カメラ３によって撮影された画像からプローブ用ＡＲタグ２５〜２８上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してプローブ用ＡＲタグ２５〜２８を特定する。専用プログラムは、プローブ用ＡＲタグ２５〜２８の位置情報に基づき、投影図１０中に表示される波形２１〜２４の配置を決定する。
プロジェクター２は、コンピュータ１から送信された投影位置調整済みの投影情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。この投影中も、カメラ３によりプローブ用ＡＲタグ２５〜２８の撮影は行われており、プローブ４によって測定された波形の投影図は、ほぼリアルタイムでそのプローブ４を追従し近い位置に投影される。これにより、ユーザーは、測定している波形を見ると同時に対象物も見ることができる。
【００２７】
波形表示１４と、誤作動防止タグ１５と、投影図拡大タグ１６と、波形振幅拡大タグ１７と、波形振幅縮小タグ１８と、波形表示周期縮小タグ１９と、波形表示周期縮大タグ２０も投影する。ユーザーは、タグ１５〜２０に指を重ねることで、投影された波形の拡大縮小、あるいは周期の変更などをおこなうことができる。 以上に説明した実施例１のシステムによれば、プローブを複数用いる場合であっても、ユーザーが回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に複数の波形を基板上で観測できるシステムを提供することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、設備がない場所での工学教育用の波形等観測システムに関する。小中学校や普通高校においては、オシロスコープ等の設備が備えられていないことが多い。しかし、本実施例のシステムを用いれば、オシロスコープ等の設備がない環境でも、パソコンとＵＳＢカメラさえあればオシロスコープを用いたバーチャル教育を実践することが可能である。パソコン以外の設備がない発展途上国においても、バーチャル教育を実践可能である。
【００２９】
［システム構成］
本実施例の波形等観測システムは、液晶ディスプレイ等の表示装置およびマウス・キーボード等の入力装置を備えるコンピュータ１と、カメラ３と、作業台（スクリーン）６と、タグ８と、回路基板９とを主要な構成要素とする。本実施例では、実施例１と異なり、オシロスコープとプロジェクターは不要である。
【００３０】
コンピュータ１は、カメラ３と接続されており、カメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理を行い実施例１の波形２１〜２４と同様な波形をコンピュータ１の画面に出力する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ１２を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、その位置情報を得るためのタグ１２の付いた模型を用いる。
【００３１】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台である。作業台６には支持柱３５が設けられており、カメラ３が固定される。
タグ８は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラ３に判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
コンピュータ１は、回路基板９の各位置の波形を予め複数のパターン、イメージファイルとしてハードディスク（記憶装置）に記憶している。コンピュータ１は、実施例１と同様、カメラ３による映像から回路基板９やプローブ４の位置、傾きなどの座標を測定する。測定した相対位置情報に基づき、プローブ４と回路基板９の相対位置情報を算出する。そして、予め作成した相対位置情報と波形イメージファイルの対応表に基づきコンピュータ１の画面に基板と波形の合成イメージ（図４参照）を表示する。この際、操作用ボタン（例えば、波形振幅を拡大縮小するボタン、波形表示周期を拡大縮小するボタン）を含むグラフィカルユーザーインターフェースを表示させるようにしてもよい。
【００３２】
［使用方法］
実験指導者（教員）は、まず、画面に表示する波形画像として、複数の波形パターンを予めイメージファイルとしてコンピュータ１のハードディスクに記憶しておく。そして、タグ８が付いた基板とタグ１２が付いたプローブ（模型でよい）を生徒に配布する。生徒が使用するプローブ４にはオシロスコープが接続されていない。しかし、本実施例ではコンピュータ１の画面にオシロスコープの表示と同様の波形を表示させることで代用する。具体的には、プローブ４のタグ８の位置および姿勢をＵＳＢカメラ３で撮影してプローブ４と回路基板９の相対位置情報を取得し、予め作成したプローブ４および回路基板９の相対位置情報と波形イメージファイルの対応表に基づきコンピュータ１の画面に基板と波形の合成イメージ（図４参照）を表示する。このように、本実施例によれば、プローブの設置位置に応じた波形の合成イメージをパソコンに出力することができるので、オシロスコープやプロジェクター２が無い環境下でも、オシロスコープを用いたバーチャル教育を実践することが可能となる。また、正解と間違いを含む波形出力を画面上に複数表示させ、生徒に正解を選択させる問題演習を行ってもよい。
【実施例３】
【００３３】
実施例３は、コンピュータ上での回路製作の補助教材として使用することも可能である、e-Learning用の波形等観測システムに関する。図７に示す本実施例のシステムでは、コンピュータ上で回路をレイアウトし、プロジェクターにて作製したレイアウトの波形図を投影し、投影された波形図と実際に作製した電子回路の波形図が一致するかを判定する。また、ＵＳＢカメラはタグを認識するだけのものではなく、実験状況を撮影することも可能である。実際の工学実験では観測したデータしか残さないことが多いが、本実施例のシステムではＵＳＢカメラを使って作成した回路を画像データとして残すことができる。回路だけでなく、プローブでどの位置を測定しているのかもデータに残すことができ、レポートなどで回路製作のプロセスについての評価をすることもできる。また、波形を表示するだけでなく測定した場所の電圧や周波数の値、演算した結果を投影してＵＳＢカメラで撮影することで各種データを残すことができる。波形などを投影している映像を録画するなどして保存し、それを次のクラスや次の年度の際に再生することで、それを見た他の生徒（後輩）も電気回路を直感的に勉強することができる。
なお、本実施例の波形等観測システムは、プロジェクターが曲面や球面にも投影することができることを利用して球体に地球や月、火星といった惑星を投影し、タグを付けたペンなどで場所を示すとその惑星の場所の詳細が表示されるという教材にも応用できる。
【００３４】
［システム構成］
本実施例の波形等観測システムは、コンピュータ１と、プロジェクター２と、カメラ３と、プローブ４と、オシロスコープ５と、作業台（スクリーン）６と、タグ１２と、回路基板９とを主要な構成要素とする。
【００３５】
コンピュータ１は、カメラ３と接続されており、カメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後プロジェクター２に送信する。
プロジェクター２は、コンピュータ１で処理された情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ１２を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、オシロスコープ５と接続されており、測定対象に取り付けることで測定した情報をオシロスコープ５に送信する。また、プローブ４には、その位置情報を得るために、四角柱のキャップ１１が取り付けられている。
オシロスコープ５は、プローブ４によって測定した回路による信号波形を受信し、その情報を処理してコンピュータ１に送信する。
【００３６】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台であり、またプロジェクター２から投影されるスクリーンとなる。作業台６には支持柱３５が設けられており、プロジェクター２およびカメラ３が固定される。
タグ１２は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラ３に判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
【００３７】
コンピュータ１は、ユーザーによって入力された回路設計情報と、その回路基板における各位置の波形の回路シミュレータによる解析と、実施例１と同様にカメラ３による映像から回路基板９やプローブ４の位置、傾きなどの座標情報を照合させる。プロジェクター２により回路基板９上に回路設計情報図を投影する。
【００３８】
［使用方法］
実験指導者（教員）は、複数の回路設計情報パターン、およびその回路基板９における各位置の波形を回路シミュレータにより解析しコンピュータ１のハードディスクに記憶しておく。そして、生徒はプロジェクター２によって回路基板９上に投影された回路設計情報図をもとに回路を作成する。次に配線した回路基板９の測定したい部分にプローブ４を接続させることによってオシロスコープ５で各波形を計測する。その際、コンピュータ１はカメラ３による映像から回路基板９とプローブ４の座標情報を取得し、その位置にあるべきデータ（シミュレータによる理想波形）と、計測波形を画像処理により照合させ、一致度を判定する。この際、理想波形と計測波形の一致度が予め設定した許容値以内である場合には合格と判定し合格を示す画像を選択し、許容値を超える場合には不合格と判定し不合格を示す画像を選択する。プロジェクター２を用いて双方の波形および判定結果４４を投影することにより、生徒が正しい電子回路を設計するためのサポートをすることができる。
【実施例４】
【００３９】
実施例４は、物理量測定用の波形等観測システムに関する。本実施例で、物理量とは電気、電磁気、熱、電磁波（電波、光、放射線等含む）などの目には見えない物理量のことを指す。以下では、放射線を扱った実験の際に、実験装置内でタグを取り付けた棒などで示した場所の放射線の汚染度などを視覚的にわかるように表示する場合の例を説明する。
【００４０】
［システム構成］
図８は実施例４の物理測定用システムの構成を示している。本実施例のシステムは、計測データを数値計算する為のコンピュータ１と、放射線量計測器３６と、映像を取得するためのカメラ３と、作業台６と、計数管３７と、計数管３７の位置を認識するための検出用タグ３８と、放射性物質３９と、基準座標を設定するためのとなる基準座標タグ４０と、遮蔽物４１を主要な構成要素とする。
【００４１】
コンピュータ１は、本体に接続された放射線量計測器３６とカメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後、画面に表示する。
放射線量計測器３６は、Health Physics Instruments社のSURVEY METER, CYPHER MODEL 5000を用いた。放射線量計測器３６は、放射能の強弱を放射線の量として数値で表示することができ、計測した放射線の量をコンピュータ１に送信する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、計数管の位置を認識するための検出用タグ３８と基準座標タグ４０を撮影し、コンピュータ１に送信する。
作業台６は、放射性物質３９と、遮蔽物４１を設置する台である。作業台６には、基準座標タグ４０がずれないように固定されている。
計数管３７は、放射線量計測器３６の放射線検出部である。
計数管の位置を認識するための検出用タグ３８は、計数管３７に取り付けられカメラ３により計数管３７の位置をコンピュータ１に識別させるためのものである。
放射性物質３９は、放射能を持つ物質であり、Co６０ガンマ線源を用いた。
遮蔽物４１は、鉛を用いた。
基準座標タグ４０は、カメラ３で撮影し、コンピュータ１に判別させることにより、メッシュ線を画面に表示する際の基準座標を設定可能とするためのものである。
【００４２】
コンピュータ１は、カメラ３による検出用タグ３８とタグ４０の位置情報と放射線量計測器３６により取得した計測データを受信する。コンピュータ１は、カメラ３による検出用タグ３８と４０の位置情報から、検出用タグ３８とタグ４０との距離を計算し計数管３７の位置情報を取得する。また、放射線量計測器３６による放射能の強弱を放射線の量として数値化した情報をメッシュ線で結んだ３次元グラフを作成する。上述した２つの情報とカメラ３からの映像を照合させリアルタイムで画面に表示（図１０参照）する。既存の放射線検出器を使用して放射線検出などの実験を行う場合、放射線の検出量を、放射線を検出した際に発生させる音や、時間ごとの放射線の本数などの数値情報だけで認識する必要があり、上記のように、位置情報と計測データを関連づけて認識する事が困難である。このシステムにより、どの位置においてどの程度の計測データを取得したか直観的に理解できるように３Ｄ表示することが出来る。
【００４３】
［使用方法］
実験者は、まずコンピュータ１と、放射線量計測器３６と、カメラ３を起動する。そして、コンピュータ１の画面にメッシュ線と放射性物質３９が表示（図９を参照）されていることを確認する。次に、実験者は計数管３７を対象物に近づける。計数管３７を近づけると、計数管３７で検出された放射線量が放射線量計測器３６を通してコンピュータ１に送信される。コンピュータ１は、放射線量の密度に対応するメッシュ線をリアルタイムで作成し画面に表示させる（図１０を参照）。実験者は、山の高さにより放射能の強弱を直感的に理解することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ コンピュータ
２ プロジェクター
３ カメラ
４ プローブ
５ オシロスコープ
６ 作業台（スクリーン）
７ ＵＳＢケーブル
８ 基板用ＡＲタグ
９ 回路基板
１０ 投影図
１１ キャップ
１２ プローブ用ＡＲタグ
１３ スポンジ
１４ 波形表示
１５ 誤作動防止タグ
１６ 投影図拡大タグ
１７ 波形振幅拡大タグ
１８ 波形振幅縮小タグ
１９ 波形表示周期縮小タグ
２０ 波形表示周期拡大タグ
２１ 第１のプローブの波形
２２ 第２のプローブの波形
２３ 第３のプローブの波形
２４ 第４のプローブの波形
２５ 第１のプローグのＡＲタグ
２６ 第２のプローグのＡＲタグ
２７ 第３のプローグのＡＲタグ
２８ 第４のプローグのＡＲタグ
２９ 第１のプローブ
３０ 第２のプローブ
３１ 第３のプローブ
３２ 第４のプローブ
３３ ＡＲタグ
３４ カメラで撮影したＡＲタグ
３５ 支持柱
３６ 放射線量計測器
３７ 計数管
３８ 検出用タグ
３９ 放射性物質
４０ 基準座標タグ
４１ 遮蔽物
４２ 計測波形
４３ 理想波形
４４ 判定結果
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形等観測システムに関し、例えば、測定した波形を測定したプローブの近くにプロジェクターにより投影することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測できる波形等観測システムに関する。また、オシロスコープ等の設備がない場所での工学教育やe-Learningなどにも応用が可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パターン光をプロジェクターにて投影した画像の３次元形状を計測する装置において計測時間の短縮を図るものが知られており、例えば下記のものがある。
特許文献１には、パターン光をプロジェクターにて投影した画像の３次元形状を計測する装置において、入力する枚数を削減し計測時間の短縮を図る。プロジェクターから投影されたパターン参照画像とパターン測定画像が投影されカメラにより撮像される。得られた参照画像をもとに、測定画像の位相接続が行われ、これにより３次元形状が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００３２１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
我々発明者が、波形等観測システムの必要性を思いついたのは、工学実験などで実際に使用する際、従来のオシロスコープではケーブルと信号波形を表示するディスプレイとが離れているため、「基板とディスプレイを交互に見るという作業をなくしたい。」という実験者の意見を実現したいとの考えによる。
従来の波形等観測方法で問題となるのが、同形状のプローブを複数使用してさまざまな対象物の波形を測定しているとオシロスコープ上に表示された波形は回路のどの場所を測定しているのかを判断しづらいということである。
そこで、本発明は、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に複数の波形を観測でき、かつ、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減することができるシステムを提供することを課題とする。
また、別の観点からは、本発明は、設備がない場所での工学教育、e-Learningへの応用という教育教材として提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、測定した波形を測定したプローブの近くに表示することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認できると考えた。
また、従来のオシロスコープを用いた波形等観測とは違い、測定しているプローブの近くに波形を表示するので回路と波形との比較がしやすくなり直感的な理解が可能となる。さらに、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減すること、各波形を大きく表示することもできると考えた。
【０００６】
本発明は、以下の技術手段から構成される。
［１］電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、複数のプローブによって測定された波形を表示するオシロスコープと、各プローブに取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、作業領域に波形画像を投影するためのプロジェクターと、カメラ、オシロスコープおよびプロジェクターと接続されたコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、オシロスコープから取得した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定し記憶装置に記憶する手段と、設定した投影座標に基づきプロジェクターに波形画像を投影させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［２］コンピュータが、波形画像を拡大または縮小する操作スイッチとしてのＡＲタグをプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする［１］の波形等観測システム。
［３］コンピュータが、予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、設定した投影座標に基づきプロジェクターに、波形画像情報を投影させる手段と、予め記憶装置に記憶した波形画像情報とオシロスコープから取得した波形画像情報とが実質的に一致するかを判定し、判定結果をプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする［１］または［２］の波形等観測システム。
【０００７】
［４］電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、プローブ様部材と、プローブ様部材に取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、カメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブ様部材の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、設定した投影座標に基づき表示装置に作業領域画像に波形画像を重畳した合成画像を表示させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［５］物理量検出部を有する物理量計測器と、物理量検出部に取りつけるための検出用ＡＲタグと、作業領域に設置される基準座標タグと、基準座標タグおよび検出対象部材を含む作業領域を撮影するカメラと、物理量計測器およびカメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基準座標タグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から検出用ＡＲタグを認識し、物理量検出部の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、予め記憶装置に記憶したメッシュ線情報を付加した作業領域画像を表示装置に表示させる手段と、物理量計測が検出した物理量とその高さが対応するように描画したメッシュ線の画像を、物理量検出部の座標に基づき作業領域画像に重畳した合成画像を表示装置に表示させる手段と、を備えることを特徴とする波形等観測システム。
［６］物理量計測器が、放射線量計測器であることを特徴とする［５］の波形等観測システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測でき、かつ、プローブの数の増減に応じて波形表示を増減することができるシステムを提供することが可能となる。それに加えて、コンピュータの操作などによって波形を大きく表示することも可能であり、波形がプローブごとにそれぞれの近くに表示されるため、測定が非常にやりやすくなる。
また、設備がない場所での工学教育、e-Learningへの応用という教育教材としても提供することが可能となる。
さらには、プロジェクターは曲面や球面にも投影することができることを利用して球体に地球や月、火星といった惑星を投影し、タグを付けたペンなどで場所を示すとその惑星の場所の詳細が表示されるという教材にも応用可能となる。
他にも、物理量である電気、電磁気、熱、放射線などの目には見えない物理量の測定にも応用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る波形等観測システムの全体構成図である。
【図２】プローブに取り付けるタグの構成図である。
【図３】観測波形を投影した時の図である。
【図４】観測波形を複数投影した時の図である。
【図５】ＡＲタグの座標変換の説明図である。
【図６】ＡＲタグの一例を示す図である。
【図７】実施例３に係る波形等観測システムの全体構成図である。
【図８】実施例４に係る物理量測定システムの全体構成図である。
【図９】実施例４に係る物理量測定システムの初期画面である。
【図１０】実施例４に係る物理量測定システムの測定時の画面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明を実施するための形態を波形等観測システムの一例で説明する。
本発明は、ＡＲタグを取り付けた電子回路基板と、タグの情報を読み取るため作業台に固定されたカメラと、プローブによって測定された波形を処理するオシロスコープと、出力部と、制御部とを備えた波形等観測システムであって、制御部が、カメラで読み取ったＡＲタグの位置情報と、オシロスコープで測定した波形に基づきプロジェクターから出力させることを特徴とする波形等観測システムである。
まず基板の位置、傾きを測定する手段については、拡張現実感「ＡＲ」の技術を採用する。具体的には、図１に示すように基板の４隅のうち３箇所に基板用ＡＲタグ８を設置する。基板用ＡＲタグは、図６に示すような図形が印刷された基板の位置や傾きが取得できる３〜４つのタグにより構成されている。基板用ＡＲタグは、基板にマジックテープ（登録商標、以下省略）により貼付される。
【００１１】
次にプローブの位置、傾きを測定する手段については、プローブに取り付けるタグはキャップのような形にし、取り外しが簡単に行えるようにする。キャップは四角柱（図２）や五角柱といった多角柱で周りにタグをつけたものである。キャップの取り付け位置はなるべく作業の邪魔にならないようにプローブの後ろのほうに取り付け、どのプローブにも対応できるようにキャップの内側にはスポンジのようなものでどのプローブにも取り付けができるようにする。基板は大きさや位置、向きといった情報を必要とするため最低３つ以上のタグを必要とする。それらのタグを基板の４隅に取り外し可能なマジックテープなどで固定する。タグをたくさん取り付けてもよいが回路製作の邪魔になるのでなるべく少ない３，４個のタグをとりつけるほうがよい。
カメラは、市販のＵＳＢカメラ（ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等）を使用する。
上記において、回路の基板やプローブの位置や傾きを測定するにはカメラで撮影した画像からタグ上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してタグを特定する。特定することで撮影された映像からタグの座標をコンピュータで測定する。特定されたタグと撮影したタグを比較することで、プローブや基板の傾きと位置を測定できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン（３３）のタグが、カメラで撮影された画像では平行四辺形形状（３４）になっていた場合には、図５（Ｂ）の下方に示すように座標が図のように斜めになっていることがわかり、そこから位置と傾きが測定できる。また、カメラの位置はなるべく動かさずに使用するためカメラ固定台が必要である。
【００１２】
プローブより測定した回路による信号波形の処理はオシロスコープを使用する。取得した波形の取りだし方法は２通りある。１つは波形を取得したオシロスコープからシリアルケーブルを使ってコンピュータに取り込む方法であり、もう１つはオシロスコープとコンピュータが一体となった装置がありこの装置を使用すると測定した波形のデータが直接メモリに保存され、そのデータを呼び出して使用する方法である。
【００１３】
波形を表示するにはプロジェクターを用いる。プロジェクターはコンピュータ処理した波形を投影するものであり、取得した波形データをもとに図３のような投影するための図を作成する。また、プローブや基板のタグによる位置情報より投影図の位置などを設定する。投影した全体図は図４のようになる。符号２１，２５，２９が第１のプローブ、符号２２，２６，３０が第２のプローブ、符号２３，２７，３１が第３のプローブ、符号２４，２８，３２が第４のプローブとそれぞれ組になっており対応する。図のように波形はそれぞれのプローブの位置に投影する。波形を複数表示するために作業台全体にプロジェクターを映し、映した一部を使用して波形を投影する。このようにすることで１台のプロジェクターで複数の波形を表示することができる。つまりプローブの数が増えてもそれぞれの波形をプローブ近くに表示することが可能である。
【００１４】
また、投影した図の中にもタグを設けるとカメラでそのタグを認識することができる（図３）。タグは少しでも隠れたり歪んだりすると認識されなくなる。このことを利用して指で投影されたタグを隠し、歪ませると認識されなくなり認識されなくなると動作するというプログラムを組み、スイッチとして使用することができる。しかしタグ１つだけでは誤作動があるのでタグを２つ以上隠さないと動作しないように設計すると誤作動を防ぐことができる。図３ではタグ１５は誤作動を防ぐためのタグとし、このタグと他のタグを隠すと動作するように設計を行うとスイッチとして動作することが可能である。図３の例ではタグ１６は図全体を２倍に拡大するスイッチ、タグ１７は振幅の拡大のスイッチ、タグ１８は振幅の縮小のスイッチ、タグ１９は時間軸の縮小のスイッチ、タグ２０は時間軸の拡大のスイッチである。
【００１５】
以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるもの
ではない。
【実施例１】
【００１６】
実施例１は測定した波形を測定したプローブの近くにプロジェクターにより投影することで、回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に波形を観測できる波形等観測システムに関する。基板の位置、傾きの測定には、拡張現実感「ＡＲ」の技術を採用した。ＡＲは、コンピュータを用いて現実環境に情報を付加する技術である。例えば、カメラで撮影したタグを認識して位置や傾き、角度などといった座標情報を計算し、それをもとにカメラで撮影した現実の映像とＣＧなどのグラフィックを合成して表示する。
【００１７】
［システム構成］
図１に示す本実施例の波形等観測システムは、液晶ディスプレイ等の表示装置およびマウス・キーボード等の入力装置を備えるコンピュータ１と、プロジェクター２と、カメラ３と、プローブ４と、オシロスコープ５と、作業台（スクリーン）６と、ＵＳＢケーブル７と、タグ８と、回路基板９とを主要な構成要素とする。
【００１８】
コンピュータ１は、プロジェクター２、カメラ３、およびオシロスコープ５と接続されており、カメラ３とオシロスコープ５からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後プロジェクター２に送信する。
プロジェクター２は、コンピュータ１で処理された情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ８を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、オシロスコープ５と接続されており、測定対象に取り付けることで測定した情報をオシロスコープ５に送信する。また、プローブ４には、その位置情報を得るために、四角柱のキャップ１１が取り付けられている。
オシロスコープ５は、プローブ４によって測定した回路による信号波形を受信し、その情報を処理してコンピュータ１に送信する。
【００１９】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台であり、またプロジェクター２から投影されるスクリーンとなる。作業台６には支持柱３５が設けられており、プロジェクター２およびカメラ３が固定される。
ＵＳＢケーブル６は、コンピュータ１とオシロスコープ５を接続し、情報を送受信するケーブルである。
タグ８は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラに判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
【００２０】
図２は図１のプローブ４を拡大したものであり、四角柱のキャップ１１と、プローブ用ＡＲタグ１２とスポンジ１３とを主要な構成要素とする。
四角柱のキャップ１１は、タグ１２を４面に取り付けたものであり、プローブ４に取り付け・取り外しが可能である。
スポンジ１３は、任意の太さ・形状のプローブ４にもタグ１２の取り付けが可能なように四角柱のキャップ１１に設けられた貫通孔の内周面に取り付けられている。
【００２１】
図３は観測波形を投影した時の図であり、波形表示１４と、誤作動防止タグ１５と、投影図拡大タグ１６と、波形振幅拡大タグ１７と、波形振幅縮小タグ１８と、波形表示周期縮小タグ１９と、波形表示周期拡大タグ２０とを主要な構成要素とする。タグ１５〜２０は、プロジェクター２によって波形２１〜２４のそれぞれに投影される。
波形表示１４は、プローブ４からの情報をオシロスコープ５からコンピュータ１へ送信し、プロジェクター２から投影した波形である。
タグ１５〜２０に指を重ねることでタグの一部を歪ませる事で、カメラ３に撮影された映像がタグとして認識されなくなることを利用して表示方法を切り替える。誤作動防止タグ１５は、このタグ１５と他のタグ１６〜２０の一つを同時に指で隠すと動作する操作スイッチとしての役割を持つ。投影図拡大タグ１６は、投影図１０全体を２倍に拡大するスイッチである。
波形表示振幅拡大タグ１７は、波形表示１４の振幅を拡大するスイッチである。
波形表示振幅縮小タグ１８は、波形表示１４の振幅を縮小するスイッチである。
波形表示縮小タグ１９は、波形表示１４の時間軸を縮小するスイッチである。
波形の表示周期の拡大タグ２０は、波形表示１４の時間軸を拡大するスイッチである。
【００２２】
図４は観測波形を複数投影した時の図であり、プローブの波形２１〜２４と、プローブのタグ２５〜２８と、プローブ２９〜３２とを主要な構成要素とする。
プローブの波形２１と、プローブのタグ２５と、プローブ２９とが組となっており、プローブ２９で読み取った波形とプローブのタグ２５によって得た位置情報を基にプローブの波形２１を表示する。
同様にプローブの波形２２と、タグ２６と、プローブ３０がと組をなし、波形２３、タグ２７、プローブ３１が組をなし、波形２４、タグ２８、プローブ３２が組をなしている。
図５は、ＡＲタグ３３、３４の座標変換を説明するための図面である。
ＡＲタグ３３は、四角形状パターンのタグの一例を示すものである。
ＡＲタグ３４は、カメラ３でＡＲタグ３３を実際に撮影し、撮影された画像が平行四辺形形状になっていた場合を想定している。
【００２３】
基板用ＡＲタグ８は、図６に示すような、２色の図形が印刷されたものである。基板は大きさや位置、向きといった情報を必要とするため最低３つ以上のＡＲタグ８を必要とする。そのため図１では、基板の４隅のうち３箇所に設置する。またＡＲタグ８は、接着剤で貼付けしてもよいが、マジックテープなどを用いて基板に貼付し基板から簡単に取り外しができるようにしてもよい。タグ８をたくさん取り付けてもよいが回路製作の邪魔になるので、位置情報が得られる範囲でなるべく少ない数（例えば３，４個）とするのがよい。
プローブ４には位置、傾きを測定するためタグのついたキャップ１１を取り付ける必要がある。キャップ１１の取り付け位置はなるべく作業の邪魔にならないようにプローブの根元部分にし、四角柱（図１参照）や五角柱といった多角柱のキャップの周りにタグを取り付けてほとんどの位置からタグを認識できるようにする。
【００２４】
カメラ３は、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ８を撮影し、その情報を基にコンピュータ１で回路の基板やプローブの位置、傾きなどの座標を測定する。また、カメラ３の位置はなるべく動かさずにして使用するためカメラを固定する台も必要である。図１では支持柱３５によりカメラ３を固定している。
回路基板９やプローブの位置や傾きを測定するにはカメラ３で撮影した画像からタグ上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してタグを特定する。特定することで撮影された映像からタグ８の座標をコンピュータ１で測定する。特定されたタグと撮影したタグ８を比較することで位置と傾きを測定できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン３３のタグが、カメラ３で撮影された画像では図５（Ｂ）のように平行四辺形形状３４になっていた場合を想定する。その場合には図５（Ａ）の座標が図５（Ｂ）のように斜めになっていることがわかり、そこからタグの位置と傾きが測定できる。
【００２５】
測定した波形や回路の基板などの位置や傾きといった情報がコンピュータ１に取り込まれオシロスコープ５の波形を表示するための情報処理を専用プログラムにより行う。オシロスコープ５で取得した波形情報は、シリアルケーブル７を使ってコンピュータ１に取り込む。ここで、オシロスコープ５とコンピュータ１が一体となった装置を使用すると測定した波形のデータが直接メモリに保存されるため、そのデータを呼び出して使用するようにしてもよい。
プロジェクター２はコンピュータ処理した波形を投影するものであり、コンピュータ１との接続はD-Sub１５ピンのケーブルを使用する。プロジェクター２と取得した波形データをもとに図３のような投影するための図を作成する。また、プローブ用ＡＲタグ１２や基板用ＡＲタグ８による位置情報より各投影図１０の位置などを設定する。実際の投影図１０は図４のようになる。符号２１，２５，２９が第１のプローブ、符号２２，２６，３０が第２のプローブ、符号２３，２７，３１が第３のプローブ、符号２４，２８，３２が第４のプローブとそれぞれ組になっている。図のように波形をそれぞれのプローブを追従し、測定対象に対して近い位置に投影する。プロジェクター２を支持柱３５に固定し、投影するスクリーンは作業台６を用いる。波形を複数表示するために作業台全体にプロジェクター２を映し、映した一部を使用して波形を投影する。コンピュータ１の専用プログラムにより、プローブ２９〜３２から取得した波形情報を処理させ、プロジェクター２により４つの投影図１０を作業台上に同時に投影する。このようにすることで１台のプロジェクターで、プローブと同じ数の波形を表示することができる。つまり、プローブ４の数の増減にあわせて、それぞれの波形をプローブ４の近くに表示することが可能である。また、投影図１０の中にもタグ１５〜２０を含めるとカメラ３でそのタグを認識することができる（図３）。各タグは少しでも隠れたり歪んだりすると認識されなくなる。このことを利用して指で投影されたタグを隠し、歪ませると認識されなくなり認識されなくなると動作するという機能を専用プログラムに盛り込み、ソフトウェアによる操作スイッチとして使用する。本実施例では、タグ１つだけでは誤作動があるのでタグを２つ以上隠さないと動作しないように設計すると誤作動を防ぐようにしている。図３に示すように誤動作防止タグ１５を設け、このタグ１５と他のタグ１６〜２０のいずれか一つを同時に指で隠すと動作するように設計を行うとスイッチとして動作することが可能である。
【００２６】
［使用方法］
実施例１の波形等観測システムは、次に述べる手順で使用される。
ユーザーは、コンピュータ１とオシロスコープ２、プロジェクター５を起動のうえでプローブ４を回路基板９に接続する操作を行うと、コンピュータ１で実行されている専用プログラムがカメラ３によって撮影された画像から基板用ＡＲタグ８上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合して基板用ＡＲタグ８を特定する。これにより、専用プログラムは、撮影された映像からタグ８の座標を測定し位置情報を取得する。特定されたタグと撮影したタグ８を比較することで回路基板９の位置と傾きを認識できる。例えば図５（Ａ）のように四角形状のパターン３３のタグが、カメラ３で撮影された画像では図５（Ｂ）のような平行四辺形形状３４になっていた場合、回路基板９が斜めに撮影されていることが認識できる。専用プログラムは、認識した回路基板９の位置と傾きに基づき、プロジェクター２による投影位置を自動調整する。
続いて、専用プログラムは、カメラ３によって撮影された画像からプローブ用ＡＲタグ２５〜２８上の２色のパターンを認識し、予め登録しておいたタグのパターン形状と照合してプローブ用ＡＲタグ２５〜２８を特定する。専用プログラムは、プローブ用ＡＲタグ２５〜２８の位置情報に基づき、投影図１０中に表示される波形２１〜２４の配置を決定する。
プロジェクター２は、コンピュータ１から送信された投影位置調整済みの投影情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。この投影中も、カメラ３によりプローブ用ＡＲタグ２５〜２８の撮影は行われており、プローブ４によって測定された波形の投影図は、ほぼリアルタイムでそのプローブ４を追従し近い位置に投影される。これにより、ユーザーは、測定している波形を見ると同時に対象物も見ることができる。
【００２７】
波形表示１４と、誤作動防止タグ１５と、投影図拡大タグ１６と、波形振幅拡大タグ１７と、波形振幅縮小タグ１８と、波形表示周期縮小タグ１９と、波形表示周期縮大タグ２０も投影する。ユーザーは、タグ１５〜２０に指を重ねることで、投影された波形の拡大縮小、あるいは周期の変更などをおこなうことができる。 以上に説明した実施例１のシステムによれば、プローブを複数用いる場合であっても、ユーザーが回路基板上の測定位置を直観的に確認し、同時に複数の波形を基板上で観測できるシステムを提供することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、設備がない場所での工学教育用の波形等観測システムに関する。小中学校や普通高校においては、オシロスコープ等の設備が備えられていないことが多い。しかし、本実施例のシステムを用いれば、オシロスコープ等の設備がない環境でも、パソコンとＵＳＢカメラさえあればオシロスコープを用いたバーチャル教育を実践することが可能である。パソコン以外の設備がない発展途上国においても、バーチャル教育を実践可能である。
【００２９】
［システム構成］
本実施例の波形等観測システムは、液晶ディスプレイ等の表示装置およびマウス・キーボード等の入力装置を備えるコンピュータ１と、カメラ３と、作業台（スクリーン）６と、タグ８と、回路基板９とを主要な構成要素とする。本実施例では、実施例１と異なり、オシロスコープとプロジェクターは不要である。
【００３０】
コンピュータ１は、カメラ３と接続されており、カメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理を行い実施例１の波形２１〜２４と同様な波形をコンピュータ１の画面に出力する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ１２を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、その位置情報を得るためのタグ１２の付いた模型を用いる。
【００３１】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台である。作業台６には支持柱３５が設けられており、カメラ３が固定される。
タグ８は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラ３に判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
コンピュータ１は、回路基板９の各位置の波形を予め複数のパターン、イメージファイルとしてハードディスク（記憶装置）に記憶している。コンピュータ１は、実施例１と同様、カメラ３による映像から回路基板９やプローブ４の位置、傾きなどの座標を測定する。測定した相対位置情報に基づき、プローブ４と回路基板９の相対位置情報を算出する。そして、予め作成した相対位置情報と波形イメージファイルの対応表に基づきコンピュータ１の画面に基板と波形の合成イメージ（図４参照）を表示する。この際、操作用ボタン（例えば、波形振幅を拡大縮小するボタン、波形表示周期を拡大縮小するボタン）を含むグラフィカルユーザーインターフェースを表示させるようにしてもよい。
【００３２】
［使用方法］
実験指導者（教員）は、まず、画面に表示する波形画像として、複数の波形パターンを予めイメージファイルとしてコンピュータ１のハードディスクに記憶しておく。そして、タグ８が付いた基板とタグ１２が付いたプローブ（模型でよい）を生徒に配布する。生徒が使用するプローブ４にはオシロスコープが接続されていない。しかし、本実施例ではコンピュータ１の画面にオシロスコープの表示と同様の波形を表示させることで代用する。具体的には、プローブ４のタグ８の位置および姿勢をＵＳＢカメラ３で撮影してプローブ４と回路基板９の相対位置情報を取得し、予め作成したプローブ４および回路基板９の相対位置情報と波形イメージファイルの対応表に基づきコンピュータ１の画面に基板と波形の合成イメージ（図４参照）を表示する。このように、本実施例によれば、プローブの設置位置に応じた波形の合成イメージをパソコンに出力することができるので、オシロスコープやプロジェクター２が無い環境下でも、オシロスコープを用いたバーチャル教育を実践することが可能となる。また、正解と間違いを含む波形出力を画面上に複数表示させ、生徒に正解を選択させる問題演習を行ってもよい。
【実施例３】
【００３３】
実施例３は、コンピュータ上での回路製作の補助教材として使用することも可能である、e-Learning用の波形等観測システムに関する。図７に示す本実施例のシステムでは、コンピュータ上で回路をレイアウトし、プロジェクターにて作製したレイアウトの波形図を投影し、投影された波形図と実際に作製した電子回路の波形図が一致するかを判定する。また、ＵＳＢカメラはタグを認識するだけのものではなく、実験状況を撮影することも可能である。実際の工学実験では観測したデータしか残さないことが多いが、本実施例のシステムではＵＳＢカメラを使って作成した回路を画像データとして残すことができる。回路だけでなく、プローブでどの位置を測定しているのかもデータに残すことができ、レポートなどで回路製作のプロセスについての評価をすることもできる。また、波形を表示するだけでなく測定した場所の電圧や周波数の値、演算した結果を投影してＵＳＢカメラで撮影することで各種データを残すことができる。波形などを投影している映像を録画するなどして保存し、それを次のクラスや次の年度の際に再生することで、それを見た他の生徒（後輩）も電気回路を直感的に勉強することができる。
なお、本実施例の波形等観測システムは、プロジェクターが曲面や球面にも投影することができることを利用して球体に地球や月、火星といった惑星を投影し、タグを付けたペンなどで場所を示すとその惑星の場所の詳細が表示されるという教材にも応用できる。
【００３４】
［システム構成］
本実施例の波形等観測システムは、コンピュータ１と、プロジェクター２と、カメラ３と、プローブ４と、オシロスコープ５と、作業台（スクリーン）６と、タグ１２と、回路基板９とを主要な構成要素とする。
【００３５】
コンピュータ１は、カメラ３と接続されており、カメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後プロジェクター２に送信する。
プロジェクター２は、コンピュータ１で処理された情報を受信し、作業台（スクリーン）６に投影する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、回路基板９やプローブ４に取り付けられたタグ１２を撮影し、コンピュータ１に送信する。
プローブ４は、オシロスコープ５と接続されており、測定対象に取り付けることで測定した情報をオシロスコープ５に送信する。また、プローブ４には、その位置情報を得るために、四角柱のキャップ１１が取り付けられている。
オシロスコープ５は、プローブ４によって測定した回路による信号波形を受信し、その情報を処理してコンピュータ１に送信する。
【００３６】
作業台（スクリーン）６は、回路基板９をずれないように固定する台であり、またプロジェクター２から投影されるスクリーンとなる。作業台６には支持柱３５が設けられており、プロジェクター２およびカメラ３が固定される。
タグ１２は、プローブ４や回路基板９にマジックテープを用いて取り付けられており、カメラ３に判別させる。
回路基板９は、測定用の回路であり、タグ８が隅に取り付けられている。
【００３７】
コンピュータ１は、ユーザーによって入力された回路設計情報と、その回路基板における各位置の波形の回路シミュレータによる解析と、実施例１と同様にカメラ３による映像から回路基板９やプローブ４の位置、傾きなどの座標情報を照合させる。プロジェクター２により回路基板９上に回路設計情報図を投影する。
【００３８】
［使用方法］
実験指導者（教員）は、複数の回路設計情報パターン、およびその回路基板９における各位置の波形を回路シミュレータにより解析しコンピュータ１のハードディスクに記憶しておく。そして、生徒はプロジェクター２によって回路基板９上に投影された回路設計情報図をもとに回路を作成する。次に配線した回路基板９の測定したい部分にプローブ４を接続させることによってオシロスコープ５で各波形を計測する。その際、コンピュータ１はカメラ３による映像から回路基板９とプローブ４の座標情報を取得し、その位置にあるべきデータ（シミュレータによる理想波形）と、計測波形を画像処理により照合させ、一致度を判定する。この際、理想波形と計測波形の一致度が予め設定した許容値以内である場合には合格と判定し合格を示す画像を選択し、許容値を超える場合には不合格と判定し不合格を示す画像を選択する。プロジェクター２を用いて双方の波形および判定結果４４を投影することにより、生徒が正しい電子回路を設計するためのサポートをすることができる。
【実施例４】
【００３９】
実施例４は、物理量測定用の波形等観測システムに関する。本実施例で、物理量とは電気、電磁気、熱、電磁波（電波、光、放射線等含む）などの目には見えない物理量のことを指す。以下では、放射線を扱った実験の際に、実験装置内でタグを取り付けた棒などで示した場所の放射線の汚染度などを視覚的にわかるように表示する場合の例を説明する。
【００４０】
［システム構成］
図８は実施例４の物理測定用システムの構成を示している。本実施例のシステムは、計測データを数値計算する為のコンピュータ１と、放射線量計測器３６と、映像を取得するためのカメラ３と、作業台６と、計数管３７と、計数管３７の位置を認識するための検出用タグ３８と、放射性物質３９と、基準座標を設定するためのとなる基準座標タグ４０と、遮蔽物４１を主要な構成要素とする。
【００４１】
コンピュータ１は、本体に接続された放射線量計測器３６とカメラ３からの情報を受信し、専用プログラムによる情報処理をした後、画面に表示する。
放射線量計測器３６は、Health Physics Instruments社のSURVEY METER, CYPHER MODEL 5000を用いた。放射線量計測器３６は、放射能の強弱を放射線の量として数値で表示することができ、計測した放射線の量をコンピュータ１に送信する。
カメラ３は３０万画素程度以上の画素数を持つＵＳＢカメラを用い、計数管の位置を認識するための検出用タグ３８と基準座標タグ４０を撮影し、コンピュータ１に送信する。
作業台６は、放射性物質３９と、遮蔽物４１を設置する台である。作業台６には、基準座標タグ４０がずれないように固定されている。
計数管３７は、放射線量計測器３６の放射線検出部である。
計数管の位置を認識するための検出用タグ３８は、計数管３７に取り付けられカメラ３により計数管３７の位置をコンピュータ１に識別させるためのものである。
放射性物質３９は、放射能を持つ物質であり、Co６０ガンマ線源を用いた。
遮蔽物４１は、鉛を用いた。
基準座標タグ４０は、カメラ３で撮影し、コンピュータ１に判別させることにより、メッシュ線を画面に表示する際の基準座標を設定可能とするためのものである。
【００４２】
コンピュータ１は、カメラ３による検出用タグ３８とタグ４０の位置情報と放射線量計測器３６により取得した計測データを受信する。コンピュータ１は、カメラ３による検出用タグ３８と４０の位置情報から、検出用タグ３８とタグ４０との距離を計算し計数管３７の位置情報を取得する。また、放射線量計測器３６による放射能の強弱を放射線の量として数値化した情報をメッシュ線で結んだ３次元グラフを作成する。上述した２つの情報とカメラ３からの映像を照合させリアルタイムで画面に表示（図１０参照）する。既存の放射線検出器を使用して放射線検出などの実験を行う場合、放射線の検出量を、放射線を検出した際に発生させる音や、時間ごとの放射線の本数などの数値情報だけで認識する必要があり、上記のように、位置情報と計測データを関連づけて認識する事が困難である。このシステムにより、どの位置においてどの程度の計測データを取得したか直観的に理解できるように３Ｄ表示することが出来る。
【００４３】
［使用方法］
実験者は、まずコンピュータ１と、放射線量計測器３６と、カメラ３を起動する。そして、コンピュータ１の画面にメッシュ線と放射性物質３９が表示（図９を参照）されていることを確認する。次に、実験者は計数管３７を対象物に近づける。計数管３７を近づけると、計数管３７で検出された放射線量が放射線量計測器３６を通してコンピュータ１に送信される。コンピュータ１は、放射線量の密度に対応するメッシュ線をリアルタイムで作成し画面に表示させる（図１０を参照）。実験者は、山の高さにより放射能の強弱を直感的に理解することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ コンピュータ
２ プロジェクター
３ カメラ
４ プローブ
５ オシロスコープ
６ 作業台（スクリーン）
７ ＵＳＢケーブル
８ 基板用ＡＲタグ
９ 回路基板
１０ 投影図
１１ キャップ
１２ プローブ用ＡＲタグ
１３ スポンジ
１４ 波形表示
１５ 誤作動防止タグ
１６ 投影図拡大タグ
１７ 波形振幅拡大タグ
１８ 波形振幅縮小タグ
１９ 波形表示周期縮小タグ
２０ 波形表示周期拡大タグ
２１ 第１のプローブの波形
２２ 第２のプローブの波形
２３ 第３のプローブの波形
２４ 第４のプローブの波形
２５ 第１のプローグのＡＲタグ
２６ 第２のプローグのＡＲタグ
２７ 第３のプローグのＡＲタグ
２８ 第４のプローグのＡＲタグ
２９ 第１のプローブ
３０ 第２のプローブ
３１ 第３のプローブ
３２ 第４のプローブ
３３ ＡＲタグ
３４ カメラで撮影したＡＲタグ
３５ 支持柱
３６ 放射線量計測器
３７ 計数管
３８ 検出用タグ
３９ 放射性物質
４０ 基準座標タグ
４１ 遮蔽物
４２ 計測波形
４３ 理想波形
４４ 判定結果
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、
電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、
複数のプローブによって測定された波形を表示するオシロスコープと、
各プローブに取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、
作業領域に波形画像を投影するためのプロジェクターと、
カメラ、オシロスコープおよびプロジェクターと接続されたコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
オシロスコープから取得した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定し記憶装置に記憶する手段と、
設定した投影座標に基づきプロジェクターに波形画像を投影させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項２】
コンピュータが、波形画像を拡大または縮小する操作スイッチとしてのＡＲタグをプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする請求項１の波形等観測システム。
【請求項３】
コンピュータが、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、
設定した投影座標に基づきプロジェクターに、波形画像情報を投影させる手段と、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報とオシロスコープから取得した波形画像情報とが実質的に一致するかを判定し、判定結果をプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする請求項１または２の波形等観測システム。
【請求項４】
電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、
電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、
プローブ様部材と、
プローブ様部材に取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、
カメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブ様部材の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブ様部材のプローブ座標情報に基づき当該プローブ様部材の近傍に投影座標を設定する手段と、
設定した投影座標に基づき表示装置に作業領域画像に波形画像を重畳した合成画像を表示させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項５】
物理量検出部を有する物理量計測器と、
物理量検出部に取りつけるための検出用ＡＲタグと、
作業領域に設置される基準座標タグと、
基準座標タグおよび検出対象部材を含む作業領域を撮影するカメラと、
物理量計測器およびカメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基準座標タグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から検出用ＡＲタグを認識し、物理量検出部の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
予め記憶装置に記憶したメッシュ線情報を付加した作業領域画像を表示装置に表示させる手段と、
物理量計測が検出した物理量とその高さが対応するように描画したメッシュ線の画像を、物理量検出部の座標に基づき作業領域画像に重畳した合成画像を表示装置に表示させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項６】
物理量計測器が、放射線量計測器であることを特徴とする請求項５の波形等観測システム。
【請求項１】
電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、
電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、
複数のプローブによって測定された波形を表示するオシロスコープと、
各プローブに取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、
作業領域に波形画像を投影するためのプロジェクターと、
カメラ、オシロスコープおよびプロジェクターと接続されたコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
オシロスコープから取得した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定し記憶装置に記憶する手段と、
設定した投影座標に基づきプロジェクターに波形画像を投影させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項２】
コンピュータが、波形画像を拡大または縮小する操作スイッチとしてのＡＲタグをプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする請求項１の波形等観測システム。
【請求項３】
コンピュータが、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブのプローブ座標情報に基づき当該プローブの近傍に投影座標を設定する手段と、
設定した投影座標に基づきプロジェクターに、波形画像情報を投影させる手段と、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報とオシロスコープから取得した波形画像情報とが実質的に一致するかを判定し、判定結果をプロジェクターに投影させる手段を備えることを特徴とする請求項１または２の波形等観測システム。
【請求項４】
電子回路基板に取りつけるための複数の基板用ＡＲタグと、
電子回路基板を含む作業領域を撮影するカメラと、
プローブ様部材と、
プローブ様部材に取りつけるための複数のプローブ用ＡＲタグと、
カメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基板用ＡＲタグを認識し、基板座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からプローブ用ＡＲタグを認識し、プローブ様部材の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
予め記憶装置に記憶した波形画像情報について、それと対応するプローブ様部材のプローブ座標情報に基づき当該プローブ様部材の近傍に投影座標を設定する手段と、
設定した投影座標に基づき表示装置に作業領域画像に波形画像を重畳した合成画像を表示させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項５】
物理量検出部を有する物理量計測器と、
物理量検出部に取りつけるための検出用ＡＲタグと、
作業領域に設置される基準座標タグと、
基準座標タグおよび検出対象部材を含む作業領域を撮影するカメラと、
物理量計測器およびカメラと接続され、表示装置および入力装置を有するコンピュータと、を備えた波形等観測システムであって、
コンピュータが、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基準座標タグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から検出用ＡＲタグを認識し、物理量検出部の座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
予め記憶装置に記憶したメッシュ線情報を付加した作業領域画像を表示装置に表示させる手段と、
物理量計測が検出した物理量とその高さが対応するように描画したメッシュ線の画像を、物理量検出部の座標に基づき作業領域画像に重畳した合成画像を表示装置に表示させる手段と、
を備えることを特徴とする波形等観測システム。
【請求項６】
物理量計測器が、放射線量計測器であることを特徴とする請求項５の波形等観測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２０４７７（Ｐ２０１２−２２０４７７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０２８８（Ｐ２０１１−９０２８８）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【特許番号】特許第４９０８６４２号（Ｐ４９０８６４２）
【特許公報発行日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【出願人】（７１１００３５９８）
【出願人】（７１１００３６０２）
【出願人】（５１１０９４６３５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【特許番号】特許第４９０８６４２号（Ｐ４９０８６４２）
【特許公報発行日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【出願人】（７１１００３５９８）
【出願人】（７１１００３６０２）
【出願人】（５１１０９４６３５）
【Ｆターム（参考）】
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