光学测量设备的制作方法

1.本发明涉及一种通过将测量光投射到测量区域来测量测量对象物的光学测量设备。


背景技术：

2.例如，日本特开2012-7898号公报公开了一种从光源照射的光照射到层压基板的周缘上方的图像传感器，并且通过将基板边缘的图像投影到图像传感器，可以检测两个基板的位置偏移。在图像传感器侧设置有远心透镜，并且将基板边缘的图像由所述远心透镜投影到图像传感器。


技术实现要素：

3.注意，除了工件几何形状的测量之外，通过从光源到测量区域将测量光照射在工件上而在成像面上成像工件图像的光学测量设备可用于确定工件位置、对准测量等。
4.在这种情况下，相对于基准面，当光轴不水平和竖直时，在工件沿光轴方向移动时，工件在工件的偏移位置被成像在成像面上，使得测量精度下降。因此，在上述光学测量设备中，期望考虑光轴调节的结构。
5.考虑到光轴调节的容易性，光学系统的良好的可访问性是重要的，因此为了优先考虑这种良好的可访问性，首先光学系统安装到与壳体不同的不同单元，并且发光元件或成像元件也安装在所述不同单元中，并且在该安装结构中，通过调节和固定光学系统、发光元件、成像元件等的位置或倾斜度可以进行光轴调节。
6.然而，由于在光学系统和成像元件的安装状态下，不同单元被放置和组装在壳体内，测量精度容易劣化，并且将不同单元放置在壳体内之后，难以从外部调节成像元件的位置或倾斜度。
7.考虑到上述情况做出本发明。目的是提供一种通过相对于基准面进行光轴调节而获得高测量精度的光学测量设备。
8.为了实现上述目的，在第一公开中，通过将测量光投射到测量区域来测量工件的光学测量设备包括：光投射单元，其朝向测量区域投射平行光；光接收单元，其与所述光投射单元侧相对放置并接收经过所述测量区域的平行光，并产生放置在所述测量区域中的测量对象物的图像；和尺寸测量部件，其基于所述光接收单元中产生的图像对所述测量对象物进行尺寸测量。光学测量设备的光接收单元包括：光接收侧远心透镜，其中经过所述测量区域的平行光入射到所述光接收侧远心透镜；二维成像元件，其接收经过所述光接收侧远心透镜的光，并拍摄所述测量区域中的所述测量对象物的图像，用以产生所述测量区域中的所述测量对象物的图像；箱形的光接收壳体，其一个侧面上形成有导入开口并容纳所述二维成像元件，在不同于所述一个侧面的外面上设置有放置时作为基准的基准面和经由所述基准面进行放置的壳体安装孔，并且所述光接收侧远心透镜安装在所述光接收壳体上；成像元件保持件，其保持以所述二维成像元件的位置和姿势相对于所述光接收壳体的与所
述一个侧面相对的内面可调节的方式安装的所述二维成像元件；以及盖，其覆盖(关闭)所述导入开口。
9.在该结构中，通过将测量区域放置在光投射单元和光接收单元之间，从光投射单元投射到测量区域的平行光经过测量区域并入射到光接收单元的光接收侧远心透镜。入射到光接收侧远心透镜的平行光被二维成像元件的成像面接收。此时，当工件配置在测量区域中时，在二维成像元件的成像面上拍摄工件的图像，这样，可以测量工件的形状或每个部分的尺寸。
10.进一步地，光接收壳体为箱形，其中导入开口形成在一个侧面上，并且在与所述一个侧面不同的外面上设置有当放置时作为基准的基准面和用于经由基准面放置的壳体安装孔。在该箱形光接收壳体中，安装有光接收侧远心透镜。并且，在光接收壳体的与所述一个侧面相对的内面上设置有保持二维成像元件的成像元件保持件，并且二维成像元件被安装成能够调节其位置和姿势。即，在箱形高刚性光接收壳体中，基准面或壳体安装孔设置在与形成有导入开口的所述一个侧面不同的外面上，并且在这种光接收壳体中，安装有光接收侧远心透镜。并且，二维成像元件以位置和姿势可调节的方式安装在与所述一个侧面相对的内面上。这样，光接收侧远心透镜相对于光接收壳体高精度地定位，从而获得高测量精度，能够容易地进行二维成像元件相对于基准面的光轴调节。
11.在第二公开中，二维成像元件经由能够调节二维成像元件和成像元件保持件的位置和姿势的调节机构安装在光接收壳体的内面上。调节机构具有固定工具，固定工具可以在二维成像元件固定到光接收壳体的固定状态和二维成像元件能够相对于光接收壳体位移的非固定状态之间切换。用于从光接收壳体的外部访问调节机构的固定工具的第一访问开口形成在光接收壳体中的与形成导入开口的面不同的面上。这样，在放置光接收壳体的状态下，当二维成像元件的光轴偏移时，通过从设置于光接收壳体中的第一访问开口访问调节机构的固定工具能够操作固定工具。通过操作固定工具，二维成像元件相对于光接收壳体切换到未固定状态，并且二维成像元件可以位移。这样，可以调节二维成像元件的光轴。在调节之后，通过操作固定工具，二维成像元件可以相对于光接收壳体处于固定状态。即，除了用于将成像元件保持件在保持二维成像元件的状态下插入光接收壳体的内部的导入开口以外，还形成有第一访问开口，因此容易地进行处于壳体内部放置状态的二维成像元件的光轴调节。
12.在第三公开中，从与二维成像元件的成像面大致正交的方向可访问固定工具地形成第一访问开口。这样，与从平行于二维成像元件的成像面的一侧访问固定工具的情况相比，容易将二维成像元件固定到光接收壳体。
13.在第四公开中，设置有以光投射单元和光接收单元彼此面对的方式可拆卸地固定光投射壳体和光接收壳体的固定构件。在固定构件中，在与固定到固定构件的光接收壳体中形成的第一访问开口对应的位置处形成有与第一访问开口连通的贯通孔。通过这样的结构，在保持光投射壳体和光接收壳体固定到固定构件的位置的同时，通过从固定构件的贯通孔和光接收壳体的访问开口访问调节机构的固定构件，可以容易地操作固定工具。
14.在第五公开中，光接收壳体还包括位于光接收壳体的前面并且接收经过测量区域到内部的平行光的接收窗，并且光接收侧远心透镜安装在光接收窗中。即，由于光接收侧远心透镜是箱形光接收壳体的一部分并且被安装到高刚性光接收窗，所以可以获得高测量精
度。
15.在第六公开中，由于安装光接收侧远心透镜的第一座形成在光接收壳体中，因此光接收侧远心透镜能够直接安装到光接收壳体，并且能够增强光接收侧远心透镜的相对于光接收壳体的定位精度。
16.在第七公开中，由于设置有沿压向第一座的方向对光接收侧远心透镜施力的透镜施力构件，所以光接收侧远心透镜容易精确地固定到光接收壳体的预定位置。因此，几乎不发生组装误差。
17.在第八公开中，在光接收壳体中，还安装有反射器，反射器用于使经过光接收侧远心透镜的光返回并将光引导到二维成像元件，并且光接收侧远心透镜和反射器均固定地安装到光接收壳体。通过由反射器使光返回，可以使光学测量设备的整体尺寸紧凑。另外，通过将光接收侧远心透镜和反射器两者固定地安装到箱形高刚性光接收壳体，即使光学测量设备紧凑，也可以获得高测量精度。
18.在第九公开中，在光接收壳体中，由于形成有用于安装以使经过光接收侧远心透镜的光返回并将光引导到二维成像元件的反射器的第二座，所以反射器可以直接安装到光接收壳体，并且可以增强反射器的相对于光接收壳体的定位精度。
19.在第十公开中，由于设置有在将反射器压向第二座的方向上施力的反射器施力构件，所以反射器容易被精确地固定到光接收壳体的预定位置，并且几乎不发生组装误差。
20.在第十一公开中，在光接收壳体中，在不同于形成有导入开口的面的面上，形成嵌合反射器的反射器安装孔，第二座由从反射器安装孔的内周面径向向内突出的突出部构成，并且从光接收壳体的外部覆盖反射器安装孔的盖安装在光接收壳体中。
21.利用这样的结构，通过将反射器嵌合到反射器安装孔中，可以通过第二座定位。在这种状态下，当盖安装到接收壳体时，反射器安装孔被覆盖，从而增强了防水性和防尘性，并且防止了反射器掉落。此外，由于第二座被构造在具有预定面积的面上，所以可以将反射器固定在该面上，并且可以增强定位精度。
22.在第十二公开中，成像元件保持件具有配置在反射器和二维成像元件之间的光接收侧透镜单元，反射器反射的光入射到光接收侧透镜单元中并且入射光发射到二维成像元件，并且光接收侧远心透镜和光接收侧透镜单元形成两侧远心光学系统。这样，可以提高位置或角度的均一性，并且可以改善测量再现性。
23.在第十三公开中，光学测量设备包括：光投射单元，其朝向测量区域投射平行光；光接收单元，其与所述光投射单元相对放置，接收经过所述测量区域的所述平行光，并产生放置在所述测量区域中的测量对象物的图像；和尺寸测量部件，其基于所述光接收单元中产生的图像对所述测量对象物进行尺寸测量。所述光投射单元包括：光源，其产生投射到所述测量区域的所述测量光；光投射侧远心透镜，通过所述光源产生的所述测量光入射到所述光投射侧远心透镜，并且所述测量光在所述光投射侧远心透镜中被转换为指向所述测量区域的所述平行光；箱形的光投射壳体，其中一个侧面形成有导入开口并容纳所述光源，在不同于所述一个侧面的外面上设置有放置时作为基准的基准面和经由所述基准面进行放置的壳体安装孔，并且所述光投射侧远心透镜安装在所述光投射壳体上；光源保持件，其保持以所述光源的位置和姿势相对于所述光投射壳体的与所述一个侧面相对的内面可调节的方式安装的所述光源；以及盖，其关闭所述导入开口。这样，光投射侧也类似于光接收侧，
使得通过高精度地定位光投射侧远心透镜获得高测量精度，并且能够容易地进行光源相对于基准面的位置和姿势的调节。
24.在第十四公开中，光源经由能够调节光源的位置和姿势的光源保持件安装在光投射壳体的内面上，并且用于从光投射壳体的外部访问光源保持件的第二访问开口形成在光投射壳体中的与形成有导入开口的面不同的面上。即，在光投射壳体中，通过在与形成有导入开口的面不同的面上形成第二访问开口，在光源保持件放置在壳体内部的状态下，可以容易地进行光源的位置和姿势的调节。
25.在第十五公开中，光投射壳体还包括位于光投射壳体的前面并使朝向测量区域投射的平行光经过的光投射窗，并且光投射侧远心透镜安装在光投射窗中。即，由于光投射侧远心透镜是箱形光投射壳体的一部分，并且安装到高刚性光投射窗，所以可以获得高测量精度。
26.在第十六公开中，用于安装光投射侧远心透镜的第三座形成在光投射壳体中。通过在光投射壳体中形成第三座，在光投射壳体中不需要用于安装光投射侧远心透镜的贯通孔，从而增强了防水性和防尘性。
27.在第十七公开中，设置有在压向第三座的方向上对光投射侧远心透镜施力的透镜施力构件。这样，光投射侧远心透镜容易可靠地固定在光投射壳体的预定位置中，从而几乎不发生组装误差。
28.在第十八公开中，在光投射壳体中，还安装有用于使来自光源的测量光返回并将测量光引导到光投射侧远心透镜的反射器，并且光投射侧远心透镜和反射器均固定地安装到光投射壳体。这样，通过由反射器返回光，可以使光学测量设备的整体尺寸紧凑。另外，通过将光投射侧远心透镜和反射器两者固定地安装在高刚性箱形光投射壳体中，即使光学测量设备紧凑，也能够获得高测量精度。
29.在第十九公开中，在光投射壳体中，形成用于安装反射器的第四座，反射器用于使来自光源的测量光返回并将测量光引导到光投射侧远心透镜。这样，能够减少紧凑的光学测量设备中的反射器的组装误差。
30.[发明效果]
[0031]
如上所述，基准面或壳体安装孔设置在高刚性箱形光接收壳体的外面上，并且光接收侧远心透镜安装在高刚性光接收壳体中。而且，二维成像元件以位置和姿势可调节的方式安装。这样，光接收侧远心透镜高精度地定位，并且获得高测量精度，能够容易地进行二维成像元件相对于基准面的光轴调节。
附图说明
[0032]
图1是根据本发明的实施方式的光学测量设备的示意图。
[0033]
图2是示出通过将光投射单元和光接收单元固定到固定构件而使用光投射单元和光接收单元的实施方式的立体图。
[0034]
图3是示出通过将光投射单元和光接收单元固定到固定构件而使用光投射单元和光接收单元的实施方式的侧视图。
[0035]
图4是示出在不使用固定构件的状态下放置光投射单元和光接收单元的实施方式的立体图。
[0036]
图5是示出在不使用固定构件的状态下放置光投射单元和光接收单元的实施方式的侧视图。
[0037]
图6a是在通过将光投射单元和光接收单元固定到固定构件而使用光投射单元和光接收单元的情况下沿着光轴的竖直截面图。
[0038]
图6b是说明光像的位置或尺寸的图。
[0039]
图7是光接收单元的竖直截面图。
[0040]
图8a是与图7对应的图并示出移除远心透镜和光接收侧反射器的状态。
[0041]
图8b是说明光接收壳体的每个部分中的安装结构的示意图。
[0042]
图9是固定有二维成像元件的成像元件保持件的立体图。
[0043]
图10是成像元件保持件的分解立体图。
[0044]
图11a是从斜下方观察的固定在固定构件上的光投射单元和光接收单元的立体图，并且示出了光接收单元的盖打开的状态。
[0045]
图11b是与图11a对应的图并且示出了固定构件被移除并且光投射单元的侧面打开的状态。
[0046]
图11c是示出光投射单元的反射器安装部及其附近的立体图。
[0047]
图11d是示出光接收单元的光接收侧反射器安装座及其附近的立体图。
[0048]
图12是示出从斜下方观察的光接收单元的立体图。
[0049]
图13是图3所示的xiii-xiii线截面图。
[0050]
图14是在通过将光投射单元和光接收单元固定到固定构件而使用光投射单元和光接收单元的情况下的底面图。
具体实施方式
[0051]
下面，将参照附图说明本公开的实施方式。注意，优选实施方式的以下说明仅用于说明性的目的，并不旨在限制本发明的范围及其应用或使用。
[0052]
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学测量设备1的示意性结构。光学测量设备1是用于测量作为要被投射测量光的测量对象物的工件w的装置，并且设置有光投射单元10、光接收单元30、控制装置70、键盘80、鼠标81、显示装置82和存储装置83。另外，可编程控制器90连接到控制装置70。键盘80和鼠标81是操作部件的示例并且可以是例如触摸板式操作部件等。显示装置82例如由液晶显示器、有机el显示器等构成。存储装置83例如由硬盘装置、ssd(固态驱动器)等构成。可编程控制器90是外部控制器的示例，其接收从控制装置70输出的预定控制信号并且控制连接到外部的各种装备。
[0053]
光投射单元10设置有：光源11，其产生投射到配置有工件w的测量区域s的测量光；保持光源11的光源保持件12、散射部件13、光投射侧反射器14、光投射侧远心透镜15和光投射壳体20。
[0054]
光接收单元30设置有二维成像元件31、保持二维成像元件31的成像元件保持件37、光接收透镜33、光圈34、光接收侧反射器35、光接收侧远心透镜36、成像控制部39和光接收壳体40。成像控制部39可以设置在光接收单元30中，但也可以设置在光投射单元10中。
[0055]
光投射壳体20和光接收壳体40被构造成由高刚性金属材料制成的单个构件，并且成为各种定位基准的面、成为每个构件的安装基准的面或每个构件所接触的面等均由切削
加工制成，从而确保了高精度。成为各种定位基准的面、成为每个构件的安装基准的面或每个构件所接触的面等可以通过成型形成。
[0056]
另外，控制装置70设置有图像获取部71、dsp 72、cpu 73、存储器74和输入输出电路75。控制装置70可以由例如个人计算机等构成。在dsp72中进行了信号处理之后，在图像获取部71中获取的测量图像的数据被输出到cpu73。在cpu73中，提取测量图像的边缘，并且通过使用提取的边缘进行尺寸测量。测量图像的边缘提取处理可以使用以往公知的方法。例如两个边缘之间的距离等可以作为尺寸测量。存储器74包括ram和rom，并且用于存储对cpu73进行预定功能的程序，或者用于临时存储测量图像、测量结果。输入输出电路75向外部输出测量图像或测量结果、控制信号，并且是用于接收键盘80或鼠标81的控制状态的输入的电路。测量图像或测量结果可以从输入输出电路75输出到存储装置83。另外，控制信号可以从输入输出电路75输出到可编程控制器90。另外，测量图像或测量结果可以利用表示预定用户界面屏幕的数据输出并显示在显示装置82上。用户界面屏幕可以在cpu73中产生。
[0057]
(光学测量设备1的实施方式)
[0058]
图2和图3是将光投射单元10和光接收单元30共同固定到固定构件60而使用光投射单元10和光接收单元30的实施方式。固定构件60是构成光学测量设备1的一部分的构件，并且由在预定方向上拉长的金属板构成，具有高刚性。通过将光投射单元10安装在固定构件60的纵向一侧，并将光接收单元30安装在固定构件60的纵向另一侧来使用。固定构件60的形状不限于图中所示的形状，而是可以是例如中空构件。
[0059]
另一方面，图3和图5是不将光投射单元10和光接收单元30固定到固定构件60而使用光投射单元10和光接收单元30的实施方式。在该实施方式中，通过将光投射单元10和光接收单元30固定到位于进行测量的位置的各种构件(未示出)而使用光投射单元10和光接收单元30。
[0060]
在两个实施方式中，测量区域s形成在光投射单元10和光接收单元30之间。另外，光投射单元10和光接收单元30之间的距离(工作距离)在预先设定的距离内。
[0061]
另外，在实施方式的说明中，如图3和图5所示，光投射单元10和光接收单元30在水平方向上分开，并且两个单元10、30的光轴沿水平方向延伸。另外，将说明两者一致的情况。两个单元10、30可以以光轴倾斜地延伸的方式配置，或者两个单元10、30可以以光轴沿竖直方向延伸的方式配置。即，当两个单元10、30相互面对时，可以配置成倾斜方向或竖直方向。
[0062]
(光投射单元10的结构)
[0063]
如图6a所示，光投射单元10的光源11由例如ingan绿色led等的发光二极管等构成，并且安装在基板11a上。由微型计算机等构成的成像控制部39(示于图1)连接到基板11a，并且通过该成像控制部39控制光源11。例如，当成像间隔为几毫秒到几十毫秒，并且每次成像的曝光时间小于1毫秒时，依据成像间隔或曝光时间，光源11通过成像控制部39进行脉冲点亮控制。例如，当每次成像的曝光时间为100微秒时，光学测量设备1可以在不停止高速输送工件的情况下进行测量，并且由于光源11依据成像间隔或曝光时间进行脉冲点亮控制，所以可以抑制光源11的发热。
[0064]
基板11a固定到光源保持件12。通过将基板11a固定到光源保持件12，可以将光源11保持在光源保持件12中。基板11a固定到光源保持件12的下部，并且在基板11a上配置有光源11，并且光源11以向上投射光的姿势设置。基板11a被安装成能够相对于光源保持件12
进行位置调节。
[0065]
在光源保持件12中，具有校正像差以获得平行光的准直透镜12a、光散射单元12b和两个光投射透镜12c。光投射透镜12c可以是一个。准直透镜12a位于光源11的上部，并且光源11的光直接进入准直透镜12a。进入准直透镜12a的光被转换为平行光并向上发射。在准直透镜12a的光发射面的上部，定位有光散射单元12b。光散射单元12b是用于散射入射光的构件，并且入射到光散射单元12b的光由于经过光散射单元12b而散射并且向上发射。从准直透镜12a入射的平行光在光散射单元12b中形成圆形光像。经过光散射单元12b的平行光作为具有角度特性的散射光从光散射单元12b发射，在具有角度特性的散射光中，平行分量被定义为光像的每个点中的峰值。两个光投射透镜12c定位于光散射单元12b的光发射面的上部。从光散射单元12b发射的光经过两个光投射透镜12c并向上发射。两个光投射透镜12c调节从光散射单元12b发射的光的扩散角。通过将从光散射单元12b发射的光的扩散角调节为窄角，能够增强经过光投射侧远心透镜15的光的光密度。另外，经过光投射透镜12c的光经过狭缝12d，但在狭缝12d附近的每个位置处，总光量或角度分布变得均匀。这样，图像边界的状态不会根据位置而变化，并且能够增强测量精度。
[0066]
光源11、准直透镜12a、光散射单元12b和两个光投射透镜12c固定到光源保持件12，使得不能进行相对位移。在这种状态下，准直透镜12a、光散射单元12b和两个光投射透镜12c以准直透镜12a、光散射单元12b和两个光投射透镜12c的光轴经过光源11的中心并定位在与光源11的光发射面垂直的线上的方式配置。
[0067]
光源保持件12在容纳在光投射壳体20内部的状态下安装到光投射壳体20。当光源保持件12安装到光投射壳体20时，可以使用通过螺钉16实现的紧固结构。在光源保持件12中，形成有供螺钉16插入的插入孔(未示出)，并且插入孔形成为长孔，使得可以进行光源保持件12的位置调节。在光投射壳体20的底部，形成有访问开口(第二访问开口的一个示例)20d，并且当调节光源11或光源保持件12的位置和姿势时，访问变得容易。盖20e关闭访问开口20d。
[0068]
在光投射壳体20中，前面是面对光接收壳体40的面，并且前面沿竖直方向延伸。光投射壳体20的后面是位于面对光接收壳体40的面相反侧的面，并且后面越接近上端，就越倾斜为位于前方。该倾角与后述的光投射侧反射器14的安装角对应。连接到光接收单元30的信号线缆c(示出在图2等中)从后面的下侧引出。另外，光投射壳体20的两侧面沿竖直方向平行延伸。光投射壳体20的下面成为固定构件60的安装面。
[0069]
在光投射壳体20的内部，容纳有反射从光投射透镜12c发射的光的光投射侧反射器14。光投射侧反射器14由例如平面镜等构成。在光投射壳体20的内部的上侧部分，用于安装光投射侧反射器14的多个反射器安装部(第四座的一个示例)21彼此间隔地设置。反射器安装部21从光投射壳体20的内面突出，并且在突出方向上的前端部处形成有反射器安装部21的抵靠后面的抵靠面(参照图11c)。通过使反射器安装部21从光投射壳体20的一个侧面到另一侧面地突出，可以加强光投射壳体20的内面。在光投射侧反射器14的后面抵靠每个抵靠面21a的状态下，能够相对于光投射壳体20高精度地定位光投射侧反射器14。即，通过将光投射侧反射器14直接抵靠与光投射壳体20一体地形成的反射器安装部21的抵靠面21a，由于光投射壳体20和反射器安装部21之间不存在单独的构件，所以光投射侧反射器14能够以与光投射壳体20的成型精度几乎相同的高精度定位。光投射侧反射器14可以通过粘
合剂粘合或可以通过诸如螺钉的紧固构件等紧固到反射器安装部21。
[0070]
光投射侧反射器14以从光源保持件12的光投射透镜12c发射的光朝向光投射侧反射器14的中央部的入射的方式配置。光投射侧反射器14的角度被设定为沿水平方向发射从光投射透镜12c入射的光。光投射侧反射器14是通过折叠光路使光投射壳体20的尺寸缩小的反射器，但只要光投射壳体20的尺寸合适，并不总是需要光投射侧反射器14。
[0071]
光投射侧远心透镜15安装在光投射壳体20中的面对光接收侧壳体40的一侧。在光投射壳体20中的与光接收侧壳体40相对的一侧的壁部处，以贯通壁部的方式形成供光投射侧远心透镜15嵌合的光投射侧透镜安装孔22。在光投射侧透镜安装孔22的后侧的内周面上，一体地形成有径向向内突出并且构造有沿周向延伸的突出部的光投射侧透镜安装座(第三座的一个示例)22a。通过使光投射侧远心透镜15的后侧(光入射侧)的端面的周缘部抵靠光投射侧透镜安装座22a，使光投射侧远心透镜15相对于光投射壳体20定位。另外，通过将光投射侧远心透镜15直接抵靠光投射侧透镜安装座22a，由于光投射壳体20和光投射侧远心透镜15之间不存在单独的构件，所以光投射侧远心透镜15能够以与光投射壳体20的成型精度几乎相同的高精度定位。
[0072]
光投射侧远心透镜15以光轴的水平方式配置。当使从光投射侧反射器14发射的光入射到光投射侧远心透镜15时，光投射侧远心透镜15将光转换为朝向测量区域s的平行光并发射。由光投射侧远心透镜15在测量区域s处形成的光像的尺寸沿着光投射侧远心透镜15的光轴恒定。光投射侧远心透镜15使形成在光投射壳体20内部的光像在测量区域s内聚焦，使之成像为光像。优选地形成聚焦在测量区域s的任何位置的光像。聚焦的光像形成在沿着光投射侧远心透镜15的光轴的预定范围，而这对应于从在光投射壳体20内部形成的光像到光投射侧远心透镜15的光路长度，使得光路长度越长，光像的聚焦范围就越宽。例如，在用于高精度测量的测量区域大的光学测量设备1的情况下，由于从在光投射壳体20内部形成的光像到光投射侧远心透镜15的光程长，所以通过光投射侧反射器14折叠光路可以使光投射壳体20的尺寸缩小。
[0073]
当使平行光从准直透镜12a入射并且在光散射单元12b中形成圆形光像时，经过光散射单元12b的平行光作为具有角度特性的散射光从光散射单元12b发射，在具有角度特性的散射光中，平行分量被定义为光像的每个点的峰值。具有这种角度特性的光像由光投射侧远心透镜15照射到测量区域s，使得无论位置或角度如何，光都可以实现大致均一的照明光。另外，从光散射单元12b发射的光的扩散角被两个光投射透镜12c调节为窄角，从而可以增强经过光投射侧远心透镜15的光的光密度。
[0074]
在光投射壳体20中，设置有用于将从光投射侧远心透镜15发射的平行光投射到测量区域s的光投射窗23。光投射窗23设置有大致圆形的光投射侧覆盖玻璃23a和光投射侧框架23b，光投射侧覆盖玻璃23a被形成为覆盖光投射侧远心透镜15的光发射面，光投射侧框架23b中安装有光投射侧覆盖玻璃23a。光投射侧框架23b通过嵌合到光投射侧透镜安装孔22中的光投射侧远心透镜15的光发射面而固定到光投射壳体20。在光投射侧远心透镜15的光发射面和光投射侧框架23b之间配置有光投射侧弹性材料(透镜施力构件的一个示例)23c。光投射侧弹性材料23c由具有例如橡胶或弹性的金属材料等构成。通过光投射侧弹性材料23c，光投射侧远心透镜15始终以压向光投射侧透镜安装座22a的方式被施力。光投射侧框架23b通过拧扣到光投射侧透镜安装孔22中的光投射侧远心透镜15的光发射面侧而固
定到光投射壳体20，并且可以通过光投射侧弹性材料23c将光投射侧远心透镜15压向并固定到光投射侧透镜安装座22a。
[0075]
如图3所示，在光投射壳体20的侧面(外面)处，设置有当放置光投射壳体20时成为基准的多个侧方基准面20a(图3中的三个位置)。侧方基准面20a由贯通孔20b的圆形边缘构成，并且是相互定位于同一平面的高精度面。通过将侧方基准面20a抵靠放置光投射壳体20的构件，能够高精度地定位光投射壳体20。在本实施方式中，贯通孔20b形成在侧方基准面20a的中央部。另外，在光投射壳体20的另一侧面(外面)上，可以以相同的方式设置侧方基准面。
[0076]
另外，在光投射壳体20的底面(外面)，设置有当放置光投射壳体20时成为基准的多个底部基准面20c(参照图11b)。底部基准面20c由与其它部分相比稍微隆起的平坦面(凸面)形成，并且是相互定位于同一平面上的高精度面。在本实施方式中，用于固定固定构件20的螺纹孔101形成在底部基准面20c上。通过将底部基准面20c抵靠放置有光投射壳体20的构件，能够高精度地定位光投射壳体20。当放置光投射壳体20时，侧方基准面20a和底部基准面20c中的任一者都可以是基准。通过使侧方基准面20a和底部基准面20c比其它面突出，可以抵靠所要安装的平面。在通过使用侧方基准面20a作为基准进行放置的情况下，通过使侧方基准面20a抵靠到所要安装的面，通过将安装用螺栓穿过每个侧方基准面20a的贯通孔20b而将光投射壳体20固定到所要安装的面。在通过使用底部基准面20c作为基准进行放置的情况下，通过使底部基准面20c抵靠到所要安装的面，通过将安装用螺钉拧入每个底部基准面20c的螺纹孔101而将光投射壳体20固定到所要安装的面。例如，在抵靠固定构件60的上面的状态下，通过将安装用螺钉拧入螺纹孔101而将每个底部基准面20c固定到固定构件60。
[0077]
另外，如图2所示，工作距离基准面20f设置在作为光投射壳体20的前面并且与光接收单元30相对的面上。
[0078]
光投射壳体20为箱形并且一个侧面开口，并且箱形侧面和/或底面上形成有抵靠所要安装的面的基准面。在箱形的前面和/或后面上，形成有定位反射器和透镜等的确定测量光的光路的光学元件的座。座通过从一侧面延伸到另一侧面而形成，并且箱形前面和/或后面具有更强的刚性。例如，在箱形前面上，直接定位有光投射侧远心透镜15并形成有用于固定安装的座，在箱形后面(内部)，直接定位有光投射侧反射器14并且形成用于固定地安装的座，在箱形封闭侧面，光源保持件12位置可调地安装。这样，更高精度的测量光可以被照射到基准面。注意，在箱形底面上，可以形成用于访问光源11或光源保持件12的访问开口20d。
[0079]
(光接收单元30的结构)
[0080]
光接收单元30的二维成像元件31例如由cmos图像传感器等构成，并且像素在x方向和y方向上二维地配置。二维成像元件31实施在基板31a中。在基板31a中，设置有成像控制部39(示于图1)。二维成像元件31由成像控制部39控制。例如，当成像间隔为几毫秒到几十毫秒时，二维成像元件31由成像控制部39控制，以便使每次成像的曝光时间为100微秒。曝光时间小于1毫秒，例如100微秒，使得光学测量设备1能够在不停止高速输送工件的情况下进行测量。曝光时间可以通过同步控制二维成像元件31的脉冲点亮控制和快门控制来实现。基板31a固定到成像元件保持件37。通过将基板31a固定到成像元件保持件37，二维成像
元件31可以被保持在成像元件保持件37中。
[0081]
在成像元件保持件37中，固定有光接收侧透镜单元38。如图7所示，在光接收侧透镜单元38中，光接收侧透镜单元38整体上为筒状，在光接收侧透镜单元38的内部设置有多个光接收透镜(成像透镜)33。光接收透镜33的光轴沿倾斜方向延伸，并且以光接收透镜33的光轴的延长线与二维成像元件31的中央部垂直相交的方式设定光接收侧透镜单元38与二维成像元件31之间的相对位置关系。在光接收侧透镜单元38的上部，设置有光圈34。
[0082]
光圈34使由光接收侧远心透镜36接收的平行光经过，并阻挡除平行光以外的干扰光。这样，可以减少干扰光的影响。光接收透镜33可以是图像侧远心透镜。通过图像侧远心透镜，即使光接收透镜33和二维成像元件31之间的距离发生变化，形成在二维成像元件31上的图像的尺寸也不会变化。例如，即使光接收透镜33和二维成像元件31之间的距离由于成像元件保持件37的热膨胀而变化，形成在二维成像元件31上的图像的尺寸也不会变化，从而可以减少温度变化的影响。光投射侧远心透镜15被定义为对象物侧远心透镜，并且光接收透镜33被定义为图像侧远心透镜，从而可以是两侧远心光学系统。
[0083]
在成像元件保持件37中，光接收壳体40安装在二维成像元件31被固定的状态(即二维成像元件31、光接收透镜33和光圈34的位置关系被恒定地保持的状态)下。如图11a所示，在光接收壳体40的侧壁的一侧中，形成在二维成像元件31被保持的状态下用于安装成像元件保持件37的导入开口41。导入开口41在光接收壳体40的一侧的侧壁的大致整个上侧开口，并且导入开口41以使得与二维成像元件31一体的成像元件保持件37可以容易地插入光接收壳体40内部的方式开口较大。
[0084]
光接收壳体40的与光投射壳体20相对的面是前面，并且该前面在竖直方向上延伸。光接收壳体40的后面是被定位成与面对光投射壳体20的面相反的面，并且该后面越接近上端，就越倾斜成位于前方，并且倾角对应于后述的光接收侧反射器35的安装角度。与光投射单元10连接的信号线缆c和与控制装置70连接的连接线缆d(示于图2等)从后面的下侧引出。另外，光接收壳体40的两个侧面在竖直方向上延伸并且相互平行。光接收壳体40的下面是到固定构件60的安装面。
[0085]
如图2等所示，在光接收壳体40中，设置有用于关闭导入开口41的盖41a。盖41a可拆卸地安装到光接收壳体40。在盖41a的周缘部和导入开口41的周缘部之间配置有密封材料。
[0086]
如图6a所示，光接收侧远心透镜36在光接收壳体40中安装在光投射侧壳体20的相对侧，并且光接收侧远心透镜36的光轴以定位在与光投射侧远心透镜15的相同光轴上的方式配置。这里，将参照图6b说明关于光像的位置或尺寸的进一步细节。
[0087]
在图6b中，光接收侧远心透镜36将通过光投射侧远心透镜15指向测量区域s的平行光通过光接收侧透镜单元38引导到二维成像元件31。通过光投射侧远心透镜15在测量区域s中形成的光像的尺寸沿着光投射侧远心透镜15的光轴变得恒定。同样地，光接收侧远心透镜36使视野尺寸沿着光接收侧远心透镜36的光轴恒定。即，尽管测量对象物沿着光接收侧远心透镜36的光轴放置在不同的位置，但是光接收侧远心透镜36使与测量对象物的遮光像对应的光像的尺寸在二维成像元件31上恒定。光接收侧远心透镜36将测量对象物的测量区域s内的遮光像形成为聚焦在二维成像元件31上的光像。优选的是，即使当测量对象物放置在测量区域s的任何位置中时，也形成聚焦在二维成像元件31上的光像。形成聚焦在二维
成像元件31上的光像的沿着光接收侧远心透镜36的光轴的范围可称为视场的深度(depth of field)(d1)。视场的深度的尺寸对应于从光接收侧远心透镜36到光接收壳体40内部形成的光像的光路长度，使得光路长度越长，聚焦光像的范围越广。例如，在具有用于以高精度测量的大测量区域的光学测量设备1的情况下，由于从光接收侧远心透镜36到形成在光接收壳体40内部的光像的光路长度长，所以通过光接收侧反射器35折叠光路可以使光接收壳体40的尺寸缩小。例如，对于视野尺寸为40mm直径的光学测量设备1，视场的深度可以被设定为大致20mm，对于视野尺寸为64mm直径的光学测量设备1，视场的深度可以被设定为大致30mm。在这种情况下，通过光接收侧反射器35(在图6b中以虚线示出。与光投射侧相同)折叠光路可以使光接收壳体40的尺寸缩小。另外，例如，对于视野尺寸为大致6mm直径的光学测量设备1，视场的深度可以被设定为大致4mm。在这种情况下，在不设置光接收侧反射器35的状态下，光接收壳体40可以是沿着光接收侧远心透镜36的光轴的长形状。
[0088]
如图7和图8a所示，在光接收壳体40中的面对光投射侧壳体20的一侧的壁部处，以贯通该壁部的方式形成嵌合光接收侧远心透镜36的光接收侧透镜安装孔42。在光接收侧透镜安装孔42的后侧的内周面上，形成有径向向内突出并且由沿周向延伸的突出部构成的光接收侧透镜安装座(第一座的一个示例)42a。通过使光接收侧远心透镜36的后侧(发光侧)的端面的周缘部抵靠光接收侧透镜安装座42a，使光接收远心透镜36相对于光接收壳体40定位。通过将光接收侧远心透镜36直接抵靠光接收侧透镜安装座42a，由于光接收壳体40和光接收侧远心透镜36之间不存在单独的构件，所以光接收侧远心透镜36能够以与光接收壳体40的成型精度几乎相同的高精度定位。
[0089]
在光接收壳体40中，设置有光接收窗43，光接收窗43使从光投射侧远心透镜15发射并经过测量区域s的平行光入射到光接收侧远心透镜36。光接收窗43设置有大致圆形的光接收侧覆盖玻璃43a和光接收侧框架43b，光接收侧覆盖玻璃43a被形成为覆盖光接收侧远心透镜36的光入射面，光接收侧覆盖玻璃43a安装在光接收侧框架43b中。光接收侧框架43b固定到光接收壳体40、嵌合在光接收侧透镜安装孔42中的光接收侧远心透镜36的光入射面侧。在光接收侧远心透镜36的光入射面与光接收侧框架43b之间配置有光接收侧弹性材料(透镜施力构件的一个示例)43c。光接收侧弹性材料43c例如由具有橡胶或弹性的金属材料等构成，并且是用于在对光接收侧透镜安装座42a加压的方向上始终对光接收侧远心透镜36施力的构件。通过光接收侧弹性材料43c，光接收侧远心透镜36安装在始终压向光接收侧透镜安装座42a的状态下。光接收侧框架43b通过拧扣到光接收侧透镜安装孔42中的光接收侧远心透镜36的光入射面侧而固定到光接收壳体40，并且通过光接收侧弹性材料43c可将光接收侧远心透镜36压向并固定到光接收侧透镜安装座42a。
[0090]
在光接收壳体40中的与形成有导入开口41的面不同的面中，即定位于光投射单元10的相反侧的面中，开设有嵌合光接收侧反射器35的光接收侧反射器安装孔44。在光接收侧反射器安装孔44的后侧的内周面上，径向向内突出并由沿周向延伸的突出部构成的光接收侧反射器安装座(第二座的一个示例)44a一体地形成(参照图11d)。通过使光接收侧反射器35的后侧的周缘部抵靠该光接收侧反射器安装座44a，光接收侧反射器35相对于光接收壳体40定位。通过将光接收侧反射器35直接抵靠光接收侧反射器安装座44a，由于光接收壳体40和光接收侧反射器35之间不存在单独的构件，所以光接收侧反射器35能够以与光接收壳体40的成型精度几乎相同的高精度定位。
[0091]
光接收侧反射器35由例如平面镜等构成。光接收侧反射器35以使从光接收侧远心透镜36的光发射面发射的光朝向光接收侧反射器35的中央部入射的方式配置。光接收侧反射器35的角度以经过光接收侧远心透镜36的光通过反射返回并朝向光接收透镜33发射的方式设定。由于光被光接收侧反射器35返回，所以作为发热源的二维成像元件31和光接收侧远心透镜36可以分离。
[0092]
在光接收壳体40中，安装有从光接收壳体40的外部覆盖反射器安装孔44的盖44d。盖44d可拆卸地安装到光接收壳体40。反射器侧弹性材料(反射器施力构件)44c配置在盖44d的内面和光接收侧反射器35之间。反射器弹性材料44c由例如具有橡胶或弹性的金属材料等构成，并且是在对光接收侧反射器安装座44a加压的方向上用于总是对光接收侧反射器35施力的构件。通过反射器侧弹性材料44c，光接收侧反射器35被安装在总是压向光接收侧反射器安装座44a的状态下。盖44d通过拧扣固定到光接收壳体40，并且光接收侧反射器35被反射器侧弹性材料44c压向并固定到光接收侧反射器安装座44a。
[0093]
如图12所示，在光接收壳体40的侧面(外面)上，设置有在放置光接收壳体40时成为基准的多个侧方基准面40a(图12中的三个位置)。侧方基准面40a由贯通孔40b的圆形边缘构成，并且是相互定位于同一平面上的高精度面。通过使侧方基准面40a抵靠放置光接收壳体40的构件，可以高度精确地定位光接收壳体40。在本实施方式中，贯通孔40b形成在侧方基准面40a的中央部。在光接收壳体40的另一侧面(外面)上，可以以相同方式设置侧方基准面。
[0094]
另外，在光接收壳体40的底面(外面)上，设置有在放置光接收壳体40时作为基准的多个底部基准面40c。底部基准面40c由平坦面形成，并且是相互定位于同一平面上的高精度面。在本实施方式中，螺纹孔101形成于底部基准面40c。通过使底部基准面40c抵靠放置光接收壳体40的构件，可以高精度地定位光接收壳体40。当放置光接收壳体40时，侧方基准面40a和底部基准面40c中的任一者都可以是基准。通过使侧方基准面40a和底部基准面40c比其它面突出，能够抵靠所要安装的平面。当放置侧基准面40a为基准时，通过使侧方基准面40a抵靠所要安装的面，通过将安装用螺栓贯穿每个侧方基准面40a的贯通孔40b而将光接收壳体40固定到所要安装的面。当放置底部基准面40c为基准时，通过使底部基准面40c抵靠所要安装的面，通过将安装用螺钉拧入每个底部基准面40c的螺纹孔101中而将光接收壳体40固定到所要安装的面。例如，在被抵靠到固定构件60的上面的状态下，通过将安装用螺钉拧入螺纹孔101而将每个底部基准面60c固定到固定构件60。
[0095]
另外，如图3所示，在作为光接收壳体40的前面的与光投射单元10相对的面中，设置有工作距离基准面40d。
[0096]
光接收壳体40为箱形并且一个侧面开口，并且在箱形侧面和/或底面处形成基准面以抵靠所要安装的面。在箱形前面和/或后面上，形成有定位反射器和透镜等的确定测量光的光路的光学元件的座。座被形成为从一个侧面延伸到另一侧面，并且箱形前面和/或后面具有更强的刚性。例如，在箱形前面上，直接定位光接收侧远心透镜36，并且形成用于固定地安装的座，在箱形后面(内部)，直接定位有光接收侧反射器35，并且形成用于固定地安装的座，在箱形封闭侧面上，成像元件保持件37被位置可调地安装。这样，可以将高精度测量光照射到基准面上。注意，在箱形底面上，可以形成用于访问的开口(第一访问开口的一个示例)46，用于调节二维成像元件31或光学元件保持件37的位置。
[0097]
换言之，如图8b所示，在根据本实施方式的光接收壳体40中，光接收侧远心透镜36和光接收侧反射器35固定到光接收壳体40的具有高刚性的壁面，并且成像元件保持件37被位置可调地安装。这样，可以实现高精度测量。
[0098]
(控制装置70的结构)
[0099]
如图1所示，光接收单元30中设置的成像控制部39由连接线缆d通过控制装置70的图像获取部71控制，并且光以预定的定时向光源11发射，并且通过二维成像元件31拍摄图像。驱动光接收单元30的电力经由连接线缆d从控制装置70供给。在连接线缆d中，可以使用抗弯曲线缆，并且光接收单元30和光投射单元10放置在机械臂可动部等中，控制装置70可以被单独地配置以便固定地放置等。光源11和二维成像元件31可以通过信号线缆c同步。例如，在成像间隔为几毫秒到几十毫秒的情况下，为了使每次成像中的曝光时间为100微秒，通过成像控制部39将确定成像定时和曝光定时的定时信号供给到二维成像元件31，并且通过成像控制部39经由信号线缆c将确定发光定时的定时信号供给到光源11。经由信号线缆c从光接收单元30供给驱动光源11的电力。在通过光源11产生的测量光被散射部件13散射后，光通过光投射侧反射器14被反射和返回，并入射到光投射侧远心透镜15。光投射侧远心透镜15将入射的测量光转换为平行光并朝向测量区域s发射。即，光投射侧远心透镜15发出测量光以通过测量光在散射装置13上形成光像，并且在测量区域s上形成沿着光投射侧远心透镜15的光轴具有恒定尺寸的光像。此时，平行光经由光接收窗23到达测量区域s。当将工件w配置在测量区域s中时，部分平行光被工件w遮挡。
[0100]
在经过光接收窗43并入射到光接收侧远心透镜36之后，经过测量区域s的平行光在光接收侧反射器35处被反射和返回，并经过光圈34和光接收透镜33。并且，工件w的图像被成像在二维成像元件31的成像面上。控制装置70的图像获取部71通过控制二维成像元件31并通过二维成像元件31拍摄图像来获取工件w的测量图像。获取的工件w的测量图像基本上是圆形图像。dsp72对通过图像获取部71获取的测量图像进行诸如滤波处理等的成像处理。cpu73提取从dsp72输出的测量图像的边缘，并且通过使用提取的边缘来进行尺寸测量。测量图像或测量结果等可以暂时存储在存储器74中。测量图像或测量结果等从输入输出电路75输出到存储装置83、可编程控制器90和显示装置82。
[0101]
(二维图像元件的位置和姿势的调节机构)
[0102]
如上所述，除了测量工件w的几何形状之外，通过将来自光源11的测量光投射到测量区域s，越过工件w在二维成像元件31的成像面上成像工件w的图像的光学测量设备1还用于工件w的定位或对准测量等。在这种情况下，当光轴相对于基准面不是水平和竖直时，在工件w沿光轴方向移动时，工件在工件w的偏移位置中在成像面上成像，使得测量精度可能劣化。具体地，当构成光学测量设备1的部件发生制造误差或组装误差时，或者当二维成像元件31的光轴由于用于调节的工具的误差等而倾斜时，上述测量精度显著劣化。
[0103]
因此，在本实施方式中，二维成像元件31被保持在成像元件保持件37中，并且经由能够调节二维成像元件31的位置和姿势的调节机构50安装在光接收侧壳体40中。如图9所示，调节机构50被构造成使二维成像元件31沿x方向和y方向线性平移，并且在θ方向上旋转。另外，如图7所示，二维成像元件31能够通过调节机构50沿z方向平移。x方向对应于二维成像元件31的x方向。y方向对应于二维成像元件31的y方向，并且y方向是光接收单元30的宽度方向。z方向是与二维成像元件31的成像面正交的方向。θ方向围绕z轴线。
[0104]
如图10所示，调节机构50设置有壳体侧调节构件51、垫片52、壳体侧螺钉53、保持件侧螺钉54和成像元件侧螺钉55。壳体侧螺钉53的轴线方向与保持件侧螺钉54的轴线方向一致，为y方向。另外，成像元件侧螺钉55的轴线方向与壳体侧螺钉53的轴线方向正交，为z方向。可以任意设定螺钉53、54、55中的每一者的数量。
[0105]
壳体侧调节构件51是沿着光接收壳体40的侧壁的内面延伸的板构件。在壳体侧调节构件51的周缘部中，在z方向上长的三个长孔51a在x方向和y方向上彼此间隔地形成。在光接收壳体40的侧壁的内面上，螺纹孔(未示出)形成在对应于长孔51a的位置。当壳体侧螺钉53插入壳体侧调节件51的长孔51a并拧入光接收壳体40的螺纹孔中时，壳体侧调节构件51可以紧固并固定到光接收壳体40。当壳体侧螺钉53紧固时，可以是壳体侧调节构件51固定到光接收壳体40的固定状态，另一方面，当壳体侧螺钉53松开时，可以是壳体侧调节构件51可以相对于光接收壳体40在z方向上位移的未固定状态。
[0106]
垫片52是配置在壳体侧调节构件51和成像元件保持件37之间的构件，并且可以根据需要设置。通过改变垫片52的厚度或数量，可以在y方向上调节二维成像元件31的位置。
[0107]
在成像元件保持件37中，在x方向上长的两个长孔37a在x方向上彼此间隔地形成(参照图9和10中示出的仅一个)。在垫片52中，插入孔52b形成在对应于长孔37a的位置。另外，在壳体侧调节构件51中，在与长孔37a对应的位置中形成有螺纹孔51b。当保持件侧螺钉54插入通过成像元件保持件37的长孔37a和垫片52的插入孔并拧入壳体侧调节构件51的螺纹孔51b时，成像元件保持件37可以紧固并固定到壳体侧调节构件51。当保持件侧螺钉54被紧固时，可以是成像元件保持件37固定到壳体侧调节构件51的固定状态，另一方面，当保持件侧螺钉54松开时，可以是成像元件保持件37可以相对于壳体侧调节构件51在x方向上位移的未固定状态。
[0108]
调节机构50还设置有固定二维成像元件31的成像元件固定构件56。成像元件固定构件56与成像元件保持件37分离，并且配置在成像元件保持件37和二维成像元件31之间。如图10所示，在成像元件固定构件56中，形成有贯通孔56a，并且贯通孔56a被构造为不妨碍光到达二维成像元件31。在成像元件固定构件56的y方向两侧，形成有调节孔56b。调节孔56b具有在x方向上的长形状，并且还在y方向上形成得大。在与调节孔56b对应的位置中形成有螺纹孔(未图示)。当成像元件侧螺钉55插入通过成像元件固定构件56的调节孔56b并拧入成像元件保持件37的螺纹孔中时，成像元件固定构件56可以紧固并固定到成像元件保持件37。当成像元件侧螺钉55被紧固时，可以经由成像元件固定构件56、成像元件保持件37和壳体侧调节构件51固定到光接收壳体40。另一方面，当成像元件侧螺钉55松开时，二维成像元件31可以相对于光接收壳体40在x方向和y方向上位移，并且可以在θ方向上旋转。即，成像元件侧螺钉55是从二维成像元件31固定到光接收壳体40的固定状态和二维成像元件31可以相对于光接收壳体40位移的未固定状态切换的固定工具。
[0109]
如图7所示，成像元件侧螺钉55的头部被配置成斜向下突出。在成像元件侧螺钉55的头部中，设置有与六角扳手或起子(driver)、套筒等的工具200(示于图7)接合的工具接合部55a(示于图9)。工具接合部55a可以构造有供工具200的前端部插入的孔或凹部等。另外，成像元件侧螺钉55可以由六角头螺栓等构成。
[0110]
在底面(与形成有导入开口41的面不同的面)上，形成有用于从光接收壳体40的外部访问调节机构50的成像元件侧螺钉55、55的访问开口46、46。访问开口46、46之间的间隔
被设定为等于成像元件侧螺钉55、55之间的间隔。当成像元件侧螺钉55的轴线向下延伸时，在轴线与光接收壳体40的底面交叉的位置，定位有访问开口46。访问开口46是通过贯通光接收壳体40而连通光接收壳体40的内部和外部的连通口。因此，访问开口46能够从几乎正交于二维成像元件31的成像面的方向访问成像元件侧螺钉55。
[0111]
设定访问开口46的尺寸以将工具200的前端部插入到光接收壳体40中。另外，由于访问开口46定位于成像元件侧螺钉55的轴线的延长线，所以仅通过将工具200的前端部从访问开口46插入光接收壳体40的内部，就能够接合到成像元件侧螺钉55的工具接合部55a。因此，访问开口46可以被称为将工具200的前端部引导到成像元件侧螺钉55的工具接合部55a的引导开口。通过形成访问开口46，工作者无需观察成像元件侧螺钉55，就可以通过工具200松开和紧固成像元件侧螺钉55。
[0112]
如图8a所示，在光接收壳体40中，作为用于密封访问开口46的密封构件或用于关闭访问开口46的关闭构件，设置有螺钉47和密封材料48。密封材料48由包括例如橡胶等的弹性材料的具有防水性的构件构成，并被构造为将访问开口46的内周面整周密封。螺钉47拧入形成于访问开口46的内周面的螺钉槽(未示出)。螺钉47和密封材料48可以为一体。螺钉47和密封材料48从访问开口46出来，从而可以通过打开访问开口46而通过工具200进行成像元件侧螺钉55的操作。另一方面，通过由螺钉47和密封材料48密封访问开口46，可以确保防水性和防尘性。注意，访问开口46可以仅由螺钉47密封，并且访问开口46可以由例如帽的构件密封。
[0113]
在图2和图3所示的实施方式的情况下，即在使用固定构件60的实施方式的情况下，如图14所示，在固定构件60中，与访问开口46连通的贯通孔61可以形成在与固定到固定构件60的光接收壳体40中形成的访问开口46对应的位置。贯通孔61可以是固定构件60的在纵向上长的长孔。贯通孔61的直径大到足以插入工具200。
[0114]
固定构件60的结构或形状没有特别限制，但在本实施方式中，在固定构件60的底面上，形成有在宽度上彼此间隔开的两个凹槽60a、60a。在这种情况下，贯通孔61可以在凹槽60a的内部开口。
[0115]
(通过调节机构的调节)
[0116]
接下来，将说明使用如上所述构造的调节机构50的调节。当仅松开保持件侧螺钉54并且成像元件保持件37相对于壳体侧调节构件51在x方向上位移时，可以调节光轴相对于光接收壳体40的底部基准面40c的平行度。另外，当二维成像元件31通过改变垫片52的厚度或数量而在y方向上位移时，可以调节光轴相对于光接收壳体40的侧方基准面40a的平行度。
[0117]
当通过仅松开壳体侧螺钉53而使壳体侧调节构件51相对于光接收壳体40在z方向上位移时，可以进行相对于工作距离基准面40d(示于图3)的工作距离调节(焦点调节)。换言之，当光接收侧透镜单元38相对于基板31a在z方向上位移时，可以调节工作距离。另外，当固定有二维成像元件31的成像元件保持件37相对于光投射单元10在分离方向上移动时，可以调节光学系统的远心度。
[0118]
另外，当通过工具200从外部访问成像元件侧螺钉55并松开成像元件侧螺钉55时，如图7所示，二维成像元件31可以在x方向和y方向上位移，并且可以在θ方向上旋转。当二维成像元件31在x方向上位移时，视野在x'方向上改变，当二维成像元件31在y方向上位移时，
视野在y'方向上改变，当二维成像元件31在θ方向上旋转时，视野在θ'方向上改变。
[0119]
(实施方式的效果)
[0120]
如上所述，根据本实施方式，通过将测量区域s放置在光投射壳体20和光接收壳体40之间，从光投射壳体20的光投射窗23投射到测量区域s的平行光经过测量区域s并从光接收壳体40的光接收窗43入射到光接收侧远心透镜36。入射到光接收侧远心透镜36的平行光在光接收侧反射器35处返回并被接收在二维成像元件31的成像面上。此时，当工件w放置在测量区域s中时，工件w的图像被成像在二维成像元件31的成像面上，这样，可以测量工件w的形状或每个部分的尺寸。
[0121]
在放置光接收壳体40的情况下，可以通过使用设置在光接收壳体40的外面上的基准面40a、40c作为基准来放置。在放置状态下，在二维成像元件31的光轴偏移的情况下，可以通过从设置于光接收壳体40的访问开口46访问调节机构50的成像元件侧螺钉55而操作成像元件侧螺钉55。通过操作成像元件侧螺钉55，二维成像元件31可以在未固定状态下相对于光接收壳体40位移。这样，能够调节二维成像元件31的光轴。在调节之后，通过操作成像元件侧螺钉55，可以将二维成像元件31切换到相对于光接收壳体40的固定状态。即，由于形成了与用于在二维成像元件31被保持的状态下将成像元件保持件37插入光接收壳体40内部的导入开口46分开设置的访问开口36，所以在放置状态下，二维成像元件31的光轴调节在壳体40内部容易地进行。
[0122]
上述实施方式在各方面仅是说明性的，不应以限制方式解释。在权利要求等同范围内的所有变形和变更均在本发明的范围内。
[0123]
[工业适用性]
[0124]
如上所述，根据本发明的光学测量设备可以用于测量放置在光投射壳体和光接收壳体之间的工件的尺寸等的情况。