CN108253886A - 三维测量装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够在短时间内容易地对测量对象的期望部分的三维形状进行测量的三维测量装置。接收到用户对高度测量点和尺寸测量部分的指派。通过成像部分(220)获取测量对象(S)的图像。从发光部分(231)发射的光通过偏转部分(270)偏转，并且辐射至测量对象(S)上。偏转部分(270)被控制为将光辐射至测量对象(S)的对应于高度测量点的部分上。通过光接收部分接收来自测量对象(S)的光，并且输出指示接收到的光量的光接收信号。基于从光接收部分输出的光接收信号来计算测量对象(S)的与指派的高度测量点相对应的部分的高度。基于通过成像部分(220)获取的图像来计算测量对象(S)的与指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

Description

三维测量装置

技术领域

本发明涉及一种对测量对象的表面形状进行测量的三维测量装置。

背景技术

使用三维测量装置，以对测量对象的表面形状进行测量。例如，在JP-A-2014-85269中描述的尺寸测量装置中，从低相干性光源辐射的光通过分束器分为测量光和参考光。通过测量对象扫描光学系统将测量光辐射至测量对象的表面上。在参考光扫描光学系统中的光学路径长度改变的同时，参考光由参考光扫描光学系统导向并且由角锥棱镜反射。基于通过测量对象反射的测量光与通过角锥棱镜反射的参考光的干涉来计算测量对象的测量点的表面位置。

发明内容

在上面说明的尺寸测量装置中，每当测量光通过测量对象扫描光学系统在一个方向上偏转时，测量对象就在与偏转方向正交的方向上按照预定移动量被送出。结果，对测量对象的表面的尺寸进行了测量。

然而，在上面说明的方法中，即使期望测量的是测量对象的期望部分的高度、宽度和长度，也必须测量出测量对象的整个表面的尺寸。因此，根据测量对象的形状和大小，尺寸的测量很花时间。测量操作员需要提取关于测量对象的所有测量点中的期望的测量点的信息。这种提取工作很复杂。

本发明的目的是提供一种能够在短时间内容易地对测量对象的期望部分的三维形状进行测量的三维测量装置。

(1)根据本发明的三维测量装置是一种测量布置在测量区域中的测量对象的尺寸的三维测量装置，三维测量装置包括：高度测量信息获取部分，其被构造为接收高度测量点的指派；尺寸测量信息获取部分，其被构造为接收用于测量在与高度方向正交的方向上的尺寸的尺寸测量部分的指派；成像部分，其被构造为获取布置在测量区域中的测量对象的图像；发光部分，其被构造为发射第一光；偏转部分，其被构造为使从发光部分发射的第一光偏转，并且将第一光辐射至测量对象上；光接收部分，其被构造为从测量对象接收第一光并且输出指示接收到的光量的光接收信号；驱动控制部分，其被构造为控制偏转部分以将第一光辐射至测量对象的与由高度测量信息获取部分接收到的高度测量点相对应的部分上；高度计算部分，其被构造为基于通过光接收部分输出的光接收信号来计算测量对象的对应于高度测量点的部分的高度；以及尺寸计算部分，其被构造为基于通过成像部分获取的测量对象的图像来计算测量对象的与由尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

在三维测量装置中，通过高度测量信息获取部分接收高度测量点的指派，并且通过尺寸测量信息获取部分接收尺寸测量部分的指派。通过成像部分获取布置在测量区域中的测量对象的图像。

从发光部分发射的第一光通过偏转部分偏转并且被辐射至测量对象上。偏转部分被驱动控制部分控制以将光辐射至测量对象的对应于高度测量点的部分上。来自测量对象的第一光被光接收部分接收，并且输出指示接收到的光量的光接收信号。由高度计算部分基于光接收部分输出的光接收信号来计算测量对象的对应于高度测量点的部分的高度。由尺寸计算部分基于通过成像部分获取的测量对象的图像来计算测量对象的与由尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

根据上面说明的构造，操作员指派期望的高度测量点，从而选择性地测量出测量对象的与指派的高度测量点相对应的部分的高度。操作员指派期望的尺寸测量部分，从而选择性地对测量对象的与指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。因此，为了测量出测量对象的期望部分的三维形状，没必要测量出测量对象的整个表面的高度。因此，也没必要从高度的多个测量值中提取所需测量值。结果，可以容易地在短时间内测量出测量对象的期望部分的三维形状。

(2)三维测量装置还可包括：照明部分，其被构造为将第二光辐射至测量区域上；以及远心光学系统，其被构造为将第二光从测量区域导向至成像部分。

在这种情况下，从照明部分辐射至测量区域上的第二光通过远心光学系统入射至成像部分上。结果，获得了测量对象的图像。在这种情况下，通过远心光学系统入射至成像部分上的第二光的截面的大小和形状不根据远心光学系统的光轴方向上的位置而改变。因此，不管布置在测量区域中的测量对象的高度如何，都可以精确计算所指派的尺寸测量部分的尺寸。

(3)三维测量装置还可包括检测部分，其被构造为检测与偏转部分的偏转有关的信息或者第一光在由成像部分获取的图像上的辐射位置，高度计算部分除了基于由光接收部分输出的光接收信号之外还可基于由检测部分检测到的与偏转有关的信息或者第一光在图像上的辐射位置来计算测量对象的对应于高度测量点的部分的高度。

在这种情况下，通过检测部分来检测与偏转部分的偏转有关的信息或者第一光在通过成像部分获取的图像上的辐射位置。基于通过检测部分检测到的与偏转有关的信息或者第一光在图像上的辐射位置以及通过光接收部分输出的光接收信号，来计算测量对象的对应于高度测量点的部分的高度。结果，可以高度精确地计算测量对象的部分的高度。

(4)偏转部分可包括：第一反射构件，其被构造为反射从发光部分发射的第一光；第二反射构件，其被构造为反射由第一反射构件反射的第一光并将第一光导向至远心光学系统；以及旋转部分，其被构造为分别使第一反射构件和第二反射构件旋转。与偏转有关的信息是第一光通过第一反射构件和第二反射构件的偏转方向。三维测量装置还可包括光学构件，其被构造为将通过第一反射构件和第二反射构件偏转的第一光的行进方向转换为平行于远心光学系统的光轴的方向并将第一光导向至远心光学系统。

在这种情况下，从发光部分发射的第一光在更短的时间内被第一反射构件和第二反射构件精确地偏转。从远心光学系统辐射至测量对象上的第一光的行进方向平行于远心光学系统的光轴。因此，不管高度测量点的位置如何，第一光都以固定方向辐射至测量对象上。

(5)偏转部分可包括：支承构件；第一反射构件，其由支承构件支承，以能够在与远心光学系统的光轴交叉的第一方向上移动，并且被构造为反射从发光部分发射的第一光；第二反射构件，其由支承构件支承，以能够在与远心光学系统的光轴交叉并且与第一方向不同的第二方向上移动，并且被构造为将由第一反射构件反射的第一光朝着平行于远心光学系统的光轴的方向反射，并且将第一光导向至远心光学系统；以及移动部分，其被构造为使第一反射构件和第二反射构件分别在第一方向和第二方向上移动。与偏转有关的信息可包括第一反射构件相对于支承构件在第一方向上的相对位置和第二反射构件相对于支承构件在第二方向上的相对位置。

在这种情况下，从发光部分发射的第一光通过第一反射构件和第二反射构件偏转。从远心光学系统辐射至测量对象上的第一光的行进方向平行于远心光学系统的光轴。因此，不管高度测量点的位置如何，第一光都以固定方向辐射至测量对象上。

(6)三维测量装置还可包括置物桌。置物桌可包括其上放置有测量对象的透光性(translucent)置物板。测量区域可为置物板上的空间。远心光学系统可设置在置物板上方，以与测量区域相对。照明部分可辐射第二光，以使其从置物桌下方的位置穿过置物板和测量区域朝着远心光学系统行进。

在这种情况下，从照明部分入射于测量区域上的第二光中的穿过除测量对象以外的区域的部分入射于成像部分上。结果，在成像部分获取的图像中，清楚地显现了表示测量对象的外边缘的边缘部分。因此，可以更精确地计算所指派的尺寸测量部分的尺寸。

(7)透光性置物板可为玻璃。在这种情况下，通过利用玻璃作为置物板可以进一步使测量对象的置物表面平坦化。因此，可以高度精确地计算测量对象的所述部分的高度。

(8)第一光和第二光的波长可彼此不同。在这种情况下，光接收部分和成像部分分别接收波长彼此不同的第一光和第二光，从而可以并行地执行高度的计算和尺寸的计算。

(9)三维测量装置可被构造为选择性地在设置模式和测量模式下操作，并且还可包括：基准图像获取部分，其被构造为在设置模式下获取通过成像部分获取的测量对象的图像作为基准图像；测量图像获取部分，其被构造为在测量模式下获取通过成像部分获取的测量对象的图像作为测量图像；登记部分；以及校正部分。高度测量信息获取部分可在设置模式下接收在通过基准图像获取部分获取的基准图像上的对高度测量点的指派。尺寸测量信息获取部分可在设置模式下接收在通过基准图像获取部分获取的基准图像上的对尺寸测量部分的指派。登记部分可在设置模式下将由基准图像获取部分获取的基准图像、通过高度测量信息获取部分接收到的高度测量点和通过尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分彼此关联地登记。在测量模式下，基于通过登记部分登记的基准图像与通过测量图像获取部分获取的测量图像的比较，校正部分可指明测量图像上的与基准图像上的高度测量点相对应的位置作为校正后的高度测量点，并且指明测量图像上的与基准图像上的尺寸测量部分相对应的位置作为校正后的尺寸测量部分。驱动控制部分可在测量模式下控制偏转部分以将第一光辐射至测量对象的对应于校正后的高度测量点的部分上。检测部分可在测量模式下检测与偏转部分的偏转有关的信息或者第一光在通过成像部分获取的图像上的辐射位置。高度计算部分可在测量模式下计算测量对象的对应于校正后的高度测量点的部分的高度。尺寸计算部分可在测量模式下计算测量对象的对应于校正后的尺寸测量部分的部分的尺寸。

在这种情况下，三维测量装置选择性地在设置模式和测量模式下操作。在设置模式中，通过基准图像获取部分获取指示测量对象的基准图像。通过高度测量信息获取部分接收在基准图像上的高度测量点的指派。通过尺寸测量信息获取部分接收在基准图像上的尺寸测量部分的指派。通过登记部分将通过基准图像获取部分获取的基准图像、通过高度测量信息获取部分接收到的高度测量点和通过尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分彼此关联地登记。

在测量模式下，通过测量图像获取部分获取指示测量对象的测量图像。基于通过登记部分登记的基准图像与通过测量图像获取部分获取的测量图像的比较，通过校正部分指明测量图像上与基准图像上的高度测量点相对应的位置，作为校正后的高度测量点。通过校正部分指明测量图像上与基准图像上的尺寸测量部分相对应的位置，作为校正后的尺寸测量部分。偏转部分被驱动控制部分控制，以将第一光辐射至测量对象的与所指明的校正后的高度测量点相对应的部分上。计算测量对象的与所指明的校正后的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

根据该构造，操作员可在设置模式下指派测量对象的基准图像上的高度测量点和尺寸测量部分。在测量模式下，自动地计算测量对象的与在基准图像上指派的高度测量点相对应的部分的高度，并且自动地计算测量对象的与在基准图像上指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。因此，熟练的操作员在设置模式下在测量对象的基准图像上指派高度测量点和尺寸测量部分，从而，在测量模式下，即使操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象的对应部分的高度和尺寸的计算结果。结果，可以精确且容易地测量出测量对象的期望部分的形状。

(10)三维测量装置还可包括：容许值获取部分，其被构造为在设置模式下，接收测量对象的对应于高度测量点的部分的高度的容许值的输入，接收测量对象的对应于尺寸测量部分的尺寸的容许值的输入，并且使得登记部分将接收到的容许值分别与高度测量点和尺寸测量部分相关联地登记；以及检查部分，其被构造为在测量模式下基于通过高度计算部分计算的测量对象的所述部分的高度和通过尺寸计算部分计算的测量对象的尺寸以及通过登记部分登记的容许值，来确定测量对象的通过/失败。

在这种情况下，在设置模式下，通过登记部分登记测量对象的对应于高度测量点的部分的高度的容许值，并且通过登记部分登记测量对象的对应于尺寸测量部分的尺寸的容许值。在测量模式下，基于通过登记部分登记的容许值通过检查部分确定测量对象的通过/失败。因此，在设置模式下，熟练工人输入测量对象的对应于高度测量点的部分的高度的容许值，并且输入测量对象的对应于尺寸测量部分的尺寸的容许值，从而，在测量模式下，即使操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象的通过/失败的确定结果。结果，可以精确且容易地检查测量对象。

(11)校正部分可基于测量对象的由基准图像指示的边缘部分的形状与测量对象的由测量图像指示的边缘部分的形状的比较来指明校正后的高度测量点和校正后的尺寸测量部分。

在这种情况下，校正部分可高度精确地指明校正后的高度测量点和校正后的尺寸测量部分。

(12)高度测量信息获取部分可在通过基准图像获取部分获取的基准图像上叠加并显示指示所接收到的高度测量点的位置的指示符和指示所接收到的尺寸测量部分的指示符。

在这种情况下，操作员可通过在视觉上识别叠加并显示在测量对象的基准图像上的指示符来容易地确认指派的高度测量点和指派的尺寸测量部分。

(13)三维测量装置还可包括：几何元素获取部分，其被构造为在设置模式下接收与高度测量点的位置有关的几何元素的指派，并且使得登记部分将接收到的几何元素与高度测量点相关联地登记；以及几何元素计算部分，其被构造为在测量模式下基于通过检测部分检测到的偏转部分的与偏转有关的信息或者第一光在通过成像部分获取的图像上的辐射位置来计算与在登记部分中登记的几何元素所对应的校正后的高度测量点的位置有关的几何元素的值。

在这种情况下，在设置模式下，通过登记部分登记与测量对象的图像上的高度测量点的位置有关的几何元素。在测量模式下，自动地计算测量对象的与登记的几何元素相对应的几何元素。因此，熟练操作员在设置模式下指派与测量对象的图像上的高度测量点的位置有关的几何元素，从而，在测量模式下，即使操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象的对应部分的几何元素的计算结果。结果，可以精确且容易地测量包括测量对象的平坦度和装配尺寸的各种几何元素。

(14)高度测量信息获取部分还可在设置模式下接收通过基准图像获取部分获取的测量对象的基准图像上的一个或多个基准点的指派。登记部分可将由高度测量信息获取部分接收到的所述一个或多个基准点与基准图像和高度测量点相关联地登记。校正部分可在测量模式下基于通过登记部分登记的基准图像与通过测量图像获取部分获取的测量图像的比较来指明测量图像的分别与基准图像上的所述一个或多个基准点相对应的位置，作为一个或多个校正后的基准点。驱动控制部分可在测量模式下控制偏转部分将第一光辐射至测量对象的与由校正部分指明的所述一个或多个校正后的基准点相对应的一个或多个部分上。三维测量装置还可包括：坐标计算部分，其被构造为在测量模式下基于检测部分的检测结果和通过光接收部分输出的光接收信号来计算与通过高度测量信息获取部分接收到的图像上的位置相对应的坐标；以及基准面获取部分，其被构造为在测量模式下基于与通过坐标计算部分计算的所述一个或多个校正后的基准点相对应的一个或多个坐标来获取基准面。高度计算部分可在测量模式下基于通过坐标计算部分计算的与高度测量点相对应的坐标来计算测量对象的一部分基于通过基准面获取部分获取的基准面的高度。

在这种情况下，操作员在设置模式下可通过在测量对象的图像上指派所述一个或多个基准点来容易地指派在测量模式下用作测量对象的高度的基准的基准面。结果，在测量模式下，可以获取测量对象的与期望的基准面相对应的部分的相对高度。

根据本发明，可以容易地在短时间内测量出测量对象的期望部分的三维形状。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的三维测量装置的整体构造的框图。

图2是示出支架部分和测量头的一部分的构造的框图。

图3是示出测量部分的构造的示意图。

图4是示出参考部分的构造的示意图。

图5是示出聚焦部分的构造的示意图。

图6是示出偏转部分的构造的示意图。

图7是示出显示在三维测量装置的显示部分上的选择屏幕的示例的示图。

图8A和图8B是示出在操作模式下为了对测量对象的表面高度进行测量而在控制部分与控制板之间发送的数据的内容的示图。

图9是示出图1所示的三维测量装置的控制系统的框图。

图10是用于说明在图1所示的三维测量装置中执行的三维测量处理的示例的流程图。

图11是示出在图1所示的三维测量装置中执行的三维测量处理的示例的流程图。

图12是示出在图1所示的三维测量装置中执行的三维测量处理的示例的流程图。

图13是示出在图1所示的三维测量装置中执行的三维测量处理的示例的流程图。

图14是示出在图1所示的三维测量装置中执行的三维测量处理的示例的流程图。

图15是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图16是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图17是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图18是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图19是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图20是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图21是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图22是用于说明三维测量装置在设置模式下的操作示例的示图。

图23是用于说明三维测量装置在测量模式下的操作示例的示图。

图24是用于说明三维测量装置在测量模式下的操作示例的示图。

图25是用于说明三维测量装置在测量模式下的操作示例的示图。

图26A是示出根据另一实施例的偏转部分的构造的一部分的示意性透视图，图26B是根据所述另一实施例的偏转部分的示意性平面图。

图27是示出三维测量装置的光学部分的另一构造的示意图。

图28是示出三维测量装置的控制系统的另一构造的框图。

具体实施方式

(1)三维测量装置的整体构造

下面参考附图说明根据本发明的实施例的三维测量装置。图1是示出根据本发明的实施例的三维测量装置的整体构造的框图。如图1所示，三维测量装置400包括支架部分100、测量头200和处理装置300。

支架部分100包括设置部分110、保持部分120和升降器130。设置部分110具有基本上长方体的形状并且布置在设置表面上。其上置有测量对象S(图1)的透光性置物板111设置在设置部分110的上表面上。在该实施例中，透明玻璃板用作置物板111。在置物板111上限定了其中可通过测量头200对测量对象S进行测量的测量区域V。在图1中，测量区域V由双点划线指示。在设置部分110内部，在置物板111下方的位置上设置有透射照明部分190。透射照明部分190将光从置物板111下方朝着测量区域V辐射。在下面的说明中，将从透射照明部分190辐射至测量区域V上的光称作第一照明光。

设置保持部分120被设置为从设置部分110的一个端部向上延伸。将测量头200附于保持部分120的上端部以与置物板111相对。在这种情况下，由于测量头200和设置部分110由保持部分120保持，因此容易操纵三维测量装置400。通过将测量对象S置于设置部分110上的置物板111上，可以容易地将测量对象S布置在测量区域V中。

升降器130设置在保持部分120的内部。升降器130可相对于置物板111上的测量对象S在上下方向(测量对象S的高度方向)上移动测量头200。测量头200包括控制板210、成像部分220、光学部分230、第一导光部分240、参考部分250、聚焦部分260、偏转部分270、第二导光部分280和落射照明部分290。例如，控制板210包括CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。控制板210可通过微计算机来构造。

控制板210连接至处理装置300。控制板210基于处理装置300的命令来控制升降器130、透射照明部分190、成像部分220、光学部分230、参考部分250、聚焦部分260、偏转部分270和落射照明部分290的操作。控制板210将从成像部分220、光学部分230、参考部分250、聚焦部分260和偏转部分270获取的各种信息提供至处理装置300。落射照明部分290从上方将光辐射至测量区域V上。在下面的说明中，将从落射照明部分290辐射至测量区域V上的光称作第二照明光。第二导光部分280将经过测量区域V或者在测量区域V中反射的第一照明光和第二照明光导向至成像部分220。例如，成像部分220包括CCD(电荷耦合器件)相机或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。成像部分220从第二导光部分280接收第一照明光和第二照明光，对置于置物板111上的测量对象S成像因此产生测量对象S的图像数据，并将产生的图像数据提供至控制板210。

光学部分230向第一导光部分240发射具有低时间相干性(temporally lowcoherence)的出射光。第一导光部分240将光学部分230的出射光划分为参考光和测量光，将参考光导向至参考部分250，并且将测量光导向至聚焦部分260。参考部分250将参考光反射至第一导光部分240。聚焦部分260使通过聚焦部分260的测量光聚焦。在本发明中，将从聚焦部分260发射的测量光的行进方向改变为与测量光的发射方向不同的方向被称作偏转。偏转部分270使通过聚焦部分260聚焦的测量光偏转。在这一点上，第二导光部分280将通过偏转部分270偏转的测量光辐射至布置在测量区域V中的测量对象S上。

辐射在测量对象S上的测量光的一部分被测量对象S反射并通过第二导光部分280、偏转部分270和聚焦部分260被导向至第一导光部分240。第一导光部分240产生被参考部分250反射的参考光与被测量对象S反射的测量光的干涉光，并将干涉光导向至光学部分230。光学部分230针对干涉光的各波长中的每一个检测接收到的光量，并且将指示检测结果的信号提供至控制板210。下面说明测量头200的详情。

处理装置300包括控制部分310、存储部分320、操作部分330和显示部分340。例如，控制部分310包括CPU。例如，存储部分320包括ROM、RAM和HDD(硬盘驱动器)。系统程序存储在存储部分320中。存储部分320用于各种数据的存储和数据的处理。

控制部分310基于存储在存储部分320中的系统程序将用于控制设置在测量头200和支架部分100中的成像部分220、光学部分230、参考部分250、聚焦部分260、偏转部分270、落射照明部分290和透射照明部分190的操作的命令提供至控制板210。控制部分310从测量头200的控制板210获取各种信息，并且使存储部分320存储所述各种信息。

操作部分330包括诸如鼠标、触摸面板、轨迹球、或操纵杆和键盘之类的定点装置。操作部分330被用户操作，以向控制部分310提供指令。例如，显示部分340包括LCD(液晶显示器)面板或有机EL(电致发光)面板。显示部分340显示基于存储在存储部分320中的图像数据的图像、测量结果等。

(2)支架部分和测量头中的一部分组件的详情

图2是详细示出支架部分100和测量头200的一部分的构造的框图。具体地说，在图2中，示出了升降器130、透射照明部分190、光学部分230、第一导光部分240、第二导光部分280和落射照明部分290的详细构造。在图2中，如在图1中一样，通过双点划线来指示测量区域V。

如图2所示，升降器130包括驱动部分131、驱动电路132和读取部分133。例如，驱动部分131是电机。如图2中的粗箭头的指示，驱动部分131相对于置物板111上的测量对象S在上下方向上移动测量头200。结果，可以在宽范围上调整测量光的光学路径长度。测量光的光学路径长度是自从下面说明的第一导光部分240的端口245d输出测量光起直到被测量对象S反射的测量光输入至端口245d为止的光学路径的长度。

驱动电路132连接至控制板210。驱动电路132基于控制板210的控制对驱动部分131进行驱动。例如，读取部分133是光学线性编码器。读取部分133读取驱动部分131的驱动量，以检测测量头200在上下方向上的位置。读取部分133将检测结果提供至控制板210。

光学部分230包括发光部分231和测量部分232。例如，发光部分231包括作为光源的SLD(超发光二极管)并且发射具有相对低相干性的出射光。具体地说，出射光的相干性高于LED(发光二极管)发射的光或白光的相干性并且低于激光的相干性。因此，出射光的波长带宽小于LED发射的光或白光的波长带宽并且大于激光的波长带宽。光学部分230的出射光被输入至第一导光部分240。

干涉光从第一导光部分240被输出至测量部分232。图3是示出测量部分232的构造的示意图。如图3所示，测量部分232包括透镜232a和232c、光谱部分232b和光接收部分232d。从下面说明的第一导光部分240的光纤242输出的干涉光经过透镜232a，变得基本准直，并且入射至光谱部分232b上。例如，光谱部分232b是反射式衍射光栅。入射至光谱部分232b上的光被按照光谱色散以针对各波长中的每一个以不同角度反射，并且经过透镜232c从而针对各波长中的每一个而被聚焦在不同的一维位置上。

例如，光接收部分232d包括其中一维地排列了多个像素的成像元件(一维线性传感器)。成像元件可为多分PD(光电二极管)、CCD(电荷耦合器件)相机或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，或者可为其它元件。光接收部分232d布置为使得成像元件的多个像素分别在针对通过透镜232c形成的各波长中的每一个波长而不同的各不同聚焦位置处接收光。

从光接收部分232d的像素输出对应于接收到的光量的模拟电信号(下文中称作光接收信号)，并且将它们提供至图2所示的控制板210。结果，控制板210获取指示光接收部分232d的像素(干涉光的波长)与接收到的光量之间的关系的数据。控制板210对数据执行预定算术操作和预定处理，从而计算测量对象S的一部分的高度。

如图2所示，第一导光部分240包括四条光纤241、242、243和244、光纤耦合器245以及透镜246。光纤耦合器245具有所谓的2×2构造，并且包括四个端口245a、245b、245c和245d以及主体部分245e。端口245a和245b以及端口245c和245d设置在主体部分245e中，以跨越主体部分245e彼此相对。

光纤241连接在发光部分231与端口245a之间。光纤242连接在测量部分232与端口245b之间。光纤243连接在参考部分250与端口245c之间。光纤244连接在聚焦部分260与端口245d之间。注意，在该实施例中，光纤243比光纤241、242和244长。透镜246布置在光纤243和参考部分250的光学路径上。

发光部分231的出射光被第一导光部分240划分，并且作为测量光和参考光输出。具体地说，来自发光部分231的出射光通过光纤241被输入至端口245a。输入至端口245a的出射光的一部分作为参考光从端口245c输出。参考光经过光纤243和透镜246，变得基本准直，并且被导向至参考部分250。被参考部分250反射的参考光通过透镜246和光纤243被输入至端口245c。

输入至端口245a的出射光的另一部分作为测量光从端口245d输出。测量光通过光纤244、聚焦部分260、偏转部分270和第二导光部分280辐射至测量对象S上。测量光的被测量对象S反射的部分通过第二导光部分280、偏转部分270、聚焦部分260和光纤244被输入至端口245d。

通过从参考部分250返回并被输入至端口245c的参考光和从测量对象S返回并被输入至端口245d的测量光来产生干涉光。产生的干涉光从端口245b输出，并且通过光纤242被导向至测量部分232。

透射照明部分190设置在置物板111下方的位置处，并且包括光源191、反射镜192和准直透镜193。光源191将波长与上面说明的测量光和参考光的波长不同的第一照明光发射至反射镜192。反射镜192将来自光源191的第一照明光朝着置物板111上的测量区域V反射。被反射镜192反射的第一照明光通过准直透镜193转换为与置物板111正交的平行光，并且通过置物板111导向至测量区域V。

从透射照明部分190导向至测量区域V的第一照明光的一部分通过测量对象S向下反射并被阻挡。另一方面，从透射照明部分190导向至测量区域V的第一照明光的其余部分经过测量区域V中的除测量对象S以外的部分，以入射至第二导光部分280的远心光学系统281上。

落射照明部分290设置在测量头200的底部，以与将测量区域V的中心包围的区域相对。落射照明部分290包括具有环形的照明光出射端口291。照明光出射端口291设为包围测量区域V的中心上方的空间。照明光出射端口291将波长与第一照明光的波长相同的第二照明光朝着测量区域V的中心辐射。从照明光出射端口291朝着测量区域V辐射的第二照明光的一部分被测量对象S向上反射，并且入射于下面说明的第二导光部分280的远心光学系统281上。

第二导光部分280在测量头200的内部设为与测量区域V的中心相对，并且包括远心光学系统281、半反射镜282和准直透镜283。

远心光学系统281是一种在物方和像方具有远心结构的双侧远心光学系统，并且包括例如一个或多个透镜。远心光学系统281用作物镜，并且设置为使得远心光学系统281的光轴与置物板111正交。半反射镜282设置在远心光学系统281上方，以位于远心光学系统281的光轴上。此外，准直透镜283设置在半反射镜282上方。

远心光学系统281将通过透射照明部分190和落射照明部分290发射的并且从测量区域V入射的第一照明光和第二照明光导向至半反射镜282，同时会聚第一照明光和第二照明光。半反射镜282将通过远心光学系统281从测量区域V入射的第一照明光和第二照明光的一部分反射至成像部分220。结果，成像部分220对布置在测量区域V中的测量对象S成像。

从透射照明部分190经过测量区域V被捕获到远心光学系统281中的第一照明光的穿过部分的大小和形状在第一照明光的行进方向的任何位置都是固定的。因此，在通过成像部分220获取的图像中，通过测量对象S的光阻挡产生的阴影(表示测量对象S的外部形状的阴影)的大小和形状不根据测量对象S的高度而改变。

在远心光学系统281中，仅捕获被测量区域V中的测量对象S反射的第二照明光中的平行于远心光学系统281的光轴的分量。结果，被测量区域V中的测量对象S反射并且被捕获到远心光学系统281中的第二照明光的穿过部分的大小和形状在第二照明光的行进方向上的任何位置也都是固定的。因此，在通过成像部分220获取的图像中，表示测量对象S的表面形状的图像的大小和形状不根据测量对象S的高度而改变。

准直透镜283将在如下面说明的偏转的同时从偏转部分270发射的测量光的行进方向转换为平行于远心光学系统281的光轴的方向，并且通过半反射镜282将行进方向已转换的测量光导向至远心光学系统281。结果，从偏转部分270发射的测量光通过第二导光部分280辐射至测量对象S上。在这种情况下，被测量对象S反射的测量光的一部分通过远心光学系统281、半反射镜282和准直透镜283返回至偏转部分270。

根据该实施例的成像部分220能够输出与具有第一照明光和第二照明光的波长的光相对应的光接收信号，并且被构造为不能输出与具有测量光的波长的光相对应的光接收信号。结果，在该实施例中，测量光的光斑在通过成像部分220获取的图像中不显现。

(3)参考部分

图4是示出参考部分250的构造的示意图。如图4所示，参考部分250包括支承部分251、可动部分252a和252b、反射构件253、254a、254b和254c、驱动部分255a和255b、驱动电路256a和256b以及读取部分257a和257b。

支承部分251固定至测量头200的主体。直线延伸的两个线性导向件251g附着于支承部分251。所述两个线性导向件251g固定至支承部分251，以使得两个线性导向件251g在一个方向上延伸，并且在一个方向上并排布置。更具体地说，所述两个线性导向件251g固定至支承部分251以使得两个线性导向件251g彼此平行，并且一个线性导向件251g位于另一个线性导向件251g的延长线上。可动部分252a和252b分别附着于所述两个线性导向件251g并且由支承部分251支承，以能够沿着线性导向件251g延伸的方向在对应于可动部分252a和252b的线性导向件251g上移动。

反射构件253附着于支承部分251并且固定。反射构件254a和254c附着于可动部分252a。反射构件254b附着于可动部分252b。反射构件254c用作参考主体。在该实施例中，反射构件254c由角锥反射器构造。角锥反射器不管入射方向如何都在原始方向上反射光。因此，可以在参考部分250中精确且容易地设置参考光的光学路径。注意，反射构件254c不限于角锥反射器。可使用反射棱镜等。

从光纤243输出的参考光通过透镜246基本上被准直化，然后按次序被反射构件253、反射构件254a、反射构件254b和反射构件254c反射。被反射构件254c反射的参考光按次序被反射构件254b、反射构件254a和反射构件253反射，并且通过透镜246被输入至光纤243。

例如，驱动部分255a和255b是音圈电机。如图4中的白色箭头所指示，驱动部分255a和255b分别相对于支承部分251、可动部分252a和252b在线性导向件251g延伸的方向上移动。在这种情况下，在平行于可动部分252a和252b的移动方向的方向上，反射构件253与反射构件254a之间的距离、反射构件254a与反射构件254b之间的距离以及反射构件254b与反射构件254c之间的距离改变。结果，可以调整参考光的光学路径长度。注意，驱动部分255a和255b可由除音圈电机之外的诸如步进电机或压电电机的其它驱动机构构造。

参考光的光学路径长度是自从图2所示的端口245c输出参考光起至被反射构件254c反射的参考光输入至端口245d为止的光学路径的长度。当参考光的光学路径长度与测量光的光学路径长度之间的差等于或小于固定值时，参考光和测量光的干涉光从图2所示的端口245b输出。

驱动电路256a和256b连接至图2所示的控制板210。驱动电路256a和256b分别基于控制板210的控制操作驱动部分255a和255b。在这一点上，驱动电路256a和256b相对于支承部分251在彼此相对的方向上移动可动部分252a和252b。在这种情况下，即使可动部分252a和252b间歇性地重复移动和停止，三维测量装置400的重心位置也几乎不变。结果，三维测量装置400的重心位置在可动部分252a和252b的移动过程中是稳定的。

例如，读取部分257a和257b是光学线性编码器。读取部分257a读取驱动部分255a的驱动量，从而检测可动部分252a相对于支承部分251的相对位置，并且将检测结果提供至控制板210。读取部分257b读取驱动部分255b的驱动量，从而检测可动部分252b相对于支承部分251的相对位置，并且将检测结果提供至控制板210。

在上面说明的参考部分250中，根据期望将一个可动部分252a的重量和附着于可动部分252a的反射构件254a和254c的重量的总和与另一可动部分252b的重量和附着于可动部分252b的反射构件254b的重量的总和设在相同的范围或基本上相同的范围。

在该实施例中，可动部分252a和252b沿着线性导向件251g延伸的方向在彼此相对的方向上移动。然而，本发明不限于此。可以仅可动部分252a和可动部分252b中的一个沿着线性导向件251g延伸的方向移动，而另一个可不动。在这种情况下，所述不动的另一个可动部分252a或252b可固定至固定部分251或者测量头200的主体而不是作为不可动部分的线性导向件251g。

(4)聚焦部分

图5是示出聚焦部分260的构造的示意图。如图5所示，聚焦部分260包括固定部分261、可动部分262、可动透镜263、驱动部分264、驱动电路265和读取部分266。可动部分262附着于固定部分261，以能够沿着一个方向移动。可动透镜263附着于可动部分262。可动透镜263使经过可动透镜263的测量光聚焦。

将从光纤244输出的测量光通过可动透镜263导向至图2所示的偏转部分270。被图2所示的测量对象S反射的测量光的一部分经过偏转部分270，然后通过可动透镜263输入至光纤244。

例如，驱动部分264是音圈电机。如图5的粗箭头所指示的，驱动部分264相对于固定部分261在一个方向(测量光的行进方向)上移动可动部分262。结果，可以使测量光的焦点位于测量对象S的表面上。

驱动电路265连接至图2所示的控制板210。驱动电路265基于控制板210的控制来操作驱动部分264。例如，读取部分266是光学线性编码器。读取部分266读取驱动部分264的驱动量，从而检测可动部分262(可动透镜263)相对于固定部分261的相对位置。读取部分266将检测结果提供至控制板210。

控制板210基于读取部分266的检测结果和下面说明的距离信息计算部分12(图9)计算的距离信息来控制驱动电路265，以使测量光在测量对象S的表面上聚焦。这样，测量光在测量对象的表面上聚焦。结果，提高了三维测量装置400的测量精度。

注意，使从光纤244输出的测量光准直的准直透镜可布置在光纤244与可动透镜263之间。在这种情况下，入射至可动透镜263上的测量光被准直。无论可动透镜263的移动位置如何，测量光的光束直径都不改变。因此，可以形成小的可动透镜263。

(5)偏转部分

图6是示出偏转部分270的构造的示意图。如图6所示，偏转部分270包括反射部分271和272、驱动电路273和274以及读取部分275和276。反射部分271由例如电流计镜(galvanometer mirror)构造，并且包括驱动部分271a和反射构件271b。例如，驱动部分271a是具有在基本垂直的方向上的旋转轴的电机。反射构件271b附着于驱动部分271a的旋转轴。通过光纤244到达图2所示的聚焦部分260的测量光被导向至反射构件271b。驱动部分271a旋转，使得被反射构件271b反射的测量光的反射角在基本上水平的平面中改变。

像反射部分271一样，反射部分272由例如电流计构造，并且包括驱动部分272a和反射构件272b。例如，驱动部分272a是包括在水平方向上的旋转轴的电机。反射构件272b附着于驱动部分272a的旋转轴。被反射构件271b反射的测量光被导向至反射构件272b。驱动部分272a旋转，从而被反射构件272b反射的测量光的反射角在基本上垂直的表面中改变。

这样，驱动部分271a和272a旋转，从而测量光在图2所示的第二导光部分280的准直透镜283上在彼此正交的两个方向上扫描。如上面所说明，准直透镜283将从偏转部分270发射的测量光的行进方向转换为平行于远心光学系统281的光轴的方向，并且将测量光通过半反射镜282导向至远心光学系统281。

结果，经过远心光学系统281的测量光在图2所示的测量对象S的表面上在彼此正交的两个方向上扫描。这样，可以将测量光辐射至测量对象S的表面上的任何位置。辐射至测量对象S上的测量光在测量对象S的表面上被反射。反射的测量光的一部分通过图2所示的第二导光部分280按次序被反射构件272b和反射构件271b反射，并且随后被导向至图2所示的聚焦部分260。

驱动电路273和274连接至图2所示的控制板210。驱动电路273和274分别基于控制板210的控制来对驱动部分271a和272a进行驱动。例如，读取部分275和276是光学旋转编码器。读取部分275读取驱动部分271a的驱动量，从而检测反射构件271b的角度，并且将检测结果提供至控制板210。读取部分276读取驱动部分272a的驱动量，从而检测反射构件272b的角度，并且将检测结果提供至控制板210。

(6)操作模式

三维测量装置400按照用户从多个操作模式中选择的操作模式操作。具体地说，操作模式包括设置模式和测量模式。图7是示出显示在三维测量装置400的显示部分340上的选择屏幕341的示例的示图。

如图7所示，在显示部分340的选择屏幕341上显示设置按钮341a和测量按钮341b。用户利用图1所示的操作部分330操作设置按钮341a和测量按钮341b，从而三维测量装置400分别在设置模式和测量模式下操作。

在下面的说明中，在用户当中，将管理测量对象S的测量工作的熟练用户称作测量管理者，并且酌情将在测量管理者的管理下执行测量对象S的测量工作的用户称作测量操作员。设置模式主要由测量管理者使用。测量模式主要由测量操作员使用。

在根据该实施例的三维测量装置400中，预先由X轴、Y轴和Z轴限定对于包括图2所示的测量区域V的空间特有的三维坐标系(下文中，称作特有三维坐标系)。X轴和Y轴平行于图2所示的置物板111，并且彼此正交。Z轴与X轴和Y轴正交。在操作模式下，当对测量对象S的表面上的一部分的高度进行测量时，在控制部分310与控制板210之间发送由坐标系指明的坐标的数据和通过成像部分220的成像而获取的图像上的平面坐标的数据。

图8A至图8C是示出在操作模式下为了对测量对象S的表面的高度进行测量而在控制部分310与控制板210之间发送的数据内容的示图。在设置模式下，测量管理者可将关于期望的测量对象S的信息登记在三维测量装置400中。具体地说，测量管理者将期望的测量对象S布置在图2所示的置物板111上，并且利用图2所示的成像部分220对测量对象S成像。因此，测量管理者在图像上指派显示在图1所示的显示部分340上的测量对象S的应该被测量高度的部分作为高度测量点。在这种情况下，如图8A所示，控制部分310将由图像上的指派的高度测量点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210。

当指派了高度测量点时，控制板210指明与图2所示的测量区域V中的平面坐标(Ua，Va)相对应的位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)，并且将指明的三维坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310。控制部分310使得图1所示的存储部分320存储控制板210提供的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。控制部分310基于存储在存储部分320中的三维坐标(Xc，Yc，Zc)和下面说明的关于基准面等的信息来计算对应于高度测量点的部分的高度，并且使得存储部分320存储(登记)计算结果。

在设置模式中，如下面所说明的，测量管理者也可在测量对象S的图像上指派其中应该测量与测量对象S的高度方向(Z轴方向)正交的方向上的尺寸的部分作为尺寸测量部分。在这种情况下，将表示图像上的指派的尺寸测量部分的信息与高度测量点的三维坐标(Xc，Yc，Zc)一起存储(登记)在存储部分320中。

测量模式用于测量对应于高度测量点的部分的高度以及测量与尺寸测量部分相对应的部分的尺寸，所述尺寸测量部分涉及与在设置模式下在三维测量装置400中登记了信息的测量对象S类型相同的测量对象S。具体地说，测量操作员将与在设置模式下在三维测量装置400中登记了信息的测量对象S类型相同的测量对象S放置在置物板111上，并且通过成像部分220对测量对象S成像。在这种情况下，如图8B所示，控制部分310将在设置模式下存储在存储部分320中的三维坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制板210。

控制板210基于获取的三维坐标(Xc，Yc，Zc)计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。在这一点上，将对应于在设置模式下指派的高度测量点的三维坐标(Xc，Yc，Zc)存储在存储部分320中。因此，在测量模式下，可以快速指明对应于高度测量点的部分并基于存储的三维坐标(Xc，Yc，Zc)在短时间内计算三维坐标(Xb，Yb，Zb)。控制板210将计算的三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310。控制部分310基于控制板210提供的三维坐标(Xb，Yb，Zb)和下面说明的关于基准面等的信息来计算对应于高度测量点的部分的高度。控制部分310使得图1所示的显示部分340显示计算结果。

此外，当在设置模式下登记了测量对象S的尺寸测量部分时，控制部分310基于通过成像部分220的成像获得的测量对象S的图像来计算与登记的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。在这种情况下，控制部分310使得图1所示的显示部分340显示计算结果。

这样，在测量模式下，测量操作员可在不用指派其中测量对象S的高度应被测量的那部分的情况下获取所述部分的高度。测量操作员可在不用指派其中测量对象S的尺寸应被测量的那部分的情况下获取所述部分的尺寸。因此，即使测量操作员并不熟练，也可以容易和准确地测量出测量对象的期望部分的形状。

如上面说明的，在该实施例中，在设置模式下指明对应于平面坐标(Ua，Va)的三维坐标(Xc，Yc，Zc)并将其存储在存储部分320中。然而，本发明不限于此。在设置模式下，可指明对应于平面坐标(Ua，Va)的平面坐标(Xc，Yc)，并且可不指明Z轴分量Zc。在这种情况下，将指明的平面坐标(Xc，Yc)存储在存储部分320中。在测量模式下，将存储在存储部分320中的平面坐标(Xc，Yc)提供至控制板210。

在图1所示的存储部分320中，预先存储了坐标转换信息和位置转换信息。坐标转换信息指示与通过成像部分220获取的平面坐标(Ua，Va)相对应的特有三维坐标系的平面坐标(Xc，Yc)。控制板210可通过控制图6所示的反射构件271b和272b的角度将与远心光学系统281的光学系统平行的测量光(平行于Z轴的测量光)辐射至测量区域V中的期望位置上。位置转换信息指示测量区域V中的平面坐标与反射构件271b和272b的角度之间的关系。

通过控制部分310和控制板210构造的控制系统可通过在利用坐标转换信息和位置转换信息将测量光辐射至测量区域V上的同时调整图4所示的可动部分252a和252b的位置，来指明与高度测量点相对应的位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)和三维坐标(Xb，Yb，Zb)。

(7)三维测量装置的控制系统

(a)控制系统的整体构造

图9是示出图1所示的三维测量装置400的控制系统的框图。如图9所示，控制系统410包括基准图像获取部分1、位置信息获取部分2、驱动控制部分3、基准面获取部分4、容许值获取部分5、登记部分6、偏转状态获取部分7、检测部分8和图像分析部分9。控制系统410还包括参考位置获取部分10、光接收信号获取部分11、距离信息计算部分12、坐标计算部分13、高度计算部分15、测量图像获取部分16、校正部分17、检查部分18、报告准备部分19、尺寸信息获取部分30和尺寸计算部分31。

图1所示的控制板210和控制部分310执行存储在存储部分320中的系统程序，从而实现了控制系统410的组件的功能。在图9中，由实线指示所述两个操作模式的共同处理流程，由点划线指示设置模式下的处理流程，并且由虚线指示测量模式下的处理流程。这些对于下面参照的图28也是同样适用的。在下面的说明中，为了便于理解，分开说明设置模式和测量模式下的控制系统410的组件。

(b)设置模式

测量管理者将期望的测量对象S放置在图2所示的置物板111上，并且用图2所示的成像部分220对测量对象S成像。基准图像获取部分1获取通过成像部分220产生的图像数据作为基准图像数据，并且使得图1所示的显示部分340显示基于获取的基准图像数据的图像作为基准图像。显示在显示部分340上的基准图像可为静止图像，或者可为按次序更新的运动图像。测量管理者可在显示在显示部分340上的基准图像上指派其高度应该被测量的部分作为高度测量点，并且指派基准点。基准点是在计算测量对象S的高度时用于决定用作基准的基准面的点。测量管理者可在显示在显示部分340上的基准图像上指派其在与测量对象S的高度方向(Z轴方向)正交的方向上的尺寸应该被测量的部分作为尺寸测量部分。

位置信息获取部分2接收通过基准图像获取部分1获取的基准图像上的高度测量点的指派，并且获取接收到的高度测量点的位置(上面说明的平面坐标(Ua，Va))。位置信息获取部分2利用基准图像接收基准点的指派，并且获取接收到的基准点的位置。位置信息获取部分2还能够接收多个高度测量点，并且还能够接收多个基准点。

尺寸信息获取部分30接收通过基准图像获取部分1获取的基准图像上的尺寸测量部分的指派。

驱动控制部分3从图2所示的升降器130的读取部分133获取测量头200的位置，并且基于获取的测量头200的位置控制图2所示的驱动电路132。结果，测量头200在上下方向上移动至期望位置。驱动控制部分3从图5所示的聚焦部分260的读取部分266获取可动透镜263的位置，并且基于获取的可动透镜263的位置和通过下面说明的距离信息计算部分12计算的距离来控制图5所示的驱动电路265。结果，可动透镜263被移动以使得测量光在测量对象S的表面附近聚焦。

驱动控制部分3基于存储在图1所示的存储部分320中的位置转换信息和通过位置信息获取部分2获取的位置来控制图6所示的驱动电路273和274。结果，调整图6所示的反射部分271和272的反射构件271b和272b的角度。测量光辐射至测量对象S的对应于高度测量点和基准点的部分上。

在这一点上，驱动控制部分3控制图4所示的驱动电路256a和256b，因此根据测量光的光学路径长度的改变来调整参考光的光学路径长度，以使得测量光的光学路径长度与参考光的光学路径长度之间的差等于或小于固定值。更具体地说，在驱动控制部分3中，预先设置关于测量光的光学路径长度与参考光的光学路径长度之间的差的阈值，从而获得合适的干涉光。因此，当通过下面说明的距离信息计算部分12计算的测量光的光学路径长度与参考光的光学路径长度之间的差等于或小于阈值时，驱动控制部分3控制图4所示的驱动电路256a和256b，以保持参考光的光学路径长度。另一方面，当测量光的光学路径长度与参考光的光学路径长度之间的差大于阈值时，驱动控制部分3控制图4所示的驱动电路256a和256b，以使参考光的光学路径长度改变。结果，可以将参考光的光学路径长度容易地调整为合适大小。

根据上面说明的驱动控制部分3的操作，通过下面说明的坐标计算部分13来计算测量对象S的对应于高度测量点和基准点的部分的坐标。在下面的说明中，说明了用于计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的坐标的处理。然而，用于计算测量对象S的对应于基准点的部分的坐标的处理与用于计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的坐标的处理相同。

基准面获取部分4基于坐标计算部分13根据通过位置信息获取部分2获取的一个或多个基准点计算的一个或多个坐标来获取基准面。关于通过位置信息获取部分2获取的高度测量点，测量管理者可输入高度的容许值。关于通过尺寸信息获取部分30获取的尺寸测量部分，测量管理者可输入尺寸的容许值。容许值用于检查下面说明的测量模式下的测量对象S，并且包括设计值和相对于设计值的公差。容许值获取部分5获取输入的容许值。

登记部分6将通过基准图像获取部分1获取的基准图像数据、通过位置信息获取部分2获取的位置、通过尺寸信息获取部分30获取的尺寸测量部分和通过容许值获取部分5获取的容许值彼此关联地登记。具体地说，登记部分6使得存储部分320存储了指示基准图像数据、高度测量点和基准点的位置、尺寸测量部分的位置和对应于测量值的容许值之间的关系的登记信息。可设置多个基准面。在这种情况下，登记部分6针对每个基准面将对应于基准面的基准点、对应于基准面的高度测量点和对应于测量值的容许值彼此关联地登记。

偏转状态获取部分7分别从图6所示的读取部分275和276获取反射构件271b和272b的角度。检测部分8基于通过偏转状态获取部分7获取的反射构件271b和272b的角度来检测测量光通过反射构件271和272的偏转方向。图像分析部分9分析通过基准图像获取部分1获取的基准图像数据。

参考位置获取部分10分别从图4所示的参考部分250的读取部分257a和257b获取可动部分252a和252b的位置。光接收信号获取部分11从图3所示的光接收部分232d获取光接收信号。

距离信息计算部分12基于通过光接收部分232d获取的光接收信号对指示干涉光的波长与接收到的光量之间的关系的数据执行预定的算术运算和预定处理。例如，所述算术运算和处理包括从波长至波数的频率轴转换和波数的傅立叶变换。距离信息计算部分12基于通过所述处理获得的数据和通过参考位置获取部分10获取的可动部分252a和252b的位置来计算测量光的光学路径长度与参考光的光学路径长度之间的差。此外，距离信息计算部分12基于计算的差来计算指示了图2所示的测量头200中的测量光的发射位置与测量对象S中的测量光的辐射位置之间的距离的距离信息。例如，测量头200中的测量光的发射位置是图2所示的导光部分240的端口245d的位置。

坐标计算部分13基于通过检测部分8检测到的测量光通过反射构件271b和271b的偏转方向和通过距离信息计算部分12计算的距离信息来计算测量光在测量对象S上的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。

坐标计算部分13将关于基准点计算的坐标提供至基准面获取部分4。高度计算部分15基于坐标计算部分13根据高度测量点计算的三维坐标(Xc，Yc，Zc)来计算基于通过基准面获取部分4获取的基准面的测量对象S的部分的高度。例如，当基准面是平面时，高度计算部分15计算在基准面的穿过三维坐标(Xc，Yc，Zc)的垂线上从基准面至三维坐标(Xc，Yc，Zc)的长度作为高度。高度计算部分15使得显示部分340显示计算的高度。尺寸计算部分31基于图像分析部分9对基准图像数据的分析结果来计算测量对象S的与通过登记部分6登记的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。尺寸计算部分31使得显示部分340显示计算的尺寸。登记部分6将通过坐标计算部分13计算的三维坐标(Xc，Yc，Zc)、通过高度计算部分15计算的高度和通过尺寸计算部分31计算的尺寸与先前登记的基准图像数据、高度测量点的位置、尺寸测量部分、基准点的位置和容许值关联地登记，作为进一步的登记信息。

注意，在设置模式下，如上面所说明，可不指明对应于指派的高度测量点的Z轴分量Zc。在这种情况下，高度计算部分15可不计算测量对象S的对应于指派的高度测量点的部分的高度。在设置模式下，尺寸计算部分31可不计算测量对象S的对应于指派的尺寸测量部分的部分的尺寸。

(c)测量模式

测量操作员将与在设置模式下被登记了登记信息的测量对象S类型相同的测量对象S放置在图2所示的置物板111上，并且用图2所示的成像部分220对测量对象S成像。测量图像获取部分16获取通过成像部分220产生的图像数据作为测量图像数据，并且使得图1所示的显示部分340显示基于获取的测量图像数据的图像作为测量图像。

校正部分17基于通过登记部分6登记的登记信息来校正测量图像数据相对于基准图像数据的偏差。结果，校正部分17在测量图像数据中设置与通过登记部分6登记的登记信息相对应的高度测量点、基准点和尺寸测量部分。

驱动控制部分3基于在设置模式下通过登记部分6登记的登记信息来控制图6所示的驱动电路273和274和图4所示的驱动电路256a和256b。结果，通过坐标计算部分13计算测量对象S的与通过校正部分17设置的高度测量点和基准点相对应的部分的三维坐标。驱动控制部分3基于在设置模式下登记的三维坐标和高度来执行控制。因此，坐标计算部分13可有效地计算测量对象S的与通过校正部分17设置的高度测量点和基准点相对应的部分的三维坐标。

在测量模式下偏转状态获取部分7和检测部分8的处理类型分别与在设置模式下偏转状态获取部分7和检测部分8的处理类型相同。测量模式下的图像分析部分9的处理与设置模式下的图像分析部分9的处理相同，不同的是使用通过测量图像获取部分16获取的测量图像数据来代替通过基准图像获取部分1获取的基准图像数据。测量模式下的参考位置获取部分10、光接收信号获取部分11和距离信息计算部分12的处理类型分别与设置模式下的参考位置获取部分10、光接收信号获取部分11和距离信息计算部分12的处理类型相同。

坐标计算部分13基于通过检测部分8检测的测量光通过反射构件271b和272b的偏转方向和通过距离信息计算部分12计算的距离信息来计算测量光在测量对象S上的辐射位置的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。

基准面获取部分4基于对应于通过坐标计算部分13计算的基准点的坐标来获取基准面。高度计算部分15基于通过坐标计算部分13计算的三维坐标(Xb，Yb，Zb)来计算基于通过基准面获取部分4获取的基准面的测量对象S的一部分的高度。高度计算部分15使得显示部分340显示计算的高度。

尺寸计算部分31基于通过图像分析部分9对基准图像数据的分析结果来计算测量对象S的与通过校正部分17设置的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。尺寸计算部分31使得显示部分340显示计算的尺寸。

检查部分18基于通过高度计算部分15计算的与测量对象S的高度测量点相对应的部分的高度和在登记部分6中登记的对应于高度测量点的容许值来检查测量对象S。检查部分18基于通过尺寸计算部分31计算的与测量对象S的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸和在登记部分6中登记的对应于尺寸测量部分的容许值来检查测量对象S。例如，当计算的高度在基于设计值的公差范围内时，检查部分18确定测量对象S是良品。另一方面，当计算的高度在基于设置值的公差范围外时，检查部分18确定测量对象S是次品。

报告准备部分19基于通过检查部分18检查的结果和通过测量图像获取部分16获取的基准图像来准备报告。结果，测量操作员可将涉及测量对象S的检查结果容易地报告给测量管理者或者使用该报告的其它用户。

(8)控制系统的整体流程

图10至图14是用于说明在图1所示的三维测量装置400中执行的三维测量处理的示例的流程图。当三维测量装置400的电源处于ON状态时通过控制部分310和控制板210以固定周期执行下面说明的一系列处理。在该示例中，如下面说明的，通过控制板210执行用于在三维测量处理中指明测量对象S的对应于高度测量点和基准点的那些部分的坐标的处理(在下面说明的步骤S110、S123等中的处理)。通过控制部分310执行其他处理。然而，本发明不限于此。例如，可通过控制板210和控制部分310中的任一个执行三维测量处理的所有类型的处理。

在初始状态下，假设三维测量装置400的电源在测量对象S被置于图2所示的置物板111上的状态下处于接通状态。在这一点上，在图1所示的显示部分340上显示图7所示的选择屏幕341。

当开始三维测量处理时，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作而选择了设置模式(步骤S100)。更具体地说，控制部分310确定用户是否操作了图7所示的设置按钮341a。

当未选择设置模式时，控制部分310前进至下面说明的图14所示的步骤S201中的处理。另一方面，当选择了设置模式时，控制部分310使得图1所示的显示部分340显示下面说明的图15所示的设置屏幕350(步骤S101)。在设置屏幕350上，实时地显示成像部分220以固定周期获取的图2所示的测量区域V的基准图像。

在根据该实施例的三维测量装置400中，为了实现图9所示的校正部分17的校正功能，有必要在设置模式下设置图案图像和搜索区域。图案图像意指在用户指派的时间点处所显示的基准图像的整个区域中的至少将测量对象S包括在内的部分的图像。搜索区域意指其中在设置模式下设置了图案图像之后在测量模式下在测量图像中搜索与图案图像相似的部分的范围(成像部分220的成像视界中的范围)。

因此，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作指派了搜索区域(步骤S102)。当未指派搜索区域时，控制部分310前进至下面说明的步骤S104中的处理。另一方面，当指派了搜索区域时，控制部分310通过在存储部分320中存储关于指派的搜索区域的信息来设置搜索区域(步骤S103)。

接着，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作指派了图案图像(步骤S104)。当未指派图案图像时，控制部分310前进至下面说明的步骤S106中的处理。另一方面，当指派了图案图像时，控制部分310通过在存储部分320中存储关于指派的图案图像的信息来设置图案图像(步骤S105)。注意，关于图案图像的信息包括指示基准图像中的图案图像的位置的信息。下面说明用户对图案图像和搜索区域的特定设置示例。

接着，控制部分310确定是否根据步骤S103和S105中的处理设置了搜索区域和图案图像(步骤S106)。当未设置搜索区域和图案图像中的至少一个时，控制部分310返回至步骤S102中的处理。另一方面，当设置了搜索区域和图案图像时，控制部分310确定是否接收到关于高度测量的设置命令(步骤S107)。例如基于用户对操作部分330的操作来执行该确定处理。

当未接收到关于高度测量的设置命令时，控制部分310前进至下面说明的图13所示的步骤S141中的处理。另一方面，当接收到关于高度测量的设置指令时，控制部分310还确定接收到的设置命令是否是用于基准面的设置命令(步骤S108)。

通过用户在显示在显示部分340上的基准图像上指派一个或多个点作为一个或多个基准点来设置基准面。当在步骤S108中接收到用于基准面的设置命令时，控制部分310确定是否通过用户对操作部分330的操作在显示在显示部分340上的基准图像上接收到对用作基准点的点的指派(步骤S109)。当未接收到对所述点的指派时，控制部分310前进至下面的步骤S111中的处理。

另一方面，当接收到对所述点的指派时，控制部分310将通过图像上的指派的点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210(见图8A)。

如上面说明的，成像部分220基于通过图2所示的远心光学系统281入射的平行光来产生测量区域V中的图像数据。因此，不管在Z轴方向上的位置如何，都可无条件地计算与图像上的平面坐标(Ua，Va)相对应的特有三维坐标系的平面坐标(Xc，Yc)。在存储部分320中存储平面坐标(Ua，Va)与平面坐标(Xc，Yc)之间的关系作为坐标转换信息，如上面所说明。

此外，如上面的说明，从偏转部分270发射至第二导光部分280的测量光通过准直透镜283平行于Z轴行进，以被导向至测量区域V。测量光的被测量对象S反射并且返回至偏转部分270的分量从测量区域V平行于Z轴行进至准直透镜283的位置。因此，不管Z轴方向上的位置如何，都可无条件地计算在测量光辐射至特有三维坐标系的平面坐标(Xc，Yc)上时图6所示的反射构件271b和272b的角度。测量区域V中的平面坐标与反射构件271b和272b的角度之间的关系存储在存储部分320中作为位置转换信息，如上面所说明。

因此，控制板210基于平面坐标(Ua，Va)、坐标转换信息和位置转换信息指明通过将穿过与平面坐标(Ua，Va)相对应的特有三维坐标系的平面坐标(Xc，Yc)的测量光辐射在测量区域V上而指派的点的坐标(步骤S110)。

具体地说，控制板210基于平面坐标(Ua，Va)、坐标转换信息和位置转换信息来调整图6所示的反射构件271b和272b的角度，并且将穿过平面坐标(Xc，Yc)的平行于Z轴的测量光辐射至测量区域V上。控制板210利用图6所示的读取部分275和276检测反射构件271b和272b在这点上的角度。控制板210调整图4所示的可动部分252a和252b的位置，并且调整参考光的光学路径长度，以使得参考光的光学路径长度和测量光的光学路径长度等于或小于固定值。此外，控制板210基于从图3所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图4所示的可动部分252a和252b的位置和测量光通过图6所示的反射构件271b和272b的偏转方向来计算的测量对象S被测量光辐射到的部分的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。从控制板210将这样指明的三维坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310(见图8A)。

然后，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330进行操作完成了对用作基准点的点的指派(步骤S111)。当未完成对所述点的指派时，控制部分310返回至步骤S109中的处理。另一方面，当完成了对所述点的指派时，控制部分310基于在步骤S110中的处理中获取的一个或多个坐标(Xc，Yc，Zc)执行基准面的设置(步骤S112)。在该示例中，基于对应于一个或多个基准点的坐标(Xc，Yc，Zc)，将指示基准面的坐标(例如，对应于基准点的平面坐标(Xc，Yc)或者对应于基准点的坐标(Xc，Yc，Zc))的信息存储在存储部分320中。

指示基准面的坐标的信息可包括用于确定基准面的基准面约束条件。基准面约束条件包括例如基准面平行于放置表面或者基准面平行于预先存储的另一表面的条件。就基准面约束条件而言，当指派对应于一个基准点的坐标(Xb，Yb，Zb)时，获取由Z＝Zb代表的平面作为基准面。

在步骤S112中的处理之后或者当在步骤S108中未接收到用于基准面的设置命令时，控制部分310确定接收到的设置命令是否是用于高度测量点的设置命令(步骤S121)。

当接收到的设置命令不是用于高度测量点的设置命令时，控制部分310获取与通过用户操作图1所示的操作部分330输入的设置有关的信息并且将信息存储在存储部分320中(步骤S130)。在步骤S130中获取的信息的示例包括诸如容许值以及在测量模式期间应该显示在测量图像上的指示符和注释之类的信息。然后，控制部分310前进至下面说明的步骤S126中的处理。

当在步骤S121中接收到的设置命令是用于高度测量点的设置命令时，控制部分310确定是否通过用户对操作部分330的操作在显示在显示部分340上的基准图像上接收到对用作高度测量点的点的指派(步骤S122)。当未接收到对所述点的指派时，控制部分310前进至下面的步骤S124中的处理。

另一方面，当接收到对所述点的指派时，如上面说明的步骤S110中那样，控制部分310将由图像上的指派的点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210(见图8A)。结果，控制板210基于平面坐标(Ua，Va)、坐标转换信息和位置转换信息来指明通过将穿过与平面坐标(Ua，Va)相对应的特有三维坐标系的平面坐标(Xc，Yc)的测量光辐射于测量区域V上而指派的点的坐标(步骤S123)。将按照这种方式指明的三维坐标(Xc，Yc，Zc)从控制板210提供至控制部分310(见图8A)。

然后，控制部分310确定通过用户对操作部分330的操作对用作高度测量点的点的指派是否完成(步骤S124)。当对所述点的指派未完成时，控制部分310返回至步骤S122中的处理。

另一方面，当对点的指派完成时，控制部分310通过将在步骤S123中的处理中获取的一个或多个高度测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)存储在存储部分320中来执行高度测量点的设置(步骤S125)。

在上面说明的步骤S125和S130以及图13中的步骤S144中的任一个中的处理之后，控制部分310确定是指示了设置已完成还是指示了新的设置(步骤S126)。当指示了新的设置时，也就是说，当未指示设置已完成时，控制部分310返回至步骤S107中的处理。

另一方面，当指示了设置已完成时，控制部分310将在上面说明的步骤S102至S112、S121至S125和S130的处理以及在下面说明的步骤S141至S144的处理中的至少一部分中设置的各种信息彼此关联地登记为登记信息(步骤S127)。然后，三维测量处理在设置模式中结束。待登记的登记信息的文件在用户将特定文件名附于该文件之后被保存在存储部分320中。

在步骤S127中，当通过上面说明的步骤S112中的处理设置了基准面时，控制部分310可基于基准面和指明的坐标(Xc，Yc，Zc)计算高度测量点的高度，并且将计算结果包括在登记信息中。注意，当已在上面说明的步骤S125的时间点处设置了基准面时，在步骤S125中，可基于设置的基准面和获取的坐标(Xc，Yc，Zc)计算对应于高度测量点的部分的高度。在这种情况下，计算结果可作为对应于高度测量点的部分的高度显示在设置屏幕350(见下面参照的图20)上。

当在步骤S107中未接收到关于高度测量的设置命令时，控制部分310确定接收到的设置命令是关于尺寸的测量的设置命令。然后，控制部分310确定是否通过用户对操作部分330的操作在显示在显示部分340上的基准图像上接收到尺寸测量部分的指派(步骤S141)。当未接收到尺寸测量部分的指派时，控制部分310前进至下面的步骤S143中的处理。另一方面，当接收到尺寸测量部分的指派时，控制部分310指明所指派的尺寸测量部分在基准图像上的位置(步骤S142)。具体地说，控制部分310指明所指派的尺寸测量部分在基准图像上的边缘的位置。

接着，控制部分310确定是否通过用户对操作部分330的操作完成了尺寸测量部分的指派(步骤S143)。当未完成尺寸测量部分的指派时，控制部分310返回至步骤S141中的处理。另一方面，当完成了尺寸测量部分的指派时，控制部分310通过在存储部分320中存储在步骤S142中的处理中指明的一个或多个尺寸测量部分的一个或多个位置来执行尺寸测量部分的设置(步骤S144)，并且前进至上面说明的步骤S126中的处理。

在步骤S144中，控制部分310可基于基准图像数据计算与指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。在这种情况下，在步骤S127中，控制部分310可在登记信息中包括尺寸的计算结果。

当在上面说明的步骤S100中未选择设置模式时，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作选择了测量模式(步骤S201)。更具体地说，控制部分310确定用户是否操作了图7所示的测量按钮341b。当选择了测量模式时，控制部分310使得图1所示的显示部分340显示下面说明的图23所示的测量屏幕360(步骤S202)。在测量屏幕360上，实时地显示通过成像部分220以固定周期获取的图2所示的测量区域V中的测量图像。

接着，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作指派了登记信息的文件(步骤S203)。具体地说，控制部分310确定用户是否指派了登记信息的文件名。当未指派文件时，控制部分310保持等待，直至接收到文件的指派。另一方面，当接收到文件的指派时，控制部分310从存储部分320读取所指派的登记信息的文件(步骤S204)。注意，当所指派的登记信息的文件未存储在存储部分320中时，控制部分310可在显示部分340上显示指示所指派的文件不存在的信息。

接着，控制部分310从读取的登记信息中获取关于图案图像的登记的信息，并且将获取的图案图像叠加和显示在显示部分340上所显示的测量图像上(步骤S205)。在这一点上，控制部分310除图案图像之外还获取搜索区域。注意，如上面所说明，关于图案图像的信息还包括指示基准图像中的图案图像的位置的信息。因此，图案图像在与在设置模式中设置的位置相同的位置处叠加和显示在测量图像上。

图案图像可显示为半透明的。在这种情况下，用户可容易地将测量对象S的当前捕获的测量图像与在设置模式期间获取的测量对象S的基准图像进行比较。然后，用户可执行用于将测量对象S在置物板111上定位的工作。

接着，控制部分310执行图案图像与测量图像的比较(步骤S206)。具体地说，控制部分310提取图案图像中的测量对象S的边缘作为参考边缘，并且搜索在获取的搜索区域中是否存在具有对应于参考边缘的形状的边缘。

在这种情况下，考虑测量图像中的测量对象S的边缘部分与参考边缘最相似。当检测到测量图像的与参考边缘最相似的部分时，控制部分310计算检测的部分与图像上的参考边缘偏离的程度，并且计算检测的部分从图像上的参考边缘旋转的程度(步骤S207)。

接着，控制部分310从读取的登记信息中获取关于高度测量点、基准点(基准面)和尺寸测量部分的登记信息，并且基于计算的偏差量和计算的旋转量来校正所获取的关于高度测量点、基准点(基准面)和尺寸测量部分的信息(步骤S208)。步骤S206至S208中的处理等同于图9所示的校正部分17的功能。通过该构造，即使校正的图像中的测量对象相对于图案图像中的测量对象移位或者旋转，也可以高度准确和容易地指明和校正高度测量点、基准点(基准面)和尺寸测量部分。

接着，控制部分310计算测量对象S的对应于校正后的高度测量点的部分的高度，并且计算测量对象S的对应于校正后的尺寸测量部分的部分的尺寸(步骤S209)。

具体地说，关于高度测量点，控制部分310将校正后的高度测量点的三维坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制板210(见图8B)。在这种情况下，如上面说明的步骤S123中的处理，控制板210将穿过平面坐标(Xc，Yc)的测量光辐射至测量区域V上，并且指明测量对象S上的被测量光辐射到的部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。控制板210将指明的三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310(见图8B)。控制部分310基于提供的三维坐标(Xb，Yb，Zb)和诸如基准面的信息来计算对应于高度测量点的部分的高度。关于尺寸测量部分，控制部分310从测量图像中提取出测量对象S的边缘，并且指明测量对象S的对应于校正后的尺寸测量部分的部分，从而基于测量图像和图2所示的第二导光部分280的成像放大率来计算测量对象S的尺寸。

然后，控制部分310将在步骤S209中获得的计算结果存储在存储部分320中作为测量结果，并且执行对应于所登记的其它信息的各种处理(步骤S210)。作为对应于所登记的其它信息的各种处理，例如，当在读取的登记信息中包括容许值时，可执行用于确定高度的测量结果和尺寸的测量结果是否在通过容许值设置的公差的范围内的检查处理。然后，三维测量处理在测量模式中结束。

(9)使用了设置模式和测量模式的操作示例

图15至图22是用于说明三维测量装置400在设置模式下的操作示例的示图。在下面的说明中，将三维测量装置400的用户区分为测量管理者和测量操作员，并且对其进行说明。

首先，测量管理者将用作高度测量的基准的测量对象S定位在置物板111上，并且利用图1所示的操作部分330操作图7所示的设置按钮341a。结果，三维测量装置400开始设置模式下的操作。在这种情况下，例如，如图15所示，设置屏幕350显示在图1所示的显示部分340上。设置屏幕350包括图像显示区域351和按钮显示区域352。在图像显示区域351中，在图像显示区域351中显示测量对象S的当前捕获的图像作为基准图像RI。在下面参照的图15至图22的示图和图23至图25的示图中，通过粗实线表示对显示在图像显示区域351中的基准图像RI和下面说明的测量图像MI中的测量对象S的形状进行指示的轮廓。

在设置模式的开始时间点，在按钮显示区域352中，显示了搜索区域按钮352a、图案图像按钮352b和设置完成按钮352c。测量管理者操作例如搜索区域按钮352a，以在图像显示区域351上执行拖拽操作等。结果，测量管理者如通过图15中的虚线指示的那样设置搜索区域SR。测量管理者操作例如图案图像按钮352b，以在图像显示区域351上执行拖拽操作等。结果，可以如图15中的点划线指示的那样设置图案图像PI。

在设置了搜索区域SR和图案图像PI之后，测量管理者操作设置完成按钮352c。结果，搜索区域SR和图案图像PI的设置完成。设置屏幕350的显示形式如图16所示地切换。具体地说，在图像显示区域351中，去除了指示设置搜索区域SR和设置图案图像PI的指示符。在按钮显示区域352中，显示基准点指派按钮352d、高度测量点指派按钮352e、尺寸测量部分指派按钮352f、指派确定按钮352g、设置完成按钮532h和容许值按钮352i而不显示图15所示的搜索区域按钮352a、图案图像按钮352b和设置完成按钮352c。

例如，测量管理者操作基准点指派按钮352d以在图像显示区域351上执行点击操作等。结果，如图17中的“+”标记指示的那样指派了一个或多个(在该示例中，三个)基准点。然后，测量管理者操作指派确定按钮352g。结果，设置了包括所指派的一个或多个基准点的基准面。如图18中的双点划线所指示，显示了指示在图像显示区域351中设置的基准面RF的指示符。在这一点上，去除了指示基准点的指示符的显示。当指派四个或更多个基准点时，四个或更多个基准点全部并不总是被包括在基准面RF中。在这种情况下，例如，设置基准面RF以使得所述多个基准点之间的距离整体很小。相似地，当决定了用于确定基准面的基准面约束条件时，例如，当决定了例如基准面平行于放置表面或者基准面平行于预先存储的其它表面的条件时，当指派了两个或更多个基准点时，两个或更多个基准点并不总是全部需要被包括在基准面RF中。注意，可通过重复基准点指派按钮352d和指派确定按钮352g的操作来设置多个基准面RF。

接着，测量管理者操作高度测量点指派按钮352e并且在图像显示区域351上执行点击操作等。结果，如图19中的“+”标记指示的那样指派高度测量点。在这一点上，通过进一步操作容许值按钮352i，测量管理者可针对高度测量点中的每一个设置设计值和公差，作为容许值。

然后，测量管理者操作指派确定按钮352g。结果，设置了指派的一个或多个(在该示例中，两个)高度测量点。在这种情况下，如图20所示，测量对象S的对应于高度测量点的部分的相对于基准面的高度显示在图像显示区域351上。

当设置了高度测量点时，如果设置了多个基准面RF，则可以接收从设为用作所指派的高度测量点的基准的基准面RF的所述多个基准面RF中对一个基准面RF的选择。

注意，在设置模式下，当计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的相对于基准面的高度时，“+”标记的颜色可改变为例如绿色，以指示可计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的高度。另一方面，当在执行用于计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的相对于基准面的高度的计算处理之后未计算所述高度时，在图像显示区域351上可显示诸如“失败”的错误消息。“+”标记的颜色可改变为例如红色，以指示不可计算测量对象S的对应于高度测量点的部分的高度。

当指派了多个高度测量点时，可指派测量路线信息。可设置这样的信息，其指示例如按照所述多个高度测量点的指派次序设置测量路线或者将测量路线设为最短。

接着，测量管理者操作尺寸测量部分指派按钮352f并在图像显示区域351上执行点击操作、拖拽操作等。结果，如图21中的点划线和阴影所指示的，指派了测量对象S的尺寸测量部分。在这一点上，通过进一步操作容许值按钮352i，测量管理者可针对尺寸测量部分中的每一个设置设计值和公差，作为容许值。然后，测量管理者操作指派确定按钮352g。结果，设置了所指派的一个或多个(在该示例中，一个)尺寸测量部分。如图22所示，在图像显示区域351上显示测量对象S的与设置的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

最后，测量管理者操作设置完成按钮352h。结果，将包括基准面RF、所述一个或多个高度测量点、所述一个或多个尺寸测量部分和容许值的一系列信息彼此关联地存储在存储部分320中，作为登记信息。在这一点上，将特定文件名提供至登记信息。文件名能够通过测量管理者设置。

图23至图25是用于说明测量模式下的三维测量装置400的操作示例的示图。测量操作员将测量对象S定位在置物板111上，并且利用图1所示的操作部分330操作图7所示的测量按钮341b。结果，三维装置400开始测量模式下的操作。在这种情况下，例如，如图23所示，在图1所示的显示部分340上显示测量屏幕360。测量屏幕360包括图像显示区域361和按钮显示区域362。在图像显示区域361中，显示当前捕获的测量对象S的图像作为测量图像MI。

在测量模式的开始时间点，在按钮显示区域362中显示文件读取按钮362a。测量操作员通过操作文件读取按钮362a输入由测量管理者指示的文件名。结果，读取了对应于置于置物板111上的测量对象S的登记信息。

当读取了登记信息时，如图24所示，对应于所读取的登记信息的图案图像PI按照半透明状态被叠加并显示在图像显示区域361的测量图像MI上。在按钮显示区域362中显示测量按钮362b。在这种情况下，测量操作员可在参照图案图像PI的同时将测量对象S定位在置物板111上的更合适的位置处。

然后，测量操作员在针对测量对象S执行了更精确的定位工作之后操作测量按钮362b。结果，测量出对象S的与读取的登记信息的高度测量点相对应的部分的高度。在这一点上，当在读取的登记信息中包括对应于高度测量点的容许值时，基于容许值执行高度测量点的对应部分的通过/失败确定。此外，测量出测量对象S的与读取的登记信息的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。在这一点上，当在登记信息中包括对应于尺寸测量部分的容许值时，基于容许值执行对尺寸测量部分的对应部分的通过/失败确定。

结果，如图25所示，在图像显示区域361上显示测量对象S的对应于所设置的高度测量点的部分的高度。在按钮显示区域362上显示测量对象S的对应于高度测量点的部分的高度。显示基于容许值的通过/失败确定的结果，作为检查结果。

此外，在图像显示区域361上显示测量对象S的对应于所设置的尺寸测量部分的部分的尺寸。在按钮显示区域362上显示测量对象S的对应于尺寸测量部分的部分的尺寸。显示基于容许值的通过/失败确定的结果，作为检查结果。

(10)效果

在根据该实施例的三维测量装置400中，测量管理者在设置模式下指派期望的高度测量点，从而选择性地测量出测量对象S的与在测量模式下指派的高度测量点相对应的部分的高度。测量管理者在设置模式下指派期望的尺寸测量部分，从而选择性地测量出测量对象S的与在测量模式下指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。因此，为了测量测量对象S的期望部分的三维形状，没必要对测量对象S的整个表面的高度进行测量。因此，也没必要从高度的多个测量值中提取所需的测量值。结果，可以在短时间内容易地对测量对象S的期望部分的三维形状进行测量。

在测量模式下，自动地计算测量对象S的与基准图像上的所指派的高度测量点相对应的部分的高度。自动地计算测量对象S的与基准图像上的所指派的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。因此，熟练的测量管理者在设置模式下在测量对象S的基准图像上指派高度测量点和尺寸测量部分。结果，在测量模式下，即使测量操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象S的对应部分的高度和尺寸的计算结果。结果，可以精确且容易地对测量对象S的期望部分的形状进行测量。

测量管理者在设置模式下输入对应于高度测量点和尺寸测量部分的容许值。结果，在测量模式下，即使测量操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象S的通过/失败的确定结果。结果，可以精确且容易地检查测量对象S。

测量管理者在设置模式下在测量对象S的基准图像上指派一个或多个基准点和一个或多个高度测量点。结果，在测量模式下，即使测量操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象S的对应部分基于基准面的高度的计算结果。结果，可以精确且容易地对测量对象S的期望部分的形状进行测量。

此外，在测量对象S被置于置物板111上的状态下，通过三维测量处理一次计算出关于测量对象S的高度的测量结果和关于诸如测量对象S的宽度和长度之类的尺寸的测量结果，并且将它们存储在存储部分320中。结果，用于将关于高度的测量结果和关于在水平方向上的尺寸的测量结果彼此关联的处理是不必要的。在高度和尺寸的测量期间，没必要移动测量对象S和使探针等接触测量对象S。因此，即使测量对象S通过运输或接触而容易变形，也可以精确和快速地测量期望的尺寸。

在该实施例中，第一照明光从透射照明部分190辐射至测量区域V上。穿过测量区域V的第一照明光通过远心光学系统281被导向至成像部分220。结果，获取了布置在测量区域V中的测量对象S的图像。在这种情况下，第一照明光通过远心光学系统281入射在成像部分220上的穿过部分的大小和形状不根据在远心光学系统281的光轴方向上的位置而改变。因此，可以精确地计算所指派的尺寸测量部分的尺寸，而不管布置在测量区域V中的测量对象S的高度如何。

通过上面说明的构造，从透射照明部分190入射至测量区域V上的第一照明光中的穿过除测量对象S以外的区域的一部分入射至成像部分220上。结果，在通过成像部分220获取的图像中，清楚地显现了如轮廓(silhouette)那样的表示测量对象S的外边缘的边缘部分。因此，由于可精确提取测量对象S的外边缘的边缘，因此可以更精确地计算指派的尺寸测量部分的尺寸。精确地提取测量对象S的外边缘的边缘。结果，当在上面说明的步骤S206中比较图案图像和测量图像时，可以在搜索区域中精确地搜索具有对应于参考边缘的形状的边缘。

如上面所说明，从偏转部分270入射至第二导光部分280上的测量光的行进方向通过准直透镜283转换为平行于远心光学系统281的光轴的方向。然后，测量光通过远心光学系统281被导向至测量区域V。结果，在测量区域V中，测量光在与置物板111正交的固定方向上辐射。因此，可以将测量光均匀地辐射至测量对象S的任何位置上。因此，防止测量对象S的多个部分的测量精度发生波动。

透明玻璃板用作置物板111。在这种情况下，可以进一步使其上放置测量对象S的置物板111上的置物表面平坦化。结果，测量对象S的高度不受置物表面影响。因此，可以高度精确地计算测量对象S的对应于所指派的高度测量点的部分的高度。

如上面所说明，辐射至测量对象S的对应于高度测量点的部分上的测量光的波长和辐射至测量区域V上的第一照明光和第二照明光的波长彼此不同。成像部分220能够输出与第一照明光和第二照明光的波长相对应的光接收信号，并且被构造为不能输出与测量光的波长相对应的光接收信号。在这种情况下，在通过成像部分220获取的图像中不显现测量光的光斑。结果，当利用通过成像部分220获取的图像来对测量对象S的与尺寸测量部分相对应的部分的尺寸进行测量时，不会出现由于测量光的光斑导致的测量误差。因此，可以在保持高测量精度的同时并行地执行高度的计算和尺寸的计算。结果，可以减少用于测量对象S的形状测量的时间。

在上面说明的三维测量装置400中，第二照明光从设置在测量头200中的落射照明部分290辐射至测量区域V上。在这种情况下，在测量对象S的表面上反射的第二照明光被导向至成像部分220，因此可以获取表示测量对象S的表面形状的图像。结果，可以检测测量对象S的表面上的边缘。因此，扩大了其中可进行尺寸测量的范围。

(11)其它实施例

(a)在上面说明的实施例中，偏转部分270通过两个反射部分271和272使来自聚焦部分260的测量光偏转至对应于高度测量点的方向。然而，本发明不限于此。偏转部分可具有下面说明的构造和操作。图26A是示出根据另一实施例的偏转部分的构造的一部分的示意性透视图，图26B是根据所述另一实施例的偏转部分的示意性平面图。在图26A和26B中，通过粗箭头指示从聚焦部分260发射至偏转部分500的测量光。

如图26A所示，该示例中的偏转部分500包括第一反射构件501和第二反射构件502。如图26B所示，该示例中的偏转部分500还包括第一支承构件510、驱动部分511a和521a、驱动电路511b和521b、读取部分512和522和第二支承构件520。

第一支承构件510与设置在第二导光部分280中的远心光学系统281(图2)的光轴正交，并且平行于从聚焦部分260发射的测量光的行进方向延伸。第二支承构件520在与远心光学系统281(图2)的光轴和第一支承构件510正交的方向上延伸，并且由第一支承构件510支承，以能够在第一支承构件510的纵向上移动。

第一反射构件501附着于第二支承构件520，以将从聚焦部分260发射的测量光朝着与第二支承构件520的纵向平行的方向反射。另一方面，第二反射构件502由第二支承构件520支承，以将由第一反射构件501反射的测量光平行于远心光学系统281(图2)的光轴朝着第二导光部分280反射，并且能够在第二支承构件520的纵向上移动。

驱动部分511a为例如音圈电机，并且在第一支承构件510的纵向上移动第二支承构件520。驱动部分521a为例如音圈电机，并且在第二支承构件520的纵向上移动第二反射构件502。

通过这种构造，在该示例中的偏转部分500中，如图26A和图26B中的白色箭头所指示的，第一反射构件501和第二反射构件502在与第二导光部分280的光轴正交的平面中在彼此正交的两个方向上移动。结果，可以从上方将测量光朝着测量区域V中的期望位置辐射。因此，在测量区域V中，测量光在与置物板111正交的固定方向上辐射。因此，可以将测量光均匀地辐射至测量对象S的任何位置上。

在这种情况下，没必要在第二导光部分280中的半反射镜282上方设置图2所示的准直透镜283。在该示例中，如果关于测量对象S的尺寸不需要高测量精度，则可不设置图2所示的远心光学系统281。

驱动电路511b连接至控制板210，并且基于控制板210的控制对驱动部分511a进行驱动。驱动电路521b连接至控制板210，并且基于控制板210的控制对驱动部分521a进行驱动。读取部分512和522是例如光学线性编码器。读取部分512读取第二支承构件520通过驱动部分511a的移动量，因此检测出第二支承构件520相对于第一支承构件510的相对位置，并且将检测结果提供至控制板210。读取部分522读取第二反射构件502通过驱动部分521a的移动量，因此检测出第二反射构件502相对于第二支承构件520的相对位置，并且将检测结果提供至控制板210。

在这种情况下，图9所示的偏转状态获取部分7从读取部分512获取第二支承构件520相对于第一支承构件510的相对位置，并且从读取部分522获取第二反射构件502相对于第二支承构件520的相对位置。因此，图9所示的检测部分8基于通过偏转状态获取部分7获取的信息来检测第一反射构件501相对于第一支承构件510的相对位置和第二反射构件502相对于第二支承构件520的相对位置。结果，控制板210可指明平行于Z轴的测量光在通过X轴和Y轴形成的平面坐标上的辐射位置。

图9所示的坐标计算部分13基于通过检测部分8检测到的第一反射构件501相对于第一支承构件510的相对位置和第二反射构件502相对于第二支承构件520的相对位置以及通过距离信息计算部分12计算的距离信息，来计算测量光在测量对象S上的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。

注意，在图26所示的示例中，驱动部分511a和521a可不通过音圈电机而通过诸如步进电机或者压电电机之类的其它驱动机构构造。

(b)在实施例中，在图2所示的发光部分231中产生的用于测量光和参考光的光的波长与从透射照明部分190和落射照明部分290发射的第一照明光和第二照明光的波长不同。然而，本发明不限于此。测量光和参考光的波长的至少一部分以及第一照明光和第二照明光的波长的至少一部分可相同。图2所示的成像部分220可能够将与测量光的波长相对应的光接收信号与具有第一照明光和第二照明光的波长的光一起输出。

在这种情况下，在通过成像部分220获取的图像中显现测量光的光斑。结果，可以基于通过成像部分220获取的光斑的图像和从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号来计算测量光在测量对象S上的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。

具体地说，在设置模式和测量模式下，图9所示的检测部分8可基于图9所示的图像分析部分9的分析结果来检测指示测量光在基准图像上的辐射位置的光斑的平面坐标。因此，图9所示的坐标计算部分13可基于通过检测部分8检测的平面坐标和通过距离信息计算部分12计算的距离信息来计算测量光在测量对象S上的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。

(c)图27是示出三维测量装置400的光学部分230的另一构造示例的示意图。如图27所示，光学部分230还包括发射例如可见区域中的光的导向光源233。导向光源233发射的光称作导向光。第一导光部分240还包括半反射镜247。

半反射镜247布置在从图2所示的光纤耦合器245的端口245d输出的测量光的光学路径上的期望位置处。半反射镜247将从导向光源233发射的导向光和从端口245d输出的测量光相互叠加。结果，导向光被图2所示的扫描部分270扫描并且在导向光被叠加在测量光上的状态下辐射在测量对象S上。

通过该构造，用户可通过在视觉上识别导向光在测量对象S上的辐射位置而容易地识别光从偏转部分270照在测量对象S上的辐射位置。

当图2所示的成像部分220能够输出与导向光的波长相对应的光接收信号时，成像部分220对测量对象S上的导向光以及测量光清楚地成像。结果，用户可容易地识别测量光在通过成像部分220获取的测量对象S的基准图像和测量图像上的辐射位置。注意，测量光通常是具有低相干性的红外光。通常，成像部分220可不对红外光成像。因此，在这种情况下，成像部分220对导向光的辐射位置成像，作为测量光的辐射位置。

在该示例中，设置导向光源233和半反射镜247，以使得导向光与从光纤耦合器245的端口245d输出的测量光重叠。然而，本发明不限于此。可设置导向光源233和半反射镜247，以使得导向光与从图2所示的发光部分231输出的出射光重叠。在这种情况下，半反射镜247布置在发光部分231与光纤耦合器245的端口245a之间的出射光的光学路径上的期望位置处。

在该示例中，导向光和测量光通过半反射镜247相互叠加。然而，本发明不限于此。通常，测量光是具有低相干性的红外光。导向光包括可见区域的光。因此，例如，可通过诸如对波长小于截止波长的光表现出高反射率并且对波长大于截止波长的光表现出高透射率的二色镜之类的波长选择镜将导向光和测量光相互叠加。可通过例如光纤耦合器和光纤将导向光和测量光相互叠加。在这种情况下，光纤耦合器具有所谓的2×1类型的构造。

(d)图28是示出三维测量装置400的控制系统410的另一构造示例的框图。关于图28所示的控制系统410，说明与图9所示的控制系统410的差异。如图28所示，在该示例中，控制系统410还包括几何元素获取部分20和几何元素计算部分21。

在设置模式下，几何元素获取部分20接收对与由位置信息获取部分2获取的高度测量点的位置有关的几何元素的指派。与高度测量点的位置有关的几何元素是可基于测量对象S的对应于高度测量点的那部分的坐标而计算的各种元素。例如，几何元素包括测量对象S的期望的表面的平坦度以及测量对象S的多个部分的距离和角度。还可将对应于所指派的几何元素的容许值输入至容许值获取部分5。

登记部分6将通过几何元素获取部分20接收的几何元素与高度测量点关联地登记。当将对应于几何元素的容许值输入至容许值获取部分5时，登记部分6将通过容许值获取部分5接收的容许值与几何元素关联地登记。坐标计算部分13还计算与在登记部分6中登记的几何元素有关的坐标。几何元素计算部分21基于与由坐标计算部分13计算的几何元素有关的坐标来计算在登记部分6中登记的几何元素的值。

在测量模式下，校正部分17还在测量图像数据中设置对应于通过登记部分6登记的登记信息的几何元素。坐标计算部分13还计算与通过校正部分17设置的几何元素有关的坐标。几何元素计算部分21基于与通过坐标计算部分13计算的几何元素有关的坐标来计算通过校正部分17设置的几何元素。

通过该构造，由于测量管理者在设置模式下指派几何元素，因此在测量模式下，即使测量操作员不熟练，也可以均匀地获取测量对象S的对应部分的几何元素的计算结果。结果，可以精确且容易地测量包括测量对象S的平坦度和装配尺寸的各种几何元素。

当在登记部分6中登记了对应于几何元素的容许值时，检查部分18还基于通过几何元素计算部分21计算的几何元素和在登记部分6中登记的容许值来检查测量对象S。具体地说，当计算的几何元素在基于设计值的公差范围内时，检查部分18确定测量对象S是良品。另一方面，当计算的几何元素在基于设计值的公差范围外时，检查部分18确定测量对象S是次品。

报告准备部分19基于检查部分18的检查结果和通过测量图像获取部分16获取的基准图像来准备报告。在这种情况下，在报告中描述除高度以外的各种几何元素的检查结果。

(e)高度计算部分15可基于在三维测量装置400中限定的特有三维坐标系中的原点来计算测量对象S的一部分的高度。在这种情况下，用户可获取在特有三维坐标系中测量对象S的所述部分的高度的绝对值。高度计算部分15可能够选择性地在用于基于基准面计算高度的相对值的相对值计算模式和用于在特有三维坐标系中计算高度的绝对值的绝对值计算模式下操作。在绝对值计算模式中，由于基准面非必要，因此可不指派基准点。

(f)在设置模式下，当不能计算测量对象S的对应于高度测量点的所述部分的高度时，高度计算部分15可使得显示部分340显示诸如“失败”的错误消息。在这种情况下，通过在视觉上识别显示部分340，测量管理者可识别出不能计算测量对象S的对应于高度测量点的所述部分的高度。结果，测量管理者可改变测量对象S或三维测量装置400的布置，或者改变将被指派的高度测量点的位置，以使得可计算测量对象S的所述部分的高度。

(g)三维测量装置400可能够将图和注释插入在设置模式下获取的基准图像或者在测量模式下获取的测量图像中。结果，可以更详细地记录测量对象S的测量状态。可将插入基准图像中的图和注释登记为登记信息。

例如，在基准图像中可画出指示了在设置模式下所设置的搜索区域的框线。在这种情况下，在测量模式下，在测量图像上显示框线。结果，在测量模式下，测量操作员容易地将测量对象S置于置物板111上，以使得测量对象S位于显示在测量图像上的框线以内。结果，可以有效地校正测量图像数据相对于基准图像数据的偏差。

(h)基准图像获取部分1可通过执行基准图像的图像处理来使得显示部分340按照鸟瞰方式显示获取的基准图像。相似地，测量图像获取部分16可通过执行测量图像的图像处理来使得显示部分340按照鸟瞰方式显示获取的测量图像。

(i)在上面说明的实施例中，基准图像获取部分1通过成像部分220获取所捕获的测量对象S的图像，作为基准图像。然而，本发明不限于此。基准图像获取部分1可获取预先准备的测量对象S的CAD(计算机辅助设计)图像，作为基准图像。当CAD图像用作基准图像时，测量管理者可在识别测量对象S的三维形状的同时在CAD图像上精确地指派期望的基准点和期望的高度测量点。

(j)在上面说明的实施例中，测量操作员在测量模式开始的过程中指派登记信息的文件。然而，本发明不限于此。例如，可将与登记信息的文件相对应的ID(识别)标签贴至测量对象S。在这种情况下，在测量模式开始的过程中通过成像部分220将ID标签与测量对象S一起成像，从而自动地指派对应于所述标签的登记信息的文件。通过该构造，测量操作员在测量模式开始的过程中不需要指派登记信息的文件。

(k)在上面说明的实施例中，通过光谱干涉系统计算测量对象S的高度。然而，本发明不限于此。可通过诸如白光干涉系统、共焦系统、三角测量系统或者TOF(飞行时间)系统之类的另一系统计算测量对象S的高度。

(l)在上面说明的实施例中，第一导光部分240包括光纤241至244和光纤耦合器245。然而，本发明不限于此。第一导光部分240可包括半反射镜而不是光纤241至244和光纤耦合器245。

(m)在根据上面说明的实施例的三维测量装置400中，测量光从上方辐射至置物板111上的测量区域V上，从而测量出测量对象S的上下方向上的高度。第一照明光从下方辐射至测量区域V上，从而测量出测量对象S在平行于置物板111的方向上的尺寸。然而，本发明不限于此。

三维测量装置400可被构造为在平行于置物板111并且从测量区域V的一侧至另一侧的方向(下文中称作第一水平方向)上辐射测量光，并且在平行于置物板111并且从测量区域V的所述另一侧至所述一侧的方向(下文中称作第二水平方向)上辐射第一照明光。

在这种情况下，可以基于被测量对象S反射的来自测量区域V的测量光来计算测量对象S的一些部分相对于预先决定的与第一水平方向和第二水平方向正交的基准面(竖直平面)的距离(在平行于置物板111的方向上的距离)。成像部分220接收穿过测量区域V的第一照明光。结果，可以基于通过成像部分220的成像而获得的图像数据来计算测量对象S的一些部分平行于与第一水平方向和第二水平方向正交的表面的尺寸。注意，在该示例中，第一照明光不需要透射穿过置物板111。因此，可以使用非透光性置物板111。

(12)权利要求的构成要件与实施例的各部分之间的对应关系

下面说明权利要求的构成要件与实施例的各部分之间的对应性的示例。然而，本发明不限于下面说明的示例。

在上面说明的实施例中，测量区域V是测量区域的示例，测量对象S是测量对象的示例，三维测量装置400是三维测量装置的示例，位置信息获取部分2是高度测量信息获取部分的示例，尺寸信息获取部分30是尺寸信息获取部分的示例，成像部分220是成像部分的示例，测量光是第一光的示例，并且发光部分231是发光部分的示例。

偏转部分270和500是偏转部分的示例，光接收部分232d是光接收部分的示例，驱动控制部分3是驱动控制部分的示例，检测部分8是检测部分的示例，高度计算部分15是高度计算部分的示例，并且尺寸计算部分31是尺寸计算部分的示例。三维测量装置400是三维测量装置的示例。

第一照明光是第二光的示例，透射照明部分190是照明部分的示例，远心光学系统281是远心光学系统的示例，反射构件271b是第一反射构件的示例，反射构件272b是第二反射构件的示例，驱动部分271a和272a是旋转部分的示例，并且准直透镜283是光学构件的示例。

第一支承构件510和第二支承构件520是支承构件的示例，第一反射构件501是第一反射构件的示例，第二反射构件502是第二反射构件的示例，驱动部分511a和521a是移动部分的示例，设置部分110是置物桌的示例，置物板111是置物板的示例，基准图像获取部分1是基准图像获取部分的示例，并且测量图像获取部分16是测量图像获取部分的示例。

登记部分6是登记部分的示例，校正部分17是校正部分的示例，容许值获取部分5是容许值获取部分的示例，检查部分18是检查部分的示例，几何元素获取部分20是几何元素获取部分的示例，几何元素计算部分21是几何元素计算部分的示例，坐标计算部分13是坐标计算部分的示例，并且基准面获取部分4是基准面获取部分的示例。

作为权利要求的构成要件，也可使用具有在权利要求中描述的构造或功能的其它各种元件。

本发明可有效地用于各种三维测量装置。

Claims (14)

1.一种三维测量装置，其测量布置在测量区域中的测量对象的尺寸，所述三维测量装置包括：

高度测量信息获取部分，其被构造为接收高度测量点的指派；

尺寸测量信息获取部分，其被构造为接收用于测量在与高度方向正交的方向上的尺寸的尺寸测量部分的指派；

成像部分，其被构造为获取布置在所述测量区域中的测量对象的图像；

发光部分，其被构造为发射第一光；

偏转部分，其被构造为使从所述发光部分发射的第一光偏转，并且将所述第一光辐射至所述测量对象上；

光接收部分，其被构造为从所述测量对象接收所述第一光并且输出指示接收到的光量的光接收信号；

驱动控制部分，其被构造为控制所述偏转部分以将所述第一光辐射至所述测量对象的与由所述高度测量信息获取部分接收到的高度测量点相对应的部分上；

高度计算部分，其被构造为基于通过所述光接收部分输出的光接收信号来计算所述测量对象的对应于所述高度测量点的部分的高度；以及

尺寸计算部分，其被构造为基于通过所述成像部分获取的测量对象的图像来计算所述测量对象的与由所述尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分相对应的部分的尺寸。

2.根据权利要求1所述的三维测量装置，还包括：

照明部分，其被构造为将第二光辐射至所述测量区域上；以及

远心光学系统，其被构造为将所述第二光从所述测量区域导向至所述成像部分。

3.根据权利要求2所述的三维测量装置，还包括检测部分，其被构造为检测与所述偏转部分的偏转有关的信息或者所述第一光在由所述成像部分获取的图像上的辐射位置，其中，

所述高度计算部分除了基于由所述光接收部分输出的光接收信号之外还基于由所述检测部分检测到的与偏转有关的信息或者所述第一光在所述图像上的辐射位置来计算所述测量对象的对应于所述高度测量点的部分的高度。

4.根据权利要求3所述的三维测量装置，其中，

所述偏转部分包括：

第一反射构件，其被构造为反射从所述发光部分发射的第一光；

第二反射构件，其被构造为反射由所述第一反射构件反射的第一光并将所述第一光导向至所述远心光学系统；以及

旋转部分，其被构造为分别使所述第一反射构件和所述第二反射构件旋转，

与偏转有关的信息是所述第一光通过所述第一反射构件和所述第二反射构件的偏转方向，并且，

所述三维测量装置还包括光学构件，其被构造为将通过所述第一反射构件和所述第二反射构件偏转的第一光的行进方向转换为平行于所述远心光学系统的光轴的方向并将所述第一光导向至所述远心光学系统。

5.根据权利要求3所述的三维测量装置，其中，

所述偏转部分包括：

支承构件；

第一反射构件，其由所述支承构件支承，以能够在与所述远心光学系统的光轴交叉的第一方向上移动，并且被构造为反射从所述发光部分发射的第一光；

第二反射构件，其由所述支承构件支承，以能够在与所述远心光学系统的光轴交叉并且与所述第一方向不同的第二方向上移动，并且被构造为将由所述第一反射构件反射的第一光朝着平行于所述远心光学系统的光轴的方向反射，并且将所述第一光导向至所述远心光学系统；以及

移动部分，其被构造为使所述第一反射构件和所述第二反射构件分别在所述第一方向和所述第二方向上移动，并且

与偏转有关的信息包括所述第一反射构件相对于所述支承构件在所述第一方向上的相对位置和所述第二反射构件相对于所述支承构件在所述第二方向上的相对位置。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的三维测量装置，还包括置物桌，其中，

所述置物桌包括透光性置物板，其上放置有所述测量对象，

所述测量区域是所述置物板上的空间，

所述远心光学系统设置在所述置物板上方，以与所述测量区域相对，并且

所述照明部分辐射所述第二光，以使其从所述置物桌下方的位置穿过所述置物板和所述测量区域朝着所述远心光学系统行进。

7.根据权利要求6所述的三维测量装置，其中，所述透光性置物板是玻璃。

8.根据权利要求6所述的三维测量装置，其中，所述第一光和所述第二光的波长彼此不同。

9.根据权利要求3至5中的任一项所述的三维测量装置，其中，

所述三维测量装置被构造为选择性地在设置模式和测量模式下操作，并且还包括：

基准图像获取部分，其被构造为在所述设置模式下获取通过所述成像部分获取的测量对象的图像作为基准图像；

测量图像获取部分，其被构造为在所述测量模式下获取通过所述成像部分获取的测量对象的图像作为测量图像；

登记部分；以及

校正部分，

所述高度测量信息获取部分在所述设置模式下接收在通过所述基准图像获取部分获取的基准图像上的对高度测量点的指派，

所述尺寸测量信息获取部分在所述设置模式下接收在通过所述基准图像获取部分获取的基准图像上的对尺寸测量部分的指派，

所述登记部分在所述设置模式下将由所述基准图像获取部分获取的基准图像、通过所述高度测量信息获取部分接收到的高度测量点和通过所述尺寸测量信息获取部分接收到的尺寸测量部分彼此关联地登记，

在所述测量模式下，基于通过所述登记部分登记的基准图像与通过所述测量图像获取部分获取的测量图像的比较，所述校正部分指明所述测量图像上的与所述基准图像上的高度测量点相对应的位置作为校正后的高度测量点，并且指明所述测量图像上的与所述基准图像上的尺寸测量部分相对应的位置作为校正后的尺寸测量部分，

所述驱动控制部分在所述测量模式下控制所述偏转部分将所述第一光辐射至所述测量对象的对应于校正后的高度测量点的部分上，

所述检测部分在所述测量模式下检测与所述偏转部分的偏转有关的信息或者所述第一光在通过所述成像部分获取的图像上的辐射位置，

所述高度计算部分在所述测量模式下计算所述测量对象的对应于校正后的高度测量点的部分的高度，并且

所述尺寸计算部分在所述测量模式下计算所述测量对象的对应于校正后的尺寸测量部分的部分的尺寸。

10.根据权利要求9所述的三维测量装置，还包括：

容许值获取部分，其被构造为在所述设置模式下，接收所述测量对象的对应于所述高度测量点的部分的高度的容许值的输入，接收所述测量对象的对应于所述尺寸测量部分的尺寸的容许值的输入，并且使得所述登记部分将接收到的容许值分别与所述高度测量点和所述尺寸测量部分相关联地登记；以及

检查部分，其被构造为在所述测量模式下，基于通过所述高度计算部分计算的所述测量对象的所述部分的高度和通过所述尺寸计算部分计算的所述测量对象的尺寸以及通过所述登记部分登记的容许值，来检查所述测量对象的通过/失败。

11.根据权利要求9所述的三维测量装置，其中，所述校正部分基于所述测量对象的由所述基准图像指示的边缘部分的形状与所述测量对象的由所述测量图像指示的边缘部分的形状的比较来指明校正后的高度测量点和校正后的尺寸测量部分。

12.根据权利要求9所述的三维测量装置，其中，所述高度测量信息获取部分在由所述基准图像获取部分获取的基准图像上叠加并显示指示接收到的高度测量点的指示符和指示接收到的尺寸测量部分的指示符。

13.根据权利要求9所述的三维测量装置，还包括：

几何元素获取部分，其被构造为在所述设置模式下接收与所述高度测量点的位置有关的几何元素的指派，并且使得所述登记部分将接收到的几何元素与所述高度测量点相关联地登记；以及

几何元素计算部分，其被构造为在所述测量模式下，基于通过所述检测部分检测到的与所述偏转部分的偏转有关的信息或者所述第一光在通过所述成像部分获取的图像上的辐射位置，来计算与在所述登记部分中登记的几何元素所对应的校正后的高度测量点的位置有关的几何元素的值。

14.根据权利要求9所述的三维测量装置，其中，

所述高度测量信息获取部分还在所述设置模式下接收在通过所述基准图像获取部分获取的测量对象的基准图像上的对一个或多个基准点的指派，

所述登记部分将由所述高度测量信息获取部分接收到的所述一个或多个基准点与所述基准图像和所述高度测量点相关联地登记，

所述校正部分在所述测量模式下基于通过所述登记部分登记的基准图像与通过所述测量图像获取部分获取的测量图像的比较，来指明所述测量图像的分别与所述基准图像上的所述一个或多个基准点相对应的位置，作为一个或多个校正后的基准点，

所述驱动控制部分在所述测量模式下控制所述偏转部分将所述第一光辐射至所述测量对象的与由所述校正部分指明的所述一个或多个校正后的基准点相对应的一个或多个部分上，

所述三维测量装置还包括：

坐标计算部分，其被构造为在所述测量模式下基于所述检测部分的检测结果和通过所述光接收部分输出的光接收信号来计算与通过所述高度测量信息获取部分接收到的图像上的位置相对应的坐标；以及

基准面获取部分，其被构造为在所述测量模式下基于与通过所述坐标计算部分计算的所述一个或多个校正后的基准点相对应的一个或多个坐标来获取基准面，并且

所述高度计算部分在所述测量模式下基于通过所述坐标计算部分计算的与所述高度测量点相对应的坐标来计算所述测量对象的一部分基于通过所述基准面获取部分获取的基准面的高度。