CN108253899A - 光学扫描高度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种能够快速且高精度地对测量对象的表面的高度进行测量同时被紧凑构造的光学扫描高度测量装置。为了对测量对象的高度进行测量，将从发光部分发射的光划分为测量光和参考光。测量光被辐射至测量对象并且参考光被导向至参考部分(250)。生成从测量对象返回的测量光与从参考部分(250)返回的参考光的干涉光。为了得到适合于计算高度的干涉光，在参考部分(250)中调整参考光的光学路径长度。由支撑部分(251)支撑的可动部分(252a和252b)在直线延伸的两个线性导向件(251g)上移动，从而改变参考光的光学路径长度。当调整参考光的光学路径长度时，使可动部分(252a和252b)在彼此相反的方向上移动。

Description

光学扫描高度测量装置
技术领域
本发明涉及对测量对象的表面形状进行测量的光学扫描高度测量装置。
背景技术
光学扫描高度测量装置用于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，通过分束器将从低相干光源辐射的光分为测量光和参考光。测量光被测量对象扫描光学系统偏转并且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变化的同时，参考光被参考光扫描光学系统引导并且被角锥棱镜反射。基于被测量对象反射的测量光和被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
在上面说明的参考光扫描光学系统中，为了改变参考光扫描光学系统中的参考光的光学路径长度，直线运动台与角锥棱镜一起在直线导轨上往复移动。
为了快速对测量对象的表面形状进行测量，需要增加直线运动台的移动速度。在这种情况下，整个尺寸测量装置的振动增加。为了防止这种振动，需要增加形状测量装置的大小和重量。因此，难以快速地对测量对象的表面的高度进行测量并同时紧凑地构造形状测量装置。
本发明的目的是提供一种能够快速且高精度地对测量对象的表面的高度进行测量同时被紧凑构造的光学扫描高度测量装置。
(1)根据本发明的一种光学扫描高度测量装置包括：位置信息获取部分，其被构造为获取对测量点的指派；发光部分，其被构造为发射低时间相干性光(temporally low-coherent light)；划分部分，其被构造为划分从发光部分发射的光，并且将所划分的光的一部分作为测量光输出并将所划分的光的另一部分作为参考光输出；偏转部分，其被构造为使从划分部分输出的测量光偏转，并且将测量光辐射至测量对象上；驱动控制部分，其被构造为控制偏转部分将光辐射至测量对象的与位置信息获取部分接收的测量点对应的部分上；检测部分，其被构造为检测偏转部分的偏转方向或者通过偏转部分偏转的测量光的辐射位置；参考主体，其被构造为反射从划分部分输出的参考光以返回至划分部分；可动部分，其被构造为沿着第一移动轴移动，从而改变从划分部分通向参考主体的参考光的光学路径；支撑部分，其被构造为在第一移动轴上可动地支撑可动部分；可动部分位置检测部分，其被构造为检测可动部分相对于支撑部分的相对位置；干涉光生成部分，其被构造为生成通过偏转部分辐射至测量对象上以从测量对象返回至划分部分的测量光与通过参考主体反射以返回至划分部分的参考光的干涉光；光接收部分，其被构造为接收所生成的干涉光并且生成指示接收到的干涉光的光量的光接收信号；距离信息计算部分，其被构造为基于通过可动部分位置检测部分检测的可动部分的位置和通过光接收部分输出的光接收信号中的接收到的干涉光的光量，来计算划分部分与测量对象之间的距离；以及计算部分，其被构造为基于通过检测部分检测到的偏转部分的偏转方向和通过偏转部分偏转的测量光的辐射位置以及通过距离信息计算部分计算的距离，来计算测量对象的对应于所指派的测量点的部分的高度；平衡部分，其相对于支撑部分被可动地支撑在第二移动轴上，第二移动轴实质上平行于第一移动轴延伸；以及参考驱动部分，其被构造为在可动部分移动期间使可动部分和平衡部分相对于支撑部分在彼此相反的方向上移动。
在光学扫描高度测量装置中，位置信息获取部分接收对测量点的指派。从发光部分发射的低相干性光通过划分部分划分为测量光和参考光。从划分部分输出的测量光被辐射至测量对象的与所指派的测量点对应的部分。在这一点上，检测部分检测通过偏转部分偏转的测量光的偏转方向或者通过偏转部分偏转的测量光的辐射位置。另一方面，从划分部分输出的参考光被参考主体反射并返回至划分部分。由支撑部分支撑的可动部分沿着第一移动轴移动，从而改变参考光的从划分部分通向参考主体的光学路径长度。在这一点上，检测可动部分相对于支撑部分的相对位置。
生成从测量对象返回至划分部分的测量光与从参考主体返回至划分部分的参考光的干涉光。生成的干涉光由光接收部分接收，并且生成光接收信号。从光接收部分输出的光接收信号指示接收到的干涉光的光量。距离信息计算部分基于在获取接收到的光量时检测到的接收到的干涉光的光量以及可动部分的位置来计算划分部分与测量对象之间的距离。高度计算部分基于通过检测部分检测到的偏转部分的偏转方向或者通过偏转部分偏转的测量光的辐射位置以及通过距离信息计算部分计算的距离，来计算测量对象的对应于所指派的测量点的部分的高度。
通过上面说明的构造，在可动部分移动期间参考驱动部分使可动部分和平衡部分相对于支撑部分在彼此相反的方向上移动。在这种情况下，即使可动部分间歇地重复移动和停止，光学扫描高度测量装置的重心位置也几乎不改变。因此，光学扫描高度测量装置不会不稳定地振动。无需增加光学扫描高度测量装置的尺寸和重量。可以使可动部分高速移动。结果，可以快速且高精度地对测量对象的表面的高度进行测量，同时紧凑地构造光学扫描高度测量装置。
(2)光学扫描高度测量装置还可包括一个或多个反射构件，其被构造为反射从划分部分输出的参考光以将参考光导向至参考主体，并且反射通过参考主体反射的参考光，以使参考光返回至划分部分。参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分可附着于可动部分。
在这种情况下，由于所述一个或多个反射构件在划分部分和参考主体之间反射参考光，因此，通过适当地布置所述一个或多个反射构件，可以紧凑地构造光学扫描高度测量装置，同时得到参考光的大的光学路径长度。由于参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分附着于可动部分，因此可以容易地根据可动部分的移动来改变划分部分与参考主体之间的参考光的光学路径长度。
(3)至少参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分可附着于平衡部分。可动部分位置检测部分还可检测平衡部分相对于支撑部分的相对位置。距离信息计算部分可基于通过可动部分位置检测部分检测的可动部分的位置和平衡部分的位置以及通过光接收部分输出的光接收信号，来计算偏转部分与测量对象之间的距离。
通过上面描述的构造，可动部分和平衡部分可在可动部分移动期间在沿着第一移动轴和第二移动轴的方向上彼此靠近或远离。结果，当可动部分和平衡部分彼此靠近时，参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分与参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分彼此靠近。结果，可以充分减小参考光的光学路径长度。当可动部分和平衡部分彼此远离时，参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分与参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分彼此远离。结果，可以充分增大参考光的光学路径长度。
结果，扩大了参考光的光学路径长度的可调范围。可以更加快速地改变参考光的光学路径长度。
(4)参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分的重量与可动部分的重量的总和可被设置为在相对于至少参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分的重量与平衡部分的重量的总和的固定范围内。结果，在可动部分移动期间，光学扫描高度测量装置的重心位置更加稳定。
(5)参考主体可以是角锥反射器。
角锥反射器在原始方向上反射光，而不管入射方向如何。通过上面说明的构造，由于角锥反射器用作参考主体，因此可以准确且容易地设置划分部分与参考主体之间的参考光的光学路径。
(6)距离信息计算部分可计算通过偏转部分辐射至测量对象上并且从测量对象返回至划分部分的测量光的光学路径长度与通过参考主体反射以返回至划分部分的参考光的光学路径长度之间的差，并且基于所述计算的结果来计算偏转部分与测量对象之间的距离。驱动控制部分可控制参考驱动部分，使得当通过距离信息计算部分计算的差等于或小于预先决定的阈值时保持从划分部分通向参考主体的参考光的光学路径长度，并且控制参考驱动部分，使得当通过距离信息计算部分计算的差大于预先决定的阈值时改变从划分部分通向参考主体的参考光的光学路径长度。
在这种情况下，基于通过光接收部分输出的光接收信号来计算从划分部分输出并返回至划分部分的测量光的光学路径长度与从划分部分输出并返回至划分部分的参考光的光学路径长度之间的差。当所计算的差等于或小于阈值时，保持从划分部分通向参考主体的参考光的光学路径长度。当所计算的差大于阈值时，改变从划分部分通向参考主体的参考光的光学路径长度。这样，根据所计算的差来移动可动部分。结果，可以容易地将参考光的光学路径长度调整至合适大小。结果，扩大了光学扫描高度测量装置的可测量范围。
(7)光学扫描高度测量装置还可包括聚焦部分。聚焦部分可包括：透镜，其布置在测量光的从划分部分至偏转部分的光学路径上；透镜移动部分，其被构造为在测量光的光学路径上移动透镜，从而调整辐射至测量对象上的测量光的焦点的位置；以及透镜控制部分，其被构造为基于通过距离信息计算部分计算的距离来控制透镜移动部分，以将测量光聚焦在测量对象的表面上。
在这种情况下，由于测量光聚焦在测量对象的表面上，因此提高了光学扫描高度测量装置的测量精度。
根据本发明，可以快速且高精度地对测量对象的表面的高度进行测量，同时紧凑地构造光学扫描高度测量装置。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的光学扫描高度测量装置的整体构造的框图。
图2是示出图1所示的支架部分的外部透视图。
图3是示出支架部分和测量头的构造的框图。
图4是示出测量部分的构造的示意图。
图5是示出参考部分的构造的示意图。
图6是示出聚焦部分的构造的示意图。
图7是示出扫描部分的构造的示意图。
图8是示出显示在光学扫描高度测量装置的显示部分上的选择屏幕的示例的示图。
图9A至图9C是示出在操作模式下在控制部分与控制板之间发送的数据的内容的示图。
图10是示出图1所示的光学扫描高度测量装置的控制系统的框图。
图11是示出通过报告准备部分准备的报告的示例的示图。
图12是用于说明在图1所示的光学扫描高度测量装置中执行的光学扫描高度测量处理的示例的流程图。
图13是用于说明在图1所示的光学扫描高度测量装置中执行的光学扫描高度测量处理的示例的流程图。
图14是用于说明在图1所示的光学扫描高度测量装置中执行的光学扫描高度测量处理的示例的流程图。
图15是用于说明在图1所示的光学扫描高度测量装置中执行的光学扫描高度测量处理的示例的流程图。
图16是用于说明通过控制板进行的指派和测量处理的示例的流程图。
图17是用于说明通过控制板进行的指派和测量处理的示例的流程图。
图18A至图18C是用于说明图16和图17所示的指派和测量处理的说明图。
图19A和图19B是用于说明图16和图17所示的指派和测量处理的说明图。
图20是用于说明通过控制板进行的指派和测量处理的另一示例的流程图。
图21是用于说明通过控制板进行的指派和测量处理的另一示例的流程图。
图22A和图22B是用于说明图20和图21所示的指派和测量处理的说明图。
图23是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图24是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图25是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图26是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图27是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图28是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的操作示例的示图。
图29是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的另一操作示例的示图。
图30是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的另一操作示例的示图。
图31是用于说明光学扫描高度测量装置在设置模式下的另一操作示例的示图。
图32是用于说明光学扫描高度测量装置在测量模式下的操作示例的示图。
图33是用于说明光学扫描高度测量装置在测量模式下的操作示例的示图。
图34是用于说明光学扫描高度测量装置在测量模式下的操作示例的示图。
图35是示出参考部分的另一构造示例的示意图。
图36是示出光学扫描高度测量装置的控制系统的另一构造示例的框图。
图37是示出光学扫描高度测量装置的光学部分的另一构造示例的示意图。
具体实施方式
(1)光学扫描高度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光学扫描高度测量装置。图1是示出根据本发明的实施例的光学扫描高度测量装置的整体构造的框图。图2是示出图1所示的支架部分100的外部透视图。如图1所示，光学扫描高度测量装置400包括支架部分100、测量头200和处理装置300。
支架部分100的纵向截面具有L形，并且包括设置部分110、保持部分120和升降器130。设置部分110具有水平平坦形状并且设置在设置表面上。如图2所示，将其上放置有测量对象S(图1)的正方形光学表面板111设置在设置部分110的上表面上。在光学表面板111上方限定有其中可通过测量头200测量到测量对象S的测量区V。在图2中，由虚线指示测量区V。
在光学表面板111中，多个螺孔形成为在彼此正交的两个方向上等间隔排列。结果，可以在测量对象S的表面位于测量区V中的状态下利用夹具构件和螺钉构件将测量对象S固定至光学表面板111。
将保持部分120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的上端部以与光学表面板111的上表面相对。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，因此容易操纵光学扫描高度测量装置400。由于测量对象S置于设置部分110上的光学表面板111上，因此可以容易地将测量对象S放置在测量区V中。
如图1所示，升降器130设置在保持部分120的内部。升降器130可相对于光学表面板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、导光部分240、参考部分250、聚焦部分260和扫描部分270。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的命令控制升降器130、成像部分220、光学部分230、参考部分250、聚焦部分260和扫描部分270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和扫描部分270获取的各种信息提供至处理装置300。成像部分220通过对置于光学表面板111上的测量对象S成像产生测量对象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向导光部分240发射具有低时间相干性的出射光。导光部分240将来自光学部分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将参考光反射至导光部分240。聚焦部分260使通过聚焦部分260的测量光聚焦。扫描部分270扫描通过聚焦部分260聚焦的测量光，以将测量光辐射至测量对象S的期望部分上。
辐射在测量对象S上的测量光的一部分被测量对象S反射并通过扫描部分270和聚焦部分260被导向至导光部分240。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测量头200的成像部分220、光学部分230、参考部分250、聚焦部分260和扫描部分270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)升降器和导光部分
图3是示出支架部分100和测量头200的构造的框图。在图3中，示出了升降器130、光学部分230和导光部分240的详细构造。如图3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3中的粗箭头所指示，驱动部分131相对于光学表面板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(超辐射发光二极管)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的出射光被输入至导光部分240。
来自导光部分240的干涉光被输出至测量部分232。图4是示出测量部分232的构造的示意图。如图4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由透镜232c形成的各波长中的每一个的不同聚焦位置接收光。
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3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运算和预定处理，从而计算测量对象S的一部分的高度。
如图3所示，导光部分240包括四条光纤241、242、243和244、光纤耦合器245和透镜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。
来自发光部分231的出射光被导光部分240划分并作为测量光和参考光输出。具体地，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和扫描部分270辐射至测量对象S上。被测量对象S反射的测量光的一部分通过扫描部分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返回并输入至端口245c的参考光和从测量对象S返回并输入至端口245d的测量光产生干涉光。产生的干涉光从端口245d输出并通过光纤242导向至测量部分232。
(3)参考部分
图5是示出参考部分250的构造的示意图。如图5所示，参考部分250包括支撑部分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。
支撑部分251固定至测量头200的主体。直线延伸的两个线性导向件251g附着于支撑部分251。两个线性导向件251g固定至支撑部分251，使得两个线性导向件251g均在一个方向上延伸并且在一个方向上并排排列。更具体地，所述两个线性导向件251g固定至支撑部分251，使得所述两个线性导向件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并且被支撑部分251支撑，从而能够沿着线性导向件251g延伸的方向在与可动部分252a和252b对应的线性导向件251g上移动。
反射构件253附着于支撑部分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(corner cube reflector)构造。角锥反射器在原始方向上反射光，而不管入射方向如何。因此，可以准确且容易地设置参考部分250中的参考光的光学路径。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输出的参考光通过经过透镜246基本被准直，并且随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5中的白色箭头所指示，驱动部分255a和255b使可动部分252a和252b相对于支撑部分251沿着线性导向件251g延伸的方向移动。在这种情况下，在与可动部分252a和252b的移动方向平行的方向上，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可通过其它驱动机构(诸如，步进电机或者压电电机)而非音圈电机来构造。
参考光的光学路径长度是从自图3所示的端口245c输出参考光起直到被反射构件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，参考光与测量光的干涉光从图3所示的端口245b输出。
驱动电路256a和256b连接至图3所示的控制板210。驱动电路256a和256b基于控制板210的控制分别对驱动部分255a和255b进行操作。在这一点上，驱动电路256a和256b使可动部分252a和252b相对于支撑部分251在彼此相反的方向上移动。在这种情况下，即使可动部分252a和252b间歇地重复移动和停止，光学扫描高度测量装置400的重心位置也几乎不改变。结果，在可动部分252a和252b移动期间，光学扫描高度测量装置400的重心位置被稳定。
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相对于支撑部分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相对于支撑部分251的相对位置，并且将检测结果提供至控制板210。
在如上所述的参考部分250中，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的重量的总和设置为在相对于其他可动部分252b的重量和附着于该可动部分252b的反射构件254b的重量的总和的固定范围内。该固定范围是两个总和值可被看做相等或基本相等的范围。在这种情况下，在可动部分252a和252b移动期间，光学扫描高度测量装置400的重心位置进一步被稳定。
(4)聚焦部分
图6是示出聚焦部分260的构造的示意图。如图6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用作物镜，并且聚焦经过可动透镜263的测量光。
将从光纤244输出的测量光通过可动透镜263导向至图3所示的扫描部分270。被图3所示的测量对象S反射的测量光的一部分经过扫描部分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6的粗箭头所指示的，驱动部分264使可动部分262相对于固定部分261沿一个方向(测量光的行进方向)在测量光的光学路径上移动。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3所示的控制板210。驱动电路265基于控制板210的控制对驱动部分264进行操作。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的检测结果和距离信息计算部分12(图10)计算的距离信息控制驱动电路265将测量光聚焦在测量对象S的表面上。这样，测量光聚焦在测量对象的表面上。结果，提高了光学扫描高度测量装置的测量精度。
注意，可在光纤244与可动透镜263之间布置使从光纤244输出的测量光准直的准直透镜。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)扫描部分
图7是示出扫描部分270的构造的示意图。如图7所示，扫描部分270包括偏转部分271和272、驱动电路273和274以及读取部分275和276。偏转部分271由例如电流计镜(galvanometer mirror)构造，并且包括驱动部分271a和反射部分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。反射部分271b附着于驱动部分271a的旋转轴。通过光纤244到达图3所示的聚焦部分260的测量光被导向至反射部分271b。驱动部分271a旋转，使得被反射部分271b反射的测量光的反射角在基本上水平的平面中改变。
像偏转部分271一样，偏转部分272由例如电流计镜构造，并且包括驱动部分272a和反射部分272b。例如，驱动部分272a是包括在水平方向上的旋转轴的电机。反射部分272b附着于驱动部分272a的旋转轴。被反射部分271b反射的测量光被导向至反射部分272b。驱动部分272a旋转，从而被反射部分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3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。结果，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按次序被反射部分272b和反射部分271b反射，并且随后被导向至图3所示的聚焦部分260。
驱动电路273和274连接至图3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，从而检测反射部分271b的角，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，从而检测反射部分272b的角，并且将检测结果提供至控制板210。
(6)操作模式
图1所示的光学扫描高度测量装置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、测量模式和高度测定模式。图8是示出显示在光学扫描高度测量装置400的显示部分340上的选择屏幕341的示例的示图。
如图8所示，在显示部分340的选择屏幕341上，显示有设置按钮341a、测量按钮341b和高度测定按钮341c。用户利用图1所示的操作部分330操作设置按钮341a、测量按钮341b和高度测定按钮341c，从而光学扫描高度测量装置400分别在设置模式、测量模式和高度测定模式下操作。
在下面的说明中，在用户当中，还将管理测量对象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。
在光学扫描高度测量装置400中，由X轴、Y轴和Z轴预先限定包括图2所示的测量区V的空间所特有的三维坐标系。X轴和Y轴平行于图2所示的光学表面板111，并且彼此正交。Z轴与X轴和Y轴正交。在操作模式下，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9A至图9C是示出在操作模式下在控制部分310与控制板210之间发送的数据的内容的示图。
在设置模式下，测量管理者可将关于期望的测量对象S的信息登记在光学扫描高度测量装置400中。具体地说，测量管理者将期望的测量对象S放置在图2所示的光学表面板111上，并且利用图3所示的成像部分220对测量对象S成像。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的应该被测量的部分作为测量点。在这种情况下，如图9A所示，控制部分310将由图像上的指派的测量点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210。
控制板210指明与图2所示的测量区V中的平面坐标(Ua，Va)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存储由控制板210提供的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。控制部分310基于诸如存储在存储部分320中的三维坐标(Xc，Yc，Zc)和下面说明的基准面之类的信息来计算对应于测量点的部分的高度，并且使得存储部分320存储计算结果。
测量模式用于测量与关于这样的测量对象S的测量点相对应的部分的高度，该测量对象S与在设置模式下在光学扫描高度测量装置400中登记了信息的测量对象S的类型相同。具体地说，测量操作员将与在设置模式下在光学扫描高度测量装置400中登记了其信息的测量对象S的类型相同的测量对象S放置在光学表面板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9B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的对应于测量点的部分的三维坐标(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基于诸如由控制板210提供的三维坐标(Xb，Yb，Zb)和下面说明的基准面之类的信息来计算对应于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。
这样，在测量模式下，测量操作员可获取测量对象S的应该被测量的部分的高度，而不用指派所述部分。因此，即使测量操作员并不熟练，也可以容易和准确地对测量对象的期望部分的形状进行测量。三维坐标(Xc，Yc，Zc)在设置模式下存储在存储部分320中。因此，在测量模式下，可以基于存储的三维坐标(Xc，Yc，Zc)快速指明对应于测量点的部分。
在该实施例中，在设置模式下，指明了对应于平面坐标(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轴的分量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。
用户使用高度测定模式来在确认屏幕上的测量对象S的同时在屏幕上指派测量对象S的期望部分作为测量点并且测量所述部分的高度。具体地说，用户将期望的测量对象S放置在光学表面板111上，并且用成像部分220对测量对象S成像。用户在显示在显示部分340上的测量对象S的图像上指派应该被测量的部分作为测量点。在这种情况下，如图9C所示，控制部分310将图像上的由指派的测量点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210。
控制板210指明与图2所示的测量区V中的平面坐标(Ua，Va)对应的位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)，并且基于指明的三维坐标(Xc，Yc，Zc)计算测量对象S的与测量点对应的部分的三维坐标(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基于诸如由控制板210提供的三维坐标(Xb，Yb，Zb)和下面说明的基准面之类的信息来计算对应于测量点的部分的高度，并且使得显示部分340显示计算结果。
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测量区V中的高度方向(Z轴方向)上的位置的平面坐标(Ua，Va)相对应的平面坐标(Xc，Yc)。控制板210可通过控制图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的反射部分271b和272b的角度将测量光辐射至测量区V中的期望位置。位置转换信息指示测量区V中的坐标与可动部分252a和252b的位置及反射部分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利用坐标转换信息和位置转换信息指明对应于测量位置的位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)和三维坐标(Xb，Yb，Zb)。下面说明坐标转换信息和位置转换信息的详情。
(7)光学扫描高度测量装置的整体构造
(a)控制系统的整体构造
图10是示出图1所示的光学扫描高度测量装置400的控制系统的框图。如图10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、偏转方向获取部分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、确定部分14、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和报告准备部分19。
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10中，由实线指示所有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35也是同样的。高度测定模式下的处理流程基本上等同于设置模式下的处理流程。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所示的光学表面板111上，并且用图3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。测量管理者可指派应该被测量的部分作为基准点，并且指派显示在显示部分340上的基准图像上的基准点。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。
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测量点的指派，并且获取接收到的测量点的位置(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还能够接收多个测量点，并且能够接收多个基准点。
驱动控制部分3从图3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的位置来控制图3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6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的位置来控制图6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7所示的驱动电路273和274以及图5所示的驱动电路256a和256b。结果，调整图7所示的偏转部分271和272的反射部分271b和272b的角度。测量光辐射至测量对象S的对应于测量点和基准点的部分上。
驱动控制部分3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，以将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减小至固定值或更小值。更具体地，在驱动控制部分3中，提前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，使得得到合适的干涉光。因此，当以下说明的通过距离信息计算部分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5所示的驱动电路256a和256b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5所示的驱动电路256a和256b改变参考光的光学路径长度。结果，可以容易地将参考光的光学路径长度调整至合适大小。因此，扩大了测量对象S的可测量高度范围。
根据上面说明的驱动控制部分3的操作，通过坐标计算部分13计算测量对象S的对应于测量点和基准点的部分的坐标，如下面所说明的那样。在下面说明驱动控制部分3的操作详情。在下面的说明中，说明了用于计算测量对象S的对应于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的对应于测量点的部分的坐标的处理相同。
基准面获取部分4基于由坐标计算部分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。对于通过位置信息获取部分2获取的测量点，测量管理者可输入高度的容许值。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接收输入的容许值。
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获取的位置和通过容许值获取部分5设置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存储指示基准图像数据、测量点和基准点的位置、以及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针对基准面中的每一个将对应于基准面的基准点、对应于基准面的测量点和对应于测量值的容许值彼此关联地登记。
偏转方向获取部分7分别从图7所示的读取部分275和276获取反射部分271b和272b的角度。检测部分8分别基于通过偏转方向获取部分7获取的反射部分271b和272b的角度来检测偏转部分271和272的偏转方向。成像部分220的成像继续，从而在基准图像中呈现测量对象S上的测量光。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。检测部分8基于通过图像分析部分9的分析结果来检测指示通过偏转部分271和272偏转的测量光的基准图像上的辐射位置的平面坐标。
参考位置获取部分10分别从图5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4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获取的光接收信号来对指示干涉光的波长与接收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，算术运算和该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基于通过该处理得到的数据以及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。距离信息计算部分12基于所计算的差来计算指示图2所示的测量头200中的测量光的出射位置与测量对象S中的测量光的辐射位置之间的距离的距离信息。测量头200中的测量光的出射位置例如是图3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检测的偏转部分271和272的偏转方向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对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)。测量光的辐射位置的三维坐标(Xc，Yc，Zc)包括在高度方向上的坐标Zc和在与高度方向正交的平面中的平面坐标(Xc，Yc)。
坐标计算部分13可基于指示通过检测部分8检测的测量光的基准图像上的辐射位置的平面坐标和偏转部分271和272的偏转方向利用例如三角测量系统来计算测量对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标。可替换地，坐标计算部分13可基于指示通过检测部分8检测到的测量光的基准图像上的辐射位置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对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标。
确定部分14确定测量光是否辐射在测量对象S的对应于测量点的部分或者靠近所述部分的部分上。具体地说，坐标计算部分13基于所计算的高度方向上的坐标和存储在存储部分320中的坐标转换信息来获取与通过登记部分6登记的测量点相对应的平面坐标(下面说明的平面坐标(Xa'，Ya'))。确定部分14确定通过坐标计算部分13计算的平面坐标(Xc，Yc)是否存在于根据对应于测量点的平面坐标(Xa'，Ya')预先决定的范围内。
可替换地，图像分析部分9可执行基准图像数据的图像分析，从而指明测量光在基准图像中的辐射位置的平面坐标(下面说明的平面坐标(Uc，Vc))。在这种情况下，确定部分14确定由图像分析部分9指明的测量光的辐射位置的平面坐标(Uc，Vc)是否存在于根据通过登记部分6登记的测量点的平面坐标(Ua，Va)预先决定的范围内。
当确定部分14确定测量光未辐射在测量对象S的对应于测量点的部分和靠近所述部分的部分上时，驱动控制部分3控制图7所示的驱动电路273和274以及图5所示的驱动电路256a和256b来移动测量光的辐射位置。当确定部分14确定测量光辐射在测量对象S的对应于测量点的部分和靠近所述部分的部分上时，驱动控制部分3控制驱动电路273和274以及驱动电路256a和256b以固定测量光的辐射位置。
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的所述部分的高度。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)的垂线中的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。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)和通过高度计算部分15计算的高度与基准图像数据、测量点的位置、基准点的位置和容许值相关联地登记为登记信息。
(c)测量模式
测量操作员将类型与在设置模式下登记了其登记信息的测量对象S的类型相同的测量对象S放置在图2所示的光学表面板111上，并且用图3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测量点和基准点。
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7所示的驱动电路273和274以及图5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设置的测量点和基准点相对应的部分的三维坐标。
偏转方向获取部分7和检测部分8在测量模式下的处理的类型分别与偏转方向获取部分7和检测部分8在设置模式下的处理的类型相同。图像分析部分9在测量模式下的处理与图像分析部分9在设置模式下的处理相同，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。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在测量模式下的处理的类型分别与参考位置获取部分10、光接收信号获取部分11和距离信息计算部分12在设置模式下的处理的类型相同。
坐标计算部分13基于通过检测部分8检测的偏转部分271和272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对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。坐标计算部分13可基于指示通过检测部分8检测的测量光在测量图像上的辐射位置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对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。测量光的辐射位置的三维坐标(Xb，Yb，Zb)包括高度方向上的坐标Zb和与高度方向正交的平面中的平面坐标(Xb，Yb)。
确定部分14在测量模式下的处理与确定部分14在设置模式下的处理相同，不同的是，使用通过校正部分17设置的测量点而不是通过登记部分6登记的测量点并且使用三维坐标(Xb，Yb，Zb)而不是三维坐标(Xc，Yc，Zc)。结果，坐标计算部分13计算与通过校正部分17设置的基准点相对应的坐标。
基准面获取部分4基于与通过坐标计算部分13计算的基准点相对应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。
检查部分18基于通过高度计算部分15计算的测量对象S的所述部分的高度和在登记部分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定值的公差范围外时，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，测量操作员可容易地将涉及测量对象S的检查结果报告给测量管理者或者使用该报告的其它用户。根据预先确定的描述格式准备该报告。图11是示出通过报告准备部分19准备的报告的示例的示图。
在图11所示的描述格式中，报告420包括名称显示栏421、图像显示栏422、状态显示栏423、结果显示栏424和担保显示栏425。在名称显示栏421中，显示报告420的名称(在图11所示的示例中，“检查结果页”)。在图像显示栏422中，显示了检查目标的测量图像。在状态显示栏423中，显示检查目标的名称、检查目标的标识号、测量操作员的姓名、检查日期和时间等。
在结果显示栏424中，显示关于检查目标的检查结果。具体地说，在结果显示栏424中，在测量值和确定结果与设计值和公差关联的状态下，按照列表的形式显示针对检查目标设置的各个检查项的名称、测量值和确定结果。担保显示栏425是用于签名或印章的空格。测量操作员和测量管理者可通过在担保显示栏425签名或印章为检查结果担保。
报告准备部分19可仅关于通过检查部分18确定为良品的测量对象S准备报告420。该报告420附于交付声明，以当将检查目标产品交付于消费者时担保检查目标产品的质量。报告准备部分19可仅关于通过检查部分18确定为次品的测量对象S准备报告420。该报告420用于自己公司，以分析检查目标产品被确定为次品的原因。
(d)高度测定模式
用户将期望的测量对象S放置在图2所示的光学表面板111上，并且用图3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，并且使得图1所示的显示部分340显示基于获取的图像数据的图像。用户指派显示在显示部分340上的图像上的应该被测量的部分作为测量点。
位置信息获取部分2接收对通过基准图像获取部分1获取的图像上的测量点的指派，并且获取接收到的测量点的位置(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还能够接收多个测量点，并且能够接收多个基准点。
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7所示的驱动电路273和274以及图5所示的驱动电路256a和256b。结果，测量光辐射在测量对象S的对应于测量点和基准点的部分上，并且调整参考光的光学路径长度。
根据上面说明的驱动控制部分3的操作，通过坐标计算部分13计算测量对象S的对应于测量点和基准点的部分的坐标。基准面获取部分4基于通过坐标计算部分13根据通过位置信息获取部分2获取的基准点计算的坐标来获取基准面。
偏转方向获取部分7、检测部分8、图像分析部分9、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在高度测定模式下的处理的类型分别与偏转方向获取部分7、检测部分8、图像分析部分9、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在设置模式下的处理的类型相同。
坐标计算部分13基于偏转部分271和272的偏转方向或者通过检测部分8检测到的测量光的辐射位置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)。坐标计算部分13可基于指示通过检测部分8检测的测量光在测量图像上的辐射位置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对象S上的测量光的辐射位置的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。确定部分14和高度计算部分15在高度测定模式下的处理的类型分别与确定部分14和高度计算部分15在设置模式下的处理的类型相同。
(8)控制系统的整体流程
图12至图15是用于说明在图1所示的光学扫描高度测量装置400中执行的光学扫描高度测量处理的示例的流程图。当光学扫描高度测量装置400的电源处于ON状态时通过控制部分310和控制板210以固定循环执行下面说明的一系列处理。注意，光学扫描高度测量处理包括下面说明的指派和测量处理以及实际测量处理。在下面的说明中，通过控制板210执行光学扫描高度测量处理中的指派和测量处理以及实际测量处理中的任一个。光学扫描高度测量处理中的指派和测量处理以及实际测量处理中的另一个通过控制部分310执行。然而，本发明不限于此。例如，光学扫描高度测量处理中的指派和测量处理以及实际测量处理二者可通过控制板210或者控制部分310执行。
在初始状态下，假设光学扫描高度测量装置400的电源在测量对象S置于图2所示的光学表面板111上的状态下为接通的。在这一点上，在图1所示的显示部分340上显示图8所示的选择屏幕341。
当开始光学扫描高度测量处理时，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作选择了设置模式(步骤S101)。更具体地说，控制部分310确定用户是否操作了图8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15的步骤S201中的处理。另一方面，当了选择了设置模式时，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23所示的设置屏幕350(步骤S102)。在设置屏幕350上，实时地显示成像部分220以固定循环获取的图2所示的测量区V的基准图像。
在根据该实施例的光学扫描高度测量装置400中，为了实现图10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S103)。当未指派搜索区域时，控制部分310前进至下面说明的步骤S105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指派的搜索区域(步骤S104)。
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S105)。当未指派图案图像时，控制部分310前进至下面说明的步骤S107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指派的图案图像(步骤S106)。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确定是否通过步骤S104和S105中的处理设置了搜索区域和图案图像(步骤S107)。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S103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确定是否接收到针对基准面的设置命令(步骤S108)。
当在步骤S108中接收到针对基准面的设置命令时，控制部分310确定在显示在显示部分340上的基准图像上是否通过用户对操作部分330的操作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指示控制板210执行指派和测量处理，并且将由图像上指派的点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210(见图9A)。结果，控制板210执行指派和测量处理(步骤S110)，并且将由指派和测量处理指明的坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310。下面说明指派和测量处理的详情。
然后，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的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中的指派和测量处理中获取的一个或多个坐标(Xc，Yc，Zc)来设置基准面(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。就基准面约束条件的情况而言，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中未接收到针对基准面的设置命令时，控制部分310确定将被接收的设置是否是关于测量对象S的测量的设置(步骤S121)。更具体地说，控制部分310确定将被接收的设置是否是用于指明测量对象S的应该测量其高度的部分的设置。
当将被接收的测量不是关于测量的设置时，控制部分310通过用户对操作部分330的操作获取关于所述设置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和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中接收的设置是关于测量的设置时，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S111中那样，控制部分310指示控制板210执行指派和测量处理，并且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。结果，控制板210执行指派和测量处理(步骤S123)并且将由指派和测量处理指明的坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310。
然后，控制部分310确定是否通过用户对操作部分330的操作完成了对用作测量点的点的指派(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，当对所述点的指派完成时，控制部分310通过将在步骤S123中的指派和测量处理中获取的一个或多个测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)存储在存储部分320中来执行测量点的设置(步骤S125)。
在上面说明的步骤S125和S130中的任一个中的处理之后，控制部分310确定是否指示了设置已完成或者指示了新的设置(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S108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S103至S112、S121至S125和S130中的任一个中设置的信息彼此关联地登记为登记信息(步骤S127)。然后，光学扫描高度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。在这一点上，可擦除用于在步骤S103至S112、S121至S125和S130中的任一个中的设置的被暂时存储在存储部分320中的信息。
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基于基准面和指明的坐标(Xc，Yc，Zc)计算测量点的高度，并且将计算结果包括在登记信息中。注意，当在上面说明的步骤S125的时间点处已设置了基准面时，在步骤S125中，可基于设置的基准面和获取的坐标(Xc，Yc，Zc)计算测量点的高度。在这种情况下，计算结果可作为测量点的高度显示在设置屏幕350(图27)上。
当在上面说明的步骤S101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8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32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以固定循环获取的图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为止。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所登记的信息，并且将获取的图案图像叠加并显示在显示在显示部分340上的测量图像上(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，如上面的说明，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中被叠加并显示在测量图像上。
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在光学表面板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登记的测量点的信息，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测量点的信息(步骤S208)。步骤S206至S208中的处理等同于图10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测量点。
接着，控制部分310指示控制板210针对校正后的测量点中的每一个执行实际测量处理，并且将校正后的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制板210(见图9B)。结果，控制板210执行实际测量处理(步骤S209)，并且将由实际测量处理指明的坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310。下面说明实际测量处理的详情。
接着，控制部分310获取所登记的关于基准面的信息，基于基准面和获取的坐标(Xb，Yb，Zb)计算测量点的高度，并且将计算结果存储在存储部分320中作为测量结果。控制部分310执行与所登记的其它类型的信息相对应的各种处理(步骤S210)。作为与所登记的其它类型的信息相对应的各种处理，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计算结果是否在通过容许值设置的公差范围内的检查处理。然后，光学扫描高度测量处理在测量模式下结束。
当在上面说明的步骤S201中未选择测量模式时，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作选择了高度测定模式(步骤S211)。更具体地说，控制部分310确定用户是否操作了图8所示的高度测定按钮341c。当未选择高度测定模式时，控制部分310返回至步骤S101中的处理。
另一方面，当选择了高度测定模式时，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25所示的设置屏幕350(步骤S212)。然后，控制部分310基于用户对操作部分330的操作来执行基准面的设置(步骤S213)。该设置处理与上面说明的步骤S109至S112中的处理相同。
然后，当接收到点的指派时，控制部分310指示控制板210执行指派和测量处理，并且将由图像上指派的点指明的平面坐标(Ua，Va)提供至控制板210(见图9C)。结果，控制板210执行指派和测量处理(步骤S214)。控制板210基于由指派和测量处理指明的坐标(Xc，Yc，Zc)以及位置转换信息来调整图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的反射部分271b和272b的角度，并且辐射测量光(步骤S215)。
接着，控制板210基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置、以及图7所示的偏转部分271和272的偏转方向来计算测量对象S上被测量光辐射到的部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)，并且将三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310(步骤S216)。
注意，在上面说明的步骤S216中，控制板210可基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置、以及指示了测量光在通过图1所示的成像部分220获取的图像上的辐射位置的平面坐标来计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。
接着，控制部分310获取关于所设置的基准面的信息，基于基准面和获取的坐标(Xb，Yb，Zb)计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的高度，并且在显示部分340上显示计算结果作为测量结果。例如，当基准面是平面时，控制部分310计算基准面的穿过所获取的坐标(Xb，Yb，Zb)的垂线的当画出该垂线时从基准面至坐标(Xb，Yb，Zb)的长度作为高度，并且在显示部分340上显示计算结果作为测量结果。控制部分310在显示部分340上显示绿色的“+”标记，该标记指示出：在指示测量光在通过成像部分220获取的图像上的辐射位置的平面坐标或者由图像上指派的点指明的平面坐标中，可计算测量对象S的与测量点对应的部分的高度(步骤S217)。
接着，控制部分310确定用户是否通过对操作部分330的操作指派了附加点(步骤S218)。当指派了附加点时，控制部分310返回至步骤S214中的处理。结果，重复步骤S214至S218中的处理，直至不指派附加点为止。当未指派附加点时，光学扫描高度测量处理在高度测定模式下结束。
通过上面说明的高度测定模式，用户可通过指派图像上的点来指派基准点和基准面。用户可通过指派屏幕上的测量点获取高度的测量结果。此外，用户可通过指派多个测量点而在连续地保持基准面的同时连续地进行测量。
(9)指派和测量处理的示例
图16和图17是用于说明通过控制板210进行的指派和测量处理的示例的流程图。图18A至图19B是用于说明图16和图17所示的指派和测量处理的说明图。在图18A至图18C以及图19A和图19B中的每一个中，在左侧，位于光学表面板111上的测量对象S与成像部分220和扫描部分270之间的位置关系被示出为侧视图，在右侧，示出了通过成像部分220的成像而显示在显示部分340上的图像。显示在显示部分340上的图像包括测量对象S的图像SI。在下面的说明中，将显示在显示部分340上的图像上的平面坐标称作屏幕坐标。
控制板210通过从控制部分310接收用于指派和测量处理的命令开始指派和测量处理。因此，控制板210获取从控制部分310提供的屏幕坐标(Ua，Va)以及所述命令(步骤S301)。
在图18A的右侧，在显示在显示部分340上的图像上示出了屏幕坐标(Ua，Va)。在图18A的左侧，通过点P0指示测量对象S的对应于屏幕坐标(Ua，Va)的部分。
在步骤S301中，对应于屏幕坐标(Ua，Va)的点P0的坐标中的Z轴分量(高度方向上的分量)未知。因此，控制板210假设用户指派的点P0的Z轴分量为“Za”(步骤S302)。在这种情况下，如图18B所示，假设的Z轴分量不总是与实际指派的点P0的Z轴分量一致。
接着，控制板210在假设Z轴分量为“Za”时基于上面说明的坐标转换信息来计算对应于屏幕坐标(Ua，Va)的平面坐标(Xa，Ya)(步骤S303)。结果，如图18B所示，获得对应于屏幕坐标(Ua，Va)和假设的Z轴分量的虚拟点P1的坐标(Xa，Ya，Za)。注意，在该示例中，假设“Za”是图2所示的测量区域V中的Z方向上的中间位置。
接着，控制板210基于通过步骤S303中的处理获得的坐标(Xa，Ya，Za)以及位置转换信息来调整图5所示的可动部分252a和252b的位置以及图7所示的反射部分271b和272b的角度，并且辐射测量光(步骤S304)。
在这种情况下，当在步骤S302中假设的Z轴分量极大地偏离了实际指派的点P0的Z轴分量时，如在图18C的左侧的侧视图中所示，测量光在测量对象S上的辐射位置极大地偏离实际指派的点P0。因此，执行下面说明的处理。
根据步骤S304中的处理，在通过成像部分220获取的图像上显现从扫描部分270辐射至测量对象S上的测量光的辐射部分(光斑)。在这种情况下，可以利用图像处理等容易地检测测量光的辐射部分的屏幕坐标。在图18C的右侧的图中，由圆圈指示在显示在显示部分340上的图像上显现的测量光的辐射部分(光斑)。
在步骤S304中的处理之后，控制板210检测出指示测量光在通过成像部分220获取的图像上的辐射位置的平面坐标作为屏幕坐标(Uc，Vc)，并且检测测量光相对于图7所示的反射部分271b和272b的角度的偏转方向(步骤S305)。
接着，控制板210基于检测到的屏幕坐标(Uc，Vc)和偏转方向将测量光在测量对象S或者光学表面板111上的辐射位置P2的坐标设为坐标(Xc，Yc，Zc)(步骤S306)。
如图18C所示，当辐射位置P2从点P0偏离时，屏幕坐标(Uc，Vc)从屏幕坐标(Ua，Va)偏离。因此，控制板210计算检测到的屏幕坐标(Uc，Vc)相对于屏幕坐标(Ua，Va)的误差(Ua-Uc，Va-Vc)，并且确定计算的误差是否在预先决定的确定范围内(步骤S307)。在这一点上使用的确定范围可以能够被用户设置，或者可在光学扫描高度测量装置400的工厂装运过程中预先设置。
当在步骤S307中，误差(Ua-Uc，Va-Vc)在预先决定的确定范围内时，控制板210指明在前一步骤S306中决定的坐标(Xc，Yc，Zc)作为用户指派的坐标(步骤S308)，并且结束指派和测量处理。然后，控制板210将指明的坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310。
当在步骤S307中，误差(Ua-Uc，Va-Vc)在预先决定的确定范围以外时，控制板210基于误差(Ua-Uc，Va-Vc)调整测量光的偏转方向(步骤S309)。具体地说，例如，将对应于X轴和Y轴的屏幕坐标上的误差与应该被调整的反射部分271b和272b的角度之间的关系预先存储在存储部分320中，作为误差对应关系。然后，如图19A中的白色箭头的指示，控制板210基于计算的误差(Ua-Uc，Va-Vc)和误差对应关系精细地调整测量光的偏转方向。
然后，控制板210返回至步骤S305中的处理。结果，在精细地调整了测量光的偏转方向之后，再次执行步骤S305至S307中的处理。结果，最终，如图19B所示，误差(Ua-Uc，Va-Vc)在确定范围内。结果，指明了与用户指派的测量点相对应的坐标(Xc，Yc，Zc)。
在该示例中，通过步骤S306中的处理来计算辐射位置P2的坐标作为坐标(Xc，Yc，Zc)。然而，本发明不限于此。在下面说明的图20和图21所示的指派和测量处理中，可通过步骤S405和S406中的处理来计算辐射位置P2的坐标作为坐标(Xc，Yc，Zc)。
(10)指派和测量处理的另一示例
图20和21是用于说明通过控制板210的指派和测量处理的另一示例的流程图。图22A和图22B是用于说明图20和图21所示的指派和测量处理的说明图。在图22A和图22B的每一个中，在左侧，将置于光学表面板111上的测量对象S与成像部分220和扫描部分270之间的位置关系示为侧视图，并且在右侧，示出了通过成像部分220的成像而被显示在显示部分340上的图像。
当指派和测量处理开始时，控制板210获取从控制部分310提供的屏幕坐标(Ua，Va)以及命令(步骤S401)。接着，如上面说明的步骤S302中的处理那样，控制板210假设通过用户指派的点P0的Z轴分量为“Za”(步骤S402)。在这种情况下，如图18B所示的示例那样，假设的Z轴分量并不总是与实际指派的点P0的Z轴分量一致。
接着，如上面说明的步骤S303中的处理那样，当假设的Z轴分量为“Za”时，控制板210计算对应于屏幕坐标(Ua，Va)的平面坐标(Xa，Ya)(步骤S403)。如上面说明的步骤S304中的处理那样，控制板210基于通过步骤S403中的处理获得的虚拟点P1的坐标(Xa，Ya，Za)以及位置转换信息来调整图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的反射部分271b和272b的角度，并且辐射测量光(步骤S404)。在步骤S404中，通过用户指派的点P0与辐射在测量对象S上的测量光的辐射位置之间的关系与图18C所示的关系相同。然后，执行以下处理以使得测量光在测量对象S上的辐射位置与实际指派的点P0一致或接近。
首先，控制板210检测图5所示的可动部分252a和252b的位置，并且检测测量光相对于图7所示的反射部分271b和272b的角度的偏转方向(步骤S405)。
接着，控制板210基于在前一步骤S405中检测到的可动部分252a和252b的位置和通过图4所示的光接收部分232d获取的光接收信号来计算测量光的发射位置(导光部分240的端口245d的位置)与测量光在测量对象S中的辐射位置之间的距离。控制板210基于计算的距离和在前一步骤S405中检测到的测量光的偏转方向将测量光在测量对象S或光学表面板111上的辐射位置P2的坐标设为坐标(Xc，Yc，Zc)(步骤S406)。
根据上面说明的步骤S406中的处理，估计测量光的辐射位置P2的Z轴分量“Zc”是与用户指派的点P0的Z轴分量一致或接近的值。因此，控制板210基于坐标转换信息计算在假设Z轴分量为“Zc”时对应于屏幕坐标(Ua，Va)的平面坐标(Xa'，Ya')(步骤S407)。结果，如图22A所示，获得了对应于屏幕坐标(Ua，Va)和假设的Z轴分量的虚拟点P3的坐标(Xa'，Ya'，Za')。
接着，控制板210计算辐射位置P2的平面坐标(Xc，Yc)相对于虚拟点P3的平面坐标(Xa'，Ya')的误差(Xa'-Xc，Ya'-Yc)，并且确定计算的误差是否在预先决定的确定范围内(步骤S408)。在这一点上使用的确定范围可以能够被用户设置，或者可在光学扫描高度测量装置400的工厂装运过程中预先设置。
当在步骤S408中，误差(Xa'-Xc，Ya'-Yc)在预先决定的确定范围内时，控制板210指明在前一步骤S406中决定的辐射位置P2的坐标(Xc，Yc，Zc)作为由用户指派的坐标(步骤S409)，并且结束指派和测量处理。然后，控制板210将指明的坐标(Xc，Yc，Zc)提供至控制部分310。
当在步骤S408中，误差(Xa'-Xc，Ya'-Yc)在预先决定的确定范围以外时，控制板210将在前一步骤S407中获得的虚拟点P3的坐标(Xa'，Ya'，Za')设为在上面说明的步骤S404中设为测量光的辐射目标的坐标(Xa，Ya，Za)(步骤S410)。然后，控制板210返回至步骤S404中的处理。
结果，在测量光的偏转方向改变之后，再次执行步骤S404至S408中的处理。结果，最终，如图22B所示，由于误差(Xa'-Xc，Ya'-Yc)在确定范围内，因此指明与用户指派的测量点相对应的坐标(Xc，Yc，Zc)。
在该示例中，通过步骤S405和S406中的处理计算辐射位置P2的坐标作为坐标(Xc，Yc，Zc)。然而，本发明不限于此。可通过图16和图17所示的指派和测量处理中的步骤S306中的处理将辐射位置P2的坐标计算为坐标(Xc，Yc，Zc)。
(11)实际测量处理
控制板210从控制部分310接收用于实际测量处理的命令，从而开始实际测量处理。当实际测量处理开始时，首先，控制板210获取从控制部分310提供的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)以及所述命令。
即使基于在设置模式下设置的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)和位置转换信息来辐射测量光，根据在测量模式下测量的测量对象S的形状，测量光在测量对象S上的辐射位置的平面坐标也极大地偏离测量点的坐标。
例如，当测量对象S的对应于测量点的那部分的Z轴分量从“Zc”极大地偏离时，测量光的辐射位置的平面坐标从所设置的测量点的平面坐标(Xc，Yc)极大地偏离。因此，在实际测量处理中，调整测量光的辐射位置的平面坐标以落入测量点的平面坐标(Xc，Yc)的固定范围中。
具体地说，例如，在将与所获取的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)相对应的屏幕坐标设为(Ua，Va)之后，控制板210将所获取的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)设为在图16中的步骤S303中的处理中获得的虚拟点P1的坐标(Xa，Ya，Za)。接着，控制板210执行图16和图17中的步骤S304至S308。接着，控制板210基于在步骤S308中的处理中指明的坐标(Xc，Yc，Zc)以及位置转换信息来调整图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的反射部分271b和272b的角度，并且辐射测量光。
接着，控制板210基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置、以及图7所示的偏转部分271和272的偏转方向来计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)，并且将三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310。结果，实际测量处理结束。注意，控制板210可基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置、以及指示测量光在由图1所示的成像部分220获取的图像上的辐射位置的平面坐标来计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)。
可替换地，控制板210可如下面说明地执行实际测量处理。例如，在将与所获取的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)相对应的屏幕坐标设为(Ua，Va)之后，控制板210将所获取的测量点的坐标(Xc，Yc，Zc)设为在图20中的步骤S403中的处理中获得的虚拟点P1的坐标(Xa，Ya，Za)。接着，控制板210执行图20和图21所示的步骤S404至S409中的处理。接着，控制板210基于在步骤S408中的处理中指明的坐标(Xc，Yc，Zc)以及位置转换信息来调整图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的反射部分271b和272b的角度，并且辐射测量光。
然后，如在上面说明的示例中那样，控制板210基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置和图7所示的偏转部分271和272的偏转方向来计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)，并且将三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310。可替换地，控制板210基于从图4所示的光接收部分232d输出的光接收信号、图5所示的可动部分252a和252b的位置和指示测量光在由图1所示的成像部分220获取的图像上的辐射位置的平面坐标来计算测量对象S上被测量光辐射到的所述部分的三维坐标(Xb，Yb，Zb)，并且将三维坐标(Xb，Yb，Zb)提供至控制部分310。
(12)其中使用了设置模式和测量模式的操作示例
图23至图28是用于说明设置模式下的光学扫描高度测量装置400的操作示例的示图。在下面的说明中，光学扫描高度测量装置400的用户不同于测量管理者和测量操作员，并且对其作出说明。
首先，测量管理者将用作高度测量的基准的测量对象S放置在光学表面板111上，并且利用图1所示的操作部分330操作图8所示的设置按钮341a。结果，光学扫描高度测量装置400开始设置模式下的操作。在这种情况下，例如，如图23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23至图28的示图和图29至图34的示图中，通过粗实线表示对显示在图像显示区域351中的下面说明的基准图像RI和测量图像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23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23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的显示形式被切换，如图24所示。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，显示了点指派按钮352d和基准面设置按钮352e而不显示图23所示的搜索区域按钮352a和图案图像按钮352b。
例如，测量管理者操作点指派按钮352d以在图像显示区域351上执行点击操作。结果，如图25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，测量管理者操作基准面设置按钮352e。结果，设置了包括指派的一个或多个基准点的基准面。如图26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。当指派四个或更多个基准点时，四个或更多个基准点并不总是全部被包括在基准面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，可通过重复点指派按钮352d和基准面设置按钮352e的操作来设置多个基准面RF。
然后，测量管理者操作设置完成按钮352c。结果，基准面RF的设置完成。设置屏幕350的显示形式被切换，如图27所示。具体地说，在图像显示区域351中，去除了指示用于设置基准面RF的所述一个或多个基准点的指示符。在按钮显示区域352中，显示容许值按钮352g而不是图26所示的基准面设置按钮352e。
例如，测量管理者操作点指派按钮352d以在图像显示区域351上执行点击操作。结果，如图28中的“+”标记所指示，指派了测量点。当设置了多个基准面RF时，从被设为用作用于所指派的测量点的基准的基准面RF的所述多个基准面RF中选择出一个基准面RF。当关于所指派的测量点执行了上面说明的指派和测量处理，并且可计算测量对象S的对应于测量点的部分的高度时，在图像显示区域351上显示测量对象S的对应于测量点的部分的高度。在这一点上，“+”标记的颜色可改变为例如绿色，以指示可计算测量对象S的对应于测量点的部分的高度。
另一方面，当关于所指派的测量点执行上面说明的指派和测量处理并且不能计算测量对象S的对应于测量点的部分的高度时，可在图像显示区域351上显示诸如“失败”的错误消息。此外，“+”标记的颜色可改变为例如红色，以指示不能计算测量对象S的对应于测量点的部分的高度。
当指派了多个测量点时，可指派测量路线信息。可设置例如对按照所述多个测量点的指派次序来设置测量路线或者将测量路线设为最短进行指示的信息。
在测量点的指派中，通过进一步操作容许值按钮352g，测量管理者可设置设计值和公差，作为用于测量点中的每一个的容许值。最后，测量管理者操作设置完成按钮352c。结果，将包括基准面RF、所述多个测量点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。注意，文件名可以能够由测量管理者设置。
如图25至图28所示，对由测量管理者指派的基准点和测量点的位置进行指示的指示符“+”被叠加并且显示在基准图像RI上。结果，测量管理者可通过视觉识别叠加和显示在测量对象S的基准图像RI上的指示符容易地确认指派的基准点和指派的测量点。
在本发明中，在设置模式下设置基准点和测量点的次序不限于上面说明的示例。可如下面说明的那样执行基准点和测量点的设置。
图29至图31是用于说明在设置模式下光学扫描高度测量装置400的另一操作示例的示图。在该示例中，在设置搜索区域SR和图案图像PI之后，如图29所示，在按钮显示区域352中显示设置完成按钮352c、点指派按钮352d、基准面设置按钮352e、容许值按钮352g、基准点设置按钮352h和测量点设置按钮352i。
在该状态下，测量管理者操作点指派按钮352d以在图像显示区域351上执行点击操作等。在这一点上，如图25中的“+”标记所指示，测量管理者指派可作为基准点或测量点的多个(在该示例中，五个)点。
接着，测量管理者针对指派的点中的每一个操作基准点设置按钮352h或测量点设置按钮352i，从而确定所述点是用作基准点还是用作测量点。此外，在将一个或多个点确定为基准点之后，测量管理者操作基准面设置按钮352e。结果，如图30所示，如虚线“+”标记所指示的，在图像显示区域351中显示了一个或多个(在该示例中，三个)基准点。如双点划线指示的那样，显示了基于所述一个或多个基准点的基准面。此外，如实线“+”标记所指示的，显示了一个或多个(在该示例中，两个)测量点。
然后，如图31所示，在图像显示区域351上显示测量对象S的与指派的测量点相对应的部分的高度。在这一点上，如上面说明的示例中那样，测量管理者可通过操作容许值按钮352g设置设计值和公差，作为针对测量点中的每一个的容许值。最后，测量管理者操作设置完成按钮352c。
图32至图34是用于说明测量模式下的光学扫描高度测量装置400的操作示例的示图。测量操作员将设为高度测量的目标的测量对象S定位在光学表面板111上，并且利用图1所示的操作部分330操作图8所示的测量按钮341b。结果，光学扫描高度测量装置400开始测量模式下的操作。在这种情况下，例如，如图32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选择由测量管理者指出的文件名。结果，读取与置于光学表面板111上的测量对象S相对应的高度测量的登记信息。
当读取登记信息时，如图33所示，与读取的登记信息相对应的图案图像PI按照半透明状态被叠加和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定位在光学表面板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执行更精确的定位工作之后操作测量按钮362b。结果，测量了相对于测量对象S的与读取的登记信息的多个测量点相对应的多个部分的基准面的高度。当在读取的登记信息中包括容许值时，基于容许值执行对应于测量点的部分的通过/失败确定。
结果，如图34所示，在图像显示区域361上显示测量对象S的与设置的测量点分别对应的部分的高度。在按钮显示区域362上显示测量对象S的与设置的测量点分别对应的部分的高度。显示基于容许值的通过/失败确定的结果，作为检查结果。
(13)效果
在根据本实施例的光学扫描高度测量装置400中，为了计算偏转部分271和272与测量对象S之间的距离，生成从测量对象S返回至导光部分240的测量光与从反射构件254c返回至导光部分240的参考光的干涉光。为了得到适合于计算所述距离的干涉光，调整参考光的光学路径长度。
由支撑部分251支撑的可动部分252a和252b在线性导向件251g上移动，从而改变参考光的光学路径长度。在这一点上，可动部分252a和252b在彼此相反的方向上移动。结果，即使可动部分252a和252b间歇地重复移动和停止，光学扫描高度测量装置400的重心位置也几乎不改变。因此，光学扫描高度测量装置400不会不稳定地振动。无需增加光学扫描高度测量装置400的尺寸和重量。可以使可动部分252a和252b高速移动。结果，可以快速且高精度地对测量对象S的表面的高度进行测量，同时紧凑地构造光学扫描高度测量装置400。
在上面说明的参考部分250中，反射构件253、254a和254b设置在光纤243与用作参考主体的反射构件254c之间。反射构件253、254a和254b反射从光纤243输出的参考光以将参考光导向至反射构件254c并且通过反射构件254c反射参考光以使参考光返回至光纤243。通过该构造，可以紧凑地构造光学扫描高度测量装置400，同时得到参考光的大的光学路径长度。
在上面说明的参考部分250中，反射构件254a和254c附着于可动部分252a并且反射构件254b附着于可动部分252b。结果，在可动部分252a和252b的移动期间，反射构件254a和254c与反射构件254b彼此靠近或彼此远离。在这种情况下，反射构件254a和254c以及反射构件254b彼此靠近，从而使参考光的光学路径长度减小。反射构件254a和254c以及反射构件254b彼此远离，从而使参考光的光学路径长度增大。因此，扩大了参考光的光学路径长度的可调范围。可以更加快速地改变参考光的光学路径长度。
(14)其它实施例
(a)在上面说明的实施例中，反射构件254a和254c与反射构件254b分别附着于在彼此相反方向上移动的可动部分252a和可动部分252b。然而，本发明不限于此。反射构件254a、254b和254c中的任一个可以附着于可动部分252a和252b中的仅一个。图35是示出参考部分250的另一构造的示意图。对于图35所示的参考部分250，说明与图5所示的参考部分250的差异。
如图35所示，在该示例中的参考部分250中，反射构件254a、254b和254c当中的反射构件254b通过固定部分258固定至支撑部分251。因此，反射构件254b相对于支撑部分251不移动。反射构件254a和254c附着于可动部分252a，如图5所示的示例。可动部分252b的重量设置为等于可动部分252a的重量和反射构件254a和254c的重量的总和或者在相对于所述总和的固定范围内。
在上面说明的构造中，如在实施例中，在调整参考光的光学路径长度时，驱动电路256a和256b使移动部分252a和252b相对于支撑部分251在彼此相反的方向上移动。在这种情况下，可动部分252b用作针对可动部分252a和反射构件254a和254c的平衡部分。因此，即使可动部分252a和252b间歇地重复移动和停止，光学扫描高度测量装置400的重心位置也几乎不改变。因此，在可动部分252a和252b移动期间，光学扫描高度测量装置400的重心位置被稳定。
(b)在上面说明的实施例中，为了在参考部分250中形成参考光的光学路径，使用了四个反射构件253、254a、254b和254c。然而，本发明不限于此。在参考部分250中，可以设置用作参考主体的仅一个反射构件，或者可以设置两个、三个、或五个或更多个反射构件。注意，当在参考部分250中设置用作参考主体的仅一个反射构件时，该反射构件设置在沿平行于透镜246的光轴的方向上移动的一个可动构件上。在参考部分250中设置在与所述一个可动构件的移动方向相反的方向上移动的另一移动构件。结果，可以得到与上面说明的实施例中的效果相同的效果。
(c)在上面说明的实施例中，用作参考主体的反射构件254c设置在参考部分250中的可动部分252a中。然而，反射构件254c可以固定地附着于支撑部分251。同样在这种情况下，由于其它反射构件254a和254b附着于可动部分252a和252b，因此可以改变参考光的光学路径长度。
(d)图36是示出光学扫描高度测量装置400的控制系统410的另一构造示例的框图。对于图36所示的控制系统410，说明与图10所示的控制系统410的差异。如图36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接收对关于由位置信息获取部分2获取的测量点的位置的几何元素的指派。关于测量点的位置的几何元素是可基于测量对象S的对应于测量点的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还计算关于在登记部分6中登记的几何元素的坐标。几何元素计算部分21基于关于由坐标计算部分13计算的几何元素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与通过登记部分6登记的登记信息相对应的几何元素。坐标计算部分13还计算关于通过校正部分17设置的几何元素的坐标。几何元素计算部分21基于关于通过坐标计算部分13计算的几何元素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图11所示的报告420。在这种情况下，在报告420中描述除高度以外的各种几何元素的检查结果。在图11所示的示例中，作为几何元素，除测量对象S的所述部分的高度以外，还描述了平坦度、水平差异和角度。结果，测量操作员可检查测量对象S的装配尺寸，并且可容易地向测量管理者或使用报告420的其它用户报告检查结果。
(e)图37是示出光学扫描高度测量装置400的光学部分230的另一构造示例的示意图。如图37所示，光学部分230还包括发射例如可见区域的光的导向光源233。由导向光源233发射的光称作导向光。导光部分240还包括半反射镜(half mirror)247。
半反射镜247布置在从图3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。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3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上的辐射位置容易地识别光从扫描部分270照在测量对象S上的辐射位置。图3所示的成像部分220可对测量对象S上的导向光以及测量光清楚地成像。结果，图10所示的图像分析部分9可容易地检测出指示导向光在基准图像或测量图像上的辐射位置的平面坐标，作为指示测量光的辐射位置的平面坐标。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3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。
(f)高度计算部分15可基于在光学扫描高度测量装置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可以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下和在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。
(g)在设置模式下，当不能计算测量对象S的对应于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或光学扫描高度测量装置400的布置，或者改变将被指派的测量点的位置，以使得可计算测量对象S的所述部分的高度。
(h)光学扫描高度测量装置400可以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在设置模式下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置于光学表面板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。
(i)基准图像获取部分1可通过执行基准图像的图像处理使得显示部分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使得显示部分340按照鸟瞰方式显示获取的测量图像。
(j)在上面说明的实施例中，基准图像获取部分1和测量图像获取部分16通过成像部分220分别获取所捕获的测量对象S的图像，作为基准图像和测量图像。然而，本发明不限于此。基准图像获取部分1和测量图像获取部分16可分别获取预先准备的测量对象S的CAD(计算机辅助设计)图像，作为基准图像和测量图像。
可替换地，当测量光辐射至测量对象S的多个部分上时，高度计算部分15能够计算测量对象S的所述多个部分的高度。因此，基准图像获取部分1和测量图像获取部分16可基于测量对象S的所述多个部分的高度分别获取测量对象S的距离图像作为基准图像和测量图像。
当CAD图像或者距离图像用作基准图像时，测量管理者可在识别测量对象S的三维形状的同时精确地指派CAD图像或距离图像上的期望的基准点和期望的测量点。当距离图像用作基准图像和测量图像时，可通过降低分辨率快速产生距离图像。
(k)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，从而自动地指派与所述标签相对应的登记信息的文件。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。因此，省略了图15中的步骤S203中的处理。
(l)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)系统之类的其他系统计算测量对象S的高度。
(m)在上面说明的实施例中，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。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。
(15)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，测量对象S是测量对象的示例，位置信息获取部分2是位置信息获取部分的示例，发光部分231是发光部分的示例，导光部分240是划分部分和干涉光生成部分的示例，偏转部分271和272是偏转部分的示例，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，两个线性导向器251g中的一个是第一移动轴的示例，两个线性导向器251g中的另一个是第二移动轴的示例。
反射构件254c是参考主体的示例，可动部分252a是可动部分的示例，支撑部分251是支撑部分的示例，读取部分257a是可动部分位置检测部分的示例，光接收部分232d是光接收部分的示例，距离信息计算部分12是距离信息计算部分的示例，高度计算部分15是高度计算部分的示例，可动部分252b是平衡部分的示例，驱动部分255a和255b以及驱动电路256a和256b是参考驱动部分的示例，光学扫描高度测量装置400是光学扫描高度测量装置的示例。
反射构件253、254a和254b是一个或多个反射构件的示例，聚焦部分260是聚焦部分的示例，可动透镜263是透镜的示例，可动部分262、固定部分261、驱动部分264和驱动电路265是透镜移动部分的示例，控制板210是透镜控制部分的示例。
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要件。
本发明可有效地用于各种光学扫描高度测量装置。

Claims (7)

1.一种光学扫描高度测量装置，包括：
位置信息获取部分，其被构造为接收对测量点的指派；
发光部分，其被构造为发射低时间相干性光；
划分部分，其被构造为划分从所述发光部分发射的光，并且将所划分的光的一部分作为测量光输出并将所划分的光的另一部分作为参考光输出；
偏转部分，其被构造为使从所述划分部分输出的测量光偏转，并且将所述测量光辐射至测量对象上；
驱动控制部分，其被构造为控制所述偏转部分将光辐射至所述测量对象的与所述位置信息获取部分接收的所述测量点对应的部分上；
检测部分，其被构造为检测所述偏转部分的偏转方向或者通过所述偏转部分偏转的所述测量光的辐射位置；
参考主体，其被构造为反射从所述划分部分输出的所述参考光以返回至所述划分部分；
可动部分，其被构造为沿着第一移动轴移动，从而改变从所述划分部分通向所述参考主体的所述参考光的光学路径；
支撑部分，其被构造为在所述第一移动轴上可动地支撑所述可动部分；
可动部分位置检测部分，其被构造为检测所述可动部分相对于所述支撑部分的相对位置；
干涉光生成部分，其被构造为生成通过所述偏转部分辐射至所述测量对象上以从所述测量对象返回至所述划分部分的测量光与通过所述参考主体反射以返回至所述划分部分的参考光的干涉光；
光接收部分，其被构造为接收所生成的干涉光并且生成指示接收到的干涉光的光量的光接收信号；
距离信息计算部分，其被构造为基于通过所述可动部分位置检测部分检测的所述可动部分的位置和通过所述光接收部分输出的光接收信号中的接收到的干涉光的光量，来计算所述划分部分与所述测量对象之间的距离；
高度计算部分，其被构造为基于通过所述检测部分检测到的所述偏转部分的偏转方向和通过所述偏转部分偏转的所述测量光的辐射位置以及通过所述距离信息计算部分计算的距离，来计算所述测量对象的对应于所指派的测量点的部分的高度；
平衡部分，其相对于所述支撑部分被可动地支撑在第二移动轴上，所述第二移动轴实质上平行于所述第一移动轴延伸；以及
参考驱动部分，其被构造为在所述可动部分移动期间使所述可动部分和所述平衡部分相对于所述支撑部分在彼此相反的方向上移动。
2.根据权利要求1所述的光学扫描高度测量装置，还包括一个或多个反射构件，其被构造为反射从所述划分部分输出的参考光以将所述参考光导向至所述参考主体，并且反射通过所述参考主体反射的参考光，以使所述参考光返回至所述划分部分，其中，
所述参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分附着于所述可动部分。
3.根据权利要求2所述的光学扫描高度测量装置，其中，
至少所述参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分附着于所述平衡部分，
所述可动部分位置检测部分还检测所述平衡部分相对于所述支撑部分的相对位置，并且
所述距离信息计算部分基于通过所述可动部分位置检测部分检测的所述可动部分的位置和所述平衡部分的位置以及通过所述光接收部分输出的所述光接收信号，来计算所述偏转部分与所述测量对象之间的距离。
4.根据权利要求3所述的光学扫描高度测量装置，其中所述参考主体和所述一个或多个反射构件的一部分的重量与所述可动部分的重量的总和被设置为在相对于至少所述参考主体和所述一个或多个反射构件的剩余部分的重量与所述平衡部分的重量的总和的固定范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学扫描高度测量装置，其中，所述参考主体是角锥反射器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学扫描高度测量装置，其中，
所述距离信息计算部分计算通过所述偏转部分辐射至所述测量对象上并且从所述测量对象返回至所述划分部分的测量光的光学路径长度与通过所述参考主体反射以返回至所述划分部分的参考光的光学路径长度之间的差，并且基于所述计算的结果来计算所述偏转部分与所述测量对象之间的距离，并且
所述驱动控制部分控制所述参考驱动部分，使得当通过所述距离信息计算部分计算的差等于或小于预先决定的阈值时保持从所述划分部分通向所述参考主体的参考光的光学路径长度，并且控制所述参考驱动部分，使得当通过所述距离信息计算部分计算的差大于预先决定的阈值时改变从所述划分部分通向所述参考主体的参考光的光学路径长度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学扫描高度测量装置，还包括聚焦部分，其中，
所述聚焦部分包括：
透镜，其布置在所述测量光的从所述划分部分至所述偏转部分的光学路径上；
透镜移动部分，其被构造为在所述测量光的光学路径上移动所述透镜，从而调整辐射至所述测量对象上的测量光的焦点的位置；以及
透镜控制部分，其被构造为基于通过所述距离信息计算部分计算的距离来控制所述透镜移动部分，以将测量光聚焦在所述测量对象的表面上。
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