CN114207379A - 三维测量装置用光学组件以及包括此组件的三维测量装置 - Google Patents

Abstract

三维测量装置用光学组件(13)包括：光学透镜(320)，形成存在光学共轭关系的一对共轭面；光学器件(341)，配置在所述一对共轭面中的其中一面；温度传感器(354)，用于检测光学透镜(320)的温度；加热器(350)，用于对光学透镜(320)进行加热；以及控制部，基于温度传感器(354)的检测结果来控制加热器(350)的动作，以使光学透镜(320)成为固定温度。

Description

三维测量装置用光学组件以及包括此组件的三维测量装置

技术领域

本公开涉及一种三维测量装置以及三维测量装置用光学组件，所述三维测量装置对作为测量对象物的被摄物投射图案照明，并且拍摄对被摄物投射的投影图案，使用由此获得的图像来测量被摄物的三维形状，所述三维测量装置用光学组件是作为投影部或者拍摄部而配设在所述三维测量装置中。

背景技术

以往，已知有使用光学方法来测量被摄物的三维形状的技术。例如，在日本专利特开2012-79294号公报(专利文献1)中公开了一种图像信息处理装置，使用通过对多种码呈二维排列的投影码串的各码分配对应于码的每个种类而不同的符号(symbol)所获得的投影图案，将所述投影图案投射至被摄物，并使用通过拍摄此被摄物而获得的图像来进行被摄物的三维测量。

而且，作为公开了作为可利用于此种三维测量装置的拍摄部的摄像机的具体结构的文献，例如有美国专利申请公开第2017/0090076号说明书(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-79294号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2017/0090076号说明书

发明内容

发明所要解决的问题

三维测量装置中所使用的投光透镜以及受光透镜(此处，既存在由包含多个透镜的透镜组构成各个投光透镜及受光透镜的情况，也存在由单个透镜构成各个投光透镜及受光透镜的情况)通常具有焦点位置对应于温度而变化的性质(以下，也有时将其简称为“温度特性”)。所述投光透镜以及受光透镜的温度特性会对可进行被摄物的三维形状的测量的测量范围(即，可进行所述测量的测量头与被摄物之间的距离的范围)的宽窄造成巨大的影响。

因此，为了将测量范围确保为大，以免在规定的温度区域内测量范围极端变窄，或者测量范围自身变得不存在，必须采取某些手段。

因此，本公开是有鉴于所述问题而完成，目的在于提供一种可在规定的温度区域内将测量范围确保为大的三维测量装置、以及配设在所述三维测量装置中的三维测量装置用光学组件。

解决问题的技术手段

依据本公开的一方面的三维测量装置用光学组件包括光学透镜、光学器件、温度传感器、加热器以及控制部。所述光学透镜形成存在光学共轭关系的一对共轭面，所述光学器件配置在所述一对共轭面中的其中一面。所述温度传感器用于检测所述光学透镜的温度，所述加热器用于对所述光学透镜进行加热。所述控制部基于所述温度传感器的检测结果来控制所述加热器的动作，以使所述光学透镜成为固定温度。

通过像这样构成，从而能够将光学透镜的温度维持为固定温度，因此能够实质上抑制在三维测量时光学透镜的焦点位置产生变化的情况。因此，通过预先构成为，在加热后的状态下，光学器件被配置在光学透镜的焦点位置，从而能够在三维测量时维持使光学器件始终配置在光学透镜的焦点位置的状态。因此，通过采用所述结构的三维测量装置用光学组件，从而在采用包括此光学组件的三维测量装置的情况下，能够有助于在规定的温度区域内将测量范围确保为大。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件也可还包括透镜支撑部，所述透镜支撑部在与所述光学透镜的光轴正交的方向上围绕所述光学透镜而对其进行支撑，此时，所述温度传感器以及所述加热器也可被组装至所述透镜支撑部。

通过像这样构成，能够经由透镜支撑部来将光学透镜维持为固定温度，并且支撑光学透镜的透镜支撑部的温度也能够维持为固定温度，因此也能够实质上抑制在三维测量时光学透镜与光学器件之间的光轴方向上的距离即元件间距离产生变动的情况。因此，能够在三维测量时更切实地维持使光学器件始终配置于光学透镜的焦点位置的状态。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件也可还包括罩构件，所述罩构件围绕所述透镜支撑部，并且覆盖所述温度传感器以及所述加热器，此时，优选的是，所述罩构件的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

通过像这样构成，将通过罩构件来发挥隔热效果，因此能够有效率地对光学透镜以及透镜支撑部进行加热，并且能够稳定地将光学透镜以及透镜支撑部的温度维持为固定温度。因此，可实现初期的预热(warm up)动作所需的时间的缩短，并且能够在三维测量时更切实地维持使光学器件始终配置于光学透镜的焦点位置的状态。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，所述透镜支撑部也可具有支撑所述光学透镜的镜筒与固定所述镜筒的装配构件，此时，所述罩构件也可具有遮掩所述装配构件的大致密闭结构。

通过像这样构成，罩构件的隔热效果将进一步提高，因此能够更有效率地对光学透镜以及透镜支撑部进行加热，并且能够将光学透镜以及透镜支撑部的温度更稳定地维持为固定温度。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，也可在所述罩构件与所述装配构件之间的至少一部分设有空气层。

通过像这样构成，不仅通过罩构件，还通过空气层来发挥隔热效果，因此能够更有效率地对光学透镜以及透镜支撑部进行加热，并且能够将光学透镜以及透镜支撑部的温度更稳定地维持为固定温度。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件也可还包括底座部，所述底座部固定所述透镜支撑部，此时，优选的是，所述底座部的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

通过像这样构成，将通过固定透镜支撑部的底座部来发挥隔热效果，因此能够有效率地对光学透镜以及透镜支撑部进行加热，并且能够将光学透镜以及透镜支撑部的温度稳定地维持为固定温度。因此，可实现初期的预热动作所需的时间的缩短，并且能够在三维测量时更切实地维持使光学器件始终配置在光学透镜的焦点位置的状态。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，所述加热器也可包含柔性加热器，所述柔性加热器包含设有电热线的柔性基板，此时，优选的是，所述温度传感器被安装于所述柔性基板，并且，所述柔性加热器被配置在所述透镜支撑部的外周面上。

通过像这样构成，能够利用简易的结构来对光学透镜以及透镜支撑部进行加热，并且能够利用简易的结构来测定光学透镜的温度，因此组装作业容易化，作为结果，能够实现制造成本的削减。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，所述柔性加热器也可利用高导热性的粘合胶带而贴附于所述透镜支撑部。

通过像这样构成，既能提高导热效率，又能容易地将柔性加热器组装至透镜支撑部，并且既能实现更准确的温度测定，又能容易地将温度传感器组装至透镜支撑部，从而能够实现制造成本的进一步削减。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件时，也可为，所述光学器件包含形成图案照明的图案照明形成元件，并且，所述光学透镜包含投光透镜，所述投光透镜用于对配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物投射图案照明，由此来使投影图案成像。

在像这样构成的情况下，能够使用所述三维测量装置用光学组件来作为三维测量装置的投影部，在采用包括所述投影部的三维测量装置的情况下，能够有助于在规定的温度区域内将测量范围确保为大。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件时，优选的是，所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述投光透镜的加热时所述投光透镜能够达到的最高温度以上、且所述图案照明形成元件的动作保证温度的上限以下的温度。

通过像这样构成，能够构成既能在规定的温度区域内将测量范围确保为大，又为长寿命且高可靠性的三维测量装置用光学组件。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，也可为，所述光学器件包含具有拍摄面的拍摄元件，并且，所述光学透镜包含受光透镜，所述受光透镜用于使被投射至配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物的投影图案在所述拍摄面上成像。

在像这样构成的情况下，能够使用所述三维测量装置用光学组件来作为三维测量装置的拍摄部，在采用包括所述拍摄部的三维测量装置的情况下，能够有助于在规定的温度区域内将测量范围确保为大。

依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件中，优选的是，所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述受光透镜的加热时所述受光透镜能够达到的最高温度以上、且所述拍摄元件的动作保证温度的上限以下的温度。

通过像这样构成，能够构成既能在规定的温度区域内将测量范围确保为大，又为长寿命且高可靠性的三维测量装置用光学组件。

依据本公开的一方面的三维测量装置包括依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件来作为投影部，并且包括依据本公开的所述一方面的三维测量装置用光学组件来作为拍摄部。

通过像这样构成，能够构成可在规定的温度区域内将测量范围确保为大的三维测量装置。

发明的效果

依据本公开，可提供能够在规定的温度区域内将测量范围确保为大的三维测量装置以及配设在所述三维测量装置中的三维测量装置用光学组件。

附图说明

图1是实施方式的三维测量装置的概略图。

图2是表示图1所示的测量头的功能块的结构的示意图。

图3是表示图1所示的测量头的具体结构的概念的示意图。

图4是表示图1所示的图像测量装置的功能块的结构的示意图。

图5是表示在图1所示的三维测量装置中从测量头照射的投影图案的一例的图。

图6是用于说明图1所示的三维测量装置所执行的三维测量的原理的图。

图7是表示图1所示的三维测量装置的拍摄部侧的测量范围的图。

图8是表示图1所示的测量头的外观结构的概略立体图。

图9是表示图1所示的测量头的内部结构的概略立体图。

图10是图9所示的投影部的概略立体图。

图11是图9所示的投影部的示意剖面图。

图12是表示图9所示的投影部的组装结构的分解立体图。

图13是图9所示的拍摄部的概略立体图。

图14是图9所示的拍摄部的示意剖面图。

图15是表示图9所示的拍摄部的组装结构的分解立体图。

图16是表示图9所示的投影部以及拍摄部的散热结构的概略立体图。

图17是表示图1所示的测量头的框体的密闭结构的示意剖面图。

具体实施方式

以下，参照图来详细说明实施方式。另外，以下所示的实施方式中，对于相同或共同的部分，在图中标注相同的符号，并不再重复其说明。

＜A.三维测量装置＞

图1是实施方式的三维测量装置的概略图。首先，参照所述图1来说明本实施方式的三维测量装置1。

如图1所示，三维测量装置1包括测量头10以及图像测量装置1000。其中，图像测量装置1000也被称作传感器控制器或者视觉传感器。

图像测量装置1000在从测量头10将预先规定的投影图案投射至作为测量对象物的被摄物的状态下，获取利用测量头10来拍摄所述被摄物所得的图像(以下也称作“输入图像”)。典型的是，作为投影图案，采用依据结构化照明的投影图案。即，作为投影图案，采用将分别被分配有固有码的多种基准图案按照规定规则配置而成者(此种方法被称作固有码法)。

图像测量装置1000使用投影图案的信息以及所获取的输入图像中显现的投影图案的信息来执行三维测量处理，由此来获取三维测量结果(三维测量结果图像)。

更具体而言，图像测量装置1000在输入图像内探索所投射的投影图案中所含的各基准图案(以下也称作“基元”)，由此来获取被照射各基元的位置以及所述照射的基元所表示的码的集合。并且，图像测量装置1000从所述码的集合中，探索呈现对投影图案所设定的单位区域(以下也称作“字码(word)”)中所含的规定数的基准图案所表示的码的排列相同的排列的对应区域(以下也称作“格子状码图案”)。最终，图像测量装置1000基于格子状码图案的探索结果，来算出从投影图案的后述的照射基准面直至被摄物的各部为止的距离。所述算出的距离的集合表达为三维测量结果图像。

三维测量装置1能够用于各种用途，但在本例中，被用于对在输送器C上受到搬送的工件WK及其周围的三维形状进行测量的用途。具体而言，从设于测量头10的投影部12朝向作为被摄物的工件WK及其周围投射投影图案，并通过设于测量头10的拍摄部13来拍摄被投射有投影图案的工件WK及其周围。

＜B.测量头＞

图2是表示图1所示的测量头的功能块的结构的示意图，图3是表示图1所示的测量头的具体结构的概念的示意图。接下来，参照这些图2以及图3来说明测量头10的结构。

如图2所示，测量头10包含处理部11、所述的投影部12及拍摄部13、显示部14、存储部15以及通信接口(Interface，I/F)部16。其中，如上所述，投影部12对被摄物投射投影图案，拍摄部13对被投射有投影图案的被摄物进行拍摄。

处理部11负责测量头10中的整体处理。典型的是，处理部11包含处理器、保存由处理器所执行的命令码的贮存器、以及展开命令码的存储器。此时，处理部11中，通过处理器将命令码在存储器上展开并执行来实现各种处理。处理部11的全部或一部分也可使用专用的硬件电路(例如专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等)来实现。

显示部14将在测量头10中所获取或者算出的各种信息通知给外部。

存储部15保存由拍摄部13所拍摄的图像或预先设定的校准参数等。

通信接口部16负责测量头10与图像测量装置1000之间的数据交换。

如图3所示，投影部12具有：作为光学器件的图案照明形成元件即光源241及光掩模244；作为光学透镜的投光透镜220；以及后述的未图示的透镜支撑部等。即，投影部12包含通过将这些光源241、光掩模244、投光透镜220、透镜支撑部等彼此组装而构成的三维测量装置用光学组件，但关于其详细结构将后述。

光源241朝向光掩模244的方向照射规定波长的光。在光掩模244上，形成有规定的图案。通过了光掩模244的光经由投光透镜220而照射至外部。由此，对外部空间照射投影图案。

另一方面，拍摄部13具有作为光学器件的拍摄元件341、作为光学透镜的受光透镜320、以及后述的未图示的透镜支撑部等。即，拍摄部13包含通过将这些拍摄元件341、受光透镜320、透镜支撑部等彼此组装而构成的三维测量装置用光学组件，但关于其详细结构将后述。

拍摄部13对被投射有投影图案的状态的被摄物进行拍摄。详细而言，拍摄元件341接收通过了受光透镜320的光，由此，获得输入图像。

此处，如图2所示，在投影部12，设有用于对投光透镜220的温度进行检测的温度传感器254，在拍摄部13，设有用于对受光透镜320的温度进行检测的温度传感器354。

而且，在投影部12，设有用于对投光透镜220进行加热的加热器即柔性加热器250(参照图11等)的加热器部251，在拍摄部13，设有用于对受光透镜320进行加热的加热器即柔性加热器350(参照图14等)的加热器部351。

另一方面，在处理部11中设有控制部11a。控制部11a进行用于在三维测量时将投光透镜220的温度以及受光透镜320的温度分别保持为预先规定的固定温度的控制。

具体而言，控制部11a基于温度传感器254的检测结果来控制加热器部251的动作，由此，将投光透镜220的温度维持为固定温度，并且，基于温度传感器354的检测结果来控制加热器部351的动作，由此，将受光透镜320的温度维持为固定温度。另外，此点的详细将后述。

＜C.图像测量装置＞

图4是表示图1所示的图像测量装置的功能块的结构的示意图。接下来，参照所述图4来说明图像测量装置1000的功能块的结构。

如图4所示，典型的是，图像测量装置1000是使用通用计算机来实现。图像测量装置1000包含处理器1020、主存储器1040、贮存器1060、输入部1080、显示部1100、光学驱动器1120、下位接口部1140以及上位接口部1160。这些组件经由处理器总线1180而连接。

处理器1020包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)等，通过读出保存在贮存器1060中的程序(作为一例，为操作系统(Operating System，OS)1061以及三维测量程序1062)并在主存储器1040中展开而执行，由此来实现如后所述的各种处理。

主存储器1040包含动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)或静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)等易失性存储装置等。贮存器1060例如包含硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid State Drive，SSD)等非易失性存储装置等。

在贮存器1060中，除了用于实现基本功能的OS1061以外，还保存有用于提供作为图像测量装置1000的功能的三维测量程序1062。

输入部1080包含键盘或鼠标等，受理用户操作。显示部1100包含显示器、各种指示器、打印机等，输出来自处理器1020的处理结果等。

下位接口部1140负责与测量头10之间的数据交换。上位接口部1160负责与未图示的上位装置(例如可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)(可编程计算机)等)之间的数据交换。

图像测量装置1000具有光学驱动器1120，从非一次性地保存计算机可读取的程序的记录介质1150(例如数字多功能光盘(Digital Versatile Disc，DVD)等光学记录介质)中，读取保存在其中的程序并安装到贮存器1060等中。

由图像测量装置1000所执行的三维测量程序1062等也可经由计算机可读取的记录介质1150来安装，但也可以从网络上的服务器装置等下载的形式来安装。而且，本实施方式的三维测量程序1062所提供的功能也有时以利用OS所提供的模块的一部分的形式来实现。

图4中表示了通过处理器1020执行程序而提供作为图像测量装置1000所需的功能的结构例，但这些提供的功能的一部分或全部也可使用专用的硬件电路(例如ASIC或FPGA等)来实现。

＜D.三维测量＞

接下来说明本实施方式的三维测量装置1所进行的三维测量。本实施方式中，使用被称作结构化照明的方法来实现三维测量。在结构化照明的方法中，将规定的投影图案投射至被摄物，并且，基于在被投射有投影图案的状态下拍摄被摄物而获得的图像来测量被摄物的各部的位置(从测量头计起的距离)，由此来测量被摄物的三维形状。

本实施方式中，作为结构化照明的一例，采用照射具备预先规定的投影图案(典型的是浓淡图案)的测量光的方法。另外，以下的说明中，将投影部12的照射面视为投影图案的“照射基准面”。

三维测量装置1中，在测量头10中所含的投影部12与拍摄部13之间预先执行了校准，且投影部12以及拍摄部13的光学参数以及将两者相关联的矩阵是预先决定的。投影部12以及拍摄部13的光学参数均是基于相同的基准点来决定，只要指定投影部12的投影面的高度，便可算出从投影部12照射的投影图案对应于拍摄部13的拍摄面上的哪个像素。

从投影部12照射的投影图案根据被摄物相对于投影部12的光轴的位置或倾斜而大小或位置(邻接的要素间的间隔的伸缩)发生变化，基于此种信息，能够根据三角测量的原理来测量被摄物的形状。

图5是表示在本实施方式的三维测量装置中从测量头照射的投影图案的一例的图。图6是用于说明本实施方式的三维测量装置所执行的三维测量的原理的图。

从测量头10的投影部12，例如对被摄物照射包含图5所示的投影图案P的测量光。测量头10的拍摄部13在被投射有投影图案P的状态下拍摄被摄物。

图5所示的投影图案P是将空间码配置成格子状者(以下也称作“格子状码”)，对于在规定方向上为规定长度的图案，分配有不会产生自相关的固有的码。更具体而言，投影图案P是由多种基元(相当于基准图案)的组合来规定。

图6(A)中表示了四种基元。各基元表示分别分配的码(图6(A)所示的示例中，为1～4这四个数值)。各基元包含四个大的正方形Qa～Qd与位于中心部的一个小的正方形Qe。正方形Qa～Qd分别以基元位置R成为隅角的方式而配置。基元位置R也是小的正方形Qe的中心位置。

如图6(A)所示，大的正方形Qa～Qd的交点(格子的隅角一点)被定义为基元位置R。另外，关于基元位置R的大小以及形状并无限定。基元各自被恢复为三维点的一个。

如图6(A)所示，基元位置R为“白”时表达为p0＝1，为“黑”时表达为p0＝0，基元位置R的左上的大的正方形Qb为“白”时表达为p1＝1，为“黑”时表达为p1＝0。基元的种类能够用数值表达为2p1+p0。

图6(B)中，以数值来表达投影图案P(参照图5)的部分中所含的基元的种类。即，通过确定投影图案P中所含的各基元的种类，并以数值来表达各所确定的基元的种类，由此，能够生成与投影图案P等效的矩阵K。

以下的说明中，将投影图案P的面内方向规定为X方向以及Y方向，并且将光轴方向(高度)方向规定为Z方向。

图6(C)中表示了图6(B)所示的矩阵K的局部矩阵。此处，设想对矩阵K所设定的规定的大小(字码高度Hword×字码宽度Wword)的局部矩阵。此种局部矩阵也称作“字码”。即，各字码是由规定数量的基元种类的组合(图6(C)所示的示例中为3×3)来规定。投影图案P是通过以所有的字码分别成为唯一的方式来配置基元而生成。

从通过在将投影图案P投射至被摄物的状态下进行拍摄而获取的输入图像中，提取矩阵K中所含的所有的字码。另外，提取基元而确定或再构成字码的处理也称作(字码的)“解码”。

图6(C)中表示了所提取的三个字码(字码W1、W2、W3)。在从映照于输入图像的图案中提取了所有的字码时，只要各提取的字码中局部矩阵的数值的排列为唯一，便可确定所述字码在图案中的位置。即，可确定投影图案P中的位置(字码的位置)。

在从测量头10(投影部12)照射投影图案P的情况下，根据被摄物的表面形状，根据所投射的像而确定的字码的位置将发生变化。

基于根据在将此种投影图案P投射至被摄物的状态下拍摄所述被摄物所获得的图像中所含的基元而规定的字码的大小以及邻接的字码间的位置偏离，便能够测量从测量头10直至被摄物的各部为止的距离以及被摄物的三维形状。

例如，图6(C)所示的例中，相邻的字码W1～W3共用一部分基元。

图像测量装置1000对于从各个测量头10输出的图像，执行基元的提取处理、以及通过所提取的基元而确定的字码的位置以及大小的评估处理，从而输出被摄物的三维形状的测量结果。

另外，图6(A)中，表示了使用四种基元的示例，但基元的种类数并不限定于四种。而且，并不限定于图6(A)所示的基元的形状以及颜色，而可采用任意的形状以及颜色。

而且，作为基元的检测方法，可采用将各基元作为模型的图案匹配、或将黑像素方向/白像素方向以及中央值的颜色作为条件的过滤处理等。

＜E.要解决的课题＞

接下来说明本公开所要解决的课题。若对本公开所要解决的课题进行概括，则如上所述，防止在规定的温度区域内测量范围极端变窄，或者测量范围自身变得不存在。

此处，所谓测量范围，是指可进行被摄物的三维形状的测量的测量头与被摄物之间的沿着光轴方向的距离范围，若所述测量范围极端变窄或者所述测量范围自身变得不存在，便无法测量被摄物的三维形状。

所述测量范围包含投影部侧的测量范围与拍摄部侧的测量范围。在被摄物被配置在投影部侧的测量范围的外侧的情况下，被投射至被摄物的投影图案将变得模糊，输入图像中的投影图案将变得不清晰。而且，在被摄物被配置在拍摄部侧的测量范围的外侧的情况下，在拍摄元件的拍摄面上所形成的像将变得模糊，输入图像中的投影图案将变得不清晰。因此，无论在哪种情况下，均无法从所获取的输入图像中提取所述基元，作为结果，将无法测量被摄物的三维形状。

如上所述，在三维测量装置的测量头中，设有用于使投影图案在被摄物上成像的光学透镜(投光透镜)、以及用于使对被摄物投射有投影图案的状态的像在拍摄元件的拍摄面上成像的光学透镜(受光透镜)。这些光学透镜一般包含将多个透镜组合而成的复合透镜，但通常具有焦点位置对应于温度而变化的性质(温度特性)。所述光学透镜的温度特性会大幅影响到所述测量范围的有无以及宽窄。

图7是表示图1所示的三维测量装置的拍摄部侧的测量范围的图。以下，参照所述图7，关于光学透镜的温度特性对三维测量装置1的测量范围造成的影响，举受光侧为例来详细说明。另外，为了便于理解，图7中，图示了使受光透镜320包含单个透镜的情况，但也可如后述的图14等中所示的那样，使受光透镜320包含含有多个透镜的透镜组。

此处，图7(A)表示了受光透镜320处于温度T的状态，图7(B)表示了受光透镜320升温至温度T+ΔT的状态，图7(C)表示了受光透镜320降温至温度T-ΔT的状态。另外，作为所使用的受光透镜320，例示了伴随温度的上升而焦点位置朝远离的方向变化的透镜。

如图7(A)所示，受光透镜320形成作为存在光学共轭关系的一对共轭面的物体面以及像面。从受光透镜320的主点直至物体面为止的距离即物距A、与从受光透镜320的主点直至像面为止的距离即像距B可使用受光透镜320的焦距f而通过下述的式(1)来决定。

(1/A)+(1/B)＝1/f…(1)

此处，通过将被摄物配置于物体面，并且将拍摄元件341配置于像面，从而在拍摄元件341的拍摄面上清晰地形成被摄物的像。另外，受光透镜320具有由其容许弥散圆直径Φ所决定的焦深δ，只要拍摄元件341被配置在所述焦深δ的范围内，便可在拍摄元件341的拍摄面上清晰地形成被摄物的像。

受光侧的测量范围是由景深(Depth of Field，DOF)所决定。景深DOF是在像面上清晰地形成像的、被摄物所配置的一侧的沿着光轴方向的范围，作为从物体面观察而位于受光透镜320侧的前侧景深Lf与从物体面观察而跟受光透镜320侧位于相反侧的后侧景深Lr之和来表示。一般而言，景深DOF的受光透镜320侧的端点被称作“近点”，景深DOF的与受光透镜320侧为相反侧的端点被称作“远点”。

此处，从受光透镜320的主点直至近点为止的距离即近点距离Sn、与从受光透镜320的主点直至远点为止的距离即远点距离Sf是使用所述的焦距f、物距A以及容许弥散圆直径Φ与受光透镜320的明亮度F，而分别由下述的式(2)以及式(3)来决定。

Sn＝Φ×F×A²/(f²+Φ×F×A)…(2)

Sf＝Φ×F×A²/(f²-Φ×F×A)…(3)

因此，在拍摄元件341与受光透镜320之间的沿着光轴方向的距离(将其称作“元件间距离”)为所述的像距B的拍摄部13中，通过将被摄物配置在距受光透镜320的距离为以所述式(2)表示的近点距离Sn以上且以所述式(3)表示的远点距离Sf以下的范围内，从而能够获得被摄物的清晰的输入图像。即，所述范围成为温度T时的测量范围。

另一方面，如图7(B)所示，在受光透镜320较图7(A)所示的状态升温了温度ΔT的状态下，受光透镜320的焦点位置朝向远离受光透镜320的方向移动，伴随于此，物体面也远离受光透镜320。若将所述远离的距离设为ΔA，则物距为A+ΔA。此时，近点距离Sn以及远点距离Sf分别由下述的式(4)以及式(5)来决定。

Sn＝Φ×F×(A+ΔA)²/(f²+Φ×F×(A+ΔA))…(4)

Sf＝Φ×F×(A+ΔA)²/(f²-Φ×F×(A+ΔA))…(5)

即，温度T+ΔT时的测量范围将较所述温度T时的测量范围朝向远离受光透镜320的方向偏移。

另外，如上所述，在物体面远离受光透镜320的情况下，像面将接近受光透镜320，此时的像距在图中以B'表示。此处，基于所述式(1)，B'为f×(A+ΔA)/(A+ΔA-f)。

另一方面，如图7(C)所示，在受光透镜320较图7(A)所示的状态而降温了温度ΔT的状态下，受光透镜320的焦点位置朝向接近受光透镜320的方向移动，伴随于此，物体面也接近受光透镜320。若将所述接近的距离设为ΔA，则物距为A-ΔA。此时，近点距离Sn以及远点距离Sf分别由下述的式(6)以及式(7)来决定。

Sn＝Φ×F×(A-ΔA)²/(f²+Φ×F×(A-ΔA))…(6)

Sf＝Φ×F×(A-ΔA)²/(f²-Φ×F×(A-ΔA))…(7)

即，温度T-ΔT时的测量范围将较所述温度T时的测量范围而朝向接近受光透镜320的方向偏移。

另外，如上所述，在物体面从受光透镜320接近的情况下，像面将远离受光透镜320，此时的像距在图中以B"来表示。此处，基于所述式(1)，B"为f×(A-ΔA)/(A-ΔA-f)。

根据以上所述，若设想制作将从温度T-ΔT直至温度T+ΔT为止的范围设为可测量的温度区域的三维测量装置，则所述三维测量装置中的实际上的测量范围成为距受光透镜320的距离为以所述式(4)表示的温度T+ΔT时的近点距离Sn以上、且以所述式(7)表示的温度T-ΔT时的远点距离Sf以下的范围(即，图中以符号MR表示的范围)。即，为了确保所述实际上的测量范围MR，必须至少满足以(所述式(4)的右边)＜(所述式(7)的右边)所示的条件，为了更充分地确保此条件，以所述式(7)表示的温度T-ΔT时的远点距离Sf必须充分大于以所述式(4)表示的温度T+ΔT时的近点距离Sn。

但是，焦距f、容许弥散圆直径Φ以及明亮度F均是由所使用的受光透镜320的光学特性来决定，尽管可进行少许的微调，但基于在实现三维测量上的各种限制，这并不是能够自由设定的。因此，本发明人设想实际规格进行了各种试算，结果确认，既要满足为实现三维测量而对光学透镜所要求的所述光学特性，又要将所述实际上的测量范围MR确保为足够大处于非常困难的状况，且判明了存在下述问题，即，所述实际上的测量范围MR极端窄，或者，所述测量范围MR本身变得不存在。

另外，此处省略其详细说明，但在受光透镜320是伴随温度的上升而焦点位置朝接近的方向变化的透镜的情况下，也会由于与所述理由同样的理由而产生相同的问题，而且，由于与所述受光透镜320的温度特性对三维测量装置1的拍摄部13侧的测量范围造成的影响同样的理由，对于设在投影部12的投光透镜220而言，其温度特性也会对三维测量装置1的投影部12侧的测量范围造成影响。

因此，本发明人在本实施方式的三维测量装置1中，在三维测量时通过所述控制部11a来进行用于将投光透镜220的温度以及受光透镜320的温度分别保持为预先规定的固定温度的控制，由此实现了所述课题的解决。以下，对于本实施方式的三维测量装置1，包含此点在内进行进一步详细说明。

＜F.测量头的详细结构＞

图8以及图9分别为表示图1所示的测量头的外观结构以及内部结构的概略立体图。首先，参照这些图8以及图9来说明本实施方式中的测量头10的整体结构。另外，图9中，对于内部构成零件的一部分省略了其图示。

如图8所示，测量头10具有大致长方体形状的外形，包括框体100、以及被收容在所述框体100内部的作为三维测量装置用光学组件的投影部12及拍摄部13。

框体100具有平板状的底板部101(参照图9)与下表面开口的箱形状的盖部102，通过底板部101来封闭盖部102的下表面开口，由此，整体上具有大致长方体形状。底板部101与盖部102是通过螺丝191来固定。底板部101以及盖部102均包含高导热性的金属制构件，优选的是，由铝合金等所形成。

在框体100的前表面，设有照明用窗部110、投光用窗部120以及受光用窗部130合计三个窗部。这些照明用窗部110、投光用窗部120以及受光用窗部130分别由透光板111、121、131予以覆盖。

在框体100的内部且照明用窗部110后方的位置，例如配置有包含发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等的照明用光源112。从照明用光源112出射的光透过所述透光板111，由此，从照明用窗部110朝向外部空间照射，借此，测量区域将被照亮。所述照明用光源112是考虑无照亮测量区域的照明设备的情况等而设者，在所述三维测量的执行时以外被用作照明。

在框体100的内部且投光用窗部120后方的位置，配置有投影部12。参照图9，如上所述，投影部12包含通过将光源241、光掩模244、投光透镜220、透镜支撑部210等(其中的光源241与光掩模244在图9中未出现)彼此组装而构成的三维测量装置用光学组件。

在投影部12前方的位置，配设有成为透镜支撑部210的一部分的镜筒212。镜筒212在其内部支撑着投光透镜220。由此，投光透镜220被配置成，面向覆盖所述投光用窗部120的透光板121。

在投影部12的内部通过光掩模244，随后经由投光透镜220而从投影部12出射的光透过所述透光板121，由此，从投光用窗部120朝向外部空间照射，由此，朝向外部空间照射投影图案。如上所述，从所述投影部12照射的投影图案被投射至工件WK及其周围，由此，可进行三维测量。

在框体100的内部且受光用窗部130后方的位置，配置有拍摄部13。参照图9，如上所述，拍摄部13包含通过将拍摄元件341、受光透镜320、透镜支撑部310等(其中的拍摄元件341在图9中未出现)彼此组装而构成的三维测量装置用光学组件。

在拍摄部13前方的位置，配设有成为透镜支撑部310的一部分的镜筒312。镜筒312在其内部支撑着受光透镜320。由此，受光透镜320被配置成，面向覆盖所述受光用窗部130的透光板131。

从被投射有投影图案的工件WK及其周围发出的反射光透过所述透光板131，由此，从受光用窗部130入射至拍摄部13，并经由受光透镜320而照射至拍摄元件341。由此，如上所述，利用拍摄元件341来接收所述光，由此，可进行三维测量。

而且，在框体100的侧面的规定位置，设有连接端子141、142。所述连接端子141、142用于电连接测量头10与图像测量装置1000等。

如图9所示，在框体100的内部且投影部12以及拍摄部13后方的位置，设有包含金属制板状构件的机架(chassis)150。所述机架150是以从框体100的底板部101朝向上方竖立的方式而设，在所述机架150的前表面侧，组装有电路基板160。由此，电路基板160以竖立姿势配置于机架150的前方且投影部12以及拍摄部13后方的位置。

电路基板160设有所述的处理部11，经由未图示的柔性配线基板等而分别电连接于投影部12以及拍摄部13。而且，在电路基板160，还设有用于对后述的柔性加热器250、350的动作进行控制的控制部11a，也电连接于所述柔性加热器250、350的配线部252、352。

＜G.投影部的结构＞

图10以及图11分别为所述投影部的概略立体图以及示意剖面图，图12是表示所述投影部的组装结构的分解立体图。接下来，参照前述的图9与这些图10至图12来说明本实施方式中的投影部12的详细结构。

此处，图10(A)表示了后述的罩构件260已被组装至投影部12的状态，图10(B)表示了从投影部12拆卸了所述罩构件260的状态。而且，图11(A)以及图11(B)分别表示沿着图10(A)所示的XIA-XIA线以及XIB-XIB线的剖面。

如图9至图12所示，投影部12主要包括底座部200、透镜支撑部210、投光透镜220、基板230、光源241、光掩模244、柔性加热器250、温度传感器254以及罩构件260。

底座部200是成为投影部12的台座的部分，被设置在框体100的底板部101上。底座部200包含通过螺丝固定于底板部101的第一底座201、以及通过螺丝192(参照图12)固定于所述第一底座201的第二底座202。其中，第二底座202是以被载置于第一底座201上的状态而固定，包含具有沿着与投光透镜220的光轴平行的方向延伸的中空部202a且外形为方形的筒状构件。

如图11以及图12所示，在第二底座202的后端面(即，所述的电路基板160所处的一侧的端面)，组装有基板230。更详细而言，基板230通过螺丝281而固定于第二底座202的后端面，由此，设于第二底座202的中空部202a由基板230予以封闭。

在封闭中空部202a的部分的基板230的表面，安装有光源241，由此，光源241面向所述中空部202a。光源241连同透镜242、243以及光掩模244构成作为光学器件的图案照明形成元件，本实施方式中包含LED。

第二底座202在其内部支撑着透镜242、243。更详细而言，透镜242、243通过利用第二底座202来支撑其周缘，从而被固定于所述第二底座202，由此，以与光源241相向的方式而配置在所述光源241的前方。这些透镜242、243是使从光源241出射的光平行光化的所谓的准直透镜，连同光源241以及光掩模244构成作为光学器件的图案照明形成元件。

在第二底座202的前端部，以覆盖中空部202a的方式而组装有透镜支撑部210。透镜支撑部210包含：装配构件211，其端部被嵌入至中空部202a，并且通过螺丝283固定于第二底座202；以及镜筒212，支撑投光透镜220，并且被固定于装配构件211。

装配构件211例如包含以铝合金等为代表的高导热性的金属制的构件，包含具有沿着与投光透镜220的光轴平行的方向延伸的中空部211a且外形为方形的筒状构件。如上所述，装配构件211的后端部被固定于第二底座202，并且在偏靠所述后端部的部分支撑着光掩模244以及保护构件245。

光掩模244连同所述光源241以及透镜242、243构成作为光学器件的图案照明形成元件，且与由第二底座202所支撑的作为准直透镜的透镜242、243相向地配置。保护构件245是用于保护光掩模的构件，例如包含玻璃。这些光掩模244以及保护构件245在它们经重合的状态下通过装配构件211来支撑其周缘，由此被固定于所述装配构件211。

镜筒212例如包含以铝合金等为代表的高导热性的金属制的圆筒状的构件，其后端部被嵌入至装配构件211的中空部211a，从而受到固定。镜筒212的前端部从装配构件211朝向前方突出，由此，所述前端部被配设在投影部12前方的位置。

此处，更详细而言，在镜筒212的外周面的后端部设有公螺纹，在装配构件211的中空部211a的内周面的前端部设有母螺纹。由此，镜筒212通过螺合至装配构件211而固定。此种固定方式是一般被称作S装配的透镜固定方式。

投光透镜220包含将多个透镜221～223组合而成的复合透镜，所述多个透镜221～223以彼此的光轴重合的方式而在镜筒212的内部沿镜筒212的轴方向排列地设置。所述多个透镜221～223各自通过镜筒212来支撑它们的周缘。即，镜筒212在与投光透镜220的光轴正交的方向上围绕所述投光透镜220而对其进行支撑。

根据以上所述，光源241、作为准直透镜的透镜242、243、光掩模244以及作为投光透镜220的多个透镜221～223在投影部12的内部排列配置在投光透镜220的光轴上，从而能够从所述投影部12朝向外部照射投影图案。

此处，如图10至图12所示，在作为透镜支撑部210的一部分的装配构件211的外周面上，组装有柔性加热器250的加热器部251。更详细而言，柔性加热器250包含电热线以及设有用于对所述电热线通电的配线的柔性基板(例如聚酰亚胺基板等)，其中的设有电热线的部分即加热器部251经由高导热性的粘合胶带256而贴附于装配构件211的外周面。

另一方面，柔性加热器250的设有所述配线的部分即配线部252从投影部12的上表面朝向外部引出，其前端连接于所述电路基板160，由此来电连接于控制部11a。而且，在柔性加热器250的加热器部251的规定位置，安装有温度传感器254，所述温度传感器254也经由设于柔性加热器250的配线而电连接于控制部11a。

由此，在柔性加热器250的通电时，经由装配构件211以及镜筒212来对投光透镜220进行加热。而且，通过遍及规定时间来对柔性加热器250进行通电，从而投光透镜220、镜筒212、装配构件211以及柔性加热器250的加热器部251各自的温度变得等同，因此可通过温度传感器254来检测投光透镜220的温度。

另外，本实施方式中，在装配构件211的外周面中的面向第一底座201的部分，未组装有柔性加热器250，但也可在此部分也进而组装有柔性加热器250。

如图9至图12所示，在投影部12，以围绕装配构件211的方式而设有罩构件260。由此，所述柔性加热器250的加热器部251与被安装于所述加热器部251的温度传感器254由罩构件260予以覆盖。

更详细而言，罩构件260具有覆盖装配构件211的外周面中的面向第一底座201的部分以外的部分与前端面的大致箱形状，其前端面侧的部分通过螺丝282而固定于装配构件211，由此被组装至装配构件211。

此处，罩构件260除了用于引出柔性加热器250的配线部252的部分以外，遍及大致整个区域覆盖装配构件211的所述部分的外周面以及前端面。由此，罩构件260具有遮掩装配构件211的大致密闭结构。

如图11所示，在罩构件260与柔性加热器250之间设有空气层270。所述空气层270是通过在罩构件260的内面与柔性加热器250的露出表面之间设置规定的游隙而构成，所述空气层270实质上通过罩构件260而密闭。

进而，本实施方式中，在第一底座201与装配构件211之间也设置规定的游隙，由此而设有空气层270，设于所述部分的空气层270也通过罩构件260而密闭。

这样，投影部12中，作为围绕投光透镜220而对其进行支撑的透镜支撑部210的镜筒212以及装配构件211由罩构件260隔着空气层270予以围绕，并且柔性加热器250的加热器部251以及温度传感器254均为由罩构件260予以覆盖的状态。

此处，如上所述，本实施方式的三维测量装置1中，在其三维测量时，控制部11a进行用于将投光透镜220的温度维持为预先规定的固定温度的控制。更详细而言，控制部11a基于温度传感器254的检测结果来进行加热器部251的动作控制(例如通电的有无或加热器输出的调整等)，由此，将投光透镜220的温度维持为固定温度。

由此，能够将投光透镜220的温度维持为固定温度，因此能够在三维测量时实质上抑制投光透镜220的焦点位置产生变化的情况。因此，通过预先构成为，在加热后的状态下，作为图案照明形成元件的光掩模244被配置在投光透镜220的焦点位置，从而能够在三维测量时维持使光掩模244始终配置在投光透镜220的焦点位置的状态。因此，通过采用所述结构，从而在三维测量装置1的投影部12侧，能够在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大。

进而，本实施方式的三维测量装置1中，作为支撑投光透镜220的透镜支撑部210的装配构件211以及镜筒212各自的温度也能够维持为固定温度，因此也能够在三维测量时实质上抑制投光透镜220与光掩模244之间的光轴方向上的距离即元件间距离产生变动的情况。因此，也能够在三维测量时更切实地维持使光掩模244始终配置在投光透镜220的焦点位置的状态。

另外，如本实施方式那样，在使投光透镜220包含含有多个透镜的透镜组的情况下，因包含装配构件211以及镜筒212的透镜支撑部210的温度引起的膨胀以及收缩会对投光透镜220的焦点位置的变动造成大幅影响，因此尤为有效的是，如上述那样将透镜支撑部210的温度维持为固定。

即，本实施方式的三维测量装置1中，几乎不受设置所述三维测量装置1的周围环境(尤其是周围环境温度)的影响，而在三维测量时将投光透镜220维持为预先规定的固定温度，因此，如上所述，在投影部12侧，能够在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大。

此处，优选的是，作为所述底座部200的第一底座201及第二底座202包含具有比作为透镜支撑部210的装配构件211及镜筒212的导热率小的导热率的构件。通过像这样构成，将通过底座部200来发挥隔热效果。

因此，通过采用所述结构，能够有效率地对投光透镜220、装配构件211以及镜筒212进行加热，并且能够将它们的温度稳定地维持为固定温度。因此，能够实现三维测量装置1开始使用时的初期所需的预热动作所要的时间的缩短化，并且能够在三维测量时更切实地维持使光掩模244始终配置在投光透镜220的焦点位置的状态。

而且，优选的是，所述罩构件260包含具有与作为透镜支撑部210的装配构件211及镜筒212的导热率相同或者比它们的导热率小的导热率的构件。更详细而言，在如本实施方式那样在罩构件260与装配构件211之间设置空气层270的情况下，优选使罩构件260的导热率与透镜支撑部210的导热率相同或者比透镜支撑部210的导热率小，与本实施方式不同，在采用使罩构件260密接于装配构件211等的结构的情况下，优选使罩构件260的导热率小于透镜支撑部210的导热率。通过像这样构成，将通过罩构件260、或者除此以外还通过空气层270来发挥隔热效果。

因此，通过采用所述结构，能够有效率地对投光透镜220、装配构件211以及镜筒212进行加热，并且能够将它们的温度稳定地维持为固定温度。因此，能够实现三维测量装置1开始使用时的初期所需的预热动作所要的时间的缩短化，并且能够在三维测量时更切实地维持使光掩模244始终配置在投光透镜220的焦点位置的状态。

另外，基于所述观点，优选的是，作为底座部200的第一底座201及第二底座202以及罩构件260包含以聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)树脂或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)树脂等为代表的树脂制的构件，或者包含相对较低的导热率的金属制的构件。但是，在如本实施方式那样在罩构件260与装配构件211之间设置空气层270的情况下，作为罩构件260，也可采用相对较高的导热率的金属制的构件(例如铝合金制)。

另一方面，作为应通过所述控制部11a维持为固定的投光透镜220的温度，优选的是在容许投影部12的使用的周围环境温度的范围内未进行柔性加热器250对投光透镜220的加热时投光透镜220能够达到的最高温度以上且图案照明形成元件的动作保证温度的上限以下的温度。通过像这样构成，能够构成既能在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大，又为长寿命且高可靠性的投影部以及包括此投影部的三维测量装置。

此处，在图案照明形成元件包含多个构成零件的情况下，所述图案照明形成元件的动作保证温度的上限是指所述多个构成零件各自的动作保证温度的上限中的最低的温度。因此，本实施方式中，如上所述，由于图案照明形成元件包含光源241、透镜242、243与光掩模244，因此这些光源241、透镜242、243以及光掩模244的动作保证温度的上限中的最低温度成为图案照明形成元件的动作保证温度的上限。另外，当然，应通过控制部11a维持为固定的投光透镜220的温度必须为投光透镜220的动作保证温度的上限以下。

而且，本实施方式的三维测量装置1中，如上所述，构成为，通过柔性加热器250来对投光透镜220、装配构件211以及镜筒212进行加热，并且在所述柔性加热器250安装温度传感器254。通过像这样构成，从而能够利用简易的结构来对这些投光透镜220、装配构件211以及镜筒212进行加热，并且能够利用简易的结构来测定投光透镜220的温度，因此，组装作业变得容易化，作为结果，实现制造成本的削减。

进而，本实施方式的三维测量装置1中，采用了将柔性加热器250通过高导热性的粘合胶带256而贴附于装配构件211的结构。通过像这样构成，从而既能提高导热效率，又能容易地将柔性加热器250组装至装配构件211，并且既能进行更准确的温度测定，又能容易地将温度传感器254组装至装配构件211。因此，在此方面，也可实现制造成本的削减。

＜H.拍摄部的结构＞

图13以及图14分别为所述拍摄部的概略立体图以及示意剖面图，图15是表示所述投影部的组装结构的分解立体图。接下来，参照前述的图9与这些图13至图15来说明本实施方式中的拍摄部13的详细结构。

此处，图13(A)表示了后述的罩构件360已被组装至拍摄部13的状态，图13(B)表示了从拍摄部13拆卸了所述罩构件360的状态。而且，图14(A)以及图14(B)分别表示沿着图13(A)所示的XIVA-XIVA线以及XIVB-XIVB线的剖面。

如图9以及图13至图15所示，拍摄部13主要包括底座部300、透镜支撑部310、受光透镜320、基板330、拍摄元件341、柔性加热器350、温度传感器354以及罩构件360。

底座部300是成为拍摄部13的台座的部分，被设置在框体100的底板部101上。底座部300通过螺丝而固定于底板部101。

在底座部300上，以载置的状态固定有透镜支撑部310。透镜支撑部310包含：装配构件311，通过螺丝193(参照图15)固定于底座部300；以及镜筒312，支撑受光透镜320，并且被固定于装配构件311。

装配构件311例如包含以铝合金等为代表的高导热性的金属制的构件，包含具有沿着与受光透镜320的光轴平行的方向延伸的中空部311a且外形为方形的筒状构件。

如图14以及图15所示，在装配构件311的后端面(即，所述电路基板160所处的一侧的端面)，组装有基板330。更详细而言，基板330通过螺丝381而固定于装配构件311的后端面，由此，设于装配构件311的中空部311a由基板330予以封闭。

在封闭中空部311a的部分的基板330的表面，安装有拍摄元件341，由此，拍摄元件341面向所述中空部311a。拍摄元件341例如包含互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)影像传感器、电荷耦合器件(Charged-CoupledDevices，CCD)影像传感器等。在基板330的表面且拍摄元件341的周围，设有框缘状的遮光构件342。

镜筒312例如包含以铝合金等为代表的高导热性的金属制的圆筒状构件，其后端部被嵌入至装配构件311的中空部311a，由此受到固定。镜筒312的前端部从装配构件311朝向前方突出，由此，所述前端部被配设于拍摄部13前方的位置。

此处，更详细而言，在镜筒312的外周面的后端部设有公螺纹，在装配构件311的中空部311a的内周面的前端部设有母螺纹。由此，镜筒312通过螺合至装配构件311而固定。此种固定方式是一般被称作S装配的透镜的固定方式。

受光透镜320包含将多个透镜321～323组合而成的复合透镜，所述多个透镜321～323以彼此的光轴重合的方式而在镜筒312的内部沿镜筒312的轴方向排列地设置。所述多个透镜321～323各自通过镜筒312来支撑它们的周缘。即，镜筒312在与受光透镜320的光轴正交的方向上围绕所述受光透镜320而对其进行支撑。

根据以上所述，拍摄元件341以及作为受光透镜320的多个透镜321～323在拍摄部13的内部排列配置在受光透镜320的光轴上，拍摄元件341接收入射至所述拍摄部13的光，由此来获得输入图像。

此处，如图13至图15所示，在作为透镜支撑部310的一部分的装配构件311的外周面上，组装有柔性加热器350的加热器部351。更详细而言，柔性加热器350包含电热线以及设有用于对所述电热线通电的配线的柔性基板(例如聚酰亚胺基板等)，其中的设有电热线的部分即加热器部351经由高导热性的粘合胶带356而贴附于装配构件311的外周面。

另一方面，柔性加热器350的设有所述配线的部分即配线部352从拍摄部13的上表面朝向外部引出，其前端连接于所述电路基板160，由此来电连接于控制部11a。而且，在柔性加热器350的加热器部351的规定位置，安装有温度传感器354，所述温度传感器354也经由设于柔性加热器350的配线而电连接于控制部11a。

由此，在柔性加热器350的通电时，经由装配构件311以及镜筒312来对受光透镜320进行加热。而且，通过遍及规定时间来对柔性加热器350进行通电，从而受光透镜320、镜筒312、装配构件311以及柔性加热器350的加热器部351各自的温度变得等同，因此可通过温度传感器354来检测受光透镜320的温度。

另外，本实施方式中，装配构件311的外周面中的面向底座部300的部分密接于所述底座部300，因此在所述部分的装配构件311的外周面，未组装有柔性加热器350。

如图9以及图13至图15所示，在拍摄部13，以围绕装配构件311的方式而设有罩构件360。由此，所述柔性加热器350的加热器部351与被安装于所述加热器部351的温度传感器354由罩构件360予以覆盖。

更详细而言，罩构件360具有覆盖装配构件311的外周面中的面向底座部300的部分以外的部分与前端面的大致箱形状，其前端面侧的部分通过螺丝382而固定于装配构件311，由此被组装至装配构件311。

此处，罩构件360除了用于引出柔性加热器350的配线部352的部分以外，遍及大致整个区域覆盖装配构件311的所述部分的外周面以及前端面。由此，罩构件360具有遮掩装配构件311的大致密闭结构。

如图14所示，在罩构件360与柔性加热器350之间设有空气层370。所述空气层370是通过在罩构件360的内面与柔性加热器350的露出表面之间设置规定的游隙而构成，所述空气层370实质上通过罩构件360而密闭。

这样，在拍摄部13中，作为围绕受光透镜320而对其进行支撑的透镜支撑部310的镜筒312以及装配构件311由罩构件360隔着空气层370予以围绕，并且柔性加热器350的加热器部351以及温度传感器354均为由罩构件360予以覆盖的状态。

此处，如上所述，本实施方式的三维测量装置1中，在其三维测量时，控制部11a进行用于将受光透镜320的温度维持为预先规定的固定温度的控制。更详细而言，控制部11a基于温度传感器354的检测结果来进行加热器部351的动作控制(例如通电的有无或加热器输出的调整等)，由此，将受光透镜320的温度维持为固定温度。

由此，能够将受光透镜320的温度维持为固定温度，因此能够在三维测量时实质上抑制受光透镜320的焦点位置产生变化的情况。因此，通过预先构成为，在加热后的状态下，拍摄元件341被配置在受光透镜320的焦点位置，从而能够在三维测量时维持使拍摄元件341始终配置在受光透镜320的焦点位置的状态。因此，通过采用所述结构，从而在三维测量装置1的拍摄部13侧，能够在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大。

进而，本实施方式的三维测量装置1中，作为支撑受光透镜320的透镜支撑部310的装配构件311以及镜筒312各自的温度也能够维持为固定温度，因此也能够在三维测量时实质上抑制受光透镜320与拍摄元件341之间的光轴方向上的距离即元件间距离产生变动的情况。因此，也能够在三维测量时更切实地维持使拍摄元件341始终配置在受光透镜320的焦点位置的状态。

另外，如本实施方式那样，在使受光透镜320包含含有多个透镜的透镜组的情况下，因包含装配构件311以及镜筒312的透镜支撑部310的温度引起的膨胀以及收缩会对受光透镜320的焦点位置的变动造成大幅影响，因此尤为有效的是，如上述那样将透镜支撑部310的温度维持为固定。

即，本实施方式的三维测量装置1中，几乎不受设置所述三维测量装置1的周围环境(尤其是周围环境温度)的影响，而在三维测量时将受光透镜320维持为预先规定的固定温度，因此，如上所述，在拍摄部13侧，能够在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大。

此处，优选的是，所述底座部300包含具有比作为透镜支撑部310的装配构件311以及镜筒312的导热率小的导热率的构件。通过像这样构成，将通过底座部300来发挥隔热效果。

因此，通过采用所述结构，能够有效率地对受光透镜320、装配构件311以及镜筒312进行加热，并且能够将它们的温度稳定地维持为固定温度。因此，能够实现三维测量装置1开始使用时的初期所需的预热动作所要的时间的缩短化，并且能够在三维测量时更切实地维持使拍摄元件341始终配置在受光透镜320的焦点位置的状态。

而且，优选的是，所述罩构件360包含具有与作为透镜支撑部310的装配构件311以及镜筒312的导热率相同或者比它们的导热率小的导热率的构件。更详细而言，在如本实施方式那样在罩构件360与装配构件311之间设置空气层370的情况下，优选使罩构件360的导热率与透镜支撑部310的导热率相同或者比透镜支撑部310的导热率小，与本实施方式不同，在采用使罩构件360密接于装配构件311等的结构的情况下，优选使罩构件360的导热率小于透镜支撑部310的导热率。通过像这样构成，将通过罩构件360、或者除此以外还通过空气层370来发挥隔热效果。

因此，通过采用所述结构，能够有效率地对受光透镜320、装配构件311以及镜筒312进行加热，并且能够将它们的温度稳定地维持为固定温度。因此，能够实现三维测量装置1开始使用时的初期所需的预热动作所要的时间的缩短化，并且能够在三维测量时更切实地维持使拍摄元件341始终配置在受光透镜320的焦点位置的状态。

另外，基于所述观点，优选的是，底座部300以及罩构件360包含以聚苯硫醚(PPS)树脂或聚碳酸酯(PC)树脂等为代表的树脂制的构件，或者包含相对较低的导热率的金属制的构件。但是，在如本实施方式那样在罩构件360与装配构件311之间设置空气层370的情况下，作为罩构件360，也可采用相对较高的导热率的金属制的构件(例如铝合金制)。

另一方面，作为应通过所述控制部11a维持为固定的受光透镜320的温度，优选的是在容许拍摄部13的使用的周围环境温度的范围内未进行柔性加热器350对受光透镜320的加热时受光透镜320能够达到的最高温度以上且拍摄元件341的动作保证温度的上限以下的温度。通过像这样构成，能够构成既能在规定的温度区域内将测量范围MR确保为大，又为长寿命且高可靠性的拍摄部以及包括此拍摄部的三维测量装置。

此处，如本实施方式那样，在拍摄元件341包含CMOS影像传感器或CCD影像传感器等单个构成零件的情况下，所述拍摄元件341的动作保证温度的上限是指所述单个构成零件的动作保证温度的上限，但在所述拍摄元件包含多个构成零件的情况下，所述拍摄元件341的动作保证温度的上限是指所述多个构成零件各自的动作保证温度的上限中的最低温度。另外，当然，应通过控制部11a维持为固定的受光透镜320的温度必须为受光透镜320的动作保证温度的上限以下。

而且，本实施方式的三维测量装置1中，如上所述，构成为，通过柔性加热器350来对受光透镜320、装配构件311以及镜筒312进行加热，并且在所述柔性加热器350安装温度传感器354。通过像这样构成，从而能够利用简易的结构来对这些受光透镜320、装配构件311以及镜筒312进行加热，并且能够利用简易的结构来测定受光透镜320的温度，因此，组装作业变得容易化，作为结果，实现制造成本的削减。

进而，本实施方式的三维测量装置1中，采用了将柔性加热器350通过高导热性的粘合胶带356而贴附于装配构件311的结构。通过像这样构成，从而既能提高导热效率，又能容易地将柔性加热器350组装至装配构件311，并且既能进行更准确的温度测定，又能容易地将温度传感器354组装至装配构件311。因此，在此方面，也可实现制造成本的削减。

＜I.投影部以及拍摄部的散热结构＞

图16是表示本实施方式中的投影部以及拍摄部的散热结构的概略立体图。以下，参照前述的图9与所述图16来说明本实施方式中的投影部12以及拍摄部13的散热结构。另外，图16中，对于内部构成零件的一部分省略了其图示。

所述投影部12中所含的光源241以及所述拍摄部13中所含的拍摄元件341均为发热零件，这些光源241以及拍摄元件341必须在其动作保证温度范围内使用。此时，若不采用任何散热结构，则这些光源241以及拍摄元件341有可能超过动作保证温度的上限。

尤其，本实施方式的三维测量装置1中，如上所述，投影部12中所含的投光透镜220以及拍摄部13中所含的受光透镜320均为在三维测量时受到加热的结构，因此，尤其必须使这些光源241以及拍摄元件341所产生的热有效率地散发。

因此，本实施方式的三维测量装置1中，通过采用以下的散热结构，从而能够使这些光源241以及拍摄元件341所产生的热有效率地散发。

如图9以及图16所示，本实施方式的三维测量装置1中，在投影部12的后方且电路基板160(图16中未图示)的前方设有散热块171。所述散热块171的台座部被固定于框体100的底板部101，并且从所述台座部竖立设置的部分压接至位于投影部12的后端部的基板230的背面。

此处，散热块171所压接的部分的基板230的背面相当于安装所述光源241的部分，优选的是，在散热块171与基板230之间隔装有高导热性的散热片材。另外，散热块171优选包含高导热性的金属制的构件，例如可利用铝合金或黄铜。

通过像这样构成，光源241所产生的热将经由基板230以及散热块171而导热至框体100的底板部101。因此，能够使光源241所产生的热有效率地散发，从而能够在其动作保证温度范围内中使用所述光源241。

另一方面，本实施方式的三维测量装置1中，在拍摄部13的后方且电路基板160(图16中未图示)的前方设有散热块172。所述散热块172的台座部被固定于框体100的底板部101，并且从所述台座部竖立设置的部分压接至位于拍摄部13的后端部的基板330的背面。

此处，散热块172所压接的部分的基板330的背面相当于安装所述拍摄元件341的部分，优选的是，在散热块172与基板330之间隔装有高导热性的散热片材。另外，散热块172优选包含高导热性的金属制的构件，例如可利用铝合金或黄铜。

通过像这样构成，拍摄元件341所产生的热将经由基板330以及散热块172而导热至框体100的底板部101。因此，能够使拍摄元件341所产生的热有效率地散发，从而能够在其动作保证温度范围内中使用所述拍摄元件341。

＜J.框体的密闭结构＞

图17是表示本实施方式中的测量头的框体的密闭结构的示意剖面图。以下，参照前述的图8以及图16与所述图17来说明本实施方式中的测量头10的框体100的密闭结构。另外，图17(A)表示框体100的组装前的状态，图17(B)表示框体100的组装后的状态。

所述的测量头10中，在投影部12中，采用了作为加热对象的投光透镜220以及支撑所述投光透镜220的透镜支撑部210等通过罩构件260而实质上密闭的大致密闭结构，并且在拍摄部13中，采用了作为加热对象的受光透镜320以及支撑所述受光透镜320的透镜支撑部310等通过罩构件360而实质上密闭的大致密闭结构。

但是，这些罩构件260、360并非在完全的含义上密闭加热对象，因此在框体100的内部空间与外部空间连通的情况下，将加热对象维持为固定温度也有可能变得不稳定。进而，在投影部12以及拍摄部13未设置这些罩构件260、360的情况下，更难以将加热对象维持为固定温度。

因此，本实施方式的三维测量装置1中，通过采用以下的框体100的密闭结构，而实现将加热对象维持为固定温度的稳定化。

如图9、图16以及图17所示，在框体100的底板部101，以沿着所述底板部101的周缘延伸的方式设有槽部101a。所述槽部101a是以与框体100的盖部102的下端部的周缘相向的方式而设。如图17所示，在所述槽部101a的内部收容有衬垫180。

另一方面，如图17所示，在框体100的盖部102的下端部且与所述槽部101a相向的部分，设有突起部102a。所述突起部102a是以沿着盖部102的下端部的周缘延伸的方式而设，其宽度构成为小于槽部101a的宽度。

如图17所示，在框体100的组装时，盖部102重合于底板部101。由此，收容于底板部101内部的衬垫180将被设于盖部102的突起部102a压缩，衬垫180成为与底板部101和盖部102这两者密接的状态。由此，在底板部101与盖部102的边界处可能产生的间隙将由衬垫180予以密封，从而框体100的内部空间将与外部空间密闭。

另外，此处省略其详细说明，但在框体100的盖部102中的、设有照明用窗部110、投光用窗部120及受光用窗部130以及连接端子141、142的部分，也分别在透光板111、121、131及连接端子141、142与设于所述盖部102的开口部的周缘之间隔装有衬垫，由此，在这些部分，框体100的内部空间也与外部空间密闭。

通过像这样构成，可实现将作为加热对象的投光透镜220及支撑所述投光透镜220的透镜支撑部210等、以及受光透镜320及支撑所述受光透镜320的透镜支撑部310等维持为固定温度的稳定化。

＜K.其他＞

本发明人实际试制了所述实施方式的三维测量装置1，并在将罩构件260、360安装于投影部12以及拍摄部13的情况与从投影部12以及拍摄部13拆卸了这些罩构件260、360的情况下，进行了在加热效率的观点上产生了何种程度的差异的确认。另外，投光透镜220以及受光透镜320的应维持的固定温度设定为60℃～70℃左右。

其结果，确认了：在从投影部12以及拍摄部13拆卸了罩构件260、360的情况下，三维测量装置1开始使用时的初期所需的预热动作所要的时间(即，直至投光透镜220以及受光透镜320这两者到达预先规定的固定温度为止的时间)为约10分钟，而通过将罩构件260、360安装于投影部12以及拍摄部13，所述预热动作所要的时间能够缩短至约2分钟。

而且，确认了：在从投影部12以及拍摄部13拆卸了罩构件260、360的情况下，从停止柔性加热器250、350的加热直至温度下降1℃为止的时间为约1秒，而通过将罩构件260、360安装于投影部12以及拍摄部13，所述时间能够延迟至约10秒。

即，前者的结果表示：通过将罩构件260、360安装于投影部12以及拍摄部13，能够非常有效率地加热投光透镜220以及受光透镜320，而后者的结果表示：通过将罩构件260、360安装于投影部12以及拍摄部13，保温性能提高，能够大幅节省三维测量时加热所消耗的电力。

这样，通过实验确认了：通过采用本实施方式的三维测量装置1，能够构成从加热效率的观点而言也较佳的三维测量装置。

＜L.附注＞

对所述的本实施方式的三维测量装置用光学组件以及包括此光学组件的三维测量装置的特征结构概括如下。

[结构1]

一种三维测量装置用光学组件，包括：

光学透镜(220、320)，形成存在光学共轭关系的一对共轭面；

光学器件(244、341)，配置在所述一对共轭面中的其中一面；

温度传感器(254、354)，用于检测所述光学透镜的温度；

加热器(251、351)，用于对所述光学透镜进行加热；以及

控制部(11a)，基于所述温度传感器的检测结果来控制所述加热器的动作，以使所述光学透镜成为固定温度。

[结构2]

根据结构1所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

透镜支撑部(210、310)，在与所述光学透镜的光轴正交的方向上围绕所述光学透镜而对其进行支撑，

所述温度传感器以及所述加热器被组装至所述透镜支撑部。

[结构3]

根据结构2所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

罩构件(260、360)，围绕所述透镜支撑部，并且覆盖所述温度传感器以及所述加热器，

所述罩构件的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

[结构4]

根据结构3所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述透镜支撑部具有支撑所述光学透镜的镜筒(212、312)与固定所述镜筒的装配构件(211、311)，

所述罩构件具有遮掩所述装配构件的大致密闭结构。

[结构5]

根据结构4所述的三维测量装置用光学组件，其中

在所述罩构件与所述装配构件之间的至少一部分设有空气层(270、370)。

[结构6]

根据结构2至5中任一项所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

底座部(200、300)，固定所述透镜支撑部，

所述底座部的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

[结构7]

根据结构2至6中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述加热器包含柔性加热器(250、350)，所述柔性加热器(250、350)包含设有电热线的柔性基板，

所述温度传感器被安装于所述柔性基板，

所述柔性加热器被配置在所述透镜支撑部的外周面上。

[结构8]

根据结构7所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述柔性加热器利用高导热性的粘合胶带(256、356)而贴附于所述透镜支撑部。

[结构9]

根据结构1至8中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述光学器件包含形成图案照明的图案照明形成元件(241、244)，

所述光学透镜包含投光透镜(220)，所述投光透镜(220)用于对配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物投射图案照明，由此来使投影图案成像。

[结构10]

根据结构9所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述投光透镜的加热时所述投光透镜能够达到的最高温度以上、且所述图案照明形成元件的动作保证温度的上限以下的温度。

[结构11]

根据结构1至8中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述光学器件包含具有拍摄面的拍摄元件(341)，

所述光学透镜包含受光透镜(320)，所述受光透镜(320)用于使被投射至配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物的投影图案在所述拍摄面上成像。

[结构12]

根据结构11所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述受光透镜的加热时所述受光透镜能够达到的最高温度以上、且所述拍摄元件的动作保证温度的上限以下的温度。

[结构13]

一种三维测量装置，包括结构9或10所述的三维测量装置用光学组件来作为投影部(12)，并且包括结构11或12所述的三维测量装置用光学组件来作为拍摄部(13)。

＜M.其他形态等＞

所述的实施方式中，例示了将本公开适用于包括单个投影部以及单个拍摄部的三维测量装置以及配设在所述三维测量装置中的三维测量装置用光学组件的情况进行了说明，但本公开的适用范围并不限制于此种情况。即，本公开在包括单个投影部及多个拍摄部的三维测量装置、包括多个投影部及单个拍摄部的三维测量装置、以及包括多个投影部及多个拍摄部的三维测量装置中均能够适用，进而，在配设于这些三维测量装置的三维测量装置用光学组件的各个中也能够适用。

而且，所述的实施方式中，作为三维测量装置，例示了适用固有码法的三维测量装置进行了说明，但除此以外，作为三维测量装置，还有适用随机点(random dot)法、相位偏移法、空间码法等的三维测量装置。本公开在这些三维测量装置以及配设于所述三维测量装置的三维测量装置用光学组件中均能够适用，其适用并不限制于适用固有码法的三维测量装置以及配设于所述三维测量装置的三维测量装置用光学组件。

而且，所述的实施方式中，作为三维测量装置的用途，例示了对在输送器上受到搬送的工件的三维形状进行测量的用途，但当然除此以外也可将本公开适用于被用于各种用途的三维测量装置以及配设于所述三维测量装置的三维测量装置用组件。此处，作为其他用途，例如可列举下述用途等，即，在通过机械手来各别地拾取处于散堆状态的工件时，对处于所述散堆状态的工件的三维形状进行测量，以各别地识别这些工件的三维位置或姿势等。

而且，所述的实施方式中，作为三维测量装置，例示了构成为使用特定波长的光来将投影图案投射至被摄物的三维测量装置来进行了说明，但本公开当然也可适用于构成为通过使用多个波长的光或者使用白色光来将投影图案投射至被摄物的三维测量装置。

而且，所述的实施方式中，作为透镜的固定方式，例示了采用所谓的S装配的情况进行了说明，但当然也可将本公开适用于采用以C装配为代表的其他透镜固定方式的情况。

而且，所述的实施方式中，作为设于投影部的图案照明形成元件的光源，例示了使用LED的情况进行了说明，但作为所述光源，除此以外还可利用例如激光二极管(LaserDiode，LD)、汞灯等。而且，作为图案照明形成元件，例如也可利用所述光源与液晶元件的组合、所述光源与微镜阵列的组合、有机电致发光(Electro-Luminescence，EL)等。

而且，所述的实施方式中，如前所述，优选的是，将应通过控制部维持为固定的投光透镜的温度(投光透镜的设定温度)设定为作为设有所述投光透镜的投影部的三维测量装置用光学组件中所配设的图案照明形成元件的动作保证温度的上限以下的温度，并且，将应通过控制部维持为固定的受光透镜的温度(受光透镜的设定温度)设定为作为设有所述受光透镜的拍摄部的三维测量装置用光学组件中所配设的拍摄元件的动作保证温度的上限以下的温度，但这些投光透镜的设定温度以及受光透镜的设定温度既可相同，也可不同。此处，在将这些设定温度设定为相同的情况下，优选的是，将图案照明形成元件的动作保证温度的上限与拍摄元件的动作保证温度的上限中的较低的温度设为设定温度。若像这样构成，则能够构成更长寿命且高可靠性的三维测量装置。

进而，所述的实施方式中，例示了构成为通过对投影部以及拍摄部分别设置加热器来局部地对投影部的一部分以及拍摄部的一部分进行加热的情况进行了说明，但也可不在这些投影部以及拍摄部设置罩构件而在框体的内部空间设置加热器，通过所述加热器来对框体内部的整体进行加热。

另一方面，作为相关形态，也设想：对投影部以及拍摄部分别设置珀尔帖(Peltier)元件等冷却部件，或者，不对这些投影部以及拍摄部设置罩构件而在框体的内部空间设置珀尔帖元件等冷却部件，通过控制部来控制所述冷却部件的驱动，由此，将投光透镜以及受光透镜维持为常温。在像这样构成的情况下，也能够与所述的实施方式同样地，在规定的温度区域内将测量范围确保为大。

此次公开的所述实施方式在所有方面为例示而非限制者。本发明的技术范围是通过权利要求来划分，而且包含与权利要求的记载均等的含义以及范围内的所有变更。

符号的说明

1：三维测量装置

10：测量头

11：处理部

11a：控制部

12：投影部

13：拍摄部

14：显示部

15：存储部

16：通信I/F部

100：框体

101：底板部

101a：槽部

102：盖部

102a：突起部

110：照明用窗部

111：透光板

112：照明用光源

120：投光用窗部

121：透光板

130：受光用窗部

131：透光板

141、142：连接端子

150：机架

160：电路基板

171、172：散热块

180：衬垫

191～193：螺丝

200：底座部

201：第一底座

202：第二底座

202a：中空部

210：透镜支撑部

211a：中空部

211：装配构件

212：镜筒

220：投光透镜

221～223：透镜

230：基板

241：光源

242、243：透镜

244：光掩模

245：保护构件

250：柔性加热器

251：加热器部

252：配线部

254：温度传感器

256：粘合胶带

260：罩构件

270：空气层

281～283：螺丝

300：底座部

310：透镜支撑部

311：装配构件

311a：中空部

312：镜筒

320：受光透镜

321～323：透镜

330：基板

341：拍摄元件

342：遮光构件

350：柔性加热器

351：加热器部

352：配线部

354：温度传感器

356：粘合胶带

360：罩构件

370：空气层

381、382：螺丝

1000：图像测量装置

1020：处理器

1040：主存储器

1060：贮存器

1061：OS

1062：三维测量程序

1080：输入部

1100：显示部

1120：光学驱动器

1140：下位I/F部

1150：记录介质

1160：上位I/F部

1180：处理器总线

C：输送器

MR：测量范围

P：投影图案

R：基元位置

W1、W2、W3：字码

WK：工件

Claims (13)

1.一种三维测量装置用光学组件，包括：

光学透镜，形成存在光学共轭关系的一对共轭面；

光学器件，配置在所述一对共轭面中的其中一面；

温度传感器，用于检测所述光学透镜的温度；

加热器，用于对所述光学透镜进行加热；以及

控制部，基于所述温度传感器的检测结果来控制所述加热器的动作，以使所述光学透镜成为固定温度。

2.根据权利要求1所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

透镜支撑部，在与所述光学透镜的光轴正交的方向上围绕所述光学透镜而对其进行支撑，所述温度传感器以及所述加热器被组装至所述透镜支撑部。

3.根据权利要求2所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

罩构件，围绕所述透镜支撑部，并且覆盖所述温度传感器以及所述加热器，

所述罩构件的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

4.根据权利要求3所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述透镜支撑部具有支撑所述光学透镜的镜筒与固定所述镜筒的装配构件，

所述罩构件具有遮掩所述装配构件的大致密闭结构。

5.根据权利要求4所述的三维测量装置用光学组件，其中

在所述罩构件与所述装配构件之间的至少一部分设有空气层。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的三维测量装置用光学组件，还包括：

底座部，固定所述透镜支撑部，

所述底座部的导热率与所述透镜支撑部的导热率相同或者比所述透镜支撑部的导热率小。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述加热器包含柔性加热器，所述柔性加热器包含设有电热线的柔性基板，

所述温度传感器被安装于所述柔性基板，

所述柔性加热器被配置在所述透镜支撑部的外周面上。

8.根据权利要求7所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述柔性加热器利用高导热性的粘合胶带而贴附于所述透镜支撑部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述光学器件包含形成图案照明的图案照明形成元件，

所述光学透镜包含投光透镜，所述投光透镜用于对配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物投射图案照明，由此来使投影图案成像。

10.根据权利要求9所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述投光透镜的加热时所述投光透镜能够达到的最高温度以上、且所述图案照明形成元件的动作保证温度的上限以下的温度。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述光学器件包含具有拍摄面的拍摄元件，

所述光学透镜包含受光透镜，所述受光透镜用于使被投射至配置在所述一对共轭面中的另一面的被摄物的投影图案在所述拍摄面上成像。

12.根据权利要求11所述的三维测量装置用光学组件，其中

所述固定温度是在容许所述三维测量装置用光学组件的使用的周围环境温度的范围内不进行所述加热器对所述受光透镜的加热时所述受光透镜能够达到的最高温度以上、且所述拍摄元件的动作保证温度的上限以下的温度。

13.一种三维测量装置，包括如权利要求9或10所述的三维测量装置用光学组件来作为投影部，并且包括如权利要求11或12所述的三维测量装置用光学组件来作为拍摄部。

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