CN207395678U - 三维形状测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种三维形状测定装置，其一个方式具有：光源装置，其射出光；摄像装置，其具有被设定为规定的焦距的光学系统，对被从光源装置射出的光照射的对象物进行拍摄；壳体，其支承光源装置以及摄像装置；以及第一转换镜头，其被固定于壳体，变更摄像装置的焦距。摄像装置以能够在第一位置与第二位置之间移动的方式支承于壳体，在第一位置，摄像装置能够经由第一转换镜头而拍摄对象物，在第二位置，摄像装置能够不经由第一转换镜头而拍摄对象物。

Description

三维形状测定装置

技术领域

本实用新型涉及三维形状测定装置。

背景技术

已知有如下装置：通过投影仪向对象物投射投影图案，利用照相机来对投射了投影图案的对象物的图像进行拍摄从而进行对象物的三维光学测定(例如，日本公开公报特开2007-187669号公报)。

在上述那样的装置中，考虑了如下内容：在将大小彼此不同的多个对象物设为测定对象时，根据各对象物的大小来变更照相机与对象物的相对位置，将照相机的焦点对准对象物。但是，在将比较大的对象物设为测定对象时，需要将照相机与对象物的距离配置得大，为了测定对象物而需要比较宽广的空间。此外，当要测定的对象物之间的大小之差很大时，在测定比较小的对象物的形状时和测定比较大的对象物的形状时，需要大幅度变更照相机与对象物之间的相对位置。因此，照相机与对象物的位置对准花费工夫。此外，例如还考虑在装置内以能够移动的方式配置照相机，根据对象物的大小使照相机移动，但是有时使照相机移动的范围变大而造成装置大型化。

实用新型内容

本实用新型的一个方式鉴于上述问题点，其目的在于提供一种小型且能够根据对象物的大小容易地测定大小彼此不同的多个对象物的形状的三维形状测定装置。

本实用新型的三维形状测定装置的一个方式具有：光源装置，其射出光；摄像装置，其具有被设定为规定的焦距的光学系统，对被从所述光源装置射出的光照射的对象物进行拍摄；壳体，其支承所述光源装置和所述摄像装置；以及第一转换镜头，其被固定于所述壳体，变更所述摄像装置的焦距，所述摄像装置以能够在第一位置与第二位置之间移动的方式支承于所述壳体，在所述第一位置，所述摄像装置能够经由所述第一转换镜头而拍摄所述对象物，在所述第二位置，所述摄像装置能够不经由所述第一转换镜头而拍摄所述对象物。

根据本实用新型的一个方式，提供一种小型、且能够根据对象物的大小容易地测定大小彼此不同的多个对象物的形状的三维形状测定装置。

由以下的本实用新型优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本实用新型的上述以及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是表示本实施方式的三维形状测定装置的立体图。

图2是示意性地表示本实施方式的三维形状测定装置的俯视图。

图3是示意性地表示本实施方式的三维形状测定装置的俯视图。

图4是示意性地表示本实施方式的三维形状测定装置的俯视图。

图5是表示本实施方式的另一例的三维形状测定装置的一部分的立体图。

具体实施方式

在各图所示的XYZ轴坐标系中，Z轴方向设为上下方向Z。X轴方向是与Z轴方向垂直的方向，设为光源装置30射出的光的射出方向X。Y轴方向为与Z轴方向和X轴方向双方垂直的方向。将上下方向Z的正侧称为“上侧”，将负侧称为“下侧”。将与Y轴方向平行的方向称为宽度方向Y。另外，所谓上侧、下侧和上下方向是单纯用于说明各部的相对位置关系的名称，并非限定实际的配置关系等。

如图1～图4所示，本实施方式的三维形状测定装置10具有：壳体10a、光源装置30、摄像装置40、第一转换镜头51、第二转换镜头52、第三转换镜头53、第四转换镜头54、光照射装置60、驱动装置70a、70b以及未图示的运算处理装置。

如图2～图4所示，三维形状测定装置10利用射出光的光源装置30向对象物Os、Om、Ob照射光，通过摄像装置40对被照射了光的对象物Os、Om、Ob进行拍摄。并且，三维形状测定装置10通过未图示的运算处理装置进行基于摄像装置40拍摄到的图像信息的运算处理，测定对象物Os、Om、Ob的形状。

对象物Os、对象物Om、和对象物Ob的大小彼此不同。对象物Om的大小比对象物Os的大小要大。对象物Ob的大小比对象物Om的大小要大。图2表示测定对象物Om的形状的情况。图3表示测定对象物Os的形状的情况。图1以及图4表示测定对象物Ob的形状的情况。

如图1所示，光源装置30被固定于后述的壳体本体11的底板部11a的上表面上。即，壳体本体11支承光源装置30。光源装置30例如是射出格子状的图案的光的投影仪。光源装置30射出的光的射出方向X是与从光源装置30射出的光的中心即光轴J1平行的方向。

在本实施方式的三维形状测定装置10中，关于摄像装置40，在与光源装置30射出光的射出方向X垂直的方向上以夹着光源装置30的方式设置有成为一对的摄像装置40a与摄像装置40b。因此，通过使用两个摄像装置40a、40b来进行三角测量，能够更高精度地测定对象物Os、Om、Ob的形状。在本实施方式中，摄像装置40a与摄像装置40b在宽度方向Y上夹着光源装置30。

摄像装置40a的摄像镜头的光轴J2a以及摄像装置40b的摄像镜头的光轴J2b与上下方向Z垂直，且相对于光源装置30的光轴J1倾斜。光轴J2a、J2b随着从各摄像装置40朝向对象物Os、Om、Ob而向靠近光轴J1的方向倾斜。光轴J2a与光轴J2b在光轴J1上相交。另外，除了在俯视观察时配置成关于光源装置30的光轴J1线对称这一点之外，摄像装置40a与摄像装置40b是相同的。因此，在以下的说明中，有时作为代表只对摄像装置40a进行说明。

将与光轴J2a平行的方向设为光轴方向D2a，将与光轴J2b平行的方向设为光轴方向D2b。光轴方向D2a、D2b是与射出方向X交叉的方向。在与各光轴J1、J2a、J2b平行的方向上，以三维形状测定装置10为基准，将对象物Os、Om、Ob侧称为“前侧”，将对象物Os、Om、Ob的相反侧称为“后侧”。即，射出方向X的正侧是前侧。射出方向X的负侧是后侧。另外，所谓前侧和后侧仅是用于说明各部的相对位置关系的名称，并非限定实际的配置关系等。

图1所示的壳体10a支承光源装置30和摄像装置40a。壳体10a具有壳体本体11和支承部件20。壳体本体11将三维形状测定装置10的各部收纳于内部。在图1中省略了壳体本体11中的一部分的图示。在图1中示出了壳体本体11中的从下侧支承三维形状测定装置10的各部的底板部11a和覆盖三维形状测定装置10各部的后侧的后板部11b。

支承部件20是支承摄像装置40、第一转换镜头51、第二转换镜头52、光照射装置60和驱动装置70a、70b的部件。在本实施方式中，以在宽度方向Y上夹着光源装置30的方式设置有两个支承部件20。两个支承部件20被固定于底板部11a上。除了在俯视观察时配置成关于光源装置30的光轴J1线对称这一点之外，两个支承部件20是相同的。因此，在以下的说明中，有时作为代表只对配置于图1的右侧的支承部件20，即支承摄像装置40a的支承部件20进行说明。

支承部件20具有第一镜头支承部21和摄像装置支承部22。即，壳体10a具有第一镜头支承部21和摄像装置支承部22。第一镜头支承部21是在图1所示的移动方向D3a上延伸的矩形板状。移动方向D3a是摄像装置40a移动的方向。移动方向D3a是与平行于射出方向X和光轴方向D2a双方的平面(XY平面)平行、且与光轴方向D2a垂直的方向。第一镜头支承部21的板面与上下方向Z平行，且与光轴方向D2a垂直。如图2所示，第一镜头支承部21在摄像装置40a的摄像镜头的光轴方向D2a上位于摄像装置40a的前侧。

第一镜头支承部21具有在光轴方向D2a上贯穿第一镜头支承部21的贯穿孔21a。贯穿孔21a配置于第一镜头支承部21中的移动方向D3a的中央。如图1所示，贯穿孔21a的形状是圆形形状。贯穿孔21a在摄像装置40a位于后述的第三位置P3时与摄像装置40a的摄像镜头在光轴方向D2a上对置。

第一镜头支承部21支承第一转换镜头51和第二转换镜头52。更详细来说，第一转换镜头51和第二转换镜头52分别与在光轴方向D2a上贯穿第一镜头支承部21的两个孔嵌合，从而被固定于第一镜头支承部21。由此，第一转换镜头51和第二转换镜头52被固定于壳体10a。第一转换镜头51、第二转换镜头52和贯穿孔21a被沿着移动方向D3a配置。第一转换镜头51和第二转换镜头52在移动方向D3a上夹着贯穿孔21a配置。第一转换镜头51配置于比第二转换镜头52在移动方向D3a靠近光源装置30的位置。

摄像装置支承部22是从第一镜头支承部21的上端部向光轴方向D2a的后侧延伸的矩形板状。摄像装置支承部22的俯视形状是在移动方向D3a上长的大致长方形形状。摄像装置支承部22的板面与上下方向垂直。虽然省略图示，但是在摄像装置支承部22的下表面设置有沿着移动方向D3a延伸的轨道。

第一转换镜头51和第二转换镜头52是变更摄像装置40的焦距的镜头。第一转换镜头51和第二转换镜头52在各支承部件20的第一镜头支承部21上各设置有一个。在本实施方式中，第一转换镜头51是延长摄像装置40的焦距的镜头。第一转换镜头51例如是远镜转换镜头。在本实施方式中，第二转换镜头52是缩短摄像装置40的焦距的镜头。即，第二转换镜头52将摄像装置40的焦距变更为与第一转换镜头51变更的焦距不同的焦距。第二转换镜头52例如是广角转换镜头。

第一转换镜头51在摄像装置40位于后述的第一位置P1时与摄像装置40的摄像镜头在光轴方向D2a、D2b上对置。第二转换镜头52在摄像装置40位于后述的第二位置P2时与摄像装置40的摄像镜头在光轴方向D2a、D2b上对置。

摄像装置40a具有被设定为规定的焦距的光学系统。如图2～图4所示，摄像装置40a对被照射了从光源装置30射出的光的对象物Os、Om、Ob进行拍摄。摄像装置40a以能够在第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3之间沿着移动方向D3a移动的方式支承于壳体10a。更详细来说，摄像装置40a在摄像装置支承部22的下侧，安装于在摄像装置支承部22的下表面设置的轨道上。摄像装置40a能够沿着该轨道在移动方向D3a上移动。

第一位置P1是能够经由第一转换镜头51而拍摄对象物Os的位置。第二位置P2是摄像装置40a能够不经由第一转换镜头51而拍摄对象物的位置。在本实施方式中，第二位置P2是摄像装置40a能够经由第二转换镜头52而拍摄对象物Ob的位置。第三位置P3是摄像装置40a能够直接拍摄对象物Om的位置。第一位置P1是比第二位置P2在移动方向D3a上靠近光源装置30的位置。第三位置P3是在移动方向D3a上处于第一位置P1与第二位置P2之间的位置。

另外，在本说明书中，所谓“能够直接拍摄对象物”包含不经由摄像装置具有的光学系统以外的光学部件而能够拍摄对象物。

如图3所示，在本实施方式中，第一位置P1是在测定对象物Os的形状时配置摄像装置40a的位置。如图4所示，在本实施方式中，第二位置P2是在测定对象物Ob的形状时配置摄像装置40a的位置。如图2所示，在本实施方式中，第三位置P3是在测定对象物Om的形状时配置摄像装置40a的位置。

在本实施方式中摄像装置40b以能够在第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3之间沿着移动方向D3b移动的方式支承于壳体10a。移动方向D3b是与平行于射出方向X和光轴方向D2b双方的平面(XY平面)平行、且与光轴方向D2b垂直的方向。移动方向D3a与移动方向D3b相互交叉。

例如，若考虑以摄像装置40配置于图2所示的第三位置P3的状态为基准，则在对比对象物Om小的对象物Os的形状进行测定时，如图3所示使摄像装置40从第三位置P3移动至第一位置P1。在移动至了第一位置P1的摄像装置40的摄像镜头前侧配置有第一转换镜头51。由此，经由第一转换镜头51拍摄对象物Os的摄像装置40的焦距变长，并且摄像装置40的视场角θ1变小。因此，相比于没有设置第一转换镜头51的情况，可以将比较小的对象物Os配置于向前侧离三维形状测定装置10比较远的位置，并且能够将焦点对准对象物Os。即，能够将三维形状测定装置10与对象物Os之间的射出方向X上的距离L3设定得比较大。由此，能够抑制比较小的对象物Os过于靠近三维形状测定装置10，易于相对于三维形状测定装置10配置对象物Os。因此，易于测定对象物Os的形状。

另一方面，在测定比对象物Om大的对象物Ob的形状时，如图4所示使摄像装置40从第三位置P3移动至第二位置P2。在移动至第二位置P2的摄像装置40的摄像镜头前侧配置有第二转换镜头52。由此，经由第二转换镜头52拍摄对象物Ob的摄像装置40的焦距变短，并且摄像装置40的视场角θ1变大。因此，相比于没有设置第二转换镜头52的情况，能够将比较大的对象物Ob配置于靠近三维形状测定装置10的位置，并且能够将焦点对准对象物Ob。

如上所述，相比于没有设置各转换镜头的情况，能够将比较小的对象物Os配置成远离三维形状测定装置10，并且能够将比较大的对象物Ob配置成靠近三维形状测定装置10。由此，能够减小图2所示的设置对象物Os、Om、Ob的区域在射出方向X上的尺寸L2。因此，能够减小测定大小不同的多个对象物Os、Om、Ob的形状时所需的空间。此外，在测定大小不同的对象物Os、Om、Ob的形状时，不需要因大小而大幅度改变对象物Os、Om、Ob的位置，因此，对象物Os、Om、Ob的配置变得容易。

此外，由于能够减小设置对象物Os、Om、Ob的区域在射出方向X上的尺寸L2，因此能够根据各对象物Os、Om、Ob缩短使摄像装置40移动的距离。即，能够减小第一位置P1与第三位置P3之间在移动方向D3a、D3b上的距离、和第二位置P2与第三位置P3之间在移动方向D3a、D3b上的距离。由此，能够将三维形状测定装置10在宽度方向Y上的尺寸L1设定得小。

如上所述，根据本实施方式，即使要测定形状的对象物的大小发生变化，通过使摄像装置40移动，切换第一转换镜头51与第二转换镜头52的有无，由此，能够变更摄像装置40的焦距和视场角θ1，使摄像装置40应对对象物大小的变化。并且，由此能够抑制设置对象物的范围变大，并且能够抑制三维形状测定装置10整体大型化。因此，根据本实施方式，获得了小型且能够根据对象物的大小容易测定大小彼此不同的多个对象物的形状的三维形状测定装置10。

此外，由于第一转换镜头51与第二转换镜头52被固定于壳体10a，因此不需要手动针对摄像装置40更换转换镜头的麻烦。此外，在使摄像装置40移动之后，也不需要对准摄像装置40的焦点。

此外，例如，还考虑如下方法：将自动对焦功能搭载于摄像装置40，不使摄像装置40移动，而变更摄像装置40的焦距和视场角θ1。但是，该情况下，通过搭载自动对焦功能，使得三维形状测定装置复杂化，三维形状差动装置的制造成本增大。此外，在搭载了自动对焦功能的情况下，在调整焦距和视场角θ1而测定对象物时，需要将摄像装置40的摄像镜头固定得稳固。这是因为在不固定摄像镜头时，可能因微振动使得摄像镜头的位置发生变化从而造成形状测定的精度降低。因此，还需要将摄像镜头固定得稳固的固定机构，三维形状测定装置更加复杂化，三维形状测定装置的制造成本进一步增大。此外，三维形状测定装置的重量变大，处理性降低。

与之对应地，根据本实施方式，是使摄像装置40移动，切换固定于壳体10a的第一转换镜头51和第二转换镜头52的有无的结构。因此，相比于搭载自动对焦功能的情况，可以使三维形状测定装置10的结构简单化，且可以轻量化。由此，可以降低三维形状测定装置10的制造成本，并且可以提升处理性。此外，由于可以在摄像装置40的摄像镜头自身为固定焦点的情况下，变更摄像装置40的焦距和视场角θ1，因此不需要设置摄像镜头的固定机构，可以使三维形状测定装置10的结构进一步简化，且进一步轻量化。因此，可以进一步降低三维形状测定装置10的制造成本，并且可以进一步提升处理性。此外，也不会因微振动造成形状测定的精度降低。

此外，例如在设置自动对焦功能时，不论大小都能够将对象物配置于相同的位置来测定对象物的形状，而在对准了配置较大的对象物Ob的位置的情况下，配置比较小的对象物Os的位置为离三维形状测定装置较远的位置。因此，相对于对象物Os的大小，配置对象物Os的位置远离三维形状测定装置，难以处理对象物Os。与之相对地，根据本实施方式，对应于对象物Os、Om、Ob的大小，配置对象物Os、Om、Ob的射出方向X的位置在一定程度上不同。因此，易于处理对象物Os、Om、Ob。

此外，根据本实施方式，第一位置P1、第三位置P3和第二位置P2沿着远离光源装置30的方向依次配置，所述第一位置P1是摄像装置40经由第一转换镜头51拍摄对象物Os的位置，所述第三位置P3是摄像装置40直接拍摄对象物Om的位置，所述第二位置P2是摄像装置40经由第二转换镜头52拍摄对象物Ob的位置。第一转换镜头51是延长摄像装置40的焦距的镜头。第二转换镜头52是缩短摄像装置40的焦距的镜头。因此，在使摄像装置40在第一位置至第三位置P3之间移动时，能够根据摄像装置40的位置使焦距适当变化。

此外，根据本实施方式，摄像装置40的摄像镜头在第三位置P3处与贯穿孔21a在光轴方向D2a上对置。因此，摄像装置40在第三位置P3处经由贯穿孔21a直接拍摄对象物Om。因此，在使第一镜头支承部21支承了第一转换镜头51和第二转换镜头52的状态下，在处于第一位置P1与第二位置P2的移动方向D3a之间的第三位置P3，容易通过摄像装置40来直接拍摄对象物Om。

图1所示的驱动装置70a使摄像装置40a在移动方向D3a上移动。驱动装置70b使摄像装置40b在移动方向D3b上移动。除了在俯视观察时配置成关于光源装置30的光轴J1线对称这一点之外，驱动装置70a与驱动装置70b是相同的。因此，在以下的说明中，有时作为代表只对驱动装置70a进行说明。

驱动装置70a被设置于摄像装置支承部22。驱动装置70a具有马达71、螺纹轴71a、以及摄像装置固定部72。马达71在移动方向D3a上固定于摄像装置支承部22上表面的光源装置30侧的端部。马达71的输出轴从马达本体向移动方向D3a上的远离光源装置30的方向延伸。在马达71的输出轴上通过联轴器而安装有螺纹轴71a。螺纹轴71a沿着移动方向D3a大致从摄像装置固定部72的一端延伸至另一端。虽省略图示，但是在螺纹轴71a的外周面设置有外螺纹部。

摄像装置固定部72是在光轴方向D2a上延伸的棱柱状。摄像装置固定部72配置于摄像装置支承部22的上侧。在摄像装置固定部72上固定有摄像装置40a。摄像装置固定部72具有被螺纹轴穿过的孔。在该孔的内周面上设置有与螺纹轴71a外周面的外螺纹部啮合的内螺纹部。由此，随着马达71的输出轴的旋转，在螺纹轴71a旋转时，摄像装置固定部72沿着移动方向D3a移动。因摄像装置固定部72移动，固定于摄像装置固定部72的摄像装置40a也移动。这样，驱动装置70a使摄像装置40a在移动方向D3a上移动。

驱动装置70a、70b根据使用者的输入等，使摄像装置40a、40b的位置移动。驱动装置70a与驱动装置70b是联动的。因此，例如，在驱动装置70a使摄像装置40a从第三位置P3移动至第一位置P1的同时，驱动装置70b使摄像装置40b从第三位置P3移动至第一位置P1。另外，驱动装置70a、70b例如可以是通过传感器等检测对象物的大小，根据对象物的大小使摄像装置40a、40b的位置自动移动的结构。

第三转换镜头53和第四转换镜头54是能够相对于光源装置30装卸的镜头。在本实施方式中第三转换镜头53是与第一转换镜头51同样地变更光源装置30的焦距的镜头。即，第三转换镜头53延长光源装置30的焦距。在本实施方式中第四转换镜头54是与第二转换镜头52同样地变更光源装置30的焦距的镜头。即，第四转换镜头54缩短光源装置30的焦距。

这里，在本说明书中，所谓“与第一转换镜头同样地变更光源装置的焦距的镜头”，只要是变更焦距的方向与第一转换镜头相同即可，对于变更焦距的程度可以相同，也可以不同。具体来说，在第一转换镜头像本实施方式这样是延长摄像装置的焦距的镜头时，所谓“与第一转换镜头同样地变更光源装置的焦距的镜头”只要是延长光源装置的焦距的镜头即可，而延长焦距的程度可以与第一转换镜头相同，也可以不同。另外，关于这一点，将第一转换镜头置换成第二转换镜头也是一样的。

在本实施方式中，第一转换镜头51与第三转换镜头53例如是相同的镜头，延长焦距的程度也相同。在本实施方式中，第二转换镜头52与第四转换镜头54例如是相同的镜头，缩短焦距的程度也相同。

如图3所示，在摄像装置40位于第一位置P1时第三转换镜头53被装配于光源装置30。由此，光源装置30的焦距变长，光源装置30的视场角θ2变小。如图4所示，在摄像装置40位于第二位置P2时，第四转换镜头54被装配于光源装置30。由此，光源装置30的焦距变短，光源装置30的视场角θ2变大。如图2所示，当摄像装置40位于第三位置P3时，第三转换镜头53和第四转换镜头54都不装配于光源装置30。

这样，根据摄像装置40位置的变化，通过装卸第三转换镜头53和第四转换镜头54，可以根据第一转换镜头51和第二转换镜头52对摄像装置40的焦距和视场角θ1的变更，来变更光源装置30的焦点位置和视场角θ2。由此，能够对对象物Os、Om、Ob恰当地对准焦点来照射光。因此，能够提升三维形状测定装置10对形状的测定精度。

在本实施方式中，第三转换镜头53和第四转换镜头54由使用者手动装卸。第三转换镜头53和第四转换镜头54在没有装配于光源装置30时，例如可以保持于壳体10a，也可以与三维形状测定装置10的本体分开保管。

如图1所示，光照射装置60被分别固定于各驱动装置70a、70b的摄像装置固定部72。由此，光照射装置60以能够与摄像装置40a、40b一起移动的方式支承于壳体10a。光照射装置60从摄像装置固定部72的光轴方向D2a、D2b的前端向前侧延伸。光照射装置60照射表示对象物Os、Om、Ob的设置位置的光。在本实施方式中，光照射装置60例如是激光指示器。如图2～图4所示，在本实施方式中，从各光照射装置60射出的光的光轴在俯视观察时分别与摄像装置40a、40b的光轴J2a、J2b一致。

从一个光照射装置60射出的光与从另一个光照射装置60射出的光在一点相交。通过摄像装置40a、40b的移动，各光照射装置60也移动，因此，从两个光照射装置60射出的光的交点根据摄像装置40a、40b的位置而变化。从两个光照射装置60射出的光的交点在俯视观察时和光轴J2a与光轴J2b的交点一致。在本实施方式中，从两个光照射装置60射出的光的交点表示对象物Os、Om、Ob的设置位置。

即，在图2中，通过使从两个光照射装置60射出的光相交的交点AP3对准对象物Om后端的宽度方向Y的中心而配置对象物Om，由此能够在测定对象物Om的形状的适当位置配置对象物Om。在图3中，通过使从两个光照射装置60射出的光相交的交点AP1对准对象物Os后端的宽度方向Y的中心而配置对象物Os，由此能够在测定对象物Os的形状的适当位置配置对象物Os。在图4中，通过使从两个光照射装置60射出的光相交的交点AP2对准对象物Ob后端的宽度方向Y的中心而配置对象物Ob，由此能够在测定对象物Ob的形状的适当位置配置对象物Ob。

如上所述，由于设置有照射表示对象物Os、Om、Ob的设置位置的光的光照射装置60，因此使用者能够容易地将对象物Os、Om、Ob设置于适当位置。此外，在本实施方式中光照射装置60随着摄像装置40的位置变化而自动移动至如下位置，该位置是形成表示适当设置位置的交点的位置。因此，不需要另外设置使光照射装置60移动的驱动装置，也不需要控制光照射装置60的移动。因此，能够抑制三维形状测定装置10的部件个数增多，且能够抑制三维形状测定装置10的结构复杂化。

本实用新型不限于上述的实施方式，也能够采用其他结构。在以下的说明中，通过对与上述说明相同的结构标注适当相同的标号等而有时省略说明。

在上述的实施方式中，设置成针对一个摄像装置40设置了两个变更摄像装置40的焦距的转换镜头的结构，但是不限于此。也可以针对一个摄像装置40只设置一个变更摄像装置40的焦距的第一转换镜头。该情况下，第一转换镜头可以是延长摄像装置40的焦距的镜头，也可以是缩短摄像装置40的焦距的镜头。此外，该情况下，能够不经由第一转换镜头而拍摄对象物的第二位置是摄像装置40能够直接拍摄对象物的位置。像这样，即使是针对一个摄像装置40只设置一个第一转换镜头的情况，也能够根据对象物的大小变更摄像装置40的焦距和视场角θ1，因此，与上述同样地，可以获得小型、且能够根据对象物的大小容易地测定大小彼此不同的多个对象物的形状的三维形状测定装置。

此外，摄像装置40可以是能够只经由第一转换镜头51或者第二转换镜头52而拍摄对象物的结构。即，摄像装置40的位置能够只在第一位置P1与第二位置P2之间切换即可。该情况下，在第一镜头支承部21上不设置贯穿孔21a。即使是这样的情况，由于能够切换第一转换镜头51与第二转换镜头52，因此能够根据对象物的大小来变更摄像装置40的焦距和视场角θ1。由此，与上述同样地，可以获得小型、且能够根据对象物的大小容易地测定大小彼此不同的多个对象物的形状的三维形状测定装置。

此外，也可以针对一个摄像装置40设置三个以上变更摄像装置40的焦距的转换镜头。该情况下，摄像装置40也可以配置成：能够在前侧配置不同的三个以上的转换镜头的三个以上的位置、和不经由转换镜头的位置之间移动。此外，该情况下，也可以配置三个以上的变更光源装置30的焦距的转换镜头。

此外，第一转换镜头与第二转换镜头可以都是延长焦距的镜头，也可以都是缩短焦距的镜头。该情况下，第一转换镜头与第二转换镜头变更焦距的程度彼此不同。此外，第三转换镜头与第四转换镜头可以都是延长焦距的镜头，也可以都是缩短焦距的镜头。该情况下，第三转换镜头与第四转换镜头变更焦距的程度彼此不同。此外，第一转换镜头、第二转换镜头、第三转换镜头和第四转换镜头也可以是特写镜头。

此外，如图5所示的三维形状测定装置110那样，壳体110a也可以具有第二镜头支承部123。第二镜头支承部123是在上下方向Z上延伸的矩形板状。第二镜头支承部123的板面与射出方向X垂直。第二镜头支承部123具有在射出方向X上贯穿第二镜头支承部123的孔部123a。孔部123a的形状是圆形形状。

第二镜头支承部123支承第三转换镜头53和第四转换镜头54。更详细来说，第三转换镜头53和第四转换镜头54分别与在射出方向X上贯穿第二镜头支承部123的两个孔嵌合，从而被固定于第二镜头支承部123。由此，第三转换镜头53和第四转换镜头54被固定于壳体110a。第三转换镜头53、孔部123a和第四转换镜头54沿着上下方向Z从上侧朝向下侧依次配置。

第二镜头支承部123以能够在上下方向Z上移动的方式支承于壳体本体11。更详细来说，第二镜头支承部123以能够在下述三个位置之间移动的方式支承于壳体本体11，该三个位置为：光源装置30能够经由第三转换镜头53而将光照射到对象物的位置、光源装置30能够经由第四转换镜头54而将光照射到对象物的位置、以及光源装置30能够直接将光照射于对象物的位置。在图5中示出了在光源装置30能够直接将光照射于对象物的位置配置有第二镜头支承部123的状态。所谓光源装置30能够直接将光照射于对象物的位置，是光源装置30的光轴J1通过孔部123a的位置，即从光源装置30射出的光通过孔部123a而照射于对象物的位置。

根据上述结构，通过使第二镜头支承部123移动，能够针对光源装置30进行第三转换镜头53和第四转换镜头54的切换。因此，相比于使用者手动更换第三转换镜头53和第四转换镜头54的情况，是比较简便的。

在图5中虽省略图示，但是三维形状测定装置110具有使第二镜头支承部123在上下方向Z上移动的第二驱动装置。第二驱动装置与驱动装置70a、70b联动。即，例如在驱动装置70a、70b使摄像装置40从第三位置P3移动至第一位置P1的同时，第二驱动装置使第二镜头支承部123从图5所示的位置向下侧移动。由此，如图3所示，光源装置30能够经由第三转换镜头53而将光照射于对象物Os，并且摄像装置40能够经由第一转换镜头51而拍摄对象物Os。

相对于壳体本体11固定第三转换镜头53与第四转换镜头54的方法不限于图5所示的方法，只要能够切换配置于光源装置30前侧的转换镜头的有无，则没有特别限定。

此外，也可以不设置第三转换镜头53和第四转换镜头54。该情况下，例如也可以是光源装置30的焦距能够通过自动对焦功能而调整的结构。此外，也可以只设置一个摄像装置40。

上述各结构在彼此没有矛盾的范围内能够适当组合。

Claims (11)

1.一种三维形状测定装置，其具有：

光源装置，其射出光；

摄像装置，其具有被设定为规定的焦距的光学系统，对被从所述光源装置射出的光照射的对象物进行拍摄；

壳体，其支承所述光源装置和所述摄像装置；以及

第一转换镜头，其被固定于所述壳体上，变更所述摄像装置的焦距，

所述三维形状测定装置的特征在于，

所述摄像装置以能够在第一位置与第二位置之间移动的方式支承于所述壳体，在所述第一位置，所述摄像装置能够经由所述第一转换镜头而拍摄所述对象物，在所述第二位置，所述摄像装置能够不经由所述第一转换镜头而拍摄所述对象物。

2.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述三维形状测定装置还具有第二转换镜头，该第二转换镜头将所述摄像装置的焦距变更为与所述第一转换镜头所变更的焦距不同的焦距，

所述第二位置是所述摄像装置能够经由所述第二转换镜头而拍摄所述对象物的位置。

3.根据权利要求2所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述摄像装置以能够在所述第一位置、所述第二位置、和所述摄像装置能够直接拍摄所述对象物的第三位置之间移动的方式支承于所述壳体。

4.根据权利要求3所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述第一转换镜头是延长所述摄像装置的焦距的镜头，

所述第二转换镜头是缩短所述摄像装置的焦距的镜头，

所述摄像装置的摄像镜头的光轴方向是与所述光源装置射出光的射出方向交叉的方向，

所述摄像装置的移动方向是这样的方向：与平行于所述射出方向和所述光轴方向双方的平面平行，且与所述光轴方向垂直，

所述第一位置是比所述第二位置在所述移动方向上靠近所述光源装置的位置，

所述第三位置是在所述移动方向上处于所述第一位置与所述第二位置之间的位置。

5.根据权利要求4所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述壳体具有第一镜头支承部，该第一镜头支承部支承所述第一转换镜头和所述第二转换镜头，

所述第一镜头支承部具有贯穿孔，该贯穿孔在所述光轴方向上位于所述摄像装置的前侧，且在所述光轴方向上贯穿所述第一镜头支承部，

所述第一转换镜头、所述第二转换镜头和所述贯穿孔被沿着所述移动方向配置，

所述第一转换镜头在所述摄像装置位于所述第一位置时与所述摄像镜头在所述光轴方向上对置，

所述第二转换镜头在所述摄像装置位于所述第二位置时与所述摄像镜头在所述光轴方向上对置，

所述贯穿孔在所述摄像装置位于所述第三位置时与所述摄像镜头在所述光轴方向上对置。

6.根据权利要求5所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述三维形状测定装置还具有：

第三转换镜头，其能够相对于所述光源装置装卸，延长所述光源装置的焦距；以及

第四转换镜头，其能够相对于所述光源装置装卸，缩短所述光源装置的焦距。

7.根据权利要求6所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述壳体具有：壳体本体，其支承所述光源装置；以及

第二镜头支承部，其支承所述第三转换镜头和所述第四转换镜头，

所述第二镜头支承部以能够在下述三个位置之间移动的方式支承于所述壳体，该三个位置分别为：所述光源装置能够经由所述第三转换镜头而将光照射于所述对象物的位置、所述光源装置能够经由所述第四转换镜头而将光照射于所述对象物的位置、和所述光源装置能够直接将光照射于所述对象物的位置。

8.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述三维形状测定装置还具有能够相对于所述光源装置装卸、且与所述第一转换镜头同样地变更所述光源装置的焦距的镜头。

9.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述第二位置是所述摄像装置能够直接拍摄所述对象物的位置。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的三维形状测定装置，其特征在于，

所述三维形状测定装置还具有光照射装置，该光照射装置以能够与所述摄像装置一起移动的方式支承于所述壳体，照射表示所述对象物的设置位置的光。

11.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其特征在于，

在与所述光源装置射出光的射出方向垂直的方向上以夹着所述光源装置的方式设置有一对所述摄像装置。