JP2012211842A

JP2012211842A - 形状測定装置

Info

Publication number: JP2012211842A
Application number: JP2011077905A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Nemoto; 賢太郎根本; Tadashi Iwamoto; 正岩本; Ichiro Taniguchi; 一郎谷口; Osamu Saito; 修齋藤
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP5662223B2

Abstract

【課題】プローブにおける撮像素子の位置決め精度を向上させ、組み立て工程・調整工程の工数を低減することのできる形状測定装置を提供する。
【解決手段】光源と、光を直線状の光に変換する光学手段と、ワークからの反射光を撮像する撮像素子１１０と、ワークからの反射光を結像させる結像レンズ１２１とを備え、光源の光照射面と、結像レンズ１２１の主点を含む主平面と、撮像素子１１０の撮像面とが、シャインプルーフの条件を満たした形状測定装置であって、撮像素子１１０の撮像面が光源の光照射面に対して成す角度を調整する第１調整手段と、撮像素子１１０の撮像面が光源の光照射面に対して成す角度が一定の状態において、撮像素子１１０の撮像面上の測定位置を調整する第２調整手段と、結像レンズ１２１を光軸方向に移動させて、当該結像レンズ１２１の光軸方向の位置を調整する第３調整手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、形状測定装置に関する。

従来、プローブによってワークの表面を非接触に走査して、ワークの表面形状を測定する形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
プローブは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子、結像レンズ、ラインレーザ等を備えて構成されたものであって、シャインプルーフの原理を利用して測定を行っている。
シャインプルーフの原理とは、図１８に示すように、撮像素子の撮像面、結像レンズの主点を含む主平面、及びワークに照射されるラインレーザの照射面をそれぞれ延長した面が、一点で交わるように配置されている場合、撮像素子の撮像面上全体が合焦状態となるというものである。
従って、形状測定装置において高精度の測定を実現するためには、これら各部材を高精度に位置決めする必要がある。

特表２００９−５３４９６９号公報

ところで、形状測定装置では、製造工程において、ラインレーザ、撮像素子、及び結像レンズの位置決めがなされ、プローブにおいて固定される。
従来、撮像素子のラインレーザに対する位置決めは、例えば、図１９に示すように、機械加工により直角の突き当て面８１を作りこんだ位置決め部材８０を用いて、位置決め部材８０の突き当て面８１に撮像素子の角部を当接させ、それ以上の細かい位置決めはソフトウェアによる補正を用いて調整を行っていた。

しかしながら、上記の方法では、撮像素子の位置決め精度は機械加工精度に大きく依存するため、ソフトウェアによる補正では処理できない傾きを有する場合が頻繁に発生していた。そして、そのような補正しきれない部品の場合は、他の部材に取り替える必要があったため、部材を取り替えるという手間が発生し、組み立て工程・調整工程の増大を招いているという問題があった。

本発明の課題は、プローブにおける撮像素子の位置決め精度を向上させ、組み立て工程・調整工程の工数を低減することのできる形状測定装置を提供することである。

上記課題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、
光源と、
前記光源から照射された光を直線状の光に変換する光学手段と、
前記光学手段から出射された光のワークからの反射光を撮像する撮像素子と、
前記ワークからの反射光を前記撮像素子の撮像面に結像させる結像レンズと、を備え、
前記光源の光照射面と、前記結像レンズの主点を含む主平面と、前記撮像素子の撮像面とが、シャインプルーフの条件を満たした形状測定装置であって、
前記撮像素子の撮像面が前記光源の光照射面に対して成す角度を調整する第１調整手段と、
前記撮像素子の撮像面が前記光源の光照射面に対して成す角度が一定の状態において、前記撮像素子の撮像面上の測定位置を調整する第２調整手段と、
前記結像レンズを光軸方向に移動させて、当該結像レンズの光軸方向の位置を調整する第３調整手段と、
を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の形状測定装置において、
前記第１調整手段は、
前記撮像素子及び前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記結像レンズ備えたレンズ鏡筒を保持する筒状部を備えたレンズホルダと、
前記撮像素子を搭載するフレームと、
前記フレームの一端部を支持すると共に前記レンズホルダに回動可能に備えられた調整部材と、
を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の形状測定装置において、
前記第１調整手段は、
前記撮像素子の下方において前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記結像レンズ備えたレンズ鏡筒を保持する筒状部、前記筒状部の一端部において当該筒状部の外面より外側に突出し、その下面が球面状に加工された上鍔部、及び前記上鍔部上に設置される半球状部材を備えたレンズホルダと、
前記レンズホルダの前記半球状部材に対向する調整ネジが備えられ、前記レンズホルダの上面側に設置される上面側ベースと、
前記レンズホルダの前記筒状部を挿通させる穴部が形成されると共に、前記レンズホルダの前記上鍔部の下面を支持する円錐状の支持面を備え、前記レンズホルダの下面側に設置される下面側ベースと、
を備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の形状測定装置において、
前記第１調整手段は、
前記撮像素子の下方において前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記レンズ鏡筒を保持する筒状部、前記筒状部の一端部において当該筒状部の外面より外側に突出し、その下面に下向き半球状部材が設置された上鍔部、及び前記上鍔部を挿通する調整ネジを備えたレンズホルダと、
前記レンズホルダの前記筒状部を挿通させる穴部が形成されたプレートと、
前記プレートを介して前記レンズホルダの前記上鍔部を支持し、その上面に前記上鍔部の前記下向き半球状部材と対向しない位置に上向き半球状部材が設置されたフレームと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１調整手段により、撮像素子の撮像面がシャインプルーフの条件を満たす位置となるように高精度に調整することができる。
また、第２調整手段により、撮像素子の撮像面上の測定位置（ワークの上下左右の測定位置及び傾き）の調整を行うことができる。
また、第３調整手段により、結像レンズの焦点位置の調整を行うことができる。
よって、プローブにおける撮像素子の位置決め精度が向上し、組み立て工程・調整工程の工数を低減することができる。

本発明の形状測定装置の全体構成図である。光学プローブの構成を説明するための図である。光学プローブの構成を説明するための図である。第１実施形態の撮像部の分解斜視図である。図４の撮像部の斜視図である。図４の撮像部の保持部材の一部を示す図である。図４の撮像部の保持部材の一部を示す図である。図４の撮像部の保持部材の一部を示す図である。第２実施形態の撮像部の分解斜視図である。図９の撮像部の斜視図である。図９の撮像部の保持部材の一部を示す図である。図９の撮像部の保持部材の一部を示す図である。図９の撮像部の機能を説明するための図である。第３実施形態の撮像部の斜視図である。図１４の撮像部の側面図である。第３実施形態の撮像部の変形例の斜視図である。図１６の撮像部の側面図である。シャインプルーフの原理を説明するための図である。従来の撮像素子のラインレーザに対する位置決め方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

［第１実施形態］
（１．形状測定装置）
本実施形態の形状測定装置１０００は、図１に示すように、制御装置１１００と、操作部１２００と、ホストシステム１３００と、装置本体部１４００と、を備えて構成されている。

制御装置１１００は、装置本体部１４００を駆動制御すると共に、装置本体部１４００から必要な測定座標値等を取り込む。
操作部１２００は、ユーザが、制御装置１１００を介して装置本体部１４００を手動操作するのに使用される。
ホストシステム１３００は、制御装置１１００での測定手順を指示するパートプログラムを編集・実行すると共に、制御装置１１００を介して取り込まれた測定座標値等に幾何形状を当てはめるための計算を行ったり、パートプログラムを記録・送信する機能を備えている。
装置本体部１４００は、除振台上に載置された定盤を有し、当該定盤上をＸＹＺ方向に駆動する光学プローブＰ等を備えている。

（２．光学プローブ）
光学プローブＰは、ワークの表面を非接触に走査してワークの表面形状を測定する。
光学プローブＰは、シャインプルーフの原理を利用して測定を行うものであり、撮像部１００の撮像素子１１０（後述）の撮像面上全体が合焦状態となっている。
光学プローブＰは、図２に示すように、筐体１内に、制御部１０と、光照射部２０と、撮像部１００と、等を備えて構成されている。

（２−１．制御部）
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Member)（何れも図示省略）等を備えて構成され、光照射部２０及び撮像部１００の動きの統括制御を行っている。例えば、制御部１０は、光照射部２０からの照射光の光量を調整したり、撮像部１００からの出力信号を用いてワークの形状を算出する等の制御を行っている。

（２−２．光照射部）
光照射部２０は、光源２１、コリメータレンズ２２、ロッドレンズ２３等を備えて構成され、ワークに対して直線状の光を照射する。
光源２１は、所定波長のレーザ光を発生し、コリメータレンズ２２に向けて光を出射する。
コリメータレンズ２２は、光源２１からのレーザ光を平行光として、ロッドレンズ２３に向けて照射する。
ロッドレンズ２３は、円柱形状を成し、コリメータレンズ２２からの平行光をその円柱側面に入射させて当該平行光を直線状の光に変換し、ワークに向けて直線状の光を出射する光学手段である。なお、ロッドレンズ２３の代わりにシリンドリカルレンズを用いることも可能である。
光照射部２０からワークに直線状のレーザ光を照射すると、ワークの表面の凹凸形状に沿ってレーザ光の反射光が変形し、ワークをある平面で切断したときの輪郭が照らし出されることとなる。

（２−３．撮像部）
撮像部１００は、光照射部２０からワークに対して照射された光の照射方向に対して、所定の角度を成す方向に配置され、ワーク表面の形状に沿って反射された光を当該所定の角度から受光する。
撮像部１００は、所定の角度でワークを撮像するので、図３に示すように、ワークの表面形状に沿ったレーザ光の反射光の画像が撮像されることとなる。

ここで、光学プローブＰはシャインプルーフの原理を利用して測定が行われるため、高精度の測定を実現するには撮像部１００の各部材の正確な位置決めが不可欠である。
このため、本実施形態の撮像部１００は、第１に、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度、第２に、撮像素子１１０の撮像面上のワークの測定位置、第３に、撮像部１００の結像レンズ１２１（後述）の光軸方向の位置、の３点の調整が可能な構成を具備したものである。

以下、本実施形態における撮像部１００の構成について、詳細に説明する。
撮像部１００は、図４、５に示すように、撮像素子１１０と、結像レンズ１２１が装着されたレンズ鏡筒１２０と、撮像素子１１０及びレンズ鏡筒１２０を保持する保持部材１３０と、を備えている。

撮像素子１１０は、結像レンズ１２１を介してワークの画像を撮像するＣＭＯＳイメージセンサ（図示省略）を備えている。撮像素子１１０は矩形状を成し、保持部材１３０のフレーム１３２（後述）上に取り付けられている。

レンズ鏡筒１２０は、その内部に結像レンズ１２１を備えている。結像レンズ１２１は、ワークからの反射光を撮像素子１１０の撮像面に対して結像させる。
このレンズ鏡筒１２０は、保持部材１３０のレンズホルダ１３１の筒状部１３１１（後述）に内接するよう備えられ、調整ネジ１３１３の操作に応じて、筒状部１３１１の内部を結像レンズ１２１の光軸方向に沿った方向に摺動可能となっている。

保持部材１３０は、撮像素子１１０及びレンズ鏡筒１２０の間に配され、これらレンズ鏡筒１２０及び撮像素子１１０を保持している。
この保持部材１３０は、レンズホルダ１３１と、フレーム１３２と、調整部材１３３と、を備えて構成されている。

レンズホルダ１３１は、図６に示すように、レンズ鏡筒１２０を保持する筒状部１３１１と、筒状部１３１１の一端部において筒状部１３１１の外面より外側に突出した上鍔部１３１２と、を備えている。
このうち筒状部１３１１は、その内部にレンズ鏡筒１２０を保持し、筒状部１３１１の外面から突出した調整ネジ１３１３を作業者が操作することで、レンズ鏡筒１２０を結像レンズ１２１の光軸方向に沿った方向に可動させることができるようになっている。
このように、レンズホルダ１３１は、結像レンズ１２１を光軸方向に移動させて、当該結像レンズ１２１の光軸方向の位置を調整する第３調整手段として機能している。
また、上鍔部１３１２の側面には、調整部材１３３を当該上鍔部１３１２に軸着させるための２つの軸穴１３１４が形成されている。

フレーム１３２は、その上面に撮像素子１１０を搭載する平面視コの字形状の板状部材である。
フレーム１３２には、図７に示すように、矩形状の撮像素子１１０の角部が４本の固定ネジ１３２１によって取り付けられている。
フレーム１３２は、撮像素子１１０が取り付けられた状態において、その前端部１３２２が撮像素子１１０の下側から延出する大きさに形成されており、この撮像素子１１０より前側に延出した前端部１３２２は、調整部材１３３に取り付けられるようになっている。

調整部材１３３は、図８に示すように、フレーム１３２の前端部１３２２が搭載されてネジ留めされるフレーム保持部１３３１と、フレーム保持部１３３１の左右両側端より下後方に延出した左右２つのレンズホルダ保持部１３３２と、を備えて構成される。
フレーム保持部１３３１の上面には、ネジ穴１３３３が形成され、フレーム１３２の前端部１３２２が２本の固定ネジ１３３４により取り付けられている。
このとき、ネジ穴１３３３における固定ネジ１３３４の位置を調整することで、フレーム１３２ひいては撮像素子１１０の調整部材１３３に対する前後方向の位置が変更可能である。よって、撮像素子１１０の撮像面におけるワークの上下左右の測定位置や傾きを変更することができるようになっている。
このように、フレーム１３２及び調整部材１３３は、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度が一定の状態において、撮像素子１１０の撮像面上の測定位置を調整する第２調整手段として機能している。

また、左右２つのレンズホルダ保持部１３３２の内側には、レンズホルダ１３１の上鍔部１３１２が配置され、左右のレンズホルダ保持部１３３２の後端部が、それぞれレンズホルダ１３１の上鍔部１３１２の側面に、固定ネジ１３３５によって取り付けられる。
これにより、調整部材１３３は、左右の固定ネジ１３３５を結んだ仮想線Ｋを回動軸として、レンズホルダ１３１に対して回動可能となっている。従って、調整部材１３３を回動させることで、撮像素子１１０の撮像面が、光照射部２０の光照射面に対して成す角度を可変とすることが可能となる。
これにより、レンズホルダ１３１と、フレーム１３２と、調整部材１３３とは、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度を調整する第１調整手段として機能している。
また、調整部材１３３においては、調整後の固定時に、撮像素子１１０やレンズ鏡筒１２０に応力が掛かりすぎるのを防止するため、応力軽減スリット１３３６が設けられている。

（２−４．撮像部の調整）
上記のように、本実施形態の撮像素子１１０は、調整部材１３３がレンズホルダ１３１に対して回動することで、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度を調整可能である。このため、撮像素子１１０の撮像面が、光源２１の光照射面に対してシャインプルーフの条件を満たす位置となるように、簡単に調整することができる。
また、撮像素子１１０は、フレーム１３２及び調整部材１３３により前後左右に水平移動したり、撮像面を同一平面内に維持したまま回転移動可能である。このため、撮像素子１１０に写るワークの位置や傾きが適切なものとなるように調整することができる。
また、結像レンズ１２１は、レンズ鏡筒１２０がレンズホルダ１３１の筒状部１３１１を摺動することによって当該結像レンズ１２１の光軸方向に移動可能に構成されている。このため、焦点位置を好適な位置に調整することができる。

具体的に、撮像部１００の調整は、例えば、以下の手順によって行われる。
先ず、調整部材１３３を、左右の固定ネジ１３３５を結んだ仮想線Ｋを回動軸として、レンズホルダ１３１に対して回動させて、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度を調整する。
次に、ネジ穴１３３３における固定ネジ１３３４の位置を調整することで、フレーム１３２ひいては撮像素子１１０の調整部材１３３に対する位置を調整する。即ち、撮像素子１１０を同一面内で前後左右に移動及び／又は回転移動させて、撮像素子１１０の位置を調整する。
次に、レンズ鏡筒１２０を結像レンズ１２１の光軸方向に移動させ、焦点位置を調整する。その後、必要に応じて微調整を行い、撮像部１００の位置決めが終了する。
その後、位置決めが行われた撮像部１００は、光学プローブＰにおいて固定される。

以上のように、本実施形態によれば、第１調整手段により、撮像素子１１０の撮像面がシャインプルーフの条件を満たす位置となるように高精度に調整することができる。
また、第２調整手段により、撮像素子１１０の撮像面上の測定位置（ワークの上下左右の位置及び傾き）の調整を行うことができる。
また、第３調整手段により、結像レンズ１２１の焦点位置の調整を行うことができる。
よって、光学プローブＰにおける撮像素子１１０の位置決め精度が向上し、組み立て工程・調整工程の工数を低減することができる。
また、上記第１調整手段から第３調整手段までの調整は、直感的に行うことができるため、作業効率を向上させることができる。
また、上記第１調整手段から第３調整手段は装置構成が単純であるため、これら調整手段を備えた形状測定装置１０００は簡易的に作製することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態における形状測定装置（図示省略）は、撮像部以外の構成は上記第１実施形態と同様であるため、撮像部の構成を中心に説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

本実施形態の撮像部２００は、図９、１０に示すように、撮像素子１１０と、結像レンズ１２１が装着されたレンズ鏡筒１２０と、レンズ鏡筒１２０を保持する保持部材２３０と、を備えている。

撮像素子１１０は、保持部材２３０の上面側ベース２３２（後述）の上部に設置されている。撮像素子１１０は、上面側ベース２３２の上部を同一面内で前後左右に移動及び／又は回転移動させることで、撮像素子１１０の撮像面におけるワークの上下左右の位置や傾きを調整可能となっている。

レンズ鏡筒１２０は、保持部材２３０のレンズホルダ２３１の筒状部２３１１（後述）に内接するよう備えられ、調整ネジ２３１３の操作に応じて、筒状部２３１１の内部を結像レンズ１２１の光軸方向に沿った方向に摺動可能となっている。

保持部材２３０は、レンズホルダ２３１と、上面側ベース２３２と、下面側ベース２３３と、を備えている。

レンズホルダ２３１は、図１１に示すように、レンズ鏡筒１２０を保持する筒状部２３１１と、筒状部２３１１の一端部において筒状部２３１１の外面より外側に突出した上鍔部２３１２と、を備えている。
筒状部２３１１は、その内部にレンズ鏡筒１２０を保持し、筒状部２３１１の外面から突出した調整ネジ２３１３を作業者が操作することで、レンズ鏡筒１２０を可動させることができるようになっている。
このように、レンズホルダ２３１は、結像レンズ１２１を光軸方向に移動させて、当該結像レンズ１２１の光軸方向の位置を調整する第３調整手段として機能している。
また、上鍔部２３１２の上面には、３つの半球状部材２３１４が等間隔に設置され、上鍔部２３１２の下面２３１５は、球面状に加工されている。

上面側ベース２３２は、レンズホルダ２３１の筒状部２３１１と対向する位置に開口２３２１の形成された板状部材であって、レンズホルダ２３１の上面側に設置されている。
上面側ベース２３２には、開口２３２１の周囲に等間隔に、３つの調整ネジ２３２２が備えられている。３つの調整ネジ２３２２は、それぞれ、レンズホルダ２３１の半球状部材２３１４に対向するようになっている。
また、上面側ベース２３２には、４つのネジ穴２３２３が形成されている。

下面側ベース２３３は、図１２に示すように、レンズホルダ２３１の筒状部２３１１を挿通させる穴部２３３１が形成されると共に、レンズホルダ２３１の上鍔部２３１２の球面状に加工された下面を支持する円錐状の支持面２３３２と、支持面２３３２の外周縁から立設した立設部２３３３と、を備え、レンズホルダ２３１の下面側に設置されている。
立設部２３３３には、４つのネジ穴２３３４が形成されており、上面側ベース２３２のネジ穴２３２３に取り付けられた４本の固定ネジ２３３５が、立設部２３３３のネジ穴２３３４まで差し込まれて、上面側ベース２３２及び下面側ベース２３３が固定されるようになっている。
そして、図１３に示すように、レンズホルダ２３１の上鍔部２３１２の球面状に加工された下面２３１５を、円錐状の支持面２３３２で支持していることにより、上面側ベース２３２に備えられた３つの調整ネジ２３２２を作業者が操作すると、レンズホルダ２３１の下面側ベース２３３に対する傾斜角度が変化し、撮像素子１１０の撮像面が光源２１の光照射面に対して成す角度を調整可能となっている。
これにより、上面側ベース２３２と、レンズホルダ２３１と、下面側ベース２３３とは、第１調整手段として機能している。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られるのは勿論のこと、上記第１実施形態のように積層型でないため、全体として装置を小型化することができる。
また、各部の調整（位置決め）後の剛性が高く、調整後の位置ずれが生じづらい。このため、経年変化の心配を低減することができる。
また、微調整が可能であって、高精度な位置決めを行うことができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態における形状測定装置（図示省略）は、撮像部以外の構成は上記第１実施形態と同様であるため、撮像部の構成を中心に説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

本実施形態の撮像部３００は、図１４、１５に示すように、撮像素子１１０と、結像レンズ１２１が装着されたレンズ鏡筒１２０と、レンズ鏡筒１２０を保持する保持部材と３３０、を備えている。

撮像素子１１０は、保持部材３３０のレンズホルダ３３１（後述）の上部に設置されている。撮像素子１１０は、レンズホルダ３３１の上部を同一面内で前後左右に移動及び／又は回転移動させることで、撮像素子１１０の撮像面におけるワークの上下左右の位置や傾きを調整可能となっている。

レンズ鏡筒１２０は、保持部材３３０のレンズホルダ３３１の筒状部３３１１（後述）に内接するよう備えられ、作業者の操作に応じて、筒状部３３１１の内部を結像レンズ１２１の光軸方向に沿った方向に摺動可能となっている。

保持部材３３０は、レンズホルダ３３１と、プレート３３２と、フレーム３３３と、を備えている。

レンズホルダ３３１は、レンズ鏡筒１２０を保持する筒状部３３１１と、筒状部３３１１の一端部において筒状部３３１１の外面より外側に突出した上鍔部３３１２と、を備えている。
筒状部３３１１は、その内部にレンズ鏡筒１２０を保持し、筒状部３３１１の外面から突出した調整ネジ（図示省略）を作業者が操作することで、レンズ鏡筒１２０を可動させることができるようになっている。
上鍔部３３１２の下面には、２つの下向きの半球状部材３３１３が設置されている。
また、上鍔部３３１２には、当該上鍔部３３１２を貫通する４つのネジ穴３３１４が形成されている。

プレート３３２には、レンズホルダ３３１の筒状部３３１１を挿通させる穴部３３２１が形成された環状の板体である。

フレーム３３３は、レンズホルダ３３１の筒状部３３１１を挿通させる穴部３３３１を備え、プレート３３２を介してレンズホルダ３３１の上鍔部３３１２を支持する。
また、フレーム３３３には、その上面に２つの上向きの半球状部材３３３２が設置されている。
２つの上向きの半球状部材３３３２は、２つの下向きの半球状部材３３１３と対向しない位置に設けられる。
フレーム３３３には、４つのネジ穴３３３３が形成されており、レンズホルダ３３１のネジ穴３３１４に取り付けられた４本の固定ネジ３３３４が、フレーム３３３のネジ穴３３３３まで差し込まれて、レンズホルダ３３１及びフレーム３３３が、間にプレート３３２を挟んで固定されるようになっている。このとき、固定ネジ３３３４は、その中間部が両端部より細くなっており、このため、プレート３３２は、レンズホルダ３３１及びフレーム３３３の間にその傾きを変化可能な状態で保持されている。
そして、レンズホルダ３３１が下向きの半球状部材３３１３を備え、フレーム３３３が上向きの半球状部材３３３２を備えることにより、固定ネジ３３３４を作業者が操作すると、これに応じて、レンズホルダ３３１のフレーム３３３に対する傾斜角度が変化することで、撮像素子１１０の撮像面が光源の光照射面に対して成す角度を変更可能である。
これにより、レンズホルダ３３１と、プレート３３２と、フレーム３３３とは第１調整手段として機能している。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られるのは勿論のこと、調整する方向が分かりやすく、直感的に作業を行うことができる。

なお、上記第３実施形態では、レンズホルダ３３１が下向きの半球状部材３３１３を備え、フレーム３３３が上向きの半球状部材３３３２を備える構成を例示して説明したが、図１６、１７に示すように、下向きの半球状部材３３１３及び上向きの半球状部材３３３２を、プレート３３２の上面及び下面に備えることとしても良い。
かかる構成あっても、固定ネジ３３３４を作業者が操作すると、これに応じて、レンズホルダ３３１のフレーム３３３に対する傾斜角度が変化することで、撮像素子１１０の撮像面が光源の光照射面に対して成す角度を変更可能である。
以上の構成によれば、第３実施形態と同様の効果を得られるのは勿論のこと、上記第３実施形態と比較して、各部材を作りやすく、組み立てをより簡便にすることができる。例えば、レンズホルダ３３１やフレーム３３３における半球体の接着作業等が無くなるため、組み立て工程の低減を見込むことができる。

（第１実施形態）
１０００形状測定装置
１１００制御装置
１２００操作部
１３００ホストシステム
１４００装置本体部
１０制御部
２０光照射部
２１光源
２２コリメータレンズ
２３ロッドレンズ
１００撮像部
１１０撮像素子
１２０レンズ鏡筒
１２１結像レンズ
１３０保持部材
１３１レンズホルダ
１３１１筒状部
１３１２上鍔部
１３１３調整ネジ
１３１４軸穴
１３２フレーム
１３２１固定ネジ
１３２２前端部
１３３調整部材
１３３１フレーム保持部
１３３２レンズホルダ保持部
１３３３ネジ穴
１３３４固定ネジ
１３３５固定ネジ
Ｐ光学プローブ
１筐体
（第２実施形態）
２００撮像部
２３０保持部材
２３１レンズホルダ
２３１１筒状部
２３１２上鍔部
２３１３調整ネジ
２３１４半球状部材
２３１５下面
２３２上面側ベース
２３２１開口
２３２２調整ネジ
２３２３ネジ穴
２３３下面側ベース
２３３１穴部
２３３２支持面
２３３３立設部
２３３４ネジ穴
２３３５固定ネジ
（第３実施形態）
３００撮像部
３３０保持部材
３３１レンズホルダ
３３１１筒状部
３３１２上鍔部
３３１３半球状部材
３３１４ネジ穴
３３２プレート
３３２１穴部
３３３フレーム
３３３１穴部
３３３２半球状部材
３３３３ネジ穴
３３３４固定ネジ

Claims

光源と、
前記光源から照射された光を直線状の光に変換する光学手段と、
前記光学手段から出射された光のワークからの反射光を撮像する撮像素子と、
前記ワークからの反射光を前記撮像素子の撮像面に結像させる結像レンズと、を備え、
前記光源の光照射面と、前記結像レンズの主点を含む主平面と、前記撮像素子の撮像面とが、シャインプルーフの条件を満たした形状測定装置であって、
前記撮像素子の撮像面が前記光源の光照射面に対して成す角度を調整する第１調整手段と、
前記撮像素子の撮像面が前記光源の光照射面に対して成す角度が一定の状態において、前記撮像素子の撮像面上の測定位置を調整する第２調整手段と、
前記結像レンズを光軸方向に移動させて、当該結像レンズの光軸方向の位置を調整する第３調整手段と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。
前記第１調整手段は、
前記撮像素子及び前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記結像レンズ備えたレンズ鏡筒を保持する筒状部を備えたレンズホルダと、
前記撮像素子を搭載するフレームと、
前記フレームの一端部を支持すると共に前記レンズホルダに回動可能に備えられた調整部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
前記第１調整手段は、
前記撮像素子の下方において前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記結像レンズ備えたレンズ鏡筒を保持する筒状部、前記筒状部の一端部において当該筒状部の外面より外側に突出し、その下面が球面状に加工された上鍔部、及び前記上鍔部上に設置される半球状部材を備えたレンズホルダと、
前記レンズホルダの前記半球状部材に対向する調整ネジが備えられ、前記レンズホルダの上面側に設置される上面側ベースと、
前記レンズホルダの前記筒状部を挿通させる穴部が形成されると共に、前記レンズホルダの前記上鍔部の下面を支持する円錐状の支持面を備え、前記レンズホルダの下面側に設置される下面側ベースと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
前記第１調整手段は、
前記撮像素子の下方において前記結像レンズを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、
前記レンズ鏡筒を保持する筒状部、前記筒状部の一端部において当該筒状部の外面より外側に突出し、その下面に下向き半球状部材が設置された上鍔部、及び前記上鍔部を挿通する調整ネジを備えたレンズホルダと、
前記レンズホルダの前記筒状部を挿通させる穴部が形成されたプレートと、
前記プレートを介して前記レンズホルダの前記上鍔部を支持し、その上面に前記上鍔部の前記下向き半球状部材と対向しない位置に上向き半球状部材が設置されたフレームと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。