JP2022083073A - 変位センサ及び形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出分解能を低下させずに、測定範囲を広げる。
【解決手段】変位センサ１０は、変位センサ１０に対して相対変位可能なワークＷに光を照射する照射部２０と、照射部２０から照射された光のワークＷからの反射光を受光する受光部３０と、ワークＷからの反射光を受光部３０の受光面３２に結像させる複数の結像手段が主面４６に沿う方向に配置された結像部４０と、を備え、照射部２０の照射面２６と、結像手段の主面４６と、受光部３０の受光面３２とが、シャインプルーフの条件を満たしている。複数の結像手段は、それぞれワークからの反射光を同一の受光面３２に結像させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、変位センサ及び形状測定装置に関する。

従来、ワークの変位を検出するための変位センサとして、三角測量式センサが利用されている。三角測量式センサでは、まず、照射部から照射された光が、ワークで反射される。ワークからの反射光は、結像レンズによって、受光部（例えば撮像素子）の受光面（撮像面）に結像される。

特開平８－２１９７１２号公報

三角測量式センサでは、変位するワークの測定範囲が受光部の撮像範囲に収まるように、レンズ等の光学系の設計が行われる。このため、ワークの測定範囲は、受光部の受光範囲によって制約される。ワークの測定範囲を広げるために、結像レンズと受光部の間隔を短くする方策を考え得るが、この方策の場合には、受光部上の光スポットの変位量が小さくなるため、変位の検出分解能が低下してしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、検出分解能を低下させずに、測定範囲を広げることを目的とする。

本発明の第１の態様においては、変位センサであって、前記変位センサに対して相対変位可能なワークに光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、前記ワークからの反射光を前記受光部の受光面に結像させる複数の結像手段が主面に沿う方向に配置された結像部と、を備え、前記照射部の照射面と、前記結像手段の前記主面と、前記受光部の前記受光面とが、シャインプルーフの条件を満たしている変位センサであって、前記複数の結像手段は、それぞれ前記ワークからの反射光を同一の前記受光面に結像させる、変位センサを提供する。

また、前記複数の結像手段は、前記主面に沿った方向において隣接するように配置された複数の結像素子であることとしてもよい。
また、前記結像素子は、凸レンズ又はフレネルレンズであることとしてもよい。

また、前記結像部は、前記複数の結像手段としての複数の開口が形成された基板を含み、前記開口を通過した前記反射光を前記受光面に結像させることとしてもよい。

また、前記複数の開口は、前記主面に沿う方向において、隣接する開口同士の間隔がランダムになるように配置されていることとしてもよい。

また、前記受光部は、前記複数の結像手段が前記ワークの複数の測定点からの反射光の前記受光面における位置が重複しないようにランダムに配置されていることで、前記複数の測定点を検出することとしてもよい。

また、前記結像部は、前記複数の結像手段としての複数の段差が形成された基板を含み、前記段差を透過する光を前記受光面に結像させることとしてもよい。

また、前記結像部は、一の位置に位置する前記ワークからの反射光を、前記複数の結像手段によって前記受光面の複数の位置に結像させることとしてもよい。

また、前記複数の結像手段は、前記主面に沿う方向において、隣接する結像手段同士の間隔がランダムになるように配置されていることとしてもよい。

また、前記照射部は、前記ワークに対してライン状の光であるライン光を照射し、前記結像部は、前記ワークから反射された反射ライン光の直交する２軸での位置を検出可能な前記受光面に結像させることとしてもよい。

また、前記照射部は、前記照射面に沿う方向に移動して変位する前記ワークに対して、前記光を照射することとしてもよい。

本発明の第２の態様においては、変位センサであって、前記変位センサに対して相対変位可能なワークに光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、前記ワークからの反射光を前記受光部の受光面に結像させる複数の結像手段が主面に沿って配置された結像部とを備え、前記照射部の照射面と、前記結像手段の前記主面と、前記受光部の前記受光面とが、シャインプルーフの条件を満たしている変位センサと、前記受光部の出力に基づいて、前記ワークの形状を演算する演算部と、を有し、前記複数の結像手段は、それぞれ前記ワークからの反射光を同一の前記受光面に結像させる、形状測定装置を提供する。

本発明によれば、検出分解能を低下させずに、測定範囲を広げることができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 比較例に係る変位センサ１１０を説明するための模式図である。 形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。 第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 受光面３２に形成される暗領域を説明するための模式図である。 第４の実施形態における受光面３２での反射光の受光位置を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。

＜第１の実施形態＞
（変位センサの構成）
第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。変位センサ１０は、ワークＷに光を照射して、ワークＷまでの距離（変位）を測定する。変位センサ１０は、三角測量式センサである。変位センサ１０は、図１に示すように、照射部２０と、受光部３０と、結像部４０とを有する。

変位センサ１０において、照射部２０、受光部３０及び結像部４０は、シャインプルーフの条件を満たすように配置されている。すなわち、照射部２０の照射面２６と、受光部３０の受光面３２と、結像部４０の主面４６とが、シャインプルーフの条件を満たしている。具体的には、図１に示すように、照射面２６の延長面Ｓ１と、受光面３２の延長面Ｓ２と、主面４６の延長面Ｓ３とが、一の点Ｃで交わっている。このようにシャインプルーフの条件が満たされると、受光部３０の受光面全体が合焦状態となる。

照射部２０は、ワークＷに光を照射する。例えば、照射部２０は、下方へ向けて直線状の光をワークＷに照射する。図１では、ワークＷが上下方向に変位可能であるものとする。図１では、ワークＷの位置として、４つの位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４が示されている。照射部２０は、照射面２６に沿う方向に移動して変位するワークＷに対して、光を照射することになる。照射面２６は、照射部２０が照射する光の光軸を含む面である。

照射部２０は、光源２２と、レンズ２４とを有する。光源２２は、所定波長のレーザ光を出射する。レンズ２４は、例えばコリメータレンズやロッドレンズであり、光源２２が出射した光を、直線状の光としてワークＷに照射する。照射部２０から照射された光は、ワークＷ（具体的には、照射点Ｐ）で反射される。ワークＷからの反射光は、散乱する。

受光部３０は、照射部２０から照射された光のワークＷからの反射光を受光する。受光部３０は、反射光を受光する受光面３２を有する。受光面３２は、変位センサ１０からワークＷまでの距離（変位）に対応する位置に、反射光を受光する。このため、受光面３２において反射光が受光された位置を特定できれば、ワークＷの変位を検出する。受光面３２が受光する反射光によって、像が生成される。受光部３０は、例えば反射光を撮像するイメージセンサである。一例として、受光部３０は、ＣＭＯＳ受光素子を含む。

変位センサ１０によるワークＷの変位の測定範囲は、図１に示すように、位置Ｘ１～Ｘ４の範囲である。測定範囲は、ワークＷからの反射光を受光面３２が受光できる範囲である。このため、ワークＷが測定範囲外に位置する場合には、ワークＷからの反射光は受光面３２で受光されない。

結像部４０は、ワークＷからの反射光を受光部３０の受光面３２に結像させる結像手段を複数有する。複数の結像手段は、それぞれワークＷからの反射光を同一の受光面３２に結像させる。第１の実施形態では、結像部４０は、複数の結像手段として、複数（ここでは、２つ）の結像素子４２、４４を有する。結像部４０が複数の結像手段を有することで、受光面３２が受光できる反射光の範囲が広くなり、この結果、変位センサ１０によるワークＷの変位の測定範囲が広くなる。

結像素子４２、４４は、主面４６に沿う方向に配置されている。ここでは、結像素子４２、４４は、主面４６に沿う方向において隣接するように配置されている。主面４６は、結像素子４２の主点と、結像素子４４の主点とを通る面である。結像素子４２、４４は、ここでは、所定の曲率の曲面を有する凸レンズである。凸レンズは、ワークＷからの反射光を集光するので、受光面３２で受光される反射光のパワーが大きくなる。

結像素子４２、４４の各々は、それぞれワークＷからの反射光を受光面３２に結像させる。結像素子４２、４４は、例えばワークＷが位置Ｘ１～Ｘ４のいずれかの位置に位置する際に、ワークＷからの反射光を受光面３２に結像させる。具体的には、結像素子４２は、位置Ｘ１～Ｘ３に位置するワークＷからの反射光を、受光面３２に結像させる。結像素子４４は、位置Ｘ３、Ｘ４に位置するワークＷからの反射光を、受光面３２に結像させる。ワークＷからの反射光（具体的には、散乱する反射光の一部）は、結像素子４２、４４（具体的には、レンズの主点）を通過した後に、受光面３２に到達する。

結像部４０は、一の位置に位置するワークＷからの反射光を、結像素子４２、４４によって受光面３２の複数の位置に結像させうる。別言すれば、一の位置に位置するワークＷからの反射光は、結像素子４２、４４によって受光面３２の異なる位置に到達する。例えば、図１に示すように、位置Ｘ３に位置するワークＷからの反射光のうち結像素子４２を通過する反射光と、結像素子４４を通過する反射光とが、受光面３２の異なる位置に到達する。この場合、受光面３２における反射光の複数の受光位置から、ワークＷの変位を判定する。

なお、結像素子４２、４４は、上記では凸レンズであることとしたが、これに限定されず、例えばフレネルレンズであってもよい。フレネルレンズは、ノコギリ状の断面を有するレンズである。これにより、厚みが薄い結像素子４２、４４を配置できる。また、結像素子４２、４４は、フレネルゾーンプレート等の回折光学素子であってもよい。
また、上記では、結像部４０は、２つの結像素子４２、４４を有することとしたが、これに限定されず、３つ以上の結像素子を有してもよい。この場合、３つ以上の結像素子は、主面４６に沿う方向において隣接するように配置される。

第１の実施形態において、主面に沿う方向に複数の結像素子４２、４４が配置されていることによって、受光面３２が受光可能なワークＷの測定範囲が広がる。以下では、図２に示す比較例と対比しながら、詳細に説明する。

図２は、比較例に係る変位センサ１１０を説明するための模式図である。変形例に係る変位センサ１１０は、照射部１２０と、受光部１３０と、結像部１４０とを有する。照射部１２０及び受光部１３０の構成は、図１に示す変位センサ１０の照射部２０及び受光部３０と似た構成である。一方で、結像部１４０は、変位センサ１０の結像部４０とは異なり、一つの結像素子１４２のみを有する。

結像素子１４２は、ワークＷが位置Ｘ１～Ｘ３のいずれかの位置に位置する際には、ワークＷからの反射光を受光部１３０の受光面１３２に結像させる。一方で、結像素子１４２は、ワークＷが位置Ｘ４に位置する際には、ワークＷからの反射光が受光面１３２に到達しないため、反射光を受光面１３２に結像できない。このため、比較例においては、位置Ｘ１～位置Ｘ３が測定範囲となる。

これに対して、本実施形態の変位センサ１０は、主面に沿う方向に配置された複数の結像素子４２、４４を有する。これにより、図１に示すように、ワークＷが位置Ｘ４に位置する際に、ワークＷからの反射光が、結像素子４４によって受光部３０に結像される。このため、位置Ｘ１～位置Ｘ４が測定範囲となり、比較例の測定範囲よりも広い。なお、結像部４０と受光部３０の距離は、比較例の結像部１４０と受光部１３０の距離と同様であるので、受光部３０の検出分解能は低下しない。

以上から、本実施形態の変位センサ１０は、検出分解能は低下せず、ワークＷの測定範囲が広がっている。別言すれば、本実施形態の変位センサ１０のダイナミックレンジが、比較例の変位センサ１１０のダイナミックレンジよりも広い。

（形状測定装置の構成）
上述した構成の変位センサ１０を含む形状測定装置１の構成について、図３を参照しながら説明する。

図３は、形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。形状測定装置１は、変位センサ１０の検出結果に基づいて、ワークＷの形状を測定する装置である。形状測定装置１は、図３に示すように、変位センサ１０と、制御装置９０とを含む。

変位センサ１０の構成は、前述した図１に示す構成であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
制御装置９０は、変位センサ１０（具体的には、照射部２０及び受光部３０）の動作を制御する。また、制御装置９０は、例えば、ワークＷを移動させる駆動源を制御し、ワークＷを移動させうる。制御装置９０は、記憶部９２と、制御部９４とを含む。

記憶部９２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部９２は、制御部９４によって実行可能なプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部９２は、変位センサ１０が検出した結果を記憶する。

制御部９４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部９４は、記憶部９２に記憶されたプログラムを実行することにより、変位センサ１０の動作を制御する。
制御部９４は、照射部２０の光源２２によるワークＷへの光の照射を制御する。また、制御部９４は、受光部３０の出力を取得し、ワークＷの形状を演算する。すなわち、制御部９４は、変位センサ１０の受光部３０の出力に基づいて、ワークＷの形状を演算する演算部として機能する。また、制御部９４は、受光面３２が複数の位置で反射光を受光した場合には、詳細は後述するが、複数の受光位置を、予め設定したパターンとマッチングして、ワークＷの変位を求めてもよい。

（第１の実施形態における効果）
第１の実施形態に係る変位センサ１０においては、照射部２０、受光部３０及び結像部４０が、シャインプルーフの条件を満たすように配置されている。そして、結像部４０の複数の結像手段である結像素子４２、４４の各々は、ワークＷからの反射光を同一の受光面３２に結像させる。
これにより、ワークＷが広範囲に位置しても、ワークＷからの反射光が複数の結像素子４２、４４によって受光面３２に到達する。このため、検出分解能は低下せずに、ワークＷの測定範囲を広くすることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図４を参照しながら説明する。
第１の実施形態の結像部４０の結像手段が結像素子４２、４４であったのに対して、第２の実施形態では、結像手段が開口である点で相違する。

図４は、第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第２の実施形態の変位センサ１０は、図４に示すように、照射部２０と、受光部３０と、結像部４０とを有する。第２の実施形態の照射部２０及び受光部３０の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。

結像部４０は、結像素子４２、４４の代わりに、複数の開口５２が形成された基板５０を有する。基板５０は透明体であり、開口５２以外の部分は蒸着されている。このため、基板５０において、開口５２はワークＷからの反射光を透過させる透過部であり、開口５２以外の部分は反射光を透過させない非透過部である。基板５０は、照射部２０及び受光部３０と共に、シャインプルーフの条件を満たすように配置されている。すなわち、照射面２６の延長面Ｓ１と、受光面３２の延長面Ｓ２と、基板５０の主面５４の延長面Ｓ３とが、点Ｃで交わっている。

結像部４０に基板５０を設けることで、ワークＷからの反射光は、基板５０の開口５２を通過し、基板５０の開口５２以外の部分において反射する。開口５２を通過した反射光は、受光部３０の受光面３２に到達し、結像される。すなわち、第２の実施形態では、複数の開口５２が、複数の結像手段に該当する。

複数の開口５２は、基板５０において主面５４に沿う方向に、多数形成されている。これにより、ワークＷが広範囲の位置に位置しても、当該ワークＷからの反射光が通過して受光部３０の受光面３２に到達するように、形成されている。このため、検出分解能は低下せずに、ワークＷの測定範囲を広くすることができる。

また、複数の開口５２は、一の位置に位置するワークＷからの反射光が、受光部３０の受光面３２の複数の位置に到達するように、形成されている。例えば、図４に示すように、位置Ｘ１に位置するワークＷからの反射光は、４つの開口５２を通過しており、それぞれ受光部３０の受光面３２の異なる位置に到達する。同様に、位置Ｘ２に位置するワークＷからの反射光は、３つの開口５２を通過して、それぞれ受光面３２の異なる位置に到達する。なお、図４では、説明の便宜上、ワークＷが位置Ｘ１、Ｘ２に位置する際の反射光が示されているが、ワークＷが更に広く位置しても、反射光が受光面３２に到達する。

第２の実施形態の場合には、複数の結像手段である複数の開口５２を設けることで、第１の実施形態と同様に、広範囲に位置するワークＷからの反射光が受光面３２に到達する。この結果、変位センサ１０の検出分解能は低下せずに、ワークＷの測定範囲を広くすることができる。また、第２の実施形態の場合には、開口５２の間隔を小さくすることで、高密度に開口５２を形成可能であるので、結像手段の配置の自由度が高まる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図５を参照しながら説明する。
第１の実施形態の結像部４０の結像手段が結像素子４２、４３であったのに対して、第２の実施形態では、結像手段が段差である点で相違する。

図５は、第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第３の実施形態の変位センサ１０は、図５に示すように、照射部２０と、受光部３０と、結像部４０とを有する。第３の実施形態の照射部２０及び受光部３０の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。

結像部４０は、結像素子４２、４３の代わりに、複数の段差５７が形成された基板５５を有する。基板５５は、透明体であり、ワークＷからの反射光を透過させる。段差５７は、ここでは基板５５の凸部である。基板５５は、照射部２０及び受光部３０と共に、シャインプルーフの条件を満たすように配置されている。なお、図５では、説明の便宜上、ワークＷが位置Ｘ１に位置する際の反射光が示されているが、ワークＷが更に広く位置しても、反射光が受光面３２に到達する。

結像部４０は、基板５５を設けることで、基板５５を透過する光（ワークＷからの反射光）を受光部３０に結像させる。この際、基板５５の段差５７の部分を透過する反射光と、段差５７以外の部分を透過する反射光とに、位相差が生じ、反射光の干渉が引き起こされる。段差５７の厚さは、照射部２０が照射する光の波長をλとした場合に、反射光の位相差がλ／２になるように設定されることが望ましい。

受光部３０の受光面３２には、上述した反射光の干渉により、光量が少ない暗領域が形成される。
図６は、受光面３２に形成される暗領域を説明するための模式図である。図６の横軸は受光面３２の位置を示し、縦軸は光量の大きさを示す。ここでは、図５に示すように反射光が、受光面３２に到達するものとする。この場合、干渉した反射光が到達する部分に、暗領域が形成される。

受光部３０は、暗領域を検出する。例えば、受光部３０は、光量が所定値よりも低い場合に、暗領域であると判定する。暗領域を特定することで、センサからワークＷまでの距離（変位）を測定できる。

第３の実施形態の場合には、複数の結像手段である複数の段差５７を設けることで、第１の実施形態と同様に、広範囲に位置するワークＷからの反射光が受光面３２に到達する。この結果、変位センサ１０検出分解能は低下せずに、ワークＷの測定範囲を広くすることができる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る変位センサ１０においては、結像部４０の複数の結像手段が、主面に沿う方向において、隣接する結像手段同士の間隔がランダムになるように配置されている。

以下では、複数の結像手段が、図４で説明した複数の開口５２であるものとして説明する。複数の開口５２は、一の位置に位置するワークＷからの反射光を、受光部３０の受光面３２の複数の位置に結像させる。

第４の実施形態では、複数の開口５２は、基板５０の主面５４に沿う方向において、隣接する開口５２同士の間隔がランダムになるように配置されている。複数の開口５２のランダム配置としては、例えば、Ｍ系列符号（Maximum length sequence）という擬似ランダム符号を適用可能である。Ｍ系列符号は、ｎ段のシフトレジスタと加算によって算出される系列のうち最も長い系列によって成り立っている。

図７は、第４の実施形態における受光面３２での反射光の受光位置を説明するための模式図である。図７（ａ）には、ワークＷが位置Ｘ１に位置する場合の反射光の受光位置が示され、図７（ｂ）には、ワークＷが位置Ｘ２に位置する場合の反射光の受光位置が示されている。ここでは、３つの反射光が、受光面３２に受光されるものとする。このように、ワークＷの位置毎に、受光面３２での３つの反射光の受光位置が異なり、重複しない。

図３の形状測定装置１の制御装置９０は、受光部３０が出力する３つの反射光の受光位置と、予め記憶部９２に記憶している受光位置のパターンとをマッチングして、ワークＷの変位を特定する。

記憶部９２は、受光面３２における反射光の受光位置（具体的には、３つの反射光の受光位置）を示すパターンを複数記憶している。記憶部９２が記憶している複数の記憶パターンは、予め測定されたものであり、３つの受光位置が重複しないパターンである。

制御部９４は、受光部３０から、３つの反射光の受光位置を取得する。制御部９４は、取得した３つの受光位置が、記憶部９２に記憶された複数の記憶パターンのいずれの記憶パターンに一致するかを判定する。制御部９４は、一致度が最も大きい記憶パターンを選択し、当該記憶パターンによって変位を検出する。

第４の実施形態の場合には、受光面３２の反射光の受光位置が重複しないように複数の結像手段がランダムに配置されることで、ワークＷの変位を精度良く判別できる。

なお、ワークＷが透明体である場合には、複数の結像手段がランダムに配置されることで、透明体の測定点が複数あっても、複数の測定点（光の照射点）を分離して測定できる。例えば、図４の位置Ｘ１が透明体の裏面であり、位置Ｘ２が透明体の表面である場合には、測定点としての透明体の表面及び裏面を分離して検出できる。

上記では、複数の結像手段である複数の開口５２が、ランダムに配置されていることとしたが、これに限定されない。例えば、第３の実施形態の複数の段差５７が、ランダムに配置されていてもよい。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図８を参照しながら説明する。
第１の実施形態の照射部２０は、ワークＷに対してスポット光を照射していたのに対して、第５の実施形態では、ライン状の光であるライン光をワークＷに対して照射する点で相違する。

図８は、第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。図８では、太線がライン光を示している。ここでは、ライン光が、ワークＷの幅よりも広くなるように、ワークＷに対して照射されている。結像部４０は、ワークＷからの反射光（以下、反射ライン光）を、受光部３０に受光面３２に結像させる。結像部４０は、反射ライン光を受光面３２に結像させる複数の結像手段として、例えば前述した複数の開口５２（図４）や段差５７（図５）を有する。

受光部３０の受光面３２は、ワークＷから反射された反射ライン光の、直交する２軸方向での位置を検出可能である。受光面３２には、例えば、直交する２軸方向での位置を検出可能なエリアセンサが設けられている。

第５の実施形態の場合には、ワークＷに対してライン光を照射することで、一括でワークＷ全体の変位を検出可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 形状測定装置
１０ 変位センサ
２０ 照射部
２６ 照射面
３０ 受光部
３２ 受光面
４０ 結像部
４２、４４ 結像素子
４６ 主面
５２ 開口
５７ 段差
９４ 制御部
Ｗ ワーク

Claims (12)

1. 変位センサであって、
   前記変位センサに対して相対変位可能なワークに光を照射する照射部と、
   前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、
   前記ワークからの反射光を前記受光部の受光面に結像させる複数の結像手段が主面に沿う方向に配置された結像部と、を備え、
   前記照射部の照射面と、前記結像手段の前記主面と、前記受光部の前記受光面とが、シャインプルーフの条件を満たしている変位センサであって、
   前記複数の結像手段は、それぞれ前記ワークからの反射光を同一の前記受光面に結像させる、
   変位センサ。
2. 前記複数の結像手段は、前記主面に沿った方向において隣接するように配置された複数の結像素子である、
   請求項１に記載の変位センサ。
3. 前記結像素子は、凸レンズ又はフレネルレンズである、
   請求項２に記載の変位センサ。
4. 前記結像部は、前記複数の結像手段としての複数の開口が形成された基板を含み、前記開口を通過した前記反射光を前記受光面に結像させる、
   請求項１に記載の変位センサ。
5. 前記複数の開口は、前記主面に沿う方向において、隣接する開口同士の間隔がランダムになるように配置されている、
   請求項４に記載の変位センサ。
6. 前記結像部は、前記複数の結像手段としての複数の段差が形成された基板を含み、前記段差を透過する光を前記受光面に結像させる、
   請求項１に記載の変位センサ。
7. 前記結像部は、一の位置に位置する前記ワークからの反射光を、前記複数の結像手段によって前記受光面の複数の位置に結像させる、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の変位センサ。
8. 前記複数の結像手段は、前記主面に沿う方向において、隣接する結像手段同士の間隔がランダムになるように配置されている、
   請求項７に記載の変位センサ。
9. 前記受光部は、前記複数の結像手段が前記ワークの複数の測定点からの反射光の前記受光面における位置が重複しないようにランダムに配置されていることで、前記複数の測定点を検出する、
   請求項８に記載の変位センサ。
10. 前記照射部は、前記ワークに対してライン状の光であるライン光を照射し、
    前記結像部は、前記ワークから反射された反射ライン光の直交する２軸での位置を検出可能な前記受光面に結像させる、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の変位センサ。
11. 前記照射部は、前記照射面に沿う方向に移動して変位する前記ワークに対して、前記光を照射する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の変位センサ。
12. 変位センサであって、前記変位センサに対して相対変位可能なワークに光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、前記ワークからの反射光を前記受光部の受光面に結像させる複数の結像手段が主面に沿って配置された結像部とを備え、前記照射部の照射面と、前記結像手段の前記主面と、前記受光部の前記受光面とが、シャインプルーフの条件を満たしている変位センサと、
    前記受光部の出力に基づいて、前記ワークの形状を演算する演算部と、
    を有し、
    前記複数の結像手段は、それぞれ前記ワークからの反射光を同一の前記受光面に結像させる、
    形状測定装置。
    
    

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