[发明专利]位移测量设备

说明书

本发明提供一种位移测量设备。能够利用小型的位移测量设备来进行使用测量光的扫描。该位移测量设备包括用于使用从光投射透镜输出的测量光进行扫描的MEMS反射镜。光投射透镜在测量光的光轴上在MEMS反射镜处或该MEMS反射镜的附近具有使测量光聚光的焦点位置。在MEMS反射镜处被反射的测量光在该测量光接近测量区域时，以带状形式扩散。

技术领域

本发明涉及用于测量测量对象的预定位置的位移的位移测量设备。

背景技术

传统上已知有通常被称为“光切法”的使用三角测量原理的三维测量法(例如，日本特开2000-193428)。在该方法中，将带状的测量光发射到测量对象的表面以使得该测量对象被切断，并且从该测量对象的表面反射回的光由受光元件接收，由此获得高度信息。

日本特开2000-193428公开了用于通过发射测量光来在与该测量光的延伸方向垂直的方向上扫描处于静止状态的测量对象以测量该测量对象的三维形状的设备。

发明内容

测量光的扫描机构可以由通常被称为“检流计扫描器”的公知装置来体现。检流计扫描器主要由检流计反射镜、用于支撑该反射镜的轴和用于使该轴转动的马达构成。为了将该检流计反射镜并入位移测量设备中，需要用于布置轴和马达的空间以及用于布置反射镜的空间，这使设备的结构复杂化并且增大了设备的尺寸。特别地，在小型位移测量设备中，这些问题变得显著。

本发明是有鉴于这些情形而实现的，并且本发明的目的是使得能够利用小型的位移测量设备来进行使用测量光的扫描。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种位移测量设备，用于对测量对象的预定位置的位移进行测量。所述位移测量设备包括测量光源、光投射透镜、MEMS反射镜、光投射窗、受光元件、位移测量单元和壳体。光投射透镜包括一个或多个透镜组，所述一个或多个透镜组用于使从所述测量光源出射的测量光在第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向上聚光。MEMS反射镜具有设置在从所述光投射透镜出射的测量光的光轴上且绕与所述第一方向平行的轴转动的镜面。所述MEMS反射镜被配置为使从所述光投射透镜出射的测量光在所述第二方向上进行扫描。光投射窗被配置为允许从所述MEMS反射镜出射的测量光透过所述光投射窗并出射到所述测量对象的测量区域。受光元件被配置为接收从所述测量区域反射回的测量光，并且输出受光量分布。位移测量单元被配置为基于从所述受光元件输出的受光量分布来测量所述测量对象的位移。壳体一体地容纳所述测量光源、所述光投射透镜、所述MEMS反射镜和所述受光元件，并且所述光投射窗附接至所述壳体。所述光投射透镜在所述测量光的光轴上在所述MEMS反射镜处(上)或在所述MEMS反射镜附近具有使所述测量光在所述第一方向上聚光的焦点位置。所述光投射透镜被配置为生成带状测量光，在所述带状测量光在所述MEMS反射镜处被反射之后接近所述测量区域时，所述带状测量光在所述第一方向上扩散(分散)。

利用该结构，从测量光源出射的测量光由光投射透镜在第一方向和与该第一方向交叉的第二方向上聚光，入射到MEMS反射镜的镜面，并且由MEMS反射镜在第二方向上移动。从镜面出射的测量光透过光投射窗，然后出射到测量对象的测量区域。从测量区域反射回的测量光由受光元件接收，并且受光元件输出受光量分布。基于该受光量分布，测量测量对象的位移。

设置了一体地容纳测量光源、光投射透镜、MEMS反射镜和受光元件的壳体，并且光投射窗附接至壳体。因而，一体地利用位移测量设备的构成构件。

利用该结构，光投射透镜的焦点位置被设置成使得测量光将聚光在MEMS反射镜处或MEMS反射镜的附近。因而，即使在MEMS反射镜的镜面小的情况下，也通过使用测量光来在第二方向上进行扫描。这使得能够减小MEMS反射镜的尺寸。此外，使用通常被称为微机电系统的MEMS反射镜与传统的检流计反射镜相比在大小上较小。因而，即使壳体小，用作扫描机构的MEMS反射镜也容纳在壳体中。

根据本发明的第二方面，所述光投射透镜可以在所述测量区域中具有使所述测量光在所述第二方向上聚光的焦点位置。