[发明专利]三维形状测量装置

摘要

根据一个实施例，一种三维形状测量装置至少包括：提供有多个共焦孔的孔板，所述多个共焦孔被二维设置为具有预定设置周期；以及孔板位移部，其使孔板在垂直于光轴方向的预定方向上以恒定速度产生位移。此外，孔板提供有盖构件，该盖构件与孔板整体地移动并包括透明体，该透明体允许来自光源的光束通过其中并照射到多个共焦孔，并且保护多个共焦孔避免灰尘。此外，考虑到包括盖构件的透明体的整个光学系统的光学特性来设计成像光学系统，每一反射光束通过该成像光学系统引导到光检测器。

主权项

一种使用共焦光学系统的三维形状测量装置，包括：提供有多个共焦孔的孔板，所述多个共焦孔各自允许来自光源的光束从其通过并且所述多个共焦孔被二维设置为具有预定设置周期；物镜，配置为将通过所述多个共焦孔的每一所述光束会聚于物侧聚焦点，并再次将由会聚光束在测量物体处的反射形成的每一反射光束会聚于各自对应的共焦孔；包括旋转体和驱动部的焦点位置改变单元，所述旋转体上提供有多个平行板式构件，所述多个平行板式构件至少折射率和厚度之一彼此不同，并沿着旋转方向设置以便与所述物镜的光轴相交，所述驱动部配置为以预定速度连续地旋转所述旋转体，所述焦点位置改变单元配置为每次由所述旋转体的旋转改变与所述光轴相交的所述平行板式构件时，不连续地改变所述物侧聚焦点在光轴方向上的位置；光检测器组，包括多个光检测器，每一个所述光检测器输出与再次通过所述共焦孔的反射光束的强度相对应的信号；孔板位移单元，配置为使所述孔板在垂直于所述光轴方向的预定方向上以恒定速度产生位移，以改变在垂直于所述光轴方向的所述方向上所述物侧聚焦点的所述位置与所述测量物体的位置之间的相对位置关系；成像控制单元，配置为使所述光检测器组在所述孔板在垂直于所述光轴方向的所述预定方向上的恒定速度移动时段中多次执行曝光，以及使所述光检测器组在每次成像目标区包括在所述平行板式构件中时执行每一所述曝光，以及控制所述孔板的移动速度、所述旋转体的旋转速度以及所述光检测器组的曝光时间和曝光时序，以使得所述光检测器组的所述曝光时间与所述孔板移动由所述预定设置周期乘以第一正整数获得的距离所经历的时间一致；高度确定单元，配置为基于所述光检测器的对于由所述焦点位置改变单元不连续地改变的所述物侧聚焦点在所述光轴方向上的每一所述位置的所述信号，估计所述测量物体的所述位置，在所述位置处入射到每一所述光检测器上的所述反射光束的强度变为最大；盖构件，提供在所述孔板上方，以与所述孔板整体地由所述孔板位移单元产生位移，所述盖构件配置为包括透明体，所述透明体允许所述光源的所述光束从其通过并且允许所述光源的所述光束照射到所述多个共焦孔，并且所述盖构件配置为保护所述多个共焦孔避免灰尘；以及考虑到包括所述盖构件的所述透明体的整个光学系统的光学特性而设计的成像光学系统，并且所述成像光学系统配置为将再次通过所述共焦孔的所述反射光束引导到所述光检测器。