專利名稱：測量裝置和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量物體中空形狀的測量裝置和測量方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，作為用于以無接觸方式測量物體的中空形狀的方法，遙 感方法或者掠入射光學系統(tǒng)方法是公知的。例如，在旋轉(zhuǎn)物體的同時， 遙感方法向中空形狀的內(nèi)側(cè)投射激光，測量反射光的移位，并且測量 物體的中空形狀(例如，參考專利文獻l)。
此外，使用感測針式三維形狀測量裝置通過以下方法執(zhí)行設(shè)于金 屬等中的中空形狀的測量，該方法在將感測針置于中空形狀的內(nèi)側(cè)表 面的同時旋轉(zhuǎn)并且上下移動感測針臺(例如，參考專利文獻2)。
替代地，作為用于無接觸地測量中空形狀的一種裝置， 一種利用 狹縫光學投影方法檢測相應(yīng)于直徑兩端的邊緣的方法是已知的(例如， 參考專利文獻3)。
專利文獻1:日本未審查專利申請公開No. 2006-38820 專利文獻2:日本未審查專利申請公開No. H6-337215 專利文獻3:日本未審查專利申請公開No. H8-23354
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題
進而，狹縫光學投影方法要求將狹縫布置成與測量方向正交，并 且具有該方法不適用于通過沿著多個方向測量而獲得形狀的問題，這 是因為一次僅測量一個方向。此外，還存在測量物體的中空形狀應(yīng)該 是通孔的限制。
本發(fā)明旨在提供利用簡單構(gòu)造而在無復雜計算的情況下以帶有極 小誤差的高精度測量中空形狀的測量裝置和測量方法。
用于解決所述問題的方案
根據(jù)本發(fā)明的測量裝置是這樣一種測量裝置，該測量裝置測量中
空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀，并且包括沿著是該中空形狀的深度方向的 第一方向發(fā)送光的光發(fā)送部；將光方向轉(zhuǎn)換成大致正交于該第一方向 的方向的轉(zhuǎn)換部；檢測在測量物體內(nèi)側(cè)反射的光的檢測部，所述光的 方向被該轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換；和形狀測量部，通過根據(jù)該檢測部的檢測結(jié)果 獲得從預定基準位置的移位而測量該測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
此外，該測量裝置包括沿著第一方向相對地移動測量光學系統(tǒng)與 測量物體的移動部，該測量光學系統(tǒng)包括光發(fā)送部、轉(zhuǎn)換部和檢測部， 其中該形狀測量部根據(jù)當該測量物體和該轉(zhuǎn)換部的相對位置被改變時 該檢測部的檢測結(jié)果而測量該測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
進而，該轉(zhuǎn)換部沿著大致正交于該第一方向的方向?qū)⒂稍摴獍l(fā)送部發(fā)送的光的方向朝向圓周而轉(zhuǎn)換。
而且，該光發(fā)送部包括產(chǎn)生光的光源；引導來自該光源的光并 且在基準位置處具有焦點的第一光學系統(tǒng)；第一光學限制材料，具有 帶有預定形狀的孔隙，并且相對于該第一光學系統(tǒng)的焦點在光源側(cè)被 布置在與該焦點共軛的位置。以及，第二光學系統(tǒng)，使得從該測量物 體返回的光形成圖像。并且光接收部包括被置于成像表面處的檢測部， 該光接收部從該光源接收光，并且與該基準位置具有共軛關(guān)系，在該 成像表面，由該第二光學系統(tǒng)形成該測量物體的在基準位置處的圖像。
進而，利用圓形縫隙構(gòu)造該第一光學限制材料。
替代地，該光發(fā)送部還包括產(chǎn)生光的光源；引導來自該光源的 光并且在基準位置處具有焦點的第一光學系統(tǒng)；和光學材料，將來自 光源的光轉(zhuǎn)換成環(huán)形光并且將光匯聚到預定位置上，環(huán)形光通量產(chǎn)生 光學系統(tǒng)，使得在環(huán)形光通量中在環(huán)寬度的中間位置處的光射線不會 變得平行于利用該光學材料構(gòu)造的光學系統(tǒng)的光軸。以及第二光學系 統(tǒng)，使得從該測量物體返回的光形成圖像。并且光接收部包括在成像 表面處布置的檢測部，光接收部從該光源接收光，并且與該基準位置 具有共軛關(guān)系，在該成像表面，利用該第二光學系統(tǒng)形成該測量物體 在基準位置處的圖像。
替代地，該光發(fā)送部包括產(chǎn)生光的光源；引導來自該光源的光 并且在基準位置處具有焦點的第一光學系統(tǒng)；和將來自光源的光轉(zhuǎn)換 成環(huán)形光并且將光匯聚到預定位置上的光學材料，環(huán)形光通量產(chǎn)生光 學系統(tǒng)，使得在環(huán)形光通量中在環(huán)寬度的中間位置處的光射線不會變得平行于利用該光學材料構(gòu)造的光學系統(tǒng)的光軸。以及第二光學系統(tǒng)， 使得從該測量物體返回的光形成圖像。并且光接收部包括檢測部，光 接收部經(jīng)由環(huán)形縫隙從該光源接收光，并且與該基準位置具有共軛關(guān) 系，在該檢測部處，由該第二光學系統(tǒng)形成該測量物體在基準位置處 的圖像。以及移動設(shè)備，能夠改變在該轉(zhuǎn)換部和另--光學系統(tǒng)之間的 間隔，并且還在固定該轉(zhuǎn)換部的狀態(tài)中測量該間隔。
此外，該環(huán)形光通量產(chǎn)生光學系統(tǒng)包括將來自該光源的光形成為 平行光的聚光透鏡和將該平行光轉(zhuǎn)換成環(huán)形光通量的展像透鏡(axicon lens)。
進而，該光發(fā)送部被置于用于沿著不同于第一方向的方向發(fā)送光 的位置處，并且半反射鏡被設(shè)于該測量物體和該光發(fā)送部之間，以沿 著第一方向反射從該光發(fā)送部發(fā)送的光，并且還將從該測量物體返回 的光透射到該光接收部側(cè)。
另外，利用錐形反射鏡構(gòu)造該轉(zhuǎn)換部。
而且，該轉(zhuǎn)換部通過全反射執(zhí)行反射。
替代地，該轉(zhuǎn)換部具有在透光材料中形成的反射部。
根據(jù)本發(fā)明的測量方法是這樣一種測量方法，該測量方法測量中
空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀，并且包括以下步驟利用轉(zhuǎn)換部將由光發(fā)送 部沿著第一方向發(fā)送的光的方向轉(zhuǎn)換成大致正交于該第一方向的圓周 方向，并且利用該光照射該測量物體的內(nèi)側(cè)，并且通過根據(jù)檢測部對 在該測量物體內(nèi)側(cè)反射的光的檢測結(jié)果獲得從預定基準位置的移位而 測量該測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
此外，該方法包括以下步驟通過在沿著第一方向相對地移動該測量物體和該轉(zhuǎn)換部的同時執(zhí)行檢測而測量該測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
替代地，測量中空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀的該測量方法包括以下步 驟利用在該測量物體中插入的轉(zhuǎn)換部將由光發(fā)送部沿著第一方向發(fā) 送的環(huán)形光通量的方向轉(zhuǎn)換成大致正交于該第一方向的圓周方向，并 且利用光通量照射該測量物體的內(nèi)側(cè)，利用光接收光學系統(tǒng)將經(jīng)由該 轉(zhuǎn)換部從其側(cè)面反射的光的圖像形成到在與該基準位置共軛的位置處 布置的環(huán)形縫隙上，并且在固定該轉(zhuǎn)換部的狀態(tài)中，在改變在該轉(zhuǎn)換 部和另一光學系統(tǒng)之間的間隔的同時利用光接收部接收穿過該環(huán)形縫 隙的光，并且根據(jù)在該光接收部的輸出數(shù)值和該間隔的數(shù)值之間的關(guān) 系測量該測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
本發(fā)明的有利效果


圖1是根據(jù)第一實施例的中空形狀測量裝置101的結(jié)構(gòu)圖。 圖2分別地是在中空形狀測量裝置101中圓形縫隙103和光學限 制縫隙104的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是在中空形狀測量裝置101中的錐形反射鏡108的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是示出在中空形狀測量裝置101中的光學系統(tǒng)的輔助圖。
圖5是用于示意中空形狀測量裝置101的原理的輔助圖。
圖6是用于示意中空形狀測量裝置101的原理的輔助圖。
圖7是用于示意測量原理的輔助圖。
圖8是用于示意測量物體的中空形狀的孔直徑的輔助圖。
圖9是示出中空形狀測量裝置101的測量過程的流程圖。
圖IO是用于示意中空形狀的形成的輔助圖。
10圖11是示出在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的中空形狀測量裝置30中 的光學系統(tǒng)的概要的圖。
圖12是用于示意在本發(fā)明第二實施例中的中空形狀測量的原理 的圖。
圖13是示出適用于作為本發(fā)明實施例的中空形狀測量裝置30的
圖像傳感器的實例的圖。
圖14是示出適用于作為本發(fā)明實施例的中空形狀測量裝置30的
成像部的實例的圖。
圖15是示出在本發(fā)明的實施例中使用的透光材料的實例的圖。 圖16是示出在作為本發(fā)明第三實施例的中空形狀測量裝置31中
的光學系統(tǒng)的概要的圖。
具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的每一個實施例。 (第一實施例)
圖1是根據(jù)第一實施例的中空形狀測量裝置101的結(jié)構(gòu)圖。中空 形狀測量裝置101是一種如下所述的裝置，g卩，該裝置在每一個預定
高度測量中空物體的內(nèi)側(cè)形狀以獲得橫截面形狀，并且通過組合沿著 高度方向所獲得的橫截面形狀而以三維方式形成該物體的中空形狀。
中空形狀測量裝置101配置有光發(fā)送部102、圓形縫隙103、光學 限制縫隙104、照明透鏡105、半反射鏡106、物鏡107、錐形反射鏡 108、圖像形成透鏡110、成像部lll、圖像處理部112、 z軸驅(qū)動部主 體113、移動部114、和個人計算機115。
移動部114是以整體的方式支撐半反射鏡106、物鏡107、錐形反 射鏡108、圖像形成透鏡110和成像部111的構(gòu)件，并且它的來自光發(fā) 送部102的光在此處進入半反射鏡106的部分和移動部114的前端部分114a由透明材料例如玻璃制成，所述前端部分114a沿著錐形反射鏡 108的圓周方向定位并且被插入測量物體109的內(nèi)側(cè)。此外，移動部 114被固定到基座(在圖中未示出)的z軸驅(qū)動部主體113沿著中心軸 線Cl的方向上下地驅(qū)動，并且通過將移動部114的前端部分114a放 入測量物體109的中空部分中或者從那里取出而對測量物體109的內(nèi) 側(cè)形狀進行測量。注意的是，光發(fā)送部102、圓形縫隙103、光學限制 縫隙104、照明透鏡105、半反射鏡106、物鏡107、錐形反射鏡108、 圖像形成透鏡110和成像部111與移動部114結(jié)合成一體以形成測量 光學系統(tǒng)并且上下地移動。
從光發(fā)送部102發(fā)射的光穿過圓形縫隙103的相應(yīng)于場闌的縫隙 103a并且進入光學限制縫隙104。當光通量穿過光學限制縫隙104時， 光通量的一半(例如，在示意光通量中心的點劃線154處具有中心的 光通量151的內(nèi)側(cè))被遮蔽并且沒有被輸出到照明透鏡105—側(cè)。
這里，使用圖2詳細地解釋圓形縫隙103和光學限制縫隙104的 形狀。圖2 (a)所示的圓形縫隙103設(shè)有以環(huán)形透射從光發(fā)送部102 發(fā)射的光的縫隙103a。這里，環(huán)形縫隙103a被如此置放，使得在圖1 中示意光通量中心的點劃線154位于圓形縫隙103的中央。
同時，圖2 (b)所示的光學限制縫隙104設(shè)有環(huán)形縫隙104a，該 環(huán)形縫隙104a遮蔽已被透射通過圓形縫隙103的光通量的一半并且透 射另一半。光學限制縫隙104的特征是，環(huán)形縫隙104a僅僅透射光通 量的外部的一半，這是因為環(huán)形縫隙104a的內(nèi)徑對應(yīng)于示意光通量中 心的點劃線154的位置，如由點劃線C2和C3所示。注意的是，通過 使用液晶面板實現(xiàn)圓形縫隙103和光學限制縫隙104，例如，在該液晶 面板中，液晶被控制從而以環(huán)形透射光?？商娲兀瑘A形縫隙103和 光學限制縫隙104可以利用將遮蔽部分沉積到玻璃板等上的或者蝕刻 透射部分的方法或者其它方法實現(xiàn)。此外，成像部111的靈敏度根據(jù) 遮蔽比率而改變。
12
其光通量的一半被光學限制縫隙104遮蔽的光穿過照明透鏡105 進入半反射鏡106。半反射鏡106轉(zhuǎn)變?nèi)肷涔獾姆较虿⑶覍⒐夥瓷涞轿?鏡107 —側(cè)。這里，被半反射鏡106反射的光的方向是測量物體的深 度方向(在柱形形狀的情形中是軸向方向)，并且當這個方向被定義 成第一方向時，被半反射鏡106沿著第一方向反射的光經(jīng)由物鏡107 而被傳送到錐形反射鏡108，并且沿著大致正交于第一方向的圓周方向 被錐形反射鏡108朝向測量物體109的內(nèi)側(cè)水平地照射。被水平地照 射的光被測量物體109的內(nèi)側(cè)反射并且再次進入錐形反射鏡108，并且 在被反射到物鏡107 —側(cè)之后，光通過半反射鏡106和圖像形成透鏡 110在成像部111的光接收表面上形成圖像。注意的是，成像部111的 光接收表面、構(gòu)成場闌的圓形縫隙103和放置測量物體的基準位置位 于光學共軛位置，并且圖像在這三個位置處聚焦。此外，被半反射鏡 106反射的環(huán)形光通量的環(huán)中心和錐形反射鏡108的中心相互一致。
這里，將使用圖3描述錐形反射鏡108的形狀。圖3 (a)是錐形 反射鏡108的透視圖，并且圖3 (b)和3 (c)分別地示出平面視圖和 側(cè)視圖。示意沿著第一方向被半反射鏡106反射的光通量的中心的點 劃線154被朝向錐形反射鏡108的外側(cè)傾斜的反射鏡部分108a沿著大 致正交于第一方向的方向反射，并且被朝向測量物體109的內(nèi)側(cè)照射， 以用于照射。在圖1 (a)中詳細地示意出這個狀態(tài)。被光學限制縫隙 104透射而不被其遮蔽的光通量例如在示意光通量的中心的點劃線154 和示意光通量的外側(cè)的虛線152之間存在，并且被錐形反射鏡108的 反射鏡部分108a反射。此外，示意光通量外側(cè)的虛線152被測量物體 109反射，并且如由實線153所示，沿著物鏡107的方向再次被錐形反 射鏡108反射。SP，被測量物體109的內(nèi)側(cè)反射的返回光通量仍然具 有被遮蔽的一半，并且在示意光通量中心的點劃線154和示意光通量 外側(cè)的實線153之間存在。
下面，將使用圖5描述點圖像，它構(gòu)成在成像部111的光接收表 面上形成的圖像。圖5 (a)是示出在不具有光學限制縫隙104的情況 下當在測量物體109內(nèi)側(cè)的特定點被成像部111拍攝時的狀態(tài)的圖， 并且示意當在測量位置處改變孔直徑時的光通量擴展，即，在成像部 111中焦點位移的變化(圖像模糊)。這里，雖然焦點位移依賴于測量 物體109的內(nèi)徑，但是，在圖像被正確地聚焦的位置處的內(nèi)徑被定義 為標準孔直徑，并且假設(shè)中空形狀測量裝置101的光學系統(tǒng)被校正從 而在這個標準孔直徑處圖像被正確地聚焦。
圖5 (a)的符號451和451a到451f示出由成像部111捕捉到的 圖像，并且由直線401示意的部分示出標準孔直徑的情形，同時孔直 徑從直線401朝向紙頁頂部變得更大并且相反地朝向紙頁底部變得更 小。例如，當標準孔直徑被拍攝時如在光通量451中并不發(fā)生圖像模 糊，但是當孔直徑變得大于標準孔直徑時光通量擴展，如光通量451a、 451b和451c那樣。類似地，當孔直徑變得小于標準孔直徑時，光通量 擴展，如光通量451d、 451e和451f那樣。S卩，光通量的擴展量使得能 夠測量從標準孔直徑的移位幅度。然而，因為此時的光通量擴展顯示 出光通量在經(jīng)過標準孔直徑的焦點位置的軸線C4的兩側(cè)上的相似的擴 展，所以，當孔直徑變得或者更小或者更大時，在這個情形中確定孔 直徑是變得更大還是更小是不可能的。
在另一方面，本實施例采用遮蔽照射測量物體109的光通量的一 半的光學限制縫隙104，并且由此當孔直徑改變時，光通量擴展的改變 變得如在圖5 (b)中所示。在圖中，雖然當標準孔直徑被拍攝時并不 如在光通量452中那樣發(fā)生圖像模糊，但是當孔直徑變得大于標準孔 直徑時，光通量擴展，如光通量452a、 452b和452c。類似地，當孔直 徑變得小于標準孔直徑時，光通量擴展，如光通量452d、 452e和452f。 然而，不同于圖5 (a)的情形，光通量452a、 452b和452c從軸線C4 僅僅沿著紙頁的右方向擴展，并且類似地，光通量452d、 452e和452f 從軸線C4僅僅沿著紙頁的左方向擴展。g卩，根據(jù)光通量從軸線C4沿 著紙頁的右方向或者左方向移位，能夠確定測量物體109的孔直徑是 變得大于或者小于標準孔直徑。圖像處理部112根據(jù)這個確定結(jié)果和 光通量的擴展量測量從標準孔直徑移位的幅度，并且能夠獲得測量物 體109的內(nèi)側(cè)形狀比標準孔直徑更大或者更小的程度。
圖5示意已經(jīng)在成像部111的光接收表面上形成圖像的光通量的 狀態(tài)，而圖6示意所被捕捉到的圖像如何根據(jù)測量物體109的中空形 狀而改變。圖6示出在成像部111的光接收表面501上形成的圖像的 所有的狀態(tài)，并且圖6 (a)示出當標準孔直徑被測量的圖像，并且該 圖像被形成在標準孔直徑位置C6的一個部分處。注意，雖然為了易于 理解，在圖中圖像被示意成在標準孔直徑位置C6的兩側(cè)上具有更寬的 寬度，實際上該圖像與標準孔直徑位置C6交迭。圖6(b)示出當大于 標準孔直徑的中空形狀被測量時的圖像，并且該圖像在標準孔直徑位 置C6的外側(cè)上具有模糊。在另一方面，圖6 (c)示出當小于標準孔直 徑的中空形狀被測量時的圖像，并且該圖像在標準孔直徑位置C6的內(nèi) 側(cè)上具有模糊。例如，當測量具有正方形內(nèi)側(cè)形狀的測量物體109時， 該正方形內(nèi)側(cè)形狀具有比標準孔直徑位置C6更大的尺寸并且還具有比 標準孔直徑位置C6更小的尺寸，獲得了圖6 (d)所示的圖像。
以此方式，當已經(jīng)接收到在成像部111的光接收表面上形成的圖
15像的圖像數(shù)據(jù)時，圖像處理部112根據(jù)光通量擴展的方向確定測量物 體109的內(nèi)側(cè)形狀是大于還是小于標準孔直徑，并且進一步能夠根據(jù) 在被擴展的光通量的中心或者峰值位置和標準孔直徑位置C6之間的距
離獲得測量物體109的內(nèi)徑(形狀)。例如，圖像處理部112通過在 圖6 (b)的情形中測量在被擴展的光通量的峰值位置和標準孔直徑位 置C6之間的距離Axl，或者通過在圖6 (c)的情形中測量距離Ax2 而獲得測量物體109的孔直徑。此外，通過組合將圓周范圍劃分成小 范圍(例如，每一到二度)而獲得的各個直徑(形狀)，變得能夠測 量復雜形狀。注意的是，在實際測量中，優(yōu)選的是，通過使用校準工 具初步地測量在被擴展的光通量的峰值位置和標準孔直徑位置C6之間 的距離Ax和實際孔直徑差異而制備距離Ax和實際孔直徑差異的轉(zhuǎn)換
表格，不同于標準孔的孔直徑，該校準工具的孔直徑是已知的。
下面，將描述一種橫截面測量方法。圖7 (a)示出在光接收表面 上形成圖像的光學環(huán)。首先，在光接收表面的中心處設(shè)定臨時中心。 然后，對于每一個設(shè)定角度從該臨時中心沿著徑向方向測量光強度。 光強度在光學環(huán)形成圖像的部分處增加。根據(jù)這個環(huán)圖像的光量分布 而計算將被定義成環(huán)的圓周的部分。
存在一些用于進行定義的方法，并且能夠使用下面的方法，例如，
1) 光量峰值方法將在環(huán)輪廓中的峰值位置的鄰域中的光量分布 的離散數(shù)據(jù)擬合成近似公式以計算峰值位置的方法；
2) 光量質(zhì)心方法計算在環(huán)輪廓中的峰值位置的鄰域中的光量分 布的質(zhì)心位置的方法；
3) 閾值方法例如比環(huán)輪廓的峰值數(shù)值暗30%的水平處設(shè)置閾值 并且計算在閾值線和輪廓的交點之間的中間位置的方法。
例如，將利用光學質(zhì)心方法獲得沿著每一個方向的圓周位置。圖 7 (a)示出以每45度計算的情形，并且對于圖7 (b)所示光學環(huán)的圓 周點獲得了八個點。然后，通過使用數(shù)學途徑例如最小二乘法而根據(jù)這些點獲得光學環(huán)的尺寸和中心。此外，能夠直接地根據(jù)光學環(huán)的尺 寸計算測量物體的內(nèi)徑。如上所述，還能夠計算與標準環(huán)尺寸的差異。
而且，當實際光學環(huán)中心從預定的臨時中心顯著地移位時，如果 從在這個過程中計算的光學環(huán)中心沿著徑向方向再次計算圓周位置， 則能夠更加精確地測量光學環(huán)的尺寸。
此外，圖像處理部112向經(jīng)由電纜117而被連接到圖像處理部112 的z軸驅(qū)動部主體113傳輸指令，并且以預定間距朝向成像部111而上 下地移動支撐錐形反射鏡108的移動部114。 g卩，測量光學系統(tǒng)和錐形 反射鏡108的相對位置被改變。然后，圖像處理部112在移動部114 的每一個預定位置處輸入來自成像部111的圖像數(shù)據(jù)，并且通過如上 所述地處理輸入圖像數(shù)據(jù)而獲得測量物體在該預定位置處的內(nèi)側(cè)形 狀。
這里，將描述一種用于根據(jù)測量物體的孔直徑而優(yōu)化本裝置的方法。
利用圓形縫隙103到測量物體109的投影放大率、從測量物體109 到成像部111的投影放大率、和成像部111的尺寸來確定本裝置的測 量范圍。例如，在成像部111處形成的標準環(huán)圖像具有固定尺寸，并 且環(huán)圖像根據(jù)測量物體109的內(nèi)徑在被模糊的同時改變其尺寸。當內(nèi) 徑太小時，變得不能夠?qū)⒃搱D像辨別成圓，并且當內(nèi)徑太大時，該圖 像變得超過成像部111的尺寸。例如，當錐形反射鏡108位于圖8所 示的上部位置時，不能夠?qū)y量物體109進行測量。
這里，如在圖8中所示，通過將錐形反射鏡108的位置移動到圖 8所示的下部位置，能夠改變在物鏡107和錐形反射鏡108之間的間隔 并且改變測量范圍。以此方式，能夠僅僅通過調(diào)節(jié)錐形反射鏡108的 位置而改變測量范圍并且最大地利用本裝置的測量范圍。
17
在圖8中，被物鏡107投影到物體上的光學環(huán)具有直徑010，并 且能夠通過增加上述間隔而測量孔直徑。30。此外，通過降低上述間 隔，能夠測量孔直徑OIOO。即，本裝置能夠處理大的孔直徑例如在圖 中的測量物體109'。
注意，因為當錐形反射鏡108的位置改變時，在于成像部lll處 獲得的環(huán)圖像的尺寸和測量物體109的內(nèi)徑之間的關(guān)系改變，所以當 錐形反射鏡108的位置改變時，需要根據(jù)測量物體的標準進行校準。 此外，能夠根據(jù)光學系統(tǒng)的放大率、NA等獲得錐形反射鏡108的可調(diào) 節(jié)范圍。
下面，將使用圖9的流程圖描述中空形狀測量裝置101的測量流程。
(步驟S201)首先，測量物體109被設(shè)于移動部114下面。
(步驟S202)接著，從個人計算機115輸入測量規(guī)格例如移動部 114的測量范圍(移動范圍)和測量間距(移動間距)。從個人計算機 115輸入的測量規(guī)格經(jīng)由電纜118而被輸出到圖像處理部112，并且圖 像處理部112經(jīng)由電纜117指令z軸驅(qū)動部主體113將移動部114與光 發(fā)送部120等一起地移動到測量開始位置。
(步驟S203)光發(fā)送部102在移動部114的當前位置處發(fā)射光， 并且成像部111拍攝圖像。
(步驟S204)成像部111經(jīng)由電纜116將接收到的圖像輸出到圖 像處理部112。
(步驟S205)圖像處理部112獲得測量物體109的內(nèi)徑(形狀)， 如在圖5和圖6中描述。
(步驟S206)根據(jù)測量規(guī)格確定測量是否完成。例如，如果移動 部114未到達移動范圍的終端位置，則該過程前進到步驟S207，并且 如果移動部114到達終端位置，則該過程前進到步驟S208。
(步驟S207)移動部114根據(jù)所設(shè)定的測量間距而被移動到下一測量位置，并且過程返回到步驟S203以在這個位置處進行測量。
(步驟S208)當移動部114到達該移動范圍的終端位置并且測量 完成時，獲得了測量物體109的在每一內(nèi)側(cè)高度(關(guān)于測量光學系統(tǒng) 的相對位置)處的形狀并且通過組合這些形狀而產(chǎn)生中空形狀數(shù)據(jù)。
這里，將使用圖IO描述中空形狀數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方法。在圖中，符號 701到706示意當以預定間距分別地從高度(n)到(n+5)沿著z軸方 向(高度方向)改變高度時的內(nèi)側(cè)形狀。注意，雖然為了易于理解在 圖中內(nèi)側(cè)形狀被示為圓，但是根據(jù)測量物體109，內(nèi)側(cè)形狀變成具有不 規(guī)則半徑的凹-凸形狀。通過組合在各個高度處的內(nèi)側(cè)形狀701到706， 能夠獲得測量物體109的中空形狀數(shù)據(jù)并且根據(jù)中空形狀數(shù)據(jù)形成立 體中空形狀109a。此外，在測量中，測量光的中心優(yōu)選地與測量物體 109的中心相一致，但是，即便存在移位，當獲得中空形狀數(shù)據(jù)時也能 夠校正該移位。
現(xiàn)在，將返回流程圖并且將繼續(xù)描述。 (步驟S209)由圖像處理部112產(chǎn)生的中空形狀數(shù)據(jù)經(jīng)由電纜118 而被輸出到個人計算機115并且被顯示在個人計算機115的屏幕上。
(步驟S210)根據(jù)需要，通過鍵盤或者鼠標操作，個人計算機115 指定在屏幕上顯示的測量物體109的可選位置，并且根據(jù)從圖像處理 部112接收到的測量物體109的中空形狀數(shù)據(jù)顯示所指定的每一個部 的尺寸或者長度。
(步驟S211)全部測量完成。
以此方式，通過在以預定間距上下地移動移動部114的同時提取 測量物體的受照射部分的內(nèi)側(cè)形狀，并且通過將這些形狀作為在各個 預定位置處的內(nèi)側(cè)形狀進行組合，能夠測量測量物體109的中空形狀。 測量物體109的測得的中空形狀數(shù)據(jù)經(jīng)由電纜118而被傳輸?shù)絺€人計 算機115，并且能夠在個人計算機115上顯示測量物體109的中空形狀。
19注意，雖然本實施例獨立地提供執(zhí)行圖像處理的圖像處理部112 和執(zhí)行整個中空形狀測量裝置101的操作和測量結(jié)果顯示的個人計算
機115，但是個人計算機115可以包括圖像處理部112的硬件和軟件。 相反，圖像處理部112可以設(shè)有操作部和顯示部以用作中空形狀測量 裝置101的專用控制部。
以此方式，根據(jù)本實施例的中空形狀測量裝置101根據(jù)在中空物 體的每一預定高度處從標準孔直徑的移位而獲得內(nèi)側(cè)形狀，并且能夠
通過在改變高度的同時組合在各個預定位置處測得的內(nèi)側(cè)形狀而以三 維方式形成該物體的中空形狀。具體地，因為根據(jù)從標準孔直徑的移 位獲得內(nèi)側(cè)形狀，所以構(gòu)造是簡單的并且不必執(zhí)行復雜計算。此外， 雖然一次地獲得所有等高線的莫爾(moire)方法具有誤差根據(jù)物體中 的高度差異而變得更大的問題，但是，根據(jù)本實施例的中空形狀測量 裝置和測量方法獲得在每一高度處的內(nèi)惻形狀并且能夠執(zhí)行高度精確 的測量而不依賴于物體中的高度差異。此外，本測量裝置和測量方法 能夠通過一次拍攝獲得整個圓周的內(nèi)側(cè)形狀，并且由此與利用感測針 方法的傳統(tǒng)三維測量相比，能夠以極高的速度執(zhí)行三維測量。
注意，雖然本實施例采用使用光學限制縫隙104遮蔽照射測量物 體109的光通量的一半的方法，但是可選地，在不使用光學限制縫隙 104的情況下提供一種驅(qū)動級，該驅(qū)動級沿著正交于z軸的方向相對地 移動測量物體109和錐形反射鏡108， z軸驅(qū)動部主體113沿著所述z 軸移動移動部114，并且當在預定位置處執(zhí)行測量時沿著正交于z軸的 方向僅僅移動驅(qū)動級一段小的距離，并且由此根據(jù)驅(qū)動級移動方向、 光擴展量(圖像模糊的幅度)和從標準孔直徑的移位獲得測量物體109 的內(nèi)側(cè)形狀。例如，當驅(qū)動級被朝向測量物體109的內(nèi)側(cè)移動，艮P， 使得錐形反射鏡108更加靠近測量物體109的一部分時，如果光擴展 量增加，則確定在該部分處測量物體109的孔直徑小于標準孔直徑， 并且，在另一方面，如果光擴展量降低，則確定測量物體109的孔直 徑大于標準孔直徑?？商娲兀旘?qū)動級沿著離開測量物體109的內(nèi)側(cè)的方向移動時，如果光擴展量增加，則確定測量物體109的孔直徑 大于標準孔直徑，并且，在另一方面，如果光擴展量降低，則確定測 量物體109的孔直徑小于標準孔直徑。
此外，雖然本實施例采用利用無色透明移動部114支撐錐形反射 鏡108的方法，但是如果移動部114在它的周邊設(shè)有開口部分，則移 動部114不必是無色的和透明的。此外，因為錐形反射鏡108、物鏡 107和半反射鏡106的中心部分不被用于光路徑，所以能夠在這個部分 處建立支撐桿以支撐錐形反射鏡108等。
(第二實施例)
在下文中，將使用附圖描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的實例。圖 11是示出在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的中空形狀測量裝置30中的光學系 統(tǒng)的概要的圖。來自光源1的照明光被聚光透鏡2匯聚，并且大致平 行的光通量從其底部方向進入展像透鏡3，展像透鏡3具有用于形成環(huán) 形光的錐形輸出表面。以上照明光的中心大致與展像透鏡3的中心軸 線相一致，并且利用在錐形表面處的折射而形成以環(huán)形分布的平行光 通量。這個光通量被發(fā)送和接收光分支鏡4 (半反射鏡，或者能夠替代 半反射鏡使用的半棱鏡)反射并且被物鏡5匯聚以成為精細的環(huán)形光。
展像透鏡3被如此置放，即，使得錐體的頂部可以與物鏡5的焦 點一致。通過以此方式布置，已被透射通過錐體中心的光射線經(jīng)過物 鏡5的光瞳中心并且在已被透射通過物鏡5之后平行于物鏡5的光軸 行進。此外，展像透鏡3的錐形表面折射照明光并且由此形成環(huán)形光， 該環(huán)形光的半徑等于這個折射角度和物鏡5的焦距乘積。此外，已經(jīng) 進入展像透鏡3的錐形表面的光即使在折射之后也保持平行光通量， 并且由此被匯聚在物鏡5的物體側(cè)焦點位置處。
這里，反射部6a可以具有與第一實施例的在圖3中解釋的錐形反 射鏡108相同的形狀。相反，第一實施例的錐形反射鏡108可以具有 與本實施例的反射部6a相同的形狀，并且可以包括柱形光學材料6。
形成上述環(huán)形光的光通量被中空形狀內(nèi)側(cè)壁7反射，被反射部6a 再次反射，經(jīng)由柱形光學材料6和物鏡5而被透射通過發(fā)送和接收光 分支鏡4，并且進一步被透射通過孔徑光闌8,并且然后經(jīng)由圖像形成 透鏡9在成像表面10上形成從測量物體7反射的光的圖像?？讖焦怅@ 8在與照明光通量的光瞳共軛的位置處設(shè)有具有與照明光通量的光瞳 共軛的尺寸的圓形開口。
將使用圖12描述測量中空空間的原理。在下面的附圖中，原則上 與以前繪圖所示相同的構(gòu)件由相同符號表示并且其說明將被省略。
為了易于理解，在圖12中僅僅示出環(huán)形光的一側(cè)。圖12示出其 中孔直徑大于環(huán)形光的圖像形成位置的一種情形。照明光通量在環(huán)形 光圖像形成位置C處被最小化并且擴展以照射測量物體的中空空間內(nèi) 側(cè)壁7。被中空空間內(nèi)側(cè)壁7反射的光通量經(jīng)由反射部6a和光學材料6 而被引導到配置有物鏡5、發(fā)送和接收光分支鏡4、孔徑光闌8和圖像 形成透鏡9的光接收光學系統(tǒng)，并且在成像表面10之前的平面B處形 成這個光通量的圖像，好像光接收光學系統(tǒng)接收到從平面A發(fā)射的光 通量。由此，在成像表面IO處觀察到光通量被擴展。
22當光接收光學系統(tǒng)的放大率是e并且從環(huán)形光圖像形成位置C到 中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的距離是S時，從圖像傳感器10到圖像形成平面B 的距離A被表達如下。<formula>formula see original document page 23</formula>
沿著徑向方向環(huán)形光圖像擴展量e等于從圖像傳感器10到圖像 形成平面B的距離A乘以成像側(cè)的數(shù)值孔徑，因為環(huán)形光圖像僅僅在 一側(cè)上擴展。當照明光的數(shù)值孔徑是NA時，環(huán)形光圖像擴展量e被給 定如下。
崩
(2)
由此，能夠根據(jù)徑向方向的環(huán)形光圖像擴展量e獲得從環(huán)形光圖 像形成位置C到中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的距離S。此外，能夠根據(jù)擴展的
方向而確定孔直徑是小于還是大于環(huán)形光圖像形成位置。即，當環(huán)形 光圖像向在成像表面IO上與環(huán)形光圖像形成位置共軛的預定位置外側(cè) 擴展時，孔直徑大于環(huán)形光圖像形成位置，并且當環(huán)形光圖像向該預 定位置的內(nèi)側(cè)擴展時，孔直徑小于環(huán)形光圖像形成位置。這里，能夠 以與第一實施例的在圖5 (b)和圖6中相同的方式考慮環(huán)形光圖像的 徑向擴展，并且當孔直徑變得大于環(huán)形光圖像形成位置(標準孔直徑) 時，環(huán)形光圖像向外側(cè)擴展，并且當孔直徑變得小于標準孔直徑時， 環(huán)形光圖像向內(nèi)側(cè)擴展。此外，上述公式(2)的思想還能夠被應(yīng)用于 第一實施例。注意，雖然已經(jīng)使用連續(xù)環(huán)形光通量作為環(huán)形光通量解 釋了本實施例，但是環(huán)形光通量可以是非連續(xù)的(周期的)。
因為環(huán)形光在中空形狀內(nèi)側(cè)被沿著圓周方向投影，所以，通過在 成像表面內(nèi)測量環(huán)形光圖像的擴展，對于整個圓周方向能夠沿著每一 方向獲得從環(huán)形光圖像形成位置C到中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的距離。因為如果光學系統(tǒng)1到6的布置不被改變，則從環(huán)形光圖像形成位置C到 上述錐體的中心軸線(與柱體的中心軸線相一致)的距離是已知的和 固定的，所以還能夠沿著整個圓周方向獲得從上述錐體的中心軸線(與 柱體的中心軸線相一致)到中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的距離，并且獲得中空 形狀的形狀(垂直于上述錐體的中心軸線的橫截面形狀)。
注意圖13和圖14所示圖像傳感器的構(gòu)造實例能夠被應(yīng)用于根據(jù) 第一實施例的中空形狀測量裝置101的成像部111。
此外，當散焦量增加時，光通量的擴展量變得更大，并且來自光 束的邊緣部分的信號趨向于嵌入噪音并且光束邊緣的檢測容易具有誤 差。因此，通過使用LED等對光源1進行強度調(diào)制，來自圖像傳感器的每一個像素的輸出可以被同步地檢測到。
為了獲得中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的形狀，通過沿著在上述錐體中的中 心軸線的方向移動整個光學系統(tǒng)并且通過在移位被環(huán)形光照射的位置 的同時重復沿著整個圓周方向的距離測量，能夠獲得沿著每一個方向 的到中空形狀內(nèi)側(cè)壁7的距離并且以柱坐標獲得形狀數(shù)據(jù)。
圖15示出柱形光學材料6，并且將在下面討論它的關(guān)于可用測量 的條件。當柱形材料的柱形部分的半徑是R并且環(huán)形光的主要光射線 的半徑是r時，在圖15所示的柱形材料6的上側(cè)的入射側(cè)處，柱體直 徑必須大于光通量直徑，從而使得從圖12所示的臨時發(fā)射中心A擴展 的光以角度e進入物鏡5而不將光分出。當存在從柱體的中心軸線具 有半徑u的環(huán)形光圖像形成位置時，測量物體的中空形狀內(nèi)徑4)必須 滿足用于直至深度D的測量的下面的條件。這里，n示意柱形材料的 折射率。
<formula>formula see original document page 25</formula>
在通過使用具有100mm的測量長度D、 20mm的柱形部分半徑R 和1.8的折射率的光學材料6的具有半徑r=8mm和sin 0 =0.1的環(huán)形光 的情形中，當環(huán)形光圖像形成位置位于距柱體的中心軸線22mm處時， 能夠測量高達99.7mm的內(nèi)徑。(第三實施例)
下面，將描述根據(jù)第三實施例的中空形狀測量裝置31。中空形狀 測量裝置31不能總是實現(xiàn)更高速度的測量，但是能夠使用本發(fā)明的光
學材料通過共焦觀察測量沿著整個圓周方向的距離。圖16示出根據(jù)第 三實施例的中空形狀測量裝置31的構(gòu)造實例。圖16所示的構(gòu)件具有 與圖11和圖12所示的中空形狀測量裝置30的構(gòu)件相同的構(gòu)造，除非 給予特定的解釋。
從光源11發(fā)射的照明光經(jīng)由聚光透鏡12照明針孔13。已被透射 通過針孔13的光被匯聚透鏡14形成為大致平行的光通量，并且進入 用于形成環(huán)形光的展像透鏡15。照明光如上所述地被展像透鏡15轉(zhuǎn)換 成平行的環(huán)形光通量并且被發(fā)送和接收光分支鏡16反射從而被引導到 物鏡17。照明光被物鏡17轉(zhuǎn)換成以環(huán)形狀遠心地匯聚的光通量，進入 光學材料18，并且被轉(zhuǎn)換成在垂直于物鏡17的光軸的平面中分布的光 通量，并且然后被照射到測量物體的中空形狀內(nèi)側(cè)壁19上。
如上所述，在每一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置和測量方 法能夠利用簡單的構(gòu)造而且在不執(zhí)行復雜計算的情況下測量中空測量 物體的內(nèi)側(cè)形狀。
進而，與通過利用金屬部分的細桿支撐光透射部相比，通過將光 透射部嵌入透光材料例如玻璃或者塑料，能夠使得光透射部更加堅固。 由此，光透射部不受例如在測量中撞擊測量物體的事故的影響，從而 改進了工作性能。
而且，因為透光材料具有比空氣更高的折射率，所以，即使對于
27具有相同數(shù)值孔徑的光，光通量擴展也在以相同距離隔開的位置處由 于一定量的折射率差異而變得更小，并且由此能夠測量更深的中空形 狀。
權(quán)利要求
1.一種測量中空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀的測量裝置，包括光發(fā)送部，沿著是該中空形狀的深度方向的第一方向發(fā)送光；轉(zhuǎn)換部，將光方向轉(zhuǎn)換成大致正交于所述第一方向的方向；檢測部，檢測在所述測量物體內(nèi)側(cè)被反射的光，所述光的方向被所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換；和形狀測量部，通過根據(jù)所述檢測部的檢測結(jié)果獲得從預定基準位置的移位而測量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，進一步包括移動部，相對地沿著所述第一方向移動測量光學系統(tǒng)和所述測量 物體，所述測量光學系統(tǒng)包括所述光發(fā)送部、所述轉(zhuǎn)換部和所述檢測 部，其中所述形狀測量部根據(jù)當所述測量物體和所述轉(zhuǎn)換部的相對位置被 改變時所述檢測部的檢測結(jié)果而測量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)換部沿著大致正交于所述第一方向的方向?qū)⒂伤龉獍l(fā)送部發(fā)送的光的方向朝向圓周而轉(zhuǎn)換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的測量裝置，進一步包括 所述光發(fā)送部，包括光源，產(chǎn)生光；第一光學系統(tǒng)，引導來自所述光源的光并且在所述基準位置處具有焦點；第一光學限制材料， 具有預定形狀的孔隙，并且相對于所述第一光學系統(tǒng)的所述焦點在所 述光源側(cè)被布置在與所述焦點共軛的位置；和第二光學系統(tǒng)，使得從 所述測量物體返回的光形成圖像；以及光接收部，包括被置于成像表面的所述檢測部，所述光接收部接 收來自所述光源的光，并且與所述基準位置具有共軛關(guān)系，在所述成 像表面，由所述第二光學系統(tǒng)形成所述測量物體在所述基準位置的圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項所述的測量裝置，進一步包括: 第二光學限制材料，具有預定形狀的孔隙，并且遮蔽從所述第一光學限制材料向所述測量物體照射的光通量的一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項所述的測量裝置，其中， 所述第一光學限制材料通過圓形縫隙而構(gòu)造。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的測量裝置，進一步包括: 所述光發(fā)送部，包括光源，產(chǎn)生光；第一光學系統(tǒng)，引導來自所述光源的光并且在所述基準位置處具有焦點；和光學材料，將來自 所述光源的光轉(zhuǎn)換成環(huán)形光并且將光匯聚到預定位置上；環(huán)形光通量 產(chǎn)生光學系統(tǒng)，使得在環(huán)形光通量中在環(huán)寬度的中間位置處的光射線 不會變得平行于利用所述光學材料構(gòu)造的光學系統(tǒng)的光軸；和第二光學系統(tǒng)，使得從所述測量物體返回的光形成圖像；以及光接收部，包括被置于成像表面的所述檢測部，所述光接收部接 收來自所述光源的光，并且與所述基準位置具有共軛關(guān)系，在所述成 像表面，由所述第二光學系統(tǒng)形成所述測量物體在所述基準位置的圖 像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的測量裝置，進一步包括: 所述光發(fā)送部，包括光源，產(chǎn)生光；第一光學系統(tǒng)，引導來自所述光源的光并且在所述基準位置處具有焦點；和光學材料，將來自 所述光源的光轉(zhuǎn)換成環(huán)形光并且將光匯聚到預定位置上；環(huán)形光通量 產(chǎn)生光學系統(tǒng)，使得在環(huán)形光通量中在環(huán)寬度的中間位置處的光射線 不會變得平行于利用所述光學材料構(gòu)造的光學系統(tǒng)的光軸；和第二光學系統(tǒng)，使得從所述測量物體返回的光形成圖像；以及 光接收部，包括所述檢測部，所述光接收部經(jīng)由環(huán)形縫隙接收來 自所述光源的光，并且與所述基準位置具有共軛關(guān)系，在所述檢測部，由所述第二光學系統(tǒng)形成所述測量物體在所述基準位置的圖像，和移動設(shè)備，能夠改變在所述轉(zhuǎn)換部和另一光學系統(tǒng)之間的間隔， 并且還在固定所述轉(zhuǎn)換部的狀態(tài)中測量所述間隔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測量裝置，其中，所述環(huán)形光通量產(chǎn)生光學系統(tǒng)包括將來自所述光源的光形成為平 行光的聚光透鏡和將所述平行光轉(zhuǎn)換成環(huán)形光通量的展像透鏡。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任何一項所述的測量裝置，其中，所述光發(fā)送部被置于用于沿著與所述第一方向不同的方向發(fā)送光 的位置，并且半反射鏡被設(shè)于所述測量物體和所述光發(fā)送部之間，以 沿著所述第一方向反射從所述光發(fā)送部發(fā)送的光，并且還將從所述測 量物體返回的光透射到所述光接收部側(cè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一項所述的測量裝置，其中， 通過錐形反射鏡構(gòu)造所述轉(zhuǎn)換部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任何一項所述的測量裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)換部通過全反射執(zhí)行反射。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任何一項所述的測量裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)換部具有在透光材料中形成的反射部。
14. 一種測量中空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀的測量方法，包括以下步驟利用轉(zhuǎn)換部將由光發(fā)送部沿著第一方向發(fā)送的光的方向轉(zhuǎn)換成大 致正交于所述第一方向的圓周方向，并且利用所述光照射所述測量物 體的內(nèi)側(cè)；和通過根據(jù)檢測部對在所述測量物體內(nèi)側(cè)反射的光的檢測結(jié)果獲得 從預定基準位置的移位而測量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的測量方法，包括以下步驟 通過在沿著所述第一方向相對地移動所述測量物體和所述轉(zhuǎn)換部的同時執(zhí)行檢測而測量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
16. —種測量中空測量物體的內(nèi)側(cè)形狀的測量方法，包括以下步驟利用在所述測量物體中插入的轉(zhuǎn)換部將由光發(fā)送部沿著第一方向 發(fā)送的環(huán)形光通量的方向轉(zhuǎn)換成大致正交于所述第一方向的圓周方 向，并且利用所述光通量照射所述測量物體的內(nèi)側(cè)；利用光接收光學系統(tǒng)將經(jīng)由所述轉(zhuǎn)換部從其側(cè)面反射的光的圖像 形成到在與基準位置共軛的位置處放置的環(huán)形縫隙上，并且在固定所 述轉(zhuǎn)換部的狀態(tài)中，在改變所述轉(zhuǎn)換部和另一光學系統(tǒng)之間的間隔的 同時利用光接收部接收穿過所述環(huán)形縫隙的光；以及根據(jù)在所述光接收部的輸出數(shù)值和所述間隔的數(shù)值之間的關(guān)系測 量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的測量裝置包括沿著是中空形狀的深度方向的第一方向發(fā)送光的光發(fā)送部；將光方向轉(zhuǎn)換成大致正交于所述第一方向的圓周方向的轉(zhuǎn)換部；檢測在測量物體內(nèi)側(cè)被反射的光的檢測部，所述光的方向被轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換；和形狀測量部，通過根據(jù)檢測部的檢測結(jié)果獲得從基準位置的移位而測量所述測量物體的內(nèi)側(cè)形狀。由此，能夠一次地獲得物體的中空形狀，而無需旋轉(zhuǎn)該物體或者光源，并且使用簡單的裝置執(zhí)行高度精確的測量。
文檔編號G01B11/24GK101558281SQ200780046400
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者小松宏一郎, 青木洋 申請人:株式會社尼康