光学探针及测量设备制造技术

本发明专利技术公开了一种光学探针及测量设备。光学探针包括具有能够以驱动轴线为中心旋转的第一反射镜的第一共振扫描仪，该第一共振扫描仪向被测物体反射从光源发出的光；以及具有能够以驱动轴线为中心旋转的第二反射镜的第二共振扫描仪，第二共振扫描仪向光接收器反射由所述被测物体反射的光。第一反射镜和第二反射镜被同步旋转地驱动。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求2015年6月29日提交的日本专利申请No.2015-130245的按照35U.S.C.§119规定的优先权，其公开内容通过引用完整结合到本文中。
本专利技术涉及一种光学探针，该光学探针向被测物体发射光并接收由被测物体反射的光，而且本专利技术还涉及一种测量设备。
技术介绍
传统上，光学探针是已知的，其向被测物体发射光并接收由被测物体反射的光，此外，光学探针能够改变光的射出方向(例如，参见日本专利公开出版物No.2002-116010)。日本专利公开出版物No.2002-116010中描述的坐标测量装置包括光学探针，并且光学探针设置有改变发射光的射出方向的电流镜。通过用电流镜改变光的射出方向，执行被测物体的扫描。此外，日本专利公开出版物No.2002-116010中描述的光学探针用单个电流镜执行形状测量，方式为限定发射光、借助电流镜将返回光返回至原光路、以及接收将返回光和参考光结合起来的干涉光。对比之下，具有图7所示构造的光学探针是已知的。图7示出了常规光学探针的示例。图7的光学探针利用一对电流镜93和94通过三角测量方法来测量光学探针90和被测物体A之间的距离，并根据光学探针90的位置数据来测量被测物体的形状。在这种光学探针中，发射自激光源91的激光通过准直透镜92使之平行，并由入射侧电流镜93向被测物体A反射。此外，被测物体A反射的返回光由接收侧电流镜94反射，然后由聚光透镜95接收在图像传感器96处。以此方式，通过同步地驱动入射侧电流镜93和接收侧电流镜94，可以进行高精度测量。在日本专利公开出版物No.2002-116010以及图7所示的示例中，电流镜用作通过振荡发射光而在被测物体上执行扫描过程的机构。然而，这种电流镜构造成用电机驱动反射镜，因而对尺寸和重量的减小有所限制。因此，在坐标测量装置中，例如，当使用光学探针安装在多接头型臂的最前端上的臂型测量设备时，重量负担增加，并影响操作者用手操作光学探针时的可操作性。此外，例如，在台式测量设备中，设置移位机构沿三个轴向方向在台上移动光学探针且光学探针自动地移动，对于光学探针有负荷限制并且超过负荷限制时移动精度会降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种尺寸和重量能够减小的光学探针，还提供了一种测量设备。根据本专利技术的光学探针包括：第一共振扫描仪，具有能够以驱动轴线为中心旋转的第一反射镜，该第一共振扫描仪向被测物体反射从光源发出的光；和第二共振扫描仪，具有能够以驱动轴线为中心旋转的第二反射镜，该第二共振扫描仪向光接收器反射由被测物体反射的光。第一反射镜和第二反射镜同步旋转。在本专利技术中，第一共振扫描仪的第一反射镜和第二共振扫描仪的第二反射镜是可共轴旋转的，并且这些反射镜被同步地旋转驱动。因而，由第一共振扫描仪的第一反射镜反射的发射激光可以按行扫描，并且从扫描位置反射的激光可通过第二共振扫描仪的第二反射镜精确地引导至诸如图像传感器之类的光接收器。在使用这类共振扫描仪的结构中，与使用常规流电电机(galvano-motor)的结构相比，可以使尺寸和重量减小，能够使光学探针的尺寸和重量减小得以改善。因此，例如，在光学探针设置于多接头臂的最前端且操作者移动光学探针的臂型测量设备中，重量减小降低了操作者的负担并且可以改进可操作性。此外，例如，在台式测量设备中，在能够由台的移位机构承担的负荷极限内的光学探针可配备以简单的结构。因此，移位机构的移动精度得以提高，且还可以实现准确测量。此外，与使用通过驱动电机扫描发射光的电流镜的光学探针相比，共振扫描仪通过电磁共振扫描发射光，且快速扫描变得可行。优选地，根据本专利技术的光学探针包括倾斜角检测器，倾斜角检测器用于检测第一反射镜和第二反射镜中至一个反射镜的倾斜角。在本专利技术中，倾斜角检测器检测第一反射镜和第二反射镜中至少一个反射镜的倾斜角。在该示例中，如上所提及的，第一反射镜和第二反射镜以同一驱动轴线为中心被驱动并被同步驱动。因此，当确定了第一反射镜和第二反射镜中一个反射镜的倾斜角时，另一个的倾斜角也同样确定。此外，可检测第一反射镜和第二反射镜二者的倾斜角。在本专利技术中，每个倾斜角可在第一反射镜和第二反射镜被驱动时进行检测，并且利用这些倾斜角，可以容易地确定激光的发射角和返射光的入射角，并因此，可以容易地检测被测物体的扫描位置。在根据本专利技术的光学探针中，倾斜角检测器优选地包括第一检测线圈和第二检测线圈中的至少一个。第一检测线圈输出对应于第一反射镜的倾斜角的电流，而第二检测线圈输出对应于第二反射镜的倾斜角的电流。为了检测共振扫描仪中的反射镜的倾斜角，可以考虑诸如通过应变计检测反射镜的倾斜或者检测设置于反射镜的压电元件的电流值等实例，然而，担心的是复杂的构造和检测精度。对比之下，本专利技术利用第一检测线圈和第二检测线圈检测与反射镜的驱动振荡相关连的电磁感应所生成的电流信号。这种电流信号具有与反射镜的倾斜角相关联的信号量值(电流波形的幅值)，并因此，每个反射镜的倾斜角可以通过检测电流信号的信号量值而被容易地检测。因而，被测物体上的扫描位置可以容易地确认。在根据本专利技术的光学探针中，倾斜角检测器优选地设置有输出对应于第一反射镜的倾斜角的电流的第一检测线圈和输出对应于第二反射镜的倾斜角的电流的第二检测线圈。本专利技术中，设置有上述提及的第一检测线圈和第二检测线圈两者。因此，来自第一检测线圈的电流信号与来自第二检测线圈的电流信号相比较，然后做出是否存在相移的确定。因而，可以做出第一反射镜和第二反射镜是否被同步驱动的确定。特别是，在利用光学探针进行测量之前所执行的校准过程中，通过执行上述确定可以防止测量精度降低的发生。根据本专利技术的测量设备包括上文描述的光学探针和基于光学探针的测量结果执行测量过程的测量器。此外，光学探针的测量结果是表明从光接收器接收的光的测量位置等的测量数据。例如，当图像传感器接收光时，测量结果是捕获的光的图像数据。本专利技术中，类似于上述的光学探针，与利用流电电机的常规结构相比，尺寸和重量的减小变得可能。因而，臂型测量设备能够降低操作者的负担，且台式测量设备可以改善测量精度。此外，高速扫描测量变得可能，并因此，可以减少测量中所花费的时间量。此外，可以在短时段内捕获更多图像帧，可以基于这些帧执行高精度的测量。在根据本专利技术的测量设备中，光学探针包括输出对应于第一反射镜的倾斜角的电流的第一检测线圈和输出对应于第二反射镜的倾斜角的电流的第二检测线圈中的至少一个检测线圈。优选地是，测量器根据从第一检测线圈输出的电流信号和从第二检测线圈输出的电流信号至少其中之一来检测被测物体上的扫描位置。在本专利技术中，如上所述，基于从第一检测线圈或第二检测线圈输出的电流信号，从光学探针射出的发射光由被测物体反射的位置(扫描位置)可被容易且精确地检测。在根据本专利技术的测量设备中，光学探针包括输出对应于第一反射镜的倾斜角的电流的第一检测线圈和输出对应于第二反射镜的倾斜角的电流的第二检测线圈。优选的是，基于从第一检测线圈和第二检测线圈输出的各个电流信号，提供了检测第一反射镜和第二反射镜的相移的相移检测器。在本专利技术中，相移检测器可以通过检测来自于设置给每个共振扫描仪的检测线圈的电流信号来确定对于第一反射镜和第二反射镜的同步化是否正确执行。本专利技术能够促进光学探针的尺寸和重量的减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学探针，包括：第一共振扫描仪，具有用以以驱动轴线为中心旋转的第一反射镜，该第一共振扫描仪向被测物体反射从光源发出的光；和第二共振扫描仪，具有用以以所述驱动轴线为中心旋转的第二反射镜，该第二共振扫描仪用以向光接收器反射由所述被测物体反射的光，其中所述第一反射镜和第二反射镜可同步旋转。

【技术特征摘要】
2015.06.29 JP 2015-1302451.一种光学探针，包括：第一共振扫描仪，具有用以以驱动轴线为中心旋转的第一反射镜，该第一共振扫描仪向被测物体反射从光源发出的光；和第二共振扫描仪，具有用以以所述驱动轴线为中心旋转的第二反射镜，该第二共振扫描仪用以向光接收器反射由所述被测物体反射的光，其中所述第一反射镜和第二反射镜可同步旋转。2.如权利要求1所述的光学探针，还包括倾斜角检测器，用以检测所述第一反射镜和第二反射镜中的至少一个反射镜的倾斜角。3.如权利要求2所述的光学探针，其中，所述倾斜角检测器包括第一检测线圈和第二检测线圈中的至少一个检测线圈，第一检测线圈用以输出对应于所述第一反射镜的倾斜角的电流，第二检测线圈用以输出对应于所述第二反射镜的倾斜角的电流。4.如权利要求3所述的光学探针，其中，所述倾斜角检测器包括所述第一检测线圈和所述第二检测线圈。5.一种测量设备，包括：根据权利要求1所述的光学探针；和测量器，该测量器用以基于所述光学探针的测量结果来执行测量。6.一种测量设备，包括：根据权利要求2所述的光学探针；和测量器，该测量器用以基于所述光学探针的测量结果来执行测量。7.一种测量设备，包括：根据权利要求3所述的光学探针；和测量器，该测量器用以基于所述光学探针的测量结果来执行测量。8.一种测量设备，包括：根据权利要求4所述的光学探针；和测量器，该测量器用以基于所述光学探针的测量结果来执行测量。9.如权利要求5所述的测量设备，其中：所述光学探针包括所述第一检测线圈和所述第二检测线圈中的至少一个检测线圈，以及所述测量器用以基于所述第一检测线圈输出的电流信号和所述第二检测线圈输出的电流信号中的至少一个电流信号来检测被测物体上的扫描位置。10.如权利要求6所述的测量设备，其中：所述光学探针包括所述第一检测线圈和所述第二检测线圈中的至少一个检测线圈，以及所述测量器用以基于所述第一检测线圈输出的电流信号和所述第二检测线圈输出的电流信号中的至少一个电流信号来检测被测物体上的扫描位置。11.如权利要求7所述的测量设备，其中：所述光学探针包括所述第一检测线圈和所述第二检测线圈中的至少一个检测线圈，以及所述测量器用以基于所述第一检测线圈输出的电流信号和所述第二检测线圈输出的电流信号中的至少一个电流信号来检测被测物体上的扫描位置。12.如权利要求8所述的测量设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎雅仁，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP