特開 2018-200241 三次元形状測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-200241(P2018-200241A)

(43)【公開日】2018年12月20日

(54)【発明の名称】三次元形状測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/25 20060101AFI20181122BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20181122BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/25 H

   G03B21/14 D

   G03B21/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-105347(P2017-105347)

(22)【出願日】2017年5月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000220505

【氏名又は名称】日本電産トーソク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】農宗 千典

(72)【発明者】

【氏名】郷司 裕介

(72)【発明者】

【氏名】坂東 賢也

(72)【発明者】

【氏名】木下 崇志

(72)【発明者】

【氏名】山田 正彰

【テーマコード（参考）】

2F065

2K203

【Ｆターム（参考）】

2F065AA21

2F065AA53

2F065DD02

2F065DD06

2F065DD14

2F065FF01

2F065FF04

2F065FF09

2F065HH06

2F065JJ03

2F065JJ05

2F065JJ07

2F065LL05

2F065NN20

2F065QQ25

2F065TT02

2F065TT08

2F065UU01

2K203FA79

2K203FB07

2K203GC09

2K203GC17

2K203GC19

2K203HA62

2K203KA85

(57)【要約】      （修正有）

【課題】簡単な構造で、かつ、容易に投射装置の焦点距離を変更できる三次元形状測定装置を提供する。
【解決手段】第１光学系３１を有し、第１光学系３１を介して光を対象物に投射する投射装置３０と、対象物を撮像する撮像装置４０と、投射装置３０および撮像装置４０を支持する筐体１０ａと、投射装置３０の焦点距離を変更する第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を有し、筐体１０ａに支持されるコンバージョンレンズユニット８０と、を備える。第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を第１コンバージョンレンズ５１が変更する焦点距離と異なる焦点距離に変更する。コンバージョンレンズユニット８０は、投射装置３０が第１コンバージョンレンズ５１を介して対象物に光を投射可能な第１状態と、投射装置３０が第２コンバージョンレンズ５２を介して対象物に光を投射可能な第２状態と、に切換可能である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１焦点距離に設定された第１光学系を有し、前記第１光学系を介して光を対象物に投射する投射装置と、
前記対象物を撮像する撮像装置と、
前記投射装置および前記撮像装置を支持する筐体と、
前記投射装置の焦点距離を変更する第１コンバージョンレンズおよび第２コンバージョンレンズを有し、前記筐体に支持されるコンバージョンレンズユニットと、
を備え、
前記第２コンバージョンレンズは、前記投射装置の焦点距離を前記第１コンバージョンレンズが変更する焦点距離と異なる焦点距離に変更し、
前記撮像装置は、前記投射装置が光を投射する投射方向と直交する第１方向において、前記投射装置を挟んで一対設けられ、
前記コンバージョンレンズユニットは、前記投射装置が前記第１コンバージョンレンズを介して前記対象物に光を投射可能な第１状態と、前記投射装置が前記第２コンバージョンレンズを介して前記対象物に光を投射可能な第２状態と、に切換可能である、三次元形状測定装置。

【請求項2】

前記コンバージョンレンズユニットは、前記第１状態と、前記第２状態と、前記投射装置が前記第１コンバージョンレンズおよび前記第２コンバージョンレンズを介さずに前記対象物に光を投射可能な第３状態と、に切換可能である、請求項１に記載の三次元形状測定装置。

【請求項3】

前記コンバージョンレンズユニットは、前記第１コンバージョンレンズおよび前記第２コンバージョンレンズを支持するレンズ支持部を有し、
前記レンズ支持部は、
前記レンズ支持部を前記投射方向に貫通する貫通孔を有し、かつ、
前記コンバージョンレンズユニットが前記第１状態となる第１位置と、前記コンバージョンレンズユニットが前記第２状態となる第２位置と、前記コンバージョンレンズユニットが前記第３状態となる第３位置と、の間で前記筐体に対して相対的に移動可能であり、
前記第１コンバージョンレンズは、前記レンズ支持部が前記第１位置にある場合に前記投射方向において前記第１光学系の前側に対向して配置され、
前記第２コンバージョンレンズは、前記レンズ支持部が前記第２位置にある場合に前記投射方向において前記第１光学系の前側に対向して配置され、
前記貫通孔は、前記レンズ支持部が前記第３位置にある場合に前記投射方向において前記第１光学系の前側に対向して配置される、請求項２に記載の三次元形状測定装置。

【請求項4】

前記レンズ支持部は、前記投射方向と直交する第２方向に移動することで、前記第１位置と前記第２位置と前記第３位置との間を移動可能である、請求項３に記載の三次元形状測定装置。

【請求項5】

前記第２方向は、前記第１方向と直交する方向である、請求項４に記載の三次元形状測定装置。

【請求項6】

前記レンズ支持部は、前記投射方向と平行な軸周りに回転することで、前記第１位置と前記第２位置と前記第３位置との間を移動可能である、請求項３に記載の三次元形状測定装置。

【請求項7】

前記コンバージョンレンズユニットは、
前記第１光学系よりも前記第１方向の一方側の位置から前記第１光学系に向かって延びる第１ガイド部と、
前記第１光学系よりも前記第１方向の他方側の位置から前記第１光学系に向かって延びる第２ガイド部と、
前記第１コンバージョンレンズを支持し、前記第１ガイド部に移動可能に取り付けられる第１レンズ支持部と、
前記第２コンバージョンレンズを支持し、前記第２ガイド部に移動可能に取り付けられる第２レンズ支持部と、
を有し、
前記第１レンズ支持部は、前記第１ガイド部の延びる方向に沿って、前記第１コンバージョンレンズが前記投射方向において前記第１光学系の前側に対向して配置される第４位置と、前記第４位置よりも前記第１方向の一方側の第５位置と、の間で前記筐体に対して相対的に移動可能であり、
前記第２レンズ支持部は、前記第２ガイド部の延びる方向に沿って、前記第２コンバージョンレンズが前記投射方向において前記第１光学系の前側に対向して配置される第６位置と、前記第６位置よりも前記第１方向の他方側の第７位置と、の間で前記筐体に対して相対的に移動可能であり、
前記第１レンズ支持部が前記第４位置にあり、かつ、前記第２レンズ支持部が前記第７位置にある場合に、前記コンバージョンレンズユニットが前記第１状態となり、
前記第１レンズ支持部が前記第５位置にあり、かつ、前記第２レンズ支持部が前記第６位置にある場合に、前記コンバージョンレンズユニットが前記第２状態となり、
前記第１レンズ支持部が前記第５位置にあり、かつ、前記第２レンズ支持部が前記第７位置にある場合に、前記コンバージョンレンズユニットが前記第３状態となる、請求項２に記載の三次元形状測定装置。

【請求項8】

前記第１ガイド部および前記第２ガイド部は、円弧状に延びる、請求項７に記載の三次元形状測定装置。

【請求項9】

前記第１コンバージョンレンズは、前記投射装置の焦点距離を長くするレンズであり、
前記第２コンバージョンレンズは、前記投射装置の焦点距離を短くするレンズである、請求項１から８のいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元形状測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プロジェクタによって対象物に投射パターンを投射し、投射パターンが投射された対象物の画像をカメラによって撮像して対象物の三次元光学測定を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１８７６６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような装置において、大きさが互いに異なる複数の対象物を測定対象とする場合、各対象物の大きさに合わせてカメラの焦点距離を変更する場合がある。この場合、カメラの焦点距離の変更に合わせて、投射パターンを投射するプロジェクタの焦点距離を変更する。プロジェクタの焦点距離を変更する方法としては、プロジェクタに焦点距離を変更するコンバージョンレンズを装着する方法、およびプロジェクタにオートフォーカス機能を搭載する方法等が考えられる。

【0005】

しかし、プロジェクタにコンバージョンレンズを装着する場合、測定対象の大きさを変更する度にコンバージョンレンズを別のコンバージョンレンズと交換する必要があり、手間が掛かる。また、プロジェクタにオートフォーカス機能を搭載する場合、装置が複雑化し、装置の製造コストが増大する。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みて、簡単な構造で、かつ、容易に投射装置の焦点距離を変更できる三次元形状測定装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の三次元形状測定装置の一つの態様は、第１焦点距離に設定された第１光学系を有し、前記第１光学系を介して光を対象物に投射する投射装置と、前記対象物を撮像する撮像装置と、前記投射装置および前記撮像装置を支持する筐体と、前記投射装置の焦点距離を変更する第１コンバージョンレンズおよび第２コンバージョンレンズを有し、前記筐体に支持されるコンバージョンレンズユニットと、を備え、前記第２コンバージョンレンズは、前記投射装置の焦点距離を前記第１コンバージョンレンズが変更する焦点距離と異なる焦点距離に変更し、前記撮像装置は、前記投射装置が光を投射する投射方向と直交する第１方向において、前記投射装置を挟んで一対設けられ、前記コンバージョンレンズユニットは、前記投射装置が前記第１コンバージョンレンズを介して前記対象物に光を投射可能な第１状態と、前記投射装置が前記第２コンバージョンレンズを介して前記対象物に光を投射可能な第２状態と、に切換可能である。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一つの態様によれば、簡単な構造で、かつ、容易に投射装置の焦点距離を変更できる三次元形状測定装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態の三次元形状測定装置の一部を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態の三次元形状測定装置を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の三次元形状測定装置を模式的に示す平面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の三次元形状測定装置を模式的に示す平面図である。

【図5】図５は、第２実施形態の三次元形状測定装置の一部を示す斜視図である。

【図6】図６は、第２実施形態のコンバージョンレンズユニットを示す斜視図である。

【図7】図７は、第３実施形態の三次元形状測定装置の一部を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

各図に示すＸＹＺ軸座標系において、Ｚ軸方向は、上下方向Ｚとする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であり、投射装置３０が投射する光の投射方向Ｘとする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方と直交する方向とする。上下方向Ｚの正の側を「上側」と呼び、負の側を「下側」と呼ぶ。Ｙ軸方向と平行な方向を幅方向Ｙと呼ぶ。なお、上側、下側および上下方向とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１から図４に示すように、本実施形態の三次元形状測定装置１０は、筐体１０ａと、投射装置３０と、撮像装置４０と、第３コンバージョンレンズ５３と、第４コンバージョンレンズ５４と、駆動装置７０ａ，７０ｂと、コンバージョンレンズユニット８０と、光照射装置６０と、図示しない演算処理装置と、を備える。投射装置３０は、第１焦点距離に設定された第１光学系３１を有する。第１光学系３１は、投射装置３０の投射レンズを含む。撮像装置４０ａは、第２焦点距離に設定された第２光学系４１を有する。第２光学系４１は、撮像装置４０ａの撮像レンズを含む。第１光学系３１の第１焦点距離と第２光学系４１の第２焦点距離は、投射装置３０の位置と撮像装置４０の位置とに応じて適宜決められ、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0012】

図２から図４に示すように、三次元形状測定装置１０は、投射装置３０によって対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射し、光が投射された対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂを撮像装置４０によって撮像する。そして、三次元形状測定装置１０は、図示しない演算処理装置によって、撮像装置４０が撮像した画像情報に基づいた演算処理を行い、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの形状を測定する。

【0013】

対象物Ｏｓと対象物Ｏｍと対象物Ｏｂとは、互いに大きさが異なる。対象物Ｏｍの大きさは、対象物Ｏｓの大きさよりも大きい。対象物Ｏｂの大きさは、対象物Ｏｍの大きさよりも大きい。図２は、対象物Ｏｍの形状を測定する場合を示している。図３は、対象物Ｏｓの形状を測定する場合を示している。図１および図４は、対象物Ｏｂの形状を測定する場合を示している。

【0014】

図１に示すように、投射装置３０は、後述する筐体本体１１の底板部１１ａの上面に固定されている。すなわち、筐体本体１１は、投射装置３０を支持する。投射装置３０は、第１光学系３１を介して光を対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに投射する。投射装置３０は、例えば、格子状のパターンの光を対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに投射するプロジェクタである。投射装置３０が投射する光の投射方向Ｘは、投射装置３０から投射される光の中心である光軸Ｊ１と平行な方向である。光軸Ｊ１は、第１光学系３１における投射レンズの光軸である。

【0015】

図２から図４に示すように、本実施形態の三次元形状測定装置１０においては、撮像装置４０は、投射装置３０が光を投射する投射方向Ｘと直交する幅方向Ｙにおいて、投射装置３０を挟んで撮像装置４０ａと撮像装置４０ｂとの一対設けられている。そのため、２つの撮像装置４０ａ，４０ｂを用いて三角測量を行うことで、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの形状をより精度よく測定することができる。本実施形態において幅方向Ｙは、第１方向に相当する。

【0016】

撮像装置４０ａの第２光学系４１（撮像レンズ）の光軸Ｊ２ａおよび撮像装置４０ｂの第２光学系４１（撮像レンズ）の光軸Ｊ２ｂは、上下方向Ｚと直交し、かつ、投射装置３０の光軸Ｊ１に対して傾いている。光軸Ｊ２ａ，Ｊ２ｂは、各撮像装置４０から対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに向かうに従って光軸Ｊ１に近づく向きに傾いている。光軸Ｊ２ａと光軸Ｊ２ｂとは、光軸Ｊ１上で交わる。なお、撮像装置４０ａと撮像装置４０ｂとは、平面視において投射装置３０の光軸Ｊ１に対して線対称に配置されている点を除いて同様である。そのため、以下の説明においては、代表して、撮像装置４０ａについてのみ説明する場合がある。

【0017】

光軸Ｊ２ａと平行な方向を光軸方向Ｄ２ａとし、光軸Ｊ２ｂと平行な方向を光軸方向Ｄ２ｂとする。光軸方向Ｄ２ａ，Ｄ２ｂは、投射方向Ｘと交差する方向である。各光軸Ｊ１，Ｊ２ａ，Ｊ２ｂと平行な方向において、三次元形状測定装置１０を基準として、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂ側を「前側」と呼び、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂと逆側を「後側」と呼ぶ。すなわち、投射方向Ｘの正の側は、前側である。投射方向Ｘの負の側は、後側である。なお、前側および後側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

【0018】

図１に示す筐体１０ａは、投射装置３０および撮像装置４０ａを支持する。筐体１０ａは、筐体本体１１と、支持部材２０と、を有する。筐体本体１１は、三次元形状測定装置１０の各部を内部に収容する。図１では、筐体本体１１のうち一部の図示を省略している。図１では、筐体本体１１のうち三次元形状測定装置１０の各部を下側から支持する底板部１１ａおよび三次元形状測定装置１０の各部の後側を覆う後板部１１ｂを示している。

【0019】

支持部材２０は、撮像装置４０、第３コンバージョンレンズ５３、第４コンバージョンレンズ５４、光照射装置６０および駆動装置７０ａ，７０ｂを支持する部材である。本実施形態において支持部材２０は、幅方向Ｙにおいて投射装置３０を挟んで２つ設けられている。２つの支持部材２０は、底板部１１ａ上に固定されている。２つの支持部材２０は、平面視において投射装置３０の光軸Ｊ１に対して線対称に配置されている点を除いて同様である。そのため、以下の説明においては、代表して、図１における右側に配置された支持部材２０、すなわち撮像装置４０ａを支持する支持部材２０についてのみ説明する場合がある。

【0020】

支持部材２０は、第１部分２１と、第２部分２２と、を有する。第１部分２１は、図１に示す移動方向Ｄ３ａに延びる矩形板状である。移動方向Ｄ３ａは、撮像装置４０ａが移動する方向である。移動方向Ｄ３ａは、投射方向Ｘおよび光軸方向Ｄ２ａの両方と平行な平面（ＸＹ平面）と平行で、かつ、光軸方向Ｄ２ａと直交する方向である。第１部分２１の板面は、上下方向Ｚと平行であり、かつ、光軸方向Ｄ２ａと直交する。図２に示すように、第１部分２１は、撮像装置４０ａの第２光学系４１（撮像レンズ）の光軸方向Ｄ２ａにおいて撮像装置４０ａの前側に位置する。

【0021】

第１部分２１は、第１部分２１を光軸方向Ｄ２ａに貫通する貫通孔２１ａを有する。貫通孔２１ａは、第１部分２１における移動方向Ｄ３ａの中央に配置されている。図１に示すように、貫通孔２１ａの形状は、例えば、円形状である。貫通孔２１ａは、撮像装置４０ａが後述する第３撮像位置Ｐ３に位置する場合に撮像装置４０ａの第２光学系４１（撮像レンズ）と光軸方向Ｄ２ａに対向する。

【0022】

第１部分２１は、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４を支持する。より詳細には、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４は、第１部分２１を光軸方向Ｄ２ａに貫通する２つの孔にそれぞれ嵌め合わされて、第１部分２１に固定されている。これにより、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４は、筐体１０ａに固定されている。第３コンバージョンレンズ５３と第４コンバージョンレンズ５４と貫通孔２１ａとは、移動方向Ｄ３ａに沿って配置されている。第３コンバージョンレンズ５３と第４コンバージョンレンズ５４とは、移動方向Ｄ３ａにおいて貫通孔２１ａを挟んで配置されている。第３コンバージョンレンズ５３は、第４コンバージョンレンズ５４よりも、移動方向Ｄ３ａにおいて投射装置３０に近い位置に配置されている。

【0023】

第２部分２２は、第１部分２１の上端部から光軸方向Ｄ２ａの後側に延びる矩形板状である。第２部分２２の平面視形状は、移動方向Ｄ３ａに長い略長方形状である。第２部分２２の板面は、上下方向と直交する。図示は省略するが、第２部分２２の下面には、移動方向Ｄ３ａに沿って延びるレールが設けられている。

【0024】

第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４は、撮像装置４０の焦点距離を変更するレンズである。第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４は、各支持部材２０の第１部分２１に１つずつ設けられている。本実施形態において第３コンバージョンレンズ５３は、撮像装置４０の焦点距離を長くするレンズである。第３コンバージョンレンズ５３は、例えば、テレコンバージョンレンズである。本実施形態において第４コンバージョンレンズ５４は、撮像装置４０の焦点距離を短くするレンズである。すなわち、第４コンバージョンレンズ５４は、撮像装置４０の焦点距離を第３コンバージョンレンズ５３が変更する焦点距離と異なる焦点距離に変更する。第４コンバージョンレンズ５４は、例えば、ワイドコンバージョンレンズである。

【0025】

第３コンバージョンレンズ５３は、撮像装置４０が後述する第１撮像位置Ｐ１に位置する場合に撮像装置４０の第２光学系４１（撮像レンズ）と光軸方向Ｄ２ａ，Ｄ２ｂに対向する。第４コンバージョンレンズ５４は、撮像装置４０が後述する第２撮像位置Ｐ２に位置する場合に撮像装置４０の第２光学系４１と光軸方向Ｄ２ａ，Ｄ２ｂに対向する。

【0026】

撮像装置４０ａは、投射装置３０から射出された光が投射される対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂを、第２光学系４１を介して撮像する。撮像装置４０ａは、第１撮像位置Ｐ１と、第２撮像位置Ｐ２と、第３撮像位置Ｐ３と、の間で移動方向Ｄ３ａに沿って移動可能に筐体１０ａに支持されている。より詳細には、撮像装置４０ａは、第２部分２２の下側において、第２部分２２の下面に設けられたレールに取り付けられている。撮像装置４０ａは、このレールに沿って移動方向Ｄ３ａに移動可能である。

【0027】

第１撮像位置Ｐ１は、第３コンバージョンレンズ５３を介して対象物Ｏｓを撮像可能な位置である。第２撮像位置Ｐ２は、撮像装置４０ａが第３コンバージョンレンズ５３を介さずに対象物を撮像可能な位置である。本実施形態において第２撮像位置Ｐ２は、撮像装置４０ａが第４コンバージョンレンズ５４を介して対象物Ｏｂを撮像可能な位置である。第３撮像位置Ｐ３は、撮像装置４０ａが対象物Ｏｍを直接的に撮像可能な位置である。第１撮像位置Ｐ１は、第２撮像位置Ｐ２よりも、移動方向Ｄ３ａにおいて投射装置３０に近い位置である。第３撮像位置Ｐ３は、移動方向Ｄ３ａにおいて第１撮像位置Ｐ１と第２撮像位置Ｐ２との間の位置である。

【0028】

なお、本明細書において「対象物を直接的に撮像可能である」とは、撮像装置が有する第２光学系以外の光学部材を介することなく、対象物を撮像可能なことを含む。

【0029】

図３に示すように、本実施形態において第１撮像位置Ｐ１は、対象物Ｏｓの形状を測定する場合に撮像装置４０ａが配置される位置である。図４に示すように、本実施形態において第２撮像位置Ｐ２は、対象物Ｏｂの形状を測定する場合に撮像装置４０ａが配置される位置である。図２に示すように、本実施形態において第３撮像位置Ｐ３は、対象物Ｏｍの形状を測定する場合に撮像装置４０ａが配置される位置である。

【0030】

本実施形態において撮像装置４０ｂは、第１撮像位置Ｐ１と、第２撮像位置Ｐ２と、第３撮像位置Ｐ３と、の間で移動方向Ｄ３ｂに沿って移動可能に筐体１０ａに支持されている。移動方向Ｄ３ｂは、投射方向Ｘおよび光軸方向Ｄ２ｂの両方と平行な平面（ＸＹ平面）と平行で、かつ、光軸方向Ｄ２ｂと直交する方向である。移動方向Ｄ３ａと移動方向Ｄ３ｂとは、互いに交差する。

【0031】

例えば、図２に示す第３撮像位置Ｐ３に撮像装置４０が配置された状態を基準として考えると、対象物Ｏｍよりも小さい対象物Ｏｓの形状を測定する場合には、図３に示すように撮像装置４０を第３撮像位置Ｐ３から第１撮像位置Ｐ１に移動させる。第１撮像位置Ｐ１に移動した撮像装置４０の第２光学系４１（撮像レンズ）の前側には、第３コンバージョンレンズ５３が配置される。これにより、第３コンバージョンレンズ５３を介して対象物Ｏｓを撮像する撮像装置４０の焦点距離が長くなると共に、撮像装置４０の画角θ１が狭くなる。

【0032】

これにより、撮像装置４０の撮像倍率を向上させることができ、撮像装置４０の分解能を向上させることができる。そして、撮像装置４０の位置が第３撮像位置Ｐ３から第１撮像位置Ｐ１へと移動することで、撮像装置４０の位置が第３撮像位置Ｐ３である場合に比べて、比較的小さい対象物Ｏｓを三次元形状測定装置１０から前側に比較的小さい位置に配置しつつ、対象物Ｏｓに焦点を合わせることができる。すなわち、三次元形状測定装置１０と対象物Ｏｓとの間の投射方向Ｘの距離Ｌを比較的小さくできる。したがって、比較的小さい対象物Ｏｓの撮像を容易にできる。

【0033】

一方、対象物Ｏｍよりも大きい対象物Ｏｂの形状を測定する場合には、図４に示すように撮像装置４０を第３撮像位置Ｐ３から第２撮像位置Ｐ２に移動させる。第２撮像位置Ｐ２に移動した撮像装置４０の第２光学系４１（撮像レンズ）の前側には、第４コンバージョンレンズ５４が配置される。これにより、第４コンバージョンレンズ５４を介して対象物Ｏｂを撮像する撮像装置４０の焦点距離が短くなると共に、撮像装置４０の画角θ１が広くなる。したがって、第４コンバージョンレンズ５４が設けられていない場合に比べて、比較的大きい対象物Ｏｂを、三次元形状測定装置１０に近い位置に配置しつつ、対象物Ｏｂに焦点を合わせることができる。

【0034】

以上のようにして、本実施形態によれば、形状を測定する対象物の大きさが変わっても、撮像装置４０を移動させて、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４の有無を切り換えることで、撮像装置４０の焦点距離および画角θ１を変更し、撮像装置４０を対象物の大きさの変化に合わせることができる。そして、これにより、三次元形状測定装置１０全体が大型化することを抑制できる。したがって、本実施形態によれば、小型で、かつ、大きさが互いに異なる複数の対象物の形状を対象物の大きさに合わせて容易に測定することができる三次元形状測定装置１０が得られる。

【0035】

また、第３コンバージョンレンズ５３と第４コンバージョンレンズ５４とは筐体１０ａに固定されているため、撮像装置４０に対して手動でコンバージョンレンズを付け替える手間がない。また、撮像装置４０を移動させた後に、撮像装置４０の焦点を合わせる必要もない。

【0036】

また、例えば、撮像装置４０にオートフォーカス機能を搭載して、撮像装置４０を移動させずに、撮像装置４０の焦点距離および画角θ１を変更する方法が考えられる。しかし、この場合、オートフォーカス機能を搭載することで、三次元形状測定装置が複雑化し、三次元形状測定装置の製造コストが増大する。また、オートフォーカス機能を搭載した場合、焦点距離および画角θ１を調整して対象物を測定する際には、撮像装置４０の第２光学系４１（撮像レンズ）を強固に固定する必要がある。これは、第２光学系４１を固定しない場合には、微振動によって第２光学系４１の位置が変化して形状測定の精度が低下する虞があるためである。そのため、第２光学系４１を強固に固定する固定機構も必要となり、三次元形状測定装置がより複雑化し、三次元形状測定装置の製造コストがより増大する。また、三次元形状測定装置の重量が大きくなり、取扱い性が低下する。

【0037】

これに対して、本実施形態によれば、撮像装置４０を移動させて、筐体１０ａに固定された第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４の有無を切り換える構成である。そのため、オートフォーカス機能を搭載する場合に比べて、三次元形状測定装置１０の構成を簡単化でき、かつ、軽量化できる。これにより、三次元形状測定装置１０の製造コストを安価にできると共に、取扱い性を向上できる。また、撮像装置４０の第２光学系４１（撮像レンズ）自体は固定焦点としたまま、撮像装置４０の焦点距離および画角θ１を変更することができるため、第２光学系４１の固定機構を設ける必要がなく、三次元形状測定装置１０の構成をより簡単化でき、かつ、より軽量化できる。したがって、三次元形状測定装置１０の製造コストをより安価にできると共に、より取扱い性を向上できる。また、微振動によって、形状測定の精度が低下することもない。

【0038】

また、例えば、オートフォーカス機能を設ける場合、大きさによらず対象物を同じ位置に配置して対象物の形状を測定することが可能となるが、比較的大きい対象物Ｏｂを配置する位置に合わせた場合、比較的小さい対象物Ｏｓを配置する位置が三次元形状測定装置から比較的離れた位置となる。そのため、対象物Ｏｓの大きさの割に、対象物Ｏｓを配置する位置が三次元形状測定装置から遠くなり、対象物Ｏｓを取扱いにくい。これに対して、本実施形態によれば、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの大きさに応じて、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂが配置される投射方向Ｘの位置がある程度異なる。そのため、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂを取り扱いやすい。

【0039】

また、本実施形態によれば、撮像装置４０が第３コンバージョンレンズ５３を介して対象物Ｏｓを撮像する第１撮像位置Ｐ１、撮像装置４０が直接的に対象物Ｏｍを撮像する第３撮像位置Ｐ３、および撮像装置４０が第４コンバージョンレンズ５４を介して対象物Ｏｂを撮像する第２撮像位置Ｐ２が、投射装置３０から離れる向きに沿って、この順に配置されている。第３コンバージョンレンズ５３は、撮像装置４０の焦点距離を長くするレンズである。第４コンバージョンレンズ５４は、撮像装置４０の焦点距離を短くするレンズである。したがって、第１撮像位置Ｐ１から第３撮像位置Ｐ３の間で撮像装置４０を移動させた場合に、撮像装置４０の位置に応じて適切に焦点距離を変化させることができる。

【0040】

また、本実施形態によれば、撮像装置４０の第２光学系４１は、第３撮像位置Ｐ３において、貫通孔２１ａと光軸方向Ｄ２ａと対向する。そのため、第３撮像位置Ｐ３において撮像装置４０は、貫通孔２１ａを介して、直接的に対象物Ｏｍを撮像する。そのため、第１部分２１に第３コンバージョンレンズ５３と第４コンバージョンレンズ５４とを支持させた状態で、第１撮像位置Ｐ１と第２撮像位置Ｐ２との移動方向Ｄ３ａの間にある第３撮像位置Ｐ３において、撮像装置４０によって直接的に対象物Ｏｍを撮像することが容易である。

【0041】

図１に示す駆動装置７０ａは、撮像装置４０ａを移動方向Ｄ３ａに移動させる。駆動装置７０ｂは、撮像装置４０ｂを移動方向Ｄ３ｂに移動させる。駆動装置７０ａと駆動装置７０ｂとは、平面視において投射装置３０の光軸Ｊ１に対して線対称に配置されている点を除いて同様である。そのため、以下の説明においては、代表して、駆動装置７０ａについてのみ説明する場合がある。

【0042】

駆動装置７０ａは、第２部分２２に設けられている。駆動装置７０ａは、モータ７１と、ねじシャフト７１ａと、撮像装置固定部７２と、を有する。モータ７１は、移動方向Ｄ３ａにおいて、第２部分２２の上面の投射装置３０側の端部に固定されている。モータ７１の出力軸は、モータ本体から移動方向Ｄ３ａにおける投射装置３０から離れる向きに延びている。モータ７１の出力軸には、ねじシャフト７１ａがカップリングによって取り付けられている。ねじシャフト７１ａは、移動方向Ｄ３ａに沿って、ほぼ撮像装置固定部７２の一端から他端まで延びている。図示は省略するが、ねじシャフト７１ａの外周面には、雄ネジ部が設けられている。

【0043】

撮像装置固定部７２は、光軸方向Ｄ２ａに延びる角柱状である。撮像装置固定部７２は、第２部分２２の上側に配置されている。撮像装置固定部７２には、撮像装置４０ａが固定されている。撮像装置固定部７２は、ねじシャフト７１ａが通される孔を有する。この孔の内周面には、ねじシャフト７１ａの外周面の雄ネジ部と噛み合わされる雌ネジ部が設けられている。これにより、モータ７１の出力軸の回転に伴って、ねじシャフト７１ａが回転すると、撮像装置固定部７２が移動方向Ｄ３ａに沿って移動する。撮像装置固定部７２が移動することで、撮像装置固定部７２に固定された撮像装置４０ａも移動する。このようにして、駆動装置７０ａは、撮像装置４０ａを移動方向Ｄ３ａに移動させる。

【0044】

駆動装置７０ａ，７０ｂは、使用者の入力等に応じて、撮像装置４０ａ，４０ｂの位置を移動させる。駆動装置７０ａと駆動装置７０ｂとは、連動している。そのため、例えば、駆動装置７０ａが撮像装置４０ａを第３撮像位置Ｐ３から第１撮像位置Ｐ１に移動させると同時に、駆動装置７０ｂは、撮像装置４０ｂを第３撮像位置Ｐ３から第１撮像位置Ｐ１に移動させる。なお、駆動装置７０ａ，７０ｂは、例えば、センサ等によって対象物の大きさを検出して、対象物の大きさに合わせて自動で撮像装置４０ａ，４０ｂの位置を移動させる構成であってもよい。

【0045】

コンバージョンレンズユニット８０は、筐体１０ａに支持されている。コンバージョンレンズユニット８０は、第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２と、基部８１と、レンズ支持部８２と、駆動部９０と、を有する。

【0046】

第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を変更するレンズである。本実施形態において第３コンバージョンレンズ５３は、投射装置３０の焦点距離を第３コンバージョンレンズ５３と同様に変更する。すなわち、第１コンバージョンレンズ５１は、投射装置３０の焦点距離を長くする。第１コンバージョンレンズ５１は、例えば、テレコンバージョンレンズである。

【0047】

第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を第１コンバージョンレンズ５１が変更する焦点距離と異なる焦点距離に変更する。本実施形態において第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を第４コンバージョンレンズ５４と同様に変更する。すなわち、第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を短くする。第２コンバージョンレンズ５２は、例えば、ワイドコンバージョンレンズである。

【0048】

ここで、本明細書において、「投射装置の焦点距離を第３コンバージョンレンズと同様に変更するレンズ」とは、焦点距離を変更する向きが第３コンバージョンレンズと同様であればよく、焦点距離を変更する度合いについては同じであってもよいし、異なっていてもよい。具体的には、第３コンバージョンレンズが本実施形態のように撮像装置の焦点距離を長くするレンズである場合、「投射装置の焦点距離を第３コンバージョンレンズと同様に変更するレンズ」とは、投射装置の焦点距離を長くするレンズであればよく、焦点距離を長くする度合いについては、第３コンバージョンレンズと同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、これは、第３コンバージョンレンズを第４コンバージョンレンズに置き換えても同様である。

【0049】

本実施形態においては、第３コンバージョンレンズ５３と第１コンバージョンレンズ５１とは、例えば、同一のレンズであり、焦点距離を長くする度合いも同じである。本実施形態においては、第４コンバージョンレンズ５４と第２コンバージョンレンズ５２とは、例えば、同一のレンズであり、焦点距離を短くする度合いも同じである。

【0050】

基部８１は、上下方向Ｚに延びる矩形板状である。基部８１の板面は、投射方向Ｘと直交する。基部８１は、幅方向Ｙに並ぶ一対の支持部材２０同士の間において、筐体１０ａに固定されている。図示は省略するが、基部８１は、基部８１を投射方向Ｘに貫通する孔を有する。この孔には、第１光学系３１の前側の端部が嵌め合わされている。

【0051】

レンズ支持部８２は、上下方向Ｚに延びる矩形板状である。レンズ支持部８２の板面は、投射方向Ｘと直交する。レンズ支持部８２は、レンズ支持部８２を投射方向Ｘに貫通する貫通孔８２ａを有する。貫通孔８２ａの形状は、円形状である。

【0052】

レンズ支持部８２は、第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を支持する。より詳細には、第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２は、レンズ支持部８２を投射方向Ｘに貫通する２つの孔にそれぞれ嵌め合わされて、レンズ支持部８２に固定されている。第１コンバージョンレンズ５１と貫通孔８２ａと第２コンバージョンレンズ５２とは、上下方向Ｚに沿って上側から下側に向かって、この順に配置されている。

【0053】

レンズ支持部８２は、基部８１の前側に配置されている。レンズ支持部８２の上端は、基部８１の上端よりも下側に位置する。レンズ支持部８２は、上下方向Ｚに移動可能に基部８１に支持されている。より詳細には、レンズ支持部８２は、第１位置ＰＰ１と、第２位置ＰＰ２と、第３位置ＰＰ３と、の間で筐体１０ａに対して相対的に移動可能に基部８１に支持されている。図１および図４では、レンズ支持部８２が第２位置ＰＰ２にある場合を示している。図２では、レンズ支持部８２が第３位置ＰＰ３にある場合を示している。図３では、レンズ支持部８２が第１位置ＰＰ１にある場合を示している。なお、本実施形態において、上下方向Ｚは、第２方向に相当する。

【0054】

図３に示すように、第１位置ＰＰ１は、投射装置３０が第１コンバージョンレンズ５１を介して対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な位置である。第１コンバージョンレンズ５１は、レンズ支持部８２が第１位置ＰＰ１にある場合に投射方向Ｘにおいて第１光学系３１（投射レンズ）の前側に対向して配置される。

【0055】

図１および図４に示すように、第２位置ＰＰ２は、投射装置３０が第２コンバージョンレンズ５２を介して対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な位置である。第２コンバージョンレンズ５２は、レンズ支持部８２が第２位置ＰＰ２にある場合に投射方向Ｘにおいて第１光学系３１（投射レンズ）の前側に対向して配置される。

【0056】

図２に示すように、第３位置ＰＰ３は、投射装置３０が第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を介さずに対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な位置である。本実施形態において第３位置ＰＰ３は、投射装置３０が直接的に対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な位置である。投射装置３０が直接的に対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な位置とは、投射装置３０の光軸Ｊ１が貫通孔８２ａを通る位置、すなわち投射装置３０から射出される光が貫通孔８２ａを通過して対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに投射される位置である。すなわち、貫通孔８２ａは、レンズ支持部８２が第３位置ＰＰ３にある場合に投射方向Ｘにおいて第１光学系３１（投射レンズ）の前側に対向して配置される。

【0057】

図１に示す駆動部９０は、レンズ支持部８２を上下方向Ｚに移動させる。駆動部９０は、基部８１に設けられている。駆動部９０は、モータ９１と、ねじシャフト９１ａと、固定部９２と、を有する。モータ９１は、基部８１の前面の上端部に固定されている。ねじシャフト９１ａは、上下方向Ｚに延びている。図示は省略するが、ねじシャフト９１ａの外周面には、雄ネジ部が設けられている。ねじシャフト９１ａの上端は、モータ９１の出力軸に接続されている。ねじシャフト９１ａは、モータ９１によって軸周りに回転させられる。

【0058】

固定部９２は、レンズ支持部８２の前面に固定されている。固定部９２は、ねじシャフト９１ａが通される孔を有する。この孔の内周面には、ねじシャフト９１ａの外周面の雄ネジ部と噛み合わされる雌ネジ部が設けられている。これにより、モータ９１の出力軸の回転に伴って、ねじシャフト９１ａが回転すると、固定部９２が上下方向Ｚに沿って移動する。固定部９２が移動することで、レンズ支持部８２も移動する。このようにして、駆動部９０は、レンズ支持部８２を上下方向Ｚに移動させる。

【0059】

駆動部９０によってレンズ支持部８２が移動させられることで、コンバージョンレンズユニット８０は、複数の状態に切換可能である。本実施形態においてコンバージョンレンズユニット８０は、第１状態Ｓ１と、第２状態Ｓ２と、第３状態Ｓ３と、に切換可能である。第１状態Ｓ１は、レンズ支持部８２が第１位置ＰＰ１にある場合のコンバージョンレンズユニット８０の状態であり、投射装置３０が第１コンバージョンレンズ５１を介して対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な状態である。すなわち、第１位置ＰＰ１は、コンバージョンレンズユニット８０が第１状態Ｓ１となる位置である。コンバージョンレンズユニット８０が第１状態Ｓ１となることで、第１コンバージョンレンズ５１が投射装置３０に装着され、投射装置３０の焦点距離が長くなり、かつ、投射装置３０の画角θ２は狭くなる。

【0060】

第２状態Ｓ２は、レンズ支持部８２が第２位置ＰＰ２にある場合のコンバージョンレンズユニット８０の状態であり、投射装置３０が第２コンバージョンレンズ５２を介して対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な状態である。すなわち、第２位置ＰＰ２は、コンバージョンレンズユニット８０が第２状態Ｓ２となる位置である。コンバージョンレンズユニット８０が第２状態Ｓ２となることで、第２コンバージョンレンズ５２が投射装置３０に装着され、投射装置３０の焦点距離が短くなり、かつ、投射装置３０の画角θ２が広くなる。

【0061】

第３状態Ｓ３は、レンズ支持部８２が第３位置ＰＰ３にある場合のコンバージョンレンズユニット８０の状態であり、投射装置３０が第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を介さずに対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な状態である。すなわち、第３位置ＰＰ３は、コンバージョンレンズユニット８０が第３状態Ｓ３となる位置である。第３状態Ｓ３においては、投射装置３０の焦点距離および画角θ２は、投射装置３０が有する第１光学系３１の第１焦点距離および画角となる。

【0062】

以上のように、本実施形態においては、レンズ支持部８２が駆動部９０によって上下方向Ｚに移動させられることで、コンバージョンレンズユニット８０の状態が第１状態Ｓ１から第３状態Ｓ３のいずれかの状態に切り換わる。

【0063】

図３に示すように、コンバージョンレンズユニット８０は、撮像装置４０が第１撮像位置Ｐ１に位置するときに、レンズ支持部８２が第１位置ＰＰ１となり、第１状態Ｓ１となる。図４に示すように、コンバージョンレンズユニット８０は、撮像装置４０が第２撮像位置Ｐ２に位置するときに、レンズ支持部８２が第２位置ＰＰ２となり、第２状態Ｓ２となる。図２に示すように、コンバージョンレンズユニット８０は、撮像装置４０が第３撮像位置Ｐ３に位置するときに、レンズ支持部８２が第３位置ＰＰ３となり、第３状態Ｓ３となる。

【0064】

このように、撮像装置４０の位置の変化に合わせて、レンズ支持部８２を移動させてコンバージョンレンズユニット８０の状態を変化させることで、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４による撮像装置４０の焦点距離および画角θ１の変更に合わせて投射装置３０の焦点距離および画角θ２を変更することができる。これにより、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに対して、適切に焦点を合わせて光を投射することができる。したがって、三次元形状測定装置１０による形状の測定精度を向上することができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、コンバージョンレンズユニット８０が第１コンバージョンレンズ５１と第２コンバージョンレンズ５２とを有しており、かつ、コンバージョンレンズユニット８０の状態を第１状態Ｓ１と第２状態Ｓ２とに切り換えることで、投射装置３０に対して装着されるコンバージョンレンズを容易に切り換えることができる。そのため、手動で投射装置３０に装着されるコンバージョンレンズを交換する場合に比べて、投射装置３０の焦点距離を容易に変更することができる。また、コンバージョンレンズユニット８０の状態の切り換えは、第１コンバージョンレンズ５１の位置と第２コンバージョンレンズ５２の位置とを変化させればよいため、オートフォーカス機能を搭載する場合に比べて、三次元形状測定装置１０の構造を簡単化できる。これにより、三次元形状測定装置１０の製造コストを低減できる。以上により、本実施形態によれば、簡単な構造で、かつ、容易に投射装置３０の焦点距離を変更できる三次元形状測定装置１０が得られる。

【0066】

また、本実施形態によれば、コンバージョンレンズユニット８０は、第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を介さずに対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに光を投射可能な第３状態Ｓ３に切換可能である。そのため、投射装置３０にコンバージョンレンズを装着せずに、投射装置３０が直接的に光を対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに投射することが可能である。

【0067】

また、本実施形態によれば、第１コンバージョンレンズ５１および第２コンバージョンレンズ５２を支持するレンズ支持部８２を移動させることで、コンバージョンレンズユニット８０の状態を切り換えることができる。そのため、コンバージョンレンズユニット８０の状態の切り換えを行う構造をより簡単化できる。また、レンズ支持部８２には第３位置ＰＰ３にある場合に第１光学系３１の前側に対向して配置される貫通孔８２ａが設けられている。そのため、レンズ支持部８２を第３位置ＰＰ３に移動させてコンバージョンレンズユニット８０を第３状態Ｓ３とすることで、投射装置３０から投射される光を、貫通孔８２ａを介して直接的に対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂに投射することができる。

【0068】

また、本実施形態によれば、レンズ支持部８２は、投射方向Ｘと直交する上下方向Ｚに移動することで、第１位置ＰＰ１と第２位置ＰＰ２と第３位置ＰＰ３との間を移動可能である。そのため、レンズ支持部８２を直線的に移動させることによって、コンバージョンレンズユニット８０の状態を切り換えることができる。これにより、コンバージョンレンズユニット８０の構造をより簡単化しやすい。

【0069】

また、本実施形態によれば、第２方向に相当する上下方向Ｚは、第１方向に相当する幅方向Ｙと直交する方向である。そのため、コンバージョンレンズユニット８０の幅方向Ｙの寸法を小さくしやすい。これにより、投射装置３０を幅方向Ｙに挟む一対の撮像装置４０ａ，４０ｂの間にコンバージョンレンズユニット８０を配置しても、三次元形状測定装置１０が幅方向Ｙに大型化することを抑制できる。また、一対の撮像装置４０ａ，４０ｂの幅方向Ｙの間隔を好適にしやすい。

【0070】

また、本実施形態によれば、第１コンバージョンレンズ５１は、投射装置３０の焦点距離を長くするレンズである。第２コンバージョンレンズ５２は、投射装置３０の焦点距離を短くするレンズである。したがって、コンバージョンレンズユニット８０の状態を第１状態Ｓ１と第２状態Ｓ２とに切り換えることで、投射装置３０の焦点距離を長くすることも短くすることもできる。これにより、撮像装置４０の位置に応じて適切に投射装置３０の焦点距離を変更しやすい。

【0071】

本実施形態では、コンバージョンレンズユニット８０の駆動部９０は、例えば、駆動装置７０ａ，７０ｂと連動する。これにより、駆動装置７０ａ，７０ｂによって撮像装置４０ａ，４０ｂの位置が変化させられると共に、自動的に駆動部９０によってコンバージョンレンズユニット８０の状態が切り換えられる。

【0072】

図１に示すように、光照射装置６０は、各駆動装置７０ａ，７０ｂの撮像装置固定部７２にそれぞれ固定されている。これにより、光照射装置６０は、筐体１０ａに撮像装置４０ａ，４０ｂと共に移動可能に支持されている。光照射装置６０は、撮像装置固定部７２の光軸方向Ｄ２ａ，Ｄ２ｂの前端から前側に延びている。光照射装置６０は、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの設置位置を示す光を照射する。本実施形態において光照射装置６０は、例えば、レーザーポインタである。図２から図４に示すように、本実施形態において各光照射装置６０から射出される光の光軸は、平面視において、撮像装置４０ａ，４０ｂの光軸Ｊ２ａ，Ｊ２ｂとそれぞれ一致する。

【0073】

一方の光照射装置６０から射出される光と他方の光照射装置６０から射出される光とは、一点で交わる。撮像装置４０ａ，４０ｂが移動することで各光照射装置６０も移動するため、２つの光照射装置６０から射出された光の交点は、撮像装置４０ａ，４０ｂの位置に応じて変化する。２つの光照射装置６０から射出された光の交点は、平面視において、光軸Ｊ２ａと光軸Ｊ２ｂとの交点と一致する。本実施形態では、２つの光照射装置６０から射出された光の交点が、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの設置位置を示している。

【0074】

すなわち、図２においては、２つの光照射装置６０から射出された光が交わる交点ＡＰ３に、対象物Ｏｍの後端における幅方向Ｙの中心を合わせて対象物Ｏｍを配置することで、対象物Ｏｍの形状を測定する適切な位置に対象物Ｏｍを配置することができる。図３においては、２つの光照射装置６０から射出された光が交わる交点ＡＰ１に、対象物Ｏｓの後端における幅方向Ｙの中心を合わせて対象物Ｏｓを配置することで、対象物Ｏｓの形状を測定する適切な位置に対象物Ｏｓを配置することができる。図４においては、２つの光照射装置６０から射出された光が交わる交点ＡＰ２に、対象物Ｏｂの後端における幅方向Ｙの中心を合わせて対象物Ｏｂを配置することで、対象物Ｏｂの形状を測定する適切な位置に対象物Ｏｂを配置することができる。

【0075】

以上のように、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂの設置位置を示す光を照射する光照射装置６０が設けられているため、使用者は、対象物Ｏｓ，Ｏｍ，Ｏｂを容易に適切な位置に設置することができる。また、本実施形態において光照射装置６０は、撮像装置４０の位置が変化するのに伴って、自動的に適切な設置位置を示す交点を作る位置に移動する。そのため、光照射装置６０を移動させる駆動装置を別途設ける必要がなく、光照射装置６０の移動を制御する必要もない。したがって、三次元形状測定装置１０の部品点数が多くなることを抑制でき、かつ、三次元形状測定装置１０の構造が複雑化することをより抑制できる。

【0076】

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。以下の説明において上記説明と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

【0077】

上述した実施形態において、レンズ支持部は、投射方向Ｘと直交する幅方向Ｙに移動する構成であってもよい。この構成においてレンズ支持部は、幅方向Ｙに延びており、第１コンバージョンレンズおよび第２コンバージョンレンズは、幅方向Ｙに沿ってレンズ支持部に固定される。この構成によれば、コンバージョンレンズユニットを上下方向Ｚに小型化できる。なお、この構成において幅方向Ｙは、第２方向に相当し、第１方向と平行な方向である。

【0078】

＜第２実施形態＞
図５に示すように、本実施形態の三次元形状測定装置１１０においてコンバージョンレンズユニット１８０のレンズ支持部１８２は、回転軸Ｒを中心とする円板状である。回転軸Ｒは、投射方向Ｘと平行な軸である。レンズ支持部１８２は、基部１８１に対して、回転軸Ｒ周りに回転可能に取り付けられている。図示は省略するが、コンバージョンレンズユニット１８０は、駆動部としてレンズ支持部１８２を回転軸Ｒ周りに回転させるモータを有する。

【0079】

レンズ支持部１８２の前面には、第１コンバージョンレンズ１５１と第２コンバージョンレンズ１５２とが、回転軸Ｒの周方向に沿って並んで固定されている。図示は省略するが、レンズ支持部１８２における第１コンバージョンレンズ１５１と第２コンバージョンレンズ１５２とが固定された部位には、それぞれレンズ支持部１８２を投射方向Ｘに貫通する孔が設けられている。

【0080】

図６に示すように、レンズ支持部１８２は、レンズ支持部１８２を投射方向Ｘに貫通する貫通孔１８２ａを有する。第１コンバージョンレンズ１５１と第２コンバージョンレンズ１５２と貫通孔１８２ａとは、回転軸Ｒの周方向に沿って、一周に亘って等間隔に配置されている。

【0081】

本実施形態では、レンズ支持部１８２は、回転軸Ｒ周りに回転することで、第１位置ＰＰ１と第２位置ＰＰ２と第３位置ＰＰ３との間を移動可能である。すなわち、レンズ支持部１８２を回転させることで、第１光学系３１の前側に対向するコンバージョンレンズユニット１８０の部分を、第１コンバージョンレンズ１５１と第２コンバージョンレンズ１５２と貫通孔１８２ａとの間で切り換えることができる。これにより、コンバージョンレンズユニット１８０の状態を第１状態Ｓ１と第２状態Ｓ２と第３状態Ｓ３とに切り換えることができる。図５においては、レンズ支持部１８２が第２位置ＰＰ２にあり、コンバージョンレンズユニット１８０が第２状態Ｓ２である場合を示している。図６においては、レンズ支持部１８２が第３位置ＰＰ３にあり、コンバージョンレンズユニット１８０が第３状態Ｓ３である場合を示している。

【0082】

本実施形態によれば、レンズ支持部１８２を回転軸Ｒ周りに回転させるため、直線的に移動させる場合に比べて、レンズ支持部１８２の寸法が一方向に大きくなることを抑制できる。そのため、コンバージョンレンズユニット１８０を上下方向Ｚおよび幅方向Ｙの両方に小型化しやすい。

【0083】

＜第３実施形態＞
図７に示すように、本実施形態の三次元形状測定装置２１０においてコンバージョンレンズユニット２８０は、基部２８１と、第１ガイド部２８３ａと、第２ガイド部２８３ｂと、第１レンズ支持部２８２ａと、第２レンズ支持部２８２ｂと、を有する。基部２８１は、前側から視てＴ字形状の板状である。基部２８１は、基部本体２８１ａと、腕部２８１ｂ，２８１ｃと、を有する。

【0084】

基部本体２８１ａは、一対の支持部材２０同士の幅方向Ｙの間に配置されている。腕部２８１ｂは、基部本体２８１ａの上端部から幅方向一方側（−Ｙ側）に延びている。腕部２８１ｂは、第１光学系３１よりも幅方向一方側に位置し、一方の支持部材２０の上側に配置されている。腕部２８１ｃは、基部本体２８１ａの上端部から幅方向他方側（＋Ｙ側）に延びている。腕部２８１ｃは、第１光学系３１よりも幅方向他方側に位置し、他方の支持部材２０の上側に配置されている。なお、本実施形態において、幅方向一方側は、第１方向の一方側に相当し、幅方向他方側は、第１方向の他方側に相当する。

【0085】

第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂは、ガイドレールである。第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂは、基部２８１の前面に固定されている。より詳細には、第１ガイド部２８３ａは、腕部２８１ｂから基部本体２８１ａまで延びている。これにより、第１ガイド部２８３ａは、第１光学系３１よりも幅方向一方側（−Ｙ側）の位置から第１光学系３１に向かって延びている。本実施形態において第１ガイド部２８３ａは、上方に対して幅方向他方側（＋Ｙ側）に斜めに傾いた向きに凸となる円弧状に延びている。

【0086】

第２ガイド部２８３ｂは、腕部２８１ｃから基部本体２８１ａまで延びている。これにより、第２ガイド部２８３ｂは、第１光学系３１よりも幅方向他方側（＋Ｙ側）の位置から第１光学系３１に向かって延びている。本実施形態において第２ガイド部２８３ｂは、上方に対して幅方向一方側（−Ｙ側）に斜めに傾いた向きに凸となる円弧状に延びている。

【0087】

第１レンズ支持部２８２ａは、第１コンバージョンレンズ２５１を支持し、第１ガイド部２８３ａに移動可能に取り付けられている。第１レンズ支持部２８２ａは、第１ガイド部２８３ａの延びる方向に沿って、第１コンバージョンレンズ２５１が投射方向Ｘにおいて第１光学系３１の前側に対向して配置される第４位置と、第４位置よりも幅方向一方側（−Ｙ側）の第５位置と、の間で筐体１０ａに対して相対的に移動可能である。図７では、第１レンズ支持部２８２ａが第５位置に配置される場合を示している。

【0088】

第２レンズ支持部２８２ｂは、第２コンバージョンレンズ２５２を支持し、第２ガイド部２８３ｂに移動可能に取り付けられている。第２レンズ支持部２８２ｂは、第２ガイド部２８３ｂの延びる方向に沿って、第２コンバージョンレンズ２５２が投射方向Ｘにおいて第１光学系３１の前側に対向して配置される第６位置と、第６位置よりも幅方向他方側（＋Ｙ側）の第７位置と、の間で筐体１０ａに対して相対的に移動可能である。図７では、第２レンズ支持部２８２ｂが第６位置に配置される場合を示している。

【0089】

図７のように、第１レンズ支持部２８２ａが第５位置にあり、かつ、第２レンズ支持部２８２ｂが第６位置にある場合に、コンバージョンレンズユニット２８０が第２状態Ｓ２となる。これにより、投射装置３０に第２コンバージョンレンズ２５２が装着される。第２レンズ支持部２８２ｂが、図７の位置から第２ガイド部２８３ｂに沿って幅方向他方側（＋Ｙ側）に移動して第７位置となると、第１コンバージョンレンズ２５１および第２コンバージョンレンズ２５２の両方が投射装置３０に装着されない状態となり、コンバージョンレンズユニット２８０は、第３状態Ｓ３となる。すなわち、第１レンズ支持部２８２ａが第５位置にあり、かつ、第２レンズ支持部２８２ｂが第７位置にある場合に、コンバージョンレンズユニット２８０が第３状態Ｓ３となる。

【0090】

一方、第２レンズ支持部２８２ｂが図７の位置から第７位置に移動し、かつ、第１レンズ支持部２８２ａが図７の位置から第１ガイド部２８３ａに沿って幅方向他方側（＋Ｙ側）に移動して第４位置となると、第１コンバージョンレンズ２５１が投射装置３０に装着され、コンバージョンレンズユニット２８０は、第１状態Ｓ１となる。すなわち、第１レンズ支持部２８２ａが第４位置にあり、かつ、第２レンズ支持部２８２ｂが第７位置にある場合に、コンバージョンレンズユニット２８０が第１状態Ｓ１となる。

【0091】

以上のように、本実施形態によれば、第１レンズ支持部２８２ａと第２レンズ支持部２８２ｂとをそれぞれ移動させて位置を変更することで、コンバージョンレンズユニット２８０の状態を切り換えることができる。また、本実施形態によれば、第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂが円弧状に延びている。そのため、例えば第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂが直線状に延びる場合に比べて、第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂを上下方向Ｚに小型化しやすい。これにより、三次元形状測定装置２１０を上下方向Ｚに小型化しやすい。なお、第１ガイド部２８３ａおよび第２ガイド部２８３ｂは、直線状に延びていてもよい。

【0092】

上述の各実施形態において、コンバージョンレンズユニットは、第１状態Ｓ１と第２状態Ｓ２とのみに切換可能であってもよい。この場合、撮像装置４０は、第３コンバージョンレンズ５３あるいは第４コンバージョンレンズ５４を介してのみ対象物を撮像可能な構成であってもよい。すなわち、撮像装置４０の位置は、第１撮像位置Ｐ１と第２撮像位置Ｐ２との間のみで切り換え可能であってもよい。また、コンバージョンレンズユニットは、４つ以上の状態に切換可能であってもよい。コンバージョンレンズユニットは、投射装置３０の焦点距離を変更するコンバージョンレンズを３つ以上有してもよい。この場合、撮像装置４０の焦点距離を変更するコンバージョンレンズも３つ以上設けられていてもよい。

【0093】

また、第１コンバージョンレンズと第２コンバージョンレンズとは、共に焦点距離を長くするレンズであってもよいし、共に焦点距離を短くするレンズであってもよい。この場合、第１コンバージョンレンズと第２コンバージョンレンズとは、焦点距離を変更させる度合いが、互いに異なる。また、第３コンバージョンレンズと第４コンバージョンレンズとは、共に焦点距離を長くするレンズであってもよいし、共に焦点距離を短くするレンズであってもよい。この場合、第３コンバージョンレンズと第４コンバージョンレンズとは、焦点距離を変更させる度合いが、互いに異なる。また、第１コンバージョンレンズ、第２コンバージョンレンズ、第３コンバージョンレンズおよび第４コンバージョンレンズは、クローズアップレンズであってもよい。

【0094】

また、第３コンバージョンレンズ５３および第４コンバージョンレンズ５４は、設けられなくてもよい。この場合、例えば、撮像装置４０の焦点距離は、オートフォーカス機能によって調整可能な構成であってもよい。また、撮像装置４０には、コンバージョンレンズを手動で装着する構成であってもよい。また、撮像装置４０ａと撮像装置４０ｂとは、平面視において投射装置３０の光軸Ｊ１に対して非線対称に配置されてもよい。

【0095】

上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0096】

１０，１１０，２１０…三次元形状測定装置、１０ａ…筐体、８２ａ，１８２ａ…貫通孔、３０…投射装置、３１…第１光学系、４０，４０ａ，４０ｂ…撮像装置、５１，１５１，２５１…第１コンバージョンレンズ、５２，１５２，２５２…第２コンバージョンレンズ、８０，１８０，２８０…コンバージョンレンズユニット、８２，１８２…レンズ支持部、２８２ａ…第１レンズ支持部、２８２ｂ…第２レンズ支持部、２８３ａ…第１ガイド部、２８３ｂ…第２ガイド部、Ｏｂ，Ｏｍ，Ｏｓ…対象物、ＰＰ１…第１位置、ＰＰ２…第２位置、ＰＰ３…第３位置、Ｓ１…第１状態、Ｓ２…第２状態、Ｓ３…第３状態、Ｘ…投射方向、Ｙ…幅方向（第１方向）、Ｚ…上下方向（第２方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】