特許 6043389 光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6043389

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/08 20060101AFI20161206BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20161206BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20161206BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20161206BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/08 E

   F21V7/00 590

   F21S2/00 355

   F21V23/00 110

   G01B11/00 H

【請求項の数】18

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-59130(P2015-59130)

(22)【出願日】2015年3月23日

(65)【公開番号】特開2016-114924(P2016-114924A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2015年3月23日

(31)【優先権主張番号】14/570,224

(32)【優先日】2014年12月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509069560

【氏名又は名称】テスト リサーチ， インク．

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】ユ リャンピン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ヨンフェン

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２２６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２５６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７７７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９４２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０１８３０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１６０４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０９６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／０８，２１／００

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｆ２１Ｓ ２／００，２３／００

Ｆ２１Ｖ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの光学装置を具備する光学系において、
前記光学装置は、
第１のビームを提供するための第１の光源と、第２のビームを提供するための第２の光源と、アレイ配列された、第１の傾斜角と第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、を備え、
前記第１のビームと前記第２のビームが、異なる方向から前記動的スイッチに入射し、前記リフレクターが第１の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、前記第１のビームを目標位置に反射し、前記リフレクターが第２の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、前記第２のビームを目標位置に反射し、
前記光学装置は、
前記動的スイッチにより反射された前記第１のビームと前記第２のビームを異なる光路に沿ってそれぞれ前記目標位置までガイドするための光学モジュールを更に備える光学系。

【請求項2】

前記第１のビームの前記動的スイッチから前記目標位置までの光路と、前記第２のビームの前記動的スイッチから前記目標位置まで光路とは、同じである請求項１に記載の光学系。

【請求項3】

前記光学装置は、
前記第１の光源からの前記第１のビームを前記動的スイッチに反射するための第１の反射素子と、
前記第２の光源からの前記第２のビームを前記動的スイッチに反射するための第２の反射素子と、
を更に備える請求項２に記載の光学系。

【請求項4】

前記光学装置は、
前記第１の光源からの前記第１のビームを前記動的スイッチまでガイドし、前記第２の光源からの前記第２のビームを前記動的スイッチまでガイドし、前記動的スイッチにより反射された前記第１のビームと前記第２のビームを前記目標位置までガイドするためのプリズム群を更に備える請求項２に記載の光学系。

【請求項5】

前記光学装置は、
第３のビームを提供するための第３の光源と、
第４のビームを提供するための第４の光源と、
を更に備え、
前記第３のビームと前記第４のビームが異なる方向から動的スイッチに入射し、前記光学モジュールが、前記動的スイッチにより反射された前記第３のビームと前記第４のビームを異なる光路に沿ってそれぞれ前記目標位置までガイドする請求項１に記載の光学系。

【請求項6】

前記光学装置は複数であり、前記光学装置の前記第１のビームが異なる方向から前記目標位置に入射する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項7】

少なくとも１つの光学装置を具備する光学系において、
前記光学装置は、
第１の画像感知装置と、第２の画像感知装置と、アレイ配列された、第１の傾斜角と第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、を備え、
前記リフレクターが前記第１の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、目標位置における第１の画像を前記第１の画像感知装置に反射し、前記リフレクターが前記第２の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、前記目標位置における第２の画像を前記第２の画像感知装置に反射し、
前記光学装置は、
前記目標位置における前記第１の画像と前記第２の画像を異なる光路に沿ってそれぞれ前記動的スイッチまでガイドするための光学モジュールを更に備える光学系。

【請求項8】

前記第１の画像の前記目標位置から前記動的スイッチまでの光路と、前記第２の画像の前記目標位置から前記動的スイッチまでの光路とは、同じである請求項７に記載の光学系。

【請求項9】

前記光学装置は、
前記動的スイッチからの前記第１の画像を前記第１の画像感知装置に反射するための第１の反射素子と、
前記動的スイッチからの前記第２の画像を前記第２の画像感知装置に反射するための第２の反射素子と、
を更に備える請求項８に記載の光学系。

【請求項10】

前記光学装置は、
前記目標位置からの前記第１の画像と前記第２の画像を前記動的スイッチまでガイドし、前記動的スイッチからの前記第１の画像を前記第１の画像感知装置までガイドし、また前記動的スイッチからの前記第２の画像を前記第２の画像感知装置までガイドするためのプリズム群を更に備える請求項８に記載の光学系。

【請求項11】

前記光学装置は、
第３の画像感知装置と、
第４の画像感知装置と、
を更に備え、
前記光学モジュールは、更に前記目標位置における第３の画像と第４の画像を異なる光路に沿ってそれぞれ前記動的スイッチまでガイドし、前記動的スイッチは、更に前記第３の画像及び前記第４の画像をそれぞれ前記第３の画像感知装置と前記第４の画像感知装置に反射する請求項７に記載の光学系。

【請求項12】

前記光学装置は複数であり、前記光学装置の前記動的スイッチが異なる角度からそれぞれ前記目標位置における前記第１の画像を反射する請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項13】

少なくとも１つの光学装置を具備する光学系において、
第１のビームを提供するための第１の光源と、
第１の画像感知装置と、
アレイ配列された、第１の傾斜角及び第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、
を備え、
前記第１のビームが前記動的スイッチに入射し、前記リフレクターが前記第１の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、前記第１のビームを目標位置に反射し、前記リフレクターが前記第２の傾斜角にある場合、前記動的スイッチは、前記目標位置における第１の画像を前記第１の画像感知装置に反射し、
前記光学装置は、
前記動的スイッチにより反射された前記第１のビームを前記目標位置までガイドし、前記目標位置における前記第１の画像を異なる光路に沿って前記動的スイッチまでガイドするための光学モジュールを更に備える光学系。

【請求項14】

前記第１のビームの前記動的スイッチから前記目標位置までの光路と、前記第１の画像の前記目標位置から前記動的スイッチまでの光路とは、同じである請求項１３に記載の光学系。

【請求項15】

前記光学装置は、
前記第１の光源からの前記第１のビームを前記動的スイッチに反射するための第１の反射素子と、
前記動的スイッチからの前記第１の画像を前記第１の画像感知装置に反射するための第２の反射素子と、
を更に備える請求項１４に記載の光学系。

【請求項16】

前記光学装置は、
前記第１の光源からの前記第１のビームを前記動的スイッチまでガイドし、前記動的スイッチからの前記第１のビームを前記目標位置までガイドし、前記目標位置からの前記第１の画像を前記動的スイッチまでガイドし、また前記動的スイッチからの前記第１の画像を前記第１の画像感知装置までガイドするためのプリズム群を更に備える請求項１４に記載の光学系。

【請求項17】

前記光学装置は、
第２のビームを提供するための第２の光源と、
第２の画像感知装置と、
を更に備え、
前記光学モジュールは、更に前記動的スイッチにより反射された前記第２のビームを前記目標位置までガイドし、前記目標位置における第２の画像を別の光路に沿って前記動的スイッチまでガイドする請求項１３に記載の光学系。

【請求項18】

前記光学装置は複数であり、前記光学装置の前記第１のビームが、異なる方向から前記目標位置に入射する請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

立体表面を測定する場合、プロジェクターによって、立体的な被測定物を照射するビームを提供することができる。照射される被測定物の表面の画像がカメラに取られることで、前記表面の情報が得られる。被測定物のより多くの情報を得るために、複数の光源又は異なる投影方向を有するビームは、測定システムに適用され、また、複数のカメラも必要である。しかしながら、複数のプロジェクターと複数のカメラは、高コストと複雑な設置方式を意味する。

【発明の概要】

【0003】

本発明の一態様は、第１のビームを提供するための第１の光源と、第２のビームを提供するための第２の光源と、アレイ配列された、第１の傾斜角と第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、を備え、第１のビームと第２のビームが、異なる方向から動的スイッチに入射し、リフレクターが第１の傾斜角にある場合、動的スイッチは、第１のビームを目標位置に反射し、リフレクターが第２の傾斜角にある場合、動的スイッチは、第２のビームを目標位置に反射する少なくとも１つの光学装置を具備する光学系を提供する。

【0004】

一つ又は複数の実施形態において、第１のビームの動的スイッチから目標位置までの光路と、第２のビームの動的スイッチから目標位置まで光路とは、同じである。

【0005】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第１の光源からの第１のビームを動的スイッチに反射するための第１の反射素子と、第２の光源からの第２のビームを動的スイッチに反射するための第２の反射素子と、を更に備える。

【0006】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第１の光源からの第１のビームを動的スイッチまでガイドし、第２の光源からの第２のビームを動的スイッチまでガイドし、また動的スイッチにより反射された第１のビームと第２のビームを目標位置までガイドするためのプリズム群を更に備える。

【0007】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、動的スイッチにより反射された第１のビームと第２のビームを異なる光路に沿ってそれぞれ目標位置までガイドするための光学モジュールを更に備える。

【0008】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第３のビームを提供するための第３の光源と、第４のビームを提供するための第４の光源と、を更に備え、第３のビームと第４のビームが異なる方向から動的スイッチに入射し、光学モジュールが、動的スイッチにより反射された第３のビームと第４のビームを異なる光路に沿ってそれぞれ目標位置までガイドする。

【0009】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は複数であり、光学装置の第１のビームが異なる方向から目標位置に入射する。

【0010】

本発明の別の態様は、第１の画像感知装置と、第２の画像感知装置と、アレイ配列された、第１の傾斜角と第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、を備え、リフレクターが第１の傾斜角にある場合、動的スイッチは目標位置における第１の画像を第１の画像感知装置に反射し、リフレクターが第２の傾斜角にある場合、動的スイッチは目標位置における第２の画像を第２の画像感知装置に反射する少なくとも１つの光学装置を具備する光学系を提供する。

【0011】

一つ又は複数の実施形態において、第１の画像の目標位置から動的スイッチまでの光路と、第２の画像の目標位置から動的スイッチまでの光路とは、同じである。

【0012】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、動的スイッチからの第１の画像を第１の画像感知装置に反射するための第１の反射素子と、動的スイッチからの第２の画像を第２の画像感知装置に反射するための第２の反射素子と、を更に備える。

【0013】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、目標位置からの第１の画像と第２の画像を動的スイッチまでガイドし、また動的スイッチからの第１の画像を第１の画像感知装置までガイドし、また動的スイッチからの第２の画像を第２の画像感知装置までガイドするためのプリズム群を更に備える。

【0014】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、目標位置における第１の画像と第２の画像を異なる光路に沿ってそれぞれ動的スイッチまでガイドするための光学モジュールを更に備える。

【0015】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第３の画像感知装置と、第４の画像感知装置と、を更に備え、光学モジュールが、更に目標位置における第３の画像と第４の画像を異なる光路に沿ってそれぞれ動的スイッチまでガイドし、また動的スイッチが更に第３の画像と第４の画像をそれぞれ第３の画像感知装置及び第４の画像感知装置に反射する。

【0016】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は複数であり、光学装置の動的スイッチが異なる角度からそれぞれ目標位置における第１の画像を反射する。

【0017】

本発明のまた別の態様は、第１のビームを提供するための第１の光源と、第１の画像感知装置と、アレイ配列された、第１の傾斜角及び第２の傾斜角を有する複数のリフレクターを含む動的スイッチと、を備え、第１のビームが動的スイッチに入射してリフレクターが第１の傾斜角にある場合、動的スイッチは、第１のビームを目標位置に反射し、リフレクターが第２の傾斜角にある場合、動的スイッチは目標位置における第１の画像を第１の画像感知装置に反射する少なくとも１つの光学装置を具備する光学系を提供する。

【0018】

一つ又は複数の実施形態において、第１のビームの動的スイッチから目標位置までの光路と、第１の画像の目標位置から動的スイッチまでの光路とは、同じである。

【0019】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第１の光源からの第１のビームを動的スイッチに反射するための第１の反射素子と、動的スイッチからの第１の画像を第１の画像感知装置に反射するための第２の反射素子と、を更に備える。

【0020】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第１の光源からの第１のビームを動的スイッチまでガイドし、動的スイッチからの第１のビームを目標位置までガイドし、目標位置からの第１の画像を動的スイッチまでガイドし、また動的スイッチからの第１の画像を第１の画像感知装置までガイドするためのプリズム群を更に備える。

【0021】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、動的スイッチにより反射された第１のビームを目標位置までガイドし、目標位置における第１の画像を異なる光路に沿って動的スイッチまでガイドするための光学モジュールを更に備える。

【0022】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第２のビームを提供するための第２の光源と、第２の画像感知装置と、を更に備え、光学モジュールが、更に動的スイッチにより反射された第２のビームを目標位置までガイドし、目標位置における第２の画像を別の光路に沿って動的スイッチまでガイドする。

【0023】

一つ又は複数の実施形態において、光学装置は複数であり、光学装置の第１のビームは、異なる方向から目標位置に入射する。

【0024】

上記配置によれば、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1A】本発明の第１の実施形態に係る光学系の第１のタイミングにおける様子を示す模式図である。

【図1B】図１Ａに示す光学系の第２のタイミングにおける様子を示す模式図である。

【図2】図１Ａに示す動的スイッチを示す模式図である。

【図3A】本発明の第２の実施形態に係る光学系の第１のタイミングにおける様子を示す模式図である。

【図3B】図３Ａに示す光学系の第２のタイミングにおける様子を示す模式図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図5】本発明の第４の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図6】本発明の第５の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図7】本発明の第６の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図8】本発明の第７の実施形態に係る光学系、平面及び三次元被測定物を示す模式図である。

【図9】本発明の第８の実施形態に係る光学系、平面及び三次元被測定物を示す模式図である。

【図10】本発明の第９の実施形態に係る光学系、平面及び三次元被測定物を示す模式図である。

【図11】本発明の第１０の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図12】本発明の第１１の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【図13】本発明の第１２の実施形態に係る光学系を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実際の細部を下記でまとめて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部が、本発明を制限するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必須なものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。

【0027】

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学系の第１のタイミングにおける様子を示す模式図である。図１Ｂは、図１Ａに示す光学系の第２のタイミングにおける様子を示す模式図である。図２は、図１Ａに示す動的スイッチを示す模式図である。図面に示すように、光学系は、少なくとも１つの光学装置１００を具備する。例としては、図１Ａと図１Ｂに示す光学系は、光学装置１００を具備する。光学装置１００は、第１の光源１１０と、第２の光源１２０と、動的スイッチ１３０と、を備える。第１の光源１１０は、第１のビーム１１２を提供することに用いる。第２の光源１２０は、第２のビーム１２２を提供することに用いる。動的スイッチ１３０は、アレイ配列された、第１の傾斜角θ１と第２の傾斜角θ２を有する複数のリフレクター１３２を含む。第１のビーム１１２と第２のビーム１２２は、異なる方向から動的スイッチ１３０に入射する。リフレクター１３２が第１の傾斜角θ１にある場合、動的スイッチ１３０は、第１のビーム１１２を目標位置Ｄに反射する。リフレクター１３２が第２の傾斜角θ２にある場合、動的スイッチ１３０は、第２のビーム１２２を目標位置Ｄに反射する。

【0028】

分かりやすくするために、図２において、４つのリフレクター１３２のみが示されるが、その数は、実際の要求に応じて決定されてもよい。動的スイッチ１３０は、基板１３４を更に含み、リフレクター１３２の何れも基板１３４に置かれる。複数のリフレクター１３２の何れも反射面を有し、基板１３４がリフレクター１３２と接する搭載面を有する。ここで、第１の傾斜角θ１は、搭載面の法線Ｎ１とリフレクター１３２の反射面の法線Ｎ２との夾角として定義され、第２の傾斜角θ２は、搭載面の法線Ｎ１とＮ２’との夾角として定義される。

【0029】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００は、プロジェクターであってもよく、目標位置Ｄがプロジェクターの投影面である。第１のタイミングの場合、図１Ａに示すように、第１の光源１１０がオンにされ、第２の光源１２０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２が第１の傾斜角θ１にある。従って、第１の光源１１０は、第１のビーム１１２を動的スイッチ１３０に与えてから、光路Ｐ１に沿って目標位置Ｄに反射される。第２のタイミングの場合、図１Ｂに示すように、第２の光源１２０がオンにされ、第１の光源１１０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２が第２の傾斜角θ２にある。従って、第２の光源１２０は、第２のビーム１２２を動的スイッチ１３０に与えてから、光路Ｐ２に沿って目標位置Ｄに反射される。

【0030】

このような配置により、図１Ａと図１Ｂに示す光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって、異なるビームを同一の目標位置Ｄに与えることができる。つまり、異なる光源が単一の装置に整合されて同一の出力光路を共有してもよいため、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。

【0031】

更に、動的スイッチ１３０は、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光強度又はパターンを調整するようにリフレクター１３２の傾斜角を個別に制御するデジタル・マイクロミラー・デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。光強度の調整を例として、第１のタイミングの場合、目標位置Ｄに当たる第１のビーム１１２の光強度を原強度の７０％まで削減しようとすれば、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の７０％を第１の傾斜角θ１にし、リフレクター１３２の別の３０％を第２の傾斜角θ２にしてもよい。このように、前記７０％の第１の傾斜角θ１にあるリフレクター１３２は、第１のビーム１１２の７０％を目標位置Ｄに反射し、前記別の３０％の第２の傾斜角θ２にあるリフレクター１３２は、第１のビーム１１２の３０％を別所に反射する。同様に、第２のタイミングの場合、動的スイッチ１３０は、第２の傾斜角θ２にあるリフレクター１３２の数を制御することによって第２のビーム１２２の光強度を調整することができる。要するに、動的スイッチ１３０は、実際的な状況に応じて第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光強度を調整できるため、光学装置１００には、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光強度を調整するためのフィルター素子を更に加えなくてもよい。

【0032】

また、パターンの調整を例として、第１のタイミングの場合、ストライプのパターンのビームを目標位置Ｄまで投影しようとすれば、動的スイッチ１３０は、例えば、奇数行のリフレクター１３２を第１の傾斜角θ１に変え、偶数行のリフレクター１３２を第２の傾斜角θ２に変えるように、リフレクター１３２を制御してもよいため、奇数行に当たる一部の第１のビーム１１２のみが目標位置Ｄに反射されることで、第１のビーム１１２がストライプパターンを有するビームとなるように調整される。同様に、動的スイッチ１３０は、第２のタイミングの場合、リフレクター１３２を別々に制御することによって第２のビーム１２２のパターンを調整してもよい。

【0033】

本実施形態において、第１のビーム１１２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ１と第２のビーム１２２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ２とは、同じである。つまり、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２とは、同軸である。本実施形態に係る動的スイッチ１３０は、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光強度とパターンを調整できる以外、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２とを同一の光路に位置合わせすることもできる。

【0034】

本実施形態において、光学装置１００は、第１の反射素子１４０と、第２の反射素子１４５と、を更に備える。第１の反射素子１４０は、第１の光源１１０からの第１のビーム１１２を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。第２の反射素子１４５は、第２の光源１２０からの第２のビーム１２２を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５とは、それぞれ動的スイッチ１３０に当たる前の第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光路を曲げるため、光学装置１００全体の寸法が縮小される。更に、第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５との傾斜角に対する微調整によって、光路Ｐ１と光路Ｐ２が容易に校正される。

【0035】

他の方法によって第１のビーム１１２と第２のビーム１２２との光路を曲げてもよい。図３Ａと図３Ｂを合わせて参照されたい。図３Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学系の第１のタイミングにおける様子を示す模式図である。図３Ｂは、図３Ａに示す光学系の第２のタイミングにおける様子を示す模式図である。本実施形態において、光学装置１００は、図１Ａと図１Ｂに示す第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５の代わりに、プリズム群１５０を備える。プリズム群１５０は、第１の光源１１０からの第１のビーム１１２を動的スイッチ１３０までガイドし、第２の光源１２０からの第２のビーム１２２を動的スイッチ１３０までガイドし、また動的スイッチ１３０により反射された第１のビーム１１２と第２のビーム１２２とを目標位置Ｄまでガイドすることに用いる。

【0036】

詳しく言えば、プリズム群１５０は、第１のプリズム１５２と、第２のプリズム１５４と、を含む。第２のプリズム１５４は、第１のプリズム１５２に隣接する。第１のタイミングの場合、第１のビーム１１２は、順次に第１のプリズム１５２と第２のプリズム１５４を貫通して動的スイッチ１３０に当たる。第１のビーム１１２は、動的スイッチ１３０に反射されてから、第２のプリズム１５４に戻り、第２のプリズム１５４の側辺１５５によって目標位置Ｄに反射される。第２のタイミングの場合、第２のビーム１２２は、第２のプリズム１５４を貫通して動的スイッチ１３０に当たる。第２のビーム１２２は、動的スイッチ１３０に反射されてから、第２のプリズム１５４に戻り、第２のプリズム１５４の側辺１５５によって目標位置Ｄに反射される。第２の実施形態の他の細部については、第１の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0037】

図４は、本発明の第３の実施形態に係る光学系を示す模式図である。図２と図４を合わせて参照されたい。本実施形態において、光学装置１００は、第１の画像感知装置１６０と、第２の画像感知装置１７０と、上記動的スイッチ１３０と、を備える。リフレクター１３２が第１の傾斜角θ１にある場合、動的スイッチ１３０は、目標位置Ｄにおける第１の画像１６２を第１の画像感知装置１６０に反射する。リフレクター１３２が第２の傾斜角θ２にある場合、動的スイッチ１３０は、目標位置Ｄにおける第２の画像１７２を第２の画像感知装置１７０に反射する。

【0038】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００はカメラであってもよく、目標位置Ｄはカメラの対物面である。第１のタイミングの場合、第１の画像感知装置１６０がオンにされ、第２の画像感知装置１７０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第１の傾斜角θ１にある。従って、目標位置Ｄにおける第１の画像１６２は、動的スイッチ１３０までガイドされ、また第１の画像感知装置１６０により検出される。第２のタイミングの場合、第２の画像感知装置１７０がオンにされ、第１の画像感知装置１６０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第２の傾斜角θ２にある。従って、目標位置Ｄにおける第２の画像１７２は、動的スイッチ１３０までガイドされ、また第２の画像感知装置１７０により検出される。

【0039】

このような配置により、図４に示す光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって、異なる画像を検出することができる。つまり、異なる画像感知装置は、単一の装置に整合されて同一の検出口を共有することができる。従って、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。

【0040】

本実施形態において、第１の画像１６２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ３と、第２の画像１７２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ４とは、同じである。つまり、第１の画像１６２と第２の画像１７２とは同軸であり、同様に動的スイッチ１３０により修正される。

【0041】

本実施形態において、光学装置１００は、上記第１の反射素子１４０と、第２の反射素子１４５と、を更に備える。本実施形態に係る第１の反射素子１４０は、動的スイッチ１３０からの第１の画像１６２を第１の画像感知装置１６０に反射することに用いる。第２の反射素子１４５は、動的スイッチ１３０からの第２の画像１７２を第２の画像感知装置１７０に反射することに用いる。第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５とは、それぞれ動的スイッチ１３０に当たった後の第１の画像１６２と第２の画像１７２との光路を曲げるため、光学装置１００全体の寸法が縮小される。更に、第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５との傾斜角に対する微調整によって、光路Ｐ３及び光路Ｐ４が容易に校正される。

【0042】

他の方式によって第１の画像１６２と第２の画像１７２との光路を曲げてもよい。図５を参照されたい。図５は、本発明の第４の実施形態に係る光学系を示す模式図である。本実施形態において、光学装置１００は、図４に示す第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５の代わりに、プリズム群１５０を更に備える。本実施形態に係るプリズム群１５０は、目標位置Ｄからの第１の画像１６２と第２の画像１７２を動的スイッチ１３０までガイドし、また動的スイッチ１３０からの第１の画像１６２を第１の画像感知装置１６０までガイドし、また動的スイッチ１３０からの第２の画像１７２を第２の画像感知装置１７０までガイドすることに用いる。

【0043】

詳しく言えば、第１のタイミングの場合、第１の画像１６２は、第２のプリズム１５４に入って第２のプリズム１５４の側辺１５５により動的スイッチ１３０に反射される。第１の画像１６２は、動的スイッチ１３０に反射されてから、順次に第２のプリズム１５４と第１のプリズム１５２を貫通して第１の画像感知装置１６０により検出される。第２のタイミングの場合、第２の画像１７２は、第２のプリズム１５４に入って第２のプリズム１５４の側辺１５５により動的スイッチ１３０に反射される。第２の画像１７２は、動的スイッチ１３０に反射されてから、第２のプリズム１５４を貫通して第２の画像感知装置１７０により検出される。第４の実施形態の他の細部については、第３の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0044】

図６は、本発明の第５の実施形態に係る光学系を示す模式図である。図２と図６を合わせて参照されたい。本実施形態において、光学系は、第１の光源１８０と、第１の画像感知装置１９０と、上記動的スイッチ１３０と、を備える光学装置１００を具備する。第１の光源１８０は、第１のビーム１８２を提供することに用いる。リフレクター１３２が第１の傾斜角θ１にある場合、動的スイッチ１３０は、第１のビーム１８２を目標位置Ｄに反射する。リフレクター１３２が第２の傾斜角θ２にある場合、動的スイッチ１３０は、目標位置Ｄにおける第１の画像１９２を第１の画像感知装置１９０に反射する。

【0045】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００は、プロジェクター／カメラの組み合わせであってもよく、目標位置Ｄは同時にプロジェクターの投影面とカメラの対物面である。第１のタイミングの場合、第１の光源１８０がオンにされ、第１の画像感知装置１９０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第１の傾斜角θ１にある。従って、第１の光源１８０は、第１のビーム１８２を動的スイッチ１３０に与えてから、光路Ｐ５に沿って目標位置Ｄに反射させる。第２のタイミングの場合、第１の画像感知装置１９０がオンにされ、第１の光源１８０がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第２の傾斜角θ２にある。従って、第１の画像１９２は、動的スイッチ１３０までガイドされ、また第１の画像感知装置１９０により検出される。

【0046】

このような配置により、図６に示す光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって投影機能と画像感知機能を提供することができる。つまり、プロジェクターとカメラが単一の装置に整合されて同一の光路を共有することができる。従って、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。更に、動的スイッチ１３０は、第１のタイミングの場合に第１のビーム１８２の光強度又はパターンを調整するために、リフレクター１３２の傾斜角を個別に制御してもよく、その調整細部が上記のようである。

【0047】

本実施形態において、第１のビーム１８２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ５と、第１の画像１９２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ６とは、同じである。つまり、第１のビーム１８２と第１の画像１９２とは、同軸である。本実施形態に係る動的スイッチ１３０は、第１のビーム１８２の光強度とパターンを調整できる以外、第１のビーム１８２及び第１の画像１９２を同一の光路に位置合わせすることもできる。

【0048】

本実施形態において、光学装置１００は、上記した第１の反射素子１４０と、第２の反射素子１４５と、を更に備える。本実施形態に係る第１の反射素子１４０は、第１の光源１８０からの第１のビーム１８２を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。第２の反射素子１４５は、動的スイッチ１３０からの第１の画像１９２を第１の画像感知装置１９０に反射することに用いる。第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５は、それぞれ第１のビーム１８２と第１の画像１９２との光路を曲げるため、光学装置１００全体の寸法が縮小される。更に、第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５との傾斜角に対する微調整によって、光路Ｐ５及び光路Ｐ６は容易に修正される。

【0049】

他の方法により第１のビーム１８２と第１の画像１９２との光路を曲げてもよい。図７は、本発明の第６の実施形態に係る光学系を示す模式図である。本実施形態において、光学装置１００は、図６に示す第１の反射素子１４０と第２の反射素子１４５の代わりに、上記プリズム群１５０を備える。本実施形態に係るプリズム群１５０は、第１の光源１８０からの第１のビーム１８２を動的スイッチ１３０までガイドし、動的スイッチ１３０からの第１のビーム１８２を目標位置Ｄまでガイドし、目標位置Ｄからの第１の画像１９２を動的スイッチ１３０までガイドし、また動的スイッチ１３０からの第１の画像１９２を第１の画像感知装置１９０までガイドすることに用いる。

【0050】

詳しく言えば、第１のタイミングの場合、第１のビーム１８２は、順次に第１のプリズム１５２と第２のプリズム１５４を貫通して動的スイッチ１３０に当たる。動的スイッチ１３０に反射されてから、第１のビーム１８２は、第２のプリズム１５４に戻り、第２のプリズム１５４の側辺１５５によって目標位置Ｄに反射される。第２のタイミングの場合、第１の画像１９２は、第２のプリズム１５４に入って第２のプリズム１５４の側辺１５５により動的スイッチ１３０に反射される。第１の画像１９２は、動的スイッチ１３０に反射されてから、第２のプリズム１５４を貫通して第１の画像感知装置１９０により検出される。第６の実施形態の他の細部については、第５の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0051】

図８は、本発明の第７の実施形態に係る光学系、平面９００及び三次元被測定物Ｓを示す模式図である。本実施形態において、光学系は、２つの図１Ａ又は図３Ａに示す光学装置１００を具備し、光学装置１００の第１のビーム１１２と第２のビーム１２２の何れも異なる方向に沿って目標位置Ｄに当たる。例としては、目標位置Ｄが平面９００に位置し、この２つの光学装置１００が平面９００の法線Ｎを軸にして対称である。本実施形態に係る光学系は、２つのタイミングにおいて、４種類の異なるビームを目標位置Ｄに与える。更に、光学装置１００の第１のビーム１１２と第２のビーム１２２の何れも異なる方向に沿って目標位置Ｄに当たるため、本実施形態に係る光学系は、目標位置Ｄに置かれる三次元被測定物Ｓをよりはっきりと照射することができる。

【0052】

本実施形態において、光学系は、２つの光学装置１００の間に置かれる画像取込装置３００を更に具備してもよい。画像取込装置３００は、目標位置Ｄに置かれる三次元被測定物Ｓの画像を検出することができる。例としては、第１のタイミングの場合、２つの光学装置１００の何れも第１のビーム１１２（即ち、２つの光学装置１００の第１の光源１１０をオンにして２つの光学装置１００の第２の光源１２０をオフにする）を三次元被測定物Ｓまで提供し、画像取込装置３００が同時に三次元被測定物Ｓの画像を検出することができる。第２のタイミングの場合、２つの光学装置１００の何れも第２のビーム１２２（即ち、２つの光学装置１００の第２の光源１２０をオンにして２つの光学装置１００の第１の光源１１０をオフにする）を三次元被測定物Ｓまで提供し、画像取込装置３００が同時に三次元被測定物Ｓの画像を検出することができる。このように、あまり時間やスペースを取り過ぎずに、光学系は、三次元被測定物Ｓのより多くの情報を取得することができる。第７の実施形態の他の細部については、第１の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0053】

図９は、本発明の第８の実施形態に係る光学系、平面９００及び三次元被測定物Ｓを示す模式図である。本実施形態において、光学系は、図６又は図７に示す光学装置１００と同一の機構を有する光学装置１００ａと光学装置１００ｂを具備する。光学装置１００ａと光学装置１００ｂとの第１のビーム１８２ａ及び第１のビーム１８２ｂは、異なる方向に沿って目標位置Ｄに当たる。例としては、目標位置Ｄが平面９００に位置し、光学装置１００ａと光学装置１００ｂが平面９００の法線Ｎを軸にして対称である。

【0054】

本実施形態において、第１のタイミングの場合、光学装置１００ａの第１の光源１８０ａと光学装置１００ｂの第１の画像感知装置１９０ｂとの何れもオンにされ、光学装置１００ｂの第１の光源１８０ｂと光学装置１００ａの第１の画像感知装置１９０ａとの何れもオフにされる。従って、第１のタイミングの場合、光学装置１００ａは、第１のビーム１８２ａを提供して目標位置Ｄに置かれる三次元被測定物Ｓの左側を照射し、光学装置１００ｂは、三次元被測定物Ｓの右側から画像を検出する。第２のタイミングの場合、光学装置１００ｂの第１の光源１８０ｂと光学装置１００ａの第１の画像感知装置１９０ａとの何れもオンにされ、光学装置１００ａの第１の光源１８０ａと光学装置１００ｂの第１の画像感知装置１９０ｂとの何れもオフにされる。従って、第２のタイミングの場合、光学装置１００ｂは、第１のビーム１８２ｂを提供して三次元被測定物Ｓの右側を照射し、光学装置１００ａは、三次元被測定物Ｓの左側から画像を検出する。このように、あまり時間やスペースを取り過ぎずに、光学系は、三次元被測定物Ｓのより多くの情報を取得することができ、照射光路及び検出光路が遮られることはない。第８の実施形態の他の細部については、第５の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0055】

図１０は、本発明の第９の実施形態に係る光学系、平面９００及び三次元被測定物Ｓを示す模式図である。本実施形態において、光学系は、２つの図４又は図５に示す光学装置１００を具備し、目標位置Ｄにおける第１の画像１６２と第２の画像１７２がそれぞれ異なる方向に沿って検出される。例としては、目標位置Ｄが平面９００に位置し、この２つの光学装置１００が平面９００の法線Ｎを軸にして対称である。例えば、複数の光学装置１００のそれぞれの第１の画像感知装置１６０と第２の画像感知装置１７０が異なる感光波帯を有してもよいため、光学系は、光源（図示せず）を利用して異なるタイミングにおいて異なる波長範囲のビームを提供することができる。対応するビームを提供する場合、第１の画像感知装置１６０と第２の画像感知装置１７０がオンにされてもよい。あまり時間やスペースを取り過ぎず、このような設置によって、光学系は、三次元被測定物Ｓのより多くの情報を取得でき、検出光路が遮られることはない。第９の実施形態の他の細部については、第３の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0056】

図２と図１１を合わせて参照されたい。図１１は、本発明の第１０の実施形態に係る光学系を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、光学装置１００を具備し、上記第１の光源１１０と、上記第２の光源１２０と、第３の光源１１０’と、第４の光源１２０’と、上記動的スイッチ１３０と、光学モジュール２１０と、を備える。第３の光源１１０’は第３のビーム１１２’を提供し、第４の光源１２０’は第４のビーム１２２’を提供する。光学モジュール２１０は、動的スイッチ１３０により反射された第１のビーム１１２と第２のビーム１２２とを異なる光路に沿ってそれぞれ目標位置Ｄまでガイドし、また動的スイッチ１３０により反射された第３のビーム１１２’及び第４のビーム１２２’を異なる光路に沿ってそれぞれ目標位置Ｄまでガイドすることに用いる。更に、第１のビーム１１２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ１と第３のビーム１１２’の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ１’とは同じであり、第２のビーム１２２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ２と、第４のビーム１２２’の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ２’とは、同じである。

【0057】

本実施形態において、光学モジュール２１０は、反射素子２２２と、反射素子２２６と、反射素子２１２と、反射素子２１６と、プリズム２２４と、プリズム２１４と、を含む。反射素子２１２は、動的スイッチ１３０からの第１のビーム１１２と第３のビーム１１２’をプリズム２１４に反射することに用いる。プリズム２１４は、反射素子２１２からの第１のビーム１１２と第３のビーム１１２’を反射素子２１６へ偏向して第１のビーム１１２と第３のビーム１１２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２１６は、プリズム２１４からの第１のビーム１１２と第３のビーム１１２’を目標位置Ｄに反射することに用いる。また、反射素子２２２は、動的スイッチ１３０からの第２のビーム１２２と第４のビーム１２２’をプリズム２２４に反射することに用いる。プリズム２２４は、反射素子２２２からの第２のビーム１２２と第４のビーム１２２’を反射素子２２６へ偏向して第２のビーム１２２及び第４のビーム１２２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２２６は、プリズム２２４からの第２のビーム１２２と第４のビーム１２２’を目標位置Ｄに反射することに用いる。

【0058】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００は、プロジェクターであってもよく、目標位置Ｄがプロジェクターの投影面である。第１のタイミングにおいて、第１の光源１１０と第４の光源１２０’がオンにされ、第２の光源１２０と第３の光源１１０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第１の傾斜角θ１にある。従って、第１の光源１１０は、第１のビーム１１２を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２１２、プリズム２１４及び反射素子２１６により目標位置Ｄまでガイドされる。第４の光源１２０’は、第４のビーム１２２’を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２２２、プリズム２２４及び反射素子２２６により目標位置Ｄまでガイドされる。第２のタイミングにおいて、第２の光源１２０と第３の光源１１０’がオンにされ、第１の光源１１０と第４の光源１２０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第２の傾斜角θ２にある。従って、第２の光源１２０は、第２のビーム１２２を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２２２、プリズム２２４及び反射素子２２６により目標位置Ｄまでガイドされる。第３の光源１１０’は、第３のビーム１１２’を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２１２、プリズム２１４及び反射素子２１６により目標位置Ｄまでガイドされる。

【0059】

このような配置により、光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって、異なるビームを同一の目標位置Ｄに与えることができる。つまり、異なる光源は、単一の装置に整合されることができる。更に、第１のビーム１１２と第２のビーム１２２が異なる光路に沿って目標位置Ｄに入射し、第３のビーム１１２’と第４のビーム１２２’も異なる光路に沿って目標位置Ｄに入射するため、光学装置１００は、あまりスペースを取り過ぎず且つ他の素子を増加せずに、広い照射方位を提供することができる。従って、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。そして、上記のように、動的スイッチ１３０は、それぞれリフレクター１３２の傾斜角を制御して、第１のビーム１１２、第２のビーム１２２、第３のビーム１１２’及び第４のビーム１２２’の強度又はパターンを調整することができる。第１０の実施形態の他の細部については、第１の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0060】

図１１には、４つの光源を例とするが、光源の数はこれに制限されない。他の実施形態において、光学装置は２つの光源（例えば、第１の光源１１０と第２の光源１２０、又は第３の光源１１０’と第４の光源１２０’）又は４つより多くの光源を備えてもよい。基本的に、少なくとも２つのビームが異なる方向から動的スイッチ１３０に入射して何れも同一の目標位置Ｄまでガイドされれば、何れも本発明の範囲に含まれる。

【0061】

図２と図１２を合わせて参照されたい。図１２は、本発明の第１１の実施形態に係る光学系を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、上記第１の画像感知装置１６０と、上記第２の画像感知装置１７０と、第３の画像感知装置１６０’と、第４の画像感知装置１７０’と、上記動的スイッチ１３０と、上記光学モジュール２１０と、を備える光学装置１００を具備する。本実施形態に係る光学モジュール２１０は、目標位置Ｄにおける第１の画像１６２と第２の画像１７２を異なる光路に沿ってそれぞれ動的スイッチ１３０までガイドし、目標位置Ｄにおける第３の画像１６２’と第４の画像１７２’を異なる光路に沿ってそれぞれ動的スイッチ１３０までガイドする。更に、第１の画像１６２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ３と第３の画像１６２’の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ３’とは同じであり、第２の画像１７２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ４と、第４の画像１７２’の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ４’とは、同じである。

【0062】

本実施形態において、反射素子２１６は、目標位置Ｄにおける第１の画像１６２と第３の画像１６２’をプリズム２１４に反射することに用いる。プリズム２１４は、反射素子２１６からの第１の画像１６２と第３の画像１６２’を反射素子２１２へ偏向して第１の画像１６２及び第３の画像１６２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２１２は、プリズム２１４からの第１の画像１６２及び第３の画像１６２’を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。また、反射素子２２６は、目標位置Ｄにおける第２の画像１７２と第４の画像１７２’をプリズム２２４に反射することに用いる。プリズム２２４は、反射素子２２６からの第２の画像１７２と第４の画像１７２’を反射素子２２２へ偏向して第２の画像１７２及び第４の画像１７２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２２２は、プリズム２２４からの第２の画像１７２と第４の画像１７２’を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。

【0063】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００はカメラであってもよく、目標位置Ｄがカメラの対物面である。第１のタイミングにおいて、第１の画像感知装置１６０と第４の画像感知装置１７０’がオンにされ、第２の画像感知装置１７０と第３の画像感知装置１６０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第１の傾斜角θ１にある。従って、第１の画像１６２は、順次に反射素子２１６、プリズム２１４及び反射素子２１２により動的スイッチ１３０までガイドされてから、動的スイッチ１３０が第１の画像１６２を第１の画像感知装置１６０に反射する。第４の画像１７２’は、順次に反射素子２２６、プリズム２２４及び反射素子２２２により動的スイッチ１３０までガイドされてから、動的スイッチ１３０が第４の画像１７２’を第４の画像感知装置１７０’に反射する。第２のタイミングにおいて、第２の画像感知装置１７０と第３の画像感知装置１６０’がオンにされ、第１の画像感知装置１６０と第４の画像感知装置１７０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第２の傾斜角θ２にある。従って、第２の画像１７２は、順次に反射素子２２６、プリズム２２４及び反射素子２２２により動的スイッチ１３０までガイドされてから、動的スイッチ１３０が第２の画像１７２を第２の画像感知装置１７０に反射する。第３の画像１６２’は、順次に反射素子２１６、プリズム２１４及び反射素子２１２により動的スイッチ１３０までガイドされ、動的スイッチ１３０が第３の画像１６２’を第３の画像感知装置１６０’に反射する。

【0064】

このような配置により、図１２に示す光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって、異なるタイミングにおいて異なる画像を検出することができる。つまり、異なる画像感知装置は、単一の装置に整合されることができる。更に、第１の画像感知装置１６０と第２の画像感知装置１７０がそれぞれ異なる方向から目標位置Ｄにおける第１の画像１６２及び第２の画像１７２を検出し、第３の画像感知装置１６０’と第４の画像感知装置１７０’がそれぞれ異なる方向から目標位置Ｄにおける第３の画像１６２’と第４の画像１７２’を検出し、光学装置１００は、他の素子を増加せず且つあまりスペースを取り過ぎずに、異なる方向から画像を検出することができる。従って、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。第１１の実施形態の他の細部については、第１０の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0065】

図１２には、４つの画像感知装置を例とするが、画像感知装置の数はこれに制限されない。他の実施形態において、光学装置は、２つの画像感知装置（例えば、第１の画像感知装置１６０と第２の画像感知装置１７０、又は第３の画像感知装置１６０’と第４の画像感知装置１７０’）又は４つより多くの画像感知装置を備えてもよい。基本的に、同一の目標位置における少なくとも２つの画像が異なる方向から動的スイッチ１３０まで伝送されてそれぞれ異なる画像感知装置にガイドされれば、何れも本発明の範囲に含まれる。

【0066】

図２と図１３を合わせて参照されたい。図１３は、本発明の第１２の実施形態に係る光学系を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、上記第１の光源１８０と、上記第１の画像感知装置１９０と、第２の光源１８０’と、第２の画像感知装置１９０’と、上記動的スイッチ１３０と、上記光学モジュール２１０と、を備える光学装置１００を具備する。第１の光源１８０は第１のビーム１８２を提供し、第２の光源１８０’は第２のビーム１８２’を提供する。本実施形態に係る光学モジュール２１０は、動的スイッチ１３０により反射された第１のビーム１８２を目標位置Ｄまでガイドして目標位置Ｄにおける第１の画像１９２を異なる光路に沿って動的スイッチ１３０までガイドし、更に動的スイッチ１３０により反射された第２のビーム１８２’を目標位置Ｄまでガイドして目標位置Ｄにおける第２の画像１９２’を異なる光路に沿って動的スイッチ１３０までガイドすることに用いる。更に、第１のビーム１８２の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ５と第２のビーム１８２’の動的スイッチ１３０から目標位置Ｄまでの光路Ｐ５’とは同じであり、第１の画像１９２の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ６と、第２の画像１９２’の目標位置Ｄから動的スイッチ１３０までの光路Ｐ６’とは、同じである。

【0067】

本実施形態において、反射素子２１２は、動的スイッチ１３０からの第１のビーム１８２と第２のビーム１８２’をプリズム２１４に反射することに用いる。プリズム２１４は、反射素子２１２からの第１のビーム１８２と第２のビーム１８２’を反射素子２１６へ偏向して第１のビーム１８２と第２のビーム１８２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２１６は、プリズム２１４からの第１のビーム１８２と第２のビーム１８２’を目標位置Ｄに反射することに用いる。また、反射素子２２６は、目標位置Ｄにおける第１の画像１９２と第２の画像１９２’をプリズム２２４に反射することに用いる。プリズム２２４は、反射素子２２６からの第１の画像１９２と第２の画像１９２’を反射素子２２２へ偏向して第１の画像１９２と第２の画像１９２’の光路長を調整することに用いる。反射素子２２２は、プリズム２２４からの第１の画像１９２と第２の画像１９２’を動的スイッチ１３０に反射することに用いる。

【0068】

具体的には、本実施形態において、光学装置１００は、プロジェクター／カメラの組み合わせであってもよく、目標位置Ｄが合わせてプロジェクターの投影面及びカメラの対物面である。第１のタイミングの場合、第１の光源１８０と第２の画像感知装置１９０’がオンにされ、第１の画像感知装置１９０と第２の光源１８０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第１の傾斜角θ１にある。従って、第１の光源１８０は、第１のビーム１８２を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２１２、プリズム２１４及び反射素子２１６により目標位置Ｄまでガイドされる。第２の画像１９２’は、順次に反射素子２２６、プリズム２２４及び反射素子２２２により動的スイッチ１３０までガイドされてから、動的スイッチ１３０により第２の画像感知装置１９０’に反射される。第２のタイミングの場合、第１の画像感知装置１９０と第２の光源１８０’がオンにされ、第１の光源１８０と第２の画像感知装置１９０’がオフにされる。同時に、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２は、第２の傾斜角θ２にある。従って、第２の光源１８０’は、第２のビーム１８２’を動的スイッチ１３０まで提供し、順次に反射素子２１２、プリズム２１４及び反射素子２１６により目標位置Ｄまでガイドされる。第１の画像１９２は、順次に反射素子２２６、プリズム２２４及び反射素子２２２により動的スイッチ１３０までガイドされてから、動的スイッチ１３０により第１の画像感知装置１９０に反射される。

【0069】

このような配置により、図１３に示す光学装置１００は、動的スイッチ１３０のリフレクター１３２の傾斜角を切り替えることによって投影と画像検出機能を合わせて提供することができる。つまり、他の素子を増加せず且つあまりスペースを取り過ぎずに、プロジェクターとカメラが単一の装置に整合されることができるため、光学系は、マルチタスク機能を提供するとともに、全体の寸法が縮小される。そして、動的スイッチ１３０は、それぞれリフレクター１３２の傾斜角を制御して、第１のビーム１８２と第２のビーム１８２’の強度又はパターンを調整してもよく、調整の細部が上記のようである。第１２の実施形態の他の細部については、第１０の実施形態と同じであるため、別に詳しく説明しない。

【0070】

図１３には、２つの光源と２つの画像感知装置を例とするが、光源と画像感知装置の数はこれに制限されない。他の実施形態において、光学装置は、単一の光源と単一の画像感知装置（例えば、第１の光源１８０と第１の画像感知装置１９０、又は第２の光源１８０’と第２の画像感知装置１９０’）又は２つより多くの光源と２つより多くの画像感知装置を備えてもよい。基本的に、動的スイッチ１３０は、目標位置における画像を画像感知装置までガイドして光源のビームを異なる経路に沿って同一の目標位置までガイドすれば、何れも本発明の範囲に含まれる。

【0071】

本発明を実施形態で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

【符号の説明】

【0072】

１００、１００ａ、１００ｂ 光学装置
１１０、１８０、１８０ａ、１８０ｂ 第１の光源
１１０’ 第３の光源
１１２、１８２、１８２ａ、１８２ｂ 第１のビーム
１１２’ 第３のビーム
１２０、１８０’ 第２の光源
１２２、１８２’ 第２のビーム
１２０’ 第４の光源
１２２’ 第４のビーム
１３０ 動的スイッチ
１３２ リフレクター
１３４ 基板
１４０ 第１の反射素子
１４５ 第２の反射素子
１５０ プリズム群
１５２ 第１のプリズム
１５４ 第２のプリズム
１５５ 側辺
１６０、１９０、１９０ａ、１９０ｂ 第１の画像感知装置
１６０’ 第３の画像感知装置
１６２、１９２ 第１の画像
１６２’ 第３の画像
１７０、１９０’ 第２の画像感知装置
１７０’ 第４の画像感知装置
１７２、１９２’ 第２の画像
１７２’ 第４の画像
２１０ 光学モジュール
２１２、２１６、２２２、２２６ 反射素子
２１４、２２４ プリズム
３００ 画像取込装置
９００ 平面
Ｄ 目標位置
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ２’ 法線
Ｐ１、Ｐ１’、Ｐ２、Ｐ２’、Ｐ３、Ｐ３’、Ｐ４、Ｐ４’、Ｐ５、Ｐ５’、Ｐ６、
Ｐ６’ 光路
Ｓ 三次元被測定物
θ１ 第１の傾斜角
θ２ 第２の傾斜角

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】