保持裝置、投射裝置、測量裝置以及保持方法
【專利摘要】一種保持裝置、投射裝置、測量裝置以及保持方法。該保持裝置包括：支撐構(gòu)件，支撐構(gòu)件具有用于定位圖案光產(chǎn)生單元的定位部分，被配置為支撐圖案光產(chǎn)生單元；和固定構(gòu)件，固定構(gòu)件被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周接觸以保持圖案光產(chǎn)生單元，固定構(gòu)件被固定到支撐構(gòu)件。固定構(gòu)件包括抵靠部分和彈性構(gòu)件，抵靠部分被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周的部分接觸，彈性構(gòu)件被配置為將圖案光產(chǎn)生單元的與抵靠部分接觸的部分按壓到抵靠部分上。
【專利說明】
保持裝置、投射裝置、測量裝置以及保持方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于保持圖案光產(chǎn)生單元的裝置、投射裝置、測量裝置以及保持方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通過使用圖案光產(chǎn)生單元(諸如數(shù)字鏡器件(DMD)、液晶型光學(xué)調(diào)制器件以及形成圖案的掩模)來產(chǎn)生圖案光、然后執(zhí)行圖案投射、曝光和測量的裝置是已知的。
[0003]例如，使用圖案投射方法的某一測量裝置將圖案光投射在目標上，捕捉目標的圖像，并且基于捕捉的圖像來測量目標的形狀。測量裝置包括測量頭和成像單元，測量頭包括用于投射圖案光的投射單元，成像單元用于捕捉目標的圖像。測量裝置在測量裝置的內(nèi)部或外部設(shè)有計算單元。投射單元通過圖案光產(chǎn)生單元來產(chǎn)生圖案光。投射單元通過投射透鏡將圖案光投射在目標上。成像單元使用通過成像透鏡的傳感器來捕捉其上被投射圖案光的目標的圖像。計算單元使用捕捉的圖像來執(zhí)行基于三角測量的計算以獲取目標的形狀。
[0004]組成構(gòu)件(諸如投射單元中的圖案光產(chǎn)生單元和投射透鏡)需要用保持構(gòu)件固定，以使得這些組成構(gòu)件不移位。日本專利申請公開N0.2010-175583討論了投射顯示裝置中的DMD芯片附連結(jié)構(gòu)。在日本專利申請公開N0.2010-175583中討論的DMD芯片附連結(jié)構(gòu)中，DMD芯片、DMD控制電路板以及散熱器被使用螺釘與施加于這些螺釘?shù)膲嚎s彈簧共同地緊固并固定到殼體。
[0005 ]投射光產(chǎn)生單元，例如，DMD芯片設(shè)有用于將DMD芯片附連到保持構(gòu)件的孔(附連孔)。通過透過該孔施加銷或螺釘把DMD芯片固定到保持構(gòu)件。因為DMD芯片上的每個附連孔被形成得大于將要施加于相關(guān)孔的銷或螺釘?shù)耐鈴剑栽诳缀弯N或螺釘之間存在間隙。這也適用于日本專利申請公開N0.2010-175583中討論的DMD芯片。因此，DMD芯片的重復(fù)使用或者由于溫度變化而導(dǎo)致的熱膨脹可能引起DMD芯片的位置移位或畸變。此外，因為DMD芯片的每個附連孔和相關(guān)的銷或螺釘之間的間隙在相對于孔的中心的任意方向(角度)上生成，所以難以預(yù)測位置移位或畸變的方向。如果DMD芯片的位置移位或畸變發(fā)生，則DMD芯片的入射平面的中心軸線將偏離投射透鏡的光軸。該偏離使DMD芯片產(chǎn)生圖案光(光強度分布)的部分損失或畸變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種用于減小由圖案光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的圖案光的損失和畸變的保持裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于保持圖案光產(chǎn)生單元的保持裝置包括:支撐構(gòu)件，支撐構(gòu)件具有用于定位圖案光產(chǎn)生單元的定位部分，被配置為支撐圖案光產(chǎn)生單元;和固定構(gòu)件，固定構(gòu)件被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周接觸以保持圖案光產(chǎn)生單元，固定構(gòu)件被固定到支撐構(gòu)件。固定構(gòu)件包括:抵靠部分，抵靠部分被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周的部分接觸;和彈性構(gòu)件，彈性構(gòu)件被配置為將圖案光產(chǎn)生單元的與抵靠部分接觸的部分按壓到抵靠部分上。
[0008]從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1示意性地例示說明根據(jù)第一示例性實施例的測量裝置。
[0010]圖2例示說明數(shù)字鏡器件(DMD)的概覽。
[0011]圖3例示說明用于保持DMD的保持裝置的組件。
[0012]圖4例示說明DMD附連到支撐構(gòu)件的狀態(tài)。
[0013]圖5例示說明DMD被固定構(gòu)件保持的狀態(tài)。
[0014]圖6例示說明根據(jù)第二示例性實施例的保持裝置。
[0015]圖7是例示說明用于保持DMD的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的期望的示例性實施例。在下面的示例性實施例中，用于測量目標的形狀的測量裝置將被作為例子進行描述。
[0017]圖1示意性地例示說明根據(jù)第一示例性實施例的測量裝置。測量裝置I是用于測量目標6的三維形狀的裝置。如圖1所示，測量裝置I包括投射單元2、成像單元8以及信息處理單元100。
[0018]投射單元2包括數(shù)字鏡器件(下稱為DMD)3(圖案光產(chǎn)生單元)、照射單元4以及投射光學(xué)系統(tǒng)7，照射單元4用于照射DMD 3，投射光學(xué)系統(tǒng)7用于將由DMD 3產(chǎn)生的圖案光(光強度分布)投射到放置在測試表面5上的目標6上。DMD 3(芯片)由保持裝置(下面描述)保持。
[0019]信息處理單元100包括控制單元101和算術(shù)處理單元102。信息處理單元100電連接至Ij投射單元2和成像單元8。根據(jù)來自控制單元101的控制指令，DMD 3改變每個鏡的角度以反射來自照射單元4的入射光，從而產(chǎn)生具有線、點和其他圖案的圖案光。
[0020]成像單元8包括圖像傳感器9和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)10，圖像形成光學(xué)系統(tǒng)10用于將來自目標6的光聚焦在圖像傳感器9的光接收表面上，在目標6上被投射由投射單元2產(chǎn)生的圖案光。根據(jù)來自控制單元101的控制指令，成像單元8執(zhí)行用于捕捉在上面被投射有圖案光的目標6的圖像的成像處理，并且將圖像傳感器9的光接收表面上的亮度分布轉(zhuǎn)換為由圖像傳感器9離散地采樣的梯度分布。圖像傳感器9把在上面被投射有圖案光的目標6的圖像的數(shù)據(jù)輸出到算術(shù)處理單元102?？刂茊卧?01控制投射單元2在預(yù)定定時將預(yù)定圖案投射到目標6上，同時控制成像單元8捕捉目標6的圖像。基于從成像單元8輸出的圖像的信息，算術(shù)處理單元102通過空間編碼方法來計算目標6的三維坐標的信息以獲得目標6的形狀、位置和方位。
[0021]下面將詳細描述DMD3附連結(jié)構(gòu)(保持裝置)。圖2例示說明DMD 3的概覽。圖7是例示說明用于保持DMD 3的方法的流程圖。如圖2所示，作為(一個或更多個)定位部分，DMD 3設(shè)有用于將DMD 3定位到支撐構(gòu)件13上的至少一個定位孔(附連孔(一個或更多個))lla和lib。關(guān)于定位孔Ila和Ilb相對于其中布置有DMD 3的每個鏡的使用區(qū)域(入射范圍)12的位置精度是有保證的。DMD 3由氧化鋁等制成。
[0022]圖3是例示說明支撐構(gòu)件13、將由支撐構(gòu)件13支撐的DMD3、以及固定構(gòu)件14的分解透視圖。如圖3所示，支撐構(gòu)件13設(shè)有用于暴露DMD 3的使用區(qū)域12的矩形開口 15。用于定位DMD 3的定位銷16a和16b(裝配構(gòu)件)被可移除地提供在支撐構(gòu)件13上。在步驟S102中，通過分別將定位銷16a和16b插入到DMD 3上布置的定位孔I Ia和I Ib(孔部分)中來定位DMD 3。圖4例示說明DMD 3附連到支撐構(gòu)件13的狀態(tài)。定位孔Ila和Ilb分別被形成得大于定位銷16a和16b的直徑。
[0023]從成本和可處理性的角度來講，支撐構(gòu)件13由鋁制成。因為線性熱膨脹系數(shù)在作為DMD 3的材料的氧化鋁和作為支撐構(gòu)件13的材料的氧化鋁之間是不同的，所以這兩種材料展現(xiàn)出因周圍溫度變化或者DMD 3產(chǎn)生的熱量而不同的膨脹和收縮量。結(jié)果，DMD 3可能會相對于支撐構(gòu)件13移動。此外，熱膨脹的定位銷16a和16b產(chǎn)生的應(yīng)力可能會使DMD 3畸變或損壞。在該情況下，甚至在支撐構(gòu)件13和DMD 3被接合的情況下，DMD 3也將在使接合的部分畸變的同時移動。如果DMD 3被接合，則更換DMD 3的時間、精力和成本將增加。
[0024]圖5是例示說明DMD3和固定構(gòu)件14上的至少一個抵靠部分的構(gòu)造的細節(jié)的平面圖。在步驟S104中，在通過如上所述那樣裝配定位銷16a和16b定位DMD 3之后，將固定構(gòu)件14的突出部分17a、17b和17c抵靠(形成接觸)到DMD 3的外周(輪廓)。然后，在固定構(gòu)件14與DMD 3接觸的狀態(tài)下，通過使用螺釘18a和18b將固定構(gòu)件14固定到支撐構(gòu)件13。因為固定構(gòu)件14根據(jù)DMD 3的外周(輪廓)而被附連，所以固定構(gòu)件14的位置可以在支撐構(gòu)件13上進行調(diào)整。在本示例性實施例中，支撐構(gòu)件13的螺釘孔的直徑被形成得大于螺釘18a和18b以使得能夠調(diào)整固定構(gòu)件14的位置。
[0025]在步驟S106中，將作為彈性構(gòu)件(或偏置構(gòu)件)的板簧19a附連到DMD3的與接觸突出部分17a和17b的一側(cè)相對的一側(cè)。然后，也可以將板簧19b附連到DMD 3的與接觸突出部分17c的一側(cè)相對的一側(cè)。更具體地說，板簧19a和19b將DMD3的與突出部分17a、17b和17 c接觸的部分按壓到突出部分17a、17b和17c上以保持DMD 3。板簧19a和19b與固定構(gòu)件14連接。通過板簧19a和19b的彎曲生成的彈簧力彈性地將DMD 3按壓到突出部分17a、17b和17c上以固定DMD 3。以上內(nèi)容已經(jīng)參照兩個彈性構(gòu)件19a和19b以及三個突出部分17a、17b和17c進行了描述，但是應(yīng)當理解，保持DMD 3的相同效果可以通過將DMD 3保持在一個彈性構(gòu)件和一個突出部分之間來實現(xiàn)?？商娲?，可以提供更多數(shù)量的彈性構(gòu)件和突出部分。
[0026]然后，在將固定構(gòu)件14固定到支撐構(gòu)件13之后，當DMD3已經(jīng)被固定構(gòu)件14固定時，分別從定位孔I Ia和I Ib取出(移除)用于第一定位的定位銷16a和16b。在銷16a和16b已經(jīng)被取出的狀態(tài)下，即使周圍溫度變化或者DMD 3產(chǎn)生熱量，定位銷16a和16b也不使DMD 3畸變。該狀態(tài)減小DMD 3和支撐構(gòu)件13的線性熱膨脹系數(shù)的差異(畸變量的差異)的影響。因此，這使得能夠減輕使DMD 3畸變或損壞的這樣的問題。
[0027]因為DMD3的畸變(諸如熱膨脹)被板簧19a和19b的彈性變形吸收，所以預(yù)測支撐構(gòu)件13和DMD 3之間的位置移位在一定程度上是容易的。預(yù)測位置移位使得可以通過測量誤差校正和裝置設(shè)計來保證位置精度。
[0028]固定構(gòu)件14的突出部分17a、17b和17c對于DMD3的使用區(qū)域(入射范圍)12的相對位置的精度低于DMD 3上的定位孔I Ia和I Ib對于DMD 3的使用區(qū)域(入射范圍)12的相對位置的精度。然而，因為DMD 3是在DMD 3通過分別使用DMD 3上的定位孔Ila和Ilb而被定位銷16a和16b支撐的狀態(tài)下獲得定位精度之后被固定構(gòu)件14保持的，所以DMD的定位精度沒有降低。
[0029]此外，因為DMD3是不使用粘結(jié)劑固定的，所以如果DMD 3變得有缺陷，則易于拆卸和更換DMD 3。通過板簧19a和19b的彎曲而產(chǎn)生的彈簧力可以根據(jù)基于裝置和零部件的材料所需要的力(例如，驅(qū)動加速度)任意地設(shè)置。
[0030]DMD 3的形狀不限于矩形。DMD 3可以具有多邊形輪廓，諸如六邊形。在該情況下，DMD 3可以被固定構(gòu)件14的接觸DMD 3的部分在通過使用彈性構(gòu)件按壓DMD 3的外周的任意位置的同時按壓。
[0031]如上所述，根據(jù)本示例性實施例，可以提供用于減小圖案光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的圖案光的損失和畸變的保持裝置。
[0032]圖6例示說明根據(jù)第二示例性實施例的DMD3的保持裝置。此外在本示例性實施例中，類似于第一示例性實施例，固定構(gòu)件140設(shè)有突出部分17a、17b和17c。類似于第一示例性實施例，在通過裝配定位銷16a和16b定位DMD 3之后，固定構(gòu)件140的突出部分17a、17b和17c抵靠DMD 3的外周(輪廓)。然后，在固定構(gòu)件140抵靠DMD 3的狀態(tài)下，通過使用螺釘將固定構(gòu)件140固定到支撐構(gòu)件13。
[0033]然后，作為彈性構(gòu)件的杠桿20a也與接觸突出部分17a和17b的一側(cè)相對地附連到DMD 3。杠桿20b也與接觸突出部分17c的一側(cè)相對地附連到DMD 3。壓縮彈簧21a和21b分別被提供在固定構(gòu)件140與杠桿20a和20b之間。杠桿20a和20b分別設(shè)有孔，該孔具有用于保持該孔與輪銷22a和22b之間的預(yù)定間隙的大小。輪銷22a和22b被固定到支撐構(gòu)件13，從而允許杠桿20a和20b以輪銷22a和22b為中心旋轉(zhuǎn)。由壓縮彈簧21a和21b引起的彈簧力彈性地將DMD 3按壓到投射部分17a、17b和17c上以固定DMD 3。以上已經(jīng)參照兩個彈性構(gòu)件20a和20b以及三個突出部分17a、17b和17c進行了描述，但是應(yīng)當理解，保持DMD 3的相同效果可以通過在一個彈性構(gòu)件和一個突出部分之間保持DMD 3來實現(xiàn)。可替代地，可以提供更多數(shù)量的彈性構(gòu)件和突出部分。
[0034]然后，在將固定構(gòu)件140固定到支撐構(gòu)件13之后，當DMD3已經(jīng)被固定構(gòu)件140固定時，分別從定位孔Ila和Ilb取出(移除)用于定位的定位銷16a和16b。因此，該保持裝置可以實現(xiàn)與第一示例性實施例類似的效果。
[0035]雖然已經(jīng)基于上述優(yōu)選示例性實施例具體描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)被以多樣的方式修改。例如，本發(fā)明不限于根據(jù)上述示例性實施例的測量裝置中的圖案光產(chǎn)生單元的保持，而是可以適用于各種圖案光產(chǎn)生單元的保持，諸如投射顯示裝置(諸如液晶投射器)的液晶面板的保持、以及基于DMD的光學(xué)圖案投射裝置的DMD的保持。此外，信息處理單元100可以被提供在測量裝置I的外部。
[0036]支撐構(gòu)件13的定位銷16a和16b可能不是一定被移除，而是可以分別被松開并且被插入到DMD 3的定位孔Ila和Ilb中。不僅銷，而且還有諸如螺釘之類的裝配構(gòu)件可以被使用。盡管DMD 3通過將裝配構(gòu)件裝配到定位孔Ila和Ilb中而被支撐構(gòu)件13支撐，用于定位DMD 3的方法不限于此?？梢酝ㄟ^使DMD 3上的定位孔Ila和Ilb與支撐構(gòu)件13上的孔或參考部分對齊來定位DMD 3。
[0037]此外，可以通過使用諸如彈簧之類的彈性構(gòu)件來將DMD3的控制電路板和散熱器附連到被保持裝置保持的DMD 3。
[0038]雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是要理解本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被給予最廣泛的解釋，以便包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【主權(quán)項】
1.一種用于保持圖案光產(chǎn)生單元的保持裝置，其特征在于包括: 支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件具有用于定位圖案光產(chǎn)生單元的定位部分，并且支撐圖案光產(chǎn)生單元；以及 固定構(gòu)件，所述固定構(gòu)件被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周的一部分接觸以保持圖案光產(chǎn)生單元，所述固定構(gòu)件被固定到支撐構(gòu)件， 其中，所述固定構(gòu)件包括: 抵靠部分，所述抵靠部分被配置為與圖案光產(chǎn)生單元的外周的一部分接觸；以及 偏置構(gòu)件，所述偏置構(gòu)件被配置為使圖案光產(chǎn)生單元朝向抵靠部分偏置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持裝置，其中，所述定位部分包括能移除的裝配構(gòu)件，所述裝配構(gòu)件被配置為能移除地插入到圖案光產(chǎn)生單元的孔部分中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保持裝置，其中，所述裝配構(gòu)件裝配到孔部分中以用于將圖案光產(chǎn)生單元定位到支撐構(gòu)件上，并且 其中，所述裝配構(gòu)件被配置為從孔部分取出，從而使得圖案光產(chǎn)生單元能被抵靠部分和偏置構(gòu)件保持。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的保持裝置，其中，所述裝配構(gòu)件是銷。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一個所述的保持裝置，其中，所述偏置構(gòu)件在與抵靠部分接觸圖案光產(chǎn)生單元的外周的一側(cè)相對的一側(cè)將偏置力提供給圖案光產(chǎn)生單元的外周。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一個所述的保持裝置，其中，所述偏置構(gòu)件是板簧或壓縮彈簧。7.一種投射裝置，其特征在于包括: 圖案光產(chǎn)生單元； 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一個所述的保持裝置，所述保持裝置被配置為保持圖案光產(chǎn)生單元；以及 光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被配置為投射由圖案光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的圖案光。8.一種測量裝置，其特征在于包括: 根據(jù)權(quán)利要求7所述的投射裝置；以及 光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被配置為捕捉在上面投射有圖案光的目標的圖像。9.一種用于保持圖案光產(chǎn)生單元的保持方法，其特征在于包括: 使用定位部分將圖案光產(chǎn)生單元定位在支撐構(gòu)件上并且在支撐構(gòu)件上支撐圖案光產(chǎn)生單元； 將固定構(gòu)件固定到支撐構(gòu)件，所述固定構(gòu)件包括抵靠部分和偏置構(gòu)件；以及 將圖案光產(chǎn)生單元插入到固定構(gòu)件中； 其中，所述偏置構(gòu)件使圖案光產(chǎn)生單元朝向抵靠部分偏置，從而將圖案光產(chǎn)生單元保持就位。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保持方法，其中，所述定位部分是能移除地插入到圖案光產(chǎn)生單元上的孔部分中的能移除的裝配構(gòu)件， 其中，在定位和支撐步驟中，將裝配構(gòu)件裝配到圖案光產(chǎn)生單元的孔部分中以將圖案光產(chǎn)生單元定位到支撐構(gòu)件上，并且 其中，在圖案光產(chǎn)生單元被抵靠部分和偏置構(gòu)件保持就位的情況下，從孔部分取出裝配構(gòu)件。
【文檔編號】G02B26/02GK106019574SQ201610195677
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】小池香奈
【申請人】佳能株式會社