保持装置、投射装置、测量装置以及保持方法
【专利摘要】一种保持装置、投射装置、测量装置以及保持方法。该保持装置包括：支撑构件，支撑构件具有用于定位图案光产生单元的定位部分，被配置为支撑图案光产生单元；和固定构件，固定构件被配置为与图案光产生单元的外周接触以保持图案光产生单元，固定构件被固定到支撑构件。固定构件包括抵靠部分和弹性构件，抵靠部分被配置为与图案光产生单元的外周的部分接触，弹性构件被配置为将图案光产生单元的与抵靠部分接触的部分按压到抵靠部分上。
【专利说明】
保持装置、投射装置、测量装置以及保持方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于保持图案光产生单元的装置、投射装置、测量装置以及保持方法。
【背景技术】
[0002]近年来，通过使用图案光产生单元(诸如数字镜器件(DMD)、液晶型光学调制器件以及形成图案的掩模)来产生图案光、然后执行图案投射、曝光和测量的装置是已知的。
[0003]例如，使用图案投射方法的某一测量装置将图案光投射在目标上，捕捉目标的图像，并且基于捕捉的图像来测量目标的形状。测量装置包括测量头和成像单元，测量头包括用于投射图案光的投射单元，成像单元用于捕捉目标的图像。测量装置在测量装置的内部或外部设有计算单元。投射单元通过图案光产生单元来产生图案光。投射单元通过投射透镜将图案光投射在目标上。成像单元使用通过成像透镜的传感器来捕捉其上被投射图案光的目标的图像。计算单元使用捕捉的图像来执行基于三角测量的计算以获取目标的形状。
[0004]组成构件(诸如投射单元中的图案光产生单元和投射透镜)需要用保持构件固定，以使得这些组成构件不移位。日本专利申请公开N0.2010-175583讨论了投射显示装置中的DMD芯片附连结构。在日本专利申请公开N0.2010-175583中讨论的DMD芯片附连结构中，DMD芯片、DMD控制电路板以及散热器被使用螺钉与施加于这些螺钉的压缩弹簧共同地紧固并固定到壳体。
[0005 ]投射光产生单元，例如，DMD芯片设有用于将DMD芯片附连到保持构件的孔(附连孔)。通过透过该孔施加销或螺钉把DMD芯片固定到保持构件。因为DMD芯片上的每个附连孔被形成得大于将要施加于相关孔的销或螺钉的外径，所以在孔和销或螺钉之间存在间隙。这也适用于日本专利申请公开N0.2010-175583中讨论的DMD芯片。因此，DMD芯片的重复使用或者由于温度变化而导致的热膨胀可能引起DMD芯片的位置移位或畸变。此外，因为DMD芯片的每个附连孔和相关的销或螺钉之间的间隙在相对于孔的中心的任意方向(角度)上生成，所以难以预测位置移位或畸变的方向。如果DMD芯片的位置移位或畸变发生，则DMD芯片的入射平面的中心轴线将偏离投射透镜的光轴。该偏离使DMD芯片产生图案光(光强度分布)的部分损失或畸变。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种用于减小由图案光产生单元产生的图案光的损失和畸变的保持装置。
[0007]根据本发明的一方面，一种用于保持图案光产生单元的保持装置包括:支撑构件，支撑构件具有用于定位图案光产生单元的定位部分，被配置为支撑图案光产生单元;和固定构件，固定构件被配置为与图案光产生单元的外周接触以保持图案光产生单元，固定构件被固定到支撑构件。固定构件包括:抵靠部分，抵靠部分被配置为与图案光产生单元的外周的部分接触;和弹性构件，弹性构件被配置为将图案光产生单元的与抵靠部分接触的部分按压到抵靠部分上。
[0008]从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
【附图说明】
[0009]图1示意性地例示说明根据第一示例性实施例的测量装置。
[0010]图2例示说明数字镜器件(DMD)的概览。
[0011]图3例示说明用于保持DMD的保持装置的组件。
[0012]图4例示说明DMD附连到支撑构件的状态。
[0013]图5例示说明DMD被固定构件保持的状态。
[0014]图6例示说明根据第二示例性实施例的保持装置。
[0015]图7是例示说明用于保持DMD的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面将参照附图来详细描述本发明的期望的示例性实施例。在下面的示例性实施例中，用于测量目标的形状的测量装置将被作为例子进行描述。
[0017]图1示意性地例示说明根据第一示例性实施例的测量装置。测量装置I是用于测量目标6的三维形状的装置。如图1所示，测量装置I包括投射单元2、成像单元8以及信息处理单元100。
[0018]投射单元2包括数字镜器件(下称为DMD)3(图案光产生单元)、照射单元4以及投射光学系统7，照射单元4用于照射DMD 3，投射光学系统7用于将由DMD 3产生的图案光(光强度分布)投射到放置在测试表面5上的目标6上。DMD 3(芯片)由保持装置(下面描述)保持。
[0019]信息处理单元100包括控制单元101和算术处理单元102。信息处理单元100电连接至Ij投射单元2和成像单元8。根据来自控制单元101的控制指令，DMD 3改变每个镜的角度以反射来自照射单元4的入射光，从而产生具有线、点和其他图案的图案光。
[0020]成像单元8包括图像传感器9和图像形成光学系统10，图像形成光学系统10用于将来自目标6的光聚焦在图像传感器9的光接收表面上，在目标6上被投射由投射单元2产生的图案光。根据来自控制单元101的控制指令，成像单元8执行用于捕捉在上面被投射有图案光的目标6的图像的成像处理，并且将图像传感器9的光接收表面上的亮度分布转换为由图像传感器9离散地采样的梯度分布。图像传感器9把在上面被投射有图案光的目标6的图像的数据输出到算术处理单元102。控制单元101控制投射单元2在预定定时将预定图案投射到目标6上，同时控制成像单元8捕捉目标6的图像。基于从成像单元8输出的图像的信息，算术处理单元102通过空间编码方法来计算目标6的三维坐标的信息以获得目标6的形状、位置和方位。
[0021]下面将详细描述DMD3附连结构(保持装置)。图2例示说明DMD 3的概览。图7是例示说明用于保持DMD 3的方法的流程图。如图2所示，作为(一个或更多个)定位部分，DMD 3设有用于将DMD 3定位到支撑构件13上的至少一个定位孔(附连孔(一个或更多个))lla和lib。关于定位孔Ila和Ilb相对于其中布置有DMD 3的每个镜的使用区域(入射范围)12的位置精度是有保证的。DMD 3由氧化铝等制成。
[0022]图3是例示说明支撑构件13、将由支撑构件13支撑的DMD3、以及固定构件14的分解透视图。如图3所示，支撑构件13设有用于暴露DMD 3的使用区域12的矩形开口 15。用于定位DMD 3的定位销16a和16b(装配构件)被可移除地提供在支撑构件13上。在步骤S102中，通过分别将定位销16a和16b插入到DMD 3上布置的定位孔I Ia和I Ib(孔部分)中来定位DMD 3。图4例示说明DMD 3附连到支撑构件13的状态。定位孔Ila和Ilb分别被形成得大于定位销16a和16b的直径。
[0023]从成本和可处理性的角度来讲，支撑构件13由铝制成。因为线性热膨胀系数在作为DMD 3的材料的氧化铝和作为支撑构件13的材料的氧化铝之间是不同的，所以这两种材料展现出因周围温度变化或者DMD 3产生的热量而不同的膨胀和收缩量。结果，DMD 3可能会相对于支撑构件13移动。此外，热膨胀的定位销16a和16b产生的应力可能会使DMD 3畸变或损坏。在该情况下，甚至在支撑构件13和DMD 3被接合的情况下，DMD 3也将在使接合的部分畸变的同时移动。如果DMD 3被接合，则更换DMD 3的时间、精力和成本将增加。
[0024]图5是例示说明DMD3和固定构件14上的至少一个抵靠部分的构造的细节的平面图。在步骤S104中，在通过如上所述那样装配定位销16a和16b定位DMD 3之后，将固定构件14的突出部分17a、17b和17c抵靠(形成接触)到DMD 3的外周(轮廓)。然后，在固定构件14与DMD 3接触的状态下，通过使用螺钉18a和18b将固定构件14固定到支撑构件13。因为固定构件14根据DMD 3的外周(轮廓)而被附连，所以固定构件14的位置可以在支撑构件13上进行调整。在本示例性实施例中，支撑构件13的螺钉孔的直径被形成得大于螺钉18a和18b以使得能够调整固定构件14的位置。
[0025]在步骤S106中，将作为弹性构件(或偏置构件)的板簧19a附连到DMD3的与接触突出部分17a和17b的一侧相对的一侧。然后，也可以将板簧19b附连到DMD 3的与接触突出部分17c的一侧相对的一侧。更具体地说，板簧19a和19b将DMD3的与突出部分17a、17b和17 c接触的部分按压到突出部分17a、17b和17c上以保持DMD 3。板簧19a和19b与固定构件14连接。通过板簧19a和19b的弯曲生成的弹簧力弹性地将DMD 3按压到突出部分17a、17b和17c上以固定DMD 3。以上内容已经参照两个弹性构件19a和19b以及三个突出部分17a、17b和17c进行了描述，但是应当理解，保持DMD 3的相同效果可以通过将DMD 3保持在一个弹性构件和一个突出部分之间来实现。可替代地，可以提供更多数量的弹性构件和突出部分。
[0026]然后，在将固定构件14固定到支撑构件13之后，当DMD3已经被固定构件14固定时，分别从定位孔I Ia和I Ib取出(移除)用于第一定位的定位销16a和16b。在销16a和16b已经被取出的状态下，即使周围温度变化或者DMD 3产生热量，定位销16a和16b也不使DMD 3畸变。该状态减小DMD 3和支撑构件13的线性热膨胀系数的差异(畸变量的差异)的影响。因此，这使得能够减轻使DMD 3畸变或损坏的这样的问题。
[0027]因为DMD3的畸变(诸如热膨胀)被板簧19a和19b的弹性变形吸收，所以预测支撑构件13和DMD 3之间的位置移位在一定程度上是容易的。预测位置移位使得可以通过测量误差校正和装置设计来保证位置精度。
[0028]固定构件14的突出部分17a、17b和17c对于DMD3的使用区域(入射范围)12的相对位置的精度低于DMD 3上的定位孔I Ia和I Ib对于DMD 3的使用区域(入射范围)12的相对位置的精度。然而，因为DMD 3是在DMD 3通过分别使用DMD 3上的定位孔Ila和Ilb而被定位销16a和16b支撑的状态下获得定位精度之后被固定构件14保持的，所以DMD的定位精度没有降低。
[0029]此外，因为DMD3是不使用粘结剂固定的，所以如果DMD 3变得有缺陷，则易于拆卸和更换DMD 3。通过板簧19a和19b的弯曲而产生的弹簧力可以根据基于装置和零部件的材料所需要的力(例如，驱动加速度)任意地设置。
[0030]DMD 3的形状不限于矩形。DMD 3可以具有多边形轮廓，诸如六边形。在该情况下，DMD 3可以被固定构件14的接触DMD 3的部分在通过使用弹性构件按压DMD 3的外周的任意位置的同时按压。
[0031]如上所述，根据本示例性实施例，可以提供用于减小图案光产生单元产生的图案光的损失和畸变的保持装置。
[0032]图6例示说明根据第二示例性实施例的DMD3的保持装置。此外在本示例性实施例中，类似于第一示例性实施例，固定构件140设有突出部分17a、17b和17c。类似于第一示例性实施例，在通过装配定位销16a和16b定位DMD 3之后，固定构件140的突出部分17a、17b和17c抵靠DMD 3的外周(轮廓)。然后，在固定构件140抵靠DMD 3的状态下，通过使用螺钉将固定构件140固定到支撑构件13。
[0033]然后，作为弹性构件的杠杆20a也与接触突出部分17a和17b的一侧相对地附连到DMD 3。杠杆20b也与接触突出部分17c的一侧相对地附连到DMD 3。压缩弹簧21a和21b分别被提供在固定构件140与杠杆20a和20b之间。杠杆20a和20b分别设有孔，该孔具有用于保持该孔与轮销22a和22b之间的预定间隙的大小。轮销22a和22b被固定到支撑构件13，从而允许杠杆20a和20b以轮销22a和22b为中心旋转。由压缩弹簧21a和21b引起的弹簧力弹性地将DMD 3按压到投射部分17a、17b和17c上以固定DMD 3。以上已经参照两个弹性构件20a和20b以及三个突出部分17a、17b和17c进行了描述，但是应当理解，保持DMD 3的相同效果可以通过在一个弹性构件和一个突出部分之间保持DMD 3来实现。可替代地，可以提供更多数量的弹性构件和突出部分。
[0034]然后，在将固定构件140固定到支撑构件13之后，当DMD3已经被固定构件140固定时，分别从定位孔Ila和Ilb取出(移除)用于定位的定位销16a和16b。因此，该保持装置可以实现与第一示例性实施例类似的效果。
[0035]虽然已经基于上述优选示例性实施例具体描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内被以多样的方式修改。例如，本发明不限于根据上述示例性实施例的测量装置中的图案光产生单元的保持，而是可以适用于各种图案光产生单元的保持，诸如投射显示装置(诸如液晶投射器)的液晶面板的保持、以及基于DMD的光学图案投射装置的DMD的保持。此外，信息处理单元100可以被提供在测量装置I的外部。
[0036]支撑构件13的定位销16a和16b可能不是一定被移除，而是可以分别被松开并且被插入到DMD 3的定位孔Ila和Ilb中。不仅销，而且还有诸如螺钉之类的装配构件可以被使用。尽管DMD 3通过将装配构件装配到定位孔Ila和Ilb中而被支撑构件13支撑，用于定位DMD 3的方法不限于此。可以通过使DMD 3上的定位孔Ila和Ilb与支撑构件13上的孔或参考部分对齐来定位DMD 3。
[0037]此外，可以通过使用诸如弹簧之类的弹性构件来将DMD3的控制电路板和散热器附连到被保持装置保持的DMD 3。
[0038]虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被给予最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
【主权项】
1.一种用于保持图案光产生单元的保持装置，其特征在于包括: 支撑构件，所述支撑构件具有用于定位图案光产生单元的定位部分，并且支撑图案光产生单元；以及 固定构件，所述固定构件被配置为与图案光产生单元的外周的一部分接触以保持图案光产生单元，所述固定构件被固定到支撑构件， 其中，所述固定构件包括: 抵靠部分，所述抵靠部分被配置为与图案光产生单元的外周的一部分接触；以及 偏置构件，所述偏置构件被配置为使图案光产生单元朝向抵靠部分偏置。2.根据权利要求1所述的保持装置，其中，所述定位部分包括能移除的装配构件，所述装配构件被配置为能移除地插入到图案光产生单元的孔部分中。3.根据权利要求2所述的保持装置，其中，所述装配构件装配到孔部分中以用于将图案光产生单元定位到支撑构件上，并且 其中，所述装配构件被配置为从孔部分取出，从而使得图案光产生单元能被抵靠部分和偏置构件保持。4.根据权利要求2或3所述的保持装置，其中，所述装配构件是销。5.根据权利要求1至4中的任何一个所述的保持装置，其中，所述偏置构件在与抵靠部分接触图案光产生单元的外周的一侧相对的一侧将偏置力提供给图案光产生单元的外周。6.根据权利要求1至5中的任何一个所述的保持装置，其中，所述偏置构件是板簧或压缩弹簧。7.一种投射装置，其特征在于包括: 图案光产生单元； 根据权利要求1至6中的任何一个所述的保持装置，所述保持装置被配置为保持图案光产生单元；以及 光学系统，所述光学系统被配置为投射由图案光产生单元产生的图案光。8.一种测量装置，其特征在于包括: 根据权利要求7所述的投射装置；以及 光学系统，所述光学系统被配置为捕捉在上面投射有图案光的目标的图像。9.一种用于保持图案光产生单元的保持方法，其特征在于包括: 使用定位部分将图案光产生单元定位在支撑构件上并且在支撑构件上支撑图案光产生单元； 将固定构件固定到支撑构件，所述固定构件包括抵靠部分和偏置构件；以及 将图案光产生单元插入到固定构件中； 其中，所述偏置构件使图案光产生单元朝向抵靠部分偏置，从而将图案光产生单元保持就位。10.根据权利要求9所述的保持方法，其中，所述定位部分是能移除地插入到图案光产生单元上的孔部分中的能移除的装配构件， 其中，在定位和支撑步骤中，将装配构件装配到图案光产生单元的孔部分中以将图案光产生单元定位到支撑构件上，并且 其中，在图案光产生单元被抵靠部分和偏置构件保持就位的情况下，从孔部分取出装配构件。
【文档编号】G02B26/02GK106019574SQ201610195677
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】小池香奈
【申请人】佳能株式会社