JP2017116507A - 共焦点変位計 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態による共焦点変位計1の一構成例を示したシステム図である。この共焦点変位計1は、光ファイバケーブル2、ヘッドユニット10及びコントローラ20により構成され、ヘッドユニット10から検出光DLを出射した際のワークWからの反射光を受光してワークWまでの距離を計測する光学式の距離計測装置である。
図2は、図1のヘッドユニット10の構成例を模式的に示した断面図であり、ヘッドユニット10を鉛直面により切断した場合の切断面が示されている。このヘッドユニット10は、ファイバ端2a、コリメートレンズ13及び対物レンズ14により構成される共焦点光学系11と、共焦点光学系11を収容する筐体12とを備える。筐体12は、有蓋円筒形状の鏡筒である。
図3は、図1のコントローラ20の構成例を示したブロック図である。このコントローラ20は、投光用光源ユニット21、スプリッタ22、分光器用レンズ23、分光器24、結像レンズ25、ラインセンサ26、測定制御部27及び表示部28により構成される。ファイバ端2b、分光器用レンズ23、分光器24、結像レンズ25及びラインセンサ26は、分光光学系を構成する。
図4は、図3の投光用光源ユニット21の構成例を示した図であり、図中の(a)には、投光用光源ユニット21の側面が示され、(b)には、投光用光源ユニット21をA−A線により切断した場合の切断面が示されている。この投光用光源ユニット21は、発光素子211、配線基板212、素子ホルダ213、集光レンズ214、レンズホルダ215、フェルール216、フェルール押え217、蛍光体220、枠体221及び反射型フィルタ222により構成される。
図5は、図3の測定制御部27の構成例を示したブロック図である。この測定制御部27は、受光波形取得部101、基底波形推定部102、信号波形算出部103、距離算出部104、換算式記憶部105、波形データ出力部106、参照範囲受付部107、露光時間調整部108及び投光量制御部109により構成される。
図6は、図5の基底波形推定部102の構成例を示したブロック図である。この基底波形推定部102は、代表点列生成部111、代表点列記憶部112、強度差分算出部113、重み係数算出部114及び代表点列更新部115により構成される。
10 ヘッドユニット
11 共焦点光学系
12 筐体
13 コリメートレンズ
14 対物レンズ
15 回折レンズ
16 ダブレット
20 コントローラ
21 投光用光源ユニット
22 スプリッタ
23 分光器用レンズ
24 分光器
25 結像レンズ
26 ラインセンサ
27 測定制御部
28 表示部
31 投光用光源
32,34 集光レンズ
33,37 ピンホール板
35 対物レンズ
36 ビームスプリッタ
101 受光波形取得部
102 基底波形推定部
103 信号波形算出部
104 距離算出部
105 換算式記憶部
106 波形データ出力部
107 参照範囲受付部
108 露光時間調整部
109 投光量制御部
2 光ファイバケーブル
3 PC
4 受光波形
5 基底波形
6 信号波形
Claims (6)
- 複数の波長を有する光からなる検出光を生成する投光用光源と、
上記検出光を検出対象物に向けて出射する対物レンズを有し、上記検出光に軸上色収差を生じさせる共焦点光学系と、
上記検出対象物によって反射された後、上記共焦点光学系を通過した反射光を分光する分光器と、
分光された上記反射光を受光して受光信号を生成する2以上の受光素子と、
上記受光信号に基づいて、距離に関する受光強度の分布からなる受光波形を取得する受光波形取得手段と、
上記受光波形の形状に基づいて、その基底波形を推定する基底波形推定手段と、
上記受光波形及び上記基底波形に基づいて、信号波形を求める信号波形算出手段と、
上記信号波形に基づいて、上記検出対象物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とする共焦点変位計。 - 複数の波長を有する光からなる検出光を生成する投光用光源と、
上記検出光を検出対象物に向けて出射する対物レンズを有し、上記検出光に軸上色収差を生じさせる共焦点光学系と、
上記検出対象物によって反射された後、上記共焦点光学系を通過した反射光を分光する分光器と、
分光された上記反射光を受光して受光信号を生成する2以上の受光素子と、
上記受光信号に基づいて、距離に関する受光強度の分布からなる受光波形を取得する受光波形取得手段と、
上記対物レンズから出射されなかった上記検出光に対応する基底波形を除去することにより、上記受光波形から信号波形を抽出する基底波形除去手段と、
上記信号波形に基づいて、上記検出対象物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とする共焦点変位計。 - 上記受光信号に基づいて、上記受光素子の露光時間を調整する露光時間調整手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の共焦点変位計。
- 上記信号波形を画面表示するための波形データを外部機器へ出力する波形データ出力手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点変位計。
- 上記基底波形推定手段は、上記受光波形を構成する2以上のデータ点からなるデータ点列に対し、参照範囲を一定距離だけ移動させるごとに、上記参照範囲内のデータ点列にフィッティングする回帰曲線を求めて代表点を定めることにより、2以上の上記代表点からなる代表点列を生成する代表点列生成手段と、
上記データ点及び上記代表点間における受光強度の差分を求める強度差分算出手段と、
上記差分に基づいて、重み係数を求める重み係数算出手段と、
上記データ点列に上記重み係数を割り当て、上記参照範囲を一定距離だけ移動させるごとに、上記参照範囲内のデータ点列に重み付きでフィッティングする回帰曲線を求めて代表点を新たに定めることにより、上記代表点列を更新する代表点列更新手段とを有し、上記基底波形が更新後の代表点列により構成されることを特徴とする請求項1に記載の共焦点変位計。 - 上記参照範囲を受け付ける参照範囲受付手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の共焦点変位計。
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