JP2022095987A - 共焦点変位計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源と、レーザ光源からの光を集光するための光源光学部材と、光源光学部材により集光された光により励起される蛍光体と、一端に蛍光体を備え、該一端側から蛍光体が発光する光を受け付け、他端側に受け付けた光を伝搬する、一又は複数の光ファイバからなる光ファイバ部と、該光ファイバ部の他端から出射される光を測定対象物に向けて集光するヘッド光学部材と、測定対象物からの光を波長に応じて選択的に受光し、受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、該受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の特徴量を測定する測定制御部とを備える。
【選択図】図7
Description
図1は、本発明の実施の形態に係る多波長光電測定装置を模式的に示すブロック図である。多波長光電測定装置100は、レーザ光源101、光源光学部材200、蛍光体70、光ファイバ部300、ヘッド光学部材400、受光素子500、及び測定制御部600から構成される。
図2は、本発明の実施の形態1に係る多波長光電測定装置である共焦点測定装置(共焦点変位計)の構成を模式的に示すブロック図である。図2に示すように、本実施の形態1に係る共焦点測定装置(共焦点変位計)100は、ヘッド光学部材において投光と受光とが同軸となる同軸光学系を構成しており、投光ユニット10から投光された複数の波長を含む光Lbを用いて、測定対象物(以下、ワーク)Wの厚み、距離等を測定する。
図14は、本発明の実施の形態2に係る多波長光電測定装置である干渉測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。図14に示すように、本実施の形態2に係る干渉測定装置310は、投光ユニット10から投光された複数の波長を含む光Lbを用いて、測定対象物(以下、ワーク)Wの厚み、距離等を測定する。
(付記1)
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光を集光するための光源光学部材と、
前記光源光学部材により集光された光により励起される蛍光体と、
一部の光路が共通し、分岐部を介して分岐した第1の光路及び第2の光路を形成する一又は複数の光ファイバと前記分岐部とを有し、分岐した前記第1の光路に対応する光ファイバの第1の端に前記蛍光体を備え、前記第1の端側から前記蛍光体が発光する光を受け付け、共通した前記一部の光路に対応する光ファイバの第2の端側で受け付けた光を伝搬し、前記第2の端側から入射された光の少なくとも一部を、分岐した前記第2の光路に対応する光ファイバの第3の端側に伝搬する光ファイバ部と、
光軸方向に沿って色収差を生じる第1のレンズを有し、共焦点位置に配置された前記光ファイバの前記第2の端から出射される光を、前記第1のレンズを介して測定対象物に向けて光の波長に応じて前記光軸方向に沿って異なる位置に集光するヘッド光学部材と、
測定対象物からの、前記第2の端、前記第2の光路及び前記第3の端を介した光を波長に応じて選択的に受光し、受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、
前記受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の厚み又は変位を測定する測定制御部と
を備えることを特徴とする多波長共焦点測定装置。
前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、かつ、前記光透過性媒体が前記光ファイバの前記第1の端に固定されることを特徴とする付記1に記載の多波長共焦点測定装置。
前記蛍光体と前記光源光学部材との間に、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタをさらに備えることを特徴とする付記1又は2に記載の多波長共焦点測定装置。
前記光ファイバの前記第1の端側に入射される光の光路に対応した形状の開口が形成された、前記開口に前記蛍光体を収容する枠体をさらに備えることを特徴とする付記1乃至3のいずれか一に記載の多波長共焦点測定装置。
前記光ファイバの前記第1の端側に入射される光の光路に対応した形状の開口が形成されており、前記開口に前記蛍光体を収容する枠体と、
前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタと
をさらに備えることを特徴とする付記1に記載の多波長光電測定装置。
前記光ファイバの前記第1の端側に入射される光の光路に対応した形状の開口を有し、前記開口に前記蛍光体を収容する枠体をさらに備え、
前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、
前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする付記1に記載の多波長共焦点測定装置。
前記光ファイバの前記第1の端側に入射される光の光路に対応した形状の開口を有し、前記開口に前記蛍光体を収容する枠体と、
前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタと
をさらに備え、
前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、
前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする付記1に記載の多波長共焦点測定装置。
前記枠体の内径側の壁部に反射面を備えることを特徴とする付記4乃至7のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
前記光源光学部材は、一又は複数のレンズで構成されていることを特徴とする付記1乃至8のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
前記光源光学部材は、レンズが組み込まれた筒状の反射鏡で構成されていることを特徴とする付記1乃至8のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光を集光するための光源光学部材と、
前記光源光学部材により集光された光により励起される蛍光体と、
反射面に前記蛍光体を備え、前記反射面において前記蛍光体が発光する光を反射する反射部材と、
前記蛍光体が発光する光を集光するための第2光源光学部材と、
一部の光路が共通し、分岐部を介して分岐した第1の光路及び第2の光路を形成する一又は複数の光ファイバと前記分岐部とを有し、前記第2光源光学部材で集光された光が分岐した前記第1の光路に対応する光ファイバの第1の端側から入射され、共通した前記一部の光路に対応する光ファイバの第2の端側に前記光を伝搬し、前記第2の端側から入射された光の少なくとも一部を、分岐した前記第2の光路に対応する光ファイバの第3の端側に伝搬する光ファイバ部と、
光軸方向に沿って色収差を生じる第1のレンズを有し、共焦点位置に配置された前記光ファイバの前記第2の端から出射される光を、前記第1のレンズを介して測定対象物に向けて光の波長に応じて前記光軸方向に沿って異なる位置に集光するヘッド光学部材と、
測定対象物からの、前記第2の端、前記第2の光路及び前記第3の端を介した光を波長に応じて選択的に受光し、受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、
前記受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の厚み又は変位を測定する測定制御部と
を備えることを特徴とする多波長共焦点測定装置。
20、20a、20b、20c フェルール
30、30a 光ファイバ
40 スプリッタ
50 受光ユニット
60 ヘッドユニット
70 蛍光体
80 枠体
81 反射面
90 反射型フィルタ
100 共焦点測定装置(多波長光電測定装置:共焦点変位計)
101 レーザ光源
102、109、110 レンズ
111、150 反射鏡
310 干渉測定装置(多波長光電測定装置)
W ワーク
また、第8発明に係る共焦点変位計は、第1乃至第7発明のいずれか1つにおいて、前記第2光源光学部材は、一又は複数のレンズで構成されていることを特徴とする。
また、第9発明に係る共焦点変位計は、第1乃至第7発明のいずれか1つにおいて、前記第2光源光学部材は、レンズが組み込まれた筒状の反射鏡で構成されていることを特徴とする。
Claims (7)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源に対向して設けられ、当該レーザ光源からの光を集中させる光源レンズと、
前記光源レンズにより前記レーザ光が集中する領域に固定され、前記光源レンズにより集中された前記レーザ光源からの光により励起される蛍光体と、
入射端部分に前記蛍光体が固定配置され、当該蛍光体が前記レーザ光源波の光により励起され発光した多波長の光を、共焦点位置に配置された出射端から出射する光ファイバと、
光軸方向に沿って色収差を生じる第1のレンズを有し、前記出射端から出射される光を、前記第1のレンズを介して測定対象物に向けて光の波長に応じて前記光軸方向に沿って異なる位置に集光するヘッド光学部材と、
前記出射端から前記光ファイバに入射した測定対象物からの反射光を、当該光ファイバを介して波長に応じて選択的に受光し、受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、
前記受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の厚み又は変位を測定する測定制御部と
を備え、
前記光ファイバのコア径は200μm以下であり、光路に直交する方向の前記蛍光体の大きさは該コア径よりも大きいことを特徴とする共焦点変位計。 - 前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過し、前記蛍光体を前記レーザ光が集中する領域に固定する光透過性媒体を備えることを特徴とする請求項1に記載の共焦点変位計。
- 前記光透過性媒体を含む前記蛍光体の光路方向の厚みが10μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の共焦点変位計。
- 前記光透過性媒体として接着性樹脂が選択され、前記蛍光体は接着固定されることを特徴とする請求項2又は3に記載の共焦点変位計。
- 前記蛍光体の光路方向の厚みが10μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の共焦点変位計。
- 前記レーザ光源からの光を透過し、前記蛍光体が発光する光を反射する反射フィルタを備え、
前記蛍光体は、前記反射フィルタと前記入射端との間に固定されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の共焦点変位計。 - 前記光ファイバのコア径が50μm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の共焦点変位計。
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