JP6971646B2 - 共焦点変位計 - Google Patents
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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、ヘッドユニット2、ファイバケーブル3及び制御ユニット4により構成され、ヘッドユニット2から検出光DLを出射した際の計測対象物Wからの反射光を受光して計測対象物Wの変位を計測する光学式の計測装置である。
図2は、図1のヘッドユニット2の構成例を模式的に示した断面図であり、光軸Jを含む平面によりヘッドユニット2を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2は、ヘッド筐体20、光学部材21及び光ファイバフェルール22により構成される。
図3は、図1の投光用光源41の構成例を示した図であり、(a)には、投光用光源41の側面が示され、(b)には、投光用光源41をA−A切断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41は、レーザ光を蛍光体に照射して白色光を発生させる光源装置であり、発光素子411、配線基板412、素子ホルダ413、集光レンズ414、レンズホルダ415、フェルール416、フェルール押え417、蛍光体50、枠体51及びフィルタ素子52により構成される。
図4は、図1の分光器44の構成例を模式的に示した説明図であり、反射型の分光器44が示されている。この分光器44は、コリメータレンズ441、回折格子442、結像レンズ443及びイメージセンサ444により構成され、カプラ42の光ファイバ422の出射端から出射された検出光DLを分光する。
図6は、図2の光ファイバフェルール22を示した断面図であり、中心軸を含む平面により光ファイバフェルール22を切断した場合の切断面が示されている。光ファイバフェルール22は、光ファイバ31の出射端31aを外囲する保持部材であり、出射端面22aが傾斜角φ1で傾斜した傾斜面となっている。
図8は、図1の制御ユニット4の構成例を示した図であり、制御筐体40の前面が示されている。制御筐体40は、内部に投光用光源41、光ファイバ421〜423を含むカプラ42、分光器44及び測定制御部45を収容するハウジング部材である。ファイバ接続部43は、制御筐体40の前面から露出するように配置されている。このファイバ接続部43は、ファイバ接続部32が挿入されるメス型の接続口からなり、光ファイバ31が制御筐体40から斜め下方に突出するように端面を傾斜させて配置される。なお、2以上のヘッドユニット2をそれぞれ接続するための2以上のファイバ接続部43を制御筐体40に設けてもよい。
図9は、図1のファイバ接続部32及び43の構成例を示した斜視図であり、接続前の状態が示されている。図10は、図9のファイバ接続部32を示した図であり、挿抜方向から見たファイバ接続部32が示されている。図11は、図9のファイバ接続部32及び43を示した断面図であり、光ファイバ31,423の中心軸を含み、係合ピン322の間を通る平面によりファイバ接続部32及び43を切断した場合の切断面が示されている。
図12は、図11の屈折率整合材47を示した斜視図である。この屈折率整合材47は、矩形形状の平板からなり、ファイバ接続部32の係合ピン322を挿通させるためのピン孔471が形成されている。
図13は、図9の接続アダプタ432の構成例を示した図であり、(a)には、接続アダプタ432のプラグ挿入口436が示され、(b)には、挿抜方向を含み、係合ピン322の間を通る平面により接続アダプタ432を切断した場合の切断面が示されている。この接続アダプタ432には、ファイバ接続部43の接合面を保護するための保護シャッタ437が設けられている。
2 ヘッドユニット
20 ヘッド筐体
21 光学部材
211,213,214 屈折レンズ
212 回折レンズ
22 光ファイバフェルール
22a 出射端面
3 ファイバケーブル
31 光ファイバ
31a 出射端
31b 入射端
31c 入射端面
32 ファイバ接続部
321 フェルール部
322 係合ピン
323 係合凸部
324 ホルダ部
325 ファイバ孔
4 制御ユニット
40 制御筐体
41 投光用光源
42 カプラ
421〜424 光ファイバ
423a 出射端
423b 出射端面
43 ファイバ接続部
431 プラグ部
432 接続アダプタ
433 フェルール部
434,436 プラグ挿入口
435 取付孔
437 保護シャッタ
44 分光器
45 測定制御部
46 ファイバケーブル
47 屈折率整合材
471 ピン孔
Claims (9)
- 共焦点光学系を利用して計測対象物の変位を計測する共焦点変位計であって、
複数の波長を有する光を生成する投光用光源と、
前記投光用光源からの光が第1入射端に入力され、第1出射端から出力する第1光ファイバと、
第2入射端が前記第1出射端と対向して配置され、前記第2入射端を介して入力された光を第2出射端から出射する第2光ファイバと、
前記第2出射端の端面を介して出射された検出光に軸上色収差を発生させるとともに、前記検出光を前記計測対象物に向かって収束させる光学部材と、
前記光学部材を介して前記計測対象物に照射された前記検出光のうち、前記計測対象物上で合焦しつつ反射されることによって前記第2出射端の端面を通過した検出光を分光し、波長ごとの受光強度を表す受光信号を生成する分光器と、
前記受光信号に基づいて、前記計測対象物の変位を求める測定制御部と、
前記第2入射端を前記第1出射端に対して着脱可能に接続するファイバ接続部と、
両端面と接触するように前記第1出射端及び前記第2入射端の間に配置され、前記第1光ファイバ及び前記第2光ファイバの間の屈折率の変化を低減させる屈折率整合材とを備え、
前記第2出射端は、前記第2光ファイバの中心軸に垂直な平面に対し、第1傾斜角で傾斜した端面を有し、
前記第2入射端及び前記第1出射端は、第2傾斜角で傾斜した端面をそれぞれ有し、
前記第2傾斜角は、5°以上15°以下であることを特徴とする共焦点変位計。 - 共焦点光学系を利用して計測対象物の変位を計測する共焦点変位計であって、
複数の波長を有する光を生成する投光用光源と、
前記投光用光源からの光が第1入射端に入力され、第1出射端から出力する第1光ファイバと、
第2入射端が前記第1出射端と対向して配置され、前記第2入射端を介して入力された光を第2出射端から出射する第2光ファイバと、
前記第2出射端の端面を介して出射された検出光に軸上色収差を発生させるとともに、前記検出光を前記計測対象物に向かって収束させる光学部材と、
前記光学部材を介して前記計測対象物に照射された前記検出光のうち、前記計測対象物上で合焦しつつ反射されることによって前記第2出射端の端面を通過した検出光を分光し、波長ごとの受光強度を表す受光信号を生成する分光器と、
前記受光信号に基づいて、前記計測対象物の変位を求める測定制御部と、
前記第2入射端を前記第1出射端に対して着脱可能に接続するファイバ接続部と、
両端面と接触するように前記第1出射端及び前記第2入射端の間に配置され、前記第1光ファイバ及び前記第2光ファイバの間の屈折率の変化を低減させる屈折率整合材とを備え、
前記第2出射端は、前記第2光ファイバの中心軸に垂直な平面に対し、第1傾斜角で傾斜した端面を有し、
前記第2入射端及び前記第1出射端は、第2傾斜角で傾斜した端面をそれぞれ有し、
前記ファイバ接続部は、前記第2入射端が挿入される挿入口に保護シャッタが設けられていることを特徴とする共焦点変位計。 - 前記ファイバ接続部は、前記第2入射端が挿入される挿入口に保護シャッタが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の共焦点変位計。
- 内部に前記光学部材及び前記第2出射端を収容するヘッド筐体と、
内部に前記投光用光源、前記第1光ファイバ、前記分光器及び前記測定制御部を収容し、前記ファイバ接続部が前面から露出するように配置された制御筐体とを備え、
前記屈折率整合材は、シート状であり、前記ファイバ接続部の接合面に貼り付けられている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。 - 前記屈折率整合材は、固体又はゲル状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の共焦点変位計。
- 前記第1傾斜角は、13°以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の共焦点変位計。
- 前記屈折率整合材は、接着剤を用いて前記制御筐体側の接合面に固定されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の共焦点変位計。
- 前記投光用光源は、レーザ光を放出する発光素子と、前記発光素子から放出されるレーザ光により励起され前記レーザ光と異なる波長の蛍光を発光する蛍光体とを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の共焦点変位計。
- 前記第2傾斜角は、前記第1傾斜角よりも小さいことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の共焦点変位計。
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