JP7076954B2 - Confocal displacement meter - Google Patents
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Description
本発明は、共焦点変位計に係り、さらに詳しくは、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の改良に関する。 The present invention relates to a confocal displacement meter, and more particularly to an improvement of a confocal displacement meter that measures the displacement of a measurement object by using a confocal optical system.
共焦点変位計は、光源の像が結像する結像面からの反射光に受光する光を絞り込むという共焦点原理と、光源の像に光軸方向の色ずれが生じるという軸上色収差の現象とを利用して計測対象物の変位を計測する光学式の計測装置である。 The cofocal displacement meter has a cofocal principle that narrows down the light received by the reflected light from the image plane on which the image of the light source is formed, and a phenomenon of axial chromatic aberration that causes color shift in the image of the light source in the optical axis direction. It is an optical measuring device that measures the displacement of the object to be measured by using and.
共焦点変位計は、光源からの光を点光源として出射するピンホールと、ピンホールを介して出射された検出光に軸上色収差を発生させ、検出光を計測対象物に向かって収束させる光学部材と、計測対象物からの反射光を分光し、受光信号を生成する分光器とにより構成される。検出光には、複数の波長を有する光、例えば、白色光が用いられる。ピンホールは、光学部材を介して計測対象物に照射された検出光のうち、計測対象物上で合焦しつつ反射された波長の検出光を通過させる。 The cofocal displacement meter is an optic that causes axial chromatic aberration in the pinhole emitted from the light source as a point light source and the detected light emitted through the pinhole, and converges the detected light toward the object to be measured. It is composed of a member and a spectroscope that disperses the reflected light from the object to be measured and generates a light receiving signal. As the detection light, light having a plurality of wavelengths, for example, white light is used. The pinhole passes the detection light having a wavelength reflected on the measurement object while focusing on the detection light emitted to the measurement object through the optical member.
結像面の位置は、軸上色収差により波長ごとに異なるため、ピンホールを通過した検出光の波長を特定することにより、計測対象物の変位が求められる。変位は、予め定められた基準位置から計測対象物までの光軸方向の距離であり、変位を求めることにより、表面の凹凸の深さ又は高さや透明体の厚さ等を測定することができる。 Since the position of the image plane differs for each wavelength due to axial chromatic aberration, the displacement of the object to be measured can be obtained by specifying the wavelength of the detected light that has passed through the pinhole. The displacement is the distance in the optical axis direction from the predetermined reference position to the object to be measured, and by obtaining the displacement, the depth or height of the unevenness of the surface, the thickness of the transparent body, and the like can be measured. ..
共焦点変位計には、共焦点光学系を有するヘッドユニットと投光用光源及び分光器を有する制御装置とが別個の装置からなり、投光用光源の光を光ファイバからなるケーブルを介してヘッドユニットに伝送するものがある。この種の変位計は、ヘッドユニットが計測対象物の近傍に設置され、制御装置から遠く離れていることが少なくない。 The confocal displacement meter consists of a head unit having a confocal optical system and a control device having a light source for floodlight and a spectroscope, and the light of the light source for floodlight is transmitted via a cable made of an optical fiber. Some are transmitted to the head unit. In this type of displacement sensor, the head unit is installed near the object to be measured and is often far away from the control device.
上述した様な従来の共焦点変位計では、ヘッドユニットが適切に設置されているか否かをヘッドユニットの設置時に識別することが難しいという問題があった。仮に制御装置側に表示部が設けられていたとしても、設置作業中の操作者がヘッドユニットの設置箇所付近から制御装置の表示を確認するのは困難であった。このため、操作者は、表示を確認するために制御装置の設置箇所まで移動しなければならなかった。また、ヘッドユニットの設置状態が適切でなければ、ヘッドユニットの設置箇所まで移動して位置や姿勢を調整した後、再度、制御装置の設置箇所まで移動して表示を確認するという作業を繰り返さなければならなかった。 With the conventional confocal displacement meter as described above, there is a problem that it is difficult to identify whether or not the head unit is properly installed when the head unit is installed. Even if the display unit is provided on the control device side, it is difficult for the operator during the installation work to check the display of the control device from the vicinity of the installation location of the head unit. Therefore, the operator had to move to the installation location of the control device to check the display. In addition, if the installation state of the head unit is not appropriate, the work of moving to the installation location of the head unit, adjusting the position and posture, and then moving to the installation location of the control device again to check the display must be repeated. I had to.
また、従来の共焦点変位計では、ヘッドユニットの設置箇所付近において、制御装置が正常に動作しているか否かを識別することが難しいという問題もあった。 Further, with the conventional confocal displacement meter, there is a problem that it is difficult to identify whether or not the control device is operating normally in the vicinity of the installation location of the head unit.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニットを設置する際の作業性を向上させることができる共焦点変位計を提供することを目的とする。特に、ヘッドユニットが適切に設置されているか否かをヘッドユニットの設置時に容易に識別することができる共焦点変位計を提供することを目的とする。また、ヘッドユニットの構成が複雑化するのを抑制しつつ、ヘッドユニット設置時の作業性を向上させることができる共焦点変位計を提供することを目的とする。また、制御装置が正常に動作しているか否かをヘッドユニットの設置箇所付近で容易に識別することができる共焦点変位計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a confocal displacement meter capable of improving workability when installing a head unit. In particular, it is an object of the present invention to provide a confocal displacement meter that can easily identify whether or not the head unit is properly installed when the head unit is installed. Another object of the present invention is to provide a confocal displacement meter capable of improving workability at the time of installing the head unit while suppressing the complicated configuration of the head unit. Another object of the present invention is to provide a confocal displacement meter that can easily identify whether or not the control device is operating normally in the vicinity of the installation location of the head unit.
本発明の第1の態様による共焦点変位計は、共焦点光学系を有するヘッドユニットと、複数の波長を含む光を生成する投光用光源を有する制御装置と、前記投光用光源からの光を前記ヘッドユニットに伝送する光ファイバからなるファイバケーブルとを備える共焦点変位計であって、前記ヘッドユニットが、前記光ファイバ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、前記検出光を計測対象物に向かって収束させる光学部材を有し、前記制御装置が、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光ファイバの前記端面を通過した検出光を分光し、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を有する。前記ヘッドユニットは、表示部を備え、前記測定制御部は、前記制御装置の動作状態、波長ごとの受光強度からなる受光波形、又は、変位の測定値の少なくとも1つに基づく演算結果に基づいて、前記表示部の表示を制御する。 The cofocal displacement meter according to the first aspect of the present invention is derived from a head unit having a cofocal optical system, a control device having a light projecting light source that generates light containing a plurality of wavelengths, and the light projecting light source. A confocal displacement meter including a fiber cable made of an optical fiber that transmits light to the head unit, wherein the head unit causes axial chromatic aberration in the detected light emitted through the end face of the optical fiber. At the same time, it has an optical member that converges the detected light toward the measurement object, and the control device is on the measurement object among the detection lights irradiated to the measurement object via the optical member. A spectroscope that disperses the detected light that has passed through the end face of the optical fiber by being reflected while focusing on the optical fiber to generate a light receiving signal, and a measurement for obtaining the displacement of the measurement object based on the light receiving signal. It has a control unit. The head unit includes a display unit, and the measurement control unit is based on an operation state of the control device, a light reception waveform consisting of light reception intensity for each wavelength, or a calculation result based on at least one of displacement measurement values. , Control the display of the display unit.
この共焦点変位計では、ヘッドユニット及び制御装置間で投光用の光を伝送する光ファイバの端面を共焦点光学系のピンホールとして機能させることができる。また、受光波形や変位の測定値を利用して表示部の表示が制御されるため、ヘッドユニットを設置する際に、ヘッドユニットが適切に設置されているか否かを表示部の表示によって容易に識別することができる。また、制御装置側で表示部の表示が制御されるため、ヘッドユニットの構成が複雑化するのを抑制することができる。また、制御装置の動作状態を利用して表示部の表示が制御されるため、制御装置が正常に動作しているか否かをヘッドユニットの設置箇所付近で容易に識別することができる。 In this confocal displacement meter, the end face of the optical fiber that transmits the light for projection between the head unit and the control device can function as a pinhole of the confocal optical system. In addition, since the display of the display unit is controlled by using the received light waveform and the measured value of the displacement, when installing the head unit, it is easy to indicate whether or not the head unit is properly installed by displaying the display unit. Can be identified. Further, since the display of the display unit is controlled on the control device side, it is possible to suppress the complicated configuration of the head unit. Further, since the display of the display unit is controlled by using the operating state of the control device, it is possible to easily identify whether or not the control device is operating normally in the vicinity of the installation location of the head unit.
本発明の第2の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記制御装置が、表示光を生成する表示用光源を有し、前記ファイバケーブルが、前記表示光を伝送する光ファイバを有し、前記表示部が、前記光ファイバを介して前記表示用光源から伝送された表示光によって表示を行うように構成される。 In the cofocal displacement meter according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the control device has a display light source that generates display light, and the fiber cable is an optical fiber that transmits the display light. The display unit is configured to display by the display light transmitted from the display light source via the optical fiber.
この様な構成によれば、表示用光源が制御装置側にあるため、表示用の電気回路や配線基板をヘッドユニットに設けなくてよく、ヘッドユニットが大型化するのを抑制することができる。また、表示部の発熱が抑えられるため、光学部材、ヘッドユニットを支持する治具等の温度上昇によって測定精度が低下するのを抑制することができる。 According to such a configuration, since the display light source is located on the control device side, it is not necessary to provide the display electric circuit and the wiring board in the head unit, and it is possible to suppress the head unit from becoming large in size. Further, since the heat generation of the display unit is suppressed, it is possible to suppress the deterioration of the measurement accuracy due to the temperature rise of the optical member, the jig supporting the head unit, and the like.
本発明の第3の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記表示部が、前記表示光を伝送する複数の光ファイバの出射端を前記検出光の投光軸を中心とする周方向に配置することによって形成されている。この様な構成によれば、投光軸を中心とする周方向の複数の位置から表示部の表示を確認することができるため、表示部の視認性を向上させることができる。 In the confocal displacement meter according to the third aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display unit rotates the emission end of a plurality of optical fibers transmitting the display light around the light projection axis of the detection light. It is formed by arranging in the direction. According to such a configuration, the display of the display unit can be confirmed from a plurality of positions in the circumferential direction about the optical axis, so that the visibility of the display unit can be improved.
本発明の第4の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記表示部が、前記投光用光源からの光を伝送する光ファイバの出射端よりも前記制御装置側に配置される。この様な構成によれば、表示用の光が検出光の光路内に進入して測定精度が低下するのを抑制することができる。 In the confocal displacement meter according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display unit is arranged on the control device side of the emission end of the optical fiber that transmits the light from the light projection light source. .. According to such a configuration, it is possible to prevent the display light from entering the optical path of the detection light and reducing the measurement accuracy.
本発明の第5の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記表示部が、前記光学部材を構成する複数のレンズのうち、前記投光用光源からの光を伝送する光ファイバの出射端に最も近いレンズよりも前記制御装置側に配置される。この様な構成によれば、ヘッドユニットの構成が複雑化するのを抑制することができる。 In the confocal displacement meter according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display unit is an optical fiber that transmits light from the light source for projection among a plurality of lenses constituting the optical member. It is arranged closer to the control device than the lens closest to the emission end. According to such a configuration, it is possible to prevent the configuration of the head unit from becoming complicated.
本発明の第6の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記表示部が、表示用光源を有し、前記測定制御部が前記表示用光源を制御することによって表示を行うように構成される。この様な構成によれば、表示用光源がヘッドユニット側にあるため、表示用の電気回路や配線基板を制御装置に設けなくてよく、制御装置が大型化するのを抑制することができる。 In the confocal displacement meter according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display unit has a display light source, and the measurement control unit controls the display light source to perform display. It is composed. According to such a configuration, since the display light source is located on the head unit side, it is not necessary to provide the display electric circuit and the wiring board in the control device, and it is possible to suppress the control device from becoming large in size.
本発明の第7の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記測定制御部が、波長ごとの受光強度からなる受光波形のピーク強度を特定し、前記ピーク強度に応じて、前記表示部の表示態様を異ならせるように構成される。この様な構成によれば、ヘッドユニットの設置状態が適切であるか否かを表示部の表示態様によって容易に識別することができる。 In the confocal displacement meter according to the seventh aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the measurement control unit specifies the peak intensity of the light receiving waveform consisting of the light receiving intensity for each wavelength, and the display is performed according to the peak intensity. It is configured so that the display mode of the unit is different. According to such a configuration, whether or not the installation state of the head unit is appropriate can be easily identified by the display mode of the display unit.
本発明の第8の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記測定制御部が、求めた変位が予め指定された範囲内にあるか否かに応じて、前記表示部の表示態様を異ならせるように構成される。この様な構成によれば、計測対象物の良否を表示部の表示態様によって容易に識別することができる。 In the confocal displacement meter according to the eighth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display mode of the display unit depends on whether or not the displacement obtained by the measurement control unit is within the range specified in advance. Is configured to be different. With such a configuration, the quality of the measurement target can be easily identified by the display mode of the display unit.
本発明の第9の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記測定制御部が、前記受光信号に対応して、前記表示部の表示を制御する。この様な構成によれば、受光信号に応じて表示部の表示を異ならせることができる。 In the confocal displacement meter according to the ninth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the measurement control unit controls the display of the display unit in response to the light receiving signal. According to such a configuration, the display of the display unit can be changed according to the received light signal.
本発明の第10の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記測定制御部が、前記制御装置の外部から入力される信号に基づいて、前記表示部の表示を制御する。この様な構成によれば、外部からの信号に応じて表示部の表示を異ならせることができる。 In the confocal displacement meter according to the tenth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the measurement control unit controls the display of the display unit based on a signal input from the outside of the control device. According to such a configuration, the display of the display unit can be changed according to the signal from the outside.
本発明の第11の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記ファイバケーブルが、前記投光用光源からの光を伝送する測定用の光ファイバと、表示用光源からの光を伝送する表示用の光ファイバとを有し、前記制御装置側の端部が二又状に分岐して検出光用コネクタ及び表示光用コネクタがそれぞれ取り付けられ、前記検出光用コネクタ及び前記表示光用コネクタが、前記制御装置に着脱可能に接続される。この様な構成によれば、検出光用コネクタと表示光用コネクタとを個別に着脱することができる。 In the confocal displacement meter according to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the fiber cable transmits the light from the light projection light source and the light from the display light source to the optical fiber for measurement which transmits the light from the light projection light source. It has an optical fiber for display, and the end on the control device side is branched in a bifurcated manner, and a detection light connector and a display light connector are attached, respectively, and the detection light connector and the display light connector are attached. The connector is detachably connected to the control device. According to such a configuration, the detection light connector and the display light connector can be individually attached and detached.
本発明の第12の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記表示部には、前記変位の測定値が公差の範囲内であるか否かが表示される。この様な構成によれば、測定値が公差の範囲内であるか否かをヘッドユニットの設置箇所付近で容易に識別することができる。 In the confocal displacement meter according to the twelfth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the display unit displays whether or not the measured value of the displacement is within the tolerance range. With such a configuration, it is possible to easily identify whether or not the measured value is within the tolerance range in the vicinity of the installation location of the head unit.
本発明の第13の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記測定制御部が、点滅の周波数又は点滅のパターンを変化させることによって前記表示部の表示を異ならせる。この様な構成によれば、表示部の表示内容を容易に識別することができる。 In the confocal displacement meter according to the thirteenth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the measurement control unit changes the display of the display unit by changing the blinking frequency or the blinking pattern. With such a configuration, the display content of the display unit can be easily identified.
本発明の第14の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記ヘッドユニットが、円筒形状の筐体からなり、前記表示部が、前記筐体の外周面に配置される。この様な構成によれば、ヘッドユニットが取付部材によって保持された状態であっても、表示部の表示を容易に確認することができる。 In the confocal displacement meter according to the fourteenth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the head unit is composed of a cylindrical housing, and the display unit is arranged on the outer peripheral surface of the housing. According to such a configuration, the display on the display unit can be easily confirmed even when the head unit is held by the mounting member.
本発明の第15の態様による共焦点変位計は、上記構成に加え、前記ヘッドユニットが、直方体形状の筐体からなり、前記表示部が、前記筐体の角部又は側面に配置される。この様な構成によれば、ヘッドユニットが筐体の一側面を柱などの構造物に接触させた状態で設置されていても、表示部の表示を容易に確認することができる。 In the confocal displacement meter according to the fifteenth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the head unit is composed of a rectangular parallelepiped housing, and the display portion is arranged at a corner portion or a side surface of the housing. According to such a configuration, even if the head unit is installed with one side surface of the housing in contact with a structure such as a pillar, the display on the display unit can be easily confirmed.
本発明によれば、受光信号に基づいて表示部の表示が制御されるため、ヘッドユニットが適切に設置されているか否かをヘッドユニットの設置時に容易に識別することができる。また、制御装置側で表示部の表示が制御されるため、ヘッドユニットの構成が複雑化するのを抑制しつつ、ヘッドユニット設置時の作業性を向上させることができる。従って、ヘッドユニットを設置する際の作業性を向上させた共焦点変位計を提供することができる。 According to the present invention, since the display of the display unit is controlled based on the received light signal, it is possible to easily identify whether or not the head unit is properly installed when the head unit is installed. Further, since the display of the display unit is controlled on the control device side, it is possible to improve the workability at the time of installing the head unit while suppressing the complicated configuration of the head unit. Therefore, it is possible to provide a confocal displacement meter with improved workability when installing the head unit.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、ヘッドユニットの光軸の方向を上下方向として説明するが、ヘッドユニットの使用時における姿勢や向きを限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, for convenience, the direction of the optical axis of the head unit is described as the vertical direction, but the posture and orientation when the head unit is used are not limited.
<共焦点変位計1>
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及び制御装置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。
<Confocal displacement meter 1>
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of a confocal displacement meter 1 according to an embodiment of the present invention. The confocal displacement meter 1 is composed of a
ヘッドユニット2及び制御装置4は、ファイバケーブル3を介して互いに接続されている。ファイバケーブル3は、光を伝送する光ファイバ31及び32により構成される。光ファイバ31は、投光用の光を伝送するための伝送媒体である。一方、光ファイバ32は、表示用の光を伝送するための伝送媒体である。
The
光ファイバ31と光ファイバ32とは、同一の光ファイバによって構成される。このため、光ファイバ31の接続部分と光ファイバ32の接続部分とには、共通のコネクタを使用することができる。
The
光ファイバ32は、例えば、複数の光ファイバが束ねられたバンドルファイバ又は多芯ファイバである。ファイバケーブル3の一端には、コネクタ33が設けられ、制御装置4と着脱可能に接続される。
The
ヘッドユニット2は、検出光DLを計測対象物Wに向けて出射し、計測対象物Wからの反射光が入射する光学ユニットであり、屈折レンズ211、回折レンズ212等の光学部材21と、表示部22とを備える。光学部材21は、光ファイバ31の端面を介して出射された検出光DLに軸上色収差を発生させるとともに、検出光DLを計測対象物Wに向かって収束させる。軸上色収差は、分散による光軸方向の像の色ずれである。
The
共焦点変位計1では、光ファイバ31を介して投光用の光がヘッドユニット2に伝送され、ヘッドユニット2から出射された検出光DLによって計測対象物W上に照射スポットが形成される。光ファイバ31の出射端面は、検出光DLを出射する点光源となるように、投光用光源41からの光を通過させるピンホールとして機能するとともに、光学部材21を介して計測対象物Wに照射された検出光DLのうち、計測対象物W上で合焦しつつ反射された波長の検出光を通過させるピンホールとして機能する。
In the cofocal displacement meter 1, light for projection is transmitted to the
表示部22は、ヘッドユニット2とファイバケーブル3との接続部付近に設けられ、光ファイバ32を介して表示用光源46から伝送された表示用の光を利用して各種情報の表示を行う。
The
制御装置4は、投受光を制御し、照射スポットに対応する反射光に基づいて、計測対象物Wの変位を求める処理ユニットであり、投光用光源41、カプラ42、分光器43、測定制御部44、メモリ45及び表示用光源46により構成される。例えば、受光信号に基づいて、投光用の光の強度、反射光を受光する際の露光時間、受光信号を増幅する際のゲインが制御される。投光用光源41は、複数の波長を有する光、例えば、白色光を投光用の光として生成する光源装置である。
The
カプラ42は、投光用光源41から入力された光をヘッドユニット2に向けて出力する一方、ヘッドユニット2から入力された検出光DLを分光器43に向けて出力する方向性結合器である。このカプラ42は、一端から2本の光ファイバ421及び422が延び、他端から1本の光ファイバ423が延びるYカプラである。
The
投光用光源41からの光は、光ファイバ421の入射端に入力され、光ファイバ423及びコネクタ33を介して光ファイバ31へ出力される。一方、計測対象物Wによって反射された検出光DLは、光ファイバ31及びコネクタ33を介して光ファイバ423に入力され、光ファイバ422の出射端から分光器43に向けて出射される。
The light from the light projecting
分光器43は、光ファイバ31の出射端面を通過した検出光DLを分光し、受光信号を生成する。測定制御部44は、分光器43の受光信号に基づいて、計測対象物Wの変位を求め、測定値として図示しない表示装置や外部機器へ出力する。
The
具体的には、分光器43から波長ごとの受光強度からなる受光波形を取得し、受光波形のピーク位置を特定することにより、計測対象物Wの変位が算出される。ピーク位置は、受光強度が最大の画素位置であり、特定の波長に対応する。メモリ45には、測定条件や各種の補正情報が保持される。
Specifically, the displacement of the object to be measured W is calculated by acquiring a light receiving waveform consisting of the light receiving intensity for each wavelength from the
表示用光源46は、表示光を生成する光源装置である。表示光は、例えば、投光用の光とは異なる色の可視光であり、光ファイバ47の入射端に入力され、コネクタ33を介して光ファイバ32へ出力される。コネクタ33は、カプラ42からの光ファイバ423と表示用光源46からの光ファイバ47とをそれぞれ光ファイバ31及び32に接続する。
The
測定制御部44は、分光器43の受光信号に基づいて、表示部22の表示を制御する。具体的には、表示用光源46を制御することにより、受光信号に基づく各種の演算結果やヘッドユニット2又は制御装置4の動作状態が表示部22に表示される。
The
この測定制御部44は、ヘッドユニット2の設置状態が適切であるか否かを識別可能とするために、受光波形のピーク強度を特定し、ピーク強度に応じて、表示部22の表示態様を異ならせる。具体的には、ピーク強度を予め指定された判定閾値と比較し、ピーク強度が判定閾値以上であるか否かに応じて、表示部22の表示色を異ならせる。例えば、ピーク強度が判定閾値以上であれば、ヘッドユニット2の設置状態が適切であると判定され、表示部22が青色に点灯する。一方、ピーク強度が判定閾値未満である場合には、ヘッドユニット2の設置状態が不適切であると判定され、表示部22が赤色に点灯する。
The
なお、ピーク強度が判定閾値以上であるか否かに応じて、表示部22の点灯パターンを異ならせてもよい。例えば、ピーク強度が判定閾値以上であれば、表示部22が連続点灯するのに対し、ピーク強度が判定閾値未満である場合には、表示部22が点滅する。また、ピーク強度に応じて、点灯状態又は消灯状態の時間長を異ならせ、或いは、点滅周期を一定に保ちつつ点灯状態の時間長と消灯状態の時間長との割合を異ならせてもよい。
The lighting pattern of the
また、測定制御部44は、計測対象物Wの良否を識別可能とするために、求めた変位が予め指定された範囲内にあるか否かに応じて、表示部22の表示態様を異ならせる。例えば、変位の測定値が範囲内にあれば、計測対象物Wが適切であると判定され、表示部22が青色に点灯する。一方、変位の測定値が範囲外である場合には、計測対象物Wが不適切であると判定され、表示部22が赤色に点灯する。
Further, the
また、測定制御部44は、制御装置4の動作状態に応じて、表示部22の表示態様を異ならせる。例えば、投光用光源41が点灯中であるか否かに応じて、表示部22の表示色又は点灯パターンを異ならせる。また、ヘッドユニット2の設置状態が適切であるか否かを判定するための設置状態判定モードと、計測対象物Wの良否を判定するための良否判定モードとのいずれかの動作モードに応じて、表示部22の表示色又は点灯パターンを異ならせる。なお、3以上の動作状態を識別可能とするために、3以上の表示色又は点灯パターンを切り替えて表示を行ってもよい。
Further, the
上述した様な測定制御部44による表示制御により、表示部22には、運転中におけるシステムエラーの発生、計測対象物Wが測定範囲内にあるか否か、変位の測定値が公差の範囲内であるか否かが表示される。例えば、通信不良などの動作不良がシステムエラーとして表示される。また、制御装置4の外部から入力される信号に基づいて、表示部22の表示が制御される。
Due to the display control by the
また、変位の測定値が上限閾値を上回っている状態(High)と、変位の測定値が下限閾値を下回っている状態(Low)と、変位の測定値が下限閾値以上上限閾値以下である状態(go)とが識別可能に表示される。また、表示部22には、ヘッドユニット2が適切に設置されたか否かが表示される。測定制御部44は、点滅の周波数又は点滅のパターンを変化させることによって表示部22の表示を異ならせる。
Further, a state in which the measured displacement value is above the upper limit threshold value (High), a state in which the measured value of displacement is below the lower limit threshold value (Low), and a state in which the measured value of displacement is equal to or greater than the lower limit threshold value and equal to or less than the upper limit threshold value. (Go) is displayed so that it can be identified. Further, the
なお、カプラ42には、Xカプラを用いてもよい。Xカプラは、Yカプラと比較して端面の反射を抑制し易い。この様な光ファイバカプラは、複数の光ファイバを融着した融着型カプラであるが、ビームスプリッタを用いて光を分割するタイプのカプラであってもよい。また、コネクタ33に代えて、投光用の光ファイバ31と表示用の光ファイバ32とを個別に接続する独立した2つのコネクタを用いるような構成であってもよい。
An X coupler may be used for the
<ヘッドユニット2>
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、筐体20、光学部材21、表示部22及び光ファイバフェルール23により構成される。
<
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the
筐体20は、例えば、有蓋円筒形状の鏡筒であり、中心軸が光軸Jとなっている。この筐体20は、光軸Jに沿って径が変化しており、先端側が大径部20a、根元側は、大径部20aよりも径が小さい小径部20bとなっている。小径部20bは、ヘッドユニット2を支持する治具の取付金具が取り付けられる金具取付部である。すなわち、ヘッドユニット2の小径部20bは、ヘッドユニット2を製造ラインに設置する際に、取付部材によって保持される保持部である。また、小径部20bとファイバケーブル3の先端との間は、接続部20cとなっている。
The
光学部材21は、屈折レンズ211、回折レンズ212、光学レンズ213及び214により構成される。屈折レンズ211は、光の屈折現象を利用して入射光を集光又は拡散させる光学レンズである。この屈折レンズ211は、例えば、非球面レンズである。
The
回折レンズ212は、光の回折現象を利用して入射光を集光又は拡散させる光学レンズであり、大径部20aの下端開口、すなわち、投光窓20dを介して露出するように配置されている。この回折レンズ212は、レリーフ型の回折レンズであり、光ファイバフェルール23からの検出光DLが入射する回折面(上面)には、微細なレリーフ(起伏)が形成されている。レリーフは、光軸方向の深さが光の波長程度であり、光軸Jを中心とする複数の円環状のパターンが配置される。回折レンズ212の下面は、平坦面である。
The
光学レンズ213及び214は、いずれも光ファイバフェルール23からの検出光DLを集光させる屈折レンズである。回折レンズ212、屈折レンズ211及び光学レンズ214は、大径部20aに配置され、光学レンズ213は、小径部20bに配置されている。
The
なお、屈折レンズ211、回折レンズ212、光学レンズ213及び214は、いずれも単レンズであるが、それぞれ複数の光学レンズを組み合わせた複レンズであってもよい。また、光学部材21には、回折レンズ212のように低アッベ数のレンズ素子を含んでいることが好ましい。
Although the
光ファイバフェルール23は、ファイバケーブル3を構成する光ファイバ31を保持する保持部材であり、光ファイバ31の出射端が樹脂部材によって保持されている。この光ファイバフェルール23は、筐体20の天蓋部から下側に突出させて配置されている。
The
光ファイバ31は、コア及びクラッドにより構成され、コアの端面がピンホールとして機能する。つまり、光ファイバ31のコアの端面は、光ファイバ31の出射端が配置される空間に比べて径が十分に小さく、光学部材21を介して入射する光を選択的に通過させることができる。屈折レンズ211、光学レンズ214及び213は、光ファイバフェルール23と回折レンズ212との間に配置されている。光ファイバ31の出射端面と光学部材21とは、共焦点光学系を構成している。
The
この共焦点光学系は、共焦点原理を利用して受光する光を絞り込むとともに、検出光DLに軸上色収差を生じさせる。このため、光ファイバ31の出射端面から出射し、光学部材21を透過した検出光DLは、波長に応じて上下方向の異なる位置に結像する。検出光DLに含まれる波長成分のうち、計測対象物W上に結像した特定の波長成分は、計測対象物Wにより反射され、その反射光が光学部材21を透過して光ファイバ31の出射端面上に結像する。一方、特定の波長成分以外の波長成分に対応する反射光は、光ファイバ31の出射端面上に結像せず、遮断される。
This confocal optical system narrows down the light received by using the confocal principle and causes axial chromatic aberration in the detected light DL. Therefore, the detection light DL emitted from the emission end surface of the
この共焦点変位計1では、光ファイバ31の出射端面で反射した光の影響によって測定精度が低下するのを抑制するために、光ファイバフェルール23の出射端面23aが斜めに加工されている。すなわち、出射端面23aは、光ファイバフェルール23の中心軸に垂直な平面に対して傾斜した傾斜面となっている。出射端面23aの傾斜は、例えば、研磨加工によって形成される。また、検出光DLが光ファイバ31の出射端面を通過する際の屈折を考慮して、光ファイバフェルール23は、その中心軸を光軸Jに対して傾斜させて配置されている。
In the cofocal displacement meter 1, the
ヘッドユニット2から計測対象物Wまでの距離は、例えば、10mm~70mm程度であり、測定範囲MRは、1mm~20mm程度である。この測定範囲MRは、検出光DLの帯域幅に対応し、広い測定範囲MRを確保するために、広帯域の検出光DLが用いられる。検出光DLは、例えば、500nm~700nmの波長成分を含む。
The distance from the
表示部22は、筐体20の接続部20cに設けられ、光ファイバ32の出射端、拡散窓221及び反射部材222により構成される。反射部材222は、光ファイバ32の出射端面32aを介して出射された表示光を拡散窓221に向けて反射させるための光学部材である。拡散窓221は、表示光を拡散させる光学部材からなり、接続部20cの外周面から露出している。
The
光ファイバ32の出射端面を介して表示光を出射し、拡散窓221を介して拡散させることによって表示が行われるため、ヘッドユニット2には、表示用の電気回路や配線基板がない。このため、ヘッドユニット2が大型化するのを抑制することができる。また、表示部22の発熱が抑えられるため、光学部材21、ヘッドユニット2を支持する治具の温度上昇によって測定精度が低下するのを抑制することができる。
Since the display is performed by emitting the display light through the emission end surface of the
この表示部22では、光ファイバ32の出射端が出射端面32aを下方に向けて配置され、反射部材222が出射端面32aを介して出射された表示光を光軸Jを中心とする径方向の外側に向けて反射させる。拡散窓221は、光軸Jを中心とする周方向に延び、周方向の広い視野角を有している。また、表示部22は、表示光が検出光DLの光路内に進入して測定精度が低下するのを抑制するために、光ファイバ31の出射端よりも制御装置4側に配置されている。
In the
また、表示部22は、光学部材21を構成する複数のレンズのうち、光ファイバ31の出射端に最も近い光学レンズ213よりも制御装置側に配置される。この様な構成によれば、光学レンズ213を跨いで光ファイバ32を配置する必要がないため、ヘッドユニット2の構成が複雑化するのを抑制することができる。
Further, the
<表示部22>
図3は、図2の表示部22の構成例を示した断面図であり、表示部22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。図4は、図2の表示部22を示した斜視図であり、斜め下方から表示部22を見た場合が示されている。図5は、図2の表示部22を示した断面図であり、光軸Jを含む平面による切断面が示されている。図6は、図2の表示部22を示した斜視図であり、筐体20の接続部20cが示されている。この表示部22は、光ファイバ32を構成する複数の光ファイバの出射端を検出光DLの投光軸、すなわち、光軸Jを中心とする周方向に配置することによって形成されている。
<
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the
光ファイバ32は、例えば、多数の光ファイバ32bがシースによって束ねられたバンドルファイバ又は多芯ファイバであり、シースから露出させた光ファイバ32bの出射端は、周方向に間隔を空けずに互いに隣接させて配列されている。光ファイバ32bの各出射端は、光軸Jを中心とする中心角が180°程度の範囲内において、接続部20cの外周面に沿って一列に配置され、180°以上の視野角が確保されている。
The
この様な構成を採用することにより、光軸Jを中心とする周方向の複数の位置から表示部22の表示を確認することができるため、表示部22の視認性を向上させることができる。
By adopting such a configuration, the display of the
<投光用光源41>
図7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B-B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。
<Light source for
7A and 7B are views showing a configuration example of the light source for
発光素子411は、レーザーダイオード(LD)等の半導体発光素子であり、単一波長のレーザ光を生成する。この発光素子411は、発光部を水平方向の前方に向けた状態で配線基板412に配設されている。例えば、発光素子411は、波長が450nm以下の青色光又は紫外光を生成する。素子ホルダ413は、配線基板412を保持する部材であり、レンズホルダ415に背面側から挿入されている。
The
集光レンズ414は、発光素子411から出射されたレーザ光を光ファイバ421の入射端に集光させる光学部材であり、発光素子411に対向させて配置されている。レンズホルダ415は、集光レンズ414を保持する鏡筒であり、集光レンズ414の前方において縮径している。フェルール416は、光ファイバ421の入射端が組み込まれ、前後方向に延びる円筒状の接続部材である。フェルール押え417は、レンズホルダ415の縮径部に前面側から挿入されたフェルール416を固定するための有底円筒形状の部材であり、円筒部を上記縮径部の外周面に被せた状態でレンズホルダ415に取り付けられている。
The
蛍光体50は、発光素子411からのレーザ光によって励起され、レーザ光とは異なる波長の蛍光を発生する発光体である。この蛍光体50は、その外周面が枠体51によって保持され、光ファイバ421の入射端面に接触させた状態でレンズホルダ415内に配置されている。例えば、蛍光体50は、青色のレーザ光の照射によって黄色の蛍光を発生する。なお、蛍光体50は、2以上の種類の蛍光材料から形成されるものであっても良い。例えば、蛍光体50は、青色のレーザ光の照射により、緑色の蛍光を発生する蛍光材料と、赤色の蛍光を発生する蛍光材料とにより形成される。
The
フィルタ素子52は、発光素子411からのレーザ光を透過し、蛍光体50からの光を反射する光学部材であり、枠体51の発光素子側の面を覆うように配置されている。光ファイバ421の入射端には、発光素子411からのレーザ光と、蛍光体50からの蛍光とが混合した複数の波長を有する光が入射される。
The
投光用光源41は、光ファイバ421の入射端に、発光素子411からのレーザ光と蛍光体50からの蛍光とが混合した光を直接に入射させる構成である。この様なファイバ型光源を用いることにより、ヘッドユニット2及び制御装置4間のファイバケーブル3との接続を簡素化することができる。
The light projecting
なお、投光用光源41には、広帯域な光を発生する光源、例えば、ハロゲンランプ、スーパーコンティニウム(SC)光を発生するSC光源、スーパールミネッセントダイオード(SLD)を用いても良い。また、通常の白色LED光でもよい。SC光源は、パルスレーザによる非線形光学効果により、連続かつ広帯域なレーザ光を生成する。
As the light source for
<分光器43>
図8は、図1の分光器43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43が示されている。この分光器43は、コリメータレンズ431、回折格子432、結像レンズ433及びイメージセンサ434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。
<
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a configuration example of the
光ファイバ422の出射端、回折格子432及びイメージセンサ434は、例えば、水平方向に向けて配置される。コリメータレンズ431は、平行光を得るための光学レンズであり、光ファイバ422の出射端面に対向するように配置される。
The emission end of the
回折格子432は、波長に応じて異なる角度で検出光DLを反射させる反射型の色分散素子であり、平板形状からなる。結像レンズ433は、回折格子432により分光された検出光DLをイメージセンサ434上に結像させる。なお、コリメータレンズ431及び結像レンズ433は、いずれも単レンズであるが、それぞれ複数の光学レンズを組み合わせた複レンズであってもよい。
The
イメージセンサ434は、例えば、水平方向に延びる一次元のラインイメージセンサであり、多数の受光素子が直線状に配列される。各受光素子の受光信号によって受光波形が形成される。なお、イメージセンサ434には、多数の受光素子が二次元的に配列された撮像素子を用いてもよい。
The
回折格子432は、イメージセンサ434に入射した光が受光面で正反射し、回折格子432により反射されて再度受光されるのを防ぐために、イメージセンサ434の受光面に正対する状態から僅かに傾けて配置される。なお、プリズムを用いて検出光DLを分光させてもよい。
The
<表示用光源46>
図9は、図1の表示用光源46の構成例を示した断面図であり、光ファイバ47の入射端の中心軸を含む平面により表示用光源46を切断した場合の切断面が示されている。この表示用光源46は、表示光を生成するための光源装置であり、発光素子461、配線基板462、フェルール463及び素子ホルダ464により構成される。
<Display
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of the
発光素子461は、例えば、発光色が異なる複数の発光ダイオード(LED)からなり、発光部を水平方向に向けた状態で配線基板462上に配設されている。素子ホルダ464は、配線基板462及びフェルール463を保持するための保持部材である。フェルール463は、光ファイバ47の入射端が組み込まれ、前後方向に延びる円筒状の接続部材である。表示用光源46は、光ファイバ47の入射端に対し、発光素子461からの表示光を直接に入射させるファイバ型光源であるため、ファイバケーブル3との接続を簡素化することができる。
The
図10は、図1のヘッドユニット2、ファイバケーブル3及び制御装置4の外観を示した図であり、制御装置4の筐体前面にヘッドユニット2から延びるファイバケーブル3の一端が着脱可能に接続される場合が示されている。ヘッドユニット2から延びるファイバケーブル3は、測定用の光ファイバ31と表示用の光ファイバ32とを内包する1本のケーブルであり、制御装置側の端部が二又状に分岐し、2つの分岐ケーブルの先端には、コネクタ33a及び33bがそれぞれ取り付けられている。
FIG. 10 is a diagram showing the appearance of the
コネクタ33aは、表示用の光ファイバ32を制御装置4に設けられた表示光用の接続口に着脱可能に接続するための表示光用の接続部材である。一方、コネクタ33bは、測定用の光ファイバ31を制御装置4に設けられた検出光用の接続口に着脱可能に接続するための検出光用の接続部材である。コネクタ33a及び33bは、制御装置4の接続口に個別に着脱することができる。
The
図11は、図1の共焦点変位計1の使用例を模式的に示した説明図であり、2つのヘッドユニット2を互いに対向するように配置して不透明な計測対象物Wの厚さを計測する様子が示されている。図中の(a)には、計測対象物Wを挟んで対向する上側ヘッド2aの光軸Jaと下側ヘッド2bの光軸Jbとが略一致している場合が示されている。
FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a usage example of the confocal displacement meter 1 of FIG. 1, in which two
計測対象物Wは、水平方向に延びるシート状の長尺物であり、左右の一方向に搬送中における厚さが所定のタイミングで計測される。上側ヘッド2a及び下側ヘッド2bは、いずれもヘッドユニット2であり、それぞれ投光窓20dが計測対象物Wの表面に正対するように配置される。
The object W to be measured is a long sheet-like object extending in the horizontal direction, and the thickness during transportation in one of the left and right directions is measured at a predetermined timing. The
また、計測対象物Wの厚さを正確に計測するには、上側ヘッド2aの光軸Jaと下側ヘッド2bの光軸Jbとを一致させる必要がある。光軸Ja及びJbが水平方向にずれ、或いは、光軸Ja及びJbが平行でなければ、反りや撓みによって計測対象物Wが傾斜した際の誤差が大きくなるため、計測対象物Wの厚さを正しく計測することができない。
Further, in order to accurately measure the thickness of the object W to be measured, it is necessary to match the optical axis Ja of the
図中の(b)には、下側ヘッド2bに対し、上側ヘッド2aの光軸Jaが水平方向にずれている場合が示されている。この様に光軸Ja及びJbにずれがあると、厚さを計測する際の誤差が増大してしまう。
In (b) in the figure, the case where the optical axis Ja of the
計測対象物Wの厚さは、上側ヘッド2aによって計測された変位と下側ヘッド2bによって計測された変位とから所定の演算によって算出される。計測対象物Wの良否判定は、算出された厚さの測定値を良否判定閾値と比較した比較結果に基づいて行われる。
The thickness of the object to be measured W is calculated by a predetermined calculation from the displacement measured by the
なお、搬送中の計測対象物Wの厚さを正確に計測するには、上側ヘッド2a及び下側ヘッド2b間で変位を計測するタイミングを一致させる必要がある。このタイミングにずれがあると、光軸Ja及びJbが一致していたとしても、振動やぶれの影響によって厚さを計測する際の誤差が増大してしまう。
In order to accurately measure the thickness of the object W to be measured during transportation, it is necessary to match the timing of measuring the displacement between the
2つのヘッドユニット2の光軸Jを互いに一致させるための光軸調整は、ヘッドユニット2の設置状態が適切であるか否かの適否判定の結果を表示部22の表示によって確認しながら行われる。この適否判定は、上側ヘッド2a又は下側ヘッド2bによって計測された受光波形のピーク強度を適否判定閾値と比較した比較結果に基づいて行われる。
The optical axis adjustment for aligning the optical axes J of the two
本実施の形態によれば、受光波形や変位の測定値を利用して表示部22の表示が制御されるため、ヘッドユニット2を設置する際に、ヘッドユニット2が適切に設置されているか否かを表示部22の表示によって容易に識別することができる。また、制御装置4側で表示部22の表示が制御されるため、ヘッドユニット2の構成が複雑化するのを抑制することができる。また、制御装置4の動作状態を利用して表示部22の表示が制御されるため、制御装置4が正常に動作しているか否かをヘッドユニット2の設置箇所付近で容易に識別することができる。
According to the present embodiment, since the display of the
また、表示用光源46が制御装置4側にあるため、表示用の電気回路や配線基板をヘッドユニット2に設けなくてよく、ヘッドユニット2が大型化するのを抑制することができる。さらに、表示部22の発熱が抑えられるため、光学部材21、ヘッドユニット2を支持する治具等の温度上昇によって測定精度が低下するのを抑制することができる。
Further, since the
なお、本実施の形態では、反射型の分光器43の例について説明したが、本発明は、分光器の構成をこれに限定するものではない。例えば、透過角度に応じて異なる波長成分に入射光を分光する透過型の分光器を用いてもよい。
In the present embodiment, an example of the
図12は、共焦点変位計1の他の構成例を模式的に示した説明図であり、透過型の分光器43aが示されている。この分光器43aは、図8の分光器43と比較すれば、回折格子435が透過型である点で異なる。回折格子435は、透過角度に応じて異なる波長成分に入射光を分光する色分散素子である。
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing another configuration example of the confocal displacement meter 1, and shows a
光ファイバ422の出射端から出射された検出光DLは、コリメータレンズ431を介して回折格子435に入射する。回折格子435を透過した検出光DLは、結像レンズ433を介してイメージセンサ434に入射する。
The detection light DL emitted from the emission end of the
また、本実施の形態では、表示用光源46が制御装置4側に設けられる場合の例について説明したが、本発明は、表示用光源をヘッドユニット2側に設けるものにも適用することができる。例えば、ヘッドユニット2の表示部22は、表示用光源を有し、制御装置4の測定制御部44が上記表示用光源を制御することによって表示を行うような構成であってもよい。この様な構成によれば、表示用光源がヘッドユニット2側にあるため、表示用の電気回路や配線基板を制御装置4に設けなくてよく、制御装置4が大型化するのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, an example in which the
また、本実施の形態では、ヘッドユニット2が円筒形状の筐体20からなる場合の例について説明したが、本発明は、ヘッドユニットの形状をこれに限定するものではない。例えば、ヘッドユニットは、直方体形状の筐体からなり、表示部22が筐体側面に配置されるような構成であってもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the
図13は、ヘッドユニットの他の構成例を模式的に示した説明図であり、直方体形状の筐体20eからなるヘッドユニット2c及び2dが示されている。図中の(a)には、表示部22が筐体20eの角部に配置されたヘッドユニット2cが示されている。ヘッドユニット2cは、上下方向に長い直方体形状の筐体20eからなり、例えば、筐体20eの一側面を柱や壁などの構造物Kに接触させた状態で設置される。
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing another configuration example of the head unit, and shows the
表示部22は、構造物Kに接触させる筐体20eの一側面を取付面と呼べば、この取付面以外の側面のうち、隣接する2つの側面からなる角部に配置される。この様に配置することにより、表示部22の視認性を向上させることができる。
If one side surface of the
図中の(b)には、表示部22が筐体20eの非取付面に配置されたヘッドユニット2dが示されている。表示部22は、筐体20eの取付面以外の一側面に配置される。この様に配置することにより、ヘッドユニット2dが構造物Kに設置された状態であっても、表示部22を良好に視認することができる。
In (b) in the figure, the
1 共焦点変位計
2 ヘッドユニット
20 筐体
20a 大径部
20b 小径部
20c 接続部
21 光学部材
211 屈折レンズ
212 回折レンズ
213,214 光学レンズ
22 表示部
221 拡散窓
222 反射部材
23 光ファイバフェルール
3 ファイバケーブル
31,32 光ファイバ
33 コネクタ
4 制御装置
41 投光用光源
42 カプラ
43 分光器
432 回折格子
434 イメージセンサ
44 測定制御部
45 メモリ
46 表示用光源
461 発光素子
462 配線基板
463 フェルール
47 光ファイバ
1
Claims (13)
前記ヘッドユニットが、前記光ファイバ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、前記検出光を計測対象物に向かって収束させる光学部材を有し、
前記制御装置が、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光ファイバの前記端面を通過した検出光を分光し、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を有する共焦点変位計において、
前記ヘッドユニットは、表示部を備え、
前記測定制御部は、前記制御装置の動作状態、波長ごとの受光強度からなる受光波形、又は、変位の測定値の少なくとも1つに基づく演算結果に基づいて、前記表示部の表示を制御し、
前記制御装置は、表示光を生成する表示用光源を有し、
前記ファイバケーブルは、前記表示光を伝送する複数の光ファイバが束ねられたバンドルファイバまたは多芯ファイバを有し、
前記表示部は、前記表示光を伝送する複数の光ファイバであって当該複数の光ファイバの出射端が前記検出光の投光軸を中心とする周方向に並んで配置された複数の光ファイバと、当該周方向に並んで配置された複数の光ファイバの出射端からの前記表示光を前記検出光の投光軸を中心として外方に反射する反射部材とを介して前記ヘッドユニットの筐体の外周面において前記表示用光源から伝送された前記表示光によって表示を行い、
前記バンドルファイバまたは多芯ファイバは、前記表示用光源側では、前記表示光を伝送する複数の光ファイバが束ねられた状態で前記表示用光源と光学的に結合し、
前記ヘッドユニット側では、前記表示光を伝送する複数の光ファイバの結束が解かれていることを特徴とする共焦点変位計。 A fiber cable consisting of a head unit having a confocal optical system, a control device having a light source for floodlight that generates light containing a plurality of wavelengths, and an optical fiber that transmits light from the light source for floodlight to the head unit. It is a cofocal displacement meter equipped with
The head unit has an optical member that causes axial chromatic aberration in the detection light emitted through the end face of the optical fiber and converges the detection light toward an object to be measured.
Detection that the control device has passed through the end face of the optical fiber by being reflected while being in focus on the measurement object among the detection light emitted to the measurement object via the optical member. In a confocal displacement sensor having a spectroscope that disperses light and generates a light receiving signal, and a measurement control unit that obtains a displacement of the measurement object based on the light receiving signal.
The head unit includes a display unit and has a display unit.
The measurement control unit controls the display of the display unit based on the operation state of the control device, the light reception waveform consisting of the light reception intensity for each wavelength, or the calculation result based on at least one of the measured values of the displacement.
The control device has a display light source that produces display light.
The fiber cable has a bundle fiber or a multi-core fiber in which a plurality of optical fibers for transmitting the display light are bundled.
The display unit is a plurality of optical fibers that transmit the display light, and the emission ends of the plurality of optical fibers are arranged side by side in the circumferential direction about the projection axis of the detection light. And the casing of the head unit via a reflective member that reflects the display light from the emission ends of a plurality of optical fibers arranged side by side in the circumferential direction outward about the projection axis of the detection light. Display is performed by the display light transmitted from the display light source on the outer peripheral surface of the body .
On the display light source side, the bundle fiber or the multi-core fiber is optically coupled to the display light source in a state in which a plurality of optical fibers transmitting the display light are bundled.
On the head unit side, a confocal displacement meter characterized in that a plurality of optical fibers transmitting the display light are unbound.
前記表示部は、前記筐体の角部又は側面に配置されることを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の共焦点変位計。 The head unit consists of a rectangular parallelepiped housing.
The confocal displacement meter according to any one of claims 1 to 11 , wherein the display unit is arranged at a corner portion or a side surface of the housing.
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