KR20190038995A - 센서 헤드 - Google Patents

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Abstract

설치의 자유도를 높일 수 있는 센서 헤드를 제공한다.
센서 헤드(100)는, 계측 대상물(200)의 변위를 계측하는 센서의 센서 헤드로서, 입사된 광에 대해 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 회절 렌즈와, 내부에 적어도 회절 렌즈를 수용하고 있는 케이스부(5)와, 고정 대상물에의 고정에 이용되는 고정부(11, 12)를 구비하고, 케이스부(5)는 외형이 원기둥 형상인 원기둥부(10)를 가지며, 고정부(11, 12)의 외형은 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 보아 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어가 있다.

Description

센서 헤드{SENSOR HEAD}
본 발명은 센서 헤드에 관한 것이다.
종래, 비접촉으로 계측 대상물의 변위를 계측하는 장치로서 공초점 광학계를 이용한 공초점 계측 장치가 이용되고 있다.
예를 들어 하기 특허문헌 1에 기재된 공초점 계측 장치는, 광원과 계측 대상물의 사이에 회절 렌즈를 이용한 공초점 광학계를 가진다. 이 공초점 계측 장치에서는, 광원으로부터의 출사광은 공초점 광학계에 의해 그 파장에 따른 초점 거리로 계측 대상물에 조사된다. 그리고, 반사광 파장의 피크를 검출함으로써 계측 대상물의 변위를 계측할 수 있다.
공초점 계측 장치 등의 센서 헤드는, 계측 대상물에 대해 위치 어긋남이 발생하지 않도록 고정하여 이용되는 경우가 있다. 예를 들어 하기 특허문헌 2에는, 센서 헤드를 소정의 위치에 장착하기 위한 장착구가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 미국특허 제5785651호 명세서 특허문헌 2: 일본공개특허 평6-273136호 공보
그러나, 장착구를 이용하여 센서 헤드를 고정하는 것으로는, 장착구가 다른 부재와 간섭하는 경우가 있어, 센서 헤드를 설치할 수 있는 개소가 제한되는 경우가 있었다.
그래서, 본 발명은 설치의 자유도를 높일 수 있는 센서 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 태양에 관한 센서 헤드는, 계측 대상물의 변위를 계측하는 센서의 센서 헤드로서, 입사된 광에 대해 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 회절 렌즈와, 입사된 광을 계측 대상물에 모으는 대물 렌즈와, 내부에 적어도 회절 렌즈 및 대물 렌즈를 수용하고 있는 케이스부와, 고정 대상물에의 고정에 이용되는 고정부를 구비하고, 케이스부는 외형이 원기둥 형상인 원기둥부를 가지며, 고정부의 외형은 원기둥부의 중심축 방향에서 보아 원기둥부의 외형 이내에 들어가 있다.
이 태양에 의하면, 케이스부가 원기둥부를 가지며, 고정부의 외형이 원기둥부의 중심축 방향에서 보아 원기둥부의 외형 이내에 들어감으로써, 고정부가 다른 부재와 간섭하는 것을 피할 수 있어, 센서 헤드의 설치의 자유도를 높일 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는, 원기둥부의 중심축 방향에서 보아 중심축과 직교하는 축과 겹치도록 연신되어 있어도 된다.
이 태양에 의하면, 고정부가 원기둥부의 외형 이내에 들어가는 범위에서 고정부의 폭을 가장 크게 할 수 있고, 고정 대상물에의 고정을 보다 강고하게 할 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는, 원기둥부의 중심축 방향에서 회절 렌즈 및 대물 렌즈와 다른 위치에 설치되어도 된다.
이 태양에 의하면, 고정부의 존재가 회절 렌즈 및 대물 렌즈의 구경을 좁히는 요인이 되지 않기 때문에, 이들 구경을 케이스부의 내경 정도로 크게 하여 도입하는 광량을 충분히 많게 하면서 센서 헤드를 고정하는 데에 충분한 크기의 고정부를 설치할 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는, 원기둥부의 중심축 방향에서의 원기둥부의 단부에 설치되어도 된다.
이 태양에 의하면, 고정부의 존재가 케이스부의 구경을 좁히는 요인이 되지 않기 때문에, 케이스부의 내경을 크게 하여 도입하는 광량을 충분히 많게 하면서 센서 헤드를 고정하는 데에 충분한 크기의 고정부를 설치할 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 원기둥부는, 회절 렌즈와 광학적으로 접속되는 광파이버를 삽입 통과시키는 삽입 통과구를 단부에 가지며, 고정부는, 원기둥부의 중심축 방향에서 삽입 통과구와 겹치는 위치에 설치되어도 된다.
이 태양에 의하면, 원기둥부의 중심축 방향에서 원기둥부의 단부에서의 삽입 통과구와 겹치지 않는 위치에 고정부를 설치하는 경우보다 케이스부의 전체 길이가 짧아져서 센서 헤드를 소형화할 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는, 케이스부와 일체로 형성되어도 된다.
이 태양에 의하면, 고정부를 고정 대상물에 고정함으로써 케이스부도 고정되게 되어, 센서 헤드가 확실히 고정 대상물에 고정된다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는, 판형이고 서로 평행한 2개의 평면을 가져도 된다.
이 태양에 의하면, 고정 대상물이 평면을 갖는 경우에 서로 평행한 2개의 평면을 갖는 판형의 고정부를 고정 대상물에 면접촉시키도록 고정할 수 있어, 센서 헤드를 용이하게 강고하게 고정할 수 있다.
전술한 태양에 있어서, 평면은, 원기둥부의 중심축에 따라 연신되어 있어도 된다.
이 태양에 의하면, 고정부를 고정 대상물에 고정하면, 회절 렌즈 및 대물 렌즈의 광축 방향이 고정 대상물의 고정 대상면을 따른 방향을 향하게 되어, 센서 헤드의 방향 맞춤이 용이해진다.
전술한 태양에 있어서, 고정부는 관통공을 가져도 된다.
이 태양에 의하면, 나사 등을 관통공에 통과시킴으로써 고정부를 고정 대상물에 고정할 수 있어, 센서 헤드를 용이하게 고정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 설치의 자유도를 높일 수 있는 센서 헤드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 센서 헤드의 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 센서 헤드의 분해 사시도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 센서 헤드의 평면도이다.
도 4는 본 실시형태에 관한 센서 헤드의 단면도이다.
도 5는 본 실시형태에 관한 센서 헤드의 배면도이다.
도 6은 본 실시형태에 관한 센서 헤드의 측면도이다.
도 7은 종래예의 복수의 센서 헤드를 밀집 배치한 경우의 정면도이다.
도 8은 본 실시형태에 관한 복수의 센서 헤드를 밀집 배치한 경우의 정면도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 복수의 센서 헤드를 밀집 배치한 경우의 평면도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명한다. 또, 각 도면에서 동일한 부호를 부여한 것은 동일하거나 마찬가지의 구성을 가진다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 사시도이다. 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)는, 계측 대상물(200)의 변위를 계측하는 센서의 센서 헤드(100)로서, 케이스부(5), 제1 고정부(11), 제2 고정부(12) 및 파이버 케이스(40)를 구비한다. 파이버 케이스(40)에는, 백색 광원으로부터의 광을 도광하는 광파이버가 삽입 통과된다.
케이스부(5)는, 외형이 원기둥 형상인 원기둥부(10)와, 계측 대상물(200)에 광을 모으는 대물 렌즈부(20)를 포함한다. 원기둥부(10)의 내부에는, 단면(端面)에 핀홀을 이룬 광파이버로부터 출사된 백색광에 대해 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 회절 렌즈가 수용되어 있다. 대물 렌즈부(20)는, 회절 렌즈보다 계측 대상물(200) 측에 배치되고, 회절 렌즈에서 색수차를 발생시킨 광을 계측 대상물(200)에 모은다. 본 예에서는, 초점 거리가 비교적 긴 제1 파장의 광(210)과, 초점 거리가 비교적 짧은 제2 파장의 광(220)을 도시하고 있다. 본 예의 경우, 제1 파장의 광(210)은 계측 대상물(200)의 표면에서 초점을 맺지만, 제2 파장의 광(220)은 계측 대상물(200)의 앞쪽에서 초점을 맺는다.
계측 대상물(200)의 표면에서 반사된 광은, 대물 렌즈부(20)에 의해 모이고 회절 렌즈를 통과하여 광파이버에 반송된다. 반사광 중에서 제1 파장의 광(210)은, 광파이버에서 초점이 맞기 때문에 그 대부분이 광파이버에 입사하지만, 그 밖의 파장의 광은 광파이버에서 초점이 맞지 않아 그 대부분이 광파이버에 입사하지 않는다. 광파이버에 입사한 광은, 광파이버에 접속된 분광기(도시생략)에 전송된다. 분광기는, 계측 대상물(200)의 표면에서 반사되어 센서 헤드(100)에 의해 모아진 광의 파장의 피크를 검출하고, 검출한 파장의 피크에 기초하여 계측 대상물(200)의 변위를 계측한다.
분광기는, 센서 헤드(100)가 정지 상태에 있으면 수십 nm(나노미터)의 분해능력으로 계측 대상물(200)의 변위를 계측할 수 있다. 이러한 고분해능력을 실현하기 위해서는, 센서 헤드(100)가 고정 대상물에 확실히 고정되어 있을 필요가 있다. 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)는, 고정 대상물에의 고정에 이용되는 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 구비하고, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 외형은, 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 보아 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어가 있다. 즉, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 원기둥부(10)의 중심축을 따른 방향으로 원기둥부(10)의 배면을 본 경우에, 원기둥부(10)의 외형으로부터 돌출되지 않은 형상으로 되어 있다. 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)에 있어서, 원기둥부(10)의 중심축을 따른 방향으로 원기둥부(10)의 배면을 본 경우에, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 외형은 원기둥부(10)의 외형 상, 즉 원기둥부(10)의 윤곽 상에 있다. 무엇보다도 원기둥부(10)의 중심축을 따른 방향으로 원기둥부(10)의 배면을 본 경우에, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 외형은 원기둥부(10)의 외형의 내측에 있어도 된다. 여기서, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는 본 발명의 「고정부」의 일례이다.
이와 같이, 케이스부(5)가 원기둥부(10)를 가지며, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 외형이 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 보아 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어감으로써, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 다른 부재와 간섭하는 것을 피할 수 있어, 센서 헤드(100)의 설치의 자유도를 높일 수 있다.
복수의 센서 헤드(100)를 나열하여 계측 대상물(200)의 복수 개소의 변위를 동시에 계측하는 경우에, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)이면, 복수의 센서 헤드(100)를 밀집시켜 배치해도 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 간섭하는 일이 없기 때문에, 복수의 센서 헤드(100) 사이의 거리를 보다 짧게 하여 밀집하여 고정할 수 있다.
[구성예]
다음에, 도 2부터 도 5를 참조하면서 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 분해 사시도이다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 평면도이다. 도 4는, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 단면도이다. 도 3에서는, 원기둥부(10)의 중심축(10a)을 도시하고 있고, 중심축(10a)은 도 4에 도시된 센서 헤드(100)의 단면도의 도시 방향을 나타내는 IV-IV선과 일치한다. 또한, 도 5는 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 배면도이다.
<대물 렌즈부>
케이스부(5) 중 대물 렌즈부(20)는, 계측 대상물(200)(도 1 참조) 측으로부터 차례대로 제1 렌즈(21), 제1 스페이서(22), 제2 렌즈(23), 제2 스페이서(24), 제3 렌즈(25), 제3 스페이서(26), 제4 렌즈(27) 및 제1 렌즈 누르개(28)를 수용하고 있다. 제1 렌즈(21), 제2 렌즈(23), 제3 렌즈(25) 및 제4 렌즈(27)는, 광을 계측 대상물(200)에 모으는 대물 렌즈군으로, 파면 수차를 발생시키지 않도록 조합된 렌즈군이다. 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27)은, 그 광축이 회절 렌즈(16)의 광축(16a)과 일치하도록 대물 렌즈부(20)의 내부에 고정된다. 또, 본 예에서는 대물 렌즈부(20)에 4개의 렌즈가 수용되는 경우를 나타내고 있지만, 대물 렌즈부(20)에 수용되는 렌즈의 수 및 종류는 임의이다.
또, 회절 렌즈(16)가 광축(16a) 방향을 따라 색수차를 발생시키면서 계측 대상물(200)에 광을 모으는 렌즈이면, 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27)의 일부 또는 전부를 생략하는 것으로 해도 된다.
<원기둥부>
케이스부(5) 중 원기둥부(10)는, 콜리메이트 렌즈(15) 및 회절 렌즈(16)를 수용하고 있다. 회절 렌즈(16)는, 입사된 광에 대해 광축(16a) 방향을 따라 색수차를 발생시킨다. 회절 렌즈(16)는, 초점 거리가 광의 파장에 반비례하는 렌즈이어도 된다. 회절 렌즈(16)는, 외측에 수나사가 형성된 링형상의 제2 렌즈 누르개(17)에 의해 계측 대상물(200) 측으로부터 눌려져서 원기둥부(10)의 내부에 고정된다. 또한, 어댑터(18)는, 외측에 수나사가 형성된 링형상의 부재로서, 원기둥부(10)와 대물 렌즈부(20)를 접속하는 조인트이다. 콜리메이트 렌즈(15)는, 페룰(42)로부터 출사되는 광을 모아 회절 렌즈(16)에 입사시킨다. 또한, 콜리메이트 렌즈(15)는, 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27) 및 회절 렌즈(16)를 통과하여 입사하는 광을 페룰(42)에 모은다.
또, 케이스부(5)는, 대물 렌즈부(20)와 원기둥부(10) 이외의 구성을 포함해도 된다. 예를 들어, 케이스부(5)는, 대물 렌즈부(20)와 원기둥부(10)의 사이에 내부가 공동(空洞)이고 외형이 L자형인 굴곡부를 포함해도 된다. 굴곡부는 내부에 적어도 미러를 가지며, 미러는, 회절 렌즈(16)로부터 입사하는 광을 대물 렌즈에 반사하거나, 대물 렌즈로부터 입사하는 광을 회절 렌즈(16)에 반사한다. 케이스부(5)가 굴곡부를 포함한 경우에도, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 외형이, 원기둥부(10)의 중심축(10a) 방향에서 보아 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어감으로써, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 다른 부재와 간섭하는 것을 피할 수 있어, 센서 헤드(100)의 설치의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 회절 렌즈(16)는 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27)보다 계측 대상물(200) 측에 배치되어도 된다.
<파이버 케이스>
파이버 케이스(40)는, 내부에 광파이버를 수용하고, 박판 스프링(41)을 개재하여 원기둥부(10)에 고정된다. 박판 스프링(41)은, 제1 나사(31)에 의해 원기둥부(10)의 상부에 나사 고정됨과 아울러 제3 나사(43)에 의해 원기둥부(10)의 단부에 나사 고정된다.
케이스부(5)의 원기둥부(10)는, 회절 렌즈(16)와 광학적으로 접속되는 광파이버를 삽입 통과시키는 삽입 통과구(19)를 단부에 가진다. 삽입 통과구(19)는, 원기둥부(10) 중 대물 렌즈부(20)가 접속되는 단부와 반대측 단부에 설치된다. 삽입 통과구(19)에는, 선단에 페룰(42)이 장착된 광파이버가 삽입 통과된다. 또, 도 4에서는 페룰(42)만을 도시하고 광파이버의 도시를 생략한다.
<고정부>
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 보아 원기둥부(10)의 중심축과 직교하는 축과 겹치도록 연신되어 설치된다. 도 5에서는, 원기둥부(10)의 중심축과 직교하는 복수의 축으로서, 연직 중심선(10b)과 수평 중심선(10c)을 도시하고 있다. 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 수평 중심선(10c)과 동일한 방향으로 연신되어 수평 중심선(10c)과 겹치도록 설치된다. 이에 의해, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어가는 범위에서 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 폭을 가장 크게 할 수 있고, 고정 대상물에의 고정을 보다 강고하게 할 수 있다.
또한, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 판형이고 서로 평행한 2개의 평면을 가진다. 즉, 제1 고정부(11)는 상부 제1 평면(11a)과 하부 제1 평면(11b)을 갖는 판형상이고, 제2 고정부(12)는 상부 제2 평면(12a)과 하부 제2 평면(12b)을 갖는 판형상이다. 이와 같이, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 판형이고 서로 평행한 2개의 평면을 가짐으로써, 고정 대상물이 평면을 갖는 경우에 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 고정 대상물에 면접촉시키도록 고정할 수 있어, 센서 헤드(100)를 용이하게 강고하게 고정할 수 있다.
여기서, 상부 제1 평면(11a), 하부 제1 평면(11b), 상부 제2 평면(12a) 및 하부 제2 평면(12b)은 각각 원기둥부(10)의 중심축에 따라 연신되어 있다. 즉, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는 원기둥부(10)의 중심축에 따라 연신되어 있다. 원기둥부(10)의 중심축 방향은, 회절 렌즈(16) 및 대물 렌즈의 광축 방향과 거의 일치한다. 그 때문에, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 고정 대상물에 고정하면, 회절 렌즈(16) 및 대물 렌즈의 광축 방향이 고정 대상물의 고정 대상면을 따른 방향을 향하게 되어, 센서 헤드(100)의 방향 맞춤이 용이해진다.
도 2부터 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 회절 렌즈(16), 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27), 콜리메이트 렌즈(15)와 다른 위치에 설치된다. 보다 구체적으로, 회절 렌즈(16) 및 콜리메이트 렌즈(15)는 원기둥부(10)의 내부에 설치되고, 대물 렌즈군(21, 23, 25, 27)은 대물 렌즈부(20)의 내부에 설치되는 것에 반해, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는 원기둥부(10)의 중심축 방향에서의 원기둥부(10)의 단부에 설치된다. 이와 같이, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 회절 렌즈(16) 및 대물 렌즈와 간섭하지 않는 위치에 설치함으로써, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 존재가 회절 렌즈(16) 및 대물 렌즈의 구경을 좁히는 요인이 되지 않기 때문에, 회절 렌즈(16) 및 대물 렌즈의 구경을 케이스부(5)의 내경 정도로 크게 하여 도입하는 광량을 충분히 많게 하면서, 센서 헤드(100)를 고정하는 데에 충분한 크기의 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 설치할 수 있다. 또한, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 원기둥부(10)의 중심축 방향에서의 원기둥부(10)의 단부에 설치함으로써, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)의 존재가 케이스부(5)의 구경을 좁히는 요인이 되지 않기 때문에, 케이스부(5)의 내경을 크게 하여 도입하는 광량을 충분히 많게 하면서, 센서 헤드(100)를 고정하는 데에 충분한 크기의 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 설치할 수 있다.
제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 삽입 통과구(19)와 겹치는 위치에 설치된다. 다시 말하면, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 원기둥부(10)의 측면에서 보아 삽입 통과구(19)와 중첩된다. 이에 의해, 원기둥부(10)의 중심축 방향에서, 원기둥부(10)의 단부에서의 삽입 통과구(19)와 겹치지 않는 위치에 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 설치하는 경우보다 케이스부(5)의 전체 길이가 짧아져서 센서 헤드(100)를 소형화할 수 있다. 또한, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 삽입 통과구(19)와 겹치는 위치에 설치됨으로써, 센서 헤드(100)의 고정 개소를 센서 헤드(100)의 무게 중심에 가까운 개소로 할 수 있어 보다 안정된 고정이 가능해진다.
제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는, 케이스부(5)와 일체로 형성된다. 보다 자세하게는, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는 원기둥부(10)와 일체로 형성되고, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12) 각각은 원기둥부(10)와 연속하여 형성된다. 이에 의해, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 고정 대상물에 고정함으로써 케이스부(5)도 고정되게 되어, 센서 헤드(100)가 고정 대상물에 확실히 고정된다.
[사용예]
다음에, 도 6부터 도 8을 참조하면서 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 사용의 일례에 대해 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 측면도이다. 도 6에서는, 고정 대상물(300)과, 제1 고정부(11)를 고정 대상물(300)에 나사 고정하기 위한 제1 고정 나사(50a) 및 제2 고정 나사(50b)를 도시하고 있다.
제1 고정부(11)는, 제1 관통공(11c) 및 제2 관통공(11d)을 가진다. 제2 고정부(12)는, 제1 고정부(11)와 마찬가지로 제1 관통공 및 제2 관통공(도시생략)을 가진다. 제1 고정부(11)의 제1 관통공(11c)에는 제1 고정 나사(50a)가 통과되고, 제2 관통공(11d)에는 제2 고정 나사(50b)가 통과되어 고정 대상물(300)에 나사 결합되어 고정된다. 또, 도 6에서는 도시를 생략하였지만, 제2 고정부(12)의 2개의 관통공에도 각각 고정 나사가 통과되어 고정 대상물(300)에 나사 결합되어 고정된다. 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)에 설치된 관통공은, 그 내측이 평활한 구멍이어도 되고, 그 내측에 나사산이 형성된 나사 구멍이어도 된다. 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 관통공을 가짐으로써, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)를 나사에 의해 고정 대상물(300)에 고정할 수 있어, 센서 헤드(100)를 용이하게 고정할 수 있다.
도 7은, 종래예의 복수의 센서 헤드를 밀집 배치한 경우의 정면도이다. 도 7에서는, 종래예의 대물 렌즈(81)를 수용한 종래예의 대물 렌즈부(80)의 정면도를 나타내고 있다. 종래예의 대물 렌즈(81)의 직경은 d이고, 종래예의 대물 렌즈부(80)는 네 모서리에 나사 구멍(82)을 가지기 때문에 종래예의 대물 렌즈(81)의 직경(d)보다 큰 폭 및 높이를 가진다.
종래예의 복수의 센서 헤드는, 고정 대상물에 고정하는 경우에 적어도 h만큼 서로 거리를 두고 고정할 필요가 있다. 이와 같이, 종래예의 복수의 센서 헤드는, 대물 렌즈(81)의 직경(d)에 대해 대물 렌즈부(80)의 폭 및 높이가 크고, 센서 헤드 사이의 거리를 적어도 h만큼 두고 고정해야만 함으로써, 밀집하여 배치하는 경우의 밀도가 충분히 높아지지 않았다.
도 8은, 본 실시형태에 관한 복수의 센서 헤드(100)를 밀집 배치한 경우의 정면도이다. 도 8에서는, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 대물 렌즈부(20)와, 대물 렌즈부(20)에 수용된 대물 렌즈군의 일부를 나타내고 있다. 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)에 수용되는 대물 렌즈의 직경은, 종래예의 대물 렌즈(81)의 직경과 동일한 d이다. 또한, 본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)의 대물 렌즈부(20)는, 제1 렌즈(21)의 직경(d)보다 약간 큰 직경을 가진다.
도 9는, 본 실시형태에 관한 복수의 센서 헤드(100)를 밀집 배치한 경우의 평면도이다. 도 9에서는, 센서 헤드(100)를 판형의 고정 대상물(300)의 표면측과 이면측에 각각 복수 고정한 예를 나타내고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)는 고정 대상물(300)에 나사 고정되어 있다. 판형의 고정 대상물(300)의 두께는, 고정 대상물(300)의 표면측에 고정되는 센서 헤드(100)와, 고정 대상물(300)의 이면측에 고정되는 센서 헤드(100)가 접촉하는 두께이어도 된다.
본 실시형태에 관한 센서 헤드(100)는, 각각의 센서 헤드(100)가 구비하는 제1 고정부(11) 및 제2 고정부(12)가 케이스부(5)로부터 돌출되지 않고 케이스부(5)의 외형이 원기둥 형상이기 때문에, 센서 헤드(100)를 복수 나열하여 배치한 경우에 제1 렌즈(21) 등의 렌즈 사이의 거리를 비교적 짧게 하여 고정할 수 있다. 그리고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 대물 렌즈부(20)를 밀착시키도록 복수의 센서 헤드(100)를 나열하여 배치할 수 있어, 복수의 센서 헤드(100) 사이의 거리를 종래보다 짧게 하여 밀집시켜 고정할 수 있다.
이상 설명한 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것이 아니다. 실시형태가 구비하는 각 요소와 그 배치, 재료, 조건, 형상 및 크기 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절히 변경할 수 있다. 또한, 다른 실시형태에서 나타낸 구성끼리를 부분적으로 치환하거나 조합하는 것이 가능하다.
[부기]
계측 대상물(200)의 변위를 계측하는 센서의 센서 헤드로서,
입사된 광에 대해 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 회절 렌즈(16)와,
내부에 적어도 상기 회절 렌즈(16)를 수용하고 있는 케이스부(5)와,
고정 대상물(300)에의 고정에 이용되는 고정부(11, 12)를 구비하고,
상기 케이스부(5)는 외형이 원기둥 형상인 원기둥부(10)를 가지며,
상기 고정부(11, 12)의 외형은, 상기 원기둥부(10)의 중심축 방향에서 보아 상기 원기둥부(10)의 외형 이내에 들어가 있는 센서 헤드.
5…케이스부, 10…원기둥부, 10a…중심축, 10b…연직 중심선, 10c…수평 중심선, 11…제1 고정부, 11a…상부 제1 평면, 11b…하부 제1 평면, 11c…제1 관통공, 11d…제2 관통공, 12…제2 고정부, 12a…상부 제2 평면, 12b…하부 제2 평면, 15…콜리메이트 렌즈, 16…회절 렌즈, 16a…광축, 17…제2 렌즈 누르개, 18…어댑터, 19…삽입 통과구, 20…대물 렌즈부, 21…제1 렌즈, 22…제1 스페이서, 23…제2 렌즈, 24…제2 스페이서, 25…제3 렌즈, 26…제3 스페이서, 27…제4 렌즈, 28…제1 렌즈 누르개, 40…파이버 케이스, 41…박판 스프링, 42…페룰, 43…제3 나사, 50a…제1 고정 나사, 50b…제2 고정 나사, 80…종래예의 대물 렌즈부, 81…종래예의 대물 렌즈, 82…나사 구멍, 100…센서 헤드, 200…계측 대상물, 210…제1 파장의 광, 220…제2 파장의 광, 300…고정 대상물

Claims (9)

  1. 계측 대상물의 변위를 계측하는 센서의 센서 헤드로서,
    입사된 광에 대해 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 회절 렌즈와,
    내부에 적어도 상기 회절 렌즈를 수용하고 있는 케이스부와,
    고정 대상물에의 고정에 이용되는 고정부를 구비하고,
    상기 케이스부는 외형이 원기둥 형상인 원기둥부를 가지며,
    상기 고정부의 외형은, 상기 원기둥부의 중심축 방향에서 보아 상기 원기둥부의 외형 이내에 들어가 있는 센서 헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 원기둥부의 중심축 방향에서 보아 상기 중심축과 직교하는 축과 겹치도록 연신되어 있는 센서 헤드.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 원기둥부의 중심축 방향에서 상기 회절 렌즈와 다른 위치에 설치되는 센서 헤드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 원기둥부의 중심축 방향에서의 상기 원기둥부의 단부에 설치되는 센서 헤드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 원기둥부는, 상기 회절 렌즈와 광학적으로 접속되는 광파이버를 삽입 통과시키는 삽입 통과구를 상기 단부에 가지며,
    상기 고정부는, 상기 원기둥부의 중심축 방향에서 상기 삽입 통과구와 겹치는 위치에 설치되는 센서 헤드.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 케이스부와 일체로 형성되는 센서 헤드.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부는, 판형이고 서로 평행한 2개의 평면을 갖는 센서 헤드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 평면은, 상기 원기둥부의 중심축에 따라 연신되어 있는 센서 헤드.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부는, 관통공을 갖는 센서 헤드.
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