KR20240065240A - 로터리 조인트 및 그것을 사용한 광학 측정 장치 - Google Patents

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KR20240065240A
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마사요시 미네기시
시로 가와구찌
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오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

제1 원형 영역에 수광 파이버의 각 일단면이 배치되고, 그 외측의 제1 원환 영역에 투광 파이버의 각 일단면이 배치되는 본체 측 파이버 보유 지지부(25)와, 제2 원형 영역에 수광 파이버의 각 일단면이 배치되고, 그 외측의 제2 원환 영역에 투광 파이버가 배치되는 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)와, 본체 측 파이버 보유 지지부(25) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)를 상대적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부(41)와, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)와 프로브 측 파이버 보유 지지부(33) 사이에 마련되는 광분리통(42)을 포함하는 로터리 조인트(40)가 제공된다.

Description

로터리 조인트 및 그것을 사용한 광학 측정 장치
본 발명은 로터리 조인트 및 그것을 사용한 광학 측정 장치에 관한 것으로, 특히 멀티 채널 구성의 광 케이블을 접속하는 로터리 조인트에 관한 것이다.
광 케이블에 의해 프로브와 본체가 접속된 광학 측정 장치에서는, 케이블의 도중에 로터리 조인트라고 불리는 회전 기구가 구비되는 경우가 있다. 로터리 조인트는, 본체 측의 광 케이블의 선단부를 보유 지지하면서, 프로브 측의 광 케이블의 기단부를, 그것들이 서로 대향하고, 또한 동축으로 회전 가능하게 되도록 보유 지지한다.
투광용의 광 채널 및 수광용의 광 채널로서 동일한 광 파이버를 사용하는 경우, 광 파이버의 도중에 로터리 조인트를 마련하면, 로터리 조인트에 있어서의 내부 반사에 의해, 본체의 투광부로부터 출사된 광이 시료에 도달하지 않고 본체의 수광 장치로 되돌아가는, 광학적인 크로스토크가 발생할 수 있다. 이러한 크로스토크는, 광학 측정의 정밀도 저하로 이어진다.
이러한 크로스토크를 방지하기 위해, 투광용의 광 채널과 수광용의 광 채널에서 별개의 광 파이버 번들을 사용하는 멀티 채널 구성을 생각할 수 있다. 예를 들어, 투광용의 광 파이버군과 수광용의 광 파이버군을 동축으로, 또한 직경 방향으로 이격하여 배치하여 광 케이블을 구성하고, 그 도중에 로터리 조인트를 마련하는 구성을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 구성을 채용하면, 로터리 조인트에 의해 파이버 번들끼리를 축 주위로 상대적으로 회전시키는 데 수반하여, 소위 맥동 현상이 발생할 수 있다. 이것은, 로터리 조인트의 일방 측에 마련된 각 파이버의 단부면 중, 타방 측에 마련된 각 파이버의 단부면과 겹치는 영역의 면적이, 로터리 조인트의 회전에 수반하여 변화하는 것에 기인하고 있다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 투광 채널과 수광 채널 사이의 광학적인 크로스토크를 억제하고, 또한 회전 동작 시의 광의 맥동을 억제할 수 있는 광 파이버용 로터리 조인트 및 그것을 사용한 광학 측정 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 로터리 조인트는, 제1 원형 영역에 제1 광 케이블에 포함되는 제1 내측 광 파이버의 일단면이 배치되고, 상기 제1 원형 영역과 동심이며 상기 제1 원형 영역의 직경보다 큰 내경을 갖는 제1 원환 영역에 상기 제1 광 케이블에 포함되는 제1 외측 광 파이버군의 각 일단면이 배치되도록 하여, 상기 제1 광 케이블에 포함되는 복수의 광 파이버를 보유 지지하는 제1 파이버 보유 지지부와, 제2 원형 영역에 제2 광 케이블에 포함되는 제2 내측 광 파이버의 일단면이 배치되고, 상기 제2 원형 영역과 동심이며 상기 제2 원형 영역의 직경보다 큰 내경을 갖는 제2 원환 영역에 상기 제2 광 케이블에 포함되는 제2 외측 광 파이버군의 각 일단면이 배치되도록, 상기 제2 광 케이블에 포함되는 복수의 광 파이버를 보유 지지하는 제2 파이버 보유 지지부와, 상기 제1 원형 영역 및 상기 제2 원형 영역이 이격되고 또한 대향하고, 상기 제1 원환 영역 및 상기 제2 원환 영역이 이격되고 또한 대향하도록, 상기 제1 파이버 보유 지지부 및 상기 제2 파이버 보유 지지부를 상대적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부와, 상기 제1 파이버 보유 지지부와 상기 제2 파이버 보유 지지부 사이에 마련되고, 상기 제1 원형 영역 및 상기 제2 원형 영역 사이에 끼워지는 원기둥상 공간, 및 상기 제1 원환 영역 및 상기 제2 원환 영역 사이에 끼워지는 원통 형상 공간 사이의 광의 통과를 억제하는 광분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 원형 영역과 상기 제2 원형 영역, 상기 제1 원환 영역과 상기 제2 원환 영역은 각각 동축으로 배치되어도 된다.
또한, 상기 광분리부는, 상기 원기둥상 공간 및 상기 원통 형상 공간 사이에 배치되는 제1 통 형상체를 포함해도 된다.
또한, 상기 제1 통 형상체의 내측면은 경면으로 형성되어도 된다. 또한, 상기 제1 통 형상체의 외측면은 경면으로 형성되어도 된다.
또한, 상기 광분리부는, 상기 원통 형상 공간을 둘러싸고, 그 내측면이 경면으로 형성되는 제2 통 형상체를 포함해도 된다.
혹은, 상기 광분리부는, 상기 원기둥상 공간에 배치되는 투광성의 원기둥 부재, 및 상기 원통 형상 공간에 배치됨과 함께 상기 해당 원기둥 부재가 삽입되는 투광성의 원통 부재를 포함해도 된다.
또한, 본 발명에 관한 광학 측정 장치는, 상기 로터리 조인트를 구비한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 광학 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 본체 측 파이버 보유 지지부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 프로브 측 파이버 보유 지지부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 프로브를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 광분리통을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본체 측 그리고 프로브 측 파이버 보유 지지부, 및 광분리통의 배치를 설명하는 도면이다.
도 7은 로터리 조인트를 회전시킨 경우의 시료로부터의 반사광의 광 강도 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 변형예에 관한 광분리통을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본체 측 그리고 프로브 측 파이버 보유 지지부, 및 변형예에 관한 광분리통의 배치를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 광학 측정 장치의 구성도이다. 동도에 나타내는 광학 측정 장치(10)에서는, 광원(50)으로부터 방사되는 광을 프로브(32)로부터 시료(70)에 조사하고, 그 반사광을 프로브(32)로 수광하여 측정기(60)에 도광한다. 이에 의해 측정기(60)에서 시료(70)의 각종 정보를 연산한다. 예를 들어, 광학 측정 장치(10)는 광원(50)으로부터 방사되는 백색광을 시료(70)에 조사하고, 그 반사광의 스펙트럼으로부터 시료(70) 표면의 막 두께를 측정하는 것이어도 된다. 이 경우, 측정기(60)는, 반사광의 스펙트럼 데이터를 취득하는 분광기 및 스펙트럼 데이터로부터 막 두께를 연산하는 컴퓨터를 포함한다.
광학 측정 장치(10)는 투수광 케이블(31)을 구비하는 프로브 측 광 케이블(30)을 포함한다. 투수광 케이블(31)은, 투광용 및 수광용의 2채널의 광 파이버 번들이며, 그 선단에는 광을 시료(70)에 조사하고, 반사광을 받는 프로브(32)가 마련되어 있다. 또한 투수광 케이블(31)의 기단에는 로터리 조인트(40)를 구성하는 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)가 마련되어 있다.
광학 측정 장치(10)는, 또한 2분기 파이버 번들인 본체 측 광 케이블(20)을 포함한다. 즉, 본체 측 광 케이블(20)은 투광용의 광 파이버 번들인 투광 케이블(21), 및 수광용의 광 파이버 번들인 수광 케이블(22)을 구비한다. 투광 케이블(21)의 기단에는 커넥터(23)가 마련되어 있고, 이 커넥터(23)가 광원(50)에 접속되어 있다. 수광 케이블(22)의 기단에는 커넥터(24)가 마련되어 있고, 이 커넥터(24)가 측정기(60)에 접속되어 있다. 투광 케이블(21) 및 수광 케이블(22)의 각 선단은 로터리 조인트(40)를 구성하는 본체 측 파이버 보유 지지부(25)에 의해 일체적으로 보유 지지되어 있다.
로터리 조인트(40)는, 본체 측 파이버 보유 지지부(25), 프로브 측 파이버 보유 지지부(33), 광분리부(광학 부재)인 광분리통(42) 및 회전 지지부(41)를 구비한다. 회전 지지부(41)는 개략 원통 형상의 부재이며, 그 본체 측 개구에 개략 원통 형상의 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단부가 삽입되어 있다. 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단부는 도시하지 않은 볼트 등으로 회전 지지부(41)에 고정되어 있고, 회전 지지부(31)는 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단부를 회전 정지한 상태로 지지하고 있다. 한편, 회전 지지부(41)의 프로브 측 개구에는 개략 원통 형상의 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 기단부가 삽입되어 있다. 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 기단부는, 도시하지 않은 베어링을 통해 회전 지지부(41)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
회전 지지부(41)의 내부에 있어서, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)와 본체 측 파이버 보유 지지부(25)는 동축으로 배치되어 있고, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 기단면과 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단면은 이격되고 또한 대향하고 있다. 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 기단면과 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단면 사이에는 개략 원통 형상의 광분리통(42)이 배치되어 있다. 광분리통(42)의 상세는 나중에 설명하지만, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)와 본체 측 파이버 보유 지지부(25) 사이의 광의 통과를 허용하면서, 반사광과 투사광 사이에서 크로스토크를 방지하는 기능을 갖는다. 광분리통(42)은 회전 지지부(41)에 고정되어도 되고, 회전 가능하게 지지되어도 된다. 또한, 광분리통(42)의 단부면에서의 반사 그것에 의한 크로스토크를 방지하기 위해, 광분리통(42)의 본체 측 단부면은 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 선단면에 맞닿는 것이 바람직하다. 또한, 광분리통(42)의 프로브 측 단부면은, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 회전을 저해하지 않는 한, 그 기단면에 근접하는 것이 바람직하다.
도 2는 본체 측 파이버 보유 지지부(25)를 나타내는 사시도이다. 본체 측 파이버 보유 지지부(25)는, 개략 원통의 외통을 갖고 있고, 내부에 다수의 투광 파이버(27), 및 다수의 수광 파이버(28), 분리대(25c)가 수용되어 있다. 구체적으로는, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 내부에는 차광성이며 또한 원통 형상의 분리대(25c)가 동축으로 배치되어 있고, 분리대(25c)의 내부에 수광 파이버(28)가 배치되어 있다. 또한, 분리대(25c)의 외측면과 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 내측면 사이에는 투광 파이버(27)가 배치되어 있다. 즉, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)를 정면에서 보았을 때, 분리대(25c)의 개구인 원형 영역(25d)에 다수의 수광 파이버(28)의 각 단부면이 배치되어 있다. 또한, 수광 파이버(28)의 단부면은 원형 영역(25d) 내에서 랜덤하게 배치되어도 된다. 또한, 분리대(25c)의 단부면과, 통 형상인 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 본체 단부면(25a) 사이는 원환 영역(25b)으로 되어 있고, 해당 원환 영역(25b)에 다수의 투광 파이버(27)의 각 단부면이 배치되어 있다. 또한, 투광 파이버(27)의 단부면도 원환 영역(25b) 내에서 랜덤하게 배치되어도 된다. 원환 영역(25b)은, 원형 영역(25d)과 동심이며 해당 원형 영역(25d)의 직경보다 큰 내경을 갖는다. 또한, 원환 영역(25b)은 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 내경보다 작은 외경을 갖는다. 투광 파이버(27)의 단부면, 수광 파이버(28)의 단부면, 분리대(25c)의 단부면, 및 본체 단부면(25a)은 동일 평면 상에 배치되어 있다. 원형 영역(25d)에 단부면이 배치된 수광 파이버(28)는 수광 케이블(22)로서 다발지어 묶인다. 또한, 원환 영역(25b)에 단부면이 배치된 투광 파이버(27)는 투광 케이블(21)로서 다발지어 묶인다.
도 3은 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)를 나타내는 사시도이다. 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)도, 개략 원통의 외통을 갖고 있고, 내부에 다수의 투광 파이버(34), 및 다수의 수광 파이버(35), 분리대(33c)가 수용되어 있다. 구체적으로는, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 내부에는 차광성이며 또한 원통 형상의 분리대(33c)가 동축으로 배치되어 있고, 분리대(33c)의 내부에 수광 파이버(35)가 배치되어 있다. 또한, 분리대(33c)의 외측면과 본체 측 파이버 보유 지지부(33)의 내측면 사이에는 투광 파이버(34)가 배치되어 있다. 즉, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)를 정면에서 보았을 때, 분리대(33c)의 개구인 원형 영역(33d)에 다수의 수광 파이버(34)의 각 단부면이 배치되어 있다. 또한, 분리대(33c)의 단부면과, 통 형상인 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 본체 단부면(33a) 사이는 원환 영역(33b)으로 되어 있고, 해당 원환 영역(33b)에 다수의 투광 파이버(34)의 각 단부면이 배치되어 있다. 원환 영역(33b)은, 원형 영역(33d)과 동심이며 해당 원형 영역(33d)의 직경보다 큰 내경을 갖는다. 또한, 원환 영역(33b)은 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 내경보다 작은 외경을 갖는다. 투광 파이버(34)의 단부면, 수광 파이버(35)의 단부면, 분리대(33c)의 단부면, 및 본체 단부면(33a)은 동일 평면 상에 배치되어 있다. 원형 영역(33d)에 단부면이 배치된 수광 파이버(35) 및 원환 영역(33b)에 단부면이 배치된 투광 파이버(34)는 투수광 케이블(31)로서 다발지어 묶인다.
도 4는 프로브(32)를 나타내는 사시도이다. 프로브(32)는 개략 원통의 외통을 갖고 있고, 내부에 투광 파이버(34) 및 수광 파이버(35)의 단부가 수용되어 있다. 즉, 프로브(32)를 정면에서 보았을 때, 중심에 위치하는 원형 영역(32b)에는 수광 파이버(35)의 단부면이 배치되어 있고, 그 외측의 원환 영역(32a)에는 투광 파이버(34)의 단부면이 배치되어 있다. 수광 파이버(35)는 원형 영역(32b) 내에서 랜덤하게 배치되어도 된다. 또한, 투광 파이버(34)도 원환 영역(32a) 내에서 랜덤하게 배치되어도 된다.
도 5는 광분리통(42)을 나타내는 사시도이다. 광분리통(42)은 예를 들어 금속제나 수지제이며 원통 형상의 외통(43), 및 동일하게 예를 들어 금속제나 수지제이며 외통의 내경보다 작은 외경을 갖는 원통 형상의 내통(44)을 구비한다. 외통(43)의 내부에 내통(44)이 동축으로 배치된다. 외통(43) 및 내통(44)은, 본체 측 파이버 보유 지지부(25) 또는 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)에 고정되어, 동축으로 배치된 상태를 유지하고 있다. 예를 들어, 외통(43)은 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 본체 단부면(25a)에 고정되어도 된다. 혹은, 외통(43)은 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 외통과 일체적으로 형성되어도 된다. 또한, 내통(44)은 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 분리체(25c)에 고정되어도 된다. 혹은, 내통(44)은 분리대(25c)와 일체적으로 형성되어도 된다. 이에 의해, 외통(43)의 내측면과 내통(44)의 외측면 사이의 공간(42b)을 투사광이 전파되고, 내통(44)의 내부 공간(42d)을 반사광이 전파된다.
외통(43)이 금속제일 경우, 그 내측면은 경면으로 마무리되어도 된다. 그렇게 하면 광분리통(42)에 있어서의 광 손실을 억제할 수 있다. 외통(43)이 수지제일 경우, 그 내면을 경면으로 하기 위해 도금을 실시해도 된다. 마찬가지로, 내통(44)이 금속제일 경우, 그 내측면 또는 외측면의 한쪽 또는 양쪽은 경면으로 마무리되어도 된다. 또한, 내통(44)이 수지제일 경우, 그 내측면 또는 외측면의 한쪽 또는 양쪽에 도금을 실시하여, 경면으로 해도 된다.
또한, 외통(43)의 내측면과 내통(44)의 외측면 사이의 공간(42b)에 유리나 수지로 형성된 투광성을 갖는, 바람직하게는 투명한 원통 부재(투광성 원통 부재)를 배치해도 된다. 또한, 내통(44)의 내부에도 유리나 수지로 형성된 투광성을 갖는, 바람직하게는 투명한 원기둥 부재(투광성 원기둥 부재)를 배치해도 된다. 이 경우, 내통(44) 및 외통(43)은 외통(43)이나 내통(44)보다 저굴절률의 재료로 형성한다. 이와 같이 함으로써, 상기 투광성 원통 부재 및 상기 투광성 원기둥 부재는 각각 광 파이버와 같이 기능한다. 즉, 투광 파이버(27)로부터 출사되는 광은 투광성 원통 부재의 내부에서 전반사를 반복하여 전파하므로, 적합하게 투광 파이버(34)까지 도광할 수 있다. 또한, 수광 파이버(35)로부터 출사되는 광은 투광성 원기둥 부재의 내부에서 전반사를 반복하여 전파하므로, 적합하게 수광 파이버(28)까지 도광할 수 있다. 그리고, 투사광과 반사광 사이에서 크로스토크를 발생시키지 않는다.
광분리통(42)을 정면에서 보았을 때, 중심에는 내통(44)의 개구인 원기둥상 공간의 단부면(42d)이 위치하고, 그 외측에 내통(44)의 단부면(42c)이 위치한다. 또한, 단부면(42c)의 외측에 유리 등이 충전되어 있는 원통 형상 공간의 단부면(42b)이 위치한다. 단부면(42b)의 외측에는 외통(43)의 단부면(42a)이 위치하고 있다. 단부면(42a 내지 42d)은 동일 평면 상에 배치되어 있다. 여기서는 광분리통(42)의 한쪽 단부만 설명했지만, 다른 쪽 단부도 동일 구성·동일 배치이다.
여기서, 본체 측 파이버 보유 지지부(25), 프로브 측 파이버 보유 지지부(33), 및 광분리통(42)의 배치에 대하여 설명한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원형 영역(25d), 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원형 영역(33d), 및 내통(44)의 개구인 원기둥상 공간의 단부면(42d)은 동일한 직경 R1이며, 내통(44)의 일방 측의 단부면(42d)에 인접하여 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원형 영역(25d)이 배치된다. 또한 타방 측의 단부면(42d)에 인접하여 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원형 영역(33d)이 배치된다. 또한, 단부면(42d)의 직경은, 원형 영역(25d 및 33d)의 직경보다 약간 커도 되고, 혹은 약간 작아도 된다.
또한, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원환 영역(25b), 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원환 영역(33b), 및 내통(44)과 외통(43) 사이의 원통 형상 공간의 단부면(42b)은 동일한 내경 R2 및 동일한 외경 R3을 갖는다. 그리고, 내통(44)의 일방 측의 단부면(42b)에 인접하여 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원환 영역(25b)이 배치된다. 또한 타방 측의 단부면(42b)에 인접하여 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원환 영역(33b)이 배치된다. 또한, 단부면(42b)의 내경은, 원환 영역(25b 및 33b)의 내경보다 약간 커도 되고, 혹은 약간 작아도 된다. 또한, 단부면(42b)의 외경은, 원환 영역(25b 및 33b)의 외경보다 약간 커도 되고, 혹은 약간 작아도 된다.
본 실시 형태에 따르면, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 단부면의 원형 영역(25d), 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 단부면의 원형 영역(33d) 사이에 끼워지는 원기둥상의 공간에는, 광분리통(42)의 내통(44)의 내부 공간이 위치하고, 해당 원기둥상의 공간은 내통(44)에 의해 덮인다. 이 때문에, 투광 파이버(27 및 34) 사이의 광이 수광 파이버(28 및 35 사이)의 광과 섞이지 않는다. 이 때문에, 투광 채널과 수광 채널 사이의 크로스토크를 방지할 수 있다. 또한, 내통(44)의 내측면은 경면으로 되어 있기 때문에, 수광 채널에 있어서, 광분리통(42)에서의 광 손실을 방지할 수 있다.
또한, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 단부면의 원환 영역(25b) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 단부면의 원환 영역(33b) 사이에 끼워지는 원통 형상의 공간에는, 광분리통(42)의 내통(44) 및 외통(43) 사이의 공간이 위치하고, 해당 원통 형상의 공간의 내측은 내통(44)에 의해 차폐되고, 외측의 공간은 외통(43)에 의해 차폐된다. 이때, 내통(44)의 외측면 및 외통(43)의 내측면은 경면으로 되어 있기 때문에, 투광 채널에 있어서, 광분리통(42)에서의 광 손실을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 단부면의 원형 영역(25d), 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 단부면의 원형 영역(33d)이 이격되어 있으므로, 수광 파이버(35)의 출사단 및 수광 파이버(28)의 입사단이 이격되어 있다. 또한, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 단부면의 원환 영역(25b) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 단부면의 원환 영역(33b)이 이격되어 있으므로, 투광 파이버(27)의 출사단 및 투광 파이버(34)의 입사단이 이격되어 있다. 이 때문에, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)에 대하여 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)를 회전시켜도 반사광에 있어서 맥동 현상이 발생하기 어렵다. 도 7은 로터리 조인트를 회전시킨 경우의 시료(70)(미러)로부터의 반사광의 광 강도 변화를 나타내는 도면이다. 동도에 있어서, 횡축은 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 회전 중의 경과 시간을 나타낸다. 종축은 측정기(60)에 있어서의 광 강도를 나타낸다. 또한, 실선은, 광분리통(42)이 없고, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)와 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)를 인접 배치한 경우의 광 강도의 변화를 나타낸다. 파선은, 길이 10mm의 광분리통(42)을 사용한 경우의 광 강도의 변화를 나타낸다. 일점쇄선은, 길이 20mm의 광분리통(42)을 사용한 경우의 광 강도의 변화를 나타낸다. 동도에 나타내는 바와 같이, 10mm 또는 20mm의 광분리통(42)을 사용하면 적합하게 광 강도의 맥동 현상을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 8은 변형예에 관한 광분리통(47)을 나타내는 사시도이다. 동도에 나타내는 광분리통(47)은, 도 5에 나타내는 광분리통(42) 대신에 로터리 조인트(40)에 마련됨으로써, 본 발명에 관한 광분리부의 다른 예이다. 광분리통(47)은 투광성을 갖는, 바람직하게는 투명한 유리 또는 수지 재료로 형성된 원기둥 부재(47A)를 구비한다. 또한, 원기둥 부재(47A)의 내부에는 원통 부재(47B)가 삽입되어 있다. 원기둥 부재(47B)도 투광성을 갖는, 바람직하게는 투명한 유리 또는 수지 재료로 형성되어 있다.
도 9는 본체 측 파이버 보유 지지부(25), 프로브 측 파이버 보유 지지부(33), 및 광분리통(47)의 배치를 설명하는 도면이다. 원통 부재(47B)의 내경은, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원형 영역(25d) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원형 영역(33d)의 직경 R1과 동일하거나, 그보다 크다. 원기둥 부재(47B)의 한쪽의 단부면에 인접하여 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원형 영역(25d)이 배치되고, 타방 측의 단부면에 인접하여 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원형 영역(33d)이 배치된다. 이에 의해, 원형 영역(25d 및 33d) 사이에 끼워지는 원기둥상 공간에 원기둥 부재(47B)가 배치되게 된다.
또한, 원통 부재(47A)의 내경은, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원환 영역(25b) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원환 영역(33b)의 내경 R2와 동일하거나, 그보다 작다. 또한, 원통 부재(47B)의 외경은, 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원환 영역(25b) 및 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원환 영역(33b)의 외경 R3과 동일하거나, 그보다 크다. 원통 부재(47A)의 한쪽의 단부면에 인접하여 본체 측 파이버 보유 지지부(25)의 원환 영역(25b)이 배치되고, 타방 측의 단부면에 인접하여 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)의 원환 영역(33b)이 배치된다. 이에 의해, 원환 영역(25b 및 33b) 사이에 끼워지는 원통 형상 공간에 원통 부재(47A)가 배치되게 된다.
원통 부재(47A)의 내경은 원기둥 부재(47B)의 직경과 대략 동등하지만, 양자는 별도의 부재이기 때문에 불가피적으로 그들 사이에 간극, 즉 상대적으로 저굴절의 공기층이 개재한다. 이 때문에 광분리통(47)에서도, 투광 파이버(27)로부터 출사되는 광은 원통 부재(47A)의 내측면이나 외측면에서 전반사를 반복하여 전파하여, 적합하게 투광 파이버(34)까지 도광할 수 있다. 또한, 수광 파이버(35)로부터 출사되는 광은 원기둥 부재(47B)의 외측면에서 전반사를 반복하여 전파하여, 적합하게 수광 파이버(28)까지 도광할 수 있다. 즉, 원형 영역(25d 및 33d) 사이에 끼워지는 원기둥상 공간, 및 원환 영역(25b) 및 35b 사이에 끼워지는 원통 형상 공간 사이의 광의 통과를 광분리통(47)에 의해 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는 본체 측 파이버 보유 지지부(25)에 다수의 수광 파이버(28)를 배치하고, 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)에도 다수의 수광 파이버(35)를 배치했지만, 각각 1개의 수광 파이버를 배치해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는 로터리 조인트(40)의 내측에 수광 채널을 마련하고, 외측에 투광 채널을 마련했지만, 반대의 구성으로 해도 된다. 또한, 광분리통(42)은 본체 측 파이버 보유 지지부(25) 또는 프로브 측 파이버 보유 지지부(33)와 일체적으로 마련해도 된다.

Claims (8)

  1. 제1 원형 영역에 제1 광 케이블에 포함되는 제1 내측 광 파이버의 일단면이 배치되고, 상기 제1 원형 영역과 동심이며 상기 제1 원형 영역의 직경보다 큰 내경을 갖는 제1 원환 영역에 상기 제1 광 케이블에 포함되는 제1 외측 광 파이버군의 각 일단면이 배치되도록 하여, 상기 제1 광 케이블에 포함되는 복수의 광 파이버를 보유 지지하는 제1 파이버 보유 지지부와,
    제2 원형 영역에 제2 광 케이블에 포함되는 제2 내측 광 파이버의 일단면이 배치되고, 상기 제2 원형 영역과 동심이며 상기 제2 원형 영역의 직경보다 큰 내경을 갖는 제2 원환 영역에 상기 제2 광 케이블에 포함되는 제2 외측 광 파이버군의 각 일단면이 배치되도록, 상기 제2 광 케이블에 포함되는 복수의 광 파이버를 보유 지지하는 제2 파이버 보유 지지부와,
    상기 제1 원형 영역 및 상기 제2 원형 영역이 이격되고 또한 대향하고, 상기 제1 원환 영역 및 상기 제2 원환 영역이 이격되고 또한 대향하도록, 상기 제1 파이버 보유 지지부 및 상기 제2 파이버 보유 지지부를 상대적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부와,
    상기 제1 파이버 보유 지지부와 상기 제2 파이버 보유 지지부 사이에 마련되고, 상기 제1 원형 영역 및 상기 제2 원형 영역 사이에 끼워지는 원기둥상 공간, 및 상기 제1 원환 영역 및 상기 제2 원환 영역 사이에 끼워지는 원통 형상 공간 사이의 광의 통과를 억제하는 광분리부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원형 영역과 상기 제2 원형 영역, 상기 제1 원환 영역과 상기 제2 원환 영역은 각각 동축으로 배치되는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광분리부는, 상기 원기둥상 공간 및 상기 원통 형상 공간 사이에 배치되는 제1 통 형상체를 포함하는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 통 형상체의 내측면은 경면으로 형성되는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 통 형상체의 외측면은 경면으로 형성되는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광분리부는, 상기 원통 형상 공간을 둘러싸고, 그 내측면이 경면으로 형성되는 제2 통 형상체를 포함하는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광분리부는, 상기 원기둥상 공간에 배치되는 투광성의 원기둥 부재, 및 상기 원통 형상 공간에 배치됨과 함께 상기 해당 원기둥 부재가 삽입되는 투광성의 원통 부재를 포함하는,
    것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 로터리 조인트를 구비하는 광학 측정 장치.
KR1020247001419A 2021-10-01 2022-08-01 로터리 조인트 및 그것을 사용한 광학 측정 장치 KR20240065240A (ko)

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