多波长共焦测量装置制造方法及图纸

[技术问题]提供一种能够使用诸如白光等多波长光高精度地测量测量对象的诸如厚度、距离、位移或颜色等特征值的多波长共焦测量装置。[技术方案]装置设置有：激光光源；荧光体，其由激光激发；第一光学聚光器，其构造为朝向荧光体会聚激光；第二光学聚光器，构造为朝向第一位置会聚多波长光；光纤单元，其限定共同光路、经由分光器与共同光路耦合的第一光路以及经由分光器与共同光路耦合的第二光路；头部光学聚光器，其构造为朝向测量对象会聚多波长光；光学头，其具有第一透镜；光接收元件；测量控制器，其基于表示与来自光接收元件的波长对应的光接收量的信号测量测量对象的厚度或位移。

Multi-wavelength confocal measuring device

【技术实现步骤摘要】
多波长共焦测量装置本申请是2016年12月27日提交、专利技术名称为“多波长光电测量装置、共焦测量装置、干涉测量装置和颜色测量装置”、申请号为201580034988.6(国际申请号：PCT/JP2015/067968)的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及能够使用诸如白光等多波长光测量测量对象的诸如厚度、距离、位移或颜色等特征量的诸如共焦位移计、干涉位移计和颜色光学传感器等多波长光电测量装置。
技术介绍
光电测量装置从发光单元发射可见光或红外光，并且由光接收单元检测已经被测量对象的表面反射的反射光或者已经透过测量对象的透射光。测量单元根据光接收单元中的每个波长的光强度分布来测量测量对象的诸如厚度、距离、位移或颜色等特征量(参见例如专利文献1至4)。在现有多波长光电测量装置中，诸如卤素灯或氙灯等白色光源、白色LED或超辐射发光二极管(SLD)被用作发光源。现有技术文献专利文献专利文献1：US4,585,349专利文献2：JP2012-021856A专利文献3：JP2010-121977A专利文献4：JP02-095222A
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题然而，当使用超辐射发光二极管(SLD)作为发光源时，不利的是，由于取决于测量规格的发射光的波长宽度不足，因此不能执行期望的测量。另一方面，当使用诸如卤素灯或氙灯等白色光源或白色LED作为发光源时，由于发光单元的面积较大，因此难以形成具有小光斑直径的图像。当施加到测量对象的光具有大的光斑直径时，光也被施加到除了期望的测量对象区域之外的区域，这可能不利地导致不适当的测量。特别是，在共焦位移计或干涉位移计中，当施加到测量对象的光具有大光斑直径时，不仅相对于光轴方向的竖直方向的精度，而且沿着光轴方向测得的厚度和位移的测量精度劣化。为了解决这样的问题，发光源可以设置有光圈，以减小施加到测量对象上的光的光斑直径。然而，不利的是，诸如卤素灯和氙灯等白色光源具有短的寿命。此外，同样在使用白色LED时，由于白色LED的每单位面积的发光量较小，因此施加到测量对象上的光的量较小。因此，不利的是，可测量对象受到限制，并且不能以高精度检测测量对象的厚度和距离。鉴于上述情况而提出了本专利技术，并且本专利技术的目的在于提供一种能够使用诸如白光等多波长光以高精度测量测量对象的诸如厚度、距离、位移或颜色等特征量的多波长光电测量装置、共焦测量装置、干涉测量装置和颜色测量装置。解决技术问题的手段以及本专利技术的有益效果为了实现上述目的，根据本专利技术的一个实施例，一种多波长光电测量装置包括：激光光源；光源光学部件，其用于会聚来自所述激光光源的光；荧光体，其由所述光源光学部件所会聚的光激发；光纤单元，其包括一个或多个光纤，所述荧光体设置在第一端部，所述光纤单元从所述第一端部接收所述荧光体所发射的光，并且朝向第二端部传输所接收到的光；头部光学部件，其朝向测量对象会聚从所述光纤单元的所述第二端部发射的光；光接收元件，其根据波长选择性地接收来自所述测量对象的光，并且将所接收到的光光电转换为与光接收量对应的信号；以及测量控制单元，其基于表示与来自所述光接收元件的波长对应的所述光接收量的信号测量所述测量对象的特征量。根据本专利技术的另一实施例，在多波长光电测量装置中，其特征在于，在第一方面中，所述荧光体固定在透光介质的内部，所述透光介质被来自所述激光光源的光和所述荧光体所发射的光透射，并且所述透光介质固定到所述光纤单元的所述第一端部上。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面或第二方面中，所述多波长光电测量装置还包括滤光器，所述滤光器设置在所述荧光体与所述光源光学部件之间，使来自所述激光光源的光透射，并使所述荧光体所发射的光反射。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面至第三方面中的任一方面中，所述多波长光电测量装置还包括框体，所述框体包括开口，所述开口具有与入射到所述光纤单元的所述第一端部上的光的光路对应的形状，并且所述框体将所述荧光体容纳在所述开口中。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波长光电测量装置还包括：框体，其包括开口，所述开口具有与入射到所述光纤单元的所述第一端部上的光的光路对应的形状，并且所述框体将所述荧光体容纳在所述开口中；以及滤光器，其覆盖所述框体的面向所述光源光学部件的一侧，使来自所述激光光源的光透射，并且使所述荧光体所发射的光反射。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波长光电测量装置还包括：框体，其包括开口，所述开口具有与入射到所述光纤单元的所述第一端部上的光的光路对应的形状，并且所述框体将所述荧光体容纳在所述开口中，其中所述荧光体固定在透光介质的内部，所述透光介质被来自所述激光光源的光和所述荧光体所发射的光透射，并且所述荧光体和所述透光介质容纳在所述框体的所述开口中。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波长光电测量装置还包括：框体，其包括开口，所述开口具有与入射到所述光纤单元的所述第一端部上的光的光路对应的形状，并且所述框体将所述荧光体容纳在所述开口中；以及滤光器，其覆盖所述框体的面向所述光源光学部件的一侧，使来自所述激光光源的光透射，并且使所述荧光体所发射的光反射，其中，所述荧光体固定在透光介质的内部，所述透光介质被来自所述激光光源的光和所述荧光体所发射的光透射，并且所述荧光体和所述透光介质容纳在所述框体的所述开口中。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第四方面至第七方面中的任一方面中，所述多波长光电测量装置还包括反射面，所述反射面形成在所述框体的内径侧的壁部上。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面至第八方面中的任一方面中，在所述多波长光电测量装置中，所述光源光学部件包括一个或多个透镜。根据本专利技术的又一实施例，其特征在于，在第一方面至第八方面中的任一方面中，在所述多波长光电测量装置中，所述光源光学部件包括结合有透镜的筒状反射镜。接下来，为了实现上述目的，根据本专利技术的一个实施例，一种多波长光电测量装置包括：激光光源；光源光学部件，其用于会聚来自所述激光光源的光；荧光体，其由所述光源光学部件所会聚的光激发；反射部件，其包括设置在反射面上的荧光体，并且通过所述反射面反射所述荧光体所发射的光；第二光源光学部件，其用于会聚所述荧光体所发射的光；光纤单元，其包括一个或多个光纤，从第一端部接收所述第二光源光学部件所会聚的光，并且朝向第二端部传输所接收到的光；头部光学部件，其朝向测量对象会聚从所述光纤单元的所述第二端部发射的光；光接收元件，其根据波长选择性地接收来自所述测量对象的光，并且将所接收到的光光电转换为与光接收量对应的信号；以及测量控制单元，其基于表示与来自所述光接收元件的波长对应的所述光接收量的信号测量所述测量对象的特征量。接下来，为了实现上述目的，根据本专利技术的一个实施例，一种共焦测量装置包括：激光光源；光源光学部件，其用于会聚来自所述激光光源的光；荧光体，其由所述光源光学部件所会聚的光激发；光纤单元，其包括一个或多个光纤，所述荧光体设置在第一端部，所述光纤单元从所述第一端部接收所述荧光体所发射的光，并且朝向第二端部传输所接收到的光；头部光学部件，其朝向测量对象会聚从所述光纤单元的所述第二端部发射的光，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波长共焦测量装置，包括：激光光源，其构造为发射激光；荧光体，其与所述激光光源光耦合，并构造为由所述激光激发，以发射多波长光；第一光学聚光器，其布置在所述激光的光路上，并构造为朝向所述荧光体会聚所述激光；第二光学聚光器，其布置在所述多波长光的光路上，并构造为朝向第一位置会聚所述多波长光；光纤单元，其限定共同光路、经由分光器与所述共同光路耦合的第一光路以及经由所述分光器与所述共同光路耦合的第二光路，所述光纤单元具有所述第一光路的布置在所述第一位置的第一端部、所述共同光路的第二端部以及所述第二光路的第三端部，所述光纤单元构造为从所述第一端部接收所述荧光体所发射的所述多波长光，将所述多波长光从所述第一端部经由所述第一光路和所述共同光路引导至所述第二端部，并且将测量光经由所述共同光路和所述第二光路朝向所述第三端部引导；头部光学聚光器，其构造为朝向测量对象会聚从所述光纤单元的所述第二端部发射的所述多波长光；光学头，其具有第一透镜，并构造为根据穿过所述第一透镜的每个所述多波长光的所述波长，将来自布置在共焦位置处的所述第二端部的所述多波长光朝向测量对象会聚至沿着光轴线的相应位置，并将来自所述测量对象朝向所述第二端部的反射光会聚作为所述测量光；光接收元件，其根据波长来选择性地接收从所述测量对象穿过所述第二端部、所述共同光路、所述第二光路和所述第三端部的所述测量光，并且将所述测量光光电转换为与光接收量对应的信号；以及测量控制器，其基于表示与来自所述光接收元件的波长对应的所述光接收量的信号测量所述测量对象的厚度或位移。...

【技术特征摘要】
2014.06.27 JP 2014-1333421.一种多波长共焦测量装置，包括：激光光源，其构造为发射激光；荧光体，其与所述激光光源光耦合，并构造为由所述激光激发，以发射多波长光；第一光学聚光器，其布置在所述激光的光路上，并构造为朝向所述荧光体会聚所述激光；第二光学聚光器，其布置在所述多波长光的光路上，并构造为朝向第一位置会聚所述多波长光；光纤单元，其限定共同光路、经由分光器与所述共同光路耦合的第一光路以及经由所述分光器与所述共同光路耦合的第二光路，所述光纤单元具有所述第一光路的布置在所述第一位置的第一端部、所述共同光路的第二端部以及所述第二光路的第三端部，所述光纤单元构造为从所述第一端部接收所述荧光体所发射的所述多波长光，将所述多波长光从所述第一端部经由所述第一光路和所述共同光路引导至所述第二端部，并且将测量光经由所述共同光路和所述第二光路朝向所述第三端部引导；头部光学聚光器，其构造为朝向测量对象会聚从所述光纤单元的所述第二端部发射的所述多波长光；光学头，其具有第一透镜，并构造为根据穿过所述第一透镜的每个所述多波长光的所述波长，将来自布置在共焦位置处的所述第二端部的所述多波长光朝向测量对象会聚至沿着光轴线的相应位置，并将来自所述测量对象朝向所述第二端部的反射光会聚作为所述测量光；光接收元件，其根据波长来选择性地接收从所述测量对象穿过所述第二端部、所述共同光路、所述第二光路和所述第三端部的所述测量光，并且将所述测量光光电转换为与光接收量对应的信号；以及测量控制器，其基于表示与来自所述光接收元件的波长对应的所述光接收量的信号测量所述测量对象的厚度或位移。2.根据权利要求1所述的多波长共焦测量装置，其中，所述荧光体固定在透光介质的内部，所述透光介质被来自所述激光光源的所述激光和所述荧光体所发射的所述多波长光透射，并且所述透光介质固定到所述光纤单元的所述第一端部上。3.根据权利要求1所述的多波长共焦测量装置，还包括滤光器，所述滤光器设置在所述荧光体与所述第一光学聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：久我翔马，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本,JP