光谱共焦传感器制造技术

一种光谱共焦传感器，包括：光源部，用于射出具有不同波长的多个光束；物镜，用于使所述多个光束会聚于不同的聚焦位置处；射出口，其中所述多个光束中的在所述聚焦位置处被待测物体反射的测量光从所述射出口射出；位置计算部，用于基于所射出的测量光来计算所述待测物体的位置；观察部，其包括图像传感器和用于射出观察光的观察光源；以及分束器，用于使穿过所述物镜的所述测量光的至少一部分射出到所述射出口，并且使穿过所述物镜并被所述待测物体反射的所述观察光的至少一部分射出到所述图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
光谱共焦传感器
本专利技术涉及光谱共焦传感器。
技术介绍
过去，已经使用了光谱共焦传感器的技术来测量待测物体的高度等。例如，美国专利申请公开2006/0109483(以下称为专利文献1)公开了显微镜和光谱共焦传感器一体化的结构。如专利文献1的图5所示，在显微镜的物镜7之前配置分束器6。将包括无焦色散透镜5等的共焦光学系统与作为起点的分束器6进行组合。
技术实现思路
为了实现使用光谱共焦传感器的高精度的测量，传感器的定位和测量部位的确认等变得重要。有鉴于如上所述的情形，本专利技术的目的是提供能够高精度地对测量待测物体的光谱共焦传感器。为了实现上述目的，根据本专利技术的实施例的光谱共焦传感器包括光源部、物镜、射出口、位置计算部、观察部和分束器。所述光源部射出具有不同波长的多个光束。所述物镜使所述多个光束各自会聚于不同的聚焦位置处。所述多个光束中的在所述聚焦位置处被待测物体反射的测量光从所述射出口射出。所述位置计算部基于所射出的测量光来计算所述待测物体的位置。所述观察部包括图像传感器和用于射出观察光的观察光源。所述分束器使穿过所述物镜的所述测量光的至少一部分射出到所述射出口，并且使穿过所述物镜并被所述待测物体反射的所述观察光的至少一部分射出到所述图像传感器。在该光谱共焦传感器中，包括观察光源和图像传感器的观察部与分束器分开。利用分束器，使被待测物体反射并且穿过物镜的测量光和观察光分别向着射出口和图像传感器射出。利用基于图像传感器的输出的图像等，可以提高定位精度，并且可以容易地确认测量部位。结果，可以高精度地测量待测物体。所述分束器可以配置在所述物镜和所述射出口之间，并且可以使从所述光源部射出的所述多个光束和从所述观察光源射出的所述观察光沿着相同光轴向着所述物镜射出。利用该结构，使得能够进行使用物镜的同轴观察，并且可以提高测量精度。所述光源部可以射出预定波长带中所包括的多个波长的光。在这种情况下，所述观察光源可以射出所述预定波长带中没有包括的波长的光。此外，所述分束器可以是分色镜，其中所述分色镜用于将从所述光源部射出的所述多个波长的光和从所述观察光源射出的波长的光分离。利用该结构，可以抑制测量光和观察光各自的光量的损失，从而使得能够进行高精度的测量和观察。所述观察部可以是作为单元而配置成的。在这种情况下，所述光谱共焦传感器还可以包括：连接部，其是在使用所述分束器的位置作为基准的状态下所设置的，其中所述观察部能够从所述连接部拆卸。利用该结构，可以利用其它类型的观察部或其它单元来容易地替换观察部，并且可以实现用于不同目的的观察和引导光照射等。所述光谱共焦传感器还可以包括引导光照射部，其能够与所述连接部相连接，并且被配置为包括用于射出引导光的激光光源的单元。在这种情况下，所述分束器可以使从与所述连接部相连接的所述引导光照射部的所述激光光源射出的所述引导光向着所述物镜射出。可以利用引导光来从视觉上确认测量部位并且可以提高定位精度。结果，可以高精度地测量待测物体。要照射到所述待测物体上的所述引导光的光斑形状可以是环形。利用该结构，可以在测量点的周围照射环形的引导光，并且可以实现高的测量精度。所述观察光可以是可见光。利用该结构，可以使用观察光作为引导光，并且可以高精度地测量待测物体。所述光源部可以射出白色光。在这种情况下，所述观察光源可以射出红外光。利用该结构，可以高精度地测量待测物体。所述引导光可以是可见光。利用该结构，可以高精度地测量待测物体。所述观察光源可以射出与所述光源部的光相同的光。在这种情况下，所述分束器可以是半透半反镜。利用该结构，可以使用相同光来执行测量和观察并且可以提高测量精度。所述光源部和所述观察光源可以射出白色光。利用该结构，可以生成测量部位的全色图像并且可以提高测量精度。所述观察部可以包括校正透镜，所述校正透镜用于校正被所述待测物体反射的所述观察光的像差，其中所述像差是由所述物镜引起的。利用该结构，可以以高精度进行观察。如上所述，根据本专利技术，可以高精度地测量待测物体。应当注意，不必局限于这里所述的效果，并且可以获得本说明书所述的任何效果。附图说明图1是示出根据实施例的光谱共焦传感器的结构示例的示意图；图2是示出控制部计算待测物体的位置的示例的图；图3是示出光学头的具体结构示例的外观图；图4是示出光学头的内部结构示例的示意图；图5是示出在连接有引导光单元的情况下的结构示例的示意图；图6是示出要照射到待测物体上的引导光的照射光斑的示意图；图7是示出引导光单元的另一结构示例的示意图；图8是示出要照射到待测物体上的引导光的照射光斑的示意图；以及图9是示出根据另一实施例的光学头的内部结构示例的示意图。具体实施方式以下将参考附图来说明本专利技术的实施例。图1是示出根据本专利技术的实施例的光谱共焦传感器的结构示例的示意图。光谱共焦传感器还被称为光谱点传感器(CPS：光谱共焦位置传感器)。在以下的说明中，光谱共焦传感器将被称为光谱传感器。光谱传感器100包括光学头10、控制器20和光纤部30。控制器20包括光源部40、分光器50和信号处理/控制部(以下简称为控制部)60。应当注意，图1所示的光学头10是为了说明光谱传感器100的测量原理而示意性示出的，并且后面将说明具体结构。在光源部40中，设置白色LED41作为测量光源。因此，从光源部40射出包括具有从蓝色波长范围到红色波长范围的不同波长的多个可见光束的白色光W。在本实施例中，射出包括约450nm～约660nm的波长带中所包括的多个波长的光的白色光W，但特定波长带不受限制。应当注意，代替诸如LED等的固体光源，可以使用水银灯等。光纤部30包括多个光纤31和光纤分束器32。多个光纤31包括连接至光学头10的光纤31a、连接至光源部40的光纤31b和连接至分光器50的光纤31c。光纤31a～31c连接至光纤分束器32。光纤分束器32使从光纤31a导入的光分束，并且将该光导出至光纤31c。光纤分束器32还使从光纤31b导入的光分束，并且将该光导出至光纤31a。因此，从光源部40射出的白色光W经由光纤部30被引导至光学头10。此外，从光学头10射出的测量光M(后面将说明其详情)经由光纤部30被引导至分光器50。应当注意，代替光纤分束器32，可以使用光纤耦合器。光学头10包括具有长度方向作为光轴A的笔状的壳体部11和设置在壳体部11内的物镜12。光纤31a连接至壳体部11的后端的大致中央处所设置的连接口13，使得白色光W被射出到壳体部11的内部。从光纤31a射出的白色光W穿过物镜12并且从壳体部11的前端处所设置的照射面14向着待测物体O照射。物镜12是针对光谱传感器所设计的透镜并且产生轴向色像差。具体地，物镜12使入射到光学头10的光会聚于光轴A上的各自与波长λ相对应的聚焦位置P处。因此，在本实施例中，白色光W中所包括的多个可见光束由物镜12会聚于与波长λ相对应的相互不同的聚焦位置P处。如图1所示，白色光W中所包括的多个可见光束彼此分离，并且从壳体部11的照射面14向着待测物体O射出。应当注意，在图1中，RGB这三个颜色的光表示由物镜12分离的多个可见光束。当然，还射出了其它颜色(其它波长)的光。图1所示的波长λ1和聚焦位置P1表示多个可见光束中的具有最短波长的可见光的波长和聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱共焦传感器，包括：光源部，用于射出具有不同波长的多个光束；物镜，用于使所述多个光束各自会聚于不同的聚焦位置处；射出口，其中所述多个光束中的在所述聚焦位置处被待测物体反射的测量光从所述射出口射出；位置计算部，用于基于所射出的测量光来计算所述待测物体的位置；观察部，其包括图像传感器和用于射出观察光的观察光源；以及分束器，用于使穿过所述物镜的所述测量光的至少一部分射出到所述射出口，并且使穿过所述物镜并被所述待测物体反射的所述观察光的至少一部分射出到所述图像传感器。

【技术特征摘要】
2016.10.20 JP 2016-2057541.一种光谱共焦传感器，包括：光源部，用于射出具有不同波长的多个光束；物镜，用于使所述多个光束各自会聚于不同的聚焦位置处；射出口，其中所述多个光束中的在所述聚焦位置处被待测物体反射的测量光从所述射出口射出；位置计算部，用于基于所射出的测量光来计算所述待测物体的位置；观察部，其包括图像传感器和用于射出观察光的观察光源；以及分束器，用于使穿过所述物镜的所述测量光的至少一部分射出到所述射出口，并且使穿过所述物镜并被所述待测物体反射的所述观察光的至少一部分射出到所述图像传感器。2.根据权利要求1所述的光谱共焦传感器，其中，所述分束器配置在所述物镜和所述射出口之间，并且使从所述光源部射出的所述多个光束和从所述观察光源射出的所述观察光沿着相同光轴向着所述物镜射出。3.根据权利要求1或2所述的光谱共焦传感器，其中，所述光源部射出预定波长带中所包括的多个波长的光，所述观察光源射出所述预定波长带中没有包括的波长的光，以及所述分束器是分色镜，其中所述分色镜用于将从所述光源部射出的所述多个波长的光和从所述观察光源射出的波长的光分离。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光谱共焦传感器，其中，所述观察部是作为单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：松宫贞行，冈部宪嗣，久保光司，金子展也，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP