共焦测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种测量对象物的位置的检测精度经提高的共焦测量装置。共焦测量装置具备：输出白色光的光源、光耦合器、将产生了色差的光照射到测量对象物的传感头、以及取得经测量对象物反射的反射光并测量反射光的光谱的分光器，光耦合器为使从第一光纤向第二光纤传输光时的第一传输波形、与从第二光纤向第三光纤传输光时的第二传输波形接近的滤波器型耦合器或空间光学系统型耦合器。

【技术实现步骤摘要】
共焦测量装置
本专利技术涉及一种共焦测量装置。
技术介绍
以前，作为以非接触方式对测量对象物的位移进行测量的装置，可使用利用共焦光学系统的共焦测量装置。例如，下述专利文献1所记载的共焦测量装置在光源与测量对象物之间具有使用衍射透镜的共焦光学系统。此共焦测量装置中，来自光源的出射光通过共焦光学系统而以与其波长相应的焦点距离照射到测量对象物上。然后，检测反射光的波长的波峰，由此能对测量对象物的位移进行测量。共焦测量装置有时包括以光纤连接光源、传感头及分光器的光耦合器(photocoupler)。例如，下述专利文献2中公开了一种距离测定装置，此距离测定装置包括将从单模(singlemode)光纤入射的光分波或合波的分支部。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第5785651号说明书专利文献2：日本专利特开2016-024086号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题共焦测量装置有时利用光纤对从白色光源出射的光进行导光，利用衍射透镜等使所述光产生色差并照射到测量对象物上。然后，将经测量对象物反射的光聚集到光纤中，经由光耦合器将反射光输入到分光器中，利用分光器来检测波长的波峰，由此能对测量对象物的位置进行测量。此处，经测量对象物反射的光中，在光纤处对焦的波长在分光器中以波峰的形式显现，从而能以高精度对测量对象物的位置进行检测。在欲以更高精度对测量对象物的位置进行检测的情况下，想到进一步减小相当于针孔(pinhole)的光纤的芯径，使由分光器所检测的波长的波峰更为尖锐。本专利技术的专利技术人与以前相比进一步减小光纤的芯径而尝试制作共焦测量装置，结果发现，以前所使用的光耦合器的传输特性不良，难以利用分光器来检测波长的波峰，无法以充分的精度对测量对象物的位置进行检测。因此，本专利技术的目的在于提供一种测量对象物的位置的检测精度经提高的共焦测量装置。解决问题的技术手段本公开的一实施方式的共焦测量装置包括：光源，将白色光输出到第一光纤中；光耦合器，连接着第一光纤、第二光纤及第三光纤；传感头，连接于第二光纤，收容使所入射的白色光沿着光轴方向产生色差的衍射透镜，并将产生了色差的光照射到测量对象物上；以及分光器，连接于第三光纤，经由第二光纤、光耦合器及第三光纤而取得经测量对象物反射并由传感头聚光的反射光，并测量反射光的光谱；且光耦合器为使第一传输波形与第二传输波形接近的滤波器型耦合器或空间光学系统型耦合器，所述第一传输波形表示从第一光纤向第二光纤传输光时的波长与光量的关系，所述第二传输波形表示从第二光纤向第三光纤传输光时的波长与光量的关系。根据此实施方式，通过利用光耦合器使从第一光纤向第二光纤传输光时的第一传输波形、与从第二光纤向第三光纤传输光时的第二传输波形接近，由光耦合器导致光的光谱变形的情况变少，能进一步提高测量对象物的位置的检测精度。在所述实施方式中，第二光纤及第三光纤可为使白色光及反射光在芯中传输时的模数为5～250。根据此实施方式，能对第二光纤及第三光纤使用存在5～250左右的模数那样的芯径小的光纤，利用传感头将反射光聚光时的针孔的直径、或在分光器中输入反射光时的针孔的直径变小，能进一步提高测量对象物的位置的检测精度。在所述实施方式中，第二光纤及第三光纤的芯径可为5μm～25μm。根据此实施方式，利用传感头将反射光聚光时的针孔的直径、或在分光器中输入反射光时的针孔的直径成为25μm以下，能利用分光器更明确地检测反射光的光谱的波峰。在所述实施方式中，滤波器型耦合器或空间光学系统型耦合器可包含至少一片半反射镜。根据此实施方式，在传输相同光量的光的情况下，能利用光耦合器使从第一光纤向第二光纤传输光时的光量、与从第二光纤向第三光纤传输光时的光量相等。在所述实施方式中，光耦合器为滤波器型耦合器，滤波器型耦合器具有：滤波器，在第一面形成有与波长有关的高通滤波器、低通滤波器及带通滤波器中的至少任一个，且在第二面形成有半反射镜；第一端口，设于滤波器的第一面侧，且供连接第三光纤；第二端口，设于滤波器的第一面侧，且供连接第二光纤；以及第三端口，设于滤波器的第二面侧，且供连接第一光纤。在所述实施方式中，可在滤波器的第一面，形成有随着透过光的波长变化光量的变化减小那样的具有依存于波长的透过率的滤波器。根据此实施方式，能减小光耦合器的透过率的波长相依性及模(mode)相依性，而在广波长范围内准确地测量反射光的光谱。专利技术的效果根据本专利技术，能提供一种测量对象物的位置的检测精度经提高的共焦测量装置。附图说明图1为本专利技术的实施方式的共焦测量装置的概要图。图2为现有例的熔融拉锥型耦合器的概要图。图3为表示现有例的熔融拉锥型耦合器的传输波形的图。图4为本实施方式的滤波器型耦合器的概要图。图5为表示本实施方式的滤波器型耦合器的传输波形的图。图6为表示本实施方式的滤波器型耦合器的第一变形例的传输波形的图。图7为表示本实施方式的滤波器型耦合器的第二变形例的传输波形的图。图8为本实施方式的空间光学系统型耦合器的概要图。图9为表示本实施方式的空间光学系统型耦合器的传输波形的图。符号的说明1：共焦测量装置10：光源11：第一光纤12：第二光纤13：第三光纤20：光耦合器21：熔融拉锥型耦合器22：滤波器型耦合器22a：第一毛细管22b：第一透镜22c：滤波器22d：第一面22e：第二面22f：第二透镜22g：第二毛细管23：空间光学系统型耦合器23a：第一透镜23b：半反射镜23c：第二透镜23d：反射镜23e：第三透镜30：分光器31：第一透镜32：衍射光栅33：第二透镜34：受光元件35：读取电路40：处理部100：传感头110：准直透镜120：衍射透镜130：物镜200：测量对象物210：第一波长的光220：第二波长的光L：长度具体实施方式参照附图对本专利技术的优选实施方式进行说明。此外，各图中标注相同符号的构件具有相同或同样的构成。图1为本专利技术的实施方式的共焦测量装置1的概要图。本实施方式的共焦测量装置1为对测量对象物200的位置进行测量的装置，其包括光源10、第一光纤11、第二光纤12、第三光纤13、光耦合器20、分光器30、处理部40及传感头100。光源10将白色光输出到第一光纤11中。光源10也可根据处理部40的指令而调整白色光的光量。第一光纤11可为任意的光纤，例如也可为芯径为50μm的折射率分布型纤维。第一光纤11也可在连接于光耦合器20的近前，连结于芯径更细的纤维。光耦合器20连接着第一光纤11、第二光纤12及第三光纤13，为使第一传输波形与第二传输波形接近的滤波器型耦合器22或空间光学系统型耦合器23，所述第一传输波形表示从第一光纤11向第二光纤12传输光时的波长与光量的关系，所述第二传输波形表示从第二光纤12向第三光纤13传输光时的波长与光量的关系。关于第一传输波形及第二传输波形，将在下文中详细说明。传感头100连接于第二光纤12，收容使所入射的白色光沿着光轴方向产生色差的衍射透镜120，并将产生了色差的光照射到测量对象物200上。传感头100收容将从第二光纤12的端面出射的白色光变换为平行光的准直透镜110、使所入射的白色光沿着光轴方向产生色差的衍射透镜120、以及使产生了色差的光在测量对象物200上聚集的物镜130。本例中，图示出焦点距离相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共焦测量装置，其特征在于，包括：光源，将白色光输出到第一光纤中；光耦合器，连接着所述第一光纤、第二光纤及第三光纤；传感头，连接于所述第二光纤，收容使所入射的所述白色光沿着光轴方向产生色差的衍射透镜，将产生了色差的光照射到测量对象物上；以及分光器，连接于所述第三光纤，经由所述第二光纤、所述光耦合器及所述第三光纤而取得经所述测量对象物反射并由所述传感头聚光的反射光，测量所述反射光的光谱，所述光耦合器为使第一传输波形与第二传输波形接近的滤波器型耦合器或空间光学系统型耦合器，所述第一传输波形表示从所述第一光纤向所述第二光纤传输光时的波长与光量的关系，所述第二传输波形表示从所述第二光纤向所述第三光纤传输光时的波长与光量的关系。

【技术特征摘要】
2017.10.02 JP 2017-1927091.一种共焦测量装置，其特征在于，包括：光源，将白色光输出到第一光纤中；光耦合器，连接着所述第一光纤、第二光纤及第三光纤；传感头，连接于所述第二光纤，收容使所入射的所述白色光沿着光轴方向产生色差的衍射透镜，将产生了色差的光照射到测量对象物上；以及分光器，连接于所述第三光纤，经由所述第二光纤、所述光耦合器及所述第三光纤而取得经所述测量对象物反射并由所述传感头聚光的反射光，测量所述反射光的光谱，所述光耦合器为使第一传输波形与第二传输波形接近的滤波器型耦合器或空间光学系统型耦合器，所述第一传输波形表示从所述第一光纤向所述第二光纤传输光时的波长与光量的关系，所述第二传输波形表示从所述第二光纤向所述第三光纤传输光时的波长与光量的关系。2.根据权利要求1所述的共焦测量装置，其特征在于，所述第二光纤及所述第三光纤为使所述白...

【专利技术属性】
技术研发人员：森野久康，髙嶋润，奥田贵启，的场贤一，滝政宏章，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP