CN110274539B - 传感头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种确保测量精度并且可实现小型化的传感头。传感头(100)包括呈大致圆筒形状且端部经开放的第一壳部(2)及第二壳部(3)、以及将第一壳部(2)与第二壳部(3)连接的第三壳部(13)，在第一壳部(2)的内部配置有衍射透镜(5)，在第二壳部(3)的内部配置有物镜(7)，在第三壳部(13)的内部配置有镜子构件(135)，所述镜子构件(135)使从衍射透镜(5)侧入射的光朝向物镜(7)侧弯曲。

Description

传感头
技术领域
本发明涉及一种传感头。
背景技术
作为不与测量对象物接触而测量其位置的装置，使用共焦光学***的共焦测量装置已普及。
例如，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使用配置有衍射透镜的共焦光学***。朝向测量对象物出射的光以与其波长相应的距离聚焦。测量装置可根据经测量对象物反射的光的波长的波峰，来对测量对象物的位置进行测量。
此种测量装置中，朝向测量对象物而配置有被称为“传感头”等的设备，从传感头朝向测量对象物出射光。传感头具有在内部形成有成为光路的空间的壳(case)，在此空间中收容着构成共焦光学***的零件。
近年来，就传感头的省空间化、紧凑化的要求而言，壳有进一步小型化的倾向。为了实现小型化，例如在专利文献2中记载有缩短传感头的沿光轴的方向上的长度的构成。
专利文献2中，传感头具有弯曲的形状，在传感头内使光轴弯曲。通过如上所述那样使光轴弯曲，即便缩短传感头的长边方向上的长度，也可确保传感头内的供光经过的光路空间的长度。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-208102号公报
[专利文献2]日本专利特开2015-143652号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，专利文献2所记载的传感头中，在沿光轴的方向上观察的情况下(以下，将在所述方向上观察的情况称为“光轴方向观察”)，透镜呈大致圆形状，相对于此，各壳部呈大致四角形状。壳部的四角被用作形成螺孔的空间。
所述呈大致四角形状的传感头中，在光轴方向观察时，壳部的四角较透镜而更向外方大幅伸出，因此有传感头大型化的担忧。作为抑制传感头的大型化的方法，想到使用小型的透镜。然而，若伴随透镜的小型化而其有效直径变小，则有导致测量精度降低的担忧。
因此，本发明的目的在于提供一种确保测量精度并且可实现小型化的传感头。
[解决问题的技术手段]
本发明的一实施方式的传感头为对测量对象物的位置进行测量的传感器的传感头，且包括：衍射透镜，使从光源侧入射的光以沿光轴的方式出射，且使此光产生色差；物镜，配置在较衍射透镜更靠测量对象物侧，将从衍射透镜侧入射的光聚集并向测量对象物侧出射，并且使从测量对象物侧入射的光向衍射透镜侧出射；以及壳，在内部形成有空间，在此空间中至少收容着衍射透镜及物镜；并且壳具有呈以光轴为中心轴的大致圆筒形状且端部经开放的第一壳部、呈大致圆筒形状且端部经开放的第二壳部、以及连接于第一壳部与第二壳部之间的第三壳部；并且第一壳部在其内部配置有衍射透镜，第二壳部在其内部配置有物镜，第三壳部在其内部配置有镜子构件，所述镜子构件使从衍射透镜侧入射的光朝向物镜侧弯曲。
根据此实施方式，壳具有第一壳部、第二壳部及第三壳部。在第一壳部的内部配置有衍射透镜，在第二壳部的内部配置有物镜。第一壳部及第二壳部呈大致圆筒形状，第三壳部将第一壳部与第二壳部连接。第三壳部在其内部配置有镜子构件，所述镜子构件使从衍射透镜侧入射的光朝向物镜侧弯曲。通过具备配置有此种镜子构件的第三壳部，可确保传感头内的供光经过的光路空间的长度，同时抑制传感头的长边方向上的长度(传感头中的第一壳部的沿光轴的方向上的长度)。另外，由于第一壳部及第二壳部呈大致圆筒形状，因此例如与将壳部设为大致长方体形状的构成相比较，壳部的四角不会较透镜而更向外方伸出，因此可抑制壳部的大型化。结果，可确保测量精度并且实现壳的小型化。
在所述实施方式中，也可为：镜子构件使从衍射透镜侧入射的光朝向物镜侧弯曲成大致直角，并且使从测量对象物侧入射的光朝向衍射透镜侧弯曲成大致直角。
根据此实施方式，使从衍射透镜侧入射的光及从测量对象物侧入射的光弯曲成大致直角，因此与不使在传感头内经过的光弯曲的构成相比较，可抑制传感头的第二壳部的轴方向长度。
在所述实施方式中，也可为：第三壳部的外形呈角形状。
根据此实施方式，第三壳部的外形呈角形状，因此可容易进行配置在第三壳部的内部的镜子构件的位置调整。
在所述实施方式中，也可为：第三壳部在其内部包含具有弯曲的形状的连通路，连通路将第一壳部的内部及第二壳部的内部连通。
根据此实施方式，可经由将第一壳部的内部与第二壳部的内部连通的连通路而将第一壳部的内部与第二壳部的内部连接。
在所述实施方式中，也可为：第三壳部在其第一壳部侧的内部具有以第一壳部的光轴为中心轴的大致圆筒状的第一通路，且设置有连接于第一通路的一端部与第一壳部的一端部之间的连接构件。
根据此实施方式，通过连接于第一通路的一端部与第一壳部的一端部之间的连接构件，可将第三壳部与第一壳部连接。
在所述实施方式中，也可为：连接构件呈大致圆环形状，且连接构件的一端侧沿第一通路的内周面配置，并且连接构件的另一端侧沿第一壳部的内周面配置。
根据此实施方式，通过配置在第三壳部及第一壳部各自的内部中的连接构件而将第三壳部与第一壳部连接，因此例如与使用设置在壳外部的构件来连接的构成相比较，可实现传感头的小型化。
在所述实施方式中，也可为：在第三壳部设置将第一通路的内周面与外部连通的贯通孔，并且，穿插到贯通孔的紧固构件抵接于连接构件的一端侧的外周面而将其固定。
根据此实施方式，为紧固构件抵接于连接构件的外周面并加以固定的构成，因此例如通过调整紧固构件的紧固，可使第三壳部相对于连接构件移动，且可容易调整第三壳部的角度。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种确保测量精度并且可实现小型化的传感头。
附图说明
图1为表示实施方式的传感头的立体图。
图2为将图1的传感头一部分加以分解而示出的分解立体图。
图3为表示图1的传感头的俯视图。
图4为表示图1的传感头的侧面图。
图5为表示图3的IV-IV截面的截面图。
图6为表示图4的V-V截面的截面图。
[符号说明]
1：壳
2：第一壳部
2b：连通孔
3：第二壳部
3a：凹部
3b：开口
3c：第二壳部的开口的周缘
3d：内螺纹部
4：透镜固持器
5：衍射透镜
6：连接构件
7：物镜群(物镜)
8：纤壳
13：第三壳部
21、22：固定部
23、34：挤压构件
23b、34b：缺口
25：阶部
27、28、139：螺杆
31～33：隔离物
42a：第一准直透镜
42b：第二准直透镜
61：紧固构件
61a：贯通孔
71：第一物镜
72：第二物镜
73：第三物镜
74：第四物镜
81：板弹簧
82：插芯
91：上部标签
92：下部标签
100：传感头
131：连通路
131a：第一通路部
131b：第二通路部
135：镜子构件
136：盖构件
137：弹性构件
200：测量对象物
210：第一波长的光
220：第二波长的光
AX1：第一轴线(光轴)
AX2：第二轴线(光轴)
L11、L12、L13、L21、L22、L23、L24：箭头
具体实施方式
参照附图对本发明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为表示实施方式的传感头100的立体图。传感头100构成对测量对象物200的位置进行测量的传感器的一部分，且具备壳1。壳1具有第一壳部2、第二壳部3及第三壳部13。
第一壳部2呈大致圆筒形状，在其内部配置有下文将述的衍射透镜5(参照图2等)。在壳1的端部连接着纤壳8。在纤壳8的内部配置有将从光源(未图示)出射的白色光导向第一壳部2的光纤。衍射透镜5使从光纤出射的光在沿光轴的方向上产生色差。
第二壳部3呈大致圆筒形状，在其内部配置有下文将述的物镜群7。第二壳部3以使物镜群7的一部分露出的方式固定物镜群7。
关于第三壳部13，其外形呈角形状，且将第一壳部2与第二壳部3连接。在第三壳部13的内部配置有使光轴弯曲的下文将述的镜子构件135(图2等)。
传感头100是使物镜群7朝向测量对象物200而使用。透过衍射透镜5而产生了色差的光通过镜子构件135而其方向变成朝向物镜群7的方向，经物镜群7折射并聚集，向测量对象物200侧出射。图1图示了焦点距离相对较长的第一波长的光210、及焦点距离相对较短的第二波长的光220。第一波长的光210在测量对象物200的表面聚焦，但第二波长的光220在测量对象物200的近前聚焦。
经测量对象物200的表面反射的光入射到物镜群7中。此光是通过物镜群7而聚集，并通过镜子构件135而其方向变成朝向衍射透镜5的方向，透过衍射透镜5而向光纤侧行进。第一波长的光210在光纤处聚焦，其大部分入射到光纤中。另一方面，其他波长的光在光纤处并未聚焦，几乎未入射到光纤中。
入射到光纤中的光被引导到与光纤连接的分光器(未图示)。分光器检测光的波长的波峰，并根据此波峰来对测量对象物200的位置进行测量。
在此种传感头100中，大致圆筒形状的第一壳部2及第二壳部3经由第三壳部13而连接，由此可抑制第一壳部2或第二壳部3在光轴方向观察时从透镜等向外方大幅伸出。另外，作为抑制传感头的大型化的方法，想到使用小型的透镜，但若伴随透镜的小型化而其有效直径变小，则有导致测量精度降低的担忧。本实施方式中，具有大致圆筒形状的第一壳部2及第二壳部3，因此可确保测量精度，并且与壳1整体为大致长方体形状的构成相比较，可使壳1小型化。此外，第一壳部2与第三壳部13之间、及第三壳部13与第二壳部3之间的连接方法的详细情况将在下文叙述。
[构成例]
接下来，参照图2～图6对传感头100的构成的一例进行说明。图2为表示传感头100的立体图。图2是将传感头100的一部分加以分解而示出。图3为表示传感头100的俯视图(平面图)。图4为表示传感头100的侧面图。图5为表示图3的IV-IV截面的截面图。
＜第一壳部＞
第一壳部2呈一端经开放的大致圆筒形状，且以其中心轴与第一轴线AX1大致一致的方式配置。第一轴线AX1为虚拟的直线。
如图2及图3所示那样，在第一壳部2的另一端形成有用于固定传感头100的固定部21、固定部22。如图2及图4所示那样，在固定部21、固定部22之间形成有使第一壳部2的内外连通的连通孔2b。如图4所示那样，第一壳部2在其内部收容着透镜固持器4及衍射透镜5。
透镜固持器4为呈大致圆筒形状的构件。透镜固持器4的内径视部位而不同。在透镜固持器4的内部配置有第一准直透镜42a与第二准直透镜42b。
第一准直透镜42a固定在透镜固持器4的内部。第二准直透镜42b是与第一准直透镜42a空开间隔而配置。
关于透镜固持器4，其整体收容在第一壳部2的内部，通过贯通第一壳部2的螺杆(未图示)而固定在第一壳部2。由此，第一准直透镜42a及第二准直透镜42b均是以光轴与第一轴线AX1大致一致的方式配置。透镜固持器4通过螺杆(未图示)松动而可在沿第一轴线AX1的方向(以下称为“第一轴线AX1方向”)上移动。通过使透镜固持器4移动，可调整第一准直透镜42a及第二准直透镜42b的位置。
衍射透镜5是以其光轴与第一轴线AX1大致一致的方式配置在较透镜固持器4更靠测量对象物200侧。衍射透镜5使所入射的光在第一轴线AX1方向上产生色差。可采用焦点距离与光的波长成反比例的透镜作为衍射透镜5。
＜第二壳部＞
第二壳部3经由第三壳部13而与第一壳部2连接。第二壳部3呈大致圆筒形状。第二壳部3的一端经开放，在另一端形成有开口3b。如图2所示那样，在第二壳部3的一端侧的内周面形成有内螺纹部3d。开口3b在沿第二壳部3的中心轴观察时，呈大致正圆形状。如图2所示那样，在第二壳部3的外周面形成有多个凹部3a。凹部3a的底面为平面。如图5所示那样，第二壳部3在其内部收容着物镜群7、隔离物31～隔离物33及挤压构件34。
物镜群7为本发明的“物镜”的一例。物镜群7具有第一物镜71、第二物镜72、第三物镜73及第四物镜74。此物镜群7的各透镜均呈大致圆形状，其直径与第二壳部3的内径大致相同。
另外，本发明的“物镜”可如物镜群7那样包含多个透镜，也可为单一的透镜。
隔离物31～隔离物33呈大致圆环形状。隔离物31～隔离物33的外径与物镜群7的各透镜的外径大致相同。
挤压构件34呈大致圆环形状，其外周面卡合固定在第二壳部3的内周面。挤压构件34与第二壳部3的卡合方法并无特别限定，例如通过形成在挤压构件34的外周面的外螺纹部(未图示)与第二壳部3的内周面的内螺纹部3d螺合而相互固定。如上所述那样，挤压构件34的一端侧卡合固定在第二壳部3的内周面，挤压构件34的另一端侧卡合固定在下文将述的第三壳部13的第二通路部131b的内周面。
物镜群7的各透镜是相互空开间隔并均以光轴与第二轴线AX2大致一致的方式排列成直线状。详细来说，第一物镜71是以与第二壳部3的开口3b的周缘3c抵接且从开口3b露出的方式配置。第二物镜72是以隔着隔离物31而与第一物镜71相向的方式配置。第三物镜73是以隔着隔离物32而与第二物镜72相向的方式配置。第四物镜74是隔着隔离物33而与第三物镜73相向，并且夹持在隔离物33与挤压构件34之间而固定在第二壳部3的内部。挤压构件34的外周面的外螺纹部(未图示)与第二壳部3的内周面的内螺纹部3d螺合。物镜群7的各透镜是以所透过的光不产生波像差的方式排列。
＜纤壳＞
如图2及图5所示那样，纤壳8经由板弹簧81而固定在第一壳部2。板弹簧81是通过螺杆27而固定在第一壳部2的上部，并且通过螺杆28而固定在第一壳部2的端部。纤壳8在内部收容着光纤(未图示)。在光纤的前端连接着插芯82。如图4所示那样，插芯82穿插到第一壳部2的连通孔2b中。
如图2所示那样，在第一壳部2的上部以覆盖螺杆27的方式贴附有上部标签91。另外，在第一壳部2的下部以覆盖螺杆(未图示)的方式贴附有下部标签92。在上部标签91及下部标签92上也可印刷产品名等商标。
＜挤压构件、连接构件＞
如图2及图5所示那样，连接构件6及挤压构件23呈大致圆环形状。在挤压构件23的端部形成有多个缺口23b。挤压构件23的外径与连接构件6的外径大致相同，挤压构件23的内径与连接构件6的内径大致相同。另外，沿中心轴的方向上的挤压构件23的尺寸小于此方向上的连接构件6的尺寸。
挤压构件23的外周面与第一壳部2的内周面的卡合方法并无特别限定，例如也可以形成在挤压构件23的外周面的外螺纹部(未图示)与第一壳部2的内螺纹部螺合的方式进行。作业人员可通过使工具(未图示)与缺口23b卡合而从工具将力矩传递到挤压构件23，从而使形成在挤压构件23的外周面的外螺纹部螺合。由此，挤压构件23是在较衍射透镜5更靠测量对象物200侧，以其中心轴与第一轴线AX1大致一致的方式配置在第一壳部2的内部。
若将挤压构件23配置在第一壳部2的内部，则衍射透镜5被挤压构件23向光源侧按压。衍射透镜5被夹持在挤压构件23与第一壳部2的阶部25之间，在第一壳部2的内部被固定。
连接构件6的外周面与第一壳部2的内周面的卡合方法并无特别限定，例如也可以在形成于连接构件6的外周面的外螺纹部(未图示)处与第一壳部2的内螺纹部螺合的方式进行。与第一壳部2的内周面卡合的连接构件6从第一壳部2的一端向外部露出。第三壳部13与连接构件6中的从第一壳部2的一端向外部露出的部分连接并加以固定。即，第三壳部13经由连接构件6而与第一壳部2连接。第三壳部13中的第一壳部2侧的部分是以其中心轴与第一轴线AX1大致一致的方式连接。
＜第三壳部＞
第三壳部13配置在第一壳部2与第二壳部3之间，并将第一壳部2与第二壳部3连接。关于第三壳部13，其外形呈角形状，而具有弯曲的形状。如图4所示那样，本实施方式的传感头100呈在第三壳部13处弯曲的侧面视大致L字状。
第三壳部13具有其第一壳部2侧的端部及第二壳部3侧的端部开口的形状。另外，第三壳部13具有其弯曲部外侧(在图4中为第三壳部13的左上端侧)开口的形状。在第三壳部13的弯曲部中的开口的部分配置下文将述的镜子构件135及盖构件136等。
如图5所示那样，在第三壳部13的内部形成有将第一壳部2的内部及第二壳部3的内部连通的连通路131。连通路131将第三壳部13中的向第一壳部2侧开口的开口部与第三壳部13中的向第二壳部3侧开口的开口部贯通。连通路131具有弯曲的形状。在本实施方式中，连通路131具有弯曲成90度的形状，但并不限于90度，也可为90度以外的角度。连通路131具有沿第一轴线AX1方向延伸的大致圆筒状的第一通路部131a、及沿第二轴线AX2方向延伸的大致圆筒状的第二通路部131b。
如图2及图5所示那样，在第一通路部131a的第一壳部2侧连接有连接构件6。第一通路部131a的内径大于连接构件6的外径。以连接构件6的一端侧收容在第一通路部131a的内部、连接构件6的另一端侧收容在第一壳部2的内部的状态进行固定。即，第三壳部13的第一通路部131a侧经由连接构件6而固定在第一壳部2。第三壳部13的第一连通路131a侧与连接构件6的固定方法的详细情况将在下文叙述。
如图2及图5所示那样，在第二通路部131b的第二壳部3侧连接有挤压构件34。在挤压构件34的端部形成有多个缺口34b(图2)。第二通路部131b的内径大于挤压构件34的外径。以挤压构件34的一端侧配置在第二通路部131b的内部、挤压构件34的另一端侧配置在第二壳部3的内部的状态进行固定。即，第三壳部13的第二通路部131b侧经由挤压构件34而固定在第二壳部3。
此外，第二通路部131b与挤压构件34的卡合方法并无特别限定，例如也可以将形成在挤压构件34的外周面的外螺纹部(未图示)与形成在第三壳部13的第二通路部131b(图5)的内周面的内螺纹部螺合的方式进行。作业人员可通过使工具(未图示)与缺口34b(图2)卡合而从工具将力矩传递到挤压构件34，从而使形成在挤压构件34的外周面的外螺纹部螺合。与第二通路部131b的内周面卡合的挤压构件34从第三壳部13的一端(第二通路部131b的一端)向外部露出。第二壳部3与挤压构件34中的从第三壳部13的一端向外部露出的部分连接。
如图2所示那样，第三壳部13的连通路131的弯曲部外侧(在图4中为第三壳部13的左上端侧)开口，且在此开口部配置镜子构件135。镜子构件135使光轴弯曲。镜子构件135具有板状的形状。如图5所示那样，镜子构件135相对于第一轴线AX1方向及第二轴线AX2方向倾斜而配置。本实施方式中，镜子构件135使第一轴线AX1方向的光轴弯曲成第二轴线AX2方向的光轴。即，镜子构件135使从衍射透镜5侧入射的光朝向物镜群7侧弯曲成大致直角，并且使从测量对象物200侧入射的光朝向衍射透镜5侧弯曲成大致直角。在本实施方式中，第一轴线AX1方向与第二轴线AX2方向垂直。其中，第一轴线AX1方向与第二轴线AX2方向之间的角度并不限于90度，也可为90度以外的角度。
如图2及图5所示那样，以覆盖镜子构件135的方式配置盖构件136。盖构件136呈侧面视三角形状。在镜子构件135与盖构件136之间配置弹性构件137，盖构件136例如通过螺杆139而固定在第三壳部13的弯曲部外周侧，但也可使用其他构件进行固定。弹性构件137是以按压镜子构件135的状态进行保持。通过将弹性构件137配置在镜子构件135与盖构件136之间，在利用螺杆139固定盖构件136时，镜子构件135是以被弹性构件137按压的状态被固定。
在第三壳部13的弯曲部配置如上所述那样呈侧面视三角形状的盖构件136，由此如图3所示那样，传感头100的前端侧(第三壳部13侧)呈大致长方体形状。由于传感头100的前端侧呈大致长方体形状，因此与传感头整体为大致圆筒形状的构成相比较，可容易进行对位。另外，本实施方式中，如图1～图4所示那样，第三壳部13的外形呈角形状，因此可容易进行配置在第三壳部13的内部的镜子构件135的位置调整。
第三壳部13是以如下方式与连接构件6的一端侧连接。图6为表示图4的V-V截面的截面图。
如图6所示那样，关于第三壳部13中的第一壳部2侧，其外形呈截面视大致四角形状，在其四角形成有穿插紧固构件61(例如螺杆等)的贯通孔61a。贯通孔61a以将第一通路部131a的内周面与外部连通的方式贯通形成在第三壳部13。构成为：若对穿插到贯通孔61a的紧固构件61进行紧固，则紧固构件61的前端抵接于连接构件6的一端侧配置在第一通路部131a的内部的连接构件61的外周面。即，通过调整紧固构件61的紧固，可调整紧固构件61对于连接构件6的按压力，若松动紧固构件61，则可使第三壳部13相对于连接构件6移动。例如，若松动紧固构件61的紧固而使第三壳部13相对于连接构件6在连接构件6的圆周方向上转动，则与第三壳部13连接的第二壳部3也联动地转动，可调整向测量对象物200(图1)侧出射的光的方向。
此外，紧固构件61只要具有调整对于连接构件6的按压力的功能，则可变形为各种构成。例如，也可设为如下构成：在紧固构件61的外周面形成外螺纹部(未图示)，通过使此外螺纹部与形成在贯通孔61a的内周面的内螺纹部(未图示)螺合来调整紧固构件61的紧固。
在所述实施方式中，对第三壳部13与第二壳部3经由挤压构件34而连接的构成进行了说明，但也可构成为：除挤压构件34以外，追加其他构件来将第三壳部13与第二壳部3连接。
[动作例]
光源所发出的白色光被光纤引导到传感头100侧，到达插芯82。此光一面扩散一面从插芯82进入壳1的内部。
进入壳1内部的光的一部分进入透镜固持器4的内部。此光依次透过第二准直透镜42b与第一准直透镜42a。第一准直透镜42a及第二准直透镜42b改变从光源侧入射的光的行进方向，向测量对象物200侧出射。具体来说，如图5中箭头L11所示那样，从第一准直透镜42a出射而朝向衍射透镜5的光以沿第一轴线AX1的方式行进。
衍射透镜5使从第一准直透镜42a侧入射的光产生色差，如箭头L12所示那样，以沿第一轴线AX1的方式出射。以沿第一轴线AX1的方式出射的光通过镜子构件135而其光轴弯曲成沿第二轴线AX2的方向(图5中所示的箭头L13)，经物镜群7折射并聚集，经过第二壳部3的开口3b而朝向测量对象物200出射。
经测量对象物200的表面反射的光经过第二壳部3的开口3b而入射到物镜群7中。物镜群7使所入射的光折射，并如箭头L21所示那样，以沿第二轴线AX2的方式向镜子构件135侧出射。从物镜群7朝向镜子构件135侧的光通过镜子构件135而其光轴弯曲成沿第一轴线AX1的方向(图5中所示的箭头L22)而朝向衍射透镜5侧(图5中所示的箭头L23)。衍射透镜5使从测量对象物200侧入射的光透过，并如箭头L24所示那样向光源侧出射。第一准直透镜42a及第二准直透镜42b将从测量对象物200侧入射的光聚集，并向光源侧出射。
传感头100中，通过经由第三壳部13而将大致圆筒形状的第一壳部2与第二壳部3连接，在分别于第一轴线AX1方向及第二轴线AX2方向上观察的情况下，可抑制从配置在第一壳部2及第二壳部3的内部的透镜(衍射透镜5、物镜群7)向外方大幅伸出。结果，可确保测量精度并且使壳1小型化。
另外，连接构件6配置在衍射透镜5与第三壳部13之间。在此位置，光以沿也为光轴的第一轴线AX1的方式行进。因此，根据此构成，与将连接构件6配置在光以相对于第一轴线AX1而倾斜的方式行进的位置的情况相比，可减轻壳1的尺寸所产生的不均一的影响，并抑制测量精度的降低。
然而，当经由连接构件6而将第三壳部13与第一壳部2连接时，存在第一轴线AX1方向的外力作用于连接构件6。假设连接构件6兼具按压衍射透镜5而加以固定的功能的情况下，有因此种外力发挥作用而衍射透镜5的固定变得不稳定的担忧。
相对于此，传感头100中，将衍射透镜5向光源侧按压而加以固定的挤压构件23是与连接构件6无关而另配置在连接构件6与衍射透镜5之间。因此，即便在第一轴线AX1方向的外力作用于连接构件6的情况下，此外力也不会波及挤压构件23。结果，可将衍射透镜5稳定地固定，并且经由连接构件6而将第一壳部2与第三壳部13连接。
另外，在第一轴线AX1方向上，挤压构件23的尺寸小于连接构件6的尺寸。根据此实施方式，通过使挤压构件23的尺寸相对较小，可使连接构件6的尺寸相对较大，从而可将第一壳部2与第二壳部3可靠地连接。
另外，第二壳部3在其外周面形成有凹部3a，此凹部3a的底面为平面。根据此实施方式，可在组装传感头100时，使工具稳定地抵接于凹部3a的底面，将力矩传递到形成有此凹部3a的第二壳部3。结果，虽然将呈大致圆筒形状的第一壳部2及第二壳部3用于壳1，也可赋予力矩而容易进行传感头100的组装。
另外，传感头100仅在第二壳部3形成有本发明的“凹部”。然而，本发明不限定于此实施方式。即，本发明的“凹部”只要形成在第一壳部2及第二壳部3的至少一者上即可。
以上说明的实施方式是以容易理解本发明为目的，并非限定解释本发明。实施方式所具备的各要素以及其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不限定于例示者，可适当变更。另外，可将不同实施方式中所示的构成彼此局部地替换或组合。
[附记]
一种传感头，其为对测量对象物200的位置进行测量的传感器的传感头100，且所述传感头包括：
衍射透镜5，使从光源侧入射的光以沿光轴AX1的方式出射，且使此光产生色差；
物镜7，配置在较衍射透镜5更靠测量对象物200侧，将从衍射透镜5侧入射的光聚集并向测量对象物200侧出射，并且使从测量对象物200侧入射的光向衍射透镜5侧出射；以及
壳1，在内部形成有空间，在此空间中至少收容着衍射透镜5及物镜7；并且
壳1具有呈以光轴AX1为中心轴的大致圆筒形状且端部经开放的第一壳部2、呈大致圆筒形状且端部经开放的第二壳部3、以及连接于第一壳部2与第二壳部3之间的第三壳部13；并且
第一壳部2在其内部配置有衍射透镜5，
第二壳部3在其内部配置有物镜7，
第三壳部13在其内部配置有镜子构件135，所述镜子构件135使从衍射透镜5侧入射的光朝向物镜7侧弯曲。

Claims (5)

1.一种传感头，其为对测量对象物的位置进行测量的传感器的传感头，且所述传感头的特征在于包括：
衍射透镜，使从光源侧入射的光以沿光轴的方式出射，且使所述光产生色差；
物镜，配置在较所述衍射透镜更靠测量对象物侧，将从所述衍射透镜侧入射的光聚集并向测量对象物侧出射，并且使从所述测量对象物侧入射的光向所述衍射透镜侧出射；以及
壳，在内部形成有空间，且在所述空间中至少收容着所述衍射透镜及所述物镜；并且
所述壳具有呈以所述光轴为中心轴的大致圆筒形状且端部经开放的第一壳部、呈大致圆筒形状且端部经开放的第二壳部、以及连接于所述第一壳部与所述第二壳部之间的第三壳部；并且
所述第一壳部在其内部配置有所述衍射透镜，
所述第二壳部在其内部配置有所述物镜，
所述第三壳部在其内部配置有镜子构件，所述镜子构件使从所述衍射透镜侧入射的光朝向所述物镜侧弯曲，
所述第三壳部在其所述第一壳部侧的内部具有以所述第一壳部的光轴为中心轴的大致圆筒状的第一通路，且设置有连接于所述第一通路的一端部与所述第一壳部的一端部之间的连接构件，
所述连接构件呈大致圆环形状，且所述连接构件的一端侧沿所述第一通路的内周面配置，并且所述连接构件的另一端侧沿所述第一壳部的内周面配置。
2.根据权利要求1所述的传感头，其特征在于：
所述镜子构件使从所述衍射透镜侧入射的光朝向所述物镜侧弯曲成大致直角，并且使从所述测量对象物侧入射的光朝向所述衍射透镜侧弯曲成大致直角。
3.根据权利要求1或2所述的传感头，其特征在于：
所述第三壳部的外形呈角形状。
4.根据权利要求1或2所述的传感头，其特征在于：
所述第三壳部在其内部包含具有弯曲的形状的连通路，
所述连通路将所述第一壳部的内部及所述第二壳部的内部连通。
5.根据权利要求1或2所述的传感头，其特征在于：
在所述第三壳部设置将所述第一通路的内周面与外部连通的贯通孔，并且
穿插到所述贯通孔的紧固构件抵接于所述连接构件的一端侧的外周面而将其固定在所述第一通路的内部。
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Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4146296A (en) * 1977-10-31 1979-03-27 Mandlak Louis J Viewing apparatus employing transparent viewing screen
JPH0522891Y2 (zh) * 1986-06-20 1993-06-11
JPS63148106A (ja) * 1986-12-10 1988-06-21 Minolta Camera Co Ltd 物***置測定装置
JP2648892B2 (ja) * 1990-12-19 1997-09-03 エヌティエヌ 株式会社 レーザ加工装置
JPH04350607A (ja) * 1991-05-28 1992-12-04 Canon Inc 鏡筒構造
JP2532818B2 (ja) * 1993-02-01 1996-09-11 松下電器産業株式会社 対物レンズおよび光ヘッド装置
JP3000819B2 (ja) * 1993-03-15 2000-01-17 松下電器産業株式会社 三次元測定用プローブ及び形状測定方法
JPH10286217A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Olympus Optical Co Ltd 硬性鏡の視野変換システム
US6834036B1 (en) * 1998-10-28 2004-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical head for a plurality of types of information recording media
JP3333818B2 (ja) * 1999-10-01 2002-10-15 アルプス電気株式会社 複合光学ユニット
US20070035855A1 (en) * 2003-03-03 2007-02-15 Dickensheets David L Miniature confocal optical device, system, and method
US7477401B2 (en) * 2004-11-24 2009-01-13 Tamar Technology, Inc. Trench measurement system employing a chromatic confocal height sensor and a microscope
CN100468117C (zh) * 2005-09-23 2009-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 数码相机模组
US20070121196A1 (en) * 2005-09-29 2007-05-31 The General Hospital Corporation Method and apparatus for method for viewing and analyzing of one or more biological samples with progressively increasing resolutions
JP4811711B2 (ja) * 2005-11-11 2011-11-09 コニカミノルタオプト株式会社 レンズ鏡胴及び撮像装置
US8325581B2 (en) * 2006-03-20 2012-12-04 Panasonic Corporation Optical head and optical disc device
JP2008170366A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Disco Abrasive Syst Ltd チャックテーブルに保持された被加工物の計測装置およびレーザー加工機
CN101393328A (zh) * 2007-09-18 2009-03-25 财团法人金属工业研究发展中心 光学探测装置及包含所述光学探测装置的测量***
US8983581B2 (en) * 2008-05-27 2015-03-17 Massachusetts Institute Of Technology System and method for large field of view, single cell analysis
US9164266B2 (en) * 2009-02-19 2015-10-20 Infinity Photo-Optical Company Complex modular afocal variator with spherical and chromatic aberration correction
JP5307629B2 (ja) * 2009-05-22 2013-10-02 オリンパス株式会社 走査型顕微鏡装置
JP5499828B2 (ja) * 2010-03-29 2014-05-21 株式会社リコー 撮像装置
US8194251B2 (en) * 2010-08-26 2012-06-05 Mitutoyo Corporation Method for operating a dual beam chromatic point sensor system for simultaneously measuring two surface regions
CN103765289B (zh) * 2010-08-27 2017-05-17 小利兰·斯坦福大学托管委员会 具有先进的成像性质的显微镜成像设备
JP5790178B2 (ja) 2011-03-14 2015-10-07 オムロン株式会社 共焦点計測装置
JP5851793B2 (ja) 2011-10-18 2016-02-03 三菱鉛筆株式会社 光結合部材及びこれを用いた光コネクタ、並びに、光結合部材用保持部材
KR101403992B1 (ko) * 2013-04-22 2014-06-10 한국기초과학지원연구원 근접장 렌즈 고정장치
CN103322912B (zh) * 2013-05-29 2016-01-27 哈尔滨工程大学 一种反射式点衍射离轴同步移相干涉检测装置与检测方法
JP6331428B2 (ja) * 2014-01-31 2018-05-30 オムロン株式会社 光学計測装置用のセンサヘッド
US9383190B1 (en) * 2014-12-10 2016-07-05 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Measuring apparatus and method for determining dimensional characteristics of a measurement object
ES2933055T3 (es) * 2015-03-06 2023-01-31 Becton Dickinson Co Sistemas de captación de luz y métodos para fabricar y usar los mismos
DE112016005953T5 (de) * 2015-12-25 2018-10-04 Keyence Corporation Konfokaler verschiebungssensor
JP6615604B2 (ja) * 2015-12-25 2019-12-04 株式会社キーエンス 共焦点変位計
JP6704831B2 (ja) * 2016-10-20 2020-06-03 株式会社ミツトヨ クロマティック共焦点センサ
CN206193319U (zh) * 2016-10-31 2017-05-24 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种折转光路光学***的机械结构
US10379312B2 (en) * 2017-06-02 2019-08-13 Bruker Optik Gmbh Self-centering lens arrangement for a transmitting, refractive optical unit
JP6971646B2 (ja) * 2017-06-13 2021-11-24 株式会社キーエンス 共焦点変位計
JP6887617B2 (ja) * 2017-10-02 2021-06-16 オムロン株式会社 センサヘッド
JP6880508B2 (ja) * 2017-10-02 2021-06-02 オムロン株式会社 センサヘッド

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