JP2009270939A - 光学式変位計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 計測用の検出光として広帯域光を生成するSLD12と、検出光を集光し、ワークWに向けて出射する出射側端面33が平面のロッドレンズ32と、ロッドレンズ32に入射されたワークWによる反射光及び出射側端面33による反射光を分光し、波長分布の特性曲線における周波数を求めてワークW及び出射側端面33間の距離を算出する分光装置40により構成される。ロッドレンズ32は、出射側端面33から遠ざかるに従って照射スポットが広くなる光として検出光Lを出射するレンズである。
【選択図】 図2
Description
図1は、本発明の実施の形態による光学式変位計1の概略構成の一例を示したシステム図である。この光学式変位計1は、様々な波長を含む広帯域光を計測用の検出光Lとして用いて、ワーク(測定対象物)Wの変位量を計測する計測装置であり、本体部10、伝送ケーブル20、コネクタ21及びヘッド部30からなる。
図2は、図1の光学式変位計1の要部における構成例を示した図であり、ヘッド部30内の構成が示されている。このヘッド部30は、伝送ケーブル20の端面から突出させた芯線31と、芯線31の端面に接合されたロッドレンズ32と、芯線31及びロッドレンズ32を収容する筐体34により構成される。
図3は、図1の光学式変位計1における分光装置40の構成例を示した図である。この分光装置40は、フェルール41、コリメータレンズ42、回折格子43、結像レンズ44、1次元イメージセンサー45、イメージセンサー駆動回路46、アンプ47、ADコンバータ48、バッファメモリ49、演算回路50及び表示部60により構成される。
図6(a)〜(c)は、図3の分光装置40における動作の一例を示した図であり、測定モニター画面上に表示される計測結果が示されている。図6(a)には、横軸を波長λ、縦軸を光量として、波長λが増加するに従って受光量が激しく変化している波長分布の特性曲線が示されている。
図9は、補正後のFFTスペクトルの一例を示した図である。光量I及び波数1/λの関係を周波数解析することによって得られる補正前のFFTスペクトルに対して、距離に応じて値が異なる所定係数を乗算することにより、補正後のFFTスペクトルが求められる。
図11は、図3の分光装置40における動作の一例を示した図であり、FFTスペクトルなどの計測結果を表示する測定モニター画面61が示されている。この測定モニター画面61は、表示部60上に表示される入力画面であり、FFTスペクトルの表示領域62と、測定値の表示欄63と、マスク処理におけるパラメータの入力欄64,65と、閾値Thの入力欄66が配置されている。
10 本体部
11 SLD駆動回路
12 SLD
13a,17 コリメータレンズ
13b 集光レンズ
14 コールドミラー
15 LD駆動回路
16 LD
18 フェルール
19 ファイバースプリッタ
20 伝送ケーブル
21 コネクタ
30 ヘッド部
31 芯線
32 ロッドレンズ
33 出射側端面
34 筐体
35 支持部
40 分光装置
41 フェルール
42 コリメータレンズ
43 回折格子
44 結像レンズ
45 1次元イメージセンサー
46 イメージセンサー駆動回路
47 アンプ
48 ADコンバータ
49 バッファメモリ
50 演算回路
51 波長波数変換部
52 FFT処理部
53 ピーク検出部
54 距離算出部
60 表示部
L 検出光
W ワーク
Claims (8)
- 計測用の検出光として広帯域光を生成する広帯域光源装置と、
上記検出光を集光し、測定対象物に向けて出射する出射側端面が平面の集光レンズと、
上記集光レンズに入射された上記測定対象物による反射光及び上記出射側端面による反射光を分光し、波長分布の特性曲線の周波数を求めて上記測定対象物及び上記出射側端面間の距離を算出する分光装置とを備え、
上記集光レンズは、上記出射側端面から遠ざかるに従って照射スポットが広くなる上記検出光を出射するレンズであることを特徴とする光学式変位計。 - 上記検出光を伝送する光ファイバーと、
上記広帯域光源装置から伝送された検出光を上記光ファイバーに入射させるとともに、上記集光レンズを介して上記光ファイバーに入射された上記測定対象物による上記反射光及び上記出力側端面による上記反射光を上記分光装置へ伝送するビームスプリッタとを備えたことを特徴とする請求項1に記載の光学式変位計。 - 上記集光レンズが、中心部から周縁部にかけて屈折率を変化させたロッドレンズであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学式変位計。
- 上記光ファイバーが、単一モードで上記検出光を伝送するシングルモードファイバーであることを特徴とする請求項2に記載の光学式変位計。
- 上記広帯域光源装置が、上記広帯域光として近赤外光を生成することを特徴とする請求項4に記載の光学式変位計。
- 上記検出光の照射位置を上記測定対象物上に表示するためのガイド光として、可視光を生成するガイド光源装置を備えたことを特徴とする請求項5に記載の光学式変位計。
- 上記集光レンズが、上記出射側端面付近に焦点を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学式変位計。
- 上記分光装置が、上記測定対象物における膜の表面で反射された反射光と膜の裏面で反射された反射光とを分光し、この分光結果に基づいて上記膜の厚さを算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学式変位計。
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