JP5496597B2 - 高強度パルス広帯域光源構造 - Google Patents
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Description
本発明は、概して広帯域光源に関し、より具体的にはクロマティックポイントセンサー(chromatic point sensor)などの精密測定装置に使用するのに適した高強度で安定した広帯域光源に関する。
光学式高さセンサーに色共焦点技術を使用することが知られている。その全体が参照により本明細書中に組み込まれている米国特許出願公開第2006/0109483A1号に記載されているように、軸上色分散または縦色分散とも呼ばれる軸上色収差を有する光学素子を用いて、焦点までの軸方向距離が波長と共に変わるような広帯域光源の焦点を合わせることができる。したがって一つの波長だけが表面に正確に焦点を結ぶことになり、その集束素子に対する表面の高さまたは位置により、どの波長が最もよく焦点を結ぶかが決まる。表面から反射すると、その光はピンホールまたは光ファイバーの末端などの検出器の小さな孔の上に再び焦点を結ぶ。表面から反射し、光学システムを通って入/出力ファイバーへ戻ると、その表面でうまく焦点を結んだ波長のみがファイバー上でうまく焦点を結ぶ。その他のすべての波長はファイバー上でうまく焦点を結ばず、したがってあまり多くのパワーをファイバーにカップリングできないことになる。したがってファイバーを通って戻った光に関しては、その信号レベルは、その表面の表面高さまたは位置に対応する波長に対して最大になることになる。分光計型検出器は、表面高さを求めるためにそれぞれの波長に対する信号レベルを測定する。
この概要は、下記に詳細な説明の中でさらに述べる単純化した形の概念のうちの選ばれたものを紹介するために提供する。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴を明らかにするものではなく、また特許請求される主題の範囲を決める際の助けとして用いるものでもない。
本発明に対する背景を提供するために、下記はクロマティックポイントセンサー(CPS)システムに適用される本発明の様々な例示的実施形態による光源構造を全般的に述べる。しかしながらこのような光源構造が、他の精密測定装置などの様々な他のシステムにも同様に十分適用されることは当業者には明らかであろう。
Claims (15)
- パルス広帯域光源用の光源構造であって、
可動部材アクチュエーターに装着された可動部材と、
前記可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドと、
放射光出力領域に関して固定される照射スポットにおいて前記発光蛍光体ブレンドを照射するように構成された入力光源と、
前記可動部材アクチュエーターおよび前記入力光源に操作可能に連結された光源制御装置と
を含み、
前記可動部材と連動する前記発光蛍光体ブレンドが、前記照射スポットの公称面積の少なくとも200倍の面積にわたって分布し、
前記入力光源が、前記照射スポットにおいて少なくとも20W/mm2の平均強度を与えるように構成され、
前記光源制御装置が、最大33マイクロ秒のパルス持続時間を含めて、少なくとも1つのパルス持続時間で前記入力光源を作動させるように構成され、かつ
前記光源制御装置が、少なくとも10m/秒の速度を含めて、前記照射スポット全域で前記発光蛍光体ブレンドの少なくとも1つの速度を与えるように前記可動部材アクチュエーターを作動させるように構成される、
光源構造。 - 出力光路光学要素セットをさらに含み、前記出力光路光学要素セットの入射孔が前記放射光出力領域中に配置される、請求項1に記載の光源構造。
- 前記出力光路光学要素セットが光ファイバーを含む、請求項2に記載の光源構造。
- 前記照射スポットが、最大100ミクロンの公称スポット径を有する、請求項1に記載の光源構造。
- 前記照射スポットが、最大50ミクロンの公称スポット径を有する、請求項1に記載の光源構造。
- 前記入力光源が入力光発生器および入力光路光学要素セットを含み、前記入力光路光学要素セットが前記入力光発生器から前記入力光路光学要素セットの出射孔へ光を運ぶ入力光路光学要素セットであって、前記出射孔が前記照射スポットにおいて前記発光蛍光体ブレンドを照射する、請求項1に記載の光源構造。
- 出力光路光学要素セットをさらに含み、前記出力光路光学要素セットの入射孔が前記放射光出力領域中に配置される、請求項6に記載の光源構造。
- 前記可動部材と連動する前記発光蛍光体ブレンドが反射面上に分布し、かつ前記入力光路光学要素セットの前記出射孔および前記出力光路光学要素セットの前記入射孔が、前記発光蛍光体ブレンドの同じ側に配置される、請求項7に記載の光源構造。
- 前記入力光路光学要素セットが入力光ファイバーを含み、かつ前記出力光路光学要素セットが出力光ファイバーを含む、請求項8に記載の光源構造。
- 前記入力光路光学要素セットの前記出射孔および前記出力光路光学要素セットの前記入射孔が同一孔である、請求項9に記載の光源構造。
- 前記照射スポットが半径Rを有する円形であり、前記発光蛍光体ブレンドが約TEの発光時間を有し、かつ前記発光蛍光体ブレンドが前記照射スポット全域で2R/TEおよびR/TEから選択される速度で動く、請求項1に記載の光源構造。
- 可動部材アクチュエーターに装着された可動部材と、前記可動部材と連動する発光蛍光体ブレンドと、放射光出力領域に関して固定された照射スポットにおいて前記発光蛍光体ブレンドを照射するように構成された入力光源と、前記可動部材アクチュエーターおよび前記入力光源に操作可能に連結された光源制御装置とを含む光源構造の操作方法であって、
前記照射スポットにおいて少なくとも20W/mm2の平均強度を与えるように前記入力光源を制御するステップと、
最大33マイクロ秒のパルス持続時間を含めた、少なくとも1つのパルス持続時間で前記入力光源を制御するステップと、
少なくとも10m/秒の速度で前記照射スポットに対して前記発光蛍光体ブレンドを動かすように前記可動部材アクチュエーターを制御するステップと
を含む方法。 - 前記照射スポットが、二度目に前記発光蛍光体ブレンドの任意の部分を横断し始める前に、まず前記発光蛍光体ブレンドの全有効部分を横断するように前記可動部材アクチュエーターを制御して前記照射スポットに対して前記発光蛍光体ブレンドの位置を変えるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記発光蛍光体ブレンドの光漂白特性に基づいて計算される所定の回数の範囲で前記照射スポットに対して前記発光蛍光体ブレンドの位置を変えるように前記可動部材アクチュエーターを制御するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記照射スポットが半径Rを有する円形であり、前記発光蛍光体ブレンドが約TEの発光時間を有し、かつ前記可動部材アクチュエーターを制御する前記ステップが、前記照射スポットの全域で2R/TEおよびR/TEから選択される速度で前記発光蛍光体ブレンドを動かすことを含む、請求項12に記載の方法。
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